JPH07305295A - 填料歩留まり向上剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ属等に属しセルロー
ス生産能を有する微生物を攪拌培養することで得られる
微生物セルロースからなる填料歩留まり向上剤。 【効果】 紙強度を低下させることなく填料歩留まりを
向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製紙用填料歩留まり向
上剤、更に詳しくは、セルロース生産能を有する微生物
を攪拌培養することによって得られるセルロース性物質
（以下、『微生物セルロース』ということが有る。）か
らなる填料歩留まり向上剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】印刷用
紙、筆記用紙等、各種の用途に使用される紙には、不透
明度の向上、平滑性の増加、白色度の向上、紙ぐせの改
良、繊維分の節減等を目的として、填料が含まれてい
る。

【０００３】紙は、一般に湿式抄紙法によって生産され
るが、填料等の微細成分は、脱水に伴って流出する傾向
が強く、紙中に留まり難いという問題があった。

【０００４】従来より澱粉もしくはポリアクリルアミド
等の水溶性の高分子又はこれらと鉱物質微粒子との組み
合わせ等が填料歩留まり向上剤として用いられ、抄紙原
料中に添加されている。

【０００５】しかしながら、これらの填料歩留まり向上
剤は、大きな効果を得ることを目的としてその添加量を
増量すると、得られる紙の強度（紙力）低下を招くなど
の問題があり、填料を多量に含有する紙を得ることは、
困難であった。

【０００６】紙力を低下させずに填料の歩留まりを向上
させる技術としては、特開平１−２４６４９５号公報
に、Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ属等に属する微生物の静置
培養により得られた微生物セルロース離解物とカチオン
性高分子電解質を抄紙原料懸濁液に添加する方法が開示
されている。

【０００７】しかしながら、静置培養法で得られる微生
物セルロースの填料歩留まり向上機能は十分ではなく、
更にその機能を改良することが望まれていた。

【０００８】本発明者らは、上記の問題点を改善するた
め、微生物セルロースの製造法及び加工法等を鋭意検討
した結果、製造法に攪拌培養法を採用することで、その
填料歩留まり向上剤としての機能が顕著に改良されるこ
とを見出だし、本発明を完成させた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明はセルロー
ス生産能を有する微生物を攪拌培養することで得られる
微生物セルロースからなる填料歩留まり向上剤である。

【００１０】本発明に使用するセルロース生産能を有す
る微生物は、Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ属、Ａｇｒｏｂａ
ｃｔｅｒｉｕｍ属、Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ属、Ｓａｒｃｉ
ｎａ属、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属、Ａｃｈｒｏｍｏｂ
ａｃｔｅｒ属、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属、Ａｅｒｏｂ
ａｃｔｅｒ属、Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ属、Ｚｏｏｇｌ
ｅａ属に属する微生物及び藻類等が例示でき、これらの
中でもＡｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ属に属する微生物が好ま
しく、例えば、Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｓｐ．ＢＰＲ
２００１（ＦＥＲＭ ＢＰ−４５４５）、Ａｃｅｔｏｂ
ａｃｔｅｒ ｘｙｌｉｎｕｍ ＡＴＣＣ１０２４５、Ａ
ＴＣＣ２３７６８、ＡＴＣＣ２３７６９、ＡＴＣＣ１４
８５１、ＡＴＣＣ１１１４２及びＡＴＣＣ１０８２１で
あり、より好ましくはＢＰＲ２００１株（ＦＥＲＭ Ｂ
Ｐ−４５４５）及びＡＴＣＣ１０２４５株である。

【００１１】本発明でいう攪拌培養とは、培養液を攪拌
しながら行う培養法であり、当該攪拌培養法を採用する
ことによって、静置培養法により得た微生物セルロース
が有する填料歩留まり向上機能を更に改良することがで
きる。

【００１２】このことは、微生物セルロースが、培養中
に受ける攪拌作用によって、例えば、結晶化指数が低下
して非晶部が増すように、その構造が変化して、填料、
パルプ等との親和性が増加し、優れた填料歩留まり機能
を得ることができるのである。

【００１３】本発明で採用した上記攪拌培養法について
具体的に述べると、先ず、攪拌方法としては、攪拌羽根
を回転させる方法が一般的であるが、攪拌羽根を上下左
右に振動させる方法もある。

