JPH08199420A

JPH08199420A - 柔軟性に富む植物繊維の製造方法

Info

Publication number: JPH08199420A
Application number: JP2352295A
Authority: JP
Inventors: Akio Onda; 昭雄御田; Yoshiaki Tanaka; 良晁田中; Toshiaki Ikeura; 敏明池浦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-01-18
Filing date: 1995-01-18
Publication date: 1996-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】繊維束を含む植物系原料又は該原料から採取
された繊維束から、柔軟性に富む長い繊維を効率良く製
造する方法を提供すること。【構成】繊維束を含む植物系原料や該原料から採取さ
れた繊維束を原料とし、これをアルカリ性物質と過酸化
水素又は過酸化水素発生剤を含む水溶液中で温和に処理
して柔軟性に富む長い繊維を得ることを特徴とする植物
繊維の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維束を含む植物系原
料又は該原料から採取された繊維束から、柔軟性に富む
長い植物繊維を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】植物の葉や茎、皮等の部分には、長さ３
〜６ｍｍ程度の単繊維がペクチンとリグニンで固められ
た長い繊維束として含まれている。これらの繊維束は植
物から採取され、ロープや袋、織物等の繊維製品を得る
ための原料繊維として利用されている。植物から機械的
に採取された繊維束（以下、繊維とも言う）は、粗剛で
あるため、ロープや、帆布、袋等の製品にしか利用でき
ず、織物用繊維として利用することができない。

【０００３】従来、このような粗剛繊維束から織物等に
使える細繊維を得る方法として、繊維束を数週間発酵処
理する方法が知られている。この方法は、繊維束内のペ
クチンとリグニンを醗酵除去し、これによって細繊維を
得る方法である。しかし、この方法の場合、ペクチン除
去は比較的容易に行うことができるもののリグニン除去
はむつかしく、そのリグニンの除去率には制限があり、
繊維束中に含まれていたリグニン分の３〜７％程度が除
去されるにすぎない。従って、このようにして得られる
繊維にはセルロースとリグニンが濃縮され、リグニン含
有率が上昇するのでその柔軟性と漂白性の点では未だ満
足すべきものではない。また、この方法は発酵処理なの
で比較的生分解され易いリグニン分の少ないものにしか
適用できず、木質化が進んだ繊維束、例えば、パイナッ
プルやバナナの幹等に含まれている繊維束に対して適用
しても、実用性ある繊維を得ることができない。また、
前記方法は発酵処理であることから、その繊維の製造に
長時間を要するためにセルロースまで分解して強度が低
下するという問題もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、繊維束を含
む植物系原料又は該原料から採取された繊維束から、柔
軟性に富む長い繊維を効率よく製造する方法を提供する
ことをその課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明によれば、繊維束を含む植
物系原料又は該原料から採取された繊維束を原料とし、
これをアルカリ性物質と過酸化水素又は過酸化水素発生
剤を含む水溶液中で温和に処理して柔軟性に富む長い繊
維を得ることを特徴とする植物繊維の製造方法が提供さ
れる。

【０００６】本発明で使用する原料は繊維束を含む植物
又はそれから採取された繊維束である。具体的には、バ
ナナ、アバカ（マニラ麻）、パイナップル、サイザル
麻、竜舌蘭等の葉、葉柄、幹又はそれらから得られる繊
維束；ジュート（インド麻）、ケナフ（ボンベイ麻）、
こうぞ、みつまた、桑、雁皮等の靭皮又は該靭皮類から
得られる繊維束等である。なお、植物の葉や靭皮等より
繊維束の方が取扱い容易なので、原料としては繊維束の
方が好ましい。植物からの繊維束採取は従来公知の方法
で行うことができる。この場合、機械力だけでなく微生
物及び／又は酵素を使う生分解処理を併用するのが好ま
しい。

