JPH0457982A - トウモロコシ、大豆、バレイショの茎から繊維を採取する方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、世界的農産物として、集約的かつ多量栽培さ
れているトウモロコシ（１９８７年収穫量５億トン弱）
、大豆（１９８７年収穫量１ａトン弱）、バレイショ（
１９８７年収穫量３億トン弱）の茎部の外層部に存在す
る比較的丈夫な繊維を化学的および物理的処理によって
安易かつ経済的に採取する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

特開昭６３−５０５８９号公報には過酸化水素、アルカ
リ、キレート剤、アントラキノン類および水の５成分か
らなる薬液を用い、セルロース原料を１３０〜２００℃
で蒸解する方法、ならびに、こうして得られた蒸解物質
を過酸化水素のアルカリ溶液で２０〜１１０℃で処理し
、より高品質のバルブを製造する方法が開示されている
。また特開昭６３−２６４９９１号公報には蓚酸、過酸
化水素、アルカリ金属の炭酸塩、キレート剤および水か
らなる混合液、またはこれに更にアントラキノンを添加
した混合液を用い、靭皮繊維を６０〜１３０℃の温度で
蒸解を行う方法が開示されている。そしてこの方法に従
えば、従来の方法では良質のパルプが得られないとの理
由から、はとんど利用されず、捨てられたり、燃やされ
たりしていた稲わら、麦わら等のわら類、バガス、竹類
、マニラ麻、ジュート、サイザル等の麻類、こうぞ、み
つまた等の靭皮に至るまで蒸解可能としている。

〔発明の解決すべき問題点〕

しかしながらこの公知の方法では、１年生草本であるト
ウモロコシ、大豆、ハレイショの白皮２からは出来ても
、茎そのものからは良質の繊維を得ることができない。

これら草本からの良質繊維の工業的方法による採取が実
用化されていない最大の理由は、木材の繊維含有量が約
５０％であるのに対して、これらの草本の繊維含有量は
２〜４％に過ぎず、これを採取するのに、競争力のある
適当な方法が見出されていなかったからである。

申白皮：茎を煮て、機械的に剥離せしめた靭皮の外皮の
荒い黒皮と、その下の緑色のあま皮を削り取ったものを
流水中でさらし、水溶性の物質を除外したものを云う。

〔問題点を解決すべき手段・作用〕

本発明方法は、各々草本の茎部に化学的処理と物理的処
理を行い、先づ外層部のみを剥離して繊維の高含有物を
得、次にこの物については先の化学的処理の際の薬剤濃
度や反応条件と同じか幾分異なる化学的処理と物理的処
理を行うことにより、高純度の繊維を極めて少ない損傷
および高い収率で採取する方法を提供するものである。

すなわち本発明に従えば、トウモロコシの場合、乾燥茎
重量の約３％量の白色の繊維が採取可能で、中級の紙や
使い捨てパンツ又は、にじみにくいので封筒紙、包装紙
として使用して遜色ない繊維が得られる。さらに、大豆
の場合には乾燥茎重量の約２．５％量の僅かに黄色を帯
びた白色の繊維が採取出来て、封筒、包装紙、新聞雑誌
等には充分使用可能な紙になった。またバレイショの場
合は、乾燥茎重量の約４％量の美しく光沢を放つ白色度
の高い繊維が採取出来、上級の紙として、また、布地と
しても通用しろる繊維が容易に採取できる。

本発明方法においては、トウモロコシ、大豆およびバレ
イショを収穫後、その茎部を現場で間車な装置で化学的
処理および物理的（機械的）処理して繊維を含有する靭
皮のみを、繊維を傷めることなく剥離して、繊維含有率
を約２０〜３０％に高める（第１段階）。次いで、こう
して得た繊維含有率の高い靭皮を工場に運搬して、繊維
の損傷が極めて少ないように化学的並びに物理的処理を
行う（第２段階）。

