JP4991216B2

JP4991216B2 - 茶殻配合機能紙

Info

Publication number: JP4991216B2
Application number: JP2006238763A
Authority: JP
Inventors: 辰夫大井; 博志横田; 哲則国武
Original assignee: カミ商事株式会社
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2026-09-04
Also published as: JP2008057089A

Description

本発明は、天然物である茶葉の有する抗菌機能を利用した茶殻配合機能紙に関する。

従来、揮発性抗菌剤を紙又は不織布からなる担体に含有させ、微生物の繁殖を阻止することにより悪臭を抑えるようにした靴中敷きが知られている（例えば、特許文献１）。この靴中敷きは、揮発性抗菌剤（４−イソプロピル−２−ヒドロキシ−シクロヘプタ２，４，６−トリエン−１−オン）を用いて、その気化によって揮発性抗菌剤を靴の内部全体に行き渡らせ、これにより靴中で発生する微生物の繁殖を防止すると共に、悪臭の発生を抑えるようにしたものである。しかしながら、この場合は揮発性抗菌剤の気化に依存するため、抗菌剤としての効果は時間の経過と共に徐々に減少し、一定の期間（約４か月間）内に限定されてしまう。

又、揮発性抗菌剤を用いることなく、天然物である茶葉の有する抗菌機能を利用した茶殻配合紙が開示されている（例えば、特許文献２）。この茶殻配合紙は、本出願人に係るもので、砕片状に調整した茶殻と繊維状パルプとを絡み合わせて抄紙し、茶殻をほぼ均一に分散させ或は一方の表面又は両面の表層部に多く偏在させ、茶殻が有するカテキン、ポリフェノール等の抗菌性成分を生かして抗菌機能を持続させるようにしたものである。この場合は、揮発性抗菌剤の気化に依存するものではないため、抗菌剤としての効果は径時的に減少することはない。しかしながら、抗菌効果がどの程度の期間持続するかは必ずしも明らかではなかった。
特開平８−２８０４０８号公報特開２００４−１４３６４０号公報

上記茶殻配合紙は、抗菌効果がどの程度の期間継続するか調べるため、同一条件で作製した茶殻配合紙を室内に自然放置し、ちなみに数日間放置したものと、１．５年間放置したものについて抗菌試験を実施して見た。この抗菌試験は、ＪＩＳ規格：Ｌ−１９０２〜１９９８の「繊維製品の抗菌試験」に準拠し、試験菌種としては黄色葡萄球菌（Ｓｔａｐｈｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓ）を用いて行った。参考のために茶殻を配合していない通常の抄紙であって、前記室内に数日間自然放置した茶殻非配合紙を抗菌試験に加えた。そして、黄色葡萄球菌の菌液に各試験紙片を入れ、温度約３７℃の恒温器中で１８時間培養して菌数をそれぞれ計測した。当該試験結果を表１に示す。

上記表１の結果によると、茶殻配合紙のうち抄紙後の放置時間が数日後である茶殻配合紙１−１においては、生菌数が５．６３×１０^６ＣＦＵ／ｍｌであるのに対し、放置時間が１．５年後である茶殻配合紙１−２においては、生菌数が４．４０×１０^４ＣＦＵ／ｍｌであった。即ち、放置時間の長い方が生菌数は減少しており、茶殻配合紙の抗菌機能は径時変化によって向上することが認められた。

本発明者らは、この抗菌試験結果を工業的に活用すべく茶殻配合紙の径時変化状態を短時間で促成する手段を鋭意研究したところ、茶殻配合紙を抄紙する前に茶殻を熱処理すること、又は茶殻配合紙を抄紙した後に紫外線を照射することにより容易に達成できることを見出して本発明を完成するに至った。

そこで、本発明は、抄紙後の初期段階で既に高度の抗菌機能を備えている茶殻配合機能紙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、請求項１は、加熱処理した茶殻を繊維組成物に配合して抄紙して成る茶殻配合機能紙を特徴とする。

