ATR-FT/IR 法を用いたアルカリ電解水の洗浄評価
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(2) 告している．Takahashi ら［8］は，繊維素材の異なる 人工汚染布を用い，アルカリ電解水による固体粒子汚. Table 1 Soil components of wet-type artificially soiled fabric.. れの洗浄効果について調査しており，pH 11 のアルカ. Component. Composition (%). Oleic acid Triolein Oily soil Cholesterololeate Organic components Liquid paraffin Squalene components Cholesterol. 28.3 15.6 12.2 2.5 2.5 1.6. リ電解水による洗浄において，綿，絹，ウールなどの 親水性繊維に対する洗浄性は，ポリエステル，アクリ ルなどの疎水性繊維に比較して高いことを報告してい る．さらに，Obata［9,10］，Oura［11］らは，アルカリ 電解水に界面活性剤（ドデシル硫酸ナトリウム：SDS） を添加した系における洗浄性について調査しており， SDS 濃度の軽減にアルカリ電解水が有効であること を報告している． これらの研究に対してわれわれは，アルカリ電解水 の一つである特殊電解還元水（ERW）による固体粒子. Protein component Inorganic components. 汚れの洗浄率が，セスキ炭酸ナトリウム，および炭酸. Gelatin. 7.0. Inorganic dirt (clay) Carbon black. 29.8 0.5. ナトリウム水溶液のそれに比較して高いこと［12］ ， ERW を用いて本洗い前につけおき洗浄工程を導入す ることにより，洗浄率が向上することを報告している ［13］．さらに，40℃ において，5 倍希釈 EWR のつけ おき洗浄のみ（洗浄時間 15 分）による固体粒子汚れの 洗浄率が，市販液体洗剤を用いた本洗い洗浄（洗浄時 間 10 分）とほぼ同等であったことから，ERW を用い たつけおき洗浄が，衣類の損傷を抑制する上で，有効 な手段であることを示している［14］． しかしながら，いずれの研究も固体粒子汚れのみの 洗浄評価であり，アルカリ電解水による油性汚れ，タ ンパク質汚れ成分の洗浄効果については明らかにされ. Fig. 1 Electrolytic principle of SAEW.. Total. SAEW の電気分解の原理の模式図を示す．炭酸カリ. Reflection（ATR） −フーリエ変換赤外分光（FT/IR） 法. ウム水溶液を電気分 解 す る こ と に よ り，陰 極 側 に. を用いることにより，汚れ成分のうち油性汚れ及びタ. SAEW が生成される．また，ホシザキ電解水生成装. ンパク質汚れを直接的かつ定量的に解析するための新. 置（ホシザキ㈱製，ROX-10WB3） を用いて，塩化ナト. 規洗浄評価方法の開発を行っている［15,16］．ここで. リウム水溶液を電気分解することにより生成した強ア. は，ATR-FT/IR 法を用いて人工汚染布の同一表面上. ルカリ電解水（ホシザキ）を使用した．. て い な い．一 方，わ れ わ れ は，Attenuated. に付着した油性汚れ成分，およびタンパク質汚れ成分. 洗濯用合成洗剤として，界面活性剤 ［59％，高級ア. の同時定量分析を行い，各種汚れ成分に対するアルカ. ルコール系（陰イオン），高級アルコール系（非イオン），. リ電解水の洗浄効果の究明を行ったので報告する．. 脂肪酸系（陰イオン），安定化剤（ブチルカルビトール），. 2．実. 験. アルカリ剤，酵素，香料が配合された弱アルカリ性の 市販液体洗剤（ウルトラアタック Neo，標準使用量 10 g/30 L） を使用した．. 2.1 試料と試薬. 2.2 洗浄方法. 人工汚染布として，㈶洗濯科学協会から購入した湿. 洗浄液として，イオン交換水で 25∼200 倍に希釈し. 式人工汚染布 （綿 布 帛：5 cm×5 cm） を 使 用 し た．. た SAEW および市販液体洗剤水溶液を標準使用量に. Table 1 に湿式人工汚染布の汚垢成分を示す．湿式人. て使用した．ここで，SAEW は調製後，時間が経過. 工汚染布には，衣類の汚れとなる皮脂，タンパク質，. すると空気中の炭酸ガスを吸収し，pH が低下（酸性. 固体粒子などの汚れ物質（オレイン酸，トリオレイン，. 側へシフト）する（Fig. 2）ため，洗浄直前に調製した．. コレステロールオレート，流動パラフィン，スクアレ. また，希釈倍率が高くなる （SAEW 濃度が薄くなる）. ン，コレステロール，ゼラチン，赤黄色土，カーボン. につれて，時間経過による pH 低下率が促進されるた. ブラック） が付着されている．炭酸ナトリウム（試薬特. め，溶液調製後 10 分から 30 分以内に使用した．各洗. 級）は，和光純薬工業㈱から購入した． アルカリ電解水として，㈱wash-plus から提供され た ア ル カ リ 電 解 水（SAEW） を 使 用 し た．Fig. 1 に. 浄液 1 L に，上記湿式人工汚染布 5 枚と 5 cm×5 cm に裁断した補助布（綿ポリエステル混紡布帛）を浸漬し， ターゴトメーター（㈱上島製作所製，MS-1801） を用い. Journal of Fiber Science and Technology (JFST), Vol.77, No. 5 (2021). 167.
