336

한국섬유공학회지, Vol. 54, No. 5, 336-343https://doi.org/10.12772/TSE.2017.54.336

ISSN 1225-1089 (Print)

ISSN 2288-6419 (Online)

β-cyclodextrin을 이용한 세탁과정 중 산성염료의 이염성 억제 효과

정혜원† · 황나원

인하대학교 의류학과

Inhibitory Effect of β-cyclodextrin on Acid Dye Migration During Laundering

Haewon Chung† and Nawon Hwang

Department of Clothing and Textiles, Inha University, Incheon 22212, Korea

1. 서 론

나일론은 가볍고, 질기며, 촉감이 부드러워 스타킹 뿐 아니라 점퍼나 방풍 자켓과 같은 야외에서의 활동복에 많이사용되는데, 최근에는 스포츠와 레져용 아웃도어 의복의 착용이 크게 증가하고 있다[1]. 나일론 직물은 양모 또는 견직물과 같이 주로 산성염료로 염색하는데, 나일론 섬유는단백질섬유보다 산성염료와 반응할 수 있는 반응기 수가적어 견뢰도가 떨어진다. 즉 나일론 직물은 세탁 중 쉽게염료가 탈락될 뿐 아니라, 세탁액으로 떨어져 나온 염료가나일론 직물에 쉽게 흡착되어 세탁 중 색상변화가 쉽게 일어나는 문제가 있다. 아웃도어 스포츠 의류에 대해 소비자들은 나일론/폴리에스터 직물의 등산용 재킷에서 세탁 중에 발생한 이염, 변색, 얼룩과 같은 색 변화가 불만 중의 하

나이다[2]. 나일론 직물의 사용이 계속 증가할 것으로 예상되므로, 물세탁 시 흔히 발생하는 나일론 직물로 이염되는것을 줄이기 위해 세탁 조건이 다를 때에 발생하는 이염과정에 대한 연구도 필요한 실정이다.산성염료로 염색한 나일론 직물의 세탁견뢰도를 높이기위한 연구는 주로 염색 후처리 방법에 의한 것으로 탄닌산(tannic acid)과 주석산 안티모닐칼륨(potassium antimonyltartrate)의 연속적인 처리로 용해도가 낮은 안티모닐탄닌산염(antimonyl tannate)을 형성하여 섬유 표면에서 염료의 탈락을 낮출 수 있지만[3], 방법이 번거로워 거의 사용되지않고 있다. 그 외에는 수용성의 음이온계 신탄(synthetictannin)과 양이온 계면활성제[4] 또는 효소[5]와 함께 처리하는 다단계적인 방법이 제시되어 있는 정도이다. 세탁과정에서의 이염을 막기 위해서는 세탁물에서 떨어져 나온

†Corresponding Author: Haewon ChungE-mail: hwchung@inha.ac.kr

Received August 29, 2017Revised October 7, 2017Accepted October 14, 2017

ⓒ2017 The Korean Fiber Society

Abstract: Dyes released from dark-colored nylon fabrics frequently migrate to white orlight-colored nylon fabrics during laundering. To examine the factors to reduce this dyemigration, the color difference (ΔE*) of a nylon fabric laundered in a very dilute solution ofC.I. Acid Red 336 was compared with that of the control fabric. The effects of the additionof β–cyclodextrin (β-CD) and the variation in the washing conditions during launderingwere investigated. The dye in the solution appeared to be included in the β-CD becausethe absorbance of the dye solution increased with the addition of β-CD. As the concentra-tion of β-CD added to the washing solution containing dilute dye increased, the ΔE* valuesof the fabric washed in the solution decreased. On the other hand, the ΔE* values of thefabric washed in the linear sodium laurylbenzene sulfonate (LAS) anionic surfactant solu-tion containing very dilute dye was much lower than that washed in the solution withoutthe surfactant. On the addition of sodium carbonate, the ΔE* values of the fabric decreased.The ΔE* values of the nylon fabric washed in the heavy-duty detergent solution containingdilute dye was significantly lower than that of the fabric washed in the light-duty deter-gent, and the former decreased more as the β-CD concentration was increased.

