JP6763927B2

JP6763927B2 - 酸性染料組成物、酸性染料組成物の使用、および、酸性染料組成物を用いたナイロン繊維の染色方法

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Publication number: JP6763927B2
Application number: JP2018199841A
Authority: JP
Inventors: ▲ライ▼寶昆; 宋徳欽; 潘垣賓
Original assignee: 臺湾永光化▲学▼工業股▲フン▼有限公司
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2038-10-24
Also published as: EP3477000A8; TW201917251A; JP2019077868A; EP3477000A1; US20190119848A1; TWI659138B

Description

本開示は、酸性染料組成物（ａｃｉｄｄｙｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）、その使用、および、それを用いる方法に関する。より詳細には、本開示は、酸性染料組成物、その使用、および、酸性染料組成物を用いたナイロン繊維（ｎｙｌｏｎｔｅｘｔｉｌｅｓ）の染色方法に関する。

環境保護への高い関心から、繊維染色後に発生する染料廃液（ｄｙｅｉｎｇｅｆｆｌｕｅｎｔ）の基準が厳しくなっている。したがって、染色された繊維の染色濃度（ｄｙｅｉｎｇｄｅｐｔｈ）を変えることなく、染料廃液中の染料濃度を低下させることが望ましい。

しかしながら、ナイロン繊維を従来の酸性染料（特に濃い色合い）で染色すると、ナイロンの染色箇所が限られているため染料の利用率が低い。その結果、大量の染料廃液が生成され、染料の取り込み率は低くなる。特に、ナイロン超極細繊維（ｎｙｌｏｎｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒｔｅｘｔｉｌｅｓ）を従来の酸性染料で染色すると、染色されたナイロン超極細繊維の視覚的濃さ（ｖｉｓｕａｌｄｅｐｔｈ）は、比表面積およびナイロン超極細繊維の屈折のため、十分な強さが得られない。そのため、ナイロン超極細繊維を染色するためには、多量の酸性染料を消費しなければならない。従って、洗浄工程後の排水中の染料濃度は増加し、染色されたナイロン超極細繊維の洗浄には、より多くの水を使用しなければならない。残存染料濃度が高い染料廃液および大量の排水は環境汚染の原因となり、環境保護と安全衛生の目的を達成することができない。

したがって、染色工程や染色性を変えることなく、染料廃液中の染料濃度を低下させて排水量を低減することができる酸性染料組成物を提供することが望まれている。それにより、現在のグリーンケミストリーにおける環境保護の目的を達成することができる。

本開示の目的は、酸性染料組成物を提供することである。酸性染料組成物をナイロン繊維の染色に用いると、染料廃液を大幅に減少できる。更に、本開示は、酸性染料組成物の使用、および、酸性染料組成物を用いたナイロン繊維の染色方法を提供する。

本開示の酸性染料組成物は、酸性染料、および、水溶性Ｃａ²⁺化合物を含む。ここで、酸性染料の総重量を１００重量部としたとき、水溶性Ｃａ²⁺化合物の含有量は、０．１重量部〜５０重量部の範囲とすることができる。また、本開示は、ナイロン繊維を染色するための前記酸性染料組成物の使用を提供する。さらに、本開示は、前記酸性染料組成物でナイロン繊維を染色する染色工程を含む、ナイロン繊維の染色方法を提供する。