【０００７】本発明において、繊維束や繊維束が含まれ
ている植物系原料を処理する処理液は、アルカリ性物質
と過酸化水素を含む水溶液である。アルカリ性物質とし
ては、ナトリウム又はカリウムの水酸化物、炭酸塩及び
重炭酸塩等が使われる。このアルカリ性物質は脱リグニ
ン作用を示す。そして、水酸化物はアルカリ性が強いこ
とから、木質化が比較的進んだリグニン含有量の多い原
料から柔軟性植物繊維を製造する場合に好適である。し
かし、通常の原料から植物繊維を製造する場合には、水
酸化物と炭酸塩の混合物や炭酸塩を単独で使うのが好ま
しい。木質化が軽度の原料を使う場合は、炭酸塩と重炭
酸塩の混合物や重炭酸塩の単独使用が好ましく、繊維を
損傷しないで収率良く柔軟性繊維を得ることができる。
アルカリ性物質の使用量は、絶乾原料に対してＮａ₂Ｏ
換算で２〜１０重量％、好ましくは５〜１０重量％であ
る。

【０００８】過酸化水素は、アルカリ性物質と共存時に
脱リグニンを容易にすると共に製品の白色度向上効果が
あり、この効果は過酸化水素の代りに反応系で過酸化水
素を発生する化合物を使っても発現する。従って、水溶
性有機過酸やその水溶性塩、水溶性無機過酸やその水溶
性塩、過酸化水素と無機化合物との水溶性付加体等の過
酸化水素発生剤を過酸化水素の代りに加えても良い。こ
れらの使用量は、Ｈ₂Ｏ₂として絶乾原料の１〜３０重量
％、好ましくは３〜１０重量％である。以上のほか、処
理液中には必要に応じて種々の添加剤を加えることがで
きる。例えば、キレート化剤、アントラキノン系化合物
及びマグネシウム化合物を添加することができる。ま
た、みつまたやジュートの靭皮や粗繊維等のようにリグ
ニン分が少ない原料の使用時には、処理液中にシュ酸又
はその水溶性塩を加えると、除去すべきリグニンとペク
チンの溶解除去がほぼ同時に終了し、そのために繊維束
の柔軟化や漂白が迅速で効果的に行われる。ここで添加
されるシュウ酸量は、処理液中の全アルカリ金属の５〜
８０％、好ましくは１５〜５０％がシュウ酸塩に転換す
る量である。

【０００９】キレート化剤は、処理液や原料中に含まれ
ている重金属イオンを不活性化させる。過酸化水素は重
金属イオンで速やかに分解するが、キレート化剤の添加
により過酸化水素の分解を防ぐことができる。また、キ
レート化剤の添加により得られる植物繊維の白色度が向
上する。このような効果を持つキレート化剤としては公
知品が全部使えるが、クエン酸、ＥＤＴＡ（エチレンジ
アミン四酢酸）、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミン五酢
酸）、ジフォスフォン酸等が好ましく、下記一般式
（１）で示されるジフォスフォン酸又はその水溶性塩が
特に好ましい。

【化１】（但し、Ｒは炭素数１〜１１のアルキル基を表してい
る）

【００１０】ジフォスフォン酸やその塩は処理液に溶解
して効果を示すことから、ジフォスフォン酸塩としては
ナトリウム塩やカリウム塩等の水溶性塩が好ましい。ジ
フォスフォン酸又はその塩を添加すると前記キレート化
剤としての効果を示すと共に、アントラキノン系化合物
の使用量低下及び水不溶なマグネシウム化合物等を水溶
性にする効果がある。従って、水に不溶又は難溶なマグ
ネシウム化合物を処理液に添加する場合は、該マグネシ
ウム化合物をジフォスフォン酸含有水中で加熱する等の
方法で水溶性とし、これを処理液に添加するのが好まし
い。また、ジフォスフォン酸が存在するとキレート化剤
やマグネシウム化合物を水溶性にすることができるか
ら、該化合物の存在時には処理液に添加するキレート化
剤やマグネシウム化合物を溶解性と無関係に自由に選択
することができる。キレート化剤は１種又は２種以上を
混合して処理液に添加すれば良く、その添加量は絶乾原
料の０．０３〜５重量％、好ましくは０．２〜２重量％
である。

【００１１】アントラキノン系化合物は、アントラキノ
ン、アルキルアントラキノン、ジヒドロキシアントラセ
ン及びアルキルジヒドロキシアントラセン等である。前
記アントラキノン系化合物をアルカリ性過酸化水素水溶
液を主剤とする処理液に添加すると、セルロースと共存
するリグニンとヘミセルロースとの酸化還元触媒として
作用し、顕蓄な脱リグニン効果が得られる。この効果
は、分子内に炭素数１〜１２、特に２〜５のアルキル基
を１個持つ場合に顕著である。また、アルキル基の置換
部位はβ位が好ましい。アントラキノン系化合物は、前
記の中から選ばれる一種又は２種以上を混合して使えば
良く、その添加量は絶乾原料の０．０１〜２重量％、好
ましくは０．０３〜０．３重量％である。

