JP2615440C - - Google Patents

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JP2615440C
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silk
fine
aqueous solution
treatment
substance
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Japanese (ja)
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農林水産省蚕糸・昆虫農業技術研究所長
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】 本発明は絹物質から絹フィブロイン微粉末を製造する方法に関するものである 【0002】 【従来の技術】 絹フィブロイン微粉末は、飲食物や化粧品に対する添加剤としての用途を有す
る。 従来、このような絹フィブロイン微粉末を製造する方法としては、絹物質を中
性塩を含む水溶液に溶解させた後、その中性塩を除去してフィブロイン水溶液を
作り、この水溶液に沈殿剤を添加して絹フィブロインの沈殿を形成した後、この
沈殿を分離し、乾燥するか、あるいは前記水溶液を凍結乾燥する方法が知られて
いる。 しかしながら、このような方法は、絹物質をいったん水溶液とすることが必要
であるため、工業的には未だ満足すべきものではない。 一方、絹物質を直接微粉砕化しようとしても、この場合には、絹物質の一部は
分子構造が変化し、非結晶化するが、大部分は強度が大であるため変形はするも のの微粉末を得ることができない。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】 本発明は、絹物質から結晶性絹フィブロイン微粉末を工業的に有利に製造する
方法を提供することをその課題とする。 【0004】 【課題を解決するための手段】 本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。 即ち、本発明によれば、絹物質を炭酸ナトリウムの水溶液と95℃以上の温度
で接触させて強度劣化させた後、得られた絹物質の脱アルカリと乾燥を行い、次
いで得られた乾燥絹物質を平均粒径3〜6μmにまで微粉砕化することを特徴と
する絹フィブロイン微粉末の製造方法が提供される。 また、本発明によれば、絹フィブロイン微粉末が原料絹物質の結晶構造を保持
することを特徴とする上記絹フィブロイン微粉末の製造方法が提供され、 さらには、絹物質があらかじめ微細な網目状空隙を有する布状物で形成した袋
体に入れられていることを特徴とする上記絹フィブロイン微粉末の製造方法が提
供される。 【0005】 本発明で用いる絹物質には、まゆ層、まゆ糸、生糸、絹織物及びそれらの屑物
等が包含される。 本発明の方法を好ましく実施するには、先ず、絹物質を 水溶液と95℃以上の温度、好ましくは約100℃の炭酸ナトリウムの水溶液と
接触させて処理する。水溶液のアルカリ性の程度はpH11.5以上、好ましく
はpH12以上である。 炭酸ナトリウムの水溶液による絹物質の処理は、該水溶液中に絹物質を浸漬す
ることによって実施される。 絹物質を炭酸ナトリウムの水溶液と接触させる時間(処理時間)は、家蚕糸、
野蚕糸を問わず絹物質の強度が微粉末化に適した程度までに劣化するに充分な時 間である。例えば、絹糸の場合、その引張強度が約0.05g/d以下になるま
炭酸ナトリウムの水溶液と接触させればよい。一般的には、その処理時間は、
1〜4時間であり、生糸繊度が太い場合やセリシン固着が見られる場合、及び野
蚕糸のように劣化しにくい場合には2〜3時間又はそれ以上の時間がさらに必要
である。炭酸ナトリウムの水溶液と接触させるのに必要な具体的時間は、アルカ
リ処理後の強度劣化した絹物質の微粉砕化の容易さと接触時間との関係を簡単な
予備実験で調べることにより、容易に定めることができる。 【0006】 炭酸ナトリウムの水溶液で処理した後の絹物質は、これを該水溶液から分離し
た後、それに付着する炭酸ナトリウムを水洗により除去して脱アルカリし、次い
で乾燥する。 次に、このようにして得られる絹物質は、これを微粉砕化する。この絹物質の
微粉砕化は、一般の粉砕化方法により行うこともできるが、あらかじめ粗粉化し
た後微粉砕化する2段の粉砕化工程により行うのが好ましい。粗粉砕は、15〜
30μm程度の平均寸法の粉砕化物が得られるように行い、微粉砕は、3〜6μ
mの平均寸法の粉砕化物が得られるように行う。 【0007】 本発明により絹物質を炭酸ナトリウムの水溶液で処理する場合、絹物質は、こ
れをあらかじめ微細な網目状空隙を有する布状物で形成した袋体に入れ、この袋
体を炭酸ナトリウムの水溶液中に浸漬して処理するのが好ましい。このような処
理においては、その処理に際して絹物質から炭酸ナトリウムの水溶液中に溶解し
た成分と、非常に小さい絹粒子は、袋体を形成する布状物のその微細空隙を通過
させて袋体の外部へ容易に除去することができる。即ち、炭酸ナトリウムの水溶
液処理後において、その絹物質の入った袋体を過させて袋体の外部へ容易に除去
することができる。即ち、炭酸ナトリウムの水溶液処理後において、その絹物質
の入った袋体を過させて袋体の外部へ容易に除去することができる。即ち、炭酸
