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あいち産業科学技術総合センター 研究報告 2012

研究論文

高機能異形断面コットンの開発
山本周治＊１Development of The High-Performance Heteromorphic Section Cotton
Shuji YAMAMOTO ＊ １
Owari Textile Research Center ＊ １
綿に対して、マーセライズ加工は古くから行われている加工である。本研究では、さらに物理的方法を加えることによって新たな機能を付与することを目的とした。この研究の特徴は濃厚な水酸化ナトリウム溶液に浸漬し綿がマーセル化を始めると同時に加圧し内部の分子構造を変化させて異形断面コットンを作成するものである。今回の実験結果から加圧することによって未精練糸も均染性及び染着性が増加することが確認できた。特に未精練糸の場合、直接この処理を行うことにより精練工程を省略でき時間短縮、省エネに繫がると考えられる。光沢、柔軟性の付与に関しては今回では十分な成果は得られなかった。

１．はじめにりである。この後、編み立てて試料とした。

消費者ニーズが多様化し、繊維製品に対しても新しい精錬方法

形状、機能を持った製品の開発が望まれている。合成繊

水酸化ナトリウム

5.0g/L維においては繊維を紡糸する段階で金口の形状を変える

非イオン界面活性剤

1.0 g/L

1:30

ことによって異形断面糸が容易に作成できるが、天然繊浴比

維では形状を変えることは難しい。そこで、天然繊維（綿）

100℃×1ｈに対して、物理化学的方法を用いて異形断面天然繊維を加圧処理方法作る技術を研究した。研究の概念図は図１のとおりであⅠ

60 秒浸漬加圧る。

Ⅱ

180 秒浸漬加圧

Ⅲ

60 秒浸漬→90 秒浸漬加圧

Ⅳ

60 秒浸漬→120 秒浸漬加圧予想される繊維内の改質

マーセライズ加工を応用した
異形断面繊維の作成方法①形状変化による平滑な表面による反射光の増加②膨潤によるセルロース分子間隔の広がり③膨潤による局部的歪の排除、伸張による繊維分子の配向性の向上

圧縮処理

原綿

高濃度
水酸化ナト
リウム処理

ﾏｰｾﾙ化綿未精錬糸と精練糸をそれぞれ編み立てアクリル板に被せ、20％水酸化ナトリウム濃度に浸漬し 60 秒間 20Kgfで加圧した。

異形断面綿

2.1.3 超臨界処理試料期待される効果
高光沢
光2.1.2 編地処理試料

染色性の向上防しわ性の向上光

加圧方法の比較として綿布（綿糸 40/1 使用）生機、精練生地、精練マーセル加工生地を用い、超臨界試験装置(日阪製作所製)で温度 150℃、圧力 22MPa、処理時間 20

図１

研究の概念図分とし、超臨界流体としては二酸化炭素を用いて処理した。

２．実験方法2.2 染色処理

2.1 試料の作成

染色方法は下記の通り行った。

2.1.1 糸処理試料○染色
Kayacion Marine E-CM

1.0％o.w.f.て試料作製を行った。処理方法は糸をアクリル板に巻き炭酸ナトリウム

20g/L

10、20％２種類の水酸化ナトリウム溶液に浸漬し、浸漬

硫酸ナトリウム

60g/ L中に 20kgf の荷重を加えた。加圧処理方法は下記のとお均染剤(ﾀﾞｲﾓｰﾙ EC-8N)

2g/ L＊製品開発室）

使用した試料は綿糸(30/2)の未精練糸と精練糸を用い１尾張繊維技術センター

機能加工室（現三河繊維技術センター99
80℃×60min

1：2525○ソーピング

20Ⅰ

15100℃で 15 分間

ⅡⅢ

10

2.3 色差の測定Ⅳ

5測色機(コニカミノルタ製)を用いて色差(ΔE)を求め

未圧
加圧

精糸

糸
未精

加

練圧
加練糸

精精

2.4 光沢度の測定

練未精

糸
未練加糸比較した。

糸0圧

処理温度時間g/ L

色差(⊿E)

2

界面活性剤

精浴比

未処理温度時間

光沢計(スガ試験機製)を用いて色差を測定した。
図３

2.5 強度の測定

NaOH10%溶液で処理した場合の色差風合い試験機(カトーテック製)を用いて強度を測定した。
2.6 柔軟性の測定
風合い試験機(カトーテック製)を用いて柔軟性を測定①した。

