(57)【要約】【課題】マイクロバブルおよび/またはナノバブルといった微細気泡を繊維構造物の製造工程に用いることで、薬剤使用量、加工品位を向上する。【解決手段】繊維構造物の染色加工工程において、マイクロバブルおよび/またはナノバブルを含有する処理液により繊維構造物を処理することを特徴とする繊維構造物の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維構造物の染色加工工程において、マイクロバブルおよび/またはナノバブルを含有する処理液により繊維構造物を処理することを特徴とする繊維構造物の製造方法。
【請求項２】
前記染色加工工程が、繊維構造物の糊抜き、精練、漂白、減量、染色、洗浄および排水処理工程から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項１記載の繊維構造物の製造方法。
【請求項３】
前記マイクロバブルおよび/またはナノバブルが処理液中に含まれる化合物の乳化、分散剤として用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の繊維構造物の製造方法。
【請求項４】
前記マイクロバブルおよび/またはナノバブルを含有する処理液により、処理液中に含まれる化合物を酸化分解することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の繊維構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維構造物の染色加工工程、詳しくは染色加工工程中の繊維構造物の糊抜き、精練、漂白、減量、染色、染色工程後の洗浄工程等において薬剤の使用量を低減でき、加工品位を向上することができる繊維構造物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水中に気泡直径がマイクロオーダー、ナノオーダーの微細気泡を含有させたマイクロバブル水やナノバブル水といった機能水が注目されている。例えば「効率よく液体中に長時間滞留可能な微細気泡を、大量に発生可能な微細気泡発生装置」が開示されている。（特許文献1）
このようにして得られる気泡直径がマイクロオーダー、ナノオーダーの微細気泡は従来の気泡直径がミリオーダーの気泡に比べ、水中での上昇速度が遅い、摩擦抵抗を低減する等の流体力学的特性、気泡内圧力が高い、気液界面積が大きい、気泡表面が負に帯電している、圧力崩壊現象を起こしフリーラジカルを発生させる等の物理化学的特性を有することが知られている。
このような特徴を有するマイクロ、ナノバブルは水質浄化等の環境分野、食品の洗浄、殺菌等の食品分野、超音波断層法における造影剤等の医療分野での研究、利用が行われている。
一方で、繊維分野での利用は、例えば「洗濯水にマイクロバブルを大量に噴流混合することで効果的に衣類などの被洗浄の洗浄ができる洗濯機」で開示されている。（特許文献２）しかしながら、繊維分野におけるこれら利用方法は衣類の洗浄に関するものがほとんどであり、衣料用繊維構造物の染色加工工程といった製造工程で使用されているものは見受けられないのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2007-203206
【特許文献２】特開平11-267391
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したようにマイクロバブルやナノバブルを用いた繊維分野での応用は衣料の洗濯を目的としたものがほとんどであり、繊維構造物の染色加工工程では使用されていない。
本発明では気泡直径がマイクロオーダーやナノオーダーである微細気泡を、繊維構造物の製造工程である染色加工工程に用いることにより、加工工程で使用される薬剤の使用量を低減すると共に、染色加工後の繊維構造物の品位を向上させることのできる繊維構造物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は課題を解決するために次の構成を有するものである。
(1) 繊維構造物の染色加工工程において、マイクロバブルおよび/またはナノバブルを含有する処理液により繊維構造物を処理することを特徴とする繊維構造物の製造方法。
