JP2007077320A - セルローススポンジおよびセルローススポンジ製品もしくは商品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】新規なセルローススポンジの商品・製品形態として、カビ発生の問題等がなく、かつ、セルローススポンジとして生産された直後においての原寸法、原形状と比較しての収縮発生や歪み発生の問題がほぼ解決された、特に、医療機器用途に最適に用いられ得るセルローススポンジとその製造方法を提供すること。
【解決手段】全体形状がフリーズドライされて保持されて、製品形態化もしくは商品形態化されてなるセルローススポンジであり、また、湿潤状態である製造工程で製造されたセルローススポンジ成型体を、該湿潤状態の水分を保持した状態のままでフリーズドライ工程に供して製品形態化もしくは商品形態化せしめるセルローススポンジ製品もしくは商品の製造方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、セルローススポンジと、セルローススポンジ製品もしくは商品の製造方法に関する。

セルローススポンジは、一般に、パルプ由来のセルロース（繊維素）と、補強繊維として適宜に加えられている亜麻、綿（コットン）などの天然繊維からなる高機能素材として知られており、自動車洗車時や家庭での食器洗浄時の水分拭き取り用スポンジや、写真・製版分野では刷版やフィルムの洗浄・拭き取り用途、他には、モップ、パフ等の用途などに使用されている。

かかるセルローススポンジは、実質的に１００％天然素材からなることや、セルロースが親水基（ＯＨ基）を有することから化学的に水分になじみやすいという性質があること等から、以下の（１）〜（７）に記載したような優れた諸特性を有するものである。
（１）吸水能力
親水基を有することにより水になじみやすく、また、微小気泡による毛細管現象によって自己吸水性を持ち、素早く水を吸うことができる。特に、連続気泡のため、ほぼ全ての気泡に水分を取り込むことができ一般に自重の２０〜３０倍の吸水力を有する。吸水した水分を適度に保持し、流れ落ちることが少ない。
（２）耐熱性
ウレタン系のスポンジよりも耐熱性が高く、一般に１４０℃程度まで物性変化がない。
（３）耐薬品性
一般的な有機溶剤に対して安定している。
（４）柔軟性
ウェット状態では表面がソフトになるので、対象物に傷を付けにくい。
（５）生分解性
組成は、天然のセルロースと天然繊維分だけなので、土壌中の微生物により分解される。また、微生物の培養担体としても優れた性能を示す。
（６）緩衝特性
ウェット状態では適度な弾力性がある。
（７）無公害燃焼性
燃焼時には有毒ガスを発生せず、後には、わずかな灰が残るだけであり、ほぼ紙の燃焼に近い燃焼性である。

そして、これらの特性を活かし、前述の如くに、セルローススポンジはさまざまな用途に製品・商品展開がされ、また新規な用途も、多孔質ビーズ、緩衝材、ペイントローラー、研磨材料、台所用スポンジなどの分野で提案されてきた（特許文献１−４等参照）。

近時も新たな用途展開がされており、その一つとして注目されるのは、上述の諸特性を活かしての医療用具、メディカル分野の材料等としての医療機器用途・医療機器材料用途（以下、本発明では、これらを総称して「医療機器用途」という）である。

しかし、このような医療機器分野の材料などとして、セルローススポンジを使用せんとする場合に一つの問題があり、一般にセルローススポンジは、その製造工程中において全て湿潤状態にあることから、製造工程を終了した後、完成したセルローススポンジとしても湿潤状態（一般的に、水分率約６０％程度の湿潤状態）にある点である。

そのような湿潤状態にあるセルローススポンジの完成品を、そのまま湿潤・ウェット状態で密封包装して製品化・商品化して販売ルートに載せることも、ある商品用途では通常のこととして行われているが、その場合、カビの付着と繁殖を防止するために防カビ薬剤を付与している。

一般に、そのような防カビ薬剤は、例えば、第４級アンモニウム塩やＯＰＰ（オルトフェニルフェノール）などであり、該防カビ薬剤の付与されたセルローススポンジは、医療機器用途では使用することはできない。

