JP2022500572A - ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束、糸、コアスパン糸および製品 - Google Patents

ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束、糸、コアスパン糸および製品 Download PDF

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Abstract

本発明は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束、糸、コアスパン糸および製品を開示し、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、動物皮革繊維本体を含み、動物皮革繊維本体は、紡糸可能な動物皮革繊維本体であり、動物皮革繊維本体にナノスケールの分岐を有し、糸は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束から形成され、コアスパン糸は、コア糸と皮層を含み、皮層は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を含み、製品は、上記いずれかのものから形成される。本発明は、分離された独立するナノスケールの分岐を有しており、抗菌効果が高く、力学的性能を改善できるという特性を示している。

Description

本発明は、動物皮革繊維束、糸およびコアスパン糸に関し、特に、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束、糸およびコアスパン糸に関する。
中国の皮革産業は、軽工業の構成部分であり、製革、毛皮および皮革製品の3つの自然産業を含む。製革を経た完成品は皮革と呼ばれ、皮革は、脱毛された動物の皮製品であり、毛皮はまた、毛革または裘とも呼ばれ、それは毛皮を持つ動物の皮製品であり、革製品は、革靴、革服、革部品など、皮革または毛皮を深く加工した製品である。
製革とは、生皮に物理的および化学的な加工処理を施し、生皮の性質や外観を変化させて皮革を得ることである。
生皮は、動物の体から脱がれ落ちたもので、主に表皮層、真皮層および皮下組織を含む。中でも、真皮層は、表皮層の下に位置し、その重さと厚さはそれぞれ生皮の９０％以上を占め、生皮の主要部分である。真皮層は、主にコラーゲン繊維、弾力性繊維および網状繊維が密に織り合わして連結されたものであり、さらに、真皮層には、毛包、汗腺、脂腺、脂肪細胞、筋肉、血管、リンパ管や線維性間質などの非繊維性成分が含まれている。
上記のコラーゲン繊維は、真皮の主要繊維であり、生皮の大部分を構成し、コラーゲン繊維はコラーゲンで構成され、真皮の総繊維重量の９５％−９８％を占めている。
コラーゲン繊維は分岐するのではなく、束となっている。その形成構造は次のとおりである。
トロポコラーゲン分子→プロトフィブリル（直径１.２〜１.７ｎｍ）→サブフィブリル（直径３〜５ｎｍ）→フィブリル（一般的に直径２０ｎｍ）→細繊維（直径２〜５μｍ）→コラーゲン繊維（直径２０〜１５０μｍ）。トロポコラーゲン分子は、アミノ酸配列で構成されたらせん鎖とそれに連結された非らせん末端ペプチドとからなる３本の左巻きらせんコラーゲンペプチド鎖によって形成された右巻き複合らせん構造体である。コラーゲンの供給源と種類により、コラーゲンのアミノ酸組成と配列はある程度異なるが、いくつかの主要なアミノ酸、すなわちグリシン、アラニン、プロリンおよびヒドロキシプロリンの組成はほぼ同じである。
トロポコラーゲン分子→プロトフィブリル（直径１.２〜１.７ｎｍ）→サブフィブリル（直径３〜５ｎｍ）→フィブリル（一般的に直径２０ｎｍ）→細繊維（直径２〜５μｍ）→コラーゲン繊維（直径２０〜１５０μｍ）は、コラーゲン繊維の形成過程であるが、コラーゲン繊維が動物の皮または皮革などの製品で存在する状態には、分離された、ナノスケールの分岐を有する独立するコラーゲン繊維束が含まれない。
製革の原材料「生皮」は、加工前に次の性質を有する。
（１）動物の体から剥がれた皮は、湿っていて、乾燥すると固くなり、屈曲性と柔軟性を失い、曲げると簡単に折れてしまう。
（２）湿った状態の生皮は、高温多湿の環境下では腐りやすく、毛が抜け、悪臭を放つ。
（３）６５℃以上の熱湯では生皮が縮み、温度が高くなるほど縮みが大きくなる。
（４）生皮の通気性や水蒸気透過性が良くない、つまり、衛生状態が悪い。
（５）生皮は化学薬品の存在下では簡単に破壊されてしまう。
上記の性質により、生皮は人間用の家庭用品に直接作ることはできない。そのため、人々は、一連の物理的および化学的処理を通じて生皮を皮革に作る。皮革は、生皮を物理的および化学的処理して得られるが、皮革中のコラーゲン繊維束の形態や構造は、生皮中のコラーゲン繊維束形態や構造と基本的に同じである。
生皮を処理して得られる皮革は、硬くて脆い素材にならず、腐敗せず、収縮せず、通気性や水蒸気透過性が良く、耐薬品性に優れているため、好評を博している。しかし、皮革を皮革製品にすると、切れ端が大量に生産される。統計によると、中国では製革と革製品業界だけで毎年約１４０万トンの皮革切れ端が生産され、インドでは毎年１５万トンの皮革切れ端が生産され、米国では毎年、クロム含有皮革廃棄物だけが６万トンにも達し、これらの皮革切れ端は、皮革産業の深刻な汚染を引き起こしている重要な要因の1つである。
大量の皮革切れ端の生産により、１９８０年代以降、先進国では、環境規制の強化による制限や、皮革切れ端の埋立地の減少、汚染対策のコストの高さなどから、先進国は汚染産業を発展途上国に移転する一方で、皮革切れ端のリサイクルのための研究や応用も積極的に行ってきた。特に１９９０年代以降、資源や環境など地球規模での生態系問題が深刻化する中、皮革産業の発展は「持続可能な発展」戦略という課題に直面している。そのため、皮革切れ端の資源化は国内外で重要な課題となっている。
皮革切れ端のリサイクルは長い歴史があるが、かつては業界内外から広く注目されることはなかった。過去２０年間では、分子生物学の発展とコラーゲンやその性質への理解が深まるにつれ、その応用分野はますます広がるため、皮革切れ端の資源化は、単に廃革を利用して再生革などの低付加価値製品を生産するだけではなく、高付加価値化を追求するという新たな内容が与えられる。コラーゲン繊維は動物の体を構成する重要な機能性物質であり、他の合成高分子材料とは異なり、生体適合性や生分解性に優れている。従って、コラーゲン繊維（すなわち、動物皮革繊維）は、食品、医薬品、化粧品、飼料、肥料などの用途に使用される天然バイオマス資源として、その重要性と経済性が高まっている。
