JP3187915B2 - 抄造体の製造方法、音響振動板及びその製造方法 - Google Patents

抄造体の製造方法、音響振動板及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微生物産生セルロース
(いわゆるバクテリアセルロース)を抄造してなる抄造
体及びその製造方法に関するものであり、さらには微生
物産生セルロースを用いた音響振動板及びその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】バクテリアのような微生物が産生するセ
ルロースは、結晶性の高いα−セルロースを主体とし、
非常に微細で配向性が強い等の特徴を有し、各方面でそ
の有効利用が検討されている。例えば、特開昭59−1
20459号公報には、前記微生物産生セルロースのシ
ートを医療用パッドに利用することが記載されており、
さらに特開昭61−281800号公報には、音響用振
動板として利用することが提案されている。
【0003】ところで、上述の微生物産生セルロースを
利用する場合、なんらかの方法でフィルム化あるいはシ
ート化する必要がある。そして、従来、微生物産生セル
ロースをフィルム化あるいはシート化する方法として、
培養して得られた微生物産生セルロースゲルシートを壊
すことなくそのままプレス等を用いて脱水、乾燥を行う
方法や、培養した微生物産生セルロースゲルをミキサー
等で完全に離解しスラリー状にした後、紙と同様に湿式
抄造を行う方法が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
場合、定形のシートを得ようとすると、培養の段階から
の生産管理が必要で、生産性が悪く製造コストの点で問
題が多い。例えば、プレスによる方法を音響振動板の製
作に適用する場合、バクテリアにより構築され優れた音
響的特性を発現する特異的な構造が壊されることなく振
動板に反映されるという利点を有するものの、目的とす
る振動板に形状、重量を合致させて微生物産生セルロー
スを培養しなければならず、培養時間等に厳密な培養管
理が要求され、工業的規模での製造には向かない。
【0005】これに対して、後者の場合、微生物産生セ
ルロースゲルをミキサー等で離解を施し使用するので、
培養時の形状や重量等に制約を受けることはなく、培養
工程は非常に生産的になるが、微生物産生セルロースゲ
ルを離解したスラリーは、水中に直径0.02μm程
度、長さ数百μm程度のミクロフィブリルが分散された
状態であるため、抄造の際に排水、脱水に長時間を要
し、やはり生産性が極めて悪い。
【0006】また、音響振動板の製作に適用すると、バ
クテリアにより構築された優れた音響的特性を発現する
構造が壊されることになり、バクテリアセルロース振動
板の特徴である優れた音響物性が大きく損なわれる虞れ
がある。
【0007】そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであって、培養の段階での生産管理が
不要で、しかも抄造の際の排水や脱水を容易なものとす
ることを目的とし、これによって生産性に優れた抄造体
及び音響振動板を提供し、さらにはそれらの製造方法を
提供することを目的とする。また、本発明は、微生物産
生セルロースの有する優れた物性を維持することがで
き、音響特性に優れた音響振動板及びその製造方法を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の目
的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、微生物産性セル
ロースのゲルを細かく切断して粒状のゲルとすれば、抄
造の際に水が逃げ易く排水、脱水が短時間で済むとの知
見を得、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明
の抄造体の製造方法は、微生物産性セルロースゲルを細
分割して平均最大長が0.1mm〜3mmの粒子状とな
し、これによって形成される微生物産性セルロースゲル
粒子を含むスラリーを抄造することを特徴とするもので
ある。
【0009】また、本発明の音響振動板は、粒子状の微
