研究論文

環境対応型仕上加工技術：カポックの改質技術
金山賢治＊１、北野道雄＊１、浅井弘義＊１

Technology of Eco-friendly Finish Process:Texture Modification of Kapok Fibers
Kenji KANAYAMA *1 , Michio KITANO *1 and Hiroyoshi ASAI *1
Owari Textile Research Center,AITEC *1
天然素材として自然界に優しいエコロジー素材であるカポック織物について、強アルカリや塩素系の化
学 薬 品 、エ ネ ル ギ ー な ど の 使 用 量 を 削 減 す る 様 な 環 境 対 応 型 の 仕 上 加 工 技 術 に つ い て 検 討 し た 。そ の 結 果 、
従来のアルカリ精練・漂白法に比べ、酵素精練法及び中性漂白法では繊維の扁平化が防止でき、ソフトな風合加工の前処理として適し、中性・中温であるため排水負荷の低減やエネルギーの削減が可能であることが分かった。また、安全性の高い天然由来の高分子物質スクワランとレシチンによる加工により皮膚に優しいヌメリ感のある柔軟な風合いが得られた。

１．はじめに
環境調和型生産システムにおいては、多量の化学物質・エネルギー・水などの使用制限や見直しが行われ、特に排水中の有機塩素系化合物（ＡＯＸ）や強アルカリ薬剤の使用を制限する傾向にあり、これらに代えて酵素（バイオ）精練をはじめとした天然（生体）由来の物質

表１

実験に用いた織物

番手（S）
経×緯

密度(本/ｲﾝﾁ)
経×緯

組織混用率

20/2×20/2

38×33

平織

カポック 50%
綿50%

2.2 酵素精練処理
酵素精練は、表２に示す酸性及び中性の２種類、並びを繊維加工に利用する研究が綿、羊毛などに関して多くに比較のためのアルカリ精練を行った。

研究され注目されている 1‑2)。しかし、カポックに関する表２ 精練処理条件
酸性酵素精練中性酵素精練これら文献、研究事例 3)はほとんど無く、また天然由来の物質を用いた環境対応型の仕上加工についても研究事
例 4)は少ない。
そこで本研究では、特に無農薬で栽培され化学肥料を使わずに育つ地球環境に優しいエコロジー天然素材であるカポック繊維に注目し、カポックの風合改質を目的とした環境対応型の仕上加工技術について検討した。前処理方法としてプロテアーゼ、セルラーゼ、及びラッカー
ゼの各種酵素によるバイオ精練、過酢酸と過酸化水素による中性漂白を行い、天然由来の安全性の高い高分子物
質スクワランと天然由来で生分解性の高いリン脂質レシチンとを用いた柔軟加工を試みた。

２．実験方法酸性プロテア ーゼ 中性プロテアーゼ（ﾌﾟﾛﾃｱｰｾﾞ N「ｱ(ﾌﾟﾛﾃｱｰｾﾞ M「ｱﾏﾉ」
ﾏﾉ」G: 天野エG: 天野エンザイ
ンザイム㈱製）ム㈱)0.5g/l
0.5g/l)酸性セルラーゼ
精練剤 (GODO TCD‑H 合同 中 性 セ ル ラ ー ゼ（セルラーゼ酒精㈱)0.5g/l)
中性：ジェネン
ラッカーゼ（ラッカーゼダイワ Y120:
コア・インター
大和化成㈱製）ナショナル製）
1g/l)
0.5g/l)
界面活性剤