(3) 2.3.5 表面反射率の測定 湿式人工汚染布を，測定前に予め，20℃，65％ RH に設定した恒温恒湿器（㈱いすず製作所製，HP-102） にて 24 時間保存した後，表面反射率計 （東京電色㈱ 製，TR-1000D） を用いて，洗浄前の表面反射率を表裏 2 か所ずつ測定した．次いで，洗浄後の湿式人工汚染 布の表面反射率を表裏 2 か所ずつ測定し，洗浄前後の 表面反射率をクベルカ−ムンクの式（1）を用いて K/S 値に換算し，式（2）を用いて洗浄率を算出した． Fig. 2 pH stability of 50- and 400-fold diluted SAEW (25 ̊C, 500 mL).. K/S＝（1−R）2/ 2 R. …（1）. 洗浄率 D％ ＝｛（K/S） （K/S）W｝ ｛ / （K/S） （K/S）O｝×100 …（2） S− S−. て，回転数 120 rpm，水温 25℃，洗浄時間 10 分の条 件下で洗浄を行った．ここで，洗浄液の浴比は補助布. （K/S） （K/S）W は ここで，R は表面反射率，（K/S） O， S，. を加え，1 : 30 となるよう調整した．洗浄後，イオン. それぞれ原白布，人工汚染布（洗浄前），人工汚染布（洗. 交換水（1 L） ですすぎ 3 分を 1 回行い，電気洗濯機（㈱. 浄後）の K/S 値である．. 日立製作所製. 2.3.6 ATR-FT/IR スペクトル. 電気洗濯乾燥機. NW-7P5） にて 1 分. 間の脱水を行った．最後に，中温に設定したアイロン. 洗浄前後の人工汚染布表面の ATR-FT/IR スペクト. NI-WL404-P. ルは，フーリエ変換赤外分光光度計（日本分光㈱製，. 型）を用いて，キムタオルに挟んで布帛のしわを伸ば. JASCOFT-6100） を用いて，1 回反射（入射角 45̊） ，ATR. した．. 法（Ge プリズム）により，真空条件下にて観測した．. 2.3 測定方法. 赤外光の検出には MCT （HgCdTe）検出器を用いて，. 2.3.1 SAEW の金属分析. 分解能 4 cm1，積算回数 64 回，800∼4000 cm1 の波. （パナソニック㈱製・スチームアイロン. SAEW 20 mL に密度 1.38 の硝酸を 5 mL 添加して. 数範囲において測定を行った．MCT の測定可能な波. 還流加熱処理を行った後，20 mL に定容し，この溶液. 数範囲は，700∼3500 cm1 であり，低波数（長波長）で. を以下の測定条件にて，ICP 発光（Inductively Coupled. あるほど指数関数的に従って感度が増加することを考. Plasma Atomic Emission Spectroscopy: ICP-AES）分. 慮すると，アミド I バンドピークの測定感度は，油性. 析を行った．ICP-AES は，ICP 発光分析装置（セイコー. 汚れ成分由来のピークに比較して高い．また，各試料. イ ン ス ツ ル 社㈱製，SPS 5520） を 用 い て，パ ワ ー. の異なる 3 箇所でスペクトルを測定し，これらの平均. 1.20 kW，この時プラズマフロー 15.0 L/分，補助フロー. をとることにより，再現性の高いスペクトルが得られ. 1.50 L/分，ネブライザフロー 0.75 L/分で行った．. ることを確認した．人工汚染布（洗浄前）における油性. 2.3.2 SAEW の TOC 分析. 汚れ成分由来のピーク面積強度の変動係数（CV 値）は. SAEW の全有機炭素 （TOC）は，TOC 計（㈱島津製. 1.0％，また人工汚染布（洗浄前）におけるアミド I バ. 作所製，TOC-V）を用いて，TC-IC 法 （JISK 0102-22.1）. ンドのピーク面積強度の CV 値は 4.4％ とどちらも良. に準じて算出した．最初に SAEW を燃焼管に 50 µL. 