JPWO2002022942A1 - 高架橋ポリアクリル系繊維を含む繊維製品の染色前処理方法および染色方法ならびに染色前処理繊維製品および繊維製品 - Google Patents

Abstract

高架橋ポリアクリル系繊維（アクリル繊維を原料にしてニトリル基を一部加水分解してアミド基及びカルボン酸基を生成させたもの）を含む糸、織物、編物等の繊維製品と混用されている繊維を色相差なく染色する。高架橋ポリアクリル系繊維を含む糸、織物、編物等の繊維製品を酸性液に浸漬し、高温加圧下で処理を行う前処理工程を具備する染色前処理方法。上記染色前処理方法の後、高架橋ポリアクリル系繊維と混用されている繊維に慣用されている方法にて染色する染色方法。これらの染色前処理方法および染色方法によって得られた染色前処理繊維製品および繊維製品。

Description

技術分野
本発明は高架橋ポリアクリル系繊維を含む繊維製品の染色前処理方法および染色方法と、これによって得られる染色前処理繊維製品および繊維製品とに関するものである。
背景技術
近年、清潔性や快適性を付与した機能商品が多く開発されてきたが、その一つに高架橋ポリアクリル系繊維を混用した抗菌性能、防臭性能を有している繊維製品が注目されている（例えば、米国特許第５８５３８７９号、米国特許第５２９２８２号参照）。
高架橋ポリアクリル系繊維はカルボン酸塩を持つという特異な化学構造を持っているため、この繊維を混用した繊維製品は、ｐＨの緩衝力を有しており、また抗菌性、防臭性などの機能が認められており、幅広い用途展開が期待できる。しかし、このｐＨ調整力が災いして、染色が非常に困難になる。そこでこれらの繊維製品を染色する方法として、下記のような方法がとられている。
（１）高架橋ポリアクリル系繊維のｐＨ緩衝力を封鎖するだけの量の酸またはアルカリを最初から染色溶液に加えておき、この染色溶液の中に被染物を浸漬して染色する方法。
（２）高架橋ポリアクリル系繊維を混用した繊維製品を染色中に、染色溶液中に酸またはアルカリを適宜分割投入して、高架橋ポリアクリル系繊維のｐＨ緩衝力を緩和させながら、混用した他の繊維を染色する方法。
しかし、上記１の方法は、染色条件（混用繊維の種類、混用率、染料の種類、染料濃度、浴比など）が異なるたびに、酸またはアルカリの量を調整しなければならず、染色溶液も安定せず染色斑が発生して、製品の色相の再現性に乏しく、染色ロット間の色相差が大きく不安定なものになる。
また、上記２の方法は、高架橋ポリアクリル系繊維のｐＨ緩衝力が、この高架橋ポリアクリル系繊維に混用される繊維によって異なるために、酸またはアルカリの分割投入が複雑でかつｐＨの管理が難しく、染色斑が発生し色相のバラツキが大きく、商業生産に適さない。
発明の開示
上述したような高架橋ポリアクリル系繊維混用品の染色が極めて困難であることに鑑み、常に所望の染色物が容易に得られるような染色法について鋭意研究した結果、本発明に到達した。
本発明の高架橋ポリアクリル系繊維を含む繊維製品の染色前処理方法は、高架橋ポリアクリル系繊維を含む糸、織物、編物等の繊維製品を酸性液に浸漬し、高温加圧下で処理を行う前処理工程を具備するものである。上記前処理工程において、１０５〜１４０℃、１．５〜２気圧の範囲の高温加圧条件で処理するものである。また、前処理工程後、繊維製品を水洗する水洗工程を具備するものである。さらに、水洗工程後、繊維製品を乾燥する乾燥工程を具備するものである。
本発明の染色前処理繊維製品は、上記染色前処理方法によって得られるものである。
本発明の高架橋ポリアクリル系繊維を含む繊維製品の染色方法は、上記した染色前処理方法を実施した後、高架橋ポリアクリル系繊維と混用されている繊維に慣用されている方法にて染色するものである。
