JPH0361792B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は布帛のプラズマ加工方法に関するもの
である。 現在、織編物による布、不織布、さらにそれら
の複合コート材等の布帛は、資材用、衣料用を問
わず広範囲の分野で利用され極めて重要な基材と
なつている。然しながらこれらの基材は種々の欠
点を有しており、その欠点を補うため加工剤、仕
上剤が多く用いられている。例えば静電気の発生
や、接着性不足、印刷性不足、染色物においては
発色性不足、撥水性や防汚性の付与等表面の改質
に多くの技術と労力がそそがれて始めて、我々の
社会に役立つ基材となつている。これらの後加工
剤を付与する場合の問題点の一つはその耐久性が
不十分な点と極めて薄く均一に塗布しないと風合
や外観など欠点を生ずるので技術的困難さにたえ
ず直面しなければならなかつた。 上記問題点を解決するため布帛を低温プラズマ
中にて処理し高耐久性のある表面改質が開発さ
れ、ドライシステムにより低公害化できる技術と
しても注目をあびている。一般にプラズマ加工と
呼ばれている本方法を実用面で工業化を進めると
意外な面で問題のあることがわかつてきた。 本来均一かつ安定な表面改質であるべきだが、
グロー放電下の中に布帛を通過させるとき、布帛
がアース側か陽極側かどちらか一方に接触させた
方が効率面で良いのだが、布帛と接触させる面
（一例としてアース側電極とする）との間が不均
一な凹凸もしくはしわが生ずると、浮いてアース
側電極と離れた所は、プラズマ照射の効果、例え
ばエツチング、ラジカル生成、架橋等が不足する
ことが見い出された。この問題を解決する一番の
早道は布帛の送行張力や巻取り張力を高めること
にある。ところが低温プラズマと云つても冷却し
なければ200℃近く昇温するし、冷却しても張力
を高くすると布帛が一挙に硬化し始め、製品化の
問題点となつた。 本発明者らは、布帛が浮いたり、しわにならな
いための方法について鋭意研究し、本発明に到達
したものである。第１に布帛がシワや折曲りを持
つて巻かれていないことで、これは常識的に当然
と云える。布帛を連続的に処理するためロールの
最内層には導布用の捨巻が機械通過長の少くとも
1.3倍以上保有する必要があり、この端部の処理
でシワや折れ曲がりを作らないことである。そし
て導布物と布帛の縫い方はオーバーロツクにより
折重ねを極力排除し、どうしてもインターロツク
もしくはカン縫いで処理される時はシワ防止のペ
ーパー等の挿入が好ましい。布帛を連続処理する
場合各々の継ぎ方もほとんど同様のことが云え
る。要すれば継ぎ部は布帛の厚みが限りなく同等
であるべきだか、少くも厚さの３倍未満にしない
とエーアー・トウ・エア（Air to Air）方式の
連続処理用シールロールでの通過性が阻外される
ことがわかつた。 かくして準備された布帛を拡布状に送りには単
に張力をかければ良いのでなく、布が95cmより
110cm、110cmより155cmと広くなる程、中央部と
両端部との歪差を持つており、長時間の処理中両
端のウエーブイングや中央部の寄れしわなど生起
してくる。これは張力をかけても解消できないこ
とが多く、ヨコ方向への伸長がその防止に役立
つ。ベンドバーやベンドロールの設置、スクリユ
ーエクスバンダーロール等の耳拡布装置が有効で
あつた。 ロール巻にしてある布帛の送り出しは初期重量
があり、後半では軽くなるため引張り抵抗に差を
生ずるため一定の張力下にしなければならない。
かつ拡布装置は相当の張力負荷を与えないと効果
を出さない。 このような関点から、ブレーキー等定張力付加
後ダンサーロールあるいは張力センサーにより張
力を検出してこれをフイードバツクしてフイード
