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愛知県産業技術研究所 研究報告2010●───────────────────────────────────────────────

研究論文

架橋酵素を利用した羊毛布帛の形態安定加工
茶 谷 悦 司 ＊ 1、 廣 瀬 繁 樹 ＊ 2、 吉 村裕＊2

Shape Stability Finish of the Wool Fabric Using Transglutaminase
Etsushi CHAYA *1 , Shigeki HIROSE *2 and Hirosi YOSHIMURA *2
Owari Textile Research Center, AITEC * 1 * 2

架 橋 酵 素（ ト ラ ン ス グ ル タ ミ ナ ー ゼ：TGase）を 利 用 し た 、羊 毛 布 帛 の 形 態 安 定 加 工 に つ い て 検 討 し た 。
TGase の 反 応 条 件 を 最 適 化 す る こ と に よ り 、羊 毛 に 新 規 架 橋 構 造 を 導 入 し 、折 目 の 耐 久 性 を 確 保 し つ つ 寸
法 安 定 性 を 与 え る こ と が で き た 。ま た 、TGase で 架 橋 安 定 化 し た 羊 毛 布 帛 は 、良 好 な フ ラ ッ ト セ ッ ト 性 を示し、染色処理という強力なセット条件を経てもしわの固定が抑制されることから、煮絨工程などへの適性が高いと考えられた。

１．はじめに

２．実験方法

羊毛たんぱくのシスチン結合を還元剤によって開裂

2.1 使用試料および薬剤させた後、酸化再結合させる機構を利用した羊毛形態安

実験用羊毛布帛は、ウールトロピカル（たて糸 60/2、定加工は、羊毛製品に耐久的な折目を付与したり平面部

よこ糸 60/2、密度:たて 69.5 本/ｲﾝﾁ、よこ 58.0 本/ｲﾝﾁ、のしわを防止するための主要な方法となっており、紳士目付 180g/m2）を用いた。

スラックスの折目付けや染色整理工程でのしわ防止等に架橋酵素は、たんぱく質中のリジン残基のε-アミノ基適用されている。しかし、この方法は、羊毛の含有水分に作用し、グルタミン残基のγ-カルボキシアミド基との変化に伴う寸法変化（ハイグラルエキスパンション：間にε-(γ-Glu)Lys 架橋結合（G-L 結合）を触媒するHE）の増大、外観の劣化（生地表面の波打ち現象や型TGase（酵素活性 100U/g）を用いた。
還元剤は、SB を入手し、試験に供した。

崩れ等）、還元剤による羊毛の変色や損傷、残留薬剤による皮膚刺激等が指摘されている 1)。

2.2 形態安定加工処理方法

この現状に鑑み、本研究の目的は、羊毛繊維製品に優煮絨処理の擬似加工として、以下の方法で各種形態安れた折目耐久性、防しわ性を与えると同時に、寸法安定

定 加 工 を 施 し た 。 所 定 濃 度 の 加 工 剤 溶 液 （TGase:5%性（HE の低減）を付与し、加えて他の諸性能を劣化さ（5U/ml、50mM Tris 緩衝液ｐH8.0）、SB:1%）を調製せない新規加工技術を確立することである｡架橋酵素（トし、試料片（未染色の白生地と染色済みの染色生地）をランスグルタミナーゼ：以下 TGase と表記）による羊毛浸漬して含浸させた後、マングルで絞り（絞り率 100%）、形態安定加工は、シスチン結合の開裂再結合機構によらラップで包んだ。熱処理は、電気プレス機（プレス条ず、新しい架橋構造を羊毛繊維に導入するため

2)

件:90℃、20 分、プレス圧 0.3kg/cm2）を用いて行った｡、諸物性を低下させず形態を安定化させることができると考え

その後、空気吸引冷却し、室温で乾燥させた。

られる。

2.3 煮絨セット寸法変化率

ここでは、染色整理工程（煮絨工程など）で使用され25cm×25cm の試験片に、20cm 間隔でたてよこ三点ずる還元剤（二亜硫酸ナトリウム（以下 SB と表記））と、つマーキングし、恒温恒湿室で標準状態にして測長した。

