JP3105582B2 - 絹の固形化物の製造方法 - Google Patents

絹の固形化物の製造方法

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JP3105582B2 JP19453791A JP19453791A JP3105582B2 JP 3105582 B2 JP3105582 B2 JP 3105582B2 JP 19453791 A JP19453791 A JP 19453791A JP 19453791 A JP19453791 A JP 19453791A JP 3105582 B2 JP3105582 B2 JP 3105582B2
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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、絹の固形化物の製造方法
に関し、さらに詳しくは強度、耐水性、感触、外観など
に優れ、象牙代替品、判子など各種の用途に用い得るよ
うな絹の固形化物の製造方法に関する。
【0002】
【発明の技術的背景】絹は、例えば衣料用素材として広
く用いられてきている。絹は、衣料用として用いられる
場合には、繭から生糸に製糸して利用されるが、例え
ば、繊維度が著しく異なる糸、製糸工程で生じる屑糸、
傷繭などは、絹糸として利用されることなく、廃棄処分
される。
【0003】しかしながら、このように傷繭などを廃棄
してしまうことは省資源の観点からは好ましくない。ま
た、絹は、衣料用分野以外に、多方面にわたる新規用途
の開発、研究が進められている。たとえば、絹フィブロ
インフィルム、絹フィブロインのゲル化物及びその食
品、手術用の縫合糸、生体酵素の固定化材料等のバイオ
材料等々に応用されることが期待されている。
【0004】ところで、各種機能材料として用いられる
軽量な固形物としては、プラスチックが代表的である。
しかしながら、プラスチックは、廃棄処分にした場合
に、酸化などによって分解することなく長期間にわたり
そのまま存在し、ゴミ処理上社会問題となっている。
【0005】そこで、本願出願人は、上記問題点を解決
するべく鋭意検討した結果、絹の粉末を金型内にて20
0℃以下の温度及び100kg/cm2以上の圧力で加
熱圧縮すると、廃棄しても公害源とならず、機械的性質
などに優れた絹の固形化物が得られることなどを見い出
して、既に提案している(特願平2ー7925号参
照)。 しかしながら、耐水性、加工性(切削加工
性)、感触、外観などの点については、さらなる改良が
望まれている。
【0006】
【発明の目的】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れたものであって、耐水性、加工性(切削加工性)、機
械的強度などに優れ、しかも絹の有する特有な性質
(例:保湿性、感触、外観など)が保持された絹の固形
化物を容易に得ることができるような、絹の固形化物の
製造方法を提供することを目的としている。
【0007】また、本発明は、繭の有効利用を図り、各
種機能材料としても用いることが可能であり、しかも廃
棄処分とした場合に早期に腐敗・分解し、ゴミ処理上の
不都合もないような絹の固形化物を提供することを目的
とする。
【0008】
【発明の概要】本発明に係る絹の固形化物の製造方法
は、絹粉末とビニル系モノマーとを、好ましくは絹粉末
と、該絹粉末100重量部に対して5〜100重量部の
量のビニル系モノマーとを、例えば金型内にて、200
℃以下の温度及び100kg/cm2以上の圧力で加熱
圧縮することを特徴としている。
【0009】このような本発明に係る絹の固形化物の製
造方法によれば、耐水性、加工性(切削加工性)、機械
的強度などに優れ、しかも絹の有する特有な性質(例:
吸水性、放湿性、感触、外観)などを保持した絹の固形
化物を容易に得ることができる。
【0010】このようにして得られた絹の固形化物は、
たとえば人工骨、人工皮膚、コンタクトレンズなどの生
体適合材、または模造象牙、模造鼈甲、日用雑貨(判
子、ボタン等)などとして利用される。
【0011】しかも、このような絹の固形化物は、廃棄
処分に付された場合に、容易に分解されることから、ゴ
ミ処理上の不都合も解消できる。
【0012】
【発明の具体的説明】以下、本発明に係る絹の固形化物
の製造方法について具体的に説明する。本発明により得