一方で、防カビ薬剤などの薬剤類を特に付与せずとも、カビの発生を防止するという効果をねらい、湿潤状態下にあるセルローススポンジの完成品を、生産後に直ちに乾燥させた商品展開も行われているが、乾燥室で乾燥をする従来の手法では、たとえ、低温でゆっくりと乾燥をさせたとしても、スポンジは各方向に長さとして１０〜２０％程度縮んでしまう上に、形状・形態的にも歪みが生じてしまうという不都合があるものであった。

例えば、シート状のものを乾燥させると、断面が弧を描くように立体的に歪んでしまい、かつ、そのように歪んだ後の個々の商品形態としては、一定であるとも言い難いものであり、工業製品としての商品イメージの点、個別の包装の点および複数個をまとめての梱包・運搬のしにくさの点などの問題があり、さらにまた、その乾燥後のものを更に適宜の寸法と形態に切って使用したいという際には、予定したとおりの寸法や形態に切ることができないという問題があった。

このような背景から、従来、セルローススポンジを、医療機器用途で使用せんとする場合には、防カビ薬剤などを使用することができないので、上述のような生産直後のウェット状態を直ちに乾燥させて商品化・製品化することが行われている。しかし、上述の如くに、乾燥すると体積としては６０％程度まで収縮し、かつ、形態的・形状的にも歪みが生ずるという問題があって好ましくないものであった。

従来は、たとえ、形が収縮してかつ歪んで乾燥されたとしても、再度、水分を含ませると、ほぼ元の大きさと形状に戻るので、再度、そのものに水分を含ませて使用する場合には問題は大きなものではなかったが、乾燥したままで使用したい場合や、乾燥した状態で切断して、そのままであるいは再度水分を含ませて使用したい場合などには、厚み以外の形状も変形することがあるという不都合があり、商品的・製品的に望ましいとは言えなかった。

特に、医療機器用途では、乾燥したままで使用したい場合や、乾燥した状態で切断し、そのままであるいは再度水分を含ませて使用したい場合など、さまざまな使用シーンがあり、単なる水分拭取り用スポンジとして使用する場合等の形態的・形状的にも厳密さが要請されない分野とは大きく相違するのである。

ちなみに、従来、医療機器用途で使用されているセルローススポンジは、優しい肌触りと優れた吸水性により絆創膏パッドや低周波治療用パッド等に使用されている。特に、絆創膏パッドの場合は、プレスされて薄いパッドに形成されたものが、傷口に当てられることによって血液を吸って元の厚い形状まで復元することとなり、それが血止め効果を有する絆創膏パッドとして知られている。すなわち、そのような用途（形状復元が期待される用途）では、元の状態がいかなるものであるかは、期待される性能の発現を左右することとなるので重要である。
特開平５−３０５９６７号公報 特開平７−２３６６０７号公報 特開平７−１８５４４８号公報 特開平７−１１００７号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、新規なセルローススポンジの商品・製品形態として、カビ発生の問題等がなく、かつ、セルローススポンジとして生産された直後においての原寸法、原形状と比較しての収縮発生や歪み発生の問題がほぼ解決された、特に、医療機器用途に最適に用いられ得るセルローススポンジとその製造方法を提供することにある。

上述した目的を達成する本発明のセルローススポンジは、以下の(1) または(2) の構成からなる。
（１）全体形状がフリーズドライされて保持されて製品形態化されてなることを特徴とするセルローススポンジ。
（２）全体形状がフリーズドライされて保持されて商品形態化されてなることを特徴とするセルローススポンジ。

