テーマ ― 色のとどまり方
電気で寄せる
Drawn by charge
染料の電荷と繊維の電荷が引き合って留まる。
見る
ブログ「ニュージーランドめし」の筆者は、食用色素で毛糸を染めた手順を記録しています。ウール100%の毛糸を酢を加えた水に浸し、水に溶いた食用色素を含ませ、ラップに包んで、量と時間を決めて電子レンジで温めたと記録されています。冷めたら、食器用洗剤を混ぜた水で洗ったそうです。[1]筆者は、思っていたよりもあっさりと、色落ちしにくい状態に染まったと書いています。[2]
この段落の根拠(2)
[1]
出典 1 件:食用色素で毛糸を手染めしたら、思ったよりあっさり染まった ・根拠の全文
[2]
出典 1 件:食用色素で毛糸を手染めしたら、思ったよりあっさり染まった ・根拠の全文
染色実践者のPaula Burch(ポーラ・バーチ)も、無糖のドリンクミックスや食用色素を使った同じ系統の手順を紹介しています。[1]Burchは、酸はドリンクミックスに含まれるクエン酸で足りるとし、味のついていない食用色素だけを使う場合は白酢に下漬けするとしています。[2]また、加熱は必須で、室温のまま染めると堅ろう度(ここでは、洗濯で色が落ちにくい度合い)がかなり劣る結果になるとも述べています。[3]ただし、この染め方が働くのは羊毛・絹・ときにナイロンまでです。[4]綿では染みにしかならず、洗えば落ちるといいます。[5]
この段落の根拠(5)
[1]
出典 1 件:How can I tie dye with Kool-aid or food coloring? (Tie Dye with Kool-Aid) ・根拠の全文
[2]
出典 1 件:How can I tie dye with Kool-aid or food coloring? (Tie Dye with Kool-Aid) ・根拠の全文
[3]
出典 1 件:Using Food Coloring as a Textile Dye for Protein Fibers ・根拠の全文
[4]
出典 2 件:Using Food Coloring as a Textile Dye for Protein Fibers、食用色素で毛糸を手染めしたら、思ったよりあっさり染まった ・根拠の全文
[5]
出典 2 件:Using Food Coloring as a Textile Dye for Protein Fibers、How can I tie dye with Kool-aid or food coloring? (Tie Dye with Kool-Aid) ・根拠の全文
問う
同じ酢、同じ色素なのに、なぜ羊毛や絹は染まり、綿は染まらないのでしょうか。その違いを、色素と繊維のあいだの電気の引き合いから見ていきます。
説明する
一般財団法人カケンテストセンターは、酸性染料を「水に溶かし、助剤を入れた液に浸して、直接に繊維を染める」染料の部類としています。染められるのは毛・絹・ナイロン・ポリウレタンで、染め上がりの色は直接染料より鮮明になるといいます。[1][2][3][4][5][6]
この段落の根拠(6)
[1]
[2]
[3]
[5]
範囲: カケンの短い解説頁の記述。試験条件や出典は書かれていない
[6]
今田邦彦は、『繊維機械学会誌』の連載記事「染色技術者のための染料化学」(その6)で、酸性染料が繊維に染まる主な仕組みをイオン結合と説明しています。酸性染料は水溶液の中でイオン化して染料アニオン(マイナスの電荷を帯びた染料の分子)になります。これが、羊毛・絹・ナイロンといった繊維側のアミノ基(–NH2)がカチオン化した(プラスの電気を帯びた)部分と結びつく、という説明です。羊毛については、オーストラリアの研究機関CSIROのArthur Fisherの教材も、酸性染料で染めるとき、プラスに帯電したアンモニウム基に染料アニオンが引き寄せられると説明しています。[1]
