JPH073672A - 合成繊維の染色方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィラメントの断面の実質的に１００％に染
料が均一に施された延浸フィラメントが得られるような
合成フィラメントの連続染色法を提供する。 【構成】 溶融紡糸合成フィラメントの染色方法であっ
て、水に分散した染料をフィラメントに施用する工程；
フィラメントを延伸する工程；該延伸されたフィラメン
トを、フィラメントの表面から水を蒸発し、且つ、該染
料をフィラメントの表面に定着させて表面染色されたフ
ィラメントを形成するに足る温度と時間の条件下にアニ
ールする工程；及び該表面染色されたフィラメントを、
フィラメントの断面全体に染料を均一に拡散するに足る
温度と時間の条件下にヒートセットする工程；を含んで
成るもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶融紡糸合成ポリマーの
フィラメントを染色する為の新規な方法に関する。本発
明の方法は、均一に染色された断面を有する高延伸フィ
ラメントを製造する為に使用される。

【０００２】

【従来の技術】溶融紡糸した合成ポリマーのフィラメン
トの染色は、フィラメントの延伸や熱処理を含む多くの
変数に影響される他、選択する染色方法によっても影響
されることが当業界では良く知られている。これらの方
法の各は相互関係が有り、溶融紡糸した合成ポリマーの
フィラメントの製造に必要である。

【０００３】一般に、ポリマーを溶融紡糸してフィラメ
ントを形成し、希望する引張強さと熱的性質（耐熱性）
を得る為にフィラメントを延伸し、フィラメントをアニ
ールし、フィラメントを巻縮（クリンプ加工）し、乾燥
する工程によって溶融紡糸合成ポリマーのフィラメント
を製造することは公知である。フィラメントのアニール
は高温でフィラメントを乾燥するのと共に行なわれる。

【０００４】延伸は溶融紡糸したフィラメントを引き延
ばすときに行なわれる。特に、延伸はフィラメント中の
ポリマー分子の軸方向への平均整列度を増加して、改善
された引張特性と熱的性質を得る為に連続フィラメント
の糸（ヤーン）又はトウを引き伸ばす操作として定義さ
れる。そのようなヤーンは延伸ヤーン又は引張ヤーンと
呼ばれる。

【０００５】延伸操作の間に、フィラメント又は繊維の
中のポリマー分子は配向し、一層緊密に充填されるが、
これを一般にフィラメント中の分子の配向と呼ぶ。これ
はフィラメントの比強度と弾性率を増加する。必要な延
伸の実際の量は、紡糸工程で発現した延伸の量と、最終
製品に求められるテナシティーの水準によって決定され
る。例えば、米国特許第３，２１６，１８７号明細書中
で、チャントリーらは、溶融紡糸ポリエステルヤーンの
配向を最小限にし、次に、例えば６．７：１のような高
延伸比を用いて自動車などのタイヤの強化材として使用
する強力なヤーンを得るポリエステルプロセスを述べて
いる。逆に、米国特許第４，１３４，８８２号明細書
は、紡糸ヤーン中の複屈折を最大にする為に非常に高い
応力の下で溶融紡糸し、それによって延伸工程を最小限
にするか又は延伸工程を行わない紡糸方法を述べてい
る。

【０００６】一般に、延伸は約６０℃から約８０℃のト
ウ温度、即ち、ポリマーのガラス転移温度近くの温度で
行なわれる。

【０００７】延伸ヤーンをそのガラス転移温度よりも有
意的に高い温度でアニールすることによってヤーンの強
度と収縮の特性に更なる改善が得られる。一般に、ポリ
エステルフィラメントのアニールは延伸工程の直後に約
１６０〜２００℃の温度で短時間行われる。フィラメン
トのアニールはフィラメントの密度を更に増加し、その
後に熱を受けた場合の収縮に対してフィラメントを安定
化する。そのような熱処理は一般にフィラメントの熱的
結晶化と呼ばれる。

【０００８】アニールは普通二つの形式で行われる。若
しも高い引張特性を希望するならば、アニールは予め決
められた固定長で行なわれる。連続プロセスでは、これ
は普通は一定速度で運転される一連のロールを用いて達
成される。熱はロール表面を加熱するか又はロールとロ
ールの間にホットプレート又は熱風オープン等の別の加
熱装置を設けることによって適用することが出来る。

【０００９】二番目の形式は自由収縮の状態でアニール
するもので、一般に固定長のアニールよりも最終収縮率
が低いものが得られる。しかしテナシティーと弾性率も
減少する。商業的に実施する場合は、自由収縮のアニー
ルは、通常はフィラメントを熱風オーブンの中を通るコ
ンベアベルトの上にだらりと置くことによって達成され
る。

【００１０】製造されたばかりの、溶融紡糸フィラメン
トと繊維は、本質的に平滑で、実質的に一次元で性質が
均一である。多くの用途では、この平滑さと一次元性は
望ましくない。その結果、フィラメントは嵩高プロセス
に付される。嵩高プロセスは、例えば、水蒸気、エアジ
ェット、スタフィングボックス、エッジ処理、又は偽撚
嵩高加工によって達成することができる。嵩高加工は、
より耐久性のある嵩を出す為に高温で行なわれることが
多い。