TGase で加工した形態安定羊毛布帛を調製し、それらの次に、所定の条件で煮絨セットし、乾燥後、恒温室内後染め工程でのしわ防止性などの形態安定性を比較評価で標準状態とし、測長した。たてよこ 3 ヶ所のマーキンして、TGase 処理の得失を明らかにするために検討を行

グ間寸法の平均を出し、煮絨セット寸法変化率を計算しった。

た。
煮絨セット寸法変化率＝(L1－L0)／L0×100（L0:加工前、L1:加工後マーキング間寸法）＊

1 尾張繊維技術センター

加工技術室（現開発技術室）＊

2 尾張繊維技術センター

加工技術室

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K/S＝(1－R)2／2R

2.4 折目耐久性
折目の耐久性は、糸開角度法（JIS L 1060 7.1.2 A-2）と温水浸漬法で行った。糸開角度法は、試験片の折目部

2.10 アルカリ溶解度（ S ）、尿素・亜硫酸水素ナトリウム（UB）溶解度（ Su）分の糸を 10 本ほぐし取り、浸透剤の入った 70℃の温水

S と Su は、JIS L 1081 で評価した。アルカリ液、UBに浸漬し、30 分後の開角度:αを測定することで行った。

液で、所定条件で処理した試験試料の質量減を、試験試折目保持率＝（180－開角度αの平均値）／180×100料の絶乾質量に対する質量割合で表した。

温水浸漬法は、折目をつけた試験片を、浸透剤の入った 70℃の温水に 30 分間浸漬し、乾燥させた後の折目の状態をレプリカと比較して判定した。

３．実験結果及び考察
3.1 TGase を用いた形態安定加工条件
TGase の加工処理条件を、折目付け試料片の折目保持

2.5 フラットセット率 3)
後染め工程で発生するしわの防止性を評価するために、以下の方法でフラットセット率を算出した。

率やフラットセット率で評価することにより、最適化した。80℃以下での加工処理では、折目付け試料片の永久平面セットした試験片を折り曲げ、折目の端から約セット（70℃の温水に 30 分間浸漬後の折目保持率が1mm のところを平行に縫い付けた状態で染色処理を行50％以上）を得ることが困難であった（図１）。100℃でい、乾燥した後、縫糸を取り除き、折目の部分の糸をほの加工処理では、永久セットが得られるものの、ブランぐし取って糸開角度を測定した。

ク処理（TGase 添加なし）と比較し TGase 添加の効果

フラットセット率＝（開角度αの平均値／180）×100が低かった。これは TGase が早期に失活するためと考え2.6 ハイグラルエキスパンション（HE）られた。90℃での加工処理では、永久セットが得られ、

HE は、25℃の水に 30 分間浸漬し脱水した後の湿潤

かつ TGase 添加により折目保持率がブランク処理より寸法 L2 と、それを乾燥し標準状態とした乾燥寸法 L3 かも向上することが確認できた。また反応時間は、20 分でら、下記式で算出した。

セット効果が頭打ちとなったため、90℃、20 分を標準のHE（％）＝((L2－L3)／L3)×100加工処理条件とした。

2.7 防しわ性
防しわ性は、回復角測定による水平折りたたみじわの80
70

100℃状態）により評価した。試験片を金属ホルダーに挟み、

60

90℃

5Ｎの荷重を 5 分間負荷させて強制的にしわを付け、折りたたまれた試験片から荷重を除いた 5 分後に試験片のしわ回復角を測定して防しわ率(%)を求めた。
防しわ率＝（しわ回復角αの平均値／180）×100
2.8 煮絨セット堅牢度
煮絨セット堅牢度は、試験片（白生地と染色生地）を折目保持率（％）
セット率（％）

