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染色とは、繊維、糸、布地などの繊維素材に染料や顔料を塗布し、所望の染色堅牢度で色を付けることを指します。染色は通常、染料と特定の化学物質を含む特殊な溶液中で行われます。染料分子は、吸収、拡散、または結合によって繊維に固定され、温度と時間が重要な制御因子となります。染料分子と繊維の結合は、使用する染料によって強弱が異なります。
歴史的に、染料の主な原料は天然であり、植物や動物から抽出された染料が用いられてきました。しかし、19世紀半ば以降、人間はより幅広い色彩を実現し、洗濯や日常的な使用において染料の安定性を高めるために、人工染料を開発してきました。様々な種類の染料は、繊維の種類や、繊維製品の製造工程の様々な段階（繊維単体から糸、布、そして完成品の衣服に至るまで）で使用されています。
アクリル繊維は塩基性染料で染色され、ナイロンや羊毛、絹などのタンパク質繊維は酸性染料で染色され、ポリエステル糸は分散染料で染色される。綿は、建染染料、現代的な合成反応染料、直接染料など、さまざまな種類の染料で染色される。
「dye」（ / ˈdaɪ /、DIE）という単語は、中英語のdeie、古英語の dēagおよびdēahに由来します。[ 1 ]「dye」という単語が最初に使われたのは 12 世紀以前です。[ 2 ]
染色された亜麻繊維の最古のものは、ジョージアの先史時代の洞窟で発見されており、紀元前34,000年に遡ります。[ 3 ] [ 4 ]繊維染色 のさらなる証拠は、アナトリア南部のチャタルヒュユクにある大規模な新石器時代の集落で新石器時代に遡り、粘土から抽出された酸化鉄顔料である黄土由来と思われる赤い染料の痕跡が発見されています。[ 5 ]中国では、植物、樹皮、昆虫による染色が5,000年以上前に遡ることが確認されています。[ 6 ] : 11染色の初期の証拠は、古代インドのシンド州（現在のパキスタン）から得られており、モヘンジョダロの遺跡（紀元前3千年紀）から植物染料で染められた綿片が回収されています。[ 7 ]この場合に使用された染料は茜で、藍などの他の染料とともに貿易を通じて他の地域に導入されました。[ 7 ]コチニールやケルメスなどの天然昆虫染料、およびウォード、藍、茜などの植物由来の染料は、 19 世紀半ばに人工合成染料が発見されるまで、アジアとヨーロッパの経済の重要な要素でした。最初の合成染料は、1856 年にウィリアム パーキンがコール タールから作ったモーブでした。茜に含まれる赤い染料であるアリザリンは、1869 年に合成的に複製された最初の天然顔料であり、[ 8 ]この開発により、天然の茜の市場は崩壊しました。[ 6 ] : 65新しい、色の濃い合成染料の開発がすぐに続き、1870 年代までに天然染料による商業染色は姿を消しました。重要な特性の一つは耐光性、つまりジェームズ・モートンなどが開発した工業技術を用いて日光にさらされた際の退色に対する耐性であった。
染色工程は、繊維製造工程のさまざまな段階で適用できます。例えば、繊維は糸に紡績される前に染色され、糸は織物に織り込まれる前に染色されます。生地や、場合によっては完成した衣料品自体も染色されることがあります。[ 9 ]製品の染色段階は、その最終用途、製造業者のコスト、望ましい外観、利用可能な資源など、さまざまな理由によって異なります。これらの染色方法を説明するために、次のような特定の用語があります。
製造業やマーケティング業界では、基材の染色方法に応じてさまざまな用語が使用されています。たとえば、「ストック染色」は糸を作る前に繊維を染色することを指し、「糸染色」は生地を作る前に糸を染色することを指し、「ピース染色」または「生地染色」は糸が生地に加工された後に染色することを指します。繊維染色および糸染色された材料の堅牢度は、生地の堅牢度よりも優れています。[ 16 ]
染色工程の主な目的は、繊維、糸、または布地である基材[ 17 ]に、あらかじめ定められた色合わせ基準または参照に従って均一な色を適用し、指定された染色堅牢度要件を満たすことである。タイダイとプリントは、色が局所的に適用される方法である[ 18 ]。
排気法では、染料液の動きによって染料が基材に運ばれます。染料は繊維表面に吸着され、理想的には繊維全体に拡散します。排気法における水の消費量は、連続染色法よりも多くなります。[ 18 ]排気法による染色には、対応する3つの方法があります。
