JP4771213B2 - 機能紙及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、特定の機能を備えた機能紙及びその製造方法に関する。

従来の紙に特定の機能を付与した「機能紙」と称するものが知られている。例えば特許文献１には、ヨモギエキス含有液とドクダミエキス含有液及び定着剤を主成分とする植物エキス含有液組成物を紙に塗布又は含浸させてなる貯殻害虫忌避用の機能紙が開示されている。この機能紙は、コクゾウ、スジコナマダラメイガ、ノシメマダラメイガ及びゴキブリ等の貯穀害虫を寄せ付けない機能を備えたものである。

又、特許文献２には、天然物である茶葉の有するカテキン、ポリフェノール等の抗菌性成分を生かし、茶を抽出した後の茶殻を木材パルプ等の繊維状組成物に配合して抄紙してなる機能紙（茶殻配合紙）が開示されている。この機能紙は、化学薬品からなる抗菌剤を用いることなく、天然物である茶葉の抗菌機能を備えたものである。

特許文献３には、一種以上の茶殻抽出液及び／又は茶製造時の茶殻残留廃液を吸水性の薄葉紙に含浸させて乾燥し、この薄葉紙を含有する不織布が開示されている。厳密に言えば不織布は機能紙とは言えないが、抗菌機能を備えている点では特許文献２に記載の機能紙に近いものと解釈できる。この他、例示はしないがそれぞれ種々の特定の機能を付与した機能紙が従来存在している。
特開２００３−４０７２１号公報 特開２００４−１４３６４０号公報 特開２００２−２４２０７３号公報

上記従来の機能紙、特に抗菌機能を備えた茶殻配合紙においては、砕片状に調製した水溶性抗菌機能成分を含む茶殻と繊維状組成物とを水溶液中で絡み合わせて抄紙するため、紙に塗布し或は含浸させるものとは異なって製紙工程とは別の加工工程を必要としない。
このため、コストの低減が図れて好都合であるが、抄紙の際に茶殻が抄紙機の網目をすり抜けて流れ出し、抄紙に対する付着量が減少する問題がある。このように抄紙時に茶殻が流出すると、茶殻の歩留まりが低下し、且つ茶殻の抗菌機能が低下して品質の悪化を招くことになる。

このような従来技術の問題を解決すべく鋭意研究した結果、本発明者らは水溶性抗菌機能成分を含む茶殻と繊維状組成物とを絡み合わせて抄紙する機能紙において、繊維状多孔物質である澱粉粕を配合することにより当該澱粉粕に茶殻を吸着させることで、抄紙時に茶殻の流出を防止できることを見出して本発明を完成するに至った。即ち、本発明は抄紙への茶殻付着量を充分確保することにより、茶殻の歩留まりを向上させると共に茶殻の機能を向上させた機能紙及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、本発明の請求項１は、繊維状組成物の水溶液に、水溶性抗菌機能成分を含む茶殻と繊維状多孔物質である澱粉粕とを配合し、前記澱粉粕に前記茶殻を吸着させて絡み合わせ、抄紙してなる機能紙であって、
前記茶殻の配合率が１〜４０重量％であり、前記澱粉粕の配合率が１〜４０重量％である機能紙を特徴とする。

本発明の請求項２は、前記繊維状組成物の分散水溶液に、破砕又は粉砕処理した茶殻と澱粉粕とを配合し、撹拌することにより絡み合わせた後に手漉き又は機械漉きで湿式抄紙する機能紙の製造方法を特徴とする。

本発明の請求項３は、請求項２の機能紙の製造方法において、前記破砕又は粉砕処理した茶殻の平均粒径が５０〜３００μｍであることを特徴とする。

上記請求項１の発明によれば、繊維状組成物と水溶性抗菌機能成分を含む茶殻１〜４０重量％との水溶液に、繊維状多孔物質である澱粉粕１〜４０重量％を配合することにより茶殻を吸着することができる。これにより、抄紙工程において抄紙機の網目から茶殻がすり抜けて流出するのを抑えることができ、茶殻の歩留まりを向上させると共に抄紙に対する茶殻の付着量を向上させることができる。その結果、機能紙としての特定の抗菌機能が向上して品質を高めることが可能となる。

請求項２の発明によれば、繊維状組成物の分散水溶液に、破砕又は粉砕処理した茶殻と澱粉粕とを配合し、撹拌することにより絡み合わせた後に手漉き又は機械漉きで湿式抄紙するので、茶殻及び澱粉粕を繊維状組成物の分散水溶液中にほぼ均一に混合させることができると共に、澱粉粕が茶殻を吸着することで、茶殻の流出を抑えながら湿式抄造を行うことができる。

