JP3675776B2 - 繊維の発色制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維を着色するための技術分野に属し、特に染料を用いることなく動物繊維などを発色する技術において、発色した色を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動物繊維の従来からの合成染料を用いた染色と異なり、動物繊維等の中に含有されているトリプトファンを発色成分に変換することによって繊維自体を発色体とする繊維の新規な着色方法が知られている。特開２００１-５５６７２号公報には、動物繊維をアルデヒド化合物共存下で酸処理することにより種々の色に発色できること、得られた色は汗、摩擦、洗濯に対して堅牢であること、その色彩は酸とアルデヒドとの組合せに依存することが開示されている。
しかし、上記技術では、濃色化の制御技術が不十分であり、また反応が主として有機溶剤系であるため工業化するにはなお課題を残していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、トリプトファンを含有する繊維をアルデヒド化合物を用いて発色させる上記の繊維着色方法において、容易に濃色化を可能にする制御技術および発色および濃色化を水系で行なう方法を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トリプトファン含有繊維をアルデヒド化合物によって発色する繊維の着色方法において、
第１段工程：生来的にトリプトファンを含有するかまたは外部からトリプトファンが導入された繊維を酸とアルデヒド化合物を含有し、酸濃度が１０ ^−２ 〜１規定である水溶液で処理する工程、および
第２段工程：第１段工程で処理された繊維を濃度１０ ^−５ 〜０．５規定の酸の存在下で酸化剤により処理する工程、
を含むことを特徴とする繊維の発色制御方法に関する。
特に、本発明は、アルデヒドが芳香族アルデヒド化合物、ベンズアルデヒドまたはその誘導体であり、好ましくは芳香族アルデヒド化合物およびベンズアルデヒド誘導体が水溶性である上記の発色制御方法に関する。
本発明において、発色制御とは、色の種類および濃度等の発色状態を制御することを意味する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の繊維の発色制御方法では、トリプトファン含有繊維を、第１段工程において酸と芳香族アルデヒド化合物によって処理する。この工程の処理では酸およびアルデヒド化合物を含有する処理液に繊維を接触させることによって繊維中のトリプトファンとアルデヒド化合物とが縮合反応してアルデヒド化合物が繊維に付加する。この反応における処理液の酸濃度は、好ましくは１０^−５〜２規定、より好ましくは１０^−２〜１規定の範囲に調整される。
【０００６】
処理液の酸濃度を上記範囲に調整してトリプトファンとアルデヒド化合物の付加反応を促進するとともに、トリプトファンに付加したアルデヒド化合物を酸化してアルデヒド化合物との間で共役二重結合が形成されることによって発色するものと考えられる。特に、アルデヒド化合物が芳香族アルデヒドの場合は、トリプトファンに付加した芳香族アルデヒド化合物が酸化されることにより、芳香族アルデヒド化合物の芳香族環がキノイド構造に変換されて、トリプトファンとアルデヒドとの間で共役二重結合構造を形成し、発色する。
ｏ-キノイド構造に変換できる場合は４００〜５００ｎｍに特徴的な吸収波長を持つ黄色系統の色、ｐ-キノイド構造に変換できる場合は、５００〜８００ｎｍに吸収を持つ赤から青、緑系統の色に制御できる。しかし、これに限定されるものでなく、芳香族アルデヒド化合物やベンズアルデヒド誘導体の官能基の種類、数、位置などを変換するなどで制御できる。
しかし、この段階での酸化は限定され、第１段工程だけでは、十分な濃度の発色は得られない。この工程では、温度を上げると酸化反応は促進されるが、酸により繊維が分解したり溶解したりするため、処理は加熱なしに行なうことが好ましい。好ましい温度範囲は２０〜９０℃、より好ましくは２０〜７０℃である。
【０００７】
処理液は、芳香族アルデヒド化合物やベンズアルデヒド誘導体として水溶性のものを用いることによって水溶液とすることができる。その場合には溶剤による作業環境の悪化を防止することができるとともに、火災や爆発の恐れもなくなるので工業的なプロセスとすることができるため非常に好都合である。