【００１２】マグネシウム化合物はセルロースの分解を
防止する効果を持ち、処理液中に添加すると得られる繊
維の品質を向上させることができる。この効果は、マグ
ネシウム化合物がアルカリ性過酸化水素水溶液によるセ
ルロースの崩壊を防ぐ効果によるものと推定される。ま
た、本発明で使用するマグネシウム化合物は水溶性であ
ることが好ましいが、水不溶性の場合はジフォスフォン
酸又はその塩で処理して水溶性にすれば良いから、水溶
性化合物に限定されない。従って、マグネシウム化合物
は酸化物、炭酸塩、硫酸塩、塩化物、乳酸塩、酢酸塩等
の中から選ばれる１種又は２種以上混合物として添加す
れば良い。なお、マグネシウム化合物を有機酸塩として
添加すると処理液中に塩素や硫黄等の公害性元素が蓄積
しないから、処理後の液からアルカリ性物質等を回収再
利用する際に好ましい。マグネシウム化合物の添加量
は、絶乾原料に対してＭｇＯとして０．０２〜１重量
％、好ましくは０．１〜０．５重量％である。

【００１３】本発明では、原料中のリグニンとペクチン
を処理液に溶解除去して柔軟性に富む長繊維を得る。本
発明の場合、原料を温和に処理することが重要であり、
過酷に処理すると繊維束が短繊維化されるので好ましく
ない。本発明の原料処理温度は特に制約されないが、一
般的には常温又は常圧下の処理液の沸点以下である。そ
の処理時間は、常温〜５０℃で処理する場合は２〜４８
時間、好ましくは６〜２４時間であり、５０℃〜処理水
の沸点で処理する場合は０．５〜２４時間、好ましくは
２〜８時間である。処理液中のアルカリ性物質の濃度
は、Ｎａ₂Ｏとして０．１〜４重量％、好ましくは０．
２〜２重量％とするのが良い。また、過酸化水素の濃度
は、Ｈ₂Ｏ₂として０．０２〜３重量％、好ましくは０．
１〜０．８重量％とするのが良い。

【００１４】本発明によれば、原料中のペクチンは勿
論、リグニンも容易に除去することができる。本発明の
場合、リグニン分は原料中の全リグニンの３０〜１００
重量％、好ましくは６０〜９０重量％を除去するように
処理するのがよい。本発明で得られる長繊維において、
そのリグニン含有率は７重量％以下、好ましくは３重量
％以下であり、その下限値は特に制約されないが、通常
０．５〜３重量％程度である。リグニン含有率の下限値
がこれより低くなると、繊維の強度が著しく損なわれる
ようになるので好ましくない。また、ペクチンの含有率
は５重量％以下、好ましくは２重量％以下であり、その
下限値は特に制約されないが、通常０．３〜２重量％程
度である。ペクチン含有率がこれより低くなると、繊維
の強度が著しく損われるようになるので好ましくない。
また、本発明の繊維は一般に１２０〜３５０のヤング率
を有する。本発明において原料に使われる繊維の長さは
３０ｃｍ以上、好ましくは１００ｃｍ以上であり、その
繊維の太さ（直径）は通常５００μｍ以下、好ましくは
５０〜２００μｍである。

【００１５】本発明では、繊維束や繊維束を含む植物系
原料の処理容器に過酸化水素の分解を促進する重金属イ
オンが溶出する重金属容器、或いはアルカリ性物質に弱
いアルミニウム製やほうろう鉄器製等を避けるのが好ま
しい。従って、ステンレス製容器やステンレスで内張り
した容器を使うのが好ましい。また。原料処理時には原
料中のリグニンやペクチンが処理液中の薬品で水溶性と
なって除かれるから、原料を処理液中に浸漬すると共に
該処理液に振動や渦流を与え、これによって原料と新鮮
な処理液との接触を良くするのが好ましい。そのため、
処理液を強制循環したり超音波発生装置からの高周波振
動を処理液に与えるのが望ましく、高周波振動を与える
場合の振動数は１０⁵〜１０⁷ヘルツ、好ましくは（５〜
５０）×１０⁵ヘルツが良い。このような方法で、繊維
束の長さを保ったまま該繊維束をばらばらにほぐして柔
軟にすることができるが、処理液による処理中又は処理
後に繊維束を横方向から叩く等の方法によって、該繊維
束に横方向から機械的圧縮と弛緩とを繰り返して与える
と更に好ましい。そして、この方法によれば極めて繊細
で柔軟な高品質の植物繊維を得ることができる。

