JP7129812B2 - ハイドロタルサイトと繊維の複合繊維 - Google Patents
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Description
(2)ハイドロタルサイトと繊維を含んでなる複合繊維であって、前記ハイドロタルサイトに含まれる2価の金属イオンがマグネシウム、亜鉛、及び、銅のうち少なくとも1種である、複合繊維。
本発明の一態様に係る複合繊維は、ハイドロタルサイトと繊維を含んでなる複合繊維であって、前記ハイドロタルサイトに含まれる2価の金属イオンがマグネシウム、亜鉛、及び、銅のうち少なくとも1種である。また、その製造方法は、アルカリ溶液、亜鉛イオン、マグネシウムイオン、及び、銅イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の2価の金属イオン、及び3価の金属イオンを含有する酸溶液、および、繊維を含有する溶液中において、ハイドロタルサイトを合成することを含む。
〔無機粒子〕
複合繊維を構成する無機粒子は、複合繊維に付与する機能に応じて適宜選択すればよく、水に不溶性または難溶性の無機粒子であることが好ましい。無機粒子の合成を水系で行う場合があり、また、基本的にはシートに水又は水性溶媒を含浸させて使用するため、無機粒子が水に不溶性または難溶性であると好ましい。
複合繊維を構成する繊維は、特に制限されないが、例えば、セルロース等の天然繊維、石油等の原料から人工的に合成される合成繊維、さらには、レーヨンやリヨセル等の再生繊維(半合成繊維)、さらにはセラミックをはじめとする無機繊維等を制限なく使用することができる。天然繊維としては上記の他にウールや絹糸やコラーゲン繊維等の蛋白系繊維、キチン・キトサン繊維やアルギン酸繊維等の複合糖鎖系繊維等が挙げられる。
複合繊維含有スラリー中には、複合繊維を形成していない繊維が含まれていてもよい。複合繊維を形成していない繊維も含むことで、当該複合繊維、及び、当該複合繊維から得られる製品の強度を向上させることができる。ここでいう「複合繊維を形成していない繊維」とは、上記複合繊維とは異なり、無機粒子が複合繊維化されていない繊維が意図される。複合繊維を形成していない繊維としては特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。複合繊維を形成していない繊維としては、例えば、上記に例示したセルロース繊維の他にも様々な、天然繊維、合成繊維、半合繊維、無機繊維が挙げられる。天然繊維としては、例えば、ウール、絹糸、コラーゲン繊維等の蛋白系繊維、キチン・キトサン繊維、アルギン酸繊維等の複合糖鎖系繊維等が挙げられる。合成繊維としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、アクリル繊維、ポリウレタン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ビニロン繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、半合繊維としてはレーヨン、リヨセル、アセテート等が挙げられる。無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、各種金属繊維等が挙げられる。
複合繊維は、繊維の存在下で溶液中において無機粒子を合成することによって、無機粒子と繊維との複合繊維を製造することによって得られる。
本発明の一態様に係る複合繊維は、上述した成分以外のものを含んでもよい。例えば、湿潤紙力剤(紙力増強剤)を添加することができる。これにより、複合繊維シートの強度を向上させることができる。湿潤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。湿潤紙力剤を複合繊維にさらに加える場合には、複合繊維を製造した後に得られるスラリーに、さらに湿潤紙力剤を添加して、その後抄紙すればよい。湿潤紙力剤の含有量は、ワイパー、ウェットワイパーの用途に応じて適宜に調整することができるが、その効果をより好適に発揮させるためには、例えば、複合繊維の重量に対して0.1~1.0重量%とすることが好ましく、0.3~0.7重量%とすることがさらに好ましい。
本発明の一態様に係る複合繊維を用いて、様々な製品を得ることができる。換言すれば、本発明の一多様に係る複合繊維を含む製品も本発明の一態様である。製品としては、例えば、紙、繊維、セルロース系複合材料、フィルター材料、塗料、プラスチックやその他の樹脂、ゴム、エラストマー、セラミック、ガラス、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、繊維板など)、各種担体(触媒担体、医薬担体、農薬担体、微生物担体など)、吸着剤(不純物除去、消臭、除湿など)、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、衛生用品(使い捨ておむつ、生理用ナプキン、失禁者用パッド、母乳パッド)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、コーティング剤などに用いることができる。このうち、吸着剤(不純物除去、消臭、除湿など)や、衛生用品(使い捨ておむつ、生理用ナプキン、失禁者用パッド、母乳パッド)が好ましい。
本発明の一態様に係る複合繊維は、シートの形態など様々な形態の製品が挙げられる。また、シート化以外の成形法を用いることも可能であり、例えば、パルプモールドと呼ばれるように鋳型に原料を流し込んで吸引脱水・乾燥させる方法や、樹脂や金属などの成形物の表面に塗り広げて乾燥後、基材から剥離する方法、繊維を織らずに絡み合わせた不織布など、種々の形状を有する成形物を得ることができる。また、樹脂を混ぜてプラスチック様に成形することもできるし、シリカやアルミナ等の鉱物を添加し、焼成することでセラミック様に成形することもできる。以上に示した配合・乾燥・成形において、1種類の複合体のみを用いることもできるし、2種類以上の複合体を混合して用いることもできる。2種類以上の複合体を用いる場合は、予めそれらを混合したものを用いることもできるし、それぞれを配合・乾燥・成形したものを後から混合することもできる。
