JP5162167B2 - Composite structure and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、繊維構造体とバクテリアセルロース膜とを備えた複合構造体及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a composite structure including a fiber structure and a bacterial cellulose film, and a method for producing the same.
近年、セルロース産生菌由来のバクテリアセルロースファイバーが、その優れた物性により新規な材料として注目されている。一般に、このバクテリアセルロースファイバーは、セルロース産生菌を静置培養することにより、バクテリアセルロースファイバーのミクロフィブリルが全方向に伸長して３次元のネットワークを構成したゲル状物として得られる。その用途は、例えば、上記バクテリアセルロースファイバーのゲル状物を洗浄・乾燥したシートが音響振動板材料として、あるいは生体内に用いる医療材料等として活用されている。これらは、上記３次元のネットワークが持つ本来の物性を十分に活用したものである。 In recent years, bacterial cellulose fibers derived from cellulose-producing bacteria have attracted attention as novel materials due to their excellent physical properties. In general, the bacterial cellulose fiber is obtained as a gel-like material in which the microfibrils of the bacterial cellulose fiber are elongated in all directions to form a three-dimensional network by stationary culture of cellulose-producing bacteria. For example, a sheet obtained by washing and drying the bacterial cellulose fiber gel is used as an acoustic diaphragm material or a medical material used in a living body. These fully utilize the original physical properties of the three-dimensional network.
一方、繊維構造体とバクテリアセルロースファイバーとを組み合わせた複合構造体が検討されている。例えば、下記特許文献１には、セルロース産生菌を静置培養してバクテリアセルロースファイバーのゲル状物を生成し、これを離解して得られたバクテリアセルロースファイバーの懸濁液を紙などのシート材料に含浸して、その機械的強度を向上した補強シートが提案されている。
ところで、上記特許文献１の補強シートでは、セルロース産生菌を培養して生成したゲル状物からバクテリアセルロースファイバーを離解させるために煩雑な操作が必要である。また、このバクテリアセルロースファイバーをゲル状物から離解する操作で、バクテリアセルロースファイバーが構成する３次元のネットワークが破壊される。その結果、当該ネットワークが持つ３次元にわたる本来の物性を十分に活用できないという問題があった。 By the way, in the reinforcement sheet of the said patent document 1, in order to disaggregate bacterial cellulose fiber from the gel-like thing produced | generated by culture | cultivating a cellulose producing microbe, complicated operation is required. Moreover, the three-dimensional network which a bacterial cellulose fiber comprises is destroyed by operation which disaggregates this bacterial cellulose fiber from a gel-like thing. As a result, there is a problem that the original physical properties over the three dimensions of the network cannot be fully utilized.
そこで、本発明は、以上のようなことに対処して、セルロース産生菌を培養して生成したゲル状物からバクテリアセルロースファイバーを離解させるための煩雑な操作を行わないで、バクテリアセルロースファイバーが構成する３次元のネットワークを破壊することがないようにして、繊維構造体の内部で構成された上記３次元のネットワークを利用することのできる複合構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention addresses the above and eliminates the troublesome operation to disaggregate the bacterial cellulose fiber from the gel-like material produced by culturing the cellulose-producing bacteria, and the bacterial cellulose fiber is constructed. It is an object of the present invention to provide a composite structure that can use the three-dimensional network configured inside the fiber structure and a method of manufacturing the same, without destroying the three-dimensional network. .
上記課題の解決にあたり、本発明者らは、鋭意研究の結果、繊維構造体の内部でセルロース産生菌を直接培養し、産生したバクテリアセルロースファイバーの３次元のネットワークを離解させずに、そのまま複合構造体に利用するようにして、上記目的を達成できることを見出した。 In solving the above-mentioned problems, the present inventors have cultivated cellulose-producing bacteria directly inside the fiber structure as a result of diligent research, and the complex structure as it is without breaking up the three-dimensional network of produced bacterial cellulose fibers. It discovered that the said objective can be achieved by utilizing for a body.
即ち、本発明に係る複合構造体は、請求項１の記載によれば、少なくとも繊維構造体とバクテリアセルロース膜とを備えて、当該バクテリアセルロース膜は、セルロース産生菌が生産するバクテリアセルロースファイバーが構成する網目状構造からなる膜であって、繊維構造体の少なくとも内部に存在しており、
上記繊維構造体は、シート状構造体であって、そのシート厚方向の少なくとも一断面において、上記バクテリアセルロース膜を壁面とする多数の扁平孔部を有するハニカム状構造を有しており、
当該多数の扁平孔部は、その各長軸方向にて、上記シート厚方向の一断面内で当該シート厚方向に交叉する軸に並行となっていることを特徴とする。
That is, the composite structure according to the present invention comprises at least a fiber structure and a bacterial cellulose membrane according to claim 1, and the bacterial cellulose membrane is composed of bacterial cellulose fibers produced by cellulose-producing bacteria. A membrane having a network structure, which is present at least inside the fiber structure,
The fiber structure is a sheet-like structure, and has a honeycomb-like structure having a number of flat hole portions with the bacterial cellulose film as a wall surface in at least one cross section in the sheet thickness direction,
The plurality of flat hole portions are parallel to an axis intersecting in the sheet thickness direction in one section of the sheet thickness direction in each major axis direction.
当該複合構造体において、繊維構造体は、そのシート厚方向の少なくとも一断面において、バクテリアセルロース膜を壁面とする多数の扁平孔部を有するハニカム状構造を有していることを特徴とする。
In the composite structure, the fiber structure has a honeycomb structure having a large number of flat hole portions having a bacterial cellulose film as a wall surface in at least one section in the sheet thickness direction .
これによれば、バクテリアセルロース膜は、上記一断面に現れていることから、繊維構造体の内部に存在しており、当該バクテリアセルロース膜は、セルロース産生菌が産生するバクテリアセルロースファイバーによって構成される３次元のネットワークからなっている。また、このバクテリアセルロース膜は、上記一断面に現れているハニカム状構造の壁面を形成している。 According to this, since the bacterial cellulose membrane appears in the above-mentioned cross section, it exists inside the fiber structure, and the bacterial cellulose membrane is constituted by bacterial cellulose fibers produced by cellulose-producing bacteria. It consists of a three-dimensional network. In addition, this bacterial cellulose film forms a wall surface of a honeycomb-like structure that appears in the one section.
このことは、上記３次元のネットワークからなるバクテリアセルロース膜が、繊維構造体の内部において、更にハニカム状の３次元構造体を形成していることを示している。 This indicates that the bacterial cellulose film composed of the three-dimensional network further forms a honeycomb-like three-dimensional structure inside the fiber structure.
従って、上記複合構造体は、セルロース産生菌を培養して生成したゲル状物からバクテリアセルロースファイバーを離解させるための煩雑な操作を行わないで、バクテリアセルロースファイバーが構成する３次元のネットワークを破壊することがないようにして、繊維構造体の内部で構成された上記３次元のネットワークを利用することができる。 Therefore, the above composite structure destroys the three-dimensional network formed by the bacterial cellulose fiber without performing a complicated operation to disaggregate the bacterial cellulose fiber from the gel-like material produced by culturing the cellulose-producing bacteria. In such a case, the three-dimensional network configured inside the fiber structure can be used.
また、本発明に係る複合構造体において、ハニカム状構造は、バクテリアセルロース膜を壁面とする多数の扁平孔部を有するように構成されている。
Further, in the composite structure according to the present invention, the honeycomb structure is configured to have a number of flat hole portions having a bacterial cellulose film as a wall surface.
当該複合構造体において、この多数の扁平孔部は、その各長軸方向にて互いに並行となっていることを特徴とする。 In the composite structure, the large number of flat hole portions are parallel to each other in the respective major axis directions.
これによれば、バクテリアセルロース膜を壁面とするハニカム状構造は、繊維構造体の一断面に現れており、このハニカム状構造は、多数の扁平孔部を有している。この多数の扁平孔部は、一定の方向、即ち、上記一断面における扁平孔部の各長軸方向に並行に存在している。 According to this, a honeycomb structure having a bacterial cellulose film as a wall surface appears on one cross section of the fiber structure, and this honeycomb structure has a number of flat hole portions. The large number of flat hole portions exist in a certain direction, that is, in parallel to each major axis direction of the flat hole portion in the one cross section.
このことは、セルロース産生菌が産生するバクテリアセルロースファイバーによって構成される３次元のネットワークからなるバクテリアセルロース膜が、繊維構造体の内部において、一定の方向規則性を持ったハニカム状の３次元構造体を形成していることを示している。 This is because a bacterial cellulose film composed of a three-dimensional network composed of bacterial cellulose fibers produced by cellulose-producing bacteria is a honeycomb-shaped three-dimensional structure having a certain direction regularity inside the fiber structure. It shows that it forms.
また、本発明に係る複合構造体において、繊維構造体は、シート状構造体である。
In the composite structure according to the present invention, the fiber structure is a sheet-like structure.
