JP3914524B2 - ポリ乳酸繊維の染色加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポリ乳酸繊維の染色加工方法に関し、特に布帛のシワの発生、収縮抑制、強度低下抑制、染色堅牢度の向上、色の再現性の向上を図るのに好適な染色加工方法に関する。

合成繊維は石油などの化石資源を原料としており、化石資源の枯渇という問題点と、自然環境下では殆ど分解されないことや、焼却時の有毒ガスの発生などによる地球温暖化現象のために、廃棄処理上の大きな問題点になってきている。

これに対して、ポリ乳酸はトウモロコシなどの再生産可能な植物資源を原料としており、完全資源循環型の素材である。ポリ乳酸は、古くから医療用縫糸、移植部品などの生体内衛生部材に使用されており、生体反応面からも安全性の高いものである。

ポリ乳酸繊維は、脂肪族ポリエステル繊維に分類されるが、合成繊維の大半を占めるポリエチレンテレフタレート繊維と異なり、最終的に炭酸ガスと水に分解される生分解性に優れた素材である。ポリエチレンテレフタレート繊維は、通常、１３０〜１３５℃の高温で染色されるが、ポリ乳酸繊維は、１００℃付近の低温度で染色可能な省エネルギー型素材である。

従来より、このポリ乳酸繊維の染色加工方法としては、例えば特許文献１に示すように、ポリ乳酸繊維を分散染料で染色した後、１１０〜１４０℃で１０〜１２０秒間の熱処理を施し、その後、還元洗浄を行って湿潤染色堅牢度を向上させるようになされたものが提案されている。
特開２００３−４９３７４号公報

ポリ乳酸繊維は、ポリエチレンテレフタレート繊維と比較して、ガラス転移点が低くヤング率も低く、熱クリープ性が大きいために、染色加工中に応力変形してシワが発生しやすい。

したがって、上記従来の染色加工方法では、染色加工中の加工シワが発生し易くなってしまう。

また、ポリ乳酸繊維は、熱やアルカリによって加水分解して強度低下を誘発しやすい。すなわち、ポリ乳酸繊維を分散染料で染色した後に染色堅牢度を向上させるために、通常、アルカリ浴で還元剤を用いて還元洗浄するが、ポリ乳酸繊維がアルカリによって加水分解を起こして、乳酸が発生して、染色浴中のｐＨを低下させて、ｐＨの安定性が崩れて色の再現性が得られない。また、ポリ乳酸繊維は、熱によっても加水分解を起こして強度低下しやすいので、染色工程中の熱管理も出来るだけ熱負荷がかからないように工程設計を考慮する必要がある。

したがって、上記従来の染色加工方法では、アルカリの使用量を少なくし、かつ処理温度を低めに設定して還元洗浄したとしても、ポリ乳酸繊維の強度低下が懸念されることとなる。このような条件下では、繊維表面上の分散染料の除去が不十分なため、染色堅牢度が向上しない。また、還元洗浄前に熱処理を行うため、熱による染料のマイグレーションをコントロールすることが難しくなる。

本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、染色加工中にシワができるだけ発生しないように、且つ、熱やアルカリによる加水分解を抑えて、色の再現性を確保し、染色堅牢度を向上させることができるポリ乳酸繊維の染色加工方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の染色加工方法は、1)ポリ乳酸繊維を分散染料で染色する前に、９０〜１３０℃の温度で１０〜１２０秒間、熱処理を施すプレキュア工程を具備する。2)ポリ乳酸繊維を分散染料で染色した後に、ｐＨ４．０〜ｐＨ６．５の酸性側で、繊維表面上に付着している分散染料を除去する表面処理工程を具備する。3)表面処理工程において、染色後の染浴温度を冷却して６０〜８０℃にした状態で、ｐＨ４．０〜ｐＨ６．５の酸性側で、繊維表面上に付着している分散染料を除去する。4)表面処理工程後、脱水、乾燥して９０〜１３０℃の温度で１０〜１２０秒間、熱処理を施すファイナイルキュア工程を具備する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明において染色加工に供するポリ乳酸繊維としては、たとえばトウモロコシ、サツマイモなどの再生産可能な植物資源から得られるデンプンを酵素分解して得たグルコースを乳酸菌で醗酵して乳酸とし、これを縮合反応して得られたポリ乳酸を溶融紡糸で繊維状にしたものが挙げられる。

また、ポリ乳酸繊維を構成するポリ乳酸は、乳酸単位を主たる繰り返し単位とした共重合成分として他のヒドロキシカルボン酸単位などを含む乳酸重合体であっても良い。

本発明は、ポリ乳酸繊維を単独で用いても、他の繊維を混用しても良い。ポリ乳酸繊維の形態は、綿、糸や織物、編物、不織不などの布帛形態で用いることができる。

ポリ乳酸繊維と混用する他の繊維としては、ポリ乳酸以外のポリエステル、ナイロン、アクリル、ポリウレタンなどの合成繊維やビスコースレーヨン、ポリノジック繊維、キュプラ繊維、などの再生セルローズ繊維、アセテート繊維のような半合成繊維、綿、麻、絹、獣毛などの天然繊維などが挙げられる。

