(57)【要約】【課題】ビスコース法等を用いる既存の設備を利用して、製造コストを低廉に、かつ、強度が高く、各種用途に汎用性のあるレーヨン繊維及びその製造方法を提供すること。【解決手段】キチンナノファイバーを酸で処理した後、摩砕処理して得た針状のキチンナノファイバーを含有する溶液を、再生セルロースに添加、混合し、紡糸する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーヨン繊維中に針状のキチンナノファイバーが分散されてなることを特徴とするレーヨン繊維。
【請求項２】
キチンナノファイバーを酸で処理した後、摩砕処理して得た針状のキチンナノファイバーを含有する溶液を、再生セルロースに添加、混合し、紡糸することを特徴とするレーヨン繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーヨン繊維及びその製造方法に関し、特に、キチンナノファイバーが分散されてなるレーヨン繊維及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ところで、レーヨン繊維等の再生セルロース繊維は、綿等の天然繊維と同様、生分解性を有するとともに、染色性やドレープ性に優れている反面、一般に強度が他の繊維に比較して弱いという欠点がある。
このため、再生セルロース繊維の利点を生かせる一部の用途を除いて、多くの用途が合成繊維に取って代わられてきた。
【０００３】
一方、上記再生セルロース繊維の強度の欠点を克服するために、種々の製造方法が提案され、ハイウェットモジュラス繊維、ポリノジック繊維、強力レーヨン繊維、リヨセル繊維等の再生セルロース繊維が開発されている。
ところで、これらの繊維は、生産設備が全く異なったり、再生条件の違いによる製造方法で製造されている。具体的には、ハイウェットモジュラス繊維、ポリノジック繊維、強力レーヨンは、同じビスコース法を用いるが、ハイウェットモジュラス繊維はその製造に大幅な設備の更新が必要となり、ポリノジック繊維は生産性が低く、強力レーヨンは強度は高いが、伸度が大きすぎる欠点がある。また、リヨセル繊維はビスコース法とは異なる生産設備が必要となる。
【０００４】
このため、これらの繊維は、大きな設備投資が必要になったり、製造コストが高くなったり、得られる繊維の特性が特定の用途に限定されるという問題があり、ビスコース法等を用いる既存の設備を利用して、製造コストを低廉に、かつ、強度が高く、各種用途に汎用性のある再生セルロース繊維が要請されていた。
【０００５】
一方、本件出願人は、先に、原料キチンに１０〜４８ｗｔ％濃度の苛性曹達を溶液状でキチン重量の２〜２０倍重量を添加し、１０〜６０℃の温度で攪拌し、ついで原料キチンの重量の１〜１０倍重量に圧搾して粉砕する。ついで原料キチンの１０〜８０ｗｔ％の二硫化炭素を減圧下で添加して、１０〜４０℃の温度で少なくとも２０分間攪拌してキチンのキサントゲル化反応を行わせ、ついで得られたキチンザンテートのキチン重量に対して２〜２０倍量の砕氷を添加して、少なくとも３０分間室温で攪拌、溶解するキチンビスコースの製造方法及びこのようにして製造されたキチンビスコースを単独又はキチンビスコースとセルロースビスコースとを任意の重量比で混合して減圧下脱泡して通常のビスコース法及びレーヨンの湿式紡糸法によって紡糸するキチン単独繊維及びキチンとセルロースとよりなる繊維の製造方法を提案した（特許文献１参照）。
【０００６】
この方法によって製造されたキチンとセルロースとよりなる繊維は、キチン由来の抗菌性等の有用な特性を有している等、多くの利点を有するものであるが、原料キチンをキチンビスコースとするため、原料キチンによる繊維強度の向上効果は小さかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−９２８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の再生セルロース繊維の有する問題点に鑑み、ビスコース法等を用いる既存の設備を利用して、製造コストを低廉に、かつ、強度が高く、各種用途に汎用性のあるレーヨン繊維及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のレーヨン繊維は、レーヨン繊維中に針状のキチンナノファイバーが分散されてなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のレーヨン繊維の製造方法は、キチンナノファイバーを酸で処理した後、摩砕処理して得た針状のキチンナノファイバーを含有する溶液を、再生セルロースに添加、混合し、紡糸することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレーヨン繊維及びその製造方法によれば、ビスコース法等を用いる既存の設備を利用して、製造コストを低廉に、かつ、原料のキチンによる繊維強度の向上効果により強度が高く、各種用途に汎用性のあるレーヨン繊維及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のレーヨン繊維及びその製造方法の実施の形態を説明する。