このシート状構造体は、そのシート厚方向の一断面にて、ハニカム状構造を有していることを特徴とする。 This sheet-like structure has a honeycomb-like structure in one section in the sheet thickness direction.
これによれば、繊維構造体がシート状構造体である場合においても、バクテリアセルロース膜は、そのシート厚方向の一断面に現れているハニカム状構造の壁面を形成している。 According to this, even when the fiber structure is a sheet-like structure, the bacterial cellulose film forms a wall surface of the honeycomb-like structure that appears in one section in the sheet thickness direction.
このことは、セルロース産生菌が産生するバクテリアセルロースファイバーによって構成される３次元のネットワークからなるバクテリアセルロース膜が、シート状構造体の内部において、更にハニカム状の３次元構造体を形成していることを示している。 This means that the bacterial cellulose film consisting of a three-dimensional network composed of bacterial cellulose fibers produced by cellulose-producing bacteria forms a further honeycomb-like three-dimensional structure inside the sheet-like structure. Is shown.
また、本発明に係る複合構造体において、ハニカム状構造は、バクテリアセルロース膜を壁面とする多数の扁平孔部を有するように構成されている。
Further, in the composite structure according to the present invention, the honeycomb structure is configured to have a number of flat hole portions having a bacterial cellulose film as a wall surface.
当該複合構造体において、この多数の扁平孔部は、その各長軸方向にて、シート厚方向の一断面内でシート厚方向に交叉する軸に並行となっていることを特徴とする。 In the composite structure, the many flat hole portions are parallel to an axis intersecting in the sheet thickness direction within one cross section in the sheet thickness direction in each major axis direction.
これによれば、繊維構造体がシート状構造体である場合においても、バクテリアセルロース膜を壁面とするハニカム状構造は、シート状構造体の一断面に現れており、このハニカム状構造は、多数の扁平孔部を有している。この多数の扁平孔部は、その長軸方向にて、一定の方向、即ち、シート厚方向の一断面内でシート厚方向に交叉する軸に並行に存在している。 According to this, even when the fiber structure is a sheet-like structure, a honeycomb-like structure having a bacterial cellulose film as a wall surface appears on one section of the sheet-like structure. It has a flat hole part. The large number of flat hole portions are present in a certain direction in the major axis direction, that is, parallel to an axis that intersects in the sheet thickness direction within one section in the sheet thickness direction.
このことは、セルロース産生菌が産生するバクテリアセルロースファイバーによって構成される３次元のネットワークからなるバクテリアセルロース膜が、シート状構造体の内部において、一定の方向規則性を持ったハニカム状の３次元構造体を形成していることを示している。 This is because the bacterial cellulose film consisting of a three-dimensional network composed of bacterial cellulose fibers produced by cellulose-producing bacteria has a honeycomb-like three-dimensional structure with a certain direction regularity inside the sheet-like structure. It shows that the body is formed.
また、本発明に係る複合構造体において、バクテリアセルロース膜は、セルロース産生菌が生産するバクテリアセルロースファイバーが構成する網目状構造からなることを特徴とする。
Moreover, in the composite structure according to the present invention, the bacterial cellulose membrane is characterized by comprising a network structure constituted by bacterial cellulose fibers produced by cellulose-producing bacteria.
これによれば、セルロース産生菌が産生するバクテリアセルロースファイバーによって構成される３次元のネットワークが破壊されることなく、バクテリアセルロース膜を形成していることを示している。 This shows that a three-dimensional network constituted by bacterial cellulose fibers produced by cellulose-producing bacteria is formed without forming a bacterial cellulose film.
また、本発明は、請求項２の記載によれば、請求項１に記載の複合構造体において、バクテリアセルロース膜は、バクテリアセルロースファイバーによって、繊維構造体に固定されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the composite structure according to the first aspect , the bacterial cellulose film is fixed to the fiber structure by bacterial cellulose fibers.
これによれば、バクテリアセルロース膜と繊維構造体とが、バクテリアセルロースファイバーによって固定されており、セルロース産生菌が産生するバクテリアセルロースファイバーによって構成される３次元のネットワークが破壊されることなく維持されていることを示している。 According to this, the bacterial cellulose membrane and the fiber structure are fixed by the bacterial cellulose fiber, and the three-dimensional network constituted by the bacterial cellulose fiber produced by the cellulose-producing bacteria is maintained without being destroyed. It shows that.
従って、上記複合構造体においては、請求項１に記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。
Therefore, in the said composite structure, the effect of the invention of Claim 1 can be improved further.
また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項１又は２に記載の複合構造体において、バクテリアセルロース膜は、バクテリアセルロースファイバーによって、近傍の他のバクテリアセルロース膜と互いに結合されていることを特徴とする。
The present invention, according to the description of claim 3, in the composite structure according to claim 1 or 2, bacterial cellulose membrane, the bacterial cellulose fibers, are coupled together with other bacterial cellulose film in the vicinity It is characterized by being.
これによれば、バクテリアセルロース膜と他のバクテリアセルロース膜とが、バクテリアセルロースファイバーによって固定されており、セルロース産生菌が産生するバクテリアセルロースファイバーによって構成される３次元のネットワークが破壊されることなく維持されていることを示している。 According to this, the bacterial cellulose membrane and other bacterial cellulose membranes are fixed by the bacterial cellulose fiber, and the three-dimensional network constituted by the bacterial cellulose fiber produced by the cellulose-producing bacteria is maintained without being destroyed. It has been shown.
従って、上記複合構造体においては、請求項１又は２に記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。
Therefore, in the said composite structure, the effect of the invention of Claim 1 or 2 can be improved further.
また、本発明に係る複合構造体の製造方法は、請求項４の記載によれば、繊維構造体にセルロース産生菌を含有する培養液を付与する付与工程と、セルロース産生菌を培養する培養工程と、セルロース産生菌を繊維構造体から除去するように、セルロース産生菌を失活し、かつ繊維構造体を洗浄する失活・洗浄工程と、繊維構造体を乾燥する乾燥工程とを備える。
Moreover, the manufacturing method of the composite structure which concerns on this invention is based on description of Claim 4 , The provision process which provides the culture solution containing a cellulose producing microbe to a fiber structure, The culture process which cultures a cellulose producing microbe And a deactivation / washing process for deactivating the cellulose-producing bacteria and washing the fiber structure, and a drying process for drying the fiber structure so as to remove the cellulose-producing bacteria from the fiber structure.
当該複合構造体の製造方法においては、繊維構造体は、１枚のシート状構造体又は複数のシート状構造体の積層構造体からなり、
上記付与工程において、繊維構造体がその内部に保持し得る培養液の最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量の培養液を繊維構造体に付与し、
上記培養工程において、繊維構造体の内部に上記培養液の最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量の培養液を維持させるようにして、セルロース産生菌を培養し、
上記乾燥工程において、上記１枚のシート状構造体又は積層構造体からなる繊維構造体を、そのシート面の縦横方向の寸法を固定して乾燥することにより、
上記繊維構造体は、セルロース産生菌が生産するバクテリアセルロースファイバーが構成する網目状構造からなるバクテリアセルロース膜を繊維構造体の少なくとも内部に存在させ、
かつ、上記繊維構造体は、そのシート厚方向の少なくとも一断面において、バクテリアセルロース膜を壁面とする多数の扁平孔部を有するハニカム状構造を有しており、
当該多数の扁平孔部は、その各長軸方向にて、上記シート厚方向の一断面内で当該シート厚方向に交叉する軸に並行となることを特徴とする。
In the manufacturing method of the composite structure , the fiber structure is composed of one sheet-like structure or a laminated structure of a plurality of sheet-like structures,
In the application step, the culture solution is applied to the fiber structure in an amount in the range of 50 (%) to 150 (%) with respect to the maximum amount of the culture solution that the fiber structure can hold therein.
In the culturing step, the cellulose-producing bacterium is cultured so as to maintain an amount of the culture solution in the range of 50 (%) to 150 (%) with respect to the maximum amount of the culture solution in the fiber structure. ,
In the drying step, by drying the fiber structure composed of the one sheet-like structure or the laminated structure with the dimensions in the vertical and horizontal directions of the sheet surface fixed,
The fiber structure has a bacterial cellulose film having a network structure formed by bacterial cellulose fibers produced by cellulose-producing bacteria, at least inside the fiber structure,
And the fiber structure has a honeycomb-like structure having a large number of flat holes having a bacterial cellulose film as a wall surface in at least one cross section in the sheet thickness direction,
The plurality of flat hole portions are parallel to an axis intersecting in the sheet thickness direction in one section of the sheet thickness direction in each major axis direction .
