分散染料メーカーにとって、比較対象となる実験データについては ジーファ ナフタレン（NNO）、MF、および85Aを含むESシリーズのリグノスルホン酸ナトリウム系分散剤。.
結論 • タールは、あらゆる分散染料のプレスケーキ（P/C）に含まれる疎水性の合成副産物です。これは水洗いで除去することができず、HTHP染色温度下では遊離油として分離し、染料の斑点、染料のシミ、タール汚れを引き起こします。特に、パッケージ染色や経糸ビーム染色において、その影響が最も顕著です。. • 以下の3つの試験では、染色工場が行う前にタールの有無が判明します： 71 °Cにおける分散性、130 °Cにおける高温分散性、および実験室でのパッケージ染色試験。ナフタレン（NNO）に依存している多くのメーカーは、これらの試験を実施していません。. • ナフタレン（NNO）は練りやすく、染み込みも少ないが、 130 °C試験（E/1）に不合格であり、熱安定性は110 °C未満で、約20 %塩を含んでいる。. タールの問題は解決されておらず、染色工場に引き継がれている。. • Jiefa ESシリーズのリグノスルホン酸塩は、ナフタレン（NNO）と同等の価格で、130 °Cまで分散剤のミセル内にタールを保持します。タールを含むプレスケーキでは、パッケージ染色時の圧力は ES-7では0.23 barであるのに対し、85Aでは1.0 bar以上となる, 、染料残留の等級は4～5に対し、1～2。. |
タールとは何か、そしてどのような働きをするのか
ジアゾ化、カップリング、縮合、および後処理の各工程では、目的の染料のほかに、未反応の中間体、異性体、樹脂状の縮合生成物、酸化生成物といった副生成物が生成される。. 染料化学者たちは、この混合物を「タール」と呼んでいる。. これは疎水性で、非晶質かつ粘着性があり、プレスケーキ内の染料結晶の表面に付着しています。1つのケーキにどれだけの量が含まれるかは、染料の種類や合成経路（塩素系分散青79は、キャリア含有量が多いことでよく知られています）、中間体、およびバッチによって異なります。 水洗ではこの疎水性樹脂は除去されず、再結晶化は汎用染料にとってはコストがかかりすぎるため、タールはそのまま粉砕、噴霧乾燥、そして染液へと送られる。.
染料工場では、これは粉砕工程の長期化や予測困難化、スラリー中にタールが浮遊すること、噴霧乾燥塔内の壁面への付着、そして出荷検査では合格するものの、高温保存後に粒子が粗くなったり、粘度が増したり、分離したりする染料の発生を意味します。.
染色工場では、染液の温度が130 °Cに近づくにつれて、タールが染料粒子から遊離油として分離する。 これらの液滴は接着剤のように作用し、染料粒子やポリエステルオリゴマーを粘着性の塊に集め、それが生地上では染料の斑点や染みとして、あるいは糸のパッケージ内部ではタール汚れや内側と外側で色合いが異なる現象として現れます。還元洗浄を行っても、これにはほとんど効果がありません。. 特にパッケージ染色と経糸ビーム染色が最も大きな打撃を受けており、, これは、低液比では巻き糸が深度フィルターとして機能するためです。濃い色合いや、分散ターコイズブルー、マゼンタ、分散バイオレットなどの色落ちしやすい染料、マイクロファイバー、ポリエステル・スパンデックス混紡のストレッチ生地などは、そのリスクをさらに高めます。.
染色工場より先にタールを発見する方法
71 °Cにおける分散性（AATCC 146）。. タールを大量に含んだケーキは、ここで既に失敗しており、浴が温まるにつれて濾紙に残留物が付着している。. 多くの色素の斑点は、130 °Cではなく、70 °C前後で発生します。.
130 °Cにおける高温分散性（GB/T 5541）。. ここでは、中程度のタールが付着しており、残留物として現れます。多くの場合、個別の粒子というよりは、暗くにじんだ輪状の模様として見られます。.
圧力記録機能付きの実験用パッケージ染色。. 最も感度が高く、最も現実的な試験：穴あきチューブに詰められたポリエステル繊維を、2.5～3 %の条件下で染色し、その間、浴液をチューブ内に送り込みながら差圧を記録する。2つの濾紙試験の両方に合格したケーキであっても、圧力を1 bar以上に押し上げる可能性がある。.
多くの市場における問題は、これらの検査でタールが検出されないことではなく、そもそも検査が行われていないことにある。. 完成した染料が色濃度と粒子径のみで評価される場合、タールは染料工場から気づかれることなく出荷されてしまう。.
