JP5004248B2 - 繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置 - Google Patents

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Description

本発明は、酸化剤又は還元剤と、紫外光及び/又は可視光の光源を含む光エネルギーとを用いて繊維、及び繊維構造物を漂白する装置、または薬液と、紫外光及び/又は可視光の光源を含む光エネルギーとを用いて繊維、及び繊維構造物を改質する装置に関し、特に、装置の稼働効率を上げることができる装置に関する。
綿、羊毛等の天然繊維、ビスコースレーヨン、ポリノジック等の再生繊維、及び繊維構造物の漂白は、繊維、及び繊維構造物に付着している着色物質を酸化剤又は還元剤で処理し、発色に関与する共役π電子系を切断することにより行っている。
これらの工程は、工業的には上記酸化剤又は還元剤を用い、0.5〜2時間程度煮沸した後洗浄する方法か、これらの薬剤(酸化剤又は還元剤)の適当濃度の薬液を用い、パディングにより繊維、及び繊維構造物質量の80〜110%量を繊維、及び繊維構造物に付着させた後、これを95℃前後の蒸気雰囲気中で0.5〜1時間前後蒸熱する方法により行っているが、一般的に、木綿や麻などの植物性繊維の場合には酸化剤が多く用いられ、絹や羊毛の場合には還元剤が多く用いられている。また、家庭的には洗濯液等に漂白剤を加えることにより行われている。
このような従来の漂白方法においては、酸化剤又は還元剤と繊維、及び繊維内着色物質との反応は、溶媒である熱水の熱エネルギーにより行っている。
この方法は、熱容量の大きい水を沸点まで加熱し、かつその温度を反応に要する時間だけ保持する必要があり、大きな熱量を要するものであるために、反応装置全体が大型化されてしまう等の不具合があった。
このような問題を解決するために、酸化剤又は還元剤の薬液に漬けた繊維構造物にレーザーを含む光を照射して薬剤の活性を高める方法が報告されている(例えば、特許文献1,2:特開平11−43861、特開平11−43862)。
すなわち、特許文献2では、図4に示す漂白装置を提案している。同図において、処理すべき繊維構造物としての長尺の布帛1は先ず薬液パティング槽2で、酸化剤、還元剤及びその活性化を助けるための適宜助剤を混和してなる薬液3が含浸される。該薬液3が含浸された布帛1は絞りロール4により適宜の絞り率に調整した後に、紫外線処理室5内へ導入される。
この紫外線処理室5内には、複数のガイドロール6が上下に配置されている。さらにこの紫外線処理室5の内部には、紫外線灯7が複数個配設されていて、上記ガイドロール6により蛇行状に移送される布帛1の片面に向けて紫外線を照射する。繊維構造物内の着色物質が、紫外線と薬液3とにより漂白が促進される。
しかし、特許文献2のような光源を用いた低い光強度の光を高強度光照射に比べて長い時間照射すると、光照射中に繊維構造物が乾燥し、一旦乾燥してしまうと光を照射しても漂白反応が進まず、白度が向上しないという問題点があった。
そこで、特許文献3(特開2005−273071)では、特許文献1,2と同様な装置を使用して、酸化剤又は還元剤に浸漬した布帛に紫外光及び/又は可視光を照射して行う繊維構造物の漂白において、光照射中の繊維構造物に上記の酸化剤又は還元剤を再添加する方法を提案している。薬液を再添加することで乾燥を防止し、良好な漂白効果を得ることができ、更には、環境負荷が小さく操業安全性の高い、省資源かつ省エネルギーという効果を奏することができる。
上記のような繊維、及び繊維構造物の光漂白装置は、繊維、及び繊維構造物に薬液を付着させてそこに光照射を行う装置であるが、同様の操作により繊維、及び繊維構造物の改質が行えることも知られており、このような光改質においても光漂白と同様の問題点が生じる。
特開平11−43861号 特開平11−43862号 特開2005−273071号 特許文献4〜6を削除
しかし、上記従来の方法では、つぎのような問題がある。特許文献2や特許文献3の方法では、光エネルギーを照射する光源として、蛍光灯や紫外線ランプなどを使用しているが、これらのランプは、薬液を含浸した繊維、及び繊維構造物の中間に配置されるので、繊維、及び繊維構造物からたれ落ちる薬液が付着したり、空中のゴミが付着したりするので、照度が低下する。また、ランプの電極に水分やゴミが付着してショートするなどのトラブルを生じるおそれがある。そのため、かなり頻繁にランプを取り外して清掃する必要があり、その間装置を停止しなければならないので、装置の運転効率が低下するという問題がある。
