JP3563533B2 - パラ系アラミド繊維の染色方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、パラ系アラミド繊維の染色方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
アラミド繊維、特にパラ系アラミド繊維は、高い比強度、比弾性率、優れた耐熱性、耐薬品性などを有するため、産業資材用のロープ、ネット、漁網あるいは防護作業衣などに広く利用されているが、結晶性が高く、分子間結合力が強固で緻密な分子構造を有しているため、従来の染色技術で着色することが難しいという問題があった。
【0003】
このような問題を解決する方法として、例えば、特開昭63−256765号公報、特開平2−41414号公報には、濃硫酸の紡糸溶液中に染料あるいは顔料を分散させて製糸を行い着色糸を得る方法が、更に、特開平3−76868号公報には、硫酸溶液に予め浸漬した後に染色促進剤に接触させることによってカチオン染料に染色可能なポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)繊維を得る方法が開示されているが、着色し得る色相の範囲や再現性あるいは耐光堅牢性などの点で必ずしも十分とはいえない。
【0004】
また、分散染料を用いて160℃以上の高温で染色する方法も提案されている(特開平5−209372号公報)が、染色温度が高温になる程、染色機も特別なものが必要になるため、一般的な方法ではない。
【0005】
さらに、本発明者らは、特開平7−316990号公報において、パラ系アラミド繊維を70℃以上のジメチルスルホキシドで処理した後、染色する方法を提案したが、該方法では、膨潤作用が強過ぎて、収縮が大きくなり、繊維構造物の幅や長さを制御するのが困難となると共に、強度も低下する。また、コストも高くなるという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解消し、パラ系アラミド繊維を多様な色相に染色することができ、しかも染色堅牢性に優れ、収縮の制御が容易であり、強度の低下が少ないパラ系アラミド繊維染色物を得ることができる染色加工方法を提供することを課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、パラ系アラミド繊維をジメチルホルムアミドとN―メチル―2―ピロリドン及び/又はジメチルスルホキシドとの混合液で処理した後、染色すればよいことを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
即ち、本発明によれば、(1)パラ系アラミド繊維をN―メチル―2―ピロリドン及び/又はジメチルスルホキシドと、ジメチルホルムアミドとの混合液で処理し、次いで染色することを特徴とするパラ系アラミド繊維の染色方法、(2)N―メチル―2―ピロリドン及び/又はジメチルスルホキシドと、ジメチルホルムアミドとの混合比が、70:30〜50:50である上記(1)記載のパラ系アラミド繊維の染色方法、(3)混合液での処理により、パラ系アラミド繊維を実質的に5〜10%収縮させることを特徴とする上記(1)又は(2)記載のパラ系アラミド繊維の染色方法、(4)混合液での処理が浸漬処理であり、処理時間[A(秒)]及び処理温度[T(絶対温度 °K)]が、logA≧5.78×103 ×(1/T)−13.88(但し、1.2≦logA≦6.5、283≦T≦462)を満足する上記(1)〜(3)のいずれかに記載のパラ系アラミド繊維の染色方法、(5)分散染料又はカチオン染料を用いて染色する上記(1)〜(4)のいずれかに記載のパラ系アラミド繊維の染色方法、及び(6)染色温度が120℃以上である上記(1)〜(5)のいずれかに記載のパラ系アラミド繊維の染色方法が提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明において対象とするパラ系アラミド繊維は、主鎖中にパラフェニレン基を有する芳香族ポリアミド繊維を意味し、例えば、デュポン社のケブラー(登録商標)に代表されるポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)繊維や、PPTAと3,4′―オキシジフェニレンテレフタルアミドとの共重合体繊維[帝人株式会社製テクノーラ(登録商標)]等を挙げることができる。
【0010】