ナトリウムの水溶液処理後において、その絹物質の入った袋体を炭酸ナトリウム
の水溶液中で複数回上下又は左右に振り動かしたり、その袋体を炭酸ナトリウム
の水溶液に浸漬したり引上げたりすること等によって、絹物質の可溶化成分と微 な絹物質を袋体を形成する布状物の微細空隙を通して袋体の外部へ除去すること
ができる。 【0008】 袋体を構成する布状物としては、耐アルカリ性繊維で形成された織布や不織布
等を用いることができる。耐アルカリ性繊維としては、綿繊維や、合成樹脂繊維
等を挙げることができる。微細空隙の寸法は、除去すべき絹物質の寸法に応じて
、適宜選定されるが、一般的には炭酸ナトリウムの水溶液中で1μm以下の寸法
の微細絹物質のみが選択的に通過し得るような寸法である。 【0009】 前記のようにして絹物質を袋体内に入れて処理するときには、その処理後の水
洗に際し、絹物質をその袋体内に入れたまま行うことができる利点がある。そし
て、炭酸ナトリウムの水溶液による処理及びその処理後の脱アルカリ処理を袋体
を用いて行うことにより、処理された絹物質を高効率で回収することができる。 【0010】 【発明の効果】 本発明によれば、絹物質から平均粒径3〜6μmの絹フィブロン微粉末を収率
よく製造することができる。本発明により得られる絹フィブロイン微粉末は結晶
性のもので、絹糸と同等の特性を有し、吸湿性、放湿性、透湿性においてすぐれ
たものである。 本発明の方法は、絹物質をいったん完全溶解する工程を用いないことから、そ
の処理操作は簡単であり、しかも、炭酸ナトリウムの水溶液処理に際しては、絹
物質の非晶質部分が除去されるために、得られる絹フィブロイン微粉末は結晶性
のすぐれたもので、絹糸と同様に性能的にもすぐれている。従って、本発明の方
法は、結晶性の絹フィブロイン微粉末の工業的製法として優れたものである。 【0011】 【実施例】 次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。 【0012】 実施例1 試料として約30d(デニール)の生糸を用い、この生糸1重量部を、炭酸ナ
トリウム1重量部と水30重量部からなるアルカリ性水溶液中に浸漬して煮沸し
た。この処理においては、処理時間の経過とともに、試料生糸は重量減少を生じ
、40分の処理では約10%の重量減少を生じ、1時間の処理では約16%の重
量減少を生じた。 また、前記の処理においては、生糸の引張強度も処理時間の経過とともに劣化
し、1時間の処理により、その引張強度は約0.04g/dまで劣化した。 なお、この場合の引張強度は、装置として、テンシロン、UTM−II型を用い
て測定した。 次に、前記のようにして処理された生糸を、水洗した後脱水する工程を4回繰
返して脱アルカリした後、室温で乾燥した。 次に、この乾燥生糸を平均粒径約20μmに粗粉砕した後、微粉砕した。この
場合、粗粉砕には普通の粉砕機(サンプルミル、不二電気工業社製)を用い、微
粉砕には微粉砕機(カレントジェット、日清エンジニアリング社製)を用いた。 このようにして得た生糸の微粉砕化物(絹フィブロイン微粉末)の粒径は、1
〜20μmの範囲に分布し、その平均粒径は約5μmであった。 【0013】 次に、前記微粉末を偏光顕微鏡で調べたところ、4.0×10~3〜5.0×1
0~3の複屈折率を示し、一般に知られている絹糸フィブロインの複屈折率の値5
.2×10~3と同程度の値であった。従って、前記のようにして微粉末のフィブ
ロイン分子の配向は、絹糸フィブロインと同じであると考えられる。また、前記
微粉末のX線回折写真もこれを裏付け、絹糸と同じβ型を示した。さらに、前記
微粉末のDSC装置による熱測定の結果から、この微粉末のDSC曲線には結晶
化による発熱ピークは見られず、絹糸フィブロインと同程度の結晶性を有するこ
とが確認された。さらにまた、前記微粉末についての吸湿・放湿曲線から、この
ものは絹糸より約1%程度低い含水率を示しただけで、絹糸と同程度の吸・放湿
性能を有することが確認された。 以上のことから、本発明により得られる絹フィブロイン微粉末は、絹糸と同じ
構造と機能を有することが確認された。 前記のようにして、生糸に対し、約1時間のアルカリ処理で、約70%の収率
で絹フィブロイン微粉末を得ることができた。 【0014】 実施例2 生糸を袋体に入れてアルカリ処理及び水洗処理した以外は実施例1と同様にし
て実験を行った。この場合、袋体としては、縦横糸:50番手、縦糸密度:25
本/cm、横糸密度:20本/cm、厚さ:0.25mm、重さ:120g/m
2の綿布を袋体に形成したものを用いた。この袋体を用いることにより、アルカ
リ処理中の溶解物や直径約1μm以下の超微粉末をその綿布を通して袋体へ除去
することができた。 この実施例においては、原料として用いた生糸に対し、約2〜3時間のアルカ
リ処理で、70〜60%の高収率で絹フィブロイン微粉末を得ることができた。 【0015】 実施例3 実施例1において、生糸の代りに絹織物を用いた以外は同様にして実験を行っ
た。この場合にも、アルカリ処理時間:1時間で、絹フィブロイン微粉末を収率
