염료의 분류와 용도
염료는 대부분을 섬유염색에 사용되며, 피혁, 모피, 지류 등의 염색에 쓰인 다. 염료의 분류법에는 2가지가 있는데 화학구조에 의해 분류하면, 순이론 적인 것과 염색의 처리방법에 의해 분류하는 실제 사용상의 분류다. 이 2 가지중 일반적으로 염색의 처리방법에 의한 분류를 주로 하고 있어 염색처 리방법에 의한 분류를 기술하면 다음과 같다.
1. 직접염료
직접염료를 화학구조상으로 보면, 대부분이 아조계 염료이며, Disazo계 및 Trisazo계도 있다. 극히 소량이지만 동착염 아조염료, Dioxazine계, phthalocy-anine계의 직접염료도 있다. 직접염료는 중간염을 함유한 염욕에 서 면, 마, 레이온 등의 섬유류에 직접적으로 염착이 되며, 중성 또는 약산 성욕에서는 양모 등의 동물성 섬유에도 직접적으로 잘 염착되는 특성을 가 지고 있으며, 수용성 염료다.
2. 산성염료
산성염료는 화학구조가 광범위하다. 특히 Azo염료(산성 아조염료), 안트라 퀴논 염료(산성 안트라퀴논 염료), 금속착염 아조염료 등이 중요한데, 대부 분이 설폰(sulfon)기 또는 carboxy기를 가지고 있다. 따라서 동물성섬유가 산성염료중에서 荷電된 염기성기와 염료의 아니온이 조염결합을 하게 됨으 로 착염이 된다고 본다. 산성염료는 산성염욕에서 양모 등의 동물성섬유 또는 폴리아미드계 합성섬유에 착염하는 수용성의 염료이다.
3. 매염염료
매염염료는 설폰기를 가지고 있지 않으며, 염료분자중에 금속이온과 착염 을 형성하는 수산기를 가지고 있으며, 아조계와 안트라퀴논계 등이 있으며, 특히 아조계 염료가 대부분이다. 일반적으로 물에 불용성이며, 면, 양모 등 에 대해 염착성이 없으나 착염을 위해 크롬, 알루미늄, 철, 은 등의 금속염 (매염제)을 섬유에 착염시킨 후 염료를 염색시킴으로써 섬유상에 lake를 형성시켜 견뢰성이 우수한 염색을 한다. 매염염료에 의한 염색은 염색법이 복잡하며, 染班이 생기는 경우가 많아 최근에는 거의 사용하지 않고 있다.
4. 산성매염염료
산성매염염료는 일명 크롬염료라고도 부른다. 이 염료는 산성염료와 매염 염료의 중간적인 성징을 가지고 있다. 이 염료는 염료분자내에 아니온기 (sulfon산 또는 carboxyl산기)를 가지고 있어 일종의 산성염료인 동시에 매 염염료의 성질인 금속착염형성기를 가지고 있어 물에는 잘 용해되나 면, 마에는 염색이 되지 않으며, 명주나 양모 등의 동물성섬유에는 직접적으로 염착이 된다.
5. 염기성염료와 카치온염료
염기성염료는 중성 또는 약산성에서는 동물성섬유, 나일론, 명주 등에 직접 염색이 되며, 아세테이트섬유에도 친화성을 가지고 있으나 셀룰로오스성 섬유에는 친화성이 없다. 그리고 Tanning매염제에 따라 적당한 산성성분을 부여해 염색할 수도 있다.
최근에는 아크릴섬유의 발전으로 선명하고 모든 내성이 우수한 염료의 필 요성으로 아크릴섬유용 염기성염료가 개발되었다. 이를 일반 염기성염료와 구분해 카치오닉염료라 한다.
염기성염료의 화학구조는 광범위하다. 아조계, Triphenylmethan계, Azin계, Oxazine계 염료와 최근에는 Anthraquinone계 및 동프탈로시아닌계(Copper Phthalocyanine)의 화합물 등을 발생모체로하여 제4급 Ammonium기를 여 러 가지 형태로 결합시킨 것들이 많다.
6. 황화염료
Dinitro Chloro Benzene, O-Toluidine, Dimethyl Aniline, M-Toluene Diamine P-Nitro Phenol 등의 비교적 간단한구조의 중간체를 다황화나트 륨(Sodium Polysulfide)그리고 유황(Sulphur)과 150~350℃로 융해하여 유황 을 분자내에 함유시켜 제조한다.
황화염료는 황화나트륨(Sodium Sulfide)에 환원되어 수용성이 되며, Cellulose섬유에 직접 염착하여 산화제로 산화시켜 고착화로 염색한다. 면, 레이온섬유에 염색하며, 내광성, 내세탁성이 아주 우수하며, 표백, 마찰에는 약하다.
7. 황화건염염료
Carbazole, Indigo, Phenol류 그리고 Anthr-acene유도체의 가황에 의해 제 조하며, 구조적으로는 건염염료와는 다르며, 황화염료에 유사하다.
황화나트륨(Sodium Sulfide)에 환원으로는 완전히 용해되지 않아 Hydro Sulfide를 같이 사용함으로써 환원되는 것이 황화염료와는 달리 황화건염 염료로 구분하며, Cellulose섬유, 레이온섬유에 염색한다. 이 염료의 성질이 건염염료에 유사하여 구분에는 건염염료로 분류한다.
