JP4500927B2 - 繊維構造物の漂白方法 - Google Patents

Description

本発明は、酸化剤又は還元剤と紫外光及び／又は可視光の低強度光源を含む光エネルギーとを用いて繊維構造物を漂白する方法に関する。

綿、羊毛等の天然繊維、ビスコースレーヨン、ポリノシック等の再生繊維構造物の漂白は、繊維構造物に付着している着色物質を酸化剤又は還元剤で処理し、発色に関与する共役π電子系を切断することにより行っている。これらの工程は、工業的には上記酸化剤又は還元剤を用い、０．５〜２時間程度煮沸した後洗浄する方法か、これらの薬剤（酸化剤又は還元剤）の適当濃度の溶液を用い、パディングにより繊維構造物質量の８０〜１１０％量を繊維構造物に付着させた後、これを９５℃前後の蒸気雰囲気中で０．５〜１時間前後蒸熱する方法により行っているが、一般的に、木綿や麻などの植物性繊維の場合には酸化剤が多く用いられ、絹や羊毛の場合には還元剤が多く用いられている。また、家庭的には洗濯液等に漂白剤を加えることにより行われている。

このような従来の漂白方法では、酸化剤又は還元剤と繊維内着色物質との反応は、溶媒である水の加熱を通した熱エネルギーにより行っている。この方法は、熱容量の大きい水を沸点まで加熱し、かつその温度を反応に要する時間保持する必要があり、大きな熱量を要するものであるために、反応塔全体が大型化されてしまう等の不具合があった。

また、これらの工業的漂白過程は、高温で行われるので、大量のエネルギーを要する多消費型プロセスであり、そのために多量の二酸化炭素の放出を伴うという問題も有している。

現在では、酸化剤として多くの場合、亜塩素酸塩や次亜塩素酸塩等のハロゲン系薬剤を用いる方法が採用されているが、これらのハロゲン原子を含む薬剤は環境に対する負荷が大きいという欠点を有している。

そのために、非ハロゲン系酸化剤として過酸化水素が用いられているが、過酸化水素は急激な反応により繊維を脆化するおそれがあるので、分解抑止剤を添加して分解を遅延させながら長時間かけて徐々に反応させなければならないことから、蒸気熱を長時間に亘って使用しなければならず、その上繊維の仕上りが硬くなるという問題点がある。

また、還元剤としては、ハイドロサルファイト（Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₄）や亜硫酸ガス（ＳＯ₂）が使われるが、これらは漂白力が弱く、十分な漂白効果が得られない場合もあった。

以上述べた問題点を解決するために、酸化剤又は還元剤と光照射（レーザーを含む）とを利用した方法が報告されている（特許文献１，２：特開平１１−４３８６１号公報，特開平１１−４３８６２号公報）が、安価な光源を用いた低い光強度の光を高強度光照射に比べて長い時間照射すると、光照射中に繊維構造物が乾燥し、一旦乾燥してしまうと光を照射しても漂白反応が進まず、白度が向上しないという問題点があった。

特開平１１−４３８６１号公報 特開平１１−４３８６２号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、酸化剤又は還元剤と紫外光及び／又は可視光の光エネルギーとを用いて行う繊維構造物の漂白において、光照射中の繊維構造物の乾燥を防止することで、良好な漂白効果を得ることができ、更には、環境負荷が小さく操業安全性の高い、省資源かつ省エネルギー的環境調和型漂白方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、有機光化学的知見、紫外・可視光反応の特徴、及び漂白装置の機構に関する知見を組み合わせることにより、上述した布帛の漂白に際しての難点を克服し得ることを見い出し、本発明をなすに至った。
即ち、従来の酸化剤又は還元剤を用いた漂白では、熱化学的方法と光化学的方法のいずれの場合も、酸化剤又は還元剤の分解により発生する反応性の高い活性種による繊維構造物の脆化が問題になる場合が多かったので、繊維構造物の脆化を抑制するために各種の薬剤が用いられてきた。本発明方法では、光による酸化剤又は還元剤の分解により反応性の高い活性種の発生が起こらない処理条件下で、着色物質を紫外光及び／又は可視光照射により活性な状態とし、酸化剤又は還元剤溶液を含浸させた繊維構造物が乾燥しない条件で酸化剤又は還元剤と着色物質とを効率良く反応させることにより、着色物質を分解又は無色化すると共に、繊維構造物の脆化や硬化を抑制し、強度を低下させることなく繊維構造物を漂白することができるものである。