本発明の一態様に係るワイパー用シートは、繊維と無機粒子との複合繊維を含む。複合繊維は、単に繊維と無機粒子とが混在しているのではなく、水素結合等によって繊維と無機粒子とが複合化したものである。これにより、無機粒子は繊維から脱落し難く、高い歩留まりでシートに配合され得る。また、凝集せずにシート内に均一に分散され得る。
本発明の一態様に係るワイパー用シート、ウェットワイパー用シートは、複合繊維と、必要に応じて加えられる上述の湿潤紙力剤等の添加剤とを含むスラリーを従来公知の方法でシート化することで、高灰分のワイパー用シート、ウェットワイパー用シートを容易に得ることができる。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、これらの機器の抄紙方式を組合せた公知の抄紙機などが挙げられる。
本発明の一態様に係るワイパー用シートのうち、ドライな状態で用いられるワイパー用のシートは、所望のサイズとし、清掃用シート、各種製品の梱包用シート等として利用することができる。
本発明の一態様に係るウェットワイパー用シートは、所望のサイズとし、液体を含浸させてウェットワイパーとして使用することができる。ウェットワイパーは、紙おしぼり、ウェットティッシュ、お手拭、お尻拭きシート等の身体表面の拭き取りや、机や床等の清掃といった種々の拭き取りに用いられる。
本発明は、これに制限されるものでないが、以下の発明を包含する。
(1)アルカリ溶液、亜鉛イオン、マグネシウムイオン、及び、銅イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の2価の金属イオン、及び3価の金属イオンを含有する酸溶液、および、繊維を含有する溶液中において、ハイドロタルサイトを合成することを含む、ハイドロタルサイトと繊維との複合繊維の製造方法。
(2)アルカリ溶液に前記繊維を浸漬する工程、次いで、浸漬した繊維に前記酸溶液を添加する工程、を含む、上記(1)に記載の製造方法。
(3)前記酸溶液に繊維を浸漬する工程、次いで、浸漬した繊維に前記アルカリ溶液を添加する工程、を含む、上記(1)に記載の製造方法。
(4)前記繊維が、化学繊維、再生繊維または天然繊維である、上記(1)~(3)のいずれかに記載の製造方法。
(5)前記繊維がセルロース繊維である、(4)に記載の製造方法。
(6)前記2価の金属イオンが、亜鉛イオン及びマグネシウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属イオンと、銅イオンとを含む、(1)~(5)のいずれかに記載の製造方法。
(7)前記3価の金属イオンがアルミニウムである、(1)~(6)のいずれかに記載の製造方法。
(8)前記2価の金属イオンが、亜鉛イオン及びマグネシウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属イオンを含み、ハイドロタルサイトと繊維との複合繊維の灰分中、前記亜鉛イオン及びマグネシウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種を10重量%以上含む、(1)~(7)のいずれかに記載の方法。
(9)ハイドロタルサイトと繊維を含んでなる複合繊維であって、前記ハイドロタルサイトに含まれる2価の金属イオンがマグネシウム、亜鉛、及び、銅のうち少なくとも1種である、複合繊維。
(10)前記2価の金属イオンが、亜鉛イオン及びマグネシウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属イオンと、銅イオンとを含む、(11)に記載の複合繊維。
(11)前記繊維がセルロース繊維である、(9)又は(10)に記載の複合繊維。
(12)前記ハイドロタルサイトの3価の金属イオンがアルミニウムである、(9)~(10)のいずれかに記載の複合繊維。
(13)(9)~(12)のいずれかに記載の複合繊維を含む製品。
(14)前記製品が衛生用品である、(13)に記載の製品。
(15)前記製品が消臭用である、(13)または(14)に記載の製品。
(16)前記製品が抗菌用である、(13)~(15)のいずれかに記載の製品。
(17)前記製品が抗ウイルス用である、(13)~(16)のいずれかに記載の製品。
(18)前記製品がシートの形態である、(13)~(17)のいずれかに記載の製品。
(1)アルカリ溶液と酸溶液の調製
ハイドロタルサイト(HT)を合成するための溶液を準備した。アルカリ溶液(A溶液)として、Na2CO3(和光純薬)およびNaOH(和光純薬)の混合水溶液を調製した。また、酸溶液(B溶液)として、ZnSO4(和光純薬)、CuSO4(和光純薬)およびAl2(SO4)3(和光純薬)の混合水溶液を調製した。
・アルカリ溶液(A溶液、Na2CO3濃度:0.05M、NaOH濃度:0.8M)
・3種類の試薬の混合酸溶液(B溶液、ZnSO4濃度:0.6M、CuSO4濃度:0.12M、Al2(SO4)3濃度:0.12M)
・2種類の試薬の混合酸溶液(C溶液、ZnSO4濃度:0.6M、Al2(SO4)3濃度:0.1M)
複合化する繊維として、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。
アルカリ溶液にパルプ繊維を添加し、パルプ繊維を含む水性懸濁液を準備した(パルプ繊維濃度:2.02%、pH:12.8)。この水性懸濁液(パルプ固形分30g)を10L容の反応容器に入れ、水性懸濁液を撹拌しながら、酸溶液としてB溶液(3種類の試薬の混合酸溶液)を滴下してハイドロタルサイト微粒子と繊維との複合繊維を合成した。図1に示すような装置を用いて、反応温度は50℃、滴下速度は5~15ml/minであり、反応液のpHが約7になった段階で滴下を停止した。滴下終了後、30分間、反応液を撹拌し、10倍量の水を用いて水洗して塩を除去した。