本開示の酸性染料組成物において、酸性染料および水溶性Ｃａ²⁺化合物は、染色工程の前に混合される。したがって、酸性染料組成物中の水溶性Ｃａ²⁺化合物の含有量を正確に制御することができる。本開示では、予め酸性染料と水溶性Ｃａ²⁺化合物を混合しておき、酸性染料組成物中の水溶性Ｃａ²⁺化合物に対する酸性染料の割合を固定しているので、水溶性Ｃａ²⁺化合物は、本開示の酸性染料組成物が使用される時に、染色工程中に追加的に添加されることはない。故に、染色工程は簡単に実行することができ、水溶性Ｃａ²⁺化合物に対する酸性染料比率のアンバランスの問題を防止できる。さらに、本開示の酸性染料組成物に水溶性Ｃａ²⁺化合物を追加しても、水溶性Ｃａ²⁺化合物を含む酸性染料組成物の性質は、水溶性Ｃａ²⁺化合物を含まない酸性染料組成物の性質と同様であることから、染色工程を調整する必要はない。さらに、本開示の酸性染料組成物を使用してナイロン繊維を染色する場合、水溶性Ｃａ²⁺化合物を含まない酸性染料組成物を用いてナイロン繊維を染色する染色方法と比較して、染料廃液中の染料濃度を大幅に低下できる。それにより、現在のグリーンケミストリーにおける環境保護の目的を達成することができる。

本開示において、水溶性Ｃａ²⁺化合物の種類は、水溶性Ｃａ²⁺化合物が水溶液中で一定の溶解性を有すれば特に限定はない。例えば、水溶性Ｃａ²⁺化合物の溶解度は、２０℃の水１００ｇ当たり２０ｇより大きい。水溶性Ｃａ²⁺化合物の具体例としては、ＣａＣｌ₂、Ｃａ（Ｃ₂Ｈ₃Ｏ₂）₂、ＣａＳＯ₄、または、それらの組み合わせが挙げられる。本開示の一つの実施形態では、水溶性Ｃａ²⁺化合物は、ＣａＣｌ₂である。

本開示では、酸性染料の総重量を１００重量部としたとき、水溶性Ｃａ²⁺化合物の含有量は、０．１重量部〜５０重量部の範囲とすることができる。例えば、酸性染料の総重量を１００重量部としたとき、水溶性Ｃａ²⁺化合物の含有量は、５重量部〜３０重量部、５重量部〜２０重量部、８重量部〜２０重量部、または、８重量部〜１０重量部である。換言すると、水溶性Ｃａ²⁺化合物の酸性染料に対する重量比は、５％〜３０％、５％〜２０％、８％〜２０％、または、８％〜１０％の範囲とすることができる。

本開示において、酸性染料の種類は、ナイロン繊維を染色するのに適したものであれば特に制限はない。例えば、酸性染料は、ＡｃｉｄＢｌａｃｋ１７２、ＡｃｉｄＢｌａｃｋＡＣＥ、ＡｃｉｄＹｅｌｌｏｗ２２０、ＡｃｉｄＲｅｄ３１５、ＡｃｉｄＢｌｕｅ３１７、ＡｃｉｄＢｌｕｅ１１３、または、それらの組み合わせが挙げられる。本開示の一つの実施形態では、酸性染料は、ＡｃｉｄＢｌａｃｋ１７２、ＡｃｉｄＢｌａｃｋＡＣＥ、または、それらの組み合わせである。

本開示において、酸性染料組成物の形態は特に限定されず、固体（例えば、粉末）または溶液であってもよい。

本開示において、酸性染料組成物の使用量は、特に限定されず、所望の染色濃度（ｄｙｅｉｎｇｄｅｐｔｈ）および／または染色されるナイロン繊維の種類に応じて調整することができる。例えば、濃色染色されたナイロン繊維が望まれる場合、１００重量部のナイロン繊維に対して、酸性染料の使用量は、０．１重量部〜１０重量部、１重量部〜８重量部、４重量部〜８重量部、または、４重量部〜６重量部の範囲とすることができる。換言すると、ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比（すなわち繊維の重量に対して（ｏｎｔｈｅｗｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅｆｉｂｅｒ，ｏ．ｗ．ｆ．））は、０．１％〜１０％、１％〜８％、４％〜８％、または、４％〜６％とすることができる。