モンサント法、標準状態と湿潤回復性（JIS L 1059-180℃

5070℃

4060℃
50℃

3020100050

添付白布（毛/綿）に挟み込み、加工液を含浸させた後各々100

150200

処理時間（分）の条件で処理し、試験片を乾燥させ、試験片の変退色と添付白布への汚染を評価した。変退色および汚染の判定

図１

処理条件と折目保持率（等級付け）は、JIS L 0801 に規定する判定基準によった。
2.9 染色性

3.2 煮絨処理による布帛の収縮と変色
煮 絨 セ ッ ト 寸 法 変 化 率 は 、 経 -6.35 ％ 、 緯 -1.98 ％染色性は、羊毛染色に汎用されている四種類の染料（TGase）、経-9.25％、緯-3.30％（SB）となり、TGase（①ミリング染料：Kayanol Milling Blue GW、②含金を用いた煮絨処理によって過度の収縮は起こらなかった。

染 料 ： Kayakalan Olive GL 、 ③ レ ベ リ ン グ 染 料 ：次に、煮絨処理による白生地の変退色を調べたところ、Sandolan Blue E-HRLN conc.、④反応染料：Lanasol

いずれも 4-5 級となり、白生地の変色はほとんどなかっBlue 3R）で煮絨処理後の布帛を染色し、分光光度計た（表１）。

（CM-3600d、ミノルタ製）を用い分光反射率曲線を測

羊毛染色用染料（ミリング染料：Kayanol Milling Blue定し、各測定波長における反射率 R から次式により染色GW）で染色した染色生地の各種薬剤を用いた煮絨処理

濃度 K/S を算出し K/S 曲線を描くことで行った。

による変退色と汚染を、表１に示す。TGase で処理した

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試料の汚染の判定は、SB で処理したものより若干良好であり、煮絨処理による染料の脱落を SB よりも低減で工程に先立って行われるのが煮絨工程である。
ここでは、後染め工程などで発生するしわの防止効果を評価した。煮絨処理を想定しフラットな状態で TGaseきると考えられた｡と SB で形態安定加工処理を施した布帛に、強制的に折表１変退色処理剤目を付け、染色処理を想定した高温熱水処理で折目を再煮絨堅牢度（変退色、汚染)度セットし、この折目の固定度合いをフラットセット率

汚染で評価した。フラットセット率が高いほど後工程でのし染色
生地＊未染色生地

毛綿架橋酵素（TGase）

４４-５３-４４

還元剤（SB）

４４-５３４＊ミリング染料：Kayanol Milling Blue GW）で染色した生地わの固定が抑制される。
平面形態安定加工した白生地のフラットセット率は、それぞれ、43.9％（TGase）、33.3％（SB）となった（図３）。一方、染色生地を処理したもののフラットセット率は、それぞれ、56.9％（TGase）、35.9％（SB）となった。TGase で架橋安定化した羊毛布帛は、良好なフラ3.3 折目部の形態安定性ットセット性を示し、染色工程などで強力なセット条件煮絨処理のセット効果を評価するために、白生地と染色生地に折目付与加工を施し、折目保持率を評価した。

を経てもしわの固定が抑制されることから、煮絨工程などへの適性が高いと考えられた。

白生地の糸開角度法で算出した折目保持率は、それぞ

後染め工程でのしわの固定を抑制するためには、煮絨れ、56.9％（TGase）、69.4％（SB）となった。温水浸工程で不可逆な架橋構造を導入することが必要である。

漬法の判定（等級）は、TGase、SB ともに 4 級以上とTGase 処理が良好な結果を示したことから、この処理になった。いずれの加工も良好な折目耐久性を示した（図より不可逆な架橋結合が導入されたことが示唆された。

２）。

一方 SB 処理は、3.3 で述べたように煮絨処理の一時的なセット効果が高いものの、後染め工程で再度セット条件
下におかれるとしわがついた状態でリセットされてしまうことから、不可逆な架橋結合の導入が不十分であると考えられた。
フラットセット率（％）
0102030405060