【００１３】
本発明は、ビスコース法等を用いる既存の設備を利用して、高強度のレーヨン繊維を製造する方法を種々検討した結果、レーヨン繊維に、高強度、高弾性及び低膨張性のナノファイバーを補強材として配合することで、繊維強度の向上効果を得るようにしたものである。
【００１４】
ところで、一般にレーヨン繊維に、別の物質を配合する場合、レーヨン繊維の製造工程の原液である再生セルロース（ビスコース）に当該物質を添加し、それを再生することで、レーヨン繊維中に当該物質を配合することが可能である。
【００１５】
しかしながら、原料のキチンは、そのまま添加しただけでは、ビスコースに均一に分散されないため、従来は、例えば、特許文献１に開示されているように、原料キチンをキチンビスコースとし、これをレーヨン繊維の原液であるビスコースに添加するようにしていた。
【００１６】
ところで、キチンは、一般に節足動物、環形動物、軟体動物の有機骨格物質として存在し、特に節足動物の外骨格部に著しく多く存在する。
このため、本発明に使用される原料のキチンは、ズワイガニの脚を細かく粉末にして、カルシウム、タンパク質、脂質、その他の微量成分を酢酸や希塩酸の酸及び水酸化ナトリウム水溶液で短時間処理して除去して得たものである。
【００１７】
この原料のキチンの溶液を、グラインダー等の解砕装置を用いて解砕処理を行うことで、キチンナノファイバーの溶液が得られる。
このようにして得られたキチンナノファイバーの溶液は、原料のキチンにおいて、絡み合っていたキチン繊維が、解砕されることによって、幅が１０〜２０ｎｍで、長さが不定の単繊維の状態のものとなり、これにより、均質であり、非常にアスペクト比の高いキチンナノファイバーの溶液が得られる。
【００１８】
しかしながら、このキチンナノファイバーの溶液は、そのままでは、繊維長が長いキチン繊維が含まれるため、繊維同士が絡まりやすく、低濃度でも粘度が高く、これをレーヨン繊維の原液であるビスコースに添加しても、均一に混合することが困難であり、繊維強度の向上効果を得ることができないものであった。
【００１９】
そこで、このキチン原料を酸で加水分解し、ついで石臼式摩砕機等の微細化装置を用いて微細化処理を行うことで、当初のキチンナノファイバーの溶液に含まれる繊維長が長いキチン繊維が短く均一に微細化された針状のキチンナノファイバーの溶液が得られる。
【００２０】
この針状のキチンナノファイバーの溶液は、キチン繊維が短く均一に微細化されているため、繊維同士の絡まり合いの少ない、低粘度の溶液となるため、レーヨン繊維の原液であるビスコースとの相溶性が良く、ビスコースに添加することによって、均一に分散させることが可能となる。
【００２１】
そして、この針状のキチンナノファイバーの溶液を添加したビスコースについて、ビスコース法を用いる既存の設備を利用して、レーヨン繊維を製造する。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明のレーヨン繊維及びその製造方法について、実施例に基づいて、より具体的に説明する。
【００２３】
針状のキチンナノファイバーの溶液を、５ｗｔ％（重量比）溶液に調整し、セルロース繊維重量に対して固形分に対して、０ｗｔ％、０．５ｗｔ％、２．５ｗｔ％、５．０ｗｔ％、１０ｗｔ％をレーヨン繊維の原液であるビスコースに添加し、混合攪拌して、通常のレーヨン繊維生産に用いる凝固浴で速度２０ｍ／ｍｉｎ、延伸６０％で紡糸を行った。
ここで、キチンナノファイバーの溶液の微細化処理を行う微細化装置には、石臼式摩砕機（スーパーマスコロイダー（増幸産業社製））を用いた。
得られたレーヨン繊維の引張強度を測定したところ表１の結果を得た。
【００２４】
【表１】
2016074989.tif 000002
【００２５】
