(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維材料を染液に浸漬して所定の染色条件に基づいて染色処理を行う繊維材料の染色方法であって、染色中の染液の可視波長領域における吸光度を測定し、波長範囲を４００〜５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍ及び６００〜７００ｎｍに設定して各波長範囲における吸光度のピーク値又は平均値に基づいて繊維材料に対する染料の染着率及び染着速度を算出し、算出された染着率及び染着速度に基づいて染色条件を制御することを特徴とする繊維材料の染色方法。
【請求項２】
各波長範囲について算出された染着速度のうち最も速い染着速度に基づいて昇温速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の染色方法。
【請求項３】
酸性染料の染液について染着率が８０％以上となった時点で染液のｐＨを下げて染着速度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の染色方法。
【請求項４】
染着速度が０．２％／分以下となった時点で染液の冷却に関する制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の染色方法。
【請求項５】
染色処理後の水洗処理中の水洗液の染料濃度が、初期の染液の染料濃度に対して３．０％以下となった時点で水洗処理を停止するように制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の染色方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維材料の染色方法に関し、より詳しくは、均一に染色された繊維材料を得るに当り、染色中の染液の染料濃度を測定しながら染色条件を制御する染色方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
糸や布帛などの繊維材料を工業的に染色する場合、まず、少量の繊維材料を試験染色機を用いて染色し、得られた染着挙動の結果から、染色温度や昇温速度、染色の終点など、量産染色機における染色条件を設定していた。しかしながら、試験染色機と量産染色機との間では、繊維材料と染液の物理的な接触方法の違いにより染着挙動が異なり、目標とする色が得られなかったり、染め斑が発生したりするなど、好ましくない結果を招くことがあった。
【０００３】
このような問題に対し、繊維材料を染色するに際し、染色中の染液の染料濃度（以下、「染液の染料濃度」を単に「染液濃度」という場合がある）を、ハロゲン光、色素レーザー、ガスレーザーなどの光源を用い連続的に光学密度を測定することにより、繊維材料に対する染料の染着率を推定算出して、目標とする色になるように染色条件を制御する染色方法が提案されている（例えば特許文献１〜３）。
【０００４】
ここで、用いられる染料について補足すると、様々な色の染色物を得るためには、通常、複数の異色染料を配合、調色して、所望の色に対応している。この配合染色に用いられる染料としては、黄色系、赤色系及び青色系のいわゆる三原色染料が推奨される。均染性に優れた染色物を再現性よく得るには、染着速度の揃った染料を選択して組み合わせる必要があるが、このような三原色を選択することは必ずしも容易でない。特許文献１〜３に記載の染色方法は、三原色として用いられる黄色系、赤色系及び青色系染料のそれぞれの染着速度にまで配慮するものではなく、したがって、染め斑の問題を依然として解決できなかった。また、これらの方法は、昇温時の染色条件のみを制御するもので、染着率が平衡に達した時点の制御や、染着完了後の水洗の制御は行われておらず、時間やエネルギーを浪費する場合があった。
【特許文献１】特公昭６１−４２０２１号公報
【特許文献２】特開昭６４−６１６４号公報
【特許文献３】特開平５−９８５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、均染性に優れた染色物を、再現性よく、短時間に得ることができる繊維材料の染色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】
【０００６】
