지속 가능한 친환경 셀룰로오스 섬유의 쪽 천연염색에 관한 연구 및 활용방안 :(A) study on natural polygoum tinctoria dyeing of sustainable eco-friendly cellulose fabric and its application

김미경

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김미경 (이화여자대학교, 이화여자대학교 대학원)

지도교수: 김종준 김소진

발행연도: 2013

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

친환경을 위한 마직물(아마, 저마, 대마)의 쪽 천연염색에 관한 연구

김미경 복식문화연구 2023.04 학술저널

2013

지속 가능한 친환경 셀룰로오스 섬유의 쪽 천연염색에 관한 연구 및 활용방안

김미경 의류 2013.01 학위논문

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최근 환경문제가 야기되면서 넓게는 지구 환경에서부터 좁게는 개인의 생활환경에 이르기까지 환경에 대한 관심을 불러일으키고 있으며, 웰빙(well- being)이나 로하스(LOHAS)와 같은 소비 트렌드가 확산되면서 친환경 제품의 수요가 급증하고 있다.1) 따라서 친환경 코드가 소비자들의 상품 선택의 중요한 기준이 되고 있으며 패션시장에도 웰빙 소재를 강조하는 친환경 상품들이 증가하는 추세다. 우리나라의 의류제품 및 침구류에 있어서 웰빙 현상은 대부분 건강을 위한 천연소재나 기능성 소재 위주로 이루어지고 있다고 할 수 있다. 이렇게 웰빙에 대한 관심과 소비량이 급증하는 시대가 도래 하였으므로2) 지속 가능한 친환경적 천연염색 방법을 도입하여 침구류 및 인테리어 제품을 제안하고자 한다.
천연염색 분야에서는 매염제 및 환원제 등이 환경문제의 원인이 되고 있다. 보다 지속 가능한 패션과 텍스타일 핵심에 접근하기 위해 본 연구에서는 생분해성 셀룰로오스 섬유인 마직물(linen, ramie, hemp)과 면직물에 친환경적인 쪽 천연염색을 하였다. 뿐만 아니라 쪽 천연염색에서 일반적으로 사용되는 알칼리제인 NaOH과 환원제인 Na2S2O4를 각각 잿물과 glucose로 대체하여 염료와 첨가제를 최소화 할 수 있는 조건을 연구하고, 염욕의 재사용으로 반복염색을 통한 염색성 및 물리적 특성 등을 연구하였다.
천연 염색한 원포와 동일한 원포를 사용하여 합성 염색한 직물과 쪽 천연 염색을 한 직물의 일광·세탁·땀·마찰 견뢰도와 강연도 측정 및 외관을 측정하여 비교 분석하였으며, 쪽이 갖는 장점인 항균성을 입증하기 위해 항균시험을 하였다. 그 후 천연 염색한 직물과 합성 염색한 직물에 대해 소비자들의 주관적인 평가를 확인 위하여 설문 조사를 통해 비교 분석 하였다.
