繊維種テラヘルツスペクトルの定量分析法と繊維中の欠陥評価に関する研究

本研究はテラヘルツ分光分析法を用い，コットンに代表されるセルロース系繊維種について，繊維中に内在する分子間結合によるテラヘルツ波帯固有振動を見出し，セルロース系繊維に機械的損傷や熱的損傷を与えた試料を分析し，損傷度合に応じて繊維中に生じる欠陥密度の定量的識別法を実現することを目的とする。今年度は，まず本研究の核となるテラヘルツ分光分析における定量分析手法を確立するため，これまで試験的に行ってきた試料作製方法，測定データ処理と多変量解析の最適化を試みた。具体的には，繊維種テラヘルツスペクトルの定量分析手法をセルロース系繊維（コットン）に適用し，コットンに含有されるセルロース結晶固有のテラヘルツスペクトルを同定し，このスペクトルの誤差関数を最小化しするための試料濃度の最適化と，スペクトルデータの隣接平均および一次微分処理条件の最適化を行い，定量分析に適した各種パラメータを見出した。得られた分析パラメータを適用し，コットン繊維に機械的，および熱的損傷を加えた時に生じる，繊維中の欠陥密度の定量識別を試みた。機械的損傷に関しては熱的な効果を排除するため，ボールミルによる凍結粉砕時間をパラメータとし，熱的損傷については昇温制御可能な電気炉を用い大気圧下にて一定時間（60分）加熱したときの処理温度をパラメータとし，それぞれの損傷に対するコットン中に含有されるセルロース結晶の損傷度合いを計測した。この研究により，機械的，および熱的損傷を受けたコットン中のセルロース結晶の残留度合いを定量化できることが実験により示され，繊維中の欠陥評価が可能となった。

本研究はテラヘルツ分光分析法を用い，コットンに代表されるセルロース系繊維種について，繊維中に内在する分子間結合によるテラヘルツ波帯固有振動を見出し，セルロース系繊維に機械的損傷や熱的損傷を与えた試料を分析し，損傷度合に応じて繊維中に生じる欠陥密度の定量的識別法を実現することを目的とする。今年度は，まず本研究の核となるテラヘルツ分光分析における定量分析手法を確立するため，これまで試験的に行ってきた試料作製方法，測定データ処理と多変量解析の最適化を試みた。具体的には，繊維種テラヘルツスペクトルの定量分析手法をセルロース系繊維（コットン）に適用し，コットンに含有されるセルロース結晶固有のテラヘルツスペクトルを同定し，このスペクトルの誤差関数を最小化しするための試料濃度の最適化と，スペクトルデータの隣接平均および一次微分処理条件の最適化を行い，定量分析に適した各種パラメータを見出した。得られた分析パラメータを適用し，コットン繊維に機械的，および熱的損傷を加えた時に生じる，繊維中の欠陥密度の定量識別を試みた。機械的損傷に関しては熱的な効果を排除するため，ボールミルによる凍結粉砕時間をパラメータとし，熱的損傷については昇温制御可能な電気炉を用い大気圧下にて一定時間（60分）加熱したときの処理温度をパラメータとし，それぞれの損傷に対するコットン中に含有されるセルロース結晶の損傷度合いを計測した。この研究により，機械的，および熱的損傷を受けたコットン中のセルロース結晶の残留度合いを定量化できることが実験により示され，繊維中の欠陥評価が可能となった。