以下に技術完成に到った実験内容を順次記載する。

く第１段階　靭皮の採取法〉 トウモロコシ、大豆およびハレイショの茎の靭皮を採取
するために、夫々次の（イ）、（ロ）。

（ハ）の条件で、化学処理を行なった。すなわち蒸解薬
液としては、 （イ）液；　ＮａＯＨ０，０５モルとＨ２Ｏ２０，０１
モルの混液（ロ）液；　ＮａＯＨ０，１モルと１１２０
．０．０２モルの混液（ハ）液；　ＮａＯＨＯ，２モル
とＨ，Ｏｔｏ、０４モルの混液を使用し、微加温で処理
時間３０〜２４０分および常温で３日、５日、７日間処
理した結果を表１〜３に示す。なお表中の記号は下記の
意味を持つ。

（上記処理条件の決定に当っては、これ等を行なう事に
より、靭皮を剥離せしめる適格な条件を検索しうる事が
判明したからである。） 示す。

第１表 トウモロコシ茎の靭皮の採取実験 第２表 大豆茎の靭皮の採取実験 第１表から明らかな如く、トウモロコシ茎からの靭皮の
採取は、（イ）液の場合は加温温度を高めても良い成績
は得られない。（ロ）液の場合は、６５〜８０゛Ｃの範
囲で処理時間を掛ければ良い成績が得られる事が判明し
た（記号０）（温度を高めるに従い処理時間は短かくて
良い）。（ハ）液の場合は、５０〜８０℃の範囲で、処
理時間を適当に選べば、良い成績が得られる事が判明し
た。特に６０℃の時２４０分間で、６５℃、７０℃、及
び７５℃の時２１０分間で、８０℃の時１８０分間の処
理時間で非常に良い結果が得られた（記号◎）。

また８５℃の場合は、何れの薬液濃度でも、余り良い成
績は得られず、特に薬液濃度が比較的濃い場合は、処理
時間が長くなるに従い繊維が半溶解状になることが判明
した。

なお、常温で処理する場合は、日数をかければ、割合容
易に剥離するが、靭皮の脱ペクチン、脱リグニンの進み
場合や白色度の点で、加温したものに比し、少し劣るが
第２段階処理で充分補える。

第２表から明らかな様に、大豆茎からの靭皮の採取は、
（イ）液の場合は、７０〜８０℃の範囲で、処理時間１
５０分から、１８０分間の間で良い成績が得られた（記
号Ｏ）。（ロ）液の場合は、５０〜８０’Ｃの範囲で、
加温温度を高めるに従い処理時間は短かくても良い成績
が得られた（記号○）。（ハ）液の場合も、５０〜８０
℃の範囲で良い成績が得られ、特に６０〜７５℃の時１
２０分間の処理時間で非常に良い成績が得られた（記号
◎）。しかし、加温温度を高めるに従い、至適処理時間
をオーバーすれば（例えば８０℃の場合１８０分間）繊
維が少し傷む事が判った。なお常温処理の場合は、日数
を掛ければ、割合容易に剥離するが靭皮の白色度の点で
加温したものに比べ劣る事が判明した。これは第２段階
処理で充分美しく出来る。

第３表 バレイシ！！茎の靭皮の採取実験 次に第３表から明らかな様に、ハレイショ茎からの靭皮
の採取は、薬剤濃度に関係なく、加温温度を５５℃以上
にすれば、内層と靭皮が癒着し、また繊維同志が癒着し
て、剥離が困難となった。５０℃の場合に良い成績が得
られたのは、（ロ）液で１８０分の処理時間、（ハ）液
で１２０分以上の処理時間（記号○）、特に１８０分間
処理すると、非常に良い成績が得られた（記号◎）。な
お、常温処理の場合は、時間を掛ければ、割合容易に剥
離することが判明した。白色度の点も、充分クリアーし
た。

例えば、（ロ）液１５時間で、（ハ）液では１２時間の
処理時間で、良い事が明らかになった。常温で処理出来
れば装置は極めて簡単となる。

上記の実験結果を踏まえて、種々検討し、より良い処理
条件を求めて、最終的に以下の実験を行ない第４表にま
とめた。

脱ペクチン、脱リグニンがかなり進み、繊維間のバイン
ダー様物質もかなり溶解し、また脱色状態も良く、高水
圧を吹き付けるか又は茎をローラーにて押し潰すと容易
に剥離するもの（記号◎）の最短時間を記載（時間の下
にアンダーラインを引いた）した。また記号◎には到ら
ぬが、上記作用が少し進んでいる状態で、高水圧を吹き
付けるか又はローラーにて押し潰し水中で揺すって剥離
するもの（記号○）の最短時間を記載した。