発明者は、上記の背景に基づいて、皮革切れ端の再利用について詳細に研究を行い、国内外の特許を出願し、同時に実際の生産に投入し、例えば、中国特許出願番号２００４１００３４４３５.４、２００４１００９０２５５.８、２００４１００９７２６８.８、２００４１００９７２６８.８、２００５１００３６７７８.９、２００７１０００３０９２.９、２００７１００９０２１９.５、２０１０１０２１１８１１.８、２０１０２０２３６９２１.５、２０１６２１３０２３３９.８などは、いずれもコラーゲン繊維に関連している。発明者が研究した上記のコラーゲン繊維は、液体分解装置の水力作用により、織られた状態で皮革切れ端または皮革中のコラーゲン繊維を徐々にほぐして得られるものである。しかし、これまでの研究や実施では、皮革切れ端または皮革中のコラーゲン繊維を単にほぐして、本体を有し且つ徐々に分岐する動物皮革繊維を形成することに過ぎない。研究では、ナノスケールの材料は非ナノスケールの同じ材料に特有の性能を生み出すことがわかったので、分離された独立するナノスケール動物皮革繊維分岐とその加工方法を研究および実施することが重要である。
そこで、天然ナノファイバーに関する研究も行われており、例えば、２００６年２月８日に公開された中国特許出願番号２００５１００８６２５１.７は、天然ナノファイバーの調製方法を開示し、具体的には、以下のステップを開示している。
（１）天然生体材料を特定の溶媒の容器に浸漬する。
（２）特定の周波数と特定の出力の超音波装置をオンにし、天然生体材料の溶液を充填した容器の奥深くに超音波放出プローブを挿入して、一定時間の超音波解離を実行することで、天然ナノファイバーが調製される。前記天然生体材料は、クモの糸、家蚕の糸、野蚕の糸、羊毛、魚の鱗、竹の繊維、コラーゲン繊維、木質の繊維を含む。
上記文献では、コラーゲン繊維から天然ナノファイバーを得ることが開示されているが、コラーゲン繊維が骨組織に分布しており、コラーゲン繊維を構成するタンパク質がI型コラーゲンであることは当業者にとって自明である。I型コラーゲンは骨コラーゲンを構成しており、骨I型コラーゲンは合計３０００以上のアミノ酸を有し、分子量が９５０００であり、結合組織やI型コラーゲンとは化学構造で区別されている。骨I型コラーゲンは架橋部位が少なく、架橋とはGアルデヒドリジンが水素化ホウ素ナトリウムによって還元された後に形成された構造のことである。骨I型コラーゲンの前Ｎ末端延長ペプチドはリン酸化されていたが、結合組織では翻訳的に修飾された前コラーゲンは見られなかった。また、骨コラーゲンは軟骨コラーゲンとはアミノ酸組成が異なり、２種類の特定のアミノ酸、すなわち、セリンやグリシンを含み、セリンがホスホセリン塩の形で多量に含まれているため、リン酸塩と骨コラーゲンの結合がミネラル化の過程で重要な役割を果たしている。骨基質のミネラル化の過程で、ハイドロキシアパタイトは骨コラーゲンと結合して正常な骨質を形成する。骨のI型コラーゲンは、互いに架橋して骨基質の骨格を形成し、骨コラーゲンの質量や数もミネラル化と関連しており、特定の沈着率を維持する。ミネラル化はまた、骨基質中の非コラーゲン、すなわちオステオカルシン、マトリックスタンパク質などの関与を必要とし、I型コラーゲンは、オステオカルシンの構造的な場所を提供するだけでなく、オステオカルシンなどの非コラーゲンと結合してネットワークブラケットを形成し、骨ミネラル化の基本的な条件を提供する。
実際の研究では、脱灰していない骨の超薄切片に、コラーゲン繊維の長軸に沿ってハイドロキシアパタイト結晶が分布していることが見られた。コラーゲン繊維は、耐圧縮性や弾力性に乏しく、ハイドロキシアパタイト結晶は壊れやすいが、2つを組合せると構造強度が高くなり、それによって、骨組織に強い機械的性質を与える。
皮革中のコラーゲン繊維もコラーゲンで構成されているが、コラーゲン繊維中のコラーゲンとは異なり、かつ、皮革中のコラーゲン繊維の方が耐圧縮性能や弾力性に優れていることから、皮革中のコラーゲン繊維は、コラーゲン繊維とは組成や性能が大きく異なることが示唆されている。
従って、分離された動物皮革繊維束の性能を向上させるために、皮革から分離された、ナノスケールの分岐を有する動物皮革コラーゲン繊維束を開発することは、広範囲にわたる意義を有する。
本発明の第１の目的は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を提供ことであり、本発明の動物皮革繊維束構造では、動物皮革繊維束は、分離された、動物皮革繊維本体に付着している独立するナノスケールの分岐を有し、抗菌効果が高く、吸着性が良好であり、力学的性質を改善できるという特性を示している。
本発明の第２の目的は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸を提供することである。本発明の糸構造では、動物皮革繊維束は、分離された、動物皮革繊維本体に接続される独立するナノスケールの分岐を有し、抗菌効果が高く、吸着性が良好であり、力学的性質を改善できるという特性を示している。
本発明の第３の目的は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸を提供することである。本発明のコアスパン糸構造では、動物皮革繊維束は、分離された、動物皮革繊維本体に接続される独立するナノスケールの分岐を有し、抗菌効果が高く、吸着性が良好であり、力学的性質を改善できるという特性を示している。
本発明の第４の目的は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の製品を提供することである。動物皮革繊維束は、当該製品において、分離された、動物皮革繊維本体に接続される独立するナノスケールの分岐を有し、抗菌効果が高く、吸着性が良好であり、力学的性質を改善できるという特性を示している。
上記第１の目的を達成するためのナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束であって、動物皮革繊維本体を含み、動物皮革繊維本体は、紡糸可能な動物皮革繊維本体であり、動物皮革繊維本体にナノスケールの分岐を有する。
さらに、ナノスケールの分岐は、直径が２００ｎｍ以下のものを含む。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、動物皮革の液体解繊、開繊やカーディングなどの各種工程で形成された、ナノスケールの分岐を有する紡糸可能な繊維束であり、コラーゲン繊維形成過程におけるプロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルに対して、このナノスケールの分岐は、独立して分離され、且つ動物皮革繊維本体に付着しており、その形態構造は、単位長さ当たりの数がプロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルとは明らかに異なり、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐の比表面積が著しく大きいため、動物皮革繊維束は、それ自体の特性に加えて、新たな機能、すなわち、大きな吸着機能を発揮することができ、この吸着機能により、分離された、動物皮革繊維本体に付着している独立するナノスケールの分岐が発生し、動物皮革繊維束はアミノ酸配列によってペプチド鎖を形成し、さらにペプチド鎖によってコラーゲン分子を形成し、動物皮革繊維束中のこの特殊な組成物により、動物皮革繊維束は、光学特性に「ブルーシフト」という現象が発生するため、紫外線の吸収能力がより強くなる。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の紫外線吸着能力の改善に基づき、試験・比較することによると、その抗菌効果は非常に良好であり、既存の繊維材料自体の抗菌性を大きく上回る９５％以上の除菌率を達成することができる。