Keywords: dye migration, acid dye, nylon, color difference, β-cyclodextrin

β-cyclodextrin을 이용한 세탁과정 중 산성염료의 이염성 억제 효과 ▐ 337

염료를 직물보다 흡착력이 큰 물질을 첨가하여 직물에의재부착을 줄이는 방법을 고려할 수 있다.

Cyclodextrin(CD)은 α-(1,4)-glycoside 결합에 의한 cyclicoligosaccharides로 녹말을 CD glucosyl transferase로 가수분해시켜 제조하므로 인체에 무해하고 환경친화적이므로 배수에 포함되어도 분해시 필요한 산소요구량이 낮아 생분해되며 가격도 저렴하다[6,7]. CD는 각각 6, 7, 8개의 glucosyl기를 갖는 α-, β-, and γ-CD가 있으며 모두 가운데가 빈 원환체(torus)이다. CD의 바깥 쪽에는 히드록시기가 위치하여 친수성을 가져 물에 녹고, 내부는 소수성의 빈 공간으로 물보다 소수성인 물질과 포접 화합물을 형성할 수 있다[8]. 이 중에서 β-CD가 생산이 쉽고, 가격과 포접하는 빈공간의 크기가 적절하여 가장 많이 사용된다[9]. 직물의 염색과 관련된 분야에서 β-CD 사용한 연구로는 염색 시 β-CD를 첨가하였을 때에 color yield가 감소하였고[10], 염색폐수에 β-CD를 첨가하면 염료의 제거에 효과적이라는 연구[11−13]가 있다. 그러므로 본 연구에서는 계면활성제와 세제의 종류를 달리하고, 여기에 염 또는 β-CD를 첨가하였을 때에 세액 중으로 떨어져 나온 낮은 농도의 산성염료가 나일론 직물에이염되는 현상을 1차적으로 조사하였다.

2. 실 험

2.1. 시 료 시료로는 평직의 나일론 66 직물로 경사와 위사의 밀도

204×136/inch, 무게 65 mg/cm2, 두께 0.12 mm로 ㈜ST원창에서 제공받아 사용하였다. 직물은 0.1 % (w/v)의 Triton X-100(삼전화학) 용액으로 40 oC에서 60분간 정련하여 사용하였다. 세탁과정에서 일어나는 나일론 직물에의 이염성을 측정하기 위하여 염료는 C. I. Acid Red 336인 Synoacid Red N-2RF를 경인양행에서 제공받아 사용하였으며 화학구조는Figure 1과 같다. 세탁과정에는 음이온 계면활성제인 직쇄라우릴벤젠술폰산나트륨(linear sodium laurylbenzene sulfonate,LAS, 일본 동경화성), 비이온 계면활성제인 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(polyoxyethylene lauryl ether, AE, C12, EO=7,

동남합성), 중성세제(light duty detergent)는 가정용 시판세제(LG화학), 중질세제(heavy duty detergent)는 IEC StandardDetergent Type A*(EMPA, Switzerland)를 사용하였고 그 외에는 1급 시약을 사용하였다.

2.2. 세탁 용액의 성질 측정 세탁과정에서 나일론 직물에의 이염성을 측정하기 위하여서는 염료 농도는 0.005 %(w/v)로 사용하였다. 이때 세탁과정에서 세제의 주요 성분이 이염에 미치는 영향을 조사하기 위해 계면활성제 LAS와 AE의 농도는 각각 0.01 %(w/v),Na2CO3와 Na2SO4의 농도는 10−1000 mg/l, 즉 0.001−0.1 %(w/v)로 변화시켰고, β-CD의 농도는 3.5×10-3 mol/l와8.8×10-3 mol/l를 사용하였다. 한편 가정용 세제는 권장농도로 중성세제 0.14 %(v/v), 중질세제 0.1 %(w/v)로 사용하였다. 용액의 흡수 스펙트럼은 UV-vis spectrophotometer(UV-2401 PC, Shimadzu, Japan)로 가시광선영역인 400−800 nm에서 측정하였다.