【００１１】嵩高加工の後、フィラメントは乾燥され
る。しかしながら、乾燥段階でアニールをヒートセット
で置き換えられることが当該技術分野では知られてい
る。若しも延伸と嵩高プロセスとの間でアニールを省略
するならば、その場合にはフィラメントは一般に乾燥さ
れ、ガラス転移温度以上の温度で５分間又はそれ以上の
時間ヒートセットされる。

【００１２】染色プロセスは特定の溶融紡糸合成フィラ
メントに基づく。染色は紡糸フィラメントに外部から染
料を施用するか、又は紡糸する前にポリマー溶融体中に
染料を配合することによって達成される。染色プロセス
は合成フィラメントに染料を施用することと、染料を合
成フィラメントに定着させることの二つを含む。

【００１３】ポリエステルはアセテート染料としても知
られている分散染料を用いて染色されることが多い。こ
れらの染料は実質的に水に不溶であるが非常に細かい粒
子として分散することができる。これらは分散剤及び充
填剤と一緒にして微細に分割された形で販売されてい
る。典型的には、実際の染料は市販されている染料粉末
の約２０％しか占めない。商業的には、これらの染料は
水性分散液によって繊維に施用される。分散剤と充填剤
は次に洗い流され、廃棄される。

【００１４】染色方法は幾つかの工程を含み、一般には
染色が完了するのに数時間を要する。段階は、典型的に
は、前精練（pre scour）、実染色、後精練（post scou
r）から成る。一般に、染料の全部が繊維に入り込む訳
ではない。染料の幾らかは染色浴中に残り、そして幾ら
かは繊維表面上に残る。幾つかの洗浄と精練の工程が、
表面の染料と染料助剤を取り除くのに必要であろう。染
色プロセスの中の各段階は可なりの量の排水を発生す
る。

【００１５】染色プロセスは加圧染色又は高温染色を用
いることによって高められる。より高い染色温度によっ
て染色プロセスは速めることができる。高温染色は過圧
を用いることによって、例えば、ポリエステルでは約１
３０℃といった高温染色を可能にする。加圧染色には特
別の圧力収納容器が必要であり、染色のエネルギーコス
トは可なり増加する。

【００１６】熱的に安定な顔料を選択して、ポリマーメ
ルトに直接これを添加し、熱的に安定な顔料で着色され
たフィラメントを紡糸することも周知である。この方法
はメルト着色方、紡糸染色法又は溶液染色法などの色々
な名前で呼ばれている。現在はフィラメントの着色に大
規模に使用されている。顔料の熱劣化を最小限にし、紡
糸中にガス抜きをするなどの注意が必要では有るが、大
規模の着色には伝統的な染色法よりも環境に対してより
適切である。

【００１７】しかしながら、その主たる不利点は一回毎
に大きなフィラメントのバッチを製造しなければならな
いことと、市販されている染料や顔料で着色可能な色の
範囲が限定されることである。同じくまた、溶融紡糸着
色ではカラーマッチングと色の制御が極端に時間が掛か
り、許容可能な顔料の選択の範囲が分散染料を選ぶ場合
よりも極端に狭い。

【００１８】フィラメントを延伸する前に行われる種々
の染色プロセスも知られている。例えば、米国特許第
３，２４１，９０６号明細書は、フィラメントの着色と
強度増加の両方を一つの連続操作で行なえるような延伸
工程前の染色工程を開示している。更に詳しく言えば、
この方法は分散剤又は他の希釈剤も使用せずに有機の、
事実上非水の熱い溶剤に分散した染料を未延伸の溶融紡
糸したフィラメントに、染料のフィラメントの中への浸
透がフィラメントの断面積の６０％又はそれ以上になる
ような条件下で適用することを目的としている。染料は
フィラメントに、染料を溶解はするがフィラメントに脆
化は与えないような有機溶剤を用いて最高で１５０℃迄
の温度で短時間、好ましくは３０秒以下施用される。そ
の後にフィラメントは３〜６倍の長さに延伸される。

【００１９】水性分散染料による従来から慣用の染色プ
ロセスと慣用の延伸プロセスとを組み合わせることは、
これ迄に商業的に実施可能とは考えられていなかった。
第一の理由は、染色は拡散支配のプロセスであり、拡散
を完了させるのに十分な時間は延伸中には得られないか
らである。染料の拡散を速める為に色々な試みが為され
てきた。英国特許第１，０９４，７２５号明細書は、染
料の分散液を、延伸又は未延伸フィラメントに施用し、
その後、未延伸のフィラメントならば延伸し、乾燥し、
フィラメントの融点から５０℃以内の温度で少なくとも
１０％収縮させるポリエステルフィラメントの連続染色
法を開示している。染料を施用した後、フィラメントを
５０〜８０℃の温度で乾燥し、次にずっと高い温度で収
縮させる。染料の拡散速度は高温緩和工程の間に高めら
れ、許容可能な程度にまで染料が浸透する。収縮の後
に、ヤーンは希望する強度レベルに再びなるまで再延伸
することができる。

