反応染料による綿染色布の湿摩擦堅牢度向上－汚染状態の調査－
堂ノ脇靖已*1

古賀勘司*2

Improving Fastness to Wet Rubbing of Deep-Dyed Cotton with Reactive Dyes
- Investigate of the Low Fastness Kiyoshi Donowaki and Kanji Koga

先染め織物業界のニーズに対応するために，反応染料で染色した濃色（黒）綿布における湿摩擦堅牢度の向上を検討した。ここでは，現状レシピの見直し，染色布の洗浄効果，湿摩擦堅牢度試験後の染色布および汚染布表面の顕微鏡観測結果などから，綿布のフィブリル化が汚染の原因であることが示唆された。

1 はじめに染色は，この染料に加えて浸透剤，助剤として硫酸

福岡県筑後地域には，1970年代から綿（わた）入れナトリウム，アルカリ（水酸化ナトリウム，または炭半纏（はんてん）を多く生産した「先染め織物」業界酸ナトリウム）を添加し，浴比1：10，反応温度60 ℃，があり，現在でも「久留米織」や「久留米縞」などの60分間で染色し，水洗2回，60 ℃湯洗い1回，水洗2回1）生産を行っている 。この織物は一般的に濃色を基調行った。フィックス剤を用いる場合は，この後4 ％とした綿織物であり，以前から濃色品の湿摩擦堅牢度owfのカチオン系フィックス剤水溶液中，浴比1：10でを向上させたいとの要望があった。

15分間，室温で浸漬し，水洗し，乾燥した。

堅牢度の評価は，JIS L 0805「汚染用グレースケー

湿摩擦堅牢度試験はJIS L 0849の摩擦試験機II型

ル」に定められた「級」で行っており，試験用サンプ（学振形）法にて行い，水に浸漬してピックアップ率

ルの摩擦などの試験 によって汚し た試験用添付白 布

100 %の試験用添付白布（綿3-1号）で染色布を摩擦し（以下，「白布」という。）の汚染部と，未汚染部とのた。この評価は日本電色工業（株）製の色差計NF-333*色差値⊿E ab との相関が定められている。湿摩擦堅牢を用いて，色差値⊿E* ab を求めた。また染色布の染色度において一般的な濃色品の品質基準は2級（色差⊿性も同じ装置で最大のK/S値で評価した。

*

E ab18.1±1.0）以上であり2)3)，洗濯，汗，耐光な浴中の染料濃度（mol/L）は日本分光(株)製*

紫外

ど他の堅牢度（いずれも3～4級以上，⊿E ab 9.0±0.5

可視分光光度計V-650で吸光度を測定し，予め用意し～4.5±0.3）よりも低い設定となっている。このことた検量線から算出した。

から湿摩擦堅牢度向上の困難性が窺われる。

染色布のジメチルホルムアミド（DMF）洗浄は浴比

そこで，本研究では濃色である黒に染色した綿布に1:10，60 ℃，60分間振盪機にて行った。ハイドロサ

おける湿摩擦堅牢度においても，他の堅牢度と同様なルファイト還元洗浄も浴比1:10，ハイドロサルファイ

3級（⊿E* ab 9.0±0.5）以上を目指した検討を行った

ト2 g/L，5.4 ml/Lの48 ％水酸化ナトリウムを添加し，ので報告する。

60 ℃，60分間振盪した。
電子顕微鏡観測は（株）日立製作所製S-4800を用い2 実験て行った。

染料はRemazol Black B-N（Reactive Black 5）リキッドを用いた。この染料はビニルスルホン酸型の反3 結果と考察

応染料でアニオン性のスルホン酸基を複数持つため，3-1 レシピの見直し

水への溶解性が高く未反応の染料は容易に水で抽出さ

湿摩擦堅牢度試験において，白布への汚染を抑えるれ湿摩擦堅牢度では不利に働く可能性がある。

ためには，「染料の低減」，「繊維－染料の結合向上」が考えられ，後者には「塩の添加」および「カチオン*1 化学繊維研究所系フィックス剤の添加」が挙げられる。塩の添加では，*2 筑後染織協同組合- 1 -硫酸ナトリウムを使用して綿のカチオン化を行い，アことから，染料濃度が増えるほど染色性は濃色になる

