JP4774725B2 - ポリエステル系繊維構造物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、深色性およびその耐久性に優れたポリエステル系繊維構造物の製造方法に関するものである。

ポリエステル系繊維は、優れた物理的特性や化学的特性を有しており、広く一般衣料として使用されている。しかしながら、羊毛、絹などの天然繊維やレーヨン、アセテートなどの半合成繊維などと比較した場合、発色性が劣るということが残された最大の欠点として挙げられる。そのため特に、黒の深色性を高めるための研究は数多く見られ、例えば、黒色に染色されたポリエステル系繊維布帛を低屈折率の化合物で処理する方法として、フッ素系化合物で処理する方法（特許文献１参照）、ウレタン系化合物で処理する方法（特許文献２参照）、シリコーン系化合物で処理する方法（特許文献３参照）、およびウレタン系化合物とエポキシ系化合物で処理する方法（特許文献４参照）が提案されている。

これらの手段によりポリエステル系繊維の深色性のレベルは向上するが、なお、洗濯によって深色性のレベルが低下するという耐久性の問題や、染料のブリードにより染色堅牢度低下するという問題があった。

また、他の方法として繊維表面に微細な凹凸を形成させて、繊維表面で光を乱反射させて深色性を向上させる方法が提案されている。例えば、微細な無機粒子を添加した繊維をアルカリ減量処理して凹凸を形成する方法（特許文献４参照）や、繊維表面をプラズマでエッチング処理する方法（特許文献５参照）は、かなりの深色性向上効果が得られるが、繊維表面の凹凸が損傷しやすく、生地同志の摩擦で深色性が低下するなど、なお耐久性に問題があった。
特開昭５７−２９６８２号公報 特開昭５６−７３１７５号公報 特開昭６４−４５４６６号公報 特開平１−１１８６８４号公報 特開昭５４−１２０７２８号公報

そこで本発明の目的は、かかる従来技術の背景に鑑み、深色性とその耐久性および染色堅牢度を改善したポリエステル系繊維構造物の製造方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、次の手段を採用するものである。すなわち、本発明のポリエステル系繊維構造物は、ポリエステル系繊維の表面に、酸化ケイ素を含有するアミノ樹脂被膜が形成されてなることを特徴とするポリエステル系繊維構造物である。

本発明のポリエステル系繊維構造物の好ましい態様のひとつは、前記のアミノ樹脂が、メラミン系化合物をモノマーとする重合体で構成されたアミノ樹脂あることであり、より好適には下記の一般式で示されるモノマーの重合体で構成されたアミノ樹脂であることである。

また、本発明のポリエステル系繊維構造物の好ましい態様のひとつは、前記の酸化ケイ素の平均粒子径が１０〜５００ｎｍの範囲であり、そして、前記の酸化ケイ素の重量混合比がモノマー重量１００に対し５重量部以上であることである。

また、本発明のポリエステル系繊維構造物の好ましい態様のひとつは、前記のアミノ樹脂被膜の表面に、さらに低屈折率樹脂が被覆されてなることである。

また、本発明のポリエステル系繊維構造物の製造方法は、ポリエステル系繊維構造物に、アミノ樹脂モノマーと酸化ケイ素および触媒を含む水系液を付与した後、蒸熱処理することにより繊維表面に酸化ケイ素を含有するアミノ樹脂被膜を形成することを特徴とするポリエステル系繊維構造物の製造方法である。

本発明のポリエステル系繊維構造物の製造方法の好ましい態様のひとつは、前記の蒸熱処理後、形成されたアミノ樹脂被膜の表面に、さらに低屈折率樹脂を被覆することである。

本発明によれば、深色性のレベルが高く、洗濯耐久性と染色堅牢度に優れたポリエステル系繊維構造物を得ることができる。本発明のかかる効果は、特に黒の深色性を高める上で顕著である。

本発明者らは、前記課題、すなわちポリエステル系繊維構造物の改善された深色耐久性や染色堅牢度を有する繊維構造物について鋭意検討したした結果、無機微粒子のうち酸化ケイ素を含有するアミノ樹脂重合体で繊維表面を被覆し、さらに低屈折率樹脂を被覆することにより、かかる課題を解決することを究明したものである。

本発明で用いられるポリエステル系繊維としては、芳香族成分を含むポリエステル繊維や脂肪族系ポリエステル繊維が挙げられる。芳香族成分を含むポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレートあるいはこれらと第三成分、例えば、イソフタル酸、イソフタル酸スルホネート、アジピン酸およびポリエチレングリコールなどが共重合またはブレンドしたものを例示することができる。また、脂肪族系ポリエステル繊維としては、ポリＬ乳酸、ポリＤ乳酸およびポリＤ、Ｌ乳酸からなるホモポリマー、またはポリ乳酸−グリコール酸共重合体などを例示することができる。