られる絹の固形化物は、以下に述べるような製造方法で
製造される。絹粉末 本発明では、絹の固形化物を製造する際には絹粉末が用
いられるが、この絹粉末の平均粒径は、0.3〜300
μm、好ましくは50〜200μmである。
【0013】このような絹粉末は、例えば以下のように
して調製することができる。まずはじめに、繭または絹
を塩化カルシウムの水溶液に入れて絹溶液とし、これを
沸騰水中で処理し、透析膜を通して絹の濃縮を行う(絹
溶液のゲル化)。
【0014】次いで、これを冷凍し、再度常温に戻し、
次いで水を分離除去して得られた絹を凍結乾燥して絹粉
末を得る。また、その他の絹粉末の調製方法としては、
従来公知の種々の方法が採用され得るが、たとえば、繭
または絹を炭酸カルシウムの水溶液に入れ、攪拌後、析
出した凝固物を水に懸濁させ、塩酸を加えて二酸化炭素
を発生させ、その後絹の粉末を得る方法もある(特開昭
61-276825 号公報)。さらに、酸アルカリなどに一定時
間繭または絹を浸漬し、それらを機械的に、粉末化する
方法である。
【0015】本発明においては、このようにして得られ
た絹粉末と後述するビニル系モノマーとを、後述するよ
うに加熱圧縮するに先立ち、絹粉末に次のような前処理
を施してもよい。
【0016】第1の前処理手段としては、ホルマール化
処理がある。絹の粉末にホルマール化処理すると、乾強
度及び湿潤強度の増大、耐アルカリ製の向上、耐膨潤性
並びに耐摩耗性の改善を図ることができる。
【0017】絹のホルマール化処理は、たとえば次のよ
うにして行う。すなわち、ヘキサメチレンテトラミン水
溶液に酢酸を加え、その溶液に絹粉末を所定割合で浸漬
し、その溶液を所定温度に加熱する。加熱を終えたとこ
ろで、その溶液を吸引濾過し、処理粉末を取り出して、
所定温度でキュアリングを行う。そして、それを硫酸ナ
トリウム溶液などで洗浄し、さらに十分水洗して、脱
水、乾燥し、ホルマール化処理された絹粉末を得る。
【0018】第2の前処理手段としては、ウレタン化処
理がある。絹の粉末にウレタン化処理すると、機械的性
質を向上させることができる。絹のウレタン化処理は、
絹にイソシアネート類を反応させることにより行い、具
体的には、たとえば以下のようにして行う。
【0019】すなわち、たとえば熱反応型水溶液性ウレ
タン樹脂を濃度に応じて水と混合し攪拌する。次に、こ
の溶液に絹粉末を浸漬し、同時にウレタン化触媒を加
え、所定時間後に濾過、水洗、乾燥を順次行い、ウレタ
ン化処理された絹の粉末を得る。
【0020】なお、絹の前処理手段としては、前述した
例に限定されるものではなく、種々の手段を採用するこ
とができる。ビニル系モノマー 本発明では、上記の絹粉末とともに、ビニル系モノマー
が用いられる。
【0021】ビニル系モノマーとしては、グリシジルメ
タアクリレート(GMA)、メチルメタアクリレーレー
ト(MMA)、ポリエチレングリコールメタクリレート
(PEGDMA)、ヒドロキシメチルメタクリレート
(HEMA)、スチレン、塩化ビニル、アクリル酸、な
どが挙げられ、中でもGMA、MMAが好ましく用いら
れる。
【0022】本発明においては、このような絹粉末とビ
ニル系モノマーとの配合量は、特に限定されないが、好
ましくは、絹粉末100重量部に対してビニル系モノマ
ーは、5〜100重量部、さらに好ましくは10〜60
重量部の量で用いられる。
【0023】ビニル系モノマーの配合量が100重量部
を超えると、得られる成形品の絹的感触が薄れ、絹の吸
水性、放湿性が低下してしまう傾向があり、また5重量
部未満の量では、加工性が低下する傾向がある。
【0024】なお、絹の固形化物を製造する際には、上
記絹粉末およびビニル系モノマー以外に、充填剤、重合
開始剤、重合促進剤、乳化剤、PH調整剤、などを用い
てもよい。
【0025】充填剤としては、タンパク質、キトサン、
コラーゲンなどが挙げられる。本発明では、上記絹粉末
と上記ビニル系モノマーとを加熱・加圧するが、このよ
うな加熱加圧処理に先立ち、下記のように絹粉末とビニ
ル系モノマーとを混合して用いてもよく、あるいは、絹
粉末に該ビニル系モノマーをグラフト重合して、絹粉末
のグラフト処理物として用いてもよい。
【0026】絹粉末とビニル系モノマーとを混合するに
は、公知の方法を採用することができ、例えば、絹粉末
にミキサーなどを用いてビニル系モノマーを分散させる
などの方法を採用することができる。
【0027】また、絹粉末にビニル系モノマーをグラフ
