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繊維製品

繊維鑑別、繊維混用率、抽出液のpH、ホルムアルデヒド

繊維鑑別(JIS L 1030-1)

試験概要

 「繊維鑑別試験」とは、「繊維の種類」を調べる試験です。繊維には天然繊維の綿や麻、合成繊維のポリエステルやナイロンなど様々な種類があります。その繊維の種類を調べます。
 繊維の種類を調べるにはいくつかの手法があり、一般には複数の手法を組み合わせて調べます。この手法には、燃焼試験、顕微鏡試験、各種試薬に対する溶解試験、赤外吸収スペクトルの測定などがあります。

【燃焼試験】

 文字通り繊維を燃焼させます。繊維を炎に近づけたときの状態、炎の中に入れたときの状態、炎から離れたときの状態を観察します。炎の中で燃える繊維もあれば、溶けてしまう繊維もあります。

【顕微鏡試験】

 顕微鏡を使用して繊維の側面や断面を観察します。側面が真っ直ぐな繊維や、ねじれた繊維、ウロコのような形状を持つ繊維などがあります。テレビコマーシャルなどで髪の毛のキューティクルなどの側面写真を目にされたこともあるかと思います。

綿の側面
毛の側面
ポリエステルの側面

【溶解試験】

 例えば、

  1. 試薬Aで綿は溶解する、ポリエステルは溶解しない、ナイロンは溶解する。
  2. 試薬Bで綿は溶解しない、ポリエステルは溶解しない、ナイロンは溶解する。

というような、様々な薬品と繊維の種類との組み合わせによる 「溶解性の差」を利用する試験です。

【赤外吸収スペクトルの測定】

 赤外分光光度計を使用し、スペクトルの吸収帯と特定波数を測定する試験です。これは繊維の分子の構造を調べるものです。
 これらの試験によって「綿」「ポリエステル」「ナイロン」などの繊維の種類を調べるのが「繊維鑑別」試験です。この試験を行うことにより分かるのは、"繊維の種類"です。組成を表示する際の、繊維の種類やその割合の情報を得るためにも、「繊維鑑別」試験の確認が必要です。

繊維混用率(JIS L 1030-2)

混用率試験

 「混用率試験」とは、「生地に含まれる繊維の割合」を調べるものです。
 生地には、綿100%やポリエステル100%など一種類の素材で作られているものや、綿70%ポリエステル30%など2種類以上の素材を様々な割合で混合して作られているものがあります。このような、混合された繊維の割合を調べる試験が混用率試験です。

試験概要

 試料(生地)に含まれている繊維の割合を調べるためには、まずどのような繊維が含まれているか?ということを調べる必要があります。
 そのためには、 繊維鑑別試験 を行います。そして「解じょ法」「溶解法」「顕微鏡法」のいずれかの方法またはいくつかの方法の組み合わせにより、試料に含まれている繊維の割合を調べます。

繊維混用率

試料が織物の場合、タテ糸とヨコ糸が同じ単一の繊維であれば、その繊維の種類が求める結果になります。

 例えば、タテ糸が綿のみ(すなわち綿100%)、ヨコ糸が綿のみ(すなわち綿100%)の場合、試料の混用率は「綿 100%」になります。

試料が織物でタテ糸、ヨコ糸にそれぞれ単一の異なる繊維が使用されている場合(交織)は「解じょ法」を用います。

 例えば、タテ糸が綿のみヨコ糸がポリエステルのみの場合は、タテ糸とヨコ糸をバラバラに解じょして、綿とポリエステルそれぞれの重さを調べて、割合を算出します。

また、織物のタテ糸・ヨコ糸それぞれの糸に複数の繊維が混ざっている場合(混紡)は、まず繊維鑑別により繊維の種類を把握します。そして「溶解法」に使用する試薬を選定します。

 例えば、試料に綿とポリエステルが含まれる場合、ポリエステルは溶解しないが、綿を溶解する試薬を使用します。
 溶解する前に試料の重さを調べておき、試薬により綿を溶解させた後、残ったポリエステルの重さを調べます。溶解する前の重さから溶解して残った重さを引き算すると、溶解した繊維の重さが計算できます。これらの重さから割合を算出します。
 繊維は湿気(水分)により重さが変わるため、重さを調べる際には乾燥させる必要があります。そのうえで、各繊維に規程の水分量(公定水分率)を加味して結果を算出します。

その他には、顕微鏡を使用して繊維の本数を数える「顕微鏡法」があります。

 これは薬品に対する溶解性が同じ繊維(例えば綿と麻)を区別するために、顕微鏡で繊維を拡大観察して、一本ずつその外観を確認して、その本数をもとに計算して割合を求めます。