75%で得ることができた。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing fine silk fibroin powder from a silk substance. 2. Description of the Related Art It has use as an additive for goods and cosmetics. Conventionally, as a method of producing such fine powder of silk fibroin, a silk substance is dissolved in an aqueous solution containing a neutral salt, and then the neutral salt is removed to form an aqueous fibroin solution, and a precipitant is added to the aqueous solution. It is known to add silk fibroin to form a precipitate and then separate and dry the precipitate or freeze-dry the aqueous solution. However, such a method is still unsatisfactory industrially because the silk substance needs to be made into an aqueous solution once. On the other hand, when the silk material is directly pulverized, in this case, a part of the silk material changes its molecular structure and becomes non-crystallized, but most of the silk material has high strength but is deformed but fine. Unable to obtain powder. [0003] An object of the present invention is to provide a method for industrially advantageously producing a fine crystalline silk fibroin powder from a silk material. Means for Solving the Problems The present inventor has made intensive studies to solve the above problems, and as a result, has completed the present invention. That is, according to the present invention, after the silk material is brought into contact with an aqueous solution of sodium carbonate at a temperature of 95 ° C. or more to deteriorate the strength, the resulting silk material is subjected to dealkalization and drying, and then the obtained dried silk A method for producing a fine silk fibroin powder is provided, which comprises pulverizing a substance to an average particle size of 3 to 6 μm . According to the present invention, there is also provided a method for producing the above-mentioned fine powder of silk fibroin, wherein the fine powder of silk fibroin retains the crystal structure of the raw silk material. A method for producing the fine powder of silk fibroin described above, wherein the method is contained in a bag formed of a cloth material having voids. [0005] The silk material used in the present invention includes cocoon layer, cocoon thread, raw silk, silk fabric, and their waste. To preferably carry out the method of the invention, the silk material is firstly treated with an aqueous solution and an aqueous solution of sodium carbonate at a temperature above 95 ° C., preferably about 100 ° C.
