染料も顔料も色を付けるために使われる化学製品です。一般に水や油に溶ける製品を染料、溶けない製品を顔料と呼びますが、この区別も明確ではありません。ポリエステル繊維の染色によく使われる分散染料は、その名のとおり水に溶解せず、分散しているだけです。 染料、顔料の区別をせず、総称して色素と呼ぶことは、従来からカラー写真フィルムなどでは使われてきました。最近は機能性色素を使った製品が増加し、染料・顔料を色素または色材と呼ぶことも多くなりました。

染料、顔料の主要な用途を次の表に示します。なお、機能性色素は、色素単独で販売されるよりも、表に示すように機能性色素を活用した製品として販売されることが多いので、ここでの詳細な説明は省略します。

染料・顔料の主要な用途

染料は繊維、紙、皮革の染色、食品の着色に使われるほか、水性マーカーやインクジェットプリンター用インクのような水性インクの製造に使われ、また細胞や微生物の染色・検査用試薬としても使われます。 変わった用途としては海難の際に海洋上で自分の位置を知らせる救助用のマーカー、金融機関などで逃げる強盗犯人に投げつける防犯カラーボールがあります。一方、顔料は塗料、印刷インク、絵の具、陶磁器の着色に使われるほか、プラスチックやゴム、セメントなどの着色に使われます。 ボールペンや油性マーカー用のインクには染料が使われることもありますが、顔料が主に使われます。また、顔料は化粧品にもよく使われています。ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維のように、染料で染色しにくい合成繊維では、紡糸前に顔料を混合して着色させる原着染(げんちゃくそめ)が行われます。

染料の分類は、いくつかの視点から行われます。天然物であるか否かにより、天然染料、合成染料に大別されます。食品着色料として天然染料はよく使われますが、それ以外の用途では圧倒的に合成染料が使われています。また、特殊な合成染料として冒頭で述べた蛍光増白染料があります。 紫外線を吸収して青紫色の可視光を発する染料です。繊維の黄ばみの補色になり、繊維を白く見せる効果があります。多くの合成洗剤に配合されています（3-3　洗剤の特徴と分類 参照）。

染料は繊維の染色によく使われることから、次の表に示すように染色方法による染料の分類がよく行われます。直接染料、酸性染料、塩基性染料のほか、草木染などでよく使われる媒染(ばいせん)染料、ジーンズの染色で有名な建染(たてぞめ)染料、他の染料では染めにくいポリエステル繊維の染色に使われる分散染料などがあります。

染色方法による染料の代表的な種類

一方、染料を研究開発し、製造する立場から、化学構造による分類も行われます。染料の化学構造の設計は、現在では量子化学計算によって吸収スペクトルを求めることによって行われます。少し前までは、もっと簡便な発色団、助色団の考え方によって行われました。 有機化合物が色を持つためには特定の不飽和結合を持つ原子団の存在が必要であり、これを発色団と呼びました。これに加えて、色の深みや濃淡など色調を微妙に変えたり、染料分子を水に可溶にしたり、酸性・アルカリ性にしたり、さらに繊維への染着性を持たせたりするための原子団も染料には必要です。このような原子団を助色団と呼びます。 発色団にはアゾ基（－N=N－）、ニトロ基（－NO２）、ニトロソ基（－N＝O）、カルボニル基（＞C＝O）、チオカルボニル基（＞S＝O）などがあり、助色団にはアミン基（－NH２）、メチルアミン基（－NHCH３）、ヒドロキシ基（－OH）、スルホン酸基（－SO３H）などがあります。 このような考え方に基づいて次に示すような代表的な化学構造の染料がつくられています。

化学構造による染料の代表的な種類

アゾ染料は芳香族のジアゾニウム化合物と他の芳香族化合物を結合（ジアゾカップリングと呼びます）させて合成されるので、多彩な製品をつくることができ、様々な染色法による分類の染料が比較的容易にできます。 このため、染料の全生産量の半分以上を占めます。しかし、近年、一部のアゾ染料に発がん性のおそれのある特定芳香族アミンを生成する可能性があることから、そのようなアゾ染料が世界的に規制されるようになりました。

顔料は、次の図に示すように無機顔料と有機顔料に大別されます。一般に無機顔料は有機顔料に比べて、隠蔽力が高く、耐光性、耐熱性が優れていますが、比重が高く、また色合いの幅が限られます。 有機顔料は有機合成技術によって化学構造を微妙に変化させることができるので、色合いの幅が広く、鮮やかな色の製品が多くあります。半面、耐光性、耐熱性に劣る製品もあるので、選ぶ際に注意が必要です。

無機顔料は有色無機顔料と体質顔料に大別されます。有色無機顔料には、白色系の酸化チタン、鉛白（塩基性炭酸鉛）、亜鉛華（酸化亜鉛）、リトポン（硫酸バリウム／硫化亜鉛）など、赤色系のベンガラ（酸化鉄（Ⅲ））、鉛丹（酸化鉛）、銀朱（硫化水銀）、モリブデン赤など、黄色系の黄鉛（クロム酸鉛）、 カドミウムイエロー（硫化カドミウム）、ジンクロメート（クロム酸亜鉛）、リサージ（一酸化鉛）など、 青色系の群青、紺青、コバルトブルー（アルミン酸コバルト）など、黒色系では鉄黒（酸化鉄（Ⅱ、Ⅲ）、カーボンブラックなどがあります。酸化チタンや酸化亜鉛は、紫外線防御のための日焼け止め化粧品にも使われます。

体質顔料は透明性白色粉末で隠蔽力が小さく、単独では顔料として使いにくい製品ですが、他の顔料の増量、希釈や塗料の塗膜強化の目的で使われます。バライト（硫酸バリウム）、石膏（含水硫酸カルシウム）、カオリン（白陶土）、シリカ（二酸化ケイ素）、ホワイトカーボン（沈降性シリカ）、 タルク（滑石）、炭酸バリウム、炭酸カルシウムなどがあります。

有機顔料にはレーキと有色有機顔料があります。レーキには2種類あります。ひとつは染付レーキで、体質顔料を染料で染色した顔料です。もうひとつは染料を2価以上の金属塩と反応させて不溶にした顔料です。アゾ染料からつくられるアゾレーキが代表的です。

有色有機顔料には、不溶性アゾ顔料、金属フタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、バット顔料などがあります。化学構造による染料の代表的な種類として示したアゾ染料、アントラキノン染料、インジゴ系染料の中で、水に不溶な物質が顔料として利用されています。 また金属フタロシアニン顔料は青色から緑色の色調を持ち、耐光性に優れています。

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