【００１６】本発明においては、原料の繊維束が単繊維
化して単繊維や単繊維の結束繊維が副生する。この副生
は従来法で麻を製造する場合にも起るが、従来法では副
生する単繊維や結束繊維中にリグニン分が多いのでパル
プ等に利用するのが困難であった。しかしながら、本発
明法で副生する単繊維や結束繊維中のリグニン分は少な
く、しかも白色度が高いことから、これらを目的とする
柔軟性で長い植物繊維から分離すれば、そのままパルプ
として用いることができる。本発明で発生する廃液は、
これを固形分５０〜７０重量％程度まで濃縮後に燃焼す
れば熱としてエネルギーを回収することができ、エネル
ギー回収後の灰から水溶性成分を分離回収すれば、アル
カリ金属を炭酸塩として回収することができる。また、
処理液中にシュウ酸が含まれている場合は、処理液中に
カルシウム塩を加えることでシュウ酸をカルシウム塩の
沈殿として回収することができる。

【００１７】

【実施例】次に本発明を実施例によって更に具体的に説
明するが、本発明はこの実施例によって限定されるもの
ではない。また、以下に記す％はいずれも重量％であ
る。

【００１８】実施例１パイナップルの古い株から切り離した葉２０００ｋｇを
原料とし、これを２枚刃からなる繊維採取器に掛けて紐
状繊維を採取した。これを天日で乾燥して、リグニン含
有率１０．４％の粗繊維５５．６ｋｇを取得した。この
粗繊維を内容積６００リットルのステンレスで内張りし
た平釜に仕込み、これに下記組成の処理液を５５６リッ
トル加えて９０℃で１０時間処理した。処理液中の薬品量（対風乾原料）ＮａＯＨ（Ｎａ₂Ｏとして）８％Ｈ₂Ｏ₂ ３％アントラキノン０．０５％ＥＤＴＡ０．５％ＭｇＯ０．１％前記処理後の繊維を水洗してから柔軟性長繊維と単繊維
とを分離すると、白色度（ハンター）７３．８％でリグ
ニン含有率４．７％の柔軟性繊維３４．２ｋｇ（収率６
１．５％）と、カッパー価２０．１の単繊維５．７ｋｇ
（収率１０．３％）が得られた。この単繊維は高品質パ
ルプとして利用し得るものであった。

【００１９】実施例２バナナの果実を採取した古い幹２００ｋｇを切倒し、こ
れをローラーの間に挟んで圧搾脱汁した。脱汁後の幹は
１００℃の蒸気で３０分間処理してから、内容積３００
リットルのステンレス製容器に仕込み、これに水２００
リットルとペクチナーゼ２００ｇとアミラーゼ５０ｇを
加え、６０℃で８時間保持後に水洗するとリグニン含有
率１２．９％の粗繊維の束１１．５ｋｇが得られた。前
記粗繊維の束を、１メガヘルツの超音波発生装置を取り
付けた内容積２００リットルのステンレス製平釜に入
れ、これに下記組成の処理液を１１５リットル加え、液
に超音波をあてながら９０℃で５時間処理した。処理
後、水洗乾燥した繊維の束を板の上に乗せて木槌で叩い
たところ、ブライトネスがＧＥ８３．２％でリグニン含
有率が５．３％の柔軟性長繊維５．８ｋｇが得られ（粗
繊維からの収率５０．５％、古幹からの収率２．６
％）、同時にカッパー価１２．６の単繊維０．６６ｋｇ
（粗繊維からの収率５．７％）が得られた。処理液中の薬品量（対風乾原料）ＫＯＨ（Ｎａ₂Ｏモル換算）４％Ｋ₂ＣＯ₃（Ｎａ₂Ｏモル換算）６％Ｈ₂Ｏ₂ ７％ β−アミルアントラキノン０．１％一般式（１）で表され、Ｒがデシル基のジフォスフォン酸１．０％ＭｇＯ０．１％