従って、本発明は、以下の繊維構造物の漂白方法を提供する。
（１）酸化剤又は還元剤溶液を含浸させた繊維構造物に対し紫外光及び／又は可視光を照射して繊維構造物を漂白するに際し、紫外光及び／又は可視光の照射中に上記繊維構造物に対して酸化剤又は還元剤溶液を少なくとも一度再添加することを特徴とする繊維構造物の漂白方法。
（２）酸化剤が、過酸化物、過カルボン酸、過炭酸塩、過ホウ酸塩、過酸化物塩、過硫酸塩、及び超過酸化物塩から選ばれることを特徴とする（１）記載の繊維構造物の漂白方法。
（３）還元剤が、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、水素化ホウ素化合物、亜ジチオン酸塩、及び二酸化チオ尿素から選ばれることを特徴とする（１）記載の繊維構造物の漂白方法。
（４）再添加前の酸化剤又は還元剤溶液の濃度が０．０１〜４０質量％であって、再添加する酸化剤又は還元剤溶液の濃度が０．０１〜４０質量％であることを特徴とする（１）、（２）又は（３）記載の繊維構造物の漂白方法。
（５）繊維構造物が、織物、編物、又は不織布であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の繊維構造物の漂白方法。
（６）紫外光及び／又は可視光の照射が、強度０．１ｍＪ／パルス・ｃｍ²〜１ｋＪ／パルス・ｃｍ²のパルスレーザー光照射又は強度０．１ｍＷ／ｃｍ²〜１０ｋＷ／ｃｍ²の連続光レーザー光照射によるものである（１）乃至（５）のいずれかに記載の繊維構造物の漂白方法。
（７）酸化剤又は還元剤溶液を再添加する方法が、浸漬法、コーティング法、パディング法又はスプレー法である（１）乃至（６）のいずれかに記載の繊維構造物の漂白方法。
（８）繊維構造物に対して最初に酸化剤又は還元剤溶液を含浸させてから３０分以内に酸化剤又は還元剤溶液を再添加する（１）乃至（７）のいずれかに記載の繊維構造物の漂白方法。

本発明の繊維構造物の漂白方法によれば、良好な漂白効果を得ることができ、繊維構造物の脆化や硬化を抑制し、その強度を低下させることなく、風合いを保持することができる。本発明方法は、環境負荷が小さく操業安全性の高い、省資源かつ省エネルギー的環境調和型漂白方法ということができる。

本発明の漂白方法は、酸化剤又は還元剤溶液を含浸させた繊維構造物に対し紫外光及び／又は可視光を照射して漂白するに際し、紫外光及び／又は可視光の照射中に上記繊維構造物に対して酸化剤又は還元剤溶液を少なくとも一度再添加するものである。

ここで、本発明に用いられる酸化剤又は還元剤は、用いる溶媒中である程度安定であれば有機化合物、無機化合物、有機−無機複合体等の化合物のいずれでも良いが、酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化ベンゾイル等の過酸化物、過蟻酸、過酢酸、過乳酸等の過カルボン酸、ペルオクソ炭酸ナトリウム等の過炭酸塩、ペルオクソホウ酸ナトリウム等の過ホウ酸塩、過酸化ナトリウム等の過酸化物塩、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、超過酸化カリウム等の超過酸化物塩等が例示され、還元剤としては、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、水素化ホウ素ナトリウム等の水素化ホウ素化合物、亜ジチオン酸ナトリウム等の亜ジチオン酸塩、二酸化チオ尿素等が例示される。

