WO2020262602A1 - 合成皮革及びその製造方法、並びに合成皮革用接着剤 - Google Patents
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- D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
- D06N3/12—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. gelatine proteins
Definitions
- the present invention relates to synthetic leather, a method for producing the same, and an adhesive for synthetic leather.
- Such synthetic leather has been used as a substitute for natural leather.
- Such synthetic leather is generally configured to include a base material layer containing a fiber base material, and a non-woven fabric or a knitted body is usually used for the fiber base material layer included in the base material layer.
- Patent Document 1 describes a method for producing artificial leather by impregnating a non-woven fabric pretreated with a paste polymer substance with a polyurethane resin solution and wet-coagulating it, and then removing the glue polymer substance to produce artificial leather.
- a method for producing artificial leather which comprises a step of impregnating a mixed emulsion of reactive methyl H silicon and a metal catalyst and then heating at 100 to 150 ° C.
- polyurethane resin or vinyl chloride resin is laminated and formed as a skin layer on the surface of a base material such as a woven fabric or knitted fabric made of synthetic fiber such as polyethylene terephthalate (PET).
- a base material such as a woven fabric or knitted fabric made of synthetic fiber such as polyethylene terephthalate (PET).
- PET polyethylene terephthalate
- Patent Document 2 describes a human being characterized in that the solvent-free polyurethane resin contains 85 to 95% by weight, and the soy protein isolate having an average diameter of 1 to 75 ⁇ m contains 5 to 15% by weight.
- a skin-like solvent-free polyurethane-based artificial leather is disclosed.
- the synthetic leather disclosed in Patent Document 2 Since the synthetic leather disclosed in Patent Document 2 has excellent water absorption ability, it is said that it has very excellent sensibilities such as tactile sensation and can feel human skin. However, even in the synthetic leather described in Patent Document 2, since the base material is made of synthetic fibers and most of the skin layer is made of polyurethane resin, the production energy can be reduced at all. I didn't get it.
- the base material layer with a protein material.
- some protein materials shrink when they come into contact with water, and there is concern that artificial leather made of such protein materials will undergo significant dimensional changes due to contact with water.
- the epidermis layer is integrally laminated on the base material layer by an adhesive.
- a synthetic resin such as polyvinyl alcohol (PVA) is often used as an adhesive for adhering the base material layer and the epidermis layer. Therefore, conventional synthetic leather cannot meet the demand for reduction of environmental load in recent years as long as an adhesive made of synthetic resin is used even if the base material layer is composed of a protein material. It was.
- the present invention has been made in the background of the above circumstances, and the first object thereof is to have sufficient hygroscopicity, reduce the energy required for production, and use water. It is to provide synthetic leather in which the dimensional change due to contact is suppressed as much as possible.
- a second object of the present invention is to provide a method capable of advantageously producing synthetic leather in which dimensional changes due to contact with water are suppressed as much as possible.
- a third object of the present invention is to provide synthetic leather that can contribute to reduction of environmental load by using an adhesive for synthetic leather having biodegradability.
- a fourth object of the present invention is to provide a method capable of advantageously producing synthetic leather that can contribute to the reduction of environmental load.
- a fifth object of the present invention is to provide a biodegradable synthetic leather adhesive.
- the present invention for solving the first problem relates to, for example, the following inventions.
- Synthetic leather comprising a base material layer containing a fiber base material, wherein the fiber base material contains protein fibers and is shrink-proof.
- the present invention for solving the second problem relates to, for example, the following inventions.
- a step of impregnating a fiber base material made of a non-woven fabric with an impregnating solution containing a polymer substance and coagulating the polymer substance to form a base material layer is provided, and the non-woven fabric contains protein fibers and A method of manufacturing synthetic leather that is shrink-proof.
- a method for producing synthetic leather comprising a step of forming a skin layer on a base material layer containing a fiber base material made of a knitted body, wherein the knitted body contains protein fibers and is shrink-proof.
- the present invention for solving the third problem relates to, for example, the following inventions.
- a skin layer, a base material containing a fiber base material, and an adhesive layer for adhering the skin layer and the base material layer to each other are provided, and the adhesive layer contains spider silk fibroin. Synthetic leather.
- the present invention for solving the fourth problem relates to, for example, the following inventions.