液体解繊とは、液体解繊機のローターの機械的作用、とローターの回転による油圧剪断作用によって、皮革または皮革切れ端中の動物皮革繊維束を抽出することである。具体的には、液体解繊機のローターの回転中、一方では、ローター上のブレードが皮革または皮革切れ端と作用するので、皮革または皮革切れ端とローターとの間に摩擦力などの作用力を生じさせ、他方では、ローターが強いウォーム回転を生じるので、ローターの周囲に高速の乱流領域が形成され、各領域で異なる液体の流速を生じさせ、皮革または皮革切れ端は互いに摩擦し、最終的に皮革繊維束を抽出する。
また、コラーゲン分子は、３本の左巻きα−鎖が互いに絡み合って構成されたトロポコラーゲンの右巻き複合らせん、すなわちコラーゲンらせんであり、このコラーゲンらせんがコラーゲンの二次構造となっている。コラーゲンの二次構造の高い安定性は、主に鎖間水素結合および分子内・分子間の鎖間共有結合架橋によるものであり、これまでに同定された最初の架橋構造は、主にＳｃｈｉｆｆ塩基架橋、β−ヒドロキシアルデヒド架橋やヒドロキシアルデヒドヒスチジン架橋などである。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐は、表面原子の数が多くなり、原子配位が不十分であり、表面エネルギーが高いため、これらの表面原子は活性が高く、非常に不安定で、他の原子と結合しやすく、鎖間の共有結合架橋作用に基づいて、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維および他のナノスケールの分岐と結合しやすく、同時に、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維本体に付着しており、動物皮革繊維本体は動物皮革繊維束に対して大きな機械的強度を提供し、さらに、動物皮革繊維本体間、ナノスケールの分岐間、動物皮革繊維本体とナノスケールの分岐の間が容易に織り込まれているため、動物皮革繊維束の強度などの力学的性質が向上する。
上記第２の目的を達成するためのナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸であって、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を含み、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、動物皮革繊維本体を含み、動物皮革繊維本体は、紡糸可能な動物皮革繊維本体であり、動物皮革繊維本体に分岐およびナノスケールの分岐を有し、動物皮革繊維本体、分岐およびナノスケールの分岐は、互いに織り込まれて長手方向に沿って配列して撚り合わされている。
さらに、ナノスケールの分岐は、直径が２００ｎｍ以下のものを含む。
さらに、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束以外の他の織物繊維も含む。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸は、動物皮革繊維本体と分岐とナノスケールの分岐とが互いに織り込まれて長手方向に沿って配列して撚り合わされているように、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を撚り合わせて製造されるものである。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、液体解繊、開繊やカーディングなどの各種工程で形成された紡糸可能な繊維束であり、コラーゲン繊維形成過程におけるプロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルに対して、このナノスケールの分岐は、独立して分離され、動物皮革繊維本体に付着しており、その形態や構造は、プロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルとは明らかに異なり、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐の比表面積が著しく大きいため、動物皮革繊維束は、それ自体の特性に加えて、新たな機能、すなわち、大きな吸着機能を発揮することができ、この吸着機能により、分離された、動物皮革繊維本体に付着している独立するナノスケールの分岐が発生し、動物皮革繊維束はアミノ酸配列によってペプチド鎖を形成し、さらにペプチド鎖によってコラーゲン分子を形成し、動物皮革繊維束中のこの特殊な組成物により、動物皮革繊維束は、光学特性に「ブルーシフト」という現象が発生するため、紫外線の吸収能力がより強くなる。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の紫外線吸着能力の改善に基づき、試験・比較することによると、その抗菌効果は非常に良好であり、既存の繊維材料自体の抗菌性を大きく上回る９５％以上の除菌率を達成することができる。
液体解繊とは、液体解繊機のローターの機械的作用、とローターの回転による油圧剪断作用によって、皮革または皮革切れ端中の動物皮革繊維束を抽出することである。具体的には、液体解繊機のローターの回転中、一方では、ローター上のブレードが皮革または皮革切れ端と作用するので、皮革または皮革切れ端とローターとの間に摩擦力などの作用力を生じさせ、他方では、ローターが強いウォーム回転を生じるので、ローターの周囲に高速の乱流領域が形成され、各領域で異なる液体の流速を生じさせ、皮革または皮革切れ端は互いに摩擦し、最終的に皮革繊維束を抽出する。
