１ 目的

「染料」に関する課題研究の展開例として、各種繊維の染色の違いを利用した繊維の識別法を試みる。

1856 年のパーキンによる合成染料モーブの発明、そして 1935 年のカロザースによる合成繊維ナイロン 6.6

の発明をきっかけに合成繊維・合成染料が多く発明され、私たちの生活は豊かになり、合成繊維や合成染

料は生活に欠かせないものになってきた。

今回は、繊維による染色の違いを利用して識別するが、繊維や染料を身近に知ってもらう。生徒は、染

料はどの繊維にも染まると思っているが、染料と繊維には相性があるといったことを実際に染色してみて

知ることを目的とする。

２ 染色性の違いによる識別法

(1) 繊維と染料の相性について

繊維には綿、麻、絹、羊毛、レーヨン、アセテート、ナイロン、ビニロン、アクリル、ポリエステル

など多くの種類がある。また、染料も直接染料、酸性染料、分散染料、カチオン染料、建染染料、硫化

染料、反応染料、ナフトール染料など数多くの種類がある。このような繊維と染料にはお互い相性があ

り、同じ染料を使っても染まる繊維もあれば染まらない繊維もある。この染色性の違いをうまく利用す

れば、染色によって繊維を識別することができるはずである。下記の表１に各種繊維の主な染料に対す

る染色性を示す。

【表１】各種繊維の染色性（染料便覧）

◎印よく染まる ○やや染まる ×染まらない

(2) 各種染料の特徴と染色の模式図

【表２】各種染料の特徴

染料の種類 分子構造の特徴 適応繊維 繊維分子との

結合様式

直接染料

全体が大きな平面板状で共役二重結合

が分子全体に広がる。陰イオン部位（ス

ルホン酸ナトリウム基）を持つ。２また

は３個のアゾ基を持つものが多い。

綿、麻、レー

ヨン、羊毛、

絹

分子間力、水素結合

（中性塩が結合を促進

する。）

繊維 直接染

料

酸性染

料

分散染

料

ｶﾁｵﾝ染

料

建染染

料

硫化染

料

反応染

料

ﾅﾌﾄｰﾙ染

料

綿 ◎ × × × ◎ ◎ ◎ ◎

絹 ○ ◎ × ○ ○ × ◎ ×

羊 毛 ○ ◎ × ○ ○ × ◎ ×

レーヨン ◎ × × × ◎ ◎ ◎ ◎

アセテート × × ◎ × ○ × × ◎

ナイロン ○ ◎ ◎ × ○ ○ ○ ○

ビニロン ○ × ◎ ○ ○ ◎ ○ ◎

アクリル × ◎ ○ ◎ ○ × × ×

ポリエステル × × ◎ × × × × ○

染色の違いによる繊維の識別法

酸性染料

ヒドロキシル基、アミノ基のある場合

が多い。分子は直接染料ほど大きくない。

必ずしも平面板状ではない。陰イオン部

位（スルホン酸ナトリウム基）を持つ。

アゾ基を持つものが多いが、アントラキ

ノン系の構造もある。

羊毛、絹、ナ

イロン

イオン結合（染料の陰イ

オンと繊維の陽イオン

間）、水素結合、分子間

力

（酸が結合を促進す

る。）

分散染料

分子量は比較的小さい。アゾまたは、

アントラキノン系の構造が多い。イオン

部位を持たない。分子中に親水基がある。

ポリエステ

ル、アセテー

ト

分子間力、水素結合

カチオン染料

染料分子に陽イオン部を持つ。第３級

アミンの構造を持つものが多い。アゾ基

は持たない。分子量は比較的小さい。

アクリル

イオン結合（染料の陽イ

オンと繊維の陰イオン

間）、分子間力

【図１】 各種染料による染色の模式図

直接染料はセルロース繊維と水素結合を形成しやすく、また染料分子が大きいので

分子間力によっても結合している。今回の実験の途中で加えるＮａＣｌは、Ｎａ＋が

セルロース表面の負の電位を減少させ、陰イオン染料の接近を補助するためである。

酸性染料は陰イオンがつくられ、タンパク質またはポリアミド繊維の陽イオン部位とイオン結合

する。今回の実験の途中で加える塩酸はこの陽イオンの生成を促進する。

分散染料はイオン部位を持たず、ポリエステル繊維等の隙間に浸透して結合する。

カチオン染料は陽イオンの染料で、アクリル繊維中の陰イオン部位とイオン結合をつくる。

(3) 染色による繊維の見分け方の原理について

例えば、綿とアセテートを見分けるには、赤色の直接染料と青色の分散染料を混ぜた紫色の溶液中で綿

とアセテートを一緒に染色するとわかる。それは、表１のように綿は直接染料には染まるが分散染料には

染まらないため赤く染まる。また、アセテートは分散染料には染まるが直接染料には染まらないので青く

染まる。このように繊維と染料には相性があるので識別することができる。

表１から考えて、今回は直接染料、酸性染料、分散染料、カチオン染料の４種類の染料を用いて繊維識

別用の混合染料を試作し、繊維の識別を行うことにした。

(4) 染色による識別に用いる交織布について

