피염물과 전처리

피염물 천연염색에서의 피염물 면, 마, 견, 모 등이 대표적임. 염색의 대상이 되는 소재. 섬유, 종이,가죽,나무 등을 말함. Substrate 염색의 대상이 되는 소재. 섬유, 종이,가죽,나무 등을 말함. 천연염색에서의 피염물 면, 마, 견, 모 등이 대표적임. 최근에는 재생섬유나 일부 합성섬유도 천연염료를 사용하여 염색하는 방법들이 시도되고 있음.

섬유의 분류 천연섬유 식물성 섬유 종자모섬유 면, 케이팍 인피섬유 저마,대마,아마,황마 엽맥섬유 마닐라마, 사이절마, 알로에마 과실섬유 야자 기 타 완초, 볏짚, 해조섬유 동물성 섬유 동물모섬유 양모, 토끼털, 알파카, 라마 등 견섬유 가잠견, 야잠견 광물성섬유 석면 재생섬유 섬유소계 비스코스인견, 동암모늄인견 단백질계 낙화생섬유, 우유단백질섬유 기 타 천연고무, 알긴산섬유 반합성섬유 아세테이트, 트리아세테이트

피염물의 상태와 염색 염료는 분자량이 크기 때문에 피염물의 공극이 충분히 확보되지 않으면 피염물 내부로 들어가기 어렵다. 자유도가 높은 피염물이 염색성이 좋다. 원료>실>직물>의복 수자직>평직 거즈>광목

섬유의 내부구조와 염색 비결정영역 결정영역 일반적인 조건에서 결정영역은 팽윤되지 않음. 습윤, 열 등에 의하여 비결정 영역의 분자사슬이 움직이고 팽윤되어야 염료가 침투할 수 있음.

섬유의 내부구조와 염색 염료 섬유 표면 형태의 공극을 통과해야 함 전습윤 prewetting, 前濕潤 섬유 표면에 존재하는 미세한 모세관 형태의 공극을 통과해야 함 전습윤 prewetting, 前濕潤 물에 넣어 두면 팽윤하여 분자사슬 간격이 느슨해지고 열을 가하면 더 느슨해짐 섬유 내부 섬유 내부의 비결정영역의 작용기와 결합해야 함 물리적 힘과 열 섬유의 안쪽 표면으로 침투한 염료가 내부로 확산하기 위해 필요.

작용기(functional group) 섬유와 염료의 결합에 필요한 섬유의 특정한 부분을 ‘작용기’, ‘염착 좌석’이라 한다. 화학물질의 결합 물리적 결합 – 수소결합, 반 데르 발스 힘 화학적 결합 – 이온결합, 공유결합, 배위결합 대부분의 천연염색 – 수소결합을 함 (약한 수소결합을 하므로 수세, 일광에 약함)

면, 마섬유의 작용기(Cellulose계 섬유) CH2OH H OH OH : 수산기(hydroxyl group) H H O O H OH H O OH H H H H O n H OH CH2OH 견, 양모섬유의 작용기(단백질계 섬유) 작용기 R R -NH2 : 아미노기(amino group) NH2 C CONH C COOH -COOH : 카르복실기(carboxyl group) H H -CONH- : 아미드(amide) n

피염물 첨가물질과 불순물 제거 섬유제품 제조공정을 거치는 동안 각종 첨가물질이 사용되고, 오염물질 부착됨 염색, 가공 공정에 문제 유발 첨가물질 방적유, 편성유, 제직유, 호료 등 불순물 색소, 먼지, 흙 등 정련 불순물 제거 scouring 호발 호료 제거 desizing 표백 색소 제거 bleaching 제거 시기 염색가공 전, 제품 포장 전

불순물 등의 제거효율 천연섬유에 비하여 인조섬유는 제조공정 중에 정련을 하면 불순물이 거의 잔존하지 않음. 저장 중에 부착된 오염물질도 정련, 표백에 의해 쉽게 제거됨.

일반공정 모소(singeing) 털 태우기 공정. 생지 표면의 잔털을 태워 매끈하게 하여 광택이 나도록 하는 공정. 생지의 종류, 가공목적 등에 따라 공정 시기와 방식, 사용기계, 모소 정도가 다름. 주로 면직물 또는 면혼방 직물에 적용. 촉감이나 부드러운 외관을 위해 잔털을 남겨두는 제품은 모소를 하지 않음. 생지의 한쪽 면에만 하는 경우도 있음. 양모, 아크릴 같이 잔털을 제거하면 촉감이나 외관이 나빠지는 섬유나 공정상 모소가 어려운 것은 전모(shearing)를 하여 잔털을 고르게 제거. 날염을 하는 경우에는 모소공정이 필요.

