대나무 잎을 이용한 천연 염료의 제조 방법 및 이를 이용한염색방법

대나무 잎을 이용한 천연 염료의 제조 방법 및 이를 이용한 염색방법{Method for manufacturing natural dye using bamboo leaf, and dyeing method using the same}

본 발명은 대나무 잎을 이용한 천연염료 제조 방법 및 이를 이용한 염색 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 대나무 잎을 이용하여 천연 염료를 제조하되, 그 제조시에 알콜을 첨가하는 것을 특징으로 하는 천연 염료의 제조 방법 및 이를 이용한 염색 방법에 관한 것이다.

일반적으로 천연 염색이란 식물성, 동물성 또는 광물성 염료를 이용하여 직물에 색깔을 입히는 작업과정을 말한다. 이러한 천연 염색의 특징은 화학 염료에 비하여 색상의 채도가 높지 않고, 친환경적이며 그리고 인체 친화적인 요소가 많다.

천연 염색은 합성 염료를 사용한 염색에 비하여 색상이 자연스럽고, 심미성이 뛰어나며 합성 염료를 사용할 때 부수되는 폐수, 악취 등의 문제가 발생하지 않고 환경에 대한 친화성을 가진다는 장점을 가지고 있다.

천연 염색에 재료로서 사용된 것으로는 화산석 송이(대한민국 특허 제548019호), 사스레피나무 절지(대한민국 특허 제773969호), 맥주 슬러지(대한민국 특허 제404912호), 오동나무 수피(대한민국 특허 제502566호), 포도 껍질(대한민국 특허 제512384호), 머루 껍질(대한민국 특허 제512383호) 등이 있다.

그러나 천연 염색은 일반적으로 일광(햇빛), 세탁, 땀, 드라이클리닝 등에 대한 견뢰도가 높지 않아 얼룩이나 탈색이 발생하기 쉬운 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 대나무 잎을 이용하여 견뢰도가 우수한 천연 염료 제조 방법 등을 개시한다.

본 발명의 목적은 대나무 잎을 이용하여 견뢰도가 우수한 천연 염료의 제조 방법 및 이를 이용한 염색 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 위하여, 본 발명자는 하기 실시예 및 실험예에서 확인되는 바와 같이, 대나무 잎을 물과 혼합하여 분쇄하면서 에탄올을 첨가하여 천연 염료를 제조한 후에, 그 천연 염료로 면직물과 나일론은 염색하였는데, 에탄올을 첨가하지 않고 제조한 천연 염료로 염색하였을 때에 비하여 그 면직물과 나일론의 견뢰도가 향상된다는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명은 이러한 실험 결과에 기초하여 제공되는 것으로, 일 측면에 있어서 본 발명은 대나무 잎을 이용한 천연 염료의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 대나무 잎을 이용한 천연 염료의 제조 방법은 대나무 잎과 물의 혼합물을 분쇄하는 단계를 포함하는 대나무 잎을 이용한 천연 염료의 제조방법에 있어서, 상기 대나무 잎과 물의 혼합물의 분쇄시에 알콜을 첨가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 알콜을 첨가함에 의하여 하기 실시예 및 실험예에서 확인되듯이, 염색시 섬유의 견뢰도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 천연 염료의 제조방법에 있어서, 사용될 수 있는 대나무 잎은 그 것을 얻기 위해 사용되는 대나무 종류를 불문하고 식물 분류학상 대나무로 분류되는 식물의 종으로부터 얻어진 것이면 특별한 제한이 없다. 따라서 왕대속(Phyllostachys)에 속하는 대나무로부터 얻어졌든지, 해장죽속(Arundinaria)에 속하는 대나무로부터 얻어졌든지, 조릿대속(Sasa)에 속하는 대나무로부터 얻어졌든지 또는 이대속(Pseudosasa)에 속하는 대나무로부터 얻어졌든지를 불문한다. 다만 통상적으로 우리나라에서 자생하는 분죽, 조릿대, 맹종죽, 솜대, 왕대 등의 잎이 사용될 것이다.

본 발명의 천연 염료의 제조 방법에 있어서, 알콜은 탄소수가 1 내지 5의 알콜을 사용할 수 있다. 하기 실시예 및 실험예에서는 에탄올을 사용한 경우만이 제시되어 있지만, 부탄올을 사용한 경우에도 본 발명자는 견뢰도가 마찬가지로 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 다만 인체에 미칠 수 있는 독성을 고려할 때 에탄올사용하는 것이 바람직하다. 에탄올을 포함한 알콜의 첨가량은 대나무 잎 1g 당 0.5㎖ 내지 1.5㎖의 범위로 이루어질 수 있다. 알콜의 첨가량이 위 하한선보다 적으면 목적하는 바의 견뢰도의 향상을 꾀할 수 없고, 위 상한선까지는 견뢰도가 알콜의 첨가량에 비례하여 증가하지만 그 이상이 될 경우에는 그 첨가량을 많게 하더라도그것에 비례하여 견뢰도가 증가하지는 않기 때문이다.

