これまでに何度か「セルロース」という言葉を使った記事を書いていますが、肝心のセルロース自身の説明をしていませんでした。

実は、このセルロースは身近なところで大活躍してくれている大事なものなのです。

この機会にセルロースについて簡単に説明しておきたいと思います。

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セルロースとは?

セルロースは、植物の細胞壁や植物繊維の主成分で、植物の3分の1を占めるほどの物質です。

動物は骨がなければふにゃふにゃですが、植物はセルロースのおかげで硬くて丈夫なのです。

セルロースの構造

セルロースは、下の図のような構造が長くつらなってできています。

セルロース構造式

構造式の見方

線は化学結合を示していて、折れ曲がっている角には炭素があります。
また、炭素は4つの結合をしますが、図では2つや3つしか結合(線)がありません。残りは水素と結合しているのですが、それを省略しているのです。
また、太い線は手前にあるという意味で立体的な構造も表しています。

このように長く連なった分子を高分子と呼び、生物の身体の大部分やプラスチックなどは高分子でできています。

セルロースの構造の特徴

セルロースの構造には次の特徴があります。

  • 直線性が高い
  • OHが多い

OH同士は、強く引き合い「水素結合」と呼ばれるものを形成します。

化学結合ではないのですが、それに近いくらい強いので「結合」という言葉が使われているのです。

セルロースは、OHを沢山持っているので、隣のセルロース分子と強く水素結合します。

構造も直線的で隣の分子と近づくことできることもあって、水素結合によって強く結ばれています。

そのため、非常に硬くて頑丈な性質を持つのです。

Cellulose strand

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セルロースの用途

セルロースは、紙の原料になるパルプの主成分ですし、木綿の主成分でもあります。

また、木材が丈夫なのもセルロースのおかげなので、木材が古くから材料として使われてきたのもセルロースの利用と言ってもいいかもしれません。

セルロースを加工して利用する用途

それ以外にも、象牙の替わりに使われた「セルロイド」の原料として使われていました。
≫≫セルロイドとは何か? 世界発のプラスチック材料

また、最近では「セルロースナノファイバー」としての利用も始まっています。
≫≫セルロースナノファイバー その特徴と製造法と広がる用途

でもそれだけではなく、セルロース自体を繊維やフィルムにして利用することも古くから行われていたのです。

そのことについては、もう少し詳しく説明しましょう。

セルロースを成形して利用する用途

セルロースは、普通のプラスチックのように熱をかけても融けることはないので、好きな形に加工するのが難しいという特徴があります。

しかし、セルロースを液体に溶かすことで、繊維やフィルムとして加工することができます。

溶かした溶液を細い穴から押し出して液体を取り除くと繊維になりますし、細長いスリットから押し出すとフィルムになります。

銅アンモニア法

セルロースを溶かす液体はほとんどありませんが、「銅アンモニア溶液」とか「シュバイツァー試薬」と呼ばれる液体には溶けるので、それを利用して繊維やフィルムにすることができます。

この方法を「銅アンモニア法」と呼びます。

ビスコース法

セルロースそのままでは溶けないので「ビスコース」と呼ばれる物質に変えて、繊維やフィルムにした後、ビスコースをもう一度セルロースに戻すという方法もあります。

銅アンモニア法よりもこのビスコース法の方が主流になっています。

セルロース繊維の名前は「レーヨン」

このようにして作られたセルロースの繊維は「レーヨン」と呼ばれています。

レーヨンは19世紀末に作られた初めての人工繊維です。

セルロースそのものは植物が作ってくれるのですが、それを人工的に繊維にするからです。

日本でも盛んに製造され、三菱レイヨン、東レ(東洋レーヨン)、クラレ(倉敷レイヨン)など、現在でもその頃の名残りが社名に残っている大会社もあるほどです。

※レーヨンの日本訳は「人造絹糸」で、帝人(帝国人造絹絲)の社名もそこからきています。

セルロースフィルムの名前はセロファン

セルロースをフィルム状にしたものは「セロファン」と呼ばれます。

レーヨン、セロファンともに、古くから使われている材料ですが、新しい人工繊維やフィルムに押されて用途が縮小していってます。

ただ、レーヨンやセロファンの構造は、セルロースそのものです。

木綿や木材が腐るように、セルロースは生分解されて自然に還るので、その点が見直されて再び広まることも考えられます。

セルロースを作る以外な原料

木材

グルコースは、下の構造をした物質が長くつながってできたものです。

グルコース

この物質は「グルコース」です。

別の呼び方をすると「ブドウ糖」です。

グルコースの構造には、α型とβ型があり上の図はβ型になります。

水に溶けた(体内にある状態)では、α型になったりβ型になったり自由に変化するので、同じものと考えても問題ありません。

ちょっと意外かもしれませんが、セルロースの材料は「糖分」なのです。

ただ、人間を含めほとんどの動物はセルロースを糖に分解することはできません。

ですから、セルロースでできた植物繊維は体内に吸収されることはないのです。

※草食動物の中には腸内の最近にセルロースを分解させて、それを栄養源にしているしたたかなものもいます。

実は、セルロースと同じようにグルコースが長くつながった物質は他にもあって、私たちにもなじみの深いものもあります。

ちょっとつながり方が違うだけなのに、性質や働きは全く違うものです。

それについては、またの機会に説明することにしましょう。


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