好な測定精度を示したことから，油性汚れ成分，およ. 注入し，680℃ で燃焼させて全炭素（TC） 量を求めた．. びタンパク質汚れ成分は，布帛表面に平均的に分布し. ここで，キャリヤーガスとして，二酸化炭素を除去し. ていると推測される．なお，固体粒子汚れ成分である. た空気を使用した．次いで，SAEW を燃焼管に 65 µL. 赤黄色土（29.8％），カーボンブラック（0.5％）は，直径. 注入し，680℃ で燃焼させて無機炭素（IC）の量を求め. 5∼20 µm の粒子として布帛上の糸間や不規則な空間. た．最終的に TC の濃度値から IC の濃度値を差し引. 部分に埋蔵，トラップされて不均一に分布して付着し. いたものを全有機炭素（TOC）とした．. ており，その占有面積も全体の 5％ 以下と低い．これ. 2.3.3 pH. に対して，油性汚れ成分やタンパク質汚れ成分は，布. pH メータ （東亜ディーケーケー㈱製・HM-25R 型）. 帛中に含侵して平均的に存在しており，ATR-FT/IR. を用いて，各アルカリ水溶液の pH を測定した．. の測定領域が直径 2 mm の範囲であることを考慮する. 2.3.4 アルカリ度. と，これらの固体粒子汚れが，布帛に含侵した油性汚. イオン交換水で 100 倍希釈した SAEW，ホシザキ. れ，およびタンパク質汚れの ATR-FT/IR スペクトル. 電解水，および 0.022 M 炭酸ナトリウム水溶液をそれ. に影響を与えることはほぼないと推測される．ここで，. ぞれ 50 mL 準備し，各水溶液が pH 7.0 に中和される. 湿式人工汚染布の厚みが 309 µm であるのに対して，. までの 0.1 M 塩酸水溶液の滴定量を測定した．. 今回の ATR 装置（IRE プリズム：Ge 結晶，入射角：. 168. Journal of Fiber Science and Technology (JFST), Vol.77, No. 5 (2021).
(4) 45 度，一回反射）を用いた測定の場合，試料の最表面. ここで，A は人工汚染布（洗浄前）のピーク面積強度，. から 0.22∼0.44 µm までの深さのスペクトルを主とし. B は各洗浄布帛のピーク面積強度である．. て検出している（波数 3000 cm1 および 1500 cm1 にお. 3．結果と考察. けるエバネッセント波の滲み込み深さ（計算値）は，そ れぞれ 0.22 µm，0.44 µm である）． 各布帛の ATR-FT/IR スペクトルは，綿布帛の最大. 3.1 アルカリ電解水の特性. ピークである 1057.8 cm の吸収強度で規格化し，油. 先ず，アルカリ電解水（SAEW） の化学的性状につ. 性汚れ成分由来の吸収帯とタンパク質汚れ成分由来の. いて調査を行った．SAEW の 金 属 イ オ ン 含 有 量 を. 吸収帯のそれぞれの面積強度から（3）式により相対強. Table 2 に 示 す．SAEW 中 に K が 約 0.856 wt％含 有. 度を，また（4）式により洗浄率を算出した［15,16］．な. しているが，K がすべて水酸化カリウムとして存在す. お，オレイン酸，トリオレイン，コレステロール等の. ると仮定した場合，0.22 M 水酸化カリウム水溶液に. 油性汚れ成分由来の 2 つの吸収帯 （CH3 伸縮バンド，. 相当する．. 1. および CH2 伸縮バンド）は 2930 cm および 2850 cm. 1. また，希釈倍率の異なる SAEW の全有機炭素と pH. 付近に観測され［17］，ゼラチンの吸収帯は，1650 cm. 1. を Table 3 に 示 す．SAEW （原 液） の pH が 13.31 で あ. （アミドⅠバンド）付近に観測される．ここで，2800∼. るのに対し，0.22 M 水酸化カリウム水溶液（SAEW 原. 3000 cm における各布帛の油性汚れ成分由来のピー. 