2.3. 세탁 및 이염성 평가 희박한 염료를 포함하는 용액에서의 세탁은 launder-o-

meter(ASA0202-3, Asia Testing, Korea)를 사용하였으며,1개의 세탁 병에는 5×10 cm로 자른 나일론 직물 1매, 용액100 ml와 10개의 스테인리스 구를 같이 넣고 42 rpm으로30분간 세탁하였다. 그 후 상온의 물로 가볍게 헹구고 공기중에서 건조하였다. 세탁 전 후 시료의 색은 색차계(Colori5, X-rite, USA)로 SPIN(specular include) 조건, D65 광원과10° 관측자에서 측정하였다. 세탁한 시료의 이염성은 원포와의 색차 ∆E*로 나타냈으며 CIELAB 색좌표에서 세탁 전백포의 색 ( )과 세탁 후 포의 색( )으로부터 다음의 식에 따라 계산되었다.

여기서, , , .각 조건에서 시료는 4개 이상을 사용하였으며 각각 2회씩 측정하여 평균 값을 구하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1. 염료 용액의 흡광도 세탁 염색된 직물에서 탈락된 염료가 이염에 미치는 영향을 알아보기 전에 염료와 β-CD간의 작용을 조사하기 위하여, Synoacid Red N-2RF 희박 용액에 β-CD를 첨가하였을 때에 40 oC에서 측정한 가시광선 영역의 흡광도 spectrum은 Figure 2와 같다. 20 oC에서 AE 용액은 투명하였으나 AE에 β-CD를 가하면 용해도가 크게 낮아져 침전물이 형성되

L0* a0

* b0*

, , Lw* aw

* bw*

, ,

E*

Δ L*

Δ( )2

a*

Δ( )2

b*

Δ( )2

+ +[ ]1/2

=

L*

Δ Lw* L0

*–= a*

Δ aw* a0

*–= b*

Δ bw* b0

*–=

Figure 1. Chemical structure of C.I. Acid Red 336 (Synoacid Red N-2RF).

338 ▐ 정혜원 · 황나원 Textile Science and Engineering, 2017, 54, 336-343

어 40 oC에서 측정하였다. 이는 Topchieva와 Karezin[14]이임계미셀농도(critical micelle concentration, CMC) 이상 농도의 polyethylene oxide 계열 비이온계면활성제에 α-, β-,γ-CD 용액을 가하면 결정성의 복합체를 형성해 용해도가크게 떨어진다는 보고와 같은 원인으로 보여진다. SynoacidRed N-2RF 0.005 %(w/v)의 희박용액에 β-CD 3.5 mM 또는8.8×10-3 mM을 첨가하면 흡광도가 증가하는 hyperchromiceffect가 나타났다. β-CD는 바깥 쪽에 위치한 수산기로 극성과 친수성 표면을 가져 물에 잘 녹고, 내부의 빈 공간에는 수소와 글루코시드의 산소 원자로 인해 상대적으로 소

수성을 가진다. 이로 인해 빈 내부공간은 높은 전자 밀도를 가져 전기음성도가 크므로 전자가 부족한 분자를 쉽게포접(inclusion)할 수 있다[15]. 역시 Synoacid Red N-2RF염료분자도 β-CD에 포접되는 것으로 생각할 수 있는데 이는 Kumbasar 등[10]가 CD 내부의 높은 전자 밀도로 산성염료의 전자계를 활성화시켜 포접시킬 수 있다고 한 것과같으며 이로 인하여 흡광도가 증가하였다. 또한 β-CD의 양이 증가할수록 흡광도가 증가하여 포접된 염료의 양도 증가하는 것으로 추정된다. 또한 최대흡수파장이 500 nm에서장파장 쪽으로 4−9 nm 이동(bathochromic shift)하여 색이

Figure 2. Spectra of the dye solution (a) without surfactant, (b) with LAS, and (c) with AE (polyoxyethylene lauryl ether) at different β-CDconcentrations.

