82

あいち産業科学技術総合センター

研究報告2017

研究論文

羊毛繊維の白色度向上に関する研究松本望 ＊ 1、 村 井 美 保 ＊ 1、 伊 藤 靖 天 ＊ 2

Study on Whiteness Improvement of Wool Fibers
Nozomi MATSUMOTO *1 , Miho MURAI * 1 and Yasutaka ITO *2
Owari Textile Research Center* 1 * 2
金 属 媒 染 を 利 用 し た 羊 毛 織 物 の 過 酸 化 水 素 (H 2 O 2 )漂 白 を 行 い 、 羊 毛 織 物 の 白 色 度 向 上 に 関 す る 研 究 を行 っ た 。 媒 染 金 属 の 検 討 を 行 っ た 結 果 、 羊 毛 織 物 に 媒 染 し た Cu が 羊 毛 織 物 の H 2 O 2 漂 白 に 有 効 に 働 き 、H 2 O 2 漂 白 後 の 白 色 度 を 向 上 さ せ る こ と が 分 か っ た 。Cu 媒 染 量 や H 2 O 2 漂 白 条 件 に 留 意 す る こ と で 、Cu 媒
染 に よ る 引 裂 強 度 低 下 と 染 色 堅 ろ う 度 へ の 影 響 を 抑 え て 、羊 毛 織 物 の 白 色 度 を 向 上 す る こ と が 可 能 で あ る 。

１．はじめにオン数が同じになるように、表１の金属硫酸塩の対繊維ベージュ色が元々染色していない羊毛を用いた羊毛織重量を決定した。表１の金属硫酸塩を溶解した水溶液中物の色を表していたように、羊毛は、本来独特の淡いクで、湿潤処理した羊毛織物を温度 40℃、時間 60 分、浴リーム色をしている。そのため、鮮美色の染色や白が要比 1：30 の条件でミニカラー染色試験機 ((株)テクサム求される際の前処理として、羊毛の漂白が行われている。

技研製、MINI-COLOUR-12EL)を用いて金属媒染処理

しかし、染色整理業界では、現在行われている漂白方法を行った。

では十分な白色度が得ることができず、より高い白色度

表１が得られる漂白技術の開発が求められている。

金属硫酸塩の対繊維重量
対繊維重量（%o.w.f）

金属硫酸塩

カラクル羊毛などの黒に近い色をした有色羊毛は、重金属媒染処理工程を経てから過酸化水素 (H2O2)で漂白

Al2(SO4)3・14-18H2O

0.25

Fe2(SO4)3・nH2O

0.23

FeSO4・7H2O

0.22

CoSO4・7H2O0.23

している 2）。しかし、重金属を用いた H2O2 漂白技術は、

NiSO4・6H2O

0.21

漂白効果が上がるものの繊維損傷が大きいという問題が

CuSO4・5H2O0.20ある。

ZnSO4・7H2O0.23するという方法が報告されている 1）。この方法は、重金属による H2O2 の活性化作用を利用したものである。当センターでは、これまで馬毛を始めとする有色獣毛を漂白する技術として、鉄イオン媒染 H2O2 漂白技術を開発

本研究では、この技術を羊毛織物に活用し、羊毛織物における金属媒染 H2O2 漂白技術の有効性を検討し、よ2.2 H2O2 漂白り白色度の高い漂白技術の開発を試みた。また、金属媒

金 属 媒 染 し た 羊 毛 織 物の H2O2 漂白 処 理 は 、 H2O2染による羊毛繊維損傷への影響を調べることで、繊維損(34%) 100%o.w.f、ピロリン酸ナトリウム 30%o.w.f、炭傷の少ない漂白技術の開発を目指した。

酸ナトリウム 3%o.w.f、センカノール DMN 1g/L の水溶液中、温度 40～80℃、時間 20～120 分、浴比 1：5～30

２．実験方法でミニカラー染色試験機を用いて処理した。

2.1 金属媒染

2.3 白色度

実験には、市販の羊毛織物 (ウールトロピカル、(株)分光測色 (コニカミノルタ(株)製、CM3600d)を用いて色染社製)を用いた。金属媒染の前処理として、非イオンH2O2 漂白処理後の試料を測色し、JIS L1916 に従い、界面活性剤 (センカ(株)製、センカノール DMN) 1g/L を白色度を求めた。

溶解した温度 40℃の水溶液中で、5 分間、羊毛織物を湿2.4 物性評価
エレメンドルフ引裂試験機 ((株)大栄科学精器製作所

潤処理した。本実験では、羊毛織物重量に対する金属イ
1 尾張繊維技術センター＊

機能加工室（現素材開発室）

2 尾張繊維技術センター＊機能加工室83製、DS-6400)により、JIS L 1096 D 法 (ペンジュラム法)に従い、試料の引裂強度を測定した。また、走査型電子72.5

顕微鏡 (日本電子(株)製、JSM-6010LA、加速電圧 10kV)を用いて、試料表面を観察した。
2.5 染色堅ろう度

70.0
白色度

H2O2 漂白処理後の試料を酸性ミーリング染料 (日本化 薬 ( 株 ) 製 、 KNM Yellow 5GW 0.048%o.w.f 、 KNM
TURQ.Blue 3G 0.012%o.w.f)及びギ酸 2%o.w.f、硫酸ナ

