สีย้อมมอร์แดนท์ — สะพานโลหะที่นำไปสู่ความคงทนของสี

การย้อมด้วยสารช่วยยึดสีและสารประกอบสีย้อม-โลหะ-เส้นใย
สีย้อมมอร์แดนท์เป็นสีย้อมประเภทหนึ่งที่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับเส้นใยน้อยมากหรือไม่มีเลย เว้นแต่จะมีการใช้เกลือโลหะ—มอร์แดนท์—กับเส้นใยก่อน ระหว่าง หรือหลังการย้อม มอร์แดนท์จะสร้างสารประกอบเชิงซ้อนที่เชื่อมโยงโมเลกุลของสีย้อมกับเส้นใย และในขณะเดียวกันก็เปลี่ยนและทำให้สีคงที่ ในอดีต สีย้อมมอร์แดนท์มีต้นกำเนิดจากธรรมชาติ (เช่น ต้นมาดเดอร์ที่มีสารส้มและเหล็กเป็นมอร์แดนท์) แต่สีย้อมมอร์แดนท์สำหรับสิ่งทอในปัจจุบันเป็นสีย้อมกรดสังเคราะห์ที่มีหมู่คีเลต เช่น หมู่ไฮดรอกซิล หมู่คาร์บอกซิล หรือหมู่เอมีโน ในตำแหน่งออร์โธบนโครงสร้างอะโรมาติกเอโซหรือไตรฟีนิลมีเทน เกลือมอร์แดนท์ที่สำคัญที่สุดคือโซเดียมหรือโพแทสเซียมไดโครเมต ซึ่งเป็นที่มาของคำว่า "สีย้อมโครม" ไอออนโครเมียม(III) จะสร้างสารประกอบเชิงซ้อนทรงแปดเหลี่ยมที่เสถียรมากกับอะตอมผู้ให้ของสีย้อม และในขณะเดียวกันก็ประสานงานกับหมู่ฟังก์ชันในเส้นใยโปรตีน (เช่น โซ่ข้างคาร์บอกซิลและเอมีโนของเคราตินในขนสัตว์) ผลลัพธ์ที่ได้คือสารประกอบเชิงซ้อนของสีย้อม โลหะ และเส้นใยขนาดใหญ่และเสถียรมาก ซึ่งมีคุณสมบัติทนต่อความชื้นและแสงได้ดีเยี่ยม การย้อมสามารถทำได้สามวิธี ได้แก่ การย้อมก่อน (ใช้โครเมียมก่อน) การย้อมในอ่างเดียวกัน (ใช้โครเมียมและสีย้อมในอ่างเดียวกัน) หรือการย้อมทีหลัง (ย้อมก่อนแล้วจึงใช้โครเมียม) การย้อมทีหลังเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปสำหรับขนสัตว์และไหม เนื่องจากช่วยให้ได้สีที่สม่ำเสมอก่อนการตรึงสี

คุณสมบัติการคงสีและสีสันที่เหนือกว่า
สีย้อมโครเมียมมอร์แดนท์มีชื่อเสียงในด้านการให้สีที่เข้มข้น นุ่มนวล และติดทนนานเป็นพิเศษ ความติดทนนานเมื่อเปียกบนผ้าขนสัตว์นั้นสูงที่สุดในบรรดาสีย้อมทุกประเภท มักจะใกล้เคียงหรือเทียบเท่ากับสีย้อมเชิงซ้อนโลหะ และความติดทนนานต่อแสงก็ดีมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเฉดสีที่เข้มข้น สีย้อมประเภทนี้เป็นที่นิยมใช้กันมานานสำหรับสีน้ำเงินเข้ม สีดำ และสีน้ำตาลเข้มบนผ้าขนสัตว์และผ้าขนสัตว์ผสมขนสัตว์ พรม และผ้าสำหรับเสื้อโค้ทที่ต้องทนทานต่อการใช้งานหนักและการซักเป็นระยะๆ เป็นเวลาหลายปี ข้อเสียหลักของสีย้อมมอร์แดนท์คือสิ่งที่เรียกว่า "ความเสียหายของเส้นใย" ที่เกิดจากสารช่วยย้อมโครเมียมเอง ภายใต้สภาวะที่รุนแรงของอ่างชุบโครเมียม (ไดโครเมตที่ร้อน เป็นกรด และออกซิเดชัน) เคราตินของขนสัตว์อาจเกิดการเสื่อมสภาพจากการออกซิเดชัน สูญเสียความแข็งแรง และมีสัมผัสที่หยาบกระด้าง ดังนั้น เวลา อุณหภูมิ และค่า pH ของขั้นตอนหลังการชุบโครเมียมจึงต้องได้รับการควบคุมอย่างพิถีพิถันเพื่อลดความเสียหายนี้ให้น้อยที่สุด ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งคือโทนสีที่ค่อนข้างจืดชืดและไม่สดใส: สีย้อมแบบมอร์แดนท์นั้นโดดเด่นในเรื่องเฉดสีเข้มแบบคลาสสิก แต่ไม่สามารถสร้างสีสันที่สดใสและมีชีวิตชีวาได้เท่ากับสีย้อมแบบกรดหรือสีย้อมแบบรีแอคทีฟ นอกจากนี้ยังมักมีปัญหาเรื่องความสม่ำเสมอในการทำซ้ำหากขั้นตอนการชุบโครเมียมไม่ได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด เนื่องจากเฉดสีและความคงทนขึ้นอยู่กับระดับของการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนอย่างละเอียดอ่อน

ความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมและการทดแทน
ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญที่สุดของสีย้อมที่มีสารช่วยย้อมโครเมียมคือ การมีสารประกอบโครเมียมตกค้างอยู่ในน้ำเสียจากกระบวนการย้อม เกลือโครเมียม(VI) จัดเป็นสารพิษและสารก่อมะเร็ง และแม้ว่าจะถูกลดรูปเป็นโครเมียม(III) ในกระบวนการช่วยย้อมแล้ว น้ำเสียจากโรงย้อมที่มีโครเมียมก็ยังต้องปฏิบัติตามข้อจำกัดการปล่อยทิ้งอย่างเข้มงวด สิ่งนี้กระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ไปสู่ทางเลือกที่ปราศจากโครเมียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสีย้อมเชิงซ้อนโลหะ 1:2 (ดูบทความถัดไป) ซึ่งมีโลหะที่ถูกคีเลตไว้ภายในโมเลกุลของสีย้อมแล้ว และสามารถนำมาใช้ได้โดยไม่ต้องผ่านขั้นตอนการเติมโครเมียมที่รุนแรง ดังนั้น สีย้อมโครเมียมจึงสูญเสียส่วนแบ่งการตลาดไปอย่างมากในยุโรปและอเมริกาเหนือ แม้ว่าจะยังคงใช้ในบางภูมิภาคและในการใช้งานเฉพาะทางที่ต้องการความคงทนสูงมากและต้นทุนต่ำ การทยอยเลิกใช้สีย้อมโครเมียมได้ผลักดันให้เกิดการพัฒนาสีย้อมรีแอคทีฟที่มีความคงทนสูงสำหรับผ้าขนสัตว์ ซึ่งสามารถเทียบเท่าประสิทธิภาพของสีย้อมโครเมียมได้โดยปราศจากความเป็นพิษของโลหะ