Figure 3. Absorbance of the dye solution containing different concentrations of β-CD and Na2CO3 (a) without surfactant, (b) with LAS, and(c) with AE.

β-cyclodextrin을 이용한 세탁과정 중 산성염료의 이염성 억제 효과 ▐ 339

진해지는 경향이 나타났다. 염액에 계면활성제 LAS, 또는AE를 첨가한 경우에도 β-CD가 첨가되는 양이 증가할수록용액의 흡광도는 증가하는 동일한 경향을 보였으며 스펙트럼 형태의 변화도 거의 없었다. 널리 사용되는 가정용 세제는 계면활성제를 주성분으로하고 여기에 알칼리 빌더(alkali builder)와 여러 종류의 염이 첨가된다. 그러므로 탄산나트륨 또는 황산나트륨을 포함한 세액에서 염료가 탈락되었을 때의 흡광도 변화를 알아보았다. 이 때 β-CD 농도를 달리하여 첨가하였으며 500 nm에서의 흡광도 값을 알칼리성인 탄산나트륨이 첨가된 것은Figure 3에, 황산나트륨이 첨가된 것은 Figure 4에 나타내었다. 탄산나트륨 0.01 % (w/v) 용액은 pH 10.3, 0.10 % (w/v)용액은 pH 10.7이었다. 기존연구[10,14]에서 용액에 β-CD를 첨가한 흡광도 변화의 조사에서 흡광도 차이가 0.05 이상이면 유효한 것으로 판정하였으므로 계면활성제가 없는순수한 희박 염액에 알칼리성의 탄산나트륨이 첨가되면 흡광도가 증가한다고 할 수 있다. 흡광도가 증가한 것은 수산기가 염료와 결합함으로써 마치 조색단이 형성된 것과같다고 할 수 있다. 하지만 탄산나트륨의 농도가 변하여도흡광도는 0.7 내외로 변화가 없으며, 탄산나트륨이 첨가되면 β-CD의 영향은 거의 없을 뿐 아니라 계면활성제의 종류에 따른 차이도 없었다.계면활성제가 없는 희박한 염료 용액에 중성염인 황산나트륨을 가하면 황산나트륨농도가 증가할수록 흡광도는 감소하는 경향이 있으나 그 양은 매우 적다. 또한 β-CD를 첨가하면 β-CD의 농도가 커질수록 흡광도는 증가하였으며,황산나트륨보다는 β-CD 효과가 더 크다. 계면활성제 LAS또는 AE가 첨가되어도 황산나트륨 β-CD 효과는 순수한 염

액과 동일한 경향을 보였다.

3.2. 세탁 시 나일론 직물로의 이염성

세탁시 발생하는 나일론 직물로의 이염효과를 알아보기위하여 먼저 세탁조건과 유사하게 20 oC와 40 oC에서 매우희박한 0.005 % (w/v)의 Synoacid Red N-2RF 염료용액으로 launder-o-meter에서 20분간 처리하였을 때에 나일론 직물의 반사 스펙트럼은 Figure 5와 같다. 붉은 색의 염료이므로 600 nm 이상에서 반사율이 높았으며 20 oC 보다 40 oC에서 염착이 더 커서 40 oC에서의 이염포는 낮은 파장에서의 반사율 값이 낮으나 붉은 색의 주파장인 640 nm 이상에서는 반사율이 놓은 경향을 보였다. 염료농도 0.0013−0.0063 %(w/v)로 20 oC와 40 oC에서 20분간 처리 후 원포와

Figure 4. Absorbance of the dye solution (8.5×10-5 mol/l) containing different concentrations of β-CD and Na2SO4 (a) without surfactant, (b) withLAS, and (c) with AE.

Figure 5. Reflectance spectrum of the nylon fabric washed with0.005 % (w/v) dye solution.

