JP3586016B2

JP3586016B2 - パラ系アラミド繊維の染色加工方法

Info

Publication number: JP3586016B2
Application number: JP26619695A
Authority: JP
Inventors: 幸乙綾青山; 重信小林
Original assignee: Teijin Techno Products Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2015-09-21
Also published as: JPH0987979A

Description

【０００１】
【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加工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しているため従来の染色技術で着色することが難しく、下記のような方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特開昭６３−２５６７６５号公報または特開平２−４１４１４号公報には、濃硫酸の紡糸溶液中に染料または顔料を分散させて製糸を行い着色糸を得る方法、また特開平３−７６８６８号公報には、硫酸溶液にあらかじめ浸漬したのち、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。しかし、着色し得る色相の範囲や染色の再現性、耐光堅牢性、物性などの点で必ずしも満足できるものではない。
【０００４】
また、パラ系アラミド繊維の用途の多様化から、ポリエステル繊維などの汎用繊維と併用して商品を提案されることが少なくない。このため、ポリエステル繊維とパラ系アラミド繊維の両方を染色する有効な手段の開発が望まれている。これを受けて特開平５−２０９３７２号公報には、分散染料を用いて１６０℃以上の高温でパラ系アラミド繊維を染色する方法が提案されている。しかしながら、高温になれば、ポリエステル繊維の物性が低下するので、１７０℃以上の高温で染色するのは好ましくない。
また、パラ系アラミド繊維の染色性を向上させる方法として、特願平６−１０９５３０号には、ジメチルスルフォキシドを用いて膨潤処理したのち高温染色する方法が提案されている。しかしながら、パラ系アラミド繊維をジメチルスルフォキシドで処理すると、パラ系アラミド繊維が収縮しパラ系アラミド繊維の特徴である強度が低下するという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、パラ系アラミド繊維を多様な色相で染色堅牢性よく染色するために、パラ系アラミド繊維を極性溶媒で膨潤処理してから染色する染色加工する方法であって、パラ系アラミド繊維の強度の低下が少ない染色加工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パラ系アラミド繊維を極性溶媒で７０〜１４０℃の温度で、５〜６０分間、１０〜４０％の繊維収縮が起こるように処理した後に染色し、次いでパラ系アラミド繊維を５〜４０％伸張させた状態で熱処理することを特徴とするパラ系アラミド繊維の染色加工方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明におけるパラ系アラミド繊維とは、デュポン社のケブラーに代表される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（帝人株式会社製、商標；テクノーラ）などの、パラフェニレン基を主鎖中に組み込んだ芳香族ポリアミド繊維をいう。
【０００８】
本発明の染色加工方法の第１工程は、パラ系アラミド繊維を極性溶媒で処理することである。
パラ系アラミド繊維を極性溶媒で処理することにより、繊維が収縮するとともに繊維が膨潤し、繊維中の緻密な分子構造がルーズ化され、染料が繊維内部にまで拡散可能な構造となるため、染料が繊維組織中に浸透し易くなる。
【０００９】
膨潤の度合いの目安となるパラ系アラミド繊維の収縮率としては、１０〜４０％である。収縮率が１０％未満であると、繊維の膨潤が充分でなく、染料が繊維内部に入り込みにくく、一方、４０％を超えると、伸張を行っても強度の低下が防止できない場合がある。
【００１０】
本発明に用いられる極性溶媒は、ジメチルスルフォキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、スルフォランなどが挙げられるが、中でもジメチルスルフォキシドが、染色性の向上という点では特に好ましい。
ジメチルスルフォキシドは、そのものを１００％を用いればパラ系アラミド繊維に対する収縮効果は大きいが、水またはアセトン、エタノールなどの溶媒との混合であっても必要な収縮効果が得られれば構わない。この場合、ジメチルスルフォキシドに対する水またはアセトン、エタノールなどの溶媒の比率は、重量比で５０％未満であることが好ましく、特に１５〜３５％であることがより好ましい。
【００１１】
パラ系アラミド繊維を極性溶媒で処理する温度は、７０〜１４０℃、好ましくは８０〜１４０℃である。処理温度が７０℃未満であると、繊維の膨潤が充分に起こらず、染色の際に染料を繊維内部に充分拡散させることができない。このときの処理時間は、５〜６０分、好ましくは１５〜６０分である。５分未満であると、収縮が不充分であったり、収縮が進行中であるために処理が不均一になる恐れがある。
【００１２】
なお、本発明の対象となるパラ系アミド繊維は、長繊維（フィラメント）を主体とし、フラットヤーンのほか、捲縮加工、仮撚加工、撚糸などの二次加工が施されたものであってもよい。短繊維や紡績糸の場合には、伸張しても、個々の単繊維すべてが伸張処理されない恐れがあり、あまり効果が得られない。
【００１３】
次に、本発明の染色加工方法の第２工程として、上記繊維に対して染色を施す。
染色の前に、極性溶媒処理した繊維に含まれている溶媒を除去するため、湯洗、水洗または熱処理を行っておくことが望ましい。
【００１４】
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。
