(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024095563
(43)【公開日】2024-07-10
(54)【発明の名称】耐水化セルロース布紙の製造方法
(51)【国際特許分類】
D21H 21/20 20060101AFI20240703BHJP
D06M 13/152 20060101ALI20240703BHJP
D06M 10/00 20060101ALI20240703BHJP
D21H 25/04 20060101ALI20240703BHJP
【FI】
D21H21/20
D06M13/152
D06M10/00 K
D21H25/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023210266
(22)【出願日】2023-12-13
(31)【優先権主張番号】P 2022211048
(32)【優先日】2022-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000005810
【氏名又は名称】マクセル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104444
【弁理士】
【氏名又は名称】上羽 秀敏
(74)【代理人】
【識別番号】100194777
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 憲治
(72)【発明者】
【氏名】谷口 聖太
(72)【発明者】
【氏名】森岡 美羽
(72)【発明者】
【氏名】横山 優花
(72)【発明者】
【氏名】後藤 敏晴
【テーマコード(参考)】
4L031
4L033
4L055
【Fターム(参考)】
4L031AA02
4L031AB36
4L031CB09
4L031DA08
4L033AA02
4L033AB09
4L033AC15
4L033BA12
4L055AG34
4L055AG43
4L055AG53
4L055AG54
4L055AH17
4L055BE08
4L055BE10
4L055BE20
4L055CH16
4L055EA20
4L055EA28
4L055GA05
4L055GA47
(57)【要約】 (修正有)
【課題】セルロース布紙に優れた耐水性をより短時間で付与することができる耐水化セルロース布紙の製造方法を提供する。
【解決手段】耐水化セルロース布紙の製造方法は、ポリフェノール類を含むセルロース布紙用含浸剤と、セルロース布紙とを準備する工程(S1)と、セルロース布紙用含浸剤をセルロース布紙に含浸させる工程(S2)と、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に紫外線を照射する工程(S3)と、紫外線を照射したのち、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させる工程(S4)とを含む。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
耐水化セルロース布紙の製造方法であって、
ポリフェノール類を含むセルロース布紙用含浸剤と、セルロース布紙とを準備する工程と、
前記セルロース布紙用含浸剤を前記セルロース布紙に含浸させる工程と、
前記セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に紫外線を照射する工程と、
前記紫外線を照射したのち、前記セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させる工程と、を含む、耐水化セルロース布紙の製造方法。
【請求項2】
耐水化セルロース布紙の製造方法であって、
ポリフェノール類を含むセルロース布紙用含浸剤と、セルロース布紙とを準備する工程と、
前記セルロース布紙用含浸剤を前記セルロース布紙に含浸させる工程と、
前記セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させる工程と、
前記セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させたのち、前記セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に紫外線を照射する工程とを含む、耐水化セルロース布紙の製造方法。
【請求項3】
請求項2に記載の耐水化セルロース布紙の製造方法であって、
前記セルロース布紙用含浸剤は、大豆レシチンを含む、耐水化セルロース布紙の製造方法。
【請求項4】
請求項1又は2に記載の耐水化セルロース布紙の製造方法であって、
前記セルロース布紙用含浸剤を前記セルロース布紙に含浸させたのち紫外線を照射する前に、前記セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に動物性油脂及び植物性油脂のいずれか一方を塗布する工程を含む、耐水化セルロース布紙の製造方法。
【請求項5】
請求項4に記載の耐水化セルロース布紙の製造方法であって、
前記紫外線の照射における積算光量は、600mJ/cm2以下である、耐水化セルロース布紙の製造方法。