②３．実験結果及び考察③

3.1 染色性の向上④3.1.1 糸処理試料⑤

未精練糸、精練糸及び４種類に処理した糸を編み立て染色し染色後その色差で評価した。その結果、未精練糸、⑥

精練糸ともに加圧処理を行ったものが染着量の増加を示
NaOH20%処理した。処理時間に関しては 4 段階で検討を行った。このNaOH10%処理

結果、液の浸透が遅い生糸は処理時間が長くなるにつれ図４て染着量が増加するが、精練糸においては液の浸透が速①未精練糸

いため時間をかけても大きな差がでないことが分かった②未精練糸 180 秒 NaOH 浸漬処理

（図２）。水酸化ナトリウム溶液の濃度に関してそれぞ③未精練糸 180 秒 NaOH 浸漬加圧処理

れ 10、20％溶液で処理を行ったが、10％濃度で処理を行④精練糸ったものは 20％溶液に比べて約 20％の染着量しかなく⑤精練糸 180 秒 NaOH 浸漬処理

水酸化ナトリウム濃度に大きく依存していることがわか⑥精練糸 180 秒 NaOH 浸漬加圧処理った（図３、図４）。

NaOH の濃度違いによる染色性3.1.2 編地処理試料
未精練糸、精練糸を編み立て 20％水酸化ナトリウム溶

25液に浸漬加圧処理したものを染色し色差で評価した。そ20の結果、加圧処理を行ったものと浸漬処理だけのもので色差(⊿E)

Ⅰ15ⅡⅢ10Ⅳ

は色差の変化はほとんどなかった（図５、図６）。
25520色差(⊿E)

加圧
精糸未加圧
精糸

練糸
精未精

練糸
未精
練糸
未加圧
未精
練糸
加圧

015105

図２

NaOH20%溶液で処理した場合の色差
0未精練糸未加圧

精糸未加圧

図５

未精練糸加圧

精糸加圧

編地処理の色差

100

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3.2 光沢度の向上
3.2.1 糸処理試料
糸状処理し編み立て染色した試料を用いて光沢度を測定した。その結果、水酸化ナトリウム 20％溶液で処理し①③たものは光沢度が減少したが水酸化ナトリウム 10％溶液で処理したものは光沢度が増加した（図７）。
1.41

編地で処理した場合の染色性

光沢度

Ⅱ0.8

Ⅱ-10.60.4

図 6 の処理方法

0.2①未精練糸 180 秒 NaOH 浸漬処理

糸加圧
精加圧

糸精
練圧
糸加糸未精

未④精練糸 180 秒 NaOH 浸漬加圧処理

未精
練

精
練
糸
未③未精練糸 180 秒 NaOH 浸漬加圧処理

加圧

0②精練糸 180 秒 NaOH 浸漬処理

精練

図６1.2④②

図７ 糸処理した場合の光沢の比較

3.1.3 超臨界処理試料
アルカリ処理の比較として超臨界装置を用いて３種類の生地を処理し、それを染色して色差を測定した。ただし、超臨界処理を行った生地は、薄く着色していたため漂白を行い、同浴で染色を行った。その結果、生機で処理したもので若干の染色向上がみられた（表１、表２、

図 7 の試料の処理方法
Ⅱ ：20%NaOH
Ⅱ-1：10%NaOH
ﾏｰｾﾙ処理時間 180 秒
3.2.2 編地処理試料

表３）。
表１

生機を超臨界処理した場合の色差染色した編地試料を測定した。測定結果を見ると処理色差(ΔE)

した方が光沢が減少し考えていた結果と逆の結果となっ生機0た。マーセル化の光沢は張力に大きく依存するので張力

生機・漂白1.6の掛け方により均一にかからないと、このような結果に生機・超臨界2.78なったと考えられる。

生機・超臨界・漂白

1.97

3.2.3 超臨界処理試料

試料

染色した超臨界処理試料を測定した。測定結果を見る
表２

精練上がり生地を超臨界処理した場合の色差
試料

色差(ΔE)とほとんど差はなく今回の超臨界処理では光沢は付与できないことがわかった。

精練

03.3 強伸度の向上

精練・漂白

0.6

3.3.1 糸処理試料

精練・超臨界0.77

伸度に関係する圧縮のレジリアンスを測定した。20％

精練・超臨界・漂白

1.0

溶液処理の場合、圧縮のレジリアンスは未精練糸の場合

表３

ﾏｰｾﾙ加工生地を超臨界処理した場合の色差
試料

色差(ΔE)