請求項３の発明によれば、請求項２に記載の機能紙の製造方法において、前記破砕又は粉砕処理した茶殻の平均粒径が５０〜３００μｍであるため、澱粉粕による吸着をし易くすると共に、抄紙に対する茶殻の均一分布を達成することができる。

次に、本発明に係る機能紙及びその製造方法の実施形態について説明する。本発明に係る機能紙は、繊維状組成物の水溶液に、水溶性抗菌機能成分を含む茶殻と繊維状多孔物質である澱粉粕とを配合して抄紙して成るものである。

上記茶殻については、緑茶に限定されることなく他の茶葉、例えば紅茶、ウーロン茶、プーアール茶（黒茶）等を用いることが可能である。

上記茶殻は原則として破砕又は粉砕処理して適度の大きさに調製することが好ましい。破砕方法については特に限定されないが、例えば製紙工程で使用される離解機や叩解機を用いて処理することができる。又、粉砕方法についても特に限定されないが、例えばミル、クラッシャ等の各種粉砕機を使用することができ、具体的にはボールミル、ハンマーミル、石臼式磨砕機等を用いるのが一般的である。そして、破砕又は粉砕処理後の平均粒径が５０〜３００μｍであることが好ましい。茶殻の平均粒径が５０μｍより小さいと、抄造工程において抄紙機の網目をすり抜けて脱落し易くなるため歩留まりが低下し、３００μｍより大きいと抄紙に対して均一に分布し難くなるからである。

前記繊維状多孔物質としては、例えば繊維状活性炭、植物の澱粉粕、柑橘類の果汁搾り滓、コーヒー豆の抽出滓、サトウキビの搾り滓、おから、稲わら、麦わら等を使用することができ特に限定されない。澱粉粕は、例えば芋類等の植物から澱粉を製造する工程において副産物として産出されるものであり、多孔質で蜘蛛の巣構造を呈しており、物質を吸着し易い特性を有している。

これらの繊維状多孔物質も破砕又は粉砕処理して適度の大きさに調製することが好ましい。前記と同様に破砕方法については特に限定されないが、例えば製紙工程で使用される離解機や叩解機を用いて処理することができる。又、粉砕方法についても特に限定されないが、例えばミル、クラッシャ等の各種粉砕機を使用することができ、具体的にはボールミル、ハンマーミル、石臼式磨砕機等を用いるのが一般的である。

前記繊維状組成物としては、例えば製紙用として普通に用いられるＮＢＫＰ、ＬＢＫＰ等の木材パルプ、古紙パルプ、脱墨パルプ（ＤＩＰ）、この他リンターパルプ、麻、バガス、ケナフ、エスパルト草、わら等の非木材繊維パルプを使用することができ特に限定されない。又、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアクリルニトリル系等の合成繊維、レーヨン、キュプラ、アセテート等の再生又は半合成繊維、ロックウール、ガラス繊維、炭素繊維等の無機質繊維等も使用することが可能である。

本発明に係る機能紙は、前記繊維状組成物の分散水溶液に、破砕又は粉砕処理した前記茶殻と澱粉粕とを配合し、撹拌することにより絡み合わせた後に手漉き又は機械漉きで湿式抄紙する。

前記茶殻の配合率は、１〜９８重量％の範囲内で任意の配合率を選択することが可能であるが、湿式抄造における脱水や網目の目詰まり等も考慮して１〜４０重量％の範囲で配合することが好ましく、１０〜２０重量％の範囲内であると必要且つ充分な機能を付与できてより一層好ましい。又、澱粉粕の配合率は、１〜９８重量％の範囲内で任意の配合率を選択することが可能であるが、茶殻を充分吸着できるようにその配合率に対応させて１〜４０重量％の範囲で配合することが好ましく、茶殻と同じく１０〜２０重量％の範囲内であるとより一層好ましい。

湿式抄造が機械漉きの場合は、例えば円網、短網、長網、サクションホーマ等の通常の抄紙機を使用することができる。又、通常の湿式抄紙工程で使用する各種薬剤を始めとして種々の処理剤、例えば湿潤紙力増強剤、乾燥紙力増強剤等を添加することが可能である。

