Dyeing Method for Polypropylene Fibers Utilizing Reduction and Oxidation of Cationic Dyes

Abstract

ポリプロピレン(PP)は汎用樹脂の中で最も比重が 小さく,耐熱性,剛性に優れるうえ,透明性,耐水性, 耐薬品性,絶縁性も良好である.PPはこれらの優れ た特性から,自動車,雑貨,家電,医療機器,繊維な ど様々な分野で利用されている[1].しかしながら, 繊維用途としては,染着座席を全く持たない分子構造 に由来する染色性の乏しさから,ファッション性が要 求される服地用途には向かないという短所がある[2]. これまでに実施または研究されている PP繊維の染 色方法として,樹脂の製造時に顔料を混練する方法(原 液着色)[3],PP繊維に染色可能な部材や官能基を導 入する方法[4],超臨界流体を用いて染料を繊維内部 に浸透させる方法[5],繊維の表面を電子線で改質す る方法[6]などがある.しかしながら,原液着色では 染色可能な色の種類が限られる点や糸染めでしか行う ことができない点,染色可能な部材の導入では物性の 変化による PPの良特性が低減してしまう点,超臨界 流体染色では専用染色機の導入が必要でありイニシャ ルコストが増加する点など様々な課題がある. そこで,著者らはこれらの課題を解決すべく,カチ オン染料の還元と酸化作用に着眼して応用した新たな PP繊維の染色方法を開発した[7].メチレンブルー のようなカチオン性発色団は,還元剤の存在下,アル カリ水溶液中で加熱すると,無色のロイコ体に還元さ れるが,その溶液を空気酸化すると再び還元前の色に 戻る現象がブルーボトル反応として知られている[8]. この反応を応用し,以下の方法を考案した.その方法 は,まず,塩基性水溶液中,還元剤でカチオン染料を 還元することにより,PP繊維へのカチオン染料の浸 透性と親和性を高め,繊維内部へカチオン染料を吸収 させる.続いて,この吸収させたカチオン染料を酸性 水溶液中で,溶存酸素を酸化剤として再酸化処理する ことにより定着させるというものである(Fig. 1).な お,この再酸化処理により,カチオン染料元来の対ア Abstract: The dyeing method of polypropylene fibers applied reduction and oxidation of a cationic dye was investigated by using several dyes having phenyl phenazium, acridinium or oxazinium skeleton. Especially for dyes with phenoxazinium skeleton, Basic Blue 3 derivatives having different amino groups (dimethyl amino, diethyl amino, dipropyl amino, and dibutyl amino), counter anions (chloride, bromide, iodide, hydrogensulfite, and nitrate), and chalcogen elements (S and Se) were synthesized, and the effect of differences in their molecular structures on the dyeability was investigated. As a result, the effectiveness of dyes having the above skeleton for this dyeing method was confirmed. Moreover, the results showed that elimination and decomposition of substituents, hydrophobicity and bulkiness of the dye also affect the dyeability. (Received 5 September, 2020; Accepted 13 November, 2020)