JP2003166197A - キトサンまたはdacの炭酸ガスとの水溶液によるキトサンまたはdac処理紙の製造方法 - Google Patents
キトサンまたはdacの炭酸ガスとの水溶液によるキトサンまたはdac処理紙の製造方法Info
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Abstract
理技術の問題点を解消し、有機酸残存の問題が全くな
く、しかも有機溶媒を一切使用することもなく、強度や
印刷特性、耐水性を向上させ、水に対する難透過性を付
与し、さらには抗菌性や抗アレルギー性、そして生分解
性をも付与することのできる、新しいキトサンまたはD
AC処理紙の製造方法を提供する。 【解決手段】 キトサンまたは部分脱アセチル化したキ
チン:DACの炭酸ガスとの水溶液を紙に塗布し、キト
サンまたはDACを紙に含浸もしくは担持させる。
Description
またはDACの炭酸ガスとの水溶液によるキトサンまた
はDAC処理紙の製造方法に関するものである。
処理すると、紙の強度や耐水性が増大したり、印刷特性
が改善されるとの研究が報告されている。
その適用が期待される。
脱アセチル化物であり、部分的に脱アセチル化したもの
はDACと呼ばれ、それらは、生体適合性が優れた分子
量5万〜50万程度の天然高分子である。
り、抗アレルギー性や抗菌性等の作用を示すことから、
キトサンやDACを含んだ医薬品、食品、繊維、膜など
を開発する研究が盛んになって来ている。
な有機溶媒には全く溶けず、また水にも完全には溶解し
ないという大きな問題がある。
て、各種の有機酸を含む水溶液への溶解(特開平6−3
19517号、特開平11−193301、特開平11
−199601、特許公開2000−290187)、
或いは有機酸の緩衝水溶液を用いる(特開平9−110
634)などの方法が取られている。
ACを各種の有機溶媒を含む水溶液に溶解した溶液は、
酸による刺激が問題となる。
用いて紙の含浸あるいはコーティングを行うと、有機酸
が残存し、キトサンまたはDACは水に溶出し、安定な
特性、機能が得られないという問題があった。
者は、鋭意研究の結果として、従来のように有機酸を一
切使用することなしに、キトサンまたはDACを完全に
水に溶解させることのできる全く新しい方法を見出し、
これを実用性に優れた技術として提案した。
見出されたキトサンまたはDACの水溶液の新しい製造
法を踏まえ、これをさらに発展させて、従来からのキト
サンまたはDACによる紙処理技術の問題点を解消し、
有機酸残存の問題が全くなく、しかも有機溶媒を一切使
用することもなく、強度や印刷特性、耐水性を向上さ
せ、水に対する難透過性を付与し、さらには抗菌性や抗
アレルギー性、そして生分解性をも付与することのでき
る、新しいキトサンまたはDAC処理紙の製造方法を提
供することを課題としている。
の課題を解決するものとして、第1には、キトサンまた
は部分脱アセチル化したキチン;DACの炭酸ガスとの
水溶液を紙に塗布し、キトサンまたはDACを紙に含浸
もしくは担持させることを特徴とするキトサンまたはD
ACの炭酸ガスとの水溶液によるキトサンまたはDAC
処理紙の製造方法を提供し、第2には、前記のキトサン
またはDACの炭酸ガスとの水溶液の紙への塗布は、こ
の水溶液中への紙の浸漬、もしくはこの水溶液の紙表面
への流れ展開、ロールによる塗布あるいは噴霧によるこ
とを特徴とするキトサンまたはDAC処理紙の製造方法
を、第3には、塗布後の乾燥により水および炭酸ガスを
除去することを特徴とするキトサンまたはDAC処理紙
の製造方法を提供する。
サンまたはDACの炭酸ガスとの水溶液をパルプまたは
セルロース繊維と混合し、キトサンまたはDACをパル
プまたはセルロース繊維に担持させて製紙することを特