본 연구에서는 조건별 쪽 천연 염색한 직물을 활용하여 조각보를 만들고, Texpro program을 이용하여 3D Simulation 기능을 통해 침구류 및 인테리어 제품을 제안하였다.
먼저 생분해가 가능한 셀룰로오스 섬유인 아마를 사용하여 쪽 천연염색의 최적 조건을 도출하였고, 그 결과 환원온도 60℃, Na2S2O4 농도 4g/ℓ, 환원시간 30분, 염색온도 30℃, NaOH 농도 1g/ℓ, 염색시간 30분 일 때 균일하면서 짙은 색을 나타내었으며, 가장 높은 염착농도(K/S)를 나타내었다.
이 조건을 바탕으로 염료와 첨가제의 최소화 시 알칼리제인 NaOH과 잿물, 환원제인 glucose를 사용하였을 때 각각의 염료농도와 염색시간, 반복횟수가 증가함에 따라 염착농도(K/S)도 증가하는 것으로 나타났으며, 아마, 저마, 대마, 면직물의 최대흡수파장은 전반적으로 660nm로 거의 유사한 범위의 파장을 나타내었다. 견뢰도 측정은 아마, 저마, 대마, 면직물 모두 전반적 4급~ 4-5급으로 상당히 우수하게 나타났고, 항균시험 또한 NaOH 사용 시 99.9%, 잿물 사용 시 98.6%, glucose 사용 시 99.7%로 모두 우수한 것으로 나타났다. 강연도 측정에서는 합성염색 시보다 천연염색 시의 물성 값이 각 직물 고유의 원포 물성 값과 유사하게 나타났으며, 제품화 시 뻣뻣함이 문제가 될 수 있는 대마의 경우 glucose를 사용하였을 때 원포의 물성보다 낮은 수치로 외관이 부드러운 것으로 나타났다. 외관 측정에서도 합성 염색에 비하여 천연염색 시 표면 손상도가 적은 것으로 나타났으며, glucose를 사용하여 염색한 실과 직물의 표면이 매끈하고 실의 굵기가 굵은 것으로 외관 손상도가 가장 적은 것으로 보여 졌다.
천연 염색한 직물과 합성 염색한 직물에 대한 소비자들의 주관적 평가 결과 환경문제 중요도 인식과 친환경 제품 구매의사가 높은 것으로 나타났으며, 합성 염색한 직물보다 천연 염색한 직물이 더 고급스럽고 가격이 비싸 보이는 것으로 인식하고, 호감을 가지며 친환경적인 것 같아 구매하고 싶어 하는 것으로 나타났다.
염료와 첨가제 최소화에 따른 쪽 천연염색 직물이 우수한 견뢰도 및 항균성, 부드러운 외관 등으로 소비자들의 호감도와 구매의사가 높은 것을 보아 침구류 및 인테리어 등의 제품화 소재로 상당히 적합한 것으로 보여 졌다.
본 연구에서는 지속 가능한 친환경 셀룰로오스 섬유로 쪽 천연 염색의 다양한 컬러들을 제시하였으며, 환경 친화적인 glucose를 사용한 쪽 천연염색 직물을 이용하여 Texpro program을 통해 침구류 및 인테리어 제품을 제안하였다.