Contact and process. The degree of alkalinity of the aqueous solution is pH 11.5 or more, preferably
Has a pH of 12 or more. Treatment of the silk material with an aqueous solution of sodium carbonate is performed by immersing the silk material in the aqueous solution. The time (treatment time) for bringing the silk substance into contact with the aqueous solution of sodium carbonate is as follows:
It is a time sufficient for the strength of the silk material to be degraded to a level suitable for pulverization regardless of the wild silk. For example, in the case of a silk thread, it may be brought into contact with an aqueous solution of sodium carbonate until its tensile strength becomes about 0.05 g / d or less. Generally, the processing time is
It is 1 to 4 hours, and when the fineness of raw silk is large, when sericin is fixed, or when it is hard to deteriorate like wild silk, additional time of 2 to 3 hours or more is required. The specific time required for contact with the aqueous solution of sodium carbonate can be easily determined by examining the relationship between the ease of pulverization of the silk material with reduced strength after alkali treatment and the contact time by a simple preliminary experiment. be able to. [0006] The silk material after the treatment with the aqueous solution of sodium carbonate is separated from the aqueous solution, and the sodium carbonate adhering thereto is removed by washing with water, dealkalized, and then dried. Next, the silk material thus obtained is comminuted. The fine pulverization of the silk material can be performed by a general pulverization method, but is preferably performed in a two-stage pulverization step of preliminarily pulverizing and then pulverizing. The coarse grinding is 15-
The pulverization is performed so that a pulverized product having an average size of about 30 μm is obtained.
This is performed so as to obtain a pulverized product having an average size of m . [0007] When the silk material is treated with an aqueous solution of sodium carbonate according to the present invention, the silk material is put into a bag formed in advance of a cloth having fine mesh-like voids, and the bag is washed with sodium carbonate . The treatment is preferably carried out by immersion in an aqueous solution. In such a treatment, the components dissolved from the silk substance in the aqueous solution of sodium carbonate and very small silk particles at the time of the treatment are passed through the fine voids of the cloth-like material forming the bag to form the bag. It can be easily removed to the outside. That is, after the treatment with the aqueous solution of sodium carbonate , the bag containing the silk substance can be passed through and easily removed to the outside of the bag. That is, after the treatment with the aqueous solution of sodium carbonate , the bag containing the silk substance can be passed through and easily removed to the outside of the bag. That is, carbonic acid
After aqueous workup sodium, immersing a bag body having the silk substance or shaken several times vertically or horizontally in an aqueous solution of sodium carbonate <br/>, the bag body in an aqueous solution of sodium carbonate <br/> By soaking or pulling, the solubilizing component of the silk substance and the fine silk substance can be removed to the outside of the bag through the fine voids of the cloth forming the bag. [0008] As the cloth-like material constituting the bag body, a woven or non-woven fabric formed of alkali-resistant fibers can be used. Examples of the alkali resistant fiber include a cotton fiber and a synthetic resin fiber. The size of the fine voids is appropriately selected according to the size of the silk material to be removed. Generally, however, only a fine silk material having a size of 1 μm or less can be selectively passed in an aqueous solution of sodium carbonate. Dimensions. [0009] When the silk substance is put into the bag and treated as described above, there is an advantage that the washing can be performed while the silk substance is kept in the bag when washing with water. Then, by performing the treatment with the aqueous solution of sodium carbonate and the dealkalization treatment after the treatment using the bag body, the treated silk substance can be collected with high efficiency. According to the present invention, fine silk fibron powder having an average particle diameter of 3 to 6 μm can be produced from a silk substance with a high yield. The fine powder of silk fibroin obtained by the present invention is crystalline, has properties equivalent to silk yarn, and has excellent hygroscopicity, moisture release and moisture permeability. Since the method of the present invention does not use a step of completely dissolving the silk material, the treatment operation is simple, and the amorphous portion of the silk material is removed when the aqueous solution of sodium carbonate is used. In addition, the resulting silk fibroin fine powder has excellent crystallinity, and has excellent performance as well as silk yarn. Therefore, the method of the present invention is excellent as an industrial production method of crystalline silk fibroin fine powder. Next, the present invention will be described in more detail by way of examples. Example 1 A raw silk of about 30 d (denier) was used as a sample, and 1 part by weight of the raw silk was immersed in an alkaline aqueous solution consisting of 1 part by weight of sodium carbonate and 30 parts by weight of water and boiled. In this treatment, as the treatment time elapses, the raw silk sample loses weight, the treatment for 40 minutes loses about 10%, and the treatment for 1 hour loses about 16%. In the above treatment, the tensile strength of the raw silk also deteriorated with the lapse of the treatment time, and after one hour of treatment, the tensile strength was reduced to about 0.04 g / d. In addition, the tensile strength in this case was measured using Tensilon and UTM-II type as an apparatus. Next, the raw silk treated as described above was washed with water and then dehydrated four times to remove alkali, and then dried at room temperature. Next, the dried raw silk was coarsely pulverized to an average particle size of about 20 μm and then finely pulverized. In this case, an ordinary pulverizer (sample mill, manufactured by Fuji Electric Co., Ltd.) was used for coarse pulverization, and a fine pulverizer (Current Jet, manufactured by Nisshin Engineering Co., Ltd.) was used for fine pulverization. The particle size of the finely pulverized raw silk (fine silk fibroin powder) thus obtained is 1
-20 μm, and the average particle size was about 5 μm. Next, when the fine powder was examined with a polarizing microscope, it was found that the fine powder was 4.0 × 10 to 3 to 5.0 × 1.
