JP2010047850A - レーザー照射を利用したアラミド繊維の染色方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アラミド繊維をレーザー照射を利用して染色するにあたって、レーザーエネルギー吸収剤を用いることなく高堅牢度があり、高濃度固着性に優れる染色物を得ることができる染色方法を提供する。
【解決手段】メタ型アラミド繊維及び／又はパラ型アラミド繊維からなるアラミド繊維に対して親和力を有し且つレーザー波長域にて吸収を示す建染染料を用い、レーザー吸収剤を付与する工程を経ることなく、レーザー照射にて染料を固着させる。
建染染料は平均粒子径を１μ以下の微分散化した微細粉状のものを使用することがより効果的である。
【選択図】なし

Description

本発明はアラミド繊維の染色方法に関するものであり、更に詳しくはアラミド繊維による織物又は編物等の布帛において高堅牢度があり、高濃度固着性に優れる染色物を提供するための染色方法に関するものである。

ポリ−ｍ−フェニレンイソフタルアミド（通称メタ型アラミド、以下メタ型アラミドという）繊維及びポリ−ｐ−フェニレンイソフタルアミド（通称パラ型アラミド、以下パラ型アラミドという）繊維よりなる、いわゆるアラミド繊維は耐熱性や強度に優れているため、それらの高機能を要求する分野で広く使われている。
しかしながらアラミド繊維は構造が緻密であり、ガラス転移温度も高いことから従来工業的に行われている染色条件では染色が困難である点に問題があった。
このような問題点を解決する目的で、本発明者らは先に特願２００５−１９８８２１（特開２００７−１６３４６）にて、アラミド繊維を分散染料、酸性染料、塩基性染料、建染染料を用い、レーザー照射を使用することにより染色する捺染方法を発明し提案している。
特開２００７−１６３４６

特許文献１における方法はアラミド繊維を効率的にかつ堅牢に染色する方法として有効な方法であるが、レーザーエネルギー吸収剤（以下レーザー吸収剤という）を使用しない場合は染料の固着が十分とはいえず、実用的なレベルの染色品とするためにはレーザー吸収剤を使用することがほぼ必要となるが、レーザー吸収剤は高価であるため使用には制約があり、産業的に実用化するための障害になっていた。
本発明は、このような従来技術の欠点を解消することを目的とするものである。

本願発明者等は研究の結果、建染染料中にはレーザー波長域で吸収を示す染料が存在し、そのような建染染料を用いることによりレーザー吸収剤を用いることなくレーザー照射工程を経るのみで、アラミド繊維を効果的に染色できることを見出し、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明は請求項１に記載するようにメタ型アラミド繊維及び／又はパラ型アラミド繊維よりなるアラミド繊維を染色するにあたって、アラミド繊維に対して親和力を有し且つレーザー波長域にて吸収を示す建染染料を用い、レーザー吸収剤を付与する工程を経ることなく、レーザー照射工程のみを経て染料を固着させることを特徴としている。

具体的には、アラミド繊維に対して親和力を有し、レーザー波長域にて吸収を示すものの中から選ばれた建染染料を含む液にアラミド繊維を浸漬、または前記建染染料を含む糊を捺染し、乾燥した後に、一定条件下でレーザー照射し染料を固着させることを特徴としている。

更には、請求項２に示すごとく本発明に使用する建染染料は平均粒子径を１μ以下の微分散化した製品とすることにより、更に効果的に本発明の目的を達成することができるものである。

本発明の染色方法をその作用効果とともに更に詳述すれば以下のとおりである。
まず、本発明に使用できる染料は建染染料に属する染料であるが、本来建染染料は「水に不溶のセルロース系繊維用染料で、それ自身セルロース繊維に対して親和性を有さないが、アルカリ性還元浴によるロイコ化合物は親和性を有する染料で、染色に際してロイコ化合物の形で繊維に吸着させた後、酸化により元の水不溶性染料に戻して染色を完了する染料」と定義される染色性能上の分類であり、多岐にわたるものであって、建染染料に分類される染料が必ずしも本発明に適用できる事にはならない。

本発明に使用できる建染染料はアラミド繊維に対して親和力を有し、かつレーザー波長域で吸収を有する染料であり、レーザー波長域で吸収を有する建染染料を選択する方法としては建染染料によるセルロース繊維の染色物の赤外域の反射曲線を測定する方法が実用的で便利である。

