JPH0585668B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ 本発明は、染料移行昇華防止効果がすぐれたポ
リウレタン被覆ポリエステル布帛及びその製造方
法に関するものである。 ＜従来の技術＞ 従来から、ポリエステル繊維からなる織編物や
不織布の表面にポリウレタン樹脂層を付与したコ
ーテイング布帛はウインドブレーカーなどの防水
衣料用生地として広く用いられている。そしてこ
のような衣料には、鮮やかな色彩を付与するた
め、通常、該ポリエステル繊維を分散染料で染色
して繊維中に分散染料を入れることはひろく行な
われているが、分散染料により染色物は、濃色に
なればなるほど、また染料の分子量が小さければ
小さいほど染料が繊維表面、さらに表面のポリウ
レタン樹脂層に移行しやすく、乾燥時あるいは湿
潤時の摩擦堅牢度、昇華堅牢度が低下し、汚染、
変退色が問題となつている。 特にポリウレタンをコーテイングした製品の場
合、染料はコーテイング樹脂と相溶性が大きいた
め、時間が経つにつれて樹脂中に溶け出して着色
した状態となり、コーテイング物に色移りした
り、汚染したりするという問題を生じさせる。 コーテイング物への染料移行汚染を防止する方
法として、例えば特開昭59−82469号公報がある
が、この方法は染色物にメラミン系の樹脂により
架橋膜を形成するもので、樹脂塗布−乾燥−熱キ
ユアと工程が複雑でしかも製品の風合を変化させ
る。 また特開昭59−106588号公報には染色物を仕上
加工剤処理後に低温プラズマ処理し摩擦堅牢度及
び加工剤の洗濯耐久性を上げることが述べられて
いるが、この方法による改善効果はまことに少な
く、しかも工程が複雑である。この技術は繊維基
質を架橋させることなく、仕上加工剤を架橋させ
るのが目的であり、例えば加工剤中に架橋剤等が
含まれていればプラズマによる架橋効果は少な
く、ある場合にはプラズマにより架橋構造をこわ
す場合もある。このような点でこの技術は本発明
と区別される。 また低温プラズマ処理により塩ビ表面を架橋さ
せ可塑剤のブリードアウトを防止する技術は従来
公知であるが、ポリエステル繊維を低温プラズマ
により架橋させた例はなく、架橋するということ
自体知られていなかつた。さらにこれらの架橋膜
が繊維内添加物の移行防止に有効であることもま
つたく想像さへできなかつた。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明者等はポリエステルの低温プラズマによ
る架橋を長年にわたり研究した結果、繊維基質自
体で架橋が、ある限られた低温プラズマの条件で
のみおこり、さらに架橋物の中でも添加物の移行
防止効果に有効なのはその中の特定の範囲の架橋
構造のみであることを発明した。 即ち、本発明は、ポリエステル布帛からその表
面に付与されたポリウレタン層への分散染料の移
行防止を、工程が簡単で製品の風合等の変化な
く、かつ充分耐久効果があるように得んとするも
ので、最表面のポリエステル繊維に薄膜状の架橋
を起こさせることにより上記目的を達せんとする
ものである。 ＜問題点を解決するための手段＞ 即ち本発明は、分散染料を繊維内部に含有する
ポリエステル繊維を含む布帛の最表面に位置する
該ポリエステル繊維の一部以上が低温プラズマ処
理により薄膜状の架橋構造となつており、そして
該布帛の表面がポリウレタン樹脂層により被覆さ
れていることを特徴とするポリエステル布帛であ
り、またポリエステル繊維を含む布帛の少なくと
も片面を低温プラズマ処理して布帛の最表面に位
置するポリエステル繊維の一部以上に薄膜状の架
橋構造を形成したのちその表面にポリウレタン樹
脂層を付与する方法において、低温プラズマ処理
する布帛内部に分散染料が含まれているかあるい
は低温プラズマ処理後に布帛を分散染料で染色す
ることを特徴とする繊維構造物の製造方法であ
る。 本発明のポリエステル布帛とは、ポリエステル