本発明に係る繊維材料の染色方法は、繊維材料を染液に浸漬して所定の染色条件に基づいて染色処理を行う繊維材料の染色方法であって、染色中の染液の可視波長領域における吸光度を測定し、波長範囲を４００〜５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍ及び６００〜７００ｎｍに設定して各波長範囲における吸光度のピーク値又は平均値に基づいて繊維材料に対する染料の染着率及び染着速度を算出し、算出された染着率及び染着速度に基づいて染色条件を制御することを特徴とする。さらに、各波長範囲について算出された染着速度のうち最も速い染着速度に基づいて昇温速度を制御することを特徴とする。さらに、酸性染料の染液について染着率が８０％以上となった時点で染液のｐＨを下げて染着速度を制御することを特徴とする。さらに、染着速度が０．２％／分以下となった時点で染液の冷却に関する制御を行うことを特徴とする。さらに、染色処理後の水洗処理中の水洗液の染料濃度が、初期の染液の染料濃度に対して３．０％以下となった時点で水洗処理を停止するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る繊維材料の染色方法によれば、均染性に優れた染色物を、再現性よく、短時間に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【０００９】
本発明の染色方法において被染色材料となる繊維材料の素材は特に限定されるものでなく、例えば、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維；レーヨン、キュプラ等の再生繊維；ジアセテート、トリアセテート等の半合成繊維；ポリアミド（６ナイロン、６６ナイロン等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（カチオン染料可染型ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン等の合成繊維などを挙げることができる。その形態も特に限定されるものでなく、例えば、原綿、糸条（紡績糸、フィラメント糸等）、布帛（織物、編物、不織布等）などの形態が挙げられる。
【００１０】
また、用いられる染料も特に限定されるものでなく、例えば、分散染料、酸性染料（金属錯塩染料を含む）、反応性染料、直接染料、カチオン染料（分散型カチオン染料を含む）などを挙げることができる。染料は、繊維素材に対応した染料を選択する必要がある。これら染料と、各種染色助剤、および水の混合物が染液となる。
【００１１】
本発明の染色方法を実施するための染色機としては、公知の染色機を用いることができる。例えば、液流染色機、ジッガー染色機、ビーム染色機、チーズ染色機、かせ染め染色機、パッケージ染色機等が挙げられる。こうした染色機に染色中の染液の光強度に基づいて染料濃度を測定する測定装置を取り付け、測定装置から得られる測定値に基づいて染着率及び染着速度を算出して染色条件を制御しながら染色処理を行う。
【００１２】
図１は、光強度の測定装置を取り付けた液流染色機に関する概略構成図である。この例では、染色機は、染色槽１を備えており、染色槽１の内部には染液が滞留する滞留部２が設けられている。また、染色槽１には搬送管路３が接続されており、布帛といった繊維材料Ｍが滞留部２から搬送管路３を通って循環しながら搬送されるようになっている。繊維材料Ｍは吐出部３ａで染液を噴射され、繊維材料Ｍを搬送する場合には、染色槽１内に設けられたリール４に繊維材料Ｍを巻回し、リール４を図示せぬ駆動モータ等で回転駆動させて搬送される。繊維材料Ｍは滞留部２では染液に浸漬された状態で搬送されていき、染色処理が行われるようになっている。
【００１３】
染色槽１の底部には吸入口５及び６が設けられており、吸入口５には配管１０ａが接続され、吸入口６には配管１０ｂが接続されている。そして、２つの配管１０ａ及び１０ｂは主配管１０ｃに合流するように接続されている。主配管１０ｃには、循環ポンプＰ１及び熱交換器１１が接続されており、熱交換器１１には戻し配管１０ｄが接続され、戻し配管１０ｄを介して搬送管路３の吐出部３ａに接続されている。
【００１４】
そして、配管１０ａ及び１０ｂ、主配管１０ｃ並びに戻し配管１０ｄが循環管路に相当するもので、染色槽１の滞留部２に滞留する染液は循環ポンプＰ１により吸入口５及び６から吸引されて配管１０ａ及び１０ｂ、主配管１０ｃに流入し、循環ポンプＰ１を通過して熱交換器１１から戻し配管１０ｄに流出して染液が吐出部３ａから吐出されるようになる。染液の吐出により搬送管路３内に液流が発生し、繊維材料Ｍを搬送管路３内に引き込むように作用する。そのため、繊維材料Ｍが液流とともに搬送されて滞留部２から搬送管路３内を連続して循環するようになる。