本発明では、パラ系アラミド繊維をN―メチル―2―ピロリドン及び/又はジメチルスルホキシドと、ジメチルホルムアミドとの混合液で処理した後、染色する。
【0011】
この混合液による処理は、任意の方法で行うことができるが、特に浸漬処理が好適に用いられる。浸漬処理の場合、処理時間[A(秒)]及び処理温度[T(絶対温度 °K)]が、logA≧5.78×103 ×(1/T)−13.88(但し、1.2≦logA≦6.5、283≦T≦462)を満足することが望ましい。この条件を満足しない場合は、混合液による処理が不十分となり、十分な効果が得られず、処理も不均一になる恐れがある。
【0012】
N―メチル―2―ピロリドン及び/又はジメチルスルホキシドとジメチルホルムアミドとの混合比は、90:10〜30:70であることが好ましく、70:30〜50:50であることがさらに好ましい。
【0013】
N―メチル―2―ピロリドン又はジメチルスルホキシドのみを使用すると、パラ系アラミド繊維に対する染色性改善効果は大きいものの、膨潤作用が強過ぎて、収縮が大きくなり、繊維構造物の幅や長さを制御するのが困難となると共に、強度も低下する。また、コストも高くなるという問題もある。
【0014】
染色改善効果を高め、収縮制御を容易とし、強度低下を防ぐには、収縮率を5〜10%の範囲内に制御するのが好ましい。
【0015】
ジメチルホルムアミドは、パラ系アラミド繊維に対する染色性改善効果はあまりないが、N―メチル―2―ピロリドン及び/又はジメチルスルホキシドと併用することによって、N―メチル―2―ピロリドン及び/又はジメチルスルホキシドのみを使用する場合よりも、膨潤による収縮の制御を容易とし、染色性改善効果は維持することができる。しかも、コストも、N―メチル―2―ピロリドン及び/又はジメチルスルホキシドのみを使用する場合よりも大幅に低くなる。
【0016】
混合液で処理した後、混合液を除去するために、湯洗、水洗あるいは熱処理を施すのが望ましい。
【0017】
次いで、混合液で処理したパラ系アラミド繊維を染色するが、染色温度は、120℃以上が好ましく、130℃以上がより好ましい。染色温度が120℃未満では、十分な染色が行えないことがある。
【0018】
染色温度は、高いほど染着性は高まるが、反面、染料の分解や、他の素材混用の場合はそれら素材が劣化する等の問題も発生し始めるので、必ずしも高温にすれば良いというわけではなく、高くても160℃で十分である。
【0019】
染色に際して用いられる染料としては、分散染料、カチオン染料が好ましい
分散染料は、水に難溶性で水中に分散した系から疎水性繊維を染色する染料であって、ポリエステル繊維やアセテート繊維などの染色に多く用いられており、ベンゼンアゾ系(モノアゾ、ジスアゾなど)、複素環アゾ系(チアゾールアゾ、ベンゾチアゾ−ルアゾ、キノリンアゾ、ピリゾンアゾ、イミダゾールアゾ、チオフェンアゾなど)、アントラキノン系、縮合系(キノフタリン、スチリル、クマリンなど)などが挙げられる。
【0020】
カチオン染料は、水に可溶性で、塩基性を示す基を有する水溶性染料であって、アクリル繊維、天然繊維あるいはカチオン可染型ポリエステル繊維等の染色に多く用いられており、ジ及びトリアクリルメタン系、キノンイミン(ポリメチン、アザメチンなど)、複素環アゾ系(チアゾールアゾ、トリアゾールアゾ、ベンゾチアゾールアゾなど)、アントラキノン系などが挙げられる。また、最近は塩基性基を封鎖することにより分散型にしたカチオン染料もあるが、このカチオン染料も本発明で用いることが出来る。
【0021】
N―メチル―2―ピロリドンによる処理及び染色を施すパラ系アラミド繊維の形態は任意であり、フィラメント糸やステープルファイバーでもよく、あるいは織物、編物、紡績糸、ロープ等に例示されるような繊維構造体であってもよい
更に、ポリエステル繊維、メタ系アラミド繊維あるいは他の合成繊維や天然繊維等と混用した繊維構造体であってもよい。通常は、繊維構造体の形で、処理、染色される。
【0022】
PPTAやPPTAと3、4’―オキシジフェニレンテレフタルアミドとの共重合体よりなるパラ系アラミド繊維は、N―メチル―2―ピロリドンで処理することにより膨潤し、その後の染色工程において、繊維の微細領域の分子運動が活発になり、分子量の小さい分散染料やカチオン染料が繊維の微細領域に拡散し、染色性、染色堅牢性が向上するものと考えられる。