第１段階処理した茎（○又は◎の状態のもの）から高水
圧で靭皮のみを引き剥がす実験の一部を以下に示す。

第 表 第１表〜第３表及び第４表から明らかな如く、繊維を傷
めずに容易に靭皮を剥離せしめる、ここに言う第１段階
処理の条件とは、 ウモロコシ支の６Ａ 薬剤濃度：　ＮａＯＨ０，０２〜０．３モル、Ｈ２０ｔ
　Ｏ，０２〜０．２、好ましくはＮａＯＨ０，０５〜０
．２モル、１１，０゜０．１〜０．２モルである。加温
する場合は５０〜８０℃１好ましくは５５〜７０℃であ
る。

去ｊ」しｖＬ合 薬剤濃度：　ＮａＯＨＯ，０５〜０．２モル、Ｈ，０，
０，０１〜０．２モル、好ましくはＮａＯＨＯ，１〜０
．２モル、８２０□０．０２〜０．２モルである。加温
温度は５０〜８０゛Ｃ１好ましくは５５〜７５℃である
。

ハレイショ　のロム 薬剤濃度：　ＮａＯＨＯ，０２〜０．２モル、ＨｚＯｚ
　０．０２〜０．２−Ｅ／Ｉ／、好ましくはＮａＯＨ０
，１〜０．２モル、ＨｉＯｚｏ、０５〜０．２モルであ
る。加温温度は、常温〜５５℃１好ましくは常温〜５０
℃である。

なお、物理的処理としては、茎をローラーで押し潰す機
械的処理の外に、高圧水を茎に吹付けて靭皮を剥離させ
る水圧的処理などを行うことができる。

く第２段階処理のための条件の模索〉 次に、上記のようにして剥離した靭皮から繊維を採取す
る方法を以下に説明する。脱ペクチン、脱リグニンおよ
び繊維間に存在するバインダー様物質が、前記の靭皮剥
離の過程で溶解除去される程度は概ね明らかとなったが
、この靭皮から繊維を極めて少ない損傷で経済的に有利
に採取するのに必要な薬液濃度、加温温度、処理時間を
検討した。

処理時間については、適切な時間を選択しく４時間以内
）、薬剤濃度（ＮａＯＨＯ，０５〜０．３モル、Ｈ，Ｏ
□０．０５〜０．３モル）及び加温温度５５〜８０゛Ｃ
を種々変えて、実験を行なった結果を以下の第５表に示
す。なお、美麗な繊維が採取出来たもの口、美麗とは言
い難いが良い繊維が採取出来たちの２、良いとは言い難
いが、そんなに悪（はないもの区、良くないもの（傷み
が激しいもの）園と表現した。

第 表 第５表から明らかな如く、靭皮から良質の繊維を経済的
に採取し得る為の第２段階処理の条件は、トウモロコシ
の６人 薬液濃度：　ＮａＯＨ０，０５〜０．２モル、Ｈ，０，
０，１〜０．３モル、好ましくはＮａＯＨＯ，１〜０．
２モル、Ｈ，０゜０．１〜０．２モル、加温温度は５５
℃〜７０℃、好ましくは６０〜７０℃にある。

大豆夏ｌ金 薬液濃度：　ＮａＯＨ０，１〜０．３モル、ｕ２ｏ□０
．１〜０．３モル、加温温度は５５〜８０℃１好ましく
は６０〜７５゛Ｃにある。

へ２工之ｌ■隻金 薬液濃度：　Ｎａ０）１０．１〜０．３モル、Ｂｌｏｔ
　Ｏ，０５〜０゜２モル、加熱温度は５５〜ｓｏ’ｃの
範囲にある。

何れの草本も、美麗な繊維を採取しえる条件は限定され
た極めて狭い範囲内に存在するものである。

以下の実施例によって本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ トウモロコシの場合二次の処理を行う。