【００１５】
熱交換器１１は、循環管路内を流通する染液の温度を調整する装置で、高温蒸気又は冷水を用いて染液を加熱又は冷却する。
【００１６】
戻し配管１０ｄには、分岐配管２０ａが接続されており、分岐配管２０ａは染液貯留部２１に接続されている。染液貯留部２１は密閉タンクからなり、その上蓋２１ａを貫通するように分岐配管２０ａの開口端部が挿入固定されている。また、染液貯留部２１の底部には、排出口２１ｂが形成されており、排出口２１ｂには配管２０ｂが接続されている。配管２０ｂには、ポンプＰ２、加温装置２２及び濃度測定装置２３が接続され、濃度測定装置２３には戻し配管２０ｃが接続され、戻し配管２０ｃを介して配管１０ｂに接続されている。
【００１７】
そして、戻し配管１０ｄから流入した染液は分岐配管２０ａを流通して染液貯留部２１に一旦貯留された後底部の排出口２１ｂから配管２０ｂに流出して加温装置２２及び濃度測定装置２３を通過して戻し配管２０ｃから配管１０ｂに戻されるようになっている。
【００１８】
また、戻し配管２０ｃには帰還配管２０ｄが接続され、帰還配管２０ｄは染液貯留部２１の上蓋を貫通するように挿入固定されている。
【００１９】
戻し配管１０ｄには、別の分岐配管３０ａ及び３０ｂが接続されており、分岐配管３０ａは、染液貯留部２１の上蓋を貫通するように挿入固定されている。分岐配管３０ｂは、染料タンク３１に接続されている。染料タンク３１は、染料を溶解させて染料溶解液を生成し、この染料溶解液を染色槽へ供給するためのタンクで、底部には排出口３１ａが設けられている。そして、排出口３１ａには配管３０ｃが接続されており、配管３０ｃには、ポンプＰ３が接続されて分岐配管３０ａに合流するように接続されている。配管３０ｃの合流位置から染液貯留部２１側には流量計３２が分岐配管３０ａに接続されている。
【００２０】
また、配管３０ｃには、ポンプＰ３に対して染料タンク３１とは反対側において戻し配管３０ｄが接続されており、戻し配管３０ｄは配管１０ｂに接続されている（図１では、戻し配管３０ｄのＡ−Ａ間が繋がっている）。
【００２１】
配管１０ｂには、配管４０を介してｐＨ調整装置４１が接続されており、染液のｐＨを調整するために、酸性溶液又はアルカリ性溶液が適宜投入される。また、染色槽１には配管５０を介して給水装置５１が接続されており、染色処理や、その後の水洗処理等に染色槽１内に給水するようになっている。
【００２２】
染液貯留部２１は、ステンレス等の金属製で１．０ＭＰａ程度の耐圧性を備えているものが好ましい。必要に応じて加温機能を備えるようにしてもよい。
【００２３】
加温装置２２は、染液貯留部２１及び濃度測定装置２３の間を染液が循環する場合に所定の温度条件を設定するために用いるもので、例えば、熱交換装置を用いて冷却水や蒸気により循環する染液の温度設定を行うことができる。
【００２４】
濃度測定装置２３は、染液濃度を測定するための装置で、染液の可視波長領域における光強度を測定する装置が採用される。
【００２５】
制御装置１００は、染色中の染液が流通する管路等に設置した温度センサ及びｐＨセンサ（図示せず）からの検知信号、濃度測定装置２３からの測定値に基づいて熱交換器１１、ｐＨ調整装置４１、各ポンプ、各配管に設けられた開閉弁等を制御して染色条件制御を行う。制御結果等については表示パネル１０１に表示される。表示パネル１０１は、タッチパネルを用いて操作入力装置と兼用させてもよい。
【００２６】
なお、染色条件の制御としては、染色中の昇温速度の制御といった染色処理の制御の外に、初期の染液の調製といった前処理や染色後の冷却及び水洗といった後処理の制御も含まれ、染色処理に関わる一連の処理に関する制御が相当する。
【００２７】
次に、上述した染色機による染色処理工程について説明する。図２は、染色処理前に初期の染液濃度を測定する場合の染液の流路を示す説明図である。まず、染色槽１に、水、染色助剤、及び繊維材料Ｍを投入する。そして、開閉弁１２を開いた状態で循環ポンプＰ１を駆動して循環管路に染色槽１内の染色助剤を含む水を循環させ、開閉弁３３を開く。開閉弁３３を開くことで分岐配管３０ａに染色助剤を含む水を流入させ、指定量を流量計３２で測定し、染液貯留部２１に供給する。指定量を供給し終わった時点で開閉弁３３を閉じる。次に、開閉弁３４を開いてポンプＰ３を駆動し、配管３０ｃに染料タンク３１内の染料溶解液を導入して分岐配管３０ａに合流させ指定量を流量計３２で測定し、染液貯留部２１に供給する。指定量を供給し終わった時点で開閉弁３４を閉じる。染液貯留部２１に供給する染色槽１内の染色助剤を含む水の量と染液貯留部２１に供給する染料タンク３１内の染料溶解液の量の割合を、染色槽１内の染色助剤を含む水の量と染料タンク３１の染料溶解液の量の割合と同じになるように調整する。