本発明の繊維製品は、上記染色方法によって得られるものである。
本発明によると、染色時の高架橋ポリアクリル系繊維のｐＨ緩衝力が封じられ、この高架橋ポリアクリル系繊維と混用されている繊維に安定した色相の染色が行われる。この高架橋ポリアクリル系繊維のｐＨ緩衝力が封じられるのは、染色時の一時的なのもであり、染色後、繊維製品として最終的な処理が施されるまでの間に封鎖されていたｐＨ緩衝力が回復することとなるので、最終的に得られる繊維製品は、安定した色相に染色して品位を持った製品で、かつ、高架橋ポリアクリル系繊維による吸湿性、抗菌性、防臭性などの性能を備えたものとなり、高機能でデザイン的自由度に優れ、広く衣料対象の用途に利用することができることとなる。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明で言う繊維製品とは、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリル繊維などの合成繊維、湿式セルローズ繊維（レーヨン、キュプラ、ポリノジック繊維等）および乾式セルローズ繊維（テンセル、リヨセル等）などの再生セルローズ繊維、綿、麻、ウール、シルクなどから選ばれる一種以上の繊維と、高架橋ポリアクリル系繊維との混紡、混合からなる糸、交繊、交織の織物、編物、不織布が含まれる。
これらの繊維製品は、肌着、靴下、手袋、マフラー等のほか、スポーツウェア、紳士用衣服、寝装関連品（パジャマ、布団の側地、ベッドの側地、タオル、シーツ、枕の側地等）、カーテン、椅子の側地、カーシートの側地、座布団の側地、建装関連品、靴の中敷、靴の内張り等に使用される。
本発明で言う高架橋ポリアクリル系繊維は、アクリル繊維を原料にしてニトリル基を一部加水分解してアミド基およびカルボン酸基を生成させ、さらにその一部をヒドラジン等で架橋させた繊維であり、通常、ヒドラジン架橋による窒素含有量の増加が１．０〜１０．０重量％であり、１．０〜５．０ｍｍｏｌ／ｇのカルボン酸塩基が、残部にはアミド基が導入されている。この繊維はｐＨを常に７．５〜８．０に保つｐＨ緩衝力があり、また吸湿性、抗菌作用、消臭作用なども併せて有する。
前処理工程は、高架橋ポリアクリル系繊維に対して使用する酸濃度を０．０２〜０．０６ｍｏｌ／リットルの範囲に調液した処理溶液に繊維製品を浸漬させ、この処理溶液中の繊維製品を１０５℃〜１４０℃、１．５〜２気圧の条件下で１０〜８０分間処理を行うことによって実行される。
上記前処理工程において、処理溶液に用いる酸類としては、一般の無機酸、有機酸が挙げられる。このうち、特に緩衝力の高い有機酸を用いることが好ましい。有機酸の代表例としては、酢酸、クエン酸、リンゴ酸等が挙げられる。特にコスト、作業性の面から酢酸が好ましい。
上記前処理工程において、処理溶液の酸濃度は、０．０２ｍｏｌ／リットル〜０．０６ｍｏｌ／リットルである。０．０２ｍｏｌ／リットル未満では末端カルボキシル基のＮａイオンとの水素置換が不充分であり、０．０６ｍｏｌ／リットルを越えて用いても効果は変わらない。
上記前処理工程における処理溶液の処理温度は、１０５℃未満では高架橋ポリアクリル系繊維の有する末端カルボキシル基のＮａイオンとの水素置換が充分に行われない。また１４０℃を越えると高架橋ポリアクリル系繊維の黄変、硬化による品位低下がある。したがって、１０５〜１４０℃、好ましくは１３５〜１４０℃とする。
上記前処理工程における処理溶液の処理圧力は、１．５気圧〜２気圧である。１．５気圧未満では、高架橋ポリアクリル系繊維の有する末端カルボキシル基のＮａイオンとの水素置換が不充分であり、２気圧を越えても、効果は変わらない。
