(57)【要約】【課題】柔細胞から得られえる繊維は、燃料とする以外に有効な利用方法が無く、果実やサトウキビ、サトウダイコン等からの絞り粕の多くは産業廃棄物として処分されている。【解決手段】柔細胞から得られる微細な繊維は、不織布製造時に添加するバインダーとして有効であり、不織布の引っ張り強度を向上させることができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の柔細胞より得られた繊維からなる不織布製造用バインダー。
【請求項２】
柔細胞がサトウキビ由来である請求項１に記載の不織布製造用バインダー。
【請求項３】
柔細胞より得られた繊維の懸濁安定性が５０％以上である請求項１に記載の不織布製造用バインダー。
【請求項４】
請求項１に記載のバインダーを用いて製造された不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業分野において種々の目的、用途で利用されている不織布の製造において用いられるバインダー及び、そのバインダーを用いて製造された不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物より得られる繊維は、紙・パルプや衣料用途で大量に使われているが、その繊維のほとんどが強固な二次壁からなる細胞壁を有した長細い形状の繊維細胞に由来するものである。一方、二次壁が発達していない柔細胞は、細胞壁が弱く方形の細胞が多いため、従来の繊維細胞と同等の用途には使用することができない。
【０００３】
柔細胞が集合した柔組織は、果実や茎の内部に多く存在し、果実からのジュースの絞り粕やサトウキビ、サトウダイコンからのショ糖液の絞り粕に豊富に存在する。しかしながら、これらの絞り粕の多くは農産廃棄物、産業廃棄物として処分されることが多く、有効利用されているケースは少ない。
【０００４】
産業廃棄物となる植物の絞り粕を有効利用する方法はいくつか提案されており、ぶどう酒の絞り粕を一定期間発酵後、乾燥、粉砕して家畜の飼料として利用する方法（例えば、特許文献１参照）や、大豆の絞り粕であるおからを焼成炭化させ、粉体または粒体として濾過剤、濾過助剤として利用する方法（例えば、特許文献２参照）、おからに麹菌を接種して乾燥させたものを食品の添加物として利用する方法（例えば、特許文献３参照）等が挙げられる。
【０００５】
しかしながら、飼料や食品の添加物とする場合には成分の点で原料が制限されるため、ぶどう酒の絞り粕やおからといった特定のものにしか適用できないという問題がある。その点、炭化した濾過剤、濾過助剤は原料の制約は少ないものの、逆に原料となり得るものが豊富で、搾汁粕のような含水率の高い材料をあえて炭化するのは効率が悪く、原料として不適当であると考えられる。
【特許文献１】特開平２００２−１７１９１６号公報（第１〜２頁）
【特許文献２】特開平１１−０７６８１３号公報（第１〜２頁）
【特許文献３】特開平５−０６８５０３号公報（第１〜６頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記実状を鑑みたものであって、産業廃棄物となることの多い植物の絞り粕を、その中に多く存在する柔細胞より得られる繊維の特徴を活かして有効利用することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため検討した結果、柔細胞の細胞壁をパルプ化処理する等して得られる繊維は、木材等から得られる繊維に比べて細く短いために、従来の製紙原料や繊維素材として利用するのは困難だが、細い繊維であることによる比表面積の大きさと、乾燥時に形成される繊維間の水素結合を活かして、不織布製造時のバインダーとして利用できることを見出した。
【０００８】
また、柔細胞より得られる繊維をバインダーとして不織布を製造すると、シートの形成が促進される他、シート強度が高くなることを見出し、さらに柔細胞より得られる繊維に、微細化処理を施すことにより、その効果はさらに高くなることを見出した。
【０００９】
本発明における植物の柔細胞より得られる繊維とは、植物の茎や葉、果実等に存在する柔細胞を主体とした部分を、アルカリで処理する等して得られるセルロースを主成分とし、水に不溶な繊維である。
【００１０】
本発明におけるバインダーとは、湿式法により不織布を製造する際に、主体となる繊維同士をつなげるために原料の全体の０．１〜９９．９％（ｗ／ｗ）の範囲で添加されるものである。本発明における柔組織より得られる繊維は、主体となる繊維同士の接点に付着したり、主体となる繊維間を架橋する等してバインダー効果を発現しているものと想定される。そのため、バインダーとして用いられる繊維は、比表面積が大きく、強固な結合力を有するもの程効果が高いと言えるが、微細でセルロースによる水素結合の形成能を有する本発明の繊維は、バインダーとして好適であると言える。
【００１１】
本発明における不織布とは、水等の液体に懸濁した各種繊維を網等の上に分散し、脱水しながら繊維を積層させる湿式法により製造されるシートである。
【００１２】