【００２０】実施例３ジュートの皮を剥ぎ取り、これを風乾量として３０ｋｇ
となる量だけ内容積３００リットルのステンレス製容器
に仕込み、これに水２００リットルとペクチナーゼ２５
０ｇを加えて加温し、６０℃で８時間処理後に水洗する
とリグニン含有率１８．２％の粗繊維の束２１．３ｋｇ
が得られた。前記粗繊維の束を、外部に熱交換器と液の
強制循環機を備えた内容積３００リットルのステンレス
製反応装置に仕込み、下記組成の処理液を２１３リット
ル加えて液を強制循環しながら９８℃で４時間処理し
た。処理後、水洗乾燥した繊維の束を板の上に乗せて木
槌で叩いたところ、ブライトネスがＧＥ６８．１％でリ
グニン含有率が８．７％、ペクチン含有率が０．３％の
麻１３．４ｋｇ（粗繊維からの収率６３．１％）が得ら
れると共に、カッパー価２８．１の単繊維が０．８３ｋ
ｇ得られた。処理液中の薬品量（対風乾原料）Ｎａ₂ＣＯ₃（Ｎａ₂Ｏとして）８％ＮａＨＣＯ₃（Ｎａ₂Ｏとして）１０％Ｈ₂Ｏ₂ ７％９，１０−ジヒドロキシアンスラセン０．１％一般式（１）で表され、Ｒがオクチル基のジフォスフォン酸１．０％ＭｇＯ０．１％

【００２１】実施例４表皮を除去したこうぞを冷水にさらし、これを乾燥して
いわゆる白皮５．２ｋｇを得た。該こうぞの白皮を内容
積１００リットルのステンレス製平釜に仕込み、これに
下記組成の処理液を５２リットル加え、１メガヘルツの
超音波を処理液にあてながら９０℃で３時間処理した。
前記処理後の繊維を水洗後に柔軟性長繊維と単繊維とを
分離すると、リグニン５．３％とペクチン４．１％を含
み、ブライトネスがＧＥ８９．６％の柔軟性長繊維６５
ｋｇ（対白皮収率７０．１％）を得ると共に、カッパー
価８．２の単繊維０．３９ｋｇ（収率７．５％）を得
た。処理液中の薬品量（対風乾原料）過炭酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｏとして）９％シュウ酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｏとして）６％ β−アミルアントラキノン０．３％一般式（１）で表され、Ｒがオクチル基のジフォスフォン酸１．０％ＭｇＣｌ₂（ＭｇＯとして）０．１％

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、これまで高級布地等の
原料用繊維原料として使われていなかった農産廃棄物等
から、繊細で柔軟性に富む長い繊維を効率よく製造する
ことができる。また、本発明で副生する単繊維はパルプ
として利用することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維束を含む植物系原料又は該原料から
採取された繊維束を原料とし、これをアルカリ性物質と
過酸化水素又は過酸化水素発生剤を含む水溶液中で温和
に処理して柔軟性に富む長い繊維を得ることを特徴とす
る植物繊維の製造方法。
【請求項２】水溶液中にキレート化剤とアントラキノ
ン系化合物が含まれていることを特徴とする請求項１に
記載した植物繊維の製造方法。
【請求項３】水溶液中にマグネシウム化合物が含まれ
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載した植物
繊維の製造方法。
【請求項４】水溶液中にシュウ酸又はその水溶性塩が
含まれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載した植物繊維の製造方法。
【請求項５】キレート化剤の少なくとも一部が下記一
般式（１）で表されるジフォスフォン酸であることを特
徴とする請求項２〜４のいずれかに記載した植物繊維の
製造方法。【化１】（但し、Ｒは炭素数１〜１１のアルキル基を表してい
る）
【請求項６】水溶液に渦流及び／又は振動を与えるこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載した植物
繊維の製造方法。
【請求項７】水溶液に高周波振動を与えることを特徴
とする請求項１〜５のいずれかに記載した植物繊維の製
造方法。