液と同量の K を含む）の pH は 13.60 であった．すな. ク面積強度を，波形分離解析ソフトウエア（Fityk）を. わち，SAEW 中に存在する水酸化物イオンが，0.22. 用い，吸収波形を Lorentz 曲線と仮定することによ. M 水酸化カリウム水溶液に比較して少なかったこと. り算出した．また，原布帛においても，2800∼3000 cm. 1. から，SAEW 中のすべての K が水酸化カリウムとし. に綿由来の吸収帯が観測されたため，同様の方法で原. て存在しているのではなく，一部炭酸カリウムとして. 白布の綿由来の面積強度を求め，人工汚染布（洗浄前） ・. 存在している可能性が示唆され，水酸化カリウム水溶. 洗浄布帛の面積強度から原白布の面積強度を減算した. 液と性質が異なることが明らかになった．さらに，. 値を相対強度の比較に使用した．なお，人工汚染布（洗. SAEW （原液）の全有機炭素は 66 mg であり，25 倍希. 浄前）に付着している油性汚れ成分が 63％ であるのに. 釈 SAEW の全有機炭素は 2.6 mg であり，水道水の基. 対し，タンパク質汚れ成分（ゼラチン）は 7％ と少ない. 準（3 mg/L 以下） ［18］を下回ったことから，25 倍希釈. こと，またゼラチン由来の C-H 伸縮振動のピーク強. 以上の SAEW は，環境負荷が極めて少ない媒体であ. 度がアミド I バンドと比較してほとんど検出されな. ることが判明した．. 1. 1. かったことから，タンパク質汚れ由来の C-H 結合に. Table 4 にアルカリ水溶液のアルカリ度と pH を示. よる吸収の寄与は全体の 5％ 以下と少なく，油性汚れ. す．各アルカリ水溶液のアルカリ度は，0.022 M 炭酸. 成分由来の C-H 結合による吸収には影響しないと推. ナトリウム水溶液に比較して低いことがわかる．また，. 定される．さらに，1480∼1800 cm におけるタンパ. ほぼ同等の pH 値である，100 倍希釈した SAEW と. ク質汚れ成分由来のアミド I バンドの面積強度は，波. 炭酸ナトリウム水溶液を，それぞれ 50 mL 用いて，. 1. 形分離解析ソフトウエアを用い，吸収波形を Gauss 曲線と仮定することにより算出した．なお，裾の広が りが大きな吸収帯には Lorentz 曲線を，一方，裾の 広がりが小さな吸収帯には Gauss 曲線を適用した． 相対強度＝B/A. …（3）. 洗浄率（％）＝（A−B）/A×100. …（4）. Table 3. Table 2. Metal ion content in SAEW.. Metal ion element. Content (mg/L). K. 8560. Na. 82. S. 11. Total organic carbon (TOC) content and pH of each solution. Solution. pH. Super alkaline electrolyzed water (SAEW). 13.31. TOC content (mg/L). 25-fold diluted SAEW solution. 11.85. 2.6. 50-fold diluted SAEW solution. 11.56. 1.3. 75-fold diluted SAEW solution. 11.37. 0.88. 100-fold diluted SAEW solution. 11.29. 0.66. 200-fold diluted SAEW solution. 10.95. 0.33. 0.22 M Potassium hydroxide solution. 13.60. −. 66. Journal of Fiber Science and Technology (JFST), Vol.77, No. 5 (2021). 169.