これによれば、繊維構造体にセルロース産生菌を付与し、繊維構造体の内部でセルロース産生菌を直接培養することにより、繊維構造体の内部にバクテリアセルロースファイバーのミクロフィブリルが全方向に伸長して３次元のネットワークを構成したゲル状物が得られる。この３次元のネットワークは、バクテリアセルロース膜を構成し、更に、バクテリアセルロース膜の相互間の結合及び当該バクテリアセルロース膜と繊維構造体との結合を構成する。 According to this, by giving cellulose-producing bacteria to the fiber structure and directly culturing the cellulose-producing bacteria inside the fiber structure, the microfibrils of bacterial cellulose fibers extend in all directions inside the fiber structure. Thus, a gel-like material constituting a three-dimensional network is obtained. This three-dimensional network constitutes a bacterial cellulose membrane, and further constitutes a bond between the bacterial cellulose films and a bond between the bacterial cellulose film and the fiber structure.
このことにより、繊維構造体とバクテリアセルロース膜とを備えた複合構造が形成され、当該繊維構造体の少なくとも一断面にて、バクテリアセルロース膜を壁面とするハニカム状構造が現れる。 As a result, a composite structure including a fiber structure and a bacterial cellulose film is formed, and a honeycomb structure having the bacterial cellulose film as a wall surface appears in at least one cross section of the fiber structure.
続いて、繊維構造体からセルロース産生菌を除去するように、セルロース産生菌を失活し、かつ繊維構造体を洗浄する。 Subsequently, the cellulose-producing bacteria are inactivated and the fiber structure is washed so as to remove the cellulose-producing bacteria from the fiber structure.
更に、この繊維構造体を乾燥することにより本発明の複合構造体を得る。ここで、繊維構造体の乾燥温度は任意でよく、また、繊維構造体に使用される繊維によって適宜選定すればよい。 Further, the fiber structure is dried to obtain the composite structure of the present invention. Here, the drying temperature of the fiber structure may be arbitrary, and may be appropriately selected depending on the fibers used in the fiber structure.
上記複合構造体の製造方法において、セルロース産生菌を含有する培養液の付与工程では、当該培養液を付与する繊維構造体は、１枚のシート状構造体又は複数のシート状構造体の積層構造体からなり、この付与工程後の培養工程では、１枚のシート状構造体又は積層構造体に付与した培養液に含有されるセルロース産生菌を培養する。In the manufacturing method of the composite structure, in the step of applying the culture solution containing cellulose-producing bacteria, the fiber structure to which the culture solution is applied is a single sheet-like structure or a laminated structure of a plurality of sheet-like structures. In the culturing step after the application step, the cellulose-producing bacteria contained in the culture solution applied to one sheet-like structure or laminated structure are cultured.
繊維構造体が１枚のシート状構造体又は積層構造体である場合には、その厚み方向の深さに制限があるために、その厚み方向全体に渡って溶存酸素濃度が比較的高くなり、好気性菌であるセルロース産生菌の培養が促進され、その厚み全体に均一に行われるものと考えられる。その結果、１枚のシート状構造体又は積層構造体の厚み方向全体に渡って、バクテリアセルロース膜のハニカム状構造が形成されやすくなる。When the fiber structure is a single sheet-like structure or a laminated structure, there is a limitation on the depth in the thickness direction, so the dissolved oxygen concentration is relatively high throughout the thickness direction, It is considered that the cultivation of cellulose-producing bacteria, which are aerobic bacteria, is promoted and performed uniformly over the entire thickness. As a result, a honeycomb-like structure of a bacterial cellulose film is easily formed over the entire thickness direction of one sheet-like structure or laminated structure.
上記複合構造体の製造方法において、セルロース産生菌を含有する培養液の付与工程では、繊維構造体がその内部に保持し得るセルロース産生菌の培養液の最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量の当該培養液を上記繊維構造体に付与し、この付与工程後の培養工程では、繊維構造体の内部に上記培養液の最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量の培養液を維持させるようにして、セルロース産生菌を培養する。In the production method of the composite structure, in the step of applying the culture solution containing cellulose-producing bacteria, 50 (%) to 150% with respect to the maximum amount of the culture solution of cellulose-producing bacteria that can be held in the fiber structure. An amount of the culture solution in the range of (%) is applied to the fiber structure, and in the culture step after the application step, 50% to 50% with respect to the maximum amount of the culture solution in the fiber structure. Cellulose-producing bacteria are cultured in such a manner that an amount of the culture solution in the range of 150 (%) is maintained.
このように、上記製造方法においては、繊維構造体に付与するセルロース産生菌の培養液の量を特徴とする。Thus, in the said manufacturing method, the quantity of the culture solution of the cellulose producing microbe provided to a fiber structure is characterized.
ここで、「繊維構造体がその内部に保持し得るセルロース産生菌の培養液の最大量」とは、繊維構造体にセルロース産生菌の培養液を付与した際に、余剰の培養液がその自重により繊維構造体の外部に流出することのない最大限の量をいう。 Here, the “maximum amount of the culture solution of cellulose-producing bacteria that can be held in the fiber structure” means that when the culture solution of cellulose-producing bacteria is applied to the fiber structure, the excess culture solution has its own weight. Means the maximum amount that does not flow out of the fiber structure.
上述の培養液の最大量の測定方法を以下に説明する。 A method for measuring the maximum amount of the above-described culture solution will be described below.
まず、試料（繊維構造体）の乾燥時の重量Ｗ１を測定する。次に、この試料をバット中の試料台（アクリル樹脂製）に水平に置き、セルロース産生菌の培養液を過剰量付与して浸漬する。この試料に培養液が十分に浸透するように５分間静置した後、上記バットから試料台に試料を乗せたまま取り出し、この試料台を３０度に傾斜させて試料から余剰の培養液を脱液する。この操作を３分間行って脱液させた後、培養液を含んだ試料の重量Ｗ２を測定する。その結果、「繊維構造体がその内部に保持し得るセルロース産生菌の培養液の最大量」をＷｍａｘとすると、Ｗｍａｘ＝Ｗ２−Ｗ１となる。このＷｍａｘは、重量（ｇ）で求められるが、培養液の比重を考慮して、容量（ｍｌ）に換算して扱っても差し支えない。 First, the weight W1 when the sample (fiber structure) is dried is measured. Next, this sample is placed horizontally on a sample stage (made of acrylic resin) in a vat, and an excessive amount of a culture solution of cellulose-producing bacteria is applied and immersed. The sample is allowed to stand for 5 minutes so that the culture solution can sufficiently permeate the sample. Then, the sample is taken out from the bat while the sample is placed on the sample table. Liquid. After performing this operation for 3 minutes to remove the liquid, the weight W2 of the sample containing the culture solution is measured. As a result, Wmax = W2−W1, where “maximum amount of the culture solution of cellulose-producing bacteria that can be held in the fiber structure” is Wmax. This Wmax is determined by weight (g), but it may be handled in terms of volume (ml) in consideration of the specific gravity of the culture medium.
また、「培養液の最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量」とは、できるだけ最大量に近い量の培養液を繊維構造体に付与することが好ましいが、その量は上記最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量でなければ、本発明の作用効果を奏し得ないことをいう。
Further, "an amount in the range of and against the maximum amount of the culture solution 50 (%) 150 (%)", but it is preferable to impart as much as possible the maximum amount close to the amount of the culture solution to the fiber structure If the amount is not in the range of 50 (%) to 150 (%) with respect to the maximum amount, the effects of the present invention cannot be achieved.
即ち、上記製造方法においては、繊維構造体を構成する繊維間の空隙ができるだけ多くの培養液で満たされていることが好ましい。但し、繊維構造体を構成する繊維間の空隙が完全に培養液で満たされることを要求するのではなく、若干の空気層が存在していても差し支えない。しかし、繊維構造体を多量の培養液に浸漬することとは異なり、付与する培養液の量には一定の範囲がある。 That is, in the above production method, it is preferable that the gaps between the fibers constituting the fiber structure are filled with as much culture solution as possible. However, it does not require that the gaps between the fibers constituting the fiber structure are completely filled with the culture solution, and there may be a slight air layer. However, unlike immersing the fiber structure in a large amount of culture solution, the amount of culture solution to be applied has a certain range.
例えば、繊維構造体を培養液中に浸漬するように、付与する培養液の量が繊維構造体に対して大過剰の場合、セルロース産生菌が繊維構造体の内部に集中して培養されることがない。これは、セルロース産生菌が好気性菌であるために、溶存酸素濃度が比較的高い培養液の表層付近に集中し、繊維構造体の外部に多く存在する培養液の表層において培養されることによる。その結果、バクテリアセルロースファイバーの３次元のネットワークが繊維構造体と相互に複合構造体を構成することが不十分となる。 For example, if the amount of culture solution to be applied is excessively large relative to the fiber structure so that the fiber structure is immersed in the culture solution, cellulose-producing bacteria are concentrated and cultured inside the fiber structure. There is no. This is because the cellulose-producing bacterium is an aerobic bacterium, so that it is concentrated in the vicinity of the surface layer of the culture solution having a relatively high dissolved oxygen concentration and is cultured on the surface layer of the culture solution that exists in large amounts outside the fiber structure. . As a result, it becomes insufficient for the three-dimensional network of bacterial cellulose fibers to form a composite structure with the fiber structure.