本発明は、上記問題の解決を図ったもので、ランプの汚れを防止するとともに清掃が容易で、装置の運転効率を上げることができる繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置を提供することを目的としている。
上記の目的を達成するために本発明は、薬液を含浸させた繊維、及び繊維構造物の布帛等に対し、紫外光及び/又は可視光を照射して前記布帛等を漂白又は改質する繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置において、前記紫外光及び/又は可視光を照射する複数のランプと、該複数のランプを収容する枠体と、該枠体の両面に取り付けられてランプの照射光を透過させる透明板と、を備えた複数の光源ユニットを、相互に平行に配置し、前記光源ユニットを、支持部材に着脱自在に取り付け、前記布帛等が前記複数の光源ユニット間を蛇行できるようにしたことを特徴としている。
記枠体に、枠体のランプ収容空間内に温度調整用の空気を送り込む送風口と、ランプ収容空間内の空気を排出する排気口とを設けた構成としたり、前記枠体が、対向する位置に2本の中空のダクトを有し、各ダクトに枠体内のランプ収容空間と連通する連通孔を形成し、一方の中空ダクトに送風口を設けて温度調整用の空気を送風し、他方の中空ダクトに排気口を設けて排気するようにした構成としたり、前記排気口又はこれに接続される排気ダクトに排気量を調整するダンパーを設け、前記枠体内の圧力を枠体の外側の圧力より高くできるようにしたり、前記送風口又はこれに接続される送風ダクトに送風量を調整するダンパーを設け、前記排気口に枠体内の空気を強制排気可能な吸引手段を接続し、前記枠体内の圧力を枠体の外側の圧力より低くできるようにしたりすることができる。

本発明の光源ユニットは、紫外光及び/又は可視光を照射するランプと、該ランプを収容する枠体と、該枠体に取り付けられてランプの照射光を透過させる透明板と、前記枠体に設けられ、枠体のランプ収容空間内に温度調整用の空気を送り込む送風口と、ランプ収容空間内の空気を排出する排気口とを有することを特徴としている。
前記枠体が、対向する位置に2本の中空のダクトを有し、各ダクトに枠体内のランプ収容空間と連通する連通孔を形成し、一方の中空ダクトに送風口を設けて温度調整用の空気を送風し、他方の中空ダクトに排気口を設けて排気するように構成することができる。
本発明によれば、漂白・改質に使用する光源を光源ユニットとしたので、ランプ自体は殆ど汚れなくなるとともに、ランプや電極への加工処理剤の付着や雰囲気による故障を無くすことができる。また、点検や掃除する際でも、光源ユニットとして装置に着脱自在にすることで掃除し易い光源ユニットの透明板を掃除するだけでよくなり、停止時間を短縮でき、装置の運転効率を上げることができるという優れた効果を奏する。また、光源ユニットを交換することで、新しい光源ユニットにすることは勿論、異なる光を発する光源ユニットに交換することも簡単にできるようになる。透明板の素材を選択することによって、その光源の有するピーク波長周辺の透過効率を良くし、また、不要な波長をカットすることもできる。
枠体のランプ収容空間内に温度調整用の空気を送り込む送風口と、ランプ収容空間内の空気を排出する排気口とを設けた構成とすることで、光源ユニットを冷却や暖気することができるので、光源ユニット内の温度上昇や、繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置の温度の上昇を抑えたりすることができ、酸化剤や還元剤等の薬液の蒸発を抑えることができる。また、装置内の温度を所定の温度に保つことで、熱反応と光反応の相乗効果を利用でき、反応速度をコントロールすることも可能となる。
枠体が、対向する位置に2本の中空のダクトを有し、各ダクトに枠体内のランプ収容空間と連通する連通孔を形成し、一方の中空ダクトに送風口を設けて温度調整用の空気を送風し、他方の中空ダクトに排気口を設けて排気するようにした構成とすることで、空気の流れをランプ収容空間全体に行き渡らせることができ、均等な冷却や暖気が可能となる。
ダンパーを設けて光源ユニット内の圧力を正圧にしたり負圧にしたりすることで、光源ユニット内に湿分や薬液のミストやゴミなどが入り難くなる。そして、ランプの電極の保護ができ、電気ショートを防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図1は、本発明における繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置の模式的な構成を示す図である。繊維、及び繊維構造物としての糸や布帛等10は、糸、紐、織物、編物、不織布のいずれでもよい。また、天然繊維、人造繊維、合成繊維のいずれでもよい。
