| 研究課題/領域番号 |
21K02151
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
湯地 敏史 宮崎大学, 教育学部, 教授 (80418988)
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| 研究分担者 |
田代 真一 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (70432424)
木之下 広幸 宮崎大学, 工学部, 准教授 (80295196)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 大気圧プラズマ / 染色 / 繊維 / 天然染料 / 天然繊維 / ラジカル |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、大気圧プラズマを用いて、タンパク系繊維における天然染料の染色技術を確立することである。特に、タンパク系繊維の代表格である羊毛を試験布として、染料に、日本固有の天然染料である蘇芳、茜及び玉葱を使うことを最終目標として、環境に配慮した天然素材を用いた染色布を提案することである。
初年度については、大気圧プラズマによる繊維における染料の染色効果を明らかとするために、染色効果を得やすい化学染料と化学染料が染色しやすい化学繊維を使用することで、大気圧プラズマの染色効果を向上させるメカニズムの解明を検討した。化学染料は毒性の少ない一般的に家庭用トイレ洗浄剤でも使用されているメチレンブルーを使って，化学繊維には一般的に入手しやすいポリエステル繊維を使用し染色を試みた。大気圧プラズマの発生条件については、プラズマガスにアルゴンと酸素ガスの混合ガスを使用しプラズマ発生のための電源はマイクロ波電源とDCパルス電源と使用した。
本研究では、プラズマから生じるプラズマガスを起因としたラジカル種が染色効果に大きく影響を及ぼすものと考えていたため、ラジカル種による化学繊維表面でのラジカル種と染色液との化学反応に着目した。メチレンブルーを染色させたポリエステル繊維にプラズマを照射させることで、プラズマから生じるラジカル種により化学繊維表面で化学反応が起こり、メチレンブルーの原色である青色から白色への変色を可能とさせた。変色メカニズムを検討した結果、プラズマガスに使用したアルゴン及び酸素混合ガスから生じるラジカル種の１つであるOHラジカルが変色メカニズムに大きく起因することが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通り、大気圧プラズマによる染色技術は、プラズマから放出されるプラズマガスに起因するラジカル種の特定に至ることができたことで、プラズマ染色技術を確立することが可能であることを実験結果から明らかとした。このため、大気圧プラズマから放出されるラジカル種と繊維表面に付着している染料とが化学反応を起こすことで、変色及び染色効果を向上させることが明らかとなった。
現在、天然繊維である羊毛において、銅媒染を用いた天然染料である蘇芳の染色技術の確立に取り掛かっており、通常の染料の蘇比色から左伊多津万色へ変色させることが可能となっている。初年度の研究成果で予め、大気圧プラズマによる染色技術の手法の見通しが立ったため、本題の天然染料及び天然繊維における大気圧プラズマによる染色技術が確立出来る目処が立った。現在、染色した繊維の染色効果の試験方法や化学分析方法をいくつか試みている。また、染色技術の精度を向上させるために、大気圧プラズマ側のプラズマの諸条件（ガス量やプラズマ照射時間）と繊維及び染料側の諸条件（媒染液の濃度や染色液の量）に関する実験パラメータを蓄積し、染色における各種パラメータの条件設定が十分に見出せていない。そのため今後は、実験等を重ねて十分な条件設定を明らかにしていく必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度の末からの大気圧プラズマによる天然繊維である羊毛において、銅媒染を用いた天然染料である蘇芳の染色技術の確立に目処が立っている。通常の染料の蘇比色から左伊多津万色へ変色させて、大気圧プラズマ中から放出されるラジカルと繊維に染色された染料の化学反応による新たな色合いを見出すことができている。そのため、本成果は染色技術において新たな技術革新であり、大きな研究成果だと自負している。だが、現時点では、実験データが少ないため、今後は実験を重ねて実験パラメータの蓄積が必要であり、時間や労力を費やす必要があるものと示唆する。本予算で、購入した繊維表面の染色効果を分析するための機器(FT-IR)も当初予算の削減などから必要部材が購入できていない。そのため現時点では、繊維表面の染色効果を分析する技術は稼働させることができていない。実際の稼働については、次年度へ持ち越しとなっている。
今後は、目処のついている大気圧プラズマによる天然繊維である羊毛において、銅媒染を用いた天然染料である蘇芳の染色技術について、早期に確立して、提案している他の天然染料においても大気圧プラズマによる染色を試みて、新たな色合いの染色技術の確立を目指す。
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