JPH04281017A - サブミクロン単位に解繊された天然繊維体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】最近故紙の再利用が叫ばれており
、具体的には廃棄されている牛乳パックの再利用とか、
くず皮革を微粉砕し樹脂加工時に添加し、新製品を作る
記事（日刊工業新聞平成２年１２月４日付）等があり、
１９９０年は環境問題と、故紙の利用が消費者の１０大
ニュースとなった。また行政面においても、平成３年１
月７日付朝日新聞のトップ記事に通産省は「廃棄物再資
源促進法」（仮称）を今国会に提出準備中と記載されて
いる。

【０００２】このような動きの中で最近は自然環境の中
で分解しやすいプラスチックの開発研究が進んでいる。 平成２年暮には、この種の研究について、我が国で国際
会議が開催された。然し化石資源を出発物としたプラス
チックが自然界で分解するプラスチックに構造変化を起
こさせ、それを量産し、経済性のある汎用プラスチック
となるには数年、あるいは数１０年先のことになるであ
ろう。

【０００３】一方合成物では真似のできない素晴らしい
構造をもった天然高分子体である繊維は昔から使用され
ており、公害問題は引き起こさなかった。それは自然界
で分解し、土壌中に還元されるからであろう。しかしこ
れら天然繊維体を解繊することは実験室規模では行なわ
れてきたが、階層構造をそのまま生かしサブミクロン単
位へフィブリル化する技術は困難とされていた。

【０００４】本発明は、一般に「資源は加工技術が無け
れば単なる石ころにすぎない」といわれるように、回収
→原料化された天然繊維系廃棄物を、如何なる加工技術
、加工装置をもって新製品又は新製品製造用原料とする
かを検討し、又それが経済性を伴う産業に成長し、なお
かつ回収もスムーズに効率よく行なうことをも考慮して
なされたものである。

【０００５】即ち本発明は、上記の故紙（セルロース繊
維）、くず皮革（コラーゲン繊維）の有効利用と、新材
料製造素材の提供にかかるものであり、天然繊維体（セ
ルロース、コラーゲン、フィブロイン、キトサンの如き
天然多糖類）を水または油の共存下、連続的に動力を加
え繊維集合体の分子やセグメントなどの位置移動を起こ
させながら繊維構造をミクロフィブリル化し、繊維長を
切断することなく、繊維径を　０．９μｍ以下に解繊、
及びその製造の方法と装置に関するものである。

【０００６】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】固型物
、繊維状物の粉砕機は表１及び表２に示すように各種あ
るが、経済的な粉砕機が見当らないことに加え、いずれ
も粉砕過程で繊維長を細かく切断してしまう欠点があっ
た。たとえば、出光石油化学（株）製の新しく発表され
た商品名「プロテイン」は乾式で粉砕するため、コラー
ゲン繊維が切断されて微粉砕され、平均的な径は５〜１
０μｍ程度であって、繊維長は短いが、コラーゲン繊維
の微粉砕化ということで高く技術は評価されている。

【０００７】一方特公昭６３−９４９４８号公報には、
植物繊維（セルロース，キチン，キトサン繊維）を融砕
機（商品名マスコロイダー）を用い微細化することが記
載されており、これによって得られる繊維径は１０μｍ
以上である。

【０００８】

【表１】

【０００９】

【表２】

【００１０】このように従来の粉砕機では繊維径を　０
．９μｍ以下に解繊することが困難であった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、融砕機の代表
といえる上記マスコロイダーの心臓部である上下２枚の
グラインダーを改良することに着目し、ビトリファイド
グラインダー（砥石）をポリマーで複合化し、材質をま
ったく変えることに成功した。即ちこのポリマー複合化
ビトリファイドグラインダー（商品名：グラインデル）
をマスコロイダーに取りつけたところ、天然繊維体を連
続的に解繊することができ天然繊維体のチップ形状，添
加水分量、更には繰返し通過する場合、クリアランスの
調整等を系統的に実験し最適条件を見出したものである
。