(5) Table 4. Basicity of washing solutions.. Solution. pH. pH 7.0 (mL)a）. 100-fold diluted SAEW. 11.29. 0.85. Strong alkaline electrolyzed water(Hoshizaki). 11.42. 1.95. 0.022 M Sodium carbonate aqueous solution. 11.24. 13.4. Titrated with 0.1 M HCl aq. solution to each solution of 50 mL.. a）. 中和滴定法によるアルカリ度の測定を行ったところ， 炭酸ナトリウム水溶液が pH 7.0 に中和されるまで， 0.1 M 塩酸が 13.4 mL 必要だったのに対し，100 倍希 釈した SAEW では 0.85 mL の 0.1 M 塩酸量で中和が 可能であった．この実験から SAEW は，炭酸ナトリ ウム水溶液と比較して，アルカリ度，すなわちアルカ リ緩衝能が低いことが明らかとなった．このことから， SAEW の衣類洗浄への使用は，タンパク質繊維布帛 の損傷を抑制する上で有効であると判断できる． 3.2 固体粒子汚れの洗浄性 ここでは，従来の洗浄力評価方法である表面反射率 を用いて SAEW の希釈倍率，および洗浄温度が及ぼ す固体粒子汚れの洗浄性への影響について究明を行っ 25℃，10 分）を Fig. 3 に 示 す．SAEW の 希 釈 倍 率 が. Fig. 4 Detergency of solid particle soil in each washing solution (40 ̊C for 10 min) (using surface reflectance).. 高く（SAEW 濃度が薄く）なるにつれて洗浄率が低下. 有意差なし）せず，200 倍希釈 SAEW の洗浄率は市販. し，50 倍希釈 SAEW による固体粒子汚れの洗浄率は，. 液体洗剤と同程度であった（N ＝5，有意差なし）．こ. 市販液体洗剤と同程度 （N ＝5，有意差なし）であった．. のことから，洗浄温度を高くすることにより，布帛に. SAEW の洗浄メカニズムとして，SAEW 中に存在す. 付着した固体粒子汚れに対する SAEW の洗浄性の向. る水酸化物イオンが，繊維と固体粒子汚れ表面に吸着. 上が可能である．. し，それぞれの反発力（斥力）を増加させ，機械力によ. 3.3 湿式人工汚染布の ATR-FT/IR スペクトル. た．各洗浄液における固体粒子汚れの洗浄率（120 rpm，. り固体粒子汚れが除去されたと推測される．. Fig. 5 に原白布，未洗浄の人工汚染布，各洗浄液で. 洗浄温度 40℃ における各洗浄液の洗浄率を Fig. 4. 洗浄した汚染布の ATR-FT/IR スペクトルを示す．こ. に 示 す．洗 浄 温 度 が 高 く な る に つ れ て 75 倍 希 釈. こ で，各 洗 浄 布 帛 の ス ペ ク ト ル （波 数 領 域 800∼. SAEW の洗浄率が 向 上 す る（40.1％ か ら 54.1％ に 変. 4000 cm1）を綿の最大ピークである 1057.8 cm1 の吸. 化）ことが判明した．また洗浄温度を 40℃ に上昇させ. 収強度で規格化した．油性汚れ成分由来の 2 つの吸収. た場合，アルカリ電解水（SAEW） は希釈倍率が高く. は， 帯（CH3 伸 縮 バ ン ド，お よ び CH2 伸 縮 バ ン ド）. （SAEW 濃度が薄く）なっても洗浄率が低下 （N ＝5，. 2930 cm1 および 2850 cm1 付近に観測され，一方タ. Fig. 3 Detergency of solid particle soil in each washing solution (25 ̊C for 10 min) (using surface reflectance).. Fig. 5 ATR-FT/IR spectra of original cotton fabric and artificially soiled fabrics in each washing solution (800 4000 cm1).. 170. Journal of Fiber Science and Technology (JFST), Vol.77, No. 5 (2021).