本開示において、ナイロン繊維は、通常のナイロン繊維、ナイロン超極細繊維（ナイロンマイクロファイバー基板、ａｎｙｌｏｎｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、または、ダブルジャージーナイロン繊維（ｄｏｕｂｌｅｊｅｒｓｅｙｎｙｌｏｎｔｅｘｔｉｌｅｓ）であってもよい。特に、ナイロン超極細繊維が、水溶性Ｃａ²⁺化合物を含有する酸性染料組成物で染色されない場合、染色されたナイロン超極細繊維の視覚的濃さ（ｖｉｓｕａｌｄｅｐｔｈ）は、比表面積およびナイロン超極細繊維の屈折のため、十分な強さが得られない。そのため、ナイロン超極細繊維を染色するためには、多量の酸性染料を消費しなければならず、環境汚染を引き起こす。しかしながら、ナイロン超極細繊維を本開示の酸性染料組成物で染色すると、酸性染料の使用量を増やすことなく所望の染色濃度を達成することができる。また、染料廃液中の染料濃度が低く、酸性染料分子の利用率が高くなり、環境保護の目的を達成することができる。

本発明の他の新規な特徴は、以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。

以下の実施形態は、本開示の上記及び他の技術内容、特徴及び/又は効果を明確に示すためのものである。特定の実施形態による説明を通して、当業者は、上記の目的を達成するために本開示が採用する技術的な手段および効果をさらに理解することができる。さらに、本明細書に開示される内容は、当業者にとって容易に理解および実施され得るので、本開示の概念から逸脱しない同等のすべての変更または設計変更は、添付の特許請求の範囲に包含されるべきである。

本開示の以下の実施形態では、ナイロン超極細繊維（ｎｙｌｏｎｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒｔｅｘｔｉｌｅｓ）は、様々な酸性染料組成物で染色される。以下、染色工程（ｄｙｅｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ）、洗浄工程（ｗａｓｈｉｎｇｏｆｆｐｒｏｃｅｓｓ）、および、検査工程（ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ）の工程を簡単に説明する。

＜染色工程＞
染色するナイロン繊維（％ｏ．ｗ．ｆ．）に対応する重量％の酸性染料、および、ｐＨ５の緩衝液を染色ポットに入れた。次に、染色ポットに水を加え、添加する水の量を染色するナイロン繊維の重量の２０倍（浴比１：２０）とした。染浴を９８℃にゆっくりと加熱（加熱速度＝１．０〜１．５℃／分）し、温度を３０分間維持した。次に、ナイロン繊維を染浴から取り出し、染料廃液の吸光度を検出し、染色されたナイロン繊維を洗浄した。

＜洗浄工程＞
染色工程後、染色されたナイロン繊維を染浴から取り出した。染色されたナイロン繊維のピックアップ率（ｐｉｃｋ−ｕｐｒａｔｅ）は２００％であった。次いで、染色されたナイロン繊維を、一定量の水を含むポットに入れた。なお、水の量と染色されたナイロン繊維比は１：２０であった。染色されたナイロン繊維を、室温で１０分間洗浄した。洗浄工程は、３回繰り返した。

＜検査工程＞
染料廃液を石英管（幅１ｃｍ）に入れ、可視光吸光度をＵＶ／ＶＩＳ分光光度計で測定した。可視光バンド（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）を走査し、ピーク吸光度を記録した。

＜化学的酸素要求量（ＣＯＤ）試験＞
過剰量の重クロム酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｉｃｈｒｏｍａｔｅ）溶液を水試料に加え、続いて硫酸溶液（約５０重量％）中で還流した。残りの重クロム酸カリウムを硫酸第一鉄アンモニウム溶液で滴定した。化学的酸素要求量（ＣＯＤ）は、重クロム酸カリウムの消費量によって決定することができ、ＣＯＤは、水試料中で酸化され得る有機分子の量を表す。