2.1 試料
表１に示すカポック／綿混紡糸織物を実験試料とし後処理

水酸化ナトリウム
2g/l

天然アルコール系ノニオン DSK NL‑75（第一工業製薬㈱）0.25g/l

５．０
0.1M 酢酸緩衝液
温度× 50℃×30 分
時間→70℃×30 分
浴比ｐH

アルカリ精練７．０
0.1M ﾘﾝ酸緩衝液

１４．０

55℃×30 分

95℃×60 分

１：２０

酢酸（中和）
1g/l
水洗→湯洗→水洗→脱水→乾燥

酵素失活９５℃×２０分

た。
いずれの実験も回転ポット染色試験機（ミニカラー
12：㈱テクサム技研製）を用いた。

2.3 漂白処理
漂白処理は、表３に示す中性過酢酸及び中性過酸化水素の２種類、並びに比較のためにアルカリ漂白を行った。

*

1 尾張繊維技術センター

加工技術室

表３３．結果及び考察

漂白処理条件3.1 精練処理

中性漂白
過酢酸法

過酸化水素法

平衡過酢酸(ダイヤ パ ワ ー *: 三菱瓦斯化学㈱活性剤製)20ml/l
ピロリン酸ナト
安定剤 リウム 2g/l
漂白剤

界面活性剤
ｐH

過 酸 化 水 素

(30%)20ml/l
Prestogen SP(BASF ジ ャ パ ン㈱製) 5g/L

アルカリ漂白過酸化水素(30%)5ml/l
水酸化ナト
リウム 1g/l
ケイ酸ナト
リウム 1g/l

天然アルコール系ノニオン DSK NL‑75

0.25g/l７
炭酸ナトリウム

８
炭酸水素ナトリウム

１１40〜90℃×90 分

70,95℃×60 分

９５℃×６０分

温度×時間
浴比
後処理

１：３０
水洗→湯洗→水洗→乾燥*：過酢酸 6%,過酸化水素 8%,酢酸 32%,水 53%,安定剤 1%

2.4 柔軟加工

綿の繊維表面にはタンパク質、ペクチンなど約６％、カポックの繊維表面にはリグニン、ペントザンなど約３５％の夾雑物を含有し 5）、これらを除去するため蛋白質分解酵素プロテアーゼ(Pro)、セルロース分解酵素セルラーゼ（Cell）、フェノール化合物分解酵素ラッカーゼ（Lac）の各酵素による一浴精練を行った結果は、表６のとおりである。
表６

精練効果

試料

未処理

酸性酵素 中性酵素 アルカリ

吸水性（秒）

>60

1815

<1

強度（N）

4.8

5.6

5.5

5.3

伸度（%）

6.9

7.5

7.5

7.3

ﾘｸﾞﾆﾝの除去*−×××＊除去性：×は除去されていない。

柔軟仕上加工は、表４に示す条件で行った。
表４
加工剤

吸水性は通常５秒以下になると良好な精練効果があ

柔軟仕上加工条件

スクワラン 0.5g/l 日光ケミカルズ㈱製ると言われるが、酵素精練では５秒以下にならず弱い処

リン脂質 （卵黄レシチン：ヨークオイル L‑301 太陽化理であった。強伸度の差は認められなかった。Lac は酸学製、大豆レシチン）

界面活性剤

天然アルコール系ノニオン DSK NL‑750.25g/l

性酵素精練においてカポックのリグニンの除去を期待したがその効果は確認出来なかった。表面観察の結果、ア乳化方法

超音波処理３００W×３分

温度×時間

50℃×20 分

浴比１：２０乾燥

100℃×５分（乾燥）→150℃×２分(キュア)

ルカリ精練ではカポックの中空がほとんど扁平化し表面変化が著しい（写真２，３）が、酵素精練では何れも扁平化が少なく表面に僅かに筋上の凹凸が認められた。
（写真４）

2.5 評価方法
精練・漂白・柔軟加工の評価は、表５の方法で行った。
表５ 評価方法
評価項目
評価方法
使用機器
表面形 走査型電子顕微鏡(SEM)で繊維の表 JST‑T330
面形状を観察㈱日本電子製状
吸水性
強伸度
リグニン除去性
綿かす除去性白度

剛軟性
曲げ硬さJIS L1907 の滴下法により、水１滴(50μl)を落下時の濡れ時間を測定
JIS L1095 に準じ、織物の経糸１本 AG‑500Aの平均値を測定。つかみ間隔 10cm、 島津製作所製
引張速度 10cm/分、標準状態（20℃、 ( 定 速 伸 長 形
RH65%）
引張試験機)
ビスナー試薬*による呈色試験、及び赤外分光光度計にて官能基の変 FTIR‑8300
島津製作所製化を観察。