【００２８】
そして、ポンプＰ２を一定流量で駆動して染液貯留部２１内の染液を吸入して配管２０ｂから濃度測定装置２３に通過させる。戻し配管２０ｃに接続された帰還配管２０ｄに設けられた開閉弁２６を開き、濃度測定装置２３を通過した染液を染液貯留部２１に戻す。この操作により染料、染色助剤と水は均一に混合希釈された染液となる。そのため、染液貯留部２１内の染液を濃度測定装置２３に循環させて初期の染液濃度を測定することができる。
【００２９】
初期の染液濃度を測定した後、開閉弁３５を開いて染料タンク３１内の染料溶解液を戻し配管３０ｄに流入させ、戻し配管３０ｄに設けた開閉弁３６を開き配管１０ｂに導入する。配管１０ｂに導入された染料溶解液は循環管路内の染色助剤を含む水と混合して染色槽１内に流入していく。また、帰還配管２０ｄの開閉弁２６を閉じて戻し配管２０ｃの開閉弁２５を開き、染液貯留部２１内の染液を濃度検知装置２３に通過させて配管１０ｂに戻す。
【００３０】
以上のように、染料タンク３１内の染料溶解液を染色槽１内に投入する前に投入後の初期の染液濃度を正確に測定できるので、以後の染色条件制御を正確に行うことができる。特に、酸性染料や直接染料のように、繊維材料と接触した時点から繊維材料に対する染着が始まるような染料の場合にも、正確に染着率を算出しながら染色条件を制御できる。
【００３１】
図３は、循環管路内に染色槽１内の染液を循環させて染色処理を行う場合の染液の流路を示す説明図である。図３では、染液の流通する流路を実線で描画している。この場合には、循環管路の戻し配管１０ｄに設けられた開閉弁１２を開いて循環ポンプＰ１を駆動することで、染色槽１内の染液を循環管路内に引き込み、熱交換器１１により温度調整をしながら戻し配管１０ｄから染液を搬送管路３内に吐出して染液を循環させる。
【００３２】
また、分岐配管２０ａに設けられた開閉弁２４及び戻し配管２０ｃに設けられた開閉弁２５を開いて、戻し配管１０ｄから一部の染液を分岐配管２０ａに分岐させて流入させる。流入した染液は染液貯留部２１内に流れ込んで一旦貯留される。貯留された状態の染液は、内部に混入した気泡が染液貯留部２１内の上部空間に逃げて除去されるようになる。染液貯留部２１には図示せぬ液面センサが設けられており、染液の流入により液面が所定の高さまで上昇すると開閉弁２４を閉じて染液の供給を止める。これと同時にポンプＰ２を駆動して底部の排出口から染液を流出させる。次に液面が所定の下限の高さまで低下すると開閉弁２４を開いて、染液が供給される。ポンプＰ２は、一度駆動が始まってからは、常時一定流量で染液を濃度測定装置２３に流通させ、戻し配管２０ｃに設けられた開閉弁２５を開いて配管１０ｂに戻す。
【００３３】
染色槽１内の染液の昇温制御は、染料溶解液の投入が完了した時点から開始する。このときの昇温速度は予め設定され、好ましくは０．２〜１．０℃／分である。そして、濃度測定装置２３に染色中の染液を循環させながら染液濃度をリアルタイムで測定する。制御装置１００は、濃度測定装置２３から得られる初期の染液濃度及び染色中の染液濃度から、繊維材料に対する染料の染着率及び染着速度をリアルタイムで算出する。
【００３４】
なお、この例では、染色槽１内に投入する前の染料溶解液を希釈して濃度測定装置２３により測定した測定値を初期の染液濃度としているが、染料溶解液を染色槽１内に投入した直後の染液を測定するようにしてもよい。
【００３５】
染料によっては、特に酸性染料や直接染料では、繊維材料と接触した時点から、繊維材料に対する染料の染着が始まってしまうため、染色槽１内に染料と繊維材料を投入した状態で濃度測定を行っても、初期段階における染液濃度を正確に測定することができず、正確な染着率を算出することができない。特に、淡色染めや中色染めで染着率を正確に算出できないと、目標とする色に染めることが難しいという問題があった。これに対し、染色槽に投入する前の染料溶解液を希釈し、このものの濃度測定を行うようにすれば、初期段階における染液濃度を正確に測定することが可能となる。
【００３６】
なお、水、染色助剤、および染料溶解液が投入されている染色槽に繊維材料を投入することは、作業性などの点から現実的でない。一方、分散染料など、繊維材料との接触だけでは染着がほとんど起こらないような染料では、染色槽に染料と繊維材料を投入した状態で濃度測定を行っても、然程の誤差は生じない。もちろん、このような染料であっても、繊維材料への吸着は皆無ではないため、染色槽に投入する前の染料溶解液を希釈して濃度測定を行うほうが好ましいといえる。