分散染料とは、水に難溶性で、水中に分散した系から疎水性繊維の染色に用いられる染料をいい、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るものである。分散染料としては適宜選択することができるが、例えばベンゼンアゾ系（モノアゾ、ジスアゾなど）、複素環アゾ系（チアゾールアゾアゾ、ベンゾチアゾールアゾ、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。
【００１５】
カチオン染料とは、水に可溶性で、塩基性を示す基を有する水溶性染料をいい、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などの染色に多く用いられているものである。カチオン染料としては適宜選択することができるが、例えばジアクリルメタン系およびトリアクリルメタン系、キノンイミン（アジン、オキサジン、チアジン）系、キサンテン系、メチン系（ポリメチン、アザメチン）、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）、アントラキノン系が挙げられる。
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、両者とも用いることができる。
染色温度は、１３０〜２００℃で行うことが好ましく、さらに好ましくは１４０〜１７０℃で行うとよい。染色温度が１３０℃未満であると、充分な染色が行えない恐れがある。一方、染色温度は、高いほど染着性は高まるが、２００℃を超えると、染料の分解の問題が発生する恐れがある。
【００１６】
本発明の染色加工方法の第３工程は、上記繊維を伸長させた状態で熱処理することである（以下、この処理を「緊張熱処理」ともいう）。
第３工程の対象となるパラ系アラミド繊維は、極性溶媒処理により膨潤化し、染色により繊維内部に染料が拡散した状態である。このような状態のパラ系アラミド繊維に対し、第３工程では、熱処理をしつつ、繊維を伸長させることにより、繊維の収縮をある程度回復させ、染料を繊維内部に固定させる。
【００１７】
熱処理温度は、１５０℃〜２００℃が好ましく、１６０℃〜１９０℃であることがより好ましい。熱処理温度が１５０℃未満であると、繊維を充分に伸張することができない恐れがある。熱処理温度は、高いほどパラ系アラミド繊維は伸長され易いが、２００℃を超えると、染色堅牢性が悪くなる恐れがある。
【００１８】
このときの伸張率は５〜４０％である。伸張率が５％未満であると、収縮した繊維の回復が不充分で、引張り強度の低い繊維となる。また、伸張率の高低は、その後のパラ系アラミド繊維の引張強度に影響し、伸張率が高いほど、すなわち極性溶媒による繊維の収縮を回復の度合いが大きいほど、パラ系アラミド繊維の引張り強度は向上する。しかしながら、４０％を超えると、繊維に毛羽などが発生し、逆に強度が低下する恐れがある。ここで、伸張率とは、極性溶媒で処理し、染色した後のパラ系アラミド繊維の長さに対する伸張率をいう。
【００１９】
パラ系アラミド繊維を緊張熱処理する方法としては、例えば、繊維を公知の延伸熱処理装置に供給し、フィードローラーとデリバリーローラーとの速度差により緊張を与えながら、熱板などにより加熱処理する方法や、パラ系アラミド繊維を織製して繊維となしたのち、ピンテンターを用いて加熱セットする方法など、任意の方法が採用できる。
【００２０】
以上、パラ系アラミド繊維の染色加工方法について説明したが、本発明の染色加工方法は、あらかじめ繊維構造物に加工されているパラ系アラミド繊維に対しても適用することができる。ただし、繊維構造物としては、長繊維（フィラメント）を主体とした織物、編物、ロープなど、繊維が一方向に連続して配置されたものが好ましく、短繊維の集合体である紡績糸や、繊維がランダムに配列された不織布などは、繊維を所望の伸張率に引き伸ばすことが困難であるので好ましくない。
ここで、織物または編物の経糸または緯糸の一方が、パラ系アラミド繊維以外の繊維であってもよい。この場合、当然ながら第３工程では、パラ系アラミド繊維を伸長する方向に引き伸ばすことが必要である。
【００２１】
上記工程で得られたパラ系アラミド繊維は、それ単独で、あるいは他の合成繊維や天然繊維などと併用し、織編物、不織布、紡績糸、ロープなど任意の繊維構造物を形成させることができる。
【００２２】
また、パラ系アラミド繊維とともに用いられる他の繊維としては、例えばポリエステル繊維やメタ系アラミド繊維などの合成繊維、天然繊維または再生繊維が挙げられるが、中でもポリエステル繊維やメタ系アラミド繊維が好ましい。
ここでいうポリエステル繊維とは、テレフタル酸を主たるジカルボン酸成分とし、少なくとも１種のグリコール、好ましくは、エチレングリコール、トリメチレングリコールなどから選ばれた少なくとも１種のアルキレングリコールを主たるグリコール成分とするポリエステルなどである。
メタ系アラミド繊維とは、ポリメタフェニレンイソフタアミド系またはそれを主成分とする共重合体からなる繊維（例えば、帝人株式会社製、商標；コーネックス）である。
【００２３】
【実施例】
次に実施例をあげて本発明を詳しく説明する。
実施例１〜４
３，４′−オキシジフェニレンテレフタルアミドとＰＰＴＡとの共重合体よりなるパラ系アラミド繊維（帝人株式会社製、商標；テクノーラ）のフィラメント（１，５００ｄｅ／１，０００フィラメント）を用い、かせ取りを行い、下記方法にて行った。
【００２４】
該フィラメントをエマルゲン４２０〔花王（株）製〕１ｇ／ｌ、５０℃で２０分間精練し、よく水洗したのち乾燥した。次いで、８０℃に加熱したジメチルスルフォキシド中に浸漬攪拌し、３０分間処理した。次いで、１００℃の熱湯で３０分間湯洗し、よく水洗し、乾燥した。このフィラメントを表１に示した染浴で、常温から２℃／分の速度で昇温しながら、１６０℃で６０分間染色した。そのときの浴比は、１：５０とした。染色の結果、元の長さに対するフィラメントの収縮率は、約３６．６％であった。
そののち、延伸熱処理装置を用いて、染色後の長さに対して表２に示した伸張率となるように引張りつつ、１７０℃で１分間緊張熱処理した。
得られた染色パラ系芳香族ポリアミド繊維について、染色性、引張り強力を評価した。結果を表２に示す。表２から、本発明によれば、染色性にも引張り強力にも優れる繊維が得られたことが分かる。
【００２５】
なお、評価の方法は、下記のとおりである。
引張り強力
引張り強力の測定は、ＪＩＳＬ１０６８−６６の方法に従って行った。
染色性
染色性は、熟練者が視感で判断した。濃染を○、やや淡染を△、淡染を×とした。
【００２６】
【表１】