본 발명의 천연 염료의 제조방법에 있어서, 상기 분쇄 단계 이전에 대나무 잎을 물, 증류수, 에탄올, 또는 이들의 혼합 용매에 침지시켜 그 내부 성분을 추출시켜 제거하는 것이 바람직하다. 침지시키는 기간은 사용한 용매에 따라 달라지지만 물이나 증류수를 사용할 경우에는 통상 10일 내지 20일 정도, 에탄올이나 혼 합 용매를 사용할 경우에는 통상 1일 내지 15일 정도가 적당하다.

대나무 잎의 가지는 내부 성분을 제거하면 본 발명자의 경험에 따를 때 염색시 염색 정도 및 견뢰도를 향상시킬 수 있는데, 하기 실시예 및 실험예에서 제시되어 있지 않지만 본 발명자는 위 과정을 거치지 않을 경우 섬유에 착색 정도가 저하되고 견뢰도가 일반적으로 낮아지는 것을 확인한 바 있다.

본 발명의 천연 염료의 제조방법에 있어서, 상기 분쇄 단계 후에 숙성 단계가 포함될 수 있다. 숙성 단계는 분쇄물(분쇄된 대나무 잎과 물의 혼합물)을 상온에서 방치하여 이루어질 수 있는데, 이러한 숙성 단계는 분쇄된 대나무 잎이 가지는 섬유소가 자연 발효에 의하여 분해됨으로써 섬유의 착색 정도를 높이고 결과적으로 견뢰도를 높이기 위한 것이다. 이러한 숙성 단계는 통상 3일 내지 15일 정도 수행될 것이다.

본 발명의 천연 염료의 제조방법에 있어서, 상기 분쇄 단계 후에 2차 분쇄 단계가 포함되는 것이 바람직하다. 분쇄 단계를 이중으로 하는 것은 대나무 잎을 염색에 적합하게 균일하고 미세하게 분쇄하기 위한 것이다.

2차 분쇄 단계를 포함하든지 포함하지 않든지를 불문하고, 분쇄는 분쇄된 대나무 잎의 입자의 평균 입도가 100㎛ 이하가 되도록 이루어지는 것이 바람직하며, 또 분쇄물의 상태가 겔 상태가 되도록 이루어지는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써 섬유에 착색 정도와 견뢰도를 높일 수 있다.

본 발명의 천연 염료의 제조방법에 있어서, 상기 분쇄 단계 후에, 분쇄물을 여과시켜 여과액만을 취하는 것이 바람직하다. 이 때 여과는 기공의 직경이 0.5mm 이하인 여과 수단(섬유 자루 등)인 것이 바람직하다. 여과액만을 취하는 이유는 염료의 조성을 균일하게 하여 착색 정도 및 견뢰도를 높이기 위해서이다.

본 발명의 천연 염료의 제조방법에 있어서, 상기 분쇄 단계 후에, 소금(NaCl)을 분쇄물의 중량 대비 0.001 내지 2 중량%의 범위로 첨가하여 균일하게 혼합하는 것이 바람직한데, 이것도 본 발명자의 경험에 의하여 것으로서, 소금을 첨가할 경우에 착색 정도 및 견뢰도가 향상된다.

다른 측면에 있어서, 본 발명은 전술한 바의 천연 염료의 제조방법에 의하여 얻어진 천연 염료에 관한 것이다.

본 발명의 천연 염료란 구성 성분 면에서는 대잎 분쇄물, 물 및 알콜을 포함하는 것으로 이해될 수 있고, 바람직하게는 소량의 소금이 첨가된 것으로 이해될 수 있다.

또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 상기 천연 염료를 이용한 염색 방법에 관한 것이다.

본 발명의 염색 방법은 염색하고자 하는 섬유를 상기 천연 염료에 침지시켜 착색시키는 단계를 포함한다.

바람직하게는 상기 침지 단계는 가열과 함께 이루어지는 경우이며, 더 바람직하게는 침지 단계 이전에 상기 천연 염료를 예열하는 단계가 포함되는 경우이다.

이러한 가열과 예열은 각각 천연 염료의 온도가 80℃ 내지 95℃의 범위 및 50℃ 내지 70℃ 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 가열과 예열은 섬유에 천연 염료의 착색을 용이하게 한다.

