JP3200054B2 - 獣毛繊維の改質方法 - Google Patents
獣毛繊維の改質方法Info
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Description
法、特に獣毛繊維の抗ピリング性改良方法に関する。
合いを有し、また吸湿性、放湿性、保水性、保温性に優
れ、更に撥水性という特異な性質を兼ね備えており、適
度の強度および伸度と摩耗性があり、生分解性をも備え
た繊維である。しかし、獣毛繊維の表面構造に由来する
フェルト性やピリング性は、衣料用繊維としては好まし
くない性質であった。それゆえ、表面の改質、改良研究
が、防縮加工を主目的として古くから行われ、その一環
として抗ピリング加工も付随して行われてきた。しかし
これらの方法は、獣毛繊維の本来の性質である撥水性を
完全に犠牲にしたものであった。従来からの獣毛繊維の
表面改質方法として、防縮加工を目的として、塩素化剤
または酸化剤を使用して獣毛表皮組織であるスケールの
ソフト化や除去が行われてきたが、塩素化剤の使用は吸
収性有機ハロゲン化合物(Absorbable Organic Halide
s;AOX)の排出基準からみて、将来問題になってく
る可能性がある。更に塩素化剤または酸化剤を用いた処
理の場合、獣毛本来の風合いや撥水性を損ねたり、繊維
の強度、摩耗性の低下を招く欠点があった。
に酸類または酸性塩類の水溶液を含浸させた状態でオゾ
ン含有ガスを接触させることにより、羊毛の風合いおよ
び強度を悪化させることなく羊毛の染色性および防縮
性、併せて羊毛−合繊混合品の抗ピリング性を向上させ
る方法を開示している。しかし、この方法では、オゾン
ガス雰囲気中での処理であるため密閉系とする必要があ
り、含水した羊毛繊維と暴露されたオゾンとが反応する
ため、含水斑、オゾンの暴露斑が直接処理斑となり、処
理の均一性が劣り、且つ、密閉系での処理のため生産性
が低く、加工装置からのオゾン漏れ、作業環境の悪化な
ど、環境負荷が大きいため工業化が難しい方法である。
してオゾンを用いる獣毛の防縮加工方法を開示してい
る。またオゾンを微細気泡として水浴中の獣毛に接触す
ることを記載している。しかし、繊維集団の細部までオ
ゾンガスの気泡を到達させるには、ガラスフィルター程
度で発生する気泡では、気泡が大きすぎ、繊維集団の表
層のみを処理できる程度である。そのため、処理斑が発
生し、十分に防縮性を付与することはできない。獣毛の
処理量が多量になれば、更に処理斑が発生する。繊維集
団の細部までオゾンガスの気泡を到達させるには、処理
すべき獣毛の繊度(したがって繊維直径)よりも細かい
気泡が必要である。また、30℃、30分間撹拌するだ
けでは不十分である。
来の風合いおよび撥水性を損なうことなく、且つ環境へ
の負荷の少ない、獣毛繊維の抗ピリング性向上方法を提
供するものである。
水性処理液中で、オゾンを10ミクロン以下の超微細気
泡として含んだ該水性処理液を吹き付けてオゾン処理す
ることを含む獣毛繊維の処理方法に関する。特に、本発
明は、オゾンを超微細気泡として含んだ水性処理液を、
オゾンを吹き込んだ水性処理液をラインミキサーに通す
ことにより調製する上記獣毛繊維の処理方法に関する。
また、本発明は、水性処理液が無機および/または有機
の過酸化物を含む水溶液である上記獣毛繊維の処理方法
に関する。更にまた、本発明は、獣毛繊維を、遷移金属
の塩を含む水溶液中に含浸前処理して繊維中に上記金属
塩の1種または2種以上を吸着させた後、上記のオゾン
処理を行う獣毛繊維の処理方法に関する。特にまた、本
発明は、遷移金属がCu、Fe、Ni、Co、Mn、C
r、Znからなる群から選ばれる上記獣毛繊維の処理方
法に関する。
液中で、オゾンを10ミクロン以下の超微細気泡として
含んだ該水性処理液を吹き付けて改質処理するものであ
り、獣毛本来の優れた風合いや撥水性を損なうことな
く、特に抗ピリング性を改良するものである。本発明に
よれば従来法に較べて短時間で均一で優れた抗ピリング
性を付与することができる。オゾンを10ミクロン以下
の超微細な気泡とする方法としては、オゾンを吹き込ん
だ水性処理液を高圧で特異な形状をした突起部分に当て
て泡を超微細にする方法が好ましい。このような装置は
気液混合ミキサー、またはラインミキサーと呼ばれるも
のである。
9.4mg/L、25℃で13.9mg/L、60℃で
0.00mg/Lであり、極度に低い。獣毛繊維を、水