種々研究の結果、レーザー波長域で吸収を有する染料の化学構造としては、アシルアミノアントラキノン系、アントリイミド系およびアントラキノンカルバゾール系、アントラキノンアクリドン系、アントラキノンオキサゾール系およびアントラキノンチアゾール系、アントラキノン-N-ヒドラジン系、ピレン系、アザピレン系、ピラントロン系、アントアントロン系、ジベンゾピレン系、ナフタレンベンゾイミダゾール系、フラバントロン系、ペリレン系、ビオラントロン系、イソビオラントロン系、ぺリレンカルボン酸ジイミド系、ベンザントロン系、ベンザントロン・ピラゾールアントロン系、ベンザントロン・アクリドン系の染料がこれに該当することが分かった。
このような建染染料を使用することにより、レーザー吸収剤の補助がなくても染料がレーザーを効率的に吸収して、その高エネルギーによりアラミド繊維内の奥深くまで拡散して確実に染着することができるものである。

また、市販建染染料の本来の染色方法では、既述のようにアルカリ性還元浴にて水可溶性のロイコ化合物の形として使用するため、どのような製品形態であっても使用可能であるが、本発明の方法ではロイコ化合物の形を取らずに水不溶性である染料を繊維にできるだけむらなく均一に付与する必要がある。
従って建染染料は染料色素原体をそのまま用いた粉状品ではなく、予め染料粒子を微分散化したものであって、分散粒子の平均粒子径が１μ以下のサイズを有するものが繊維に均一に付与保持させるのが容易であって、本発明の効果を得るうえでより好ましく、染料メーカーからMicro disperse,（ハンツマン社）、Super Fine,（三井ＢＡＳＦ社）、Colloisol（ダイスター社）、Dispersed Powder（住友化学株式会社）などの商標を付して販売されているものが好適である。

また、本発明において染料をアラミド布帛に付与する方法はパディング法、捺染法の他にスプレー法、インクジェット法など通常工業的に採用されている方法が利用可能であり、その他染料を均一に付与できるのであればいかなる方法でも良い。

また、本発明に使用できるレーザーの種類としては、ＹＡＧレーザー、半導体レーザーなどが挙げられ、波長域が700nmから1200nmのレーザーが建染染料の吸収波長域、並びに取扱いの利便の観点上好ましい。
また、レーザーの出力条件は、アラミド繊維のガラス転移温度、耐熱温度等の物性から、染料がレーザーを吸収してアラミド繊維が３００℃から４００℃まで程度の温度に昇温されるレベルが好ましいことがわかった。

請求項１記載の発明によればレーザー吸収剤を用いることなくレーザー照射工程を経るのみで、アラミド繊維製の布帛を高堅牢度で且つ高濃度固着性にも優れた染色製品とすることができ、高価なレーザー吸収剤を使用しなくても済むため、産業的実用化に有用なアラミド繊維の染色方法を提供することができるものである。

請求項２記載の発明によれば水不溶性の染料を繊維にむらなく均一に付与して、レーザー照射による染料の繊維への浸透効果を高めることができ、更に効果的に本発明の目的を達成することができるものである

なお、本発明の方法は以下の実施例に示すように、パラ型アラミド繊維、メタ型アラミド繊維のいずれにも効果的に適用できるものであり、本発明の更に詳しい実施例並びに比較例を示すと以下のとおりである。

本発明の実施例で説明する効果については、染着濃度と色相は染色物の目視による判定を行い、染色堅ろう度はＪＩＳ法に準じて測定した。
耐光堅ろう度はＪＩＳ Ｌ−０８４２に準拠し、カーボンアーク灯光４０時間照射し、変色の程度をブルースケールと比較判定を行った。
また、洗濯堅牢度はＪＩＳ Ｌ−０８４４、汗堅牢度はＪＩＳ Ｌ−０８４８、摩擦堅牢度はＪＩＳ Ｌ−０８４９に準じて判定した。これらは１〜５級に等級付けされ、数値が大きいほど良好であることを示している。

（実施例−１）
Indanthren Brill.Green HFFB coll. 30g/l、アルギン酸ソーダ１g/lを含む染色浴を準備し、パラ型アラミド繊維１００％の４０番手双糸を縦横糸として縦密度６０本／インチ、横密度４２本／インチで製織したパラ型アラミド繊維織物を浸漬、絞り率６０％で絞った後、１２０℃で２分間の条件で中間乾燥を行なった。
次いで、半導体レーザー（波長808nm）をエネルギー密度19.7w/cm^２、スキャンスピード12mm/秒の条件で照射し染色を行った。染色処理後、通常分散染料によるポリエステル繊維染色時に行うのとの同様の還元洗浄処理を行い水洗、乾燥を行い、着色度の高い、堅牢な緑色の染色物が得られた。