上記湿潤紙力増強剤としては、例えばポリアミドアミンエピクロルヒドリン系樹脂、ホルムアルデヒド縮合物、ポリエチレンイミンなどのカチオン系ポリマー等を使用することができ、アニオン系ポリマーを併用するのが一般的である。当該アニオン系ポリマーとしては、例えばアニオン系ポリアリルアミドなどを挙げることができる。

又、乾燥紙力増強剤としては、例えば澱粉、酸化澱粉、カチオン化澱粉、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリルアミド等を使用することができる。更に、他の添加薬剤としては、紙に柔軟性や平滑性を付与するためのクレー、タルク等の充填剤、サイジングとしてのロジン系酸性サイズ剤、或いはアルキルケテンダイマ、アルケニル無水コハク酸などの中性サイズ剤を使用できる。ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）などの粘剤や、各種界面活性剤などの分散剤を添加しても良い。

以下、本発明を茶殻配合紙に適用した実施例について説明する。
先ず、前記水溶性抗菌機能成分を含む茶殻として、市販の緑茶（例えば、株式会社伊藤園製）を温度７０℃の湯で時間３０分抽出した後にその茶殻を採取した。この茶殻を熱風乾燥機において温度１００℃で１時間乾燥した後、茶殻乾燥物をボールミルで粉砕して平均粒径が５０〜３００μｍとなるように調製した。茶殻乾燥物の平均粒径を上記の範囲内に設定したのは、繊維状多孔質物質として用いる澱粉粕（例えば、甘藷澱粉粕）への吸着をし易くすると共に、茶殻配合紙への均一分布を達成するためである。前記澱粉粕についても、ボールミルにより粉砕して適度の大きさに調製した。この澱粉粕は多孔質で蜘蛛の巣構造を呈し、物質を吸着し易い特性を有している。

次に前記繊維状組成物として、叩解機によりカナディアン標準濾水度５５０ｃｃに叩解したＮＢＫＰを調製し、これに上記茶殻と澱粉粕とを、実施例１ないし実施例４に示す配合率でそれぞれ配合し、離解機で充分に撹拌することにより均一な分散スラリ（水溶液）をそれぞれ調製した。
実施例１：茶殻２０重量％／澱粉粕２０重量％の配合率
実施例２：茶殻５重量％／澱粉粕２０重量％の配合率
実施例３：茶殻１０重量％／澱粉粕２０重量％の配合率

この後、上記分散スラリを角型シートマシン（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ）で坪量１００ｇ／ｍ^２を目標にして手漉き抄造を行い、抄紙後に３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力でプレスし、回転ドライヤにより約１００℃で乾燥して茶殻配合紙をそれぞれ作成した。
尚、実施例１ないし実施例４と比較するために、比較例１ないし比較例３をそれぞれ抄紙した。
比較例１：茶殻１０重量％／澱粉粕０重量％（無）の配合率
比較例２：茶殻０重量％（無）／澱粉粕２０重量％の配合率
比較例３：茶殻０重量％（無）／澱粉粕０重量％（無）の配合率

上記実施例１ないし実施例３及び比較例１ないし比較例３の紙を用いて抗菌試験を実施した。この抗菌試験はＪＩＳ：Ｌ１９０２〜１９９８に記載されている繊維製品の抗菌試験に準じて行い、試験菌種は黄色葡萄球菌（Ｓｔａｐｈｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ）を使用した。この黄色葡萄球菌の菌液に試験片をそれぞれ入れ、温度３７℃の恒温器中で１８時間培養した時点で生菌数をそれぞれ計測した。表１はその試験結果を示すものである。

表１に示す抗菌試験結果によると、実施例１ないし実施例３では、いずれも生菌数が０であり茶殻による抗菌作用が著しく高かった。更に、比較例１を見ると茶殻配合率が実施例２に比して４倍（２０重量％）であるにも拘わらず、澱粉粕が全く配合されていない（０重量％）ため培養時間が１８時間経過した時点で多量の生菌が計測された。このような事実から、澱粉粕による茶殻の吸着効果が甚だ有効であり、澱粉粕を配合することにより茶殻配合紙の抗菌性能を向上し得ることが判明した。

比較例２と比較例３は、茶殻が全く配合されていない（０重量％）ため培養時間が１８時間経過した時点でそれぞれ多量の生菌が計測された。これにより、茶殻による抗菌作用が充分得られることが判明した。尚、比較例１では、茶殻を２０重量％配合したにも拘わらず、培養時間が１８時間経過した時点で、比較例３よりも多い生菌が計測された。この比較例１の場合は、澱粉粕が全く配合されていない（０重量％）ため、前記のように澱粉粕による茶殻の吸着効果が得られなかったものと思われる。

