(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主としてフイブロインまたはフイブロインとセリシンからなるタンパク質繊維であって、中空であることを特徴とする中空タンパク質繊維。
【請求項２】
中空部を囲む壁部が複数の異種タンパク質の層を有していることを特徴とする請求項１の中空タンパク質繊維。
【請求項３】
中空部は、フイブロインの分解または融解、もしくは分解と融解とによって、形成されたものであることを特徴とする請求項１または２の中空タンパク質繊維。
【請求項４】
タンパク質繊維が絹糸であることを特徴とする請求項1ないし３のいずれかの中空タンパク質繊維。
【請求項５】
繊維表面が被覆されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの中空タンパク質繊維。
【請求項６】
中空部を囲む壁には、微細な孔が外周部から中空部まで貫通して、または貫通せずに形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの中空タンパク質繊維。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかの中空タンパク質繊維が、少なくともその一部を構成していることを特徴とする中空タンパク質繊維物品。
【請求項８】
主として、フイブロインまたはフイブロインとセリシンからなる天然繊維を、２６０℃以上４００℃以下で加熱することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの中空タンパク質繊維の製造方法。
【請求項９】
加熱によって、中空部を囲む壁に、微細な孔を外周部から中空部まで貫通して、または貫通せずに形成することを特徴とする請求項８の中空タンパク質繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、中空タンパク質繊維とその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、生分解性の環境調和型の新しい繊維を提供可能とし、分離膜中空糸として、濾過膜や分離膜等にも有用な、中空タンパク質繊維とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来より、中空糸の繊維材料として各種のものが知られており、分離膜用中空糸として、浸透膜、気体分離膜、血液分離膜、限外濾過膜等として利用されてきている。
【０００３】
そして、中空糸は、その特異な構造から、軽量で、断熱性、保温性も良好なものとして各種の用途において注目されているものである。
しかしながら、これら従来の中空糸は、そのいずれもが石油系原料等より製造された合成樹脂中空繊維である。
【０００４】
合成樹脂からなるこのような従来の中空繊維では、その原料や製造について、環境負荷が大きく、資源、エネルギー多消費型のものであって、しかも廃棄物としての処分も容易ではないという問題を有している。
【０００５】
一方、たとえば絹や羊毛等の天然繊維は環境に優しい繊維として、生分解性を有し、環境調和型社会にとって有益なものであるが、これら天然繊維においては、これまでのところ中空糸は実現されてきていない。
【０００６】
そこで、この出願の発明は、従来の合成樹脂中空糸に代わり得るものとして、生分解性を有し、環境調和型の繊維材料として、濾過膜や分離膜等への応用が可能で、軽量で、断熱性、保温性等も注目される、新しい中空繊維を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、具体的には以下の中空タンパク質繊維、中空タンパク質繊維物品、及び中空タンパク質繊維の製造方法を提供する。
＜1＞主として、フイブロインまたはフイブロインとセリシンからなるタンパク質繊維であって、中空であることを特徴とする中空タンパク質繊維。
＜2＞中空部を囲む壁部が複数の異種タンパク質の層を有していることを特徴とする前記＜１＞の中空タンパク質繊維。
＜3＞中空部は、フイブロインの分解または融解、もしくは分解と融解とによって、形成されたものである前記＜１＞または＜２＞の中空タンパク質繊維。
＜4＞タンパク質繊維が絹糸である前記＜１＞から＜３＞の中空タンパク質繊維。
＜5＞繊維表面が被覆されている前記＜１＞から＜４＞の中空タンパク質繊維。
＜6＞中空部を囲む壁には、微細な孔が外周部から中空部まで貫通して、または貫通せずに形成されている前記＜１＞から＜５＞の中空タンパク質繊維。
＜7＞前記＜１＞から＜６＞の中空タンパク質繊維が、少なくともその一部を構成している中空タンパク質繊維物品。
＜8＞主として、フイブロインまたはフイブロインとセリシンからなる天然繊維を２６０℃以上４００℃以下で加熱する前記＜１＞から＜６＞の中空タンパク質繊維の製造方法。
＜9＞加熱によって、中空部を囲む壁に、微細な孔を外周部から中空部まで貫通して、または貫通せずに形成する前記＜８＞の中空タンパク質繊維の製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１４】
この出願の発明によれば、中空タンパク質繊維として、主としてフイブロインまたはフイブロインとセリシンからなるタンパク質繊維であって、しかも中空であるものが提供されることになる。ここで、主としてフイブロインまたはフイブロインとセリシンからなるタンパク質繊維は、環境調和性に優れた天然に産生されたタンパク質の繊維が例示されることになる。たとえば、絹糸、生糸、繭繊維、絹ガット、羊毛等を構成するものである。なお、この出願の発明においては、フイブロインまたはフイブロインとセリシンからなるタンパク質からなる繊維は、フイブロインまたはフイブロインとセリシンが主構成要素であるものを意味しており、繊維の全てがフイブロインまたはフイブロインとセリシンであるもの、あるいはその一部がフイブロインまたはフイブロインとセリシン以外の物質、たとえば多糖類等により置換されて構成されたもの、フイブロインまたはフイブロインとセリシン以外の物質と複合化されたもの等であってよい。中空タンパク質繊維の構造としては、中空部を囲む、つまり、繊維長方向の中空部の周囲を管状に囲む壁部は、１種のみのタンパク質によって構成されていてもよいし、複数の異種タンパク質によって構成されていてもよい。複数種のタンパク質の場合には、繊維長方向に、区分されて、あるいはランダムにこれらが配置されていてもよいし、あるいは、径方向に層状に配置されていてもよい。