【００２０】このプロセスは延伸プロセスに追加の非標
準的な工程を加えなければならず、それには新しい設計
の延伸ラインが必要であるという不利益を有している。
特に、このプロセスによって必要とされる高い収縮率を
達成する為には、延伸張力をヤーンが加熱される前に緩
和しなければならない。若しも最初に熱が加えられる
と、ヤーンはアニールし、所要の収縮率を得ることはで
きない。伝統的な延伸装置は此のような能力を備えた配
置・形状には成っていない。同じくまた、染色が未だ完
了していないことを明白に示す過剰の染料と染色助剤を
除去する為に幾つかの延伸後の洗浄と精練の段階が必要
である。

【００２１】合成繊維を均一に染色する方法が米国特許
第２，６６３，６１２号明細書に開示されている。この
方法は、パディング又は捺染によって染料の水性分散液
を繊維に含浸させ、次に１８０〜２３０℃の温度で５〜
６０秒間の短い時間、乾熱処理することを含む。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】フィラメントの断面の
実質的に１００％に染料が均一に施された延浸フィラメ
ントが得られるような合成フィラメントの連続染色法を
提供するのが本発明の目的である。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、染料の施用、
フィラメントの延伸、フィラメントのヒートセットの工
程が効果的に順次連続するプロセスによって行なわれる
溶融紡糸された染色合成フィラメントを調製する方法を
提供するものである。特に、本発明は、水に分散された
染料をフィラメントの延伸前または延伸中にフィラメン
トに施用する合成フィラメントの製造方法である。フィ
ラメントは次にアニールする為に高温で短時間処理さ
れ、フィラメントは表面染色される。次に、フィラメン
トはより低い温度でより長い時間ヒートセットされ、そ
の間に染料は十分に繊維の断面全体に拡散する。

【００２４】本発明によれば、溶融紡糸合成フィラメン
トの染色方法であって、以下の工程：水に分散した染料
をフィラメントに施用する工程；フィラメントを延伸す
る工程；該延伸されたフィラメントを、フィラメントの
表面から水を蒸発し、且つ、該染料をフィラメントの表
面に定着させて表面染色されたフィラメントを形成する
に足る温度と時間の条件下にアニールする工程；及び該
表面染色されたフィラメントを、フィラメントの断面全
体に染料を均一に拡散するに足る温度と時間の条件下に
ヒートセットする工程；を含んで成る方法が提供され
る。

【００２５】また、本発明によれば、溶融紡糸合成フィ
ラメントの染色方法であって、以下の工程：水に分散し
た染料をフィラメントに施用する工程；フィラメントを
延伸する工程；及び該フィラメントを、フィラメントの
断面全体に該染料を均一に拡散するに足る温度と時間の
条件下にヒートセットする工程；を含んで成る方法が提
供される。

【００２６】更に、本発明によれば次の工程： １） フィラメントの延伸工程の前か又は延伸工程の間
にフィラメントに染料を施用し； ２） フィラメントを延伸し；そして ３） 該表面染色されたフィラメントを、染料がフィラ
メントの断面全体に均一に拡散するような温度と時間の
条件下にヒートセットする；以上の工程から成る合成ポ
リマーから溶融紡糸したフィラメントの染色方法が提供
される。

【００２７】本発明はまた、上記の方法によって造られ
るポリエステル製品をも含んで成る。

【００２８】以下に述べる発明の詳細な記述では、発明
の好ましい具体例を説明する。好ましい具体例を説明す
るのに特定の用語が使用されるけれども、それらは記述
的な意味で用いられるものであって、包括的な意味で用
いられるものではなく、又それらの用語は記述の目的で
使用され、発明を限定するものでないことは理解される
であろう。発明の精神とそこに教示される発明の範囲か
ら外れることなしに数多くの変更と修正とが行ない得る
ことは、当業者には明白であろう。

【００２９】本発明のフィラメント成分は、ポリエステ
ルやポリアミド等の各種の合成ポリマーから成り得る。
ここで使用されているような「フィラメント」という用
語はフィラメントの他にフィラメントから製造される繊
維の両方を包含する。本発明の好ましい態様では、フィ
ラメント成分はポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ
（トリメチレンテレフタレート）、ポリ（テトラメチレ
ンテレフタレート）及びそれらの共重合体を含むポリエ
ステルである。

【００３０】ポリエステルの商業生産に携わる者には周
知のように、ポリエステルポリマーは、出発混合物とし
て、テレフタル酸とエチレングリコールとから、又はジ
メチルテレフタレートとエチレングリコールとから製造
することができる。ポリエステルは回分プロセス又は連
続プロセスを用いて製造される。反応は、良く知られた
エステル化段階と縮合の段階を通して進行し、ポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）が形成される。多数の触
媒又は他の添加剤がエステル化反応や縮合反応を促進
し、又はポリエステルに或る種の性質を付与するのに有
用なことが見出だされている。

【００３１】ポリエステルポリマーは粘稠な液体として
形成され、それを紡糸口金のヘッドに強制的に通して個
々のフィラメントに形成するが、当業界では一般にこの
ことを紡糸又は溶融紡糸と呼んでいる。紡糸されたフィ
ラメントは、その後、染色され、延伸され、ヒートセッ
トされる。ポリエステルのフィラメントは、同じくまた
クリンプ（巻縮）加工したり、カットしてステープル繊
維にすることもできる。適当な潤滑仕上剤が従来の方法
で添加される。