写真３

綿かす（葉ごみ）を外観目視にて判定。
漂白後の白度を JIS L1907 により測定。
JIS L1095 の４５度カンチレバー法により測定。
大きさ 10cm×10cm の試料を曲げ試
験機にて測定。

写真１

未処理

アルカリ処理写真２

アルカリ処理写真４

酵素処理

エネルギーの使用量を比較すると、図１に示すように
CM‑3600d
ミノルタ製

中性酵素精練はアルカリ精練より低い温度処理可能で、排水の中和処理も不要であることからエコロジー生産手法といえる。中性酵素精練の効果はアルカリよりも弱いKES‑FB2
ｶﾄｰﾃｯｸ製*フロログリシン 1g,エタノール 50cc,塩酸 25cc 溶液が、カポックの柔らかな風合いと中空構造を保持するための前処処理としては中性酵素精練が適する。

合いを得ることが出来る。

95℃×60 分
ｴﾈﾙｷﾞｰ節約分

ｴﾈﾙｷﾞｰ節約分

95℃×20 分

また、アルカリ処理の赤外吸収スペクトル（図２）では 1740cm‑1 と 1250cm‑1 の減少が大きく、カルボニル基のアルカリ精練
中性酵素精練55℃×30 分

中和

図１

化学変化とリグニンの消失を示唆している。アルカリ処
理の硬化の要因は、酸化作用により扁平化したカポック表面のヒドロキシル基が乾燥により水分子が失われ、扁エネルギー使用量の比較平化した繊維どうしが再接着したためと考えられる。

3.2 中性漂白

過酢酸の処理温度の影響は、処理温度とともに白度及

中性酵素精練後の試料について、排水負荷の少ない過び吸水性は向上し、白度は７０℃以上では大きな向上は酸化水素及び過酢酸による中性漂白処理を行った結果は、見られず、吸水性は６０℃以上で５秒以下となる。よっ表７のとおりである。比較のためアルカリ精練・漂白をて、過酢酸の処理温度としては７０℃前後が適している行った。と思われる。(図３)

漂白前（中性酵素）

項目
白20

中性漂白
過酸化水素
過酢酸

アル
カリ

70℃

90℃

70℃

95℃

95℃

度

4557

5850

6063

吸水性(秒)

15<5<5<5<5<1

強度（Ｎ）

5.5

5.8

5.7

5.6

5.8

6.2

伸度（％）

7.5

7.6

7.5

7.3

7.7

7.8

0.231

0.298

0.383

0.306

0.388

0.833

0.201

0.235

0.235

0.247

0.247

0.582

綿かすの除去*×○○○○○

ﾘｸﾞﾆﾝの除去*

×○○△△

◎

曲げ剛性*(g･cm2/cm)
曲げﾋｽﾃﾘｼｽ*(g･cm/cm)

605815561054
吸水性(秒)

500485060

図３＊曲げ剛性：小さい程軟らかい 曲げﾋｽﾃﾘｼｽ：小さい程回復が速い
綿かす・ﾘｸﾞﾆﾝの除去：◎ほとんど除去されている。○除去されている。△一部残っている。×
除去されていない。

52白度（WI)

5白度

方法

漂白効果

吸水性（秒）

表７70
温度（℃）

8090

過酢酸の温度の影響

中性過酢酸漂白は、中温での処理が可能で、図４に示すようにアルカリ漂白よりエネルギーの使用量が少なく、カポックの柔らかな風合いと中空構造を保持するための前処理として、白度はやや低いが７０℃前後での過酢酸漂白処理法が適する。
95℃×60 分

過酢酸と過酸化水素との比較では、処理温度７０℃の時には過酢酸の方が白度及びリグニンの除去性が優れてｴﾈﾙｷﾞｰ節約分いた。強伸度、曲げ剛性、曲げヒステリシス、綿かす除去性は何れも差が無なかった。

70℃×60 分

一方、アルカリとの比較では、アルカリでは曲げ剛性、曲げヒステリシスが大きくなり著しく硬い風合いとなる

図４

アルカリ漂白
過酢酸漂白

エネルギー使用量の比較のに対して、中性漂白ではアルカリよりも白度がやや低いが、曲げ剛性、曲げヒステリシスが小さく柔らかな風

3.2 柔軟仕上加工
天然由来の安全性の高い高分子物質であるスクワラ

100

ンと、天然由来で生分解性の高い卵黄レシチン又は大豆未処理レシチンを加えて柔軟加工を試みた結果は、表８のとお透過 率︵Ｔ ％︶80

アルカリりである。

60

コントロールと比較して、何れの処理でも剛軟性の値174040.