上記前処理工程における処理時間は、１０分〜８０分の間で決定される。１０分未満では、高架橋ポリアクリル系繊維の末端カルボン酸塩との水素置換が不充分でかつ不均一となる。処理時間が８０分を越えても、末端置換反応は完結しており時間の無駄である。
水洗工程は、上記前処理工程後の繊維製品を水洗することによって実行される。この水洗は、上記前処理工程において、高架橋ポリアクリル系繊維と混用されている繊維に付着した酸を洗い流すことができれば、特にどのような水洗方法であっても良く、例えば、水浴内での漬け洗いであってもよいしシャワーなどによる噴水下に繊維製品を通過させて水洗してもよい。
乾燥工程は、上記水洗工程後の繊維製品を乾燥させる事によって実行される。この乾燥は、上記水洗工程において濡れた繊維製品を乾燥させることができる方法であれば、特に限定されるものではなく、例えば、熱風乾燥、加熱乾燥、天日乾燥、自然乾燥などが挙げられる。
染色前処理繊維製品は、前処理工程後、水洗工程後、乾燥工程後のいずれの状態であってもよい。
ただし、前処理工程後の染色前処理繊維製品は、酸が付着した状態であるため、すぐに染色に移行しなければ、染色前処理繊維製品の高架橋ポリアクリル系繊維と混用されている繊維が劣化してしまうこととなる。また、水洗工程後の染色前処理繊維製品は、付着した酸を洗い流しているので、すぐに染色に移行しなくてもよいが、湿った状態となっているので、長期間放置しておくと、カビの発生などが懸念されることとなる。したがって、他工場へ出荷したり、染色までの間しばらく放置しておくような場合には、乾燥工程後の染色前処理繊維製品を利用することが好ましい。
これらの染色前処理繊維製品は、染色前処理繊維製品の高架橋ポリアクリル系繊維と混用されている混用繊維に慣用されている方法にて染色することができる。
この慣用されている染色方法としては、高架橋ポリアクリル系繊維の存在を全く考慮することなく、それ以外の混用繊維について通常に行われている染料、助剤などを用いた染色方法で染色することができる。また、染色方法としては、例えば、浸染（綛糸染、チーズ糸染、編物反染、織物反染、製品染）、連染、捺染、転写捺染などが挙げられる。
このうち、連染、捺染、転写捺染などを実施する場合は、染色前処理繊維製品に付着した酸や水分が染色の邪魔をしないように、乾燥工程後の染色前処理繊維製品を利用することが好ましい。ただし、浸染を実施する場合には、染める前にソーピング処理が実施されるのが主であるため、このような場合には、前処理工程後の染色前処理繊維製品や、水洗処理後の染色前処理繊維製品であっても染色することができる。第１図の表は、染色前処理繊維製品の高架橋ポリアクリル系繊維と混用されている繊維の種類毎に、浸染する場合に慣用されている染色条件の一例を示している。
このように、染色前処理繊維製品の高架橋ポリアクリル系繊維と混用した繊維に慣用されている染色方法で、染色前処理繊維製品の染色を行うことにより、均一な、安定した染色を行うことができる。
また、上記慣用されている染色方法においては、いずれの染色方法においても、染色前のソーピング処理、染色後の染後処理までが含まれる。
ソーピング処理は、上記混用繊維によって異なるが、水素漂白または塩素漂白のうちの何れかの処理と併用される場合がある。このソーピング処理は、例えば、ソーピングおよび水素漂白を行った後、染色を行う場合の他に、ソーピングして染色を行った後、再度水素漂白をして染色を行うといった具合に、ソーピング処理と染色とを繰り返して何度か行う場合もある。また、ソーピング処理自体が必要の無い場合もある。
染後処理は、繊維製品の表面の未染着染料を除去するために行われる。この染後処理は、上記混用繊維によって染色方法が異なるので、それに応じて行われる。例えば、混用繊維がポリエステル、ポリエステルＣＤの場合は、還元洗浄が行われる。混用繊維がセルロース系繊維、ポリエステルセルロースの場合は、中和・ソーピングが行われる。また、このように未染着染料の除去が行われた繊維製品は、必要に応じてフィックス処理、柔軟仕上げ処理、乾燥処理などが施されて完成される。