【００１５】
中空部そのものは、各種の方法、手段によって形成されていてもよいが、より好適には、簡便な手段として、フイブロインの分解または融解、もしくは分解と融解とによって形成されたものであることを特徴とすることができる。このような分解、融解によってタンパク質繊維に中空部が形成されることは、これまで全く知られていないことである。
【００１６】
この特徴から、この出願の発明においては、タンパク質繊維を加熱して中空部を形成するようにした、新しい中空タンパク質繊維の製造法が提供される。
具体的に例えば例示すると、タンパク質がフイブロイン、またはフイブロインとセリシンであるタンパク質繊維の場合には、２６０℃以上４００℃以下の温度に加熱することによって、中空タンパク質繊維を製造することができる。この場合には、たとえば、フイブロインの一部または全部が、分解、融解されて中空部が形成されることになる。加熱温度と加熱時間をコントロールすることによって、中空部の径が制御可能ともされる。さらに、中空部の形成とともに、加熱温度と加熱時間とのコントローによって、中空部を囲む壁に、微細な孔を、外周部から中空部まで貫通した、あるいは貫通しないように形成することができる。
【００１７】
たとえば、２６０〜３２０℃の温度で、６０〜９０分間の加熱により中空部を、３２０度〜３７０℃の温度で、９０〜１５０分間の加熱によって、中空部と前記の微細孔とを形成することができる。
【００１８】
タンパク質繊維の中空部そのものが、特異な構造として注目され、有用であるばかりでなく、微細孔の存在は、繊維の利用性や物性にさらなる特徴を与えることになる。
【００１９】
加熱そのものは、大気中において行うことができる。このような特徴のあるこの出願の発明の中空タンパク質繊維は、その表面の一部または全部が、物理的性質、化学的性質の改質のために、異種物質により被覆を有していてもよいし、あるいは中空部にイオン等によるインターカレーションが行われていてもよい。また、この発明の以上のような中空タンパク質繊維は、たとえば集合状態として、各種の物品の一部を構成することができる。
【００２０】
たとえば、分離膜中空糸として、浸透膜、気体分離膜、血液分離膜、高分子溶液やコロイド溶液を分離する限外濾過膜、家庭用浄水濾過膜等への応用が考慮されることになる。また、軽量で、良好な断熱性、保温性を有するとの特徴も有益なものとなる。
【００２１】
そこで以下に製造実施例を示し、さらに詳しいこの発明について説明する。
【００２２】
【実施例】
＜実施例１＞
繭繊維について、加熱処理することにより中空糸を製造した。図１は、その際の加熱温度と加熱時間を変化させた場合の中空部の生成度合いを例示したものである。
【００２３】
２６０℃以上の加熱温度においてフイブロインの分解、融解によって中空部が形成され、３５０℃の温度で１２０分処理した場合には、セリシンのみの隔壁と周壁からなる中空繊維となり、４００℃，１５０分間の処理ではセリシンの隔壁が消失することが確認された。
【００２４】
図２は、２７０℃，６０分加熱、２９０℃，６０分加熱、３００℃，９０分加熱の場合の中空繊維の顕微鏡写真である。
＜実施例２＞
生糸について、これを加熱処理することによって中空糸を製造した。図３は、加熱温度と加熱時間を変化させた際の中空部の生成について例示した図である。２６０℃以上の温度において、フイブロインの分解、融解による中空部の生成が確認された。
【００２５】
図４は、２６０℃，６０分、２８０℃，６０分並びに３００℃，９０分の処理の場合の顕微鏡写真である。
また、図５には、加熱温度と重量変化（６０分加熱処理）との関係を例示した。
＜実施例３＞
絹糸（フイブロイン）について、実施例１および実施例２と同様に加熱処理して中空糸を製造した。
【００２６】
図６は、加熱温度と加熱時間を変化させた際の中空部の生成について例示した図である。
２６０℃以上の温度において、好適には、２９０〜３００℃の温度、６０〜９０分の加熱処理によって、フイブロイン中空繊維が得られている。
【００２７】
また、前出の図５には、絹糸（フイブロイン）についての加熱温度と重量変化との関係を例示した。
＜実施例４＞
絹糸、生糸、繭繊維の各々を３５０℃の温度において１２０分間加熱処理した。中空部とともに、これを囲む壁に多数の微細な孔が生成し、それらの一部は、外周部から中空部まで貫通していることが確認された。
【００２８】
また、４２０℃の加熱温度では、微細な孔に亀裂が入るのが確認された。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、生分解性を有し、環境調和型の繊維材料として、濾過膜や分離膜等への応用が可能で、軽量で、断熱性、保温性等も注目される、新しい中空繊維を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】繭繊維について、加熱温度と加熱時間を変化させた場合の中空部の生成を例示した図である。
【図２】図１の場合の顕微鏡写真である。
【図３】生糸について、加熱温度と加熱時間を変化させた場合の中空部の生成を例示した図である。
【図４】図３の場合の顕微鏡写真である。
【図５】加熱温度と重量変化との関係を例示した図である。
【図６】絹糸について、加熱温度と加熱時間を変化させた場合の中空部の生成を例示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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