本発明で好ましく使用される酸化剤は、過酸化水素、ペルオクソ炭酸ナトリウム、ペルオクソホウ酸ナトリウム等であり、還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、亜ジチオン酸ナトリウム、二酸化チオ尿素等が好適に使用される。

上記酸化剤又は還元剤は、水、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、ヘプタン、シクロヘキサン等の鎖状又は環状のアルカン類、エチルエーテル、メチルエチルエーテル等のエーテル類、或いはこれらの混合溶媒等の紫外光及び可視光を透過させる溶媒に溶解させて使用する。これらの中でも、本発明では、水又は水を含む混合溶媒を好ましく用いることができる。

酸化剤又は還元剤溶液の濃度には特に制限は無く、溶媒に対する酸化剤又は還元剤の飽和濃度以下であればよいが、好ましくは０．０１〜４０質量％、より好ましくは０．１〜２０質量％である。濃度が低すぎると白度が不十分になる場合があり、高すぎると使用量に見合った白度が得られず、経済的でない場合がある。

本発明に用いられる繊維構造物としては、特に制限はないが、例えば、織物、編物又は不織布等であり、更に具体例としては、シャツ生地、スカート生地、洋服生地、肌着生地、ベッドシーツ生地等が挙げられる。これら繊維構造物に使用される繊維も特に限定されないが、例えば、木綿、カポック等の種子毛繊維、亜麻、大麻、黄麻、苧麻、ケナフ、芭蕉布等の靭皮繊維、アバカ、サザイル、ヘニケン等の葉脈繊維、椰子などの果実繊維、パルプ等の天然セルロース繊維、ビスコースレーヨン、銅アンモニア法レーヨン、ポリノジック等の再生セルロース繊維、テンセル等の精製セルロース等のセルロース系繊維、アセテート等の半再生繊維、羊毛、シルク等の動物性繊維を挙げることができる。これらは１種類の繊維を単独で、又は複数の繊維を混合して使用することができる。本発明では、これらの中でも木綿等の天然繊維、レーヨン等の再生セルロース繊維等のセルロース系繊維を用いるのが好ましく、特に綿等の天然セルロース繊維が好ましく、更に好ましくは綿を２５質量％以上、特に５０質量％以上用いたものが優れた吸湿性、吸水性、風合の点から好ましい。

本発明の漂白対象となる上記繊維構造物は、未漂白でも漂白済みの何れであってもよい。このような繊維構造物としては、例えば、生機、糊抜済布帛、精練済布帛、糊抜精練済布帛、漂白後の使用により着色した布帛、染色された布帛等の着色布帛等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

本発明の漂白方法は、まず、上述した酸化剤又は還元剤溶液を繊維構造物に含浸させる。この場合、上記溶液中に繊維構造物を浸漬する方法、上記溶液を繊維構造物に対してコーティング、パディング、又はスプレーする方法等を挙げることができるが、本発明では、生産性の点からパディング法又はスプレー法を好適に採用することができる。

次に、酸化剤又は還元剤を含浸させた繊維構造物に対して紫外光及び／又は可視光を照射する。この場合、上記繊維構造物が静止した状態、又は移動している状態で光照射することにより行うことができる。

ここで、光照射に使用される低光強度光源を含む紫外光及び／又は可視光の光源としては特に制限はないが、０．１ｍＷ〜１０ｋＷの光源が適している。このような光源として具体的には、低圧水銀灯、ブラックライト、高圧水銀灯、キセノン灯等の通常の光源や、各種エキシマランプ等を用いることができるが、電気から光への変換効率の点からみて低圧水銀灯、ブラックライトやエキシマランプを用いることが好ましい。しかしながら、必ずしもこれらの光源に限定されるものではなく、漂白が効果的に行われる光源であればよい。