(6) ンパク質汚れ成分由来の吸収帯（アミド I バンド） は. 体洗剤による洗浄率が SAEW に比較して低いため，. 1650 cm に観測された．洗浄した汚染布のそれぞれ. 市販液体洗剤で洗浄した汚染布の 2 つの極大波数ピー. のピーク強度は，SAEW の希釈倍率が低く（SAEW. クが，湿式人工汚染布（洗浄前）に一致したと推測され. 濃度が濃く）なるにつれて低下し，原白布の吸収強度. る．. 1. に近づくことが判明した．この結果から，本解析手法. 次に，油性汚れ由来のピーク面積強度を算出し，各. により，同一綿布帛の表面に付着した油性汚れ成分，. 洗浄液の洗浄率の比較を行った．Table 5 に 10 分間，. 及びタンパク質汚れ成分を溶剤抽出のような前処理を. 回転速度 120 rpm で洗浄した布帛表面における油性. 施すことなく，直接的かつ同時に同定できることが明. 汚れ成分由来の相対強度と洗浄率を示す．ここで，人. らかとなった．. 工汚染布（洗浄前）における油性汚れ由来成分の強度を. 3.3.1 油性汚れ成分の洗浄性. 基準（1.0）とした．いずれの SAEW 希釈倍率おける油. Fig. 5-1 に原白布および各洗浄液で洗浄した人工汚. 性汚れ成分の洗浄率は市販液体洗剤と比較して高く，. 染布の ATR-FT/IR スペクトル（油性汚れ成分が観測. SAEW による油性汚れ成分の洗浄性が，市販液体洗. される C-H 伸縮振動の波数域を拡大）を示す．オレイ. 剤に比べて優れていることを示している．すなわち，. ン酸，トリオレイン，流動パラフィン，コレステロー. SAEW は，油性汚れの洗浄性に優れていることが明. ル等の油性汚れ由来のピークは 2930，2850 cm1 付近. らかとなった．SAEW の洗浄メカニズムとして，人. に観察され，SAEW の希釈倍率が高く （SAEW 濃度. 工汚染布に付着している油性汚れ成分が SAEW 中の. が薄く）なるにつれて，2 つの油性汚れピーク強度は. アルカリ成分と反応して脂肪酸カリウム塩に変化し，. 相対的に上昇するものの，いずれの希釈倍率における. これが界面活性剤として作用したと推測される．. SAEW のピーク強度も市販液体洗剤と比較して顕著. 3.3.2 タンパク質汚れ成分の洗浄性. に小さい．また SAEW で洗浄した汚染布の油性汚れ. ここではタンパク質汚れ成分の洗浄性を評価するた. 成分由来の極大波数ピークが低波数側にシフトし，特. め，1650 cm1 に観測されるアミド I バンドのピーク. に 25 倍希釈 SAEW で洗浄した汚染布のピーク形状. 面積強度に着目して解析を行った．. が，原白布（綿布）のスペクトル形状に近づいた原因と. Fig. 5-2 に原白布および各洗浄液で洗浄した人工汚. して，汚染布に付着した油性汚れ成分の除去率が高い. 染布の ATR-FT/IR スペクトル （タンパク質汚れ成分. ことに起因すると推測される．これに対して，市販液. が観測されるアミド I バンドの波数域を拡大） を示す．. Fig. 5-1 Oil-based soil band region (2650 3090 cm1) of the ATR-FT/IR spectra of the original cotton fabric and artificially soiled fabrics washed with different washing solution (25 ̊C for 10 min).. Fig. 5-2 Protein-based soil band region (1550 1850 cm1) of the ATR-FT/IR spectra of the original cotton fabric and artificially soiled fabrics washed with different washing solution (25 ̊C for 10 min).. Table 5 Relative intensity and Detergency of oil-based soil on the surface of artificially soiled fabrics washed with each washing solution (25 ̊C for 10 min). Washing solution. Relative intensity. Detergency (%). Artificially soiled fabrics. 1.00. 0.0. 25-fold diluted SAEW solution. 0.12. 88.0. 50-fold diluted SAEW solution. 0.25. 74.8. 75-fold diluted SAEW solution. 0.17. 82.6. Liquid detergent (Standard usage). 0.43. 57.0. Journal of Fiber Science and Technology (JFST), Vol.77, No. 5 (2021). 171.