【００１４】更に、通気ガスの気泡により攪拌する（バ
ブリング）方法、培養槽自体を動かして培養液を攪拌す
る方法、ポンプ等を使用して培養液を循環・対流させる
ことにより攪拌する方法及びインラインミキサーを用い
る方法、並びにこれらを組み合わせる方法も本発明でい
う攪拌方法に包含される。

【００１５】前記攪拌培養を行うための槽としては、例
えば、ジャーファーメンター及びタンク等の攪拌槽、並
びにバッフル付きフラスコ、坂口フラスコ及びエアーリ
フト型の攪拌槽が使用可能であるがこの限りではない。

【００１６】本発明でいう攪拌培養においては、攪拌と
同時に、必要に応じて、通気を行っても良い。ここでい
う通気とは、例えば空気等の酸素を含有するガス、並び
に例えばアルゴン及び窒素等の酸素を含有しないガスの
いずれを通気しても良く、これらガスは培養系の条件に
合わせて当業者により適宜、選択されよう。

【００１７】例えば、嫌気性の微生物の場合は、不活性
ガスを通気をすれば、その気泡によって培養液を攪拌す
ることができる。

【００１８】好気性の微生物の場合には、酸素を含有す
るガスを通気することで微生物の成育に必要な酸素を供
給すると同時に、培養液を攪拌することができる。

【００１９】本発明の微生物セルロースからなる填料歩
留まり向上剤は、更に離解処理を行うことが好ましい。

【００２０】微生物セルロースの離解現象は、機械的外
力等によってセルロース内部に発生した応力が、これを
変形・破壊することによる現象と考えられる。従って、
微生物セルロースの離解処理は、微生物セルロースに機
械的外力を与えることにより行える。

【００２１】ここでいう機械的外力とは、例えば、引っ
張り、曲げ、圧縮、ねじり、衝撃及び剪断等の応力が挙
げられるが、一般的には圧縮、衝撃及び剪断応力が主体
である。

【００２２】実際にこれら機械的外力を微生物セルロー
スに与える場合は、例えば、ミキサー、ポリトロン又は
超音波発振機等を使用することで達成できる。

【００２３】ミキサーによる離解処理においては、機械
的外力は攪拌羽根と微生物セルロースが衝突することに
よる衝撃力と、媒体の速度差によるズレ現象によって発
生する剪断力が主体となる。

【００２４】ポリトロンによる離解処理においては、機
械的外力は微生物セルロースが外歯と内歯に挟まること
による圧縮力、高速に回転する歯と微生物セルロースが
衝突することによる衝撃力、静止している外歯と高速に
回転する内歯の隙間に存在する媒体に発生する剪断応力
が主体となる。

【００２５】超音波粉砕機による離解においては、機械
的外力は超音波発振部の発振により媒体中にキャビテー
ション（空洞現象）が連続的に発生し、局部的に生じる
著しい剪断応力が主体となる。

【００２６】本発明の離解処理は、超音波粉砕機を用い
て行うことがより大きな本発明の効果を得るために好ま
しいが、微生物セルロースに一定の負荷（機械的外力）
を与えることができれば、上記具体例以外のいかなる方
法でも行い得る。

【００２７】また、これら離解処理は、水、溶媒等に塩
化カルシウム、塩化ナトリウム等の電解質、顔料、活性
炭微粒子等の無機化合物、サイズ剤、歩留まり向上剤、
蛍光剤、防カビ剤、帯電防止剤、ラテックス等の有機化
合物を予め混合して行ってもよい。

【００２８】以上、離解処理について説明したが、本発
明でいう離解処理が、セルロース生産能を有する微生物
の攪拌培養後、培養液から分離・精製された微生物セル
ロースに対して行う、独立した二次的な操作のみに限定
されないことは、当業者には自明のことである。

【００２９】即ち、上記したように攪拌操作には微生物
セルロースを離解する作用があり、本発明で採用した攪
拌培養においては、培養を目的とした攪拌作用によって
も微生物セルロースを離解処理することが十分に可能で
あるからである。

