JP5629104B2 - ポリエーテルイミド繊維の染色方法及びその染色物 - Google Patents

Description

本発明は、高機能繊維であるポリエーテルイミド繊維の染色方法に関し、さらに詳しくはポリエーテルイミド繊維を分散染料で濃色に染色することができる染色方法及び該染色方法により染色されたポリエーテルイミド繊維染色物に関する。

ポリエーテルイミド繊維は、耐熱性、難燃性に優れる繊維であり、産業資材分野、電気電子分野、農業資材分野、アパレル分野、光学材料分野、航空機・自動車・船舶分野などをはじめとして多くの用途に極めて有効に使用されている。

ポリエーテルイミド繊維に限らず多くの高機能合成繊維は、アパレル分野を中心に多くの用途で着色された状態で使用されており、着色した繊維はあらかじめ顔料などを添加した紡糸原液から繊維を形成することにより製造されているが、色相が限定されるなどの問題点を有する。その中で、ポリエーテルイミド繊維は、一部の染料を用いることにより染色することが可能ではあるが、使用できる染料が限定されるほか、鮮明色や濃色に染色することが困難であるなど、アパレル分野での展開の阻害要因となっている。

濃色染色の手法として、キャリアを使用することにより鮮明色や濃色を得る可能性が期待されるが、キャリアを使用する際には繊維の物性低下が懸念される他、環境汚染への配慮からキャリアの使用自体が加工場等で敬遠されるなどの問題点を有する。特許文献１には、染色温度を下げ、あるいはより濃色に染色するためにキャリアを併用する方法は、染色されたポリエーテルイミド繊維が非常に硬くなるうえに脆くなるので適用できないことを開示している。

特開平２−９９６７４号公報

本発明の目的は、上記従来技術において問題点とされていた染色時の繊維物性低下やキャリア使用による環境汚染の懸念を解消しつつ、ポリエーテルイミド繊維を鮮明・濃色に染め、且つ洗濯堅牢性の高いポリエーテルイミド繊維の染色方法を提供することである。また、該染色方法により染色されたポリエーテルイミド繊維およびその繊維構造物を提供することである。

本発明者らが上記目的を達成するため鋭意検討した結果、ポリエーテルイミド繊維をある特定のキャリアを使用して染色することにより、クロロベンゼン、メチルナフタレン等のポリエステル繊維において常用されているような従来のキャリア使用時には発生していた繊維物性低下を抑制しつつ、鮮明・濃色に染色できること、得られた染色物の洗濯堅牢度が高いことを見出し、本発明に到達した。

本発明第1の構成は、ポリエーテルイミド繊維を、分散染料を含む染色液にて処理する染色方法において、前記染色液に、フタルイミド系化合物をキャリアとして添加することを特徴とするポリエーテルイミド繊維の染色方法である。

上記の第1の構成において、前記フタルイミド系化合物が、下記一般式で表わされる化合物であることが好ましい。

（式中、Ｒは水素または炭素数１〜６の低級アルキル基を表す。）
本発明において、キャリアとは、繊維の染料吸収性を高めるために染浴に添加されるもので、染料が繊維中に拡散する効果を有する染色助剤を意味している。

上記第1の構成において、前記フタルイミド系化合物の添加量が１〜１０％（owf）の範囲内にあり、染色温度が１００〜１５０℃の範囲内にあることが好ましい。

本発明第2の構成は、上記の染色方法により染色されたポリエーテルイミド繊維または繊維構造物である。

本発明の染色方法によれば、キャリア使用により発生していた繊維物性低下を抑制しつつ、幅広い種類の分散染料を選択可能であるため、多種多様な色へと染色することができ、また得られる染色されたポリエーテルイミド繊維及び繊維構造体は高い洗濯堅牢度を有する。これにより原液着色や限られた一部の分散染料でしか着色することが出来なかったポリエーテルイミド繊維を多種多様な色へと染色することができ、アパレル分野をはじめとするファッション性を重視する分野への展開を可能とする。