この段落の根拠(1)
[1]
範囲: 酸性染料と羊毛・ナイロン等のポリアミド繊維
武庫川女子大学のサーバー上にある個人の解説ページ「染色のための化学」は、オレンジIIという酸性染料を使った実演をもとに、同じ仕組みを示しています。綿の分子には弱いプラス・マイナスの電気を帯びた部分しかないため、染料を引き止められず、洗うと流れ出るといいます。[1]アクリルの分子にはプラスの電気を帯びた部分がまったくないため、酸性染料はそもそも結合できないとも述べています。[2]食用色素については、Burchが、たんぱく質繊維への結合はイオン結合と水素結合の形をとると述べています。[3]綿には永続的に固着する仕組みがなく、染料ではなく染みにしかならないともしています。[4]
この段落の根拠(4)
[1]
範囲: オレンジII(酸性染料)を使った実演例。食用色素に限定した記述ではない
[2]
範囲: オレンジII(酸性染料)を使った実演例。食用色素に限定した記述ではない
[3]
出典 1 件:How can I tie dye with Kool-aid or food coloring? (Tie Dye with Kool-Aid) ・根拠の全文
[4]
出典 2 件:Using Food Coloring as a Textile Dye for Protein Fibers、How can I tie dye with Kool-aid or food coloring? (Tie Dye with Kool-Aid) ・根拠の全文
染液の酸性度(pH)も鍵になります。今田は、同じ連載記事で、染浴(染液)のpHが、酸性染料と羊毛の親和性(染料が液中より繊維側にとどまりやすい性質)に大きく影響するとしています。pHが極端に高いと染料が繊維に吸収されにくく、極端に低いと吸収が速すぎて染めムラの原因になるといいます。[1]日本化薬株式会社の技術資料「酸性染料 染色技術解説」は、均染剤(染めムラを防ぐ薬剤)には、染め始めの染着を抑えたり、染めムラを防いだりする効果があるとしています。[2]同じ資料は、芒硝(無水硫酸ナトリウム)の効き方はpHによって変わると説明しています。pH5以下の酸性浴では染着を緩めて均一にする方向に働きますが、中性に近い浴ではむしろ染着を速める方向に働きます。[3]今田は、ナイロンは羊毛に比べてアミノ基の数が少なく、染料と結べるイオン結合の数にも上限(飽和値)があるとしています。[4]
この段落の根拠(4)
[1]
範囲: 酸性染料の吸尽染色(羊毛・ナイロン)でのpHと助剤
[2]
範囲: 日本化薬の酸性染料(羊毛)における均染剤の使用
[3]
範囲: 羊毛の酸性染料染色における芒硝の役割
[4]
範囲: 酸性染料とナイロンのイオン結合の飽和
絹も酸性染料または直接染料で染められますが、その前に精練という工程があります。京都市産業技術研究所繊維技術センターの今井健は、『繊維学会誌』の解説記事「絹繊維の加工技術−精練、浸染、捺染、整理(仕上)−」で、そう説明しています。[1]今井は、生糸にはフィブロイン(絹の繊維の本体になるたんぱく質)のほかに、ニカワ状のタンパク質セリシンが2〜3割含まれており、精練とはこのセリシンを溶かして落とす工程だと述べています。[2]精練を終えた絹の浸染は、酸を使わない中性浴と、硫酸アンモニウムなどで酸性にした酸性浴の2通りに分かれます。いずれも直接染料か酸性染料(1:2型の金属錯塩酸性染料を含む)が使われるとしています。[1]堅ろう度は酸性浴のほうが良いとする一方、とくに織物の浸染では、酸性浴だとスレ(毛羽立ち)が出やすいため敬遠されがちだとも書いています。[3]
この段落の根拠(3)
[1]
[2]