糸や布帛等10は長尺物で、図示しないがロール状に巻かれており、ここから、糸や布帛等10の端部を引き出して、まず、酸化剤、還元剤等及びその活性化を助けるための適宜助剤を混和してなる薬液11を含浸させ、上下に配置されたガイドローラ12,13を蛇行するようにして搬送される。
本発明に用いられる酸化剤又は還元剤等の薬液は、特許文献3(特開2005−273071号)に記載されているものが使用でき、例えば、過酸化水素、ペルオクソ炭酸ナトリウム、ペルオクソホウ酸ナトリウム等であり、還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、亜ジチオン酸ナトリウム、二酸化チオ尿素等が使用される。しかしながらこれらに限定される物ではなく、繊維、及び繊維構造物の漂白・改質が起こるものであればよい。
蛇行する糸や布帛等10と糸や布帛等10との間には、複数の光源ユニット15が配置され、光源ユニット15からの光を布帛10の表裏両面から繰り返し照射して、酸化剤や還元剤等の薬液や着色物質の活性を上げ、漂白・改質を促進することができる。光源ユニット15は、装置の枠などに取り付けられた支持部材16,16により着脱自在に支持されている。
光源として具体的には、各種蛍光灯、低圧水銀灯、ブラックライト、高圧水銀灯、キセノン灯等の通常の光源や、各種エキシマランプやLED等を用いることができるが、電気から光への変換効率の点からみて各種蛍光灯、低圧水銀灯、ブラックライトやLEDを用いることができる。
図2は、光源ユニット15の正面図で、図3(a)は図2のA−A線断面図、(b)は図2のBから見た図である。これらの図によって、光源ユニット15の構成を説明する。光源ユニット15は薬液11や雰囲気が進入しないように密閉された状態になっている。
光源ユニット15は、上下に対向するように設けられた断面が矩形の中空ダクト151,151と、これらの中空ダクト151,151を連結するクロス部材152,152とで構成された枠体150と、この枠体150の内部、すなわち、ランプ収容空間154内に取り付けられた複数のランプ153と、枠体150の両面に貼りつけられた透明板155とを有する。
光源ユニット15内のランプ153は、糸や布帛等10の走行方向、本実施例の装置では上下方向に配置され、複数のランプ153が等間隔に平行に並べられている。ただしこの方向に限定されるものではない。ランプ153の本数は、漂白・改質加工される糸や布帛等10すなわち、繊維、及び繊維構造物の幅に従って、並べる本数を決定すればよい。枠体150には、ランプ153の光を通すように透明板155が張られている。
また、透明板155は、布帛10には含浸している薬液11がランプに直接付着しないようにするものでもある。すなわち、透明板155は、薬液11がランプ153やランプの電極153aに付着することにより、ランプ153の光を遮蔽しエネルギー損失が発生することを防止したり、電極153aに付着し漏電することを防止する。
本光源ユニット15のランプ153には、ブラックライトを利用した。ブラックライトは、ガラス管内壁に長波長紫外線を放射する蛍光体を塗布したランプで、ピーク波長が353〜370nm近傍の長波長紫外線(300〜450nm)を放出し、紫外線特有の光化学作用を有効に利用することができる。
透明板155としては、320nm以下の紫外線の場合は、石英ガラスがよい。320〜400nmの紫外線や、可視光の場合は、通常のガラス板やポリエチレンやアクリルなどのプラスチックの透明板を使用することができる。適当な素材の透明板を使用することで、不要な波長をカットすることができる。
ランプ153は、円筒ガラス管の両端に電極153aを備え、上下の中空ダクト151に形成された差込口に差し込むことで固定される。枠体150の中空ダクト151の外側又は中側には、各差込口を電気的に接続する配線がされている。一方支持部材16には電源側からの配線がされている。そして、光源ユニット15を支持部材16に取り付け、電源側の配線と光源ユニット側の配線とが接続される。全ての光源ユニット15の制御は、図示しない漂白・改質装置の制御装置で一括して行われる。
ランプ153或いは透明板155と糸や布帛等10までの距離は、近ければ近いほど良いのであるが、ランプ153の熱の影響で光源ユニット15の温度が上昇し、糸や布帛等10に含浸している薬液11が蒸発し易くなり、また、糸や布帛等10から飛散する薬液11が透明板155に付着する量も増加することに注意すべきである。
