研究論文

ポリ乳酸繊維複合織物の染色加工技術
吉村

裕＊１、浅井弘義＊２、宮路千乃＊３、鹿野隆一＊４

Dyeing Technology of Textiles Containing PLA Fiber
Hiroshi YOSHIMURA, Hiroyoshi ASAI, Yukino MIYAJI
and Ryuichi SHIKANO
Aichi Science and Technology Foundation* 1 ,Owari Textile Research Center, AITEC* 2 , 3
Itoki Co.,Ltd* 4
PLA(ポ リ 乳 酸 )繊 維 と 綿 、毛 等 の 天 然 繊 維 と の 複 合 織 物 を 試 作 し 、後 染 加 工 に お け る 染 色 及 び 仕 上 方 法 によ る PLA へ の 影 響 並 び に 複 合 織 物 の 消 費 性 能 に つ い て 、 検 討 し た 。 PLA と 天 然 繊 維 と の 複 合 化 は 、 柔 軟 性を向上させ、帯電性を抑制する。特に、羊毛との複合化は、セルロース系との複合化と比べると、前処理
工 程 、 染 色 工 程 の い ず れ に お い て も PLA と 羊 毛 を 酸 性 側 で 同 時 に 処 理 で き る た め 、 性 能 、 コ ス ト の い ず れにおいても優れることが分かった。また、羊毛との混紡は、ある程度の耐熱性の向上が得られる。

１．はじめに

２．実験方法PLA 繊維は最近の環境問題を背景に、非石油系生分解性

2.1 試料繊維として注目されている。平成 13 年度に PLA の染色性

PLA 糸は、クラレ「プラスターチ」130D 加工糸及び 65やヒートセットによる物性変化などの基礎的なことにつＤ加工糸を用い、綿糸は 40/1、梳毛糸は 1/60、2/60、レいて検討した。その結果、PLA は分散染料で 110℃30 分間

ーヨン糸は 75Ｄを使用した。また、PLA・毛混紡糸 1/30染色する方法が最適であるが、染料吸尽率は染料によって（PLA50%、毛 50%）は新規に作製した。実験用試料は糸、異なり色合わせが難しいことがわかった。また、PLA は熱織物及び丸編メリヤスにしたものを精練して用いた。

処理によって硬くなるため、ヒートセット温度は 130℃以

また、PLA と各種繊維を複合化した織物を各種試作し、下が望ましいことがわかった。このように PLA はいろいろ実験試料とした。経糸に PLA 糸を用い、緯糸には PLA 糸及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び各種糸を用いて、基本的に PLA の比率の高い織物とした。

ることから、織物の企画や加工等の工夫により、将来性がなお、PLA・毛混紡糸については経緯とも同じ糸とした。

期待できると考えられる。

組織はいずれも平織で、経密度 47 本/インチ、緯密度 47

そこで、PLA の衣料としての用途開発を促進するため、本/インチ（ただし⑨は、経 38/インチ、緯 35/インチ）とPLA と各種繊維との複合化を試み、その特徴を活かした織した。（表１）

物を開発するため、その染色仕上法について研究した。

2.2 染料、助剤、染色仕上条件等

PLA と他の繊維との複合化を考える時、それぞれの繊維

染料は、PLA には市販の PLA 用分散染料（日本化薬及を糸の状態で染色加工し、その後、撚糸及び交織すれば、び三井 BASF）、毛には酸性染料、セルロース系には反応染精練、漂白及び染色（堅牢度性能を含む）による新たな技料を適用した。染料濃度は対象繊維重量に対する％o.w.f.

術的問題は発生しないと判断される。しかし、PLA を衣料を用いた。染色助剤は、推奨量を使用した。

素材として活用するためには、後染が出来ることが重要なカギと言える。

染色機は見本用染色試験機を用い、基本の染色条件として浴比は 30：１とし、分散染色については 40℃から

本報では PLA と羊毛を始めとする各種繊維との複合織

1.4℃/分で昇温して染色した。綿用低温固着型反応染料物を試作し、後染加工における染色及び仕上方法や消費による染色は 40℃から 60℃まで 1℃/分で昇温し 60 分間性能等について検討した。

染色した。分散染色後の還元洗浄の基本条件は炭酸ナト
リウム 2g/l、ハイドロサルファイト 2g/l、還元洗浄剤 2g/l、65℃20 分間とした。反応染色後のソーピングはソーピン＊

1 科学技術交流財団 ＊2 尾張繊維技術センター

加工技術室 ＊3 尾張繊維技術センター

応用技術室 ＊4 糸喜株式会社

グ剤 2g/l 、65℃20 分間、フィックス処理はフィックスＰＬＡの強度への影響
処理条件剤 2g/l、50℃20 分間とした。
織物の仕上工程については、煮絨、洗絨、染色、帯電薬 剤 名濃度(g/l)