【００３７】
染液濃度を経時的に測定する時間の間隔は、０．３〜３分であることが好ましい。測定間隔が０．３分未満であると、算出した染着速度を次回の昇温速度に反映させることが困難で、染色条件を適正に制御できない虞がある。測定間隔が３分を超えると、算出した染着速度の精度が低くなるため、染色条件を適正に制御できず、時間の浪費になったり、染め斑等の品質不良を起こしたりする虞がある。測定間隔は０．５〜２分であることがより好ましい。
【００３８】
濃度測定装置２３は、可視波長領域、典型的には４００〜７００ｎｍの波長領域における染液の光強度を、一定波長、例えば１０ｎｍ毎に測定する。制御装置１００は、測定された光強度に基づいて以下の式により吸光度Ａに変換する。
Ａ＝ｌｏｇ10（Ｉ0／Ｉ）
ここで、Ｉ0は水の光強度であり、Ｉは染液の光強度である。
【００３９】
そして、算出された吸光度Ａに基づいて、波長範囲４００〜５００ｎｍにおける吸光度のピーク値を黄色成分の吸光度、波長範囲５００〜６００ｎｍにおける吸光度のピーク値を赤色成分の吸光度、波長範囲６００〜７００ｎｍにおける吸光度のピーク値を青色成分の吸光度とし、各成分について、繊維材料に対する染料の染着率及び染着速度を算出する。
【００４０】
通常、黄色成分の吸光度のピーク値は４２０〜４７０ｎｍの波長領域に、赤色成分の吸光度のピーク値は５２０〜５７０ｎｍの波長領域に、青色成分の吸光度のピーク値は６００〜６５０ｎｍの波長領域に検出されることが多い。したがって、こうした波長領域を波長範囲に設定して染着率及び染着速度を算出するようにしてもよい。
【００４１】
ただし、各成分に対応する波長範囲に吸光度のピーク値が検出されない場合には、その波長範囲の吸光度の平均値を、各成分の吸光度とする。この場合には、各成分におけるピーク値が明示されないため、平均値を各成分の吸光度としている。
【００４２】
次に、各成分について、初期の染液の吸光度及び染色中の染液の吸光度から、以下の式により繊維材料に対する染料の染着率Ｂ（％）を算出する。
Ｂ＝（Ａ0−Ａ）／Ａ0×１００
ここで、Ａ0は初期の染液の吸光度であり、Ａは染色中の染液の吸光度である。
【００４３】
染着速度Ｃn（％／分）については、以下の式により算出する。
Ｃn＝（Ｂn−Ｂn-1）／Ｔ
Ｂn-1は前回測定時の染着率であり、Ｂnは今回測定時の染着率である。そして、両者の差を測定間隔Ｔ（分）で割ることで、前回測定時から今回測定時までの染着速度Ｃnが算出される。
【００４４】
そして、黄色、赤色及び青色の三成分のうち染着速度が最も速い成分に基づいて、以下の式により昇温速度Ｄ（℃／分）を算出し、染色条件の１つである染液の温度を制御する。
Ｄn+1＝Ｃ0×Ｄn／Ｃn
ここで、Ｄn+1は今回測定時から次回測定時までの昇温速度であり、Ｄnは前回測定時から今回測定時までの昇温速度である。また、Ｃ0は、予め設定された標準染着速度（％／分）であり、Ｃnは今回の染着速度（％／分）である。
【００４５】
例えば、標準染着速度が２％／分、測定間隔が１分、今回の昇温速度が１．２℃／分、今回の染着速度が１．５％／分であった場合、次の１分の昇温速度は１．６℃／分となる。
【００４６】
ここで、標準染着速度とは、均染を得るための標準的な染着速度であって、繊維材料である布帛が染色機内を１回循環するのに要する搬送時間（サイクルタイム）により設定される。図１に示す染色機では、染色槽１内及び搬送管路を１回循環するのに要する時間である。一般に、サイクルタイムが長いほど、染め斑が発生し易い傾向にあるため、サイクルタイムが長くなるにしたがって、標準染着速度の増加が抑えられるように設定される。
【００４７】
標準染着速度は、染着率毎に設定することもできる。例えば、染着率が０〜２０％の場合は標準染着速度を３％／分、染着率が２０〜１００％の場合は標準染着速度を２％／分と設定することもできる。これは、染料の種類や濃度によっては、均染を得るための標準的な染着速度が、染着率によって変わる場合があるからである。このようにすることにより、時間を短縮し、染色に要するエネルギーを軽減することができる。
【００４８】
なお、上記の式により昇温速度を算出する場合、三成分のうち染着速度が最も速い成分の吸光度が、三成分のうち吸光度が最も高い成分の吸光度に対し一定比率、例えば２０％に満たない場合は、制御対象としない。このような成分は、目標とする色の主成分ではなく、染着速度が速くても染め斑が発生しにくいためである。このような場合には、染着速度が次に速い成分に基づいて染色条件を制御するものとする。なお、染液の温度調整は、染色槽内の染液を熱交換器１１に循環させることで行われる。