低光強度光源を含む紫外光及び／又は可視光の光源として、更に、レンズやミラー等の光学部品により拡大されたレーザー光を用いることもできる。レーザー光源としては特に制限はなく、また、レーザー光はパルス光でも連続照射光でもよく、エキシマレーザー（ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ＸｅＣｌエキシマレーザー、ＸｅＦエキシマレーザー等）、アルゴンイオンレーザー、クリプトンイオンレーザー、ＹＡＧレーザー（第２又は第３高調波等）等が好ましく使用される。これらのレーザー光は、適宜光学部品により拡大して用いればよく、１種又は２種以上の複数の光源を組み合わせて使用することもできるが、好ましくは１８０〜６００ｎｍの波長領域の光を使用することが望ましい。

この場合、レーザー光照射強度に特に制限は無いが、パルスレーザーでは０．１ｍＪ／パルス・ｃｍ²〜１ｋＪ／パルス・ｃｍ²、連続光レーザーでは０．１ｍＷ／ｃｍ²〜１０ｋＷ／ｃｍ²が適している。

光照射温度には特に制限は無く、用いた溶媒の凝固点以上沸点以下であればよいが、好ましくは−８０〜１００℃、より好ましくは０〜５０℃である。光照射時間は、繊維構造物の着色度、用いる酸化剤又は還元剤の種類、溶媒の種類、溶液濃度、更には、照射紫外光及び／又は可視光の種類や光強度等を考慮することにより適宜定められ、必要があれば６０分を超えた光照射を行うことも可能であるが、１〜６０分が好ましく、より好ましくは３〜４０分である。

本発明においては、この光照射中に酸化剤又は還元剤溶液を繊維構造物に対して少なくとも一度再添加する。
この場合、酸化剤又は還元剤溶液を再添加する時期は特に限定されないが、繊維構造物に対して最初に酸化剤又は還元剤溶液を含浸させてから３０分以内が好ましく、特に１０分以内に一度目の再添加を行うことが繊維構造物の乾燥を防止する点から好ましい。また、再添加を二度以上行う場合も同様に、直前の添加から好ましくは３０分以内、より好ましくは１０分以内に再添加する。

再添加する酸化剤又は還元剤溶液の濃度は特に制限されず、溶媒に対して０．０１〜４０質量％が好ましく、更に好ましくは０．１〜２０質量％である。濃度が低すぎると白度が不十分になる場合があり、高すぎると使用量に見合った白度が得られず、経済的でない場合がある。

再添加の方法は、浸漬法、コーティング法、パディング法又はスプレー法等により行うことができるが、生産性の点からパディング法又はスプレー法をより好ましく用いることができる。

また、再添加は、プロセス上乾燥し易い場合には１０回を越える再添加を行うこともできるが、１〜１０回がより好ましく、１〜５回行うのが更に好ましい。この場合、再添加を行わないと白度が不十分になり、多すぎると薬剤使用量に見合った白度が得られない場合がある。

酸化剤又は還元剤溶液を繊維構造物に再添加した後は、上記例示したものと同様の光源を用い、同様の光照射強度、照射温度及び時間で漂白処理を行うことができる。漂白処理後は、常法により洗浄、乾燥し、漂白繊維構造物を得ることができる。

本発明は、このようにして光照射中に酸化剤又は還元剤溶液を少なくとも一度再添加することで、低光強度光源を含む光照射でも効率良く漂白を行うことができるものである。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

［実施例１］
綿１００％５０番平織物（経糸密度１４８本／インチ、緯糸密度８０本／インチ）を常法で糊抜精練した後、６％ペルオクソ炭酸ナトリウム水溶液にてパディング（絞り率１００％）した。次いで、２ｍＪ／パルス・ｃｍ²，２０ＨｚのＸｅＦエキシマレーザー（３５１ｎｍ）を１０分間照射し、上記ペルオクソ炭酸ナトリウム水溶液をパディングにより一度再添加し、上記ＸｅＦエキシマレーザーを引き続き１０分間照射した後、常法により洗浄し、乾燥した。漂白した綿布の白度（ＪＩＳ Ｚ ８７１５−１９９１）、及び黄色指数（ＪＩＳ Ｋ ７１０３−１９９７）をＣＯＬＯＲ ＥＹＥ ７０００（Ｍａｃｂｅｔｈ社製）を用いて測色したところ、それぞれ８１．７と２．２であった。また、綿布の緯方向の引張り強さ（ＪＩＳ Ｌ １０９６Ａ法（ラベルドストリップ法））は４６３．５４Ｎであった。