【００１２】即ち本発明のサブミクロン単位に解繊され
た天然繊維体は、直径０．９μｍ以下に解繊された例え
ばセルロース，コラーゲン等の天然繊維１重量部に対し
て、水１．５〜２．２　倍又は鉱物油　１．７〜２．１
　倍の重量部を含み、さらに最大膨潤していることを特
徴としている。 また本発明の天然繊維複合体は、直径　０．９μｍ以下
に解繊された天然セルロース等と微粉砕化されたコラー
ゲン繊維やＰＥ樹脂等とが、所定の比率で均一分散して
なることを特徴としているものである。

【００１３】また本発明の天然繊維混合物の製造方法は
、天然繊維１重量部に対して、水又は油を１０〜１５倍
量加えた混合物に、連続的に動力を加えて繊維集合体の
分子やセグメント等の位置移動を起こさせ、繊維構造を
ミクロフィブリル化させることにより、上記繊維の直径
を　０．９μｍ以下に解繊してさらに最大膨潤させてな
ることを特徴とするものである。

【００１４】そして本発明の製造装置は、天然繊維１重
量部に１０〜１５倍量の水又は油を混合した天然繊維素
材原料を、上部のポリマーで複合化した固定砥石と下部
の同じくポリマーで複合化した回転砥石とが円周部の平
坦面で相接触され、この円周平坦面に続く内周部の中窪
み面に放射方向に対して互に反対方向に傾斜する摩砕突
条並びに凹溝を上下面ではさみ状に交叉するように配設
してなる融砕機の固定砥石と回転砥石間の中央部に供給
し、上記回転砥石の回転に伴う遠心力と上下砥石の摩砕
突条との接触とによって、上記繊維素材原料の剪断と摩
砕を１０回以内で繰返し与えて砥石間の外周吐出部より
直径　０．９μｍ以下に解繊された天然繊維体を得るこ
とを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】自然界で得られる天然繊維材料はミクロな系（
要素）とそれが多数集まってできるマクロな系（集合体
）から構成されている。ミクロの系とマクロの系との間
には、要素の集合状態に依存して、一般には異なる法則
によって支配される。天然繊維体例えばセルロース、コ
ラーゲン、フィブロイン、キトサンの如き高分子も本質
的には多体系であるが故に、無限に近く繰り返されるミ
クロとマクロの関係が成り立つ階層構造をとっている。

【００１６】そこで論を天然繊維体（天然高分子体）の
階層構造に限れば、よく知られている様に秩序構造の次
数によって便宜上、次の様に分類することができる。即
ち０次構造（構造原子及びその構成比）、１次構造（化
学結合を指し、構成原子の配列順序及び結合様式）、２
次構造（分子内相互作用に依存する１分子鎖のとる構造
）、３次構造（非晶とか結晶構造における分子鎖の形態
）、４次構造（多層構造、集合体の構造）、高次構造（
自然界で得られる繊維材料、その他の材料）である。

【００１７】本発明は上記の高次構造をもつ天然繊維体
のパーティクル、即ち３×３ｃｍ角程度或いは長さ方向
で５ｃｍ以下に切断されたパーティクル状天然繊維体を
１０〜１５倍量の水に浸漬した素材原料を融砕機中のポ
リマーで複合化した砥石面を繰返し通過させることによ
り、パーティクルに剪断と摩砕を与え、４次構造及びそ
れ以下、即ちサブミクロン単位へ効率よく短時間に解繊
移行させる技術に関するものである。

【００１８】上記のように天然繊維体のパーティクルに
力を加え、変形を続けると、ついに破壊に至る。今例を
牛乳パックの如くセルロース繊維集合体とＰＥラミネー
ト物が大過剰の水と混合して融砕機の中を通過すると、
パーティクル内部に生じる応力に対し剪断力の割合が最
大のとき、破壊が起り、逐次解繊する。破壊には圧縮、
或いは引張であろうと応力限界の他、剪断力と応力の組
合せも起きる。