また、本発明において使用されるキャリアは、廃液をアルカリ条件下で煮沸することにより容易に分解されるため、環境への負荷が少なく、従来のキャリアを用いた染色方法と比して環境に優しい染色方法である。

（ポリエーテルイミド繊維）
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明におけるポリエーテルイミド繊維とは、下記式で表わされる構造単位を主として有する、２，２-ビス[４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）フェニル]プロパン２無水物とｍ−フェニレンジアミンとの重縮合物により得られるポリエーテルイミド系ポリマーであり、商標名「ウルテム」としてサービクイノベイテイブプラスチック（Sabic Innovative Plastics）社より市販されている非晶性ポリエーテルイミド系ポリマーを繊維化することにより得ることができる。

本発明で使用されるポリエーテルイミド繊維の製造方法に関して特に限定されるものではないが、例えば非晶性ポリエーテルイミド系ポリマー、好ましくは、繊維形成性に優れた分子量分布（Ｍｗ/Ｍｎ）が２．５未満の非晶性ポリエーテルイミド系ポリマーを３９０℃で溶融させ、丸孔ノズルより吐出し、２０００ｍ/分にて巻き取ることにより得られる。

得られたポリエーテルイミド繊維は、単繊維繊度が通常３ｄｔｅｘ以下であり、好ましくは、０．１〜２．６ｄｔｅｘの範囲であり、引張強度２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上を有し、２００℃における乾熱収縮率は５％以下であるので、耐熱性が優れている。また、耐酸性、耐アルカリ性などの化学的性質も優れている。なお、本発明において、ポリエーテルイミド繊維のフィラメント数、断面形状、ポリマー中への添加剤の有無、繊維物性などについては、なんら制限を受けるものではない。

（染色液）
上記のポリエステルイミド繊維を染色するための染色液は、分散染料、該染料を水に分散溶解させるための染料分散剤を含む染色液に本発明で使用されるキャリアを添加し、さらに定法により必要に応じてｐＨ調整剤等を加えて構成される。

（分散染料）
本発明において用いられる分散染料としては、通常のポリエステル繊維の染色に用いられる分散染料であればいずれの染料も使用可能であり、特に限定されるものではない。
特にポリエーテルイミド繊維に好適な分散染料としては、拡散性がよく、無機性／有機性比において無機性が高い染料であり、一般的に水酸基やハロゲンを含む染料である。ポリエーテルイミド繊維に好適な染料としては、具体的には、例えば、ダイスター社製「Dianix Yellow E-3G」、「Dianix Red E-FB」、「Dianix Orange 2G-FS」、「Dianix
Blue 3RSF」、「Dianix Blue S-2G」、「Dianix Navy S-2G」、日本化薬（株）製「Kayalon Micro Yellow AQ-LE」、「Kayalon Micro Red AQ-LE」、「Kayalon P Black ECX 300」などが挙げられる。上述した染料の中には特にキャリアを使用せずとも良好に繊維を染着させることができるものも存在するが、キャリアを使用した場合には濃染色ができるうえに洗濯堅牢度が高くなる。また、キャリアを使用しない場合には良好に染着できない染料についても、キャリアを使用することにより良好に染色できるため、本発明において用いることができる染料は特に上記に限定されるものではない。

ポリエーテルイミド繊維を染色するための分散染料の使用量は、繊維重量に対して、０．５〜２０％（o.w.f）の範囲が好ましく、さらに好ましくは、０．７〜５％（o.w.f）の範囲である。０．５％未満であると染着性が不十分であり、２０％を超えると染料ロスを招き好ましくない。

（キャリア）
本発明で用いられるキャリアとして以下の一般式で示されるフタルイミド化合物が挙げられる。

前記式中、Ｒは水素又は炭素数１〜６（好ましくは炭素数１〜３）の低級アルキル基（メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基またはヘキシル基であり、好ましくは、メチル基、エチル基またはプロピル基である）を示す。前記フタルイミド化合物は、「ＬＥＶＥＧＡＬ ＰＥＷ−Ｔ」（Ｂａｙｅｒ社）や、「ダイキャリアＴＮ−５５」（大和化学工業社）等として入手することができる。