生物産生セルロースゲルを含むスラリーが抄造されてな
り、少なくともセルロース系繊維の一部が微生物産生セ
ルロースとされてなることを特徴とするものであり、さ
らに本発明の音響振動板の製造方法は、微生物産生セル
ロースゲルを細分割して粒子状となし、これによって形
成される微生物産生セルロースゲル粒子を含むスラリー
を抄造することを特徴とするものである。
【0010】本発明において使用される微生物産生セル
ロースは、ある種のバクテリアを培養することによって
微生物学的に産出されるもので、セルロース及びセルロ
ースを主鎖としたヘテロ多糖類を含むもの、及びβ−
1,8、β−1,2等のグルカンを含むものである。ヘ
テロ多糖類の場合のセルロース以外の構成成分は、マン
ノース、フラクトース、ガラクトース、キシロース、ア
ラビノース、ラムノース、グルクロン酸等の六炭糖、五
炭糖及び有機酸等である。
【0011】上記微生物産生セルロースを産生する微生
物は特に限定されないが、アセトバクター・アセチ・サ
ブスピーシス・キシリナム(Acetobacter aceti subsp
xylinum )、アセトバクター・パストウリアン(Acetob
acter pasteurian)、アセトバクター・ランセンス(Ac
etobacter rancens )、サルシナ・ベントリクリ(Sarc
ina ventriculi)、バクテリウム・キシロイデス(Bact
erium xyloides)、シュードモナス属細菌、アグロバク
テリウム属細菌等を利用することができる。
【0012】これらの微生物を培養して微生物産生セル
ロースを生成させる方法は、細菌を培養する一般的方法
に従えばよい。得られる微生物産生セルロースは、ミク
ロフィブリルが絡み合った構造をしており、ゲルの形で
得られる。得られた微生物産生セルロースは、そのまま
使用してもよいし、アルカリ溶液または漂白剤で処理し
て改質し、総窒素含有率を1.5重量%以下、α−セル
ロース含有率を95重量%以上として使用してもよい。
【0013】本発明においては、上述の微生物産生セル
ロースを抄造して抄造体あるいは音響振動板とするが、
このとき微生物産生セルロースを離解するのではなく、
ゲルの状態を保ったまま細分割して微生物産生セルロー
スゲル粒子となし、これを含んだスラリーを抄造する。
この微生物産生セルロースゲル粒子は、水を保持してゲ
ル状態を保つものであり、この点で離解したものとは大
きく異なる。
【0014】上記微生物産生セルロースを細分割して微
生物産生セルロースゲル粒子とする方法は任意であり、
どのような方法を採用しても構わないが、具体的な手法
を例示すれば、食品用みじん切り機、フードカッター、
ミートチョッパー等で機械的に細分割する方法が挙げら
れる。あるいは、微生物産生セルロースゲルを液体窒素
等で急速凍結し、冷凍粉砕機で粉砕粒子化する方法も好
適である。
【0015】細分割された微生物産性セルロースゲル粒
子の大きさ(平均粒子径。ここでは粒子の平均最大長と
する。)は、抄造の際の排水時間を短縮して生産性を向
上するという観点から、0.1mm以上とすることが好
ましい。また、得られる抄造体や音響振動板の均一性が
悪くなることから、前記平均粒子径は3mm以下とする
ことが好ましい。
【0016】
【作用】微生物産生セルロースを離解すると、ミクロフ
ィブリルが水中に分散された状態になり、これを抄造す
ると排水、脱水に非常に長時間を要する。これに対し
て、培養した微生物産生セルロースゲルを細分割したゲ
ル粒子を含むスラリーを抄造すると、粒子状であるため
に水が逃げ易く、排水、脱水が短時間で済む。
【0017】また、培養した微生物産生セルロースゲル
は細分割して使用するため、培養時の形状等に制約が生
ずることもない。
【0018】一方、微生物産性セルロースが優れた物性
(例えば音響物性)を発揮する要因は、 (1)バクテリアが構築する特異的な網目構造(バクテ
リアがセルロースを作りながら分裂繁殖するためにセル
ロースフィブリルが枝分かれし、網目構造が構成され
る。)を有すること、 (2)太さ0.02〜0.05μmの極細繊維(繊維素
あるいはフィブリルと称される。)であり、抄造体を構
成したときに、20〜50μmと太い繊維から構成され