請求項２は、請求項１の茶殻配合機能紙において、前記茶殻は１６０℃〜２５０℃で加熱処理したことを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は請求項２の茶殻配合機能紙において、前記加熱処理した茶殻は平均粒径が５０μｍ〜３００μｍとなるように破砕または粉砕した後、配合率１〜９８重量％で配合して抄紙したことを特徴とする。

請求項４は、加熱処理しない茶殻又は加熱処理した茶殻を繊維組成物に配合して抄紙した後、紫外線を照射した茶殻配合機能紙を特徴とする。

請求項５は、請求項４の茶殻配合機能紙において、前記紫外線は１〜２０時間照射したことを特徴とする。

上記請求項１の発明によれば、加熱処理した茶殻をパルプ等の繊維組成物に配合して抄紙することにより、従来の機能紙よりも抗菌機能の向上した茶殻配合機能紙を提供することができる。この茶殻配合機能紙は、径時変化を経ずに抄紙後の初期段階で既に高度の抗菌機能を発揮することができる。

請求項２の発明によれば、茶殻は１６０℃〜２５０℃で加熱処理することにより、茶殻配合機能紙に高度の抗菌機能を付与することができる。

請求項３の発明によれば、加熱処理した茶殻は平均粒径が５０μｍ〜３００μｍとなるように破砕または粉砕した後、配合率１〜９８重量％で配合して抄紙するので、湿式抄紙により茶殻配合機能紙を効率良く大量生産することが可能となる。

請求項４の発明によれば、加熱処理しない茶殻又は加熱処理した茶殻をパルプ等の繊維組成物に配合して抄紙した後、紫外線を照射することによって従来の機能紙よりも抗菌機能の向上した茶殻配合機能紙を提供することができる。この茶殻配合機能紙は、径時変化を経ずに紫外線照射後の初期段階で既に高度の抗菌機能を発揮することができる。

請求項５の発明によれば、紫外線は１〜２０時間照射することにより、茶殻配合機能紙に高度の抗菌機能を付与することができる。

以下、本発明に係る茶殻配合機能紙の実施形態に付いて説明する。
本発明で用いる茶殻は、緑茶、紅茶、ウーロン茶、プーアール茶（発酵緑茶）等の茶葉から飲料分を抽出した後のものであり、茶葉の種類は特に限定されない。例えば、飲料製造業者の工場等から排出される多量の茶殻を使用することが可能である。

本発明では、茶殻配合機能紙を抄紙する前工程で茶殻を加熱処理することを特徴としている。加熱処理手段は特に限定されないが、例えば恒温乾燥機等を用いることができる。加熱処理温度は、１６０℃〜２５０℃が好ましく、より好ましくは１８０℃〜２２０℃である。１６０℃未満であると抗菌機能が向上せず、２５０℃を超えると茶殻に変質や破壊等が生じることになる。加熱処理時間は、茶殻の処理量及び加熱処理温度を考慮して適宜設定する。

又、本発明では茶殻配合機能紙を抄紙した後工程で紫外線を照射することを特徴としている。紫外線照射手段は特に限定されないが、例えばキセノンバーナ及びＵＶミラーを持った紫外線照射装置を用いることができる。照射時間は１時間以上が好ましく、より好ましくは２０時間以上であるが２００時間を超えないようにする。１時間未満であると抗菌機能が向上せず、２００時間を超えると茶殻配合機能紙に変色や変質が生じる虞がある。
紫外線照射の場合には、繊維組成物に配合する茶殻は加熱処理しなくて良いが、加熱処理した茶殻を用いるようにしても良い。加熱処理した茶殻を用いれば、その加熱処理による抗菌機能の向上と、抄紙後の紫外線照射による抗菌機能の向上との相乗効果が期待できる。