＜Ａｍｅｒｉｃａｎｄｙｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＤＭＩ）の価値テスト＞
真の色（ｔｒｕｅｃｏｌｏｒ）は、濁度を除去した後の水サンプルの色を意味する。５９０ｎｍ、５４０ｎｍ及び４３８ｎｍにおける水試料の透過率を分光光度計で測定した。三刺激値（Ｔｒｉｓｔｉｍｕｌｕｓｖａｌｕｅ）およびマンセル値（Ｍｕｎｓｅｌｌｖａｌｕｅｓ）を透過率から計算し、次いで、Ａｄａｍｓ−Ｎｉｃｋｅｒｓｏｎの色彩値式（Ａｄａｍｓ−Ｎｉｃｋｅｒｓｏｎｃｈｒｏｍａｔｉｃｖａｌｕｅｆｏｒｍｕｌａ）によって、ＤＥ値（デルタＥ、デルタ誤差（ＤｅｌｔａＥｒｒｏｒ）とも呼ばれる。）を決定した。ＤＥ値は、光強度の計算された値であり、市販品で許容される最大色差を１単位として計算される。ＤＥ値を較正曲線と比較して、水サンプルのＡＤＭＩ値を得た。

＜実施例１＞
ＡｃｉｄＢｌａｃｋ１７２およびＣａＣｌ₂を混合して、ナイロン超極細繊維とダブルジャージーナイロン繊維を染色した。本実施形態では、添加する水の量は、ナイロン繊維の重量の１０倍（浴比＝１：１０）とした。ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は５％であった。結果を以下の表１に示す。

表１に示す結果から、ナイロン超極細繊維を染色する際に、ＣａＣｌ₂および酸性染料を共用すると、染料廃液の吸光度を著しく低下することができた。

＜実施例２＞
ＡｃｉｄＢｌａｃｋ１７２およびＣａ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₂は、ナイロン超極細繊維とダブルジャージーナイロン繊維の染色に適していた。本実施形態では、添加する水の量は、ナイロン繊維の重量の１０倍（浴比＝１：１０）とした。ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は５％であった。結果を以下の表２に示す。

表２に示す結果から、ナイロン超極細繊維を染色する際に、Ｃａ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₂および酸性染料を共用すると、染料廃液の吸光度を著しく低下することができた。

＜実施例３＞
ＡｃｉｄＢｌａｃｋ１７２およびＣａＣｌ₂を混合して、ナイロン超極細繊維を染色した。ここで、ＣａＣｌ₂を含まない対照群では、ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は９．５％であった。一方、ＣａＣｌ₂を用いた群では、ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は６％であり、酸性染料に対するＣａＣｌ₂の重量比は８％であった。ＣａＣｌ₂を含む群のナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は、ＣａＣｌ₂を含まない対照群の重量比よりも低いが、同程度の染色強度が得られた。結果を以下の表３に示す。

表３に示す結果から、ナイロン超極細繊維を染色する際に、ＣａＣｌ₂および酸性染料を共用すると、酸性染料の使用量を減らすことができ、染料廃液の吸光度が低く、ナイロン超極細繊維の染色濃度が大幅に改善された。

また、本実施形態では、染料廃液のＣＯＤおよびＡＭＤＩ値、並びに、３回の洗浄工程後の全洗浄排水（ｏｖｅｒａｌｌｅｆｆｌｕｅｎｔ）のＣＯＤおよびＡＭＤＩ値を測定した。結果を以下の表４に示す。

表４に示す結果から、ＣａＣｌ₂および酸性染料を共用してナイロン超極細繊維を染色すると、染料廃液および洗浄工程後の全洗浄排水のＣＯＤおよびＡＤＭＩ値を大幅に低下できるので、現在のグリーンケミストリーにおける環境保護の目的を達成することができる。

＜実施例４＞
ＡｃｉｄＹｅｌｌｏｗ２２０（Ｙ−２２０）およびＣａＣｌ₂を混合して、ナイロン超極細繊維を染色した。ここで、ＣａＣｌ₂を含まない対照群では、ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は１％および４％であった。一方、ＣａＣｌ₂を用いた群では、ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は１％および４％であり、酸性染料に対するＣａＣｌ₂の重量比は８％であった。結果を以下の表５に示す。

