맨위로가기

염료

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

염료는 섬유, 가죽, 종이 등에 색상을 입히는 데 사용되는 물질을 총칭한다. 염색은 신석기 시대부터 시작되었으며, 초기에는 식물, 동물, 광물 등 천연 재료에서 추출한 염료가 사용되었다. 1856년 윌리엄 헨리 퍼킨이 최초의 합성 염료인 마브를 발견하면서 합성 염료 시대가 열렸고, 현재는 다양한 종류의 염료가 개발되어 사용되고 있다. 염료는 용해도, 화학적 성질, 섬유와의 결합 방식에 따라 산성, 염기성, 직접, 반응성, 분산, 아조, 황화 염료 등으로 분류된다. 염료는 섬유, 인쇄, 제지 산업에서 발생하는 폐수 오염의 원인이 되기도 하며, 생체 염색 기술은 의학 및 병리학 분야에서 세포나 조직을 관찰하는 데 활용된다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 염료 - 형광
    형광은 물질이 빛을 흡수하여 여기 상태가 된 후 바닥 상태로 돌아오며 흡수한 에너지보다 낮은 에너지를 가진 빛을 방출하는 현상으로, 형광등, 형광염료 등에 활용되고 다양한 분야에서 연구된다.
  • 염료 - 아닐린
    아닐린은 여러 화학 제품의 중간체로 사용되는 무색의 유기 액체 화합물로, 폴리우레탄 전구체 생산, 염료, 고무, 농약, 의약품 합성에 활용되며 독성을 지니고 산화 및 친전자성 치환 반응에 참여하여 합성 염료 산업과 의학 발전에 기여했다.
  • 글로벌세계대백과를 인용한 문서/{{{분류 - 공 (악기)
    공은 금속으로 제작된 타악기로, 다양한 문화권에서 의식, 신호, 음악 연주 등에 사용되며, 형태와 용도에 따라 여러 종류로 나뉜다.
  • 글로벌세계대백과를 인용한 문서/{{{분류 - 국무회의
    국무회의는 대한민국 대통령을 의장으로, 예산, 법률안, 외교, 군사 등 국정 현안을 심의하는 중요한 기관이며, 대통령, 국무총리, 국무위원으로 구성되고, 정례회의는 매주 1회, 임시회의는 필요에 따라 소집된다.
  • 글로벌세계대백과를 인용한 문서/{{{분류2 - 공 (악기)
    공은 금속으로 제작된 타악기로, 다양한 문화권에서 의식, 신호, 음악 연주 등에 사용되며, 형태와 용도에 따라 여러 종류로 나뉜다.
  • 글로벌세계대백과를 인용한 문서/{{{분류2 - 국무회의
    국무회의는 대한민국 대통령을 의장으로, 예산, 법률안, 외교, 군사 등 국정 현안을 심의하는 중요한 기관이며, 대통령, 국무총리, 국무위원으로 구성되고, 정례회의는 매주 1회, 임시회의는 필요에 따라 소집된다.
염료
지도 정보
기본 정보
정의다른 물질에 색을 입힐 수 있는 가용성 화학 물질 또는 천연 물질
분류천연 염료
합성 염료
특징
용해성액체에 녹는 특성을 가짐
색상 부여 메커니즘섬유 또는 다른 재료의 표면에 흡착되어 색을 부여
화학적 결합을 통해 섬유와 결합하여 색을 부여
염료의 종류
천연 염료식물: 뿌리, 열매, 껍질, 잎 등 다양한 부위에서 추출
동물: 곤충 (코치닐, 락), 갑각류 (갯민숭달팽이) 등에서 추출
광물: 일부 광물에서 색소를 추출
합성 염료유기 화학 물질을 사용하여 인공적으로 합성
다양한 색상과 기능을 가진 염료 생산 가능
염료의 역사
고대 시대천연 염료를 사용하여 직물, 가죽, 도자기 등에 색을 입힘
근대 시대합성 염료의 발명으로 염료 산업의 대량 생산이 가능해짐
다양한 색상과 기능의 염료 개발
현대환경 문제와 관련하여 천연 염료에 대한 관심 증가
지속 가능한 염색 기술 개발 노력
염료의 응용
섬유 산업의류, 침구, 커튼 등 다양한 직물 염색
패션 및 의류 산업의 핵심 요소
미술 및 공예회화, 그림, 염색 공예 등
독특한 색상과 질감 표현 가능
식품 산업식품에 색상을 부여하여 상품 가치 향상
식용 색소 사용
기타 산업제지, 플라스틱, 화장품 등 다양한 산업 분야에서 색상 부여
염료 관련 주요 용어
매염제염료가 섬유에 잘 붙도록 도와주는 화학 물질
색소 (안료)액체에 녹지 않고 고체 입자 형태로 존재하며, 도료, 잉크 등에 사용됨
염색섬유나 다른 재료에 색을 입히는 과정
염료 관련 추가 정보
환경적 영향일부 합성 염료는 환경 오염을 유발할 수 있음
안전성일부 염료는 인체에 유해할 수 있으므로 안전한 취급과 사용이 중요함
지속 가능성친환경적인 염료 및 염색 기술 개발 노력 필요

2. 역사

화학이 발달하기 전에는 산화제이철(Fe2O3)을 사용하거나 연지벌레와 같은 곤충이나 식물의 색소를 추출하여 염료로 사용하였다. 천연 염료는 채취 방식에 따라 동물성 염료, 식물성 염료, 광물성 염료 등으로 나뉜다. 19세기 중엽부터는 색을 가진 유기물질(염료)을 합성하여 여러 가지 색을 낼 수 있게 되었다.