As environmental problem is caused recently, there are interests in environment from global environment widely to individual living environment narrowly. And, while consumption trend such as well-being or LOHAS is spreaded, demands of eco-friendly products are rapidly increased.1) Therefore, eco-friendly code is an important standard that consumers select products and eco-friendly clothes emphasizing well-being materials are increased in fashion market. For the clothes of our country, most of well-being phenomena is conducted by focusing on natural materials for health or functional materials. As the interests and consumption in well-being are rapidly increased now,2) this researcher intends to introduce more eco-friendly natural dying method for natural materials and suggest the well-being product.
In the field of natural dying, mordant, reducing agent, etc. become a reason of environmental problem. To approach the core of more sustainable fashion and textile, this research studied on the condition which can minimize dyes in Polygoum Tinctoria natural dying, replaced sodium hydroxide(NaOH) and sodium hydrosulfite(Na2S2O4) which are used for Polygoum Tinctoria dying with lye and glucose and applied eco-friendly Polygoum Tinctoria natural dying to bast fiber fabric (linen, ramie, hemp) and cotton fabric which are biodegradable cellulose fabric. In addition to that, by replacing the alkaline chemical, (sodium hydroxide) and the reduction chemical, (sodium hydrosulfite) which are generally used in natural dyeing, with lye and glucose respectively to research the conditions that can minimize the amount of dyes and additives, dyeing properties and physical characteristics were studied through repetitive dyeing by reusing dye bath.
By using the fabric similar to the naturally dyed fabric, colorfastness to light, colorfastness to washing, colorfastness to perspiration, and strength and appearance of synthetically dyed fabric and the fabric which went through Polygoum Tinctoria were measured, compared, and analyzed and antibiotic test was conducted to prove the merit of Polygoum Tinctoria. Later a questionnaire was conducted to confirm the subjective evaluation of consumers on naturally dyed fabrics and synthetically dyed fabrics.
In this research,’ jokakbo’(wraping fabric) was made by utilizing naturally dyed fabrics studied by condition and by Texpro program and 3D Simulation, products of beddings and various interior materials were suggested.
Firstly, optimal condition of Polygoum Tinctoria natural dying was firstly drawn by bast fiber fabric, cellulose fabric which is biodegradable. As the result, uniform and dark color was appeared and the highest concentration of exhausition (K/S) was shown during the 60℃ of reduction temperature, 4g/ℓ of Na2S2O4 concentration, 30 minutes of reduction time, 30℃ of dying temperature, 1g/ℓ of NaOH concentration, 30 minutes of dying time.
Based on these conditions, when the alkaline chemical. (sodium hydroxide) and lye and the reduction chemical, glucose were used on condition that dyes and additives were minimized, as each dyeing concentration and dyeing time and the number of repetition increased, the absorption concentration was found to be also increased. The maximum absorption wavelength of linen, ramie and hemp is generally showing nearly same wavelength by 660nm. As the result of measuring colorfastness, Colorfastness to Light, Colorfastness to Washing, Colorfastness to Dried Rubbing and Colorfastness to Perspiration generally showed 4 grade~4-5 grade with very excellence. Colorfastness to Moist Rubbing was in the range of 3 grade~3-4 grade. The results of Polygoum Tinctoria natural dying''s antibiotic test were generally excellent so much. Antibiosis was 99.9% when using NaOH, 98.6% when using lye and 99.7% when using glucose. Antibiosis was NaOH>glucose>lye in order. In measurement of strength, compared to synthetic dyeing, the numerical value of natural dyeing was found to be similar to that of each unique original fabric and in case of hemp, which can create firmness in production, the numerical value was found to be lower than the original fabrics when using glucose which shows that they are softer. In measurement of appearance also, compared to synthetic dyeing, natural dyeing showed less surface damage and the thread and fabrics dyed using glucose were smoother and thick which showed its surface damage was the least.
After the subjective evaluation of the consumers on naturally dyed fabrics and synthetically dyed fabrics, the perception about our environment was shown to be very high and their purchasing will to use environment friendly products was shown to be very high and naturally dyed fabrics compared to those of synthetically dyed ones were found to be more classy and look expensive and people were shown to like environmental friendly products more.
As Polugoun Tinctoria dyeing showed excellent colorfastness and better antibiosis and soft appearance resulting from minimization of dyes and additives which explains the consumers’ preference and high purchasing will of naturally dyed products and it is thought proper that they are used as beddings and various interior materials.
In this research a variety of colors of Polygoum Tinctoria were suggested as sustainable environmental friendly cellulose fabrics and it was suggested that beddings and interior materials using naturally dyed fabrics which used environmental friendly glucose are recommended.

