JP2001226884A - 超臨界染液による染色方法 - Google Patents

超臨界染液による染色方法

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JP2001226884A JP2000367240A JP2000367240A JP2001226884A JP 2001226884 A JP2001226884 A JP 2001226884A JP 2000367240 A JP2000367240 A JP 2000367240A JP 2000367240 A JP2000367240 A JP 2000367240A JP 2001226884 A JP2001226884 A JP 2001226884A
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Itsuro Takao
逸郎 高尾
Keiichi Kikuchi
敬一 菊地
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超臨界二酸化炭素中で行う染料による樹脂成
形体、ゴム成形体、繊維など被染色材の非水系染色方法
を提供する。 【解決手段】 被染色材を超臨界二酸化炭素中で染色す
る非水系染色方法において、超臨界二酸化炭素とその共
溶媒を染液に用いる超臨界染液による染色方法であり、
被染色材が樹脂成形体、ゴム成形体、繊維のいずれかで
ある。超臨界二酸化炭素の共溶媒が水又は極性有機溶媒
の1種又は2種以上の混合液であり、超臨界二酸化炭素
に対する共溶媒の量が0.01〜10%である。水又は極性有
機溶媒のアルコールやジメチルフォルムアミドなどと超
臨界二酸化炭素の混合液中で染色する非水系染色方法で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超臨界流体中で行
う合成樹脂、ゴム、繊維等の被染色材の非水系染色方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】繊維製品の染色加工は水を大量に使用し
て、染色後に未着染料や染色助剤などが廃水に伴なって
大量に排出され、水質汚濁の原因となり、これの浄化が
企業の大きな負担となっている。最近になって、廃水を
ほとんど出さない繊維の染色加工や漂白加工の方法とし
て、超臨界二酸化炭素中で行う方法が提案されている。
【0003】この超臨界二酸化炭素中で行う方法に関し
ては、例えば、蛍光漂白剤を用いて疎水性繊維を漂白す
ることが特開平5−247841号に記載され、分散染料を用
いて疎水性繊維、例えば、ポリエステル、ナイロン、ポ
リオレフィン系の繊維を染色することが特開平5−1328
80号に記載されている。
【0004】後者は、疎水性繊維の染色性を向上させる
ために、繊維と分散染料を超臨界二酸化炭素中73〜400b
arの圧力下で80〜300℃の温度まで加熱し、その後圧力
を多数段階に分けて下げることによって、実質的に濃度
の高い染色物を得ている。しかしながら、超臨界二酸化
炭素中でセルロース繊維、特に、木綿、麻、動物性繊
維、特に絹のような親水性繊維は分散染料にほとんど染
まらないので、これまで非水系で行う方法も検討されて
はいるが、実質的に濃度の高い染色物は得られていな
い。
【0005】動物性繊維の絹に対して、分散染料を用い
て超臨界二酸化炭素中での染色を可能にする試みとし
て、絹の疎水性化のためにタンパク質の末端基をフェノ
キシアセチル化したり、スチレン等をグラフトしたり、
あるいはウレタンやメラミン樹脂で表面樹脂加工がなさ
れている。しかし、表面改質加工は繊維本体の持つ風合
いを損なうばかりでなく操作も煩雑である。絹よりも更
に親水性の大な綿や麻については、分散染料を用いての
超臨界二酸化炭素中での染色がほとんど実用にならない
というのが常識であった。
【0006】唯一、親水性のセルロース繊維や疎水性の
ポリエステル繊維とセルロース繊維との混合物やセルロ
ース繊維の超臨界二酸化炭素中での染色に適合するよ
う、セルロース繊維をアミノ基変性して、繊維反応性分
散染料での染色性改良が、特開平8−74185号にみられ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な背景に鑑み、廃水公害のほとんどない超臨界二酸化炭
素中での染色において、染色に適した染料はもちろんの
こと、不適当で染色できないと考えられてきた染料や被
染色材に従来法とは異なる方向から検討を加えて、広範
な染色を可能にすることを図ったものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】そのための解決手段とし
て、被染色材を超臨界二酸化炭素中で染色する非水系染
色方法において、超臨界二酸化炭素とその共溶媒を染液
に用いる超臨界染液による染色方法を開発したのであ
る。染色浴組成の変更であるから、超臨界二酸化炭素の
みの場合と操作上の変更を特にする必要がないので、特
別なコスト高を招くこともない。
【0009】ここで、超臨界二酸化炭素の共溶媒として
は水又は極性有機溶媒であり、好ましいのは、アルコー
ル類のメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノ
ール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オ
クタノール、ウンデカノール、グリコール(エチレング
リコール、プロピレングリコール、ブチレングリコー
ル)、グリコール誘導体、エチルグリコール類、ブチル
グリール類、グリセリン、ペンタエリスリトールなどの
多価アルコールなどの脂肪族アルコール、ケトン類のア
セトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケト
ン、ジブチルケトンなど、そしてジメチルフォルムアミ
ド(DMF)、ジメチルスルフォキサイド(DMSO)
あるいはテトラヒドロフランなどであり、これらの1種
または2種以上の混合液として、超臨界二酸化炭素中に
添加する。
【0010】添加する共溶媒の量は0.01〜10%の範囲、
好ましくは0.1〜5%であり、0.01%より少ない場合
は、超臨界二酸化炭素単独との差があまり見られなく、
10%よりも多いと染色性が低下するばかりでなく、染色
後の織布に溶媒が残存し、溶媒除去の後処理が必要にな
り好ましくない。
【0011】本発明の染色対象とする被染色材には樹脂
成形体、ゴム成形体、繊維などが含まれる。これらの成
形方法や過程については特に限定されない。型成形後に
裁断その他の過程を経たものでも構わない。樹脂成形体
又はゴム成形体を例示すれば、ポリウレタン、エポキ
シ、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アセタール、不飽
和ポリエステル、ポリカーポネート、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、アクリルニトリル-スチレン共重合体、
ポリアミド、シリコン、尿素、スチレン−ブタジエン共
重合体、ポリアミド、クロロプレン等を列挙することが
できる。
【0012】繊維は、天然繊維の木綿、麻等のセルロー
ス系のみならず、合成繊維すなわち、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリウレタン、ポリエステル、ナイロン
(6,66)、アラミド(m,p)、アセテート(トリアセテー
ト)、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどである
が、これらのほか、再生繊維のレーヨンにも適用でき
る。
【0013】ここで用いる染料は、共溶媒としての極性
有機溶媒の選択によって多くのものが使用できる。水に
難溶か又は不溶性の分散染料も使用可能で、その例とし
ては、ニトロ染料、メチン染料、キノリン染料、アミノ
ナフトキノン染料、クマリン染料、好ましくはアントラ
キノン染料、トリシアノビニル染料、アゾ染料、ジニト
ロジフェニルアミン、など公知の分散染料等を使用でき
る。
【0014】その他の染料を例示すると、直接染料では
アゾ系染料、例えば、連続アゾ型ポリアゾ系のSirius B
lue S-BRR(ダイスタージャパン(株)製)、尿素結合を
有するアゾ系のDirect Fast Scarlet 4BS(保土谷化学工
業(株)製)、チアゾールアゾ系のDirect Pure Yellow
5G(東京化成(株)製)を挙げることができる。有機溶剤
可溶性染料では、例えばアイゼンスピロン(保土谷化学
工業(株)製)、油溶性染料では、例えばアイゼンSOTカ
ラー(保土谷化学工業(株)製)、OILカラー(オリエント
化学工業(株)製)、媒染染料ではアリザリン染料の
他、草木染染料などである。これらは、上記超臨界二酸
化炭素と共溶媒中で良好な分散能を有する。
【0015】染色条件は、超臨界二酸化炭素で行う通常
の条件と特に変わることなく、染色浴はオートクレーブ
を用い、圧力100〜250bar、温度80〜200℃、時間は10〜
90分の範囲で適宜実験によって条件設定をする。より好
ましい条件は圧力150〜200bar、温度110〜200℃、時間2
0〜60分の範囲である。浴比は1:5〜100である。
【0016】
【発明の実施の形態】まず初めに、本発明の染色方法に
よるセルロース繊維の非水系染色方法につき、説明す
る。 実施例1 500ccオートクレーブに分散剤のない分散染料としてE
MS Red 1216(三井BASF社製)を0.1gと染布として綿
布の貼付布10gを入れ、エタノール5gを共溶媒として注
入し、次いで50℃に保って常温液化炭酸ガスのボンベか
らバルブを開けてオートクレーブ中へ8cc/minの速度で
20分間で約160ccを注入し、バルブを閉めて圧力100bar
とする。温度を120℃に上昇し、30分間攪拌下で染色を
し、最終圧力を200barに上げた。その後、放圧し、染布
を取出した。得られた染色布の着色度をK/Sで表1に
示す。
【0017】実施例2 500ccオートクレーブにOPI Blue No.2染料0.1
g、染布10g、共溶媒DMF5gを入れ、密閉し50℃に保
つ。液化炭酸ガスを注入し、圧力ポンプで100barとす
る。その後、温度を160℃として、30分染色する。放圧
して取出す。得られた染色布の着色度をK/Sで表1に
示す。
【0018】実施例3〜11 実施例1と同様の操作で染料、染布、共溶媒などの種類