また、逆に、繊維構造体に付与する培養液の量が少なすぎる場合には、繊維構造体の内部の空隙に保持される培養液の量が不十分となり、繊維構造体の内部に産生するバクテリアセルロースファイバーの量が少なくなる。その結果、バクテリアセルロースファイバーの３次元のネットワークが繊維構造体と相互に複合構造体を構成することが不十分となる。 Conversely, when the amount of the culture solution applied to the fiber structure is too small, the amount of the culture solution retained in the voids inside the fiber structure becomes insufficient, and is produced inside the fiber structure. The amount of bacterial cellulose fiber is reduced. As a result, it becomes insufficient for the three-dimensional network of bacterial cellulose fibers to form a composite structure with the fiber structure.
よって、繊維構造体がその内部に保持し得るセルロース産生菌の培養液の最大量に匹敵する量の培養液を繊維構造体に付与することが最も好ましいが、同様の作用効果を得ることのできる付与量の範囲として、上記最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量であることが好ましい。更に、７０（％）〜１３０（％）の範囲内の量であることがより好ましい。
Therefore, it is most preferable to give the fiber structure an amount of a culture solution that is comparable to the maximum amount of the culture solution of cellulose-producing bacteria that can be held in the fiber structure, but similar effects can be obtained. The range of the applied amount is preferably an amount within the range of 50 (%) to 150 (%) with respect to the maximum amount. Furthermore, the amount is more preferably in the range of 70 (%) to 130 (%).
ここで、付与量の上限の１５０（％）又は１３０（％）が、１００％を超える値であることは以下の理由による。即ち、繊維構造体がその内部に最大量の培養液を保持した状態の体積よりも若干大きめの容器に当該繊維構造体と培養液とを詰め込んで培養する場合がこれに相当する。この場合においては、大過剰量の培養液に浸漬した場合とは異なり、繊維構造体の内部で効率的な培養がなされるからである。Here, the upper limit of 150 (%) or 130 (%) of the applied amount is a value exceeding 100% for the following reason. That is, this corresponds to the case where the fibrous structure and the culture solution are packed and cultured in a container slightly larger than the volume of the fibrous structure holding the maximum amount of the culture solution therein. This is because, in this case, unlike the case of being immersed in a large excess amount of the culture solution, efficient culture is performed inside the fiber structure.
また、セルロース産生菌の培養工程において、「繊維構造体の内部に上記培養液の最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量の培養液を維持させるようにして」とは、セルロース産生菌を含有する培養液の付与工程で繊維構造体に付与した、上記培養液の最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量の培養液をこの付与工程後の培養工程では、維持させた状態で培養することをいう。この場合、培養工程中に蒸散等によって少なくなった当該培養液を上記培養液の最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量を維持させるように、この培養工程中に一回以上の追加付与を行うようにしても差し支えない。Further, in the cultivation process of cellulose-producing bacteria, “in the fiber structure, an amount of the culture solution in the range of 50 (%) to 150 (%) relative to the maximum amount of the culture solution is maintained”. Refers to the amount of the culture solution in the range of 50 (%) to 150 (%) with respect to the maximum amount of the culture solution applied to the fiber structure in the step of applying the culture solution containing cellulose-producing bacteria. In the culturing step after the applying step, it means culturing in a maintained state. In this case, during the culturing step, the amount of the culture solution reduced by transpiration during the culturing step is maintained in a range of 50 (%) to 150 (%) with respect to the maximum amount of the culture solution. It may be possible to add one or more additional times.
上記複合構造体の製造方法において、乾燥工程では、１枚のシート状構造体又は積層構造体を、そのシート寸法を固定して乾燥する。In the manufacturing method of the composite structure, in the drying step, one sheet-like structure or laminated structure is dried while fixing the sheet size.
培養工程後の繊維構造物は、培養液によって膨潤した状態にあり、当該繊維構造体の内部に上記バクテリアセルロースのゲル状物を構成している。また、この繊維構造体が１枚のシート状構造体又は積層構造体である場合には、その厚み方向に特に大きく膨潤している。この１枚のシート状構造体又は積層構造体は、失活・洗浄工程後においても、内部に水を保持したハイドロゲルとして、その膨潤状態を維持している。The fiber structure after the culturing step is in a state swollen by the culture solution, and constitutes the bacterial cellulose gel in the fiber structure. Moreover, when this fiber structure is a sheet-like structure or a laminated structure, it is particularly greatly swollen in the thickness direction. This single sheet-like structure or laminated structure maintains its swollen state as a hydrogel retaining water therein even after the deactivation / washing process.
そこで、そのシート寸法を固定して乾燥することにより、乾燥による寸法変化の方向性が、バクテリアセルロース膜に一定の方向規則性を具現し、更に、バクテリアセルロース膜を厚み方向に扁平かつ高密度にする。Therefore, by fixing the sheet dimensions and drying, the directionality of dimensional change due to drying realizes a certain direction regularity in the bacterial cellulose film, and further, the bacterial cellulose film is flattened and dense in the thickness direction. To do.
また、本発明は、請求項５の記載によれば、請求項４に記載の複合構造体の製造方法において、培養工程の途中段階で、１枚のシート状構造体又は積層構造体を、少なくとも１回以上反転させて、セルロース産生菌を培養することを特徴とする。
Moreover, according to the description of claim 5 , the present invention provides the method for producing a composite structure according to claim 4 , wherein at least one sheet-like structure or laminated structure is provided in the middle of the culturing step. It is characterized by culturing cellulose-producing bacteria by inverting one or more times.
これによれば、繊維構造体が１枚のシート状構造体又は積層構造体である場合には、少なくとも１回以上反転させることにより、好気性菌であるセルロース産生菌の培養が促進され、その厚みの表裏から均等に行われるものと考えられる。その結果、１枚のシート状構造体又は積層構造体の厚み方向全体に渡って、バクテリアセルロース膜のハニカム状構造が形成されやすくなる。 According to this, when the fiber structure is a single sheet-like structure or a laminated structure, the culture of the aerobic cellulose-producing bacteria is promoted by inverting at least once, It is thought that it is performed evenly from the front and back of the thickness. As a result, a honeycomb-like structure of a bacterial cellulose film is easily formed over the entire thickness direction of one sheet-like structure or laminated structure.
なお、本発明において用いられるセルロース産生菌は、酢酸菌が好ましく、特に、Gluconacetobacter属の酢酸菌、更には Gluconacetobacter xylinus (American Type Culture Collection No.53582)が特に好ましい。 The cellulose-producing bacterium used in the present invention is preferably an acetic acid bacterium, particularly an acetic acid bacterium belonging to the genus Gluconacetobacter, and further preferably Gluconacetobacter xylinus (American Type Culture Collection No.53582).
また、本発明において繊維構造体とは、例えば、織物、編物、不織布、繊維ウェブ、糸、繊維束、繊維塊等の繊維の集合体をいう。また、本発明においてシート状構造体とは、上記繊維構造体のうち、織物、編物、不織布、繊維ウェブ等をいう。更に、このシート状構造体を複数積層したものが、積層構造体である。 In the present invention, the fiber structure refers to an aggregate of fibers such as a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, a fiber web, a thread, a fiber bundle, and a fiber lump. Moreover, in this invention, a sheet-like structure means a textile fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, a fiber web etc. among the said fiber structures. Furthermore, a laminate structure in which a plurality of sheet-like structures are laminated.
ここで、繊維構造体に使用される繊維は、特に制限されるものではなく、一般の衣料あるいは産業資材として使用される有機繊維、無機繊維又は金属繊維等のいずれでもよい。例えば、有機繊維としては、綿繊維、麻繊維、羊毛繊維、絹繊維などの天然繊維、ビスコースレーヨン繊維、キュプラ繊維、ポリノジック繊維、テンセル繊維、キチン繊維、アルギン繊維などの再生繊維、アセテート繊維、プロミックス繊維などの半合成繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、フッ素繊維、ＰＰＳ繊維、ＰＢＺ繊維などの合成繊維などがある。また、無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、活性炭素繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、ロックファイバーなどがある。 Here, the fiber used for the fiber structure is not particularly limited, and may be any of organic fibers, inorganic fibers, metal fibers, and the like used as general clothing or industrial materials. For example, organic fibers include natural fibers such as cotton fiber, hemp fiber, wool fiber, silk fiber, viscose rayon fiber, cupra fiber, polynosic fiber, tencel fiber, chitin fiber, recycled fiber such as algin fiber, acetate fiber, There are semi-synthetic fibers such as promix fibers, synthetic fibers such as polyester fibers, polyamide fibers, acrylic fibers, polyolefin fibers, fluorine fibers, PPS fibers, and PBZ fibers. Examples of the inorganic fiber include glass fiber, carbon fiber, activated carbon fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, and lock fiber.