67.5

トリウム 10%o.w.f を用いて、ミニカラー染色試験機で染色した。染色温度は 100℃、染色時間は 30 分、浴比は 1：20 とした。染色後の試料の染色耐光堅ろう度は、

65.0

JIS L 0842 第 3 露光法により、3 級照射試験を行い、染0色洗濯堅ろう度は、JIS L 0844 A 法により試験を行った。

羊毛織物を各金属硫酸塩で媒染した後、温度 60℃、時間 40 分、浴比 1：30 で H2O2 漂白した羊毛織物の白色

1

CuSO4･5H2O 媒染量（%o.w.f）
図２３．実験結果及び考察
3.1 媒染金属による白色度の影響

0.2 0.4 0.6 0.8
Cu 媒染量と白色度

続いて、Cu 媒染量と引裂強度 (よこ方向)の関係を図３に示す。また、Cu 媒染 H2O2 漂白処理後の羊毛織物のSEM 画像を図４に示す。

度を測定した結果を図１に示す。Cu 媒染試料のみが、図３では、Cu の媒染量が多いほど引裂強度は低下し金属媒染未処理試料より白色度が向上した。これより、た。図３と同様に、図４の SEM 画像からも、Cu の媒染羊毛織物に媒染した Cu は、H2O2 漂白において有効に作量が増えるに伴い、繊維の損傷が大きくなっていること用し、白色度が向上することが分かった。したがって、が観察された。これは、H2O2 漂白処理時に Cu が存在す

以後、媒染金属に Cu を用いることとし、処理条件の検ることで、繊維を損傷する H2O2 の同種解離が起きたた

討を Cu で行った。

めである。H2O2 の解離機構には、異種解離と同種解離がある。異種解離は漂白作用のあるパーヒドロキシイオン (HO2-)を生成する解離であり、漂白作用を持つ。一方、

80

同種解離はヒドロキシラジカル (•OH)などのラジカル70類が生成し、繊維を損傷する 3）。そのため、Cu 媒染量

白色度60が多量であると、Cu が触媒となって異種解離よりも同50種解離が起きやすくなり、繊維の損傷が大きくなった。

40

羊毛織物の脆化を抑え、白色度を向上させるためには、

30

CuSO4・5H2O 媒染量を 0.2%o.w.f として処理する必要20がある。

1010.0

図１

金属媒染 H2O2 漂白試料の白色度

3.2 Cu 媒染量による白色度と引裂強度への影響
Cu 媒染量と白色度の関係を図２に示す。H2O2 漂白条件は、温度 60℃、時間 40 分、浴比 1：30 であった。

引裂強度(ヨコ)(Ｎ)

08.0
6.0
4.0
2.0

CuSO4・5H2O 媒染量 0.2%o.w.f までは、媒染量が増えるに伴い、羊毛織物の白色度が向上したが、0.2%o.w.f
以上では、媒染量を増やしても白色度は向上せず、徐々に低下する傾向を示した。

0.000.02 0.05 0.1 0.2 0.25 0.5

CuSO4･5H2O 媒染量（%o.w.f）
図３

Cu 媒染量と引裂強度

1

84

あいち産業科学技術総合センター

研究報告2017a) 未媒染 たて方向b) 0.02%o.w.f たて方向c) 0.1%o.w.f たて方向d) 0.5%o.w.f たて方向e) 未媒染 よこ方向f) 0.02%o.w.f よこ方向g) 0.1%o.w.f よこ方向h) 0.5%o.w.f よこ方向

図４

Cu 媒染 H2O2 漂白処理後の羊毛織物の SEM 画像

3.3 H2O2 漂白温度・時間の白色度への影響

3.4 H2O2 漂白浴比の白色度への影響

CuSO4・5H2O 媒染量 0.1%o.w.f で処理後、温度 40～

Cu 媒染羊毛織物の H2O2 漂白浴比と白色度の関係を80℃、時間 20～80 分、浴比 1：30 の条件で H2O2 漂白

図６に示す。図６は、CuSO4・5H2O 0.2%o.w.f で処理し処理した羊毛織物の白色度の結果を図５に示す。処理温た羊毛織物を、温度 60℃、時間 40 分、浴比 1：5～30

度 40℃では高い白色度は得られなかった。温度 80℃での条件で H2O2 漂白処理した結果である。浴比が 1：10処理した羊毛織物は、短い時間で高い白色度が得られたにおいて最も高い白色度 75 が得られ、H2O2 漂白のみをが、処理後、羊毛織物の厚みが薄くなり、繊維脆化が大行った羊毛織物と比べ、白色度が 10.0%向上した。これきく見受けられた。温度 60℃で処理した羊毛織物は、40は、低浴比の方が、H2O2 漂白浴中の薬品濃度が高くな分以上 H2O2 漂白処理すると、80℃で処理した羊毛織物り、羊毛織物と HO2-の接触効率が良いためであると考えよりも高い白色度が得られた。また、処理温度 60℃では、られる。

