염색
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1. 개요
염색은 섬유에 색상을 입히는 기술로, 인류 역사와 함께 발전해왔다. 가장 오래된 염색된 섬유는 기원전 34,000년의 조지아에서 발견되었으며, 중국에서는 5,000년 이상 전부터 식물, 수피, 곤충 등을 이용한 염색이 이루어졌다. 19세기 중반 합성 염료가 개발되기 전까지 천연 염료가 주로 사용되었으며, 1856년 윌리엄 헨리 퍼킨이 콜타르에서 모브를 추출하면서 최초의 합성 염료가 등장했다. 염색 방법은 섬유 제조 단계에 따라 원액 염색, 섬유 염색, 실 염색, 제품 염색, 의류 염색 등으로 구분되며, 염료의 종류와 선택은 섬유의 종류, 원하는 견뢰도, 인체 및 환경에 대한 위험성 등을 고려하여 결정된다. 염색 과정에는 흡진법, 연속법, 무수 염색 등의 기술이 사용되며, 색상 출혈, 얼룩, 탈색 등의 용어가 관련되어 있다.
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염색 | |
---|---|
개요 | |
정의 | 섬유 제품에 색상을 더하는 과정 |
관련 용어 | 색소 매염제 |
종류 | |
염료 | 섬유에 직접 결합하는 물질 |
안료 | 섬유에 고착시키기 위해 결합제가 필요한 물질 |
염색 방법 | |
섬유 단계 염색 | 섬유를 만들기 전에 염색하는 방법 |
실 단계 염색 | 실을 염색하는 방법 |
직물 단계 염색 | 직물을 염색하는 방법 |
제품 단계 염색 | 최종 제품을 염색하는 방법 |
염색 과정 | |
준비 | 섬유에서 불순물을 제거하는 단계 |
염색 | 섬유에 색소를 침투시키는 단계 |
후처리 | 염색된 섬유를 세척하고 고정하는 단계 |
역사 | |
기원 | 기원전 6000년경 |
초기 염료 | 식물 (예: 쪽, 꼭두서니) 동물 (예: 곤충, 조개) |
합성 염료 개발 | 19세기 |
환경 영향 | |
문제점 | 폐수 오염, 유해 화학 물질 사용 |
해결 노력 | 친환경 염료 개발, 폐수 처리 기술 개선 |
2. 역사
'dye'(dye영어)라는 단어는 중세 영어 deieenm에서 유래되었으며, 고대 영어 dagang와 dahang에서 유래되었다.[1] 이 단어의 최초 사용은 12세기 이전으로 알려져 있다.[2]
염색의 역사는 인류의 역사와 함께 시작되었다. 섬유 염색에 대한 초기 증거는 신석기 시대 아나톨리아 남부 차탈회위크 유적에서 발견된 황토에서 추출한 붉은색 염료의 흔적이다.[5] 중국에서는 5,000년 이상 전부터 식물, 수피, 곤충 등을 이용한 염색이 이루어졌다.[6] 고대 인도 신드 지방(현재의 파키스탄) 모헨조다로 유적에서는 꼭두서니 염료로 염색된 면 조각이 발견되었다.[7]
2. 1. 고대
조지아의 선사 시대 동굴에서 발견된 기원전 34,000년 전의 염색된 아마 섬유는 현재까지 알려진 가장 오래된 염색 증거이다.[3][4] 신석기 시대 아나톨리아 남부 차탈회위크 유적에서는 황토에서 추출한 붉은색 염료의 흔적이 발견되었다.[5] 중국에서는 5,000년 이상 전부터 식물, 수피, 곤충 등을 이용한 염색이 이루어졌다.[6] 고대 인도 신드 지방(현재의 파키스탄) 모헨조다로 유적에서는 꼭두서니 염료로 염색된 면 조각이 발견되었다.[7]2. 2. 중세 및 근대
