(57)【要約】【課題】ゲルブロッキングや吸湿による固着を防ぎ、液体の吸収速度を向上させた、生分解性を有する吸収材を提供することを目的とする。【解決手段】ビスコースと、上記ビスコース中のセルロース相当分の０．１〜２．５重量倍の炭酸カルシウムとを含む混合水溶液を、内径が０．２〜２．０ｍｍの吐出孔から、５〜５０ｃｍ／秒の線速度で連続的に押出し、上記混合水溶液の表面張力により、上記混合水溶液の微小液滴を形成させ、この微小液滴を酸性水溶液と接触させて、上記微小液滴を凝固・再生させると共に上記炭酸カルシウムを発泡させることにより、粒径が０．２〜２．０ｍｍ、水を吸水させた時の所定の吸水時間が１〜３００秒である、セルロースを主成分とする粒状吸収材を製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビスコースと、上記ビスコース中のセルロース相当分の０．１〜２．５重量倍の炭酸カルシウムとを含む混合水溶液を、内径が０．２〜２．０ｍｍの吐出孔から、５〜５０ｃｍ／秒の線速度で連続的に押出し、上記混合水溶液の表面張力により、上記混合水溶液の微小液滴を形成させ、この微小液滴を酸性水溶液と接触させて、上記微小液滴を凝固・再生させると共に上記炭酸カルシウムを発泡させることにより、粒径が０．２〜２．０ｍｍ、水を吸水させた時の所定の吸水時間が１〜３００秒である、セルロースを主成分とする粒状吸収材を製造する方法。
【請求項２】
上記の酸性水溶液の温度が３０〜６０℃である、請求項１に記載の粒状吸収材を製造する方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法により得られた粒状吸収材の表面層を物理的に研磨した、粒状吸収材の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の方法により得られた、衛生用品用の粒状吸収材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は粒状吸収材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、吸収材とは、自重の数倍〜数千倍の水や油を吸収できる材料をいう。このような吸収材は、例えば、紙オムツや生理用ナプキンのような使い捨て衛生用品、あるいは油取りやオイルフェンスのような環境用品に使用されて、その高い吸収性を発揮している。水の吸収材の原料としては、アクリル系吸水ゲルなどが用いられている。また、油の吸収材の原料としては、ポリプロピレン繊維などが用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記材料を用いた吸収材はいずれも生分解性がなく、使用済みの製品を処理する際に問題があった。また、アクリル系吸水ゲルによる吸収材は、表面が膨潤して内部の乾燥した部分まで液体が浸透しにくくなるゲルブロッキングを起こすことがあり、空気中の水分を吸湿することによって固着してしまうおそれもあった。さらに、最近、吸収量が高いだけではなく、吸液の所要時間を短縮した吸収材が市場に求められるようになってきた。
【０００４】
そこでこの発明は、ゲルブロッキングや吸湿による固着を防ぎ、吸液の所要時間を向上させた、生分解性を有する吸収材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、ビスコースと、上記ビスコース中のセルロース相当分の０．１〜２．５重量倍の炭酸カルシウムとを含む混合水溶液を、内径が０．２〜２．０ｍｍの吐出孔から、５〜５０ｃｍ／秒の線速度で連続的に押出し、上記混合水溶液の表面張力により、上記混合水溶液の微小液滴を形成させ、この微小液滴を酸性水溶液と接触させて、上記微小液滴を凝固・再生させると共に上記炭酸カルシウムを発泡させることにより、粒径が０．２〜２．０ｍｍ、水を吸水させた時の所定の吸水時間が１〜３００秒である、セルロースを主成分とする粒状吸収材を製造する方法により、上記の課題を解決したのである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる方法により、粒径の分布が小さくて、また粒径も小さく、表面積が大きく、かつ吸液の所要時間が短いセルロース吸収材を得ることができる。また、このセルロース吸収材は、セルロース製であるため生分解性を有しており、ゲルブロッキングや吸湿による固着を起こしにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明について詳細に説明する。
この発明は、ビスコースと、炭酸カルシウムとを含む混合水溶液を所定の内径の吐出孔から所定の線速度で連続的に押出し、上記混合水溶液の表面張力により、微小液滴を形成させ、この微小液滴を酸性水溶液と接触させて、上記微小液滴を凝固・再生させると共に上記炭酸カルシウムを発泡させることにより、セルロースを主成分とする粒状吸収材を製造する方法である。
【０００８】