染浴に添加するキャリアの量は、繊維重量に対して、０．５〜７％(o.w.f)が好ましく、さらに好ましくは０．５〜５％(o.w.f)であることが、キャリアとしての効果を発揮しながら、繊維物性の低下を防ぐ観点から望ましい。また、染色液に対する濃度としては、０．５〜４ｇ／Ｌ、好ましくは０．５〜２ｇ／Ｌであることが好ましい。

（染色条件）
本発明者らがポリエーテルイミド繊維の染色時の染色温度と繊維物性低下の関係について種々検討した結果によれば、染色温度は１００〜１５０℃、好ましくは１１０〜１３０℃の範囲内の温度で染色を行うと、濃染色が可能となり、かつ染色による繊維物性低下が抑制されるので好ましい。染色温度が１００℃よりも低いと染着性が不十分となり、１５０℃を超えるとキャリアによりポリエーテルイミド繊維が可塑化されて繊維物性の低下が起こりやすくなるので好ましくない。

本発明における染色方法においても、通常のポリエステルの染色と同様に、ｐＨ調整剤や乳化剤などの種々の染色助剤を、本発明の効果を損なわない程度に使用することができる。

本発明において、染色装置として、ウインス、ジッカー、ビーム、液流染色機などを用いることができるが、なかでも高温高圧液流染色機を使用するのが好ましい。

（染色後の処理）
染色後には、通常行われている方法により、染色処理された染色物を還元洗浄浴（苛性ソーダ等のアルカリ、ハイドロサルファイトなどの還元剤、界面活性剤等を含む水溶液）に浸漬することによる還元洗浄を行って、繊維表面に付着した染料等の不純物の除去を行って、染色されたポリエーテルイミド繊維および繊維構造物を得ることができる。

従来のクロロベンゼン系やメチルナフタレン系のキャリアについては上記還元洗浄処理では繊維中に残存したキャリアを取り除くことはできないため、別途熱処理により気化させることにより除去する必要があり、余分な工程を必要とするうえ、熱処理により気化した残存キャリアを無害化するために非常に特殊な方法を用いる必要がある。これに比し、本発明においては、繊維中に残存する余剰キャリアは還元洗浄により容易に分解、無害化することが可能であり、染色廃液中のキャリアについてもアルカリにて煮沸することにより分解、無害化されるので、環境への負荷が小さいことも、本発明で用いられるキャリアの利点である。

（繊維構造物）
本発明において、ポリエーテルイミド繊維は、短繊維、長繊維の形態で、綿、ステープルトウ、紡績糸、フィラメント糸を含み、ポリエーテルイミド繊維単独の綿、糸条、ポリエーテルイミド繊維と他の繊維との混綿、混繊糸、混紡糸を含む。
また、本発明において、ポリエーテルイミド繊維は、織物、編み物、不織布、ロープなどの任意の繊維構造物を形成させることができるが、ポリエーテルイミド繊維を染色後、繊維構造物を形成してもよく、また、ポリエーテルイミド繊維の繊維構造物（布帛等）を形成後染色を行って染色された繊維構造物であってもよい。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。尚、物性等の評価は下記の方法にて実施した。

[洗濯堅牢度]
ＪＩＳ Ｌ０８４４−１９８６（Ａ−２法）試験法に準拠して求めた。

[濃度比]
Ｍａｃｈｂｅｔｈ社製ＣＯＬＯＲ−ＥＹＥ ７０００を用いて測定し、Ｄ６５光源の標準光でのＸＹＺ重価Ｋ／Ｓによって濃度を比較し、基準値との比（％）を求めた。

[繊維強度]
ＪＩＳ Ｌ１０１３試験法に準拠して、予め調湿されたヤーンを試長２０ｃｍ、初荷重０．２５ｃＮ／ｄｔｅｘ及び引張速度５０％／分の条件で測定し、ｎ＝２０の平均値を採用した。また繊維繊度は質量法により求めた。求めた繊維強度から、染色前後の繊維強度比を算出した。