本発明で用いられるポリエステル系繊維は、原糸糸条の製造工程や加工工程での生産性や特性改善のために、通常使用されている各種添加剤を含んでいても良い。例えば、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、着色剤、平滑剤、可塑剤、抗菌剤、防かび剤および消臭剤などの添加剤をポリエステル系繊維に含有させることができる。

本発明では、これらのポリエステル系繊維を単独あるいは２種以上を混合して使用することができるもので、短繊維、長繊維またはこれらを混合してもよい。また、本発明の効果を阻害しない範囲で、他の繊維、例えば、木綿、羊毛および絹などの天然繊維、レーヨンやアセテートなどの半合成繊維を混合して使用することができる。

本発明のポリエステル系繊維構造物としては、前記のポリエステル系繊維からなる織物、編物および不織布などの布帛状物や、糸、紐およびロープなど糸状物の形態のものを使用することができるが、これらに限定されるものではない。

本発明のポリエステル系繊維構造物においては、ポリエステル系繊維構造物を構成するポリエステル系繊維の表面に、酸化ケイ素の粒子を含有するアミノ樹脂被膜が形成されており、そのアミノ樹脂被膜で繊維表面が被覆されているものである。

本発明で用いられるアミノ樹脂としては、公知のアミノ樹脂を使用することもできるが、下記の一般式で示されるメラミン系化合物をモノマーとする重合体（縮合物）が、特に好ましく使用される。

上記のメラミン系化合物は、屈折率がポリエステル系繊維より高いので、ポリエステル系繊維染色物の発色性を低下させる傾向があるため、一般には深色加工には使用しないものであるが、繊維との接着性に優れるものである。本発明は、かかるアミノ樹脂の繊維との高接着力を利用して耐久性を高め、かつ、深色性を得るために無機微粒子として酸化ケイ素を含有させる。

本発明で用いられる無機微粒子は、本発明の技術的思想からして粒子の屈折率は低い無機微粒子が好ましく、屈折率の低さやアミノ樹脂との相溶性などから酸化ケイ素が特に好ましく使用される。酸化ケイ素の平均粒径は、好ましくは１０〜５００ｎｍであり、より好ましくは、４０〜５００ｎｍで、平均粒子径の大きい程、低屈折成分の厚み効果と、繊維表面での凹凸形成による乱反射効果がある。

アミノ樹脂と酸化ケイ素の混合比は、酸化ケイ素の平均粒径により適正値は異なり、使用する酸化ケイ素の種類に応じて決定すればよいが、一般的には、酸化ケイ素の重量混合割合は、アミノ樹脂１００重量部に対して好ましくは５重量部以上であり、より好ましくは１５〜５０重量部である。

本発明のアミノ樹脂被膜は、好ましくは１０〜１００ｎｍの範囲であり、より好ましくは１５〜８０ｎｍの範囲である。

次に、本発明の酸化ケイ素を含有するアミノ樹脂被膜の形成方法について、メラミン系化合物を使用する場合で説明する。まず、メラミン樹脂モノマーと酸化ケイ素を混合した水系液（水に溶解または分散）を、ポリエステル系繊維構造物に付与した後、蒸熱処理を行う。

ポリエステル系繊維構造物に水系液を付与する方法としては、水系液にポリエステル系繊維構造物を浸積した後、目的とする付着量になるようにマングルなどで絞るか、あるいはナイフコーターやスプレーで必要量を付与する方法などを採用することができるが、特に限定されものではない。水系液の付着量は、アミノ樹脂と酸化ケイ素の種類および混合比などで決まり一概には言えないが、一般的には繊維重量に対し０．５〜５重量％であり、より好ましくは１〜３重量％である。

水系液を付与した後、縮重合のために熱処理を行うが、本発明の縮重合反応は触媒を使用することが好ましい。かかる触媒としては、酢酸、蟻酸、アクリル酸、リンゴ酸、酒石酸、マレイン酸、フタル酸、硫酸、過硫酸、塩酸、燐酸などの酸類およびこれらのアンモニウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩などであり、これらの一種以上を使用することができる。中でも、触媒として、過硫酸アンモニウムと過硫酸カリウムが好ましく使用できる。かかる触媒の使用量は、メラミン樹脂の使用量に対して０．００１〜２重量％で使用することが好ましい。