(7) Table 6 Relative intensity and Detergency of protein-based soil on the surface of artificially soiled fabrics washed with each washing solution (25 ℃ for 10 min). Washing solution. Relative intensity. Detergency (%). Artificially soiled fabrics. 1.00. 0.0. 25-fold diluted SAEW solution. 0.08. 92.1. 50-fold diluted SAEW solution. 0.22. 78.3. 75-fold diluted SAEW solution. 0.20. 80.0. Liquid detergent (Standard usage). 0.32. 68.3. タンパク質汚れ由来のアミド I バンドピークは 1650 cm1 付近に観察され，SAEW の希釈倍率が高く （SAEW 濃度が薄く）なるにつれて汚染布のスペクト ル形状に近づくが，50 倍希釈以下の SAEW のピーク 強度は，市販液体洗剤と比較して小さいことが見て取 れる．一方，1710∼1740 cm1 付近のピークと SAEW の希釈倍率との間に相関がなく，吸収の大小関係に逆 転が観測された．1710∼1740 cm1 付近のピークは， それぞれオレイン酸（1710 cm1），トリオレイン由来 の C＝O ピーク（1745 cm1）に相当する［19］可能性も 考えられるが，この理由については不明である． Table 6 に 10 分間，回転速度 120 rpm で洗浄 し た 布帛表面におけるタンパク質汚れ成分由来の相対強度 と洗浄率を示す．ここで，人工汚染布（洗浄前） におけ る油性汚れ由来成分の強度を基準（1.0）とした．いず れの SAEW 希釈倍率おけるタンパク質汚れ成分の洗 浄率は市販液体洗剤と比較して高く，SAEW による. Fig. 6 Relationship between detergency of three soil components on the artificially soiled fabrics washed at 120 rpm and dilution ratio of SAEW.. タンパク質汚れ成分の洗浄性が，市販液体洗剤に比べ. れの洗浄性に優れていることを示唆している．また，. 優れていることを示している．SAEW の洗浄メカニ. SAEW の希釈倍率が高く（SAEW 濃度が薄く）なるに. ズムとして，人工汚染布に付着しているタンパク質汚. つれて，油性汚れおよびタンパク質汚れの洗浄率が大. れ成分が SAEW 中のアルカリ成分と反応して加水分. きく低下しないのに対して，固体粒子汚れの洗浄率が. 解し，タンパク質汚れ成分が除去されたと推測される．. 著しく低下した．なお，75 倍希釈 SAEW における油. 3.4 同一綿布帛上に付着した 3 種類の汚れ成分の洗. 性汚れおよびタンパク質汚れの洗浄率は，50 倍希釈. 浄率. SAEW と同程度（有意差なし）であり，油性汚れ成分. 次いで，同一綿布帛上に付着した 3 種類の汚れ成分. およびタンパク質成分を取り除く上で，75 倍希釈以. の洗浄率の比較を行った．表面反射率を測定してクベ. 下の SAEW 中に十分なアルカリ成分が存在している. ルカ−ムンク係数（K/S 値）から算出した洗浄率は，汚. と推測される．いずれの SAEW 希釈倍率における油. れの付着量との間に良好な直線関係があることが知ら. 性汚れおよびタンパク質汚れの洗浄率は，市販液体洗. れている［19］ ．また，ATR-FT/IR 法で観測した油性. 剤と比較して高く，このことは，SAEW による油性. 汚れ成分の相対強度と油性汚れの付着量との間に低濃. 汚れ成分の洗浄性が，市販液体洗剤に比べて優れてい. 度域を除き良好な直線関係が得られること［16］，タン. ることを示している．. パク質汚れに固有のアミド I バンドの面積強度が油性. これらの実験から，3 種類の汚れ成分の洗浄率と. 汚れ成分に特徴的な CH 伸縮振動のピークの面積強. SAEW の希釈倍率には明確な相関性が見られず，そ. 度と同等以上であったことから，3 種類の汚れ成分の. れぞれの汚れ成分に対する洗浄評価を独立に行う必要. 洗浄率の比較が可能と考えられる．. 性があることが判明した．従って，その分析を可能と. 回転数 120 rpm で洗浄を行った 3 種類の汚れ成分. する ATR-FT/IR 法を用いた油性汚れ成分，およびタ. に お け る 洗 浄 率 と SAEW の 希 釈 倍 率 と の 関 係 を. ンパク質汚れ成分の同時解析は，洗浄評価において極. Fig. 6 に示す．いずれの希釈倍率においても，SAEW. めて有効な手段となると考えられる．. の油性汚れ，およびタンパク質汚れの洗浄率は，固体 粒子汚れに比較して著しく高く，このことは，SAEW が固体粒子汚れよりも油性汚れ，およびタンパク質汚. 172. Journal of Fiber Science and Technology (JFST), Vol.77, No. 5 (2021).