＜実施例５＞
ＡｃｉｄＲｅｄ３１５（Ｒ−３１５）およびＣａＣｌ_２を混合して、ナイロン超極細繊維を染色した。ここで、ＣａＣｌ₂を含まない対照群では、ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は１％および４％であった。一方、ＣａＣｌ₂を用いた群では、ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は１％および４％であり、酸性染料に対するＣａＣｌ₂の重量比は８％であった。結果を以下の表６に示す。

＜実施例６＞
ＡｃｉｄＢｌｕｅ３１７（Ｂ−３１７）およびＣａＣｌ_２を混合して、ナイロン超極細繊維を染色した。ここで、ＣａＣｌ₂を含まない対照群では、ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は１％および４％であった。一方、ＣａＣｌ₂を用いた群では、ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は１％および４％であり、酸性染料に対するＣａＣｌ₂の重量比は８％であった。結果を以下の表７に示す。

＜実施例７＞
ＡｃｉｄＢｌｕｅ１１３（Ｂ−１１３）およびＣａＣｌ_２を混合して、ナイロン超極細繊維を染色した。ここで、ＣａＣｌ₂を含まない対照群では、ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は１％および４％であった。一方、ＣａＣｌ₂を用いた群では、ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は１％および４％であり、酸性染料に対するＣａＣｌ₂の重量比は８％であった。結果を以下の表８に示す。

表５〜表８に示す結果から、ＣａＣｌ₂および酸性染料を共用してナイロン超極細繊維を染色し、ナイロン超極細繊維に対する酸性染料の重量比を４％とした場合、染料廃液の吸光度を低減することができた。また、洗浄工程後の廃液中の染料濃度を低減することができ、洗浄工程中に発生する排水量を大幅に低減することができる。

＜実施例８＞
ＡｃｉｄＢｌａｃｋ１７２を、ＣａＣｌ₂とＣａＳＯ₄それぞれに混合して、ナイロン超極細繊維を染色した。ナイロン繊維に対する酸性染料の重量比は６％だった。酸性染料に対するＣａＣｌ₂の重量比は８％であった。酸性染料に対するＣａＳＯ₄の重量比は７．３７％であった。結果を以下の表９に示す。

表９に示す結果から、Ｃａ²⁺当量濃度が同じ場合、ＣａＣｌ₂およびＣａＳＯ₄の群では、染料廃液および洗浄工程後の排水中の染料の減少効果は類似していたが、当実験では、ＣａＣｌ₂を含む群がより良好な効果を示した。

以上の結果より、本開示の酸性染料組成物に水溶性Ｃａ²⁺化合物を添加すると、濃色染色をする際に、染料廃液中の残存染料濃度を低減することができる。また、洗浄工程で発生する排水を大幅に削減することができ、現在のグリーンケミストリーにおける環境保護の目的を達成することができる。

本開示は、その実施形態に関連して説明されたが、以下の特許請求の範囲として開示される本開示の精神および範囲から逸脱することなく、多くの他の可能な修正および変形がなされ得ることが理解されるべきである。

本出願は、２０１７年１０月２５日に出願された台湾特許出願第１０６１３６６６５号に基づく優先権を主張し、当該台湾特許出願に開示された事項は、参照により、本出願に組み込まれる。