連続染色法では、染料は様々な工程を連続的に通過させることで基材に運ばれます。[ 18 ]連続染色法は、着色、定着、未定着染料の洗浄など、多くの個別の染色工程を組み合わせた革新的な方法です。[ 19 ] [ 20 ]連続染色法の種類は以下のとおりです。
コールドパッドバッチ法は半連続染色プロセスである。[ 21 ] [ 22 ]
無水染色、または乾式染色とも呼ばれる染色方法は、二酸化炭素や、従来の染色方法に比べて水の使用量が少ない、あるいは全く必要のない溶液を用いて染料を基材に塗布する、新しく開発されたより持続可能な染色方法です。 [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]
適切な染料の選択は、どの染料もすべての種類の繊維に適用できるわけではないため、最も重要です。染料は、化学構造、親和性、適用方法、望ましい染色堅牢度（洗濯、摩擦、光に対する耐性）など、多くのパラメータに基づいて分類されます。[ 18 ]特性は、染料によって異なる場合があります。染料の選択は、染色の目的と親和性（染色する素材）に依存します。染色堅牢度は、染料の分子サイズと溶解度に大きく依存します。分子サイズが大きいほど、洗濯堅牢度が高くなります。[ 26 ]
インディゴ染料はデニム（綿）に対する洗濯堅牢度や摩擦堅牢度が低いため、生地にウォッシュダウン効果を与えるために使用されます。一方、建染染料や反応染料は、綿に対して優れた洗濯堅牢度を実現するために用いられます。
染料を選択する上で次に重要な基準は、人間の健康と環境への危険性の評価です。多くの染料、特に分散染料は、一部の人にアレルギー反応を引き起こす可能性があり[ 27 ]、環境に悪影響を与える可能性があります[ 28 ] 。遵守する必要のある国内および国際的な基準と規制があります。
「直接染色」という用語は、一部の染料が、天然染料のように発酵させる必要がある場合や、合成建染染料や硫化染料のように化学的に還元する必要がある場合があることに由来します。これにより染料は水溶性になり、繊維に吸収されるようになります。不溶性の染料は繊維への親和性が非常に低いためです。直接染料は、主に綿の染色に使用される染料の一種で、水溶性であり、水溶液から直接繊維に塗布できます。建染染料と表面染料以外のほとんどの合成染料も、この方法で塗布されます。
この用語は、染料を塗布した後に媒染剤を使用して染料を定着させる染色にも適用されることがあります。媒染剤は、天然染料の色合いや強度を変化させ、染色堅牢度を向上させるためにしばしば必要とされました。クロム塩は、最近まで合成媒染染料を用いた羊毛の染色に広く使用されていました。これらは、黒や紺などの経済的で染色堅牢度の高い濃い色に使用されていました。現在では、環境問題への懸念からその使用が制限され、媒染剤を必要としない反応染料や金属錯体染料に置き換えられています。
糸の染色には多くの形態がある。一般的な形態は、パッケージ染色とかせ染色である。綿糸は主にパッケージ染色され、アクリル糸やウール糸はかせ染色される。連続フィラメント業界では、ポリエステル糸やポリアミド糸は常にパッケージ染色されるが、ビスコースレーヨン糸は技術的な理由から部分的にかせ染色される。[ 29 ]
パッケージ形態の綿糸を反応染料で染色する一般的な工程は以下のとおりです。
この工程の後、染色された糸は梱包され、出荷されます。
染色工程にはいくつかの用語があります。
親和性とは、2 つの元素または物質間の化学的引力を指し、繊維と染料の間で見られるように、それらが結合または結合する傾向につながります。[ 32 ]： 4 [ 33 ]
にじみやすい素材は、濡れた状態で接触した白や淡色の布地を染めることがあります。布地や糸が水、溶剤、または同様の液体媒体に浸されると色が褪せる現象は、染色が不十分であるか、品質の劣る染料を使用していることが原因です。[ 32 ]： 16 [ 34 ]
生地は、意図しない染料や着色剤を含む水、ドライクリーニング溶剤、または同様の液体にさらされると、望ましくない色の吸収を起こし、染みになることがあります。さらに、他の染色された素材と直接接触すると、にじみや昇華によって色移りが起こる可能性があります。[ 32 ]： 150 [ 35 ]
ストリッピングは、染色された繊維素材から色を部分的または完全に除去するために使用される方法です。また、染色の不完全さを修正するための再加工技術としても使用できます。[ 36 ]
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