JP5648196B2 - 着色層を有する繊維構造体及びその製造方法 - Google Patents
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これらの課題を解決するために、特定のバインダー樹脂で着色処理を施した布帛に対して、特定のポリシロキサンからなる組成物で処理する方法(特許文献1)や架橋剤を含む組成物で処理する方法(特許文献2)が提案されている。また、バインダーポリマーと顔料を含む着色剤組成物により着色された着色層を有する繊維構造体(特許文献3)も提案されている。
しかしながら、これらの方法であってもいまだその効果は十分とはいえない。
本発明の他の目的は上記繊維構造体の製造に使用するのに好適なコーティング組成物を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、上記コーティング組成物を使用した繊維構造体の製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、インクジェット方式による着色における従来の問題点を解消した、インクジェット方式により顔料着色を行う方法を提供することである。
1.バインダーポリマーと顔料を含む着色剤組成物により着色された着色層を有する繊維構造体において、該着色層の表面に、コーティングポリマーと強化剤を含むコーティング組成物により形成されたコーティング層を有することを特徴とする繊維構造体。
2.コーティングポリマーが、着色層を構成するバインダーポリマーと同種のポリマーを含むことを特徴とする上記1記載の繊維構造体。
3.着色剤組成物及びコーティング組成物の少なくとも一方が、伸度200%以上であるポリウレタン水分散体を含むことを特徴とする上記1又は2記載の繊維構造体。
4.コーティング組成物が、改質剤を含むことを特徴とする上記1〜3のいずれか1項記載の繊維構造体。
5.改質剤が、シリコーン系水分散体である上記4記載の繊維構造体。
6.コーティング組成物が、強化助剤を含むことを特徴とする上記1〜5のいずれか1項記載の繊維構造体。
7.バインダーポリマーと顔料を含む着色剤組成物により着色された着色層を有する繊維構造体の表面のコーティングに用いられるコーティング組成物であって、コーティングポリマーと強化剤を含むことを特徴とするコーティング組成物。
8.コーティングポリマーが、着色層を構成するバインダーポリマーと同種のポリマーを含むことを特徴とする上記7記載のコーティング組成物。
9.コーティング組成物が、伸度200%以上であるポリウレタン水分散体を含むことを特徴とする上記7又は8記載のコーティング組成物。
10.コーティング組成物が、改質剤を含むことを特徴とする上記7〜9のいずれか1項記載のコーティング組成物。
11.改質剤が、シリコーン系水分散体である上記10記載のコーティング組成物。
12.コーティング組成物が、強化助剤を含むことを特徴とする上記7〜11のいずれか1項記載のコーティング組成物。
13.バインダーポリマーと顔料を含む着色剤組成物により着色された着色層を有する繊維構造体の表面に、上記7〜12のいずれか1項記載のコーティング組成物を塗布することを特徴とする繊維構造体の製造方法。
また、他の着色法と比較して摩擦堅牢度が低くなる傾向にあるインクジェット着色法により着色を行った場合にも、風合いが損なわれることがなく、摩擦堅牢度に優れた繊維構造体を得ることができる。
本発明において、「繊維構造体」とは、天然繊維、合成繊維、半合成繊維、あるいはこれらの混合物からなる、糸、布帛、織物、編物、不織布、紙、板、皮革、その他のシート状製品、及びこれらから製造された製品を意味するものとする。
本発明に用いるバインダーポリマーは、エマルション、ディスパージョン等の形態で使用することができる。
本発明の着色剤組成物中のバインダーポリマー粒子の含有量は、組成物全体に対して好ましくは0.5〜20質量%、さらに好ましくは1〜10質量%である。0.5質量%未満ではバインダー能力が不足し、摩擦堅牢度が低下する傾向があり、20質量%を超えると繊維自身の風合いが損なわれる傾向がある。
無機系顔料としては、例えば、金属粉、金属含有化合物粉等が、また、有機系顔料としては、例えば、アゾレーキ顔料、不溶性アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、染料レーキ顔料、ニトロ顔料、ニトロソ顔料等が挙げられる。
顔料の平均粒子径を200nm以下に調整する手段としては、上記顔料に、水及び水性溶媒、必要に応じて湿潤剤、濡れ剤、分散安定剤等を添加し、一般に用いられる剪断力付与型分散機を用いて混合する方法が挙げられる。例えば、撹拌型のデゾルバー、ホモミキサー、ヘンシェルミキサー、メデア型のボールミル、サンドミル、アトライター、ペイントシェーカー、メデアレス型の3本ロール、5本ロール、ジェットミル、ウォタージェットミル、超音波分散機等を用いて所定の時間処理することで、目的の平均粒子径の顔料粒子を得ることができる。