率を変える調速ローラ設置し、布帛の張力を、10
ｇ／in以上500ｇ／in以下に調整した結果、プラ
ズマ照射処理中の電極面からの浮きによる不均一
加工や、風合硬化等が防ぎ得て、安定なプラズマ
加工ができるようになつた。 張力が10ｇ／in未満になると伸縮性を有する布
帛の場合はそれ程でもないが、伸びの少ない布帛
の場合はちよつとした変動で容易にゼロ（０）張
力もしくはたるみになり、ヨコうね状の不均一加
工を生起することがあり、不安定である。また張
力500ｇ／in以上になると電極面からの浮きによ
る不安定さは無くなるが、布帛が該張力変で放電
処理受けると硬化しやすく、冷却を極度にすれば
防ぎうる要素もあるば冷媒のコストも著増し良策
とは云えず、室温近辺までの冷却でかつ布帛を硬
くしないためには500ｇ／inの越えないことが重
要であつた。拡布装置によつても布帛が持つてい
た厚み差や巻き歪差により蛇行の発生することが
あり、これは積極的に一方耳部の蛇行調整する装
置を付加することによつて調整される。 布帛が吸湿性の高い素材の場合この張力管理で
予想外の問題が生じた。それは特にバツチ式のロ
ール巻布帛を仕込む時に強調されて見られ通常の
吸湿性の極めて低いフイルムでは予想されない事
であつた。即ち布帛がプラズマ放電処理される環
境は0.05Torr〜10Torrの減圧下であり事実状真
空乾燥の状態にある。吸湿性の高いウールではハ
イグラルエクスパンシヨンと呼ばれる収縮が見ら
れ、ナイロン、ビニロン等でも寸法変化が見られ
るのである。これが放電処理中バツチ内で待期
し、乾燥が進んだローラ巻物の両端部とそうでな
い中央部とでは必然的に歪差となつてしわを起こ
すようになるのである。 この防止には、ロール巻を止めて振り落とし滞
積、連続シートによる供給を一つの手段で、布の
密度を嵩高にし乾燥状態に差を与えないことであ
る。振り落とし滞積シートはテールつなぎができ
るのでエアー・トウ・エアー方式の連続式には有
効であるが、バツチ式の場合仕込量が小さくなり
すぎて現実的にはコストアツプとなり不利であ
る。 別の面での防止策は布帛をロール巻にするに際
し過乾燥の状態で巻取り、できる限り水分を吸着
させないよう低湿下で保存することによつてこの
問題は解消される。過乾燥の状態とは標準状態の
リゲインに対し約半分ないしそれ以下の状態のこ
とを意味する。更に好ましくはリゲインが３％以
下でロール巻内中外層の差ならびに中央端部の差
が±0.5％以下の場合良い結果となつた。このよ
うな要件により連続的に長時間均一かつ安定なプ
ラズマ加工ができるようになつた。 かくして巻取られたロール巻が、今度は真空乾
燥室から外気に出ることによる吸湿の問題がまた
出たのである。低温プラズマ放電中均一に処理さ
れ巻取つたものが、その吸湿により伸びを生じ内
外層差、中央と両端部差により、ウエーブを生じ
製品品位を低下せしめることになつた。このため
エアー・トウ・エアー方式で連続的に処理する場
合は空気中に出た後巻き取られるまでの間に、バ
ツチ式の場合一旦ロール巻にしたものを解舒して
巻き直しながら水蒸気に接触せしめ、ロール巻放
置中の水分率に内外層差や中央と両端部差等を生
じしめないことが肝要であつて、この状態で調湿
コンデイシヨニングすると安定なプラズマ加工品
が得られた。このように、低温プラズマ放電に引
き続き、連続処理の場合も、またバツチ処理の場
合も、いずれにしても布帛が大気中に出てのち、
少くとも水分子を含む蒸気を接触せしめるのはラ
ジカルトラツプを防止するのにも著しい成果を得
たのである。布帛にプラズマ照射すると高エネル
ギー粒子によりその表面が活性化され、ラジカル
重合可能な活性点を持つことになる。アルゴン、
ヘリウム、窒素、一酸化炭素等がその活性化ガス
に用いられ、とりわけ酸素及び酸素を含む混合ガ
