次世代ポリエステル繊維の染色加工技術
浅井弘義 * 1

吉村裕* 1Dyeing Technology of PTT and PLA Fibers
Hiroyoshi ASAI, Hiroshi YOSHIMURA
Owari Textile Research Center, AITEC ＊ １
PTT 及 び PLA 繊 維 の 染 色 性 、 染 色 堅 牢 度 及 び 仕 上 加 工 に お け る 物 性 変 化 に つ い て 検 討 し た 。PTT は 100℃
〜110℃ で 染 色 で き 、 毛 と の 混 紡 品 を ノ ン キ ャ リ ヤ ー で 染 色 で き る 。PTT の 特 長 で あ る ス ト レ ッ チ 性 は ヒ ー
トセ ッ ト 条 件 に よ り 目 標 の 性 能 に 仕 上 げ る こ と が で き る 。PLA は 高 温 及 び ア ル カ リ で 強 度 低 下 が 起 き る ため 、 染 色 は 酸 性 浴 で 分 散 染 料 を 用 い て 100〜110℃、6 0 分 以 内 が 良 い 。 染 料 濃 度 が 高 く な る と 吸 尽 率 は 低 下
し 、 染 色 堅 牢 度 は 乾 摩 擦 が 弱 い 。 仕 上 の ヒ ー ト セ ッ ト 温 度 は 130℃ 以 下 が 望 ま し い 。

1.

はじめに最近の環境に対する厳しい社会情勢に伴って、繊維屑染色機械）及びミニカラー（テクサム技研）を使用した。
基本の染色条件としては、浴比 30：１、40℃・10 分後所定の温度まで１℃／分で昇温した。分散剤は１g/l 、キや使用済み繊維製品のリサイクルなどの処分方法が求めャリヤー使用の場合は 10％o.w.f.で行った。

られている。こうしたことを背景に、環境に対応した新2.3

繊維が相次いで発表された。

評価方法

染料吸尽率は分光光度計を用いて求め、K/S、色差等

その中でも、PTT の量産化（イギリスのシェル・ケミはミノルタ CM3600d 分光測色計で計測した。強伸度はカルとアメリカのデュポン）及びトウモロコシなどの植JIS‑L‑1095、染色堅牢度は JIS による各方法、伸長率、物原料を使用したポリ乳酸の量産化（アメリカのカーギ

伸長回復率及び残留歪率は JIS‑L‑1096( 定荷重法)によ

ルとダウ・ケミカルの合弁会社カーギル・ダウ・ポリマり求めた。曲げ特性は KES‑FB システム（カトーテック）ーズ）は、注目を浴びた。これらは繊維への応用にも大で測定した。

きな可能性を与え、今後衣料用に活用されていくものと予想される。

3.

そこで、本報では PTT(ポリトリメチレンテレフタレート)繊維及び PLA(ポリ乳酸 )繊維の染色性やその物性変

3.1化など染色仕上に関する基礎的なことについて実験を行3.1.1

ったので報告する。

結果及び考察PTT の 染 色 仕 上 加 工
染色温度と染料吸尽率の関係

PTT は低温から染料が吸尽し、染色速度が速く、 PETに比べて易染性の繊維である。PTT の染色温度は 110℃が2.

実験方法適しているが、100℃でも染料吸尽率は 90％以上で、淡中色では 100℃で十分染色可能であることが分かる（ 図2.1

試料

研究には、PTT（旭化成：ソロ 75D 加工糸）、PLA（ユ１ ）。
PTT は PET に比べ染料濃度が高くなっても染料吸尽率

ニチカ：テラマック 30/1 スパン糸：以後 PLA‑S と略す。

は低下しない（ 図 ２ ）。PTT は染色温度の違いによる染料

クラレ：プラスターチ 130D 加工糸：以後 PLA‑F と略す。）

吸尽率への影響はほとんど見られず、 PET に比べて低温

及び PET（東レ：ポリエステル 150D 加工糸）を使用した。

で染色できる。また、K/S は PET より高くなり、発色性2.2が良いことが分かる（ 図 ３ ）。これらのことから、羊毛染料、助剤等

染料は市販の分散染料、染色機はカラーペット（日本*1 尾張繊維技術センター加工技術室との混紡品の染色をキャリヤー無しで可能なことが示された。なお、キャリヤーを使用した時の染料吸尽挙動に