섬유 염색은 신석기 시대까지 거슬러 올라간다. 조지아 공화국의 선사 시대 동굴에서는 기원전 36,000년으로 거슬러 올라가는 염색된 아마 섬유가 발견되었다.[8][9] 고고학적 증거는 특히 인도와 페니키아에서 5,000년 이상 염색이 널리 행해졌음을 보여준다. 초기 염료는 동물, 식물, 광물에서 얻었으며, 이 가운데 식물계에서 얻은 염료가 가장 큰 비중을 차지했다.

1482년 염색되는 양모 천: 바르톨로메우스 앵글리쿠스의 프랑스어 번역본에서


고대와 중세 시대에는 티르의 자주색과 진홍색 케르메스와 같이 밝고 영구적인 색을 생성하는 귀한 염료가 매우 귀중한 사치품이었다. 우드, 인디고, 사프란, 마더와 같은 식물성 염료는 아시아와 유럽 경제에서 중요한 무역 상품이었다. 아시아와 아프리카에서는 견뢰 염색 기법을 사용하여 무늬가 있는 직물을 생산했다. 신대륙의 염료인 코치닐과 로그우드는 스페인의 보물선에 의해 유럽으로 가져왔으며,[6] 유럽의 염료는 식민지 개척자들에 의해 아메리카로 운반되었다.[7]

대한민국에서 쓰인 전통적인 염료에는 쪽, 치자, 홍화, 황련, 칡, 먹 등이 있다.[32]

독일 드레스덴 공과대학교에 있는 1만 개가 넘는 염료의 역사적 컬렉션


합성 염료의 등장은 별도 하위 섹션에서 자세히 다룬다.

2. 1. 합성 염료의 등장

1856년, 영국의 윌리엄 퍼킨은 석탄 타르 성분인 톨루이딘으로부터 키니네를 합성하던 중 우연히 선명한 자주색으로 착색되는 색소를 발견했다. 이 색소는 비단을 아름다운 자주색으로 염색할 수 있어 모브(mauve)라고 명명되었으며, 세계 최초의 합성 염료이다.[1] 퍼킨은 이 염료를 개량하여 1857년에 모브라는 합성염료 회사를 설립했다.

아우구스트 케쿨레가 벤젠을 중심으로 방향족 화합물의 구조나 합성법을 연구함에 따라, 1876년에는 비트(O. N. Witt)가 발색단·조색단 등 발색에 관한 기본적인 설을 제창했다.[1]

특히 중요한 발견은 독일의 카를 그레베와 카를 리버만이 발견한 알리자린과 아돌프 폰 바이어가 발견한 인디고의 합성이다.[1] 알리자린은 서양 꼭두서니 뿌리에서 추출되는 색소로, 예전부터 목면 등을 붉게 염색하는 데 사용되어 남프랑스를 중심으로 널리 재배되었다. 그러나 그레베는 알리자린이 안트라센의 유도체라는 사실을 발견, 1868년 안트라센으로부터 합성에 성공했고, 1869년 공업화에 성공했다.[1] 이로 인해 1880년까지 서양꼭두서니 재배는 모두 자취를 감추게 되었다.[1]

쪽에서 추출되는 인디고는 양모나 견사와 같은 동물성 섬유와 목면이나 삼과 같은 식물성 섬유에 잘 염색되어 기원전 2,000 ∼ 1,000년경부터 이미 이집트에서 사용되었다.[1] 인디고는 아름다운 남색으로 염색되며, 내후성이 좋은 염료인데, 원료인 쪽은 인도를 중심으로 대량 재배되었다. 그러나 1880년 독일의 바이어에 의해 합성되었고, 이후 합성 방식이 개량되어 간단히 합성할 수 있게 되었다.[1] 그 결과, 독일은 1900년 천연 쪽의 수입을 중지하고 합성품을 전 세계로 공급하게 되었으며, 쪽 재배도 급속히 쇠퇴했다.[1]

이러한 두 염료의 합성은 천연 염료에 의존하던 방식에서 화학적 합성 방식으로의 극적인 전환을 가져왔다. 그 후 화학 합성의 길이 급속히 넓어졌고, 19세기 중엽 타르 공업을 중심으로 한 합성 염료에 관한 연구 결과, 현재 수만 종류에 이르는 합성 염료가 개발되었을 뿐만 아니라 합성 의약 공업의 기초도 확립하게 되었다.[1]

3. 염료의 종류

염료는 용해도, 화학적 성질, 섬유와의 결합 방식 등에 따라 다양하게 분류된다.[2]