また、かかる本発明のセルローススポンジにおいて、好ましくは、以下の(3) 〜(5) の具体的構成を有するものである。
（３）医療機器用途に使用されるものであることを特徴とする上記(1) または(2) 記載のセルローススポンジ。
（４）セルローススポンジが、セルロースと、補強繊維として綿（コットン）、亜麻、ラミー、パルプを単独またはそれらを組合せて含んでなることを特徴とする上記(1) 、(2) または(3) 記載のセルローススポンジ。
（５）カビ発生防止のための薬剤が付与されることなく製品形態化あるいは商品形態化されてなることを特徴とする上記(1) 、(2) 、(3) または(4) 記載のセルローススポンジ。
（６）大寸法のものでセルローススポンジが形成されて後、小寸法に裁断され、しかる後、フリーズドライされて製品形態化あるいは商品形態化されてなることを特徴とする上記(1) 、(2) 、(3) 、(4) または(5) 記載のセルローススポンジ。
（７）フリーズドライされて後、さらにプレス処理されて製品形態化あるいは商品形態化されてなることを特徴とする上記(1) 、(2) 、(3) 、(4) 、(5) または(6) 記載のセルローススポンジ。

また、上述した目的を達成する本発明のセルローススポンジ製品もしくは商品の製造方法は、以下の(8) の構成からなるものである。
（８）湿潤状態である製造工程で製造されたセルローススポンジ成型体を、該湿潤状態の水分を保持した状態のままでフリーズドライ工程に供して製品形態化もしくは商品形態化せしめることを特徴とするセルローススポンジ製品もしくは商品の製造方法。

請求項１にかかる本発明によれば、新規なセルローススポンジの商品・製品形態として、カビ発生の問題等がなく、かつ、セルローススポンジとして生産された直後においての原寸法、原形状と比較しての収縮発生や歪み発生の問題がほぼ解決された、特に、医療機器用途に最適に用いられ得る新規なセルローススポンジを得ることを可能にするものである。

また、請求項８にかかる本発明のセルローススポンジ製品もしくは商品の製造方法によれば、新規なセルローススポンジの商品・製品形態として、カビ発生の問題等がなく、かつ、セルローススポンジとして生産された直後においての原寸法、原形状と比較しての収縮発生や歪み発生の問題がほぼ解決された、特に、医療機器用途に最適に用いられ得るセルローススポンジを製造する方法が提供されるものである。

以下、更に詳しく本発明のセルローススポンジとセルローススポンジ製品もしくは商品の製造方法について説明する。

本発明のセルローススポンジは、全体形状がフリーズドライされて保持されて、製品形態化もしくは商品形態化されてなることを特徴とする。

本発明において用いられるセルローススポンジは、従来からの製造プロセスで製造されるセルローススポンジをそのまま用いて構わなく、特に、一般にセルローススポンジは、その製造プロセスが湿潤状態にあるので、製造ラインを出てきた直後の湿潤状態のセルローススポンジをそのままフリーズドライ工程に供すればよいものである。

本発明者らの検討によれば、このように湿潤状態で製造されて、そのままフリーズドライされたものは、カビの付着・繁殖という問題がなく、さらに、従来の長い時間をかけて乾燥させていたものでは収縮と歪みの発生という問題があったのが、本発明にかかるものにおいて実質的に解消される。

具体的には、本発明のフリーズドライされたセルローススポンジでは、該フリーズドライによって寸法や形態の変化があったとしても、収縮では高くても収縮率数％（収縮率：２〜１０％）程度まで、また、形態歪みの発生はほとんどないものである。この結果、計画通りの数量、形状等で、セルローススポンジ製品・商品を製造することができるようになるのである。

本発明にかかるセルローススポンジは、寸法や形状等に厳密さが要請されない単なる吸水資材分野などよりも、その厳密さが要請される医療機器用途に使用されるものであることが最も好ましい。

また、セルローススポンジに強度を与えるために、本発明のセルローススポンジは、母材繊維であるセルロースと、補強繊維として、綿（コットン）、亜麻、ラミー、パルプを単独またはそれらを組合せて含んでなることが好ましい。好ましくは、セルロース５０〜８０重量％に対して、綿（コットン）などの補強繊維が５０〜２０重量％程度用いられているのがよい。