【００３２】染色は適当な染料の選択から始まる。本発
明の分散液に使用するのに適切な合成染料は水に不溶か
又は極く僅か水に可溶性の染料である。そのような染料
は、例えば、硫黄化料、顔料またはバット染料である
が、好ましくは化学的に広い範囲の群に属する分散染料
である。

【００３３】分散染料は、例えば、可溶化性のカルボン
酸基および／またはスルホン酸基を含まないピリドン、
ニトロ、アミノケトン、ケトンイミン、メテン、ジフェ
ニルアミン、キノリン、ニトロアニリン、ベンズイミダ
ゾール、キサンテン、オキサジン、アミノナフトキノ
ン、クマリン等であるが、特に重要なのはアントラキノ
ンとモノアゾ染料又はポリアゾ染料などのアゾ染料であ
る。これらの群は、本発明に用いられる各種の染料の極
く僅かな数の例を代表するだけで、如何なる場合でも本
発明の適用性の範囲を限定するものと考えるべきではな
い。

【００３４】更に、本発明のプロセスに染料の混合物を
適用することも可能である。そのような染料混合物は、
適切には水に不溶か又は極く僅か水に可溶性の染料の組
み合わせである。

【００３５】市販されている分散染料は本発明中で適切
な挙動を示すことが証明された。しかしながら、これら
の市販の染料は大抵は処方配合されているので、純粋な
染料としての含量は僅かに１０〜５０％にしか過ぎな
い。その結果として、染料は水溶性の分散剤を大量の水
の中に残して行く傾向があり、特に繊維の表面に陰影が
現われる時は然りである。染料の表面沈着は最少量の外
部物質を含むように染料を処方し直すことによって可な
り減少することができる。これは望ましくない沈着物を
有意的に減少する。そのような染料は水性染料を分散
剤、消泡剤、殺生剤、増粘剤及びキャリヤーを含む分散
液の中に分散させることによって調製することができ
る。分散剤に対する染料の比は出来るだけ高く保つべき
であり、好ましくは３：１以上にすべきである。

【００３６】溶融紡糸の後、水中に分散された染料を延
伸前か又は延伸中にフィラメントに施用する。染料の施
用は多くの色々なやり方で、例えば、パッディング、ス
プレー吹き付け、浸漬などによって達成することができ
る。フィラメントの番手が１０００以下の場合は、計量
紡糸仕上げを適用するのに用いたのと類似の施用方法が
うまく行く。分散液中の染料の濃度と添加される分散液
の水準は、両方とも延伸張力の下で糸の平衡水分量が過
剰にならないという条件下で、便宜的に選ぶことができ
る。この場合は、染料吸収の達成されるレベルは単に糸
の上に計量供給される染料の量であるに過ぎない。若し
も平衡水分量のレベルが一定水準を越えるならば、染料
はフィラメント表面への滴下と沈着を通して失われてし
まい、染料レベルを制御できなくなるだろう。

【００３７】番手が１０００以上の大きなフィラメント
の場合は、フィラメントの各一本毎に、そしてフィラメ
ントの束に沿って染料を均一に分配することが次第に困
難になる。この場合、トウの束を染料分散液で過飽和に
し、後で過剰の分散液を除去するのが最善であることを
見出だした。この場合は達成される染料のレベルは飽和
水分量と分散液の染料濃度の積に等しい。このプロセス
では染料の拡散速度は染料レベルに影響を与えず、従っ
て染色の横縞は除去される。

【００３８】次にフィラメントは延伸される。フィラメ
ントの延伸はフィラメントの内部でポリマー分子を配向
させるのが目的である。フィラメントを延伸する一つの
方法は、フィラメントが通過する二組ローラーの間で速
度に差を付けることである。この場合は、最初のローラ
ーの速度を１とすれば第二のローラーの速度は最初のロ
ーラーの速度１よりも大きな速度を持つ。ローラー間の
速度差がフィラメントを伸張する。この伸張操作を延伸
と称する。従って、若しも第二の組のローラーの回転速
度が第一の組のローラーの回転速度の４倍ならば、延伸
比は約４：１となるだろう。

【００３９】ポリマーの性質に精通した者には周知のよ
うに、配向とは長いポリマー分子の大部分が相互に、そ
して繊維の軸に関しても直線関係に配列はするが、しか
し結晶格子を画定するような格子座に在ったり、相互に
化学結合した関係には無い或る程度分子の配列が一つの
方向に揃った状態を指している。他の因子が総て等しい
とすれば、配向が高まると収縮率の増加を齎らす傾向が
あり、これは熱を加えると、熱を加えさえしなければ多
分配向していたであるう分子のエントロピーを自然増加
させる。即ち、分子配列を再びランダム化する。ランダ
ム化は、直線的に配向した分子が互により低い直線関係
に移動する為に繊維の長さが減少することに反映される
傾向がある。収縮率はアニールによって大きく減少し、
配向した繊維の内部で結晶構造の安定化が進む。