또 바람직하게는 상기 침지 단계 이전에 섬유를 키토산으로 코팅하는 단계가 포함되는 것이 좋다. 하기 실시예 및 실험예가 보여주듯이, 키토산으로 코팅할 경우에 견뢰도가 현저하게 향상되는 효과가 있다. 여기서 키토산은 수용액 형태나 수용액에 사과산 등이 첨가된 수용액 형태로 처리될 것이고, 그 수용액에서 키토산 함량은 2 내지 10w/w 정도가 바람직하며, 사용될 수 있는 키토산의 분자량에는 특별한 제한이 없다.

본 발명의 염색 방법에 있어서, 상기 침지·착색 단계 전·후에 또는 상기 침지·착색 단계와 동시에 매염 단계가 포함되는 것이 바람직하다.

대부분의 천연 식물 염료는 특별한 화학적 처리에 의해 섬유와 결합하는데, 이 과정을 매염이라고 하며 이 과정에 사용되는 화합물을 매염제라고 한다. 매염제의 양은 섬유 중량에 따라 결정되며, 매염제의 양이 적은 경우는 매염 효과가 줄어들지만, 섬유 중량에 비해 많은 매염제를 넣었다고 해서 매염 효과가 증가하는 것은 아니다. 오히려 너무 많은 매염제의 사용은 섬유의 손상 및 환경오염을 일으킬 수 있음으로 적정한 양의 매염제를 사용하는 것이 좋다.

일반적으로 매염은 착색 전·후 또는 착색과 동시에 이루어질 수 있는데, 본 발명에서도 착색 전·후 또는 착색과 동시에 이루어질 수다.

매염은 매염제가 용해된 매염액에 매염시키고자 하는 섬유를 침지시킴으로써 가능하다.

매염제는 염색 대상인 섬유의 종류에 공지되어 있는 적당한 것을 선택하여 사용하면 되는데, 통상적으로는 Sn 매염제(Na ₂ SnO ₃ ·3H ₂ O, SnCl ₄ , SnCl ₂ ), Al 매염제(백반; Al(CH ₃ COO), Al(OH)(CH ₃ COO) ₂ ), Cu 매염제(CuSO4, Cu(CH ₃ COO) ₂ .CuO 6H ₂ O), Fe 매염제(Fe(CH ₃ COO) ₂ , FeSO ₄ ) 등이 사용되고 있다.

본 발명의 염색 방법에 있어서 상기 예시된 매염제 중에서 특히 Sn 매염제가 바람직하다. 하기 실시예 및 실험예로서 제시되어 있지는 않지만, Sn 매염제를 본 발명의 천연 염료와 함께 사용할 경우에는 견뢰도가 특히 높았기 때문이다.

한편 하기 실시예 및 실험예에서 본 발명의 천연 염료는 천연 섬유인 면직물과 나일론을 착색시키는데 특별한 문제가 없었으며, 견뢰도 또한 높았다.

따라서 본 발명의 염색 방법에 있어서, 염색 대상으로서 사용될 수 있는 섬유의 종류에는 특별한 제한이 없다.

섬유는 일반적으로 천연 섬유와 인조 섬유로 대별되고, 천연 섬유는 다시 식물 섬유, 동물 섬유, 그리고 광물 섬유로, 인조 섬유는 무기 섬유와 유기 섬유로 대별된다.

상기 천연 섬유 중, 식물 섬유에는 면화나 코이어등의 종자 섬유, 마닐라삼이나 사이잘삼 등의 엽맥 섬유, 그리고 아마, 모시풀, 삼 등의 인피섬유(靭皮纖維)가 포함되고, 동물 섬유에는 양모, 산양모 등의 수모 섬유와 가잠견, 야잠견 등의 견 섬유가 포함되며, 광물 섬유는 석면 등이 포함된다.

그리고 상기 인조 섬유 중, 무기 섬유에는 금박사, 은박사 등의 금속 섬유와 유리섬유 등의 규산염 섬유가 포함되며, 유기 섬유에는 재생 섬유, 반합성섬유와 합성섬유가 포함된다.

재생섬유로서는 레이온 등을 들 수 있고, 반합성섬유로서는 아세테이트 섬유, 트리아세테이트 섬유 등을 들 수 있고, 합성섬유로서는 나일론, 폴리비닐알코올(PVA)섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아크릴 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리우레탄 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유 등을 들 수 있다.

본 발명의 염색 방법은 천연 섬유 또는 인조 섬유에 모두에 적용될 수 있지만 특히 천연 섬유 중에서 식물 섬유와 동물 섬유, 그리고 인조 섬유 중에서는 유기 섬유에 적용되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 대나무 잎을 이용하여 견뢰도가 높은 천연 염료의 제조방법 등을 제공할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예 및 실험예를 참조하여 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이러한 실시예 및 실험예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 염료의 제조

1~2㎝로 세절한 대나무 잎 200g을 물 6L에 약 15일 정도 침지시킨 후 깨끗한 물로 헹군 다음, 그 헹군 대나무 잎 200g에 물 3L를 넣어 1차로 분쇄하였다.