【００３０】更に、攪拌培養により得た微生物セルロー
スを分離、洗浄、精製及び輸送する操作においても同様
のことが言え、これらの操作において付加的に離解処理
を行うことも本発明の離解処理に包含されることに留意
されたい。

【００３１】本発明の填料歩留まり向上剤は、例えば次
の方法で製造することができる。攪拌培養により得た微
生物セルロースを遠心分離法又は濾過法等により培養液
から分離する。分離した微生物セルロースを必要に応じ
洗浄する。洗浄は水又は酸、アルカリ、中性洗剤、界面
活性剤、漂白剤等の水溶液で行い得る。必要に応じ、得
られた微生物セルロースを離解処理する。

【００３２】本発明における填料としては、軽質炭酸カ
ルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、クレー、二酸
化チタン、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アル
ミニウム、活性白土、合成シリケート、カオリン、焼成
カオリン、プラスチック顔料等が挙げられる。

【００３３】填料と微生物セルロース離解物の重量比
は、好ましくは１〜５０：１であり、更に好ましくは５
〜２０：１である。微生物セルロース離解物に対する填
料の重量比が１未満では填料歩留まり効果が飽和状態と
なり、５０を超えると填料歩留まりが不充分となる。

【００３４】本発明の填料歩留まり向上剤は、更にカチ
オン性又は両性高分子電解質と併用することが好まし
い。電解質の添加量は、使用する電解質の種類並びに填
料の性状及び量により異なるが、０．００５〜１０重量
％が適当である。

【００３５】好ましいカチオン性高分子電解質として
は、カチオン性ポリアクリルアミド、カチオン性でんぷ
ん、カチオン性グアーガム等が挙げられる。

【００３６】好ましい両性高分子電解質としては、例え
ば両性ポリアクリルアミド、両性澱粉、両性グアーガム
等が挙げられる。

【００３７】以下、実施例により本発明をより詳細に説
明するが、実施例は本発明を限定するものではない。

【００３８】

【実施例】

実施例及び比較例 （１）シード菌液の調製（菌体の増殖） セルロース生産性酢酸菌をフラスコ培養法によって菌体
を増殖させた。

【００３９】フラクトース４０ｇ／Ｌ、リン酸一カリウ
ム１．０ｇ／Ｌ、硫酸マグネシウム０．３ｇ／Ｌ、硫酸
アンモニウム３ｇ／Ｌ、バクト−ペプトン５ｇ／Ｌ、乳
酸１．４ｍｌ／Ｌ、初発ｐＨ５．０の組成の基本培地１
００ｍｌを張り込んだ７５０ｍｌ容Ｒｏｕｘフラスコ
に、セルロース生産性酢酸菌Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒｓ
ｐ．ＢＰＲ２００１（ＦＥＲＭ ＢＰ４５４５）の凍結
保存菌液１ｍｌを植菌し、定温培養器内で２８℃で３日
間静置培養を行った。このシード培養後、前記Ｒｏｕｘ
フラスコをよく振盪した後、無菌条件下で内容物をガー
ゼ濾過し、シード菌液を得た。

【００４０】（２）攪拌培養による微生物セルロースの
製造 上記シード菌液６０ｍｌを滅菌済みの後述する攪拌培養
用の培地５４０ｍｌを張り込んだ小型ジャーファーメン
ター（全容量１０００ｍｌ）に無菌的に植菌し、３０℃
で２０時間又は３０時間、ｐＨを１Ｎ ＮａＯＨ又は１
Ｎ Ｈ₂ ＳＯ₄で５．０にコントロールしながら、ま
た、攪拌回転数を初発４００ｒｐｍで、溶存酸素量（Ｄ
Ｏ）が３．０〜２１．０％内に入るように回転数を自動
制御しながらジャーファーメンターで攪拌培養を行っ
た。