＜実施例１＞
２２０デシテックス／１００フィラメントのポリエーテルイミド繊維を、２４０ゲージ筒編機（丸善産業株式会社製）を用いて筒編地を作製した。得られた編地を下記に示す染料、染料分散剤およびキャリア等を含む染色液とともに密閉可能な耐圧ステンレス容器に入れ、温度１３０℃にて４５分間染色した。染色された編地を、下記還元洗浄浴にて８０℃で２０分間還元洗浄を行い、繊維表面に付着している不純物を除去した。

（染色液組成および液量）
ポリエーテルイミド繊維編地 ５ｇ
サンソルト７０００（染料分散剤）（日華化学（株）社製） １ｇ／Ｌ
酢酸（８０％） １ｇ／Ｌ
Kayalon Polyester Brilliant Orange HL-SF(日本化薬（株）製)
１．０％ (o.w.f)
ダイキャリア ＴＮ−５５ １ｇ／Ｌ（４％ｏｗｆ）
全液量 ２００ｃｃ

（還元洗浄液組成）
リポトールＰＥ（非イオン界面活性剤）（日華化学（株）製）２ｇ／Ｌ
苛性ソーダ ２ｇ／Ｌ
ハイドロサルファイト ２ｇ／Ｌ
液量 ２００ｃｃ

＜実施例２＞
実施例１において、全液量を１００ｃｃとし、キャリア使用量を２ｇ／Ｌとしたこと以外は実施例１と同様に実施した。

＜実施例３＞
実施例１において、全液量を１００ｃｃとし、キャリア使用量を４ｇ／Lとしたこと以外は実施例１と同様に実施した。

＜比較例３＞
実施例１において、全液量を１００ｃｃとし、使用したポリエーテルイミド繊維編地を ２ｇとすることで、キャリア使用量を１０％ｏｗｆとしたこと以外は実施例１と同様に 実施した。

＜比較例１＞
実施例１において、キャリアを使用しないこと以外は実施例１と同様に実施した。

＜比較例２＞
実施例１において、キャリアとしてポリエステル繊維の高圧染色用に使用されているIPキャリア（クロロベンゼン系）C−７１（一方社油脂工業（株）製）を使用したこと以外は実施例１と同様に実施した。

得られた布帛の濃度比および洗濯堅牢度を表１に示す。

表１からも明らかな通り、フタルイミド系化合物をキャリアとして使用することにより、キャリア未使用時よりも濃染色することができ、且つ高い洗濯堅牢度を示す。特にフタルイミド系化合物をキャリアとして使用することにより、比較例２に示されるような染色後の繊維劣化を起こすことなく、且つ濃染色したポリエーテルイミド繊維を得ることができる。

本発明によれば、従来濃色に染色することが困難であったポリエーテルイミド繊維を多様な色彩で、鮮明濃色に染色することが可能になり、アパレル分野、産業用分野用の繊維として用途が広がることになるので、産業上の利用性が極めて高い。しかも、本発明に係る染色方法は、環境への負荷が少ないので、かかる点からも産業上の利用性を高めることができる。

以上、本発明の好ましい実施態様を例示的に説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲に開示した本発明の範囲及び精神から逸脱することなく多様な修正、付加および置換ができることが理解可能であろう。

Claims (4)

1. ポリエーテルイミド繊維を、分散染料を含む染色液にて処理する染色方法において、前記染色液に、フタルイミド化合物をキャリアとして、前記染色液により処理されるポリエーテルイミド繊維の重量に対して７％（o.w.f）以下添加して、染色温度が１００〜１３０℃の範囲内のあることを特徴とするポリエーテルイミド繊維の染色方法。
2. 請求項１において、前記フタルイミド化合物が、下記一般式で表わされる化合物である染色方法。
   

   

   （式中、Ｒは水素または炭素数１〜６の低級アルキル基を表す。）
3. 請求項１において、前記フタルイミド化合物の添加量が０．５〜５％（o.w.f）の範囲内にある染色方法。
4. 請求項１に記載の染色方法により染色されたポリエーテルイミド繊維または繊維構造物。