JP5849378B2

JP5849378B2 - 機能性レーヨン繊維及びその製造方法

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Publication number: JP5849378B2
Application number: JP2012127826A
Authority: JP
Inventors: 高橋　哲也; 哲也高橋; 吉野　勝美; 勝美吉野
Original assignee: Shimane Prefecture
Current assignee: Shimane Prefecture
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2032-06-05
Also published as: JP2013253327A

Description

本発明は、機能性を有するレーヨン繊維およびその製造方法に関する。詳しくは、抗菌性や消臭性などの機能を有する茶殻を含有してなるレーヨン繊維およびその製造方法に関する。

カテキンなどお茶の水溶性の成分を抽出した抽出分を日常的に利用する物品に含有させることで物品に防菌性などの機能を付与することは広く知られており、特に衛生用途への展開を計ることが試みられている（特許文献１）。一方、衣料用、インテリア用などの繊維製品に、抗菌性、消臭性、ＵＶカット性を付与することが行われている（特許文献２）。また、壁紙等に用いられる繊維製品にも、抗菌性や消臭性を与えることが行われているが機能が十分とは言えない。

このような用途に対して食用に広く用いられているお茶の成分を用いる上記方法は安全性に問題がないことが期待でき、繊維に対しては抽出成分を含浸するとか、混合する方法に加えて、繊維などを成形する際にお茶の有効成分を成形材料に混合することも試みられ、レーヨンを成形する際に有効成分の機能が失われないように脂肪酸あるいはその塩を添加するなどの改良法も知られている（特許文献３）。

特開２００４−１８７７３２号公報特開昭６３−３００７６９号公報特開２０１０−１２１２２９号公報

上記お茶の抽出成分を用いる方法は一定の効果を与えるものの機能が十分ではなく、安全性は維持しつつ、より効果的に抗菌性とか防臭性を付与した繊維の開発が望まれる。

本発明者らは上記問題を解決する方法について鋭意検討し特定の茶殻が極めて有効であることを見出し、本発明を完成した。

即ち本発明は、レーヨン繊維の内部に、粉砕した茶殻を含有させてなることを特徴とするレーヨン繊維である。

本発明はまた、ビスコースに茶殻の粉砕物が分散されてなる分散液を添加混合した後、紡糸することを特徴とするレーヨン繊維の製造方法である。

本発明のレーヨン繊維は極めて抗菌性に優れるものであり、また抽出残分である茶殻を利用すると言う本発明の方法を実施することにより、水等に抽出された成分に比較して極めて効率的に高性能のレーヨン繊維を提供することができ工業的に極めて価値がある。

本発明のレーヨン繊維は布団綿、ベッドシーツ、枕カバー、衣料用素材等として本発明に係るレーヨン繊維を用いれば、雑菌を完全に死滅させるために嫌な臭気を除去できる。その上、白癬菌などに対しても抗菌性を有するため、水虫などの皮膚病に対しても効果があり、さらにはダニの忌避効果も期待できる。

本発明に於いて茶殻とは、ツバキ科ツバキ属の常緑樹であるチャノキ（学名Camellia sinensis）の葉を熱湯などで加熱処理したものを示し、本発明の効果を損なわない範囲で枝とか幹とか根を含んでも構わない。また、緑茶とか紅茶とかウーロン茶、プーアル茶の茶葉のように、加熱処理、発酵処理あるいは半発酵処理、後発酵処理などを施し、茶葉として提供されるようなものであればそれをそのままあるいは、茶のエキスを熱湯等で抽出して利用あるいは除いたものを有効に活用して、あるいは抽出液中に分散した状態でそのまま利用しても良い。

上記茶殻は、粉砕して微粒子として用いるのが好ましく、粉砕方法は公知の種々の方法が適用でき、乾燥した状態で、あるいはスラリー状態で粉砕処理される。具体的にはボールミル、ハンマーミル、ロールクラッシャー、塔式摩砕機等を用いるのが好ましい。粉砕物の粒径としてはレーヨン繊維中に含有できる程度であればよいが、好ましくは茶殻の粉砕物のうち、粒子径１．０μｍ未満が９５％以上であるのが良い。粒子径１．０μｍ未満のものが９５％未満であると、ビスコースに茶殻の粉砕物を添加混合するとビスコースが増粘し、ゲル化を生じる恐れがある。ここで、粒径およびその分布は、縣濁液をフラットなフローセルを通過させて、撮影し画像処理する方法で測定でき、例えば、ベックマン・コールター社製フロー方式粒度分布・画像解析装置RapidVUEを用いて１秒間に１０回の高速撮影し画像のノイズ除去、エッジの強調などの補正を行った後、粒子形状の特徴を抽出して数値化して測定されるようなものである。