スは活性点においてパーオキサイドを作るためか
活性点の寿命が長く、大気中に布帛にラジカル重
合を付与せしめるのには都合が良いが、そのまま
ロール巻にして長期間保存す間に、トラツプされ
たラジカルにより、表面改質した変化以上に不要
な変化、例えば染色物の堅牢性が悪化したり、色
変化を起こしたり、表面劣化を進行させたりする
ことが、部分的に認められたのである。プラズマ
照射の後大気中に出てから調湿コンデイシヨニン
グを兼ねて少くとも水分子を含む蒸気を接触せし
めると、これらの蔽害が一掃できたのである。 本発明で云う布帛を構成する合成繊維としては
ポリエステル、アラミド、ポリビニルアルコー
ル、エバール、ポリアミド、ポリアクリロニトリ
ル、ポリウレタン、ビスコース等の繊維が挙げら
れ、もちろんこれ以外の非吸湿性繊維を含んでい
てもよい。布帛としては織物、編物、不織物、そ
してこれらの複合コート加工品等が挙げられるさ
らに本発明では、これら布帛の表面にプラズマ照
射の効果を一層あげるために微粒子、とりわけシ
リカを付着させた布帛および樹脂加工剤を付与し
た布帛のプラズマ加工に適している。微粒子、と
りわけシリカは吸着水の影響が大きく、また樹脂
加工剤も張力の影響を強く受けやすいためであ
る。 本発明のプラズマ照射とは、通常の方法による
低温プラズマ、つまり大気圧以下の減圧下で放電
するものであるが、本発明を効果的に達成するに
は0.05Torr〜10Torrの圧力下で放電処理するこ
とが望ましく、この場合空気、窒素、二酸化窒
素、水素、アルゴン、ヘリウム、酸素、一酸化炭
素、弗化炭素、アンモニア、塩化炭素又はこれら
の混合ガスなどの雰囲気中で処理するものであ
る。 かかるプラズマ照射をうけた基材表面が活性化
され、エツチングや架橋あるいはラジカル重合に
よる薄膜形成などが進み表面改質が達成されるも
のである。 実施例 １ タテ50デニール36フイラメント、ヨコが75デニ
ール36フイラメントのポリエステルフイラメント
ヤーンからなるパレス織物を常法のワツシヤー、
ヒートセツト、アルカリ減量加工を経て黒染に染
色加工し、染色浴中および洗浄浴中に平均一次粒
径15ｍμのシリカを入れ、織物に0.1重量パーセ
ント、シリカを付着せしめ、過乾燥状態となるよ
う乾燥した。ついで第１図に示すような内部電極
型のバツチ内連続プラズマ照射装置を用い周波数
110KHz、導入ガス酸素、照射エネルギー量
0.24KWh／m²、照射帯留時間60秒のプラズマ照
射を行つた。用いた生地はワツシヤー加工時アン
ドン巻の糸による耳たるみと、ヒートセツト、仕
上セツトでオーバーフイードを十分にかけてドレ
ープ性良好な風合に仕上げる目的で加工されたた
め両耳部のたるみを生じていた。この生地に走行
張力を変えてプラズマ照射の風合と濃色効果とそ
の均一性を調べた。この時の電極温度は45℃に設
定して冷却した。色の濃さは日立製作所製の自記
分光光度計を用いて測定した。染色物の濃度は
L^*a^*b^*系表示L^*ab値で示してあり、小さい程濃
色効果が大きいことを示す。この実施例ではプラ
ズマエツチングにより微細凹凸を形成せしめ濃色
化効果を発現せしめたもので、プラズマ照射の均
一性が色差となつて見られるので、その均一性評
価が重要なのである。プラズマ照射する前の色の
濃さはL^*ab＝19.1であつた。

【表】 走行張力が５ｇ／inのものでは蛇行気味になり
送りが不安定なのと中央部と耳部との色差が発生
し不良となつた。一方600ｇ／inの張力下では走
行は安定し中央部と耳部の差は少ないが、硬くな
りすぎて不良となつた。これに対して本発明範囲
にあるものは走行性、外観風合とも良好なプラズ
マ加工となつた。プラズマ加工後の布帛表面に水