【００１９】パーティクルには破壊点が無数にあって、
パーティクル全体が解繊に至る肝心な破壊点はどのよう
にパーティクル内に分布しているかは不明である。自然
界では頻度の平均値の左右が対象的である正規分布、あ
るいは誤差曲線といわれる分布の事象が多い。融砕機の
摩砕面でパーティクルが動的に力が加えられると、パー
ティクル内のセグメントなどの位置移動により構造変化
が起こり、また力を除くとその変形が回復する弾性的性
質と、回復しないで流れてしまう粘性的性質が現われる
。繰返し摩砕面を通過させることにより、パーティクル
は次第にサブミクロン単位へと解繊され、その殆どが粘
性的性質となる。分子やセグメントの移動は応力或いは
ずり速度によって行なわれるが、熱エネルギーによる移
動は殆ど巨視的な構造破壊を伴わない。

【００２０】次に本発明の製造方法をくず皮革の解繊（
コラーゲン繊維）を例にとって下記のフローチャートに
示す。

【００２１】次に装置について述べる。本発明で使用す
る装置は引き臼式衝撃力を利用した融砕機であるが、発
明者はこの融砕機に改良を加え、本発明の製造装置とし
て最良な形式としたところに本発明の特徴がある。詳し
く記述すると、上部の砥石は固定されていて、下のみが
回転する。上部のフィーダーから入った原料は、砥石中
央に落下し、回転に伴う遠心力で剪断・摩砕される。こ
の摩砕時の摩擦熱が原料のレオロジー的な性質に大きく
作用する。砥石の目はいくつかに分画され、それぞれに
溝が彫ってある。溝の数と深さ及び上下の砥石のクリア
ランスや周縁部の巾の大小は繊維化するための大きな因
子である。発明者はこの装置の心臓部となる砥石をポリ
マーで複合化した新しい商品「グラインデル」を用いて
いる（特開昭６１−１５９３７５　号「融砕機用砥石ポ
リマー複合体及びその製造法」）。グラインデルは表面
からの吸水が殆ど無いことが大きな特徴となっている。 砥石表面の溝等については実公昭５３−４９０９１号公
報に示されているように、内側端が外側端より放射方向
より前方に傾斜するようにした摩砕突条を設けたものが
、砥石面に順次並べて設けられている関係上、これを上
下または左右にその摩砕面を対向圧搾して摩砕する場合
、砥石の回転中、対向する双方突条同志が常に接触して
いることとなり、連続して摩砕活動が続行することがで
きる機構となっている融砕機（商品名：マスコロイダー
　ＭＡＳＳ　ＣＯＬＬＯＩＤＥＲ　）を用いる。そして
前述の天然繊維体パーティクルと水混合物を上下砥石間
の中央フィーダーから投入する。

【００２２】

【実施例】以下具体例を上記の製造フローシートに基い
て詳細に記述する。

【００２３】（実施例１）皮革製品製造工場より廃棄さ
れる不定形の皮革を水洗後３×３ｃｍ角以下に切断して
原料パーティクルを得る。このパーティクル重量の１３
倍量の水を加えて撹拌し、水とよく混合したパーティク
ルを融砕機である商品名スーパーグラインデルの投入口
に徐々に入れる。この時のスーパーグラインデルの調整
は先ず固定砥石と回転砥石間のクリアランスを０．０８
ｍｍとし、回転砥石の回転数を　１４５０ｒｐｍにセッ
トし稼働する。

【００２４】原料パーティクルがグラインデルの摩砕面
を通過するとき、摩砕熱が手で原料中の温度は約４０℃
前後となる。摩砕面が通過したパーティクルは次第に解
繊し、パーティクルを構成しているコラーゲン繊維束が
現われパルプ化してくる。このパルプ化した状態で同一
条件のクリアランスで３回繰返し通過させるとコラーゲ
ン繊維束は逐次解繊してパルプ化溶液は粘度を上昇させ
ていく。

【００２５】更にスーパーグラインデルのクリアランス
を０．０４ｍｍとし更に２度繰返し摩砕面を通過させる
と水中にミクロフィブリル化したコラーゲン繊維が浮遊
した状態となる。

