JP7068802B2 - 機能性材料及びその利用 - Google Patents
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Description
(1)アニオン性物質である銅錯体が繊維(ただし、ハイドロタルサイトと繊維との複合繊維を除く。)の表面に吸着してなる、機能性材料。
本発明の一態様に係る機能性材料は、繊維(ただし、ハイドロタルサイトと繊維との複合繊維を除く。)にアニオン性物質である銅錯体が吸着してなる機能性材料である。ここで、繊維とは、無機粒子と繊維との複合繊維を含まず、繊維のみからなることが好ましい。つまり、一態様に係る機能性材料は、基材である繊維がアニオン性物質を担持してなる機能性材料である。
一態様に係る機能性材料において、アニオン性物質とは、アニオン性の金属錯イオンを形成する塩化合物であり、このような塩化合物から生成されるアニオン性の金属錯イオン自身のことをアニオン性物質と称することもある。アニオン性物質には、銀、銅、及び亜鉛等の金属錯イオン及びその塩が挙げられ、ここで、金属錯イオンの配位子には、例えば、チオ硫酸イオン(S2O3 -)、ヒドロキシド(OH-)、及びシアニド(CN-)等が挙げられる。すなわち、アニオン性の金属錯イオンとは、例えば、銀、銅、及び亜鉛等のチオスルファト錯体、ヒドロキシド錯体、及びシアニド錯体である。なかでも、金属錯イオンは、高い消臭性及び抗菌性を有していることから銀及び銅の錯体であることが好ましく、さらに、高い抗ウイルス性を有しているという観点から、アニオン性物質は、銅錯体であることがより好ましく、なかでも、銅のチオスルファト錯体であることがさらに好ましい。従って、本明細書中においてアニオン性物質とは、典型的には、銅のチオスルファト錯体のことを指す。
機能性材料に含まれる繊維は、例えば、セルロース繊維が好ましい。セルロース繊維の原料としては、パルプ繊維(木材パルプ、非木材パルプ)、バクテリアセルロース、ホヤ等の動物由来セルロース、藻類が例示され、木材パルプは、木材原料をパルプ化して製造すればよい。木材原料としては、アカマツ、クロマツ、トドマツ、エゾマツ、ベニマツ、カラマツ、モミ、ツガ、スギ、ヒノキ、カラマツ、シラベ、トウヒ、ヒバ、ダグラスファー、ヘムロック、ホワイトファー、スプルース、バルサムファー、シーダ、パイン、メルクシマツ、ラジアータパイン等の針葉樹、及びこれらの混合材、ブナ、カバ、ハンノキ、ナラ、タブ、シイ、シラカバ、ハコヤナギ、ポプラ、タモ、ドロヤナギ、ユーカリ、マングローブ、ラワン、アカシア等の広葉樹及びこれらの混合材が例示される。
本発明の一態様に係る機能性材料の製造方法では、無機粒子を合成しないようにして、スラリーに含まれる繊維の表面にアニオン性物質を吸着させる。
スラリー中には、上述のアニオン性物質が吸着していない繊維が含まれていてもよい。当該繊維は、長さ加重平均繊維長が1.0mm以上、2.0mm以下であるものが好ましい。スラリーにおける、長さ加重平均繊維長が1.0mm以上、2.0mm以下である繊維を更に含むことによって、機能性材料の紙力を向上させることができる。
スラリーには、填料の繊維への定着を促したり、填料及び繊維の歩留を向上させたりするために、歩留剤を添加することもできる。例えば、歩留剤として、カチオン性又はアニオン性、両性ポリアクリルアミド系物質を用いることができる。また、これらに加えて少なくとも一種以上のカチオンやアニオン性のポリマーを併用する、いわゆるデュアルポリマーと呼ばれる歩留りシステムを適用することもでき、少なくとも一種類以上のアニオン性のベントナイトやコロイダルシリカ、ポリ珪酸、ポリ珪酸もしくはポリ珪酸塩ミクロゲル及びこれらのアルミニウム改質物等の無機微粒子や、アクリルアミドが架橋重合したいわゆるマイクロポリマーといわれる粒径100μm以下の有機系の微粒子を一種以上併用する多成分歩留りシステムであってもよい。特に単独又は組合せで使用するポリアクリルアミド系物質が、極限粘度法による重量平均分子量が200万ダルトン以上である場合、良好な歩留りを得ることができ、好ましくは、500万ダルトン以上であり、更に好ましくは1000万ダルトン以上、3000万ダルトン未満の前記アクリルアミド系物質である場合に非常に高い歩留りを得ることが出来る。このポリアクリルアミド系物質の形態はエマルジョン型でも溶液型であっても構わない。この具体的な組成としては、該物質中にアクリルアミドモノマーユニットを構造単位として含むものであれば特に限定はないが、例えば、アクリル酸エステルの4級アンモニウム塩とアクリルアミドとの共重合物、あるいはアクリルアミドとアクリル酸エステルを共重合させた後、4級化したアンモニウム塩が挙げられる。該カチオン性ポリアクリルアミド系物質のカチオン電荷密度は特には限定されない。