【００２７】
＊１；バイエル社製
＊２；明成化学株式会社製、ディスパーＶＧ
【００２８】
比較例１
染色後、緊張熱処理をしなかったことを除いては、実施例１と同様にフィラメントを染色加工した。この繊維について、実施例と同様に評価した。結果を表２に示す。その結果、染色性はよかったが、繊維が膨潤した状態であるため、引張り強力には劣っていた。
【００２９】
比較例２
ジメチルスルフォキシドの浸漬処理および緊張熱処理を行わなかったことを除いては、実施例１と同様に、染色加工処理をした。この繊維について、実施例１と同様に評価した。結果を表２に示す。その結果、極性溶媒で繊維を膨潤させなかったため引張り強力には優れるが、染色性は非常に劣っていた。
【００３０】
比較例３
緊張熱処理を、染色前に行ない、染色後には行わなかったことを除いては、実施例１と同様に染色加工処理をした。この繊維について、実施例１と同様に評価した。結果を表２に示す。その結果、緊張熱処理を行わなかった比較例１の繊維よりは引張り強力が大きかったが、染色性には非常に劣っていた。
【００３１】
【表２】

【００３２】
【発明の効果】
本発明によると、パラ系アラミド繊維を多様な色相で染色堅牢性よく染色することができる上、パラ系アラミド繊維の特徴である強度の低下が少なく染色加工することができる。
また、ポリエステルなどの合成繊維や天然繊維などと併用した場合でも、色ムラなく染色することができるため、織物、編物、ロープなど、様々な繊維構造物に適用することができる。

Claims

パラ系アラミド繊維を極性溶媒で７０〜１４０℃の温度で、５〜６０分間、１０〜４０％の繊維収縮が起こるように処理した後に染色し、次いでパラ系アラミド繊維を５〜４０％伸張させた状態で熱処理することを特徴とするパラ系アラミド繊維の染色加工方法。
極性溶媒がジメチルスルフォキシドである請求項１記載の染色加工方法。
染色温度が１３０℃以上２００℃以下である請求項１〜２のいずれか１項記載のパラ系アラミド繊維の染色加工方法。
熱処理温度が１５０℃以上２００℃以下である請求項１〜３のいずれかに記載のパラ系アラミド繊維の染色加工方法。