【００２６】次にクリアランスを　０．１ｍｍに広げ１
回摩砕面を通過させた。この間に要する時間は約６分で
あった。以上の結果仕込み　１．３リットル（重量部　
１３１００ｇ）の皮革・水混合物の終了は約１リットル
（１０００ｇ）であった。そして計７回融砕機を通過さ
せた最終物は図１の顕微鏡組織写真に示すようにコラー
ゲン繊維は殆どが　０．６μｍ以下の径であった。

【００２７】次にスーパーグラインデルの排出口から出
たパルプを容器に取り出し目の細かい布地袋中で濾過す
る。こうすると水分は徐々に布地目より抜け出し、水分
を　２３０％前後含んだ膨潤状態のコラーゲン繊維が得
られる。

【００２８】この方法で得られた含水コラーゲン解繊物
は、次の工程でシート状、或いはフィルム状、その他壁
材、不繊布等の原料として供給することができる。さら
に別に凍結乾燥後、微粉体とすることもできる。

【００２９】以下に原料を市販牛乳パック廃棄物の切断
くずを出発材料とし、セルロース繊維をサブミクロン単
位へ解繊する方法、絹精練物を出発原料としてフィブロ
イン繊維をサブミクロン単位へ解繊する方法、更に海洋
性多糖類の資源キチン（Ｎ−アセチル・Ｄ−グルコサミ
ンがβ−１．４結合した高分子体）を出発原料にして、
キチン（キトサンを含む）繊維をサブミクロン単位へ解
繊する方法、また牛乳パック（セルロース）と皮革廃棄
物（コラーゲン）とを同時に解繊する方法、更にこれら
に無機粉体例えばセリサイト、カオリン、ケイ酸ソーダ
、木炭粉を添加し、同時に解繊する方法についても実施
した。一方繊維体パーティクルを鉱物油中や植物油中に
分散させてサブミクロン単位へ解繊する方法も含まれる
。 解繊物の繊維径は融砕機のクリアランスの調整、通過回
数等でそれぞれ任意に調整される。

【００３０】（実施例２）廃棄牛乳パックを５×５ｃｍ
角に切断したもの１００ｇに１５倍量の水を加えて浸漬
した。 水に浸漬された牛乳パックを上記スーパーグラインデル
の投入口に連続的にいれた。この時は先ず砥石間のクリ
アランスを０．０８ｍｍとし、回転砥石の回転数を　１
４５０ｒｐｍにセットして稼働させる。

【００３１】原料がカーパーグラインデルの摩砕面を通
過するとき、摩擦熱で原料中の温度は約５０℃前後とな
る。所定の条件下で摩砕面を通過した原料はその主成分
のセルロースが逐次解繊し、セルロース繊維集合体とな
る。またラミネートされているＰＥフィルムは分離し、
微細化されていく。排出口から出てきた水・セルロース
繊維・ＰＥ混合パルプは投入口に戻し同一条件で２回通
過させる。

【００３２】そして３度目はクリアランスを０．０４ｍ
ｍとして２回繰返し通過させ、５度目はクリアランスを
　０．１ｍｍと広げて３回繰返し通過させる。この間に
要する時間は約６分間であった。

【００３３】以上の結果仕込み　１．５リットル（重量
部　１５１００ｇ）の牛乳パック・水混合液の収量は約
　１．２リットル（重量部１２００ｇ）であった。そし
て７回通過させた最終物は図２の電子顕微鏡写真に示す
ようにセルロース解繊物の径は　０．７μｍ以下にミク
ロフィブリル化されているものが殆どであり、このミク
ロフィブリル化繊維の表面に微粉砕化されたＰＥが均一
に付着していた。

