[섬유 염색] 염색의 기본 이론 (염색 과정, 염착력, 염착좌석, 염색 평형)

염색의 기본 이론

1. 염색 과정

 

1) movement of dye to fiber surface: 염료가 섬유의 표면으로 이동한다.

2) Adsorption of dye onto fiber surface: 염료가 섬유의 표면에 흡착된다.

3) Diffusion into fiber: 섬유 내부에서 염료의 확산이 이루어진다. 이 과정은 염색 속도와 연관되어 있다. (제일 느린 단계)

4) Exhaustion in the fiber: 섬유 내부에서 염료의 흡진이 이루어진다. (염료가 섬유에 완전히 결합)

 

2. Dyeing force (염착력)

 

1) Ionic bond (이온 결합): 염료와 섬유 간의 정전기적 인력

- Ionic dye: Acid dye, Basic dye,

- Ionic fiber: wool, silk, nylon, acrylic fiber 

 

2) Covalent bond (공유결합): 두 원자가 두개 또는 두개 이상의 전자를 공유하는 결합

- fiber reactive dye

 

3) Coordination dye (배위 결합): 한 원자가 전자 2개를 내놓고 이를 다른 원자와 공유하며 결합

- Mordant dye와 wool fiber

- Metal complex dye (금속 착염 염료)

 

4) Hydrogen bond (수소 결합): 수소원자와 질소, 산소, 불소와의 결합

- OH, NH2 group와 수소 결합

 

5) Van der waals force(반데르발스 결합)

- 이온이 관여하지 않는 힘

- 소수성 결합

- 염료를 평평하고 길게 만들면 섬유와 결합을 잘함

- 모든 염착력은 반데르발스 힘이 기본적으로 작용함

 

6) Mechanical entrapment (기계적 포괄)

- 물에 녹지 않는 염료를 강제로 섬유에 염색을 시킨 후 나가지 못하도록 가두는 힘

- Vat dye, Azoic dye

 

7) Solid solution (고체 용액)

- 소수성 섬유와 소수성 염료의 염색 과정에서의 힘 

- PET and disperse dye

 

* Intermolecular force: ion, polar molecule, nonpolar molecule

 

3. 염착 좌석

섬유별 염착좌석

1) Cellulose

- OH group: 직접 염료와 수소 결합, 반응성 염료와 공유 결합

 

2) Wool, silk

- 양쪽성 성질이므로 pH에 따라 염착좌석이 달라진다.

 

양쪽성 성질

3) Nylon 6, Nylon 66

- wool, silk와 비슷하게 양쪽성 성질을 가져 염색 시의 pH에 따라 염착좌석이 달라진다.

 

4) Acetate

- COCH3 of O group: 분산 염료와의 수소 결합

- 염착좌석 필요 없음

 

5) Polyester

- Ester(-COO-): 분산 염료와의 수소 결합

- 염착좌석 필요 없음

 

6) Acrylics

- 음이온 부분이 수용액의 양이온성 염료를 끌어들임 (COOH, SO3Na)

 

4. 염색 평형

 

- 화학적 평형: 정반응 속도와 역반응 속도가 같음, 반응물과 생성물의 농도가  일정하게 유지됨 (동적 평형)

- 섬유에 있는 염료의 농도는 용액에 있는 염료의 농도와 균형을 이룸

- 평형염착량(흡착량): 온도가 증가하면 염착량은 감소

온도에 따른 염착량을 보여주는 그래프