중세 유럽에서는 길드를 중심으로 염색 기술이 발전하였다. 꼭두서니, 쪽, 코치닐, 케르메스 등 천연 염료는 아시아와 유럽 경제의 중요한 요소였다.[7] 19세기 중반에 인공 염료가 발견될 때까지 쪽, 꼭두서니와 같은 식물성 염료와 천연 곤충 염료는 아시아와 유럽 경제의 중요한 요소였다. 최초의 합성 염료는 1856년 윌리엄 헨리 퍼킨이 콜타르에서 추출한 모브였다. 알리자린은 꼭두서니에 존재하는 붉은 염료인데, 1869년에 합성으로 복제된 최초의 천연 안료였으며,[8] 이로 인해 천연 꼭두서니 시장이 붕괴되었다.[2] 새롭고 강렬한 색상의 합성 염료가 빠르게 개발되었으며, 1870년대에는 천연 염료를 사용한 상업적 염색이 사라졌다. 중요한 특징은 일광 견뢰도 즉, 제임스 모튼이 개발한 것과 같은 산업 기술을 사용하여 햇빛에 노출되었을 때 변색에 대한 저항력이었다.2. 3. 현대
1856년 윌리엄 헨리 퍼킨이 콜타르에서 추출한 최초의 합성 염료 모브를 발명했다.[2] 1869년에는 꼭두서니에서 추출한 붉은 염료인 알리자린이 합성으로 복제되었는데,[8] 이는 천연 꼭두서니 시장의 붕괴를 가져왔다.[2] 1870년대에는 새롭고 강렬한 색상의 합성 염료가 빠르게 개발되면서 천연 염료를 사용한 상업적 염색은 사라졌다. 제임스 모튼은 일광 견뢰도와 같은 산업 기술을 개발하여 햇빛에 노출되었을 때 변색에 대한 저항력을 높였다.3. 염색 방법
섬유는 실로 방적되기 전, 실은 직물로 제직되기 전, 그리고 직물 상태나 완성된 제품 등 다양한 단계에서 염색될 수 있다.[13] 최종 용도, 비용, 원하는 외관, 사용 가능한 자원 등에 따라 염색 단계가 결정된다. 염색 방법에 따른 종류는 다음과 같다.
- 원액 염색: 섬유를 압출하기 전에 안료를 고분자 용액에 첨가하는 방식으로, 합성 섬유에만 적용된다. 견뢰도가 우수하지만 색상 선택이 제한적이다.[9][10][15]
- 섬유 염색: 실로 방적되기 전 섬유 단계에서 염색하는 방식으로, 멜란지나 메들리 직물이 대표적이다.[11][12]
- 실 염색: 직물 제조 전 실을 염색하는 방식으로, 패키지 염색 등이 있다. 스트라이프, 체크 무늬, 자카드 디자인 직물에 사용된다.[13][14]
- 제품 염색: 염색되지 않은 실로 직물을 생산한 후 염색하는 방식으로, 단색 직물에 많이 사용된다.[13]
- 의류 염색: 염색되지 않은 직물로 의류를 제작한 후 염색하는 방식이다.[15]
- 날염: 무늬를 넣어 염색하는 방법으로, 풀이나 밀랍을 사용하여 염색을 막는 기법이 사용된다.
3. 1. 섬유 단계
'''원액 염색'''은 합성 섬유를 제조할 때 안료를 고분자 용액에 첨가하여 착색하는 방법이다. 이 방법으로 염색된 섬유는 견뢰도가 우수하다는 특징이 있다. 원액 염색은 용액 염색[9] 또는 '대량 착색'이라고도 불리지만, 색상 선택의 폭이 제한적이다.[10][15]'''섬유 염색'''은 실로 방적하기 전의 섬유 단계에서 염색하는 방법으로, 원료 염색이라고도 한다. 멜란지나 메들리 직물이 대표적인 예이다.[11][12]
3. 2. 실 단계
실 염색은 직물을 제직하기 전 단계에서 실을 염색하는 방법이다. 한올(Hank) 염색과 패키지(Package) 염색이 있다. 패키지 염색은 실을 염색 용기에 넣은 구멍이 뚫린 콘에 감는 방식이다. 이후 염료 용액을 안팎으로 밀어 넣어 염색한다. 많은 스트라이프, 체크 무늬, 자카드 디자인 직물 등이 실 염색을 통해 만들어진다.[13][14]
실 염색에는 여러 형태가 있는데, 일반적인 형태로는 패키지 형태와 환사 형태가 있다. 면사는 대부분 패키지 형태로 염색되고, 아크릴 또는 울 실은 환사 형태로 염색된다. 연속 필라멘트 산업에서 폴리에스터 또는 폴리아미드 실은 항상 패키지 형태로 염색되지만, 비스코스 레이온 실은 기술적인 문제로 인해 부분적으로 환사 형태로 염색된다.[29]
패키지 형태에서 반응성 염료를 사용한 면사 염색의 일반적인 과정은 다음과 같다.