このようにして得られる繊維製品は、染色時に、高架橋ポリアクリル系繊維のｐＨ緩衝力が封じ込められているが、その効果は、恒久的なものではなく、一時的なものであるため、染色時に封じ込められていた高架橋ポリアクリル系繊維本来の性能は、染色後の染後処理などを経ることによって回復する。したがって、このようにして得られた繊維製品は、高架橋ポリアクリル系繊維による吸湿性、抗菌性、防臭性等の品質を損なうことなく、しっかりと染色される。
発明を実施するための最良の形態
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。
高架橋ポリアクリル系繊維１５％とポリエステル８５％の割合で均一混紡した３０番単糸の糸を用いて２２Ｇ×３０”Φの編機で編んだ目付２２０ｇ／ｍ^２の編物１反（約１０ｋｇ）を、液流染色機の中に浸漬し、９０℃で精練を行い水洗を行った後、乾燥機で乾燥させて被染物を準備した。
［染色前処理］
０．００５７ｍｏｌ／リットル、０．０１１３ｍｏｌ／リットル、０．０２２７ｍｏｌ／リットル、０．０３４０ｍｏｌ／リットル、０．０４５３ｍｏｌ／リットル、０．０５６７ｍｏｌ／リットル、０．０６８０ｍｏｌ／リットル、０．０９０７ｍｏｌ／リットル、０．１１３３ｍｏｌ／リットルとなされた９種類の濃度の酢酸処理液を調製した。
上記被染物１０ｇを、それぞれの酢酸処理溶液に、浴比１：２０となるように染色試験機（テクサム技研製　ミニカラー）の中に入れ、１０分間浸漬後、２０分かけて６０℃まで昇温し、６０℃の温度で３０分間処理した。その後、染色試験機の中から被染物を取り出し、水洗を行って、酢酸による染色前処理を完了した染色前処理被染物とする。
この時、各々の酢酸濃度の処理液の初浴のｐＨ、被染物を浸漬して１０分経過後のｐＨ、処理終浴のｐＨを各々測定した。
結果を第２図の表に示す。
処理温度を１００℃、１３０℃とした以外は、上記と同様に染色前処理した染色前処理被染物についても、各々の酢酸濃度の処理液の初浴のｐＨ、被染物を浸漬して１０分経過後のｐＨ、処理終浴のｐＨを各々測定した。
ただし、処理温度１００℃の場合は、処理溶液を３０分かけて１００℃まで昇温し、１００℃の温度で３０分間被染物を処理した後、処理溶液を８０℃に冷ました状態で終浴のｐＨを測定した。
また、処理温度１３０℃の場合は、処理溶液を５０分かけて１３０℃まで昇温し、１３０℃の温度で３０分間被染物を処理した後、処理溶液を８０℃に冷ました状態で処理終浴のｐＨを測定した。
測定結果を第２図の表に示す。
［染色］
上記染色前処理被染物のそれぞれと、それぞれに用意したポリエステル繊維用の染色溶液とを、浴比１：２０となるように染色試験機（テクサム技研製　ミニカラー）の中に入れ、被染物を染色溶液に１０分間浸漬後、染色溶液を５０分かけて１３５℃まで昇温し、１３５℃の温度で３０分間染色を行った後、染色溶液を徐冷し、その後、充分に被染物の水洗を行った。
この時、前処理時の酢酸濃度別に初浴のｐＨ、染色前処理被染物を浸漬して１０分経過後の染色溶液のｐＨ、染色完了後５０℃に冷ました状態での終浴のｐＨを各々測定した。
また、この染色後のそれぞれの染色物は、浴比１：２０となるように染色試験機（テクサム技研製　ミニカラー）の中に入れ、還元処理液に１０分間浸漬後、１０分かけて８０℃まで昇温して還元処理を行った。この還元処理後のそれぞれの染色物は、浴比１：２０となるように染色試験機（テクサム技研製　ミニカラー）の中に入れ、柔軟処理液に常温で１０分間浸漬後、遠心脱水、熱風乾燥を行って一連の染色工程を終了させた。
