WO1996023020A1 - Procede de production de poudre fine de fibroine - Google Patents

Procede de production de poudre fine de fibroine Download PDF

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WO1996023020A1
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Kozo Tsubouchi
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12—Powdering or granulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H1/00—Macromolecular products derived from proteins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2389/00—Characterised by the use of proteins; Derivatives thereof

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing fine powder of silk fibroin from silk material.
  • Silk fiproin fine powder has use as an additive for food, drink and cosmetics.
  • a silk substance is dissolved in an aqueous solution containing a neutral salt, and then the neutral salt is removed to produce an aqueous fibroin solution.
  • a method is known in which a precipitant is added to the mixture to form a silk fiber mouth precipitate, and the precipitate is separated and dried, or the aqueous solution is freeze-dried.
  • An object of the present invention is to provide a method for industrially advantageously producing a fine crystalline silk fibroin powder from a silk substance.
  • the present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, It was completed.
  • a method for producing fine silk fibroin powder comprising pulverizing dried silk material.
  • the silk material used in the present invention includes a cocoon layer, cocoon thread, raw silk, silk fabric, waste material thereof, and the like.
  • the silk material is treated by contacting the alkaline aqueous solution with an aqueous alkaline solution at a temperature of 95 ° C. or higher, preferably about 100 ° C.
  • an aqueous alkaline solution As the alkaline substance in the alkaline aqueous solution, sodium carbonate, sodium carbonate, sodium hydroxide, hydroxide hydroxide, or the like can be used.
  • the degree of the aqueous solution is pH 11.5 or more, preferably PH 12 or more.
  • the treatment of the silk material with the aqueous solution is carried out by immersing the silk material in the aqueous solution.
  • the time (treatment time) for contacting the silk substance with the alkaline aqueous solution is a time sufficient for the strength of the silk substance to be degraded to a level suitable for pulverization, regardless of whether it is domestic or wild silk.
  • treatment time is 1 to 4 hours. If the raw silk fineness is large, if sericin adheres, or if it does not easily deteriorate like wild silk, it may take 2 to 3 hours or More time is needed.
  • the specific time required for contact with the alkaline aqueous solution is determined by the The relationship between the ease of pulverization and the contact time can be easily determined by examining the relationship with a simple preliminary experiment.
  • the alkaline material adhering thereto is removed by washing with water, dealkalized, and then dried.
  • the fine pulverization of the silk material can be performed by a general pulverization method, but it is preferable to perform the pulverization in advance using a two-stage pulverization process in which the material is coarsely ground and then finely pulverized.
  • the coarse grinding is preferably performed so as to obtain a pulverized product having an average size of about 15 to 30 ⁇ m
  • the fine pulverization is preferably performed so as to obtain a pulverized product having an average size of 3 to 6 / m. .
  • the silk material When the silk material is treated with an aqueous solution according to the present invention, the silk material is put into a bag formed in advance with a cloth having fine mesh-like voids, and It is preferable to immerse in an aqueous solution for treatment.
  • the components dissolved from the silk substance in the alkaline aqueous solution and very small silk particles at the time of the treatment are passed through the fine voids of the cloth forming the bag to form the bag.
  • 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.