また、コラーゲン分子は、３本の左巻きα−鎖が互いに絡み合って構成されたトロポコラーゲンの右巻き複合らせん、すなわちコラーゲンらせんであり、このコラーゲンらせんがコラーゲンの二次構造となっている。コラーゲンの二次構造の高い安定性は、主に鎖間水素結合および分子内・分子間の鎖間共有結合架橋によるものであり、これまでに同定された最初の架橋構造は、主にＳｃｈｉｆｆ塩基架橋、β−ヒドロキシアルデヒド架橋やヒドロキシアルデヒドヒスチジン架橋などである。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐は、表面原子の数が多くなり、原子配位が不十分であり、表面エネルギーが高いため、これらの表面原子は活性が高く、非常に不安定で、他の原子と結合しやすく、鎖間の共有結合架橋作用に基づいて、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維を撚り加工で織り込んだ場合、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維本体およびその分岐並びに他のナノスケールの分岐と結合しやすく、同時に、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維本体に付着しており、動物皮革繊維本体は動物皮革繊維束に対して大きな機械的強度を提供し、さらに、動物皮革繊維本体間、ナノスケールの分岐間、動物皮革繊維本体とナノスケールの分岐の間が容易に織り込まれているため、糸の強度などの力学的性質が向上する。
上記第３の目的を達成するためのコア糸を含むナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸であって、コア糸には、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を撚り合わせて形成された皮層が巻き付けられ、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、動物皮革繊維本体を含み、動物皮革繊維本体は、紡糸可能な動物皮革繊維本体であり、動物皮革繊維本体に分岐およびナノスケールの分岐を有し、動物皮革繊維本体、分岐およびナノスケールの分岐は、互いに織り込まれて長手方向に沿って配列して撚り合わされている。
さらに、ナノスケールの分岐は、直径が２００ｎｍ以下のものを含む。
さらに、皮層は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束以外の他の織物繊維も含む。
さらに、前記のコア糸は、弾性コア糸である。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を撚り合わせて長手方向に沿って配列して皮層を形成し、これにより、動物皮革繊維本体と分岐とナノスケールの分岐とが互いに織り込まれて、皮層がコア糸外に巻き付けられている。
本発明に係るナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束をカーディングする際に、カーディングが十分であればあるほど、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束が多く分岐し、分岐およびナノスケールの分岐が多くなり、動物皮革繊維本体および分岐も細くなり、カーディングされたナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の長さが短くなるが、より多くの分岐が発生するため、紡糸撚り工程によってナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束およびその分岐を、隣接するナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束およびその分岐と互いに絡み合って撚り合せて、長手方向に沿って配列された網状構造を形成し、分岐およびナノスケールの分岐が多いほど、網状構造が複雑になり、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の比表面積が大きくなり、互いの摩擦力が大きくなり、凝集力が大きくなるため、皮層自体の引張強度と耐摩耗性が向上し、これにより、糸番手が同じの場合、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束およびその分岐数が多くなり、絡み合う点も多くなり、糸むらが良くなり、品質および性能が高くなり、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束のこの天然で独特な構造的特徴が十分に利用される。コア糸の設定により、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束が短くカーディングされても、コアスパン糸の引張強度に影響を与えない。従って、本発明により、皮革から動物皮革繊維束を抽出して直接紡績すれば、基本の引張強度に達せず、番手数の多い糸の加工が極めて困難であったり、全く加工できないという従来技術の欠点が解決される。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、液体解繊、開繊やカーディングなどの各種工程で形成された紡糸可能な繊維束であり、コラーゲン繊維形成過程におけるプロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルに対して、このナノスケールの分岐は、独立し、分離され、その形態や構造は、プロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルとは明らかに異なり、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐の比表面積が著しく大きいため、動物皮革繊維束は、それ自体の特性に加えて、新たな機能、すなわち、大きな吸着機能を発揮することができ、この吸着機能により、独立し、分離されたナノスケールの分岐が発生し、動物皮革繊維束はアミノ酸配列によってペプチド鎖を形成し、さらにペプチド鎖によってコラーゲン分子を形成し、動物皮革繊維束中のこの特殊な組成物により、動物皮革繊維束は、光学特性に「ブルーシフト」という現象が発生するため、紫外線の吸収能力がより強くなる。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の紫外線吸着能力の改善に基づき、試験・比較することによると、その抗菌効果は非常に良好であり、既存の繊維材料自体の抗菌性を大きく上回る９５％以上の除菌率を達成することができる。
液体解繊とは、液体解繊機のローターの機械的作用、とローターの回転による油圧剪断作用によって、皮革または皮革切れ端中の動物皮革繊維束を抽出することである。具体的には、液体解繊機のローターの回転中、一方では、ローター上のブレードが皮革または皮革切れ端と作用するので、皮革または皮革切れ端とローターとの間に摩擦力などの作用力を生じさせ、他方では、ローターが強いウォーム回転を生じるので、ローターの周囲に高速の乱流領域が形成され、各領域で異なる液体の流速を生じさせ、皮革または皮革切れ端は互いに摩擦し、最終的に皮革繊維束を抽出する。