特に本発明においては、上記各繊維のうち、綿繊維、麻繊維、ビスコースレーヨン繊維、キュプラ繊維、ポリノジック繊維、テンセル繊維などのセルロース系繊維からなる繊維構造体が好ましく、これらを用いることにより、繊維構造体とバクテリアセルロース膜とを備えた複合構造体が、セルロース１００％からなる複合構造体となる。 Particularly in the present invention, among the above fibers, a fiber structure made of cellulose fibers such as cotton fiber, hemp fiber, viscose rayon fiber, cupra fiber, polynosic fiber, tencel fiber, etc. is preferable, and by using these, A composite structure provided with a fiber structure and a bacterial cellulose film becomes a composite structure made of 100% cellulose.
以下、本発明の各実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る複合構造体の第１実施形態の要部を示しており、この複合構造体は、キュプラ不織布１０（図示しない）とバクテリアセルロース膜２０とを備えている。当該キュプラ不織布１０は、繊維構造体の一種であって、キュプラ繊維３０をスパンレース法によりシート化してなるシート状構造体である。
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a main part of a first embodiment of a composite structure according to the present invention, and this composite structure includes a cupra nonwoven fabric 10 (not shown) and a bacterial cellulose film 20. The cupra nonwoven fabric 10 is a kind of fiber structure, and is a sheet-like structure formed by forming cupra fibers 30 into a sheet by a spunlace method.
ここで、図１は、複合構造体の一断面（シート状構造体のシート厚方向の一断面でもある）を示している。この一断面においては、上記バクテリアセルロース膜２０及びキュプラ繊維３０が多数現れており、上記バクテリアセルロース膜２０が上記キュプラ不織布１０の内部に存在することが示されている。 Here, FIG. 1 shows one section of the composite structure (also one section in the sheet thickness direction of the sheet-like structure). In this cross section, a large number of the bacterial cellulose film 20 and the cupra fibers 30 appear, and it is shown that the bacterial cellulose film 20 exists inside the cupra nonwoven fabric 10.
また、上記キュプラ不織布１０は、上記断面において、多数のバクテリアセルロース膜２０を壁面とするハニカム状構造を有しており、このハニカム状構造は多数の扁平孔部４０を有している。これら多数の扁平孔部４０は、その各長軸方向（矢印Ａ参照）にて互いに並行となっている。なお、この長軸方向（矢印Ａ参照）は、キュプラ不織布１０のシート厚方向（矢印Ｂ参照）に交叉する軸、即ち、キュプラ不織布１０のシート面方向（矢印Ｃ参照）に並行となっている。 Further, the cupra nonwoven fabric 10 has a honeycomb-like structure having a large number of bacterial cellulose films 20 as wall surfaces in the cross section, and the honeycomb-like structure has a large number of flat hole portions 40. These many flat hole portions 40 are parallel to each other in the respective major axis directions (see arrow A). The major axis direction (see arrow A) is parallel to the axis that intersects the sheet thickness direction (see arrow B) of the cupra nonwoven fabric 10, that is, the sheet surface direction of the cupra nonwoven fabric 10 (see arrow C). .
図２は、上記図１のうちの一断面領域（長方形Ｘで囲まれる領域）を拡大して示す。この一断面領域において、バクテリアセルロース膜２０は、バクテリアセルロースファイバー５０ａによって、キュプラ繊維３０に固定されている。 FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional area (area surrounded by the rectangle X) in FIG. In this one cross-sectional area, the bacterial cellulose film 20 is fixed to the cupra fiber 30 by bacterial cellulose fibers 50a.
また、各バクテリアセルロース膜２０は、バクテリアセルロースファイバー５０ｂによって、互いに固定されている。 In addition, the bacterial cellulose membranes 20 are fixed to each other by bacterial cellulose fibers 50b.
次に、以上のように構成した当該複合構造体の製造方法について説明する。
１．準備工程
（１）繊維構造体の準備
繊維構造体として、キュプラ１００（％）不織布（４枚重ね、目付け；４４０（ｇ／ｍ2））を１５（ｃｍ）×１０（ｃｍ）にカットし、１２０（℃）のオートクレーブ中で１５分間、滅菌処理して使用した。このキュプラ不織布の重量は、６．８（ｇ）であり、その厚みは、３．６（ｍｍ）であった。
（２）培地の準備
培地としてＳＨ培地（Schramm-Hestrin medium）を使用した。ＳＨ培地は、グルコース２０（ｇ）、酵母エキス５（ｇ）、ポリペプトン５（ｇ）、クエン酸１．１５（ｇ）及びリン酸水素二ナトリウム２．７（ｇ）を１０００（ｍｌ）の蒸留水に溶解して調整した後、１２０（℃）のオートクレーブ中で１５分間、滅菌処理して使用した。
（３）菌体の準備
酢酸菌 Gluconacetobacter xylinus (American Type Culture Collection No.53582)を試験管で３日間、前々培養し、産生されたゲル状のセルロースの一部を三角フラスコ中の上記ＳＨ培地５０（ｍｌ）に移して酢酸菌を植菌し、２５（℃）で３日間、前培養した。上記前培養中に産生したセルロースを溶解して菌体の増殖を活発にするために、上記培養液には膜滅菌したセルラーゼ（セルクラスト、ノボエンザイム社）を１００（μｌ）加えた。培養後の上記培養液を遠心分離し、増殖した菌体を得た。
（４）培養液の準備
上記増殖した菌体を集めて上記ＳＨ培地５００（ｍｌ）に加え、本第１実施形態に使用するセルロース産生菌の培養液を得た。当該培養液中の菌体量は、波長６６０（ｎｍ）における濁度測定により、ＯＤ＝０．１３であった。
２．複合構造体の製造工程
（１）付与工程
上記準備工程で準備したキュプラ不織布６．８（ｇ）を試料台に水平に置き、上記セルロース産生菌の培養液７０（ｇ）を静かに付与した。このとき、当該キュプラ不織布から余剰の培養液が脱離することはなかった。
Next, a method for manufacturing the composite structure configured as described above will be described.
1. Preparation Step (1) Preparation of Fiber Structure As a fiber structure, cupra 100 (%) non-woven fabric (4 layers, basis weight; 440 (g / m 2 )) is cut into 15 (cm) × 10 (cm), It was used after being sterilized for 15 minutes in an autoclave at 120 (° C). The cupra nonwoven fabric had a weight of 6.8 (g) and a thickness of 3.6 (mm).
(2) Preparation of medium SH medium (Schramm-Hestrin medium) was used as a medium. In the SH medium, glucose 20 (g), yeast extract 5 (g), polypeptone 5 (g), citric acid 1.15 (g) and disodium hydrogen phosphate 2.7 (g) were distilled at 1000 (ml). After adjusting by dissolving in water, it was used after being sterilized for 15 minutes in an autoclave at 120 (° C).
(3) Preparation of bacterial cells The acetic acid bacterium Gluconacetobacter xylinus (American Type Culture Collection No.53582) was previously cultured in a test tube for 3 days, and a part of the produced gelatinous cellulose was added to the above SH medium in an Erlenmeyer flask. Transferred to 50 (ml), inoculated with acetic acid bacteria, and pre-cultured at 25 (° C.) for 3 days. In order to dissolve the cellulose produced during the pre-culture and activate cell growth, 100 μl of cellulase (Cell Crust, Novoenzyme) sterilized by membrane was added to the culture solution. The culture solution after culture was centrifuged to obtain proliferated cells.
(4) Preparation of culture solution The proliferated cells were collected and added to the SH medium 500 (ml) to obtain a culture solution of cellulose-producing bacteria used in the first embodiment. The amount of microbial cells in the culture solution was OD = 0.13 by turbidity measurement at a wavelength of 660 (nm).
2. Production process of composite structure (1) Application process The cupra nonwoven fabric 6.8 (g) prepared in the preparation process was placed horizontally on a sample stage, and the culture solution 70 (g) of the cellulose-producing bacteria was gently applied. At this time, the excess culture solution was not detached from the cupra nonwoven fabric.
なお、上記キュプラ不織布６．８（ｇ）がその内部に保持し得る培養液の最大量Ｗｍａｘは、上記測定により８０（ｇ）であった。従って、上記キュプラ不織布に付与した培養液の量は、上記最大量Ｗｍａｘの８７．５（％）であった。
（２）培養工程
上記付与工程でセルロース産生菌の培養液が付与された上記キュプラ不織布を上記試料台に水平に静置した状態で、室温２０（℃）の条件で３６時間培養した。その後、上記キュプラ不織布を上記試料台の上で表裏を反転させ、更に６０時間培養した。
In addition, the maximum amount Wmax of the culture solution which the said cupra nonwoven fabric 6.8 (g) can hold | maintain inside was 80 (g) by the said measurement. Therefore, the amount of the culture solution applied to the cupra nonwoven fabric was 87.5 (%) of the maximum amount Wmax.
(2) Culture process The cupra nonwoven fabric to which the culture solution of the cellulose-producing bacteria was applied in the application process was cultured for 36 hours at room temperature of 20 (° C) in a state of being left still on the sample stage. Thereafter, the cupra nonwoven fabric was inverted on the sample stage and further cultured for 60 hours.