酸溶液としてC溶液(2種類の試薬の混合酸溶液)を使用した以外は、実施例1と同様の方法で、ハイドロタルサイト微粒子と繊維との複合繊維を合成した。
JIS P 8222に基づいて、合成した複合繊維からシートを製造した(坪量:約100g/m2)。具体的には、複合繊維の水性スラリー(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、約200cm2の大きさの複合繊維のシートを製造した。対照として、パルプのみからなるシートも製造した。使用したパルプは、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に調整したものである。
各実施例及び比較例で製造したシート(坪量:約100g/m2)を用いて、複合繊維の消臭特性を評価した。消臭試験に供した複合繊維シートの大きさは100cm2(10cm×10cm)である。
製造した複合繊維シートを用いて抗菌特性を評価した。抗菌試験に供した複合繊維シートの重さは0.4gである。基準として、標準綿布を用いた。抗菌性試験は、JIS L 1902に定める菌液吸収法(試験接種菌液を直接試験片上に接種する定量試験方法)にて実施した。試験菌種として黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus NBRC 12732)と大腸菌(Escherichia coil NBRC 3301)の2種類を使用し、18時間培養後の生菌数を混釈平版培養法にて測定した。試験手順を以下に示す。結果を表1に示す。
1.試験片0.4gをバイアル瓶に入れ、試験菌液0.2ml(0.05%の界面活性剤(Tween80)を含む)を滴下後、バイアル瓶のふたをする。
2.バイアル瓶を37℃で18時間培養する。
3.洗い出し液20mlを加えて試験片から試験菌を洗い出し、洗い出し液中の生菌数を混釈平板培養法又は発光測定法により測定する。
4.下記の式に従い抗菌活性値を算出する。抗菌活性値が2.0以上とは、菌の死滅率が99%以上であることを意味する。
抗菌活性値 = {log(対照試料・培養後生菌数) - log(対照試料・接種直後生菌数)} - {log(試験試料・培養後生菌数) - log(試験試料・接種直後生菌数)}
各実施例及び比較例で製造した複合繊維シートについて、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。試験に供した複合繊維シートの重さは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インフルエンザウイルス(Influenza virus:(H3N2)ATCC VR―1679)、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。結果を以下の表1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°C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時間作用後の感染価常用対数(3検体の平均値)
Claims (13)
- (i)アルカリ溶液に繊維を浸漬する工程、次いで、浸漬した繊維に酸溶液を添加し、ハイドロタルサイトを合成する工程、を含むか、又は、
(ii)酸溶液に繊維を浸漬する工程、次いで、浸漬した繊維にアルカリ溶液を添加し、ハイドロタルサイトを合成する工程、を含み、
前記酸溶液は、亜鉛イオン、マグネシウムイオン、及び、銅イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の2価の金属イオン、並びに3価の金属イオンを含有し、
前記繊維がセルロース繊維である、
ハイドロタルサイトと繊維との複合繊維の製造方法。 - 前記2価の金属イオンが、亜鉛イオン及びマグネシウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属イオンと、銅イオンとを含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記3価の金属イオンがアルミニウムイオンである、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記2価の金属イオンが、亜鉛イオン及びマグネシウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属イオンを含み、ハイドロタルサイトと繊維との複合繊維の灰分中、前記亜鉛イオン及びマグネシウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種を10重量%以上含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。
- ハイドロタルサイトと繊維を含んでなる複合繊維であって、
前記ハイドロタルサイトに含まれる2価の金属イオンが亜鉛及び銅のうち少なくとも1種であり、
前記繊維がセルロース繊維であり、
灰分が10重量%以上である、
複合繊維。 - 前記2価の金属イオンが、亜鉛イオン及びマグネシウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の金属イオンと、銅イオンとを含む、請求項5に記載の複合繊維。
- 前記ハイドロタルサイトに含まれる3価の金属イオンがアルミニウムである、請求項5又は6に記載の複合繊維。
- 請求項5~7のいずれか1項に記載の複合繊維を含む製品。
- 前記製品が衛生用品である、請求項8に記載の製品。
- 前記製品が消臭用である、請求項8又は9に記載の製品。
- 前記製品が抗菌用である、請求項8~10のいずれか1項に記載の製品。
- 前記製品が抗ウイルス用である、請求項8~11のいずれか1項に記載の製品。
- 前記製品がシートの形態である、請求項8~12のいずれか1項に記載の製品。
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