【請求項6】
請求項1又は2に記載の耐水化セルロース布紙の製造方法であって、
前記セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させる工程において、前記セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙は、80℃以上200℃以下の温度下で10秒以上10分以下乾燥される、耐水化セルロース布紙の製造方法。
【請求項7】
請求項1又は2に記載の耐水化セルロース布紙の製造方法であって、
前記ポリフェノール類は、タンニンである、耐水化セルロース布紙の製造方法。
【請求項8】
請求項1又は2に記載の耐水化セルロース布紙の製造方法であって、
前記セルロース布紙用含浸剤は、動物性油脂及び植物性油脂のいずれか一方と、卵黄と、酢酸及びアルコール類のいずれか一方とを含む、耐水化セルロース布紙の製造方法。
【請求項9】
請求項1又は2に記載の製造方法を用いて製造された耐水化セルロース布紙。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、耐水化セルロース布紙の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、紙等からなる耐水化セルロース布紙は、石油由来のプラスチック材料に代わる生分解性材料として様々な用途で使用されている。従来の耐水化セルロース布紙は、ポリマー材料による基材の強化や表面のコーティング処理によって耐水化を図っている。プラスチック等のポリマー材料は、一般的に環境中では分解されにくく、環境中に滞留する場合がある。そのため、環境保護の観点から天然材料で構成される耐水化セルロース布紙の開発が求められている。
【0003】
特表2022-503988号公報(特許文献1)は、セルロース系繊維を加工する方法を開示している。セルロース系繊維を加工する方法は、セルロース系材料とアルダル酸を第1の溶剤中で組み合わせて、0.1~10質量パーセントのアルダル酸を含む第1の混合物を製造するステップと、第1の混合物をかき混ぜ、それによりセルロース系材料を溶解し、第1の溶液を製造するステップと、第1の溶液を紡糸してセルロース系繊維溶液を製造するステップと、セルロース系繊維溶液を第2の溶剤を含む第1の浴中に押し出して紡糸したままの繊維をもたらすステップと、紡糸したままの繊維を、油を含む第2の浴中で熱延伸して、再生繊維を製造するステップとを含んでいる。セルロース系繊維を加工する方法は、中和セルロース溶液を押し出すステップの前に、中和セルロース溶液に撥水剤等の添加剤を添加するステップを含めることができる。
【0004】
「和紙の伝統的撥水・防水加工の再現-伝統的和紙文化の復興に向けて」(非特許文献1)は、和紙に柿渋又は食用荏油を塗り重ねることにより、和紙の防水性が向上することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】坂手勇次 小島菜穂子、“和紙の伝統的撥水・防水加工の再現-伝統的和紙文化の復興に向けて”、日本デザイン学会、デザイン学研究 BULLTEIN OF JSSD、Vol62、No.6、2016年、43-50頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献1のセルロース系繊維を加工する方法では、耐水性が付与されるまでに1時間~1週間程度の乾燥時間を要すると推察される。すなわち、特許文献1のセルロース系布紙繊維を加工する方法では、耐水性を有するセルロース系繊維をより短時間で得ることまでは考慮されていない。
【0008】
非特許文献1は、防水性を得るために和紙に柿渋又は食用荏油を塗り重ねることは開示されているが、より短時間に防水性に優れた和紙を得ることまでは考慮されていない。
【0009】
近年、セルロース布紙の活用はSDGsやカーボンニュートラルの観点から非常に重要視されている。セルロース布紙は、耐水性に劣る。セルロース布紙の耐水性を向上させることにより、ポリ袋の代替としての紙袋や、紙皿、紙コップ及びストロー等の紙成形品といった身近な消耗品へも展開が期待できる。特に石油由来原料を使用しない天然物由来の耐水化セルロース布紙であれば、環境への影響を最小限に抑えることができる。
【0010】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであって、セルロース布紙に優れた耐水性をより短時間で付与できる耐水化セルロース布紙の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するために、本開示は次のように構成した。すなわち、本開示に係る耐水化セルロース布紙の製造方法は、ポリフェノール類を含むセルロース布紙用含浸剤と、セルロース布紙とを準備する工程と、セルロース布紙用含浸剤をセルロース布紙に含浸させる工程と、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に紫外線を照射する工程と、紫外線を照射したのち、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させる工程とを含む。