ト重合するには、例えば、絹粉末およびビニル系モノマ
ーとともに、必要により、重合開始剤あるいは重合促進
剤、PH調整剤、乳化剤等を水に分散・混合したのち加
熱し、絹粉末に該ビニル系モノマーをグラフト重合し
て、絹粉末のグラフト処理物を得る。
【0028】次いで、得られた絹粉末のグラフト処理物
を水洗、乾燥する。なお、重合開始剤あるいは重合促進
剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過
酸化水素ベンゾル、第2セリウム塩アゾビスイソブチロ
ニトリルなどが挙げられ、PH調整剤としては、酢酸、
氷酢酸、蟻酸、硫酸などが挙げられ、乳化剤としては、
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸
ナトリウム、ラウリルエーテルなどが挙げられる。
【0029】また、絹粉末にビニル系モノマーをグラフ
ト重合するには、絹粉末を、上述したビニル系モノマー
が溶解されている有機溶媒に分散混合して、絹粉末表面
にグラフト重合による結合を形成し、絹粉末のグラフト
処理物を得ることもできる。
【0030】本発明においては、上記のように必要によ
り、予め、絹粉末とビニル系モノマーとを混合してなる
混合粉末、または、絹粉末にビニル系モノマーをグラフ
ト重合してなる絹のグラフト処理粉末を加圧・加熱する
が、このような加圧・加熱処理は、例えば常温にて、1
00kg/cm2以上の圧力、好ましくは500〜2
0,000kg/cm2程度の圧力で、通常5分間以
上、好ましくは10〜120分間程度加圧・成形したの
ち、次いで電気炉等で200℃以下の温度、好ましくは
100〜150℃程度の温度で、10〜120分間程度
加熱してもよい。
【0031】あるいは、絹粉末とビニル系モノマーとを
混合してなる混合粉末、または絹のグラフト処理粉末
を、例えば金型に充填し、上記と同様の加圧・加熱条件
下に10〜120分間程度加圧・加熱し、成形してもよ
い。
【0032】加熱の最適温度は、圧力によっても相違
し、一概に決定され得ないが、一般に、このように20
0℃以下の温度で加熱すると、絹の炭化が生じることが
少ない。また、100kg/cm2以上の圧力で加圧す
ると、プレス圧の上昇に応じて、得られる固形物の引張
強度が増大する傾向がある。
【0033】なお、本発明においては上記のように、絹
粉末とビニル系モノマーとの混合物を加圧した後に加熱
するなど、加熱と加圧とを別々に行ってもよく、また、
加熱と加圧とを同時に行ってもよい。
【0034】このようにして得られた絹の固形化物は、
X線解析により観察すると、β-シート構造をとってい
ることが確認される。絹の粉末に圧力と熱とを加えるこ
とにより、絹の分子構造がαーヘリックス構造からβ-シ
ート構造に転移したと考えられる。
【0035】また、本発明により得られる絹の固形化物
は耐水性、加工性に優れ、引張強度が約190kg/c
2以上であり、硬度が85(JISショアD硬度)以
上であり、伸びが0.5〜0.9%程度である。なお、
比重の減少に従い、強度が向上する傾向がある。
【0036】しかも、このような絹の固形化物は、絹繊
維の持つ諸特性(吸湿性、放湿性、電気絶縁性、紫外線
防止作用など)を有効に保持している。
【0037】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
絹の固形化物の製造方法によれば、所定の機械的強度を
有し、しかも絹の有する特殊な性質を保持した絹の固形
化物を容易に得ることができる。このようにして得られ
た絹の固形化物は、その性質を利用して、たとえば生体
適合材、または模造象牙、模造鼈甲などとして利用する
ことが期待される。しかも、このような絹の固形化物
は、廃棄処分に付された場合に、容易に腐敗するためゴ
ミ処理上の不都合もない。
【0038】
【実施例】以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき
説明するが、本発明はかかる実施例になんら制約される
ものではない。
【0039】
【実施例1】絹粉末400g、グリシジルメタアクリレ
ート(GMA)400g、過硫酸アンモニウム20g
を、pH3.0、浴比1:30の水浴中で、重合温度6
0℃、重合時間60分の条件下に反応させた後、マルセ
ル石鹸5g/リットル、浴比1:30、60℃で30分
ソーピングを行い水洗後乾燥し粉砕した。
【0040】上記グリシジルメタアクリレートで処理さ