［実施例２］
パディング後、ＸｅＦエキシマレーザーを５分間照射し、次いで、薬液（６％ペルオクソ炭酸ナトリウム水溶液）をパディングにより一度再添加し５分間レーザー照射した後、この薬液の再添加とレーザー照射を更に２回繰り返した以外は実施例１と同様の布帛を用い、同様に処理した（パディング回数の合計４回，ＸｅＦエキシマレーザーの照射時間の合計２０分）。得られた綿布の白度及び黄色指数を実施例１と同様に測色したところ、それぞれ８２．８と１．６であった。また、綿布の緯方向の引張り強さは４４２．９６Ｎであった。

［実施例３］
ペルオクソ炭酸ナトリウム水溶液を適量スプレー噴霧により一度再添加した以外は実施例１と同様の布帛を用い同様に処理した。得られた綿布の白度及び黄色指数を実施例１と同様に測色したところ、それぞれ８１．６と２．２であった。また、綿布の緯方向の引張り強さは４６６．４８Ｎであった。

［比較例１］
綿１００％５０番平織物（経糸密度１４８本／インチ、緯糸密度８０本／インチ）を常法で糊抜精練した後、６％ペルオクソ炭酸ナトリウム水溶液にてパディング（絞り率１００％）した。次いで、２ｍＪ／パルス・ｃｍ²，２０ＨｚのＸｅＦエキシマレーザー（３５１ｎｍ）を２０分間照射した後洗浄し、乾燥した。得られた綿布の白度及び黄色指数を実施例１と同様に測色したところ、それぞれ７７．５と２．８であった。また、綿布の緯方向の引張り強さは４６５．５Ｎであった。

上記実施例１〜３及び比較例１の処理条件及び得られた結果を表１に示す。

Claims (8)

1. 酸化剤又は還元剤溶液を含浸させた繊維構造物に対し紫外光及び／又は可視光を照射して繊維構造物を漂白するに際し、紫外光及び／又は可視光の照射中に上記繊維構造物に対して酸化剤又は還元剤溶液を少なくとも一度再添加することを特徴とする繊維構造物の漂白方法。
2. 酸化剤が、過酸化物、過カルボン酸、過炭酸塩、過ホウ酸塩、過酸化物塩、過硫酸塩、及び超過酸化物塩から選ばれることを特徴とする請求項１記載の繊維構造物の漂白方法。
3. 還元剤が、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、水素化ホウ素化合物、亜ジチオン酸塩、及び二酸化チオ尿素から選ばれることを特徴とする請求項１記載の繊維構造物の漂白方法。
4. 再添加前の酸化剤又は還元剤溶液の濃度が０．０１〜４０質量％であって、再添加する酸化剤又は還元剤溶液の濃度が０．０１〜４０質量％であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の繊維構造物の漂白方法。
5. 繊維構造物が、織物、編物、又は不織布であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の繊維構造物の漂白方法。
6. 紫外光及び／又は可視光の照射が、強度０．１ｍＪ／パルス・ｃｍ²〜１ｋＪ／パルス・ｃｍ²のパルスレーザー光照射又は強度０．１ｍＷ／ｃｍ²〜１０ｋＷ／ｃｍ²の連続光レーザー光照射によるものである請求項１乃至５のいずれか１項記載の繊維構造物の漂白方法。
7. 酸化剤又は還元剤溶液を再添加する方法が、浸漬法、コーティング法、パディング法又はスプレー法である請求項１乃至６のいずれか１項記載の繊維構造物の漂白方法。
8. 繊維構造物に対して最初に酸化剤又は還元剤溶液を含浸させてから３０分以内に酸化剤又は還元剤溶液を再添加する請求項１乃至７のいずれか１項記載の繊維構造物の漂白方法。