- [4-1] A method for producing synthetic leather in which a skin layer, a base material containing a fiber base material, and the skin layer and the base material layer are adhered to each other, on the skin layer.
- a method comprising a step of forming an adhesive layer containing spider fibroin and a step of adhering the skin layer and the base material layer via the adhesive layer.
- the present invention for solving the fifth problem relates to, for example, the following inventions.
- a synthetic leather having sufficient hygroscopicity, capable of suppressing dimensional change due to contact with water as much as possible, and reducing energy required for production. be able to.
- synthetic leather which has sufficient hygroscopicity, can suppress dimensional change due to contact with water as much as possible, and can reduce energy required for manufacturing. It is possible to provide an advantageous manufacturing method of.
- the third invention it is possible to provide synthetic leather that contributes to reduction of environmental load by using an adhesive for synthetic leather having biodegradability.
- the fourth invention it is possible to provide an advantageous method for producing synthetic leather that contributes to reduction of environmental load by using an adhesive for synthetic leather having biodegradability.
- the synthetic leather according to the embodiment of the present invention includes a base material layer containing a non-woven fabric as a fiber base material and a polymer substance.
- the base material layer can be said to be a layer in which the non-woven fabric and the impregnated body made of the polymer substance impregnated in the non-woven fabric are integrated, or the non-woven fabric is embedded in the layer formed of the polymer substance. It can also be called a layer.
- the non-woven fabric contains protein fibers and is shrink-proof.
- the non-woven fabric as the main material contains protein fibers, the hygroscopicity is improved and the energy required for production is reduced. Further, in the synthetic leather according to the present embodiment, since the non-woven fabric as the main material is shrink-proof, the dimensional change due to contact with water is suppressed.
- Synthetic leather is also called artificial leather.
- woven fabric, knitted fabric, non-woven fabric, etc. are used as a base material, and the base material is impregnated or coated with a resin (polymer) such as vinyl chloride or polyurethane, or a resin (polymer).
- a resin such as vinyl chloride or polyurethane, or a resin (polymer).
- the synthetic leather is referred to as so-called artificial leather (a special non-woven fabric (a base material mainly composed of a fiber layer having a random three-dimensional three-dimensional structure) impregnated with polyurethane or a polymer substance having similar flexibility. Those using) are also included.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of synthetic leather according to an embodiment.
- the synthetic leather 10 shown in FIG. 1 includes a base material layer 3 containing a non-woven fabric 1 and a polymer substance 2.
- the base material layer 3 may be composed of, for example, a layer of a polymer substance 2 in which a non-woven fabric 1 is embedded.
- the base material layer 3 may be a non-porous layer or a porous layer.
- the non-woven fabric contains protein fibers and is shrink-proof.
- the non-woven fabric can be produced by a known production method, for example, using fibers containing at least a part of protein fibers. Specifically, for example, a web (including a single-layer web and a laminated web) is formed from fibers containing at least a part of protein fibers by a dry method, a wet method, an air-laid method, or the like, and then a chemical bond method is used.
- a non-woven fabric can be obtained by bonding the fibers of the web by (immersion method, spray method, etc.) and needle punching method.
- Non-wovens also include, for example, the protein in a solvent such as dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), formic acid, or hexafluoroisopropanol (HFIP), optionally as an inorganic as a dissolution accelerator. It can also be obtained by adding it together with a salt and dissolving it to prepare a dope solution, and then spinning the dope solution by an electrospinning method (electrostatic spinning method).
- DMSO dimethyl sulfoxide
- DMF N, N-dimethylformamide
- HFIP hexafluoroisopropanol
- the non-woven fabric may contain raw material fibers other than protein fibers.
- raw material fibers other than protein fibers include synthetic fibers such as nylon, polyester, polyamide, polyacrylonitrile, polyolefin, polyvinyl alcohol, polyethylene terephthalate and polytetrafluoroethylene, recycled fibers such as cupra, rayon and lyocell, and cotton.
- natural fibers such as hemp and silk.
- the fiber density (weight), porosity, bulk density, etc. of the non-woven fabric can be adjusted by, for example, increasing or decreasing the amount of fibers constituting the web, or increasing or decreasing the number of laminated webs.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of synthetic leather according to another embodiment.