ポリ乳酸繊維と他の繊維との混合方法としては、一般の混用方法、例えば、混紡、混綿、交撚、交織、交編、や、複合方法、例えば、複合仮より、インターレース、開繊紡糸、精紡交撚等の方法が挙げられる。

両者の混合割合は、用途等に応じて任意の割合で使用できる。

本発明においてポリ乳酸繊維を染色加工するに際して、まずポリ乳酸繊維を、例えば布帛の形態で９０〜１３０℃の温度で１０〜１２０秒間、熱処理を施した後、分散染料を含む染浴に浸して９０〜１２０℃で染色を行なう。その後、染浴の温度を６０〜８０℃に冷却した後に、ｐＨ４．０〜ｐＨ６．５の酸性側で、繊維表面上に付着している分散染料を除去する。

洗浄を終えた布帛を脱水後、９０〜１３０℃で乾燥する。次いで９０〜１３０℃の温度で１０〜１２０秒間、再度の熱処理を施す。

使用する分散染料は、染料メーカが推奨しているポリ乳酸繊維用の推奨染料が良い。

染色前のプレキュア工程において、熱処理温度は、９０℃未満ではポリ乳酸繊維の熱セット効果が不充分であり。１３０℃を越えると、繊維が脆化して風合いが硬化し強度が低下するおそれがある。

１０秒未満では繊維に十分な熱効果が与えられず、１２０秒を越えると上記と同様に脆化による風合いが硬化し強度が低下するおそれがある。

通常、染色後染液を排液して、染色堅牢度を向上させる為に、アルカリ側で高温で還元洗浄するが、還元洗浄の際の温度昇温時に熱交換器や熱源付近では設定温度以上の熱負荷が布帛に掛かる。また、アルカリを用いて還元洗浄するために、布帛の強度低下が起こりやすい。このために、高温での処理が難しく、染色堅牢度を向上させる事がむつかしい。

したがって、表面処理工程においては、染色後の染浴を廃液しないで冷却して染色温度を６０〜８０℃にした状態で、ｐＨ４．０〜ｐＨ６．５の酸性側で、繊維表面上に付着している分散染料を除去するための洗浄をすることで、染浴のｐＨを安定化させて色の再現性を良好にして、且つ熱やアルカリによるポリ乳酸繊維の加水分解を抑え、強度低下を最小限にすることができる。

この際、酸性側で、繊維表面上に付着している分散染料を除去するための洗浄を有効に行うことができる洗浄剤としては、亜硫酸、亜硫酸塩、その他アルカリ、マグネシウム、カルシウム、亜鉛などの金属、２価鉄や錫の塩類、蟻酸、蓚酸などの有機物を用いることができる。好ましくは、日華化学株式会社製のサンモ−ルＭＣ−２０００等が挙げられる。

なお、染色後、染浴をそのまま冷却して上記した表面処理工程に直ちに移行できない場合は、別途に表面処理工程を行うものであってもよい。ただし、この場合、前記したように温度昇温時の熱交換器や熱源付近での設定温度以上の熱負荷が布帛に掛からないように、昇温完了後に布帛を投入するなどの考慮をすることが好ましい。

染色、脱水、乾燥後のファイナルキュア工程において、熱処理は、先にプレキュア工程を経ているため、比較的低い温度で行うことができる。ただし、９０℃未満の温度では、加工中に発生する小皺が十分除去されず、セット性が十分でないために、洗濯残留収縮が大きくなる。また１３０℃を越える温度では、繊維が脆化して風合いが硬化し強度が低下するおそれがある。また、繊維の中に染着している染料が熱マイグレーションを起こして、繊維の表面に移行して、染色堅牢度を低下させる。

本発明の染色加工方法によれば、染色前の熱処理によって染色加工中の加工シワの発生が抑制され且つ加工中の布帛の残留収縮も小さく、染色後、染浴の温度を下げて、酸性側で還元洗浄することで、布帛表面の分散染料を効果的に除去される事により、染色堅牢度も向上する。また、染色、脱水、乾燥後に９０〜１３０℃の温度で１０〜１２０秒間、熱処理を施すことにより、加工時の小皺を除去して洗濯残留収縮を小さくする事ができる。

以上述べたように、本発明の染色加工方法によれば、染色加工前に熱処理することで、形態安定性が強化され、熱変形による加工シワが発生しにくくなり、染色後の還元洗浄を昇温過程を無くして酸性側で処理する事で、ポリ乳酸繊維の熱、アルカリによる加水分解を抑えることで強度低下を防ぎながら、洗浄効果をより高める事で、染色堅牢度を効果的に向上させる事ができるものである。