又、分散機で顔料を粉砕分散した後、必要に応じて粗大粒子、微細粒子を除去することにより、所望の平均粒子径を有する顔料粒子をより確実に得ることができる。目的外粒子の除去方法としては、静止沈降法、遠心沈降法、フィルター除去法等が挙げられる。
このような親水性処理としては、例えば、顔料粒子を界面活性剤や水溶性ポリマーを含む分散剤で処理して、粒子表面に水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の親水基を付与することにより安定性を向上させる方法が挙げられる。界面活性剤としては、アルキルカルボン酸エステル、アルキル硫酸エステル、アルキルリン酸エステル等のアニオン系界面活性剤、脂肪族アンモニウム塩等のカチオン系活性剤、アルキルエーテル、脂肪酸エステルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル等の非イオン系界面活性剤が挙げられる。また水溶性ポリマーとしては、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、アクリル類(例えば、低分子のポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等)、ポリマレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸等とスチレンのコポリマー、ポリアミド、ロジン変性マレイン酸等の高分子系分散剤が挙げられる。
親水性処理により付与できる親水基の中でも、水酸基、カルボキシル基は、繊維構造体へ着色時にバインダーポリマー及び架橋剤との架橋反応が期待でき、堅牢度向上効果が期待できる点で特に好ましい。
本発明の着色剤組成物中の顔料粒子の含有量は、組成物全体に対して好ましくは0.1〜15質量%、さらに好ましくは0.5〜10質量%である。0.1質量%未満では良好な発色が得られない傾向があり、15質量%を超えると摩擦堅牢度が低下する傾向がある。
本発明において、コーティング層の形成に用いるコーティングポリマーは、着色された繊維構造体の堅牢度の向上を目的とするものである。従って、コーティングポリマーは基本的には着色剤組成物に使用されるバインダーポリマーとして先に例示したポリマーを使用することができる。バインダーポリマーとコーティングポリマーは、同じでも異なっていても良い。しかし、バインダーポリマーとコーティングポリマーが同じ又は類似している場合(以下「同種」という)には、両ポリマーの界面における親和性が良好であり、堅牢度を効率的に向上することができるため、バインダーポリマーとコーティングポリマーは同種であることが好ましい。
ポリウレタンの溶液タイプも使用できるが、水分散体を使用した場合の方が得られた繊維構造体の堅牢度がより優れている。水分散体の具体例としては、エマルション、マイクロエマルション、コロイダルディスパーション、ハイドロゾル等の形態が挙げられる。
また「伸度」とは、JISK7127で規定されている方法により測定される値であり、水分散体を乾燥させ膜を形成した後、その膜が伸びた割合を表すものである。
本発明のコーティング組成物中のコーティングポリマーの含有量は、組成物全体に対して好ましくは0.5〜40質量%、さらに好ましくは1.0〜20質量%である。0.5質量%未満ではバインダー能力が不足し、摩擦堅牢度が低下する傾向があり、40質量%を超えると繊維自身の風合いが損なわれる傾向がある。
本発明のコーティング組成物中の強化剤の有効成分含有量は、組成物全体に対して好ましくは0.1〜20質量%、さらに好ましくは0.3〜10質量%である。0.1質量%未満では布、バインダーポリマー、コーティングポリマー間の相互の結合を強化する能力が不足して摩擦堅牢度が低下する傾向があり、20質量%を超えると風合いが損なわれる傾向がある。
これらのなかでも黄変を起こさないで、バインダーとの架橋効果が期待できるという点からエポキシ変性シリコーン系水分散体が好ましい。
また、上記以外の改質剤としてフッ素系水分散体も挙げられる。例えばPTFEの水分散体は、繊維構造体表面の滑りを向上させ、乾摩擦堅牢度を高くする。
本発明のコーティング組成物中の改質剤の有効成分含有量は、組成物全体に対して好ましくは0.3〜30質量%、さらに好ましくは0.5〜20質量%、より好ましくは1.0〜10質量%である。0.1質量%未満では摩擦係数を軽減する効果が弱く、摩擦堅牢度の向上効果に乏しい傾向があり、30質量%を超えると他の原材料の配合の自由度が阻害される傾向がある。
ポリエステル水分散体に使用するポリエステルとしては、結晶性、非結晶性のものがある。これらのなかでも、ガラス転移点以下でもタック性が生じないという点から結晶性のものが好ましい。
本発明のコーティング組成物中の強化助剤の有効成分含有量は、組成物全体に対して好ましくは0.3〜30質量%、さらに好ましくは0.5〜20質量%、より好ましくは0.5〜20質量%である。0.3質量%未満では架橋効率の向上効果が不足する傾向があり、30質量%を超えると他の原材料の配合の自由度が低下し、さらに風合いも低下する傾向がある。