340 ▐ 정혜원 · 황나원 Textile Science and Engineering, 2017, 54, 336-343

의 색차 ΔE*를 측정한 값은 Figure 6과 같다. 20 oC 보다40 oC에서 처리 시에 더 진하게 이염되었으며 20분 처리로는 0.0025 %(w/v)의 농도 이후에는 더 이상 색상변화 없이평형에 도달하였다. 이염성 평가를 위하여 염료 농도는 0.005 % (w/v)로 물,음이온계면활성제 LAS 또는 비이온계면활성제 AE용액을세액으로 사용하였으며 여기에 β-CD를 0−8.8 mmol/l을 첨가하였을 때에 나일론 직물의 이염으로 인한 색차 ΔE* 값

을 측정한 결과는 Figure 7과 같다. 희박농도의 염료를 물에 용해한 용액에서는 가해주는 β-CD의 농도가 증가되면나일론 직물에 염료의 염착이 줄어드는 경향을 보였다. 이는 β-CD와 염료분자가 상호작용하여 직물 표면에 염착 가능한 염료분자의 수가 줄어들고, β-CD의 양이 많아질수록

더 많은 염료가 β-CD와 결합되는 것으로 보여진다. 처리온도가 20 oC에서 40 oC로 높아지면 분자의 운동이 활발해지므로 염착이 증가하여 백포와의 ΔE* 값이 증가하였으나β-CD의 농도 증가에 따른 ΔE* 값 감소는 20 oC와 비슷하였다. 20 oC에서 β-CD가 첨가되지 않고 음이온계인 LAS만의용액에 염료가 용해되면 LAS가 없을 때보다 ΔE* 값이 낮다. 이는 음이온 계면활성제인 LAS가 직물과 염료의 표면에 흡착함으로써 나일론 직물에 염료의 염착이 줄고, 계면활성제의 음하전으로 인해 염색과정에서의 균염 효과[16]와 같이 음하전을 띠는 염료 분자의 흡착이 줄어들기 때문이다. 하지만 LAS 용액에 β-CD를 첨가하면 LAS 분자는 직물과 염료 표면에 흡착할 뿐 아니라 염료와 경쟁적으로 β-CD와 결합한다. 이는 Hersey 등[17]이 아조계 염료보다는계면활성제가 CD와 더 강력하게 결합된다는 것과 같이, 음이온 계면활성제도 CD 내부에 포접되는 것은 소수성의 CD내부에 있는 높은 에너지 상태인 물이 쉽게 빠져 나오는것으로 설명할 수 있다. 계면활성제는 β-CD와 결합하고 나머지 β-CD가 염료와 결합하여 β-CD 농도가 증가할수록ΔE* 값이 감소하였다고 할 수 있다. 비이온 계면활성제인AE도 LAS와 마찬가지로 설명할 수 있으나 β-CD가 포함되지 않는 용액에서는 전기적인 반발력이 적어 LAS 보다는이염억제 효과가 적었다. 결과적으로 계면활성제는 β-CD와 우선적으로 포접되므로 계면활성제가 존재하면 β-CD에의한 산성염료의 나일론 직물에서의 이염 억제능력을 감소시킨다고 할 수 있다. 세탁 조건이 다를 때에 나일론 직물로의 산성염료의 이염현상을 조사하고자, 알칼리성인 탄산나트륨의 농도를 달리하여 측정한 나일론 직물의 ΔE* 값은 Figure 8과 같다.

Figure 6. ΔE* between the fabrics that were washed with the dilutedye solution and with the control solution.

Figure 7. Effect of β-CD concentration on ΔE* values of the nylon fabric washed with (a) water, (b) LAS, or (c) AE solution containing 0.005 % (w/v)dye.