と量、染浴糟の圧力と温度、染色時間を変えてセルロー
ス繊維の超臨界二酸化炭素とその共溶媒の混合液中で染
色した。結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1の結果から明らかなように、共溶媒の
ない比較例(表1中下段)と対比した場合、共溶媒の存
在により着色度(K/S)の著しい向上があり、実用性
の高い染色性が得られた。特に、水や、メタノール、エ
タノールのような低級アルコール、DMF、DMSOの
ような極性の高い溶媒や、それらと水の混合溶媒等で大
きな着色度K/S値が得られた。
【0021】実施例12 500ccのオートクレーブに分散剤のない分散染料としてF
oron BLUE SR-P1(クラリアント社製)を0.1gと染布と
してポリエステル10gを入れ、DMF5gを共溶媒として
注入し、密閉し、50℃に保って常温液化炭酸ガスを注入
し、圧力ポンプで100barとする。その後温度を140℃に
上昇し、30分間染色をし、その後、放圧し、染布を取出
した。得られた染色布の着色度をK/Sで表2に示す。
なお、着色度K/Sは色度計AUCOLOR NF(クラボウ(株)
製)により測定した。
【0022】実施例13 500ccのオートクレーブに分散剤のない分散染料としてM
itsui PS Yellow S-3G(三井BASF製)を0.1gと被染色材
としてポリエチレン樹脂片10gを入れ、共溶媒としてメ
チルアルコール10gを注入し、密閉して50℃に保って常
温液化炭酸ガスを圧力ポンプで注入し、105barとする。
その後温度を120℃とし、30分間染色をし、その後、放
圧し、ポリエチレン樹脂片の着色度を測定した。その結
果をK/Sで表2に示す。
【0023】実施例14 500ccのオートクレーブに分散剤のない分散染料としてM
itsui PS RedG(三井BASF製)を0.1gと被染色材として
P-アラミド繊維布10gを入れ、共溶媒として水5gを注入
し、密閉して50℃に保って常温液化炭酸ガスを圧力ポン
プで注入し95barとする。その後温度を160℃とし、40分
間染色をし、その後、放圧し、染布を取出した。得られ
た染色布の着色度をK/Sで表2に示す。
【0024】実施例15 500ccのオートクレーブに分散剤のない分散染料としてM
itsui EMS Red1216(三井BASF製)を0.2gと被染色材と
してシリコーンゴム10gを入れ、共溶媒としてアセトン
5gを注入し、密閉して50℃に保って常温液化炭酸ガス
を圧力ポンプで注入し110barとする。その後温度を100
℃とし、30分間染色をし、その後、放圧し、シリコーン
ゴムを取出した。得られた被染色材の着色度を測定し
た。その結果を表2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】実施例16〜18 実施例12と同様の操作で染料、被染色材、共溶媒などの
種類と量、染浴糟の圧力と温度、染色時間を変えて合成
繊維を超臨界二酸化炭素とその共溶媒の混合液中で染色
した。結果を表2に示す。
【0027】表2の結果から明らかなように、合成繊
維、合成樹脂、ゴムの場合も共溶媒のない比較例(表2
中下段)と対比した場合、共溶媒の存在により着色度
(K/S)の著しい向上があり、実用性の高い染色性を
有していることが明らかとなった。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、超臨界二酸化炭素
中で行う非水系染色方法において、共溶媒のない場合は
ほとんど染まらない樹脂成形体、ゴム成形体、繊維など
の被染色材を染めることができるようになった。繊維に
セルロース繊維を超臨界二酸化炭素とその共溶媒の混合
液中で染色すると、共溶媒のない場合はほとんど染まら
ない織布が鮮明に染まる。そして、染色浴組成の変更の
みであるから、超臨界二酸化炭素のみの場合と操作上の
変更を特にする必要がないので、特別なコスト高を招く
こともない極めて効果的な染色方法となっている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) D06P 5/00 D06P 5/00 D 5/20 5/20 A Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被染色材を超臨界二酸化炭素中で染色す
    る非水系染色方法において、超臨界二酸化炭素とその共
    溶媒を染液に用いる超臨界染液による染色方法。
  2. 【請求項2】 被染色材が樹脂成形体、ゴム成形体、繊
    維のいずれかである請求項1記載の超臨界染液による染
    色方法。
  3. 【請求項3】 繊維がセルロース繊維である請求項2記
    載の超臨界染液による染色方法。
  4. 【請求項4】 超臨界二酸化炭素の共溶媒が水又は極性
    有機溶媒の1種又は2種以上の混合液である請求項1記
    載の超臨界染液による染色方法。
  5. 【請求項5】 超臨界二酸化炭素に対する共溶媒の量が
    0.01〜10%である請求項1又は4記載の超臨界染液によ
    る染色方法。
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