また、コラーゲン分子は、３本の左巻きα−鎖が互いに絡み合って構成されたトロポコラーゲンの右巻き複合らせん、すなわちコラーゲンらせんであり、このコラーゲンらせんがコラーゲンの二次構造となっている。コラーゲンの二次構造の高い安定性は、主に鎖間水素結合および分子内・分子間の鎖間共有結合架橋によるものであり、これまでに同定された最初の架橋構造は、主にＳｃｈｉｆｆ塩基架橋、β−ヒドロキシアルデヒド架橋やヒドロキシアルデヒドヒスチジン架橋などである。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐は、表面原子の数が多くなり、原子配位が不十分であり、表面エネルギーが高いため、これらの表面原子は活性が高く、非常に不安定で、他の原子と結合しやすく、鎖間の共有結合架橋作用に基づいて、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維を撚り加工で織り込んで皮層を形成した場合、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維本体およびその分岐並びに他のナノスケールの分岐と結合しやすく、同時に、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維本体に付着しており、動物皮革繊維本体は動物皮革繊維束に対して大きな機械的強度を提供し、さらに、動物皮革繊維本体間、ナノスケールの分岐間、動物皮革繊維本体とナノスケールの分岐の間が容易に織り込まれているため、糸の強度などの力学的性質が向上する。
上記第４の目的を達する第１の技術的解決手段は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の製品であって、前記のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を含む。
さらに、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束以外の他の織物繊維も含む、ということである。
上記第４の目的を達成する第２の技術的解決手段は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の製品であって、前記のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸を含む、ということである。
上記第４の目的を達成する第３の技術的解決手段は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の製品であって、前記のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸を含む、ということである。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束である。 カーディング前の動物皮革繊維束の電子顕微鏡写真である。 カーディング後のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の電子顕微鏡写真である。 ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の別の電子顕微鏡写真である。 ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の第３の電子顕微鏡写真である。 ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸の概略図である。 ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸の概略図である。 ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸から剥がれた、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の電子顕微鏡写真である。
以下、図面および具体的な実施形態と合わせて、本発明をさらに詳細に説明する。
図１〜図５に示すように、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束であって、動物皮革繊維本体１００を含み、動物皮革繊維本体は、紡糸可能な動物皮革繊維本体であり、動物皮革繊維本体に分岐１０１およびナノスケールの分岐１０２を有する。ナノスケールの分岐は、直径が２００ｎｍ以下のものを含む。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、液体解繊、開繊やカーディングなどの各種工程で形成された紡糸可能な繊維束であり、コラーゲン繊維形成過程におけるプロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルに対して、このナノスケールの分岐は、独立し、分離され、動物皮革繊維本体に付着しており、その形態や構造は、プロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルとは明らかに異なり、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐の比表面積が著しく大きいため、動物皮革繊維束は、それ自体の特性に加えて、新たな機能、すなわち、大きな吸着機能を発揮することができ、この吸着機能により、分離された、動物皮革繊維本体に付着している独立するナノスケールの分岐が発生し、動物皮革繊維束はアミノ酸配列によってペプチド鎖を形成し、さらにペプチド鎖によってコラーゲン分子を形成し、動物皮革繊維束中のこの特殊な組成物により、動物皮革繊維束は、光学特性に「ブルーシフト」という現象が発生するため、紫外線の吸収能力がより強くなる。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の紫外線吸着能力の改善に基づき、試験・比較することによると、その抗菌効果は非常に良好であり、既存の繊維材料自体の抗菌性を大きく上回る９５％以上の除菌率を達成することができる。
液体解繊とは、液体解繊機のローターの機械的作用、とローターの回転による油圧剪断作用によって、皮革または皮革切れ端中の動物皮革繊維束を抽出することである。具体的には、液体解繊機のローターの回転中、一方では、ローター上のブレードが皮革または皮革切れ端と作用するので、皮革または皮革切れ端とローターとの間に摩擦力などの作用力を生じさせ、他方では、ローターが強いウォーム回転を生じるので、ローターの周囲に高速の乱流領域が形成され、各領域で異なる液体の流速を生じさせ、皮革または皮革切れ端は互いに摩擦し、最終的に皮革繊維束を抽出する。
図２から分かるように、カーディング前に、動物皮革繊維は、液体解繊と開繊をした後、基本的には、粗い繊維束構造を示しており、図３〜図５に示すように、カーディング後、ナノスケールの動物皮革繊維分岐が発生し、電子顕微鏡写真から分かるように、図３では１９５．３ｎｍのナノスケールの分岐を有し、図４では１３９．６ｎｍのナノスケールの分岐を有し、図５では１１７．７ｎｍのナノスケールの分岐を有する。