【００３４】次に大過剰の水を袋地濾過法で取り除き、
最大膨潤状態のミクロフィブリル化セルロース繊維を取
り出し、次の抄造工程の原料とした。

【００３５】（実施例３）旭ガラス（株）製キャラペイ
ス（Ｃａｒａｐａｃｅ）（キチンを脱アセチル化して作
られたキトサン：含有水分１０％以下、灰分の３４％、
脱アセチル化度７９％）の重量に対して１４倍量の水を
加え浸漬した。この浸漬物を上記スーパーグラインデル
の投入口に連続的に入れた。この時のスーパーグライン
デルの調整は先ず砥石間のクリアランスを０．０８ｍｍ
とし、回転砥石の回転数を９５０ｒｐｍにセットして稼
働する。

【００３６】原料がスーパーグラインデルの摩砕面を通
過する時、摩擦熱が生じ、原料中の温度が４０℃前後と
なる。摩砕面を通過した原料は次第に解繊しキトサン繊
維束集合体が水と混在し若干粘度をもって排出口から出
てくる。これを投入口に戻し３回繰返す。

【００３７】４度目はクリアランスを０．０４ｍｍにし
て２回繰返し６回目はクリアランスを　０．１ｍｍとし
て、１回通過させた。これまでに要する時間は６分程度
であった。

【００３８】その結果仕込み量　１．４リットル（重量
で　１４１００ｇ）のキトサン・水混合物の収量は約　
１．２リットルであった。最終物の電子顕微鏡写真を図
３に示す。解繊されたキトサン繊維の径は　０．８μｍ
以下が殆どとなった。

【００３９】そして過剰の水を除去し、最大膨潤状態の
キトサンミクロフィブリル化繊維は、次の加工製品の原
料に提供可能である。

【００４０】（実施例４）絹精練物の　１００ｇ重量に
対して１０倍量（１リットル）の水を加え浸漬した。水
に浸漬された絹精練物を上記スーパーグラインデルの投
入口に連続的に入れた。この時のスーパーグラインデル
の調整は先ず砥石間のクリアランスを０．０４ｍｍとし
、回転砥石の回転数を７５０ｒｐｍにセットし稼働する
。

【００４１】原料がスーパーグラインデルの摩砕面を通
過する時、摩擦熱が生じ原料中の温度は約４０℃前後と
なる。

【００４２】摩砕面を通過した原料は次第に解繊し、フ
ィブロイン繊維束の集合体が水と混在して排出口から連
続的に出てくる。これを再び投入口に戻し続けて３回同
一条件で繰返し、通過させると、フィブロイン繊維束は
著しく解繊する。４度目はクリアランスを０．０８ｍｍ
として２度繰返し通過させる。これまでに要した時間は
約５分間であった。

【００４３】その結果仕込み１リットル（重量部１１０
０ｇ）の絹洗練物、水混合物に対し最終収量は約　０．
８リットルであった。そして最終物のフィブロイン繊維
の径は　０．６μｍ以下のものが殆どであった。

【００４４】その後過剰の水分を除去して、最大膨潤状
態で含水量　２００％前後の物を得、次の加工製品の原
料に供すことができた。

【００４５】（実施例５）コンピューター使用済用紙を
５×５ｃｍ以下に切断した物　１００ｇ重量に対して１
１倍量（　１．１リットル）の水を加えて浸漬すると紙
は水を吸ってやわらかくなる。この浸漬物を実施例２と
同一の装置を用い、同一条件下で稼働するとコンピュー
ター用紙の主成分であるセルロース繊維が解繊され、な
おインクが完全に取り除かれ最終収量は約　０．９リッ
トルのパルプと水の混合物であった。

【００４６】最終物はセルロース繊維が完全にミクロフ
ィブリル化され、その径は　０．８μｍ以下のものが殆
どであった。その後大過剰の水を取り除き、次の抄造工
程の原料に供すことができた。

【００４７】（実施例６）３×３ｃｍ角以下に切断した
くず皮革５０ｇと、５×５ｃｍ以下に切断した牛乳パッ
ク５０ｇに１５倍量（　１．５リットル）の水を加えて
浸漬した。この水に浸漬された混合物を上記スーパーグ
ラインデルの投入口に連続的に入れた。この時のスーパ
ーグラインデルの調整は先ず砥石間のクリアランスを０
．０８ｍｍとし、回転砥石の回転数を　１４５０ｒｐｍ
にセットして稼働する。