20세기 중반 멕시코산 RIT 브랜드 염료, 오브헤토 박물관의 상설 전시품


머리 염색을 하는 여성


염료의 종류
종류설명예시
산성염료물에 용해되는 음이온성 염료이다. 중성~산성 염료욕에서 실크, 양모, 나일론, 변형 아크릴 섬유 등에 사용되며, 섬유의 양이온기와 염 형성을 통해 부착된다. 셀룰로오스 섬유에는 친화력이 없다. 대부분의 합성 식품 색소가 이 범주에 속한다.알리자린 퓨어 블루 B, 산성적색 88
염기성 염료물에 용해되는 양이온성 염료이다. 주로 아크릴 섬유, 양모, 실크에 사용되며, 아세트산이 첨가된다. 종이 착색에도 사용된다.
직접염료 (직접염색)중성~약알칼리성 염료욕에서 사용된다. 염화나트륨, 황산나트륨, 탄산나트륨 등이 첨가된다. 면, 종이, 가죽, 양모, 실크, 나일론에 사용되며, pH 지시약, 생물학적 염색으로도 사용된다.
레이저 염료일부 레이저, 광학 매체(CD-R), 카메라 센서(컬러 필터 어레이) 생산에 사용된다.[19]
매염염료매염제가 필요하며, 물, 빛, 땀에 대한 견뢰도를 향상시킨다. 매염제에 따라 색상이 변화할 수 있다. 양모용 합성 매염염료(크롬 염료)는 검정색, 감색 계열에 유용하며, 중크롬산칼륨이 후처리된다. 중금속 매염제는 건강에 유의해야 한다.
건염염료물에 불용성이며 섬유를 직접 염색할 수 없다. 알칼리성 용액에서 환원하면 물에 용해되는 레우코 염료가 생성되어 섬유에 대한 친화력을 갖게 된다. 이후 산화를 통해 원래의 불용성 염료를 재생성한다. 인디고는 데님에 사용되는 대표적인 건염염료이다.
반응성 염료섬유 기질과 직접 화학 반응하는 치환기를 가진 발색단을 사용한다. 공유 결합을 통해 천연 섬유에 부착되어 영구적인 염색이 가능하다. "냉각" 반응성 염료는 실온에서 적용 가능하여 면, 셀룰로오스 섬유 염색에 적합하다.
분산염료초산셀룰로오스 염색을 위해 개발되었으며 물에 불용성이다. 분산제와 함께 미세 분쇄 또는 분무 건조되어 사용된다. 주로 폴리에스터 염색에 사용되지만, 나일론, 트리아세테이트, 아크릴 섬유 염색에도 사용된다. 경우에 따라 130°C의 고온 염색이 필요하며, 가압 염료욕이 사용된다. 미세 입자 크기는 섬유 흡수를 돕고, 염색 속도는 분산제 선택에 영향을 받는다.
아조 염색불용성 아조 염료를 섬유 위 또는 내부에서 직접 생성한다. 디아조 및 커플링 성분을 처리하고, 염료욕 조건을 조절하여 반응을 유도한다. 사용되는 화학 물질의 독성으로 인해 면 염색에서의 중요성은 감소하고 있다.
황화염료어두운 색상으로 면을 염색하는 데 사용되는 저렴한 염료이다. 니트로페놀 유도체 및 황화물 또는 폴리황화물 용액에서 가열하여 염색한다. 유기 화합물과 황화물 공급원의 반응으로 직물에 부착되는 어두운 색상이 형성된다. 황흑색 1은 가장 많이 판매되는 황화염료이나, 화학 구조가 명확히 정의되지 않았다.



'''염색에 일반적으로 사용되는 염료:'''

염기성 염료산성 염료
사프라닌에오신
염기성 푸크신산성 푸크신
크리스탈 바이올렛콩고 레드
메틸렌 블루


3. 1. 천연 염료

화학이 발달하기 전에는 산화제이철(Fe2O3)을 사용하거나 연지벌레와 같은 곤충이나 식물의 색소를 추출하여 염료로 사용하였다. 천연 염료는 자연에서 얻는 염료로, 채취 방식에 따라 동물성 염료, 식물성 염료, 광물성 염료로 나뉜다.

섬유 염색은 신석기 시대까지 거슬러 올라간다. 역사를 통틀어 사람들은 일반적이고 지역에서 구할 수 있는 재료를 사용하여 섬유를 염색해왔다. 티르의 자주색과 진홍색 케르메스와 같이 밝고 영구적인 색을 생성하는 귀한 염료는 고대와 중세 세계에서 매우 귀중한 사치품이었다. 우드, 인디고, 사프란, 마더와 같은 식물성 염료는 아시아와 유럽 경제에서 중요한 무역 상품이었다. 아시아와 아프리카 전역에서 견뢰 염색 기법을 사용하여 염색된 천의 색상 흡수를 제어하여 패턴이 있는 직물이 생산되었다. 신대륙의 염료인 코치닐과 로그우드는 스페인의 보물선에 의해 유럽으로 가져왔으며,[6] 유럽의 염료는 식민지 개척자들에 의해 아메리카로 운반되었다.[7]

기원전 36,000년으로 거슬러 올라가는 선사 시대 동굴에서 조지아 공화국에서 염색된 아마 섬유가 발견되었다.[8][9] 고고학적 증거는 특히 인도와 페니키아에서 5,000년 이상 염색이 널리 행해졌음을 보여준다. 초기 염료는 거의 또는 전혀 가공하지 않은 동물, 식물 또는 광물에서 얻었다. 염료의 가장 큰 원천은 압도적으로 식물계, 특히 뿌리, 열매, 나무껍질, 잎, 나무에서 나왔으며, 그중 상업적으로 사용되는 것은 극소수에 불과하다.