繊維より構成された織・編物、不織布、シート状
等の構造物を言う。前述したようにポリエステル
繊維は通常分散染料により染色されるが、ポリエ
ステル分子と分散染料分子とは化学的結合を有し
ておらず、したがつて染料分子がポリエステル繊
維より移行しやすいという問題を有している。 プラズマ処理は必要に応じて布帛の片面のみ、
あるいは両面、あるいは部分的に行なうことがで
きる。 布帛の内部の繊維表面は、通常、プラズマによ
る処理はされにくく、構造物の最表面に位置する
繊維のさらに最表面の一部以上が処理されれば本
発明の目的は十分に達せられるもので、従つて本
発明で、布帛の最表面に位置する繊維の一部以上
とは、上記のことを指すものである。 低温プラズマ処理は布帛の染色前あるいは染色
後のいずれでもよいが、染色時の均染性から言う
と染色後の方が望ましい。 次に本発明の低温プラズマについて述べる。 プラズマは高温プラズマと低温プラズマの２つ
に分類されるが、本発明で言うプラズマは低温プ
ラズマをさす。低温プラズマは放電中で生成され
るプラズマが平均電子エネルギー10eV（10⁴〜
10⁵K）、電子密度10⁹〜10¹²cm^-3で特徴づけられる
と同時に、電子温度とガス温度との間に平衡が成
立しない由に、非平衡プラズマとも言われる。放
電では生成されるプラズマ中には電子、イオン、
原子、分子等が混在している。 低温プラズマは、真空度0.001〜50Torrの系の
中にガスとしてアルゴン、チツ素、水素、酸素、
空気、一酸化炭素、二酸化炭素等を連続的に系内
に導入し、電極間に電圧をかけることにより生ず
る。ガス種類は処理目的により選択される。電圧
をかける電源としては任意の周波数のものが使用
できる。放電の持続性及び均一性から言うと1K
Hz〜10GHzが望ましい。また電極の巾方向のプラ
ズマ均一性から言うと1KHz〜1MHzが好ましく、
1MHz以上になると電極の長さが1mをこえると長
さ方向に処理斑が生じやすい。また、100Hz以下
では電極のエツヂ効果が生じやすく、エツヂ部分
でアーク放電が生じやすい。また電流としては交
流、直流、バイアスをかけた交流、パルス波等が
使用できる。電極は真空系内に配置された内部電
極方式と真空系外に配置された外部電極方式とに
わかれるが、外部電極方式は装置が大型化する
と、特に被処理物表面にプラズマが移動している
間に活性を失なつたり、プラズマが散乱しプラズ
マ濃度が希釈されるため処理効果が少ない。一方
内部電極方式は被処理物の近くに放電電極を配置
させることが可能なため、外部電極方式に比較す
ると処理効果は大きい。 電極形状は対称と非対称にわけられる。被処理
物（ポリエステル布帛）の処理巾が大きく、従つ
て大きな電極が必要となる大型のプラズマ処理装
置の場合は対称電極の方がデメリツトが多い。例
えば、大きな電極間にガスを均一に流すことはほ
とんど不可能に近く、さらに大きな電極の端部が
電界が乱れたりして、処理斑が生じやすい。その
ため大型のプラズマ処理装置の場合は、非対称電
極が好ましいことがわかつた。被処理物は前記電
極間の任意の位置にセツトし移動させることがで
きるが、一方の電極に接した方がしわ発生が少な
く処理効果が大きい場合がある。 被処理物が接触しない側の電極の形状としては
円柱状のもの、あるいは鋭角な断面を有する断面
多角形の棒状のもの等を１本以上任意に選定でき
るが、電極本数によつても処理効果は異なり、少
なすぎると処理効果は小さくなる。形状は円柱状
のものが好ましい。また被処理物が接触する可能
性のある側の電極の形状としては、ドラム状のも
の、あるいは板状のもの、あるいはそれら変形形
状のもの等を用いることができるが、その形状も
その組合せもこれらに限定されるものではない。
また電極の材質はステンレス、銅、鉄、アルミニ
ウム等の金属が使用でき、必要に応じてガラス、
セラミツクス等でコーテイングしてもよい。当然
必要に応じてこれらの電極は水冷されてもよく、