I. 서론 1
II. 이론적 배경 7
A. 쪽풀의 종류 7
B. 쪽의 특성 9
C. 환원염법의 특성 13
D. 친환경 쪽 염색을 위한 대체 염법 16
E. CAD의 활용성 및 제품 제안 17
III. 실험 20
A. 시료 및 시약 20
1. 시료 20
2. 염료 21
3. 시약 21
B. 실험방법 22
1. 조건에 따른 마직물 염색 23
가. 환원온도에 따른 염색 23
나. Na2S2O4 농도에 따른 염색 23
다. 환원시간에 따른 염색 23
라. 염색온도에 따른 염색 24
마. NaOH 농도에 따른 염색 24
바. 염색시간에 따른 염색 24
2. 친환경을 위한 염료와 첨가제 최소화에 따른 마직물 염색 25
가. NaOH+Na2S2O4를 이용한 염색 25
(1) NaOH 농도에 따른 염색 25
(2) Na2S2O4 농도에 따른 염색 25
(3) 염료농도에 따른 염색 25
(4) 염색시간에 따른 염색 26
(5) 반복횟수에 따른 염색 26
나. 잿물+Na2S2O4를 이용한 염색 26
(1) 잿물 농도에 따른 염색 26
(2) Na2S2O4 농도에 따른 염색 27
(3) 염료농도에 따른 염색 27
(4) 염색시간에 따른 염색 27
(5) 반복횟수에 따른 염색 28
다. NaOH+glucose를 이용한 염색 28
(1) 염료와 NaOH 농도에 따른 염색 28
(2) glucose 농도에 따른 염색 28
(3) 염색온도에 따른 염색 29
(4) NaOH 농도에 따른 염색 29
(5) 염색시간에 따른 염색 29
(6) 반복횟수에 따른 염색 30
3. 친환경을 위한 염료와 첨가제 최소화에 따른 면직물 염색 30
가. NaOH+Na2S2O4를 이용한 염색 30
(1) 염색시간에 따른 염색 30
(2) 반복횟수에 따른 염색 30
나. 잿물+Na2S2O4를 이용한 염색 31
(1) 염색시간에 따른 염색 31
(2) 반복횟수에 따른 염색 31
다. NaOH+glucose를 이용한 염색 32
(1) 염색시간에 따른 염색 32
(2) 반복횟수에 따른 염색 32
C. 측정 및 분석 33
1. 표면 염착농도(K/S) 측정 33
2. 표면색 측정 33
3. 견뢰도 측정 35
가. 일광견뢰도 측정 35
나. 세탁견뢰도 측정 35
다. 마찰견뢰도 측정 36
라. 땀견뢰도 측정 36
4. 항균성 측정 37
5. 외관 측정 37
6. 강연도 측정 38
7. 주관적 평가 38
가. 연구문제 38
나. 측정도구 및 자료분석 39
다. 연구 대상자의 특성 39
8. 3D Simulation 39
Ⅳ. 결과 및 고찰 40
A. 쪽 천연염색 직물의 표면색 및 염착농도(K/S) 40
1. 조건에 따른 마직물 염색 40
가. 환원온도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 40
나. Na2S2O4 농도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 42
다. 환원시간에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 43
라. 염색온도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 45
마. NaOH 농도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 46
바. 염색시간에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 48
2. 친환경을 위한 염료와 첨가제 최소화에 따른 마직물 염색 49
가. NaOH+Na2S2O4를 이용한 표면색 및 염착농도(K/S) 49
(1) NaOH 농도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 49
(2) Na2S2O4 농도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 51
(3) 염료농도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 53
(4) 염색시간에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 55
(5) 반복횟수에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 57
나. 잿물+Na2S2O4를 이용한 표면색 및 염착농도(K/S) 61
(1) 잿물 농도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 61
(2) Na2S2O4 농도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 62
(3) 염료농도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 64
(4) 염색시간에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 66
(5) 반복횟수에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 68
다. NaOH+glucose를 이용한 표면색 및 염착농도(K/S) 71
(1) 염료와 NaOH 농도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 71
(2) glucose 농도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 72
(3) 염색온도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 74
(4) NaOH 농도에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 76
(5) 염색시간에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 78
(6) 반복횟수에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 80
3. 친환경을 위한 염료와 첨가제 최소화에 따른 면직물 염색 84
가. NaOH+Na2S2O4를 이용한 표면색 및 염착농도(K/S) 84
(1) 염색시간에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 84
(2) 반복횟수에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 85
나. 잿물+Na2S2O4를 이용한 표면색 및 염착농도(K/S) 88
(1) 염색시간에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 88
(2) 반복횟수에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 89
다. NaOH+glucose를 이용한 표면색 및 염착농도(K/S) 92
(1) 염색시간에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 92
(2) 반복횟수에 따른 표면색 및 염착농도(K/S) 93
B. 쪽 천연염색 직물의 견뢰도 96
1. 쪽 천연염색 직물의 일광견뢰도 96
2. 쪽 천연염색 직물의 세탁견뢰도 98
3. 쪽 천연염색 직물의 마찰견뢰도 100
4. 쪽 천연염색 직물의 땀견뢰도 102
C. 쪽 천연염색 직물의 항균성 104
D. 쪽 천연염색 직물의 외관 평가 107
E. 쪽 천연염색 직물의 강연도 110
F. 쪽 천연염색 직물의 주관적 평가 114
G. 쪽 천연염색 직물의 제품 제안을 위한 3D Simulation 120
V. 결론 124
VI. 참고문헌 129
APPENDIX 1. 136
APPENDIX 2. 141
APPENDIX 3. 142
APPENDIX 4. 143
APPENDIX 5. 144
APPENDIX 6. 145
APPENDIX 7. 146
APPENDIX 8. 147
APPENDIX 9. 148
APPENDIX 10. 149
ABSTRACT 150

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