(8) 4．結. 論. アルカリ電解水（SAEW） は，25 倍以上の希釈倍率 において，環境負荷が極めて少なく，かつ SAEW の pH （13.31）は，SAEW と 等 量 の K を 含 有 す る 0.22 M 水酸化カリウム水溶液の pH （13.60）に比較して低かっ たことから，SAEW 中のすべての K が水酸化カリウ ムとして存在しているのではなく，一部炭酸カリウム として 存 在 し て い る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た．ま た， SAEW は，炭酸ナトリウム水溶液と比較して，アル カリ緩衝能が低く，SAEW の衣類洗浄への使用は， タンパク質繊維布帛の損傷を抑制する上で有効となる ことを明らかにした．. 3. T. Kiriyama, H. Sugiura, M. Uehara, The Journal of Dermatology, 30, 708 (2003). 4. C. Shibata, H. Sugiura, M. Uehara, Hihu-no-Kagaku, 3 (2), 150 (2004). 5. C. G. T. Mathias, Occupational Skin Disease (R. M. Adams ed.), 3 rd ed., WB Saunders, Philadelphia, pp.353 (1999). 6. S. Miyamoto, T. Tsuruta, Bulletin of Graduate School of Education, Hiroshima University, 2 (52), 295 (2003). 7. N. Obata, Bulletin of Faculty of regional sciences, Toyama University of International Studies, 4, 121 (2004).. ATR-FT/IR 法を用いて人工汚染布の同一表面上に 付着した油性汚れ成分，およびタンパク質汚れ成分の 同時定量分析を行った結果，SAEW の油性汚れ，お よびタンパク質汚れの洗浄率は，固体粒子汚れに比較 して著しく高く，このことは，SAEW が固体粒子汚. 8. T. Takahashi, Y. Aso, T. Yamamoto, Sen-i Gakkaishi, 63 (5), 109 (2007). 9. N. Obata, Bulletin of Faculty of Contemporary Society, Toyama University of International Studies, 7, 49. れよりも油性汚れ，およびタンパク質汚れの洗浄性に. (2007). 10. N. Obata, Bulletin of Faculty of Contemporary Society,. 優れていることを示唆している．また，75 倍希釈し. Toyama University of International Studies, 2, 59. た SAEW の油性汚れ，およびタンパク質汚れ成分の. (2010).. 洗浄性は，市販液体洗剤に比較して優れていることが. 11. R. Oura, A. Kumada, Bulletin of Osaka University of. 明らかになった．SAEW の洗浄メカニズムとして，. Human Sciences, 7, 105 (2008). 12. A. Kuzuhara, Annual report of Tokyo Kasei. 人工汚染布に付着している油性汚れ成分が SAEW 中 のアルカリ成分と反応して脂肪酸カリウム塩に変化し， これが界面活性剤として作用したと推測される．さら に，SAEW の希釈倍率が高く（SAEW 濃度が薄く）な. University, 4, 217 (2017). 13. A. Kuzuhara, Annual report of Tokyo Kasei. るにつれて，油性汚れおよびタンパク質汚れの洗浄率. University, 6, 63 (2018). 14. A. Kuzuhara, Y. Shiga, K. Takeuchi, Y. Utagawa,. が大きく低下しないのに対して，固体粒子汚れの洗浄. M. Ueki, A. Isaka, J. Jpn. Res. Assn. Text. End-Uses.,. 率が著しく低下したことから，3 種類の汚れ成分の洗 浄率と SAEW の希釈倍率には明確な相関性が見られ. 61 (5), 373 (2020). 15. A. Isaka, E. Fujiwara, S. Ando, T. Ohashi, F.. ず，それぞれの汚れ成分に対する洗浄評価を独立に行. Koizumi, A. Kuzuhara, Annual meeting of The. う必要性があることが判明した． これらの実験から SAEW を用いた洗浄は，環境負. Society of Fiber Science and Technology Japan (2019). 16. A. Isaka, E. Fujiwara, S. Ando, T. Ohashi, F.. 荷の低減，タンパク質繊維布帛の損傷の軽減だけでは. Koizumi, A. Kuzuhara, J. Fiber Sci. Technol.,. なく，衣類に付着する 3 種類の汚れ成分，特に油性汚. submitted (2020). 17. Spectral Database for Organic Compounds, SDBS.. れ，タンパク質汚れの除去に対して極めて有効である ことが明らかとなった．. 文. 献. 1. K. Suzuki, K. Matsunaga, H. Ueda, Hihu, 41 (2), 130. 18. T. Nishimura, Fermacia, 46 (3), 276 (2012). 19. Tsunesada, M. Kawano, K. Mitsuishi,. H.. Kubokawa, J. Jpn. Res. Assn. Text. End-Uses., 43 (2) 130 (2002). 20. N. Katayama, Science of Closing Management, Kenpaku Sha, 59 (2002).. (1999). 2. N. Umemoto, H. Sugiura, M. Uehara, Allergology, 45 (2-3), 239 (1996).. Journal of Fiber Science and Technology (JFST), Vol.77, No. 5 (2021). 173.
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