多応答最適化手法を用いた持続可能な糸と靴下の機能性および使用性性能の分析

なぜより良い靴下が重要なのか

長い一日を終えて足が痛く、汗をかいていると、靴下が単なる付属品ではないことがよく分かります。適切な靴下は足を乾燥させ、涼しく保ち、保護しますが、不適切な靴下は汗を閉じ込め、水ぶくれを起こし、さらには皮膚を強い日光にさらしてしまうことがあります。同時に、従来の綿や合成繊維の靴下は環境コストを伴います。本研究は、バナナ、フラックス（亜麻）、ヘンプ（大麻）といった植物由来の繊維を綿と混紡することで、快適で長持ちし、環境に優しい靴下が作れるかを検討しています。

農作物から日常の靴下へ

研究者たちは、種子や葉ではなく茎や幹から取れる「ばすと（幹）繊維」のうち、バナナ、フラックス、ヘンプという三種類に着目しました。これらの繊維は生分解性があり、畑での化学薬品や水の使用が綿より少なく済む点や、強度や水分処理などの特性をもたらす可能性がある点で魅力的です。チームは各繊維を綿と3つの比率（10%、20%、30%）で混紡した糸を紡ぎ、基準として純綿糸も用意しました。すべての糸は同じ種の編み機で、同じループ長と構造で靴下に編まれたため、性能差は主に繊維の混紡によるものと考えられます。

靴下はどのように試験されたか

これらの混紡が実際にどのように機能するかを見るために、靴下は複数の性質群について試験されました。物理・機械的試験では糸の強度、布の重量、厚さ、摩擦抵抗などが測定され、かかとやつま先の耐久性に関わる重要な指標となりました。快適性の試験では通気性、皮膚からの水分移動（吸湿・放散）、熱の伝わり方を評価しました。機能試験では布地が紫外線（UV）をどれだけ遮るか、さらには臭いの原因となる細菌の増殖を自然に抑えられるかを確認しました。研究者らはその後、灰色関係分析と呼ばれる統計的手法を用いて多くの試験結果を一つの総合スコアに統合し、異なる靴下設計を公平に順位付けしました。

繊維混紡は実際に何をもたらしたか

三種類の植物繊維は同じ振る舞いを示さず、混紡割合によって効果が変わりました。フラックス混紡は最も強い糸を生み、完成した靴下では生地の通気性を高めました。ヘンプ混紡は耐久性が際立っており、20～30%のヘンプ混紡靴下は純綿よりも摩耗抵抗が高く、靴内の圧力点でより遅く摩耗することが示唆されます。バナナ繊維混紡は特に水分処理と日光への対応に優れていました。バナナ繊維を含む靴下は汗の吸収と輸送が純綿より効果的で、足表面をより乾燥させ、特に20%配合で最も高いUV保護を示しました。ほぼすべての指標で、適度な量の幹繊維（10%または20%）が性能を向上させましたが、30%にまで高めるとバランスを欠いたり挙動が不安定になったりする場合がありました。

快適性、日よけ、そして「自然」な抗菌の限界

すべての靴下（純綿を含む）は、比較的厚く密な編みのため、標準的な衣料評価では優れたUV防護を提供しました。しかし、幹繊維、特にバナナを加えることでその保護はさらに高まりました。快適性に関しては、混紡は総合的な水分管理で純綿を上回り、多くの場合、通気性でも優れていました。これは異なる繊維の形状や剛性によって空気や汗のための有益な微小チャンネルが生まれるためです。一方で、ここで用いた簡易な平板試験では、どの靴下も有意な自然の抗菌効果を示しませんでした。著者らは、これらの繊維量をさらに増やすか、特殊処理や植物由来の仕上げを施すことで、靴下が単独で細菌の増殖や臭いを確実に抑えられるようになる可能性があると示唆しています。

今後の靴下づくりに向けて

本研究は、綿と慎重に選んだバナナ、フラックス、ヘンプの混紡が、従来の綿靴下よりも耐久性、快適性、日よけ性能に優れ、資源集約的な作物への依存を減らす可能性があることを示しています。すべての試験結果を総合したところ、最も総合的に優れていたのはバナナ繊維10%の靴下で、次いでフラックス10%とバナナ20%の混紡が続きました。日常使用者にとっては、より乾燥し、涼しく感じ、長持ちする靴下を、環境負荷の小さい繊維で作ることが期待できます。本研究はまた、「自然＝抗菌」という単純な図式は成り立たないことを示しつつ、植物由来素材から作る、より持続可能で高性能な履物への道を示しています。

引用: Jamshaid, H., Chandan, V., Ahmad, A. et al. Analysis of functional and serviceability performance in sustainable yarns and socks by using multi-response optimization technique. Sci Rep 16, 11631 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45167-z

キーワード: 持続可能な靴下, バナナ・フラックス・ヘンプ繊維, 水分管理, 紫外線防護テキスタイル, 繊維の耐久性