알리자린은 서양 꼭두서니의 뿌리에서 추출되는 색소로서, 옛날부터 목면 등을 붉게 염색하는 데 사용되었다. 쪽에서 추출되는 인디고(indigo)는 양모나 견사와 같은 동물성 섬유와 목면이나 삼과 같은 식물성섬유에서 잘 물들어, 기원전 2,000 ∼ 1,000년경부터 이미 이집트에서 사용되었다.

대한민국에서 쓰인 전통적인 염료에는 쪽, 치자, 홍화, 황련, 칡, 먹 등이 있다.[32]

  • 문신을 새기는 데 쓰이는 헤나도 염료의 일종이다.


동물, 식물에서 추출한 천연색소가 고대부터 염료로 다양하게 사용되어 왔다. 종류로는 식물에서 유래한 염료가 가장 많으며, 쪽, 홍화, 쪽(자근) 등이 고대부터 알려져 있다. 동물에서 유래한 것으로는 보라색달팽이 등에서 얻는 자주색염료와 연지벌레에서 얻는 코치닐이 있다. 이러한 색소의 대부분은 많은 양의 천연물을 처리해도 극소량만 얻을 수 있기 때문에 희귀품이며 사용이 제한적이었다.

황토나 적철석·적토·벤가라 등은 「광물 염료」로 언급되기도 하지만, 물 등의 용매에 불용성이며 일반적으로 안료로 분류된다. 진정한 광물 염료라고 할 수 있는 것은 착색력을 가진 수용성 무기화합물이며, 대섬직물을 염색하는 데 사용하는 진흙 정도이다.

3. 2. 합성 염료

호프만과 그의 조수 퍼킨은 1856년 석탄 타르 성분인 톨루이딘으로 키니네를 합성하던 중 우연히 선명한 자색으로 비단을 염색할 수 있는 모빈(mauvein)을 발견했다.[11][12][13] 퍼킨은 이 염료를 개량하여 1857년 모브라는 합성염료 회사를 설립했다. 1876년에는 비트가 발색단과 조색단 등 발색에 관한 기본적인 설을 제창했다.

알리자린은 서양 꼭두서니 뿌리에서 추출되는 색소로, 예전부터 목면 등을 붉게 염색하는 데 사용되어 널리 재배되었다. 그러나 그레베와 리베르만은 알리자린이 안트라센의 유도체임을 발견하고 1868년 합성에 성공했다. 이 합성법은 곧 공업화되어 천연 알리자린 염료를 대체했고, 1880년까지 서양꼭두서니 재배는 자취를 감추었다.

쪽에서 추출되는 인디고(indigo)는 기원전 2000~1000년경부터 이집트에서 사용된 염료로, 아름다운 남색과 내후성이 특징이다. 1880년 아돌프 폰 바이어가 인디고를 합성하고, 이후 합성 방식이 개량되면서 천연 쪽 재배는 급속히 쇠퇴했다.

알리자린과 인디고의 합성은 천연 염료에서 화학적 합성 염료로의 전환을 가져왔다. 19세기 중엽 타르 공업을 중심으로 한 합성 염료 연구 결과, 현재 수만 종류의 합성 염료가 개발되었고, 합성 의약 공업의 기초도 확립되었다.

오늘날 합성 염료는 섬유, 피혁, 모피, 종이, 식용유지, 연료, 잉크, 사진 감광 색소, 의학 등 광범위한 용도로 사용되며, 약 40,000종, 2,500 품목이 생산된다.

염료는 용해도와 화학적 성질에 따라 분류된다.[2]

'''염료의 종류'''

종류설명예시
산성염료물에 용해되는 음이온성 염료. 중성~산성 염료욕에서 실크, 양모, 나일론, 변형 아크릴 섬유 등에 사용. 섬유의 양이온기와 염 형성을 통해 부착.알리자린 퓨어 블루 B, 산성적색 88
염기성 염료물에 용해되는 양이온성 염료. 주로 아크릴 섬유, 양모, 실크에 사용. 아세트산 첨가. 종이 착색에도 사용.
직접염료중성~약알칼리성 염료욕에서 사용. 염화나트륨, 황산나트륨, 탄산나트륨 첨가. 면, 종이, 가죽, 양모, 실크, 나일론에 사용. pH 지시약, 생물학적 염색으로도 사용.
레이저 염료일부 레이저, 광학 매체(CD-R), 카메라 센서(컬러 필터 어레이) 생산에 사용.[19]
매염염료매염제 필요. 물, 빛, 땀에 대한 견뢰도 향상. 매염제에 따라 색상 변화. 양모용 합성 매염염료(크롬 염료)는 검정색, 감색 계열에 유용. 중크롬산칼륨 후처리. 중금속 매염제는 건강 유의.
건염염료물에 불용성. 알칼리성 용액에서 환원 후 알칼리 금속 염 생성(레우코 염료). 섬유에 친화력. 산화 후 불용성 염료 재생. 인디고 (데님).
반응성 염료섬유 기질과 직접 화학 반응하는 치환기 부착 발색단 사용. 공유 결합으로 가장 영구적인 염료 중 하나. "냉각" 반응성 염료(프로시온 MX, 시바크론 F, 드리마렌 K)는 실온 적용 가능. 면, 셀룰로오스 섬유 염색에 적합.
분산염료초산셀룰로오스 염색용 개발. 물에 불용성. 분산제와 함께 미세 분쇄/분무 건조. 폴리에스터, 나일론, 트리아세테이트, 아크릴 섬유 염색. 경우에 따라 염색 온도 및 가압 염료욕 필요. 미세 입자 크기로 섬유 흡수 촉진. 분산제 선택 중요.
아조 염색불용성 아조 염료를 섬유 위/내부에서 직접 생성. 디아조 및 커플링 성분 처리. 염료욕 조건 조절로 반응 유도. 독성으로 면 염색 중요성 감소.
황화염료어두운 색상으로 면 염색. 저렴. 니트로페놀 유도체 및 황화물/폴리황화물 용액에서 가열. 유기 화합물-황화물 반응으로 어두운 색상 형성. 황흑색 1 (화학 구조 미정의).