8. 건염염료
Indigo계와 Anthraquinone계로 대별한다. 이 염료자체는 물에 용해되지 않 으며, 알카리성 Hydro Sulfide로 환원하면 Leuco화합물의 알카리염을 발생 하여 물에 용해되며, 이 Leuco화합물은 섬유소섬유에 대하여 염착성이 있 으며, 섬유에 염착시킨 후에는 산 또는 공기중에서 산화시켜 환원됨으로써 불용성염료가 되어 염색이 된다. 건염염료는 동물성섬유, 식물성섬유, 합성 섬유 등 광범위한 섬유에 염색이 가능하지만 고농도의 알카리를 사용하게 됨으로써 면, 합성섬유에 주로 사용된다. 이 염료는 염료자체에 수용성기가 없으므로 세탁, 일광견뢰도가 매우 우수하다.
9. 가용성 건염염료
건염염료의 Leuco화합물에 황산에스테르, 나트륨염으로 물에 용해되며, 공 기중에서도 비교적 안정하며 이 염욕으로 Cellulose섬유에 흡착시킨 후 산 또는 산화제로 처리하면 가수분해와 산화반응을 일으켜 환원되어 불용성의 건염염료가 되어 염착이 된다.
섬유에 대해서는 친화성은 크지 않지만 침투성이 좋고 균염성이 우수해 일 반적으로 Cellulose섬유에 염색과 날염에 사용한다.
10. 아조익(Azoic)염료
아조익염료는 Coupling성분인 β-Naphthol이나 Naphthol AS류의 알카리 염을 섬유에 흡착시켜 Diazo화합물 용액을 통과시켜서 섬유상에 불용성 아 조염료를 향성시켜 염색한다. 이와 같이 Naphthol계를 사용함으로써 Naphthol염료라고도 한다.
단백질섬유, 아세테이트섬유, 합성섬유 등에 특수염법에 의해 염색한다.
11. 분산염료
물에 불용성이지만 분산제의 존재에서 물에 미립자로 분산시켜 아세테이 트, 나일론, 폴리에스터섬유 등의 소수성섬유를 염색한다. 대부분 아조계나 안트라퀴논계로 구분한다. 비교적 분자량이 적은 구조로 치환아민기를 가 진 것이 대부분이며, 용성기를 갖지 않고 있다. 일반적으로 균염성, 내광성 은 우수하나 습윤처리 승화견뢰도가 좋지 않은 것이 결점이다.
12. 반응성염료
Cellulose수산기, 나일론, 양모, 명주 등의 아민기와 공유결합하여 염색되는 염료인 관계로 반응성염료라 하며, 공유결합으로 물리적 흡착이나 이온결 합하는 직접염료나 산성염료에 비교하면 세탁, 마찰, 일광견뢰도가 우수하 다. 색소구조는 기본적으로 산성염료와 직접염료에 비교하면 선명하다. 일 반적으로 Cellulose섬유, 양모, 명주 등에 염색한다.
반응성염료를 반응형식으로 분류하면 친핵치환형, 친핵부가형, 2관능기형으 로 대별하며, 친핵치환형으로는 Chloro Triazine계, Chloro Pyrimidine계, Chloro Pyridajone계 등이 있고 친핵부가형으로는 Vinyl Sulfon계가 있다. 2관능기형으로는 동종 2관능기형과 이종 2관능기형으로 구분한다.
13. 산화염료
주로 산화가 쉬운 방향족인 아민류, 아미노페놀류 등의 염류를 섬유에 흡 착시킨 후 섬유상에 산화발색시켜 피염물에 염색시킨다.
14. 유기용제 용해염료
이 종류의 염료는 비수용성으로 일반적으로 유용성염료라고 부르는 유용성 형과 금속착염형의 유기용제 가용성염료로 대별된다. 유용성형은 비수용계 로써 광유, 정유, 우지, 지방산에 녹으며, 휘발유착색, 초, 비누, 고무, 플라 스틱 등의 착색에 사용되며, 금속착염형은 비수용성의 염료로 알콜류, 케톤 류, 에스테르류에 용해성이 좋다.
일반적으로 지방산이나 방향족 탄화수소에 대한 용해성은 좋지 않다. 내광 성, 내열성이 우수해 인쇄잉크, 합성수지 착색, 락카, 볼펜잉크 등에 사용한 다.
15. 형광증백제(형광염료)
형광증백제를 형광염료라고도 부른다. 일반적으로 섬유 및 기타의 물질의 옅은 황색계통의 고유색을 청색계 형광에 의해 순백한 색으로 만드는 것을 형광증백이라고 하고 이 목적으로 사용하는 물질을 형광증백제라고 부른 다.
합성섬유용은 분산형이 많고 아크릴섬유용에는 분산형 또는 카치온형이 있 다. 양모, 나일론, 폴리아미드계, 섬유용에는 아니온형을 많이 사용한다. 형 광증백제에는 다음과 같은 것이 있다. Stilbene계 형광증백제는 형광증백제 중에서 가장 많이 사용하는 품목으로 면·지류용으로는 C.I.No 24. 84, 85, 90, 97, 166이 있고 세제용으로는 C.I No 225, 351이 있다.
Cumarine계 형광증백제는 양모증백용으로 대표적인 것이 C.I No 52, 156, 162가 있다. Pyrazolone계 형광증백제는 양모증백제로 사용되며, 대표적인 것이 C.I No54가 있다. Imidazolone, Imidazol계 형광증백제는 Cellulose나 나일론에 증백효과가 우수하며, C.I. No 45가 있다.
Oxazol계 형광증백제(Cresamine계)는 합성섬유용과 폴리에스터용으로 C.I. No 135가 있고 아크릴용으로는 C.I. No 55가 있다. Naphthol Imide계 형광 증백제는 합성섬유 증백제로 C.I.No 51, 162가 있다.