徴とするキトサンまたはDAC処理紙の製造方法を提供
する。
の出願の発明は、第6には、前記のキトサンまたはDA
Cの炭酸ガスとの水溶液は、炭酸ガスおよび炭酸水素イ
オンのうち少くともいずれかが含有されている水にキト
サンまたはDACが溶解されているものであることを特
徴とするキトサンまたはDAC処理紙の製造方法を、第
6には、キトサンまたはDACの炭酸ガスとの水溶液
は、炭酸ガスが通気された水にキトサンまたはDACが
溶解されているものであることを特徴とするキトサンま
たはDAC処理紙の製造方法を、第7には、キトサンま
たはDACの炭酸ガスとの水溶液は、pHが中性域の値
のものであることを特徴とするキトサンまたはDAC処
理紙の製造方法を、第8には、キトサンまたはDACの
炭酸ガスとの水溶液は、キトサンまたはDACの粉末も
しくはゲル状の水分散液に炭酸ガスを通気させることに
より得られたものであることを特徴とするキトサンまた
はDAC処理紙の製造方法を提供する。
有機酸や有機溶媒を使用する必要がなく、紙の強度、印
刷特性、耐水性等を向上させ、水に対する難透過性を付
与できるため、紙袋等の包装材として、あるいは壁材な
どの建築内装材等への有効利用が図られ、また紙に抗菌
性や抗アレルギー性、さらには生分解性を付与できるこ
とから、食品包装材や各種の衛生材料、農業資材等への
利用拡大が可能となる。
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
いて説明すると、その製造に際しては、キトサンまたは
DACは粉末状あるいはゲル状で水に分散させておくの
が好ましい。この場合キトサンまたはDACと水との割
合については、特に厳密な制限はないが、通常は、重量
比; 〔キトサンまたはDAC〕/〔水〕 として0.5%〜10%程度の割合としておくことが好
ましい。また、粉末状の場合は、その大きさは細粒状
に、ゲル状の場合は、懸濁液状になるように水分散させ
ることが好ましい。
液は、このような水分散液に炭酸ガスを通気させること
によって容易に調製することができる。たとえば、炭酸
ガスの上記水分散液への通気については各種の手段が適
宜に採用されてよく、また、その通気量については、溶
解のために充分な量の炭酸ガスを供給するために、水溶
液が透明になる時点を目安、もしくは実際的な指標とす
ることができる。過剰量の炭酸ガスが通気されたとして
も水から脱気されるので特に問題は生じない。pH値と
して中性域(pH6〜8)にあることを目安としてもよ
い。
て長期にわたって安定して保存することができる。そし
て、生成された水溶液は、上記の方法によって、不可避
的に混入する場合を除いては、有機酸や有機溶媒を含有
しないものとすることができる。
ル基を脱アセチル化したものであるが、この場合の脱ア
セチル化の割合は適宜でよく、たとえば通常は、水溶解
性の製膜性等を考慮すると、0.5%〜5%程度のもの
が良好である。
状に分散させ、炭酸ガスを吹き込むと、炭酸ガスは水に
溶解した二酸化炭素となり、次に水分子と反応して炭酸
を形成すると考えられる。
やDACと反応して自身は炭酸水素イオンになると同時
に、キトサンやDACをカチオン化して溶解させる。
り、生成する炭酸の量も僅かであるが、キトサンやDA
Cのような塩基が存在すると、それを溶解させるに必要
な量が余分に溶解する。
い。
調製方法に限られることはない。炭酸ガスおよび炭酸水
素イオンのうち少なくもいずれかが含有されている水溶
液として、キトサンまたはDACが水に溶解されていれ
ばよいからである。
サンおよびDACのいずれか一方を溶解した水溶液であ
ってもよいし、あるいは両者を溶解した水溶液であって
もよい。
またはDACの水溶液を用いて紙の処理、もしくは紙の
製造が行われるが、まず一つの方法は、この水溶液を紙