本発明における繊維の懸濁安定性が５０％以上であるとは、本発明おける０．１％（ｗ／ｗ）濃度の繊維懸濁液を２４時間静置した際に、繊維の沈降面より下の懸濁液の体積が全体の体積の５０％以上となることである。この懸濁安定性は分散性と解釈することもでき、繊維の分散性が高く、懸濁液がより均一である程、懸濁安定性が高いと言える。この懸濁安定性は繊維の大きさと関係しており、繊維が微細である程その懸濁液の安定性は高い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、植物の柔細胞から得られる繊維が不織布製造の際のバインダーとして利用することが可能となった。この植物の柔細胞は、搾汁粕等の産業廃棄物に豊富に含まれていることから、これら廃棄物の有効利用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明において、植物の柔細胞を得るためには、茎の内部柔組織や葉の葉肉、果実等を粉砕するなどすればよいが、工業的には食品加工工場や製糖工場等から排出される、果実からのジュースの絞り粕やサトウキビ、サトウダイコン等からの搾汁粕を用いるのが最適である。中でもサトウキビの搾汁粕を利用する際には、例えばアムケイン社製のケインセパレーターを用いて、サトウキビの茎から予め柔細胞を多く含む部分のみを分離して搾汁することにより、柔細胞を多く含む粕を得ることができ、効率的である。
【００１５】
本発明において、柔細胞から繊維を得るためには木材からパルプを製造する際のパルプ化処理を適用するのが良い。例えば、苛性ソーダ等のアルカリと混合、加熱してリグニンを分解除去するクラフトパルプ化法やソーダパルプ化法を用いることができる。詳細なパルプ化処理条件は、原料の性状や目的とする繊維の性状、収率等を鑑みて適宜決定すればよい。アルカリを洗浄後、必要に応じて漂白処理を行なう。漂白剤として過酸化水素、二酸化塩素、次亜塩素酸ソーダ、酸素、オゾン等を用いることができる。漂白後、洗浄して繊維の懸濁液を得ることができる。
【００１６】
パルプ化処理により得られた繊維は、そのままでもバインダーとして利用可能だが、微細化処理により懸濁安定性を５０％以上とすることで、さらにバインダー効果を高めることができる。微細化処理には、高速の回転刃によりせん断力を与える回転刃式ホモジナイザーや、高速で回転する円筒形の内刃と固定された外刃との間でせん断力を生じる二重円筒式の高速ホモジナイザー、超音波による衝撃で微細化する超音波破砕器、繊維懸濁液に少なくとも３０００ｐｓｉの圧力差を与えて小径のオリフィスを通過させて高速度とし、これを衝突させて急減速することにより繊維にせん断力、切断力を加えて微細化する高圧ホモジナイザー等を用いることができる。
【００１７】
懸濁安定性の評価は、得られた繊維懸濁液を０．１％（ｗ／ｗ）濃度に調整してメスシリンダー等に入れ、２４時間静置後の懸濁した繊維の沈降面より下の体積を読み取って、懸濁液全量に対する割合を算出すればよい。
【００１８】
本発明における不織布は、湿式抄紙法で製造される。原料スラリーの調製には、主体となる繊維、バインダーの他、必要に応じて分散剤、増粘剤などを適宜添加し、１％〜０．００１％程度の固形分濃度に調整する。この原料スラリーをさらに所定濃度に希釈して抄紙機へ送り、湿式抄紙する。抄紙機としては、円網抄紙機、長網抄紙機、短網抄紙機、傾斜型抄紙機、これらの中から同種または異種の抄紙機を組み合わせてなるコンビネーション抄紙機などを用いる。
【００１９】
本発明における不織布の製造に用いられる繊維としては、レーヨン、セルロース、ポリオレフィン、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、全芳香族ポリアゾメチン、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾール（ＰＢＺＴ）、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン−（酢酸）ビニルアルコール共重合体、炭素、黒鉛、フェノール樹脂などからなる単繊維や複合繊維が挙げられ、これら単独でも良いし、２種類以上の組み合わせでも良い。ＰＢＺＴはトランス型、シス型の何れでも良い。また、ガラス、マイクロガラス、ロックウール、アルミナ、アルミナ・シリカ、ジルコニア、チラノ、炭化珪素、チタン酸カリウム、アルミナウィスカ、ホウ酸アルミウィスカ、ステンレス、銅、その他の金属などからなる繊維を用いることもできる。
【００２０】
本発明により製造された不織布は、各種用途で広範囲に使用することができる。
【００２１】
（実施例１〜８）
脱葉し約５０ｃｍの長さに切りそろえた沖縄産サトウキビの茎をケインセパレーター（アムケイン社製）で処理した。得られたフレーク状の茎内部を、スクリュープレスで圧搾した後、１０Ｌ容のオートクレーブに投入した。液比４、有効アルカリ添加率１１〜１４％となるように苛性ソーダを混合し、保持温度１２０℃、保持時間３０分の条件で処理した。ろ過による洗浄後、試料濃度８％、有効塩素濃度２％となるように次亜塩素酸ソーダを加えて攪拌し、室温で８時間漂白した後、ろ過により洗浄した。これによりサトウキビ柔細胞由来の繊維懸濁液が得られた。
【００２２】