【０００８】
上記のように、第１段工程でもある程度の発色が見られるが、一般的には第１段工程だけでは色濃度は不十分であり、色をより濃くするための濃色化が必要である。濃色化のために、第２段工程では第１段工程で処理された繊維を、酸の存在下で酸化剤で処理する。この工程によって、トリプトファンに結合したアルデヒド化合物はより完全に酸化されて、トリプトファンとの間で共役二重結合系を形成するアルデヒドの濃度が増加し、その結果、発色した色はより濃くなり濃色化が達成される。アルデヒド化合物が芳香族アルデヒドの場合は、前述のようにキノイド構造が形成され、この濃度が酸化剤処理によって増加する。
ｏ−キノイド構造に変換できる場合は４００〜５００ｎｍに特徴的な吸収波長を持つ黄色系統の色、ｐ−キノイド構造に変換できる場合は、５００〜８００ｎｍに吸収を持つ赤から青、緑系統の色に制御できる。しかし、これに限定されるものでなく、芳香族アルデヒド化合物やベンズアルデヒド誘導体の官能基の種類、数、位置などを変換するなどで制御ができる。
【０００９】
第１段工程から第２段工程への移行は、第１段工程で発色された繊維を、一旦洗浄および乾燥した後第２段工程にかけてもよいし、洗浄した後、乾燥せずに第２段工程にかけてもよい。
第２段工程での処理は、第１段工程同様２０〜９０℃、より好ましくは２０〜７０℃で行なう。
上記の処理温度の場合、処理時間は通常、第１段工程では１〜６時間、第２段工程では１〜２４時間である。
【００１０】
第２段工程の処理液と接触した繊維は、反応が完了するまで処理液中に浸漬したままでもよいし、浸漬により処理液が十分含浸した状態で、処理液から取り出して反応を行ってもよい。
第２段工程の処理を完了した繊維は、アルデヒド化合物が除ける適当な洗浄剤、例えば水または水／メタノール混合液で十分に洗浄後、常温で風乾するか、繊維の品質を損ねない範囲の温度で乾燥してもよい。
【００１１】
本発明の原理は、生来的にまたは外来的にトリプトファンを有する繊維を着色するのに適用されるが、特に、生来的にトリプトファンを有する繊維、すなわち、蛋白質繊維を着色するのに好適である。適用される蛋白質繊維としては動物繊維、特に羊毛または絹が一般的である。蛋白質繊維としては動物繊維の他に、カゼイン、ツェイン、落花生蛋白質等を原料とする再生蛋白質繊維も挙げられ、これらの繊維の着色にも本発明は適用できる。
本発明の方法は、動物繊維（蛋白質繊維）のような生来的にトリプトファンを含有する繊維に加えて、外来的にトリプトファンを有する繊維、すなわち、外部からトリプトファンが導入された繊維を着色するのにも適用できる。例えば、綿を構成するセルロースの水酸基にカップリング反応によりトリプトファンを導入、結合させることにより、本発明に従い綿繊維を着色することもできる。
なお、本発明において、繊維とは、繊維そのものだけでなく、布帛、衣類等の繊維製品をも意味するものである。
【００１２】
本発明において用いるアルデヒド化合物は、所望する色に応じて酸と組合せて選択されるが、一般に芳香族系アルデヒド化合物、特にベンズアルデヒドを基本骨格とするベンズアルデヒドまたはその誘導体が好ましい。中でも水溶性の芳香族ベンズアルデヒド化合物やベンズアルデヒド誘導体を使用することにより、発色反応および濃色化反応を水系で行うことができる。
ベンズアルデヒド誘導体の水溶性誘導体の例としては、例えば４-ヒドロキシベンズアルデヒド、４-ジメチルアミノベンズアルデヒド、２,４,６-トリメトキシベンズアルデヒド、３,４-ジヒドロキシベンズアルデヒドを挙げることができる。しかしこれらの化合物に限定されるものではない。
【００１３】
芳香族アルデヒドの使用量は、着色繊維に求める色の濃度、繊維中に含有されるトリプトファンの量によって決定される。発色はトリプトファンとアルデヒド化合物との反応によって生じ、最大でアルデヒド化合物１モル当たりトリプトファン２モルが反応すると想定される。したがってアルデヒド化合物とトリプトファンの反応は、理論上は存在するトリプトファンのモル数の１／２量のアルデヒドで飽和するが、必要とする色濃度によって適宜使用量を選択すればよい。一般には、例えば、繊維重量に対して０.５〜５重量％程度使用することになる。
【００１４】
本発明において、第１段工程で、アルデヒド化合物とともに使用する酸は、強酸に属するものを使用することが好ましいが、繊維を溶解するものであってはならない。繊維を損なわないで本発明の効果をもたらすことのできる酸としては、例えばトリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、塩酸、硫酸、シュウ酸などの強酸を水または弱酸、例えば酢酸で希釈して用いるのが好ましい。