本発明にかかるセルローススポンジは、カビ発生防止のための手法としてフリーズドライを採用したのであり、カビ発生防止薬剤を使用しないのが基本的な技術思想であり、第４級アンモニウム塩やＯＰＰ（オルトフェニルフェノール）などは用いないことが好ましい。特に、医療材用途やメディカル材料用途では、薬剤類の使用はしないことが望まれるからである。

セルローススポンジは、一般に適当な大きさの型を使用して大寸法のブロック状のものとして製造される。本発明においては、その型から取り出した大寸法のままでフリーズドライして製品化あるいは商品化されてもよい。一方、大寸法の状態でフリーズドライしてブロック状のものを製造して、その後に、適宜に裁断して、小寸法のブロック状のものや、薄いシート状のもの等を製造するようにしてもよいものである。

あるいは、大寸法のものでセルローススポンジを形成せしめた後、小寸法のブロック体、あるいはシート状のものなどに裁断を行い、しかる後、フリーズドライさせて製品形態化あるいは商品形態化されてもよい。なお、本発明において、「裁断する」とは、裁ち切るばかりでなく、スライス切断するようなものも含む概念である。

また、フリーズドライして後、さらに、適宜の圧力でプレス処理をすることにより、個々の商品間または個々の製品間で、厚みや、幅あるいは長さにおいて、多少の寸法的なバラツキがあるのを、圧縮して、極力抑えるか揃えるようにしてもよいものである。

本発明によれば、フリーズドライされているために、該プレス処理をするにしても、そのプレス前のセルローススポンジ自体が、収縮も小さくかつ形態歪みの発生も少ないために、プレス処理自体をより効果的かつ正確に行うことができるものである。

該プレス処理は、上述の裁断をする前、あるいは裁断後のいずれでも行うことができる。

フリーズドライ工程は、従来から存在している、代表的には食品産業界等で用いられているフリーズドライ装置を使用して、食品の場合などと同様の条件でフリーズドライすることより行うことができる。

以下、実施例に従い、本発明の具体的構成・効果について説明をする。
以下において、セルローススポンジの寸法は、サンプルのｎ数を１０シートとして平均したものであり、また、各サンプルでの実際の寸法測定はｎ数５としてその平均値をとって求めたものである。

以下の（ａ）〜（ｊ）によって、直方体形状のセルローススポンジを得た。
（ａ）天然パルプの準備
天然パルプ（αセルロース９４％以上）を１９４ｇ準備した。
（ｂ）浸漬粉砕
該天然パルプを浸漬機に投入し、１８．８％苛性ソーダ液に浸漬させ、粉砕機により粉砕した。
（ｃ）老成硫化
さらに、該パルプを２４時間、１８℃室温の状態下に置いて老成した。さらに、二硫化炭素を８９ｇ添加して、セルロースを硫化させた。
（ｄ）溶解熟成
補強繊維として、コットン（綿）繊維を、天然パルプ：コットン繊維＝６５：３５の重量比率になるようにして混合し、８％苛性ソーダ液と水を加えて溶解を行った。
（ｅ）芒硝の混合
さらに、芒硝（硫酸ナトリウム十水和物）を１０，８００ｇ準備し混合した。
（ｆ）成型煮沸
得られた混合液を、直方体形状（寸法１１０ｍｍ×１８０ｍｍ×３９５ｍｍ）の型内に入れて煮沸し、凝固した。
（ｇ）再生
以上の工程により、直方体型のセルロース再生体を得た。
（ｈ）水洗
さらに、水洗し、芒硝（硫酸ナトリウム十水和物）を洗い流し、セルローススポンジ構造体とした。
（ｉ）後処理
さらに、後処理として、温水洗浄、酸処理、漂白、水洗を行った。
（ｊ）製品
以上（ａ）〜（ｊ）により、製品として、水分率がほぼ６０％で湿潤状態にある直方体形状のセルローススポンジを得た。