(2) 前記染色加工工程が、繊維構造物の糊抜き、精練、漂白、減量、染色、洗浄および排水処理工程から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする上記(1)記載の繊維構造物の製造方法。
(3) 前記マイクロバブルおよび/またはナノバブルが処理液中に含まれる化合物の乳化、分散剤として用いられることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の繊維構造物の製造方法。
(4) 前記マイクロバブルおよび/またはナノバブルを含有する処理液により、処理液中に含まれる化合物を酸化分解することを特徴とする上記(1)から(3)のいずれかに記載の繊維構造物の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、繊維構造物の染色加工工程において気泡直径がマイクロオーダー、ナノオーダーである微細気泡を含む処理液により繊維構造物を処理することにより、工程で使用する薬剤の使用量を低減できる、染色加工後の繊維構造物の加工バラつき、摩擦堅牢度等の品位を向上させることができる、工程中で使用する薬剤および工程中で発生する副生成物といった化合物を乳化、分散させることができる、微細気泡の圧力崩壊時に発生するフリーラジカルにより染色工程中で使用した過剰染料の酸化分解を行うことができる、等の効果を有する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明における繊維構造物とは繊維から構成される織物や編み物、不織布のことを言い、用いられる繊維素材としては綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、レーヨン、アクリル、ポリエステル、ポリアミド等の合成繊維を特に制限することなく用いることができる。また、繊維の構造としては短繊維から構成される紡績糸、長繊維から構成されるフィラメント糸および短繊維と長繊維を組み合わせた長短複合糸を用いることができ、仮撚り加工、交絡糸等の糸加工が施されているものも用いることができる。
本発明におけるマイクロバブルとは気泡直径が1μｍ以上、1000μｍ未満の気泡であり、ナノバブルとは気泡直径が1ｎｍ以上、1000ｎｍ未満の気泡のことを指す。処理液中にはマイクロバブル、ナノバブルのいずれかが存在していることが必要であり、両者が混在していてもよい。気泡直径が大きくなりすぎると水中での気泡の上昇速度が大きくなり処理液中で気泡の収縮、圧力崩壊を起こす前に消失してしまうため十分な効果が得られない。
マイクロバブル、ナノバブル（以下、微細気泡ということがある）の発生方法としては旋回液流式、スタティックミキサー式、エジェクター式、キャビテーション式、ベンチュリー式、加圧溶解式、細孔式、回転式、超音波式、蒸気凝縮式、電気分解式などの方法を用いればよく、これらに限るものではない。また、装置への供給方法としては給水ラインの装置手前に前述した発生機構を有するマイクロバブル、ナノバブル発生装置を設置すればよい。
マイクロバブル、ナノバブルの発生は装置への給水時または処理液の循環処理を行うことで各処理中に連続して発生させればよいが、より効率的に処理を行うために処理中に連続的に発生させることが望ましい。
微細気泡中に封入される気体は水素、ヘリウム、窒素、酸素、オゾン、フッ素、ネオン、塩素、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、フッ化水素、窒化水素、塩化水素、一酸化窒素、二酸化窒素、三フッ化窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、二フッ化酸素等の気体を使用することができるが、これに限るものではない。また、用いられる気体はいずれか一種の気体を単独で使用しても、二種以上の気体を混合して使用してもよい。作業が簡便であることから、大気が用いられるが、漂白、洗浄工程といった処理液中に色素成分が溶出する工程においては色素の酸化分解を促進するためには気体としてオゾンを用いることが望ましい。
本発明における染色加工工程とは、繊維構造物の糊抜き・精練から洗浄工程を意味し、具体的には、糊抜き・精練、漂白、減量、染色、洗浄工程を意味する。本発明においては、これら工程中の少なくとも1つの工程で微細気泡を含む処理液が使用され、いずれか１つの工程、あるいは、複数の工程で使用される。