繊維のスラリーには、当該繊維と複合化していない無機粒子を更に添加することができる。このような無機粒子は、複合繊維を構成している無機粒子のように水素結合等によってセルロース繊維と結着せず、繊維と混在している点で区別される。繊維と複合化していない無機粒子(以下、「非複合化無機粒子」という。)の種類は、目的に応じて適宜選択すればよく、一般に無機填料と呼ばれる粒子を選択することができる。無機填料としては上述した無機粒子の他に、金属単体、白土、ベントナイト、珪藻土、クレー(カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン)、タルク、脱墨工程から得られる灰分を再生して利用する無機填料及び再生する過程でシリカ又は炭酸カルシウムと複合物を形成した無機填料等が挙げられる。これらは単独でも2種類以上の組み合わせで用いてもよい。
スラリーには、その他の添加剤として、湿潤及び/又は乾燥紙力剤(紙力増強剤)を添加することができる。これにより、機能性材料の強度を向上させることができる。紙力剤としては例えば、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド、ポリアミン、エピクロロヒドリン樹脂、植物性ガム、ラテックス、ポリエチレンイミン、グリオキサール、ガム、マンノガラクタンポリエチレンイミン、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルアミン、ポリビニルアルコール等の樹脂;前記樹脂から選ばれる2種以上からなる複合ポリマー又は共重合ポリマー;澱粉及び加工澱粉;カルボキシメチルセルロース、グアーガム、尿素樹脂等が挙げられる。紙力剤の添加量は特に限定されない。
本態様に係る機能性材料は、適宜、成形物(体)を製造することも可能である。シート製造に用いる抄紙機(抄造機)としては、例えば長網抄紙機、丸網抄紙機、ギャップフォーマ、ハイブリッドフォーマ、多層抄紙機、又はこれらの機器の抄紙方式を組合せた公知の抄造機等が挙げられる。抄紙機におけるプレス線圧、後段でカレンダー処理を行う場合のカレンダー線圧は、いずれも操業性及び/又はシートの性能に支障を来さない範囲内で定めることができる。また、形成されたシートに対して含浸又は塗布により、澱粉、各種ポリマー、顔料及びそれらの混合物を付与しても良い。
本発明によって得られた機能性材料は、様々な、衛生用品に使用することができる。衛生用品としては、限定されるものではないが、使い捨ておむつ、生理用ナプキン、失禁者用パッド、及び母乳パッド等の衛生用品、並びに不純物除去、消臭、除湿等の吸着剤として好適に使用することができる。また、脂取り紙等の化粧紙、並びに、トイレットペーパー、ティッシュペーパー、ワイパー、おむつ、生理用品、シーツ、マクラカバー、携帯トイレ、マスク、ウェットティッシュ、及び医療用品の包装紙等の衛生紙等に抗ウイルス性を付与した各種抗ウイルス用衛生用品として、特に好ましく使用することができる。
また、機能性材料は、種々の用途に用いることができ、例えば、紙、繊維、不織布、セルロース系複合材料、フィルター材料、塗料、プラスチック及びその他の樹脂、ゴム、エラストマー、セラミック、ガラス、金属、タイヤ、建築材料(アスファルト、アスベスト、セメント、ボード、コンクリート、れんが、タイル、合板、繊維板等)、各種担体(触媒担体、医薬担体、農薬担体、微生物担体等)、しわ防止剤、粘土、研磨材、改質剤、補修材、断熱材、防湿材、撥水材、耐水材、遮光材、シーラント、シールド材、防虫剤、接着剤、インキ、化粧料、医用材料、ペースト材料、食品添加剤、錠剤賦形剤、分散剤、保形剤、保水剤、濾過助材、精油材、油処理剤、油改質剤、電波吸収材、絶縁材、遮音材、防振材、半導体封止材、放射線遮断材、化粧品、肥料、飼料、香料、塗料・接着剤・樹脂用添加剤、変色防止剤、導電材、伝熱材等のあらゆる用途に広く使用することができる。また、前記用途における各種充填剤、コーティング剤等に用いることができる。
本発明は、これに制限されるものではないが、以下の発明を包含する。
(1)アニオン性物質である銅錯体が繊維(ただし、ハイドロタルサイトと繊維との複合繊維を除く。)の表面に吸着してなる、機能性材料の表面に吸着してなる、機能性材料。
