直接染料とは
麻、木綿、レーヨンなど、植物性の繊維を媒染の工程を経ずに直接的に染めることができる染料。
direct dye, substantive dyeと呼ばれ、日本語にすればその名の通り"直接染料"。
1884年ドイツで開発されたコンゴーレッドという赤色の染料がはじまり。 中性または弱アルカリ性の水溶液中で木綿が直接に染まります。
初期(昭和初めのころまで)は堅牢度が低かったらしいのですが、 近年は日光にも強くなり、フィックス処理等により堅牢度も高くなります(高級直接染料、シリアス系直接染料)。
一般的に細長く大きな分子(分子量650～1500)、親水基(スルホン酸基)を持つため水に溶けます。
セルロース(植物性繊維の主成分ね)には直接染料を強くつなぎとめておく手(染着座席)はありませんが、弱い力で引き留める部分がたくさんあります(水素結合)。
細長い染料分子は何か所かでくっつくため、弱い力でも付くことができるようです。そのため、相対的には堅牢度の高い染料ではありません。
direct dye, substantive dyeと呼ばれ、日本語にすればその名の通り"直接染料"。
1884年ドイツで開発されたコンゴーレッドという赤色の染料がはじまり。 中性または弱アルカリ性の水溶液中で木綿が直接に染まります。
初期(昭和初めのころまで)は堅牢度が低かったらしいのですが、 近年は日光にも強くなり、フィックス処理等により堅牢度も高くなります(高級直接染料、シリアス系直接染料)。
一般的に細長く大きな分子(分子量650～1500)、親水基(スルホン酸基)を持つため水に溶けます。
セルロース(植物性繊維の主成分ね)には直接染料を強くつなぎとめておく手(染着座席)はありませんが、弱い力で引き留める部分がたくさんあります(水素結合)。
細長い染料分子は何か所かでくっつくため、弱い力でも付くことができるようです。そのため、相対的には堅牢度の高い染料ではありません。
直接染料は分子自体が大きく、疎水性の部位も持つためミセル(コロイド粒子)を形成しやすいです(少し不透明な水溶液)。
熱を加えると溶解度が上がってよく溶け、透明になります。またアルカリを加えると溶けやすくなりますが先着速度が遅くなります。
煮沸して溶かした染料は、すぐには使用せず一晩おいたものの方が理想的。濃度のばらつきが少ないようです。
通常、芒硝(硫酸ナトリウム)を加え染まり着きを良くします(と、どの説明を読んでも書いてあります)。なぜ加えるか理由を記載しているホームページや本が少ないのですが。
"繊維に対する親和性を高める"と記載してあるところはあったのですがちょっと説明不足でよくわかりません。
思うに、1価の中性塩を多量に加えるところから、排除体積効果により染料分子を集めやすくしたり、繊維へと追いやっているんじゃないだろうか(あくまで私個人の推測)。現に芒硝を加えすぎると染料は沈殿してしまう(塊を作ってしまう)。また、セルロース表面は水溶液中ではマイナスに帯電しているため、中性塩はそれを弱めたりするのもあるのでしょう。
一般的に染料分子は、水のブラウン運動と共に繊維に入ったり出たりを繰り返しているわけで、温度が高いほうがその速度も速くなります。言い換えると温度が高いほど早く染められ、低いと時間がかかる。
平衡染着量(ちょうど染まった状態と思ってください)は生地の種類や染料によって異なり、セルロースの結晶領域(つまった部分と思えばいいかな)が大きいものほど高温で染めます(綿は高温、非結晶領域の大きいレーヨンは低温)。
染料分子は入ったり出たりしてるため、温度を上げれば染まるというものではなく、理論的には濃く染めるためには低い温度ほどよく染まるはず(高温だと、せっかく繊維に入った染料がまた出て行ってしまうから)。低温だと時間めちゃくちゃかかるだろうけど。
乾燥すると、繊維の中の染料が閉じ込められ、染色された状態となります。再び水に戻すと、水に溶けやすい染料は溶けだしてしまう。インクジェットのプリントに水を垂らすと滲むように。(インクジェットプリンターの染料インクは直接染料。紙はセルロースだからね)
そのため色落ちを少なくするために、染料を改良(高級直接染料)したり、後処理(フィックス剤)をしたりします。
Cu塩処理、カチオンポリマー処理、染料固着剤などなど。
直接染料は一般的に日光堅牢度が低いです。その一因として、アゾ基の多い染料ほど堅牢度が低いことから、日光により分解されやすいようです。Cu塩はこの不安定な状態を安定にするらしいです。入れすぎると色調が変化してしまうようですが。
また、余談ですが直接染料を銅で媒染染色すると消臭効果が高くなるらしいです。(繊維学会誌 Vol64)
(いくつか参考にしながらまとめましたが、間違い等ありましたらご一報ください。)
熱を加えると溶解度が上がってよく溶け、透明になります。またアルカリを加えると溶けやすくなりますが先着速度が遅くなります。
煮沸して溶かした染料は、すぐには使用せず一晩おいたものの方が理想的。濃度のばらつきが少ないようです。
通常、芒硝(硫酸ナトリウム)を加え染まり着きを良くします(と、どの説明を読んでも書いてあります)。なぜ加えるか理由を記載しているホームページや本が少ないのですが。
"繊維に対する親和性を高める"と記載してあるところはあったのですがちょっと説明不足でよくわかりません。
思うに、1価の中性塩を多量に加えるところから、排除体積効果により染料分子を集めやすくしたり、繊維へと追いやっているんじゃないだろうか(あくまで私個人の推測)。現に芒硝を加えすぎると染料は沈殿してしまう(塊を作ってしまう)。また、セルロース表面は水溶液中ではマイナスに帯電しているため、中性塩はそれを弱めたりするのもあるのでしょう。
一般的に染料分子は、水のブラウン運動と共に繊維に入ったり出たりを繰り返しているわけで、温度が高いほうがその速度も速くなります。言い換えると温度が高いほど早く染められ、低いと時間がかかる。
平衡染着量(ちょうど染まった状態と思ってください)は生地の種類や染料によって異なり、セルロースの結晶領域(つまった部分と思えばいいかな)が大きいものほど高温で染めます(綿は高温、非結晶領域の大きいレーヨンは低温)。
染料分子は入ったり出たりしてるため、温度を上げれば染まるというものではなく、理論的には濃く染めるためには低い温度ほどよく染まるはず(高温だと、せっかく繊維に入った染料がまた出て行ってしまうから)。低温だと時間めちゃくちゃかかるだろうけど。
乾燥すると、繊維の中の染料が閉じ込められ、染色された状態となります。再び水に戻すと、水に溶けやすい染料は溶けだしてしまう。インクジェットのプリントに水を垂らすと滲むように。(インクジェットプリンターの染料インクは直接染料。紙はセルロースだからね)
そのため色落ちを少なくするために、染料を改良(高級直接染料)したり、後処理(フィックス剤)をしたりします。
Cu塩処理、カチオンポリマー処理、染料固着剤などなど。
直接染料は一般的に日光堅牢度が低いです。その一因として、アゾ基の多い染料ほど堅牢度が低いことから、日光により分解されやすいようです。Cu塩はこの不安定な状態を安定にするらしいです。入れすぎると色調が変化してしまうようですが。
また、余談ですが直接染料を銅で媒染染色すると消臭効果が高くなるらしいです。(繊維学会誌 Vol64)
(いくつか参考にしながらまとめましたが、間違い等ありましたらご一報ください。)
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