4)

ニオン性染料との親和性を向上させる 。カチオン系が，汚染性も大きくなった。図2には硫酸ナトリウムフィックス剤の添加は，綿に固着・堆積したアニオン濃度によるK/Sおよび⊿E* ab を示す。この結果からは，性染料の中和・水不溶化が目的であり 5），いずれも湿同じ染料濃度でも硫酸ナトリウムを添加することで染摩擦堅牢度の向上が期待できる。

色性の向上と汚染性の抑制が達成できることが明らか

そこで，染料，硫酸ナトリウム，カチオン系フィッとなり，塩の添加効果が明らかとなった。また，図3

クス剤の添加量について検討を行った。実験条件は，にはフィックス剤についての結果を示すが，染色性に予め系統的な実験から浸透剤2 g/L，染料15 ％owf，は影響はなく，汚染性抑制の効果は最大で⊿E* ab

硫酸ナトリウム300 g/L，炭酸ナトリウム20 g/L，カ上であった。

7以

チオン系フィックス剤10 g/Lを基本条件として，染料，しかしながら，図1～3いずれの⊿E* ab も14以上（2級

硫酸ナトリウム，カチオン系フィックス剤，それぞれ相当）であり，最も汚染性が低いもの（図1の染料濃の濃度変化を行った。この時の染色性をK/S値（数字度5および10 %owf）では所望の濃色が得られていなかが大きいほど濃色），湿摩擦堅牢度を汚染性として⊿った。これらの結果から，染料，硫酸ナトリウム，フ*E ab （数字が小さいほど高堅牢度）で調査した。

ィックス剤添加量の 見直しでは汚 染性の目標値（ ⊿E*ab 9.0±0.5）達成は困難であると考えられる。

図3
図1

フィックス剤によるK/Sおよび湿摩擦堅牢度の汚染性⊿E* ab 挙動

染料によるK/Sおよび湿摩擦堅牢度の汚染性⊿E* ab 挙動
3-2 染色布の洗浄

湿摩擦堅牢度試験で汚染する原因の一つとして，染料（色素）の脱落が考えられる。そこで，予め脱落する染料を除くことで堅牢度向上が図れる可能性がある。
そこで，染色布をジメチルホルムアミド（DMF）洗浄，およびハイドロサルファイト還元洗浄を行った。
図4にDMF洗浄によ る染色 性K/S，⊿E* ab ，洗浄後 にDMF浴中に抽出された染料濃度を示す。この結果から1回の洗浄でほとんど染料が抽出でき，染色布の色の影響もなかった。しかし，汚染性は洗浄前，洗浄回数を図2増やしても変化がなかった。

硫酸ナトリウムによるK/Sおよび湿摩擦堅牢度の*また，図5にはハイドロサルファイト還元洗浄の結汚染性⊿E ab 挙動果を示す。この方法はポリエステルの染色において有*効な洗浄方法である。洗浄浴中の抽出染料は徐々に減

図1に染料濃度によるK/Sおよび⊿E ab を示す。この- 2 -少したが，3回目の洗浄で染料濃度は9 x 10-5 mol/Lであり，DMF1回目の洗浄よりも10倍以上も抽出でき，洗浄後の染色布の色にも影響しなかった。しかしながら，汚染性⊿E* ab は2程度減少したのみで，DMF洗浄した時と同程度であった。
以上の結果から，染色布の洗浄によって染料（色素）を抽出・除去しても湿摩擦堅牢度は改善できないことが明らかとなった。