 糸の構成によっては、これらの手法を組み合わせて混用率を求める場合もあります(例えばタテ糸が綿のみ、ヨコ糸が綿とポリエステルの混紡の場合、タテ糸とヨコ糸を解じょし、次いでヨコ糸に溶解法を用います)。
 これらの試験により、「綿 45.5%、ポリエステル 40.5%、ナイロン14.0%」などの繊維の割合を調べます。

抽出液のpH

試験概要

 安全性に対する関心が高まってきていますが、衣料品などの繊維製品は肌へ与える影響を考慮して、"生地のpH"について基準(中国のGB規格、韓国のKCマークなど)が設定されていることがあり、その場合、中国内販向けの対象となる製品では試験が必要となってきます。
 "生地のpH"と書きましたが、実際には生地を水(または塩化カリウム溶液)に侵漬し、振とう処理して得られた抽出液のpHを測定します。

 GB/T7573の試験の流れは以下の通り(ISO 3071 や JIS L 1096・B法も同様)です。
 試料2gを採取し、細かく切断します。切断した試料と水100mLを栓付フラスコに入れて密栓します。手で振とうし、試料と水をなじませた後、振とう器で2時間浸透します(振とう操作)。
 得られた抽出液をpHメーターで測定します(pHメーターによる測定)。
 GB規格やKCマークでは乳幼児用製品、肌に直接触れる製品(肌着、靴下など)、肌に直接触れない製品などで分類され、それぞれ基準値が異なっており、乳幼児用製品の基準値が最も厳しくなっています。

試験の流れ
振とう操作
pHメーターによる測定

遊離ホルムアルデヒド試験

ホルムアルデヒド

「遊離ホルムアルデヒド試験」とは、「ホルムアルデヒドが遊離する度合い」を評価するものです。もう少し化学的な表現をしますと、「液相抽出により抽出されるホルムアルデヒドの量」を評価する試験です。
 遊離ホルムアルデヒド試験は別名「ホルマリン試験」とも呼ばれます。ホルマリンはホルムアルデヒドの水溶液の別名です。ホルムアルデヒドには、防腐作用・殺菌作用などがあります。衣料品関連では樹脂加工などの際に使用されることの多い便利な物質ですが、日本では法規制がありその使用が制限されています。使用の制限については2区分に分けられています。

  • 繊維製品のうち、おしめ、おしめカバー、などで出生後24月以内の乳幼児用のもの → 便宜上、区分1とします。
  • 繊維製品のうち、下着、寝衣、手袋及び靴下(出生後24月以内の乳幼児用のものを除く)など → 便宜上、区分2とします。

 過度のホルムアルデヒドが使用された衣料品を着用した場合、粘膜刺激や皮膚アレルギーを生じる危険があります。そんな危険を事前に察知できるのが「遊離ホルムアルデヒド試験」です。

試験方法

 まず一定の重さの試料を計りとります。
 計りとった試料と水100mlを三角フラスコへ入れ、60分間40度で温めます。生地にホルムアルデヒドが含まれている場合は、ホルムアルデヒドが水へ溶け出してきます。この操作を"抽出"といいます。コンピュータの表計算ソフトの「抽出」と同じ意味合いで、液へ溶け出すものをぬき出します。
 そして、抽出した液に試薬を加えます。
 この試薬は、ホルムアルデヒドと反応すると発色して黄色になります。試料からホルムアルデヒドが多く抽出された場合には濃い黄色となります。この黄色の濃さの度合いを分光光度計という機器で測定します。

抽出
free_formaldehyde02
試薬による発色

試験結果

 試験結果には大きく分けて二通りの算出方法があります。

 ひとつは、試験結果に「A-A」という表現が用いられます。
 「A」は試料の分光光度計の測定値(吸光度)、「A」はブランク(空試験)の測定値(吸光度)です。 ここで出てくる"A"は、absorbance(吸光度)の頭文字です(これは、上記の区分1に該当します)。例えば、「遊離ホルムアルデヒド試験(A-A)0.05」というようなものが遊離ホルムアルデヒド試験の試験結果となります。

 もうひとつは、濃度〔ppm単位(μg/g)〕での表現です。
 これは予め、吸光度の値と濃度との関係を求める計算式を作成しておき、測定した吸光度から濃度を求めます(これは上記の区分2に該当します)。例えば、「遊離ホルムアルデヒド試験 75(ppm)」、「遊離ホルムアルデヒド試験 75(μg/g)」というようなものが遊離ホルムアルデヒド試験の試験結果となります(ppm=μg/g ppm は parts per millionで百万分率です)。

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