アクリル繊維に使うカチオン染料は、カケンの定義では「アクリル繊維用に改質された塩基性染料」です。[1]今田の連載記事(その9)は、2003年当時に市販されていたアクリル繊維が、スルホン酸基のような酸性の基を繊維中に持つと説明しています。カチオン染料(プラスの電荷を帯びた染料の分子)は、この基にイオン結合して染着するといいます。[2]ある濃度(飽和値。繊維の中で染料とイオン結合できる場所が尽きる濃度)までは、イオン結合で染まるため、ほぼ完全に吸収されます。飽和値を超えると、分散染料と同様に、染料が繊維に溶け込むようにして染着が進みます。その分は結合力が弱く、堅ろう度が落ちるため、今田は、実際の染色は飽和値以下の濃度で行う必要があるとしています。[3]同じ記事は、世界最初の合成染料モーヴを含む「旧型塩基性染料」(19世紀後半から20世紀初めにかけて、木綿の媒染染色用として開発)と、1930年代以降にアセテートやアクリル用として開発された今日の「カチオン染料」を、はっきり区別して説明しています。[4]この2つを、このサイトの資料の上で同じ対象として扱ってよいかは、まだ確かめていません。
この段落の根拠(4)
[1]
[2]
範囲: カチオン染料とアクリル繊維。染色技術者向けの学会誌の連載(2003年)の説明で、「現在」は記事が書かれた2003年ごろのこと
[3]
範囲: カチオン染料とアクリル繊維の飽和染着。染色技術者向けの学会誌の連載(2003年)の説明。家庭で染める場合に同じことが起こるかは書かれていない
[4]
範囲: 塩基性染料の歴史と、旧型塩基性染料/カチオン染料の呼び分け
直接染料は、電気の引き合いで留まるのかどうかがまだ確かめられていないため、いまのところこのテーマの中で仮に扱います。カケンは、直接染料は水に溶けた染料の分子が繊維の非結晶領域の隙間に入り込んで染まると説明しています。今田の連載記事(その2)も、セルロース繊維の染色は非結晶領域(結晶領域と結晶領域のあいだの空間)で進むとしています。[1]今田は、直接染料がセルロース繊維への親和性を持つために必要な分子の構造として、分子が直鎖状で比較的分子量が大きいこと、水素結合する基(アミノ基・水酸基など)を持つことなどを挙げています。[2]ここからは、このサイトの見立てです。直接染料の留まり方は、このテーマのほかの染料のような電気の引き合いとは仕組みが違うと考えられます。ただ、その仕組みが水素結合なのかほかの分子どうしの力なのかは、まだ確かめていません。このあと見るフィックス処理(色止め)の話とつなげて読めるように、直接染料もこのテーマで扱います。
この段落の根拠(2)
[1]
[2]
範囲: 直接染料の分子構造について
今田は、直接染料は一般に湿潤堅ろう度(水や汗、洗濯による色の変化や色移りへの強さ)が低いため、これを補うフィックス処理(色止め)を行う場合が多いとしています。[1]日華化学株式会社の齋藤嘉孝は、『色材』誌の講座記事「繊維用界面活性剤に関して」(界面活性剤講座 第11講)で、セルロース繊維用のフィックス剤には一般にカチオン系の高分子(プラスの電気を帯びる高分子)が使われると述べています。[2]同じ記事は、水溶性染料のアニオン(マイナス)部分とこのカチオン系高分子が複合体(コンプレックス)をつくることで、染着した染料が溶け出すのを防ぐ、と図解しています。[3]Burchは、カチオン性の色止め剤はプラスの電荷を持つことから、塩基性染料と呼ばれる部類に属すると指摘しています。[4]プラスとマイナスの組み合わせが、染料そのものだけでなく、直接染料の弱点を補う道具の側にも現れている、という見方ができます。これはこのサイトの見立てです。なお、日華化学の製品紹介頁も、同じ仕組みを、染料と固着剤のイオン結合による難溶化(複合体形成)として挙げています。この頁は、これとは別に、繊維の上に皮膜をつくって染料を留める働きも挙げています。[3][5]一方でBurchは、色止め剤が必要なのは洗濯にあまり強くない染料だけだと述べています。[6]酢や塩を染めたあとの布に浸けても、染料は固着しないともしています。[7]