茶殻の粉砕物は、ドライ条件で製造した場合にも水などに分散させて分散液として用いるのが好ましい。茶殻粉砕物を水に分散させるには、界面活性剤等の適当な分散剤を用いても良いし、また用いなくても良い。水分散液中における茶殻の粉砕物のレーヨン繊維に対する割合は、１〜８０質量％であるのが好ましい。さらに好ましくは５〜７０質量％である。１質量％未満であると、レーヨン繊維中に含有させる茶殻の粉砕物の数が少なくなり、レーヨン繊維に充分な抗菌性や消臭性が得られない。また、茶殻の粉砕物の添加量が８０質量％を超えると紡糸性が低下したり、得られたレーヨン繊維から茶殻の粉砕物が脱落しやすくなったり、或いはレーヨン繊維の強度や伸度等の力学物性が低下したりする傾向があり好ましくないことがある。

茶殻は、加熱処理や紫外線照射処理をおこなって用いるのが特に、緑茶を用いる場合に好ましく、１９０℃〜２７０℃、好ましくは２００℃〜２５０℃、さらに好ましくは２１０℃〜２３０℃で、１０分間〜６０分間、より好ましくは１５分間〜４０分間の加熱を行って用いるのが良い。また、紫外線照射処理では、茶殻の粉砕物に波長３６５ｎｍの光量として２．５×１０^−２Ｊ／ｍ^２〜０．５Ｊ／ｍ^２、好ましくは２．９×１０^−２Ｊ／ｍ^２〜１．６×１０^−１Ｊ／ｍ^２の線量の光の照射をおこなって用いるのが好ましい。加熱処理や紫外線照射処理はそれぞれを単独で行うだけで充分な抗菌効果が見られるが、両方とも行ってもよい。

本発明において、レーヨン繊維を製造するに用いるビスコースとしては、公知のビスコースレーヨン繊維の製造に用いられるもので良く特に制限はない。例えば、セルロース含有率が７〜１０質量％程度で、苛性ソーダ等のアルカリがセルロースに対して５０〜８０質量％程度含有されているビスコースを用いれば良い。ビスコース中には、所望により、各種の金属塩や帯電防止剤等の任意の添加剤が含有されていても良い。さらに、ビスコース代えてセルロースを銅アンモニア水に溶解した溶液やアセチルセルロースの溶液を用いることで茶殻入りのキュプラレーヨン繊維とかアセテートレーヨン繊維としたものも本発明のレーヨン繊維と称する。

ビスコースに、茶殻の粉砕物を分散した分散液を加える工程は、ビスコースを紡糸する前であればどこでも構わないが、紡糸する直前に添加して混合するのが最も好ましい。分散液は水分散液とするのが一般的である。

茶殻の粉砕物が分散されてなる分散液をビスコースに加えた後は、通常のレーヨン繊維を製造するのと同様の方法で紡糸することができ紡糸方法については特に制限はない。

例えば、ビスコースを紡糸ノズルから凝固液（液温４０〜５０℃程度）中に押し出せば良い。凝固液は、硫酸８０〜１２０ｇ／ｌ及び硫酸ソーダ５０〜３６０ｇ／ｌを主成分として含有するものであるのが一般的である。

凝固液中に押し出されたビスコースは、再生セルロースになると共に凝固し、その後所望により延伸を施されてレーヨン繊維が得られる。

本発明においては、ビスコース中に茶殻の粉砕物が添加混合されているために、レーヨン繊維中に茶殻の粉砕物が含まれた状態のレーヨン繊維が得られる。

さらに、本発明の構成に基づいて得られるレーヨン繊維に紫外線カット性を付与するために、原料ビスコースに、無機系微粒子のアルミ、チタン、亜鉛、アンチモン、ジルコニウムなどの酸化物あるいは硫酸バリウム、炭酸カルシウム、窒化ホウソ、アルミ酸ストロチウム、硫化亜鉛などを練り込んだり、布帛に有機物のベンゾフェノン系、サリチル酸系、シアノアクリレート系、ベンゾトリアゾール系などの吸収剤を加えても良い。

