生地の混紡を選別できる新しい発明：衣類のリサイクルに向けた新しい一歩に

繊維の組成や原産地などのデータが入った目に見えない繊維を開発。この繊維は衣服に織り込まれ、バーコードのように読み取ることができます。

文：Prachi Patel
2023年2月16日

世界中で毎年約9200万トンの繊維製品が廃棄されています。そのうちの85％以上が埋立地に捨てられ、それは毎秒ゴミ収集車1台分の量にもなっています。しかし、生地は一般に混紡であり、何でできているかを見分けるのは難しいため、リサイクルは複雑な問題となっています。

生地が作られたときから寿命が尽きるまで、ラベルを貼って追跡する正確な方法があれば、アパレル産業における機能的な循環型経済の実現に大きく貢献すると考えられます。

ミシガン大学の研究者らは、そのための新しい技術として、生地の組成や原産地に関する固有の情報を暗号化し、生地に直接織り込んでバーコードのように読み取ることができる追跡可能な特殊繊維を開発しました。

この繊維は、蝶の羽にヒントを得て設計されたもので、工業施設で材料選別に一般的に使われる携帯型または高速の赤外線読み取り装置に対応する光学特性を持つよう設計されています。この繊維を使えば、店頭に並べられ、使用されるまで、生地のライフサイクルにおいて、その繊維を追跡することができます。そして、衣服が廃棄されるときに、繊維から情報を読み取ることで、簡単に分別してリサイクルすることができます。

「私たちのユニークなアプローチは、簡単に実装できる少しだけの変更でシステム全体をより良く機能させることができる」と、この研究を率いた材料工学のMax Shtein教授は、学術誌Advanced Materials Technologiesにこの研究を報告しています。

Fashion for Goodが最近行った調査では、低グレードの消費者向け繊維製品の4分の3（ヨーロッパだけで年間50万トン近く）がリサイクル可能であることが示されました。例えば、綿やスパンデックス、ポリエステルがどの程度、それらの製品に含まれているかを正確に把握することは、リサイクルにとって非常に重要です。

しかし、どこでどのような材料を使って作られたかというこの情報は、通常、衣類についている洗濯表示に記載されているため、簡単に取り除かれたり劣化したりするとShtein氏は指摘します。

しかも、その情報は必ずしも正確ではありません。1万着以上の消費者向け衣料品を調査したところ、ほぼ3分の1は読みやすいケアラベルがなく、ケアラベルがあるもののうち41％は不正確なラベルだったことがわかりました。

Shtein氏らが作った追跡可能な繊維は、生地に直接組み込むことができるため、より強固なものとなっています。「この繊維自体は簡単に作れますが、偽造するのは難しい」と、論文の主執筆者であるBrian Iezzi氏は言います。

研究者らは、アクリルとポリカーボネートという2種類のプラスチックを交互に何十層にも重ねた素材から作業を開始します。この2つの透明な素材を組み合わせることで、光を曲げて色のように見える光学効果を作り出します。この現象が、蝶の羽のきらめきを生み出すのです。

原料を加熱して引っ張ると、髪の毛のような細い繊維ができます。原料の配合や引っ張る速度を調整することで、研究者らは理想の光学特性やリサイクル適性を実現しました。

Iezzi氏によると、研究室では既に非常に短い時間で何キロメートルもの「繊維バーコード」を作成することができるそうです。また、この繊維は現在繊維メーカーが使用している工業用機器を使って、生地に組み込むことができることも実証しています。繊維の材料は、世界中で簡単に手に入る汎用プラスチックであるため、この繊維は衣料品に25セント程度の低コストで付加できるはずです。

「スケーラブルな製造方法と繊維の材料費の安さから、この光学的読み取りが可能なバーコードは短期間（数年以内）で大規模な商業的統合が可能になると考えている。」とIezzi氏は述べています。

出典: Brian Iezzi et al. Polymeric Photonic Crystal Fibers for Textile Tracing and Sorting. Advanced Materials Technologies, 2023.