京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

　現在主に使用されている酸化染毛剤を用いて染毛すると、毛髪や頭皮が傷み、染毛後にかぶれや激しい症状が現れることがあります。また、染毛に伴って大量の廃液が下水に廃棄されるとともに劇薬相当成分が染毛中に大気に放出されています。そこで、人体と環境への負荷をより低減させた染毛用染料を、(+)-カテキン・ロスマリン酸・茶抽出物などのバイオベースマテリアルを用いて開発しました。
　(+)-カテキンを酵素または化学酸化して得られる「カテキノン」は、主に4-(3, 4-ジヒドロ-3α, 5, 7-トリヒドロキシ-2H-1-ベンゾ-2α-イル)-1, 2-ベンゾキノンの化学構造をもつ物質カテキノンからなり、毛髪を黄～橙～茶色に染色します。茶抽出物からも同様のプロセスによって染料が得られます。
　一方、(+)-カテキン・ロスマリン酸・茶抽出物などのカテコール誘導体を含むバイオベースマテリアルと金属化合物を組み合わせると、毛髪を黒色や濃茶色に染色できます。

■研究の概要

　水質汚濁防止法(下水道法)が2001年に改正され、フッ素の排水基準は15ppmから8ppmと非常に厳しくなっています。フッ素化合物は熱的、化学的安定性と界面的特性に特長があり、生物活性に特異な性質をもつため、有機合成、医学、農学などの分野や様々な産業で使用され、その適切な処理が必要です。エレクトロニクス分野やめっき処理工程などで使用されているホウフッ化物は難分解性で、フッ素の処理を困難にしています。
　そこで本研究では、フッ素とホウフッ化物混合試料の分析法、並びにマイクロ波加熱を用いる迅速なホウフッ化物の分解法を開発しました。分解後のフッ素は、カルシウムイオンでフッ化カルシウムとして沈殿処理後、さらにジルコニウム担持のキレート樹脂を用いて処理する二段階処理により、フッ素濃度1ppm以下に処理することが可能です。

■研究の概要

　限りある資源の有効活用、有害廃棄物を生産しないことを考える上で、生物由来資源の利用は今後更に重要性を増します。生物資源のいくつかは適切な溶媒や化学反応を通じて可溶化、最成形することが出来ます。

■研究の概要

■背景
近年の地球環境問題から、非石油由来材料である天然繊維の有用性が見直されつつあります。一方、現代の社会においては依然、数多くの未利用または廃棄物となる天然繊維が存在しています。その中で抄紙技術は様々な繊維を好みの状態に成形するのに有用な技術として存在しています。
■目的
各種の天然繊維を集合して機能紙あるいはボードとして成形する手法の開発を目的としています。その際、繊維の性質や形状、目的とする特性にあわせて前処理、表面化学処理、バインダー樹脂や他材料との複合化などを検討します。
■内容
現在に検討しているものの例として以下のものがあります。
1.北山杉の杉皮を原料とした杉皮紙、杉皮ボードの作製
2.シルク繊維と竹パルプからなる混抄紙の作製と化学処理による機能付与　
3.ケナフ材料のみを用いた織物強化繊維ボードの作製と強度向上
4.ガラス繊維／パルプ混合繊維ボードの作製とマット材への利用
5.PLA樹脂をバインダーとして用いたシルク紙の作製
6.かんな屑／パルプ混合ボードの作製と断熱性の向上
7.古紙パルプを用いた掲示板の作製と押しピン特性改善
8.リサイクルを目的とする廃棄衣料を原料に用いる紙の抄紙
これ以外にも様々な天然材料から紙、ボードを作製し、その物理的特性の発現メカニズムの検討を行っています。

■研究の概要

■背景
・自然環境との共存を目指して、自然環境に影響の少ない小さな分子にまで自然分解させることのできる『生分解性プラスチック（グリーンプラ） 』が開発されています。
・『光による分解』もまた、自然の力を生かした処理法として有用と考えられます。
・生分解性と光分解性も併せ持つことによって、相乗効果による分解性の向上、分解速度のコントロール、分解範囲の限定といったそれぞれの目的に合わせた分解制御が可能となります。
■目的
・本研究は、生分解性高分子に光増感剤を加えた系に対して、光を照射したのちに生分解試験を行うことで、生分解性に対する光照射の効果を明らかにし、より効率の良い生分解プラスチックを開発することを目的とします。
■内容
・一般に脂肪族飽和ポリエステルは、高い生分解特性を示しますが（図1の①）、可視光や紫外線を吸収する官能基を持たないため、光分解を起こしにくいです（同②）。しかし、ある種の光増感剤を加えると、増感剤が光を吸収して光イオン化することで（同③）、放出された電子が媒体のポリエステルに捕捉されてエステルラジカルアニオンが生じ（同④）、続いて主鎖が分解することでポリマー主鎖の切断反応が起こります（同⑤）。
・優れた生分解性を示す脂肪族系直鎖状ポリエステルであるPBS/PBTオリゴマーやポリ乳酸を対象に（図2）、それぞれ光増感剤TMPDを添加して生分解試験を行ったところ、事前に光増感剤を加えて光照射することで、いずれも生分解性が格段に向上しました（図3(a)および(b)）。
・光反応で生じるラジカル中間体を電子スピン共鳴法（ESR）を用いて調べたところ、光増感剤の光イオン化によって放出された電子が（図4③）、電子親和性に富むエステル部位に捕捉されてエステルラジカルアニオンを生じ（同④）、これを開始剤として主鎖切断反応が起き（同⑤）、分子量が低下したり（同⑥）、時にはマクロモノマーとなって他の分子と結合して分子量の増加を示すことがわかりました（同⑦）。
・生分解性が光照射によって向上したのは、光分解によってあらかじめ主鎖の分解が進んでいたため、酵素による分解が速くなったと考えられました。
■応用
・コンポスト化に対する補助力：生分解速度の遅いポリマーの分解速度を、光照射によって促進させます。
・溶媒に不溶なネットワークポリエステルを分解して、可溶化させます。
■将来展望
・生分解速度の制御：うまく光照射を行って、材料の一部分だけを速く分解させることで、「特定の構造を保ちながら分解しつつも、最後には全体が崩れる」など、コントロールされた分解様式を設計することが可能。
・ポリマーの側鎖へ光増感官能基を結合させ、光・生分解の両機能性を持つ単体の材料を作ります。
・より効率よく電子放出を行う光増感物質の探求。
・酸化チタンTiO?など、環境に負荷の低い光触媒を応用。