【００４１】攪拌培養には、以下の組成の培地を用い
た。

【００４２】 フラクトース ４０ｇ／Ｌ、 ＫＨ₂ ＰＯ₄ １．０ｇ／Ｌ、 ＭｇＳＯ₄ ０．３ｇ／Ｌ、 （ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ ３ｇ／Ｌ、 Ｂａｃｔｏ−Ｓｏｙｔｏｎｅ(Difco社製） ５ｇ／Ｌ 及び 豆濃（大豆蛋白質の酸加水分解濃縮液） ５ｇ／Ｌ 初発ｐＨ ５．０ 培養終了後、ジャーファーメンター内の固形物を集積
し、水洗して培地成分を除去した後、１％ＮａＯＨ水溶
液中で１１０℃、２０分間処理して菌体を除去した。さ
らに、洗浄液が中性付近になるまで生成セルロースを水
洗して微生物セルロースを得た。

【００４３】（３）静置培養による微生物セルロース
（比較例）の製造 （２）に記載した組成の培地６００ｍＬを３０ｍＬずつ
無菌シャーレに分取し、３０℃の条件下に静置し、７日
間静置培養した。培養終了後、シャーレ表面に形成され
た微生物セルロースを水洗し、培地成分を除去した。

【００４４】（４）微生物セルロースの離解処理 （２）の攪拌培養法により得た洗浄微生物セルロースに
水を加え、離解濃度を０．４％（微生物セルロース乾燥
重量／容量）に調整した。次いでこの懸濁液を攪拌機
（オースター社製ブレンダー）により２５℃で３分間離
解した。攪拌機の回転数は最高レベルに設定した。上記
離解処理により、微生物セルロース離解物（Ａ）、即
ち、本発明の填料歩留まり向上剤を得た。

【００４５】同様にして（３）の静置培養により得た洗
浄微生物セルロースに水を加え、離解濃度を０．４％
（微生物セルロース乾燥重量／容量）に調整した。次い
でこの懸濁液を攪拌機（オースター社製ブレンダー）に
より２５℃で３分間離解した。攪拌機の回転数は最高レ
ベルに設定した。上記離解処理により、比較用微生物セ
ルロース離解物（Ｂ）を得た。

【００４６】（５）填料歩留まり試験 前記の方法で調製した微生物セルロース離解物（Ａ）又
は離解物（Ｂ）をＪＩＳ−Ｐ−８２０９に準拠して離解
したＬＢＫＰと重量比で２．５：９７．５又は５：９５
に混合したパルプ１００部に対し、軽質炭酸カルシウム
１００部、陽性澱粉１部を添加し、この抄紙原料を用い
てＴＡＰＰＩ標準法Ｔ２６１に準拠して、スクリーン通
過分より填料歩留まりを求めた。尚、填料分の定量はＴ
ＡＰＰＩ標準法Ｔ２６９に準拠し、４００℃、８時間で
灰化して行った。結果を表１に示した。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１の結果より、攪拌培養により得た微生
物セルロースの離解物を添加した系では、静置培養によ
り得た微生物セルロースの離解物を添加した系よりも有
意に填料歩留まりが向上した。

【００４９】（６）紙の引張強さ 上記微生物セルロース離解物（Ａ）又は（Ｂ）とＬＢＫ
Ｐ、炭酸カルシウム（１００％）、陽性澱粉（２％）及
びサイズ剤（０．３％）からなる抄紙原料から、秤量１
２０ｇ／ｍ² の抄紙を手すきし、紙を作成した。この紙
について、ＪＩＳ−Ｐ−８１１３に準拠して引張強さを
測定した結果、微生物セルロース離解物（Ａ）を添加し
た紙と同離解物（Ｂ）を添加した紙の引張強さに有意差
は認められなかった。

【００５０】従って、本発明の填料歩留まり向上剤を添
加した紙は、良好な紙力を有することで知られる、静置
培養により得た微生物セルロースを添加した紙と同等の
引張強さを有していることが分った。

【００５１】

【発明の効果】紙強度を低下させることなく填料歩留ま
りを向上することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セルロース生産能を有する微生物を攪拌
   培養することで得られるセルロース性物質よりなる填料
   歩留まり向上剤。
2. 【請求項２】 微生物がＡｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ属であ
   る請求項１の填料歩留まり向上剤。
3. 【請求項３】 セルロース性物質を更に離解処理してな
   る請求項１又は２の填料歩留まり向上剤。
4. 【請求項４】 離解処理が超音波処理である請求項３の
   填料歩留まり向上剤。