【００４９】
三成分のうち制御対象となる成分の染着速度が標準染着速度の一定倍率、例えば１．２５倍以上になった場合には、上記の式による昇温制御を停止し、停止時の温度を保持する。これは、染着速度が標準染着速度の１．２５倍以上になると、染料が繊維材料に斑付きし易くなり、結果として、染め斑が発生し易いためである。
【００５０】
そして、染着速度が標準染着速度の１．２５倍未満になった時点で、上記の式による昇温制御を開始する。このときの昇温速度は、上記の式によらずに予め設定した昇温速度、好ましくは０．２〜１．０℃／分で昇温する。昇温速度が０．２℃／分未満であると、染色処理に無駄に時間がかかる虞があり、昇温速度が１．０℃／分を超えると、染め斑が発生する虞がある。
【００５１】
予め設定された最高染色温度まで昇温した後は、その温度を保持し、染着率が平衡に達した時点で、染液の冷却処理を開始する。冷却処理は、予め設定された温度推移で低下するように制御される。
【００５２】
この場合、最高染色温度とは、昇温から最終の水洗まで染色工程の中で最高となる染色温度をいい、繊維材料の素材に応じて設定される。例えば、６ナイロン繊維を酸性染料で染色する場合の最高染色温度は一般に９０〜１１０℃、ポリエチレンテレフタレート繊維を分散染料で染色する場合の最高染色温度は一般に１２０〜１３５℃、高圧カチオン染料可染型ポリエチレンテレフタレート繊維をカチオン染料で染色する場合の最高染色温度は一般に１２０〜１３０℃、セルロース繊維（綿、麻、レーヨン、キュプラ等）を直接染料で染色する場合の最高染色温度は一般に９０〜１１０℃である。
【００５３】
また、染着率が平衡に達した時点とは、染着速度が一定値、例えば０．２％／分以下になってから布帛が染色機内を５回程度循環した時点、あるいは染着速度が０．２％／分以下になってから５分程度経過した時点とする。染着速度が０．２％／分を超える状態であると、目標とする色が得られない虞がある。
【００５４】
冷却処理は、染色槽内の染液を熱交換器１１に循環させながら熱交換器１１を制御することで行われる。
【００５５】
所定の温度まで冷却した後冷却処理を停止し、給水と排液を繰り返して水洗処理を開始する。水洗液についても染液と同様に濃度測定装置２３に循環させながら濃度測定を行い、水洗液の染料濃度が一定値以下、例えば、初期の染液の染料濃度に対して３．０％以下となった時点で、水洗処理を終了する。
【００５６】
冷却温度や、給水・排液のタイミング、水洗の回数は、繊維材料や染料によって異なる。しわの発生し易さや、染料の脱着のし易さなどを考慮し、適宜設定すればよい。また、水洗液の染料濃度が３．０％を超える状態で水洗を終了すると、洗浄が不十分で染色物の堅牢度が不良となったり、目標とする色が得られなかったりする虞がある。水洗処理後、必要に応じてソーピングや還元洗浄、染料固着処理が行われる。
【００５７】
以上説明した例では、光強度から吸光度を算出しているが、これに限定されるものでなく、透過率を算出し、この値から、繊維材料に対する染料の染着率および染着速度を算出してもよい。
【００５８】
また、染色条件の制御として染液の温度制御を例に挙げて説明したが、同時に、染液のｐＨ制御も行われる。特に、酸性染料や反応性染料のように、ｐＨ依存性の大きな染料では、染液のｐＨ制御が重要である。
【００５９】
例えば、ポリアミド繊維を酸性染料で染色する場合、染着率が８０％以上となった時点で染液のｐＨが４．５以上である場合には、染色槽に酸を添加し、染液のｐＨを４．０近傍にまで下げる。染着率が８０％以上となり平衡に近くなると、染液濃度の低下に伴い染料と繊維材料との接触回数が減少し、染着速度が低下する。こうした状態では、温度制御だけでは染着速度を制御することが難しくなるため、染液のｐＨを制御することによって染着を促進して、目標の染着速度になるよう染色条件を制御する。このとき用いられる酸は特に限定されるものでなく、例えば、酢酸、リンゴ酸、クエン酸などを挙げることができる。酸を添加する場合には、染液のｐＨが急激に下がらないよう、例えば、ｐＨ値が毎分０．５ずつ下がるように酸の添加量を制御すればよい。
【００６０】
また、水洗の際に水洗液のｐＨを測定することは有用である。染液のｐＨは酸性あるいはアルカリ性に制御されることが多いため、水洗液のｐＨが中性付近、例えば６〜８になった時点で、水洗処理を終了するようにしてもよい。水洗液の染料濃度とｐＨの双方から、水洗処理を停止するタイミングを設定するのが好ましい。