ナフタレン（NNO）がなぜ効果があるように見えるのか、そしてその裏に隠されているもの
分散剤の代表的な役割は、染料結晶の静電的および立体的な安定化です。. タールは結晶ではありません。. これを保持するには、もう1つの機能が必要です。それは、タールを分散剤のミセルに可溶化・乳化させ、130 °Cでもその構造を維持させることです。これには、適切な疎水性・親水性のバランス、HTHP染色に耐える熱安定性、そして低塩分が求められます。.
ナフタレン（NNO）は、ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドの縮合生成物であり、多くの市場で標準的な分散剤として用いられています。この製品を使用するメーカーは概して満足しています。なぜなら、粉砕が容易で、色が薄く、ポリエステルへの染みがほとんどなく、かつ安価だからです。. 満足感は、測定されていないものから生まれる。. ナフタレン（NNO）の熱安定性は110 °C未満であり、総塩分（主に硫酸ナトリウム）が約20 %含まれています。その分子は小さく剛性が高いため、立体保護効果がほとんどなく、タールを可溶化する能力も乏しく、HTHP染色温度で脱着してしまいます。 当研究室では、2つの市販サンプルがいずれもE/1と評価され、130 °C試験において著しい凝集が見られたが、これはHTHP染色においては不合格となる結果である。多くのメーカーはこの試験を実施したことがない。.
ポリエステルの多くは、サリーの生地のような通気性の良い軽量な織物として染色されるため、密なニット生地や糸の束に比べ、斑点やタールのシミが目立ちにくい。. 生地が多少の染色のムラを許容してくれるため、染色に成功する。. その同じ染料を、パッケージ染色や経糸ビーム染色、高密度生地の濃い色調の染色、あるいは輸出向け注文に使用するとすぐに、斑点が現れ、染色工場がそのコストを負担することになります。. その染料メーカーはタールの問題を解決したわけではなく、下流の工程にその問題を押し付けただけである。. メチルナフタレン系化合物であるMFや、85Aなどの汎用リグノスルホン酸塩は、熱安定性や耐塩性において優れた性能を発揮しますが、包装条件下ではこれらもタールを放出します。.
指標 | ナフタレン（NNO）、市販サンプル2点 | MF | Jiefa ESシリーズ（ES-7） |
化学 | ナフタレンスルホン酸－ホルムアルデヒド縮合物 | メチルナフタレンスルホン酸－ホルムアルデヒド縮合体 | 天然針葉樹由来のリグノスルホン酸ナトリウム、限外ろ過処理済み |
総塩分量 | 20.61 % / 20.34 % | 4.89 % | 1.86 % |
熱安定性 | < 110 °C | 130 °C | 155～160 °C |
高温分散性（130 °C） | E/1、重度の凝集 | 23秒 | きれいな濾紙、20～24秒 |
71 °Cにおける分散性 | A/3（AATCC分類／残留物等級） | 12秒 | 12秒 |
還元可能性 | 0.15 % / 0.14 % | 3.02 % | 1.95 % |
分散剤のみを用いたポリエステル染色、ΔE（CIE）と未染色のブランクとの比較 | 0.15 / 1.41 | 6.35 | 9.8～9.9 |
表1. 同一のプロトコル（HG/T 3507、HG/T 3399、GB/T 5541-2017）に基づき、Jiefa応用研究所で測定された定常指標； 分散性は、試験シリーズに応じて、濾過時間、あるいはAATCC 146のクラスおよび残留物等級として報告される。ナフタレン系製品は染色による汚れが少ない。その他の指標のいずれも、タール含有染料のHTHP染色をサポートするものではない。.
ESシリーズのリグノスルホン酸ナトリウム系分散剤によるタールの抑制メカニズム
ESシリーズは、天然の針葉樹リグニンから製造され、限外ろ過によって精製されたリグノスルホン酸ナトリウムです。 そのスルホン化度、分子量分布、および疎水性対親水性の比率は、分散剤が染料結晶に吸着すると同時に、タールを可溶化・乳化させるミセルを形成するように設定されています。. 遊離タールは分離せず、ミセルに包まれたまま排水口から排出されます。. 150～160 °Cの熱安定性により、HTHP染色、噴霧乾燥、および高温状態でのコンテナ輸送を通じて、その保護効果が維持されます。また、硫酸塩含有量が低く、還元性が低いことから、酸素が不足している密閉されたパッケージ内部において、敏感な染料を保護します。.