繊維構造体を着色する際の特に好ましい着色法は、インクジェット着色法、捺染着色法及び浸染着色法である。
本発明の着色剤組成物を用いて繊維構造体をインクジェット着色法で着色する場合は、バインダー量、水溶性溶剤(例えばエチレングリコール、グリセリン)によって、粘度を、好ましくは2.5〜15mPa・s程度の範囲で適宜調整する必要がある。これにより、綿、ポリエステル、ナイロン等の布帛の着色を行うことができる。
本発明の着色剤組成物を用いて繊維構造体を捺染法で着色する場合は、使用するシルクスクリーン版のメッシュ数、目開き数、透過容積数によって、粘度を、好ましくは500〜200000mPa・s程度の範囲で適宜調整する必要がある。これにより、高鮮明度、高品位、高精度の絵文字、タタキ柄、ボカシ柄等の着色を行うことができる。
合成高分子としては、例えば、ポリアクリル酸類、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリルアマイド等が挙げられる。セルロースとしては、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。多糖類としては、例えば、キサンタンガム、グアーガム、カゼイン、アラビアガム、ゼラチン、カラギーナン、アルギン酸、トラガカントガム、ローカストビーンガム、ペクチン等が挙げられる。
ターペンエマルションとしては、ミネラルターペンと水を非イオン系界面活性剤で乳化させたムース調のエマルション等が挙げられる。
本発明の着色剤組成物中の水の含有量は、好ましくは10〜90質量%、さらに好ましくは30〜80質量%である。
この架橋剤としては、本発明のコーティング組成物に使用する強化剤として例示したものが使用できる。
利用できる架橋反応としては、メチロール基と水酸基の脱水縮合反応、グリシジル基と水酸基とのエポキシ開環重合反応、イソシアネート基と、水酸基、カルボキシル基とのウレタン反応、オキサゾリン基とカルボキシル基とのアミドエステル反応、カルボジイミド基と水酸基及びカルボキシル基とのカルバモイルアミド反応及びイソウレア反応、シラノール基と水酸基の縮合脱水反応、金属アルコキシド基と水酸基による脱水縮合反応、多官能メチロール基と水酸基のメラミン縮合反応、ダイアセトンアクリルアミドとヒドラジドと水酸基による還元脱水反応等が用いられる。これらの水性架橋剤を着色剤組成物中に配合し、加熱すると、顔料及びバインダーポリマーの水酸基、カルボキシル基が架橋して3次元ネットワーク構造が形成され、堅牢度が向上する。
本発明の着色剤組成物中の架橋剤の含有量は、好ましくは0.1〜20質量%、さらに好ましくは0.3〜10質量%、より好ましくは1〜5質量%である。
防腐剤や防黴剤としては、フェノール、ナトリウムオマジン、ペンタクロロフェノールナトリウム、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、2,3,5,6−テトラクロロ−4(メチルスルフォニル)ピリジン、安息香酸ナトリウム等、安息香酸やソルビタン酸やデヒドロ酢酸のアルカリ金属塩、ベンズイミダゾール系化合物等が挙げられる。
金属塩封鎖剤としては、ベンゾトリアゾール、ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライト、ジイソプロピルアンモニウムナイトライト、トリルトリアゾール、サポニン類等が挙げられる。
pH調整剤としては、尿素、アンモニア水、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン、アミノメチルプロパノール、トリポリリン酸ナトリウム等のリン酸のアルカリ金属塩、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物等が挙げられる。
潤滑剤、湿潤剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリアルキレングリコール誘導体、脂肪酸アルカリ金属塩、シリコンオイルエマルション、ジメチレンポリシロキサンのポリエチレングリコール付加物等のポリエーテル変性シリコーン、ポリテトラフルオロエチレン粉末、フッ素系界面活性剤、フッ素変性オイル、アセチレングリコール等が挙げられる。
塗布方法は特に限定されないが、捺染、噴霧、浸染等の方法が適用できる。特に、噴霧塗布、ナイフコート、グラビア機、スクリーンプリント等が挙げられる。コーティング組成物を塗布後、80〜170℃で1〜10分程度乾燥することにより本発明の繊維構造体を得ることができる。