（実施例−２）
Nihonthrene Olive T dispersed powder３重量％、ターペン４００g/kg、乳化剤４０g/kg、水５６０g/kg からなる元糊９７重量％、からなる捺染糊を調整し、メタ型アラミド繊維１００％の３０番手単糸を縦横糸として縦密度８２本／インチ、横密度６０本／インチで製織したメタ型アラミド繊維織物に印捺後、１２０℃、５分間の乾燥した。
次いで、半導体レーザー（波長808nm）をエネルギー密度28w/cm² 、スキャンスピード12mm/秒の条件で照射し染色を行った。染色処理後、通常分散染料によるポリエステル繊維染色時に行うのとの同様の還元洗浄処理を行い水洗、乾燥を行い、着色度の高い、堅牢なオリーブ色の染色物が得られた。

（実施例−３）
Indanthren Grey M coll. ３０g/lを用い実施例１と同様の条件で染色し、着色度の高い、堅牢な灰色の染色物が得られた。

（実施例−４）
Mikethren Dark Blue BOD super fine ３０g/lを用い実施例１と同様の条件で染浴を調整、浸漬絞り、中間乾燥を行った。
次いで、半導体レーザー（波長808nm）をエネルギー密度28w/cm² 、スキャンスピード12mm/秒の条件で照射し染色を行った。染色処理後、還元洗浄、水洗、乾燥を行い、着色度の高い、堅牢な暗青色の染色物を得られた。

（実施例−５）
Nihonthrene Olive MW dispersed powder ３０g/lを用い実施例１と同様の条件で染色し、着色度の高い、堅牢なオリーブ色の染色物が得られた。

（実施例−６）
Nihonthrene Black BRL dispersed powder ６重量％、ターペン４００g/kg、乳化剤４０g/kg、水５６０g/kg からなる元糊 ９７重量％、からなる捺染糊を調整し、実施例２と同様に製織したメタ型アラミド繊維織物に印捺後、１２０℃、５分間の乾燥した。
次いで、半導体レーザー（波長808nm）をエネルギー密度19.7w/cm² 、スキャンスピード12mm/秒 の条件で照射し染色を行った。染色処理後、還元洗浄、水洗、乾燥を行い、堅牢な黒色の染色物が得られた。

（実施例−７）
Nihonthrene Dark Blue DB dispersed powder ４重量％を用い実施例６と同様の条件で染色し、着色度の高い、堅牢な紺色の捺染物が得られた。

以上の実施例１から実施例７により得られた染色物の各堅牢度を表で示すと以下のとおりである。

（比較例−１）
Indigo Pure (C.I.Vat Blue 1) ６重量％、ターペン４００g/kg、乳化剤４０g/kg、水５６０g/kg からなる元糊 ９７重量％、からなる捺染糊を調整し、実施例２と同様に製織したメタ型アラミド繊維織物に印捺後、１２０℃、５分間乾燥した。
次いで、半導体レーザー（波長808nm）をエネルギー密度19.7w/cm² 、スキャンスピード12mm/秒 の条件で照射し染色を行った。染色処理後、還元洗浄、水洗、乾燥を行ったところ染着は認められなかった。

（比較例−２）
Indanthrene Brill.Pink R coll. 30g/l 、アルギン酸ソーダ １g/lを含む染色浴を準備し、実施例１と同様に製織したパラ型アラミド繊維織物を浸漬、絞り率６０％で絞った後、１２０℃で２分間の条件で中間乾燥を行なった。
次いで、半導体レーザー（波長808nm）をエネルギー密度19.7w/cm² 、スキャンスピード12mm/秒 の条件で照射し染色を行った。染色処理後、還元洗浄処理を行い水洗、乾燥を行ったところ比較例1と同様に染着は認められなかった。

Claims (2)

1. メタ型アラミド繊維及び／又はパラ型アラミド繊維よりなるアラミド繊維を染色するにあたって、アラミド繊維に対して親和力を有し且つレーザー波長域にて吸収を示す建染染料を用い、レーザー吸収剤を付与する工程を経ることなく、レーザー照射にて染料を固着させることを特徴とするアラミド繊維の染色方法。
2. 建染染料は平均粒子径を１μ以下の微分散化した製品を使用することを特徴とする請求項１記載のアラミド繊維の染色方法。