JP7366359B2 - 射出成形体、射出成形用組成物、及び射出成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る射出成形体は、熱可塑性樹脂と、前記熱可塑性樹脂中に分散した繊維長24mm以下のタンパク質短繊維と、を含む。
本実施形態に係る射出成形用組成物は、熱可塑性樹脂と、繊維長24mm以下のタンパク質短繊維と、を含む。本実施形態において、熱可塑性樹脂は上述の熱可塑性樹脂であってよい。また、タンパク質短繊維は、上述のタンパク質短繊維であってよい。
本実施形態に係る射出成形体は、射出成形法により成形された成形体であればよい。すなわち、射出成形体の製造方法は、射出成形法により射出成形体を成形する方法であればよい。射出成形体の製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
(1)プラスミド発現株の作製
ネフィラ・クラビペス(Nephila clavipes)由来のフィブロイン(GenBankアクセッション番号:P46804.1、GI:1174415)の塩基配列及びアミノ酸配列に基づき、配列番号1で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(以下、「PRT799」ともいう。)を設計した。なお、配列番号1で示されるアミノ酸配列は、ネフィラ・クラビペス由来のフィブロインのアミノ酸配列に対して、生産性の向上を目的としてアミノ酸残基の置換、挿入及び欠失を施したアミノ酸配列を有し、さらにN末端に配列番号6で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されている。
配列番号1で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする核酸を含むpET22b(+)発現ベクターで、大腸菌BLR(DE3)を形質転換した。当該形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む2mLのLB培地で15時間培養した。当該培養液を、アンピシリンを含む100mLのシード培養用培地(表1)にOD600が0.005となるように添加した。培養液温度を30℃に保ち、OD600が5になるまでフラスコ培養を行い(約15時間)、シード培養液を得た。
IPTGを添加してから2時間後に回収した菌体を20mM Tris-HCl buffer(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の菌体を約1mMのPMSFを含む20mMTris-HCl緩衝液(pH7.4)に懸濁させ、高圧ホモジナイザー(GEA Niro Soavi社製)で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで20mMTris-HCl緩衝液(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の沈殿物を100mg/mLの濃度になるように8M グアニジン緩衝液(8Mグアニジン塩酸塩、10mMリン酸二水素ナトリウム、20mMNaCl、1mMTris-HCl、pH7.0)で懸濁し、60℃で30分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ(三光純薬株式会社製のセルロースチューブ36/32)を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収し、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥粉末を回収することにより、クモ糸フィブロイン様タンパク質「PRT799」を得た。
(1)ドープ液の調製
ジメチルスルホキシド(DMSO)に、上述のクモ糸フィブロイン様タンパク質(PRT799)を濃度24質量%となるよう添加した後、溶解促進剤としてLiClを濃度4.0質量%となるように添加した。その後、シェーカーを使用して、クモ糸フィブロイン様タンパク質を3時間かけて溶解させ、DMSO溶液を得た。得られたDMSO溶液中のゴミと泡を取り除き、ドープ液とした。ドープ液の溶液粘度は90℃において5000cP(センチポアズ)であった。
上記のようにして得られたドープ液と図1に示される紡糸装置10を用いて公知の乾湿式紡糸を行って、クモ糸フィブロイン様タンパク質からなるモノフィラメントを得た。なお、ここでは、乾湿式紡糸を下記の条件で行った。
押出しノズル直径:0.1mm
押出し速度:327.6mL/時間
凝固液(メタノール)の温度:2℃
巻取り速度:99.5m/分
延伸倍率:4.52倍
乾燥温度:80℃
エアギャップ長さ:5mm
クモ糸フィブロイン様タンパク質繊維(PRT799)を卓上型繊維切断機(NP-300、インテック株式会社製)を用いて平均長さ5mmにカットして、タンパク質短繊維を得た。
得られたタンパク質短繊維とポリプロピレン(AZ864E4、住友化学株式会社製)とを、1.25:98.75(質量比)の割合で混練し、ペレット化することにより、ペレット状の混練物を得た。混練はミキサーで行った。次いで、ペレット状の混練物を成形原料として、射出成形機(EC40N、東芝機械株式会社製)を用いた射出成形を行い、150mm×150mm×3mmの射出成形体を得た。
得られた射出成形体を、一方向(以下、縦方向)及びそれに直交する方向(以下、横方向)の2方向でそれぞれ80mm×25mmにカットして曲げ試験用の試験片とした。試験機(島津製作所製、AG-50kNX)を用いて試験片の最大曲げ応力及び最大曲げ応力発現時の降伏歪みを測定した。なお、支点間距離は40mm、試験速度は5mm/min、圧子半径は5mm、支点半径は2mmとした。結果を表3に示す。表3中、降伏歪みは、最大曲げ応力発現時の降伏歪みを示す。
タンパク質短繊維を用いず、ポリプロピレンを成形原料として実施例1と同様の射出成形を行い、射出成形体を得た。得られた射出成形体について、実施例1と同様に最大曲げ応力及び最大曲げ応力発現時の降伏歪みを測定した。結果を表3に示す。
タンパク質短繊維とポリプロピレン(MA3N、日本ポリプロ株式会社製)とを、1:9(質量比)の割合で混練し、ペレット化することにより、ペレット状の混練物を得た。混練はミキサーで行った。次いで、ペレット状の混練物を、射出成形機(EC40N、東芝機械株式会社製)を用いて射出成形し、ISO20753で規定されるタイプA1多目的試験片を得た。
得られた射出成形体について、ISO178に従って曲げ試験を行い、曲げ弾性率及び曲げ強度を測定した。なお、試験速度は5mm/minとした。結果を表4に示す。
得られた射出成形体について、ISO527-1に従って引張試験を行い、引張強度を測定した。なお、試験速度は5mm/minとした。結果を表4に示す。
得られた射出成形体について、ISO179-1に従って衝撃試験(ノッチ付シャルピー)を行い、衝撃強度を測定した。結果を表4に示す。
得られた射出成形体について、ISO75-1に従ったフラットワイズ法により、荷重たわみ温度(HDT)を測定した。結果を表4に示す。
タンパク質短繊維を用いず、ポリプロピレンを成形原料として実施例2と同様の射出成形を行い、射出成形体を得た。得られた射出成形体について、実施例2と同様に曲げ弾性率、曲げ強度、引張強度、衝撃強度及び荷重たわみ温度(HDT)を測定した。結果を表4に示す
Claims (5)
- 熱可塑性樹脂と、前記熱可塑性樹脂中に分散した繊維長1mm以上24mm以下のタンパク質短繊維と、を含み、
前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンからなる群より選択される少なくとも一種を含有し、
前記タンパク質短繊維がクモ糸フィブロイン様タンパク質繊維を含有する、射出成形体。 - 前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンを含有する、請求項1に記載の射出成形体。
- 熱可塑性樹脂と、繊維長1mm以上24mm以下のタンパク質短繊維と、を含み、
前記タンパク質短繊維がクモ糸フィブロイン様タンパク質繊維を含有する、射出成形用組成物。 - 前記熱可塑性樹脂がポリプロピレンを含有する、請求項3に記載の射出成形用組成物。
- 請求項3又は4に記載の射出成形用組成物を加熱して、流動材料を得る加熱工程と、
前記流動材料を金型内に注入する注入工程と、
前記金型内に注入された前記流動材料を冷却して射出成形体を得る冷却工程と、
を含む、射出成形体の製造方法。
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