- the synthetic leather 20 shown in FIG. 2 includes a base material layer 3 containing a non-woven fabric 1 and a polymer substance 2, and an adhesive layer 4 (first adhesive layer) laminated on one surface of the base material layer 3.
- a skin layer 5 (first skin layer) laminated on the surface opposite to the surface on which the base material layer 3 of the adhesive layer 4 (first adhesive layer) is laminated is provided.
- the synthetic leather comprises a base material layer 3, an adhesive layer 4 (first adhesive layer) laminated on one surface of the base material layer 3, and an adhesive layer 4 ( The skin layer 5 (first skin layer) laminated on the surface opposite to the surface on which the base material layer 3 of the first adhesive layer) is laminated, and the adhesive layer 4 (first) of the base material layer 3.
- the adhesive layer 4 does not necessarily have to be interposed between the base material layer 3 and the skin layer 5.
- Such synthetic leather is preferably used for clothing or shoes.
- the synthetic leather may include a base material layer and a polyurethane microporous coating layer (first microporous coating layer) laminated on one surface of the base material layer. .. Further, in synthetic leather, a base material layer, a polyurethane microporous coating layer (first microporous coating layer) laminated on one surface of the base material layer, and a first microporous coating layer are laminated. A polyurethane microporous coating layer (second microporous coating layer) laminated on the surface opposite to the surface to which the surface is formed may be provided.
- the polyurethane microporous coating layer refers to a layer having a microporous structure containing polyurethane as a main component.
- the surface of the polyurethane microporous coating layer is embossed (processed by pressing with a hot roll, etc.), puff suede processed (processed by applying sandpaper, etc.), gravure processed (processed by gravure printing, etc.), etc.
- the surface may be processed.
- the synthetic leather may have a brushed / shirred base layer. Since the surface of the base material layer of such synthetic leather is raised, the fineness of the non-woven fabric used for the base material layer affects the texture of the synthetic leather. Moreover, such synthetic leather is excellent in breathability.
- the synthetic leather according to another embodiment of the present invention includes a base material layer including a knitted body as a fiber base material and a skin layer bonded to the base material layer.
- the knitted body contains protein fibers and is shrink-proofed.
- the base material layer (knitted body) which is the main material contains protein fibers, the hygroscopicity is improved and the energy required for production is reduced. Further, in the synthetic leather according to the present embodiment, since the base material layer (knitted body) which is the main material is shrink-proof, the dimensional change due to contact with water is suppressed.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the synthetic leather according to the embodiment.
- the synthetic leather 30 shown in FIG. 3 is formed by joining a base material layer 3 made of a knitted body and a skin layer 5.
- the epidermis layer 3 also functions as a shape-retaining layer for maintaining the shape of the synthetic leather.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of synthetic leather according to another embodiment.
- the synthetic leather 40 shown in FIG. 4 is formed by joining a base material layer 3 made of a knitted body and a skin layer 5 via an adhesive layer 4.
- the epidermis layer 5 also functions as a shape-retaining layer for maintaining the shape of the synthetic leather.
- the adhesive layer 4 is formed when the base material layer 3 and the skin layer 5 are bonded with an adhesive (for example, a polyurethane adhesive or an adhesive for synthetic leather containing spider silk fibroin described later) (for example). It is a layer formed in (when synthetic leather is manufactured by the dry method), and is not essential.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of synthetic leather according to another embodiment.
- the synthetic leather 50 shown in FIG. 5 is formed by joining a base material layer 3 made of a knitted body and a porous layer 6.
- the porous layer 6 functions as an epidermis layer.
- the porous layer 6 can be formed, for example, by producing synthetic leather by a wet method.
- the synthetic leather 50 shown in FIG. 5 is subjected to surface processing such as embossing, buff suede processing, gravure printing, and film laminating processing on the surface of the porous layer 6 (the surface opposite to the surface bonded to the base material layer 3). It may be applied.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of synthetic leather according to another embodiment.
- the synthetic leather 60 shown in FIG. 6 is bonded to the base material layer 3 made of a knitted body, the porous layer 6 bonded to the base material layer 3, and the surface of the porous layer 6 opposite to the base material layer 3. It has a skin layer 5 and the like.
- the synthetic leather 60 shown in FIG. 6 is, for example, gravure-printed or film-laminated on the surface of the porous layer 6 of the synthetic leather 50 shown in FIG. 5 (the surface opposite to the surface bonded to the base material layer 3). It can be manufactured by applying the surface processing of.