【００４８】原料がスーパーグラインデルの摩砕面を通
過するとき、摩擦熱で原料の温度は約５０℃前後となる
。 摩砕面を通過しながら原料は解繊し、繊維束の集合体が
水と混在し、パルプ状となって排出口から連続的に出て
くる。

【００４９】これを投入口に戻して繰返し３回摩砕面を
通過させた後、４度目はクリアランスを０．０４ｍｍと
し、２度繰返し通過させた後、クリアランスを　０．１
ｍｍに広げて１回通過させる。この間に要した時間は約
６分間程度であった。

【００５０】その結果仕込量　１．５リットル（重量で
　１５１００ｇ）の原料に対し最終収量は約１リットル
であった。

【００５１】また７回通過させた最終物は図４で電子顕
微鏡写真に示すように、牛乳パックから解繊されたセル
ロース繊維は　０．８μｍ以下にミクロフィブリル化さ
れ、皮革から解繊されたコラーゲン繊維は　０．５μｍ
以下にミクロフィブリル化され、かつセルロース繊維を
島、コラーゲン繊維は海の「海・島構造」をとり、更に
牛乳パックにラミネートされていたＰＥフィルムは微細
化され両繊維の面に均一に分散付着しており、これら３
者は海・島構造の複合体であった。

【００５２】その後過剰の水分を除いて、抄造、成形の
原料に供給することが可能となった。

【００５３】（実施例７）上記実施例３で用いた旭ガラ
ス（株）製キャラペイス　１００ｇ重量に対して１８倍
量の大豆油を加えこれを浸漬した。この原料を上記スー
パーグラインデルの投入口に連続的に入れた。この時の
スーパーグラインデルの調整は先ず砥石間のクリアラン
スを０．０８ｍｍとし、回転砥石の回転数を　１４５０
ｒｐｍにセットして稼働する。

【００５４】原料が摩砕面を通過するとキトサンは解繊
され粘度が急に上昇する。排出口から出た原料は再び投
入口にもどし同一条件で３回繰返し摩砕面を通過させる
。次にクリアランスを０．０４ｍｍとして２回繰返し通
過させる。これまでに要した時間は４分弱であった。

【００５５】その結果仕込量　１．８リットルのキトサ
ン・大豆油の混合物の収量は約　１．５リットルであっ
た。５回通過させたキトサン繊維の径の殆どは　０．９
μｍ以下であった。

【００５６】（実施例８）３×３ｃｍ以下に切断した皮
革くず　１００ｇに１５倍量の鉱物油（ガソリンスタン
ドで市販されている沸点　２２０〜２７５　℃範囲のも
の）を加えて浸漬する。この混合物を上記スーパーグラ
インデルの投入口に連続的に入れた。このときのスーパ
ーグラインデルの調整は先ず砥石間のクリアランスを０
．０６ｍｍとし、回転砥石の回転数を７５０ｒｐｍにセ
ットして稼働する。

【００５７】この場合原料がスーパーグラインデルの摩
砕面を通過するとき、鉱物油がキャリアーとなる為、摩
擦熱は殆ど出ない。摩砕面を通過した原料は次第に解繊
し、コラーゲン繊維束の集合体となり、鉱物油中に混在
した状態のまま、排出口から連続的に出てくる。これを
再び投入口にもどし、４度繰返し摩砕面を通過させる。 ５度目はクリアランスを０．０４ｍｍとして、さらに２
回繰返し通過させる。これまでに要する時間は約６分間
であった。

【００５８】その結果仕込量　１．５リットルの皮革切
断くず・鉱物油混合物の最終通過時の収量は約　１．３
リットルであった。この時のミクロフィブリル化された
コラーゲン繊維の径は図５の電子顕微鏡写真に示すよう
に　０．８μｍ程度に全て解繊されていた。この状態で
ＰＥやＰＰの延伸工程中の鉱物油滴下のパーツを鉱物油
単体のかわりに使用すると、コラーゲン繊維を含んだ複
合体ＰＥやＰＰを作ることができる。