る抄造体(例えば紙)比べて強度を左右する繊維間の
結合、すなわちセルロース繊維間の水素結合が非常に多
く存在すること、 (3)脱水、乾燥と同時に大きな面配向をすること、で
ある。
【0019】ここで、微生物産生セルロースの離解を行
うことは、(1)及び(2)の特徴事項を完全に破壊す
ることになるため、物性(例えば音響物性)を大きく低
下させることになる。これに対して、微生物産生セルロ
ースゲルを粒子化して用いると、(1)〜(3)の特徴
事項を粒子内に残すことになり、この粒子の集合体は、
脱水乾燥により面配向した鱗片状の微生物産生セルロー
スが積層した構造となり、物性が大きく低下することは
ない。
【0020】
【実施例】以下、本発明を適用した実施例について、具
体的な実験結果を参照しながら詳細に説明する。
【0021】微生物産生セルロースゲルの調製 シュクロース5g/dl、酵母エキス0.5g/dl、
硫安0.5g/dl、リン酸水素カリウム0.3g/d
l、硫酸マグネシウム0.05g/dlからなる組成の
培地(pH5.0)50mlを容量200mlの三角フ
ラスコに張り込み、120℃で20分間蒸気殺菌して培
養液を作製した。
【0022】次いで、この培養液に、酵母エキス0.5
g/dl、ペプトン0.3g/dl、マンニトール2.
5g/dlからなる組成の試験管斜面寒天培地(pH
6.0)で30℃、3日間生育させたアセトバクター・
アセチ・サブスピーシス・キシリナム(ATCC 10
821)を1白金耳ずつ接種し、30℃で培養した。上
記条件で30日間培養したところ、培養液の上層に白色
のバクテリアセルロース性多糖類を含むゲルが形成され
た。
【0023】得られたゲルを、4%の水酸化ナトリウム
溶液に20℃で3時間浸漬して改質した後、洗液がアル
カリ性を示さなくなるまで蒸留水で水洗した。
【0024】抄造排水時間の測定 上述のようにして得られた微生物産生セルロースゲル
(以下、BCゲルと称する。)を液体窒素で急速凍結
し、冷凍粉砕機( JANKE&KUNEL社製、A10 )により粉砕
粒子化した後、ふるい(TESTING SIEVE )を用いて粒子
径による分別を行った。
【0025】次いで、上記粉砕粒子化されたBCゲル粒
子を用いて抄造を行い、排水時間を測定した。測定に際
しては、図1に示すように、高さ150mm、直径80
mmの筒状体1の底部に抄紙径70mmとなるように1
50メッシュの抄紙網2を設け、試料(濃度0.1%)
200mlを入れた後、円錐形の吸引部3から吸引真空
圧400mmHgで吸引排水した。
【0026】結果を表1に示す。なお、比較のため、同
様のBCゲルを離解したスラリーについても測定を行っ
た。
【0027】
【表1】
【0028】この表を見ると明らかなように、BCゲル
粒子を用いた場合には、離解したスラリーに比べて排水
時間が大幅に短縮されており、また平均粒子径が大きい
ほど排水時間が短い。なお、この表1には記載していな
いが、平均粒径3μm以上のBCゲル粒子を用いた場合
には、排水時間は短くて済んだが、得られたシートは均
一性が悪くなる傾向にあった。
【0029】音響物性の測定 上述の手法によって得られたシートについて、音響物性
を測定した。測定項目は、内部損失 tanδ、ヤング率
E、密度d、縦波伝播速度Cである。なお、測定は振動
リード法により行った。また、比較のため、BCゲルを
プレスにより脱水乾燥したシート及びBCゲルを離解し
たスラリーを抄造して得られたシートについても同様の
測定を行った。結果を表2に示す。
【0030】
【表2】
【0031】BCゲルをプレスにより脱水乾燥したシー
トを基準として縦波伝播速度Cを比較すると、BCゲル
を離解したスラリーを抄造して得られたシートでは約4
0%低下しているが、BCゲル粒子を抄造して得られた
シートでは約10の低下にとどまり、優れた特性が維持
されている。
【0032】音響振動板の作製 実施例1 平均粒子径1〜0.5mmのBCゲル粒子を用いて抄造
法によりコーンタイプの振動板を作製し、口径12cm
のフルレンジスピーカユニットを試作した。なお、振動
板の重量は2.0gとした。 比較例1 培養されたゲルを壊すことなく振動板を作製し、実施例
1と同様のフルレンジスピーカユニットを試作した。 比較例2 離解を施したBCゲルを用いて振動板を作製し、実施例
