Direct Quantitative Analysis on Detergency of Soil Components Using ATR-FT/IR

Abstract

繊維の洗浄力評価に供される試料には,一般に数種 類の油性汚れ,タンパク質汚れ,固体粒子汚れを人工 的に付着させた湿式人工汚染布が使用され,また洗浄 率の評価方法としては,人工汚染布の洗浄前後の光学 的な表面反射率を測定してクベルカ-ムンク係数(K/S 値)を用いる方法が知られている[1].この方法は簡便 なため広く用いられるが,有色汚れ,すなわち固体粒 子汚れに対する洗浄効果のみに対象が限定される. 一方,有色成分を有さない無色の油性汚れの洗浄力 評価は,油性汚れ成分のソックスレー抽出[2],及び ガスクロマトグラフィー[3]や液体クロマトグラ フィー[4]などの分析機器による油性成分の定量化が 一般的に行われているが,試料の前処理や機器の測定 操作が煩雑であることが課題として挙げられる.一方, Tsunesada ら[5]は,繊維に付着した油性成分を有機 溶剤で抽出し,エステル結合を含む油性物質と脂肪酸 をAttenuated Total Reflection(ATR)-フーリエ変換 赤外分光(FT/IR)に基づいて定量する方法を提案して いるが,抽出操作が煩雑であることが同様の課題とし て挙げられる.これに対してGotoh ら[6]は,油性汚 れの指示プローブとして油溶性色素を混合した汚染布 を作製し,表面反射率を間接的に測定して,冒頭で述 べた手法と同様に K/S 値を用いて超音波洗浄の洗浄 力を評価している.しかしこの方法は,油溶性色素の みが選択的に除去される可能性を排除できないことか ら,指示プローブを用いない直接的かつ定量的な油性 汚れ成分の新たな洗浄率の評価手法が求められている. タンパク質汚れ成分の分析方法としては,ローリー 法[7]やビシンコニン酸法[8],ケルダール法[9],ビ ウレット法[10]などがあるが,これらの方法は一般に Abstract: To develop a novel spectroscopic method for quantitative evaluation of detergency, attenuated total reflection (ATR)-FT/IR spectroscopy was applied for quantitative analysis of oiland protein-based soil components adhering to cotton fibres without precedent extraction procedure. In addition, influence of washing time and mechanical action on the detergency of soap (sodium salt of fatty acid) for soils on clothing was examined by using this method. In particular, oiland protein-based soil contents can be separately estimated using relative intensities of their characteristic IR bands of CH2 and CH3 stretching (2930 and 2850 cm) and Amide I (1650 cm), respectively. In case of washing at a rotation rate of 60 rpm, no change was observed for the detergency of oil-based component between 1 and 15 min, whereas the detergency of proteinbased component slightly increased over 10 min. By contrast, in case of washing at 120 rpm, the detergency of two soil components remarkably increased with an increase of washing time. By using ATR-FT/IR method, oiland protein-based soil components attached to the same surface of a wet-type artificially soiled fabric can be directly and separately quantified at the same time. (Received 29 May, 2020; Accepted 30 March, 2021)