【００４０】そのようなプロセスに携わる者には更に周
知の如く、延伸条件はポリマーの配向に影響し、従って
分子配向に関係するポリマーの性質、例えば、テナシテ
ィー、弾性率、可染性、収縮性などの性質の多くに影響
する。

【００４１】ここで用いているような延伸条件には延伸
比と延伸温度が含まれる。延伸比とは、延伸前のフィラ
メントの長さに対して延伸されたフィラメントがヒート
セット等の別のプロセスに移行する時のフィラメントの
最終長さとの比として定義される。他の変数を別とし
て、延伸比が大きければ大きいほどフィラメントを形成
するポリマーの配向は増加し、それによって、得られる
繊維の引張特性と収縮性を増加するが可染性は減少す
る。延伸比が小さいほど、繊維の引張特性と収縮性は減
少し、可染性は増加する。

【００４２】繊維の自然の延伸比は、繊維が最早ネッキ
ングしなくなる時の延伸比である。換言すれば、これは
ネッキングを終わらせ、且つ、延伸された繊維の歪硬化
を始めるのに必要な延伸量として表わすことができる。
フィラメントプロセスに精通した者には周知の如くフィ
ラメントが最初に延伸される時は、フィラメントはネッ
クと呼ばれる遷移領域を持つ一つ又は一つ以上の延伸部
分と未延伸部分を形成する。しかしながら自然の延伸比
では、フィラメントの全部が延伸された状態に在り、ネ
ックと未延伸の部分は消失する。フィラメントは均一な
断面を持ち、それは繊維が更に延伸されるのに従って均
一に減少する（未延伸部分にあるネックからではな
く）。自然の延伸比は高度の分子配向を反映する低い自
然の延伸比を持つ未延伸の紡糸繊維の配向度を反映して
いる（その逆もまた真）。

【００４３】自然の延伸比は、一定の長さに切った紡糸
トウの試験片を、インストロン引張試験機のクランプに
挾んで試験片が破断するまで束を引っ張ることによって
測定される。自然の延伸比は引張の出発点から歪硬化の
開始までを測定する。本発明に於ける延伸比は、約１．
５：１から約８：１であり、好ましくは約２：１から約
４：１の範囲である。

【００４４】延伸温度は延伸が起こる時の温度として定
義される。操作的には、この温度は通常は紡糸されたフ
ィラメントを降伏点まで引っ張った時に、使用した引張
媒体の温度と考える。媒体の典型的な例は、水蒸気、液
体および加熱ロールである。一般に、延伸温度は約６０
℃から９０℃である。若しも延伸温度が高すぎると、フ
ィラメントは強度が弱くなるか又は未延伸の状態で結晶
化して延伸不可能になる。若しも延伸温度が低すぎる
と、くびれ部分の応力が繊維強度を越えて繊維は破断す
るだろう。これらの関係はポリエステルのホモポリマー
でもコポリマーでも当てはまる。従って延伸比と延伸温
度は、一般にポリマー又はコポリマーの性質によって限
定される所与の範囲内で希望する引張応力を与えるよう
に選ぶことができる。

【００４５】延伸した後、続いてフィラメントは実質的
に総ての水分がフィラメント表面から蒸発し、フィラメ
ントの表面に染料が残るようなフィラメントの温度と時
間でアニールされる。これを達成するのに必要な全時間
は、加熱方法、繊維の束の厚さ、フィラメントの比表面
積、施用された染料の全添加量などの多くの因子に依存
して変化する。ポリエステルの場合、好ましい温度は７
５℃以上、好ましくは約１４０℃から約２４０℃、更に
好ましくは約１９０℃から約２１０℃で、時間は１０秒
間迄、好ましくは約５秒である。アニール温度はアニー
ルが起こるフィラメントの温度として定義される。実際
のフィラメント温度は赤外温度計、表面温度測定によっ
て、又は実際の熱的特性が判明した後に決定することが
できる。正確な温度は、同じくまた古典的な伝熱理論を
用いて計算することもできる。アニール温度が高いほど
結晶化度は高く、その後の収縮度は低くなる。逆に、温
度が低ければ低いほど、結晶化度は低くなり、収縮度は
高くなる。

【００４６】アニール温度は、ポリマーフィラメントに
所望の引張特性を付与し、ポリマーフィラメントの収縮
度を非強化のポリエステルフィラメントの収縮度と実質
的に同じに保つに足る温度まで高められる。

【００４７】延伸とアニールに続いて、繊維は未定着の
残留染料と染料分散剤が少しでも残っていればそれを除
去する為にリンスされ、そして繊維は改善された美的感
覚を与えるようにクリンプ（巻縮）加工される。

【００４８】リンスとクリンプに続いて、フィラメント
は水不溶性の染料がフィラメントの断面全体に均一に拡
散するのに十分な温度と時間の条件下に加熱される。能
率良く加熱する為には、この熱処理は連続処理の熱風オ
ーブンの中で行なうことができる。加熱ゾーンの温度範
囲は約１００℃から約１８０℃、好ましくは約１６０℃
から約１８０℃である。フィラメントが加熱ゾーンに滞
留する時間は、ポリエステル材料の厚さとポリエステル
の化学組成および熱伝達の型式と染料の量に依存して変
化する。この場合は、水不溶性染料がフィラメントの断
面全体に均一に拡散するのを確実にする為に強制対流熱
風オーブンの中では少なくとも１０分間の滞留時間が必
要であることが見出だされた。当業者には明らかなよう
に、加熱ゾーンの温度が低いときや、暗色に染色する時
は、一般により長い時間が必要である。