また、染色加工工程で使用される設備は、液流、連続、ジッガー、ウインス、ビーム型染色機等染色加工設備を用いることができるが、これらに限るものではない。
本発明における糊抜き・精練工程とは天然繊維の綿や羊毛、絹中に含まれるペクチン質、綿ロウ、脂肪、たんぱく質、無機物、羊脂、土砂、セリシン、天然繊維および合成繊維に含まれる糊剤、油脂、機械油、界面活性剤といった不純物を除去するための工程である。
糊抜き・精練工程に微細気泡を含有する処理液を用いることで、微細気泡の持つ洗浄、界面活性効果により繊維表面に付着した付着物を効率的に除去することが可能となり、通常使用される糊抜き・精練剤の使用量を低減することができる。糊抜き・精練剤としては、苛性ソーダ、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム等のアルカリ剤、界面活性剤、パークロロエチレン、トリクロロエチレン等の有機溶剤、セルラーゼ、アミラーゼ等のたんぱく質分解酵素、亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素等の酸化剤が上げられる。
本発明における漂白工程とは天然繊維の綿や羊毛、絹中に含まれる天然色素または合成繊維の製造工程で付着した着色物質を分解、除去するための工程である。
漂白工程に微細気泡を含有する処理液を用いた場合、微細気泡の持つ洗浄、界面活性効果により繊維表面に付着した付着物を効率的に除去することが可能となり、通常使用される漂白剤の使用量を低減することができる。漂白剤としては過酸化水素や過酢酸等の過酸化物系酸化漂白剤、亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム等の塩素系酸化漂白剤、ハイドロサルファイトや亜硫酸水素ナトリウム、二酸化チオ尿素等の還元漂白剤が上げられる。
また、本発明における漂白用処理液中に含まれる微細気泡とともにオゾンガスを使用することが好ましい。大気ガスを用いて処理することも可能であるがオゾンガスの持つ酸化力を利用することでより効率的に処理を行うことが可能となる。
本発明における減量工程とは、天然繊維の綿や合成繊維であるポリエステル繊維の表面をセルラーゼ酵素や水酸化ナトリウムにより溶解し、繊維構造物にソフトでドレープ性のある風合いを付与する工程である。
減量工程に微細気泡を含有する処理液を用いた場合、微細気泡の持つ洗浄、界面活性効果により、減量工程により可溶化した繊表面の溶出物を効率的に除去することが可能となり、減量率のバラつきを改善することができる。さらに減量用薬剤と繊維表面との接触回数を増加させることができ、薬剤の効率利用が可能となる。
本発明における染色工程とは、繊維構造物に色素をイオン結合や水素結合、共有結合、ファンデルワールス結合により吸着、結合させる工程のことである。用いられる色素としてはアカネ、藍、ウコン、紅花等の植物、動物由来の天然染料や、分散染料、酸性染料、反応染料、直接染料、カチオン染料等の合成染料、増白効果を目的とした蛍光増白剤等が上げられる。
染色工程に微細気泡を含有する処理液を用いた場合、微細気泡の圧力崩壊時に発生する衝撃力により染料の分散性が向上し染色後の繊維構造物における発色性を高めることが可能となる。
本発明における洗浄工程とは、綿染色後のソーピング、ナイロン染色後のフィックス処理、ポリエステル染色後の酸化・還元洗浄工程等、天然繊維および合成繊維の染色後に行われる工程のことを指す。
洗浄工程に微細気泡を含有する処理液を用いた場合、微細気泡の持つ洗浄、界面活性効果により、繊維表面に付着した、過剰量または未反応染料を効率的に除去することが可能となり、また繊維構造物への再付着を抑制することが可能となる。
本発明における繊維構造物の染色加工工程において、処理液中に含まれる微細気泡が処理液中に含まれる化合物の乳化、分散剤としての機能を発揮することができる。
微細気泡表面はマイナスに帯電しているため一種の界面活性剤として使用することが可能である。微細気泡が乳化、分散剤としての機能を発揮することにより、通常の染色加工工程で使用される界面活性剤の使用量を削減することが可能となる。
本発明の繊維構造物の染色加工工程において、染色加工工程で発生する排液中に微細気泡を発生させることにより排液中に含まれる繊維に吸着されなかった染料等の化合物を酸化分解することができる。