蒸気を当てたところ、長期間放置によつても染料
褪色を生じない染色織物が得られた。 実施例 ２ 実施例１と同じ装置を用い、ウール48番手双
糸、およびポリエステル48番手双糸を用いた各々
２／２ツイル織物のスカイブルーに染色した布各ダ
ブル巾50ヤード10疋（460ｍ分）と白色ポリエス
テルタフタ、ナイロンタフタ各々44インチ巾50ｍ
20疋（1000ｍ分）の計４点をプラズマ加工した。
プラズマ発生装置内は10^-3Torrまで減圧し、一
方ロール巻布供給室は1Torrまで減圧した後大気
分圧を0.07Torr、トリメチルクロロシラン分圧
を0.1Torrに調整保持後110KHz、0.18KWh／m²の
高周波電力を与えて低温プラズマを発生させ、布
を１分間滞留処理し巻取つた。巻取り後大気中に
取出した各ロール巻布の半分の長さまでは巻き返
して水蒸気を当てたが、残り半分はロール巻のま
まポリエチレンフイルムで包装シールして倉庫に
放置した。ポリエステルは一定真空度まで到達す
る時間が６程度で短かつたがウールやナイロン、
特にウールでは30分以上かかつてようやく1Torr
になつたがプラズマ照射始めとロール内層に相当
するプラズマ照射後半とでは真空度が変化し、ガ
ス流量を変更せざるを得ないような事態になつ
た。この後再度ウールをテストした時は十分過乾
燥にして水分率を３％以下にして処理したらこの
ような問題は無くなつた。一方ナイロンタフタは
加工中、耳部が緊張気味、中央部がゆるで波打ち
状になり、布走行張力を15ｇ／in以上かけて処理
することにより解消したが、さらに予め乾燥処理
して過乾燥状態としたのちプラズマ処理すること
により、より完全に解消させることができた。ポ
リエステルはこのような現象は少ないものの、過
乾燥による効果が見られた。水蒸気を当てた布と
当てない布計８点を１ケ月後に取り出しその色目
差を肉眼評価した。ポリエスエル布は顕著とは言
えないが、水蒸気処理の効果は一応得られた。ま
たウール布の場合水蒸気を当てないウール2/2の
ツイのスカイブルーが若干黄味をおびたスカイブ
ルーに、またナイロン布の場合水蒸気を当てない
ナイロンタフタの方が黄味を帯びていたのに対
し、水蒸気を当てた布は黄味をおびていなかつ
た。尚これらの布の摩擦帯電特性としてロータリ
ースタテイツクテスターによる帯電圧500V以下
で、８点の間に大差は認められなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の一例を
示す略図である。１，２，３……排気管、４，５
……活性化ガスおよび単量体導入管、６……巻出
室、７……プラズマ放電室、８……巻取室、９…
…高周波電源、１０……高分子シート状物、１１
……巻出ロール、１２……巻取ロール、１３，１
４……布張力検出部、１５，１６…拡布、耳調整
装置、２１……棒状高電圧側電極、２２……プレ
ート状接地側電極、２３，２４……シール機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 減圧下に保持された帯域内の、高電圧側電極
   と接地電極とが接地された両電極間内を、合成繊
   維からなる布帛を連続的に走行させ低温プラズマ
   加工する方法において、該布帛として水分率を標
   準状態での平衡水分率値の半分以下の値にしたも
   のを用い、そしてその拡布状送行張力が10ｇ／in
   以上、500ｇ／in以下となるように調整し、該布
   帛を一方電極面より不均一に浮くことなく密着し
   て走向させてプラズマ処理し、該プラズマ処理
   後、大気中に出した布帛を、少なくとも水分子を
   含む蒸気に接触せしめ、ラジカル消滅と調湿コン
   デイシヨニングを行なうことを特徴とする布帛の
   プラズマ加工方法。