[섬유 염색] 직접 염료 (Direct dye)

직접 염료 (Direct dye)

1. 직접 염료의 특징

 

장점: 간단한 염색 과정, 저렴한 가격

단점: Dull shade (채도가 낮은 선명하지 않은 색), 좋지 않은 일광견뢰도와 세탁견뢰도 -> 현재에는 많이 쓰이지 않음

 

구조적 특징

- Linearity : Cellulose 섬유가 linear 하므로 선형적이어야 염색성이 향상됨

- Planarity

- Long conjugation (conjuate double bond) : 따라서 높은 분자량을 가짐

- Groups for hydrogen bond formation: NH2, OH, N=N

- Solubilizing group: SO3Na: 너무 많은 수용성기는 낮은 직접성을 초래함

 

Hydrogen bond와 Van der Waals interaction을 함 

선형성과 평면성, 높은 분자량을 가져 강한 반데르발스 결합을 함 -> 셀룰로오스에 대한 좋은 직접성(친화력)을 가짐.

 

염료의 분자크기에 따른 직접성 그래프

종류

- Azo dye (가장 넓게 사용)

Azo dye

- Stilbene dye

 

Stilbene dye

 

- Dioxazine dye

 

Dioxazine dye

 

 

2. 직접 염료의 특성

 

- Aggregation (응집, 회합): 직접 염료는 분자량의 크기가 커서 염료끼리의 결합이 가능해 다층 흡착이 이루어진다. 응집은 염료의 농도가 증가하거나 salt(염색 촉진제)의 양이 증가함에 따라 증가한다. Salt는 섬유와 음이온 염료 사이 혹은 음이온 염료끼리의 반발력을 줄이기 위해 첨가해 준다.

 

반발력이 발생함을 보여줌

 

- color and color fastness: 높은 분자량을 가져 dull shade (선명하지 않은 색)을 보인다. -> 밑의 그래프를 통해 알 수 있듯이 높은 분자량을 가진 경우 파란색 그래프의 흡수 파장을 보인다. (흡수 peak가 broad 해지므로 색이 섞임)

이 점을 이용하여 군복에서 활용하기도 함( 군복은 선명한 색을 가지면 안 되기 때문에)

 

 

- Adsorption isotherm: F type adsorption. 특정한 염착좌석이 없고 무한한 염착좌석을 가진다. 염료의 회합으로 인한 다층흡착이 가능하다.

 

3. 직접 염료의 변수 (Variables)

 

- Dyeing temperature: 염색은 발연 반응. 따라서 염색 온도를 상승시킬 경우 평형 염착량이 감소하고 염색 속도를 증가시키는 염료 분자의 운동에너지가 증가한다. (온도가 낮으면 속도는 느리지만 많이 흡착됨) 실제 염색 시에는 100도에서 염색을 진행한다. 높은 온도인데 속도를 증가시켜 빠르게 염색을 진행하기 위함이다.

 

- Salt: 섬유와 음이온 염료 사이의 반발력을 감소시켜 염착이 잘되도록 해준다. 염분의 양이 증가함에 따라 염료의 확산 속도도 증가한다. 하지만 염분의 양이 너무 많은 경우 높은 직접성으로 인해 확산이 감소한다.

 

-pH: 직접염료에서 크게 중요한 부분은 아니다. 보통 중성에서 진행하며 강산은 섬유의 분해, 강알칼리는 염착의 감소 ( 섬유의 음전하 형성이 증가 Cellulose O-)를 일으킨다.

 

- Liquor ratio LR (액비): 액비가 낮을 경우 높은 염착량을 보인다. 하지만 너무 낮을 경우 불균일한 염색이 일어날 수 있다. (섬유가 충분히 잠기지 않기 때문에)

 

*액비 (LR): amount of water: amout of fiber, 쉽게 말해 염료가 얼마나 많이 들어가 있는지를 나타내는 것