단계 | 설명 |
---|---|
1 | 원사를 염료 침투에 적합한 패키지를 얻기 위해 스프링 튜브에 감는다. |
2 | 부드러워진 패키지들을 염색 캐리어의 스핀들에 하나씩 적재한다. |
3 | 적절한 포장 밀도를 위해 원하는 높이까지 패키지를 압착한다. |
4 | 캐리어를 염색기에 장착하고 실을 염색한다. |
5 | 염색 후, 패키지를 캐리어에서 트롤리로 내보낸다. |
6 | 트롤리를 탈수기로 옮겨 물을 제거한다. |
7 | 원사에 원하는 색상을 남기고 최대한 많은 양의 물을 제거하기 위해 패키지를 탈수한다. |
8 | 패키지를 건조하여 최종 염색된 패키지를 얻는다. |
이 과정을 거친 후 염색된 실 패키지는 포장되어 배송된다.
3. 3. 직물 단계
제품 염색은 염색되지 않은 실로 직물을 만든 후에 염색하는 방법이다. 대부분의 단색 직물은 제품 염색으로 염색되며, 이러한 재료를 제품 염색이라고도 한다.[13]침염은 직물을 염료 용액에 담가 염색하는 방법으로, 무지 염색에 주로 사용된다.
3. 4. 의류 단계
의류 염색은 염색되지 않았지만 염색 준비가 된 직물로 의류를 제작하는 방식이다.[15] 옷 염색은 기성복을 제조한 후 염색하는 공정으로, 미리 염색된 직물로 의류를 제작하는 기존 방식과는 반대된다.1970년대 중반까지 이 방법은 상업적인 의류 생산에 거의 사용되지 않았다. 주로 오래되고 낡아 색이 바랜 옷을 다시 염색하거나, 중고 또는 잉여 군복을 재판매하는 사람들이 가정에서 사용했다. 이 기술을 처음으로 주목할 만하게 산업적으로 사용한 곳은 베네통으로, 셰틀랜드 울 니트웨어를 옷 염색했다.
1970년대 중반, 볼로냐의 의류 디자이너 마시모 오스티는 의류 염색 기술을 실험하기 시작했다. 이후 10년간의 실험을 통해 그는 전통적인 의류 염색(단순한 면이나 모직 의류 염색)의 산업적 사용뿐만 아니라, 여러 종류의 직물이나 섬유(예: 나일론과 면, 또는 린넨, 나일론, 폴리우레탄 코팅 면으로 만들어진 재킷)로 제작된 완제품을 같은 욕조에서 염색하는 "복합 의류 염색" 기술을 개척했다.
마시모 오스티 (그의 의류 브랜드 C.P. 컴퍼니)에 의해 개발되기 전까지, 이 기술은 어떤 맥락에서도 산업적으로 성공적으로 적용된 적이 없었다. 복잡성은 각 직물이 염료에 다르게 반응하는 방식, 얼마나 수축하는지, 얼마나 많은 색상을 흡수하는지에 대한 실용적이고 화학적인 이해를 개발하는 데 있었으며, 염색 전에 직물의 결함을 확인할 수 있는 완전히 새로운 형태의 품질 관리를 개발하는 것도 포함되었다.
이 기술의 산업적 장점(한 가지 색상, 흰색 또는 자연색의 직물을 구매하여 원하는 만큼의 색상을 생산할 수 있음 등) 외에도, 예술적 장점도 상당했고 여러 면에서 오늘날 이탈리아 스포츠웨어로 알려진 의류 스타일을 창조하는 길을 열었다. 이러한 장점은 다음과 같다.
- 다양한 섬유가 염료의 색상을 흡수하는 방식은 색조에서 믿을 수 없을 정도로 미묘한 차이를 만들고, 다른 방식으로는 달성할 수 없는 조화를 가능하게 했다.
- 의류 염색 과정은 자연스럽게 직물에 "낡은" 느낌을 주어 이탈리아 스포츠웨어의 특징인 캐주얼하고 편안한 버전의 클래식 남성복 스타일을 개발할 수 있게 했다.
- 각 직물과 섬유 종류가 염료에 다르게 반응한다는 사실은 "탈구축" 효과를 생성하여 소비자의 주의를 재킷의 제작 기술로 이끌었다. 예를 들어, 더 조밀하게 짜인 직물은 더 엉성하게 짜인 직물보다 덜 강렬하게 색상을 흡수하고, 면 의류에 사용된 폴리에스터 스티치는 염료 색상을 전혀 흡수하지 않아 대조적인 색상의 스티치를 생성한다.
단점은 다음과 같다.
- 의류의 비교적 높은 불량률(5~10%)
- 수축률을 정확하게 계산하기 어려워 매우 정교한 룩을 연출하기 어려움
- 직물이 생산 과정에서 어떻게 작동할지 이해하기 위한 높은 연구 및 프로토타입 제작 비용
오늘날, 의류 염색은 빈티지 스타일의 면 의류 생산과 패스트 패션 공급업체에 의해 전 세계적으로 널리 사용되는 산업 기술이지만, 복합 의류 염색은 여전히 거의 독점적으로 이탈리아에서 소수의 프리미엄 브랜드와 예술에 전념하는 공급업체에 의해 사용되고 있다.