■　トウモロコシの乾燥茎１００ｇをＮａＯＨＯ，１モ
ル、Ｈ２０□０，１モルから成る蒸解薬液２０００ｄに
投入、６５℃，１２０分間加温した。

■　次いでこのものを引き上げ、直径３．５ｍのノズル
から５気圧の加圧水を１０秒間茎に吹付けて靭皮のみを
引き剥す（靭皮の乾燥重量１５ｇ）。

■　該靭皮を、ＮａＯＨＯ，２モル、ＨｔＯｚ　Ｏ，２
モルから成る蒸解薬液５００ｄに投入、７０℃１８０分
間加温した所、脱ペクチン、脱リグニンが行われ　て白
色の繊維になった。

■　この繊維をフラットスクリーンで集め水洗した所、
白色度の高い繊維３ｇを得た。

実施例２ 第１段処理を常温にして行なった。

■　トウモロコシの乾燥茎１００ｇをＮａＯＨ０，１５
モル、Ｈ２０□０．０６モルの混液２００（ｌｄに浸し
、常温にて４．５日間放置した。

■　次にこれを引き上げ、高水圧を吹きつけて靭皮のみ
を引き剥がす（靭皮の乾燥重量２５ｇ）。

■　該靭皮をＮａＯＨ０，２モル、ＨｚＯｚ　０．２モ
ルから成る蒸解薬液５００ｄに投入し、７０℃で１８０
分加温した所、脱ペクチン、脱リグニンがさらに進み、
また繊維間バインダー様物質もほぼ溶解した。

■　この繊維をフラットスクリーンで集め、水洗した所
、僅かに黄味を帯びた封筒などに使用し得る繊維を得た
（乾燥重量３．１ｇ）。

■　また、ワイヤーブラシなど機械的処理を第１段処理
の後に採用して粗繊維を得た場合には、第２段処理の条
件はより穏やかで良い。（Ｎａ０８００１モル、ＨｚＯ
ｔ　Ｏ，１モル、６５℃、１２０分）実施例３ 大豆の場合二次の処理を行う。

■　大豆の乾燥茎１００ｇをＮａ１ｌ（０，１モル、Ｈ
ｚ（ｈ　０．１モルから成る蒸解薬液１０００ａｔ１に
投入し、５５℃で１００分間加温した。繊維が傷つく事
が少なく、木質部と靭皮との境界に存在するバインダー
様物質が溶解し、同時に靭皮の脱ペクチン、脱リグニン
が進行し、繊維間のバインダー物質も幾分か溶解した。

■　これを引き上げ、高水圧にて、靭皮のみを剥離せし
めた（靭皮の乾燥重量１２ｇ）。

■　該靭皮を再びＮａＯＨＯ，１モル、ＨｔＯｚ　Ｏ，
１モルから成る蒸解薬液５００ｄに投入、６５℃で１５
０分間加温した所、繊維主体の物質が採取出来た。

■　この繊維を、フラットスクリーンで集め、水洗した
所、僅か黄色を帯びた白色の繊維を得た（乾燥重量２．
５ｇ）。

実施例４ 実施例３に比較して、繊維の白色度を更に高めるには、
粗繊維を経る方が容易である。

大豆の場合：次の処理を行う。

■　大豆の乾燥茎１００ｇをＮａＯＨＯ，１５モル、Ｈ
２Ｏ２０，１モルから成る蒸解薬液１０００ｄに投入、
７０℃で６０分間、加温した。

■　次いで、これを引き上げ、高水圧にて靭皮のみを剥
離せしめた。

■　該靭皮をワイヤーブラシで擦すると繊維が分離した
（粗繊維）。

■　粗繊維を再び、ＮａＯＨ０，１モル、ＨｚＯｚ　０
．２モルから成る蒸解薬液５０Ｍ！に投入、７０゛Ｃで
１５０分加温した所、完全に脱ペクチンと脱リグニンし
た繊維を得た。

■　この繊維をフラットスクリーンで集め、水洗した所
、殆んど着色のない、白色の繊維２．５ｇを得た。但し
、繊維の強度は、実施例３で得られたものに比較して、
少し劣っていた。

実施例５ バレイショの場合： ■　バレイショの乾燥茎１　ｏｏｇを、Ｎａ０）Ｉ　Ｏ
，１モル、Ｈ，Ｏ□０．０５モルから成る蒸解薬液５０
００ｄに投入、３７℃で１７時間放置した。