この間、上記キュプラ不織布の表面には、バクテリアセルロース膜が生成し、付与されている培養液の蒸散を防ぎ、上記キュプラ不織布を乾燥から保護した状態で上記積層体の内部で培養が進行した。この培養工程中において、上記付与工程で付与された培養液７０（ｇ）は、その量をほぼ維持していた。
（３）失活・洗浄工程
上記培養後のキュプラ不織布を２（重量％）の水酸化ナトリウム水溶液中において、８０（℃）で３０分間、セルロース産生菌の失活操作を行った。その後、上記キュプラ不織布を十分に洗浄して当該キュプラ不織布からセルロース産生菌を除去した。
During this time, a bacterial cellulose film was formed on the surface of the cupra nonwoven fabric, and the culture progressed inside the laminate in a state in which the applied culture solution was prevented from being evaporated and the cupra nonwoven fabric was protected from drying. During this culturing step, the amount of the culture solution 70 (g) applied in the applying step was substantially maintained.
(3) Inactivation / Washing Step The cellulose-producing bacterium was inactivated for 30 minutes at 80 (° C.) in 2 (% by weight) aqueous sodium hydroxide solution of the cultured cupra nonwoven fabric. Thereafter, the cupra nonwoven fabric was sufficiently washed to remove cellulose-producing bacteria from the cupra nonwoven fabric.
このとき、上記キュプラ不織布の内部には、セルロース産生菌が産生したバクテリアセルロース膜が、水分を包含したヒドロゲル（これをゲル膜という）の状態で維持されており、上記キュプラ不織布は水分で膨潤した状態にある。
（４）乾燥工程
失活・洗浄工程後のキュプラ不織布をそのシート面の縦横方向の寸法を固定して、プレス乾燥機を用いて１１０（℃）で乾燥した。このとき、当該キュプラ不織布は、そのシート寸法がほとんど変化しなかったが、シートの厚み方向に収縮し、その厚みは、１．０（ｍｍ）であった。このとき、上記キュプラ不織布の内部では、セルロース産生菌が産生したバクテリアセルロース膜は、水分を放出して乾燥した状態の乾燥膜となる。
At this time, inside the cupra nonwoven fabric, a bacterial cellulose film produced by cellulose-producing bacteria is maintained in a state of a hydrogel containing moisture (this is called a gel membrane), and the cupra nonwoven fabric is swollen with moisture. Is in a state.
(4) Drying process The cupra nonwoven fabric after the deactivation / washing process was dried at 110 (° C.) using a press drier with the dimensions of the sheet surface fixed in the vertical and horizontal directions. At this time, the sheet size of the cupra nonwoven fabric was hardly changed, but contracted in the thickness direction of the sheet, and the thickness was 1.0 (mm). At this time, inside the cupra nonwoven fabric, the bacterial cellulose film produced by the cellulose-producing bacteria becomes a dried film in a dried state by releasing moisture.
上述の各工程を経て、本第１実施形態に係る複合構造体を得る。 Through the above steps, the composite structure according to the first embodiment is obtained.
当該複合構造体は、上述のように図１の複合構造体の一断面図が示しているように、この断面において、キュプラ繊維３０が構成するキュプラ不織布１０は、バクテリアセルロース膜２０を壁面とするハニカム状構造を有している。 As described above, as shown in the cross-sectional view of the composite structure in FIG. 1, the composite structure includes the bacterial cellulose film 20 as the wall surface of the cupra nonwoven fabric 10 formed by the cupra fibers 30. It has a honeycomb structure.
以上のことにより、上記複合構造体は、セルロース産生菌を培養して生成したゲル状物からバクテリアセルロースファイバーを離解させるための煩雑な操作を行わないで、バクテリアセルロースファイバーが構成する３次元のネットワークを破壊することがないようにして、キュプラ不織布１０の内部で構成された上記３次元のネットワークを利用することができる。
（第２実施形態）
図３は、本発明に係る複合構造体の第２実施形態の要部を示しており、この複合構造体は、ビスコースレーヨン不織布６０（図示しない）とバクテリアセルロース膜２０とを備えている。当該ビスコースレーヨン不織布６０は、繊維構造体の一種であって、ビスコースレーヨン繊維７０をスパンレース法によりシート化してなるシート状構造体である。
As described above, the above composite structure is a three-dimensional network constituted by bacterial cellulose fibers without performing a complicated operation to disaggregate the bacterial cellulose fibers from the gel-like material produced by culturing cellulose-producing bacteria. The three-dimensional network configured inside the cupra nonwoven fabric 10 can be used so as not to destroy the glass.
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a main part of a second embodiment of the composite structure according to the present invention, and this composite structure includes a viscose rayon nonwoven fabric 60 (not shown) and a bacterial cellulose film 20. The viscose rayon nonwoven fabric 60 is a kind of fiber structure, and is a sheet-like structure formed by forming viscose rayon fibers 70 into a sheet by a spunlace method.
ここで、図３は、複合構造体の一断面（シート状構造体のシート厚方向の一断面でもある）を示している。この一断面においては、上記バクテリアセルロース膜２０及びビスコースレーヨン繊維７０が多数現れており、上記バクテリアセルロース膜２０が上記ビスコースレーヨン不織布６０の内部に存在することが示されている。 Here, FIG. 3 shows a cross section of the composite structure (also a cross section in the sheet thickness direction of the sheet-like structure). In this cross section, a large number of the bacterial cellulose film 20 and the viscose rayon fibers 70 appear, and it is shown that the bacterial cellulose film 20 exists inside the viscose rayon nonwoven fabric 60.
また、上記ビスコースレーヨン不織布６０は、上記断面において、多数のバクテリアセルロース膜２０を壁面とするハニカム状構造を有している。 The viscose rayon nonwoven fabric 60 has a honeycomb-like structure with a large number of bacterial cellulose films 20 as wall surfaces in the cross section.
また、図４は、本第２実施形態に係る複合構造体のバクテリアセルロース膜２０の培養過程の途中の状態を示しており、バクテリアセルロース膜２０は、バクテリアセルロースファイバー５０ｃによって、ビスコースレーヨン繊維７０に固定されている。このバクテリアセルロース膜２０は、その培養時間長さによって、膜密度、即ち、膜の厚みを増加させることができる。 FIG. 4 shows a state in the middle of the cultivation process of the bacterial cellulose film 20 of the composite structure according to the second embodiment. The bacterial cellulose film 20 is made of viscose rayon fiber 70 by bacterial cellulose fibers 50c. It is fixed to. The bacterial cellulose film 20 can increase the film density, that is, the thickness of the film, depending on the culture time length.
また、上記バクテリアセルロース膜２０は、バクテリアセルロースファイバー５０ｃが構成する網目状構造からなっている。 The bacterial cellulose film 20 has a network structure formed by the bacterial cellulose fibers 50c.
次に、以上のように構成した当該複合構造体の製造方法について説明する。
１．準備工程
（１）繊維構造体の準備
繊維構造体として、ビスコースレーヨン１００（％）不織布（４枚重ね、目付け；３７２（ｇ／ｍ2））を１５（ｃｍ）×１０（ｃｍ）にカットし、１２０（℃）のオートクレーブ中で１５分間、滅菌処理して使用した。このビスコースレーヨン不織布の重量は、５．５（ｇ）であり、その厚みは、１．６（ｍｍ）であった。
（２）培養液の準備
上述の第１実施形態の準備工程で作成したセルロース産生菌の培養液を使用した。
２．複合構造体の製造工程
（１）付与工程
上記準備工程で準備したビスコースレーヨン不織布５．５（ｇ）を試料台に水平に置き、上記セルロース産生菌の培養液４０（ｇ）を静かに付与した。このとき、当該ビスコースレーヨン不織布から余剰の培養液が脱離することはなかった。
Next, a method for manufacturing the composite structure configured as described above will be described.
1. Preparatory process (1) Preparation of fiber structure As fiber structure, viscose rayon 100 (%) non-woven fabric (4 layers, basis weight; 372 (g / m 2 )) is cut into 15 (cm) x 10 (cm) And sterilized for 15 minutes in a 120 ° C autoclave. This viscose rayon nonwoven fabric had a weight of 5.5 (g) and a thickness of 1.6 (mm).
(2) Preparation of culture solution The culture solution of the cellulose producing bacteria prepared in the preparation step of the first embodiment described above was used.
2. Manufacturing process of composite structure (1) Application process Viscose rayon nonwoven fabric 5.5 (g) prepared in the preparation process is placed horizontally on a sample stage, and the culture solution 40 (g) of the cellulose-producing bacteria is gently applied. did. At this time, the excess culture solution was not detached from the viscose rayon nonwoven fabric.