冷却温度は被処理物によつて適宜選ばれる。冷却
水は、できる限り不純物の少ない水が望ましい
が、これら不純物による電気漏洩がさほど問題に
ならない場合には特にこの限りではない。 次に真空系に導入するガスは、真空ポンプによ
り排気口より、なるべく遠くに供給口をつけて必
要に応じて分配しながら導入すべきである。これ
は真空系内でのガスのシヨートパスをさける意味
で重要であると同時に、被処理物の処理斑を生じ
させないためにも重要である。 低温プラズマを生じさせる真空度としては、通
常0.001〜50Torrが用いられるが、本発明者等の
検討結果によると0.01〜5.0Torrが望ましい。真
空度が0.01Torr以下になるとイオン、電子の平
均自由工程は大きくなり加速粒子のエネルギーは
増大するが、被処理物へ到達する加速粒子個数の
総数が少なく、処理効率はやや低くなる。しかも
大型の処理室をガスを導入しながら0.01Torr以
下に保つには非常に排気量の大きい真空ポンプが
必要となり、設備コストから考えても望ましいも
のでない。真空度が5Torr以上になると、イオ
ン、電子等の平均自由工程は小さくなり、加速粒
子のエネルギーは小さくなり、加速粒子個数の総
数は多いもかかわらず処理効率は低くなる。 このように考えていくと、加速粒子の平均自由
工程、言いかえると荷電粒子が電界によつて加速
される距離及び加速粒子の個数を決定する真空度
Ｐと加速粒子がそのエネルギーあるいは活性を失
なうことなく被処理的に到達できる確率を決定す
る高電圧側電極と接地側電極の電極間距離ｄとの
間には何らかの最適な関係を存在することが考え
られる。この点について検討した結果、１≦ｄ≦
10（cm）でかつ、0.05＜Ｐ・ｄ＜５（Torr×cm）
を満足する真空度と電極間距離において、もつと
も処理効率が良いことが判明した。つまり圧力の
高い場合はｄを小さく、圧力が低くなるとｄを大
きくとると処理効率は良好であつた。 さらに電極間に配置するポリエステル布帛の相
対的な位置については前にも述べたが、一方の電
極に接触して配置させるのが一般的には処理効率
は良い。またポリエステル布帛に張力をあまりか
けたくない場合や、シワを入れたくない場合は、
ポリエステル布帛と電極が一緒に移動できるタイ
プのもの、例えばドラム電極上にポリエステル布
帛を接触させて配置し、ドラムを回転させながら
該布帛を移動させるようなものが望ましい。実際
微少なシワが処理斑を引きおこすことがよくあ
る。張力やシワにあまり注意をはらわなくてもよ
い場合には、例えばプレート電極上にポリエステ
ル布帛を接触して配置し、構造物を電極上を滑ら
せて走行移動させてもよい。当然片面処理後さら
に電極をポリエステル布帛に対して逆配置した所
を通せば両面処理が可能となる。通常の場合、片
面のみの処理効果で十分な場合が多いのでこのタ
イプが処理効率から言つても望ましい。しかしど
うしても両面の処理効果を１対の電極のみで得よ
うとすれば両電極間の間の位置にポリエステル布
帛を配置し、該布帛を走行移動させればよい。こ
の場合は、電極に接して配置した場合に比較して
処理効果は一般的に小さくなる。この現象を放電
特性から考えてみると、両電極間の電圧降下特性
で説明できる。両電極間の電圧降下特性は、低電
圧側電極付近がもつとも大きく、次いで高電圧側
であり、両電極の中間付近の電圧降下は少ないと
言われており、この電圧降下がすなわち電界の強
さに比例しており、電圧降下の大きい部分の方が
荷電粒子により大きなエネルギーを与えることが
できるからであろう。直流方式の場合は、低電圧
側電極と高電圧側電極とが容易に決定されるが、
交流方式の場合は、低電圧側と高電圧側とが時間
的に入れかわるため、低電圧側電極と高電圧側電
極とを区別して言えない。しかしいずれにしろ電
極に近いほど電圧降下が大きく処理効果が大とな
ると考えられる。 次に処理の均一性の面から言うと、両電極は平
行に保持される必要があり、しかも被処理物の進