加熱処理した茶殻又は加熱処理しない茶殻は、いずれも繊維組成物に配合する前に破砕又は粉砕する。破砕手段は特に限定されないが、例えば通常の製紙工程で使用されている離解機や叩解機を使用することができる。又、粉砕手段も特に限定されないが、例えばミル、クラッシャなどの各種粉砕機（具体的にはボールミル、ハンマーミル、石臼式磨砕機等）を使用することができる。そして、破砕又は粉砕後の茶殻の平均粒径は５０μｍ〜３００μｍとすることが好ましい。５０μｍ未満であると抄紙工程において茶殻がワイヤ下に脱落して製造歩留まりが低下し、３００μｍを超えると茶殻が紙に均一に分布し難くなる。

前記繊維組成物は特に限定されず、例えば製紙用として普通に使用できるＮＢＫＰ（針葉樹パルプ）、ＬＢＫＰ（広葉樹パルプ）等の木材パルプ、故紙パルプ、脱墨パルプ（ＤＩＰ）を用いることができ、その他リンターパルプ、麻、バガス、ケナフ、エスパルト草、藁などの非木材繊維パルプでも良い。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などであっても良い。

上記繊維組成物に茶殻を配合して湿式抄紙により茶殻配合機能紙を作製する。即ち、前記繊維組成物の分散水溶液に破砕又は粉砕した茶殻を配合し、撹拌して十分絡み合わせた後に手漉き又は機械漉きにより湿式抄紙を行う。機械漉きの場合には、一般に円網、短網、長網、サクションホーマ等の抄紙機を使用することが可能である。茶殻の配合率は１〜９８重量％の範囲内とするが、抄紙時の脱水や抄紙機のワイヤの目詰まりなどを考慮し、湿式抄紙工程を円滑に行うために２０〜６０重量％であることが好ましい。

又、湿式抄紙工程においては、通常の湿式抄紙工程で使用する各種添加剤や処理剤等を適量配合することが可能である。例えば湿潤紙力増強剤としては、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やポリエチレンイミン等カチオン系ポリマーがあり、これらにアニオン系ポリマーを併用して配合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を挙げることができる。

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）、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリルアミド等を配合することができる。抄紙に柔軟性や平滑性を付与するためには、例えばクレー、タルク等の充填剤を使用することができる。内部サイジングとしては、例えばロジン系酸性サイズ剤、或はアルキルケテンダイマー、アルケニル無水コハク酸等の中性サイズ剤を配合することができる。その他、必要に応じてポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）等の粘剤や、各種界面活性剤等の分散剤を添加しても良い。

次に、本発明に係る茶殻配合機能紙の実施例について説明する。
［実施例１］
市販の緑茶（例えば、株式会社伊藤園製）を温度７０℃の湯で３０分間抽出し、抽出後の茶殻を採取した。採取した茶殻を２４時間自然乾燥した後、ホットプレートの上にフライパン（直径１３５ｍｍ、高さ７０ｍｍ）を置き、その中に茶殻を１００ｇ入れ、設定温度１８０℃〜２２０℃にて掻き混ぜながら８〜２０分間加熱処理を行った。この加熱処理の設定温度と処理時間との組み合わせは、表２に示すように実施例１−１〜実施例１−１１の１１通りである。そして、加熱処理後の茶殻をそれぞれマスコロイダー（石臼式粉砕機）で湿式粉砕することにより粉砕茶殻を形成した。その粉砕茶殻の平均粒径は略５０μｍであった。叩解機によりカナディアン標準濾水度５５０ｃｃに叩解したＮＢＫＰ４０重量％と、上記各粉砕茶殻６０重量％とを混合し、それぞれ離解機で十分に撹拌して均一な分散スラリを調製した。上記各分散スラリを角型シートマシン（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ）にて坪量１００ｇ／ｍ^２を目標に抄紙を行い、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力でプレスし、回転ドライヤにより約１２０℃で乾燥してそれぞれ茶殻配合機能紙を作製した。