に塗布し、キトサンまたはDACを紙に含浸もしくは担
持させることを特徴としている。この方法においては、
キトサンまたはDACの水溶液の紙への塗布は、水溶液
中への紙の浸漬によるか、あるいは紙表面への水溶液の
スリットやノズルからの流れ展開の方法、さらにはロー
ル塗布やハケあるいはブレードによる塗布、そしてスプ
レー等での噴霧による方法等の各種のものが考慮され
る。
またはセルロースの繊維と混合し、キトサンまたはDA
Cをこれらの繊維に担持させて製紙する方法である。
によって、紙の繊維間への埋浸効果だけでなく、キトサ
ンやDACと繊維セルロースの側鎖との混和性による定
着(接着)力による効果の発現が得られることになる。
グルコース残基がβ(1−4)結合した高分子で、非常
に良く似た分子構造を持っており、そのために親水性で
ありながら、水には溶けないという性質も共通する。こ
れらのことから、キトサンとセルロース分子間はなじみ
が良いと考えられる。すなわち、セルロースで作られた
紙にキトサンは強く接着する。さらに、紙は一般的に、
その製造工程で部分的に酸化を受け、カルボニル基やカ
ルボキシル基が生成している。このカルボキシル基とキ
トサンのアミノ基は酸一塩基間の反応により、強く引き
合うから、さらにキトサンとセルロース間の相互作用は
強まる。キトサン一炭酸ガス溶液を含浸した紙を乾燥さ
せると、キトサン分子はセルロース繊維間で膜を形成す
る一方、線維どうしを橋かけして、接着剤のおような働
きをすると考えられる。その結果、僅かな量のキトサン
が付加するだけで、著しい強度の増大が見られると共
に、透水性が改良されたと考えられる。
理を行った場合には、乾燥後酢酸が残存する。これがキ
トサンを水溶性にし、紙の安定性や匂い等に問題が生
じ、それを取り除くにはアルカリでの処理が必要となっ
て来るために、実用的な見地からは、問題が多い。それ
に対して、キトサン一炭酸ガス溶液を用いる方法は、簡
単で酸の残存の問題は無く、紙の強度を増加させ透水性
を改良するのに、極めて有効な方法である。
は、一般的には、キトサンあるいはDACの水溶液の粘
度を200から2000mPs程度とし、温度を4℃か
ら30℃程度とすることが望ましい。
作は、1回で行ってもよいし、複数回の繰り返しにより
含浸あるいは担持の量をコントロールするようにしても
よい。
でもよいが、加熱乾燥によって、水および炭酸ガス、あ
るいは炭酸や炭酸水素イオンを除去することが望まし
い。この場合の乾燥温度は、一般的には、50℃から1
00℃の範囲が考慮される。そこで以下に実施例を示
し、さらに詳しくこの発明の実施の形態について説明す
る。もちろん以下の例で発明が限定されることはない。
定)に完全に溶解し、続いて苛性ソータ(0.5規定)
を滴下して塩酸を中和していくと、キトサンはゲル状に
沈殿してくる。
させておくと、ゲルは一ケ月程安定に存在できることが
知られている。
製し、それを水中に懸濁させた。
ので、液には粘さが無い。
と、ゲルは完全に溶解し、溶液は透明になり、液の粘度
が上がった.この溶液は、蓋をした容器中に保存すると
安定に保たれる。
た。
かった。 <実施例1>参考例と同様にしてキトサン(1%)一炭
酸ガス溶液を調製し、その中へ濾紙(ADVANTEC TOYO
製、NO.2、厚さ0.3 mm)を浸した後60℃の温度で乾
燥させた。キトサン吸着量を増加させるために、乾燥
後、再度含浸乾燥を繰り返した。キトサン処理した濾紙
の重量を測定して、含浸されたキトサン量を計算した
後、幅1.5cm,長さ5cmに短冊状に切断し、引っ
張り試験器にセットし、引っ張り強度と伸び率を測定し
た。図1に示すように、引っ張り強度は含浸量の増加と
共に増加していき、10%程度の含浸で強度は3倍に増
加した。
密度ポリエチレンに近い値である。セロファン(12−