不織布を製造するための原料スラリーを、表１に示した原料とバインダー及び含有率の通り、パルパーを用いて調製した。表１中の「Ｒ１」は、繊度０．８８ｄｔｅｘ、繊維長７ｍｍのレーヨン繊維（大和紡製コロナＳＢ）、「ＰＰ１」は、繊度０．７７ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍのポリプロピレン繊維（大和紡製Ｐｚ）、「ＰＰ２」は、繊度０．７７ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍの芯鞘複合繊維（大和紡製ＮＢＦ−Ｈ、芯部：ポリプロピレン、鞘部：ポリエチレン）、「ＰＥＴ１」は、繊度０．１ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維（帝人製）、「ＰＥＴ２」は、繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍの芯鞘複合繊維（帝人製ＴＪ０４ＣＮ、芯部：ポリエチレンテレフタレート、鞘部：ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンイソフタレートの共重合体）、「Ａ１」は、繊度０．１ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍのアクリル繊維（三菱レイヨン製ボンネル）、「ＰＡ１」は、繊度０．６６ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍのナイロン６繊維（ユニチカ製）、「ＰＡ２」は、繊度２．７ｄｔｅｘ、繊維長６ｍｍのパラ系全芳香族ポリアミド繊維（東レ・デユポン製ケブラー１Ｔ６３８）、「ＰＡ３」は、パラ系全芳香族ポリアミドパルプ（帝人製トワロンパルプ１０９４）、「ＰＥＴ３」は、繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍの全芳香族ポリエステル繊維（クラレ製ベクトランＮＴ）を意味する。「Ｐ１」は、サトウキビ柔細胞繊維を意味する。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
円網抄紙機を用い、スラリー１〜８を湿式抄紙し、坪量３０ｇ／ｍ２、厚み９０μｍの不織布１〜８を作製した。
【００２５】
（比較例１〜３）
円網抄紙機を用い、スラリー９〜１１を湿式抄紙し、坪量３０ｇ／ｍ２、厚み９０μｍの不織布９〜１１を作製した。
【００２６】
不織布１〜１１を５０ｍｍ巾、２００ｍｍ長の短冊状に５本以上切りそろえた。卓上型材料試験機（（株）オリエンテック製、ＳＴＡ−１１５０）の試料ツカミで試料の両端を１００ｍｍ間隔をあけて挟み、上端を１００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で切断するまで引き上げていき、最大荷重を計測し、平均値を引張強度とし、表２に示した。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
表２に示した通り、実施例１と比較例１を比べると、サトウキビ柔細胞繊維を含有しない比較例１より、含有する実施例１の方が明らかに引張強度が強くなっており、サトウキビ柔細胞繊維のバインダー効果が明らかである。実施例２と比較例２、実施例３と比較例３を比べると、サトウキビ柔細胞繊維をバインダーとして用いた実施例２と３は、比較例よりも少ないバインダー量で、引張強度が強くなっており、サトウキビ柔細胞繊維のバインダー能力が高いことが明らかである。実施例４〜８で作製した不織布もサトウキビ柔細胞繊維をバインダーとして用いているため、強度が強い。
【００２９】
（実施例９）
実施例１〜８で用いたサトウキビ柔細胞繊維を１％（ｗ／ｗ）の懸濁液とし、回転刃式ホモジナイザー（オステライザー、オステライザー社製）を用いて、１Ｌの懸濁液を１５７００ｒｐｍで０、０．５、１、２、４分間処理した（試料１）。また、高圧ホモジナイザー（ニロ・ソアビ社製）を用いて、１Ｌの懸濁液を５００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で０、０．５、１、２、４分間循環処理した（試料２）。試料１、２をそれぞれ０．１％（ｗ／ｗ）として１００ｍＬ容のメスシリンダーに入れて静置し、２４時間後の微細セルロース繊維の沈降体積を測定した。懸濁液全体に対する微細セルロース繊維の沈降体積の割合である懸濁安定性を算出した。結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
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【００３１】
表３より、試料１、２ともに処理時間が長くなるに従い懸濁安定性が高くなり、繊維の微細化がすすんでいることが明らかであった。
【００３２】
上記試料１、２のそれぞれをバインダーとして用い、実施例１に従って、スラリー１の配合で不織布を抄紙し、引っ張り強度をそれぞれ測定した。結果を表４に示す。
【００３３】
【表４】
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【００３４】
試料１、２ともに懸濁安定性が高いもの程、不織布の強度が強くなったが、懸濁安定性が５０％を超えると強度の上昇は余り認められなかった。懸濁安定性が５０％を超えると強度がほぼ飽和していることから、懸濁安定性が５０％以上であればバインダー効果が一定であることが分かった。
【００３５】
（実施例１０）
北海道産サトウダイコンの皮を向いた後、クラッシャーミルで粉砕、搾汁後の粕を得た。実施例１に従って、サトウキビ柔細胞繊維と同様に、サトウダイコン柔細胞繊維をバインダーとしたスラリー１の配合で不織布を抄紙し、引っ張り強度を測定した。その結果、３４．２Ｎ／５０ｍｍとなり、比較例１〜３と比べて強度が強く、バインダー効果が得られていることが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明により、植物の柔細胞より得られた繊維は不織布のバインダーとして利用することが可能となり、産業廃棄物である果実や茎、葉の絞り粕を有効利用することが可能となった。