［比較例１］
市販の緑茶（例えば、株式会社伊藤園製）を温度７０℃の湯で３０分間抽出し、抽出後の茶殻を採取した。ここでは茶殻の加熱処理は行わず、前記マスコロイダー（石臼式粉砕機）で湿式粉砕することにより粉砕茶殻を形成した。そして、叩解機によりカナディアン標準濾水度５５０ｃｃに叩解したＮＢＫＰ４０重量％と、粉砕茶殻６０重量％とを混合し、離解機で十分に撹拌して均一な分散スラリを調製した。この分散スラリを角型シートマシン（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ）にて坪量１００ｇ／ｍ^２を目標に抄紙を行い、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力でプレスし、回転ドライヤにより約１２０℃で乾燥して茶殻配合機能紙を作製した。

［実施例２］
市販の緑茶（例えば、株式会社伊藤園製）を温度７０℃の湯で３０分間抽出し、抽出後の茶殻を採取した。この場合も茶殻の加熱処理は行わず、前記マスコロイダー（石臼式粉砕機）で湿式粉砕することにより粉砕茶殻を形成した。そして、叩解機によりカナディアン標準濾水度５５０ｃｃに叩解したＮＢＫＰ４０重量％と、粉砕茶殻６０重量％とを混合し、離解機で十分に撹拌して均一な分散スラリを調製した。この分散スラリを角型シートマシン（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ）にて坪量１００ｇ／ｍ^２を目標に抄紙を行い、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力でプレスし、回転ドライヤにより約１２０℃で乾燥して茶殻配合機能紙を複数枚作製した。次に、各茶殻配合機能紙に対し、島津製作所製のキセノンテスターを使用して設定時間１〜２００時間でそれぞれ紫外線照射を行った。紫外線放射照度は４１２Ｗ／ｍ^２（３６５ｎｍ）、槽内温度は３８．４℃であった。この紫外線照射の設定時間は、表３に示すように実施例２−１〜実施例２−７の７通りである。

［比較例２］
市販の緑茶（例えば、株式会社伊藤園製）を温度７０℃の湯で３０分間抽出し、抽出後の茶殻を採取した。この茶殻の加熱処理は行わず、前記マスコロイダー（石臼式粉砕機）で湿式粉砕することにより粉砕茶殻を調製した。そして、叩解機によりカナディアン標準濾水度５５０ｃｃに叩解したＮＢＫＰ４０重量％と、粉砕茶殻６０重量％とを混合し、離解機で十分に撹拌して均一な分散スラリを調製した。この分散スラリを角型シートマシン（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ）にて坪量１００ｇ／ｍ^２を目標に抄紙を行い、３．５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力でプレスし、回転ドライヤにより約１２０℃で乾燥して茶殻配合機能紙を作製した。この茶殻配合機能紙は、抄紙後に紫外線照射を行わない。

前記実施例１と比較例１、及び実施例２と比較例２における各茶殻配合機能紙の抗菌試験を実施した。抗菌試験は、前記と同じくＪＩＳ規格：Ｌ−１９０２〜１９９８の「繊維製品の抗菌試験」に準拠し、試験菌種としては黄色葡萄球菌（Ｓｔａｐｈｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓ）を用いて行った。そして、一定の大きさの各試験片をバイアル瓶に挿入し、各バイアル瓶をオートクレーブで滅菌（１２１℃、１５分間）し、クリーンベンチ内で乾燥した後、各バイアル瓶に１±０．３×１０^５個／ｍｌに調節した黄色葡萄球菌懸濁液を接種して密栓し、３７℃±１℃で１８時間培養し、培養後のバイアル瓶に一定量の滅菌生理食塩水を加えて菌を振盪分散させ、各々の分散液を適宜希釈して寒天培地に接種し、３７℃±１℃で４４時間倒置培養し、生育したコロニーを計数し、希釈倍数を乗じて生菌数をそれぞれ算出した。当該試験結果を表２と表３に示す。