かかるアミノ樹脂の縮重合のための熱処理は、好ましくは５０〜１８０℃の温度で、０．１〜３０分間の条件で熱処理するものである。かかる熱処理は、乾熱処理および蒸熱処理のいずれでも本発明の効果を発揮し得るが、蒸熱処理の方が繊維表面に均一な被膜を形成しやすく、かつ、被膜形成後の風合いが柔軟である。かかる蒸熱処理には、好ましくは８０℃以上の飽和水蒸気または過熱水蒸気が用いられ、より好ましくは飽和水蒸気の場合は９０〜１３０℃の温度の飽和水蒸気であり、また過熱水蒸気の場合は１１０〜１６０℃の温度の過熱水蒸気であり、いずれも数秒から数分の処理を行う。かかる蒸熱処理を行った後、未反応のアミノ樹脂や触媒の除去および染色堅牢度の確保のために、６０〜９５℃の温度で湯洗いか還元洗浄を行うことが好ましい。

本発明においては、かかるアミノ樹脂被膜の表面に、更に低屈折樹脂を被覆することが好ましく、低屈折樹脂を被覆することにより更に深色性を高めることができる。本発明で用いられる低屈折率樹脂としては、屈折率が１．５以下のものが好ましく、例えば、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドのブロックまたはランダム共重合ポリエーテルジオールとヘキサメチレンジイソシアネート、またはキシレンジイソシアネートなどからなるウレタン系樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合物、ポリペンタデカフルオロオクチルアクリレート、ポリトリフルオロエチルメタクリレートなどのフッ素系化合物、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリビニルエチルエーテルなどのビニルエーテル系化合物、ポリブチルアクリレート、ポリメチルアクリレートなどのアクリル酸エステル系化合物、ポリジメチルシラン、ポリジメチルシロキサン、アミノ変性ジメチルポリシロキサン、およびエポキシ変性ジメチルシロキサンなどのシリコーン系化合物などが挙げられ、これらを一種以上使用することができる。

かかる低屈折樹脂の被覆加工方法としては、水系液または溶剤系希釈液に、アミノ樹脂被膜を形成した繊維構造物を浸積して、目標とする付着量になるようにマングルなどで絞り、好適には１００〜１５０℃の温度で乾燥し、好適には１６０〜１９０℃の温度で熱処理するか、希釈液に浸積したまま温度を６０〜１３０℃にして繊維表面に吸着させることで製造することができるが、この方法に限定されるものではない。
水系液または溶剤系希釈液の付着量は、繊維重量に対し好ましくは０．１〜５重量％であり、より好ましくは０．５〜２．０重量％である。

本発明の高発色ポリエステル系繊維構造体は、ブラックフォーマル等の一般衣料等の用途に好適に用いられる。

以下、実施例により、本発明の高発色ポリエステル系繊維構造体について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりに限定されるものではない。また、実施例中の品質評価は、次の方法で実施した。

＜深色性＞
ＳＭカラーコンピューター（スガ試験機（株）製）を用いて、Ｌ値を測定した。数値の低いものほど、深色性に優れていることを示す。

＜洗濯耐久性＞
ＪＩＳ Ｌ ０２１７（１０３）（１９９５）に基づいて、洗濯を１０回繰り返し、風乾した。

乾燥した染色布のＬ値を測定して、洗濯前のＬ値と比較して耐久性を判断した。

自動反転うず巻き式電気洗濯機（（株）東芝製ＶＨ−１１５０と同性能のもの）の洗濯槽に、４０±２℃の温度に調整した０．２％濃度の弱アルカリ性合成洗剤（ＪＩＳ Ｋ ３３７弱アルカリ性・第１種）液２５Ｌを入れ、浴比１／５０になるように染色布を入れ、洗濯５分→脱水３０秒→すすぎ２分→脱水３０秒→すすぎ２分→脱水３０秒の操作を１０回繰り返し、最後に自然乾燥した。乾燥した染色布のＬ値を測定して、洗濯前のＬ値と比較して耐久性を判断した。

＜摩擦堅牢度＞
ＪＩＳ Ｌ ０８４９（１９９６）に規定される方法で、乾燥時（乾摩擦堅牢度）と湿潤時（湿摩擦堅牢度）の試験を行い、汚染用グレースケールを用いて級判定した。