温度(℃)

時間(分)

ブランク――

水酸化ナトリウム

1水酸化ナトリウム

1―60801006080100防止・柔軟加工、乾燥、ヒートセット温度(130℃１分)、蒸絨の工程とした。帯電防止加工及び柔軟加工の各種仕上加工剤は、市販の加工剤を推奨量使用した。
表１経糸

試作織物の概要
緯糸目付(g/㎡)① PLA 130D×130D

PLA
130D×130DS撚
400 回

経・緯糸

133

② ウール[W] 2/60

133

③ W 1/60×PLA 130D132

④ PLA 65D / W 1/60 / PLA 65D

123⑤ 綿[C] 40/2

127

⑥ C 40/1 × PLA 130D

128

⑦ PLA 65D / C 1/40 / PLA 65D

127⑧ ﾚｰﾖﾝ[R]75D / PLA 130D / R 75D131⑨ PLA・W 混紡糸(50%：50%)2/30

204

強 度(%)

炭酸ナトリウム
硫酸

510201

前処理後 中性染色3060606010060100.0103.596.787.7
104.3
97.1
75.3
99.3
105.2
101.8
92.1

96.8
96.7
88.9
76.4
92.8
84.5
53.4
94.1
96.7
93.3
82.8

3.1.2 綿の精練漂白処理条件とＰＬＡ織物の強伸度への影響
PLA／綿（50%:50%）の精練漂白条件における PLA の強伸

PLA の混率は、①100%、②⑤50%、その他 75%となる。

度に及ぼす影響について検討した。試料は PLA 織物と綿織①から⑧までの緯糸の番手は、1/30〜1/36 相当となる。

物を同量用いて行い、表３に精練漂白による綿の白度及び、PLA 織物の漂白後と染色後の PLA 織物の強伸度を示した。

2.3 評価方法
K/S、色差、白度等はミノルタ CM3600d 分光測色計で計

一浴法は中性浴にて分散染料／反応染料で染色、二浴法は測した。強伸度、染色堅牢度、帯電性、しわ回復率、収縮分散染色、その後反応染料（中温タイプ）で染色した。

率は JIS による各種方法により測定した。曲げ・圧縮特性
は KES‑FB システム（カトーテック）で測定した。

３．結果及び考察
3.1 アルカリ及び酸による PLA に及ぼす影響
3.1.1 アルカリ及び酸性条件下における PLA 織物の強伸度

表３
処理
条件
生地

綿の精練漂白によるＰＬＡの強伸度への影響
PLA の強度
過酸化
綿の温度 時間
水素白度 漂白後 一浴染 二浴染（℃） (分)（ml/l）(％) （％） 色(％) 色(％)
ーへの影響
PLA と綿の複合化で問題となることは、綿の染色加工には水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム等のアルカリ薬剤を用いるため、アルカリに弱い PLA への影響を考えなくてはならない。そこで、綿の精練漂白や染色に通常使用する

アル
カリ
(1)

（PLA100%）の強伸度への影響を調べた。

10040

中性(2)

9010102085.3302060

20濃度の水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムで前処理し、中性 浴 下 で 分 散 染 料 に よ り 染 色 し た と き の PLA 織 物

1055.310060100.0
87.9

52.7

77.2

83.5 103.7

62.2

90.7

84.3 104.8

62.9

92.9

85.8 102.4

61.4

88.8

84.6

96.2

57.7

88.8

86.4

96.5

57.9

76.1

83.7 100.7

60.4

75.8

84.7

56.7

75.894.6

アルカリ処理条件は、表２のとおりで、染色条件は、染(1)水酸化ナトリウム 1g/l、ケイ酸ナトリウム 1g/l、料濃度 0.5%o.w.f、中性浴で 110℃30 分間染色後、還元洗トリポリリン酸ナトリウム 0.2g/l 界面活性剤 1ml/l

浄した。（詳しい条件は 3.2.1PLA/綿の染色方法のとお(2)過酸化水素漂白活性化剤 5g/l、トリポリリン酸ナトリ
ウム 0.2g/l 界面活性剤 1ml/l

り。）
水酸化ナトリウムは処理温度が高く、処理時間が長いほど強度低下は大きくなる。処理後染色した結果からみると、精練漂白は当然のことであるが温度が高く、処理時間が60 分処理及び 100℃、30 分処理では強度低下が大きく、通長く、過酸化水素の使用量が多いほど白度は高くなる。表常の綿精練漂白条件（100℃、60 分）の適用は難しいと思に示した条件で精練漂白した綿の染色性はどれも良好で、われる。炭酸ナトリウムの場合は表に示すとおり、強度へ白度や黄変指数に問題はない。染色後の PLA の強度から漂の影響は少なく、60℃反応染料染色における強度低下はそ白条件を選定すると、過酸化水素水 20ml 温度 90℃時間 30れほど考慮しなくてもよいことが分かった。