'''염색에 일반적으로 사용되는 염료:'''

염기성 염료산성 염료
사프라닌에오신
염기성 푸크신산성 푸크신
크리스탈 바이올렛콩고 레드
메틸렌 블루



1856년 윌리엄 퍼킨은 아닐린을 중크롬산칼륨으로 산화시켜 얻은 자주색 생성물인 모브(mauve)가 양모나 견을 염색할 수 있음을 발견했다.

1869년 카를 그레베와 카를 리버만이 茜색소 알리자린을, 1880년 아돌프 폰 바이어가 쪽의 청색 색소 인디고를 합성하고 공업화하면서 천연색소는 밀려났다. 현재 이용되는 염료의 대부분은 합성염료이다.

염료 분자는 가시광선 영역에 흡수 스펙트럼을 가지는 π전자 공액계를 가져 방향족 계열 분자가 많다.

섬유나 종이 등에 염착하기 위해 구성 분자와 결합한다. 실크와 양모는 단백질의 아미노기와 염을 형성하는 술포기를 가진 염료가, 면은 셀룰로스의 히드록시기와 수소결합을 하는 히드록시기나 카르복실기를 가진 염료가 염착하기 쉽다.

염료의 색은 가시광선(380-750nm) 흡수 능력에 따라 결정된다. 이전의 Witt 이론에서는 발색단과 조색단이 존재한다고 여겨졌으나, 현대 이론에서는 가시광선에 의한 π전자의 여기에 기인한다고 본다.[28]

3. 3. 염료의 화학적 분류



염료는 용해도와 화학적 성질에 따라 분류된다.[2]

'''산성염료'''는 중성에서 산성의 염료욕을 사용하여 실크, 양모, 나일론 및 변형된 아크릴 섬유와 같은 섬유에 적용되는 물에 용해되는 음이온성 염료이다. 섬유에 대한 부착은 염료의 음이온기와 섬유의 양이온기 사이의 염 형성에 기인한다. 산성염료는 셀룰로오스 섬유에 대한 친화력이 없다. 대부분의 합성 식품 색소는 이 범주에 속한다. 산성염료의 예로는 알리자린 퓨어 블루 B, 산성적색 88 등이 있다.

'''염기성염료'''는 주로 아크릴 섬유에 적용되지만 양모와 실크에도 사용되는 물에 용해되는 양이온성 염료이다. 염료의 섬유 흡수를 돕기 위해 염료욕에 아세트산이 첨가된다. 염기성염료는 종이의 착색에도 사용된다.

'''직접염료''' 또는 '''직접염색'''은 일반적으로 중성 또는 약알칼리성 염료욕에서, 끓는점 또는 그 근처에서 염화나트륨(NaCl) 또는 황산나트륨(Na2SO4) 또는 탄산나트륨(Na2CO3)을 첨가하여 수행된다. 직접염료는 면, 종이, 가죽, 양모, 실크 및 나일론에 사용된다. 또한 pH 지시약 및 생물학적 염색으로도 사용된다.

레이저 염료는 일부 레이저, 광학 매체(CD-R) 및 카메라 센서(컬러 필터 어레이) 생산에 사용된다.[19]

'''매염염료'''는 매염제를 필요로 하는데, 이는 물, 빛 및 땀에 대한 염료의 견뢰도를 향상시킨다. 서로 다른 매염제가 최종 색상을 크게 바꿀 수 있으므로 매염제의 선택이 매우 중요하다. 대부분의 천연 염료는 매염염료이며, 따라서 염색 기술을 설명하는 방대한 문헌이 존재한다. 가장 중요한 매염염료는 양모에 사용되는 합성 매염염료 또는 크롬 염료이며, 이는 양모에 사용되는 염료의 약 30%를 차지하며 검정색과 감색 계열에 특히 유용하다. 매염제 중크롬산칼륨은 후처리로 적용된다. 많은 매염제, 특히 중금속 범주에 속하는 매염제는 건강에 해로울 수 있으므로 사용 시 각별히 주의해야 한다.

'''건염염료'''는 물에 불용성이며 섬유를 직접 염색할 수 없다. 그러나 알칼리성 용액에서 환원하면 물에 용해되는 염료의 알칼리 금속 염이 생성된다. 이 형태는 종종 무색이며, 레우코 염료라고 하며 섬유에 대한 친화력이 있다. 후속 산화는 원래의 불용성 염료를 재생성한다. 데님의 색깔은 최초의 건염염료인 인디고 때문이다.