に溶解したオゾンで、所定量反応させるためには、冷水
中で10〜20時間という時間をかけて処理する必要が
あり、また、獣毛繊維に対して所定量のオゾンを反応さ
せるには、大量の冷水にオゾンを溶け込ませる手段が必
要となる。しかし、オゾンガス反応では、オゾンを高濃
度化して短時間に反応を完了させることが可能である。
本発明では、オゾンをガス状態のままで均一に効率よく
獣毛繊維に反応される方法として、超微細気泡としてオ
ゾンガスを封印し、このオゾンを10ミクロン以下の超
微細気泡として含んだ水性処理液を吹き付ける方法を考
案したものである。また、界面活性剤を少量使用するこ
とによって、その溶液内にミセルを形成する性質を利用
して、更に超微細気泡化を高めることに成功した。工業
化を可能とするためには、短時間で処理できることが不
可欠であり、無機および/または有機の過酸化物を溶解
した処理液中でオゾンを吹き付けて処理すること、ある
いは遷移元素群から選ばれる金属の塩で獣毛繊維を前処
理して該繊維中にこれら金属塩を吸着させた状態で水ま
たは水溶液中でオゾンを吹き付けることにより、更に処
理時間を短縮することができる。
れ、本発明で取り扱う組織は、主に表皮組織の化学的改
質方法である。表皮、即ちスケール(キュティクル)
は、屋根瓦のように入り込み、各層からなる組織から構
成され、即ち、撥水性を帯びた最表面にエピキュティク
ル、それに隣接するA-層(S-S含量が非常に高い
層)、エキソキュティクル、エンドキュティクル、およ
び表皮相互、表皮-皮質組織を接合するセメント質から
構成されていると言われている。本発明の処理条件によ
れば、オゾンによる酸化処理がスケールの入り込み部分
から進行し、表皮組織のエキソ、エンドキュティクル部
分のシスチンS-S架橋を酸化剤で強力に酸化分解させ
てその構成蛋白質を可溶化して獣毛繊維から流出し、そ
の部分は該繊維を乾燥することにより陥没する。これに
よって、獣毛繊維の表面は繊維軸方向に縦しわが発生
し、獣毛繊維は全体として撥水性を損なうことなく増摩
化される。走査型電子顕微鏡観察からその様子がわかる
(図3および図4)。スケール方向、逆スケ−ル方向と
も摩擦係数は増加するが、その差は減少し、防縮効果を
も示すことからも抗ピリング性を示すことにもなる。
ことが好ましい。特に好ましくは5ミクロン以下であ
る。気泡径を10ミクロン以下にするためには、ライン
ミキサーで処理するに当たりオゾンを吹き込む水性処理
液中に界面活性剤を添加しておくことによってより可能
となる。使用できる界面活性剤の種類は、オゾンと直接
反応するものでない限り、特別のものであることを必要
とせず、通常の非イオン界面活性剤、アニオン界面活性
剤またはカチオン界面活性剤をいずれも使用することが
できる。水性処理液中に添加する界面活性剤の有効な濃
度は、ミセルを形成する臨界ミセル濃度以上、好ましく
は0.005〜2g/L、より好ましくは0.01〜1g
/Lである。
泡化したオゾンを含む水性処理液を、水性液中で、該繊
維に吹き付けることでも十分に優れた効果が得られる
が、処理液中に無機および/または有機の過酸化物を存
在させることにより、より効果的に獣毛繊維を改質する
ことができる。過酸化物としては、過硫酸、過硫酸水素
カリウム、過硫酸水素ナトリウム、過硫酸アンモニウ
ム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウムのような過硫酸
塩または酸性過硫酸塩、過マンガン酸カリウム、過酸化
水素、過蟻酸またはその塩類、過酢酸またはその塩類等
が例示できる。これらの過酸化物は単独で使用すること
もできるし、2種以上を併用してもよい。処理液中の過
酸化物の濃度は、好ましくは1〜20g/L、より好ま
しくは2〜10g/Lである。
オゾンを吹き付けることに先だって反応促進触媒を含む
触媒水溶液に獣毛繊維を含浸前処理して、獣毛繊維に触
媒を吸着させおくことが改質処理効果を高めるために更
に好ましい。これらの触媒は上記過酸化物とオゾンとの
反応を加速するものと思われる。こうような触媒として
は遷移金属の塩を使用することができる。このような遷
移金属元素としてはCu、Fe、Ni、Co、Mn、C
r、Zn等が含まれる。特に好ましい金属塩は銅、ニッ
ケルまたは鉄の塩化物、または過マンガン酸カリウムで
ある。獣毛繊維に含浸する触媒の量は上記金属として該
繊維に対して0.01〜0.1%owf、好ましくは0.
