4) 지치(자초)

(1) 특성

◦ 자초(紫草)라고도 불리는 다년생 식물로서 학명은 Lithospermum Erythrorhizon이다.

◦ 색소로 사용되는 뿌리에는 주된 색소인 자주색의 shikonin유도체(R=acetyl, isobutyl등)가 여러 종류 존재하는 것으로 알려져 있으며, 이 shikonin은 naphthoquinone류에 속하는 색소이다.

<그림 4> 지치색소 구조식

(2) 염료 특성

o 자초 추출색소의 주성분은 Shikonin 유도체들로서 naphthoquinone류로 분류된다. Shikonin유도체는 진한 자홍색을 나타내며 자체로는 섬유에 대한 친화력이 없다.

o 구조적으로 분산염료로서의 성질을 가질 가능성이 있으며 hydroxyl 및 ketone가 관여하는 약한 수소결합등이 섬유의 염착성에 영향을 줄것으로 예상된다.

o 자초 색소 추출물은 레이온 및 면섬유와 같은 셀룰로우스계 섬유와 낮은 친화력을 나타내며 이는 자초 추출색소의 주성분인 Shikonin 유도체가 셀루로우스계 섬유와 결합할 정도의 수소결합 가능기가 많지 않고 분자크기가 작아서 셀룰로우스와의 결합력에 한계가 있어 농색 발현이 어렵다.

o 자초색소 추출물을 이용한 셀룰로우스계 섬유 염색에서 일반적으로 pH가 낮을수록 염착량이 증가하며 낮은 pH에서는 셀룰로우스계 섬유의 물성이 저하하기 때문에 알칼리 pH에서 셀룰로우스계 섬유를 염색할 필요가 있다. 이러한 알칼리 pH에서 염색할 경우 염료의 용해도가 증가하여 나타나는 낮은 염착량 문제를 해소하기 위한 방법으로 염을 첨가하는 방법이 있으며  염농도에 비례해서 일정하게 증가하다가 최대 염착량 증가효과를 발휘하는 염농도가 존재한다.

o 자초 색소 추출물은 양모와 견과 같은 단백질계 섬유에 대하여 어느정도 친화력을 갖고 있으며 나일론에 대해서는 매우 높은 친화력을 보인다.  나일론에 비하여 상대적으로 낮은 단백질계 섬유에 대한 친화력의 원인은 자초색소가 이온성을 띄지 않아 양모 및 견과의 이온결합이 불가능하기 때문이다.  색소는 분산염료와 같은 염색거동을 보이기 때문에 친수성 섬유인 단백질계 섬유를 염색할 경우, 색소의 친수성을 높이기 위하여 알칼리 pH가 필요하다. 알칼리 pH에서는 단백질계 섬유의 물성이 저하하므로 중성에 가까운 pH에서 염색이 이루어져야 하며 이때 관여하는 섬유와 색소간의 결합은 수소결합 및 분산력이 주를 이룬다. 나일론에 대하여 높은 친화력을 보이는 원인은 소수성섬유인 나일론과 소수성염료인 분산염료와 유사한 거동을 보이는 자초색소의 특성에 기인한다.

o 자초색소의 주성분인 Shikonin은 전형적인 매염염료에 속하며 섬유와 친화력은 존재하지 않지만 금속염의 존재하에서 금속을 매개로 배위결합을 형성하여 섬유상에 고착이 가능하다. 금속이온은 선매염, 후매염, 동시매염법에 의하여 처리할 수 있으며 금속이온 처리에 의하여 견뢰한 염색이 가능하다.

o 매염제로서 사용하는 금속이온의 종류에 따라 약간의 색상차이가 발생한다. 면섬유와 같은 셀룰로우스계 섬유의 경우에는, 철매염을 제외하고는 대체로 보라색계통으로 염색되어 매염하지 않은 섬유와 크게 차이가 나지 않으며 철매염 섬유는 연한 보라색을 나타낸다.  양모섬유의 경우에는 철과 구리매염을 제외하고 진한 청색계통으로 염색이 되며 매염하지 않은 섬유와 커다란 차이는 보이지 않는다. 철매염 및 구리매염은 어두운 녹색계통으로 염색이 된다. 견섬유의 경우에는 양모섬유와 유사한 경향을 나타낸다.

o 염색견뢰도의 경우, 매염한 염색직물의 세탁견뢰도는 4 - 5 등급으로 매염제로 사용하여 매우 우수한 견뢰도를 부여할 수 있다. 일광견뢰도는 구리매염을 제외하고는 낮은 등급을 나타내어 일광견뢰도를 개선시킬 수 있는 방법 개발이 필요하다.