吸水性原材料

摘要

一种吸水性原材料，其以由油棕树干得到的被称为树干中的薄壁组织的细小颗粒状的原材料作为主成分，所述薄壁组织具有多孔性结构特性，具有即使是对海水等高盐浓度溶液、含有机溶剂的溶液，其吸水性能也几乎不降低的优异特性。

权利要求

1.一种吸水性原材料，其中，其以由油棕树干得到的被称为树干中的薄壁组织的细小颗粒状的原材料作为主成分。

2.根据权利要求1所述的吸水性原材料，其中，所述薄壁组织是由采伐的油棕树干得到的颗粒状的原材料。

3.根据权利要求1所述的吸水性原材料，其中，所述薄壁组织是将所述油棕树干榨汁后得到的颗粒状残渣。

4.一种吸水性原材料的制造方法，其特征在于，从由油棕树干或采伐的油棕树干得到的固体成分中分离薄壁组织。

说明书

吸水性原材料

技术领域

[0001] 本发明涉及天然来源的吸水性原材料。

背景技术

[0002] 高吸水性原材料是能够吸收自身重量的数十倍至数千倍的水的原材料，根据JIS法-K-7223，规定每1g树脂具备10g以上的吸水性能的树脂是高吸水性树脂。目前，用N-N’-亚甲基双丙烯酰胺交联聚丙烯酸钠而成的树脂作为合成系高吸水性树脂的代表而被广泛使用。合成系高吸水性树脂虽然被广泛用于一次性卫生用品等，但生物降解性低，其处置方法成为问题。

[0003] 属于天然来源的原材料的淀粉、或纸浆、纸等的纤维素具有吸水性，从生物降解性的观点来看优于合成系高吸水树脂。但是，纤维素的吸水性基于纤维间的毛细管现象，无论如何也比不上合成系高吸水性树脂。另外，源自淀粉的吸水性材料的吸水性能也低，不属于高吸水性材料。进而，淀粉吸水时会成为浆状，因此处理困难。

[0004] 除了纤维素、淀粉之外，作为以天然来源的多糖为主成分的高吸水性原材料，已知源自黄原胶的聚合物（专利文献1）、源自刺梧桐胶的聚合物（专利文献2）。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本特开2003-192703号

[0008] 专利文献2：日本特开2005-246121号

发明内容

[0009] 发明要解决的问题

[0010] 但是，属于天然来源的多糖的黄原胶、刺梧桐胶是水溶性的，与淀粉同样，吸水时会溶解，因此难以处理。为了解决该问题，专利文献1中，将黄原胶在90℃~120℃下加热、或与黄原胶的不良溶剂混合再进行加热处理。另外，专利文献2中，在刺梧桐胶中添加多元羧酸，再在120℃~180℃下加热，进行表面交联。如上所述，为了利用天然来源的多糖作为吸水性原材料，通常需要自天然原材料提取、精制这样的操作，进而，需要如刺梧桐胶、黄原胶那样进行加工处理来使原材料不溶化。

[0011] 现今，关于天然来源的吸水原材料，需要原材料容易取得、无需额外进行加工处理而能够减少运行成本的原材料。

[0012] 本发明人等对天然来源的吸水材料进行了研究，结果发现，至今尚未得到利用而遭废弃的油棕来源的树木组织具有高吸水性，从而完成了本发明。

[0013] 用于解决问题的方案

[0014] 即，本发明提供一种吸水性原材料，其以由油棕树干得到的被称为树干中的薄壁组织的细小颗粒状的原材料为主成分。油棕树干中的薄壁组织是在树干内部的木质部中存在的细小颗粒状的原材料。本发明的吸水性原材料例如可以通过将采伐的油棕树干干燥并从木质部中的固体成分中分离薄壁组织而得到。

[0015] 发明的效果

[0016] 本发明的吸水性原材料是天然来源的原材料，能够用于动物用的排泄物处理、饲料添加剂、农业和园艺用材料等各种领域。

[0017] 需要说明的是，与黄原胶、刺梧桐胶不同，由于无需进行加热处理而能够廉价地制造。

附图说明

[0018] 图1是表示本发明中使用的油棕树干的外观的图像。

[0019] 图2是按照图1的虚线沿长度方向切开油棕树干后的剖视图。

[0020] 图3是表示油棕来源的薄壁组织的图像（×1）的图。

[0021] 图4是表示油棕来源的维管束的图像（×1）的图。

[0022] 图5是表示油棕来源的薄壁组织的放大图像（×150）的图。

[0023] 图6是表示油棕来源的维管束的图像（×550）的图。

[0024] 图7是表示油棕来源的薄壁组织在球磨机处理后的放大图像（×370）的图。

具体实施方式

[0025] 油棕是用于采取棕榈油而栽培的棕榈科植物，为了维持油脂生产率，约每25年进行采伐、再植。在马来西亚，目前，为了进行每年约4万公顷的再植，约3000万吨的油棕被采伐，但其树干的再利用基本上没有进行，在采伐后直接放置。