'''반응성 염료'''는 섬유 기질과 직접 화학 반응할 수 있는 치환기에 부착된 발색단을 사용한다. 반응성 염료를 천연 섬유에 부착하는 공유 결합은 이러한 염료를 가장 영구적인 염료 중 하나로 만든다. 프로시온 MX, 시바크론 F 및 드리마렌 K와 같은 "냉각" 반응성 염료는 실온에서 염료를 적용할 수 있으므로 사용이 매우 용이하다. 반응성 염료는 가정이나 미술 스튜디오에서 면 및 기타 셀룰로오스 섬유를 염색하는 데 가장 좋은 선택이다.

'''분산염료'''는 원래 초산셀룰로오스 염색을 위해 개발되었으며 물에 불용성이다. 염료는 분산제의 존재하에 미세하게 분쇄되어 페이스트로 판매되거나 분무 건조되어 분말로 판매된다. 주된 용도는 폴리에스터 염색이지만 나일론, 트리아세테이트 및 아크릴 섬유 염색에도 사용할 수 있다. 어떤 경우에는 높은 염색 온도가 필요하며 가압 염료욕이 사용된다. 매우 미세한 입자 크기는 섬유에 의한 흡수를 허용하는 용해를 돕는 큰 표면적을 제공한다. 염색 속도는 분쇄 중에 사용되는 분산제의 선택에 따라 크게 영향을 받을 수 있다.

'''아조 염색'''은 불용성 아조 염료가 섬유 위 또는 내부에서 직접 생성되는 기술이다. 이것은 섬유를 디아조 및 커플링 성분 모두로 처리하여 달성된다. 염료욕 조건을 적절히 조정하면 두 성분이 반응하여 필요한 불용성 아조 염료를 생성한다. 이 염색 기술은 사용되는 화학 물질의 독성으로 인해 면 염색에서 중요성이 감소하고 있다.

'''황화염료'''는 어두운 색상으로 면을 염색하는 데 사용되는 저렴한 염료이다. 염색은 일반적으로 니트로페놀 유도체 및 황화물 또는 폴리황화물의 용액에서 직물을 가열하여 수행된다. 유기 화합물은 황화물 공급원과 반응하여 직물에 부착되는 어두운 색상을 형성한다. 가장 많이 판매되는 염료인 황흑색 1은 잘 정의된 화학 구조를 갖고 있지 않다.

'''염색에 일반적으로 사용되는 염료:'''

염기성 염료산성 염료
사프라닌에오신
염기성 푸크신산성 푸크신
크리스탈 바이올렛콩고 레드
메틸렌 블루


3. 4. 기타 염료

형광 능력을 가진 염료는 '''형광 염료''' 또는 '''형광제'''라고 한다. 특히 형광 증백제는 형광에 의한 증백 효과를 위해 흰색 의류나 의류용 세제에 첨가된다.[23] 또한, 제지 공정에서 종이 표면의 밝기를 향상시키기 위해 사용되기도 하지만, 식품용 종이에는 사용되지 않는다.[23]

레이저 염료는 일부 레이저, 광학 매체(CD-R) 및 카메라 센서(컬러 필터 어레이) 생산에 사용된다.[19] 로다민 6G와 쿠마린 염료가 대표적인 레이저 염료이다.[21]

가죽 염료는 가죽 염색에 사용된다.[21]

용매 염료는 목재 착색, 니스, 용매 잉크, 왁스 등에 사용된다.[21]

조영제는 자기 공명 영상(MRI) 촬영 시 사용되는 염료로, 강한 상자성을 띠는 물질에 결합된다는 점을 제외하면 의류 염료와 본질적으로 동일하다.[22]

4. 염색

섬유에 염료를 흡착시켜 색을 입히는 과정을 염색이라고 한다. 섬유와 염료의 종류, 원하는 색상 등에 따라 다양한 염색 방법이 사용된다.

섬유 염색은 신석기 시대까지 거슬러 올라간다. 역사적으로 사람들은 지역에서 구할 수 있는 재료를 사용하여 섬유를 염색해왔다. 티르의 자주색, 진홍색 케르메스와 같이 밝고 영구적인 색을 생성하는 귀한 염료는 고대와 중세 세계에서 매우 귀중한 사치품이었다. 우드, 인디고, 사프란, 마더와 같은 식물성 염료는 아시아와 유럽 경제에서 중요한 무역 상품이었다. 아시아와 아프리카 전역에서 견뢰 염색 기법을 사용하여 염색된 천의 색상 흡수를 제어하여 패턴이 있는 직물을 생산하였다. 신대륙의 염료인 코치닐과 로그우드는 스페인의 보물선에 의해 유럽으로 가져왔으며,[6] 유럽의 염료는 식민지 개척자들에 의해 아메리카로 운반되었다.[7]

기원전 36,000년 전 조지아 공화국의 선사 시대 동굴에서 염색된 아마 섬유가 발견되었다.[8][9] 고고학적 증거는 특히 인도와 페니키아에서 5,000년 이상 염색이 널리 행해졌음을 보여준다. 초기 염료는 동물, 식물, 광물에서 얻었으며, 이 중 식물계, 특히 뿌리, 열매, 나무껍질, 잎, 나무에서 나온 것이 가장 큰 원천이었으나 상업적으로 사용되는 것은 극소수였다.