01〜0.05%owfである。獣毛繊維への触媒水溶
液の吸着は、例えば獣毛繊維を触媒水溶液の中に浸漬し
た後マングルを用いて、上記の所定吸着量となるように
絞ってもよいし、あるいは一定量の触媒水溶液を繊維に
スプレーしてもよい。しかし一定量の触媒が均一に獣毛
繊維に吸着される方法であれば特に限定されない。触媒
を吸着した繊維は乾燥することなく、そのままオゾン処
理に供することが好ましい。
を含有する処理水溶液のpHは4以下、特にシスチンの
電離定数を考慮して2以下であることが好ましい。pH
が4より高い場合にはオゾンによる獣毛繊維表面の表皮
組織内部の酸化を十分に引き起こすことができず、オゾ
ンの酸化力も低下して、目的とする効果は得られない。
また処理時の水溶液の温度は、オゾンと獣毛繊維との反
応性を高めるために、室温以上、80℃以下が好まし
い。特に20〜60℃が好ましい。80℃以上では、オ
ゾンガスが膨張して気泡径が大きくなり処理効果は低下
する。上記の条件下では、処理時間は5分以内で十分な
効果を得ることができる。処理時間は温度が高いほど、
またpHが低いほど早く進み、条件によっては更に短時
間で満足すべき結果が得られる。
が、酸性側とアルカリ側とではその性質が異なることが
知られている。即ち、酸性側では O3+2H++2e- → O2+H2O E0=2.07V であり、アルカリ側では、 O3+H2O+2e- → O2+2OH- E0=1.24V であり、酸性側の方が、酸化力が大きく、また、オゾン
の水に対する溶解度も高く、はるかに半減期も長い(p
H10.5で、半減期1秒;pH=2.0で半減期105
秒)。本発明は、酸性側で処理を行い、同時に、無機お
よび/または有機の過酸化物水溶液は酸性を示し、遷移
金属の塩も酸性側で溶解することも、また好都合な条件
設定である。
維の重量に対して5.0%owf〜20%owfが適当
であり、無機および/または有機の過酸化物とオゾンと
を共存させる場合は、オゾン濃度は、該繊維重量に対し
て、5.0%owf〜15.0%owf程度でよく、更に
遷移金属元素の金属塩による前処理を用いる場合は5.
0%owf〜10.0%owf程度で十分である。浴比
に関しては、超微細気泡を該繊維布帛に吹き付けること
から、できるだけ低浴比でよく、1:10〜1:100
程度が好ましく、1:10〜1:50程度がより好まし
い。
は、オゾンを超微細気泡として含有する処理液を収容す
る処理容器と、被処理体である獣毛繊維に該処理液を吹
き付けることのできる装置とを備えておればよく、好ま
しくは処理液を温度制御しつつ加熱できるものであれば
よい。容器はオゾンを外部へ放出しないために密閉製の
容器が好ましい。オゾン導入管およびオゾンを超微細気
泡化するためのラインミキサーはこの容器内に取り付け
てもよいが、特に好ましいものとして、図1に示すよう
に、処理容器(反応槽)1とは別のところでオゾンを予
め水または水溶液に超微細気泡として導入し、この処理
液を被処理繊維を収容した処理容器に送り込む方式でも
よい。超微細気泡オゾンを含有する処理液2は、その含
有オゾン量を一定に調整するために循環式とし、獣毛の
処理によって消費されたオゾンを循環経路3中で補充
し、且つラインミキサー6により超微細化するのが好ま
しい。
素を原料とし、無声放電方式、光化学作用方式、プラズ
マ放電方式または放射線作用方式等により酸素の一部を
変換して製造されたオゾン含有気体(以下、オゾンとい
う場合、オゾン含有気体をも意味する)をそのまま使用
することができる。
は、獣毛または獣毛と他の繊維例えば合成繊維との混紡
糸から、製織、縫製または不織布製造方式により製造さ
れた布帛類およびスライバーである。
明する。実施例および比較例によって処理された獣毛繊
維に付いては、抗ピリング性(JIS L−1076A
法)、獣毛繊維の表皮組織の酸化状態の塩基性染料(A
strazone Blue 3RL)による染着性評
価、風合い(感触による評価)、撥水性(蒸留水を0.