【0012】
また、耐水化セルロース布紙の製造方法は、ポリフェノール類を含むセルロース布紙用含浸剤と、セルロース布紙とを準備する工程と、セルロース布紙用含浸剤をセルロース布紙に含浸させる工程と、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させる工程と、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させたのち、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に紫外線を照射する工程とを含む。
【発明の効果】
【0013】
本開示によれば、セルロース布紙に優れた耐水性をより短時間で付与できる耐水化セルロース布紙の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】
図1は、耐水化セルロース布紙の製造方法を示す図である。
【
図2】
図2は、耐水化セルロース布紙の製造方法を示す図である。
【
図3】
図3は、紫外線の積算光量と吸水量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
(構成1)
本開示の実施形態に係る耐水化セルロース布紙の製造方法は、ポリフェノール類を含むセルロース布紙用含浸剤と、セルロース布紙とを準備する工程と、セルロース布紙用含浸剤をセルロース布紙に含浸させる工程と、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に紫外線を照射する工程と、紫外線を照射したのち、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させる工程とを含む。
【0016】
(構成2)
また、耐水化セルロース布紙の製造方法は、ポリフェノール類を含むセルロース布紙用含浸剤と、セルロース布紙とを準備する工程と、セルロース布紙用含浸剤をセルロース布紙に含浸させる工程と、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させる工程と、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させたのち、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に紫外線を照射する工程とを含む。
【0017】
構成1及び2の耐水化セルロース布紙の製造方法によれば、セルロース布紙に優れた耐水性をより短時間で付与することができる。
【0018】
(構成3)
構成1又は2の耐水化セルロース布紙の製造方法であって、セルロース布紙用含浸剤は、大豆レシチンを含んでよい。
【0019】
(構成4)
構成1~3のいずれかの耐水化セルロース布紙の製造方法において、セルロース布紙用含浸剤をセルロース布紙に含浸させたのち紫外線を照射する前に、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に動物性油脂及び植物性油脂のいずれか一方を塗布する工程してよい。これにより、さらに短時間で優れた耐水性を有する耐水化セルロース布紙を得ることができる。
【0020】
(構成5)
構成1~4のいずれかの耐水化セルロース布紙の製造方法において、紫外線の照射における積算光量は、600mJ/cm2以下であってよい。これにより、さらに短い時間で優れた耐水性を有する耐水化セルロース布紙を得ることができる。
【0021】
(構成6)
構成1~5のいずれかの耐水化セルロース布紙の製造方法において、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させる工程において、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙は、80℃以上200℃以下の温度下で10秒以上10分以下乾燥されてよい。
【0022】
(構成7)
構成1~6のいずれかの耐水化セルロース布紙の製造方法において、ポリフェノール類は、タンニンであってよい。
【0023】
(構成8)
構成1~7のいずれかの耐水化セルロース布紙の製造方法において、セルロース布紙用含浸剤は、動物性油脂及び植物性油脂のいずれか一方と、卵黄と、酢酸及びアルコール類のいずれか一方とを含んでよい。
【0024】
(構成9)
本開示の耐水化セルロース布紙は、構成1~8のいずれかに記載の製造方法を用いて製造されてよい。耐水化セルロース布紙は、優れた耐水性を有し、より短時間で製造することができる。
【0025】
以下、本開示の耐水化セルロース布紙の製造方法について、
図1を用いて具体的に説明する。
【0026】
耐水化セルロース布紙の製造方法は、
図1に示すように、ポリフェノール類とを含むセルロース布紙用含浸剤及びセルロース布紙を準備する準備工程(S1)と、セルロース布紙用含浸剤をセルロース布紙に含浸させる含浸工程(S2)と、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に紫外線を照射する紫外線照射工程(S3)と、紫外線を照射したのち、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を乾燥させる乾燥工程(S4)とを含む。