また、コラーゲン分子は、３本の左巻きα−鎖が互いに絡み合って構成されたトロポコラーゲンの右巻き複合らせん、すなわちコラーゲンらせんであり、このコラーゲンらせんがコラーゲンの二次構造となっている。コラーゲンの二次構造の高い安定性は、主に鎖間水素結合および分子内・分子間の鎖間共有結合架橋によるものであり、これまでに同定された最初の架橋構造は、主にＳｃｈｉｆｆ塩基架橋、β−ヒドロキシアルデヒド架橋やヒドロキシアルデヒドヒスチジン架橋などである。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐は、表面原子の数が多くなり、原子配位が不十分であり、表面エネルギーが高いため、これらの表面原子は活性が高く、非常に不安定で、他の原子と結合しやすく、鎖間の共有結合架橋作用に基づいて、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維および他のナノスケールの分岐と結合しやすく、同時に、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維本体に付着しており、動物皮革繊維本体は動物皮革繊維束に対して大きな機械的強度を提供し、さらに、動物皮革繊維本体間、ナノスケールの分岐間、動物皮革繊維本体とナノスケールの分岐の間が容易に織り込まれているため、動物皮革繊維束の強度などの力学的性質が向上する。
図６に示すように、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束３を含み、図１に示すように、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束３は、動物皮革繊維本体１００を含み、動物皮革繊維本体は、紡糸可能な動物皮革繊維本体であり、動物皮革繊維本体１００に分岐１０１およびナノスケールの分岐１０２を有し、動物皮革繊維本体１００、分岐１０１およびナノスケールの分岐１０２は、互いに織り込まれて長手方向に沿って配列して撚り合わされている。ナノスケールの分岐は、直径が２００ｎｍ以下のものを含む。もちろん、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸に、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束以外の他の織物繊維を添加することも可能である。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸は、動物皮革繊維本体と分岐とナノスケールの分岐とが織り込まれて長手方向に沿って配列されるように、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を撚り合わせて製造される。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、液体解繊、開繊やカーディングなどの各種工程で形成された紡糸可能な繊維束であり、コラーゲン繊維形成過程におけるプロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルに対して、このナノスケールの分岐は、独立し、分離され、動物皮革繊維本体に付着しており、その形態や構造は、プロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルとは明らかに異なり、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐の比表面積が著しく大きいため、動物皮革繊維束は、それ自体の特性に加えて、新たな機能、すなわち、大きな吸着機能を発揮することができ、この吸着機能により、分離された、動物皮革繊維本体に付着している独立するナノスケールの分岐が発生し、動物皮革繊維束はアミノ酸配列によってペプチド鎖を形成し、さらにペプチド鎖によってコラーゲン分子を形成し、動物皮革繊維束中のこの特殊な組成物により、動物皮革繊維束は、光学特性に「ブルーシフト」という現象が発生するため、紫外線の吸収能力がより強くなる。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の紫外線吸着能力の改善に基づき、試験・比較することによると、その抗菌効果は非常に良好であり、既存の繊維材料自体の抗菌性を大きく上回る９５％以上の除菌率を達成することができる。
液体解繊とは、液体解繊機のローターの機械的作用、とローターの回転による油圧剪断作用によって、皮革または皮革切れ端中の動物皮革繊維束を抽出することである。具体的には、液体解繊機のローターの回転中、一方では、ローター上のブレードが皮革または皮革切れ端と作用するので、皮革または皮革切れ端とローターとの間に摩擦力などの作用力を生じさせ、他方では、ローターが強いウォーム回転を生じるので、ローターの周囲に高速の乱流領域が形成され、各領域で異なる液体の流速を生じさせ、皮革または皮革切れ端は互いに摩擦し、最終的に皮革繊維束を抽出する。
また、コラーゲン分子は、３本の左巻きα−鎖が互いに絡み合って構成されたトロポコラーゲンの右巻き複合らせん、すなわちコラーゲンらせんであり、このコラーゲンらせんがコラーゲンの二次構造となっている。コラーゲンの二次構造の高い安定性は、主に鎖間水素結合および分子内・分子間の鎖間共有結合架橋によるものであり、これまでに同定された最初の架橋構造は、主にＳｃｈｉｆｆ塩基架橋、β−ヒドロキシアルデヒド架橋やヒドロキシアルデヒドヒスチジン架橋などである。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐は、表面原子の数が多くなり、原子配位が不十分であり、表面エネルギーが高いため、これらの表面原子は活性が高く、非常に不安定で、他の原子と結合しやすく、鎖間の共有結合架橋作用に基づいて、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維を撚り加工で織り込んだ場合、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維本体およびその分岐並びに他のナノスケールの分岐と結合しやすく、同時に、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維本体に付着しており、動物皮革繊維本体は動物皮革繊維束に対して大きな機械的強度を提供し、さらに、動物皮革繊維本体間、ナノスケールの分岐間、動物皮革繊維本体とナノスケールの分岐の間が容易に織り込まれているため、糸の強度などの力学的性質が向上する。