また、ランプ153の発熱は、光源ユニット15内のランプ153の両端(上下)にある電極153a及び円筒のガラス管からなる発光部の発熱による。この発熱を放置していると、前述したように、糸や布帛等10が乾燥し易くなる。また、糸や布帛等10に温度の変化による熱反応のむらが生じることがある。そのため、加工温度を制御する目的で、下側の中空ダクト151には、中空円筒形の送風口156が、上側の中空ダクト151には送風口156と同じ中空円筒形の排気口157が設けられている。そして、送風口156は、図示しない温度調整用ファンの吹出口に接続され、排気口157は、やはり図示しないファンの吸込口に接続されている。送風口156内と排気口157内には、風量を制御する回転板状のダンパー156a,157aが設けられている。
なお、ランプとして発光ダイオードを使用することも可能である。発光ダイオードの場合は、端子部分や基板では多く発熱するので、やはり、冷却が必要となる。
図3(a)は光源ユニット15の断面図である。この図に示すように、光源ユニット15の厚さ方向の中央部にランプ153が上下方向に取り付けられ、図2及び図3(a)に示すように、冷却空気は光源ユニット15の下部の中空ダクト151から供給され中空ダクト151とランプ収容空間154との境界に穿設された通気孔151aからランプ153に沿って上昇し、ランプ153の電極153a及び発光部を空冷し、上部から排気される。この冷却空気は、光源ユニット15の温度をほぼ均一にし、対向する糸や布帛等10の加工条件を均一にする効果を有する。また、装置内の温度を所定の温度に保つことで、熱反応と光反応の相乗効果を利用でき、反応速度をコントロールすることも可能となる。
なお、中空ダクト151を用いないで、枠体150内を1つの空間にする構成としてもよい。その場合も、枠体150の一方から温度調整用空気を入れ、他方から排気することになる。ただし、中空ダクト151を使用することによって、冷却空気の流れを枠体150内で均等にすることができる。
次に、上記した実施の形態の動作を説明する。
漂白・改質される糸や布帛等10が、図1の左から連続的に送られてくる。糸や布帛等10は、図1の最も左側のガイドローラ12により水槽内の薬液11内に送られ、酸化剤又は還元剤等を含む薬液11が含浸される。次に、糸や布帛等10に付着した薬剤11の量を調整するための絞り部に進む。この絞り部では、ガイドローラ12と加圧ローラ12の間で、糸や布帛等10に含浸した薬剤11を最適な含浸量にするために絞り出される。そして、糸や布帛等10が装置下部のガイドローラ12に進み、ここで、垂直上方に折り曲げられて送られ、光源ユニット15の前面を通過する際に、紫外光が照射される。次に、装置上部のガイドローラ13で方向転換され、装置下部に向かって送られ、次の光源ユニット15の前面を通過する際に、紫外光が照射される。糸や布帛等10と光源ユニット15との距離は、できるだけ近いほど光のエネルギーが大きく薬液11が活性化されるので望ましい。また、薬液11の入った水槽と光源ユニット15により光照射されるまでの距離が長いと、糸や布帛等10に含浸した加工剤及び還元剤等の薬液が乾燥して漂白・改質の効率が悪くなるので、この距離は短いほうが良い。糸や布帛等10は、薬液11の含浸の後、各ガイドローラ12,13を経て蛇行する間に複数の光源ユニット15による紫外光の照射を裏表の双方に繰り返し行われ、漂白・改質される。
光源ユニット15を長時間使用していると、光源ユニット15の温度が上昇する。温度上昇は、繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置全体の温度を上昇させ、糸や布帛等10に含浸されている薬液11の蒸発を促進させ、糸や布帛等10が乾きやすくなる。そのため、温度調整用ファンを回転し、送風口156から下方の中空ダクト151に温度調整用空気を送り込む。中空ダクト151に送り込まれた空気は、通気孔151aからランプ収容空間154内に入り、ランプ153により暖められる。暖められた空気はランプ153に沿って上昇し、通気孔151aから上の中空ダクト151内に入り、排気口157から外部に排出される。
糸や布帛等10の走行により、糸や布帛等10から薬液11が飛散するが、従来は、光源ユニット15がなく、光源ユニット15の位置に直接ランプ153を取り付けていた。そのため、薬液11の飛沫は、ランプ153に付着し、前述したようにランプ153の光を遮蔽してエネルギー損失を発生したり、電極153aに付着して漏電する可能性があった。そのため、漂白・改質装置を停止してランプを掃除するのだが、ランプ153の数は多く、1つ1つを外して清掃するのは非常に時間が掛かり、装置の停止時間も長くなっていた。