TGase

TGaseSB

白生地
図２

TGaseSB

染色生地

白生地
染色生地

SB

折目耐久性（温水浸漬法)
図３

フラットセット率

染色生地の糸開角度法で算出した折目保持率は、それぞれ、35.0％（TGase）、65.3％（SB）となった。温水

3.5 ハイグラルエキスパンション（HE）

浸漬法の判定（等級）は、3-4 級（TGase）、4-5 級（SB）

TGase で平面部の形態安定性を付与する処理をしたとなった。TGase は、染色後の生地に対して作用効果が布帛は、SB によるものよりも含水率の差による寸法変低下した（図２）。染色処理により、基質となるアミノ酸化（HE）が小さかった（図４）。羊毛布帛に形態安定性残基の官能基が失われることが原因と考えられた。

を与えると、含有水分量によって寸法変化が大きくなる

3.4 平面部の形態安定性傾向があり、そのバランスを最適化することは難しいが、毛織物の仕上工程において、後染め工程や洗浄工程などで、外観や風合いを損なうしわやロープマークが布帛に固定されることがある。これを避けるためにこれらのTGase による加工は、形態の安定化とハイグラルエキスパンションの低減を両立させることができた。

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3.8 染色性

ハイグラルエキスパンション（％）
012345ＴＧａｓｅ6

図７に分光反射率曲線から求めた K/S 曲線を示す。

たてK/S は染色布の色濃度を示す指標であり、値が大きいほよこ

ど濃色に染まっていることを示す。ミリング染料、含金染料、レベリング染料を用いた時の染色濃度は、SB よりも TGase が高かった。反応染料を用いた時は同等であった。

SBミリング

含金20818614SB12105K/S

ハイグラルエキスパンション

K/S

図４7

TGase16未処理

8120

染色布を SB 処理したものの湿潤状態でのしわ回復性

85

波長（nm）

600

700

400

90500

波長（nm）

600

700

600700反応25201820161415K/S

80K/S

75500

レベリング

防しわ率（％）
700400は、TGase に比べて若干劣っていた（図５）。

65243.6 防しわ性

43610121086542

TGase00400

500

波長（nm）

600700

図７たてよこSB400500波長（nm）

染色性

４．結びTGase 処理により、平面部の形態安定性（フラットセット性）が向上し、後染め工程でのしわの固定を低減さ

図５

しわ回復性（染色生地、湿潤状態)せることができた。このことは、羊毛たんぱくに TGaseによる G-L 結合、アルカリ条件下での熱処理による LAN、LAL などの不可逆な新規架橋構造が導入されたことを3.7 アルカリ溶解度

S、Su はそれぞれ、25.8％、29.4％（TGase）、30.5％、示唆した。

38.3％（SB）となった（図６）。TGase で処理した試料

また TGase による架橋安定化は、煮絨セット寸法変化

は、SB と比較して S、 Su ともに少ないことから、羊毛率や HE を SB よりも低く抑えることができることから、繊維の損傷度が小さいと考えられた。このことから、煮絨工程への適性が高いと考えられた。

TGase による新たな架橋結合（G-L 結合）の生成が示唆

しかし、煮絨処理によりセット効果を得るためには、された。また、還元可能なジスルフィド結合の一部が、相応の反応時間が必要であり、連続煮絨への応用に関しアルカリ条件下での 90℃、20 分の熱処理により、ランて加工処理条件に課題が残ると考えられた。また、染色チオニン（LAN）、リジノアラニン（LAL）などの不可などで熱処理を受けた後の試料に対する反応性が若干低4)逆な架橋に変換されていると考えられた 。

下し、セット性が低下することも課題として残った。

S、Su （％）
0TGase10203040SSu

文献1） 長澤則夫：加工技術，37，7173 (2002)
2） Jeanette M. Cardamone： Textile Research

Journal, 77, 214 (2007)
3） P. G. Cookson, P. R. Brady, K. W. Fincher,
P. A. Duffield, S. M. Smith, K. Reincke,

SB

J. Schreiber： J.S.D.C., 111, 228 (1995)
4） K. Ziegler： J. Biol. Chem., 239, 2713 (1964)

図６

アルカリ溶解度 (S)、UB 溶解度(Su)