【００５９】（実施例９）実施例６の工程中、砥石間の
クリアランスを０．０８ｍｍとして３回繰返し摩砕面を
通過させた牛乳パック切断くず・皮革切断くず・水の混
合パルプを、４回目にスーパーグラインデル投入口に入
れる時、直径　１．０μｍ以下に調整されたセリサイト
を３５ｇ徐々に投入口から添加する。このときのクリア
ランスは０．０８ｍｍで同じに設定されている。５度目
はクリアランスを０．０４ｍｍとして２度繰返し通過さ
せ、さらに７度目はクリアランスを　０．１ｍｍとして
最終物を排出口より得た。

【００６０】最終物中、牛乳パックから解繊されたセル
ロース繊維は　０．８μｍ以下にミクロフィブリル化さ
れ、皮革から解繊されたコラーゲン繊維は０．５μｍ以
下にミクロフィブリル化され、この両繊維の表面にＰＥ
微砕物と　０．８μｍ以下に微粉砕化されたセリサイト
が均一に分散し、付着していた。その後過剰の水を除く
ことにより抄造法によるシート製造の原料に供給するこ
とができた。

【００６１】

【発明の効果】１９５５年頃までは、高分子化学は天然
品のことを指していた。ところがその頃から化石製品の
プラスチックが出てきて高分子化学というのは石油化学
の研究を指し、また市販の製品も天然物から作った製品
を次から次へと駆逐していった。現在はもう一度もとに
戻して出直そうとしているところである。一方、化石製
品から得られたプラスチックも土壌中の微生物や紫外線
で分解するものを目指して研究を進めている。

【００６２】セルロース繊維は木材の細胞壁の主成分、
キチンはカニやエビなどの殻や菌類の細胞壁の主成分、
コラーゲンは動物の皮革の主成分、フィブロインは蚕か
らとれる絹の主成分である。これ等天然物は太古より自
然界に還元され公害を起こすことはなかった。本発明は
上述のセルロースや皮革の解繊によって得られるコラー
ゲン繊維の高分子構造、特にその階層構造に着目し、構
成骨格のフィブリルをミクロフィブリル化する技術を見
出したもので、分解し低分子化することなく高分子構造
のままシート状、またはフィルム状にして新しく高分子
体を構築しようと発明されたものである。

【００６３】特に注目すべきことは、牛乳パック切断く
ずと皮革切断くずを同時に解繊し、サブミクロン単位ま
でフィブリル化したパルプは、セルロースとコラーゲン
繊維がサブミクロンオーダーで結合された複合化繊維構
造をとり、なお牛乳パックにラミネートされたＰＥフィ
ルムが微粉砕化されて両者の繊維表面に均一に分散付着
し、セルロース繊維が島、コラーゲン繊維が海の構造、
即ち「海・島構造」をとっていることを見出したことで
ある。

【００６４】このようにして得られた複合化解繊物で作
ったシートは、セルロースの性質とコラーゲンの性質、
またＰＥの性質の長所だけを示し、引張強度は通常のセ
ルロースパルプの３倍以上であり、複合則より高い値を
示すことから住宅関連材料にも応用が可能である。紫外
線や土壌中の菌で分解される性質をもつことから移植鉢
等の利用することもできる。

【００６５】このように強度の強いことから、漆器素材
に適していることも判明した。天然繊維物が　０．９μ
ｍ以下に解繊されたパルプ、又は複合化パルプは市場に
無かったが、本発明により安価で市場に供給できれば、
これら素材から新しい性質と機能を備えた製品を数多く
作り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られたコラーゲン繊維体の電子顕
微鏡写真である。