【実施例】
【００６１】
（実施例１）
図１に示す液流型高温高圧染色機（使用する総染液量：１０００リットル、布速：１３３ｍ／分（サイクルタイム９０秒））を用いた。濃度測定装置として分光光度計（光源；ハロゲン光）を取り付けて、図２及び図３に示すように染液を循環させて濃度測定を行った。
【００６２】
濃度測定は、上述したように、４００〜７００ｎｍの波長領域における染液の光強度を１０ｎｍ毎に１分間隔で測定して吸光度に変換し、波長範囲４００〜５００ｎｍにおける吸光度のピーク値を黄色成分の吸光度、波長範囲５００〜６００ｎｍにおける吸光度のピーク値を赤色成分の吸光度、波長範囲６００〜７００ｎｍにおける吸光度のピーク値を青色成分の吸光度として算出した。そして、算出された吸光度に基づいて上記の式により染着率及び染着速度を算出した。
【００６３】
繊維材料として、４０ｄｔｅｘの６ナイロン１００％平織物 （１反が１０．０ｋｇ／５０ｍの布帛を４反繋げて布帛長２００ｍとしたもの）を用いた。染料として、酸性染料ＡＭＩＮＹＬ  ＹＥＬＬＯＷ  ＦＤ−３ＲＬ（田岡化学工業株式会社製）０．１％ｏｗｆ、ＡＭＩＮＹＬ  ＲＵＢＩＮＥ  ＦＤ−ＢＬ（田岡化学工業株式会社製）０．１％ｏｗｆ、ＡＣＩＤ  ＢＬＵＥ  Ｍ（オージー株式会社製）０．１％ｏｗｆの配合を用いた。染色助剤として、ユニガールＡＳＳ−１０（明成化学工業株式会社製、均染剤）２．０％ｏｗｆ、硫酸アンモニウム（ｐＨ調整剤）０．５ｇ／リットルを用いた。この場合、最高染色温度を１００℃に設定した。
【００６４】
まず、染色機の染色槽に水を９００リットル給水し、布帛と染色助剤を投入する。次に染料タンクで染料を水にて溶解し、１００リットルの染料溶解液を作成し、その内の１リットルを染液貯留部に供給し、染色槽内から染色助剤を含む水９リットルを染液貯留部に供給して染料溶解液を１０倍に希釈する。この染料希釈液を濃度測定装置に流通させ吸光度を測定する。この測定値を初期染液濃度値とした。その後、この測定に使用した染料希釈液１０リットルと染料タンクの染料溶解液９９リットルを染色槽内に注入した後に染色処理を開始した。昇温速度の制御は上記の式により行った。なお、標準染着速度は、２．０％／分に設定した。
【００６５】
そして、染着率が８０％以上となった時点でｐＨ値を毎分０．５ずつ下げるように酢酸を自動注入する制御を行い、ｐＨを４．０まで下げた。その後、染着速度が０．２％／分以下となり、平衡に達してから布帛を５回転（７．５分）循環させた後冷却処理を実施した。６０℃まで冷却した後染色槽内の排液と新水の給水を交互に行い染色槽内の染液を置換する水洗処理を行った。水洗処理中の水洗液を濃度測定装置で測定して水洗液の染料濃度が初期の染液の染料濃度に対して３％以下となり、かつ水洗液のｐＨ値が６〜８に達した時点で水洗処理を終了した。処理期間における染色曲線を図４に示す。その後、常法に従い、染料固着処理、水洗処理を行った。
【００６６】
図４において、太い実線が実測温度、中細の実線が染着速度、細い実線がｐＨ値の推移をそれぞれ示している。また、一点鎖線が黄色成分の染着率、二点鎖線が赤色成分の染着率、点線が青色成分の染着率をそれぞれ示している。以下の図においても同様である。
【００６７】
（実施例２）
繊維材料として、５０ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート１００％ジャージ （１反が１０．０ｋｇ／５０ｍの布帛を４反繋げて布帛長２００ｍとしたもの）を用いた。染料として、分散染料ＳＵＭＩＫＡＲＯＮ  ＹＥＬＬＯＷ  ＳＥ−ＲＰＤ（住友化学工業株式会社製）０．１％ｏｗｆ、ＳＵＭＩＫＡＲＯＮ  ＲＥＤ  ＳＥ−ＲＰＤ（住友化学工業株式会社製）０．１％ｏｗｆ、ＳＵＭＩＫＡＲＯＮ  ＢＬＵＥ  ＳＥ−ＲＰＤ（住友化学工業株式会社製）０．１％ｏｗｆの配合を用いた。染色助剤として、ニッカサンソルト８０００（日華化学株式会社製、均染剤）０．５ｇ／リットル、酢酸（ｐＨ調整剤）０．５ｃｃ／リットルを用いた。この場合、最高染色温度を１３０℃に設定した。
【００６８】
そして、実施例１と同様の染色機を用いて、追酸を行わない以外は実施例１と同様の一連の処理を行って、染色処理、水洗処理を実施した。処理期間における染色曲線を図５に示す。その後、常法に従い、還元洗浄、水洗処理を行った。
【００６９】
（実施例３）