- the epidermis layer 5 and the porous layer 6 also function as a shape-retaining layer for maintaining the shape of the synthetic leather.
- the porous layer 6 and the epidermis layer 5 may be joined via an adhesive layer (not shown).
- the base material layer mainly contains a knitted body.
- the base material layer may be made of a knitted body, but it does not exclude the inclusion of other components as long as the function as the base material layer is not impaired.
- the knitted body contains protein fibers and is shrink-proof.
- the knitted body is a general term for knitted fabrics and woven fabrics.
- the knitted fabric is a knitted fabric having a weft knitting structure such as a horizontal knitting or a circular knitting (also simply referred to as a "weft knitting fabric”), or a knitted fabric having a warp knitting structure such as a tricot or Russell (also simply called a "warp knitted fabric”). It may be any of.).
- the woven fabric may be a woven fabric having any of a plain weave, a twill weave, and a satin weave.
- the knitted body may be an unprocessed knitted body itself obtained by knitting or weaving, or may be a knitted body that has been knitted or woven and then subjected to a process such as water repellent treatment.
- the braided body can be obtained by knitting or weaving a raw material yarn.
- a known method can be used as the knitting method and the weaving method.
- the knitting machine to be used for example, a circular knitting machine, a warp knitting machine, a flat knitting machine and the like can be used, and from the viewpoint of productivity, the use of a circular knitting machine is preferable.
- the flat knitting machine include a molding knitting machine and a non-sewn knitting machine, but it is more preferable to use a non-sewn knitting machine because the knitted fabric can be manufactured in the form of a final product.
- the loom used include a shuttle loom and a non-shuttle loom such as a gripper loom, a rapier loom, and an air jet loom.
- the raw material yarn may be a single yarn, a composite yarn (for example, a blended yarn, a mixed fiber yarn, a covering yarn, etc.), or a combination thereof may be used.
- the single yarn and the composite yarn may be spun yarns in which short fibers are twisted, or filament yarns in which long fibers are twisted.
- the composite yarn may be composed of different types of protein fibers, or may be composed of protein fibers and other fibers.
- Other fibers include, for example, synthetic fibers such as nylon, polyester, polyamide, polyacrylonitrile, polyolefin, polyvinyl alcohol, polyethylene terephthalate and polytetrafluoroethylene, recycled fibers such as cupra, rayon and lyocell, cotton, linen and silk. Natural fiber can be mentioned.
- the proportion of protein fibers in the knitted body is, for example, 30% by mass or more, 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass based on the total mass of the knitted body. % Or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, or 95% by mass or more.
- the protein fiber can be obtained, for example, by dissolving the protein in a soluble solvent to prepare a dope solution, and spinning by a known spinning method such as wet spinning, dry spinning, dry wet spinning, or melt spinning.
- a solvent capable of dissolving the protein include dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), formic acid, hexafluoroisopropanol (HFIP) and the like.
- An inorganic salt may be added to the solvent as a dissolution accelerator.
- FIG. 12 is an explanatory diagram schematically showing an example of a spinning device for producing protein fibers.
- the spinning device 1000 shown in FIG. 12 is an example of a spinning device for dry / wet spinning, and includes an extrusion device 101, an undrawn yarn manufacturing device 102, a moist heat drawing device 103, and a drying device 104.
- the doping solution 106 stored in the storage tank 107 is pushed out from the base 109 by the gear pump 108.
- the dope solution may be filled into a cylinder and extruded from a nozzle using a syringe pump.
- the extruded doping liquid 106 is supplied into the coagulating liquid 111 of the coagulating liquid tank 120 through the air gap 119, the solvent is removed, the protein is coagulated, and a fibrous coagulated body is formed.
- the fibrous solidified body is supplied into the hot water 112 in the stretching bath 121 and stretched.
- the draw ratio is determined by the speed ratio between the supply nip roller 113 and the take-up nip roller 114. Then, the stretched fibrous coagulant is supplied to the drying device 104 and dried in the yarn path 122 to obtain the protein fiber 136 as the winding body 105.
- 118a to 118g are thread guides.
