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あいち産業科学技術総合センター

研究報告 2016

研究論文

自己組織化単分子膜（SAM）による消臭性付与
村井美保＊1

Deodorant Finishing with Self-Assembled Monolayer
Miho MURAI * 1Owari Textile Research Center * 1
自 己 組 織 化 単 分 子 膜（ SAM）形 成 技 術 を 利 用 し た 消 臭 性 付 与 技 術 に 関 す る 研 究 開 発 を 行 っ た 。ポ リ エ ス
テ ル 織 物 に 消 臭 性 能 を 付 与 す る た め の SAM 処 理 条 件 に つ い て 検 討 し 、 処 理 布 の 性 能 を 評 価 し た 。 そ の 結果 、 最 大 の SAM 形 成 量 が 得 ら れ る 熱 化 学 蒸 着 （ CVD） 条 件 を 見 出 し た 。 ま た 、 処 理 布 の 性 能 と し て 、 ホル ム ア ル デ ヒ ド 、酢 酸 及 び イ ソ 吉 草 酸 に 対 し て 消 臭 効 果 が 得 ら れ る こ と を 確 認 し 、5 回 洗 濯 後 も 消 臭 率 90%以上を保持していることを確認した。

１．はじめに2.2 真空紫外光（VUV）照射

私達の身の回りには、ペットやタバコをはじめ、シッSAM をポリエステル織物に固着させるための前処理

クハウス症候群の原因物質である VOC 等、不快と感じとして VUV 照射を行った。キセノンエキシマランプ

る臭いは様々ある。これらの臭いは生活環境を害し、心（Model: MEBF-380BQ、波長 172nm、光強度 50mW/cm2

身の健康状態にも悪影響を及ぼす可能性がある。そのた以上（メーカー公称値）、㈱エム・ディ・エキシマ製）をめ、最近は不快臭の原因物質を取り除き、生活環境を向搭載した VUV 照射装置（㈱エヌ工房製）を用い、試料上させたいという消費者ニーズも高く、衣類やインテリをステージに載せ、点灯したランプ下部を往復させるこ

ア等の繊維製品にも消臭加工が行われた製品が多数市とによって VUV を照射した。試料とランプとの距離は販されている。従来の繊維への消臭加工は、消臭効果の約 5mm（装置構成上ほぼ最も接近した距離）、試料搬送ある機能剤を紡糸過程で繊維中に練り込む方法や、樹脂速度は約 1mm/sec（装置構成上最も遅い速度）、往復回加工により塗布する方法が行われている。しかし、こう数を 2 回とした。

した加工方法では、機能剤が繊維や樹脂中に埋もれてし2.3 熱化学蒸着（CVD）まうと、悪臭の原因物質と機能剤が効率よく接触するこ

2.3.1 SAM 形成試薬
SAM 形 成 に は 、 3-aminopropyltrimethoxysilaneとができず消臭効果が低減するため、いかに繊維表面に（（CH3O）3SiC3H6NH2)、信越化学工業㈱製）を用いた。

機能剤を介在させるかが課題であった。
そこで、「自己組織化単分子膜（SAM）形成技術」を2.3.2 熱 CVD 処理活用した消臭加工について検討した。SAM 膜は末端にVUV 照射をしたポリエステル織物（長さ 28cm×幅反応基となる官能基を持つ分子が材料表面に整列して20cm）と 200μL の SAM 形成試薬を入れたガラス瓶 6薄膜を形成するため、悪臭の原因物質を効率よく吸着す本をステンレス容器に入れ密閉し、これを 150℃に維持ることができる。当センターでは、平成 20 年度からこした熱処理装置に入れ 120 分間処理した。の技術を織物の機能性加工へ活用するための技術開発

2.4 蛍光Ｘ線分析に取り組み、はっ水加工について研究を行ってきた

1)～5)

。

エ ネ ル ギ ー 分 散 形 蛍 光 Ｘ 線 分 析 装 置 （ EDX-900HS

本研究では、その成果を活用して、ポリエステル織物㈱島津製作所製）により、織物上に形成された SAM にに消臭性を付与するための処理条件について検討し、処含まれるケイ素（Si）の蛍光 X 線（Si-Kα線）Net 強度理布の性能を評価した。

（ピーク面積）を測定して、SAM 形成量の指標とした。
測定条件は、印加電圧 50kV、電流 1000μA、照射面積２．実験方法2.1 試料
実験用ポリエステル織物には、JIS L 0803 に定められた染色堅牢度試験用添付白布を用いた。
＊

1 尾張繊維技術センター 機能加工室

φ10mm、測定時間 200 秒、真空雰囲気とした。なお、
SAM 形成していない未処理のポリエステル織物では、ピークは検出されなかったため、蛍光 X 線 Net 強度を 0（cps/μA）とした。

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量 1200μL とすることとした。

2.5 消臭性試験
一般社団法人繊維評価技術協議会が定める SEK マー
ク繊維製品認証基準による消臭性試験に準じて行った。
詳細な試験条件及び臭気成分減少率の算出方法を表１に示す。
表１