[0026] 图1表示油棕树干的外观。图2是按照图1虚线所示将油棕树干沿长度方向切开后的剖视图。如图2所示，油棕树干是由薄壁组织1、维管束2和树皮3形成的木质部结构。树皮3附近的外层部由于水分含量较低，因而仅外层部可以实现在胶合板上利用。但是，关于薄壁组织1、维管束2，只研究了将其水解而用作乙醇发酵用的原料，其利用尚未确立。此外，本发明人等报告了如下内容：在采伐的油棕树干中所含的大量树液中大量含有适于乙醇发酵的可发酵的六碳糖，因此，可以将树液直接用作乙醇发酵的原料。

[0027] 对于油棕树干，将提取树液后的水不溶性成分、即榨汁残渣在干燥后，通过筛子等可以容易地分离为粉末状的细小颗粒 状固体成分与针状固体成分。本说明书中将粉末状的细小颗粒状固体成分称为薄壁组织。此外，也可以不榨取树液而将采伐的油棕树干干燥，从木质部中分离薄壁组织。

[0028] 油棕的薄壁组织、即本发明的吸水性原材料具有微细的孔密集而成的多孔结构，认为该多孔结构对吸水性能起着重要的作用。

[0029] 油棕的薄壁组织仅通过对油棕树干的树木中的木质部进行纤维分离、干燥而得到，不需要高温下的加热处理等附加处理，因此制造时所需的能量也少，与多糖的提取、纯化相比，减少了运行成本。

[0030] 油棕的薄壁组织在加水时会溶胀，但在不含水的状态下不是凝胶状。

[0031] 水分中即使含有盐类、有机成分薄壁组织的吸水能力也几乎没有变化也是其一大特征。因此，薄壁组织可以应用于以吸收尿、汗、唾液、血液等体液为目的的吸水物品，例如纸尿布、便携式马桶、宠物用的排泄物吸收材料、肉、鱼的新鲜度保持材料等。另外，不仅是体液，还可以制成吸收泥水、河水、海水的土木工程施工材料的吸水物品、与土壤、肥料混合作为土壤改良材料、或者作为旱地的保水材料等农业和园艺材料的吸水物品而使用等，能够广范围地利用。

[0032] 薄壁组织可以单独地用例如布、无纺布包裹而制成吸水物品，也可以根据需要在吸水物品中混合香料、除臭剂、无机物等。

[0033] 本发明的吸水性原材料也可以预先含有水，再与无机物、土壤或肥料混合。

[0034] 以下根据实施例对本发明的吸水性原材料及其制造方法进行说明。需要说明的是，本发明不限定于下述实施例。

[0035] 实施例1

[0036] 油棕树干分为围绕外侧的坚硬的树皮与黄白色的木质部。

[0037] 除去采伐的油棕的树皮，压榨木质部、将榨汁树液后的固态残渣在60℃下干燥1天至3天。将干燥物用研钵轻轻粉碎后，通过筛子分离时可分离出粉末状的细小颗粒、即薄壁组织（直径约30μm~50μm）、与针状的坚硬的固体成分、即维管束。

[0038] 薄壁组织的图像示于图3，维管束的图像示于图4。可知，薄壁组织是粉末状的细小颗粒，维管束是针状的形态。关于薄壁组织与维管束的组分量，木质部的约50~60%是薄壁组织，剩余的是维管束。

[0039] 将薄壁组织和维管束在70℃下干燥1天。称量1g各固体成分，分别放入满足可自由溶胀的条件（即使100倍吸水也不破裂的袋子尺寸）的茶包（tea bag）中，在1升20℃的蒸馏水中浸渍1小时。然后，将茶包挂起3小时、控去水分后称量（20℃），并由浸渍前后的重量差通过下述式求出吸水倍率。将结果示于表1。

[0040] 吸水倍率=（浸渍后的重量（g）-浸渍前的重量（g））/浸渍前的重量（g）[0041] 为了比较，分别称量1g的微晶纤维素粉末（Sigmacell，Sigma-Aldrich）、纤维素粉末（WATT MANN CO,.LTD）、淀粉（玉米来源，Wako Pure Chemical Industries,Ltd.）、硅胶（WakoPure Chemical Industries,Ltd.）、琼脂（微生物培养用，Wako PureChemical Industries,Ltd.）、结冷胶（Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.），放入满足自由膨润的条件（即使100倍吸水也不破裂的袋子尺寸）的茶包中，在1升20℃的蒸馏水中浸渍1小时。然后将茶包挂起3小时、控去水分后称量（20℃）（将其记为浸渍后的树脂量），由与浸渍前的树脂量的重量差求出吸水率。将结果示于表1。

[0042] [表1]

[0043]

[0044] 从该结果可以清楚地看出，由油棕树干得到的固体成分、尤其是薄壁组织具有非常高的吸水性能。维管束为1.4倍的吸水倍率，薄壁组织显示出其约20倍的吸水倍率。即，可知本发明的吸水性材料具备与JIS法-K-7223所规定的高吸水性树脂相匹敌的性能。