コーティング組成物の付着量によって繊維構造体の風合い及び堅牢度が異なる。従って、ピックアップ率(着色層を塗布する前の繊維構造体(100質量部)に付着したコーティング組成物の乾燥前の質量比)は、好ましくは5〜100質量部、さらに好ましくは10〜80質量部、より好ましくは20〜70質量部である。ピックアップ率が5質量部未満では、コーティング組成物の付着量が少なく、堅牢度の向上が十分ではなく、ピックアップ率が100質量部を超えると、コーティング組成物の付着量が多過ぎて、風合いが低下する傾向がある。本発明のコーティング組成物のピックアップ率を上記範囲に調整することにより、風合いと堅牢度のバランスに優れた着色繊維構造体を得ることができる。
1.着色繊維構造体の製造
ポリエステル、綿、ナイロンの各素材からなる布地について、表1記載の着色用組成物を用いて、インクジェットプリンター(ICHINOSE 2020 東伸工業)により着色を行った。
着色した布地について、表2のコーティング組成物を用いて捺染、噴霧(インクジェット方式)、浸染の各方法にてコーティング処理を行った。
コーティング組成物処理を施した布地について、130℃の条件で十分に乾燥させた後、下記方法・基準にしたがって評価を行った。
1)堅牢度試験
スガ試験機 ER−2型摩擦試験機にて JIS L 0849によって摩擦堅牢度の試験を行い、JIS L 0805規定のグレースケールに従って評価を行った。
2)風合い
コーティング組成物処理による風合いの変化を下記基準に従い触感にて評価した。
○:コーティング前の風合いと同じ。若しくは殆ど変化がない。
△:コーティング前と比較して、ややかたい感じがする。
×:コーティング前と比較して、かたい感じがする。
3)黄変
コーティング組成物処理した布地を130℃の条件下で10分間保管した後の色の変化(黄変)を観察した。
結果を表3〜表5に示す。
実施例1〜6においては、布の素材に左右されることなく本発明による効果が得られた。
バインダーポリマー(ウレタン)とは伸度が異なるバインダーポリマー(ウレタン)をコーティングポリマーとして使用した実施例7ではやや摩擦堅牢度の低下が観察された。
バインダーポリマー(ウレタン)とは種類が異なるスチレンアクリルエマルションをコーティングポリマーとして使用した参考例8ではやや風合いの低下が観察された。
参考例12、13は捺染以外の方法によってコーティングを行った場合の結果であるが、コーティング方法によらず堅牢度に優れ、一定の風合いを保っていることが分かる。浸染によってやや風合いの低下が観察されたのは、コーティング層が厚くなったためと推察される。
コーティング層がない比較例1、コーティング層に強化剤が含まれていない比較例2では、風合いは良好であるが、堅牢度が劣っている。
Claims (13)
- ポリウレタンを含むバインダーポリマーと顔料とを含む着色剤組成物により着色された着色層を有する繊維構造体において、該着色層の表面に、ポリウレタンのみからなるコーティングポリマーと強化剤と改質剤とを含むコーティング組成物により形成されたコーティング層を有し、前記改質剤が、シリコーン系水分散体又はフッ素系水分散体であることを特徴とする繊維構造体。
- 前記バインダーポリマーがポリウレタンのみからなる、請求項1記載の繊維構造体。
- 着色剤組成物及びコーティング組成物の少なくとも一方が、伸度200%以上であるポリウレタン水分散体を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の繊維構造体。
- 前記顔料の表面が、顔料分散剤で親水性処理されたものである、請求項1〜3のいずれか1項記載の繊維構造体。
- 前記顔料分散剤が、スチレンアクリル樹脂である請求項4記載の繊維構造体。
- コーティング組成物が、強化助剤を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の繊維構造体。
- ポリウレタンを含むバインダーポリマーと顔料とを含む着色剤組成物により着色された着色層を有する繊維構造体の表面のコーティングに用いられるコーティング組成物であって、ポリウレタンのみからなるコーティングポリマーと強化剤と改質剤とを含み、前記改質剤が、シリコーン系水分散体又はフッ素系水分散体であることを特徴とするコーティング組成物。
- 前記バインダーポリマーがポリウレタンのみからなる、請求項7記載のコーティング組成物。
- コーティング組成物が、伸度200%以上であるポリウレタン水分散体を含むことを特徴とする請求項7又は8記載のコーティング組成物。
- 前記顔料の表面が、顔料分散剤で親水性処理されたものである、請求項7〜9のいずれか1項記載のコーティング組成物。
- 前記顔料分散剤が、スチレンアクリル樹脂である請求項10記載のコーティング組成物。
- コーティング組成物が、強化助剤を含むことを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項記載のコーティング組成物。
- バインダーポリマーと顔料を含む着色剤組成物により着色された着色層を有する繊維構造体の表面に、請求項7〜12のいずれか1項記載のコーティング組成物を塗布することを特徴とする繊維構造体の製造方法。
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