消臭性試験条件

試験方法

検知管法

ガスクロマトグラフ法

体積
試料サイズ
測定温度

5L
20cm×20cm（約 2.3g）

0.5L
10cm×10cm（約 0.6g）
室温

測定時間

2 時間
臭気減少率（％）＝（X－Y）/X×100

臭気成分減少率の算出方法

X：臭気成分
初期濃度
Y：臭気成分残存濃度

図１

熱 CVD 処理温度と SAM 形成量との関係

図２

熱 CVD 処理時間と SAM 形成量との関係

臭気減少率（％）＝（X－Y）/X×100
X：臭気成分の初期ピーク面積
Y：一 定 時 間 経 過 後の臭気成分のピーク面積

2.6 洗濯試験
洗濯に対する消臭効果の耐久性を検討するため、ランダオメーター（㈱東洋精機製作所製）を用いて、モノゲン 5g/L、浴比 1:40、試験温度 40±2℃で 30 分間洗濯試験を行った。洗濯後は水洗し、自然乾燥した。
2.7 耐光性試験
光に対する消臭効果の耐久性を検討するため、紫外線カーボンアーク式フェードメーター（FAL-5H 型スガ試験機㈱製）を用いて、耐光促進試験を行った。照射条
件は、ブラックパネル温度 83±3℃、照射時間 20 時間とした。

３．実験結果及び考察
3.1 SAM 形成条件の検討
ポリエステル織物（7cm×7cm）に SAM 処理を行い、SAM の形成状態を蛍光Ｘ線分析により評価した。
熱 CVD の処理条件と蛍光Ｘ線分析の測定結果との関

図３

熱 CVD 時の薬剤使用量と SAM 形成量との関係係を図１～３に示す。その結果から、処理温度が高くなるほど SAM 形成量（蛍光Ｘ線強度）は大きくなる（図１）、処理時間が長くなるほど SAM 形成量が大きくなる（図２）ことがわかった。また、薬剤使用量を変えて28cm×20cm の試料を処理した場合、1000μL 以上で、SAM 形成量はほぼ一定になる傾向があることがわかった（図３）。
以上の結果から、熱 CVD の処理条件を SAM 形成量が最大となる処理温度 150℃、処理時間 120 分、薬剤使用3.2 消臭効果の検討
アンモニア、ホルムアルデヒド、酢酸、イソ吉草酸、アセトアルデヒドの５種類を対象として、SAM 処理布の消臭性能を検知管法により評価した。
その結果、ホルムアルデヒド、酢酸、イソ吉草酸については消臭効果が確認できたが、アンモニア、アセトアルデヒドは効果が認められなかった。ホルムアルデヒド、イソ吉草酸に対する試験結果を図４、５に示す。臭気成
分により吸着速度に多少差はあるが、いずれに対しても

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60 分後には減少率はほぼ 100%になった。

図６
図４

ホルムアルデヒドに対する繰り返し試験結果

ホルムアルデヒドに対する消臭効果

図７

図５

イソ吉草酸に対する繰り返し試験結果

イソ吉草酸に対する消臭効果

また、上記消臭性試験において効果のあったホルムアルデヒド及びイソ吉草酸で繰り返し消臭性試験を行った。繰り返し試験は、約 20ppm のホルムアルデヒドガスまたは約 38ppm のイソ吉草酸ガスを注入し、2 時間後の残存量を測定した後、再び初発濃度に調整したガスを注入することを 5 回繰り返した。その結果を図６、７に示す。ホルムアルデヒドは 1 回試験後の減少率 100％が、5 回繰り返し試験後も 98.7%であった。また、イソ吉草酸については、5 回繰り返し試験後も減少率は

図８

SAM 処理布の洗濯耐久性（ホルムアルデヒド）91.1%と 1 回目と同等の値であった。以上の結果から、5 回繰り返し試験後も消臭率 90%以上を保持していることが確認できた。
3.3 耐久性の検討
洗濯に対する耐久性を検討した結果を図８、９に示す。
ホルムアルデヒドは初期性能として減少率 99.4%が 5 回洗濯後も 96.9%であった。イソ吉草酸については、初期性能として減少率 100%が 5 回洗濯後も 91.1%であった。
この結果から、SAM 処理は洗濯後も消臭効果が持続していることを確認できた。
図９

SAM 処理布の洗濯耐久性（イソ吉草酸）

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また、光に対する耐久性について検討した結果を図

また、洗濯に対する耐久性として、5 回洗濯後も初期性

10 に示す。消臭試験の対象ガスはホルムアルデヒドと能を維持していることがわかった。このことから、SAMした。耐光試験後の SAM 処理布の消臭性能は、2 時間形成技術の消臭加工への可能性を示唆することができた。

後の減少率が 85.4%と耐光試験前（図 4）と比較して低くなり、吸着速度も緩やかになっている。この結果から、謝辞

長時間太陽光などに曝されることで、消臭性能が低下す

本研究を実施するにあたり、ご助言・ご協力いただいることが懸念される。

た竹田印刷㈱に深く感謝いたします。

付記
本研究は、国立研究開発法人科学技術振興機構

平成26 年度第 2 回研究成果展開事業研究成果最適展開支援プログラム（A-STEP）フィージビリティスタディ【FS】
ステージ探索タイプの研究開発にて実施した内容の一部である。

文献1）杉本貴紀，金山賢治，村井美保，吉村裕：愛知県

産業技術研究所研究報告，9，108（2010）
図 10

SAM 処理布の耐光性（ホルムアルデヒド）2）杉本貴紀，山田圭二，村井美保，吉村裕：愛知県

産業技術研究所研究報告，10，90（2011）

４．結び
SAM 形成技術を利用してポリエステル織物に消臭性能を付与するための処理条件及び処理布の性能について検討した。その結果、ホルムアルデヒド、酢酸及びイソ吉草酸について消臭効果が得られることを確認できた。

3）山田圭二，藤田浩文，池上大輔：あいち産業科学技術総合センター研究報告，1，110（2012）4）山田圭二，岡田光了，村井美保：あいち産業科学技術総合センター研究報告，2，98（2013）5）村井美保：あいち産業科学技術総合センター研究報
告，3，92（2014）