3. 5. 기타 염색 방법
- 날염 (捺染): 무늬를 넣어 염색하는 방법이다. 미리 문양을 나타낼 부분에 풀이나 밀랍을 발라 그 부분에 색이 염색되는 것을 막아 문양을 나타내는 기법이다.[30][31]
- 스페이스 염색 (Space Dyeing): 독특한 여러 색상 효과를 만들어내는 국소적인 염료 도포 기술이다.[30][31]

3. 6. 염색 공정
염색 공정은 크게 흡진법과 연속법으로 나눌 수 있다. 흡진법은 염료 액체가 섬유에 흡착, 확산되는 방식이고, 연속법은 염료가 섬유를 통과하며 여러 단계를 거치는 방식이다. 최근에는 물을 사용하지 않는 무수 염색 기술도 개발되고 있다.3. 6. 1. 흡진법 (Exhaust Method)

흡진법은 염료 액체의 움직임을 통해 염료가 섬유에 흡착되고 확산되는 방법이다. 흡진 염색은 연속 염색법보다 물 소비량이 많다.[18] 흡진법을 이용한 염색에는 세 가지 방법이 있다.
# '''액체 순환''': 흩어진 원료, 슬리버, 토우, 실 또는 직물을 용기에 넣거나, 콘 또는 천공 빔에 감아 염색 용기 안에 넣는다. 이 방법으로 액체를 펌핑하여 고정된 재료를 통과하도록 순환시킨다.
# '''재료 순환''': 직물 윈치 염색과 지거는 재료가 움직이고 액체가 고정된 형태이다. 이 경우 재료는 고정된 액체를 통과한다.
# '''액체와 재료 모두 움직임''': 제트 염색 및 소프트플로우 염색 적용 방법은 재료와 액체 모두 움직이는 상태로 유지된다.
3. 6. 2. 연속법 (Continuous Method)
연속 염색법은 염료가 기재를 통과하면서 여러 단계를 거쳐 연속적으로 이동하는 방식이다.[18] 여러 개의 개별 염색 단계를 결합한 혁신적인 방법으로, 염료 적용, 고착, 미고착 염료 제거 등이 이에 해당한다.[19][20] 연속 염색의 종류는 다음과 같다.냉 패드 배치 방식은 반연속 염색 공정이다.[21][22]
3. 6. 3. 무수 염색 (Waterless Dyeing)
무수 염색은 건식 염색이라고도 하며, 기존 염색 방식에 비해 물 사용량을 줄이거나 아예 사용하지 않고 이산화 탄소 또는 용액을 사용하여 염료를 기질에 적용하는 새롭게 개발된 더욱 지속 가능한 염색 방법이다.[23][24][25]
4. 염료의 종류 및 선택
염료는 화학 구조, 친화성, 적용 방법, 견뢰도(세탁, 마찰 및 빛에 대한 저항성) 등 여러 요인에 따라 분류된다.[18] 염료 선택은 염색 목적과 염색할 재료(친화성)에 따라 달라지며, 색상의 견뢰도는 염료 분자의 크기와 용해도에 크게 영향을 받는다. 분자 크기가 클수록 세탁 견뢰도가 우수하다.[26]
인디고 염료는 데님(면)에 대한 세탁 및 마찰 견뢰도가 낮아 워싱 효과를 내는 데 사용되지만, 배트 염료나 반응성 염료는 면에 사용하여 우수한 세탁 견뢰도를 얻는다.
염료 선택 시 또 다른 중요한 기준은 인체 건강과 자연 환경에 대한 위험 평가이다. 분산 염료처럼 알레르기 반응을 유발하거나 환경에 부정적인 영향을 미치는 염료도 있기 때문에,[27][28] 국가 및 국제 표준과 규정을 준수해야 한다.
염료 친화성은 두 원소 또는 물질 간의 화학적 인력을 의미하며, 섬유와 염료 사이에서 관찰되는 결합 경향을 나타낸다.[33]
4. 1. 염료의 종류 (예시)
염료를 선택할 때는 여러 요소를 고려해야 하는데, 모든 염료가 모든 섬유에 적합한 것은 아니기 때문이다. 염료는 화학 구조, 친화성, 적용 방법, 그리고 세탁, 마찰, 빛에 대한 저항성(견뢰도) 등에 따라 분류된다.[18] 염료의 선택은 염색 목적과 염색할 재료에 따라 달라진다. 색상의 견뢰도는 염료 분자의 크기와 용해도에 영향을 받는데, 분자 크기가 클수록 세탁 견뢰도가 좋다.[26]인디고 염료는 데님(면)에 대한 세탁 및 마찰 견뢰도가 낮아, 워싱 효과를 내는 데 사용된다. 반면, 배트 염료나 반응성 염료는 면에 사용하여 우수한 세탁 견뢰도를 얻는다.
