JP3618743B2 - 新たに捺染又は染色した繊維から過剰の染料を除去する方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、新たに染色して製造した捺染もしくは染色布帛または糸から過剰の染料を除去する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
繊維の捺染に於て、染料と増粘剤を含有する捺染糊を用いることは普通である。通常用いられている増粘剤は、生物重合体および化学的に変性された生物重合体、例えばアルギネート、ガラクトマンナン、デンプンおよびカルボキシメチルセルロースである。しかし、又合成増粘剤も使用できる。
【0003】
大抵の捺染方法に関して、ポリマーおよび過剰の染料は、捺染の固着後水を用いた洗浄により除去されねばならない。一般に、過剰の染料を完全に除去することが要求される。これは、プロセス中裏面−汚染の危険性、すなわち既に溶解した染料の布帛上に再沈着のためであり、これは消費者により洗たく中、不必要な染料の移動を引きおこすであろう。
【0004】
裏面−汚染の危険は、すすぎの初期の段階に於いておよび/又は高温度で、特にポリマーが速やかに溶解する場合、重大である。
布帛又は糸を染色後、過剰の染料は、固着後、水を用いた洗浄により除去されねばならない。一般に、多量の水が過剰の染料を完全に除去するために要求され、そして洗浄中もしも洗浄が数回くり返えされない限り、放出された染料の裏面汚染は不十分な湿潤堅牢性をもたらすであろう。
【0005】
異った色に染色した布帛を縫製した衣服を例えば糊抜きまたはデニムのいわゆるストーン ウオツシング(stone−washing)のために湿式処理に委ねた場合、染料の移動の危険性がある。
【0006】
通常のプロセスに於て、捺染または染色した繊維を最初に冷水ですすぎ、次いで高温で適当な添加剤を添加して洗浄しPVP様の裏面汚染を減少させる。満足な量の染料(および増粘剤)が除去されるまでプロセスをくり返す。ポリビニルピロリドン(PVP)を、熱洗浄中裏面汚染減少させるための遅延剤として添加できるが、しかしこの化合物は染料を漂白せずそして比較的高価である。通常のプロセスからの廃水は、強く着色される傾向にありそして処理の問題を提供する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は過剰の染料を除去するための改善された方法を開発した:この方法に於て、染色されまたは捺染された繊維から浸出した染料は、H2O2またはO2の源と共に着色した物質を含む、有機もしくは無機物質の酸化のための過酸化水素または分子酸素を利用する酵素を添加することにより水性溶液中で脱色される。このような酵素は、それぞれ通常称されているペルオキシダーゼおよびオキシダーゼである。この処理は、少ない水を用いた時でさえ背面−汚染(染料の繊維上への再沈着)の危険性を減少する。放出された染料の酵素的漂白は、満足できる品質の繊維を達成するための作業時間並びにエネルギー量および水を減少させるであろう。
【0008】
本発明方法は、洗浄の回数を減らすことができ、これにより生産性を増大させそして水および化学薬品の消費を減少させる。また、本発明方法は廃水中の染料を減少させることができ、従って水の汚染を減少させる。更に、処理された繊維の品質は増加する(例えば、改善された染料−堅ろう度)。
【0009】
従って、本発明は、新しく製造された捺染もしくは染色布帛または糸から過剰の染料を除去する方法を提供し、この方法は(1)ペルオキシダーゼ活性を示す酵素およびH2O2の適当な源、又は(2)適当なオキシダーゼ活性を示す酵素およびO2の源を含有する洗液で処理することを含んでなる。
【0010】
ペルオキシダーゼが、種々のアミノおよびフェノール化合物に作用し色を生成することは業界公知である(注、例えばB.C.サウンダーズ等、Peroxidase,ロシドン,1964,10頁〜)。このことを考慮すると、ペルオキシダーゼ(および数種のオキシダーゼ)が背面汚染が阻止されるように溶液中で着色した物質に対して効果を表わすことは驚くべきことと考えられる。