[0045] 已知来源于油棕树干的固体成分含有纤维素、半纤维素、以及少量淀粉作为其构成成分，但与作为比较例而列举的市售纤维素、淀粉成分相比，显示了极高的吸水能力。因此，显示了本薄壁组织的吸水性能具有基于与纤维素、淀粉所具有的吸水能力不同的机能或结构的吸水能力。另外，可知显示出与商品化的天然来源的结冷胶相匹敌的吸水率。

[0046] 实施例2

[0047] 为了研究薄壁组织的吸水特性，对含高盐浓度的溶液、含有机溶剂的溶液的吸水效果进行了试验。

[0048] 将1g薄壁组织放入茶包中，浸渍在1升20℃的氯化钠5%（w%）、10%、20%溶液中。将结果示于表2。

[0049] 关于含有机溶剂的溶液，分别制备甲醇（Wako Pure Chemical Industries,Ltd.特级）-蒸馏水10%、30%（v%）溶液和乙醇（Wako Pure Chemical Industries,Ltd.特级）-蒸馏水10%、30%（v%）溶液，进行薄壁组织的浸渍。将其结果示于表3。

[0050] [表2]

[0051]

[0052] [表3]

[0053]

[0054] 与在蒸馏水中浸渍过的薄壁组织的吸水倍率相比，在5%、10%、20%氯化钠溶液中浸渍过的薄壁组织的吸水倍率几乎没有观察到变化。另外，将薄壁组织在甲醇、乙醇水溶液中浸渍时，观察到吸水倍率的若干降低，但显示出几乎与蒸馏水相等的吸水率。从这些结果可以清楚地看出，即使对含高盐浓度的溶液、含有机溶剂的溶液，薄壁组织也具有与对蒸馏水同水平的吸湿能力。

[0055] 实施例3

[0056] 为了对油棕树干的薄壁组织的吸水能力进行详细研究，用电子显微镜观察所制备的薄壁组织的结构。其电子显微镜图像示于图5。从图5可以清楚地看出，薄壁组织具有像蛋壳那样微 细的多孔性结构密集的结构体。与此相对，如图6所示，可知维管束部分中没有微细的孔密集，在结构上是完全不同的。

[0057] 为了确认该结构是否与吸水性相关，进行球磨机处理（5分钟间隔，6小时处理），破坏薄壁组织的多孔结构并通过电子显微镜确认。其电子显微镜图像示于图7。其结果确认到8成以上的多孔破裂、遭到破坏。使用该多孔结构遭到破坏的薄壁组织，在蒸馏水中进行浸渍处理，结果发现吸水倍率为2.5倍，大幅减少。从这些结果可以清楚地看出，对于薄壁组织的吸水能力而言，该薄壁组织所具有的多孔结构是重要的。

[0058] 实施例4

[0059] 为了确认薄壁组织的生物降解性，将薄壁组织在0.05M磷酸缓冲液pH5.5中浸渍后，将用纱布除去多余水分的薄壁组织转移至培养皿，与约0.5g含微生物的土壤混合，铺展平，制作固体培养基，在30℃下培养。培养至第2天主要确认到丝状菌的旺盛繁育。

[0060] 为了确认薄壁组织是否能够通过霉菌酶分解，相对于1g薄壁组织加入1ml市售霉菌酶（Sigma公司，Cellulase），在50℃下、醋酸缓冲液（pH5.0）中反应48小时。反应后，在转速14000、4℃下将分解液离心5分钟后，用蒸馏水稀释上清液至适当浓度，对糖组成进行测定。

[0061] 为了测定分解液中所含的各游离糖，通过使用基于AMINEX HPX-87P色谱柱（Bio-Rad）的示差折光检测器的高效液相色谱仪（岛津制作所制造，Prominence）来测定。

[0062] 其结果，检测到纤维二糖、葡萄糖、木二糖、木糖、阿拉伯糖，确认到薄壁组织通过酶分解。从这些结果可以确认到薄壁组织是具有生物降解能力的高吸水性原材料。

[0063] 从以上结果可以清楚地看出，由油棕树干制备的薄壁组织 具有的高吸水性能依赖于其特有的多孔性结构特性，进而判明其具有生物降解性能。

[0064] 因此，由油棕树干制备的固体成分，尤其是薄壁组织能够作为高吸水性原材料来利用。

[0065] 本发明的吸水性原材料也可以用纸、布等透水性材料包裹而制成吸水物品。另外，由于基于多孔性结构特性，因而对海水等高盐浓度溶液、含可燃性的有机溶剂的溶液的吸水性能也几乎没有降低，因此由于这些原因，也可以使用于受到环境污染、灾害的、不良环境地域中的不良环境改善原材料。另外，可以用作吸收水分、再将吸收的水分缓慢释放的土壤改良材料。