【0027】
〔準備工程S1〕
〔セルロース布紙用含浸剤〕
準備工程(S1)において、セルロース布紙用含浸剤は、ポリフェノール類を含む。ポリフェノール類は、環境配慮の観点から植物原料由来であることが好ましい。植物原料由来のポリフェノール類は、例えば、フラボノイド系のタンニン、カテキン、アントシアニン、ルチン、イソフラボン、フェノール酸系のクロロゲン酸、エラグ酸、リグナン、クルクミン、クマリン、リグニン等のポリフェノール、カルダノール及びカシューナッツシェルリキッド等である。セルロースの布紙への補強効果を向上させるという観点から、ポリフェノール類(水酸基を2個以上有するフェノール類)が好ましく、環境配慮の観点から植物原料由来の水溶性のポリフェノール類がさらに好ましい。ポリフェノール類は、特にタンニンであることが好ましい。タンニンは、例えば、柿渋タンニン(カキタンニン)、タンニン酸、ミモザタンニン、ワットルタンニン、ケブラチョ(ケブラコ)タンニン、チェストナットタンニン、ミラボラムタンニン、ミロバランタンニン、バロニアタンニン、スマックタンニン、ガンビアタンニン、オークタンニン、タラタンニン、ジビジビタンニン、ボルネオカッチタンニン、スプルースタンニン及びヘムロックタンニン等である。タンニンは、これら種々のタンニンからなる群より選ばれる1種を含んでもよく、2種以上を含んでもよい。
【0028】
ポリフェノール類を含むセルロース布紙用含浸剤は、例えば、柿渋塗料である。柿渋塗料は、以下のように、製造される。まず、原料となる渋柿を破砕する。原料となる渋柿は、例えば、天王柿や鶴の子柿など、タンニンを比較的多く含むものであることが好ましい。原料となる渋柿を破砕した後、搾汁する。搾汁された柿汁は、柿酵母を添加されたのち、殺菌、貯蔵熟成される。このようにして、柿渋塗料を得ることができる。柿渋塗料は、我が国伝統の防水用塗料である。柿渋塗料は、上記製法に限られるものではなく、従来製法を用いて製造することができる。また、ポリフェノール類を含むセルロース布紙含浸剤は、柿渋塗料に限られるものではなく、上述のタンニン等を水中に溶解させたポリフェール類の水溶液であってもよい。
【0029】
セルロース布紙用含浸剤は、さらに、油脂と、卵黄と、酢酸とを含むことができる。セルロース布紙用含浸剤がこれらの材料(油脂、卵黄及び酢酸)を含む場合、セルロース布紙用含浸剤は、卵黄、酢酸及び油脂(動物性油脂又は植物性油脂)をよく混ぜてマヨネーズを作成し、マヨネーズ(油脂、卵黄及び酢酸)に上述のポリフェノール類を含む液体(例えば、柿渋塗料など)を加えて密閉容器などに入れ、密閉容器を強く振る等によりエマルション化して製造することができる。なお、セルロース布紙用含浸剤の製造方法はこれに限られるものではない。例えば、大豆レシチンに乾性油を加えて、これに酢又はアルコール類等を添加して分散混合する方法が考えられる。すなわち、セルロース布紙用含浸剤は、ポリフェノール類、油脂及びレシチンを含むエマルション化混合物であってもよい。なお、塩化ナトリウムを主成分とする塩を含む市販のマヨネーズを用いることも可能である。
【0030】
油脂は、植物性油脂及び動物性油脂のいずれか一方である(以下、単に「油脂」という場合がある。)。ただし、経済的コスト又は入手容易性の観点から、植物性油脂が好ましい。さらに、固化のし易さという観点から乾性油がより好ましい。乾性油(不飽和脂肪酸)は、ヨウ素価が130以上の油であり、酸化によって固化する。乾性油のヨウ素価は、固化のし易さの観点から、130以上が好ましく、150以上がより好ましい。ヨウ素価の上限は特に規定はされないが、例えば、250以下が好ましく、200以下がより好ましい。ヨウ素価は、JISK0070に準拠した方法により測定することができる。
【0031】
乾性油は、例えば、えごま油、大豆油、亜麻仁油、桐油、芥子油、紫蘇油、胡桃油、紅花油、向日葵油、魚油(鰯油)、ブラッククミンシードオイル、りんご油、ブドウ種子油、サボテンオイル、小麦胚芽油、パンプキンシードオイル、パッションフルーツシードオイル、グァバシードオイル、ボラージオイル、シシンブリウムオイル、松の実油、カメリナオイル、クランベリーシードオイル、ライムシードオイル、ニガウリ油、麻油、シーバックソーンオイル、月見草オイル、イチゴ油、ブラックカラントオイル、カニナバラ果実油、ラズベリーシードオイル、インカインチオイル、キウイシードオイル、カレンデュラシードオイル、チアシードオイル、ザクロ種子油、ククイナッツ油、クロフサスグリ種子油、ルリジサ種子油等や、加工油としてスタンドリンシードオイル、ボイルドポピーオイル、サンブリーチドポピーオイル、ボイルドリンシードオイル及びサンブリーチドリンシードオイル等である。乾性油は、これら種々の乾性油からなる群より選ばれる1種を含んでよく、2種以上を含んでもよい。なお、乾性油としては、ハンドリングのし易さの観点から、大豆油、えごま油、亜麻仁油、桐油、芥子油、紫蘇油、胡桃油、紅花油及び向日葵油からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。