■　次いでこれを引き上げ、ローラーにて押し潰すと、
内層部は半溶解除去され、靭皮のみ残る（靭皮の乾燥重
量１８ｇ）。

■　該靭皮をＮａＯＨＯ，１モル、Ｈ，０，０，１モル
から成る蒸解薬液１０００Ｉ１１に投入し、７０℃で１
２０分加温した所、繊維が分離した。

■　次にこの繊維を水流中でもみ洗いした所、衣服とし
ても充分に適用するが如き美しい光沢を放つ、白色度の
高い丈夫な繊維を得た（乾燥重量４ｇ）。

〔発明の効果〕

本発明方法において使用する原材料は、従来、焼却され
ていたか、捨てられていた物で、いわば廃物であった。

この廃物と思われていたものを利用する事により、危機
に瀕する森林の保護ひいては、環境浄化にも貢献する所
大である。

本発明の効果を列挙すると次の通りである二本方法の特
長を、かいつまんで記載すれば、（ａ）　　原材料は毎
年、世界中で多量作られる穀物の茎であり、従って毎年
半永久的に常に供給可能である。

［有］）処理は２段で行うので薬剤は２種類のみ、かつ
希薄で済み、温度も比較的低温度で行えるため、野外で
も処理可能で、公害発生も少ない。

（Ｃ）　　茎全部を工場迄運搬すると、その費用のみで
も莫大でかつ広大な資材置場が必要であるのみならず、
茎全部に占める繊維含有量が少ないので採算が悪い。し
かしながら少ない薬剤使用と加温という最低の経費と安
易さの特徴を有する本発明方法を採用することにより原
材料に占める繊維含有量は茎の２〜４％から、靭皮主体
の２０〜３０％程度に増加し、セルロース含有量の高い
製造原料が得られる。

（ｄ）　　次いで、本発明の第２段階の処理により損傷
がなく美麗な繊維が採取出来る。

（ｅ）　　なお、工場は、特に設備投資せずに、従来の
施設の１部がそのまま使用できる利点がある。

げ）また、本発明の技術上の最大の特徴は、僅かの薬剤
と温度条件を見出す事により繊維が傷まずかつ水圧やロ
ーラーで靭皮が簡単に剥がれるよう草本の茎を変性せし
め得た点にある。（大量生産を可能とする。）加うるに
、得られた靭皮中の繊維含量は２０〜３０％と一見木材
のそれよりも少ないかに見えるが、木材に於ては、結合
力が非常に強固であるに対し、得られた靭皮に於ては、
少量の薬剤と加温で（第２段階）容易に良質の繊維が得
られ、木材よりの従来法に対して競争力の生じて来た点
にある。

以上述べた通り本発明方法に従うならば、トウモロコシ
の靭皮の約２０％が繊維として、大豆の靭皮の約２０％
が繊維として、バレイショの靭皮の約２２％が繊維とし
て採取出来る。

かくて、本発明が消耗品である紙の厖大な供給を補い、
再生産力の遅い森林の破壊の回避に連がれば意味合いは
大きい。ＦＡＯの試算では１９９５年、世界の紙需要２
億５千万トン、日本のそれは２９２２万トン。この様な
自然破壊は地球上の生物の生存の否定に運かり、草本の
茎の活用が大切になる。

世界で生産される３種類の草本の茎全部を繊維にすると
、おおよそ９００万トンに達し、日本の需要増さえ補填
出来る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、トウモロコシ、大豆、バレイショの茎部を、常温な
   いし８０℃の温度で、水酸化ナトリウム０．０２〜０．
   ３モルおよび過酸化水素０．０１〜０．２モルからなる
   溶液に投入して処理し茎部から靭皮を剥離し、所望によ
   り物理的処理により靭皮から粗繊維を得ることを特徴と
   するトウモロコシ、大豆、バレイショから靭皮または粗
   繊維を採取する方法。２、請求項１で取得した靭皮また
   は粗繊維を５５〜８０℃の温度で水酸化ナトリウム０．
   ０５〜２モルおよび過酸化水素０．０５〜０．３モルか
   らなる溶液に投入して処理することを特徴とするトウモ
   ロコシ、大豆、バレイショから良質繊維を採取する方法
   。