【００４９】この処理によって、染料はフィラメントの
内部に拡散し、染色の均一さ、光と洗浄に対する染色堅
牢度などといったフィラメントの染色特性を改善する。
本発明を実施する為の上述の方法の総てによって、ポリ
エステル素材が均一に染色されたフィラメント又はトウ
が得られる。

【００５０】従来の慣用の染色法に対して本発明には多
くの有利な点がある。従来の染色法は、染色前と後の洗
浄を必要とし且つ高価であったが、本発明ではこれらの
点が改善されている。これに加えて、従来に染色操作に
関連して発生する大量の排水は、本発明では発生しな
い。本発明では高い温度を使用する為に、キャリャー等
の有害な染料の補助薬品は不要である。本発明のプロセ
スは従来の染色法よりも繊維の構造と性質によって余り
影響を受けない。その結果、染色は極めて均一である。

【００５１】溶融着色法に対する本発明の有利な点に
は、染色の立ち上げ時と停止時に発生する染色不良のヤ
ーンの廃品が劇的に減少することが挙げられる。更に、
本発明のプロセスには、溶融着色法が特別に選ばれた顔
料しか使用できないのに対して、広範囲の種類の慣用の
分散染料を使用できるという順応性が有る。また、本発
明ではマスターバッチの調製を通しての時間の掛かるカ
ラーマッチングの必要を回避して、従来の慣用的な染色
のカラーマッチングの技術も同じく使用することができ
る。

【００５２】以下に述べる実施例によって本発明を更に
詳しく説明する。しかしながら、これらの実施例は、如
何なる意味に於いても本発明を限定するものとは考える
べきではない。明細書の残りの部分に示される実施例中
の総ての部とパーセンテージは特に断わらない限り、重
量基準である。

【００５３】

【実施例１】市販のＣ．Ｉ．ディスパーズ・ブルー２７
の５％分散液を２６５デニールのＰＥＴのＰＯＹ（部分
配向ヤーン）上にギヤーポンプとセット・オフ・フィー
ドロールの直ぐ前にあるセラミックのアプリケーターを
用いて計量・添加する。水分を含むフィラメントを一組
の周囲ロールに２５メートル／分の速度で通す。ここか
らフィラメントは１８０〜２４０℃の温度で（表１に示
すように）一組のアニールロールを通る。アニールロー
ルの速度は５０メートル／分に設定されているから、Ｐ
ＯＹの延伸比は２：１である。アニールロール上の滞留
時間は約５．５秒から約８．２５秒である。

【００５４】濃いデニム色に染色された繊維を巻き取
る。一見した所、染料は良く定着しているように見え
た。しかしながら、染色されたヤーンを注意深く検査す
ると、染色されているのはフィラメントのリング（環
状）部分だけで、繊維の表面上には相当量の“緩く付着
した”染料が依然として残っていることが分かる。緩着
した染料は機械的に、又は冷水でリンスすることによっ
て除去することができた。

【００５５】

【表１】

【００５６】表面染色されたヤーンを次に熱風乾燥オー
ブンの中に色々な時間と温度で置く。オーブンの中の滞
留時間と温度の両方を上げると、繊維は次第にに断面全
体に均一に染色されることが観察される。１６０℃の空
気温度で１時間置いた後は、フィラメントは断面全体に
均一に染色される。対照実験１〜５では、アニールの後
の乾燥を不十分なものとしたところ、フィラメントは環
状に染色された。実験６と７では、アニールの後、少な
くとも１時間加熱した結果、断面全体が均一に染色され
た。

【００５７】

【実施例２】市販のＣ．Ｉ．ディスパーズ・ブルー２７
を、９０，０００本のフィラメント、３００，０００デ
ニールの紡糸したＰＥＴのトウを３．５％の染料分散液
の浴に７０℃で浸漬することによってフィラメントに施
用した。染料分散液で飽和したトウを次に７本一組の７
０℃に加熱したフィードロールに蛇行させながら通し
た。次に２．３５１：１又は２．５８５：１に延伸し、
別の１４本一組のロール（１２０ｆｐｍ）のニップ中に
通した。ニップ通過後のトウの水分含量は〜２５％で、
繊維に対する染料の重量％は０．８８％であった。１４
本の延伸ロールの最初の１１本を７５〜２００℃に加熱
してフィラメントをアニールした（表２を参照のこ
と）。残りの３本の延伸ロールは冷却されている。熱ロ
ール上の滞留時間は約９．６秒である。

【００５８】トウは次に洗浄して表面に緩着した染料を
除去し、スタッファーボックス巻縮機の中に通した。ロ
ールを７５℃で運転する時は、可なりの量の染料が繊維
から洗い落とされる。しかし、ロールを２００℃で運転
する時は目に見える程の微量の洗い落とされる染料も無
い。