【0032】
動物性油脂は、例えば、牛脂、豚脂、羊脂及び乳脂等の陸産動物性油脂。なお、魚油、鯨油、いわし油及び肝油等の水産動物性油脂であっても乾性油であれば、後述する熱処理時に重合して高分子量化するので使用することができる。セルロース布紙用含浸剤に含まれる油脂は、動物性油脂及び植物性油脂のいずれか一方を含む。すなわち、セルロース布紙用含浸剤は、植物性油脂を含んでもよく、動物性油脂を含んでもよく、或いは、植物性油脂と動物性油脂とを混合した油脂を含んでもよい。
【0033】
卵黄は、鶏卵の卵黄である。ただし、卵黄は、うずら、ダチョウ及びその他鳥類の卵の卵黄であってもよい。これらの卵黄にも後述する卵黄レシチンが含まれるためである。なお、セルロース布紙用含浸剤を製造する際には、全卵を材料とすることもできる。
【0034】
酢としては、酢酸を主成分としていればよいが、pHが2~6の酢を用いることが好ましい。
【0035】
油脂、卵黄及び酢を含む材料として、上述の通り、マヨネーズが挙げられる。マヨネーズは、油脂及び酢を卵黄中に含まれる天然由来の乳化剤であるレシチンによって乳化した油脂含有量の多い乳化食品である。マヨネーズを油脂、卵黄及び酢の代用材料として使用すれば、より簡易に、且つ、経済的コストを削減してセルロース布紙用含浸剤を製造することができる。
【0036】
セルロース布紙用含浸剤は、本開示の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、ポリフェノール類(タンニン)、油脂、卵黄又は酢以外の他の成分をさらに含んでもよい。他の成分としては、特に限定されず、セルロース布紙含浸剤に配合しうる成分として公知の成分のなかから適宜選択して使用できる。例えば、水、有機溶媒、無機酸アンモニウム塩、金属塩、添加剤(界面活性剤、撥水剤、消泡剤、難燃剤、防腐剤、防黴剤、可塑剤、着色剤、増粘剤、増量剤等)等が挙げられる。これらの成分は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。有機溶媒は、セルロース布紙用含浸剤の材料との親和性を良くするという観点から、SP値が10以上であることが好ましい。SP値が10以上の有機溶媒を使用することにより、セルロース布紙含浸剤の粘度を下げることができる。有機溶剤としては、アルコール類と、有機酸と、アルコール類及び有機酸の混合物とのいずれか一つを用いることができる。アルコール類は、例えば、2-プロパノール、1-プロパノール、エタノール、メタノール、2-ブタノール、1-ブタノール及びt-ブチルアルコール等からなる群より選ばれる一つ又は二つ以上の混合物である。なお、本実施形態の有機溶剤としては、2~40の炭素原子を有するアルコール類を好ましく用いることができる。また、セルロース布紙への含浸性を良くするという観点から、10以下の炭素原子を有するのが好ましい。例えば、ハッカ油は、10~40の炭素原子を有する。また、えごま油は、16の炭素原子を有するパルミチン酸、18の炭素原子を有するオレイン酸及びリノール酸、並びに、20の炭素原子を有するアラキジン酸などを含む。このように、10~40の炭素原子を有するアルコール類を用いた場合であっても、特にレシチンとして大豆レシチンを用いた場合に、優れた耐水性を得ることができる。また、有機酸は、例えば、酢酸、ギ酸及び上述のアルコール類のいずれかにシュウ酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸及びリノール酸等を溶解した溶解液等からなる群より選ばれる一つ又は二つ以上の混合物である。
【0037】
セルロース布紙用含浸剤は、セルロース布紙への含浸性を良くするという観点から、水を含んでもよい。すなわち、セルロース布紙用含浸剤は、水によって希釈されてもよい。なお、セルロース布紙用含浸剤は、セルロース布紙に耐水性を付与するという観点から4倍以下で水に希釈してもよい。セルロース布紙含浸剤は、水中にポリフェノール類、油脂及び乳化剤(レシチン)が溶解又は分散している液状の組成物であってよい。
【0038】
セルロース布紙用含浸剤は、容器に収容される。容器は、セルロース布紙用含浸剤を収容可能であればよく、材質及び形状等は特に限定されない。
【0039】
油脂、卵黄及び酢酸を含むセルロース布紙用含浸剤は、多数のミセルを含む。多数のミセルは、40μm以下の体積平均粒径を有する。これにより、エマルションを安定化させることができ、長期間の保存が可能になる。このような観点から、ミセルの体積平均粒径は、20μm以下とするのがよく、15μm以下とするのがより好ましい。ミセルの体積平均粒径の下限は、特に限定されないが0.1μm以上とするのよい。ミセルの体積平均粒径は、「HORIBA LA-920(株式会社堀場製作所製)」を用いて光散乱法によって測定される。このとき、測定する液の濃度は光の透過率が測定限界を超えないレベルで調整される。また、ミセル全体における65μm以上の粒径頻度は、数換算で10%以下である。すなわち、65μm以上の粒径を有するミセルの数は、ミセル全体において10%以下とするのがよく、2%以下にすることが好ましく、0.1%以下にすることがより好ましい。セルロース布紙用含浸剤の安定性が向上する。すなわち、セルロース布紙用含浸剤の管理が容になる。なお、ミセルの粒径は、光散乱法によって測定された粒径のヒストグラムから65μm以上の粒子の頻度%を積算した値である。ここで、体積平均粒径とは、粒子の半径をdi、その粒子の数をniとしたとき、以下の式により求められる粒径である。