図７および図８に示すように、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸は、コア糸２１を含み、コア糸２１には、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束３を撚り合わせて形成された皮層が巻き付けられ、図１に示すように、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、動物皮革繊維本体１００を含み、動物皮革繊維本体１００は、紡糸可能な動物皮革繊維本体であり、動物皮革繊維本体に分岐１０１およびナノスケールの分岐１０２を有し、動物皮革繊維本体１００、分岐１０１およびナノスケールの分岐１０２は、互いに織り込まれて長手方向に沿って配列して撚り合わされている。本実施例では、コア糸は、弾性コア糸であり得、こうして製造されたコアスパン糸が弾性を有する。ナノスケールの分岐は、直径が２００ｎｍ以下のものを含む。もちろん、皮層には、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束以外の他の織物繊維を添加することも可能である。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を撚り合わせて皮層を形成し、これにより、動物皮革繊維本体と分岐とナノスケールの分岐とが互いに織り込まれて長手方向に沿って配列され、皮層がコア糸外に巻き付けられる。
本発明に係るナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束をカーディングする際に、カーディングが十分であればあるほど、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束が多く分岐し、分岐およびナノスケールの分岐が多くなり、動物皮革繊維本体および分岐も細くなり、カーディングされたナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の長さが短くなるが、より多くの分岐が発生するため、紡糸撚り工程によってナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束およびその分岐を、隣接するナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束およびその分岐と互いに絡み合って撚り合せて網状構造を形成し、分岐およびナノスケールの分岐が多いほど、網状構造が複雑になり、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の比表面積が大きくなり、互いの摩擦力が大きくなり、凝集力が大きくなるため、皮層自体の引張強度と耐摩耗性が向上し、これにより、糸番手が同じの場合、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束およびその分岐数が多くなり、絡み合う点も多くなり、糸むらが良くなり、質量および性能が高くなり、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束のこの天然で独特な構造的特徴が十分に利用される。コア糸の設定により、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束が短くカーディングされても、コアスパン糸の引張強度に影響を与えない。従って、本発明により、皮革から動物皮革繊維束を抽出して直接紡績すれば、基本の引張強度に達せず、番手数の多い糸の加工が極めて困難であったり、全く加工できないという従来技術の欠点が解決される。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、液体解繊、開繊やカーディングなどの各種工程で形成された紡糸可能な繊維束であり、コラーゲン繊維形成過程におけるプロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルに対して、このナノスケールの分岐は、独立し、分離され、動物皮革繊維本体に付着しており、その形態や構造は、プロトフィブリル、サブフィブリル、フィブリルとは明らかに異なり、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐の比表面積が著しく大きいため、動物皮革繊維束は、それ自体の特性に加えて、新たな機能、すなわち、大きな吸着機能を発揮することができ、この吸着機能により、分離された、動物皮革繊維本体に付着している独立するナノスケールの分岐が発生し、動物皮革繊維束はアミノ酸配列によってペプチド鎖を形成し、さらにペプチド鎖によってコラーゲン分子を形成し、動物皮革繊維束中のこの特殊な組成物により、動物皮革繊維束は、光学特性に「ブルーシフト」という現象が発生するため、紫外線の吸収能力がより強くなる。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の紫外線吸着能力の改善に基づき、試験・比較することによると、その抗菌効果は非常に良好であり、既存の繊維材料自体の抗菌性を大きく上回る９５％以上の除菌率を達成することができる。
液体解繊とは、液体解繊機のローターの機械的作用、とローターの回転による油圧剪断作用によって、皮革または皮革切れ端中の動物皮革繊維束を抽出することである。具体的には、液体解繊機のローターの回転中、一方では、ローター上のブレードが皮革または皮革切れ端と作用するので、皮革または皮革切れ端とローターとの間に摩擦力などの作用力を生じさせ、他方では、ローターが強いウォーム回転を生じるので、ローターの周囲に高速の乱流領域が形成され、各領域で異なる液体の流速を生じさせ、皮革または皮革切れ端は互いに摩擦し、最終的に皮革繊維束を抽出する。
また、コラーゲン分子は、３本の左巻きα−鎖が互いに絡み合って構成されたトロポコラーゲンの右巻き複合らせん、すなわちコラーゲンらせんであり、このコラーゲンらせんがコラーゲンの二次構造となっている。コラーゲンの二次構造の高い安定性は、主に鎖間水素結合および分子内・分子間の鎖間共有結合架橋によるものであり、これまでに同定された最初の架橋構造は、主にＳｃｈｉｆｆ塩基架橋、β−ヒドロキシアルデヒド架橋やヒドロキシアルデヒドヒスチジン架橋などである。ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の場合、ナノスケールの分岐は、表面原子の数が多くなり、原子配位が不十分であり、表面エネルギーが高いため、これらの表面原子は活性が高く、非常に不安定で、他の原子と結合しやすく、鎖間の共有結合架橋作用に基づいて、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維を撚り加工で織り込んで皮層を形成した場合、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維本体およびその分岐並びに他のナノスケールの分岐と結合しやすく、同時に、ナノスケールの分岐は動物皮革繊維本体に付着しており、動物皮革繊維本体は動物皮革繊維束に対して大きな機械的強度を提供し、さらに、動物皮革繊維本体間、ナノスケールの分岐間、動物皮革繊維本体とナノスケールの分岐の間が容易に織り込まれているため、糸の強度などの力学的性質が向上する。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の製品であって、実施例１に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束によって製造される。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の製品であって、実施例２に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸によって製造される。
ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の製品であって、実施例３に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸によって製造される。
上記製品は、衣類、帽子、靴、靴下、手袋などの身につけられるもの、寝具、装飾材などを挙げることができる。
以下は、出願人の委託により、広東広紡試験計測技術股▲分▼有限公司が２０１９年４月８日に作成した抗菌試験報告書であり、この試験報告書が２０１９年４月１８日に発行され、番号（ＮＯ．）：１９Ｆ０２５３８、偽造防止コード：ＶＢＴＵ−ＩＮ１Ｌ−Ｓ８、報告書偽造防止問い合わせサイト：ｒｅｐｏｒｔ．ｇｚｔｚｓ．ｃｏｍ、試験報告書の内容は以下のとおりである。
Figure 2022500572
試験報告書によると、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束、糸などは、非常に高い抗菌効果があることがわかった。

Claims (16)

  1. 動物皮革繊維本体を含む動物皮革繊維束であって、動物皮革繊維本体にナノスケールの分岐を有することを特徴とする、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束。
  2. 動物皮革繊維本体は、紡糸可能な動物皮革繊維本体であることを特徴とする、請求項１に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束。
  3. ナノスケールの分岐は、直径が２００ｎｍ以下のものを含むことを特徴とする、請求項１に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束。
  4. ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を含み、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、動物皮革繊維本体を含み、動物皮革繊維本体に分岐およびナノスケールの分岐を有し、動物皮革繊維本体、分岐およびナノスケールの分岐は、互いに織り込まれて長手方向に沿って配列して撚り合わされていることを特徴とする、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸。
  5. 動物皮革繊維本体は、紡糸可能な動物皮革繊維本体であることを特徴とする、請求項４に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸。
  6. ナノスケールの分岐は、直径が２００ｎｍ以下のものを含むことを特徴とする、請求項４に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸。
  7. ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束以外の他の織物繊維をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸。
  8. コア糸を含む動物皮革繊維束コアスパン糸であって、コア糸には、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を撚り合わせて形成された皮層が巻き付けられ、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束は、動物皮革繊維本体を含み、動物皮革繊維本体に分岐およびナノスケールの分岐を有し、動物皮革繊維本体、分岐およびナノスケールの分岐は、互いに織り込まれて長手方向に沿って配列して撚り合わされていることを特徴とする、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸。
  9. 動物皮革繊維本体は、紡糸可能な動物皮革繊維本体であることを特徴とする、請求項８に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸。
  10. ナノスケールの分岐は、直径が２００ｎｍ以下のものを含むことを特徴とする、請求項８に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸。
  11. 皮層は、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束以外の他の織物繊維をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸。
  12. 前記コア糸は、弾性コア糸であることを特徴とする、請求項８に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸。
  13. 請求項１、２または３に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束を含むことを特徴とする、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の製品。
  14. ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束以外の他の織物繊維をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の製品。
  15. 請求項４〜７のいずれか１項に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束糸を含むことを特徴とする、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の製品。
  16. 請求項８〜１２のいずれか１項に記載のナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束コアスパン糸を含むことを特徴とする、ナノスケールの分岐を有する動物皮革繊維束の製品。
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