茶殻配合率に関しては５重量％、１０重量％、２０重量の３通りで実験したが、この範囲内に限定されるものではなく、前記のように１〜９８重量％の範囲内で選択することが可能であるが、現実には工場生産の場合も考慮して１〜４０重量％の範囲内が適当であると思われる。又、澱粉粕配合率に関しても２０重量％で実験したが、この配合率に限定されるものではなく、茶殻配合率と同様に１〜４０重量％の範囲内が適当であると思われる。茶殻以外の場合も、ほぼ同様の配合率で良いことが予想できる。

水溶性抗菌機能成分を含む材料として茶殻を用い、繊維状多孔物質として澱粉粕を用いれば、いずれも廃棄物を利用することで抗菌性能の高い機能紙を提供することができ、廃材の有効利用と資源の省力化とが同時に図れる。又、水溶性抗菌機能成分を含む材料を紙に塗布し又は含浸させるものではないから、製紙工程とは別の加工工程を必要とせずにコストの低減が図れる利点がある。

次に、茶殻を２０重量％配合した茶殻配合紙（前記実施例１と比較例１）について、カテキン類の定量分析を行った。
［定量分析方法］
（１）抽出
１００ｍｌのメスフラスコに試料２．５ｇ（絶対乾燥量）を入れ、これにアセトニトリルと水との割合が１：１の混合液を８０ｍｌ入れ、２５〜３０℃で約４０分間ゆっくり振盪し、アセトニトリルと水との割合が１：１の混合液で１００ｍｌにメスアップして良く混合する。その上澄み液をホールピレットで２ｍｌ取り、蒸留水で５倍に希釈し、メンブランフィルタで濾過する。
（２）高速液体クロマトグラフによる分析
移動相Ａ及び移動相Ｂを、アセトニトリルと蒸留水とリン酸とを用いて以下のように混合液を調製する。
Ａ…水とアセトニトリルと８５％リン酸との割合が［９５．４５：４．５：０．０５］の混合液
Ｂ…水とアセトニトリルと８５％リン酸との割合が［４９．９５：５０：０．０５］の混合液
そして、分析条件は検出波長２３１ｎｍ、恒温槽４０℃、流量は移動相Ａ、移動相Ｂの合計で毎分１ｍｌとし、試料注入量は２０マイクロリットルで定量分析を行った。表２は、その定量分析結果を示すものである。

表２に示す定量分析結果によると、実施例１の場合は、比較例１よりもいずれのカテキン量が増大しており、合計のカテキン量において比較例１よりも３６％強も増加していた。実施例１と比較例１は、茶殻配合率が共に２０重量％で同じであり、実施例１は澱粉粕を２０重量％配合してあるのに対し比較例１は澱粉粕を全く配合していない点で相違している。このような相違点から判断すると、茶殻と一緒に澱粉粕を配合することが極めて重要であることが認められる。前記のように澱粉粕は、多孔質で蜘蛛の巣構造を呈しているため茶殻を充分吸着し、この吸着によって機能紙に対する茶殻の付着量を増大させたものと考えられる。これにより、茶殻の歩留まりを向上させると共に、抗菌機能紙としての品質を著しく向上させることができる。

本発明は、繊維状組成物をベースとした水溶液に、水溶性抗菌機能成分を含む茶殻と繊維状多孔物質である澱粉粕とを配合して抄紙してなる茶殻配合紙に適用するとその効果は極めて顕著である。

Claims (3)

1. 繊維状組成物の水溶液に、水溶性抗菌機能成分を含む茶殻と繊維状多孔物質である澱粉粕とを配合し、前記澱粉粕に前記茶殻を吸着させて絡み合わせ、抄紙してなる機能紙であって、
   前記茶殻の配合率が１〜４０重量％であり、前記澱粉粕の配合率が１〜４０重量％であることを特徴とする機能紙。
2. 前記繊維状組成物の分散水溶液に、破砕又は粉砕処理した茶殻と澱粉粕とを配合し、撹拌することにより絡み合わせた後に手漉き又は機械漉きで湿式抄紙することを特徴とする請求項１に記載の機能紙の製造方法。
3. 前記破砕又は粉砕処理した茶殻の平均粒径が５０〜３００μｍであることを特徴とする請求項２に記載の機能紙の製造方法。