この段落の根拠(7)
[1]
範囲: 直接染料の湿潤堅牢度向上のためのフィックス処理
[2]
範囲: セルロース繊維の染色後処理としてのフィックス剤について(日華化学の技術者による解説記事)
[3]
範囲: セルロース繊維用フィックス剤について
[4]
範囲: Burch の見解
[5]
範囲: 日華化学の製品紹介ページの説明
[6]
範囲: Burch の見解
[7]
範囲: 染めたあとの処理として
なお、今田の連載記事(その7)が説明する、金属と配位結合をつくった色素の分子で染まる仕組み(金属錯塩酸性染料)は、このテーマではなくテーマ「金属で留める」で扱います。[1][2]
この段落の根拠(2)
[1]
[2]
出典 2 件:染色技術者のための染料化学(その7)6.2 金属錯塩酸性染料 6.3 酸性媒染染料、14. Wool Dyeing Principles and Techniques (WOOL482/582 Wool Processing, Notes – Topic 14) ・根拠の全文
条件を確かめる
ここまでの説明は、どれも特定の繊維・薬剤・条件のもとでの話です。酸性染料について、今田の説明するイオン結合は羊毛・絹・ナイロンなどのポリアミド繊維についてのもので、カケンが染められる繊維に挙げるのは、これにポリウレタンを加えたものです。武庫川女子大学のサーバー上にある個人ページの実演では、綿は染料をほとんど引き止められず、アクリルには酸性染料が結合できません。[1][2][3][4]芒硝の効き方はpHで変わります(日本化薬)。[5]今田の連載記事(その6)は、羊毛の染液に浸けて染める吸尽染色の処方例として、均染型はぎ酸2〜4%(pH2〜3)、ファスト型は酢酸1〜3%(pH4〜5)、ミリング型は硫安2〜5%を使い、いずれも無水芒硝5〜10%を加えて、100℃(沸騰温度)で40〜60分染める、という数字を挙げています。これは一般的な吸尽染色条件の例で、必ずこの条件でなければならないという意味ではありません。[6]ここでのカチオン染料の話は、アクリルと改質ポリエステル(カケンがカチオン染料で染められる繊維として挙げるもの)についてのものです。[7][8]今井の解説では、絹の浸染は酸性浴か中性浴か、糸か織物かで条件が変わり、精練も使う薬剤によって方法が分かれます。[9][10]
この段落の根拠(10)
[1]
範囲: 酸性染料と羊毛・ナイロン等のポリアミド繊維
[2]
[3]
範囲: オレンジII(酸性染料)を使った実演例。食用色素に限定した記述ではない
[4]
範囲: オレンジII(酸性染料)を使った実演例。食用色素に限定した記述ではない
[5]
範囲: 羊毛の酸性染料染色における芒硝の役割
[6]
範囲: 酸性染料の吸尽染色(羊毛・ナイロン)でのpHと助剤
[7]
範囲: カケンの短い解説頁の記述。試験条件や出典は書かれていない
[8]
範囲: カケンの短い解説頁の記述。試験条件や出典は書かれていない
[9]
[10]
染織を扱う解説サイトiroai.jpは、羊毛のフェルト化(縮絨)を、水分・高温と圧力・薬品などが作用すると起こりうる縮みとしています。[1]染めるときに資料が挙げる場面と、その挙げ方の違いは、記事「羊毛を染めると縮んで固まる(フェルト化)のは、なぜか」で扱います。
この段落の根拠(1)
[1]
範囲: 羊毛のフェルト化一般
もう一度見る