(2)前記銅錯体が、銅のチオスルファト錯体である、(1)に記載の機能性材料。
(3)前記繊維が、化学繊維、再生繊維又は天然繊維である、(1)又は(2)に記載の機能性材料。
(4)前記繊維がセルロース繊維である、(3)に記載の機能性材料。
(5)(3)又は(4)に記載の機能性材料を含む、衛生用品。
(6)(3)又は(4)に記載の機能性材料を含む、抗ウイルス用衛生製品。
(7)繊維(ただし、ハイドロタルサイトと繊維との複合繊維を除く。)のスラリーに、アニオン性物質である銅錯体を含む溶液を添加することを含む、機能性材料の製造方法。
(1)スラリーの調製
まず、銅を吸着させるための繊維のスラリーを調製した。繊維として、セルロース繊維を使用した。具体的には、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP、日本製紙製)と針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP、日本製紙製)を8:2の重量比で含み、シングルディスクリファイナー(SDR)を用いてカナダ標準濾水度を390mlに調整したパルプ繊維を用いた(サンプル1)。
塩化銅を溶解し、その溶液とチオ硫酸ナトリウム五水和物の溶液を混合し、銅のチオスルファト錯体溶液を調製した。この銅のチオスルファト錯体溶液を、サンプル1のスラリー(濃度1.5%)に対し、固形分当たり銅が0.8~2.0%になるように添加し、3時間、20℃~60℃の条件で撹拌した(サンプル2)。
塩化銅を水に溶解し0.1Mの塩化銅溶液を調製した。この塩化銅溶液を、サンプル1のスラリー(濃度1.5%)に対し、固形分当たり銅が2.0%になるように添加し、3時間、20℃~60℃の条件で撹拌した。
続いて、JIS P 8222に基づいて、製造したサンプル(サンプル1及び2)からマットを製造した(坪量:約100g/m2)。具体的には、繊維のスラリー(濃度:約0.5%)をろ紙(JIS P3801、定量分析用、5種B)を用いてろ過し、得られたサンプルを1MPaで5分間圧力をかけて脱水した後、50℃で2時間緊張乾燥させて、機能性材料マットを製造した。
製造した機能性材料マットについて、抗ウイルス特性を評価した。抗ウイルス性試験は、JIS L 1922:2016 繊維製品の抗ウイルス性試験方法にて実施した。試験に供した複合体マットの重さは0.4g、対照試料には標準綿布を用いた。試験ウイルス種としてネコカリシウイルス(Feline calicivirus;Strain:F-9 ATCC VR-782)を使用した。試験手順を以下に示す。
1.試験片0.4gをバイアル瓶に入れ、試験ウイルス液0.2mlを滴下後、バイアル瓶のふたをする。
2.バイアル瓶を25℃で2時間静置する。
3.洗い出し液20mlを加えて試験片からウイルスを洗い出し、プラーク測定法により感染価を算出する。
4.次の式によって抗ウイルス活性値(Mv)を計算する。なお、JISでは抗ウイルス効果を、Mv≧2.0で効果が有り、Mv≧3.0で十分に効果があると定められている。
抗ウイルス活性値(Mv) = Log(Vb)-Log(Vc)
Mv:抗ウイルス活性値
Log(Vb): 対照試料の2時間作用後の3検体の感染価常用対数(3検体の平均値)
Log(Vc): 抗ウイルス試料の2時間作用後の3検体の感染価常用対数(3検体の平均値)
表1に示すように、銅チオスルファト錯体を用いたサンプル2は、塩化銅を用いたサンプル3よりも、高い抗ウイルス活性値を有していることを確認した。また、サンプル3も、サンプル2ほどではないが、十分な抗ウイルス活性値を有していることを確認した。
Claims (4)
- アニオン性物質である銅錯体が、濾水度が250mL以上600mL以下である繊維(ただし、ハイドロタルサイトと繊維との複合繊維を除く。)の表面に吸着してなり、
前記銅錯体が、銅のチオスルファト錯体であり、
前記繊維がセルロース繊維である、機能性材料。 - 請求項1に記載の機能性材料を含む、衛生用品。
- 請求項1に記載の機能性材料を含む、抗ウイルス用衛生用品。
- 濾水度が250mL以上600mL以下である繊維(ただし、ハイドロタルサイトと繊維との複合繊維を除く。)のスラリーに、アニオン性物質である銅錯体を含む溶液を添加することを含み、
前記銅錯体が、銅のチオスルファト錯体であり、
前記繊維がセルロース繊維である、機能性材料の製造方法。
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