모소 전(좌)과 모소 후(우) 가스 버너 모소장치

제직 준비공정에서 경사의 강력을 증가시키기 위하여 호료를 처리하는데, 이 처리된 호료를 제거하는 공정을 호발이라고 함. 호발(desizing) 제직 준비공정에서 경사의 강력을 증가시키기 위하여 호료를 처리하는데, 이 처리된 호료를 제거하는 공정을 호발이라고 함. 생지에 부착된 호료를 가용화한 다음 수세하여 제거함. 제직에서 사용하는 호료에는 천연호료와 합성호료가 있음. 합성호료 온탕이나 열수(60~80℃)에서 처리하는 것만으로도 제거 가능 천연호료 온탕이나 열탕 대신 주로 산화제나 효소제로 처리하여 분해하고 가용화하여 제거. 호발이 불완전하면 정련 표백이 불완전한 것에 비하여 더욱 큰 불균염이 됨.

정련(scouring) 섬유에 포함되어 있는 불순물이나 제조 공정 중에 섬유에 부착한 불순물을 분해, 비누화, 유화(乳化), 산화하여 제거하는 공정 정련제는 계면활성제나 알칼리 물질이 주로 사용 섬유에 손상을 주지 않고 균일하게 하여야 하며, 섬유의 강도나 중량 감소, 촉감 변화 등도 일어나지 않게 처리하여야 함.

섬유에 존재하는 천연색소나 인조섬유 제조과정에서 착색된 색소를 산화 또는 환원작용에 의하여 분해, 제거하는 공정 표백(bleaching) 섬유에 존재하는 천연색소나 인조섬유 제조과정에서 착색된 색소를 산화 또는 환원작용에 의하여 분해, 제거하는 공정 호발 및 정련 후 남아 있는 불순물을 완전히 제거하는 의미도 있음 실 표백장치 직물 정련-표백장치

전처리제 호발제 Desizing agent 섬유별 호료 섬 유 호 료 제거 방법 면 방적사, 직물 전분풀 호발제(효소제, 알칼리, 산화제 등) 견,레이온, 필라멘트직물 전분, 청각채, 젤라틴 합성섬유 합성호료 온탕~열탕

호발제 1) 효소제 아밀라아제(전분 분해효소)와 프로테아제(단백질 분해효소)가 있다. α-아밀라아제는 전분을 가수분해하여 가용성의 덱스트린화 한다. 또 프로테아제는 젤라틴 등을 가수분해하여 가용성 아미노산이 되도록 한다. 2) 산화제 과황산염, 아취소산염, 과산화수소, 아염소산염 등이 있다. 아염소산염 외에는 알칼리를 병용하고 온도를 올려 활성화하고 PVA, 전분풀의 일부를 산화하고 다시 알칼리에 의하여 가수분해하여 가용화한다. 산화제는 호발효과와 함께 일부 정련･표백이 진행되어 이후의 처리가 간단하게 된다. 또 합성섬유용 호발제로는 과황산염 등도 사용된다.

정련제 알칼리류 : 섬유 중의 불순물인 유지질(油脂質)을 비누화하고, 세리신을 용해하고 납질(臘質)을 유화하는 등의 작용. 수산화나트륨, 암모니아수, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 규산나트륨, 인산나트륨 등 계면활성제 : 수용액의 계면장력을 낮추고 그것의 침투, 세정, 유화, 분 산 등의 작용에 의하여 정련효과가 일어나도록 함. 음이온계면활성제(비누, 고급알코올계 세정제, 석유계 세정 제), 비이온활성제(폴리옥시에틸렌계)

3. 유기용제 : 양모에 포함된 지방질, 섬유에 부분적으로 부착하고 있는 유류 및 오물의 용해, 제거. 가솔린, 트리클로로에틸렌, 퍼클로로에틸렌, 사염화탄소 등 4. 효소제 : 식물성 단백질 분해효소의 일종인 파파인이 이용되며, 피브로 인에 장해를 주지 않고 세리신을 분해하여 아미노산으로 용해 5. 산화제 : 알칼리성 또는 산성을 띠는데, 가온욕(加溫浴)에서 정련과 표백 을 동시에 하는 것. 아염소산나트륨은 면, 마에 사용

표백제 표백제로서 많이 이용하는 것은 산화표백제인데 단백질섬유는 환원표백제로 표백하는 경우도 있다. 산화표백제 색소를 산화작용에 의하여 파괴하기 때문에 공기 중에서 원래의 색으로 돌아가지 않음. 방법이 적당하지 않으면 섬유를 취화하는 경향이 있음. 예) 과산화수소, 과초산, 차아염소산나트륨 등 환원표백제 환원작용에 의하여 색소를 수용성의 무색물질로 하고 섬유를 취화하는 일은 적음. 본래 색으로 돌아가기 쉽고 아주 높은 백도(白度)가 얻어지지 않음 예) 아2티온산나트륨