微細気泡を排液中に含有させることで、微細気泡が圧力崩壊する際に発生するフリーラジカルにより排液中に含まれる化合物を効率的に分解することが可能となる。処理液中に含まれる化合物としては、染色加工工程中に処理液中に溶出する天然色素や過剰量の合成染料等の有色化合物が上げられる。
本発明の染色加工工程においては、通常の染色加工工程で使用される薬剤も用いられるが、本発明によれば、通常用いられる薬剤使用量の80％以下、より好ましくは60％以下、さらに好ましくは40％以下の使用量に低減することができる。
本発明の染色加工工程は、従来使用される水に微細気泡を含有させることにより達成できるものであり、微細気泡の効果により各工程を効率的に行うことで処理温度を低温化、時間を短縮することも可能である。
【実施例】
【０００８】
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
なお、本発明に用いた評価方法を以下に示す。
[基布]
１．ポリエステルタフタ（アクリル糊剤付着率６wt%）
糸使い：５６デシテックス−３６フィラメント（タテ、ヨコとも）
織密度：１６３本×７０本/2.54cm
目付け：１１５ｇ/ｍ2
２．綿織物
糸使い：タテ３０/１、ヨコ３６/１
織密度：７３本×６３本/2.54cm
目付け：９６ｇ/ｍ２
[評価方法]
１．微細気泡径の測定
株式会社島津製作所製、島津ナノ粒子径分布測定装置ＳＡＬＤ-7100を用いて測定した。
２．精練率の計算
精練処理後の重量変化率および糊剤の付着率から以下の式で算出した。
W１/W２×100
ここでW１は精練処理前後での重量変化率、W２は完全に精練を行った際の処理前後の重量変化から算出した糊剤の付着率である。
３.減量率の計算
処理前後の重量から減量率を以下の式で算出した。
（Ｗ３−Ｗ４）/Ｗ３×100
ここで、Ｗ３は減量処理前の重量、Ｗ４は減量処理後の重量を示す。
４．Ｌ値、ＷＩ値、吸光度の測定
試料のＬ値、ＷＩ値および処理液の吸光度は分光測色計（KONIKA MINOLTA製  SPECTROPHOTOMETER  CM‐3700ｄ）により測定し、色彩管理ソフトウェア（KONIKA MINOLTA製  CM‐S100W Spectra Magic NX Ver.1.7）で解析し算出した。
５．摩擦堅牢度の測定
摩擦堅牢度の測定はJIS-L-0849-1971に準じて行った。
[実施例１]
マイクロバブル、ナノバブルを含む処理液の調製は株式会社オーラテック社製マイクロ・ナノバブル発生装置ＯＭ４-ＭＤＧ-０４５を用いて行った。発生した微細気泡は気泡直径が500nmから70μｍのマイクロバブルおよびナノバブルが混在するものであった。得られた微細気泡および水酸化ナトリウム（30％）0.5g/Lとともに、精練剤として“デトロールUS-60F”（明成化学社製）  3 g/L、“サンモールFL  conc”（日華化学社製）  １g/L、“ダイサーフMOL−315”（第一化学工業社製）  １g/Lを含む処理液を用い、ポリエステルタフタを90℃、20分の温度、時間条件で糊抜き・精練を行い、処理前後での重量変化率から精練率を算出した。また、予め完全に精練を行ったポリエステルタフタの精練前後の重量変化から算出した糊剤の付着率は６％であった。
結果を表１に示した。得られた処理後のポリエステルタフタは、マイクロ、ナノバブルを含まない処理液で処理を行った比較例１に比べ、十分に糊抜き・精練が行われていた。
[実施例２]
実施例１と同様の方法により得られたポリエステルタフタを３枚用意し、それぞれに対し、実施例１と同様の方法で得たマイクロバブル、ナノバブルおよび水酸化ナトリウム（30％）を35g/L含有する処理液により95℃の温度条件で減量加工を行った。処理前後での重量から減量率を算出した。３つの結果から標準偏差を算出した結果を表１に示した。
処理後のポリエステルタフタの減量率はマイクロ、ナノバブルを含まない処理液で処理を行った際よりも高いものであり、また標準偏差も小さいものであった。
[実施例３]
実施例２で得られたポリエステルタフタに対し、実施例１と同様の方法で得たマイクロバブル、ナノバブルおよび均染剤としての“イオネットRAP−２５０”（三洋化成社製）1ｇ/L、ｐH調整剤（酢酸90％  80g、酢酸ナトリウム40gを水に溶解し450ｍｌとしたもの）0.5g/L、および分散染料（C.I. Disperse Red96）3％owfを含有する処理液により130℃、30分の温度時間条件で染色処理を行った。処理後のポリエステルタフタのＬ値を測定し結果を表１に示した。得られたポリエステルタフタのＬ値はマイクロバブル、ナノバブルを含まない処理液で処理を行った比較例４よりも低いものであり、発色性の良好なものであった。