上記混合水溶液に含まれるビスコース中のセルロースの濃度は、上記混合水溶液に対して５〜１５重量％であると好ましい。セルロース濃度が５重量％より低いと、得られたセルロース粒子の強度が低下する。一方、１５重量％より多いと、上記混合水溶液の粘度が高くなり、液滴状にするのが困難になる場合がある。
【０００９】
また、上記混合水溶液中の炭酸カルシウム添加量は、上記ビスコース中のセルロース相当分の０．１〜２．５重量倍であることが必要である。上記炭酸カルシウムは発泡することで、上記の再生されるセルロースを多孔化する効果を有しており、この量が０．１重量倍未満であると発泡が不十分で、得られる吸収材の表面積や大きさが十分でなくなってしまうおそれがある。一方で、２．５重量倍を超えると、発泡しすぎてしまい、粒径の分布が大きくなりすぎるおそれがある。
【００１０】
なお、上記混合水溶液には上記ビスコースと上記炭酸カルシウムのほかに、様々な機能性材料を複合させてもよい。例えば、活性炭を複合させて、得られる上記粒状吸収材に消臭機能を付与してもよい。
【００１１】
上記混合水溶液を押出す吐出孔は、内径が０．２〜２．０ｍｍであることが必要である。内径をこの範囲に絞り、所定の線速度で連続的に押出すことで、上記混合水溶液は落下するにつれて次第に細い流れになり、この細い流れから上記混合水溶液そのものの表面張力により微小液滴が形成されるようになる。上記吐出孔の内径が２．０ｍｍを越えると、押出された液の流れが十分に細くならないため、液滴も十分小さくならず、得られる粒状吸収材の表面積が十分でなくなり、吸収速度が低くなってしまうおそれがある。一方、０．２ｍｍ未満であると、細すぎて上記吐出孔が詰まりやすくなってしまい、生産性が悪い。
【００１２】
上記混合水溶液を上記吐出孔から押出す際の線速度は、５〜５０ｃｍ／秒であることが必要である。５ｃｍ／秒以上の線速度で押出すことにより、上記条件を満たす内径の吐出孔から出る上記混合水溶液の表面張力により微小液滴を形成させることが出来る。一方で、５０ｃｍ／秒を越えると、押出されてから液滴を形成するまでの時間がかかり、落下中に液滴を形成し難い場合がある。
【００１３】
上記の微小液滴を酸性水溶液と接触させると、上記混合水溶液中のビスコースが凝固・再生される。この際に凝固・再生とともに、上記混合水溶液に含まれる炭酸カルシウムが発泡することによってセルロースが多孔化されて、内部の表面積が大きくなり、吸液量の大きい粒子となる。この粒子に、必要に応じて脱硫、漂白、水洗、乾燥等を行い、上記粒状吸収材が得られる。
【００１４】
上記酸性水溶液の温度は、３０〜６０℃であることが望ましく、４０〜５５℃であるとより望ましい。３０℃以上であると、上記のセルロースを再生させて発泡させる際の効率がよりよくなり、出来上がる粒子吸収材の表面を覆う皮部を薄くして、吸収速度をさらに上げることが出来る。ただし、６０℃を超えてしまうと、セルロースの酸加水分解が激しくなって強度低下が著しいので望ましくない。
【００１５】
上記酸性水溶液の種類としては、塩酸、リン酸、硫酸などの溶液が挙げられる。上記酸性水溶液の濃度は、０．１〜５Ｎであることが望ましい。０．１Ｎ未満であるとビスコースの凝固・再生に長時間を必要とし、炭酸カルシウムの発泡も不十分となる。一方、５Ｎを越えると、セルロースの酸加水分解が激しくなって強度低下が著しいので望ましくない。
【００１６】
上記のようにして製造される粒状吸収材は、粒径が０．２〜２．０ｍｍとなることが必要である。粒径が２．０ｍｍを超えると、表面積が減少して吸収速度が遅くなりすぎるおそれがある。一方、０．２ｍｍ未満は、粒径が細かすぎて取り扱いが不便になる。
【００１７】
上記のようにして製造される粒状吸収材は、ポリプロピレン製のピペットチップ（φ７．５ｍｍ×７０ｍｍ）の先端を５ｍｍカットして先端の内径を１．５ｍｍとし、このピペットチップ内に、得られた試料である上記粒状吸収材を充填し、染料で着色した水をピペットチップの先端から吸液させ、先端から４５ｍｍ部分まで吸液する時間を測定して求めた吸水時間が、１〜３００秒であることが必要である。吸水時間がこの範囲であれば、吸液速度は実用的なものとなる。３００秒を越えると、素早い吸収を必要とする製品では不十分となってしまうおそれがある。一方、吸水時間が１秒未満となると、吸湿しやすくなるおそれがある。
【００１８】
上記のようにして製造された粒状吸収材を、さらにその表面層を物理的に研磨するとより望ましい。物理的に表面を研磨された粒状吸収材は、粒子の表面を覆う皮部が取り除かれたり薄くなったりして、液体が内部に浸透しやすくなる。この研磨を行う方法としては、例えば、上記粒状吸収材をミキサーに入れて混合し、粒子同士を摩擦させる方法が挙げられる。
【００１９】
上記のような粒状吸収材は、水や油などの液体を吸収する製品に用いることができる。このような製品としては、例えば、生理用ナプキンや紙オムツなどの衛生用品や、油取りやオイルフェンスなどの環境用品が挙げられる。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例によりこの発明をより具体的に説明する。
（吸液速度測定方法）