【0023】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。なお、実施例における染色性及び染色堅牢性の評価は、次のようにして行った。
【0024】
(1)染色性
マクベスカラ−アイ(Macbeth COLOR−EYE)モデルM―2020PLを用いて測定し、見掛けの色の濃さをK/S値で表した。K/S値は、染色された試料の最大吸収波長における反射率(R)から、下記に示すクーベルカムンク(Kubelka―Munk)の式より求められるものである。
K/S=(1−R2)/2R
この値が大きい程、色は濃いことを示す。
【0025】
(2)染色堅牢性
JIS L 0844―73のA―2法に準じて評価した。即ち、試験布にナイロン白布(白布の仕様は、JIS L 803―80にて規定)を縫いつけて洗濯した後、ナイロン白布へ染料が移行して汚染される程度を、洗濯前の白布に対して等級付け(1〜5級)して評価した。この等級数が大きいほど、染色堅牢性が高いことを示す。
【0026】
(3)強度
JIS L 1068―66に従って測定した。
【0027】
(4)収縮率
織物の面積収縮率について測定した。
【0028】
[実施例1]
パラ系アラミド繊維として、1000de/1334filのテクノーラ(登録商標、帝人株式会社製)を用い、経緯糸密度がいずれも31本/インチの平織物を製織し、1g/リットルのスコアロール400(花王株式会社製)溶液で、80℃にて20分間精錬した。
【0029】
水洗、乾燥した後、約25℃のジメチルホルムアミド/N―メチル―2―ピロリドン(重量比50/50)に8日間浸漬して処理した。このときの織物の収縮率は、7.2%であった。
【0030】
次いで、100℃の熱湯で30分間湯洗した後、十分水洗して乾燥した。その後、下記染浴で、常温から2℃/分の速度で昇温し、130℃で60分間染色した。
染料 分散染料Resolin Red FB 6%owf
(C.I.Disperse Red 60 )(Bayer AG製)
酢酸 0.2cc/リットル
分散均染剤 ディスパーVG(明成化学製) 0.5g/リットル
浴比 1:50
【0031】
次いで、染色した試料を、下記の洗浄浴で80℃にて20分間洗浄した。
NaOH(フレーク) 2g/リットル
ハイドロサルファイト 2g/リットル
アミラジンD 2g/リットル
(非イオン活性剤 第一工業製薬製)
【0032】
得られた染色試料は、K/S値が7.8であって、染色性は良好であり、染色堅牢性も5級と優れていた。また、織物の強度は、201.2kg/cmと十分に高い値を示した。
【0033】
[比較例1]
実施例1において、ジメチルホルムアミド/N―メチル―2―ピロリドンによる処理を行わなかったところ、着色はほとんど認められず、染色性は不良であった。
【0034】
[比較例2]
実施例1において、ジメチルホルムアミド/N―メチル―2―ピロリドンの代わりに、N―メチル―2―ピロリドンのみで処理したところ、K/S値が8.7で、染色性は良好であり、染色堅牢性も5級であったが、N―メチル―2―ピロリドン処理時の収縮率が15.7%と高く、織物の幅や長さを制御するのが困難であり、強度も96.1kg/cmと低かった。
【0035】
[実施例2]
実施例1において、分散染料Resolin Red FBの代わりに、カチオン染料Basacryl Red FB(C.I.Basic Red 29)(BASF社製)を6%owfで用いたところ、K/S値が7.0であって、染色性は良好であり、染色堅牢性も5級と優れていた。また、織物の強度は、201.2kg/cmと十分に高い値を示した。
【0036】
[比較例3]
実施例2において、ジメチルホルムアミド/N―メチル―2―ピロリドンによる処理を行わなかったところ、着色はほとんど認められず、染色性は不良であった。
【0037】
[実施例3]
実施例1において、ジメチルホルムアミド/N―メチル―2―ピロリドンの代わりに、ジメチルホルムアミド/ジメチルスルホキシド(重量比50/50)で処理したところ、収縮率は7.8%であり、K/S値が8.3であって、染色性は良好で、染色堅牢性も5級と優れていた。また、織物の強度は、196.5kg/cmと十分に高い値を示した。
【0038】
[比較例4]
実施例3において、ジメチルホルムアミド/ジメチルスルホキシドの代わりに、ジメチルスルホキシドのみで処理したところ、K/S値が10.6で、染色性は良好であり、染色堅牢性も5級であったが、ジメチルスルホキシド処理時の収縮率が16.2%と高く、織物の幅や長さを制御するのが困難であり、強度も94.6kg/cmと低かった。