  • a woven fabric formed of alkaline-resistant fibers ⁇ Non-woven fabric or the like can be used as the cloth material constituting the bag body.
  • 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, but in general, only a fine silk material having a size of 1 ⁇ m or less can be selectively passed in an alkaline aqueous solution. The dimensions are as follows.
  • the silk substance 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, the treated silk substance can be collected with high efficiency by performing the treatment with the alkaline aqueous solution and the dealkalization treatment after the treatment using the bag.
  • fine silk fibron powder can be industrially advantageously produced from a silk substance at a high yield.
  • the fine silk fibrin powder obtained according to the present invention is crystalline and has the same properties as silk yarn, and is excellent in hygroscopicity, moisture release and moisture permeability.
  • the method of the present invention does not use a step of completely dissolving the silk material at once, the processing operation is simple and simple, and the amorphous portion of the silk material is removed during the alkaline aqueous solution treatment. As a result, the resulting fine powder of silk fiber is excellent in crystallinity and excellent in performance as well as silk yarn. Therefore, the method of the present invention is excellent as an industrial production method of fine powder of crystalline silk fibroin.
  • Example 1 Using about 30 d (denile) raw silk as a sample, 1 part by weight of this raw silk is immersed in an aqueous alkaline solution consisting of 1 part by weight of sodium carbonate and 30 parts by weight of water. Boiled. In this treatment, as the treatment time elapses, the sample raw silk loses weight. Was.
  • 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 gZd.
  • the tensile strength was measured using Tensilon and UTM-I1 type as an apparatus.
  • 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.
  • the dried raw silk was coarsely pulverized to an average particle size of about 20 ⁇ m, and then finely pulverized.
  • an ordinary pulverizer (sample mill, manufactured by Fuji Electric Co., Ltd.) is used for the coarse pulverization
  • a fine pulverizer (current jet, manufactured by Nisshin Engineering) is used for the fine pulverization.
  • the particle size of the finely ground raw silk (fine silk fibroin powder) thus obtained was distributed in the range of 1 to 20 ⁇ m, and the average particle size was about 5 ⁇ m.
  • the Examination of fine powder with a polarizing microscope 4. 0 X 1 0- 3 ⁇ 5. indicates 0 X 1 0- 3 birefringence of generally known birefringence of silk Fuibu port in the value of the rate 5.
  • a 2 X 1 0 3 about the same value. Therefore, it is considered that the orientation of the fibroin molecules in the fine powder is the same as that of the silk fiproin as described above.
  • the X-ray diffraction photograph of the fine powder supports this, It showed the same / 3 type as silk thread.
  • the fine silk fibroin powder obtained according to the present invention had the same structure and function as the silk thread.
  • silk fibroin fine powder was obtained in a yield of about 70% by treating the raw silk with alkali for about 1 hour.
  • the experiment was carried out in the same manner as in Example 1 except that raw silk was put in a bag and subjected to a water treatment and a water washing treatment.
  • warp and weft 50 count
  • warp density 25 yarn Z cm
  • weft yarn density 20 yarn Z cm
  • thickness 0.25 mm
  • weight 120
  • a bag made of g / m cotton cloth was used. By using this bag, the dissolved substance and ultra-fine powder with a diameter of about 1 ⁇ m or less were removed through the cotton cloth into the bag.
  • the raw silk used as a raw material was subjected to an alkaline treatment for about 2 to 3 hours to obtain 70 to 60. /.
  • the ability to obtain fine powder of silk fibroin with high yield was obtained.
  • Example 2 The experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that silk fabric was used instead of raw silk. Also in this case, Alkali processing time: 1 hour, silk five mouth Fine powder was obtained with a yield of 75% (