まず、吸液時間の測定方法について説明する。ポリプロピレン製のピペットチップ（φ７．５ｍｍ×７０ｍｍ  （株）アシスト製：Ａ−１２２）の先端を５ｍｍカットし、先端の内径を１．５ｍｍにする。このピペットチップ内に、得られた試料を充填し、染料で着色した水、５０％グリセリン水溶液及びリモネンをピペットチップの先端から吸液させ、先端から４５ｍｍ部分まで吸液する時間を測定した。以下、水を用いた場合を「吸水時間」、５０％グリセリン水溶液を用いた場合を「吸液時間」と表し、リモネンを用いた場合を「吸油時間」と表す。なお、５０％グリセリン水溶液は、血液とほぼ同等の粘度であり、ここでは模擬血液として用いた。
【００２１】
（吸水量測定方法）
次に、所定浸漬時間中での吸水量の測定方法について説明する。試料１ｇ（Ａ）を純水中に所定時間浸漬させた後、ガラスフィルター（岩城硝子（株）製：２Ｇ１）を用いてこの試料を吸引濾過する。吸引濾過後の試料重量（Ｂ）を測定し、下記式（１）により吸水量を算出した。
吸水量（ｇ／ｇ）＝（Ｂ−Ａ）／Ａ・・・・・・（１）
【００２２】
（実施例１）
ビスコース（レンゴー（株）製：セロファン製造用ビスコース：セルロース濃度９．５重量％）１０００ｇと、このビスコースから再生されるセルロースの０．５０重量倍となる炭酸カルシウム（日東粉化工業（株）製：ＳＳ＃３０）４７．５ｇと水１００ｇとを均一に混合して混合水溶液を調製した。この混合水溶液を、１３ｃｍ／秒の線速度で、内径０．９８ｍｍの吐出孔から連続的に押出し、生じた微小液滴を温度が３０℃である１Ｎ塩酸に滴下した。再生、水洗後に脱硫、漂白して乾燥させ、平均粒径が１．５６ｍｍである粒状吸収材９５ｇを得た。この粒状吸収材について、吸水時間、吸液時間及び吸油時間の測定を行った結果を表１に示す。また、吸水量の測定を行った結果を表２に示す。なお、得られた粒状吸収材の電子顕微鏡（（株）日立製作所製：Ｓ−２４６０Ｎ型）写真を図１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
（実施例２）
実施例１の手順において、１Ｎ塩酸の温度を５０℃とした以外は実施例１と同様の手順により平均粒径１．７６ｍｍの粒状吸収材９５ｇを得た。この粒状吸収材について、吸水時間、吸液時間及び吸油時間の測定を行った。その結果を表１に示す。また、この吸収材について、吸水量の測定を行った。その結果を表２に示す。なお、得られた粒状吸収材の電子顕微鏡写真を図２に示す。
【００２６】
（実施例３）
実施例２で得られた粒状吸収材を、ヘンシェルミキサー（三井鉱山（株）製：ＦＭ２０）によって４００ｒｐｍで５分間に亘って混合し、粒子同士を摩擦させ、粒子の表面を物理的に研磨した。得られた粒状吸収材の平均粒径は１．５５ｍｍであった。この研磨した粒状吸収材について、吸水時間、吸液時間及び吸油時間の測定を行った結果を表１に示す。また、吸水量の測定を行った結果を表２に示す。なお、得られた粒状吸収材の電子顕微鏡写真を図３に示す。
【００２７】
（比較例１）
実施例１の手順において、混合水溶液を３ｃｍ／秒の線速度で吐出した以外は実施例１と同様の手順により、平均粒径が２．６１ｍｍであるセルロース粒状物を得た。このセルロース粒状物について、吸水時間、吸液時間及び吸油時間の測定を行った結果を表１に示す。また、吸水量の測定を行った結果を表２に示す。なお、得られたセルロース粒状物の電子顕微鏡写真を図４に示す。
【００２８】
（比較例２）
高吸水性ポリマー（（株）クラレ製：ＫＩゲル  平均粒径１．２５ｍｍ）について、吸水時間、吸液時間及び吸油時間の測定を行ったが、ピペット内部でゲルブロッキングが発生したために、先端から４５ｍｍ部分まで吸収されなかった。
【００２９】
（結果）
吸液速度測定で、市販の高吸水性ポリマーでは吸液が完了しない条件において、線速度を１３ｃｍ／秒として得られた実施例１の粒径１．５６ｍｍである粒状吸収材は、線速度を３ｃｍ／秒として得られた比較例１の粒径２．６１ｍｍであるセルロース粒状物よりも、粒径が小さくなった分、吸収に要する時間が大きく短縮された。また、セルロースの再生と発泡を行う１Ｎ塩酸の温度を３０℃から５０℃に上げて発泡の度合いを強めた実施例２や、表面を研磨した実施例３では吸収に要する時間はさらに短縮し、吸液速度が向上した。
【００３０】
吸水量測定で、実施例２及び３は、比較例１と比較して３６００秒後の吸水量が向上した。また、それぞれの５秒後の吸水量は３６００秒後の吸水量の６０％以上と、高い割合に達した。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１において得られた粒状吸収材の電子顕微鏡写真
【図２】実施例２において得られた粒状吸収材の電子顕微鏡写真
【図３】実施例３において得られた粒状吸収材の電子顕微鏡写真
【図４】比較例１において得られた粒状吸収材の電子顕微鏡写真
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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