Σ(di4×ni)/Σ(di3×ni)
【0040】
〔セルロース布紙〕
セルロース布紙は、セルロース繊維を主たる構成成分とする布紙である。布紙とは、紙及び布の総称である。布は、例えば、不織布、織布及びフェルト等である。セルロース布紙は、特に限定されず、本含浸物の用途に応じて適宜選択できる。ただし、セルロース布紙は、紙であることが好ましい。紙は、例えば、ろ紙、クラフト紙及び加工原紙等である。セルロース布紙の坪量は、30g/m2以上であるのがよく、50g/m2以上であるのがより好ましく、また、500g/m2以下であるのがよく、300g/m2以下であるのが好ましい。
【0041】
〔含浸工程S2〕
含浸工程(S2)において、セルロース布紙をセルロース布紙用含浸剤に含浸する方法は、公知の方法であればよく、特に限定されるものではない。例えば、セルロース布紙用含浸剤又はセルロース布紙用含浸剤を水等で希釈した希釈物にセルロース布紙を浸漬する方法、セルロース布紙用含浸剤又はセルロース布紙用含浸剤を水等で希釈した希釈物をセルロース布紙に塗布する方法等が挙げられる。セルロース布紙含浸剤は、セルロース布紙全体に含浸させてもよく、セルロース布紙の一部、例えば表層付近のみに含浸させてもよい。ただし、希釈しすぎると塗布できる実質的な塗料成分が減少するので、希釈率は5倍以下が好ましい。
【0042】
また、セルロース布紙にセルロース布紙用含浸剤を含浸したのち、熱処理により乾燥させる前に、セルロース布紙含浸剤を含浸したセルロース布紙を乾燥させることによって、プリプレグとしてもよい。このとき、プリプレグはセルロース布紙含浸剤に水を10%以上含んだ状態であることが望ましい。
【0043】
なお、セルロース布紙にセルロース布紙用含浸剤を含浸したのち、セルロース布紙に上述した動物性油脂及び植物性油脂のいずれか一方を塗布してもよい。
【0044】
〔紫外線照射工程S3〕
紫外線照射工程(S3)において、セルロース布紙にセルロース布紙用含浸剤を含浸させたのち、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に紫外線を照射する。紫外線の照射方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法で実施することができる。一般には生産ライン上に紫外線ランプを設置し、ランプの光が照射されているエリアの中をワークであるセルロース布紙が通過することにより紫外線を照射する。このときワークの移動速度により照射時間すなわち紫外線照射量を調整することができる。また、同時に、紫外線照射量は、ワークとランプの距離の二乗の逆数に比例するので、この法則を用いて紫外線照射量を調整することも可能である。紫外線照射は、1回であってもよく、複数回に分けてもよい。
【0045】
セルロース布紙に紫外線を照射する紫外線照射用ランプは、特に限定されるものではなく、LEDランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ブラックライトランプ及びオゾン殺菌用蛍光灯タイプランプ等である。
【0046】
紫外線の照射時間や紫外線照度は、特に限定されるものではないが、積算光量は、600mJ/cm2以下とするのがよく、500mJ/cm2以上とするのが好ましく、400mJ/cm2以上とするのがより好ましい。積算光量が上述の上限値以下であれば、セルロース布紙に対する耐水性を向上させることができる。また、積算光量は、100mJ/cm2以上とするのがよい。また、紫外線の光源は350nm以下の波長を含む方が好ましく、より好ましくは300nm以下の波長を含む方が好ましい。
【0047】
〔乾燥工程S4〕
乾燥工程S4は、水等の溶媒を除去するため及び硬化条件調整のために行われる。乾燥は、公知の方法により行うことができる。例えば、ロールツーロールの大量生産ラインの場合、ライン上に温度管理された乾燥設備を設け、乾燥設備の中に紙を通過させることにより連続的に乾燥することができる。このとき、乾燥時間は乾燥設備の長さと搬送速度により決まる。乾燥条件としては、セルロース布紙含浸剤が完全硬化しない範囲で適宜設定できる。本開示において、セルロース布紙含浸剤を含浸したセルロース布紙、及び、セルロース布紙含浸剤を含浸したセルロース布紙を乾燥したプリプレグを総称して「セルロース布紙含浸物」とも記す。なお、熱処理による硬化の前に、セルロース布紙含浸物を数枚~数十枚重ねてもよい。また、熱処理による硬化の前に、セルロース布紙含浸物やセルロース布紙含浸物を数枚~数十枚重ねたものを任意の形状に成形してもよい。なお、本開示において、セルロース布紙が乾燥している状態とは、セルロース布紙の含水量が10%未満であることをいう。
【0048】
