2016 Fiscal Year Research-status Report
高効率，低環境負荷を目的としたファインバブル水の染色への活用
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16K00776
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
天木 桂子 岩手大学, 教育学部, 准教授 (80193019)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ファインバブル水 / 染色 / 繊維 / 環境負荷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
機能水のひとつとして注目されているファインバブル水（マイクロバブル水・ナノバブル水）は，微細気泡を水中に含包させたもので，高効率，低環境負荷を実現すると期待されている．本研究は，このファインバブル水の染色への活用を試みたものである．すなわち，天然染料および合成染料を用いた染色浴にファインバブル水を使用し，その染色性能をイオン交換水の染色浴と比較して染色における優位性を明らかにすることを目的として様々な実験を行った．
初年度は，草木染めを対象とした２つの実験を中心に研究を進めた．まず以前から申請者の研究室で継続的に行っていた天然ハーブ染め（ローズマリー，丁子）を取り上げ，これにファインバブル水を利用してその優位性を明らかにする実験を行った．第１の実験は，染料抽出である．乾燥ハーブからの効果的な染料抽出方法，条件を，ファインバブル水とイオン交換水を用いて明らかにした．第２の実験は，染色である．得られた抽出液を用いて染色液を調製し，様々な条件下で繊維や布への染色を行ってより濃色に染まる方法を決定した．以上の実験をイオン交換水でも同様に行い，それぞれの結果をファインバブル水と比較して両者の違いを検証した．
その結果，染料抽出では，ファインバブル水とイオン交換水の違いはほとんど認められず，ほぼ同じ濃度の抽出液が得られた．一方，最も濃色な抽出液が得られたのは，水の種類の関わらず概ねアルカリ溶液であったことから，染料の抽出には抽出液のpHが大きく影響を与えることが明らかとなった．一方，染色は，1回染めではややファインバブル水が濃く染まったもののその差は僅かだった．さらに重ね染めを行ったところ，染色回数とともにファインバブル水の優位性が顕著に現れ，少ない回数でより濃色に染まる傾向が認められた．以上より，ファインバブル水を染色に利用するにあたり，優位性が示唆される結果が得られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
染色にファインバブル水を利用することを目的として，天然植物染料であるローズマリーおよび丁子を用いたハーブ染めを取り上げ，染料抽出や染色効果を通常のイオン交換水と比較した結果，現時点で以下の結論を得ている．
①天然ハーブから各種条件下で色素抽出を行った結果，より濃色の抽出液が得られたのは，アルカリ条件下であった．また，イオン交換水とファインバブル水の差はほとんど認められず，染料の抽出にはファインバブルの有無よりpHの影響が大きいと判断された．
②ローズマリーおよび丁子抽出液を用いて各種繊維布に染色したところ，水でもファインバブル水でもタンパク質系繊維（毛，絹）への染色効果が高い点で一致した．また，温度条件を変化させたところ，常温の24℃，高温の80℃にファインバブル水の優位性が見られたが，中間温度の40℃，60℃ではイオン交換水との明確な差が認められず，染色温度に関してはさらなる検証が必要だと判断された．
③天然ハーブからの抽出液を用いて毛に重ね染め（1-5回）を行ったところ，染色回数とともに明度が低下し，濃色に染まった．また，イオン交換水とファインバブル水を同一回数で比較したところ，ローズマリー抽出液では，pH7およびpH10でファインバブル水染色布がより濃色に染まり，例えば，イオン交換水5回目の濃度がファインバブル水では2回目で得られた．また，丁子抽出液でもローズマリーほどではないが，同一染色回数で濃度を比較した結果，ファインバブル水が濃色に染まっていた．このことから，ファインバブル水はより少ない回数で濃色に染めることができると判断され，高効率，低エネルギー染色を可能にすることが期待される結果となった．
以上より，１年目は主として天然植物染料を用いた染色効果を検証するという当初の目的を概ね達成できたと考えている．また，得られた結果も当初期待した内容にほぼ近いものであった．
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| Strategy for Future Research Activity |
２年目となる本年度は，1年目で行った植物天然染料で行った染色（草木染め）を，合成染料を対象として同様に実験を行い，イオン交換水とファインバブル水の染色効果を比較する予定である．実際の市場に出回る染色物は，圧倒的に合成染料で染色したものが多く，１年目で得られた草木染めにおけるファインバブル水の染色性能の優位性が，合成染料でも同様に得られてこそ，より実用的な研究結果として染色界全体に寄与できると考えている．
実験には，各種繊維（綿，麻，毛，絹，レーヨン，テンセル，アセテート，ナイロン，ポリエステル，アクリルなど）を，それに適する合成染料（直接染料，酸性染料，塩基性染料，分散染料など）を用いて各種条件下で染色し，その効果を比較する．その際，通常のイオン交換水を用いて得られた染色性に比べて，ファインバブル水を用いた染色性能が，より低エネルギー条件（低温度，少ない回数，短時間，適切なpH）下で得られれば，その分省エネルギー効果をもたらし，環境負荷の低減を実現する手がかりが合成染料でも得られることとなり，より実用的で広範囲に応用できる大きな成果となる．
さらに，ファインバブル水の基本物性（粘度，表面張力，電気伝導度，溶存酸素量，pHなど）を測定し，それぞれイオン交換水の値と比較することにより，染色で得られた結果と合わせて考察しながら，ファインバブル水がもたらしたイオン交換水とは異なる染色特性の原因を探る手がかりとしたいと考えている．
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| Causes of Carryover |
最終的な残額が些少だったため，これ以上は執行せず次年度に持ち越すことにした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
持ち越した金額は些少であり，物品費の一部として執行する予定である．
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