【0011】
ペルオキシダーゼが、3−ヒドロキシフラボン、カロテンおよびベタライン(betalain)の如き幾つかの天然の顔料を脱色し得ることが報告されている(W.シュライベル,Biochem. Biophys.ResCommun63(2),1975,509〜514頁;A.ベンアジズ,Phytochemistry 10,1971,1445〜1452;B.P.ワッセルマンJ.Food Sci49,536〜538頁)。これらの天然の化合物に反し、通常使用される繊維染料は、洗液に溶解又は分散した時、一般に空気中の酸素による酸化および多かれ少かなれ、過酸化水素それ自身に対して抵抗する。
【0012】
【課題を解決するための手段】
布帛又は糸
本発明方法は、あらゆるタイプの繊維材料、天然繊維(NF)および人造繊維(MMF)の双方並びにこれらの任意の組合せに適用できる。典型的な例は、セルロース系繊維(例えば綿および亜麻)、セルロース繊維(例えばアセテートおよびトリアセテート)、たんぱく繊維(例えば、ウールおよび絹)、ポリアミド繊維(例えばナイロン6および6,6)、ポリエステル繊維(例えばポリエチレンテレフタレート)およびアクリル繊維である。
【0013】
本発明方法は、染色した糸、編んだ布帛、織った布帛、織らない布帛に対し、又は染色および/又は捺染布帛から作った衣服、特に異って着色した素材から作った衣服に対して適用できる。
捺染方法
【0014】
本発明方法は、いかなる種類の染色後の過剰の染料漂白に対して適している。繊維の染色は、一般に、布帛を染料の濃厚溶液内を通過させ、引き続き未反応の染料を洗い流す前に、拡散のための時間および布帛基布と染料との反応を許容せしめるため蒸気のもれない囲い内に湿った布帛を保存することによって行なわれる。あるいはまた、染料は洗浄前繊維のその後の蒸熱によって固着され得る。糸の染色は、同様の方法で行なわれる。
染料
【0015】
本発明方法は、芳香族アミノ基またはフェノール基等、例えばアゾ基またはアントラキノンを構成するいかなる種類の染料の漂白に対して特に適合しており;また他の基布に対する漂白酵素の作用により形成されたラジカルによる染料の漂白に対して特に適合している。染料には、合成および天然の染料が含まれる。典型的な染料はアニオン官能基を有する染料(例えば、酸性染料、直接染料、媒染染料および反応性染料)であり、カチオン基を有する染料(例えば塩基性染料)であり、適用前に化学反応を要求する染料(例えば、バット染料、硫化染料およびアゾ染料)、分散染料および油溶性染料である。
【0016】
普通に用いられる繊維染料、合成(例えばアゾ染料)および天然のもしくは天然と同等(これは合成により製造されるが、しかし構造および性質に於て天然の化合物に同じであることを意味する)の双方、例えばインジゴの包括的カタログは、カラーインデックス第3版第1〜8巻において見出される。
酵素
【0017】
適当なオキシダーゼおよびペルオキシダーゼの例は、芳香族化合物、例フェノール、ポリフェノールおよび芳香族アミンを酸化するため分子酸素または過酸化水素を用いるオキシダーゼおよびペルオキシダーゼである。便宜のため、そのようなオキシダーゼおよびペルオキシダーゼは、以下に於て連合して称された漂白酵素である。
【0018】
適当な漂白酵素の例は、カテコールオキシダーゼ(EC1.10.3.1)、ラッカーゼ(EC1.10.3.2)、ペルオキシダーゼ(EC1.11.1.7)、クロリドペルオキシダーゼ(EC1.11.1.10)およびフェノールオキシダーゼ(EC1.14.18.1)である。
【0019】