β-cyclodextrin을 이용한 세탁과정 중 산성염료의 이염성 억제 효과 ▐ 341

세탁 조건에 따른 염착량의 변화가 20 oC보다 40 oC에서더 크므로 40 oC에서 세탁하였다. 산성염료의 색소부분은물에서 음이온으로 하전되므로 산성염료를 나일론 또는 단백질 섬유에 염색하기 위해서는 산을 가하여 섬유의 음하전을 중화해야 하는 것과 같이 알칼리성 용액에서는 산성염료의 이염이 크게 낮아졌다. 탄산나트륨 농도 10 mg/l,50, 100, 1000 mg/l일 때의 pH는 각각 9.3, 10.1, 10.6, 10.7으로 pH 10 부근에서 급격히 ΔE* 값이 감소하였다. 이 때증류수의 pH는 5.9이었다. 또한 물과 AE 용액에 β-CD가첨가되면 β-CD의 농도가 높아질수록 ΔE* 값이 감소하였는데, LAS 용액에서는 pH 10 이하에서는 β-CD 효과가 나타

나지 않았으나 pH 10.6과 10.7에서는 β-CD 농도가 높을 때에 ΔE* 값이 낮았다. β-CD 농도에 따른 ΔE* 값의 유의차를분산분석(analysis of variance, ANOVA)으로 검증하였을 때에 LAS 용액에서 Na2CO3 농도 50 mg/l일 때를 제외하고는 모든 경우에 유의차가 나타났다. 즉 세척액에서 알칼리가 나일론 직물에 산성염료의 이염을 크게 낮추나 β-CD가첨가되면 이염이 더 줄어드는 것으로 해석된다. 또한 세액에 중성염인 황산나트륨과 β-CD의 첨가가 이염에 미치는 영향 즉 ΔE* 값을 조사한 결과는 Figure 9와같다. 산성염료로 나일론 직물을 염색 시에 황산나트륨은황산염의 2가 음이온이 산성염료의 음이온과 경합하여 일

Figure 8. Effect of the Na2CO3 concentration on ΔE* values of the nylon fabric washed with (a) water, (b) LAS, or (c) AE solutioncontaining 0.005 % (w/v) dye.

Figure 9. Effect of Na2SO4 concentration on ΔE* values of nylon fabric washed with (a) water, (b) LAS, or (c) AE solution containing 0.005 % (w/v)dye.

342 ▐ 정혜원 · 황나원 Textile Science and Engineering, 2017, 54, 336-343

반적으로 완염효과를 나타낸다. 하지만 여기서는 황산나트륨의 농도가 증가하면 ΔE* 값이 증가하는 경향은 있으나무시할 정도이다. 계면활성제가 없는 염료 용액에서는 β-CD의 농도가 높을 때에 ΔE* 값이 낮았으며 음이온계면활성제 LAS 용액에서는 β-CD가 첨가되지 않았을 때의 ΔE*

값이 낮았다. 그러나 β-CD가 첨가되면 계면활성제의 유무와 종류에 관계없이 ΔE* 값이 비슷하였으나 β-CD 농도가높을 때 ΔE* 값이 낮았다. 가정에서 실제 사용되는 세액, 즉 중성세제와 중질세제의 용액에 0.005 % (w/v)의 염료가 포함되고 여기에 β-CD를 첨가하여 ΔE* 값을 조사한 결과는 Figure 10과 같다. 이때 중성세제와 중질세제는 각각 0.14 % (v/v)와 0.1 % (w/v)의 권장농도를 사용하였고 세탁 온도는 20 oC와 40 oC이었다. 중성 세제 용액의 pH는 증류수와 같아 5.9, 중질세제용액의 pH는 11.0이었다. 중성세제용액에서 β-CD의 농도가변화될 때에 40 oC에서의 염료의 이염에 따른 ΔE* 값은 앞의 Figure 7에서 LAS 용액의 40 oC에서와 같은데 이는 사용한 중성세제가 5−15%의 계면활성제로 음이온계의 고급 알콜계, 직쇄 알킬벤젠계와 지방산계, 비이온계의 고급 알콜계를 포함하는 것으로 설명할 수 있다. 즉 비이온계면 활성제보다는 LAS의 영향이 더 크기 때문이다. 한편 사용한중질세제에는 계면활성제로 음이온계의 직쇄 알킬벤젠계와 지방산계, 비이온계의 고급 알콜계 외에도, 중성염의 황산나트륨, 염기성의 탄산나트륨과 표백제인 과붕산나트륨을 함유하였다. 즉 이 경우, 세척 시 탄산나트륨의 농도는116 mg/l에 해당하므로 Figure 8의 탄산나트륨 100 mg/l와비슷한 조건이다. LAS 용액에 탄산나트륨이 첨가되었을 때에 β-CD 농도가 크면 ΔE* 값이 감소하는 것과 같이 중질세제용액에서 알칼리로 인해 ΔE* 값이 매우 낮으며, β-CD