1ml滴下して、視覚判定)および該繊維の表皮組織の
走査型電子顕微鏡観察を行って性能および性状を評価し
た。染着性はオゾンの酸化によるシスチンS−S架橋結
合の開裂状態を反映したものであり、本発明の処理が十
分に進めば進むほど染着性がよく、且つオゾン処理の均
一性が評価できる。また走査型電子顕微鏡による獣毛繊
維の表皮組織の観察により、ピリングの原因、その防止
効果を、スケールの形状変化から推察できる。
た30L容のステンレス製反応槽に水10Lを入れ、こ
れに過酸化物としてモノ過硫酸カリウム「Oxone」
(デュポン社製)を濃度が10g/Lとなるように加
え、更に硫酸を加えて十分に撹拌してpHを2に調整し
た。これに投げ込みヒーターを投入して浴温度を50℃
に制御した。この水溶液(水性処理液)に、次のように
してオゾンを吹き込んだ。
導入した(オゾン導入口8)。オゾン発生器として、
「オゾナイザーAZ−3K」(KOFLOC株式会社
製)を使用し、5L/minの流量でオゾン含有ガス
(オゾン発生量15g/hr)を、反応槽の水性処理液
2が循環する循環経路内に吹き込んだ。次に循環経路内
に取り付けたラインミキサー6を用いて、吹き込んだオ
ゾン含有ガスを平均約5ミクロンの超微細気泡とし、反
応槽底部に設けた噴射管4から獣毛繊維に吹き付けた。
なお、オゾン含有ガスの平均気泡径は顕微鏡写真をとっ
て測定した。
リノ種羊毛繊維を用いて、通常の紡績工程により、2/
48Nm(下撚:Z500、上撚:S260)のメリヤ
ス糸を製造し、これを天竺組織に編地にした。この生地
200gを反応浴槽内の固定枠に固定し、浴比1:50
で上記処理液に浸漬し、同時に編地表面に超微細気泡オ
ゾンガスを含む水性処理液を吹き付けて該気泡を5分間
接触させて反応させた。その後、反応槽1から取り出し
て、40℃の亜硫酸水素ナトリウム水溶液(濃度2g/
L)中に5分間浸漬して還元処理を施した。
料による染着性評価、風合い、撥水性および処理羊毛繊
維の表皮組織の走査型電子顕微鏡観察を行った。評価結
果を表1および図3(b)に示した。顕微鏡写真からは、
スケールの先端の丸みやスケール表面の縦しわの発生が
観察され、表面が荒れて粗雑になっていることがわか
る。
0」(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ株式会社
製)を濃度0.01重量%となるように添加した以外は
実施例1と同様にしてオゾンガスを超微細気泡として含
む処理液を吹き付けて羊毛編地を処理した。界面活性剤
の添加によりオゾンガスの平均気泡径は約3ミクロン程
度になっていた。 評価結果を表1および図4(a)に示
した。
浴を調整した。
0.01重量%の塩化第二銅水溶液に浸漬し、塩化第二
銅の吸着量が0.01%owfとなるようにマングルで
絞った。このように前処理した羊毛生地を上記反応層に
固定して、次のようにオゾンを吹き付けた。
の吹き付け 実施例2と同様にして反応槽から循環する水性処理液に
平均気泡径3ミクロンとしてオゾンガスを吹き込み、こ
れを同時に上記布帛に5分間吹き付けた。実施例1と同
様に還元処理して処理を完了した。得られた処理羊毛生
地を実施例1と同様に評価して、結果を表1および図4
(b)に示した。
前処理を行わなかった以外は実施例3と同様にして羊毛
編地の処理を行った。結果を表1および図5(a)に示し
た。
クロン、平均繊維長75mmのメリノ種羊毛繊維)を用
いた以外は実施例1と同様にして処理し、評価を行うた
め、処理後のスライバーを通常の紡績工程により、2/
48Nm(下撚り:Z500、上撚:S260)のメリ
ヤス糸を製造し、これを天竺組織に編地にした。結果を