최초의 합성 염료인 마브는 1856년 윌리엄 헨리 퍼킨이 우연히 발견하였다.[11][12][13] 마브의 발견은 합성 염료와 유기 화학의 급증을 가져왔다. 아닐린 염료인 푹신, 사프라닌, 인둘린 등이 뒤따랐으며, 그 이후로 수천 가지의 합성 염료가 제조되었다.[14][15][16]

마브의 발견은 면역학과 화학 요법의 발전으로 이어졌다. 1863년 바이엘의 전신이 독일 뷔퍼탈에 설립되었다. 1891년 파울 에를리히는 특정 세포나 유기체가 특정 염료를 선택적으로 흡수한다는 사실을 발견하고, 이 염료가 다른 세포에는 영향을 미치지 않으면서 병원성 미생물을 죽일 수 있다고 추론했다. 에를리히는 화합물을 사용하여 매독을 표적으로 삼았는데, 이는 체내 박테리아를 선택적으로 죽이기 위해 화학 물질이 사용된 최초의 사례이다. 그는 또한 말라리아를 유발하는 플라스모디움을 표적으로 하기 위해 메틸렌 블루를 사용했다.[17]

4. 1. 염색 방법

천에 염색을 하는 방법에는 크게 전체를 고르게 염색하는 경우와 무늬를 넣는 경우가 있다. 천을 고르게 염색하는 데는 주로 포염기(布染機)를 사용하는데, 여기에는 염료와 조제(助劑)가 들어 있는 통이 있다. 무늬를 넣는 경우에는 날염(捺染) 방법을 사용한다.

가정에서 수예품을 염색할 때는 납염(蠟染)을 흔히 사용하는데, 이는 간단한 날염법의 일종이다. 천의 일부를 초로 덮고 염색하면 그 부분만 염색되지 않고 남아 무늬가 생긴다. 건염염료를 사용할 때는 알칼리성 하이드로설파이드와 환원형 염료의 풀을 천에 무늬를 넣으려는 부분에 바른 후, 산화욕(酸化浴)에서 산화시켜 발색시키면 간단히 무늬를 넣을 수 있다.

동일한 무늬를 천에 날염하는 방법으로는 물이나 기름에 녹지 않는 프탈로시아닌 안료나 안트라키논류의 안료를 유탁액(乳濁液)에 잘 분산시킨 풀(paste)을 만들어 사용하는 방법이 일반적이다. 이때 유탁액에 열경화성수지(예: 요소수지·글리프탈수지의 변성품)를 함유한 용매를 사용하면, 날염 후 열처리를 통해 수지가 굳어져 안료가 옷감에 강하게 붙는다. 일반적인 염색에서는 염료가 섬유 분자와 화학 결합으로 연결되지만, 이 경우에는 물과 기름에 모두 녹지 않는 안료가 수지의 힘으로 섬유에 부착된다. 오늘날에는 이 방법을 개선하여 인쇄기와 같은 기계를 써서 동일한 무늬를 연속적으로 찍어내는 프린트 옷감을 만들기도 한다. 이처럼 안료를 분산시키는 것을 분산염료(分散染料)라 하며, 합성섬유와 같이 염료와 반응하는 관능기(官能基)가 없는 섬유에 많이 사용된다.

4. 2. 천연 염료를 이용한 염색

천연 염료를 이용하여 옷감을 물들이는 방법은 다음과 같다.[32]

  • '''염료 추출''': 옷감을 물들일 수 있는 염료는 모두 수용성이기 때문에 물을 이용하여 우려낼 수 있다.
  • '''염색''': 추출된 염료에 옷감 등 염색하고자 하는 것과 함께 명반 등의 매염제를 넣고 잘 주무른다. 경우에 따라서 끓이기도 한다.
  • '''건조''': 염료가 착색되면 잘 말린다.
  • '''헹굼''': 다 마른 옷감은 깨끗한 물에 헹궈 다시 말린다.
  • '''반복''': 위 과정을 여러 번 반복하면 옷감이 짙게 염색된다. 쪽을 이용하여 한 번 염색하면 하늘색 옷감이 되지만 대여섯 번 반복하여 염색하면 남색 옷감이 된다.


5. 염료와 환경

섬유, 인쇄 및 제지 산업에서 생산되는 염료는 하천과 수로 오염의 원인이 된다.[24] 1990년 자료에 따르면, 매년 약 70만 톤의 염료가 생산되는 것으로 추산된다. 이러한 폐기물 처리에는 화학적 및 생물학적 방법을 사용하는 등 많은 관심이 집중되어 왔다.[25]

섬유 산업이 발달한 방글라데시에서는 과자 등 식품의 색소로 섬유용 염료가 불법적으로 사용되는 경우가 있어 건강상의 영향이 우려되고 있다.[30]

6. 생체 염색

활성 염색약(vital dye) 또는 염색약은 살아있는 세포나 조직에 침투하여 즉각적인 가시적인 퇴행성 변화를 일으키지 않는 염색약이다.[26] 이러한 염색약은 주변 조직과 구분하여 연구를 위해(예를 들어 현미경 하에서) 더 잘 보이도록 특정 구조(예: 세포)를 선택적으로 착색하기 위해 의학 및 병리학 분야에서 유용하다. 가시성은 세포 또는 조직의 연구를 허용하기 위한 것이므로, 염색약이 객관적인 관찰을 저해할 수 있는 조직의 구조 또는 기능에 다른 영향을 미치지 않는 것이 일반적으로 중요하다.