【0039】
[実施例4]
実施例3において、分散染料Resolin Red FBの代わりに、カチオン染料Basacryl Red FB(C.I.Basic Red 29)(BASF社製)を6%owfで用いたところ、K/S値が7.2であって、染色性は良好であり、染色堅牢性も5級と優れていた。また、織物の強度は、197.0kg/cmと十分に高い値を示した。
【0040】
[実施例5]
実施例3において、ジメチルホルムアミド/ジメチルスルホキシド(重量比50/50)の代わりに、ジメチルホルムアミド/ジメチルスルホキシド(重量比30/70)で処理したところ、収縮率は8.2%であり、K/S値が9.8であって、染色性は良好で、染色堅牢性も5級と優れていた。また、織物の強度は、195.2kg/cmと十分に高い値を示した。
【0041】
[実施例6]
実施例3において、ジメチルホルムアミド/ジメチルスルホキシド(重量比50/50)の代わりに、ジメチルホルムアミド/N―メチル―2―ピロリドン/ジメチルスルホキシド(重量比50/25/25)で処理したところ、収縮率は8.0%であり、K/S値が9.0であって、染色性は良好で、染色堅牢性も5級と優れていた。また、織物の強度は、196.1kg/cmと十分に高い値を示した。
【0042】
[実施例7〜14]
実施例1において、ジメチルホルムアミド/N―メチル―2―ピロリドンによる処理温度及び処理時間を表1に示すように変更した。
【0043】
【表1】
【0044】
結果は表2に示す通りであり、logA≧5.78×103 ×(1/T)−13.88(但し、1.2≦logA≦6.5、283≦T≦462)を満足する場合(実施例8、10、12)に、特に好ましい結果が得られた。
【0045】
【表2】
【0046】
[実施例15〜22]
実施例4において、ジメチルホルムアミド/ジメチルスルホキシドによる処理温度及び処理時間を表3に示すように変更した。
【0047】
【表3】
【0048】
結果は表4に示す通りであり、logA≧5.78×103 ×(1/T)−13.88(但し、1.2≦logA≦6.5、283≦T≦462)を満足する場合(実施例16、18、20)に、特に好ましい結果が得られた。
【0049】
【表4】
【0050】
[実施例23〜26]
実施例1において、染色温度を表5に示すように変更した。結果は表5に示す通りであり、120℃以上で染色した場合(実施例24〜26)に、特に好ましい結果が得られた。
【0051】
【表5】
【0052】
[実施例27〜30]
実施例4において、染色温度を表6に示すように変更した。結果は表6に示す通りであり、120℃以上で染色した場合(実施例28〜30)に、特に好ましい結果が得られた。
【0053】
【表6】
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、パラ系アラミド繊維を多様な色相に染色することができ、染色堅牢性に優れ、収縮の制御が容易で、強度の低下が少ないパラ系アラミド繊維染色物を得ることができる。
Claims (6)
- パラ系アラミド繊維をN―メチル―2―ピロリドン及び/又はジメチルスルホキシドと、ジメチルホルムアミドとの混合液で処理し、次いで染色することを特徴とするパラ系アラミド繊維の染色方法。
- N―メチル―2―ピロリドン及び/又はジメチルスルホキシドと、ジメチルホルムアミドとの混合比が、70:30〜50:50である請求項1記載のパラ系アラミド繊維の染色方法。
- 混合液での処理により、パラ系アラミド繊維を実質的に5〜10%収縮させる請求項1又は2記載のパラ系アラミド繊維の染色方法。
- 混合液での処理が浸漬処理であり、処理時間[A(秒)]及び処理温度[T(絶対温度 °K)]が、logA≧5.78×103 ×(1/T)−13.88(但し、1.2≦logA≦6.5、283≦T≦462)を満足する請求項1〜3のいずれか1項に記載のパラ系アラミド繊維の染色方法。
- 分散染料又はカチオン染料を用いて染色する請求項1〜4のいずれか1項に記載のパラ系アラミド繊維の染色方法。
- 染色温度が120℃以上である請求項1〜5のいずれか1項に記載のパラ系アラミド繊維の染色方法。
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