が小さくなり、曲げ剛性と曲げヒステリシスも低くなり、中性漂白

20

天然由来の柔軟加工剤として効果があった。また、レシ1250

チン濃度の増加とともに剛軟性の値、曲げ剛性、曲げヒ04000

3000

図２2000

波数1 5 0 01000

カポックの赤外吸収スペクトル

1 /cm
500

ステリシスともに低くなった（図５，６）。

表８ース繊維の水素結合を弱くしたものと推測される。

柔軟性能

安全性の高い天然由来の物質であるスクワラン及び曲げ試験

剛軟性*(mm)

曲げ剛性(g･cm2/cm)

曲げﾋｽﾃﾘｼｽ(g･cm/cm)

レシチンを使用した、人体に優しく環境負荷の小さな柔軟な風合いを得ることが出来た。

コントロール

5.40.332

0.253

卵黄レシチン

4.7

0.219

0.217

カポックの中空構造を保ち、ソフトな風合いを保持す

大豆レシチン

4.2

0.226

0.173

るには、中温でマイルドな中性酵素精練が適する。中性*剛軟性(ｶﾝﾁﾚﾊﾞｰ)：小さい程軟らかい
レシチン濃度：2g/L、スクワラン：0.5g/L,50℃×20 分

酵素精練は強アルカリを使用せず、中温処理であるため４．結びエネルギーコストも小さいのでエコロジーな生産手法と剛軟性(mm)

言える。
5.6
5.4
5.2
5.0
4.8
4.6
4.4
4.24.0大豆
卵黄

カポックはアルカリ漂白で著しく硬化するため、硬化防止には白度はやや低いが中性・中温の過酢酸漂白が適している。過酢酸漂白は、酵素精練と同様に中性・中温処理が可能であるため、エネルギーコストが低く、塩素系物質や強アルカリ薬剤を使用しない環境対応法として

control

0.050.1
レシチン濃度（g/100ml）

図５0.2

期待できる。
安全性の高い天然由来のスクワランとレシチンによレシチン濃度と剛軟性る柔軟加工を試みた結果、ヌメリ感のあるマイルドな柔曲げ剛性(g･cm2/cm)

0.35

軟効果が得られた。天然由来であるため、人体にも優し
大豆
卵黄

0.30

く環境負荷の小さい柔軟加工といえる。

文献
１）例えば、高岸徹；繊維学会誌（繊維と工業）, 54 ,0.25

P417‑P418(1998‑12).
２）例えば、前嶋義夫、田端孝光；科学と工業，76,273‑277

0.20

control
図６0.050.1
レシチン濃度(g/100ml)

0.2３）例えば、 特開 2001‑348743.

レシチン濃度と曲げ剛性（B)

スクワランの添加による剛軟性、曲げ剛性、曲げヒステリシスの値に大きな差は認められなかったが（図７）、繊維表面の手触り感ではスクワランの添加によりヌメリ曲げ剛性（B)（ｇ・ｃｍ２/ｃｍ）感が増加した。
0.350.300.250.200.150.100.050.00

無有大豆

図７

レシチンの種類(2002‑6).

卵黄

スクワランの添加効果

柔軟効果は、レシチンを超音波処理することにより、レシチンがリポソームを形成し 6）両性界面活性剤としてＯ／Ｗ型のエマルジョンとなる。この時リポソーム内にスクワランを取込み、スクワランはレシチンとともに繊維に吸着し繊維のヌメリ感を付与し、レシチンはセルロ

４）例えば、 特開平 08‑209539.
５）木村芳次郎、中原彦之：繊維植物，共立出版(1942).
６）北野、山本；愛知産業技術研究所研究報告：第１号,
P186‑P189 (2002‑12)