Development of Dyeing Technology in Protein Fiber for Natural Dyes Using Atmospheric Plasma

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近年、SDGsなどを踏まえた環境問題が世界全体で注目されている中、繊維業界においても合成染料などによる染色の際の廃液の処理が課題となっている。だが、天然染料は、染料の色そのものが薄く、染色効果を表す指標の堅牢度が合成染料よりも低いことが知られている。そのため、合成染料と同じ程度まで堅牢度を上げる天然染料での染色技術は、今のところ確立されていないのが現状である。そこで、廃液処理が容易な天然染料での繊維への新たな染色技術が産業界から求められている。本研究では、大気圧プラズマ照射による天然染料を用いたタンパク系の繊維の染色効果の向上における研究を進めている。特に、植物である蘇芳の天然染料を用いたタンパク系の繊維である羊毛での高堅牢度の染色技術の確立を試みている。これまでの研究実績としては、羊毛に蘇芳の天然染料を染色後に大気圧プラズマ照射にて、大気圧プラズマ照射後と未照射での堅牢度に違いが出ることまでは明らかとなった。だが、羊毛に蘇芳の天然染料を染色後に大気圧プラズマ照射後と合成染料のみで染色した羊毛とを比較すると堅牢度がかなり低いことが明確である。そこで、この堅牢度を上がる方策として、蘇芳の天然染料に金属媒染液を加えることで、大気圧プラズマ照射の際に、大気圧プラズマ中から生じるプラズマガス由来のラジカル種と金属媒染液中の金属と間に化学反応が起こり、媒染液中の金属粒子が繊維と付着しやすい状況を作り出すことで、堅牢度が向上することが明らかとなった。そのため、媒染液中での塩基処理により分離しやすい銅粉体に着目し、銅粉体での金属媒染液と蘇芳の天然染料と混ぜ合わせて染色することにした。染色後、大気圧プラズマ照射により、大気圧プラズマ中から放出されるラジカル種と銅染液が化学反応を起こし、この化学反応の影響で、羊毛に蘇芳が強力に吸着することで堅牢度が向上した結果を得ることができた。