表１の結果からも明らかなように、針状のキチンナノファイバーの溶液を添加することにより繊維強度の向上効果を得ることができ、特に、２．５ｗｔ％配合することにより、１０％程度の繊維強度の向上が得られることを確認した。
【００２６】
次に、針状のキチンナノファイバーの溶液をレーヨン繊維の原液であるビスコースに混合攪拌する方式をハイシェア方式（プロセスパイロット（イカジャパン社製））に変えてレーヨン繊維の製造を行った。
針状のキチンナノファイバーの溶液を、５ｗｔ％溶液に調整し、セルロース繊維重量に対して固形分に対して、０．５ｗｔ％をレーヨン繊維の原液であるビスコースに添加し、ハイシェア方式で混合攪拌して、通常のレーヨン繊維生産に用いる凝固浴で速度２０ｍ／ｍｉｎ、延伸６０％で紡糸を行った。
得られたレーヨン繊維の引張強度を測定したところ表２の結果を得た。
【００２７】
【表２】
2016074989.tif 000003
【００２８】
表１及び表２の結果からも明らかなように、針状のキチンナノファイバーの溶液をレーヨン繊維の原液であるビスコースに混合攪拌する方式にハイシェア方式を用いることにより、より少ない針状のキチンナノファイバーの溶液の配合率で繊維強度の向上が得られることを確認した。
【００２９】
次に、キチンナノファイバーの溶液の微細化処理を行う微細化装置に、石臼式摩砕機に代えて湿式微粒化装置（スターバーストミニ（スギノマシン社製））を用いてレーヨン繊維の製造を行った。
針状のキチンナノファイバーの溶液を、５ｗｔ％溶液に調整し、セルロース繊維重量に対して固形分に対して、０．５ｗｔ％をレーヨン繊維の原液であるビスコースに添加し、混合攪拌して、通常のレーヨン繊維生産に用いる凝固浴で速度２０ｍ／ｍｉｎ、延伸６０％で紡糸を行った。
得られたレーヨン繊維の引張強度を測定したところ表３の結果を得た。
【００３０】
【表３】
2016074989.tif 000004
【００３１】
表２及び表３の結果からも明らかなように、キチンナノファイバーの溶液の微細化処理を行う微細化装置に、石臼式摩砕機に代えて湿式微粒化装置を用いることにより、同じ針状のキチンナノファイバーの溶液の配合率で繊維強度の向上が得られることを確認した。
【００３２】
次に、このようにして得られたレーヨン繊維（キチンナノファイバー複合レーヨン）の皮膚への作用について、以下の試験を行った。
［試験方法］
３次元ヒト皮膚モデルを用いたキチンナノファイバー複合レーヨンの設置試験
・アッセイ培地を分注したプレートに皮膚モデルを設置した後、試験試料を皮膚モデル表面に設置した。５日間皮膚モデルの培養を行い、５日目に採材し皮膚の組織学的検索（ＨＥ染色、コラーゲンＩ型染色、αＦＧＦ染色、βＦＧＦ染色）を行った。
［試験試料］
キチンナノファイバー複合レーヨン５０％／ポリエステル５０％
［結果］
・ＨＥ染色の結果：キチンナノファイバー配合レーヨンは、表皮厚増大、表皮構造保持作用を持つことを確認した。
・コラーゲンＩ型染色の結果：キチンナノファイバー配合レーヨンは、真皮層上部のコラーゲンＩ型を増加させることを確認した。
・αＦＧＦ染色の結果：キチンナノファイバー複合レーヨンは、真皮層中のαＦＧＦを増加させることを確認した。
・βＦＧＦ染色の結果：キチンナノファイバー複合レーヨンは、真皮層中のβＦＧＦを増加させることを確認した。
・キチンナノファイバー複合レーヨンによる真皮内のαＦＧＦ及びβＦＧＦの増加はコラーゲン増生につながることを確認した。
【００３３】
なお、上記実施例においては、再生セルロースの製造方法として、ビスコース法を用いたが、このほか、銅アンモニア法（針状のキチンナノファイバーの溶液を銅アンモニア法による再生セルロース紡糸原液に加え、さらに必要に応じて、水で希釈して、適当な濃度及び粘度を有する紡糸原液を調製し、紡糸することによりキュプラ繊維を得る方法。）や、溶剤法（針状のキチンナノファイバーの溶液を第３級アミンオキシド水溶液中にセルロースを含有する紡糸原液に加え、紡糸原液を調製し、紡糸することによりリヨセル繊維を得る方法。）を適用することができる。
【００３４】
以上、本発明のレーヨン繊維及びその製造方法について、その実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のレーヨン繊維及びその製造方法は、ビスコース法等を用いる既存の設備を利用して、製造コストを低廉に、かつ、強度が高く、各種用途に汎用性のあるレーヨン繊維を製造できることから、強度を必要とするレーヨン繊維、特に、強度を必要とし、かつ、キチン由来の抗菌性等の有用な特性を有するレーヨン繊維の用途に好適に用いることができる。