연구 전에 유기체에서 제거된 세포에 사용하도록 고안된 염색약(생체 외 염색, supravital staining)과 살아있는 신체 내에서 사용되는 염색약(생체 내 염색, intravital staining) – 주사 또는 기타 방법으로 투여 – 사이에는 차이가 있는데, 후자는(예를 들어) 더 높은 안전 기준의 적용을 받으며, 연구 대상 조직뿐만 아니라 모든 생화학에 부정적인 영향을 미치지 않는 것으로 알려진 화학 물질이어야 한다(조직에서 제거될 때까지). 단순히 단기간에만 국한되지 않는다.

"활성 염색"이라는 용어는 때때로 생체 내 염색과 생체 외 염색 모두와 상호 교환적으로 사용되는데, 어느 경우든 기본 개념은 검사된 세포가 여전히 살아 있다는 것이다. 더 엄격한 의미에서 "활성 염색(vital staining)"이라는 용어는 "생체 외 염색(supravital staining)"의 정반대를 의미한다. 생체 외 염색 중에 살아있는 세포가 염색약을 흡수하면 "활성 염색" 중에는 배제한다. 예를 들어, 죽은 세포만 양성으로 염색되는 반면 음성으로 염색되므로, 음성으로 염색되는 전체 세포의 백분율을 계산하여 생존력을 결정할 수 있다. 염색약이 생체 외 염색인지 생체 내 염색인지 결정하므로, 생체 외 및 활성 염색약을 결합하여 세포를 다양한 그룹(예: 생존 가능, 사망, 죽어가는)으로 더 정확하게 분류할 수 있다.[27] 생체염색색소는 살아있는 세포를 죽이지 않고 염색할 수 있는 염색법이다. 다양한 전문 분야의 진단 및 수술 기술에 활용되어 왔다.[31]

참조

[1] 백과사전 Wiley-VCH
[2] 서적 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley-VCH
[3] 서적 Harvesting Color: How to Find Plants and Make Natural Dyes https://books.google[...] Artisan Books 2017-11-08
[4] 웹사이트 dye - Synthetic dyes Britannica https://www.britanni[...] 2022-06-20
[5] 서적 Dyes : from sea snails to synthetics http://archive.org/d[...] Brookfield, Conn. : Twenty-First Century Books 2003
[6] 서적 Lasers in the Conservation of Artworks: Proceedings of the International Conference Lacona VII, Madrid, Spain, 17 - 21 September 2007 https://books.google[...] CRC Press 2017-11-08
[7] 서적 Natural Dyes and Home Dyeing (formerly Titled: Natural Dyes in the United States) https://books.google[...] Courier Corporation 2017-11-08
[8] 학술지 Clothes Make the (Hu) Man 2009-09-11
[9] 학술지 30,000-Year-Old Wild Flax Fibers http://nrs.harvard.e[...] 2009-09-11
[10] 뉴스 John Pullar (1803–1878) https://www.pressrea[...] The Courier & Advertiser 2016-06-07
[11] 학술지 150 Jahre Mauvein 2006-08
[12] 학술지 Perkin's Mauve: Ancestor of the Organic Chemical Industry 1990
[13] 학술지 Problems Associated with the Dissemination of Synthetic Dyes in the Oriental Carpet Industry 1999
[14] 서적 Industrial Dyes. Chemistry, Properties, Applications. Wiley-VCH 2024-10
[15] 서적 Color Chemistry. Synthesis, Properties and Applications of Organic Dyes and Pigments, 3rd ed. Wiley-VCH 2024-10
[16] 서적 Color Chemistry: Syntheses, Properties, and Applications of Organic Dyes and Pigments John Wiley & Sons 2024-10
[17] 서적 Chemistry³: Introducing inorganic, organic and physical chemistry OUP Oxford 2009
[18] 학술지 Azo dyes: past, present and the future 2011-12
[19] 서적 Laser Fundamentals https://books.google[...] Cambridge University Press 2017-11-08
[20] 학술지 Natural food pigments and colorants 2016-02
[21] 서적 Dye Laser Principles 1990
[22] 웹사이트 patentstorm.us http://www.patentsto[...] 2017-11-08
[23] 웹사이트 Stainsfile - Dye index http://stainsfile.in[...] 2017-11-08
[24] 뉴스 New solution for dye wastewater pollution https://www.chemistr[...] 2018-07-08
[25] 학술지 Degradation of dyes in aqueous solutions by the Fenton process http://ir.rcees.ac.c[...]
[26] 웹사이트 Medical Definition of VITAL DYE https://www.merriam-[...] 2024-10-24
[27] 웹사이트 https://www.intechop[...]
[28] 학술지 Azo dyes: past, present and the future 2011-09-28
[29] 학술지 Degradation of dyes in aqueous solutions by the Fenton process http://ir.rcees.ac.c[...]
[30] 간행물 バングラディシュにおける食品安全の現状と課題 国際農林業労働協会 2024-09-30
[31] 학술지 The use of vital dyes in ocular surgery
[32] 웹인용 전통 염료 추출과 이용에 대한 보고서 http://bioedu.snu.ac[...] 2007-05-28


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com