本発明の目的に対して使用できる漂白酵素は、植物から由来することができ(例えば西洋わさびペルオキシダーゼ)、あるいは菌類もしくは細菌の如き微生物から由来することができる。適当なペルオキシダーゼの例は、コプリナスの株、例えばC.シネリウスまたはC.マクロザスから、又はバシスの株、例えばB.プミラスから由来するペルオキシダーゼであり、特にPCT/DK90/00260に係るペルオキシダーゼである。このような酵素は業界公知の方法により、適当な栄養培地上で菌株を培養することにより、又は遺伝情報を適当な宿主生物に移入し次いでこれを培養することによって製造できる。
【0020】
酵素の適当な量は、一般に漂白液1l当たり0.01〜100mgの酵素蛋白質であり、特に0.1〜10g/lである。
特に好ましい漂白酵素は、4.5〜10.5のpH値で、特に5.5〜9.5、例えば6.5〜9で活性な漂白酵素である。
O 2 またはH 2 O 2
【0021】
分子酵素は通常十分な量で存在するであろう。
H2O2の適当な源は、H2O2自身、ペルカーボネート、およびペルボレートである。本発明で用いられる漂白酵素がペルオキシダーゼである場合、H2O2はプロセスの初めに又はプロセス中、例えば0.01〜50mM、特に0.1〜5mMの量で添加され得る。コプリナスペルオキシダーゼを用いる場合、0.1〜2mMのH2O2が好ましく、そしてB.プミラスに関しては0.2〜4mMのH2O2が好ましい。
【0022】
過酸化水素の形成に対し酵素的プロセスを用いることが望ましい。従って、洗液は過酸化水素を発生することのできる酵素システム(すなわち、酵素とそれに対する基質)、例えばグルコースおよびグルコースオキシダーゼを更に含んでなる。
洗液
【0023】
驚くべきことに次の内容が見出された:すなわち、洗浄の初めにおよび又は洗浄中におよび/又はすすぎ工程中に(本発明方法で用いられる漂白酵素に対する)他の酸化できる基質の添加は、用いられる漂白酵素の裏面汚染の抑制効果を増加させ得る。これは短命のラジカルの形成又は着色物質の漂白若しくは他の変更に加わるこの基質の他の酸化された状態に帰因するものと考えられる。このような酸化性基質の例は、金属イオン、例えばMn++、ハライドイオン、例えばクロリドもしくはブロミドイオン、又は有機化合物、例えばフェノール、例えばp−ヒドロキシンケイ皮酸、2,4−ジクロロフェノール、p−ヒドロキシベンゼンスルホネート、バニリン、p−ヒドロキシ安息香酸である。本発明の目的に対して使用できるフェノール化合物の他の例は、M.加藤およびS.清水、Plant Cell Physiul. 26(7)、1985,1291〜1301頁(注特に表1)又はB.C.サンダーズ等、opci t.141頁以降において示されているものである。添加されるべき酸化性基質の量は、適当には約1μM〜1mMである。
プロセス条件
【0024】
捺染された繊維に於て、本発明方法は好都合にはEP 91610022.5のプロセスと同時に行うことができる。デニム繊維(特にインジゴ染料デニム)の場合に於て、本発明に係る漂白方法は、アメリカの染料報告者るよって記載される如き(Sept.90,D.コシヤビ,T.ビデバックおよびD.セドロニ,Optimizing processing conditions in enzymatic stone washing),色密度の局部的変化を形成することにより、所望の使い古した様子を創り出すためセルロース(および所望により軽石)を用いた処理で同時に行うことができる。本発明方法は、酵素的糊抜き、すなわちα−アミラーゼによるデンプン糊の除去を同時に行うこともできる。
【0025】
酵素処理は、捺染されまたは染色された布帛または染色された糸の洗浄の一つに於て、好ましくは第一の熱洗浄において適用できる。プロセスは、バッチ形式又は連続形式で行うことができる。プロセスは、ウインチ、ベック、ジェットダイヤー、オープンソーパー、JボックスもしくはUボックス、スチーマ、又は洗浄プロセスに対して利用できる他のいかなる装置に適用できる。
【0026】
【実施例】
プロセス条件は、対象の酵素の特徴に従って選択されなければならない。それらは、一般に20〜100℃の範囲内、pH4.5〜10.5、典型的には30〜90℃、pH5.5〜9.5、特に40〜75℃、pH6.5〜9である。