以上のようにして得られたレーヨン繊維は、長繊維のまま用いても良いし、所望の繊維長に切断して短繊維として用いても良い。このようなレーヨン繊維を用いて紡績して糸にすれば、機能性糸となる。また、レーヨン繊維を集積すれば機能性綿状物にすることもできるし、或いはレーヨン繊維相互間を任意の手段で結合すれば機能性不織布にもなる。更に、糸を編織すれば、機能性の編織物となる。得られた不織布や編織物は、例えば衣料用素材として好適に用いることができる。また、ベッドシーツ、枕カバー、毛布、カーペット、壁張り布、ぬいぐるみの生地、カーテン、掛け布、座布団カバー、自動車の内張り布等の素材としても好適に用いることができる。医療用途や介護用途にも幅広く使用できる。

以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

茶殻の採取方法
発酵方法や発酵度合いなどの製法の異なる市販の３種類の茶葉（緑茶（煎茶、伊藤園が販売する、日本産、おーいお茶）、ウーロン茶（日本茶販売が販売する中国産、中国名茶館・鉄観音茶）、紅茶（三井農林が販売するインド産、こく味ある紅茶））を試料として用いた。ホーロー製鍋に所定量の蒸留水を入れ、所定温度になるまで沸かした後（緑茶は７０℃、ウーロン茶は９０℃、紅茶は９０℃）、所定量の各種の茶葉（水１０リットルに茶葉１０００ｇ）を加えて３０分間煮出した。その後、目開きの細かなステンレス製のメッシュボールを用いて茶を濾した。残された茶殻を採取して用いた。

測定方法
抗菌性試験
黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus NBRC 12732）を独立行政法人製品評価技術基盤機構より入手し、抗菌性評価に用いた。黄色ブドウ球菌はグラム陽性の球菌であり、食中毒の原因菌であるほか、化膿性疾患の起因菌としても知られている。

JIS-L-1902を参考にして、黄色ブドウ球菌を用いて抗菌性の評価試験を実施した。試料である繊維０．２０ｇを採取し、バイアル瓶に挿入した。試料の入った状態のバイアル瓶を１２１℃で１５分間滅菌した。Becton Dickinson社製ペプトン（１．０質量％）とBecton Dickinson社製酵母エキス（０．５質量％）、及び塩化ナトリウム（０．５質量％）を用いて、ペプトン水を所定濃度に調整した。そのペプトン水を用いて黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus NBRC 12732）を１．０±０．３×１０^５ＣＦＵ／ｍｌになるように調節した後、その懸濁液０．１０ｍｌを試料に接種して密栓した。そして、３７±１℃の設定した恒温器内で１８時間培養した。

培養後のバイアル瓶に、塩化ナトリウム（０．８５質量％）とTween 80（０．２０質量％）を用いて所定濃度に調整した洗い出し用生理食塩水を10ml加え、菌を振とう分散させた。各々の試料の分散液の原液に対して、塩化ナトリウム（０．８５質量％）で作製した生理食塩水を加えて１０^７倍までの所定濃度に希釈した。マンニット食塩培地を用いて１１．１質量％に調整した培地に、各々の濃度に希釈した菌液を接種した。その際、培地を４分割して１つの区画に同じ希釈濃度の菌液を５μｌずつ５ヶ所に滴下する方法を採用した。３７±１℃の恒温器内で、シャーレを４４時間倒置培養した。培養後の成育コロニー数を計測し、希釈倍数を乗じて生菌数を算出した。

［実施例２、参考例１、３〜５］
先に示す方法で得られた３種の茶殻に対してマスコロイダーを用いて湿式粉砕処理を行い、茶殻の粉砕物の水分散液（茶殻の粉砕物の質量割合は２０質量％）を得た。この茶殻の粉砕物は、ベックマン・コールター社製フロー方式粒度分布・画像解析装置RapidVUEを用いて測定したところその９５％以上が粒子径１．０μｍ未満であり、数平均粒子径０．７μｍ程度であり、最大粒子径が２．５μｍであった。