乾燥工程S4として、次にセルロース布紙含浸物の熱処理を行う。セルロース布紙含浸物の熱処理は、公知の方法により行うことができ、例えば、熱プレス及びアニール処理等である。熱処理は、例えば、80~200℃の温度下で、10秒~10分間加熱してもよく、セルロース布紙含浸物を80℃~200℃の熱風乾燥炉で乾燥させて熱処理してもよく、或いは、バッチ式で恒温槽やセーフベントドライヤ等で熱処理してもよい。以下、硬化したセルロース布紙含浸物を「耐水化セルロース布紙」とも記す。
【0049】
このようにして、セルロース布紙が耐水化された耐水化セルロース布紙を得ることができる。耐水化セルロース布紙は、セルロース布含浸剤を含浸する前のセルロース布紙に比べ、耐水性及び撥水性に優れる。また、上述した方法によれば、より短時間で耐水性及び撥水性に優れた耐水化セルロース布紙を得ることができる。
【0050】
ここで、
図2に示すように、耐水化セルロース布紙の製造方法は、紫外線照射工程S3と乾燥工程S4の順番を入れ替えることができる。すなわち、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を熱処理により乾燥させたのち、セルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙に紫外線を照射してもよい。このように乾燥工程S4ののちに紫外線照射工程S3を行った場合であっても同様に、より短時間で耐水性及び撥水性に優れた耐水化セルロース布紙を得ることができる。特に、セルロース布紙用含浸剤に大豆レシチンを含む場合に、より短時間で耐水性及び撥水性に優れた耐水化セルロース布紙を得ることができる。
【0051】
耐水化セルロース布紙の用途は、特に限定されるものではない。耐水化セルロース布紙は、例えば、袋、皿、コップ、ストロー、食器、半導体基板等の積層板、化粧板、オイルフィルタ、摺動部材、芯材、コア材及びローラー等の各製品の素材として用いることができる。
【0052】
なお、本開示のセルロース布紙用含浸剤及び耐水化セルロース布紙によれば、国連の提唱する持続可能な開発目標(SDGs:Sustainable Development Goals)の目標7「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」および目標12「つくる責任 つかう責任」に寄与することができる。
【0053】
以上、実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【実施例0054】
下記において、「部」は質量部を示す。なお、以下、実施例の記載により、本開示は限定されない。
【0055】
(使用材料)
ポリフェノール類:三桝嘉七商店社製柿渋塗料(みます柿渋)
マヨネーズ:酢:7ml(6.5%)、卵黄1個:20g(18.7%)、植物油:80ml(72.7%)を含む。
マヨネーズは、以下のように作製した。まず、上述の材料を常温に戻し、レシチンを含む卵黄に植物油の半量を少しずつ加えながら混ぜて白濁させ、さらに酢を加えて混ぜる。最後に、残りの植物油の半量を少しずつ加えながら混ぜることにより、マヨネーズを得た。
有機溶剤:和光純薬工業社製2-プロパノール
えごま油:太田油脂株式会社製えごま油
紫外線照射機:アイグラフィックス株式会社製UVランプ1.5kW
なお、光量は、アイグラフィックス株式会社製の照度計:UVPF-36を用いて測定し、ライン速度を調整して任意の照射量とした。
【0056】
【0057】
(実施例1~14、17、18、比較例3)
[セルロース布紙用含浸剤の調製]
柿渋塗料(ポリフェノール類)、油脂、卵黄、酢、有機溶剤(2-プロパノール)、大豆レシチン又はえごま油(乾性油)を表1に示す質量部で混合し、液状のセルロース布紙用含浸剤を調整した。セルロース布紙用含浸剤を密閉容器に封入して1分間強く振って分散混合させた。なお、油脂、卵黄及び酢の混合物として使用材料に記載のマヨネーズを利用した。
【0058】
[サンプルの作製]
(比較例1及び2)
坪量約50g/m2のクラフト紙(未晒、両面艶ナシ)(北越コーポレーション株式会社製)を15cm×15cmの正方形に裁断し、質量を測定した。このクラフト紙のみを比較例1及び2のサンプルとした。
【0059】
(比較例3)比較例3では、表1に記載の含浸剤をJKワイパー(登録商標)150S(日本製紙クレシア株式会社製)に含ませ、クラフト紙の両面に隙間なく含浸し、表1に示す紫外線照射処理を行ってから熱処理を行って、各成分が含浸されたサンプルを得た。
【0060】
(比較例4)
比較例4では、柿渋塗料からなる含浸剤をJKワイパー150S(日本製紙クレシア株式会社製)に含ませ、クラフト紙の両面に隙間なく含浸し、紫外線照射処理を行わずに熱処理を行って、柿渋塗料が含浸されたサンプルを得た。
【0061】
(実施例1~14、17、18)
実施例1~14、17、18では、セルロース布紙用含浸剤をJKワイパー150S(日本製紙クレシア株式会社製)に含ませ、クラフト紙の両面に隙間なく含浸し、表1に示す紫外線照射処理を行ってから熱処理を行って、セルロース布紙用含浸剤が含浸された各々のサンプルを得た。
【0062】
(実施例15及び16)
実施例15及び16については、まずセルロース布紙用含浸剤のうち柿渋塗料をJKワイパー(日本製紙クレシア株式会社製)に塗布したのちにえごま油を塗布し、ついで紫外線照射処理を行ってから熱処理を行いサンプルを得た。