この染色を、酢酸濃度の異なるそれぞれの前処理溶液について、上記染色を繰り返し、それぞれの前処理溶液につき５つの染色前処理被染物の染色を行った。染色後に得られる染色物の染色の再現性と、均一性とを目視により評価した。評価は、◎：優、○：良、△：可、×：不可の四段階で評価した。
なお、染色溶液は、青色分散染料０．０１４％ｏｗｆ（住友化学社製）、赤色分散染料０．００４４％ｏｗｆ（住友化学社製）、黄色分散染料０．００３％ｏｗｆ（三菱化成製）によって灰色とした分散染料を染色試験機の中に入れ、そこに、１ｇ／リットルｏｗｓの分散剤（三洋化成製　イオネットＲ−１）と０．００４５３ｍｏｌ／リットルの酢酸とを加えた溶液１リットルのうちの２００ｃｃを加えて調製したものを使用した。
また、還元処理液は、カセイソーダ２ｇ、ハイドロサルファイト２ｇ、活性剤（洗剤）１ｇを加えた溶液１リットルのうちの２００ｃｃを染色試験機に入れて使用した。柔軟処理液は、ポリエチレンワックス柔軟剤３ｇを加えた溶液１リットルのうちの２００ｃｃを染色試験機に入れて使用した。
ｐＨ測定、再現性評価、均一性評価の結果を第３図及び第４図の表に示す。
［比較例］
酢酸の前処理を行っていない上記被染物と、ポリエステル繊維用の染色溶液とを、浴比１：２０となるように染色試験機（テクサム技研製　ミニカラー）の中に入れ、染色溶液に１０分間浸漬後、染色溶液を５０分かけて１３５℃まで昇温し、１３５℃の温度で３０分間染色を行った後、染色溶液を徐冷し、その後、充分に染色物の水洗を行った。
この時、染色溶液の酢酸濃度別に初浴のｐＨ、被染物を浸漬して１０分経過後のｐＨ、染色完了後５０℃に冷ました状態での終浴のｐＨを各々測定した。
また、この染色後のそれぞれの染色物は、上記と同様の還元処理および柔軟処理を行った後、遠心脱水、熱風乾燥を行って一連の染色工程を終了させた。
酢酸濃度の異なるそれぞれの染色溶液について、上記染色を繰り返し、それぞれの染色溶液につき前処理を行っていない５つの被染物の染色を行った。染色後に得られる染色物の染色の再現性と、均一性とを目視により評価した。評価は、◎：優、○：良、△：可、×：不可の四段階で評価した。
なお、染色溶液は、上記染色溶液中の酢酸量を、０．００５７ｍｏｌ／リットル、０．０１１３ｍｏｌ／リットル、０．０２２７ｍｏｌ／リットル、０．０３４０ｍｏｌ／リットル、０．０４５３ｍｏｌ／リットル、０．０５６７ｍｏｌ／リットル、０．０６８０ｍｏｌ／リットル、０．０９０７ｍｏｌ／リットル、０．１１３３ｍｏｌ／リットルとした９種類の濃度に調製したものをそれぞれ使用した。また、還元処理液および柔軟処理液は、上記と同様のものを使用した。結果を第５図の表に示す。
［効果の比較］
酢酸前処理の温度が低い場合（６０℃、１００℃処理）は、前処理終了後のｐＨから見れば、高架橋ポリアクリル系繊維のｐＨ緩衝力は封鎖されているように見えるが、１３５℃の温度で染色する際には、高架橋ポリアクリル系繊維のｐＨ緩衝力が回復しており、染色前後の染色溶液のｐＨ変動が大きくなり、安定したｐＨでの染色はできがたい。したがって、得られた染色物は、色相に再現性が無く、均一性も得られない。
酢酸前処理の温度が高い場合（１３０℃処理）、前処理での酢酸濃度が低いもの（０．０１１３ｍｏｌ／リットル以下）は、高架橋ポリアクリル系繊維のｐＨ緩衝力を十分に封鎖できていないので、１３５℃の温度で染色すると染色浴のｐＨは大きく変動する。しかし、０．０２２７ｍｏｌ／リットル以上の酢酸濃度で前処理を行ったものは、１３５℃の温度で染色しても染色浴のｐＨの変動は小さく、染色浴も安定し、色相も安定した製品が得られる。
酢酸前処理をせずに染色した場合は、染色溶液の酢酸濃度に関係無く、高架橋ポリアクリル系繊維のｐＨ緩衝力を十分に封鎖できていないので、１３５℃の温度で染色すると染色浴のｐＨは大きく変動する。したがって、得られた染色物は、色相に再現性が無く、均一性も得られない。