염료 선택 시 중요한 기준은 인간 건강과 환경에 대한 위험 평가이다. 일부 분산 염료는 알레르기 반응을 일으킬 수 있으며, 환경에 부정적인 영향을 미치는 염료도 있다.[27][28] 따라서 국가 및 국제 표준과 규정을 준수해야 한다.
"직접 염료 적용"이라는 용어는 일부 염료가 발효되거나, 화학적으로 환원되어야 적용될 수 있다는 데서 유래되었다. 이는 섬유에 흡수될 수 있도록 염료를 용해시키기 위함이다. 불용성 염료는 섬유에 대한 친화력이 거의 없기 때문이다. 직접 염료는 주로 면을 염색하는 데 사용되며, 수용성이며 수용액에서 섬유에 직접 적용할 수 있다. 바트 염료와 표면 염료를 제외한 대부분의 다른 종류의 합성 염료도 이와 같이 적용된다.
이 용어는 염색 후 염료를 고정하기 위해 매염제를 사용하지 않고 염색하는 경우에도 적용될 수 있다. 매염제는 천연 염료의 색조와 강도를 변경하고 견뢰도를 개선하는 데 사용되었다. 크롬 염은 양모를 염색하는 데 사용되었으나, 환경 문제로 인해 사용이 제한되었고, 반응성 및 금속 복합 염료로 대체되었다.
4. 2. 염료 선택 시 고려 사항
염료를 적절하게 선택하는 것은 매우 중요한데, 어떤 염료도 모든 종류의 섬유에 적용될 수 있는 것은 아니기 때문이다.[18] 염료는 화학 구조, 친화성, 적용 방법, 원하는 견뢰도(세탁, 마찰 및 빛에 대한 저항성)와 같은 여러 매개변수에 따라 분류된다.[18] 속성은 염료에 따라 다를 수 있다. 염료의 선택은 염색의 목적과 친화성(염색할 재료)에 따라 달라진다. 색상의 견뢰도는 염료의 분자 크기와 용해도에 크게 좌우된다. 더 큰 분자 크기는 더 나은 세탁 견뢰도 결과를 제공한다.[26]인디고 염료는 데님(면)에 대한 세탁 및 마찰 견뢰도가 좋지 않으므로, 직물에 워시드 아웃 효과를 내는 데 사용된다. 반대로, 배트 염료 또는 반응성 염료는 우수한 세탁 견뢰도를 얻기 위해 면에 적용된다.
염료 선택에 대한 다음 중요한 기준은 인간의 건강과 자연 환경에 대한 위험 평가이다. 특히 일부 개인에게 알레르기 반응을 일으킬 수 있는 분산 염료를 비롯한 많은 염료와 환경에 대한 부정적인 영향이 있다.[27][28] 준수해야 할 국가 및 국제 표준과 규정이 있다.
염료 친화성은 두 원소 또는 물질 간의 화학적 인력을 의미하며, 섬유와 염료 사이에서 관찰되는 것처럼, 결합 또는 결합하려는 경향을 나타낸다.[33]
5. 관련 용어
탈색은 염색된 섬유 재료에서 색상을 부분적으로 또는 완전히 제거하는 데 사용되는 방법이다. 불완전한 염색을 수정하기 위한 재처리 기술로도 활용된다.[36]
색상 출혈은 젖은 상태에서 다른 직물로 색이 번지는 현상이다. 색상 출혈 경향을 보이는 소재는 젖은 상태에서 접촉하는 흰색 또는 밝은 색상의 직물에 얼룩을 유발할 수 있다. 직물이나 실이 물, 용제 등에 담겼을 때 색상이 바래는 현상은 부적절한 염색이나 품질이 떨어지는 염료 사용이 원인이다.[33][34]
얼룩은 원치 않는 색이 섬유에 흡수되는 현상이다. 섬유가 원치 않는 염료나 착색 물질을 포함한 물, 드라이클리닝 용제 등에 노출될 때 발생할 수 있다. 또한, 다른 염색된 재료와 직접 접촉하여 블리딩(bleeding) 또는 승화(sublimation)를 통해 색상이 전이될 수 있다.[33][35]
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