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Description

明 細 書
絹フイブロイン微粉末の製造方法
技術分野
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。
背景技術
絹フィプロイン微粉末は、 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、 このような絹フイ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リ、 この水溶液に沈殿剤を添加して絹フイブ口イン 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、 絹物質をいつ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。
—方、 絹物質を機械力にょリ直接微粉砕化しようと しても、 絹物質は 機械的強度が大きく 、 非常に微粉化しにくいものであるため、 結晶性微 粉末を効率よく得ることができない。
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 造する方法を提供することをその課題とする。
発明の開示
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、 絹物質をアルカリ性水溶液と 9 5 °C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力リ と乾燥 を行い、 次いで得られた乾燥絹物質を微粉砕化することを特徴とする絹 フイブロイン微粉末の製造方法が提供される。
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、 絹物質をアルカリ性水 溶液と 9 5 °C以上の温度、 好ましくは約 1 0 0 °Cのアル力リ性水溶液と 接触させて処理する。 アルカリ性水溶液におけるアルカリ性物質と して は、 炭酸ナ ト リ ゥム、 炭酸力リ ウム、 水酸化ナト リ ウム、 水酸化力リ ゥ ム等を用いることができる。 水溶液のアル力リ性の程度は p H 1 1 . 5 以上、 好ましくは P H 1 2以上である。
アル力リ性水溶液による絹物質の処理は、 アル力リ性水溶液中に絹物 質を浸滾することによって実施される。
絹物質をアルカ リ性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 . 0 5 g Z d以下になるまでアル力 リ性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ゃセリ 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。 アルカ リ性水溶液と接触さ せるのに必要な具体的時間は、 アル力リ処理後の強度劣化した絹物質の 微粉碎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 とにょリ、 容易に定めることができる。
アル力リ性水溶液で処理した後の絹物質は、 これをアル力リ性水溶液 から分離した後、 それに付着するアル力リ性物質を水洗によリ除去して 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リ行うのが好 ましい。 粗粉砕は、 1 5〜 3 0 μ m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〜 6 / mの平均寸法の粉砕化物が得られる ように行うのが好ましい。
本発明によリ絹物質をアル力リ性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、 この袋体をアル力リ性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アルカ リ性水 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、 アルカリ性水溶液処理後において、 その絹物質の入った袋体 をアル力リ性水溶液中で複数回上下又は左右に振リ動かしたリ、 その袋 体をアルカ リ性水溶液に浸漬したリ引上げたリすること等によって、 絹 物質の可溶化成分と微細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。
袋体を構成する布状物と しては、 耐ァルカ リ性繊維で形成された織布 ゃ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、 一般的にはアルカリ性 水溶液中で 1 μ m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。
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、 アルカリ性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 ことによリ、 処理された絹物質を高効 率で回収することができる。
本発明によれば、 絹物質から絹フィブロン微粉末を収率よくかつ工業 的に有利に製造することができる。 本発明によリ得られる絹フイブロイ 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、 絹物質をいつ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ぁリ、 しかも、 アルカリ性水溶液処理に際 しては、 絹物質の非晶質部分が除去されるために、 得られる絹フイブ口 ィ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、 結晶性の絹フイブロイン微粉末のェ 業的製法と してすぐれたものである。
実施例
次に本発明を実施例によ リ さらに詳細に説明する。
実施例 1 試料と して約 3 0 d (デニ一ル） 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 3 0重量部からなるアル力リ性水溶液中に 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、 4 0分の処理では約 1 0%の重量減少を生じ, 1時間の処理では約 1 6 %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. 04 gZd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— I1 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 2 0 μ m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、 日清ェンジ二 ァリ ング社製） を用いた。
このようにして得た生糸の微粉碎化物 （絹フイブロイン微粉末） の粒 径は、 1〜 2 0 μ mの範囲に分布し、 その平均粒径は約 5 μ mであった。 次に、 前記微粉末を偏光顕微鏡で調べたところ、 4. 0 X 1 0— 3〜 5. 0 X 1 0— 3の複屈折率を示し、 一般に知られている絹糸フイブ口インの 複屈折率の値 5. 2 X 1 0 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、 絹糸フィプロインと同じ 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 /3型を示した。 さらに、 前記微粉末の D S C装置による熱測 定の結果から、 この微粉末の D S C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 は絹糸よリ約 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、 本発明にょリ得られる絹フイブロイン微粉末は、 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 7 0 %の収率で絹フィブロイン微粉末を得ることができた。
実施例 2
生糸を袋体に入れてアル力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 ： 5 0番手、 縦糸密度 ： 2 5本 Z c m、 横糸密度 ： 2 0本 Z c m、 厚さ ： 0 . 2 5 m m、 重さ ： 1 2 0 g / m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リ、 アル力リ処理中の溶解物や直径約 1 μ m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 のアル力 リ処理で、 7 0〜 6 0。/。の高収率で絹フィブロイン微粉末を得 ること力 ^できた。
実施例 3
実施例 1 において、 生糸の代リ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、 絹フイブ口 ィン微粉末を収率 7 5 %で得ることができた (

Claims

請求の範囲
( 1 ) 絹物質をアル力リ性水溶液と 9 5eC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 れた乾燥絹物質を微粉砕化することを特徴とする絹フイブロイン微粉末 の製造方法。
( 2 ) 絹物質とアルカリ性水溶液との接触を、 絹物質を微細な網目状空 隙を有する布状物で形成した袋体に入れ、 アル力リ性水溶液中に浸漬し て行う請求の範囲 （ 1 ) の方法。
(3) 該布状物の網目の寸法が、 1 μ m以下である請求の範囲 （ 2 ) の 方法。
(4 ) 該乾燥絹物質の微粉砕化を、 1 5〜 3 0 μ πιの平均寸法に粗粉化 した後、 3〜 6 μ mの平均寸法に微粉砕する請求の範囲 （ 1 ) 〜 （ 3) のいずれかの方法。
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