行方向に直角に配置されなければならない。この
条件が満足されないと、ポリエステル布帛の巾方
向に処理斑を生じさせることになる。 さらに両電極の巾は被処理物の巾より少なくと
も５cm以上長くしておく必要がある。これは電極
の端部の電界不均一性を除くためである。この長
さは５cm以下になると被処理物の巾方向、特に両
サイドが中央付近と比較して処理効果が異なり好
ましくない。 本発明で言うポリエステル布帛が移動するとい
うことは、この装置が連続的に大気であるポリエ
ステル布帛を真空系内に移動し処理できるもの及
びポリエステル布帛が予備真空系内に配置され処
理室に移動できるもの、さらには処理室内にポリ
エステル布帛が間仕切りして配置されてるもの等
を言うが、要するにポリエステル布帛が連続的に
移動できるものであればよい。 プラズマ出力は放電部分に作用する出力として
0.1〜５ワツト／cm²が望ましい。この場合、放電
部面積としては、放電部に存在するポリエステル
布帛の面積、あるいは対電極のどちらかの表面積
でプラズマ放電部出力の値を割つた場合にどれか
の数値が0.1〜５ワツト／cm²になればよい。放電
部出力は放電部の電圧、電流を測定すれば容易に
算出できるが、一つの目安としてプラズマ電源の
出力の30〜70％と考えてもよい。プラズマ出力が
0.1ワツト／cm²以下の場合架橋処理に時間がかか
るし、架橋膜の厚さも十分ではない。プラズマ出
力が５ワツト／cm²以上になるとやや放電が不安定
になり、架橋以外にエツチングもおこりやすくな
る。架橋のみを行なう場合は、プラズマ出力0.1
〜５ワツト／cm²で酸素を含まないガス（例えば、
アルゴン、一酸化炭素等）が望ましい。また架橋
とエツチングと同時に行ないたい場合は酸素を含
むガス（例えば、酸素、空気等）が望ましい。し
かし架橋そのものは非重合性無機ガスであればど
の場合もおこる。 処理時間は５〜300秒程度が望ましいがこの範
囲に必ずしも限定されるものでない。５秒未満の
処理では架橋密度がやや低く、300秒を超えると
架橋密度は十分であるが、やや表面が硬くなつた
り、もろくなつて繊維本来の性質とちがつてくる
場合がある。処理時間はプラズマ出力との関係か
ら言うとプラズマ出力が大きい場合は当然処理時
間は短かくすることが可能であるが、ポリエステ
ルのようにエツチングされにくい繊維構造物の場
合は、高出力で短時間処理が望ましい。 また本処理発明について、放電電極及びその放
電回路が接地された缶体より絶縁され、しかも非
接地状態であることについて述べる。 従来の低温プラズマ発生装置を模試的に描くと
第１図のごとくなる。ここで１はポリエステル布
帛、２，３は電極、４は電源、５は缶体（金属）、
６はトランスである。装置が大型化すると缶体は
ステンレス等の金属になるが、この場合ポリエス
テル布帛と接触している電極電位及び缶体の電位
が大地の電位と同電位であるため、缶体も電極と
して作用し放電は缶内全面に及ぶ。このためポリ
エステル布帛に作用するプラズマは少なく、放電
電力も非常に多く必要となる。効率を上げるため
に放電電力を上げれば上げるほど放電電流が缶体
に流れ、ポリエステル布帛と接触している電極を
通して流れる電流の割合は減少してくる。このた
めプラズマは有効に利用できず、所定の処理効果
を得るための放電電力費用が非常にかかり、ラン
ニングコストも高く、しかも処理時間を長くする
必要から装置の小型化は困難で設備費用が高くな
り、工業的に巾1m以上のポリエステル布帛処理
には採用されにくいものであつた。 本発明者らはプラズマの有効利用を長年にわた
り研究し模試的に描くと第２図のような装置を開
発した。符号は第１図の場合と同じである。即ち
本方式の特徴は放電電極及び放電回路が、接地さ
れた缶体から絶縁され、しかも非接地状態となつ
ていることである。この場合はポリエステル布帛
と接触している電極電位と缶体の電気（接地して
あるので大地電位）は異なり、缶体が電極として