例1
捺染された繊維のすすぎ
唯一の増粘剤としてアルギン酸ナトリウムおよび青色反応性染料を含有する捺染糊で片面上捺染された編成布帛を1.00gの小片に切断した。
【0027】
捺染糊で100%被覆された3個の小片を、過剰の冷水中共に20分間すすいだ。以下の組成:1.8mMのクエン酸、6.4mMのオルトホスフェート、60ppmのCa++、pH7.0を有する緩衝液20gを含有する、3個のエルレンマイヤービーカーに小片をそれぞれ添加した。各ビーカーに、5個のステンレス鋼のボール(d=0.5cm)を添加した。第1および第2のビーカーに、2mMの過酸化水素を添加した。第1のビーカーに、理論的にRZ値から判断された約40%の純粋なペルオキシダーゼ蛋白質を含有する、ケミカルダイナミックスコーポレーションから購入したコプリナスマクロリザス(CMP)由来のペルオキシダーゼの凍結乾燥品(ロット番号:137836)の0.4mgを加えた。
【0028】
実験は、水浴中40℃で30分間、1分につき前後運動を135回伴って密封したビーカーについて行った。
反応を、過剰水を用い布帛の小片に第2の冷すすぎを30分間適用することにより停止させた。洗液の光学濃度(OD)を570nmで測定した。
結果を表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】
例2
以下に示す反応性染料を試験した。プリマジンおよびバシリンは、BASF、ベンザクティブ オブCHTアンド レマゾールツルキスブラウ オブ ヘキスト(全てドイツ)の製品である。また、反応基のタイプおよび漂白反応を追跡するために用いられる波長を示す(これは最高の反応速度に関する成長として選ばれたそして最大ODの波長とわずかに異なり得る)。
【表2】
【0031】
漂白実験を、促進剤としてのp−ヒドロキシベンゼンスルホネート(PSP)又はバニリン(VAN)と共にC.マクロリザスペルオキシダーゼを用い1mlの石英キュベット中で室温で行った。反応は過酸化水素の添加により開始し、次いで吸収スペクトルを、200nm〜800nmの波長域にわたって、1分間に6秒毎に1回そして5分間に30秒毎に1回記録した。漂白速度は、先に示した波長での光学濃度における変化として与えられる。漂白は次の組成を有していた。
染料 40mg/l
促進剤 5μM(PSP又はVAN)
H2O2 0.25mM又は2.5mM
緩衝液 0.2Mのホスフェート+0.1Mのクエン酸、pH7結果は、次の如く反応速度として1分当たり吸収単位で与えられた。
【表3】
【0032】
異なる染料間で大きな変化が見られるけれども、染料溶液に対する漂白効果は全ての場合に於てみられた。
例3
裏面汚染の抑制
以下に示すように、種々の反応性染料および種々の増粘剤で捺染した種々の布帛を試験した。各試験において、捺染した布帛を洗浄機中で冷水洗し次いで次の洗液で30分間洗浄した:
12/lの非イオン界面活性剤(サンドパン(Sandopan)(登録商標)LFW)
0.2Mのホスフェート+0.1Mのクエン酸、pH6.5
5PODU/gのコプリナス由来のペルオキシダーゼ
5μMの促進剤(PSPまたはVAN)
0.25MのH2O2
消費された洗液の光学濃度(OD)を、青色染料に対して570nmでそしてトルコ石色染料に対して667nmで測定した。ペルオキシダーゼ、促進剤および過酸化水素を有しない対照実験は比較のため含まれた。実験条件および結果を以下の表に示す。実験1〜6に於て、洗浄は密封ガラスビーカー中で前後運動(毎分135回の運動;0.4gの布帛および20gの洗液を各ビーカー中で用いた(すなわち、浴比1:50))させながら行った。実験7〜10に於て、洗浄は各スチール製ビーカー中5gの布帛および100gの洗液(浴比1:20)を用い、ローダロメーター(Lauderometer)実験室洗浄機で行った。
【表4】