酸とアルデヒド化合物の比率は、特に限定されたものではなく、所望の色の濃淡の程度に応じて定められる。
第２段工程で使用する酸は、第１段階で使用するものと同じでよい。第２段工程での処理浴中の酸の濃度は１０^−５〜０.５規定である。
【００１５】
第２段工程では、酸化剤の作用により、第１段工程後も未酸化状態にある芳香族アルデヒドが酸化されて芳香族環はキノイド構造を採ることにより、発色は濃色化される。使用できる好ましい酸化剤としては、非水溶性酸化剤および水溶性酸化剤がいずれも使用できる。しかし、水系で処理できるという点で水溶性酸化剤が好ましい。水溶性酸化剤の例としては、過酸化水素、過酢酸、モノ過硫酸塩等が挙げられる。特に好ましい酸化剤は、過酸化水素、モノ過硫酸塩である。
処理液中の酸化剤の濃度は１０^−５〜５重量％である。
【００１６】
第１段工程の処理液には、アルデヒド化合物を水に溶解し易くするために、塩溶化剤を添加してもよい。塩溶化剤としては塩化カルシウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム及び臭化リチウム等のハロゲン化アルカリ金属塩或いはハロゲン化アルカリ土類金属塩なる塩類が挙げられる。特に好ましい塩溶化剤は、塩化カルシウム、塩化ナトリウム及び臭化リチウムである。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例を用いて、本発明の特徴をさらに詳細に且つより具体的に説明する。
実施例 １〜４
〔第１段処理〕
１０重量％酢酸、２０重量％塩化カルシウムを含む１Ｎ-塩酸６０ｍｌ中に表１に記載した各種ベンズアルデヒド誘導体を２重量％濃度となるように溶解し、これに未処理羊毛織物６ｇを浸漬した。この状態で６０℃に昇温して３時間反応させた。反応後水洗および８０℃で乾燥して着色羊毛織物を得た。着色の程度を日本電子工業(株)製のSpectro Color Meter SE 2000 を用いて、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊ダイアグラムを得た。結果を表１に記載した。
【００１８】
〔第２段処理〕
第１段工程で処理した羊毛織物を、０.５Ｎ硫酸２０ｍｌと３５％過酸化水素水１ｍｌの混合溶液に浸漬し、室温で２時間浸漬した。処理液から取り出したのち、空気中で一晩放置することにより繊維が濃色化された羊毛織物を得た。着色状態を上記と同様に測定して結果を表１に記載した。
明度を示すＬ^＊値が、第１段より第２段でより低くなっていることは第２段処理で濃色化したことを示している。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【発明の効果】
本発明では、先の発明では十分な制御が難しかった濃色化が容易になり、トリプトファン含有繊維のアルデヒド化合物による着色法がより制御し易いものとなった。この方法では繊維の損傷状態を少なくして濃色化が可能になった。加えて本発明の方法では水性媒体での処理が可能となり、工業的なプロセスとしても適する。さらに、第一段処理での酸濃度を下げることができる。

Claims (5)

1. トリプトファン含有繊維をアルデヒド化合物によって発色する繊維の着色方法において、
   第１段工程：生来的にトリプトファンを含有するかまたは外部からトリプトファンが導入された繊維を酸とアルデヒド化合物を含有し、酸濃度が１０ ^−２ 〜１規定である水溶液で処理する工程、および
   第２段工程：第１段工程で処理された繊維を濃度１０ ^−５ 〜０．５規定の酸の存在下で酸化剤により処理する工程、
   を含むことを特徴とする繊維の発色制御方法。
2. アルデヒド化合物が芳香族アルデヒド化合物またはベンズアルデヒドまたはその誘導体である請求項１に記載の発色制御方法。
3. 芳香族アルデヒドが水溶性芳香族アルデヒドである請求項２に記載の発色制御方法。
4. ベンズアルデヒド誘導体が水溶性ベンズアルデヒド誘導体である請求項２に記載の発色制御方法。
5. 水溶性ベンズアルデヒド誘導体が４-ヒドロキシベンズアルデヒド、４-ジメチルアミノベンズアルデヒド、２,４,６-トリメトキシベンズアルデヒド、３,４-ジヒドロキシベンズアルデヒドのいずれかから選ばれる請求項４に記載の発色制御方法。