処理後の羊毛織物の引裂強度 (よこ方向)は 9.4N 以上であり、大きな繊維の脆化は無かった。よって、Cu 媒染

75.0

H2O2 漂白は温度 60℃、時間 40 分以上で処理するのが適白色度することが分かった。
75.070.065.070.0

白色度

65.060.060.0

1:05
1:5

1:20

1:30

浴比：Cu 媒染有：Cu 媒染無55.050.0

図６45.040.0020 40 60 80
H2O2 漂白処理時間[min]図５1:10：未加工：40℃処理：60℃処理

×：80℃処理

H2O2 漂白処理時間・温度と白色度

H2O2 漂白浴比と白色度

続いて、H2O2 漂白浴比と引裂強度 (よこ方向)の関係を図７に示す。低浴比ほど引裂強度が低下した。これは、浴比が小さいほど H2O2 漂白浴中の薬品濃度が高く、繊維脆化が速く進んだためである。最も高い白色度が得られた浴比 1：10 では、同条件で H2O2 漂白処理のみを行85った羊毛織物と比べて引裂強度保持率が 87%であった。

染色堅ろう度に用いた試料は、0.2%o.w.f CuSO4 ・5H2O 媒染後、最も高い白色度が得られた H2O2 漂白浴
比 1:10 で処理した羊毛織物、浴比 1:30 で処理した羊毛

引裂強度(ヨコ)(Ｎ)

10.0

織物、及び H2O2 漂白のみを行った羊毛織物である。各

8.0

種漂白処理布の洗濯と日光の染色堅ろう度の結果を表6.0２に示す。Cu 媒染 H2O2 漂白法で処理した羊毛織物は、4.0

金属未媒染 H2O2 漂白法で処理した羊毛織物と同等の染色堅ろう度が得られ、Cu 媒染による洗濯と耐光堅ろう2.0度への影響は少ないことが分かった。

0.0
1:05
1:5

1:10

1:20

1:30

表２染色堅ろう度（洗濯・日光）結果（単位:級）

浴比：Cu 媒染有H2O2 漂白浴比と引裂強度

図７洗濯堅ろう度：Cu 媒染無白色度
変退色
Cu→H2O23.5 Cu 媒染 H2O2 漂白工程数の検討(浴比 1：10)

羊毛織物を CuSO4・5H2O 0.2%o.w.f 添加した H2O2 漂白

Cu→H2O2液中で処理すること (1 浴処理)で白色度が向上するかどうか、工程の簡略化を検討した。温度 60℃、時間 40～120 分、浴比 1：10 の条件で処理を行った。Cu 媒染をした後に、同条件で H2O2 漂白 (2 浴処理)した羊毛織物(浴比 1：30)
H2O2 のみ(浴比 1：30)

75.0

371.8

464.5

4

汚染
4（毛）
5（綿）
4（毛）
5（綿）
4（毛）
5（綿）

耐光
堅ろう度
3 以上

3 以上

3と 1 浴処理した羊毛織物の白色度の結果を図８に示す。
これより、Cu 媒染後、H2O2 漂白を行う 2 浴工程で処理

４．結びする方が、白色度の向上が大きいことが分かった。これ

本研究では、金属媒染を利用した羊毛織物の H2O2 漂は、羊毛織物に Cu が吸着しているために、毛織物上で白後の白色度向上を試みた。羊毛織物にあらかじめ Cu効率良く H2O2 の分解が促進されているためである。し媒染することで、H2O2 漂白後の白色度が向上した。媒かし、図８より H2O2 漂白液に、Cu を添加しておくだけ

染濃度 CuSO4・5H2O 0.2%o.w.f で媒染後、浴比 1：10、でも H2O2 漂白液で処理するものよりも白色度が向上す

処理温度 60℃、処理時間 40 分において H2O2 漂白したることが分かった。

羊毛織物が最も高い白色度 75.0 が得られ、金属未媒染羊毛織物と比べ白色度が 10.0%向上し、引裂強度保持率は75.087%であった。羊毛織物を適切な Cu 媒染 H2O2 漂白条件で処理することで、繊維脆化を抑えて羊毛織物の白色度を向上することができる。また、Cu 媒染による H2O272.5
白色度

漂白羊毛織物の染色堅ろう度 (洗濯・日光)への影響はほとんど無いことが分かった。

70.0

付記
本研究は、国立研究開発法人科学技術振興機構平成 27
年度「研究成果展開事業マッチングプランナープログラ

67.504080120

H2O2 漂白処理時間[min]：Cu 無し、H2O2 漂白のみ
：1 浴処理図８：2 浴処理

Cu 媒染 H2O2 漂白工程数と白色度

3.6 Cu 媒染による染色堅ろう度への影響ム探索試験」の研究開発にて実施した内容の一部である。

文献
1）国際羊毛事務局技術センター：羊毛染色技術ダイジ
ェスト，2，1-23(1987)
2）金山賢治，浅井弘義，山本周治：愛知県産業技術研
究所研究報告，3，136 (2004)3）田阪雅計，改森道信：加工技術，37(5)，326(2002)