3.1.2

染色堅牢度性能

ついては（ 図１）、キャリヤーを使用することにより低温

PTT の染色堅牢度については染色温度、ヒートセットから染料が吸尽する。しかし、染め足が速くなるため、の温度条件の違いによる影響は少なく、洗濯や摩擦堅牢

染めムラの問題や染色コスト及びキャリヤーによる作業度で一部性能が低いものもあるが、全体的に見てポリエ環境への影響などデメリｯトが多く、特殊な染色を必要とステルと同等程度の性能が得られた。

する場合を除いて使用するメリットはないと言える。

3.1.3

PTT/ 毛染色における分散染料の羊毛汚染

PTT／毛混紡品（ 50：50）染色における分散染料の毛への汚染について、PET／毛と比較して検討した。

1009080706050403020100（％）

染色後の還元洗浄は下記の方法で行った。
PET

吸尽率

PTT

亜ジチオン酸ナトリウム（ハイドロ）

２g/l

炭酸ナトリウム

１g/l

ソーピング剤

２g/l

PET：Ｃ
PTT：Ｃ

4050607080

分散染料の毛への汚染は染料濃度が高いほど大きくなるが、PTT は PET に比べて少ない。これは PTT の染料

90 100 110 120

吸尽が PET より低い温度で始まり、最終的に染料吸尽率

温 度 （℃）
図1

還元洗浄（100℃・20 分）

が PET より高いため、汚染が少なくなったと考えられる。

P T T , P E T の KP Rubine 3GL ‑ S の 染 料 吸 尽 曲 線

しかし、毛に汚染したいずれの染料も還元洗浄により（C は キ ャ リ ヤ ー 有 り ）85%以上除去され、PTT と PET の汚染の差はわずかで、PET吸尽率（％）との有意差がないことが分かった。
3.1.4

10095908580757065605550

ストレッチ性に与える染色仕上の影響

PTT の特長の一つとして、ストレッチ性があることがPET100
PET110挙げられる。そこで、染色仕上の加工条件がストレッチ性にどう影響するのか検討した。
PTT 織物の染色仕上工程の中で、ストレッチ性、寸法PTT100
ＰＴＴ110安定性及び風合いに最も影響を与える工程としてヒートセットがある。ヒートセット温度とストレッチ性の関係について調べた。

0

図２

123
染料濃度 （％）

4

その結果、ヒートセット温度が高くなるにつれてセッ
ト率は向上し、伸長率、残留歪率は小さくなった。伸長

染料濃度、染色温度及び染料吸尽率の関係（K P R u b ine 3GL ‑ S ）回復率は明確な傾向を示さなかった。
ストレッチ性能は、一般的に伸長率で 15〜20％、伸長Ｋ／Ｓ

回復率は高いほど、残留歪率は小さいほど良いと言われる。文献等によると、PTT のヒートセット温度は 140℃が4035302520151050推奨されている。しかし、この温度ではセット率が低く、PET100

寸法安定性が不十分である。ヒートセット温度が 160℃
PET110
PTT100でも伸長率が 20％程度あり、140℃より高い温度での処理が必要と考えられる。
そこで、ヒートセット温度を 170℃とし、ヒートセッ