【0063】
(実施例19)
実施例19では、実施例17と同じセルロース布紙用含浸剤をJKワイパー150S(日本製紙クレシア株式会社製)に含ませ、クラフト紙の両面に隙間なく含浸した。実施例19では、実施例17とは異なり、熱処理を行ってクラフト紙を乾燥させてから紫外線照射処理を行った。
【0064】
(実施例20及び21)
実施例20では、実施例17と同じセルロース布紙用含浸剤を水で2倍(小数点第1位を四捨五入。)に希釈した含浸剤を使用し、実施例17と同様の処理を行ってサンプルを得た。実施例21では、実施例17と同じセルロース布紙用含浸剤を水で4倍(小数点第1位を四捨五入。)に希釈した含浸剤を使用し、実施例17と同様の処理を行ってサンプルを得た。なお、表1において、セルロース布紙用含浸剤を希釈する水の配合量は、柿渋塗料を100とした場合の配合量である。
【0065】
(実施例22)
実施例22では、実施例2と同じセルロース布紙用含浸剤を水で4倍に希釈した含浸剤を使用し、実施例2と同様の処理を行ってサンプルを得た。
【0066】
各サンプルの質量を測定し、測定した質量から以下の式により、クラフト紙に含浸されたセルロース布紙含浸剤の固形塗布量を求めた。
セルロース布紙含浸剤(g)=B-A
ここで、「A」は含浸前のクラフト紙の質量(g)を示し、「B」はセルロース布紙含浸剤が含浸されたサンプルの熱処理後の質量(g)を示す。
【0067】
[吸水量の評価]
作製したサンプルの吸水量を以下の手順で評価した。
作製したサンプルの質量を測定した。太陽油脂製のパックスナチュロンキッチン(登録商標)スポンジを6cm×10.5cm×3cmにカッターで切断し、十分に水を吸わせた状態でサンプル表面中央に置き、60分間放置した。60分後にスポンジを取り除き、キムタオルホワイトの4つ折り(日本製紙クレシア株式会社製)で水気をふき取った。その後、別のキムタオルでサンプルの表面に残った水滴をふき取り、サンプル表面に水滴が残らないようにした。水気をふき取ったサンプルの質量を測定し、スポンジを置く前後の質量差を吸水量とした。結果は、表1に示す通りとなった。なお、吸水量が少ないほど、サンプルの耐水性が優れている。
【0068】
柿渋塗料(ポリフェノール類)を含む実施例13の吸水量は、比較例1~4の吸水量よりも大幅に少なくなった。また、実施例13では、乾燥(熱処理)時間が5分であり、従来よりも比較的に短い時間で吸水量を少なくすることができた。柿渋塗料(ポリフェノール類)と、マヨネーズ(油脂、卵黄及び酢)と、有機溶剤とを含むセルロース布紙含浸剤を塗布した実施例1~12の吸水量は、クラフト紙のみの比較例1の吸水量よりも少なく、耐水性の向上が確認された。実施例3と13とを対比すると、柿渋塗料に加えてマヨネーズと有機溶剤とを含浸させた実施例3は、乾燥(熱処理)時間が2.5分と比較的短い時間で、実施例13と同等の耐水性を得ることができた。また、比較例1~4を対比すると、セルロース布紙用含浸剤を含浸させない場合、紫外線の照射は耐水性にほぼ影響しなかったが、マヨネーズを含浸させると耐水性は少し向上した。実施例1~16のように柿渋塗料を含浸させた場合に比べて、耐水性の向上は図れなかった。また、ポリフェノール類を含む柿渋塗料に大豆レシチンを加えたセルロース布紙用含浸剤を用いた実施例17及び18でも同様に耐水性の向上を図ることができた。すなわち、ポリフェノール類だけでなく、卵黄レシチンを含むセルロース布紙用含浸剤を用いた場合、或いは、大豆レシチン及びアルコール類(2-プロパノール)を含むセルロース布紙用含浸剤を用いた場合であっても同様に耐水性の向上を図ることができた。
【0069】
さらに、実施例1~16を比較すると、
図3のグラフに示すように、紫外線の積算光量が600mJ/cm
2以下である場合に、吸水量を少なくできる傾向にあることが分かった。すなわち、紫外線の積算光量を600mJ/cm
2以下、好ましくは500mJ/cm
2以下、より好ましくは400mJ/cm
2以下とすることにより、耐巣性の向上を図れるものと考えられる。
【0070】
上述の通り、実施例19では、実施例17と熱処理及び紫外線照射処理の順番を入れ替えて作成したサンプルを用いた。実施例19の吸水量は、5.02g/m2であり、実施例17と略同様の吸水量であった。すなわち、熱処理によりセルロース布紙用含浸剤を含浸させたセルロース布紙を熱処理により乾燥させた後に紫外線照射処理を行った場合であっても同様に耐水性の向上を図ることができた。
【0071】
また、実施例20~22では、セルロース布紙用含浸剤を水で希釈した含浸剤を用いた。実施例20及び21のように大豆レシチンを含むセルロース布紙用含浸剤、並びに、実施例22のようにマヨネーズ(卵黄レシチンを含む。)を含むセルロース布紙用含浸剤を水で希釈した場合であっても、水で希釈しない他の実施例と略同様の吸水量となった。すなわち、セルロース布紙用含浸剤の水による希釈の有無にかかわらず、セルロース布紙の耐水性を向上させる上で、水を除くセルロース布紙用含浸剤の配合量が重要であると考えられる。なお、セルロース布紙用含浸剤を水で希釈すると、セルロース布紙への含浸性を良くすることができると考えられる。