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する。
実施例中の（％）は、質量％を表す。

［実施例１, ２、比較例１〜３］
ポリ乳酸繊維１００％の７５ｄ仮よりの糸を用いたインターロックの編み地（２８Ｇ、目付け、２９６ｇ/ ｍ2 ）を、被染色用布帛として、以下の条件で精練、リラックス後染色した。また、染色後の被染色用布帛は、それぞれ各種物性を測定した。結果を表１に示す。

［実施例１］
被染色用布帛は、生機のまま液流染色機で、非イオン活性剤１．０ｇ／リットル溶液を用いて６０℃×３０分間処理し、脱水、１１０℃乾燥を行った後、テンターで熱処理を行った。

＊テンター条件５チャンバーテンター
１１０℃５チャンバー設定。

その後、液流染色機で、以下の分散染料溶液を用いて１１０℃×３０分間染色後、
Sumikaron Yellow Brown S-2RL０．７％
DIA ．RUBIN GGSF０．７％
DIA ．N.BLUE ERFS200０．７％
染浴を７０℃まで冷却する。その後ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム塩で、染浴をｐＨ４．０〜ｐＨ６．５の酸性側に保った状態のまま洗浄を行った。

洗浄を終えた被染色用布帛は、脱水後、１００℃で乾燥する。次いで１１０℃の温度で９０秒間、熱処理を施した。

［実施例２］
被染色用布帛は、生機のままテンターで熱処理を行った。

＊テンター条件５チャンバーテンター
１１０℃５チャンバー設定。

その後、液流染色機で、以下の分散染料溶液を用いて１１０℃×３０分間染色後、
Sumikaron Yellow Brown S-2RL０．７％
DIA ．RUBIN GGSF０．７％
DIA ．N.BLUE ERFS200０．７％
染浴を７０℃まで冷却する。その後ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム塩で、染浴をｐＨ４．０〜ｐＨ６．５の酸性側に保った状態のまま洗浄を行った。

洗浄を終えた被染色用布帛は、脱水後、１００℃で乾燥する。次いで１１０℃の温度で９０秒間、熱処理を施した。

［比較例１］
被染色用布帛は、生機のまま液流染色機で、以下の分散染料溶液を用いて１１０℃×３０分間染色後、
Sumikaron Yellow Brown S-2RL０．７％
DIA ．RUBIN GGSF０．７％
DIA ．N.BLUE ERFS200０．７％
ハイドロサルファイト：４ｇ／リットル、ソーダ灰：２ｇ／リットルの洗浄浴で６５℃、２０分間の還元洗浄を行った。

洗浄を終えた被染色用布帛は、脱水後、１００℃で乾燥する。次いで１１０℃の温度で９０秒間、熱処理を施した。

［比較例２］
被染色用布帛は、生機のまま液流染色機で、以下の分散染料溶液を用いて１１０℃×３０分間染色後、
Sumikaron Yellow Brown S-2RL０．７％
DIA ．RUBIN GGSF０．７％
DIA ．N.BLUE ERFS200０．７％
ハイドロサルファイト：４ｇ／リットル、ＮａＯＨ：２ｇ／リットルの洗浄浴で６５℃２０分間の還元洗浄を行った。

洗浄を終えた被染色用布帛は、脱水後、１００℃で乾燥する。次いで１１０℃の温度で９０秒間、熱処理を施した。

［比較例３］
被染色用布帛は、生機のまま液流染色機で、以下の分散染料溶液を用いて１１０℃×３０分間染色後、
Sumikaron Yellow Brown S-2RL０．７％
DIA ．RUBIN GGSF０．７％
DIA ．N.BLUE ERFS200０．７％
ハイドロサルファイト：４ｇ／リットル、ＮａＯＨ：２ｇ／リットルの洗浄浴で８０℃、２０分間の還元洗浄を行った。

洗浄を終えた被染色用布帛は、脱水後、１００℃で乾燥する。次いで１１０℃の温度で９０秒間、熱処理を施した。

表１から明らかなように、本発明の染色加工方法によって得られた被染色用布帛は、比較例の被染色用布帛に比べて、洗濯堅牢度染液汚染摩擦などが優れており、且つ、強度低下も少なく、加工シワも少ない、洗濯残留収縮も比較例に比して小さいことが分かる。

ポリ乳酸繊維を用いた衣料品などの染色に適用できる。

Claims (1)

1. ９０〜１３０℃の温度で１０〜１２０秒間、熱処理を施すプレキュア工程後に、分散染料を含む染浴に浸して９０〜１２０℃の温度で染色を行い、染色後の染浴を廃液しないで冷却して６０〜８０℃にした状態で、ｐＨ４．０〜ｐＨ６．５の酸性側で、繊維表面上に付着している分散染料を除去する表面処理工程を行い、その後、脱水、乾燥して９０〜１３０℃の温度で１０〜１２０秒間、熱処理を施すファイナルキュア工程を行うことを特徴とするポリ乳酸繊維の染色加工方法。