なお、上記ビスコースレーヨン不織布５．５（ｇ）がその内部に保持し得る培養液の最大量Ｗｍａｘは、測定により３６（ｇ）であった。従って、上記ビスコースレーヨン不織布に付与した培養液の量は、上記最大量Ｗｍａｘの１１１（％）であった。
（２）培養工程
上述の第１実施形態と同様の操作にて、室温２０（℃）の条件で９６時間培養した。その後、上記ビスコースレーヨン不織布を上記試料台の上で表裏を反転させ、更に９６時間培養した。
In addition, the maximum amount Wmax of the culture solution which the said viscose rayon nonwoven fabric 5.5 (g) can hold | maintain inside was 36 (g) by measurement. Therefore, the amount of the culture solution applied to the viscose rayon nonwoven fabric was 111 (%) of the maximum amount Wmax.
(2) Culture process It culture | cultivated for 96 hours on the conditions of room temperature 20 (degreeC) by operation similar to the above-mentioned 1st Embodiment. Thereafter, the viscose rayon nonwoven fabric was inverted on the sample stage and further cultured for 96 hours.
この間、上記ビスコースレーヨン不織布の表面には、バクテリアセルロース膜が生成し、付与されている培養液の蒸散を防ぎ、上記ビスコースレーヨン不織布を乾燥から保護した状態で上記ビスコースレーヨン不織布の内部で培養が進行した。この培養工程中において、上記付与工程で付与された培養液４０（ｇ）は、その量をほぼ維持していた。
（３）失活・洗浄工程
上述の第１実施形態と同様の操作にて行った。
（４）乾燥工程
上述の第１実施形態と同様の操作にて行った。このとき、当該ビスコースレーヨン不織布は、そのシート寸法がほとんど変化しなかったが、シートの厚み方向に収縮し、その厚みは、０．７（ｍｍ）であった。
During this time, a bacterial cellulose film is formed on the surface of the viscose rayon nonwoven fabric to prevent evaporation of the applied culture solution, and the viscose rayon nonwoven fabric is protected from drying inside the viscose rayon nonwoven fabric. Culture proceeded. During this culturing step, the amount of the culture solution 40 (g) applied in the applying step was substantially maintained.
(3) Deactivation / cleaning step The deactivation / cleaning step was performed in the same manner as in the first embodiment.
(4) Drying process It performed by operation similar to the above-mentioned 1st Embodiment. At this time, the viscose rayon nonwoven fabric had almost no change in sheet size, but contracted in the thickness direction of the sheet, and its thickness was 0.7 (mm).
上述の各工程を経て、本第２実施形態に係る複合構造体を得る。 Through the above steps, the composite structure according to the second embodiment is obtained.
当該複合構造体は、上述のように図３の複合構造体の一断面図が示しているように、この断面において、ビスコースレーヨン繊維７０が構成するビスコースレーヨン不織布６０は、バクテリアセルロース膜２０を壁面とするハニカム状構造を有している。 As shown in the cross-sectional view of the composite structure shown in FIG. 3 as described above, the composite structure has a viscose rayon nonwoven fabric 60 constituted by the viscose rayon fibers 70 in this cross section. It has a honeycomb structure with a wall surface.
以上のことにより、上記複合構造体は、セルロース産生菌を培養して生成したゲル状物からバクテリアセルロースファイバーを離解させるための煩雑な操作を行わないで、バクテリアセルロースファイバーが構成する３次元のネットワークを破壊することがないようにして、ビスコースレーヨン不織布６０の内部で構成された上記３次元のネットワークを利用することができる。
（第３実施形態）
図５は、本発明に係る複合構造体の第３実施形態の要部を示しており、この複合構造体は、ポリエステル繊維束８０（図示しない）とバクテリアセルロース膜２０とを備えている。当該ポリエステル繊維束８０は、繊維構造体の一種であって、ポリエステル繊維９０を多数本引き揃えてなるものである。
As described above, the above composite structure is a three-dimensional network constituted by bacterial cellulose fibers without performing a complicated operation to disaggregate the bacterial cellulose fibers from the gel-like material produced by culturing cellulose-producing bacteria. The three-dimensional network configured inside the viscose rayon nonwoven fabric 60 can be used so as not to destroy the viscose.
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a main part of a third embodiment of the composite structure according to the present invention, and this composite structure includes a polyester fiber bundle 80 (not shown) and a bacterial cellulose membrane 20. The polyester fiber bundle 80 is a kind of fiber structure, and is formed by arranging a large number of polyester fibers 90.
ここで、図５は、複合構造体の一断面（ポリエステル繊維９０の引き揃え方向と交叉する一断面）を示している。この一断面においては、上記バクテリアセルロース膜２０及びポリエステル繊維９０が多数現れており、上記バクテリアセルロース膜２０が上記ポリエステル繊維束８０の内部に存在することが示されている。 Here, FIG. 5 shows one cross section of the composite structure (one cross section crossing the alignment direction of the polyester fibers 90). In this cross section, a large number of the bacterial cellulose film 20 and the polyester fibers 90 appear, and it is shown that the bacterial cellulose film 20 exists inside the polyester fiber bundle 80.
また、上記ポリエステル繊維束８０は、上記断面において、多数のバクテリアセルロース膜２０を壁面とするハニカム状構造を有しており、このハニカム状構造は多数の扁平孔部４０を有している。これら多数の扁平孔部４０は、その各長軸方向（矢印Ａ参照）にて、互いに並行となっている。 Further, the polyester fiber bundle 80 has a honeycomb structure having a large number of bacterial cellulose films 20 as wall surfaces in the cross section, and the honeycomb structure has a large number of flat hole portions 40. These many flat hole portions 40 are parallel to each other in the respective major axis directions (see arrow A).
次に、以上のように構成した当該複合構造体の製造方法について説明する。
１．準備工程
（１）繊維構造体の準備
繊維構造体として、通常の方法で精練・漂白したポリエステル１００（％）のマルチフィラメント糸（８２．５デシテックス、３６フィラメント）を３６０本引き揃えたポリエステル繊維束を長さ５（ｃｍ）にカットし、１２０（℃）のオートクレーブ中で１５分間、滅菌処理して使用した。このポリエステル繊維束の重量は、０．１５（ｇ）であった。
（２）培養液の準備
上述の第１実施形態の準備工程で作成したセルロース産生菌の培養液を使用した。
２．複合構造体の製造工程
（１）付与工程
水平な試料台上に高さ４（ｍｍ）、幅３（ｍｍ）の凹形状のスリットを作り、当該スリットの中に上記準備工程で準備したポリエステル繊維束０．１５（ｇ）を置き、上記セルロース産生菌の培養液０．５（ｇ）を静かに付与した。このとき、付与した培養液は上記スリットにより保持された状態となり、当該ポリエステル繊維束から余剰の培養液が脱離することはなかった。
Next, a method for manufacturing the composite structure configured as described above will be described.
1. Preparation Step (1) Preparation of Fiber Structure Polyester fiber bundle in which 360 multifilament yarns (82.5 decitex, 36 filaments) of 100% polyester scoured and bleached by a usual method are aligned as a fiber structure. Was cut to a length of 5 (cm) and used after sterilization for 15 minutes in an autoclave at 120 (° C.). The weight of this polyester fiber bundle was 0.15 (g).
(2) Preparation of culture solution The culture solution of the cellulose producing bacteria prepared in the preparation step of the first embodiment described above was used.
2. Manufacturing process of composite structure (1) Applying process A concave slit having a height of 4 (mm) and a width of 3 (mm) is formed on a horizontal sample stage, and the polyester fiber prepared in the above preparation process in the slit. A bundle of 0.15 (g) was placed, and 0.5 (g) of the culture solution of cellulose-producing bacteria was gently applied. At this time, the applied culture solution was held by the slit, and the excess culture solution was not detached from the polyester fiber bundle.
なお、上記ポリエステル繊維束０．１５（ｇ）がその内部に保持し得る培養液の最大量Ｗｍａｘは、測定により０．６（ｇ）であった。従って、上記ポリエステル繊維束に付与した培養液の量は、上記最大量Ｗｍａｘの８３（％）であった。
（２）培養工程
上記付与工程でセルロース産生菌の培養液が付与された上記ポリエステル繊維束を上記試料台のスリットの中に静置した状態で、室温２０（℃）の条件で９６時間培養した。
In addition, the maximum amount Wmax of the culture solution which the said polyester fiber bundle 0.15 (g) can hold | maintain inside was 0.6 (g) by measurement. Therefore, the amount of the culture solution applied to the polyester fiber bundle was 83 (%) of the maximum amount Wmax.
(2) Culture process The polyester fiber bundle, to which the culture solution of cellulose-producing bacteria was applied in the application process, was cultivated for 96 hours at a room temperature of 20 (° C) in a state where it was allowed to stand in the slit of the sample stage. .
この間、上記ポリエステル繊維束の表面には、バクテリアセルロース膜が生成し、付与されている培養液の蒸発を防ぎ、上記ポリエステル繊維束を乾燥から保護した状態で上記ポリエステル繊維束の内部で培養が進行した。
（３）失活・洗浄工程
上述の第１実施形態と同様の操作にて行った。
（４）乾燥工程
失活・洗浄工程後のポリエステル繊維束を室温にて９６時間自然乾燥した。
During this time, a bacterial cellulose film is formed on the surface of the polyester fiber bundle to prevent evaporation of the applied culture solution, and the culture proceeds inside the polyester fiber bundle with the polyester fiber bundle protected from drying. did.