表1および図5(b)に示した。
編地を処理した。
編地を処理した。
17G3のガラスフィルターを用いてバブリングし、平
均気泡径1mmの気泡として羊毛編地に接触させた以外
は実施例1と同様にして羊毛編地を処理した。比較例1
〜3および未処理の羊毛編地の特性および処理羊毛表皮
組織の走査型電子顕微鏡観察結果を表1および図6
(a)、(b)および図7(a)に示した。
の風合いや撥水性を損なうことなく、獣毛繊維の欠点で
あったピリングが生じ易いという欠点を容易且つ均一に
改良することができる。また本方法は、自然環境に負荷
の大きい塩素剤を使用することなく、いわゆるAOXフ
リーな処理方法である。
置の概念図。
組織の走査型電子顕微鏡観察写真。 (a)未処理 (b)実施例1
顕微鏡観察写真。 (a)実施例2 (b)実施例3
顕微鏡観察写真。 (a)実施例4 (b)実施例5
織の走査型電子顕微鏡観察写真。 (a)比較例1 (b)比較例2
織の走査型電子顕微鏡観察写真。 (a)比較例3。
3:処理液循環経路、 4:オゾン噴射
管、5:オゾン発生装置、 6:ライン
ミキサー、7:循環ポンプ、 8:
オゾン注入口、9:オゾン注入量制御バルブ、
10: 被処理獣毛繊維布帛 11:水中オゾン濃度測定制御装置、 12:温度計、
13:pH計, 14:試料固定
枠。
Claims (12)
- 【請求項1】 獣毛繊維を、水性処理液中で、オゾンを
10ミクロン以下の超微細気泡として含んだ該水性処理
液を吹き付けてオゾン処理することを含む獣毛繊維の処
理方法。 - 【請求項2】 獣毛繊維を、水性処理液中で、オゾンを
5ミクロン以下の超微細気泡として含んだ該水性処理液
を吹き付けてオゾン処理することを含む獣毛繊維の処理
方法。 - 【請求項3】 オゾンを超微細気泡として含んだ水性処
理液を、オゾンを吹き込んだ水性処理液をラインミキサ
ーに通すことにより調製する請求項1または2に記載の
獣毛繊維の処理方法。 - 【請求項4】 水性処理液が無機および/または有機の
過酸化物を含む水溶液である請求項1、2または3に記
載の獣毛繊維の処理方法。 - 【請求項5】 獣毛繊維を、遷移金属の塩を含む水溶液
中に含浸前処理して繊維中に上記金属塩の1種または2
種以上を吸着させた後、請求項1〜4のいずれかに記載
のオゾン処理を行う獣毛繊維の処理方法。 - 【請求項6】 遷移金属がCu、Fe、Ni、Co、M
n、Cr、Znからなる群から選ばれる請求項5に記載
の獣毛繊維の処理方法。 - 【請求項7】 遷移金属の塩が銅、ニッケルまたは鉄の
塩化物、または過マンガン酸カリウムから選ばれる1種
または2種以上の混合物である請求項5に記載の獣毛繊
維の処理方法。 - 【請求項8】 水性処理液が界面活性剤を含む請求項1
〜7のいずれかに記載の獣毛繊維の処理方法。 - 【請求項9】 水性処理液の温度が20〜80℃である
請求項1〜8のいずれかに記載の獣毛繊維の処理方法。 - 【請求項10】 過酸化物が過硫酸、過硫酸塩類、過マ
ンガン酸カリウム、過酸化水素、過蟻酸、過蟻酸塩類、
過酢酸、過酢酸塩類からなる群から選ばれる請求項4〜
9のいずれかに記載の獣毛繊維の処理方法。 - 【請求項11】 獣毛繊維が獣毛を主成分とする布帛ま
たはスライバーとして用いられる請求項1〜10のいず
れかに記載の獣毛繊維の処理方法。 - 【請求項12】 獣毛繊維が、羊毛、モヘア、アルパ
カ、カシミア、ラマ、ビキューナ、キャメル、アンゴラ
からなる群から選ばれる請求項1〜11のいずれかに記
載の獣毛繊維の処理方法。
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