スペクトル分析による天然繊維染料の完成

テクノロジーと伝統の融合が、環境に優しい天然染料の完成を後押ししている。画像出典Unsplashユーザー drmakete lab.

技術の進歩は、私たちの生活、仕事、遊びを大きく変えた。スマートフォンから自動運転車まで、科学の進歩はほんの数十年前には想像もできなかったような新たな可能性を急速に広げている。そして、人工的なものが普及する一方で、天然素材を使った昔ながらのものづくりへの回帰への関心も高まっている。テキスタイルの世界では、植物由来の染料を求める傾向は、アプローチとプロセスにおける大きな転換を意味する。

1800年代後半から、人工的な色素源は、その表向きの優れた品質により、天然染料をしのぐ人気を誇ってきた。しかし、クマルグル工科大学の共同研究者がInternational Journal for Scientific Research & Developmentに書いているように、「環境に優しい染料は、多くの合成染料の発がん性、変異原性、感作性の特性に対する懸念から、最近人気が再燃している」。ファッション工科大学の繊維学部で教鞭をとるジョージア・カリヴァスによれば、"工業染色の副産物には、芳香族溶剤、ホルムアルデヒド、塩素系漂白剤、重金属塩などが含まれる"。これらの合成成分は、人間の健康に影響を与えるだけでなく、繊維産業から発生する排水を介して生態系全体に影響を与え、著しい環境悪化につながる可能性がある。現在、大小を問わず、安全で美しい染料を作るために植物原料の使用を研究するメーカーが増えている。

しかし、天然繊維の染料への転換は、技術の放棄を意味するものではない。むしろ、テクノロジーと自然界の融合は、植物由来の顔料の創造と染色方法を完成させ、合成染料に対抗するのに役立っている。特に分光光度計は、環境に配慮した染料の品質と性能の向上を目指す研究者や繊維メーカーを導く重要な役割を果たしている。

スペクトル分析は、植物由来の染料の可能性を探り、広げる上で重要な役割を果たしている。画像ソースUnsplashユーザー Nafinia Putra 氏

分光光度計を使ってカラーパレットを広げる

天然染料の主な欠点のひとつは、合成染料に比べてカラーパレットが限られていることである。天然染料を合成染料に代わる魅力的な染料とするためには、メーカーはこの欠点を補う染料源と加工技術を見つけなければならない。

伝統的な植物由来の染料には幅広い種類があるが、その色の範囲や濃さは人工的な色素には太刀打ちできないことが多い。さらに、天然染料が好まれなくなるにつれ、植物由来のソースとプロセスに関する知識の多くは、文書化と実践の不足のために失われてきた。そのため、研究者たちは現在、天然パレットの可能性を広げ、より強い色を実現する染料源の発見と再発見に取り組んでいる。スペクトル分析により、専門家はさまざまな染料がどのように作用するかを正確に定量化し、色の質を客観的なデータに抽出することで、合成染料の品質に近似した方法で染料の配合を調整できるようになっている。例えば、クマラグルの研究者たちは、分光光度計を使用して森林の樹木に由来する染料の挙動を調査し、吸光度レベルを特定し、有害な染料を環境に優しい染料に置き換えるための重要な一歩となる、植物由来の色素を使用して最も強い色合いを作り出す方法を決定した。

ウールでは鮮やかな色合いを出す素材でも、コットンのテキスタイルでは繊維の性質上、濁って見えることがあります。このように、色を分析するためには、それが意図するテキスタイルの種類や範囲を正確に把握することが不可欠です。最新の分光光度計の洗練された光学形状と統合された高さ測定機能は、質感や光沢などの変数を考慮することにより、あらゆる種類の織物における正確な色測定を保証します。

染料と媒染剤の相互作用は、色のレベルや堅牢度に大きな影響を与えます。画像ソースFlickrユーザーphotographerpandora。

色と堅牢度を向上させる媒染剤の評価

しかし、原料染料そのものは方程式の一部分に過ぎない。天然染色の工程を作る上で同様に重要な要素は、媒染剤の使用、あるいは不使用である。ジョーン・マークスが40年以上前に書いたように、"同じ（染料の）配合を繰り返しても、媒染剤が異なるために色が異なる"。

媒染剤は新しいものではありません。少なくとも4,000年以上前から、織物の色を変化させ、色の均一性を促進し、天然染料のもうひとつの伝統的な弱点である堅牢度を向上させるために使用されてきました。しかし新しいのは、色の均一性、強さ、堅牢度を最適化するために、様々な天然染料と布地に対する媒染剤の影響を分析するための分光光度法の使用である。例えば、2015年にSustainable Chemical Processesで発表された研究では、研究者たちはスペクトル分析を用いて、"マンゴーとグアバの葉の抽出物で染めた媒染されていないサンプルは優れた均染性を示し、ヘナの葉で染めた媒染されていないものは良好な均染性を示した "ことを発見した。さらに、"媒染されたサンプルの中で、ミョウバンで媒染された染色サンプルの場合、均染性は比較的良好であり、平均ΔE値はミョウバンからスズ、そして最終的に硫酸第一鉄に移行するにつれて徐々に増加した。"

これらの発見は、研究者たちが複数の変数に基づいて客観的にテキスタイルの色挙動を相関させ、各染料源のベストプラクティスを決定できたという点で重要である。信頼できる再現可能なデータを提供することで、テキスタイル・メーカーは独自の加工方法をより適切に選択することができ、ファブリックの見た目と性能を思い通りにすることができる。これには、初期の色品質だけでなく、スペクトルデータを使って簡単に評価できる堅牢度や寿命も含まれます。天然繊維の染色技術の青写真を提供することで、将来、植物由来の染料が合成染料に取って代わる有意義な時代が来る可能性があり、人間と私たちを取り巻く世界の両方を保護する一助となるだろう。

ハンターラボの革新

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