ＰＴＴ11001234

染料濃度 (％)
図３

染 料 濃 度 、 染 色 温 度 と K / S の関係（K P R u b i n e 3 G L ‑ S ）ト処理でのセット幅を変化させて（布の横方向に張力を与える）試験した。 PTT 織物のストレッチ性能は工程間で基本的に大きな変動はなく、最初のヒートセットでほぼ決定すると言える。ヒートセットのセット幅（張力）が大きくなると当然ながら伸長率、残留歪率は低下し、伸長回復率はやや向上する傾向を示した。染色後は織物が緩和されるため、伸長率はやや増加し、最終仕上したPTT 織物の伸長率は最初のヒートセットした時より小さ吸尽されるが、染料濃度が高いと染料吸尽率は低くなり、くなった。PTT 織物の伸長率はヒートセットの張力をコ

KP Red BL‑Ｅでは急激に低下する（図 ５ ）。PLA は染料にントロールすることにより目標に合わせることが可能でよって吸尽傾向に違いがあり、また一定の染料濃度以上ある。

では K/S は増加しない（ 図 ６ ）。このことから、適用す3.2

ＰＬＡの染色仕上加工3.2.1

る染料選択が重要である。

熱水中での収縮特性及び強度への影響

PLA を染色した時の色相は、PET、PTT の色相に比べてPLA‑S の糸をカセにし、各温度で酸性（酢酸・硫安緩短波長側にずれることや、配合染料での染色では配合し衝液によりｐH4.2 に調整）、中性（燐酸緩衝液によりｐた染料ごとに吸尽がかなり違うため、 PET の色相とはかH7 に調整）の浴中で 30 分間処理したときの収縮率及びなり違った色となり、従来の PET 用の CCM データは使用強伸度を測定した。この結果、収縮率は温度の上昇に伴できない。って大きくなった。収縮に対する浴ｐH の影響は少なく、処理温度の影響が大きい。

100

強度低下が大きくなる。PLA は加水分解によって分解されるため、水の存在下での処理条件が重要であり、基本的にアルカリ、高温、長時間処理によって劣化する。

吸尽率

110℃を超えると激しくなり、また酸性浴より中性浴での(％)

PLA‑S の強度は処理温度が高くなるにつれて低下し、PLA を酸性と中性で染色した時の強力は中性での低下

80

PLA100-160

PLA110-140

PLA100-220

PLA110-20が大きく、110℃・120 分あるいは 110℃・60 分の２回繰0

り返し染色では、強力は 50%近く低下する。このことか

123
染料濃度 (％)

4

ら、PLA の染色は酸性浴で 110℃・60 分以内で染色する
図５ことが望ましいことが分かった。
3.2.2

染料の違いによる PLA の染料吸尽率変化（1 : K P R u b i n e 3 G L‑S , 2 : K P R e d B L‑E ）染色温度と染料吸尽率の関係

PLA の染色では、染料は 80℃を過ぎてから急激に吸尽される。染色温度が 100℃では染料吸尽 が悪く、110℃が繊維損傷面から見ても適している。また、染料吸尽の向ャリヤー無しと同等で、その効果は認められなかった（図 ４）。

1009080706050403020100（％）

PLA-SＫ／Ｓ

上を図るためキャリヤーを利用したが、最終吸尽率はキ4035302520151050

PLA100-1
PLA110-1
PLA100-2
PLA110-20
PLA-F吸尽率

PLA-S：Ｃ

図６3.2.3
506070 80 90 100 110 120
温 度 （℃）

23
染料濃度 (％)

4P L A の 染 料 の 違 い に よ る 染 料 濃 度 と K/S の関係（1 : K P R u b i n e 3 G L‑S , 2 : K P R e d B L‑E ）PLA-F：Ｃ40

1

還元洗浄による強度への影響

染色後の還元洗浄による強伸度への影響を検討した。
還元洗浄は次の条件で行った。
亜ジチオン酸ナトリウム（ハイドロ）

２ｇ/l（C は キ ャ リ ヤ ー 有 り ）ソーピング剤２ｇ/l

次に、染料濃度、染色温度及び染料吸尽率の関係につアルカリ剤

各１ｇ/l

図４P L A ‑S , F の KP Rubine 3GL ‑ S 染 料 吸 尽 曲 線

いて検討した。
染料吸尽率は染色温度が高く、染料濃度が低いと良く

温度 60℃及び 80℃、処理時間 20 分
アルカリ剤として炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウ

ム、水酸化ナトリウムを用いて行った結果、強度低下はほとんど同じであった。しかし、80℃では色落ちが多く、強力が低下するものと考えられる。
なお、ヒートセットをしないで染色すると、染色中に摩擦堅牢度も考慮した結果、実用的には 60℃〜70℃で、シワが発生するため、染色前のヒートセットは不可欠でアルカリ剤は炭酸ナトリウムによる方法が適当と考えらある。ここで使用した織物は 120℃のヒートセットで最れる。

も柔軟に、シワの発生もなく仕上げられた。

3.2.4

染色堅牢度性能

耐光、洗濯堅牢度は概ね良好であったが、乾摩擦堅牢4.

度は弱かった。染色温度や染色時間の影響は、染色温度結びが高く、染色時間が長いものが必ずしも堅牢度が良いとPTT は染色温度が PET より 20℃程度低いため、エネは限らず、逆の現象も見られた。また、昇華堅牢度は PLA

ルギーが削減され 、羊毛との混紡品のノンキャリヤー染が熱に弱いため評価できないが、乾熱温度（アイロン）色等、メリットがある。しかし、染色速度が速く、染色は 120℃が限界である。

ムラが発生しやすいため、昇温、助剤等の染色条件につ3.2.5

いての詳細な検討が必要である。PTT は価格が安くなれヒートセットによる影響

PLA 織物をヒートセットしたときの影響について検討した。
ヒートセットをすると染色濃度は高くなり、140℃以上ば、ポリエステルよりかなり柔軟な風合いであるため各方面での活用が期待でき、特に複合製品への利用が進むものと思われる。

では飛躍的に K/S は大きくなる。染色後の収縮率はヒー

これに対して PLA は染料吸尽率が染料によって異り、トセット温度が高いほど収縮率は小さくなった。ヒート

特に濃色での染料吸尽率の低下や色合わせの問題がある。

セット温度が 140℃以上になると風合いが非常に硬くな

そして、最大の課題は耐熱性が弱いことである。繊維製るため、140℃以下で行う必要がある。

品にしたときのアイロン掛け温度に制約が必要で、ノン

次に PLA 織物をヒートセット−染色−乾燥−ヒートセット−蒸絨の工程で、ヒートセット温度を変えて染色加工した時の曲げ特性との関係について検討した。
最初のヒートセットで曲げ特性値（Ｂ：曲げ剛性、２アイロン製品でないと利用は難しいと思われる。
PTT 及び PLA はいろいろの欠点が有るものの、昨今の環境問題に対応した素材であることから、繊維そのものの改良や加工等の工夫により、将来性が期待できる。

ＨＢ：曲げヒステリシスの幅）は処理温度が高くなるに文献つれて増加する。しかし、染色すると曲げ特性値はヒートセット温度に関係なく低下し、ヒートセット温度の影響が解消された。そして、２回目のヒートセットを行って仕上げたものは、染色後より硬くなったが、最初のヒートセットとは違い、150℃を除き生地に比較してやや硬い程度の風合いとなった。
この仕上工程おける織物の強力は、最初のヒートセッ
トで生地より大きくなり、染色で強力は大きく低下した。
この理由として、ヒートセットにより織物が収縮して生地の密度が変化することにより、一時的に強力が上がる
ものの、染色による熱の影響により糸が劣化して織物の

１）藤田：加工技術

Vol.35,No.5(2000)310２）改森：加工技術

Vol.35,No.5(2000)300

３）山口：加工技術

Vol.35,No.4(2000)248

４）旭化成：天才ソロカタログ
５）クラレ：プラスターチ技術資料
６）藤田（ダイスター）：尾張繊維技術センター講演会
テキスト（2000．10．26）
７）松下（チバ）：尾張繊維技術センター講演会テキス
ト（2001.2.20）