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合成繊維と天然繊維の両方が生態系におけるマイクロプラスチックの蓄積に寄与しているだけでなく、このような放出を引き起こすメカニズムが繊維ポリマーの材料科学そのものに深く組み込まれているためである。繊維エンジニア、持続可能性の専門家、そしてアパレル業界全体の研究開発チームにとって、中心的な課題は、同じような原料から製造されているにもかかわらず、なぜ特定の繊維が他の繊維よりも大幅に多く脱落するのかを理解すること、そして使用期間を通じて本質的に繊維の脱落が起こりにくい繊維システムをどのように設計するかにあります。 熱分析高分子科学分野では広く利用されている熱分析ですが、繊維の開発分野ではまだあまり利用されていません。
シェディングを支える材料科学を理解する
すなわち、局所的な機械的損傷、繰り返されるストレスサイクルによる疲労の進行、ポリマー構造の段階的な熱的または化学的老化です。これらの原動力は独立しているわけではなく、むしろ互いに補強し合うことで、時間の経過とともに繊維の断裂を加速させる可能性がある。最近の研究では、一見似たような繊維組成の衣服であっても、糸の構造、生地の密度、仕上げの化学的性質、および加工中に付与される微細構造の完全性によって、一桁も異なる開繊率を示すことが実証されている（De Falco et al.）このようなばらつきは肉眼では見えないことが多いが、最終的には次のような差異に行き着く。 ポリマー遷移する、 熱安定性熱分析技術が極めて明瞭に定量化できる特性である。
予測ツールとしてのサーマル・テクニック
示差走査熱量測定 (DSC), 熱重量分析 (TGA)および 熱機械分析（TMA）はそれぞれポリマーの挙動を異なる側面から解明するもので、これらを併用することで、繊維の長期安定性に関する多次元的な肖像画を作成することができます。例えばDSCは次のような詳細な情報を提供します。
TGAは、仕上げ剤、バインダー、エラスタン成分、その他の添加剤が分解し始める温度を特定することで、繊維製品の多段階の劣化挙動に関する洞察を提供します。これらの成分は繊維間の凝集力と耐摩耗性に大きく寄与するため、機械的な故障が目に見えるようになるずっと前に、早期の熱劣化によって構造が弱くなる可能性があります。TMAは、繊維の温度依存的な剛性と減衰挙動をマッピングし、繊維の剥離にしばしば先行する微妙な軟化や硬化の遷移を捉えます。これらの熱技術を併用することで、研究者は繊維の剥離が起こってから初めて発見するのではなく、繊維が機械的に脆弱になる時期を予測することができます。
繊維研究開発における実践
研究開発チームにとって、マイクロファイバーの緩和戦略に熱分析を統合することは、製品開発のいくつかの段階にわたって、より多くの情報に基づいた決定を可能にします。熱遷移が洗濯中に経験するストレスと一致しないポリマーグレードを選択することで、材料の選択を改善することができます。TGAは、機能仕上げが早期に劣化するかどうかを確認することができ、衣服の寿命を通じて保護コーティングの完全性を維持するのに役立ちます。製造工程、特に延伸、ヒートセット、弛緩は、これらの工程が熱遷移をどのように変化させるかを追跡し、これらの変化を摩耗やピリングの挙動と関連付けることによって最適化することができる。再生繊維やバイオベースの繊維は、再加工の際にかなりの熱ストレスを受けることが多いため、断片化しやすい過分解のロットを避けるためにスクリーニングすることができます（Wilkinson et al.、2025）。さらに、熱分析は品質管理ツールとしても機能し、供給業者やバッチ間で、脱落に関連する特性を定義された範囲内に維持するのに役立ちます。
結論
熱分析は、繊維ポリマーの内部構造と長期的な環境性能との間に重要な橋渡しをします。DSC、TGA、TMAなどの技術により、繊維が温度、湿度、時間にどのように反応するかを詳細に把握することができるため、繊維業界は、マイクロファイバーの離脱を反応的に測定することから、本質的に離脱しにくい素材を積極的に設計することへとシフトすることができます。予測モデルは進化を続けており、特定の素材や試験条件に合わせて較正する必要がありますが、蓄積された証拠から、熱的手法を機械的試験や洗濯試験と組み合わせることで、より耐久性が高く、脱落の少ない繊維製品を設計するための強固な枠組みが得られることが明らかです。そうすることで、業界の性能目標と環境コミットメントの両方をサポートし、マイクロプラスチック汚染による世界的な負担を軽減しながら衣服の完全性を維持することを保証します。
参考文献
De Falco, F., Di Pace, E., Cocca, M. and Avella, M. (2019) ‘The contribution of washing processes of synthetic clothes to microplastic pollution’,Scientific Reports, 9, 6633. https://www.nature.com/articles/s41598-019-43023-x.
Hernandez, E., Nowack, B. and Mitrano, D.M. (2020) ‘Effect of age on microfibre release from polyester and cotton garments’,Environmental Pollution, 266, 115226.
Lant, N.J., Hayward, A.S., Peththawadu, M.M., Sheridan, K.J. and Dean, J.R. (2020) ‘Microfiber release from real soiled consumer laundry and impact of fabric care products and washing conditions’,PLOS ONE, 15(6), e0233332.https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0233332.
Wilkinson, J., Willemse, M. and Silva, L. (2025) ‘Critical review on microfiber release from textiles：Sources, influencing factors, detection methods, and reduction strategies’,Chemosphere, 367, 143376. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2025.144394.