It shows a birefringence of 0 to 3 and has a birefringence value of 5 for a generally known silk fibroin.
. The value was about the same as 2 × 10 to 3 . Therefore, it is considered that the orientation of the fibroin molecules in the fine powder as described above is the same as that of the silk fibroin. Further, the X-ray diffraction photograph of the fine powder confirmed this, and showed the same β-type as the silk thread. Further, from the result of heat measurement of the fine powder by a DSC device, no exothermic peak due to crystallization was observed in the DSC curve of this fine powder, and it was confirmed that the fine powder had the same crystallinity as silk fibroin. Furthermore, from the moisture absorption / desorption curve of the fine powder, it was confirmed that this powder showed only about 1% lower moisture content than the silk thread, and had the same absorption / desorption performance as the silk thread. . From the above, it was confirmed that the fine powder of silk fibroin obtained by the present invention had the same structure and function as silk thread. As described above, silk fibroin fine powder was obtained at a yield of about 70% by subjecting raw silk to alkaline treatment for about 1 hour. Example 2 An experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that raw silk was put in a bag and subjected to an alkali treatment and a water washing treatment. In this case, as the bag, warp and weft: 50th, warp density: 25
Yarn / cm, weft yarn density: 20 yarns / cm, thickness: 0.25 mm, weight: 120 g / m
What used the cotton cloth of No. 2 formed in the bag body was used. By using this bag, dissolved matter during the alkali treatment and ultrafine powder having a diameter of about 1 μm or less could be removed to the bag through the cotton cloth. In this example, silk fibroin fine powder could be obtained in a high yield of 70 to 60% by subjecting raw silk used as a raw material to an alkali treatment for about 2 to 3 hours. Example 3 An experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that silk fabric was used instead of raw silk. In this case, too, silk fibroin fine powder could be obtained in a yield of 75% in an alkali treatment time of 1 hour.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 絹物質を炭酸ナトリウムの水溶液と95℃以上の温度で接触
させて強度劣化させた後、得られた絹物質の脱アルカリと乾燥を行い、次いで得
られた乾燥絹物質を平均粒径3〜6μmにまで微粉砕化することを特徴とする絹
フィブロイン微粉末の製造方法。 【請求項2】絹フィブロイン微粉末が原料絹物質の結晶構造を保持すること
を特徴とする請求項1の絹フィブロイン微粉末の製造方法。 【請求項3】絹物質があらかじめ微細な網目状空隙を有する布状物で形成し
た袋体に入れられていることを特徴とする請求項1又は請求項2の絹フィブロイ
ン微粉末の製造方法。
Claims 1. After the silk substance is brought into contact with an aqueous solution of sodium carbonate at a temperature of 95 ° C. or more to reduce the strength, the resulting silk substance is subjected to dealkalization and drying, and then obtained. A method for producing fine powder of silk fibroin, comprising pulverizing the dried silk material to an average particle size of 3 to 6 μm . 2. The process for producing fine silk fibroin powder according to claim 1, wherein the fine silk fibroin powder retains the crystal structure of the raw silk material. 3. The method for producing a fine powder of silk fibroin according to claim 1, wherein the silk substance is placed in a bag formed of a cloth having fine mesh-like voids in advance.

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