繊維材料として、４４ｄｔｅｘの高圧カチオン染料可染型ポリエチレンテレフタレート１００％ジャージ （１反が１０．０ｋｇ／５０ｍの布帛を４反繋げて布帛長２００ｍとしたもの）を用いた。染料として、分散型カチオン染料ＫＡＹＡＣＲＹＬ  ＹＥＬＬＯＷ  ＧＲＬ−ＥＤ（日本化薬株式会社製）０．２３１％ｏｗｆ、Ｃ．Ｄ．Ｐ．Ｎ．ＲＥＤ  ＧＲＬ−ＩＤ（日成化成株式会社製）０．１１６％ｏｗｆ、ＡＩＺＥＮ  ＣＡＴＨＩＬＯＮ  ＢＬＵＥ  ＦＢ−ＤＰ（保土谷化学工業株式会社製）０．１６３％ｏｗｆの配合を用いた。染色助剤として、酢酸（ｐＨ調整剤）１．０ｃｃ／リットル、無水芒硝（劣化防止剤）３ｇ／リットルを用いた。この場合、最高染色温度を１２０℃に設定した。
【００７０】
そして、実施例１と同様の染色機を用いて、追酸を行わない以外は実施例１と同様の一連の処理を行って、染色処理、水洗処理を実施した。処理期間における染色曲線を図６に示す。
【００７１】
（比較例１）
実施例１と同様の繊維材料、染料及び染色助剤を用い、最高染色温度を１００℃に設定した。ただし、濃度測定は、４００〜７００ｎｍの波長領域における染液の光強度を１０ｎｍ毎に１分間隔で測定して吸光度に変換し、波長範囲４００〜７００ｎｍにおける吸光度の平均値のみに基づいて上記の式により染着率及び染着速度を算出した。
【００７２】
そして、実施例１と同様の染色機を用いて、実施例１と同様の一連の処理を行って、染色処理、水洗処理を実施した。その後、常法に従い、染料固着処理、水洗処理を行った。
【００７３】
処理期間における染色曲線を図７に示す。なお、図７では、他の実施例との対比を容易にするために三成分に分解した染色曲線を記載しているが、染着速度については波長範囲４００〜７００ｎｍにおける吸光度の平均値のみに基づいている。
【００７４】
図８は、各実施例における染色処理過程に関するデータをまとめた一覧表である。最高染色温度到達時間とは、昇温開始から最高染色温度に到達するまでに要した時間である。最大染着速度の平均とは、各測定タイミングにおいて算出した三成分の染着速度のうち最大の染着速度を処理時間にわたって平均した値である。処理時間とは、昇温開始から水洗完了までに要した時間である。均染性については、染め斑の発生程度を目視にて評価し、染め斑の発生がなく均一に染まったものを「○」、染め斑が発生し均一に染まらなかったものを「×」とした。堅牢性については、洗濯堅牢度（ＪＩＳ  Ｌ  ０８４４  Ａ−２法）及び耐光堅牢度（ＪＩＳ  Ｌ  ０８４２）を評価した。
【００７５】
いずれの実施例においても、均染性及び堅牢性に優れた染色物を短時間で得ることができた。また、染着速度のバラツキが小さくなり、例えば実施例１ではほぼ２％／分〜３％／分の間で安定している。これに対して、比較例１では、染色時間が短いものの染着速度のバラツキが大きく、染め斑が発生した。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る染色機に関する概略構成図である。
【図２】染色処理前に初期の染液濃度を測定する場合の染液の流路を示す説明図である。
【図３】循環管路内に染色槽内の染液を循環させて染色処理を行う場合の染液の流路を示す説明図である。
【図４】実施例１に関する染色過程を示すグラフである。
【図５】実施例２に関する染色過程を示すグラフである。
【図６】実施例３に関する染色過程を示すグラフである。
【図７】実施例３に関する染色過程を示すグラフである。
【図８】各実施例の染色処理結果をまとめた一覧表である。
【符号の説明】
【００７７】
１      染色槽
２      滞留部
３      搬送管路
４      リール
５      吸入口
６      吸入口
11      熱交換器
12      開閉弁
20      分岐管路
21      染液貯留部
22      加温装置
23      濃度検知装置
24〜26  開閉弁
31      染料タンク
32      流量計
33〜36  開閉弁
41      ｐＨ調整装置
51      給水装置
100     制御装置
101     表示パネル
【図１】
0005377882.tif 000002
【図２】
0005377882.tif 000003
【図３】
0005377882.tif 000004
【図４】
0005377882.tif 000005
【図５】
0005377882.tif 000006
【図６】
0005377882.tif 000007
【図７】
0005377882.tif 000008
【図８】
0005377882.tif 000009