分間の方法が最適と判断できる。

表２

アルカリ及び酸性条件下でのPLA はアルカリに弱いので中性漂白も検討した。表に示すように長時間の処理でも白度の向上はみられず、また染色堅牢度に関しては、濃色の一部が湿摩擦堅牢度 2‑3

PLA の強度低下も大きく、有効な方法とは認められなかっ級となり問題があった。なお、ドライクリーニング用有機た。

溶剤に対しては、汚染及び変退色は見られなかった。

3.1.3 羊毛の防縮加工処理によるＰＬＡ織物の強伸度へ

3.2.2 PLA／毛の染色の影響

PLA／毛の染色は淡色（分散染料／酸性ミーリング染料

PLA と羊毛の複合化製品を作る上で、製品が水洗いでき各 0.5%o.w.f）、濃色（分散染料／含金染料各 3%o.w.f）のることも必要となってくる。水洗いを可能にするためには組み合わせで検討した。PLA 及び毛は酸性側(pH4、酢酸羊毛の防縮加工が必要となる。そこで、一般に行われてい(45%)1ml/l、硫酸アンモニウム 1g/l)で染色するため、染る塩素系防縮加工剤の DCCA 処理による PLA の強度への影色による PLA への強度等への影響はなく、淡色及び 濃色響について検討した。

とも一浴で染色することができる。なお、PLA の最適染色

防縮加工は、酸化処理（DCCA（ハイライト 60G）5％温度である 110℃では羊毛が傷むので、105℃30 分間で染及び 10％o.w.f、酢酸によりｐＨ4.5 に調整、浸透剤１ml/l

色し、アルカリ量も減らした条件で還元洗浄（炭酸ナトリ添加、芒硝 10％o.w.f、浴比 1：20、温度 30℃、処理時間

ウム 1g/l、ハイドロサルファイト 1g/l、還元洗浄剤 2g/l）

40 分、に続いて還元処理（酸性亜硫酸ナトリウム 2g/l、した。

浴比 1：20、温度 45℃、処理時間 15 分間）を行い、染色

しかし、毛と PLA と同浴に入れて分散染料で染めると、は浴のｐＨが異なる羊毛用の酸性レベリング、酸性ミーリ

毛への分散染料の汚染はかなり多く、還元洗浄でも落ちにング及び含金染料を用いて一浴法にて染色（105℃30 分間）

くく、ポリエステル/毛の染色と同様の問題点が残った。

し、強伸度を評価した。その結果、DCCA 処理よる防縮加工

染色堅牢度に関しては、濃色の一部がアルカリ汗堅牢度の処理は、温度が低いため、PLA の強伸度への影響はほと2‑3 級となり問題があった。なお、ドライクリーニング用

んどないことが分かった。このことから、一般に行われて有機溶剤に対しては、変退色、汚染とも問題なかった。

いる羊毛の精練等の前処理では PLA は劣化しないものと判

PLA と羊毛との複合化は、綿との複合化と比べると、染断できる。

色工程が半分以下の時間で染色でき、また前処理工程にお3.2 PLA／綿、PLA／毛の染色方法の検討いても問題はないため、エネルギー、コスト、性能いずれ3.2.1 PLA／綿の染色の面においても合理的である。PLA と天然繊維との複合化

PLA／綿の染色は淡色（分散染料／反応染料、中性一を考えた場合、羊毛はベストな選択であると考えられ、現浴染色）及び濃色（酸性分散染―アルカリ反応染、二浴染

在、羊毛とポリエステルとの複合化はよく行われているが、色）の二種類の組み合わせで検討した。なお、綿を PLA とポリエステルの替わりに PLA が使用されるようになる可能同浴に入れて分散染料で染めると、綿への汚染は少なく還性は高い。

元洗浄でほとんど除去できる。

3.3 各種複合織物の消費性能

淡色一浴染色は、PLA 用分散染料及び綿用高温中性固着

PLA は耐熱性が劣る、静電気を帯びやすい、風合いがペ型反応染料(各 0.5%o.w.f)を同浴に入れ、浴を中性(pH7、ーパーライクであるといった衣料には不都合な特性も持pH 調整剤使用)に調整して 110℃30 分間染色した。その後、つ。この欠点を改善する手段として天然繊維等との複合化洗浄及びフィックス処理をした。

はどの程度有効なのか、また帯電防止加工及び柔軟加工に

濃色二浴染色は、分散染料(3%o.w.f、黒は 6%)で酸性浴より、向上させることができるのかを検討するため、各種にて染色して、還元洗浄する。その後、綿用中温固着型反複合織物の消費性能について検討した。