表２の結果によると、茶殻を加熱処理しない比較例１に比して、茶殻を加熱処理した実施例１−１〜１−１１はいずれも生菌数が少なかった。これにより、茶殻を加熱処理することによって茶殻配合機能紙の抗菌機能を向上できることが分った。茶殻の加熱処理温度に関しては、実施例１−３、１−４、１−５、及び実施例１−８、１−９、１−１０、１−１１がいずれも生菌数が０であることから２００℃〜２２０℃の範囲内が最も良いことが分った。しかしながら、実施例１−１の１８０℃、実施例１−２の１９０℃であっても、比較例１に比べれば生菌数が少ないため、茶殻の加熱処理温度は１８０℃〜２２０℃の範囲ならば良好であるといえる。

茶殻の加熱処理時間に関しては、処理温度が同じ２００℃であっても、処理時間が８分間の実施例１−６と、１０分間の実施例１−７ではどちらも生菌数が認められ、処理時間が１２分間の実施例１−８、１５分間の実施例１−９（実施例１−３も同様）、１８分間の実施例１−１０、２０分間の実施例１−１１ではいずれも生菌数が０であった。これにより、茶殻の加熱処理時間は比較的長い方が好ましいといえる。しかしながら、茶殻処理量の多少によって最適な加熱処理時間が異なってくるのであり、処理温度をも考慮して適宜設定することが望ましい。

表３の結果によると、茶殻配合機能紙を紫外線照射しない比較例２に比して、紫外線照射した実施例２−１〜２−７はいずれも生菌数が少ない。これにより、茶殻配合機能紙を抄紙した後に紫外線を照射することによって抗菌機能の向上が図れることが分った。紫外線の照射時間に関しては、照射時間が１時間の実施例２−１、５時間の実施例２−２、１０時間の実施例２−３ではそれぞれ生菌数が認められ、照射時間が２０時間の実施例２−４、５０時間の実施例２−５、１００時間の実施例２−６、２００時間の実施例２−７ではいずれも生菌数は０であった。これにより、紫外線照射時間は１時間以上が好ましく、より好ましくは２０時間以上であるが２００時間を超えないようにする。１時間未満であると抗菌機能が向上せず、２００時間を超えると茶殻配合機能紙に変色や変質が生じる虞がある。又、紫外線照射時間が２０時間を超えると経済的に不利になるため、１〜２０時間の範囲内が有利であるといえる。

尚、上記実施例は実験室レベルで行ったものであるが、製紙工場で現実に茶殻配合機能紙を大量生産することが可能である。茶殻は飲料製造会社の工場等から多量に排出される茶殻を使用することができ、廃棄物の有効利用と資源の省力化が同時に図れることになる。

本発明は、以上説明したように繊維組成物に茶殻を配合して抄紙して成る茶殻配合機能紙に適用することができ、茶殻を加熱処理し、破砕又は粉砕した後繊維組成物に配合して湿式抄紙することにより、抄紙後の初期段階において抗菌機能を向上させることができる。又、茶殻を加熱処理せずに、破砕又は粉砕した後繊維組成物に配合して湿式抄紙した茶殻配合機能紙では、抄紙後に紫外線を照射することで初期段階において抗菌機能を向上させることができる。

Claims

乾燥させた茶殻を、２００℃〜２２０℃の熱処理温度で、かつ、１２分〜２０分の熱処理時間で加熱処理した後、繊維組成物に配合して抄紙して成る
ことを特徴とする茶殻配合機能紙。
前記茶殻は、特に２００℃〜２２０℃の熱処理温度で、かつ、１５分の熱処理時間で加熱処理した
ことを特徴とする請求項１に記載の茶殻配合機能紙。
前記茶殻は、特に２００℃の熱処理温度で、かつ、１２分〜２０分の熱処理時間で加熱処理した
ことを特徴とする請求項１に記載の茶殻配合機能紙。
前記加熱処理した茶殻は平均粒径が５０μｍ〜３００μｍとなるように破砕又は粉砕した後、配合率１〜９８重量％で配合して抄紙した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の茶殻配合機能紙。