参考例１の場合では、緑茶（煎茶）の茶殻に対してホットプレートを用いて表に示す温度、時間の加熱処理を行った。また、実施例２の場合では、緑茶（煎茶）の茶殻に対して島津製作所製キセノンテスターサンテスタXF-180を用いて所定の照射量の紫外線照射を行った。その際、波長３１０ｎｍと波長３６５ｎｍでの照射量を測定した。また、参考例３では粉砕処理したものをそのまま用いた。

また、参考例４では緑茶に代えウーロン茶を、参考例５では紅茶を用いて参考例１と同様に行った。

レーヨン繊維の紡糸方法については、まず原料パルプを約１８％の苛性ソーダ水溶液に浸漬し、圧搾・粉砕によりアルカリセルロースを得た。これを老成した後、二硫化炭素を反応させ、セルロースザンテートを得、次いで希釈苛性ソーダ水溶液で溶解し、ビスコースを調整した。このビスコースは、セルロース含有率８．８％、アルカリ含有率５．９％で、粘度が５０秒（落球式）であった。紡糸直前の上記のアルカリビスコースに、インジェクションポンプにより上述の３種類の水分散液を定量的且つ連続的に加え、均一に混合した。上記の茶殻の粉砕物を加えて、ビスコース中のセルロース質量に対して６０質量％になるように調整した。この後、茶殻の粉砕物を含有したビスコースを、ノズル径０．０６ｍｍ、孔数１０，０００の紡糸口金から、紡糸速度６８ｍ／分にて、凝固・再生浴中に紡糸した。凝固・再生浴は、硫酸１１０ｇ／ｌ、芒硝３５０ｇ／ｌ、硫酸亜鉛１５ｇ／ｌを含有するものであり、その液温は４５℃とした。紡糸後は、常法の二浴緊張紡糸法により延伸した後、切断し、繊度１．５デニールで繊維長５１ｍｍのレーヨン短繊維を得た。得られたレーヨン短繊維は、乾強度が１．８５〜１．１５ｇ／ｄで、乾伸度が１１．２〜１９．３％であった。これは、通常のビスコースレーヨン短繊維と比較して、ほぼ同程度の強伸度を持つものであった。なお、ウーロン茶、紅茶ともに９５％以上が粒子径１．０μｍ未満であった。

次に、このレーヨン短繊維に対して、抗菌性の評価を行った。表１にその結果を示す。その結果、参考例１、実施例２、参考例４、５に係るレーヨン短繊維の黄色ブドウ球菌に対する抗菌性は、非常に高く現れた。つまり、茶殻を原料として用いたものでは参考例３以外では生菌が全く見られず、非常に優れた抗菌性を示していた。また参考例３でもエキスを用いたものに比較すれば効果的であった。

［比較例１〜３］参考例１、参考例４、参考例５を行う際に茶殻スラリーに代え、ろ別した抽出液を参考例と同じ分散液量にまで濃縮して用いた他は同様にしてレーヨン繊維を得た。得られたレーヨン繊維を参考例と同様に評価したところ表２に示すように劣る結果であった。

［比較例４〜６］
比較例４は茶由来成分を含まないレーヨン繊維のケースであり、比較例５、６はそれぞれ茶由来成分を含まない綿、ウールの織物の評価結果である。表２に合わせて示す。

Claims

ビスコースに、波長３６５ｎｍで２．５×１０ ^-2 Ｊ／ｍ ² 〜０．５Ｊ／ｍ ² 線量の光量を照射した茶殻の粉砕物が分散されてなる分散液を添加混合した後、紡糸することを特徴とするレーヨン繊維の製造方法。
前記茶殻の粉砕物は、粒子径１．０μｍ未満が９５％以上である請求項１に記載のレーヨン繊維の製造方法。
前記茶殻の粉砕物の添加混合量が、ビスコース中のセルロース質量に対して１〜８０質量％である請求項１又は２に記載のレーヨン繊維の製造方法。
前記茶殻が、発酵処理あるいは半発酵処理、後発酵処理を施したお茶の茶殻である請求項１〜３の何れか一項に記載のレーヨン繊維の製造方法。
前記茶殻が緑茶の茶殻である請求項１〜３の何れか一項に記載のレーヨン繊維の製造方法。
前記茶殻の粉砕物として、更に１９０℃〜２７０℃で１０分間〜６０分間加熱した茶殻の粉砕物を用いる請求項１〜５の何れか一項に記載のレーヨン繊維の製造方法。