농도가 높을 때에 ΔE* 값이 감소하여 8.8 mM/l의 β-CD를첨가 시에는 첨가하지 않을 때보다 20 oC에는 39%, 40 oC는36% 감소하였다. 온도가 높아지면 분자의 활동이 활발해지므로 중성세제와 중질세제 모두 20 oC보다 40 oC에서 ΔE*

값이 높았다.

4. 결 론

세탁과정에서 발생하는 산성염료에 의한 나일론 직물로의 이염에 영향을 미치는 요인을 알아보기 위하여 C. I.Acid Red 336인 Synoacid Red N-2RF의 희박용액에 세탁조건을 변화시키고 β-CD를 첨가하여 색차 ΔE* 값을 분석한 결과 다음의 결론을 얻었다.염료의 희박용액에 β-CD를 첨가하면 흡광도가 증가하여염료는 β-CD에 포접되며 음이온계의 LAS와 비이온계의AE 계면활성제용액에서도 동일한 경향을 보였다. 또한 여기에 알칼리인 탄산나트륨이 첨가되면 흡광도가 증가하나중성인 황산나트륨이 첨가되면 변화가 없었다. 순수한 희박 염액에 β-CD 첨가 시 β-CD 농도가 증가하면 ΔE* 값이

감소하였으나, 음이온 계면활성제만 있으면 ΔE* 값이 크게낮고 여기에 β-CD가 첨가되면 계면활성제가 없을 경우와ΔE* 값이 같았다. 알칼리인 탄산나트륨이 첨가되면 pH 10이상의 알칼리성 용액에서 ΔE* 값이 급격히 감소하며 또한여기에 첨가된 β-CD의 농도가 높을수록 ΔE* 값이 낮아졌다. 하지만 중성염인 황산나트륨의 첨가는 ΔE* 값에 영향을 미치지 않았다. 시판 세제인 중성세제를 사용시에는 이염이 커서 ΔE* 값이 높았으며, 모든 경우와 같이 온도가20 oC보다 40 oC에서 ΔE* 값이 더 컸다. 또한 β-CD 첨가로ΔE* 값이 증가하였으나 β-CD 농도가 높아지면 감소하였다. 하지만 중질세제를 사용하면 ΔE* 값이 매우 낮고 여기에 β-CD를 가하면 β-CD 농도가 커질수록 ΔE* 값이 감소하여 효과적이었다. 이와 같은 연구를 통하여 세탁과정에서 빈번히 발생하는나일론 직물의 이염성을 낮추기 위해서는 알칼리성 세액에β-CD를 첨가하고 낮은 온도에서 세탁하는 것이 효과적임을 알 수 있었다. 그러므로 나일론 직물의 이염을 줄이기위해서는 중성세제보다 pH 9.7 내외의 다목적 세제에 β-CD를 첨가하는 것이 효과적이라 할 수 있다. 하지만 구조가 다른 산성염료의 사용과 알칼리 염액에서 세탁 시 염료의 탈착, 그리고 이염 방지를 위해 더욱 효과적인 β-CD의변형물 사용에 대해 추가 연구가 필요하다.

