| 研究課題/領域番号 |
19K02366
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| 研究機関 | 武庫川女子大学 |
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研究代表者 |
澤渡 千枝 武庫川女子大学, 生活環境学部, 教授 (70196319)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 弾性素材 / バクテリアセルロース / 複合化 / 化学修飾 / 環境 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，ポリウレタンに匹敵する弾性衣料素材を，廃棄後には自然界で微生物によって資源化される，バイオマス資源によって創出することを目指してスタートした．ポリウレタンは広汎に利用される弾性素材であるが，熱・水分・塩素によって脆化し耐用年数が短いだけでなく脆化物が微細なプラスチックとなって環境を汚染することや，ポリウレタンによる皮膚障害も懸念されているからである．基材とする試料にはバクテリア(酢酸菌)が作るセルロース繊維（ナタデココで知られるバクテリアセルロース，以下BCと略す）のペリクルを用いた．BCペリクルはいわゆる塑性ゲルで，圧力によって凹ませるとそのままでは元には戻らない．また，そのペリクルの3次元の網目構造に含まれる水をそのまま乾燥するとBC繊維間や分子鎖間に水素結合が生成し，紙のような硬いシートになってしまう．それらを阻止して弾性回復率80%を目標値とし，ウレタンに近い弾性材料が得られるかを，R1年度に引き続き検討した．検討手法はR1年度と同様に２つの方向からのアプローチで，１）水素結合の形成を阻止し，弾性を導入する方法の検討，２）BCと複合材との親和性を高めるためのBC繊維の化学修飾条件の検討，である．１）については，ポリビニルアルコールによる直接複合化をさらに詳細に検討し，複合化後のゲル化および乾燥条件の制御よって目的の複合化物を得たが，現在再現性を確認中である．２）については，R1年度は綿布を用いた検討にとどまっていたが，R2年度はBCを用いた検討にまで進め，基材の損傷の低減と反応効率との関係を検討した. 研究実績としては，2)については，化学修飾の反応条件と基材の損傷，反応効率との関係を検討し，２件の学会発表実績（内１件はR3年6月に口頭発表確定）がある.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
BCのペリクルを基材として，まずは弾性回復率80%を目標値としてシート状の試料で弾性素材の創成を検討した. 1年目の研究に引き続き，研究計画に従って１）基材のセルロース繊維の網目に含浸して複合物を得る手段および条件の検討，２）複合性を高めるためのセルロースの 化学修飾の2つの方向から検討した.
１）については，ポリビニルアルコールを複合材とした場合について，昨年度より詳しく検討したが，他の複合材については検討を進展させていない．２）については，化学修飾の反応条件と基材の損傷，反応効率との関係を検討し，実際にBCへの検討へと進めたが，２件の学会発表にとどまっている. 上記の通り，当初の計画に従っての結果は順次得られているが，研究の進行が予定より遅れており，学会発表件数が予定より少ないことと，論文が未発表であることから，(4)の自己評価とし た.
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| 今後の研究の推進方策 |
プラスチックごみの減少と，持続可能な社会に貢献しながら，肌にも優しい衣料品によって衣生活環境の向上に役立てるために，ポリウレタンに代替するセル ロース素材を完成させることが長期的な目的であるが，本研究期間内の目標はポリウレタンに代替する素材をセルロースで創れるか，を見極めることである. 当初の計画では2020年度中に，試料にはBCのペリクルを基材として，溶媒の検討，BCの複合化と乾燥過程におけるBC同士の凝集阻止，植物セルロースへの軽度な化学修飾およびその含浸方法の検討を行い，得られる創成物の構造と弾性との関係を計測・ 解析を済ませ， さらに，化学修飾時の置換基をさらに工夫し，複数の手順を組み合わせて繊維間の水素結合制御にフィーバックする予定であったが，これがまだ十分ではない．R3年（2021年）度は計画最終年度にあたるので，遅れを取り戻すべく，複合化に用いる複合材の構造として側鎖だけでなく分子末端にもヒドロキシ基を持つ物質を加えての検討や. 複合化後の構造と弾性との関係を計測・ 解析を進めて，研究終了時には，ウレタンに代替する素材をセルロースで創出するに際しての限界と可能性を明らかにする．さらに今後に続く研究課題として，より具体的な衣料素材としての分析・評価に向けた研究グループを組織し共同研究に移行する計画である.
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| 次年度使用額が生じた理由 |
物品費については，初年度に計上はしたが試用中の中古冷却トラップの購入が未執行であるためと，昨年度は新規の購入を控えて，手持ちの物品と試薬を主に活用したため新たな出費がほとんど無かった事による．同様に，調査と学会発表経費として予定していた旅費は全く使用機会が得られなかった． 人件費についても2020年1月以降からの研究補助として学生および院生の任用を予定していたが，COVID-19の影響により登学禁止期間も含めて自粛したため出費が無かった. 加えて，オンライン・オンデマンド授業対応により，教育関連のエフォートが研究計画時の３倍近くに達したため，論文執筆とこれに伴う掲載費用が生じなかった．
R3年は最終年度であり，また感染予防対策や対応手段も整備を終え，研究形態の微修正を行ったので，遅れを取り戻しながら推進する．もしも状況の悪化等によって研究計画が著しく遅延した場合は，なるべく避けたいが計画期間の延長も決断せねばならないと考えている．
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