客観的な色彩分析が繊維産業における天然染料の発展に寄与している理由

天然染料が再び人気を取り戻しつつある。色分析は、そのような染料の性能を向上させるのに役立つ。画像ソースFlickrユーザーDarlene

何千年もの間、植物、粘土、昆虫などの天然色素源は、布地に様々な美的色合いを与えるために使用されてきた。単純な単一色素によるものから、高度に専門的で厳重な知識を必要とする複雑な多段階染料の組み合わせまで、こうした天然染料によって、事実上虹のような織物の色が可能になった。しかし、1856年に最初の合成染料が登場すると、人工的な色素源は瞬く間にテキスタイル市場を席巻し、色の多様性、堅牢度の向上、より経済的な生産、より強い色彩を可能にした。しかし、合成顔料の利点にもかかわらず、人工染料の毒性、健康への影響、環境への影響に関する懸念が高まり、一部の繊維デザイナーやメーカーは、古くから使われてきた顔料と新発見の顔料の両方のプロセスに目を向けるようになりました。1この天然染料への関心の高まりにより、研究者たちは天然染料の配合や、環境に優しく低影響の染料の性能を向上させ、合成染料製品に対抗するために、最新の分光技術を用いた染色工程をより詳しく調べるようになった。

天然染料の分光光度分析は、染料の挙動に対する理解を深め、美しく耐久性のあるテキスタイルを作る可能性を広げている。画像出典Unsplash ユーザー Trang Nguyen

天然染料の客観的分析

天然染料は少なくとも新石器時代から使用されてきたが、その色特性や特定の布地内での性能を客観的に定量化することは最近まで不可能であった。今日の高度な分光光度計により、研究者は天然染料が様々な布地に与える影響を分析することができ、繊維メーカーが素材や目的に合った染料を選択するのに役立っている。例えば、Materialsに掲載された2009年の研究では、シャクヤク、ザクロ、クローブ、coptis chinensis、およびガラナットエキスから抽出した天然染料の綿、シルク、およびウール生地における挙動が調査された。2より具体的には、色彩値を比較した結果、"すべての着色料においてウールが最も高いa*値とb*値を示し、次いでシルク、コットンの順となった。3 環境に優しい繊維加工への関心の高まりを受けて天然染料の研究が進むにつれ、分光光度分析によって染料と生地の相互作用によってもたらされる色の可能性をより広く認識し、染料の選択に役立てることができるようになるでしょう。

媒染剤とその他の治療の影響評価

しかし、染料そのものだけが考慮すべき要素ではありません。藍や地衣類など一部の天然染料は単独で使用できますが、植物染料を繊維に結合させ、堅牢度を高めるためには、媒染剤処理が必要な場合が多くあります。天然染料は合成染料に比べて堅牢度が著しく低い傾向があるため、媒染処理は人工顔料と競合して商業的に使用できる織物を生産する上で重要な要素と考えられている。しかし、媒染剤は織物の物理的・化学的性質を変化させ、染料と相互作用して色の挙動に影響を与えることがある。多くの場合、この効果はより良いものである。International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineeringで指摘されているように、「媒染は一般的に染料の性能を向上させ、染色家が幅広い天然繊維や合成繊維で幅広い色のスペクトルを実現し、シェア範囲を広げ、堅牢度特性を向上させるのに役立つ」4 。

色の可能性のスペクトルは、染料や媒染剤と相互作用してユニークなカラーバリエーションを生み出す液体アンモニア処理などの化学処理によって、さらに拡大することができる。Coloration Technologyに掲載された研究では、マダー、クルミ、赤タマネギ、ザクロ、ウエルドなど、さまざまな天然由来の赤、茶色、黄色の顔料で染色した媒染ウールは、アンモニア処理後に*L値が低下し、*L値の低下はアンモニア溶液の効力に比例することがわかりました。5 その他にも、ウエルドと白タマネギで染めたウールでは*C値が増加し、赤タマネギのスキルとコチニールで染めたウールでは*C値が減少し、マダーとクルミの殻で染めたウールではa*、b*、C*値が減少するなど、有意な色価の変化が観察された。媒染剤やその他の化学処理が天然染めの生地に与える影響を理解することは、これらの色素処理の可能性を引き出し、求める色合いを正確に作り出すのに役立ちます。

媒染剤処理により、このキノコ染めのウールは色素を保持することができるが、織物によっては色の平滑性を妨げることもある。画像出典Flickrユーザー AnnaKika

媒染剤の選択

媒染剤は堅牢度を高める一方で、色の平坦性（均一性）を阻害する可能性があり、媒染剤の選択は天然染料をうまく適用する上で重要な要素となる。今年初めに発表された研究で、研究者たちはデュアルビーム反射分光光度計を使って、マンゴー、グアバ、ヘナの抽出物で染めたシルク生地の色平坦性に媒染剤が与える影響を調べました。6分光データから、媒染していないサンプルは媒染したサンプルよりも一貫して色平坦性の質が優れていることが明らかになりました。しかし、すべての媒染剤は色の均一性に劣る結果となったが、媒染剤の違いによって色の均一性に与える影響は異なり、ミョウバンおよびミョウバンとスズの組み合わせは、硫酸第一鉄および硫酸第一鉄スズとミョウバンの組み合わせよりも一貫して色の均一性に優れていた。媒染剤が特定の布地における天然染料の挙動にどのような影響を与えるかを客観的に分析することは、天然顔料を選択し、希望する色の結果を得るための加工方法を確立するために不可欠です。

色分析で広がる天然染料の可能性

分光光度計を使用することで、天然染料と染色プロセスの詳細で客観的な評価が可能になり、天然顔料の使用を拡大・改良することができます。これにより、繊維メーカーは合成染料からの脱却を成功させ、より健康的で環境に優しい代替品を採用するために必要な情報を得ることができます。HunterLabは60年以上にわたり、分光測色法のパイオニアとして活動してきました。HunterLabの総合的な分光光度計は、研究者、化学者、繊維メーカーに求められ、正確で信頼性の高いカラーデータを提供することで、染料の処方と染色プロセスに関する理解を深めています。ラボ環境での天然顔料の布地への影響の調査、天然染料と媒染剤処理との関係の評価、生産ラインでの染色工程のモニタリングなど、どのような場合でも、弊社はスペクトル情報の正確で有意義な分析を行うために必要なツールを提供しています。当社の革新的な製品、ソフトウェアパッケージ、およびワールドクラスのカスタマーサポートサービスについて詳しくは、お問い合わせください。