これに対し、本発明では、ランプ153は枠体150と透明板155により保護する工程としている。したがって、ランプ153は汚れないので掃除が不要になるが、光源ユニット15の透明板155には、薬液11の飛沫が付着し、時間の経過とともに光の透過率が低下する。このような場合、光源ユニット15を支持部材16から取り外して、透明板155を清掃することで、透過率を元に戻すことができる。透明板155の数はランプ153より少ないし、表面が平板の部分が多く、掃除もやりやすい。したがって、メンテナンスによる停止時間を短縮することができる。
また、ランプ153は長時間の使用により照度が低下し、交換する必要がある。そのような場合でも、本発明は、支持部材16から光源ユニット15を取外し、予備の光源ユニット15と交換すれば簡単である。取り外した光源ユニット15は、装置外の広い場所でランプ153の交換をして、新しい予備部品とすることができる。
また、光源ユニット15をたとえば、ブラックライトから高圧水銀灯などの全く異なるランプに交換することも容易にできるようになる。
<加工例>
2種類のランプで、以下の条件で本装置を用いた加工例とその評価試験を説明する。その加工された生地の評価を、表1に記載する。
漂白・改質生地
素材は綿100%、経糸及び緯糸の太さ綿番手10番、織物は経糸144本/インチ、緯糸78本/インチのもので、糊抜及び精練加工を実施したものを用いた。
漂白液処方(水溶液)
グルコン酸ナトリウム 10g/L(リットル)
苛性ソーダ(48%濃度) 20g/L
過酸化水素(35%濃度) 60g/L
ポリオキシエチレンアルキルエーテルを含有する界面活性剤 0.1g/L
照射強度と照射時間(布帛走行速度)
本装置は、照射強度2.2W/cmで、布帛への照射時間を約25分とし、布帛の走行(加工)速度は1.3m/分とした。
Figure 0005004248
本発明における繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置の模式的な構成を示す図である。 光源ユニットの正面図である。 (a)は図2のA−A線断面図、(b)は図2のBから見た図である。 従来の漂白・改質装置の構成を模式的に示す図である。
符号の説明
10 糸や布帛等(繊維、及び繊維構造物)
11 薬液
15 光源ユニット
16,16 支持部材
150 枠体
151 中空ダクト
153 ランプ
153a 電極
155 透明板
156 送風口
157 排気口

Claims (5)

  1. 薬液を含浸させた繊維、及び繊維構造物の布帛等に対し、紫外光及び/又は可視光を照射して前記布帛等を漂白又は改質する繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置において、前記紫外光及び/又は可視光を照射する複数のランプと、該複数のランプを収容する枠体と、該枠体の両面に取り付けられてランプの照射光を透過させる透明板と、を備えた複数の光源ユニットを、相互に平行に配置し、前記光源ユニットを、支持部材に着脱自在に取り付け、前記布帛等が前記複数の光源ユニット間を蛇行できるようにしたことを特徴とする繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置。
  2. 前記枠体に、枠体のランプ収容空間内に温度調整用の空気を送り込む送風口と、ランプ収容空間内の空気を排出する排気口とを設けたことを特徴とする請求項1に記載の繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置。
  3. 前記枠体が、対向する位置に2本の中空のダクトを有し、各ダクトに枠体内のランプ収容空間と連通する連通孔を形成し、一方の中空ダクトに送風口を設けて温度調整用の空気を送風し、他方の中空ダクトに排気口を設けて排気するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置。
  4. 前記排気口又はこれに接続される排気ダクトに排気量を調整するダンパーを設け、前記枠体内の圧力を枠体の外側の圧力より高くできるようにしたことを特徴とする請求項2または3に記載の繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置。
  5. 前記送風口又はこれに接続される送風ダクトに送風量を調整するダンパーを設け、前記排気口に枠体内の空気を強制排気可能な吸引手段を接続し、前記枠体内の圧力を枠体の外側の圧力より低くできるようにしたことを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の繊維、及び繊維構造物の漂白・改質装置。
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