【００５９】巻縮操作の後、トウを熱風乾燥オーブンに
送る。オーブン中の滞留時間は１５分である。オーブン
は交互に６０℃と１７５℃で操作する。乾燥機が６０℃
の時は、繊維は実質的に環状に染色される。しかし、１
７５℃で乾燥した繊維はフィラメントの断面全体に均一
に染色されることが分かる。驚くべきことに、延伸比の
変化はフィラメント暗色の深みには最小の効果しか与え
なかった。

【００６０】

【表２】

【００６１】

【実施例３】０．０４４％のＣ．Ｉ．ディスパーズ・イ
エロー６４、０．０１６％のＣ．Ｉ．ディスパーズ・レ
ッド６０及び０．００１％のＣ．Ｉ．ディスパーズ・ブ
ルー５６を含む市販の分散染料の分散液を７５０，００
０本のフィラメント、３，０００，０００デニールの紡
糸したＰＥＴのトウにステープル延伸フレームの上で過
飽和させることによって施用する。トウを７本一組のロ
ール（１１５．７ｆｐｍ）に通す。トウが７本のロール
の回りを通過する間に複数の水圧スプレーによってトウ
に染料分散液を７０℃で飽和させる。トウはニップと、
直列に並んだ延伸ロールとアニールロールの回りを通
る。ニップを備えた延伸ロールの最初の一本は加熱され
ていない。この時点までは目に見える程の染色は起こら
ず、ニップで絞り出された過剰の染料液は再使用の為に
スプレー系統に戻される。その後の１５本のロールは１
９６℃に加熱される。延伸ローラーとアニールローラー
の全部は４５０ｆｐｍの速度で運転される。ローラーを
通るトウの全滞留時間は６．９秒で、延伸比は約４：１
である。

【００６２】ニップを出た後のトウの水分含量は約２５
％であり、繊維の重量当たりの染料の量は０．０１３％
である。熱ロール上の全滞留時間は大凡そ７秒である。
熱ロールを通過した後の水分含量は実質的にゼロで、染
料の全部が繊維の表面に定着していた。トウの帯を水圧
スプレーの中で洗浄するが何等の染料も除去されない。

【００６３】次にトウを水蒸気の巻縮機（クリンプ加工
機）の箱に通して繊維に三次元的性質を付与する。巻縮
機では何等の遊離の染料は観察されない。全体としての
染料濃度と、従って分散剤の濃度は低く、何等加工上の
問題には遭遇しなかった。

【００６４】巻縮（クリンプ加工）操作の後、トウを熱
風乾燥オーブンの中で１１０℃の温度で約１５分間乾燥
する。トウの帯を次に裁断と梱包の工程に送る。無視で
きる位に微量の外部の表面沈着物があったが、桃色に染
色されたステープルが得られた。

【００６５】

【実施例４】外部からの余計な成分を最小限含むように
処方された純粋なＣ．Ｉ．ディスパーズ・ブルー１６５
の０．０５％分散液を用いてＰＥＴのトウを染色する為
に実施例３の方法を使用する。染料の処方は次の通りで
ある。

【００６６】 Ｄｉａｎｉｘ Ｂｌｕｅ ＧＳＬ ＦＷ‐Ｆ８ ２５．００％ Ｅｔｈａｌ ＮＰ‐１０ｆ ５．００％ ＨＯＥ‐Ｓ‐３１６９ ０．５０％ Ｓｕｒｆｙｎｏｌ １０４Ｅ １．００％ Ｐｒｏｘｅｌ ＧＸＬ ０．２５％ Ｋｅｌｚａｎ Ｓ ０．２０％ 水 ６８．０５％

【００６７】Ｄｉａｎｉｘは、ヘキスト・セラニーズ社
の商標であり、Ｄｉａｎｉｘ Ｂｌｕｅ ＧＳＬ ＦＷ
‐Ｆ８染料とＨＯＥ‐Ｓ‐３１６９分散剤は同社から市
販されている。Ｅｔｈａｌはエトックス・ケミカル社の
商標であり、Ｅｔｈａｌ ＮＰ‐１０ｆ分散剤は同社か
ら市販されている。Ｓｕｒｆｙｎｏｌはエア・プロダク
ツ社の商標であり、Ｓｕｒｆｙｎｏｌ １０４Ｅ消泡剤
は同社から市販されている。ＰｒｏｘｅｌはＩＣＩアメ
リカ社の商標であり、Ｐｒｏｘｅｌ ＧＸＬ殺生剤は同
社から入手できる。Ｋｅｌｚａｎはメルク社の商標で、
ＫｅｌｚａｎＳ増粘剤は同社から市販されている。

【００６８】この処方では、染料成分は添加した全固体
の７８％を占め、一方、非染料成分は僅かに２２％を占
めるに過ぎない。染料も分散剤のどちらも繊維の後段の
加工性能には検知できる程の影響を与えない。魅力的な
青色に染色された繊維が得られる。塩水洗浄でもメタノ
ール洗浄でも染料は全く抽出することは出来なかった。