ﾏｰｾﾙ加工0ﾏｰｾﾙ加工・漂白

0.6

ﾏｰｾﾙ加工・超臨界0.77

ﾏｰｾﾙ加工・超臨界・漂白

1.0

水酸化ナトリウム溶液に浸漬したり、加圧すると柔軟性が増加することが分かった。10％溶液処理の場合は数値が一定せず傾向がつかめなかった（図８）。

101
3.4.2 編地処理試料
45

編地の場合は未精練糸、精練糸とも加圧処理した場合40の方が回復性が減少する傾向であった（図１１）。

35

精圧
加物

未精

未精

練編
糸Ⅱ-1

練Ⅱ

糸物

0編

未物

加加圧

5編

10

精糸精糸加圧

未加精糸未加圧

15物

精練糸

20

編

未精練糸加圧

糸

線形性

圧縮のﾚｼﾞｴﾝｽ(%)

未精練糸未加圧

25圧

30圧

0.38
0.375
0.37
0.365
0.36
0.355
0.35
0.345
0.34
0.335
0.33

未精練糸

図８ 糸処理した編地の場合の硬さの比較
3.3.2 編地処理試料

図１１ 編地の回復性の比較

編地の場合は未精練糸、精練糸とも加圧処理した場合４．結びの方が未加圧よりも回復性が低くなるが、これは、糸処理に比較してルーズな状態で処理される点が一因と考え○

染色性の向上
実験結果より染色性を向上させるには、処理方法は糸られる（図９）。の状態で 20%水酸化ナトリウム溶液に 60 秒浸漬し、その4035まま 90 秒加圧する方法が有効であった。これにより濃度は生糸に比べて精練糸が 20%程度増加した。

圧縮のﾚｼﾞｴﾝｽ(%)

3025○201510

光沢度の向上
実験結果より光沢度は 20%水酸化ナトリウム溶液処理

では約 36%減少しているのに対して、10%水酸化ナトリウ

50ﾆｯﾄ加圧

圧

糸加強伸度の向上
圧縮の回復性で比較すると生糸の場合は 14.3％の向精

ﾆｯﾄ未糸

○精未精

未練精

糸練糸

ﾆｯﾄ未加ﾆｯﾄ加圧

圧

ム溶液処理では約 15%増加した。

上が見られたが、精練糸では逆に 14.4％減少した。すな
図９ 編物の硬さの比較

わち、伸度が減少する結果となった。

3.4 風合いの向上○3.4.1 糸処理試料

風合いの向上試験に必要な大きさの試料が得られなかったため、測柔軟性や硬さを風合い試験機により測定した。20％溶定できる圧縮によって比較した。柔軟性は精練糸を 20%液処理の場合、回復性を見ると処理時間が 60 秒の時は未水酸化ナトリウム溶液処理を行った場合、精練糸で約精練糸、精練糸とも加圧すると回復性が減少する（図１

14%向上したが回復性が約 16%減少した。これは柔軟性が０）。また、各加圧方法を比較してみると処理時間が長増しすぎて張りが無くなり回復性が減少したと考えられ

くなるにつれて未精練糸の回復性は増加し、精練糸は減る。

少する傾向にあった。

謝辞
0.4

本研究において超臨界処理装置を借用させていただい

0.35
未精練糸

線形性

0.3

未精練糸未加圧

0.25

た日阪製作所に深く感謝いたします。

未精練糸加圧0.2

精練糸0.15

精糸未加圧
精糸加圧

0.1
0.05

付記
本研究は、独立行政法人科学技術振興機構 平成 23 年
度研究成果展開事業研究成果最適展開支援プログラム

0Ⅱ

Ⅱ-1

図１０ 糸処理した場合の回復性の比較（A-STEP）フィージビリティスタディ【FS】ステージ
探索タイプで実施した内容の一部である。

102

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