応染料(3%o.w.f、黒は 6%)を用いてアルカリ浴にて綿を染3.3.1 風合い色し、ソーピング及びフィックス処理した。

試作した９種類の織物の柔らかさを評価するため、KES

この結果、中性一浴染色は、還元洗浄により反応染料がの曲げ特性を測定した。図１に示すように⑨PLA・毛混紡脱色するため、ソーピング剤で洗浄した。しかし、表２の織物の数値が高いのは他の織物に比べて糸の番手が２倍

とおり強度は二浴染色より劣化した。この方法を適用するの太さであることからこのような数値になっており、細いためには、温度を下げるか、時間を短縮するなどの工夫に番手で糸を引くことができれば改善される。

より利用可能と考えられる。なお、濃色二浴染色では、分また、PLA と各種天然繊維を複合化させることにより、散染色、還元洗浄、反応染色、ソーピング、フィックス処

曲げ剛さを低減できる。なお、ポリエステル用の柔軟加工理の工程により染色時間がかなり長くなるという欠点が剤及びシルクタッチ加工を施したが、柔軟性を向上させるある。にまでは至らなかった。

大が見込まれる。
その他の試験では、電気洗濯機試験法による織物の寸法0.25

生地変化については、いずれの織物とも、経緯方向ともに 1%以内の収縮に収まり、問題はなかった。また、ドライクリ0.15

染色後0.10ーニング（塩素系、石油系）ついても試験し、ドライクリーニングに対応できることを確認した。吸湿性試験では、

0.05

帯電防止加工天撚繊維の公定水分率の高いものほど吸湿性を持った。しシルクタッ
チ加工とやや低く、これ以外の織物は約 85%程度の性能を示した。

R
A・
Ｗ

C

４.結び

PLA/
PLR/

A
PL
AC/

W

PLC/
A/

緯 糸
図1

わ回復性の試験については、緯糸が綿双糸の織物は約 75%

PLA と羊毛を始めとする各種天然繊維との複合織物を試PL

PLA / P LA
W/PLAW/PLA

0.00

作し、後染加工における染色及び仕上方法や消費性能等に各種複合織物の曲げ剛性（Ｂ、経緯平均）ついて検討した。この結果、PLA との複合化を考えた場合、羊毛との複合化は、前処理工程、染色工程のいずれにおい3.3.2 帯電性ても PLA と羊毛を酸性側で同時に処理できるため、エネル

PLA の帯電性は高いため、天然繊維と複合化すること及び帯電防止加工を施すことにより帯電性がどの程度低減

ギー、コスト、性能すべてにおいて合理的であることが分かった。

できるかを検討した。図２に示すとおり、綿との複合化にPLA はコスト面、物性面で様々な欠点が有るものの、より帯電性を大幅に減少させることができるが、いずれの環境問題に対応した素材であることから、特に、耐熱性織物も、PLA にポリエステル用の帯電防止剤を付与するこの問題さえクリアーできれば、衣料用繊維素材としてのとにより、帯電性を十分に抑えることができた。

利用は今後一層増えるものと期待できる。耐熱性の向上にはポリマー構造の改善が必要であり、工業生産レベル

1800
1600
1400
1200
1000
800
600
4002000

未処理
帯電防止加工にまで至るにはまだ時間がかかるが、PLA の衣料としての利用は天然素材との複合化を中心に今後進んでいくものと考えられる。

文献１）浅井ほか：愛知県産業技術研究所研究報告,
1,178 (2002)

PL

図２

RA・Ｗ

４）山口：加工技術,35,4,248 (2000)

A/３）改森：加工技術,35,5,300 (2000)

PL

PL
R/緯糸C

２）浅井ほか：ﾃｷｽﾀｲﾙﾌｧｯｼｮﾝ,19,3,125 (2002)

A/ PL
W A/PLW A/PLA
PL
A/
C/ W
PL
C/ A
PL
A

帯電圧（Ｖ）

曲げ（Ｂ）

0.20

各種複合織物の帯電性

3.3.4 その他の評価試験結果
アイロンに対する許容温度を調べるため、110℃から150℃まで温度を変えながら、あて布なしで織物にアイロンを３往復掛けた。PLA100%の織物は 130℃からアイロンの滑りが悪くなり、140℃では滑らなくなり織物が収縮し始めた。150℃では繊維が溶融してアイロンの底に付着した。
なお、PLA・羊毛混紡織物については、150℃からアイロンの滑りが悪くなった。ポリ乳酸の融点は 170℃程度のため、家庭用アイロンはあて布で低温(110℃)が推奨されているが、羊毛との混紡にすれば、ある程度の耐熱性の向上が得られる。しかし、耐熱性は十分なレベルではなく、今後、PLA の耐熱性が向上されることにより衣料用途としての拡

５）クラレ：プラスターチ技術資料
６）松下:尾張繊維技術センター講演会（2001.2.2）