[実施例4]
実施例３で得られたポリエステルタフタに対し、実施例１と同様の方法で得たマイクロバブル、ナノバブルを含有する処理液により洗浄処理を行った。洗浄後の摩擦堅牢度を測定し、結果を表１に示した。
得られたポリエステルタフタの摩擦堅牢度はマイクロバブル、ナノバブルを含まない処理液で処理を行った比較例５よりも高いものであった。
[実施例５]
綿織物に対し、実施例１と同様の方法で得られたマイクロバブル、ナノバブルを含有する処理液により９５℃、３０分の温度、時間条件、１０g/Lの過酸化水素（３５％）濃度で漂白処理を行った。処理後の綿の白色度を測定し結果を表１に示した。
得られた綿織物の白色度はマイクロバブル、ナノバブルを含まない処理液で処理を行った比較例６よりも高いものであった。
[実施例６]
マイクロバブル、ナノバブルの気泡中にオゾンガスを封入し、過酸化水素を使用しない以外は実施例５と同様に処理を行い、結果を表１に示した。
得られた綿織物の白色度はマイクロバブル、ナノバブルを含まない処理液で処理を行った比較例６よりも高いものであった。
[実施例７]
実施例４で発生した染色後の洗浄工程における排水を、実施例１と同様のマイクロバブル、ナノバブル発生装置を用い、排液を装置内に通過、循環させることで30分間連続処理を行った。
処理前後での排水吸光度を測定し、結果を表１に示した。処理後の排水の吸光度は処理前排水の吸光度よりも低いものであり、マイクロバブル、ナノバブルの圧力崩壊時に発生するフリーラジカルにより染料が分解されたものであった。
[比較例１]
マイクロバブル、ナノバブルを含まない以外は実施例１と同様に処理を行った。
結果を表２に示した。得られた処理後のポリエステルタフタは糊抜き・精練が不十分なものであり、マイクロバブル、ナノバブルを含む処理液で処理を行った実施例１と同等の効果を得るためにはより多くの薬剤を使用しなければならない物であった。
[比較例２]
マイクロバブル、ナノバブルの変わりにミリバブルを用いる以外は実施例１と同様に処理を行った。ミリバブルの発生は加圧空気をセラミック製エアーストーンから噴出させることで得た。得られたミリバブルは気泡直径が1〜5mmの気泡であった。
結果を表２に示した。処理後のポリエステルタフタは糊抜き・精練不十分なものであり、マイクロバブル、ナノバブルを含む処理液で処理を行った実施例１際と同等の効果を得るためにはより多くの薬剤を使用しなければならない物であった。
[比較例３]
マイクロバブル、ナノバブルを含まない以外は実施例2と同様に処理を行った。
結果を表２に示した。得られたポリエステルタフタの減量率はマイクロバブル、ナノバブルを含む処理液で処理を行った実施例２よりも小さく、また標準偏差も大きいものであった。
[比較例４]
マイクロバブル、ナノバブルを含まない以外は実施例3と同様に処理を行った。
結果を表２に示した。得られたポリエステルタフタのＬ値はマイクロバブル、ナノバブルを含む処理液で処理を行った実施例３よりも低いものであった。
[比較例５]
マイクロバブル、ナノバブルを含まない以外は実施例４と同様に処理を行った。
結果を表２に示した。得られたポリエステルタフタの摩擦堅牢度はマイクロバブル、ナノバブルを含む処理液で処理を行った実施例４よりも低いものであり、また同等の摩擦堅牢度を得るためにはより多くの薬剤を使用しなければならないものであった。
[比較例６]
マイクロバブル、ナノバブルを含まない以外は実施例５と同様に処理を行った。
結果を表２に示した。得られた綿織物の白色度はマイクロバブル、ナノバブルを含む処理液で処理を行った実施例５、実施例６よりも低いものであり、同等の白色度を得るためにはより多くの薬剤を使用しなければならないものであった。
[比較例７]
マイクロバブル、ナノバブルの変わりにミリバブルを用いる以外は実施例7と同様に処理を行った。ミリバブルの発生は比較例２と同様の方法で行い、処理前後での排水吸光度を測定し、結果を表２に示した。処理後の排水の吸光度は処理前排水の吸光度と同等であり染料は分解されていないものであった。
【０００９】
【表１】
2011168910.tif 000002
【００１０】
【表２】
2011168910.tif 000003