［ｐＨ緩衝力］
上記染色によってえられたそれぞれの染色物のうち、良好な結果が得られた染色物について、染色時に封鎖されたｐＨ緩衝力が回復されているか否かを確認する試験を行った。
試験は、良好な結果が得られた染色物、すなわち、１３０℃で染色前処理を行って染色した染色物を、１５ｍｍ×１５ｍｍ（約０．０５ｇ）に切断して試料とした。
試験は、ｐＨメーター（堀場製作所製　ツインｐＨメーター）にテスト液０．５ミリリットルを入れ、その上に、上記試料を浸漬させ、１分、３分、５分、１０分後のｐＨの変化を調べた。
また、比較対象としては、１３０℃で染色前処理を行って染色した染色物のうち、染色後の還元処理以降の処理を行っていない染色物について、同様にｐＨの変化を調べた。
テスト液としては、ｐＨ４．９の酢酸と、ｐＨ９．１のトリポリ燐酸ソーダとを使用した。結果を第６図の表に示す。
第６図の表の結果から、染色時に封鎖されていた高架橋ポリアクリル系繊維のｐＨ緩衝力は、染色後の還元処理を行わなくても比較的回復しているが、この還元処理を行うことにより確実に回復していることが確認できる。
なお、本出願は、日本で出願された特願２０００−３２４７４９号に基づく出願であり、その内容はこれに言及することにより、本出願に組み込まれる。また本明細書に引用された各文献は、これに言及することにより、その全体が具体的に組み込まれるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、染色前処理繊維製品の高架橋ポリアクリル系繊維と混用されている繊維の種類毎に、浸染する場合に慣用されている染色条件の例を示す表である。
第２図は、諸条件下での染色前処理における染色前処理溶液のｐＨ変動の測定結果を示す表である。
第３図は、諸条件下での染色処理における染色溶液のｐＨ変動の測定結果をす表である。
第４図は、諸条件下での染色処理後の再現性評価及び均一性評価の結果を示す表である。
第５図は、酢酸前処理を行なっていない被染物を用いた場合の染色溶液のｐＨ変動の測定結果、染色後の再現性評価及び均一性評価の結果を示す表である。
第６図は、染色後の還元処理の有無におけるそれぞれのｐＨ緩衝力の回復度を確認するためのｐＨ測定結果を示す表である。

Claims (7)

1. 高架橋ポリアクリル系繊維を含む糸、織物、編物等の繊維製品を酸性液に浸漬し、高温加圧下で処理を行う前処理工程を具備することを特徴とする高架橋ポリアクリル系繊維を含む繊維製品の染色前処理方法。
2. 前処理工程において、１０５〜１４０℃、１．５〜２気圧の範囲の高温加圧条件で処理する請求の範囲第１項に記載の高架橋ポリアクリル系繊維を含む繊維製品の染色前処理方法。
3. 前処理工程後、繊維製品を水洗する水洗工程を具備する請求の範囲第１項または第２項に記載の高架橋ポリアクリル系繊維を含む繊維製品の染色前処理方法。
4. 水洗工程後、繊維製品を乾燥する乾燥工程を具備する請求の範囲第３項に記載の高架橋ポリアクリル系繊維を含む繊維製品の染色前処理方法。
5. 請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の染色前処理方法を実施した後、高架橋ポリアクリル系繊維と混用されている繊維を染色することを特徴とする高架橋ポリアクリル系繊維を含む繊維製品の染色方法。
6. 請求の範囲第３項または第４項に記載の染色前処理方法によって得られた染色前処理繊維製品。
7. 請求の範囲第５項に記載の染色方法によって得られた繊維製品。

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