れた絹粉末を金型に充填し、120℃の温度、700k
g/cm2の圧力で10分間の加熱加圧成形を行い角柱
体(15mm×15mm×60mm)を得た。
【0041】得られた角柱体について、下記の試験方法
に従って、比重、強度(kg/cm 2)、ショアD硬
度、伸度(%)を測定し、また耐水性、加工性を評価し
た。結果を第1表に示す。
【0042】[試験方法] 比重:JIS K 0061に準拠。 強度(kgf/cm2):短冊(5mm×20mm)をT
ENSILON UTM -III型(東洋測機(株)製)万能引張試験
機にて測定。 ショアD硬度:スプリング硬度計にて測定。 伸度(%):短冊(5mm×20mm)を万能引張試験
機にて測定。 耐水性:得られた角柱体を常温下に24時間放置した
後、水中に24時間浸漬し、形状を観測した。耐水性
は、良好(○)、やや悪い(△)、悪い(×)の三段階
にて評価した。 加工性:回転切削加工(537r.p.m)して、加工
性を判断した。加工性は、良好(○)、やや悪い
(△)、不可(×)の三段階にて評価した。
【0043】
【実施例2】実施例1において、シルクとビニル系モノ
マーとの配合比(シルク:ビニル系モノマー)を10
0:20とした以外は、実施例1と同様とした。結果を
第1表に示す。
【0044】
【実施例3】実施例1において、シルクとビニル系モノ
マーとの配合比(シルク:ビニル系モノマー)を10
0:10とした以外は、実施例1と同様とした。結果を
第1表に示す。
【0045】
【実施例4】実施例1において、絹粉末400g、メチ
ルメタアクリレーレート(MMA)320g、過硫酸カ
リウム10g、ラウリル硫酸ナトリウム60gを用い、
pH3.0、浴比1:30の水浴中で、重合温度90
℃、重合時間60分の条件下に反応させた後、実施例1
と同様の条件下にソーピング(後処理)を行い、水洗後
乾燥し粉砕した。
【0046】次いで、得られた粉砕物を実施例1と同様
に加熱加圧成形して角柱体を得、実施例1と同様の試験
を行った。結果を第1表に示す。
【0047】
【実施例5】実施例1において、グリシジルメタアクリ
レート(GMA)400gに代えて、スチレンモノマー
320gを用いた以外は実施例1と同様とした。
【0048】結果を第1表に示す。
【0049】
【実施例6】実施例1において、絹粉末400g、ヒド
ロキシメチルメタクリレート(HEMA)320g、過
硫酸カリウム20g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナト
リウム6gを用い、pH3.0、浴比1:15の水浴中
で、重合温度80℃、重合時間45分の条件下に反応さ
せた後、実施例1と同様の条件下にソーピング(後処
理)を行い、水洗後乾燥し粉砕した。
【0050】次いで、得られた粉砕物を実施例1と同様
に加熱加圧成形して角柱体を得、実施例1と同様の試験
を行った。結果を第1表に示す。
【0051】
【比較例1】実施例1において、絹粉末のみを直接金型
に充填し、実施例1と同様な条件下に加熱加圧成形を行
い角柱体を得た。
【0052】得られた角柱体について、実施例1と同様
の試験を行った。結果を第1表に示す。
【0053】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29K 103:00 C08L 89:00 (56)参考文献 特開 平3−211024(JP,A) 特開 昭61−276825(JP,A) 特開 平2−53841(JP,A) 特開 平1−293142(JP,A) 特開 昭56−40695(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 43/02,43/32,43/52 C08L 89/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絹粉末とビニル系モノマーとを100k
    g/cm2以上の圧力で圧縮し、かつ、200℃以下の
    温度で加熱することを特徴とする絹の固形化物の製造方
    法。
  2. 【請求項2】前記絹粉末とビニル系モノマーとを、絹粉
    末100重量部に対してビニル系モノマー5〜100重
    量部の量で用いることを特徴とする請求項1記載の、絹
    の固形化物の製造方法。
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