2014 Fiscal Year Research-status Report
グリセリンを発色剤に用いた環境低負荷型着色技術の開発
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26350085
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| Research Institution | Osaka Municipal Technical Research Institute |
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Principal Investigator |
大江 猛 地方独立行政法人大阪市立工業研究所, 生物・生活材料研究部, 研究主任 (10416315)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉村 由利香 地方独立行政法人大阪市立工業研究所, 生物・生活材料研究部, 研究室長 (00416314)
中井 猛夫 地方独立行政法人大阪市立工業研究所, 有機材料研究部, 研究員 (60443545)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 染色・繊維加工 / グリセリン / ポリアミド繊維 / メイラード反応 / フェントン反応 / 染色堅ろう度 / 繊維物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに報告されているフェントン反応と同様に、グリセリン水溶液に酸化剤である過酸化水素と鉄イオンを添加することによって、グリセリン酸化物が生成し、さらに、メイラード反応を利用することによって羊毛を着色することに成功した。塩化鉄のみを加えた系では、加熱によって水酸化鉄のオレンジ色の沈殿が生成し、沈殿が繊維に付着することによって繊維が着色し、一方、過酸化水素のみを添加した系では、溶液中に残留した過酸化水素によって羊毛が分解し、繊維自身が淡黄色に変色した。次に、グリセリンの酸化反応の詳細な検討を行ったところ、反応時間、反応温度、グリセリン、塩化鉄、過酸化水素の各種濃度によって、羊毛の着色が大きく影響を受けた。さらに、羊毛以外の汎用繊維を用いて検証したところ、以前の還元糖を用いた反応系と同様に、繊維にアミノ基を持つ絹やナイロン繊維では、グリセリンによる着色が認められたが、アミノ基を持たないPET、綿、アクリル繊維ではグリセリンによる着色は認められなかった。最後に、反応のメカニズムの解明を目的として、グリセリンの代わりに、炭素数の異なる糖アルコール類、グリセルアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンなどの三炭糖を用いて同様の反応を行った。結果として、エリスリトールやキシリトールなどの水酸基の数が4以上の糖アルコールは、グリセリンよりも羊毛に対して高い着色効果を示した。一方、上記の三炭糖を用いた場合は、酸化剤無添加の系よりも羊毛を効果的に着色させた。おそらく、グリセルアルデヒドやジヒドロキシアセトンよりもさらに酸化された化合物（グリセロソンやグルシン酸など）の生成が、羊毛の着色時間の短縮に大きく関係していると推測される。
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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
本年度では、研究におけるメインテーマであるグリセリンを利用した着色技術の開発に成功している。具体的には、フェントン反応から生成される反応性の高いグリセルアルデヒドを含むグリセリン酸化物を利用することによって、羊毛、絹、ナイロン繊維などのポリアミド繊維の着色が可能となった。興味深いことに、得られたグリセリン酸化物を利用することによって、キシロースなどの還元糖を用いた時の問題点であった着色時間の大幅な改善にも成功した。着色の反応機構の解明や着色後の繊維物性への影響など検討すべき課題が残されているものの、本年度に計画した当初の研究目標をおおむね達成することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究において、研究当初に設定した本年度分の研究計画は大部分が完了しており、次年度は、次の3点について重点的に研究を進める。具体的には、①グリセリン酸化物によるメイラード反応（着色反応）の条件検討を行い、着色反応の最適化を行う（1時間以内での着色条件を調べる）。②実用化する際に問題点となる羊毛の繊維物性（機械強度、撥水性、吸湿性、さらに、各種染色堅ろう度など）への影響について調べる。③IR, Massスペクトルなどを用いて反応を追跡し、反応のメカニズムについて検証する。特に、最後のメイラード反応による着色反応のメカニズム解明に関しては、難易度の高い課題であり、食品の分野においても同様の研究が活発に進められているが、現段階において反応経路や色素の化学構造について明らかになっていない部分が多い。本研究で得られる成果は、繊維分野に限らず、食品や医薬の分野においても重要になる。
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| Causes of Carryover |
今年度の研究費に対する装置の購入金額のウェイトが高く、さらに、予定よりも研究が進んだため、試薬などの物品購入費も高くなってしまった。その結果、研究後半で予定していた学会発表などの費用が不足してたため、前倒し支払請求を行い、その残額が次年度使用額として生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、高額の装置の購入予定も無く、当初の計画通り、繊維の着色に必要な試薬や得られた着色繊維の物性評価に必要な物品の購入を中心に使用する予定である。ただし、本年度に前倒し請求をした金額の残額が、次年度使用額となっており、本来、次年度に使用する金額も含まれている。
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