Claims

ナイロン繊維を染色するための酸性染料組成物であって、
該酸性染料組成物は、
酸性染料と、
水溶性Ｃａ²⁺化合物と、
を含み、
前記水溶性Ｃａ²⁺化合物の溶解度が、２０℃の水１００ｇ当たり２０ｇより大きく、
前記酸性染料の総重量を１００重量部としたとき、前記水溶性Ｃａ²⁺化合物の含有量が０．１重量部〜５０重量部の範囲であり、
前記酸性染料組成物の形態が固体である、
酸性染料組成物。
前記水溶性Ｃａ²⁺化合物が、ＣａＣｌ₂、Ｃａ（Ｃ₂Ｈ₃Ｏ₂）₂ 、またはそれらの組み合わせである、
請求項１に記載の酸性染料組成物。
前記水溶性Ｃａ²⁺化合物が、ＣａＣｌ₂である、
請求項２に記載の酸性染料組成物。
前記水溶性Ｃａ²⁺化合物の含有量が、５重量部〜３０重量部である、
請求項１に記載の酸性染料組成物。
前記酸性染料が、ＡｃｉｄＢｌａｃｋ１７２、ＡｃｉｄＢｌａｃｋＡＣＥ、ＡｃｉｄＹｅｌｌｏｗ２２０、ＡｃｉｄＲｅｄ３１５、ＡｃｉｄＢｌｕｅ３１７、ＡｃｉｄＢｌｕｅ１１３、または、それらの組み合わせである、
請求項１に記載の酸性染料組成物。
ナイロン繊維を染色するための酸性染料組成物の使用であって、
前記酸性染料組成物は、
酸性染料と、
水溶性Ｃａ²⁺化合物と、
を含み、
前記水溶性Ｃａ²⁺化合物の溶解度が、２０℃の水１００ｇ当たり２０ｇより大きく、
前記酸性染料の総重量を１００重量部としたとき、前記水溶性Ｃａ²⁺化合物の含有量が０．１重量部〜５０重量部の範囲であり、
前記酸性染料組成物の形態が固体である、
酸性染料組成物の使用。
前記水溶性Ｃａ²⁺化合物が、ＣａＣｌ₂、Ｃａ（Ｃ₂Ｈ₃Ｏ₂）₂ 、または、それらの組み合わせである、
請求項６に記載の酸性染料組成物の使用。
前記水溶性Ｃａ²⁺化合物の含有量が、５重量部〜３０重量部である、
請求項６に記載の酸性染料組成物の使用。
前記酸性染料が、ＡｃｉｄＢｌａｃｋ１７２、ＡｃｉｄＢｌａｃｋＡＣＥ、ＡｃｉｄＹｅｌｌｏｗ２２０、ＡｃｉｄＲｅｄ３１５、ＡｃｉｄＢｌｕｅ３１７、ＡｃｉｄＢｌｕｅ１１３、または、それらの組み合わせである、
請求項６に記載の酸性染料組成物の使用。
１００重量部のナイロン繊維に対して、前記酸性染料の使用量が０．１重量部〜１０重量部である、
請求項６に記載の酸性染料組成物の使用。
前記ナイロン繊維が、ナイロン超極細繊維である、
請求項６に記載の酸性染料組成物の使用。
ナイロン繊維の染色方法であって、
前記染色方法は、
酸性染料と水溶性Ｃａ²⁺化合物とを混合して、酸性染料組成物を形成する工程、
形成した前記酸性染料組成物を使用してナイロン繊維を染色する染色工程、
を含み、
前記酸性染料組成物の形態が固体であり、
前記酸性染料組成物は、
前記水溶性Ｃａ²⁺化合物の溶解度が、２０℃の水１００ｇ当たり２０ｇより大きく、
前記酸性染料の総重量を１００重量部としたとき、前記水溶性Ｃａ²⁺化合物の含有量が０．１重量部〜５０重量部の範囲である、
染色方法。
前記水溶性Ｃａ²⁺化合物が、ＣａＣｌ₂、Ｃａ（Ｃ₂Ｈ₃Ｏ₂）₂ 、または、それらの組み合わせである、
請求項１２に記載の染色方法。
前記水溶性Ｃａ²⁺化合物の含有量が、５重量部〜３０重量部である、
請求項１２に記載の染色方法。
前記酸性染料が、ＡｃｉｄＢｌａｃｋ１７２、ＡｃｉｄＢｌａｃｋＡＣＥ、ＡｃｉｄＹｅｌｌｏｗ２２０、ＡｃｉｄＲｅｄ３１５、ＡｃｉｄＢｌｕｅ３１７、ＡｃｉｄＢｌｕｅ１１３、または、それらの組み合わせである、
請求項１２に記載の染色方法。
１００重量部のナイロン繊維に対して、前記酸性染料の使用量が０．１重量部〜１０重量部である、
請求項１２に記載の染色方法。
前記ナイロン繊維が、ナイロン超極細繊維である、
請求項１２に記載の染色方法。