캐티온화제 처리 면직물의 염색성에 관한 연구 : 반응성 염료와 산성 염료를 중심으로 = (A) study on dyeing properties of cotton fabrics treated with cationic agent : focused on reactive dyes and acid dyes

국문 초록 (Abstract)

섬유예술에서 염색은 단순한 하나의 기법을 뛰어넘어 그 자체로 독립된 작품이 되기도 한다. 이렇게 염색이 예술의 영역에서 성장할 수 있었던 이유는 미의식의 발전과 함께 공학적인 기술이 뒷받침되었기 때문이다. 그러므로 계속 발전하고 있는 기술을 적극적으로 수용하는 것은 작업의 효율적 측면 뿐 만 아니라 작품의 표현적 측면에서도 필수적이다.
면섬유와 반응성 염료, 산성 염료는 염색작품에 매우 빈번하게 사용되고 있다. 그런데 염욕에서 면섬유와 이들 염료에 존재하는 음이곤('-'이온) 사이에 발생하는 척력(斥力)은 염료가 섬유와 결합하는 것을 방해한다. 이러한 이유로 반응성 염료로 면섬유를 염색할 때는 반드시 중성염 등의 전해질과 소다회(Na_(2)CO_(3))와 같은 알칼리를 첨가해주어야 한다. 하지만 알칼리는 반응성 염료의 가수분해를 일으켜서 최종 염착량을 저하시키고, 가수분해된 염료는 환경오염을 유발한다. 그리고 산성 염료는 면섬유에는 염착되지 않는 것으로 알려져 있다.
이 같은 단점을 보완하고자 면섬유를 특수한 계면활성제로 처리하여 양이온('+'이온)기를 도입하게 되었는데, 이것이 바로 캐티온화제이다. 양이온기가 도입된 면은 전해질이나 알칼리를 사용하지 않고도 반대 이온간의 끌어당기는 힘에 의해 음이온계 염료로 염색이 가능하다 그러나 캐티온화제는 지금까지 섬유공학이나 화학의 영역에서 논의되어 왔기 때문에 미술 전공자의 입장에서는 접근하기가 어려웠다. 그리하여 아직까지 염색작품에는 캐티온화제가 활용되지 못하고 있다.
이러한 상황에서 본인은 캐티온화제의 장점을 작품제작에 실제로 적용하기 위해 실험 연구하였다. 아울러 난해한 공학적 개념은 본인이 이해한 내용을 토대로 하여 쉽게 풀어서 고찰하였다.
실험결과, 반응성 염료와 산성 염료 모두 전해질과 알칼리의 첨가 없이 비교적 낮은 온도에서 짧은 시간에도 높은 염착이 가능하였으며 캐티온화제를 이용한 새로운 표현방법의 가능성도 발견하였다. 또한 캐티온화제의 사용이 염료가 지닌 색상이나 발염성 등에 시각적으로 영향을 끼치지 않는 것으로 나타나 캐티온화제가 작품에 좋은 적용성을 갖고 있음을 확인하였다. 따라서 캐티온화제를 기존의 염색방법과 함께 응용하여 사용하면 표현의 영역을 한층 더 넓힐 수 있을 것이다.
공학은 예술과 전혀 별개의 학문처럼 보이지만 공학의 성과를 받아들여서 적극 활용할 때 더욱 발전된 작품활동을 할 수 있으리라 확신한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In fabric art, dyeing is sometimes a creative artistic act beyond simply a technique. Dyeing has grown as a separate area of art thanks to the evolution of aesthetic sense and the development of engineering technologies. Therefore, it is essential to adopt advanced technologies not only for work efficiency but also for the expression of works.
Cotton fabrics, reactive dyes and acid dyes have been frequently used in dyeing art pieces. In a dyebath, nevertheless, the repulsive force between a cotton fabric and anions ('-' ion) existing in these dyes obstructs the binding of the dyes and the fabric. For this reason, when cotton fabrics are dyed using reactive dyes, an electrolyte such as neutral salt and alkali like soda ash (Na_(2)CO_(3)) must be added. However, alkali causes the hydrolysis of reactive dyes, and as a result, reduces the final color yield. In addition, hydrolyzed dyes cause environmental contamination. Furthermore acid dyes are known not to color cotton fabrics.
To remedy these weak points, cotton fabrics need to be treated with a special surface active agents to introduce a cationic ('+' ion) site. The agent is nothing but a cationic agent. The surface to which cationic site is introduced can be colored with anionic dyes through the force to attract opposite ions without using an electrolyte or alkali. Yet cationic agent have been discussed only limitedly in the areas of fabric engineering and chemistry, so difficult to be approached by artists. This is why cationic agent have not been utilized in the area of dyeing art.
In this situation, the present researcher conducted an experiment to apply the merits of cationic agent in creating works, and complicated engineering concepts were worked out based on the researcher's understanding.
According to the result of the experiment, it was possible to color at a high degree with both reactive dyes and acid dyes at a relatively low temperature in a short time without the addition of a electrolyte and alkali. Besides, the possibility of a new expression method using cationic agent was found. What is more, the use of cationic agent appeared not to affect color or dischargeability, so it is highly adoptable in creating dyeing art works. Thus, the use of cationic agent along with existing coloring methods will expand the domain of expression.
Engineering seems to be separated from arts but the active adoption of engineering achievements will certainly open a new horizon of arts.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 = ⅰ
• 목차 = ⅲ
• 그림목차 = ⅴ
• 표목차 = ⅵ
• Ⅰ. 서론 = 1
• Ⅱ. 캐티온화의 개념 = 5
• 1. 계면활성제의 의미와 분류 = 5
• 2. 캐티온화의 개념과 면직물의 캐티온화 원리 = 12
• 3. 반응성 염료와 산성 염료에 의한 캐티온화제 처리 면직물의 염색원리 = 16
• Ⅲ. 캐티온화제 처리 면직물의 염색성 실험 = 22
• 1. 면직물에 대한 캐티온화제 처리 = 22
• 2. 반응성 염료 및 산성 염료에 의한 실험 = 27
• Ⅳ. 캐티온화제에 대한 실험결과 및 분석 = 31
• 1. 침염에 의한 염색성 실험결과 = 31
• 2. 날염에 의한 염색성 실험결과 = 44
• 3. 백색발염에 의한 발염성 실험결과 = 47
• 4. 염색작품에 있어 캐티온화제의 적용가능성 = 50
• Ⅴ. 결론 = 53
• 참고문헌 = 56
• ABSTRACT = 59