食用色素で染めた毛糸に戻ります。酢(あるいはドリンクミックスのクエン酸)が酸を足し、色素がたんぱく質繊維とイオン結合と水素結合で結びつく、とBurchは説明しています。[1][2]Burchは食用色素を酸性染料の一部に数えています。片山脩も1974年の解説で、当時のタール系の食用色素を「酸性色素」の部類とし、たんぱく質と化学的に結合すると説明しています。ただし、キサンテン系の色素には、コロイド粒子として物理的にまとわりつくだけの例もあるとしています。なお、片山の「酸性色素」が染色でいう酸性染料と同じ部類を指すとは、明言されていません。[3]ここから、羊毛のアミノ基がプラスに帯電して染料のマイナスの部分と結びつくという今田の酸性染料の説明が、食用色素にも当てはまると考えられます。これはこのサイトの見立てで、部類からの類推です。食用色素そのものについて確かめた記述ではありません。[4]綿が同じ液で染まらない理由については、Burchは、永続的に固着する手段がなく染みにしかならないと述べています。[5]武庫川女子大学のサーバー上にある個人ページは、綿の分子にはプラスの電気を帯びた部分が弱いため、染料を引き止められないとしています(オレンジIIという酸性染料の実演についての説明で、食用色素に限ったものではありません)。[6]次に布を見るときは、羊毛・絹・ナイロンかそれ以外か、酸性の助剤が使われているか、染めたあとに色止め剤で処理されているかを見分けの手がかりにできます。
この段落の根拠(6)
[1]
出典 1 件:How can I tie dye with Kool-aid or food coloring? (Tie Dye with Kool-Aid) ・根拠の全文
[2]
出典 1 件:How can I tie dye with Kool-aid or food coloring? (Tie Dye with Kool-Aid) ・根拠の全文
[3]
出典 2 件:食用色素の化学、Using Food Coloring as a Textile Dye for Protein Fibers ・根拠の全文
[4]
範囲: 酸性染料と羊毛・ナイロン等のポリアミド繊維
[5]
出典 2 件:Using Food Coloring as a Textile Dye for Protein Fibers、How can I tie dye with Kool-aid or food coloring? (Tie Dye with Kool-Aid) ・根拠の全文
[6]
範囲: オレンジII(酸性染料)を使った実演例。食用色素に限定した記述ではない
このテーマに出てくる言葉
- 酸性染料
- カチオン染料
- 直接染料
- 金属錯塩酸性染料
- 均染剤
- 無水芒硝
- 色止め剤/フィックス剤
- フェルト化(縮絨)
- 食用タール色素(食用色素)
- Kool-Aid(無糖ドリンクミックス)
問い(🧪 は家で確かめられそうなもの)
- 🧪 「お酢で色止めできる」は、どの染料・どの繊維についての話か。桂屋ファイングッズ株式会社(みやこ染)のコラムは動物性繊維限定の助剤としての酢を説明し、綿では染まらなくなるとしている。反応染料の綿に実際に酢を入れるとどうなるかは、家でも確かめられそうです。
- 均染剤を入れずに酸性染料で羊毛を染めると、本当に染めムラが出るか。日本化薬の技術資料は均染剤に染めムラを防ぐ効果があるとしますが、同じ染料・同じ布で、均染剤あり・なしの染めムラの出方を比べた資料は、確かめた資料の範囲では見つかっていません。
- 金属錯塩酸性染料の金属と繊維官能基との配位結合は、天然染料の媒染剤の金属イオンと色素の配位結合と同じ仕組みと言えるか。
- 旧型塩基性染料(モーヴを含む)と、今日のカチオン染料は、同じ対象として扱ってよいか。
- 🧪 日本の染料店がアクリル用として売る染料は、分散染料とカチオン染料のどちらか。実際に濃く染まるかを比べれば分かるかもしれません。
- 🧪 食用色素のうちキサンテン系(エリスロシンなど)は、アゾ系(タートラジンなど)より弱い酸・低い熱でよく染まるか。Kool-Aid染めで色ごとの染まりやすさを比べれば体感できるかもしれません。熱を使う染めなので、大人が行い、製品や資料の表示に従ってください。