（マルチファイバーテストクロス）

図２のように、たて糸には９種類の繊維を使い、よ

こ糸にはポリエステルを使い、織り上げた物で、主に

繊維の識別に用いられる。（中尾フィルター工業（大

阪）TEL06-6372-2043 などで１ｍ 550 円から入手で

きる。）

(5) ４種混合染料による繊維の識別

直接染料、酸性染料、分散染料、カチオン染料（各

種染料は今治の村上産業で入手できる）の４種類の染料を混合して繊維識別染料の自作を試みた。そこで

カチオン染料の色は桃色に固定して、残りの直接・酸性・分散染料の色を色の三原色である赤・青・黄を

用いることにした。そこで、表３のような６種類の混合染料をつくり、実際染色してみて、どの組み合わ

せが、最も識別しやすいか実験してみた。

【表３】４種混合染料の組合せ

３ 実験方法

ア 表３の組合せで、直接染料（青）、酸性染料（赤）、分散染料（黄）をそれぞれ0.05ｇとる。カチオ

ン染料（桃）は0.04ｇをとり、小さいビーカー内でスパチュラでかき混ぜてよく混合する。

イ アでつくった４種混合染料を電子天秤で0.03ｇはかる。100mlビーカーに50mlの純水と混合染料を入

れ、バーナーで穏やかに加熱しながら、ガラス棒でよくかき混ぜ全体を均一な状態にする。

ウ 温度が約 60℃になったら水で濡らしたマルチファイバーテストクロスと種類不明の繊維の布（3cm

角）を数枚入れ、ガラス棒で穏やかにかき混ぜる。

エ その約２分後に塩化ナトリウム 0.3ｇ入れる。さらに１分後に５％塩酸 0.5ml 加える。

オ その後２～３分間かけて、火加減を調節しながら沸騰させる。

カ 沸騰後、約 5 分経過したら、ピンセットでビーカー内の繊維を取り出し、300ml ビーカーに入れた

水道水で２～３回すすぐ。最後は、食器用洗剤数滴を入れ、ガラス棒でよくかき混ぜながらよく洗う。

直接染料 酸性染料 分散染料 カチオン染料

混合染料① 赤 色 青 色 黄 色 桃 色

混合染料② 赤 色 黄 色 青 色 桃 色

混合染料③ 青 色 赤 色 黄 色 桃 色

混合染料④ 青 色 黄 色 赤 色 桃 色

混合染料⑤ 黄 色 赤 色 青 色 桃 色

混合染料⑥ 黄 色 青 色 赤 色 桃 色

綿

ナ

イ

ロ

ン

ビ

ニ

ロ

ン

ア

セ

テ

｜

ト

羊

毛

レ

｜

ヨ

ン

ア

ク

リ

ル

絹

ポ

リ

エ

ス

テ

ル

【図２】交織布のたて糸の構成

（よこ糸はポリエステル）

この操作をソーピングといって、繊維に結合していない余分の染料を取り除くために行う。

キ 染色された繊維をよく絞った後、アイロンをかける。マルチファイバーテストクロスの繊維の染色

の色と比較して、未知繊維の種類を推定する。

ク 実験後の染料溶液は弱酸性であるので、少量のアルカリで中和してから実験廃液として処理する。

４ 実験の考察

４種混合染料で染色すると、セルロース系繊維である綿とレーヨンやタンパク繊維である絹や羊毛はそ

れぞれ同色系に染まる。しかし、よく見ると染まり方に若干の違いがあり、また、繊維の手触り、色つや、

繊維の太さなどの特徴を合わせて考慮すると、繊維の種類を識別することができる。生徒実験では、染色

に使う布に小さくＡ、Ｂ、Ｃ・・・などの記号を書いておくと後でレポートの整理がしやすい。

また、今回、繊維識別染料を６種類試作してみたが、組み合わせとして一番わかりやすかったのは、直

接染料（青色）、酸性染料（赤色）、分散染料（黄色）、カチオン染料（桃色）の組み合わせであった。

写真３ 交織布を染色している様子 写真４ 交織布を洗っている様子

写真１ 同じ赤系の異なる種類の染料による染色の違い

直接染料による染色結果 酸性染料による染色結果 分散染料による染色結果

写真２ 同じ青系の異なる種類の染料による染色の違い

直接染料による染色結果 酸性染料による染色結果 分散染料による染色結果

写真５ ４種混合染料①による繊維の識別結果

直接染料 赤 酸性染料 青

分散染料 黄 カチオン染料 桃

写真６ ４種混合染料②による繊維の識別結果

直接染料 赤 酸性染料 黄

分散染料 青 カチオン染料 桃

写真７ ４種混合染料③による繊維の識別結果

（今回一番わかりやすかった組合せ）

直接染料 青 酸性染料 赤

分散染料 黄 カチオン染料 桃

写真８ ４種混合染料④による繊維の識別結果

直接染料 青 酸性染料 黄

分散染料 赤 カチオン染料 桃

写真９ ４種混合染料⑤による繊維の識別結果

直接染料 黄 酸性染料 赤

分散染料 青 カチオン染料 桃

写真 10 ４種混合染料⑥による繊維の識別結果

直接染料 黄 酸性染料 青

分散染料 赤 カチオン染料 桃

写真 11 ４種混合染料③を用いた繊維の識別結果