このセルローススポンジ体の寸法・形状は、高さ９５ｍｍ×幅１７１ｍｍ×長さ３７０ｍｍの直方体形状（原反比６１．７％）であった。

この直方体形状のものから、幅方向に平行にスライス裁断して、厚さ（高さ）７．４ｍｍ×幅１７１ｍｍ×長さ３７０ｍｍの水分率がほぼ６０％の湿潤セルローススポンジからなるシート１０枚を得た。

そして、このシートを以下に説明するフリーズドライ工程に供した。
すなわち、まず、この湿潤セルローススポンジシートを、水平状態を正確に保ったままトレイに載せ、冷凍庫内に入れてマイナス３０℃で急速冷凍を行った。

その後、乾燥炉内のトレイに該凍結したセルローススポンジシートを載せ、該乾燥炉内部を真空ポンプで減圧して真空の状態にした。その状態でトレイ下のパイプにスチームを送り約８０℃まで温度を上げた。

引き続き真空状態を保ち、トレイの温度と、凍結したセルローススポンジシートの温度がほぼ同一になった時点でフリーズドライの終了とした。

こうして得られたフリーズドライされたセルローススポンジシートは、その寸法が厚さ（高さ）６．７ｍｍ（上述したスライスシート寸法比で９０．５％）×幅１６３ｍｍ（同９５．３％）×長さ３６３ｍｍ（同９８．１％）のものであり、全体形状では歪みやねじれもなく、平坦さが良好で、高品位なシート状のものであった。

この結果から、このフリーズドライにより、厚さでは約１０％、幅では約５％の収縮が起こり、長さ方向では約２％という、ほとんど収縮していないとも言える状況であった。

最終的な商品（製品）の厚さ（高さ）を、複数の商品（製品）間で調整して、極力、商品品位の向上や寸法（特に、厚さ（高さ））の均一化を図るために、厚さ方向でのプレス処理（プレス後の厚さ：約０．７ｍｍ）をして、最終的なセルローススポンジシート商品（製品）とした。

該プレス後のセルローススポンジシート商品（製品）の寸法は、厚さ（高さ）０．７ｍｍ×幅１６３ｍｍ×長さ３６２ｍｍであった。

こうして得られたセルローススポンジシート商品（製品）について評価をするために、吸水させ、吸水復元と脱水を行った。その復元されたセルローススポンジシートの寸法は、厚さ（高さ）６．８ｍｍ（上述したスライスシート寸法比で９１．９％）×幅１６９ｍｍ（同９８．８％）×長さ３７０ｍｍ（同１００％）であった。

この結果、吸水復元で、厚さは約９割方まで回復し、幅と長さは、ほぼ湿潤セルローススポンジシートのときの状態まで復元できることが確認できた。

そして、１０枚の同シートのすべてがほぼ同様であり、商品（製品）的にも均一と言えるものであった。

Claims (8)

1. 全体形状がフリーズドライされて保持されて製品形態化されてなることを特徴とするセルローススポンジ。
2. 全体形状がフリーズドライされて保持されて商品形態化されてなることを特徴とするセルローススポンジ。
3. 医療機器用途に使用されるものであることを特徴とする請求項１または２記載のセルローススポンジ。
4. セルローススポンジが、セルロースと、補強繊維として綿（コットン）、亜麻、ラミー、パルプを単独またはそれらを組合せて含んでなることを特徴とする請求項１、２または３記載のセルローススポンジ。
5. カビ発生防止のための薬剤が付与されることなく、製品形態化あるいは商品形態化されてなることを特徴とする請求項１、２、３または４記載のセルローススポンジ。
6. 大寸法のものでセルローススポンジが形成されて後、小寸法に裁断され、しかる後、フリーズドライされて製品形態化あるいは商品形態化されてなることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のセルローススポンジ。
7. フリーズドライされて後、さらにプレス処理されて製品形態化あるいは商品形態化されてなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のセルローススポンジ。
8. 湿潤状態である製造工程で製造されたセルローススポンジ成型体を、該湿潤状態の水分を保持した状態のままでフリーズドライ工程に供して製品形態化もしくは商品形態化せしめることを特徴とするセルローススポンジ製品もしくは商品の製造方法。