上記結果は、各場合において消費された洗液の色の著るしい減少を示す。
【0033】
実験9〜10で用いた布帛は細長く切れ切れになって捺染された。白色部分の規約反射率を580nmで測定し;改善された白度(より高い規約反射率)が対照と比較して認められた。
【0034】
同様の実験を、10倍高濃度のペルオキシダーゼ、H2O2および促進剤を用いて行った。洗液の脱色が全ての場合において観察されたが、しかし低濃度での実験よりも少なかった。
例4
染色した布帛の処理
編んで漂白された100%綿布帛を以下の条件でジェット染色機内で染色した:
水 :20l/kg布帛
染料 :プリマジン ブリリアント ブルーRL、
布帛重量の0.5%
NaCl :布帛重量の100%
Na2CO3:布帛重量の10%
NaOH :布帛重量の1%
染色操作はpH7および40℃で開始し、80℃に増加させ(1℃/分)次いで80℃で60分間保った。開始後15分において、NaClを添加し、そして開始後40分において、Na2CO3とNaOHを添加した。
布帛を遠心分離し、次いで各々0.8gの湿潤重量、0.4gの乾燥重量の試験片に切断した。
冷水洗
1g/lの非イオン界面活性剤(サンドパン(FW)
5PODU/gのコプリナス由来のペルオキシダーゼ
50μMの促進剤(VANまたはPSP)
2.5mMのH2O2
pH6.5
を用い、50℃で30分洗浄
冷水洗
1g/lのアニオン/非イオン洗剤(タナテルゲRE)
を用い90℃で30分洗浄
冷水洗
乾燥
光学濃度を、各洗浄後洗液中595nmで測定した。対照実験を同じ条件で行ったが、但しペルオキシダーゼ、促進剤およびH2O2なしで行った。
結果は次の如くであった:
【表5】
【0035】
【発明の効果】
以下の内容が認められる:すなわち、第1回の洗浄工程に於いて本発明に係る酵素漂白システムは、この洗浄工程後およびその後の非酵素洗浄工程後、消費された洗浄液の色を減少させる。

Claims (8)

  1. 新たに染色して得た布帛または衣服の過剰の染料を除去し、そして部分部分に異った色を同時に する方法であって、
    a.(1)ペルオキシダーゼ活性を示す酵素及びH2O2源、又は
    (2)ペルオキシダーゼ活性を示す酵素及び酸素源、
    b.酵素のための酸化できる基質、並びに
    c.セルラーゼ及び/又は軽石、
    を含む洗液で布帛又は衣服を処理することを含んでなる前記方法。
  2. 布帛又は衣服はインジゴで染色されたデニム布帛又は衣服である請求項1記載の方法。
  3. 酵素が、カテコールオキシダーゼ(EC1.10.3.1)、ラッカーゼ(EC1.10.3.2)、ペルオキシダーゼ(EC1.11.1.7)、またはクロリド ペルオキシダーゼ(EC1.11.1.10)、好ましくはコプリナスまたはプミラスの株から由来するペルオキシダーゼである、請求項1又は2記載のいづれかの方法。
  4. 酵素の量が溶液1l(リットル)当たり1〜100mgの酵素蛋白質である、請求項1乃至記載のいづれかの方法。
  5. H2O2源が、過酸化水素、ペルボレート、またはペルカルボネートであって、好ましくは0.01〜50mMのH2O2、特に0.1〜5mMに相当する量である、請求項1乃至記載のいづれかの方法。
  6. H2O2源が、過酸化水素を発生し得る酵素である、請求項1乃至記載のいづれかの方法。
  7. 酸化できる基質の量が、約1μM〜約1mMである、請求項1又は2記載のいづれかの方法。
  8. 新たに捺染又は染色された布帛又は糸から過剰の染料及び澱粉サイズ剤を同時に除去する方法であって、
    a.(1)ペルオキシダーゼ活性を示す酵素及びH2O2源、又は
    (2)ペルオキシダーゼ活性を示す酵素及び酸素源、
    b.酵素のための酸化できる基質、並びに
    c.アルファーアミラーゼ、
    を含む洗液で処理することを含んでなる前記方法。
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