図6

繰り返し湿摩擦堅牢度試験の結果

摩擦前

図4

染色布のDMF洗浄によるK/Sおよび湿摩擦堅牢度の汚染性⊿E*ab 挙動
摩擦後

図7
図5

染色布のハイドロサルファイト還元洗浄による染色布の電子顕微鏡写真（1000倍）
上：摩擦前，下：1回湿摩擦後*

K/Sおよび湿摩擦堅牢度の汚染性⊿E ab 挙動
3-4 染色布，汚染布表面の電子顕微鏡観察
3-3 繰り返し湿摩擦堅牢度試験

物理的な表面摩擦によって，汚染性の改善がみられ次に，物理的な表面摩擦によって染色布の染料（色たため，染色布および汚染した白布の表面を電子顕微素）を除去する繰り返し湿摩擦堅牢度試験を実施し鏡で観測した。この結果を図7，8に示す。図7は摩擦た。この実験は，同じ染色布を，試験毎に新しい白布前（上写真），1回湿摩擦後（下写真）で，1000倍に拡に代えて摩擦した。11回まで行った結果を図6に示

大した染色布表面であるが，明らかに摩擦後は綿の表す。この結果から，汚染性⊿E*ab は18.7から最小10.2面が乱れており，フィブリル化した様子が見て取れまで減少し，目標値（9.0±0.5）に近づいた。

る。一方，図8は同じく摩擦前（上写真），と1回湿摩- 3 -擦後（下写真）における白布汚染部の電子顕微鏡写真以下となり，目標値（9.0±0.5以下）を十分達成でである。湿摩擦後には摩擦前には見られない微細なフき，両方の染色布での差がなくなった。このことか

ィブリルが図7よりも多く観測でき，電子顕微鏡のスら，綿染色布のフィブリル化を抑えることができれケールから数㎛以下であることが分かる。

ば，湿摩擦堅牢度の向上が図れること，フィブリル化以上の結果から，湿摩擦によるフィブリル化を抑する綿は，主に水に浸漬・脱水した白布であることが制することができれば，湿摩擦堅牢度の向上が図れる示唆された。この結論は，染色布（図7）と白布（図可能性がある。

8）の湿摩擦後の電子顕微鏡写真と整合性がある。

摩擦前

図9

レーヨンを用いた染色布および白布の効果

摩擦後
4 まとめ
以上の結果から，湿摩擦に対する堅牢度向上を図る
ためには，綿のフィブリル化を抑制する必要があることが示唆され，この結果は文献５）と同様な結論であった。今後は，綿の分子間架橋，表面の摩擦力を減少させる加工を検討し，公定法における湿摩擦堅牢度において3級（⊿E*ab 9.0±0.5）以上の目標値達成を図る予定である。
図8

汚染布（白布）の電子顕微鏡写真（5000倍），
5 参考文献上：摩擦前，下：1回湿摩擦後

1)竹内正敏：SEN’I GAKKAISHI（繊維と工業），52巻，3-5 フィブリル化抑制による湿摩擦堅牢度向上の調査

No.4，pp.182-183（1996）

フィブリル化抑制効果の予備試験として，同じセ2)(一財) ボーケン品質評価機構：ボーゲン基準(繊維ルロース繊維のレーヨンを使って同じ実験を試みた。

製品)生地・製品検査

品質基準一覧(2019)(オンラ用いたレーヨンは短繊維の綿と異なって長繊維に紡糸イン) https://www.boken.or.jp/order/qstandard

しているためフィブリル化し難いと考えられる。

/qstandard(japan).pdf

綿およびレーヨンの染色方法は同じ条件で行い，3)(一財)カケンテストセンター：品質基準2020年改訂

湿摩擦堅牢度試験では試験用添付白布も従来の綿に加版(2020)(オンライン)https://www.kaken.or.jp/

えてレーヨンでも実施し，比較した。これらの汚染性

cms/kaken/files/KAKEN_STD_J.pdf*⊿E ab の結果を図9に示す。まず，染色布を比較すると

4)今田邦彦：繊維機械学会誌(繊維工学)，55巻，No.3，pp.122-123（2002）

レーヨン染色布による汚染性は9.9となり，綿の約半分で，堅牢度は向上した。また，白布をレーヨン白布5)島田幸二郎，今田邦彦：SEN’I GAKKAISHI（繊維と*ｗに変更すると，綿，レーヨン染色布とも⊿E ab は4.5

工業），71巻，No.12，pp.612（2015）- 4 -