【図２】実施例２で得られたセルロース繊維体の電子顕
微鏡写真である。

【図３】実施例３で得られたキトサン繊維体の電子顕微
鏡写真である。

【図４】実施例６で得られたセルロース繊維とコラーゲ
ン繊維の混合体の電子顕微鏡写真である。

【図５】実施例８で得られたコラーゲン繊維の電子顕微
鏡写真である。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　直径　０．９μｍ以下に解繊された天
   然繊維１重量部に対して、水　１．５〜２．２　倍の重
   量部を含み、さらに最大膨潤していることを特徴とする
   サブミクロン単位に解繊された天然繊維体。
2. 【請求項２】　　天然繊維がセルロース，コラーゲン，
   フィブロン又はキトサンの如き天然多糖類である請求項
   １記載のサブミクロン単位に解繊された天然繊維体。
3. 【請求項３】　　直径　０．９μｍ以下に解繊された天
   然セルロースと、直径　０．５μｍ以下に解繊されたコ
   ラーゲン繊維とが、１：０．９　〜１：１．１　の重量
   比で構成され、さらに海・島構造をとることを特徴とし
   た天然繊維複合体。
4. 【請求項４】　　直径　０．９μｍ以下に解繊された天
   然セルロースと、直径　０．７μｍ以下に微粉砕化され
   たＰＥ又はＰＰ樹脂とが、１：０．０５〜１：０．１　
   の重量比でフィブリル化繊維の表面に均一に分散してい
   ることを特徴とした天然繊維複合体。
5. 【請求項５】　　直径　０．９μｍ以下に解繊されたコ
   ラーゲン繊維と、直径　０．５μｍ以下に微粉砕化され
   たセリサイトの如き無機体が、１：０．２　〜１：０．
   ４　の重量比でフィブリル化繊維表面に均一に多分子層
   をなして分散していることを特徴とした天然繊維複合体
   。
6. 【請求項６】　　直径　０．９μｍ以下に解繊されたコ
   ラーゲン繊維１重量部に対して、鉱物油　１．７〜２．
   １　重量部含み、さらに繊維物が油に最大膨潤している
   ことを特徴とするサブミクロン単位に解繊されたコラー
   ゲン繊維体。
7. 【請求項７】　　直径　０．９μｍ以下に解繊されたキ
   チンを含むキトサン繊維１重量部に対し、食物油（植物
   油）　１．６〜２．１　重量部を含み、さらに繊維物が
   油に最大膨潤していることを特徴とするサブミクロン単
   位に解繊されたキトサン繊維体。
8. 【請求項８】　　天然繊維１重量部に対して、水又は油
   を１０〜１５倍量加えた混合物に、連続的に動力を加え
   て繊維集合体の分子やセグメント等の位置移動を起こさ
   せ、繊維構造をミクロフィブリル化させることにより、
   上記繊維の直径を　０．９μｍ以下に解繊してさらに最
   大膨潤させてなることを特徴とするサブミクロン化した
   天然繊維混合物の製造方法。
9. 【請求項９】　　天然繊維がセルロース、コラーゲン、
   フィブロイン又はキトサンの如き天然多糖類である請求
   項８記載の天然繊維混合物の製造方法。
10. 【請求項１０】天然繊維１重量部に１０〜１５倍量の水
    又は油を混合した天然繊維素材原料を、上部のポリマー
    で複合化した固定砥石と下部の同じくポリマーで複合化
    した回転砥石とが円周部の平坦面で相接触され、この円
    周平坦面に続く内周部の中窪み面に放射方向に対して互
    に反対方向に傾斜する摩砕突条並びに凹溝を上下面では
    さみ状に交叉するように配設してなる融砕機の固定砥石
    と回転砥石間の中心部に供給し、上記回転砥石の回転に
    伴う遠心力と上下砥石の摩砕突条との接触とによって、
    上記繊維素材原料の剪断と摩砕を１０回以内で繰返し与
    えて砥石間の外周吐出部より直径　０．９μｍ以下に解
    繊された天然繊維体を得ることを特徴とする天然繊維混
    合物の製造装置。
11. 【請求項１１】天然繊維がセルロース、コラーゲン、フ
    ィブロイン又はキトサンの如き天然多糖類である請求項
    １０記載の天然繊維体の製造装置。