(3) Deactivation / cleaning step The deactivation / cleaning step was performed in the same manner as in the first embodiment.
(4) Drying process The polyester fiber bundle after the deactivation / washing process was naturally dried at room temperature for 96 hours.
上述の各工程を経て、本第３実施形態に係る複合構造体を得る。 Through the above-described steps, the composite structure according to the third embodiment is obtained.
当該複合構造体は、上述のように図５の複合構造体の一断面図が示しているように、この断面において、ポリエステル繊維９０が構成するポリエステル繊維束８０は、バクテリアセルロース膜２０を壁面とするハニカム状構造を有している。 As shown in the cross-sectional view of the composite structure of FIG. 5 as described above, the composite structure has a polyester fiber bundle 80 constituted by the polyester fiber 90 in the cross section, with the bacterial cellulose film 20 as the wall surface. It has a honeycomb structure.
以上のことにより、上記複合構造体は、セルロース産生菌を培養して生成したゲル状物からバクテリアセルロースファイバーを離解させるための煩雑な操作を行わないで、バクテリアセルロースファイバーが構成する３次元のネットワークを破壊することがないようにして、ポリエステル繊維束８０の内部で構成された上記３次元のネットワークを利用することができる。 As described above, the above composite structure is a three-dimensional network constituted by bacterial cellulose fibers without performing a complicated operation to disaggregate the bacterial cellulose fibers from the gel-like material produced by culturing cellulose-producing bacteria. The three-dimensional network formed inside the polyester fiber bundle 80 can be used so that the fiber is not destroyed.
更に、上述の各実施形態に係る上記各複合構造体は、各繊維構造体の内部で構成されたバクテリアセルロースファイバーの３次元のネットワークが持つ本来の物性を十分に活用し、かつ当該ネットワークが上記各繊維構造体と一体となり相乗的な効果を示す。 Furthermore, each composite structure according to each of the above-described embodiments sufficiently utilizes the original physical properties of a three-dimensional network of bacterial cellulose fibers formed inside each fiber structure, and the network Shows a synergistic effect with each fiber structure.
なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限らず次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）上記各実施形態は、単一種類の繊維からなる繊維構造体を使用するものであるが、本発明に係る繊維構造体は、二種類以上の繊維からなる繊維構造体を使用してもよい。
（２）上記各実施形態は、セルロース産生菌として酢酸菌のうち、Gluconacetobacter xylinus（American Type Culture Collection No.53582）を使用するものであるが、本発明に係るセルロース産生菌は、これに限るものではなく、他の菌種、他の酢酸菌、例えば、Acetobacter xylinum、Acetobacter aceti、Acetobacter subsp.、Asaia bogorensisなどに属する他の菌株を使用してもよい。
（３）上記各実施形態は、セルロース産生菌の培養条件として、室温２０（℃）の条件で９６時間又は１９２時間で行ったが、本発明に係る培養条件は、これに限るものではなく、使用する菌種、使用する繊維構造体、又は、求めるバクテリアセルロース膜の密度などによって適宜選定すればよい。
In carrying out the present invention, the following various modifications are not limited to the above embodiments.
(1) Although each said embodiment uses the fiber structure which consists of a single kind of fiber, the fiber structure which concerns on this invention uses the fiber structure which consists of two or more types of fibers. Also good.
(2) Although each said embodiment uses Gluconacetobacter xylinus (American Type Culture Collection No.53582) among acetic acid bacteria as a cellulose producing microbe, the cellulose producing microbe according to the present invention is not limited to this. Instead, other bacterial species, other acetic acid bacteria, for example, other strains belonging to Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti, Acetobacter subsp., Asaia bogorensis, etc. may be used.
(3) Although each said embodiment was performed for 96 hours or 192 hours on the conditions of room temperature 20 (degreeC) as culture conditions of a cellulose producing microbe, the culture conditions concerning this invention are not restricted to this, What is necessary is just to select suitably by the microbe type to be used, the fiber structure to be used, or the density of the desired bacterial cellulose membrane.
Ａ、Ｂ、Ｃ…矢印、Ｘ…長方形、１０…キュプラ不織布、２０…バクテリアセルロース膜、３０…キュプラ繊維、４０…扁平孔部、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ…バクテリアセルロースファイバー、６０…ビスコースレーヨン不織布、７０…ビスコースレーヨン繊維、８０…ポリエステル繊維束、９０…ポリエステル繊維 A, B, C ... arrows, X ... rectangle, 10 ... cupra nonwoven fabric, 20 ... bacterial cellulose membrane, 30 ... cupra fiber, 40 ... flat hole, 50a, 50b, 50c ... bacterial cellulose fiber, 60 ... viscose rayon nonwoven fabric 70 ... Viscose rayon fiber, 80 ... Polyester fiber bundle, 90 ... Polyester fiber
Claims (5)
当該バクテリアセルロース膜は、セルロース産生菌が生産するバクテリアセルロースファイバーが構成する網目状構造からなる膜であって、前記繊維構造体の少なくとも内部に存在しており、
前記繊維構造体は、シート状構造体であって、そのシート厚方向の少なくとも一断面において、前記バクテリアセルロース膜を壁面とする多数の扁平孔部を有するハニカム状構造を有しており、
当該多数の扁平孔部は、その各長軸方向にて、前記シート厚方向の一断面内で当該シート厚方向に交叉する軸に並行となっていることを特徴とする複合構造体。 Comprising at least a fiber structure and a bacterial cellulose membrane,
The bacterial cellulose membrane is a membrane composed of a network structure constituted by bacterial cellulose fibers produced by cellulose-producing bacteria, and is present at least inside the fiber structure,
The fibrous structure is a sheet- like structure, and has a honeycomb-like structure having a number of flat hole portions having the bacterial cellulose film as a wall surface in at least one cross section in the sheet thickness direction ,
The large number of flat hole portions are parallel to an axis intersecting in the sheet thickness direction in one section of the sheet thickness direction in each major axis direction .
前記セルロース産生菌を培養する培養工程と、 A culture step of culturing the cellulose-producing bacteria;
前記セルロース産生菌を前記繊維構造体から除去するように、前記セルロース産生菌を失活し、かつ前記繊維構造体を洗浄する失活・洗浄工程と、 A deactivation / washing step of deactivating the cellulose-producing bacteria and washing the fiber structure so as to remove the cellulose-producing bacteria from the fiber structure;
前記繊維構造体を乾燥する乾燥工程とを備える複合構造体の製造方法において、 In a method for producing a composite structure comprising a drying step of drying the fiber structure,
前記繊維構造体は、１枚のシート状構造体又は複数のシート状構造体の積層構造体からなり、 The fiber structure comprises a single sheet-like structure or a laminated structure of a plurality of sheet-like structures,
前記付与工程において、前記繊維構造体がその内部に保持し得る前記培養液の最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量の前記培養液を前記繊維構造体に付与し、 In the application step, the culture solution is applied to the fiber structure in an amount within a range of 50 (%) to 150 (%) with respect to the maximum amount of the culture solution that the fiber structure can hold therein. And
前記培養工程において、前記繊維構造体の内部に前記培養液の最大量に対して５０（％）〜１５０（％）の範囲内の量の培養液を維持させるようにして、前記セルロース産生菌を培養し、 In the culturing step, an amount of the culture solution in the range of 50 (%) to 150 (%) with respect to the maximum amount of the culture solution is maintained inside the fibrous structure, Cultivate,
前記乾燥工程において、前記１枚のシート状構造体又は前記積層構造体からなる繊維構造体を、そのシート面の縦横方向の寸法を固定して乾燥することにより、 In the drying step, by drying the fiber structure composed of the one sheet-like structure or the laminated structure with the dimensions in the vertical and horizontal directions of the sheet surface fixed,
前記繊維構造体は、前記セルロース産生菌が生産するバクテリアセルロースファイバーが構成する網目状構造からなるバクテリアセルロース膜を前記繊維構造体の少なくとも内部に存在させ、 The fibrous structure has a bacterial cellulose film composed of a network structure formed by bacterial cellulose fibers produced by the cellulose-producing bacteria present at least inside the fibrous structure;
かつ、前記繊維構造体は、そのシート厚方向の少なくとも一断面において、前記バクテリアセルロース膜を壁面とする多数の扁平孔部を有するハニカム状構造を有しており、 And the fiber structure has a honeycomb-like structure having a number of flat holes with the bacterial cellulose film as a wall surface in at least one cross section in the sheet thickness direction,
当該多数の扁平孔部は、その各長軸方向にて、前記シート厚方向の一断面内で当該シート厚方向に交叉する軸に並行となることを特徴とする複合構造体の製造方法。 The manufacturing method of a composite structure, wherein the plurality of flat hole portions are parallel to an axis intersecting in the sheet thickness direction in one section of the sheet thickness direction in each major axis direction.
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