1と同様のフルレンジスピーカユニットを試作した。
【0033】これらスピーカユニットの出力音圧レベル
の周波数特性を測定したところ、図2に示すように、実
施例1では比較例1とほぼ同様な特性が得られ、同じ抄
造法による振動板(比較例2)と比較すると、ヤング率
が高いことによる効果によって高域再生限界周波数が高
周波数側にシフトし、再生周波数帯域が拡大されること
がわかった。
【0034】実施例2 平均粒子径1〜0.5mmのBCゲル粒子とパルプ(K
P)との重量1:1の混抄を行い、実施例1と同様のス
ピーカユニットを試作した。 比較例3 針葉樹クラフトパルプ(N.B.KP)をホレンダー型
ビーターでカナダ標準濾水度560mlまで叩解を行
い、通常の抄造法によって振動板を作製し、実施例1と
同様のスピーカユニットを試作した。
【0035】これら実施例2及び比較例3の出力音圧レ
ベルの周波数特性を図3に示すが、実施例2においても
実施例1と同様にヤング率の効果から再生周波数帯域が
拡大している。これら実施例2及び比較例3の振動板の
音響物性を表3に示す。
【0036】
【表3】
【0037】また、実施例2及び比較例3において、振
動板を作製する際の抄造排水時間を先の実験と同様に行
ったところ、実施例2で75秒、比較例3で20秒であ
った。BCゲル粒子との混抄では、パルプ単独の場合に
比べて若干排水時間が余分に必要になっているが、離解
して抄造した場合に比べると排水速度は大幅に改善され
ている。
【0038】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、BCゲルを粒子化して抄造するようにし
ているので、培養時の形状等に制約が加わることがな
く、培養管理が容易なものとなるばかりか、抄造の際の
排水、脱水時間が短時間となり、生産性を大幅に向上す
ることができる。
【0039】例えば、音響振動板の場合には、振動板形
状に合わせた形状での培養が不要となり、また重量管理
が緩和されるため、離解して抄造する場合と同様に生産
性を大きなものとすることができ、さらに振動板の生産
性を左右する抄造時の排水速度が速いことから、抄造時
間を約1/3とすることができる。また、得られる音響
振動板は、バクテリアが構築した構造を粒子内部に残し
ているので、優れた物性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】抄造排水時間の測定に使用した測定機の構成を
示す模式図である。
【図2】BCゲル粒子を抄造して得られる振動板を使用
したスピーカユニットの再生周波数特性を示す特性図で
ある。
【図3】BCゲル粒子とパルプを混抄して得られる振動
板を使用したスピーカユニットの再生周波数特性を示す
特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−51885(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D21H 11/00 - 27/42

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微生物産性セルロースゲルを細分割して
    平均最大長が0.1〜3mmの粒子状となし、これによ
    って形成される微生物産性セルロースゲル粒子を含むス
    ラリーを抄造することを特徴とする抄造体の製造方法。
  2. 【請求項2】 粒子状の微生物産性セルロースゲルを含
    むスラリーが抄造されてなり、少なくともセルロース系
    繊維の一部が微生物産性セルロースとされてなる音響振
    動板。
  3. 【請求項3】 微生物産性セルロースゲルを細分割して
    粒子状となし、これによって形成される微生物産性セル
    ロースゲル粒子を含むスラリーを抄造することを特徴と
    する音響振動板の製造方法。
  4. 【請求項4】 微生物産性セルロースゲル粒子の平均最
    大長が0.1〜3mmであることを特徴とする請求項3
    記載の音響振動板の製造方法。
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