【００６９】

【実施例５】ＰＥＴ繊維を実施例３と同じ方法を用いて
Ｃ．Ｉ．ディスパーズ・レッド３６４の分散染料で染色
する。外部の余計な成分を最小限に含むように処方され
た染料を、商業的なステープルの延伸フレームの延伸仕
上げ剤に、純粋な染料として繊維の重量の０．０１％添
加する。染料の処方は次の通りである。

【００７０】 Ｈｏｓｔａｓｏｌ Ｒｅｄ ５Ｂ １５．００％ Ｅｔｈａｌ ＮＰ‐１０Ｆ ３．７５％ ＨＯＥ‐Ｓ‐３１６９ ０．９５％ Ｓｕｒｆｙｎｏｌ １０４Ｅ １．００％ Ｐｒｏｘｅｌ ＧＸＬ ０．２５％ Ｋｅｌｚａｎ Ｓ ０．２０％ プロピレングリコール ０．９３％ 水 ７８．０５％

【００７１】Ｈｏｓｔａｓｏｌはヘキスト・セラニーズ
社の商標であり、ＨｏｓｔａｓｏｌＲｅｄ ５Ｂ染料は
同社から市販されている。その他の名前は実施例４の中
で述べた。

【００７２】この処方では、染料成分は添加した全固体
の６８％を占め、一方、非染料成分は３２％を占めるに
過ぎない。更に、染料以外の添加剤は低分子量のもの
で、水には易溶性で繊維から容易に除去される。

【００７３】ヤーンを実施例３と同じ方法で２００℃に
加熱されたロールの上で約６．５秒間延伸し、ヤーンの
平均温度は１９６℃に達する。トウの帯を水圧スプレー
の中で洗浄し、次いでスタッファーボックスの巻縮工程
に通す。スプレーによっても、又はクリンプ加工の操作
でも染料は全く除去されない。巻縮した繊維は次に乾燥
機に通し、そこで繊維を大凡そ１２０℃の温度で約１５
分間加熱する。魅力的なピンク色に染色された繊維が得
られる。８０００ポンドの染色した繊維の全生産工程か
ら生じた全排水量は１８０ガロンで、その中には０．１
４ポンドのピンク染料が含まれていた。

【００７４】以上述べた如く、本発明によって前述した
目的、構成、及び効果を完全に満足する溶融紡糸合成フ
ィラメントの染色法が与えられる。本発明を特定の具体
例と共に記述してきたが、前述の記載に照らしても多く
の変更と修正が為しうることは当業者には明らかであろ
う。従って、そのような代替、修正及び変更の総てを本
発明の範囲に包含することが本発明の意図する処であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ・ダシルヴァ アメリカ合衆国ロード・アイランド州ウエ スト・ウォーリック，プロヴィデンス・ス トリート 876

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融紡糸合成フィラメントの染色方法で
   あって、以下の工程：水に分散した染料をフィラメント
   に施用する工程；フィラメントを延伸する工程；該延伸
   されたフィラメントを、フィラメントの表面から水を蒸
   発し、且つ、該染料をフィラメントの表面に定着させて
   表面染色されたフィラメントを形成するに足る温度と時
   間の条件下にアニールする工程；及び該表面染色された
   フィラメントを、フィラメントの断面全体に染料を均一
   に拡散するに足る温度と時間の条件下にヒートセットす
   る工程；を含んで成る方法。
2. 【請求項２】 該溶融紡糸合成フィラメントがポリエス
   テルである請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 該溶融紡糸合成フィラメントがポリ（エ
   チレンテレフタレート）である請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 該フィラメントが約７５℃から約２４０
   ℃の温度で１０秒間までアニールされ、約１００℃から
   約１８０℃の温度で少なくとも１０分間ヒートセットさ
   れる請求項２記載の方法。
5. 【請求項５】 該フィラメントが約１９０℃から約２１
   ０℃の温度で約５秒間アニールされ、約１６０℃から約
   １８０℃の温度で約１０分間ヒートセットされる請求項
   ２記載の方法。
6. 【請求項６】 溶融紡糸合成フィラメントの染色方法で
   あって、以下の工程：水に分散した染料をフィラメント
   に施用する工程；フィラメントを延伸する工程；及び該
   フィラメントを、フィラメントの断面全体に該染料を均
   一に拡散するに足る温度と時間の条件下にヒートセット
   する工程；を含んで成る方法。
7. 【請求項７】 該溶融紡糸合成フィラメントがポリエス
   テルである請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 該溶融紡糸合成フィラメントがポリアミ
   ドである請求項６記載の方法。
9. 【請求項９】 該溶融紡糸合成フィラメントがポリ（エ
   チレンテレフタレート）である請求項６記載の方法。
10. 【請求項１０】 該フィラメントが約２：１から約４：
    １の延伸比を有するように延伸される請求項７記載の方
    法。
11. 【請求項１１】 該フィラメントが約１００℃から１８
    ０℃の温度で１０分間以上ヒートセットされる請求項６
    記載の方法。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の方法によって造られる
    ポリエステル。
13. 【請求項１３】 請求項６記載の方法によって造られる
    ポリエステル。
14. 【請求項１４】 請求項６記載の方法によって造られる
    ポリアミド。