형광증백제 화학구조상 분자 중에 염료의 발색단에 해당하는 청~자색의 형광을 방출하는 발형광단(發螢光團)을 가지고 있는 일종의 염료라고 볼 수 있음. 형광증백염료라고도 함. 화학표백 후 더 높은 백도를 요구하는 경우에 이용. 적당한 증백제를 선택하면 셀룰로오스, 폴리에스텔, 아크릴섬유는 표백과 동일 욕에서, 또 수지가공의 경우에는 가공제와 병용할 수 있음.

아선약 염색 阿仙藥 染色

아선약(阿仙藥, catechu) 아선(阿仙, Acacia catech Willd.), 감비아(Uncaria Gambier Roxb.)와 같은 카테큐나무 속(屬), 아카시아, 미모사 등의 잎이나 가지를 졸여 만든 농축물 아선약 미모사

아선약의 재료 아선(Acacia Catechu) 분포 인도 및 동부 아프리카 분류 콩과식물의 상록 교목 특성 높이는 10m 정도, 노랑색의 꽃이 피며, 열매는 협과인데 꼬투리 속에 5~6개의 씨앗이 들어 있음. 주성분 약리작용 카테콜 타닌 위장약의 원료. 지혈작용, 거담, 소화, 진통제

아선약의 재료 감비아 분포 말레이반도, 수마트라, 동인도, 중국 분류 꼭두서니과의 덩굴성 교목 학명 Uncaria gambia Roxburgh 주성분 가지와 잎에 카테콜 타닌

아선약의 재료 미모사 원산지 오스트레일리아 학명 Acacia drcurrens 주성분 타닌

아선약의 재료 아카시아(Golden Wattle) 원산지 오스트레일리아 학명 Acacia pycnantha 주성분 타닌

아선약의 재료 아카시아(Silver Wattle) 원산지 오스트레일리아 학명 Acacia dealbata 주성분 타닌

아선약의 재료 원산지 오스트레일리아 학명 Acacia decurrens 주성분 타닌 아카시아(Tan Wattle)

우리나라의 사용 역사 우리나라에서는 아선약이 생산되지 않음. 세종 5년(1423)에 일본 구주(九州)의 전 총관(前摠管) 원도진(源道鎭)이 사람을 보내어 유황 1천 근, 단목 4백 근, 동철 1천 근, 부채[扇子] 60자루, 서각(犀角) 3본, 소향유(蘇香油) 1근, 곽향(藿香) 20근, 아선약 10근을 바쳤다는 기록이 있음. 조선조 후기 이득무의 ‘청장관전서 [靑莊館全書]’에 섬라(暹羅, Siam, 타일랜드의 옛 명칭)에 대한 설명 중 그 토산물이 아선약이라고 하였음.  

아선약 실험 준비물 1g 견직물 4장, 1g 면직물 1장, 아선약 1g, 백반, 황산철, 황산구리 실험방법 견직물과 면직물은 전습윤 한다. 물 100g에 아선약 1g을 넣고 온도를 올려 용해한다. 염액에 물을 부어 전체 250ml가 되도록 한다. 전습윤한 견직물과 면직물을 염액에 넣어 30oC에서 염색을 시작하여 80oC가 되면 20분간 염색한다. 견직물을 먼저 꺼내고, 면직물은 90oC까지 온도를 올려 10분간 더 염색한다. 각 염색물을 수세한 후 견직물 1장은 원시료로 건조한다. 나머지 견직물 3장은 다음의 후처리를 한다.

후처리 물 50ml에 백반 0.05g을 용해하고 염색한 견직물을 넣어 60oC에서 10분간 처리하고 수세, 건조한다. 물 100ml에 황산철 0.04g을 용해하고 염색한 견직물과 면직물을 넣어 상온에서 10분간 처리하고, 다시 염액에 넣어 견은 80oC에서, 면은 90oC에서 10분간 염색하고 수세, 건조한다. 물 50ml에 황산구리 0.03g을 용해하고 견 염색물을 넣어 60oC에서 10분간 처리하고 다시 염액에 넣어 80oC에서 10분간 염색하고 수세, 건조한다. 검토 매염제에 따른 표면색 변화 및 반복 염색했을 때의 색 변화를 관찰한다. 피염물이 다른 경우 표면색에 변화가 있는지 검토한다.