ナフタレン（NNO）を取り扱う製造業者については、, この変更は、コスト面ではなく品質面での向上です： ESシリーズは価格帯が同等であり、同じ粉砕工程において同等の投与量でナフタレン（NNO）に取って代わり、130 °C試験およびパッケージ染色試験において、完成染料の評価を「不合格」から「合格」へと引き上げます。. ES-7 このグレードは、高タールケーキおよびパッケージ染色向けに調整されたものであり、以下のデータはこのグレードを使用して生成されたものです。.
タールを含むプレスケーキに関する実験結果
ケーキ：高洗濯堅牢度ブルーGW:1、タール含有；ケーキと分散剤の比率は1:0.5；両方の分散剤を同一条件下でD90＜1 µmとなるまで微粉砕；実験室でのパッケージ染色（2.5 % owf）を行い、その間、全工程にわたって差圧を記録した。.
テスト | ES-7 | 85A |
D90が1 µm未満になるまでの粉砕時間 | 160分 | 170分 |
熱安定性（HG/T 3507） | 160 °C | 155 °C |
130 °C における分散性、残留物／ろ過時間（GB/T 5541） | 1.91 / 24秒 | 3.41 / 30秒 |
パッケージ染色、最大差圧 | 0.23 bar、ピークなし | > 112.6 °C で 1.0 bar |
パッケージ染色、染料残留グレード | 4～5 | 1～2、激しい降水 |
分散剤のみを用いたポリエステル染色、ΔE（CIE）と未染色のブランクとの比較 | 9.88 | 11.95 |
表2. タールを含むBlue GW:1プレスケーキにおけるES-7と85Aの比較。.
図1. 2.5 %でのパッケージ染色。両製品とも同じ粒子径に達したが、違いはパッケージ条件下でのみ現れた。 85Aを使用した場合、約100 °Cから圧力が上昇し、内部層は暗色で油っぽい仕上がりとなった。一方、ES-7を使用した場合、圧力曲線は平坦なままで、パッケージ染色も均一に行われた。.
70 °C における保存安定性（AATCC 146）
ディスパースブルー79、250 %濃度、ケーキと分散剤の比率は1:0.55。粉砕したスラリーは70 °Cで保存された。これは、夏場の輸送コンテナ内の温度とほぼ同じである。.
70 °Cでの保管 | ES-7 | 85A |
初期 | 13秒、A/4 | 13秒、A/4 |
96時間 | 13秒、A/4 | 14秒、A/3 |
144時間 | 13秒、A/3 | 13秒、A/1、広範囲な凝集 |
表3. 250 % ディスパースブルー79スラリーの高温保存時のAATCC 146試験結果。.
図2. AATCC 146濾紙。未処理の状態と、70 °Cで144時間経過後の状態。.
よくある質問
私のナフタレン（NNO）系染料については、不満の声は一切ありません。なぜ変える必要があるのでしょうか？ なぜなら 苦情がないということは、通常、染料の品質ではなく、お客様が染色している生地の性質によるものです。. 完成した染め生地に対して、130 °C試験およびパッケージ染色試験を実施してください。もし不合格となれば、パッケージ、ビーム、高密度生地、あるいは輸出検査の段階に進んだすべての顧客が、あなたよりも先にその問題を発見することになります。.
ナフタレン（NNO）は、今なおどのような用途に適しているのでしょうか？ 淡色調やパッド染色のブレンド成分として、その低発色性と低染色性が役立ちます。タール系染料のHTHP染色における主分散剤としては、熱安定性、130 °Cでの分散性、および塩分含有量の点で不十分です。.
リグノスルホン酸ナトリウムならどれでもよいのでしょうか？ いいえ。リグノスルホン酸塩が130 °Cでタールを保持できるかどうかは、リグニンの原料、精製、スルホン化、および分子量分布によって決まります。また、同じ高タールケーキであっても、当社の各グレードは、通常の指標が類似していても異なる挙動を示します。 ES-7は高タールケーキおよびパッケージ染色向けに開発されており、ES-3は標準的なケーキや淡い色調向けの汎用グレードです。. パッケージに記載された条件に従って、ご自身のケーキで試してみて、その結果に基づいてグレードを決定してください。.
ご自身のプレスケーキでESシリーズをお試しください
タールは合成によって生成されますが、それが問題となるかどうかは、分散剤によって決まります。. 標準化が最も難しいと思われるケーキ、あるいは現在ご使用中のナフタレン（NNO）仕上げ染料をお送りください。弊社では、71 °C、130 °C、パッケージ染色、および70 °C保存試験において、対応するESグレードと比較試験を行い、比較レポートをご返送いたします。. お問い合わせ先： [販売窓口／メールアドレス／WhatsApp（追記予定）]