그 얻어진 분쇄물(즉 분쇄한 대나무 잎과 물의 혼합물)을 다시 약 7일 정도 상온에서 방치하여 숙성시킨 다음, 에탄올 200㎖의 에탄올을 첨가한 후 2차로 분쇄하였다.

이 때, 분쇄는 겔(Gel)상태에 도달하는 단계까지 하도록 한다.

이렇게 2차로 분쇄하여 얻어진 분쇄물을 0.5㎜ 고운망이나 섬유자루에 여과시켜 찌꺼기를 제거하고, 그 여과액에 소금(NaCl) 6g을 넣고 혼합하여 염료 용액을 제조하였다.

< 실시예 2> 실시예의 염료를 이용한 염색

< 실시예 2-1> 실시예의 염료를 이용한 면직물의 염색

상기 실시예에서 제조된 염료를 가열하여 60℃ 이상에서 염색하고자 하는 면직물을 염료에 침지시킨 후, 계속 가열하여 90℃를 유지하도록 하면서, 염색시간을 50분으로 하여 면직물을 상기 실시예의 염료로 염색시켰다. 염색된 면직물을 물 6L 에 Sn매염(Na ₂ SnO ₃ ·3H ₂ O) 2g 을 희석하여 30분 정도 침시시켜 매염한 후 물로 세척 탈수시켜 그늘에서 건조시켰다.

< 실시예 2-2> 실시예의 염료를 이용한 나일론의 염색

상기 실시예에서 제조된 염료를 가열하여 60℃ 이상에서 염색하고자 하는 나일론을 염료에 침지시킨 후, 계속 가열하여 90℃를 유지하도록 하고, 염색시간을 50분으로 하여 나일론을 상기 실시예의 염료로 염색시켰다. 물 6L 에 Sn매 염(Na ₂ SnO ₃ ·3H ₂ O) 2g 을 희석하여 30분 정도 침지시켜 매염한 후 물로 세척 탈수시켜 그늘에서 건조시켰다.

< 실시예 2-3> 키토산으로 코팅 후의 실시예의 염료를 이용한 면직물의 염색

상기 실시예의 염료를 이용한 염색 전에 2% 사과산 수용액에 3%의 키토산을 혼합하여 얻어진 키토산 코팅액을 키스롤러(KISS ROLLER)에 묻히고, 그 롤러 위로 면직물(30' twill)을 통과시켜 균일하게 상기 코팅액을 도포한 후 그 도포된 면직물은 150℃로 예열된 챔버를 통과시키면서 건조시켜 키토산으로 면직물을 코팅하였다. 코팅 후 그 면직물을 상기 <실시예 2-1>과 동일하게 실시예의 염료로 염색한 후 후매염 처리하였다.

<실시예 2-4> 키토산으로 코팅 후의 실시예의 염료를 이용한 나일론의 염색

상기 실시예의 염료를 이용한 염색 전에 2% 사과산 수용액에 3%의 키토산을 혼합하여 얻어진 키토산 코팅액을 키스롤러(KISS ROLLER)에 묻히고, 그 롤러 위로 나일론(30' twill)을 통과시켜 균일하게 상기 코팅액을 도포한 후 그 도포된 면직물은 150℃로 예열된 챔버를 통과시키면서 건조시켜 키토산으로 나일론을 코팅하였다. 코팅 후 그 나일론을 상기 <실시예 2-2>와 동일하게 실시예의 염료로 염색한 후 후매염 처리하였다.

< 실험예 > 염색견뢰도 측정 실험

상기에서 <실시예 2>에서 얻은 각각의 원단을 24㎜Ｘ 34㎜ 시료 크기로 절단 하여 일광 견뢰도와 해수 견뢰도를 실험하였다.

일광 견뢰도 실험은 AATCC 16E-1998 방법에 따라, 20시간 동안 Xenon Arc 광을 조광시킴에 의하여 실시하였고, 해수 견뢰도는 AATCC 103-2002 방법에 따라 실시하였다.

비교예의 원단(면직물과 나일론)은 에탄올 첨가가 없이 상기 <실시예>의 방법과 동일한 방법에 따라 얻어진 천연 염료를 이용하여, 상기 <실시예 2-1> 및 <실시예 2-2>와 동일한 방법으로 염색 및 후매염시킨 것이다.

평가기준은 아래의 <표 1>과 같고, 평과 결과는 아래의 <표 2> 와 같다.

상기 <표 2>의 결과에서 볼 때, 염료 제조 과정에서 에탄올을 첨가한 것이 그렇지 않은 경우에 비하여 견뢰도가 우수함을 알 수 있었다.

또한, 염료 착색과정에서 키토산 코팅 과정을 거치는 경우 직물의 염색 견뢰도가 우수해 지는 것을 알 수 있었다.