＜酸化ケイ素粒子の平均粒径＞
堀場製作所（株）製「ＨＯＲＩＢＡ ＬＢ−５００」装置で測定した。

（実施例１、２、４、５、参考例１、比較例１〜４）
１種類の糸条（Ａ）に、制電性繊維としてポリアルキレングリコール系化合物を含有する共重合ポリエステルを芯成分とし、ポリエチレンテレフタレートを鞘成分とし、共重合ポリエステルが繊維全重量の１０％となる８０．３ｄｔｅｘ、１８フィラメント（強度３．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４１．６％）の芯鞘制電性延伸糸を使用し、他方の糸条（Ｂ）に、コロイダルシリカ１．０重量％添加のポリエチレンテレフタレートを主成分とする９０ｄｔｅｘ、４８フィラメント（強度２．５２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度１４０％）の半延伸糸を配して、鞘成分になる他方の糸条（Ｂ）を先に延伸工程で伸度５３％の延伸糸にして、引き続きヒーター内で弛緩熱処理し、その後、糸条（Ａ）と乱流加工を施し混繊して複合加工糸を得た。このときの混繊条件は、混繊機：愛機製作所製ＡＴ−５０１型機、糸速３６０ｍ／分、熱処理温度条件：１８０℃、フィード率：糸条（Ａ）２．５％、糸条（Ｂ）９％であった。得られた複合加工糸の加工糸特性は、繊度１４５ｄｔｅｘ、強度１．９５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４３．０％、沸収９．２％、糸長差８．０％であった。次に、該複合加工糸をダブルツイスター撚糸機で、ＳおよびＺ方向に１８００Ｔ／Ｍの追撚を施し、８０℃×４０分の湿熱撚り止めセットを行った。得られた追撚糸を、タテ糸およびヨコ糸に各々ＳとＺを２本交互に配列して経て二重組織を製織した。得られた二重織物を、常法により精練・セット・アルカリ減量し、分散染料で黒色に染色してＬ値が１２．０の織物を得た。得られた染色布を、次に示す条件で処理し、それぞれの段階で性能を評価した。結果を表１に示す。

＜アミノ樹脂・酸化ケイ素処理＞
成分Ａ：アミノ樹脂としてスミテックスレジン(登録商標)Ｍ３（トリメチロールアミ
ン８０％濃度品、住友化学製）を使用した。
成分Ｂ：平均粒子径５０ｎｍの酸化ケイ素１０％水分散液を使用した。
成分Ｃ：平均粒子径１５０ｎｍの酸化ケイ素１０％水分散液を使用した。

上記Ａ、Ｂ、Ｃの成分の配合比を表１のようにした樹脂組成の水性液に、触媒として過硫酸アンモニウムを０．２％の濃度になるように添加し、これに、上記のようにして得られた染色布を浸漬し、水性液の付着量が９０重量％になるようにマングルで絞り、１０５℃の温度の飽和水蒸気雰囲気中で５分間の処理を行った。引き続き、７０℃の温度で湯洗い、水洗し、１２０℃の温度で乾燥し、１５０℃の温度でヒートセットした。

＜低屈折樹脂加工＞
下記の組成の樹脂液を調整し、これに、アミノ樹脂・酸化ケイ素処理した布を浸漬し、液の付着量が９０重量％になるようにマングルで絞り、１３０℃の温度で乾燥し、１６０℃の温度でヒートセットした。
・“マックスガード”（登録商標）ＥＣ４７０（京絹化成社製、フッ素系化合物、屈折率１．３８）・・・４％
・“トーレシリコーン”（登録商標）ＳＭ８７０２（東レシリコーン社製、アミノ変性シリコーン、屈折率１．４８）・・・１％
・“ナイスポール”（登録商標）ＮＦ２０（日華化学社製、耐電防止剤）・・・１％

表１から、本発明の高発色ポリエステル系繊維構造体は、優れた深色性とその洗濯耐久性と染色堅牢度を兼ね備えていることが分かる。

本発明のポリエステル系繊維構造体は、深色性とその耐久性および染色堅牢度を改善したものであり、ブラックフォーマル等の一般衣料に用いられる。特に、黒色に染色され黒の深色性が高められたフォーマル衣服に好適である。

Claims (4)

1. ポリエステル系繊維構造物に、メラミン系樹脂モノマーと酸化ケイ素および触媒を含む水系液を付与し、蒸熱処理を行った後、湯洗いか還元洗浄を行うことにより、該繊維表面に酸化ケイ素を含有する１０〜１００nmのアミノ樹脂被膜を形成し、さらに低屈折率樹脂を被覆することを特徴とするポリエステル系繊維構造物の製造方法。
2. 該メラミン系樹脂モノマーが、下記の一般式で示されるモノマーである請求項１に記載のポリエステル系繊維構造物の製造方法。
   

   
3. 該酸化ケイ素の平均粒子径が１０〜５００ｎｍの範囲である請求項１または２に記載のポリエステル系繊維構造物の製造方法。
4. 該酸化ケイ素の重量混合比がモノマー重量１００に対し５重量部以上である請求項１〜３のいずれかに記載のポリエステル系繊維構造物の製造方法。