AN-NIR-118
2024-08
【技術資料】近赤外分光法(NIRS)による繊維製品中の綿含有率測定
Fast, non-destructive cotton content analysis with NIRS
概要
綿とポリエステルは、衣類を作るうえで最も広く使われている生地の二つです。ポリエステルは石油化学製品から作られる合成素材であり、綿は綿の種子から収穫される天然で持続可能な繊維です。これらの繊維素材のうち、耐水性があり耐久性の高い衣類にはポリエステルが最適であり、通気性がよく涼しい夏服には綿のほうが適しています。
繊維製品には、繊維組成に応じた表示が義務付けられています。繊維組成を判定する手順には、機械的方法、化学的方法、顕微鏡による方法があり、いずれも時間がかかります。これに対し、近赤外分光法（NIRS）は、迅速かつ化学薬品を使用しない代替分析手法です。このアプリケーションノートでは、近赤外分光法(NIRS)を用いて、繊維製品中の綿の含有率を30秒以内に測定する方法を紹介します。
試験機器
本研究では、綿とポリエステルの組成が異なる10種類の繊維サンプルを近赤外分光法(NIRS)で分析し、綿含有率を定量するための検量線予測モデルを作成しました。サンプルは、NIR分光計（OMNIS NIR Analyzer Solid、図1）を用いて反射モードで測定しました（1000～2250 nm）。測定にはラージリッドを使用し、ホルダーは使用せず、繊維サンプルが測定窓に均一に押し当てられるようにしました。測定モードにはマルチポイント測定を選択しました。データ取得および検量線予測モデルの作成には、OMNISソフトウェアを使用しました。
表 1. ハードウェアおよびソフトウェア機器の概要
| 機器 | 品番 |
|---|---|
| OMNIS NIR Analyzer Solid | 2.1071.0010 |
| OMNIS NIR用ラージリッド(黒) 100 mm | 6.07402.110 |
| OMNIS スタンドアロンライセンス | 6.06003.010 |
| Quant Developmentライセンス | 6.06008.002 |
結果
測定した10本のNIRスペクトル（図2）を用いて、天然繊維と合成繊維のさまざまな混紡繊維製品における綿の割合を定量するための検量線予測モデルを作成しました。検量線予測モデルの精度は相関図を用いて評価し、NIR分光法による予測値と従来分析値との間に非常に高い相関があることが示されました。それぞれの統計指標（FOM）は期待される精度を示しており、日常分析における実現可能性を裏付けています（図3）。
結果 繊維製品中の綿含有率
| R2 | SEC (%) | SECV (%) |
|---|---|---|
| 0.999 | 0.50 | 0.59 |
まとめ
このアプリケーションノートでは、混紡繊維製品中の綿の割合を迅速かつ簡単に測定できることを実証しました。NIR分光法は、繊維を識別する際に、他の標準的な試験方法に代わる、迅速でコスト効率が高く、精度の非常に高い手法をユーザーに提供します。さらに、NIRS分析は非破壊で、試薬を一切使用せず、わずか30秒で結果が得られます。
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