References

1. J. Strähle and Y. Wagner, “Prosumer Concepts in the OutdoorFashion Industry”, Int. J. Econ. Commerce Manag., 2016, 4, 59−

Figure 10. Effect of β-CD concentration on ΔE* values of the nylonfabric washed with the solution containing (a) light-duty detergentand (b) heavy-duty detergent.

β-cyclodextrin을 이용한 세탁과정 중 산성염료의 이염성 억제 효과 ▐ 343

83. 2. K. J. Paek, Y. M. Hwang, and J. R. Lee, “Actual Wearing

Conditions and Attitude: An Initial Report on an OutdoorWearing Survey for Man and Woman in Their 30 s to 50 s”,Fashion Text. Res. J., 2013, 15, 787−796.

3. J. L. Ashworth and D. Blackburn, “The Influence of ConsumerRequirements on the Dyeing and Finishing of Celon (Nylon6)”, J. Soc. Dyers Colour., 1965, 81, 569−578.

4. S. M. Burkinshaw, Y. A. Son, and M. J. Bide, “The Aftertreatmentof Acid Dyes on Nylon 6,6 Fibres: Part 2. Non-Metallised AcidDyes”, Dyes Pigm., 2001, 48, 209−215.

5. S. M. Burkinshaw and B. Bahojb-Allafan, “The Developmentof a Metal-free, Tannic Acid-based Aftertreatment for Nylon6,6 Dyed with Acid Dyes: Part 3. Different Enzymes”, DyesPigm., 2004, 60, 91−102.

6. A. Biwer, G. Antranikian, and E. Heinzle, “EnzymaticProduction of Cyclodextrins”, Appl. Microbiol. Biotechnol.,2002, 59, 609−617.

7. G. Crini, “Studies on Adsorption of Dyes on Beta-CyclodextrinPolymer”, Bioresour. Technol., 2003, 90, 193−198.

8. E. M. M. Del Valle, “Cyclodextrin and Their Uses: a Review”,Process Biochem., 2004, 39, 1033−1046.

9. U. R. Bhaskara-Amrit, P. B. Agrawal, and M. M. C. G.Warmorskerken, “Application of β-Cyclodextrin in Textiles”,Autex Res. J., 2011, 11, 94−101.

10. E. P. A. Kumbasa, R. Atav, and A. Yurdakul, “Equalizing Effectof β-Cyclodextrin on Dyeing of Polyamide 6,6 Woven Fabricswith Acid Dyes”, J. Appl. Polym. Sci., 2007, 103, 2660−2668.

11. E. Yilmaza, S. Memon, and M. Yilmaz, “Removal of DirectAzo Dyes and Aromatic Amines from Aqueous SolutionsUsing two β-Cyclodextrin-Based Polymers”, J. Hazard Mater.,2010, 174, 592−597.

12. N. Rajendiran and R. K. Sankaranarayanan, “Azo Dye/Cyclodextrin: New Findings of Identical Nanorods through2:2 Inclusion Complexes”, Carbohydr. Polym., 2014, 106, 422−431.

13. G. Crini, “Studies on Adsorption of Dyes on Beta-CyclodextrinPolymer”, Bioresource. Technol., 2003, 90, 193−198.

14. I. Topchieva and K. Karezin, “Self-Assembled SupramolecularMicellar Structures Based on Nonionic Surfactants andCyclodextrins”, J. Colloid Interface Sci., 1999, 213, 29−35.

15. M. S. Rahman, “Handbook of Food Preservation”, 2nd Ed.,CRC Press, NY, 2007, pp.517−519.

16. A. Datyner, “Interactions between Auxiliaries and Dyes in theDyebath”, J. Soc. Dyers Colour., 1993, 23, 40−50.

17. A. Hersey, B. H. Robinson, and H. C. Kelly, “Mechanism ofInclusion-Compound Formation for Binding of OrganicDyes, Ions and Surfactants to α-Cyclodextrin Studied byKinetic Methods Based on Competition Experiments”, J.Chem. Soc., Faraday Trans. 1, 1986, 82, 1271−1287.