作用することはなく、放電は両電極間内で主にお
こる。そのためプラズマは有効に希釈されること
なくポリエステル布帛に作用し処理効果は著しく
上ると同時に、少ない放電電力で処理効果は第１
図の方式に比較して著しく大きく、短時間の処理
で所定の効果が得られるため、装置の小型化、言
いかえると設備費用も少なくてよく、しかも放電
電力が少なくてすむためランニングコストも数分
の１程度になる。 薄膜状の架橋構造とは、繊維表面の一部が１〜
10³mμの厚さにわたつて架橋状態になつておれば
よい。この架橋したかどうかを調べるには繊維の
溶媒により溶解テストを行なえばただちにわか
る。例えばポリエステルの場合であれば、トリフ
ルオロ酢酸等に溶解すれば架橋部は完全に溶解せ
ずに不溶物となる。ただ不溶物が薄膜状である必
要はない。このように本発明で言う架橋構造と
は、ポリマー溶媒に完全に溶けない構造を有して
いるということである。 分散染料を繊維に添加する時期は、モノマー
中、ポリマー作製時、紡糸又は延伸時、又はその
後の加工工程中いずれの時期でもよい。分散染料
はポリマーと相溶性が悪く、光、熱、あるいは
水、又は経時的に繊維表面に移行しやすく、本発
明の効果が極めて大きい。 ポリエステル繊維中に含有された分散染料は、
ポリエステル布帛最表面のポリエステル繊維の緻
密な架橋構造のため、ポリエステル布帛最表面に
移行することができなくなり、製品の消費性能の
低下や物性低下を防止できる。 架橋構造の重量比率はあまり高くなりすぎると
繊維表面の特性が本来のものと異なるし、操業的
にはコストアツプにつながり好ましくない。また
低すぎると本発明の移行防止効果が小さくなり好
ましくなく、検討結果として、ポリエステル布帛
の重量に対して0.001〜5.0％、さらに好ましくは
0.05〜1.0％であつた。 本発明で言うポリエステルとは、テレフタル
酸、イソフタル酸、ナフタリン−２，６−ジカル
ボン酸などの芳香族ジカルボン酸、フタール酸、
アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン
残またはこれらのエステル類とエチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、１−４−ブタンジオ
ール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサ−
１，４−ジメタノールなどのジオール化合物とか
ら合成されるポリエステルであり、特に反復構造
単位の80％以上がエチレンテレフタレート単位で
あるポリエステルが好ましい。また上記ポリエス
テル成分にポリアルキレングリコール、グリセリ
ン、ペンタエリスリトール、メトキシポリアルキ
レングリコール、ビスフエノールＡ、スルホイソ
フタル酸などを共重合したものあるいは艶消剤、
熱安定剤、顔料等を混合したものでもよい。また
ポリエステル系繊維とは、短繊維であるか長繊維
であるかはもちろん問わないし、ポリエステル系
と他繊維のコンジユケート、芯鞘繊維、あるいは
多芯芯鞘繊維等をも意味するものである。 またこれまでの説明で当然理解されるように、
本発明においては低温プラズマ処理後にポリウレ
タン樹脂加工が行なわれる。 前述したようにポリエステルとポリウレタンの
組合せの場合は、染料移行が非常に激しくほとん
ど商品としての価値がないが、本発明の低温プラ
ズマ処理により染料移行は完全になくなる。 ＜実施例＞ 以下実施例にしたがつてさらに詳細に説明す
る。但し実施例及び比較例の各表中の各堅牢度の
測定方法は下記の様式にて行なつた。 染料移行昇華性： JIS Ｌ−0854 昇華堅牢度： JIS Ｌ−0850 摩擦堅牢度： JIS Ｌ−0849 洗濯堅牢度： JIS Ｌ−0844 耐光堅牢度： JIS Ｌ−0841 判定は級判定により５段階評価を行なつた。但
し級判定数字の〇印はその数字により近いことを
示す。また各種ポリマー及び繊維は常法によつて