20kg/cm2)の20倍近い。 <実施例2>紙にキトサンを含浸させると紙の透水製が
どのように改善されるかを、セルロース円筒濾紙(Whatm
an製)を用いて評価した。この濾紙は試験管状(18m
m×90mm)で厚さが1mmであり、この円筒濾紙を
キトサン一炭酸ガス溶液に浸した後、乾燥した。更にこ
の操作を繰り返して含浸量を増やした。この様に処理し
た円筒濾紙を試験管立てに立て、蒸留水を入り口近くま
で一杯に入れた後、底の部分に水が滲み出してくるまで
の時間を測定した。その結果、キトサン処理をしていな
い円筒濾紙では、1〜2秒で水が漏れ始め、直ぐに全液
が流れ出てしまった。2回処理した円筒濾紙は、40分
程度までは、外壁を触っても全く水濡れを感じなかった
が、その後、底面の一部からピンホール様に水が沁みだ
してきた。
個所を持って、擦り合わせる様に折り曲げを繰り返し
た。濾紙の場合には短時間でセルロース繊維が毛羽立ち
始め、その後、紙は切れてしまった。一方、キトサンで
処理した濾紙は、毛羽立たず、切断までの時間も長かっ
た。
発明によって、有機酸残存の問題が全くなく、しかも有
機溶媒を一切使用することもなく、強度や印刷特性、耐
水性を向上させ、水に対する難透過性を付与し、さらに
は抗菌性や抗アレルギー性、そして生分解性をも付与す
ることのできる、新しいキトサンまたはDAC処理紙の
製造方法が提供される。
度との関係を例示した図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 キトサンまたは部分脱アセチル化したキ
チン;DACの炭酸ガスとの水溶液を紙に塗布し、キト
サンまたはDACを紙に含浸もしくは担持させることを
特徴とするキトサンまたはDACの炭酸ガスとの水溶液
によるキトサンまたはDAC処理紙の製造方法。 - 【請求項2】 キトサンまたはDACの炭酸ガスとの水
溶液の紙への塗布は、この水溶液中への紙の浸漬、もし
くはこの水溶液の紙表面への流れ展開、ロールによる塗
布あるいは噴霧によることを特徴とする請求項1のキト
サンまたはDAC処理紙の製造方法。 - 【請求項3】 塗布後の乾燥により水および炭酸ガスを
除去することを特徴とする請求項1または2のキトサン
またはDAC処理紙の製造方法。 - 【請求項4】 キトサンまたはDACの炭酸ガスとの水
溶液をパルプまたはセルロース繊維と混合し、キトサン
またはDACをパルプまたはセルロース繊維に担持させ
て製紙することを特徴とするキトサンまたはDAC処理
紙の製造方法。 - 【請求項5】 キトサンまたはDACの炭酸ガスとの水
溶液は、炭酸ガスおよび炭酸水素イオンのうち少くとも
いずれかが含有されている水にキトサンまたはDACが
溶解されているものであることを特徴とする請求項1な
いし4のいずれかのキトサンまたはDAC処理紙の製造
方法。 - 【請求項6】 キトサンまたはDACの炭酸ガスとの水
溶液は、炭酸ガスが通気された水にキトサンまたはDA
Cが溶解されているものであることを特徴とする請求項
1ないし5のいずれかのキトサンまたはDAC処理紙の
製造方法。 - 【請求項7】 キトサンまたはDACの炭酸ガスとの水
溶液は、pHが中性域の値ものもであることを特徴とす
る請求項1ないし6のいずれかのキトサンまたはDAC
処理紙の製造方法。 - 【請求項8】 キトサンまたはDACの炭酸ガスとの水
溶液は、キトサンまたはDACの粉末もしくはゲル状の
水分散液に炭酸ガスを通気させることにより得られたも
のであることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか
のキトサンまたはDAC処理紙の製造方法。
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