得たものであり、これらを平織物にして加工及び
染色を行なつた。またプラズマ処理はポリエステ
ル布帛の片面のみ行ない、処理面の各堅牢度を測
定した。当然必要に応じて両面処理を行なえば
表、裏とも同様の傾向を有することがわかる。 実施例１〜６、比較例１ 実施例１〜６は、ポリエチレンテレフタレート
繊維布帛を分散染料を用いて染色したのち、その
表面をプラズマ処理し、さらに乾式法によりポリ
ウレタンをプラズマ処理した面にコーテイングし
た例であり、プラズマ処理時間を変えることによ
りポリエチレンテレフタレート繊維表面の架橋層
の量を変えたものである。分散染料としては、
Resoline Blue FBLを用い、繊維に対する分散
染料の染着量は3.0％である。プラズマ処理条件
としては、プラズマ周波数が200KHz、ガスとし
てアルゴン、真空度は0.2Torr、電極間距離は５
cm、出力は１ワツト／cm²、処理時間は２秒（実施
例１）、５秒（実施例２）、30秒（実施例３）、180
秒（実施例４）、300秒（実施例５）、600秒（実施
例６）である。なおプラズマ装置は、缶体に対し
て絶縁された非接地式電極タイプである。 なお比較例として、プラズマ処理しなかつた以
外は上記実施例と同様の方法を行なつた場合の結
果を併記する。得られたポリウレタンコーテイン
グ布帛の染料移行昇華堅牢度は第１表の通りであ
る。

【表】 実施例７〜９、比較例２ 前記実施例において、ポリエチレンテレフタレ
ート繊維布帛をポリブチレンテレフタレート繊維
布帛に換えると共に、プラズマ周波数を13.56M
Hz、真空度を0.1Torrとし、処理時間を下記第２
表に示す時間を用いる以外は上記実施例と同一条
件で行ない、下記第２表に示す堅牢度（染料移行
昇華）を有するコーテイング布帛を得た。

【表】 なお、上記比較例２は、プラズマ処理を行なわ
ない以外は実施例７〜９と同一の操作を行なつた
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の低温プラズマ発生装置の模式
図、第２図は非接地方式の低温プラズマ発生装置
の模式図である。また第３図及び第４図は非接地
式低温プラズマ方法を実施する装置例の概略図で
ある。 １……ポリエステル布帛（被処理物）、２，３
……電極、４……電源、５……缶体、６……トラ
ンス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 分散染料を繊維内部に含有するポリエステル
   繊維を含む布帛の最表面に位置する該ポリエステ
   ル繊維の一部以上が低温プラズマ処理により薄膜
   状の架橋構造となつており、そして該布帛のプラ
   ズマ処理側の表面がポリウレタン樹脂層により被
   覆されていることを特徴とするポリエステル布
   帛。 ２ 架橋構造の重量比率が布帛の重量に対して
   0.001〜5.0％である特許請求の範囲第１項記載の
   布帛。 ３ ポリエステル繊維を含む布帛の少なくとも片
   面を低温プラズマ処理して布帛の最表面に位置す
   るポリエステル繊維の一部以上に薄膜状の架橋構
   造を形成したのちその表面にポリウレタン樹脂層
   を付与する方法において、低温プラズマ処理する
   布帛内部に分散染料が含まれているかあるいは低
   温プラズマ処理後に布帛を分散染料で染色するこ
   とを特徴とするポリエステル布帛の製造方法。 ４ 低温プラズマ処理を、重合性を有しない無機
   ガスにより真空度Ｐを0.01≦Ｐ≦5.0Torr、電極
   間距離ｄを１≦ｄ≦10cm、両者の積Ｐ・ｄを0.05
   ＜Ｐ・ｄ＜５（Torr×cm）プラズマ出力を0.1〜
   ５ワツト／cm²、処理時間を５〜300秒にて、内部
   電極方式の処理機により行なう特許請求の範囲第
   ３項記載の製造方法。 ５ 低温プラズマ処理を缶体に対して絶縁された
   非接地式電極にて行なう特許請求の範囲第４項記
   載の製造方法。