- shrink-proof treatment As a method of shrink-proofing the non-woven fabric or knitted body constituting the fiber base material of the base material layer, for example, a method of irreversibly shrinking the protein fibers after spinning and before contacting with water by contacting with water.
- Water shrinkage method a method of heating the protein fibers after spinning and before contacting with water, and relaxing the heated protein fibers to irreversibly shrink them (dry heat shrinkage method) can be exemplified. Both the water shrinkage method and the dry heat shrinkage method may be carried out on the protein fibers before the non-woven fabric or the braided body is manufactured, or may be carried out on the non-woven fabric or the braided body after the manufacture.
- the irreversible contraction of protein fibers is considered to occur, for example, for the following reasons. That is, one reason is considered to be due to the secondary or tertiary structure of the protein fiber, and another reason is that the residual stress is generated in the protein fiber having the residual stress due to stretching in the manufacturing process, for example. It is thought to be caused by relaxation.
- the water shrinkage method includes a step (shrinkage step) of irreversibly shrinking protein fibers after spinning and before contacting with water by bringing them into contact with water.
- the protein fibers shrink due to contact with water regardless of an external force.
- the water to be brought into contact may be water in either a liquid state or a gas state.
- the method of bringing the protein fiber into contact with water is also not particularly limited, and for example, a method of immersing the protein fiber in water, a method of spraying the protein fiber with water at room temperature or in a heated steam state, or a protein fiber.
- the method of immersing the protein fiber in water is preferable because the shrinkage time can be effectively shortened and the processing equipment can be simplified.
- a method of immersing the protein fiber in water specifically, for example, the protein fiber (or a non-woven fabric or a knitted fabric) is put into a container containing water having a predetermined temperature and brought into contact with water. There are methods and so on.
- the temperature of the water in contact with the protein fibers is not particularly limited, but is preferably below the boiling point, for example. At such a temperature, handleability, workability in the shrinkage process, and the like are improved.
- the upper limit of the temperature of water is preferably 90 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower.
- the lower limit of the temperature of water is preferably 10 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and even more preferably 70 ° C. or higher.
- the temperature of the water in contact with the protein fibers can be adjusted according to the fibers constituting the protein fibers. Further, the temperature of the water may be constant while the water is brought into contact with the protein fiber, or the temperature of the water may be changed to a predetermined temperature.
- the time for contacting the protein fiber with water is not particularly limited, and may be, for example, 1 minute or more.
- the time may be 10 minutes or more, 20 minutes or more, or 30 minutes or more.
- the upper limit of the time is not particularly limited, but from the viewpoint of shortening the manufacturing process time and eliminating the risk of hydrolysis of protein fibers, for example, it may be 120 minutes or less, 90 minutes. It may be less than a minute or less than 60 minutes.
- the water shrinkage method may further include a step of contacting the protein fiber with water and then drying (drying step) following the shrinkage step.
- the drying method in the drying step is not particularly limited, and for example, natural drying may be used, or forced drying may be performed using a drying facility.
- the drying temperature is not limited as long as it is lower than the temperature at which the protein is thermally damaged, but is generally a temperature in the range of 20 to 150 ° C. and 40 to 120 ° C.
- the temperature is preferably in the range of ° C., and more preferably in the range of 60 to 100 ° C. Within such a temperature range, protein fibers can be dried more quickly and efficiently without causing thermal damage to the protein.
- the drying time is appropriately selected according to the drying temperature and the like, and for example, a time during which the influence of overdrying of the protein fiber on the quality and physical properties of the non-woven fabric can be eliminated is adopted.
- the dry heat shrinkage method is a step of heating protein fibers after spinning and before contacting with water (heating step) and a step of relaxing the heated protein fibers and irreversibly shrinking them (relaxation shrinkage step). And.
- the heating temperature is preferably equal to or higher than the softening temperature of the protein used for the protein fiber.
- the protein softening temperature in the present specification is a temperature at which shrinkage of protein fibers due to stress relaxation is started. Heat relaxation shrinkage above the softening temperature of the protein causes the fiber to shrink to a extent that it cannot be obtained simply by removing the water in the fiber, and as a result, the resulting protein fiber shrinks due to contact with water, that is, Dimensional change is sufficiently suppressed.
- the heating temperature is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. to 280 ° C., further preferably 200 ° C. to 240 ° C., and even more preferably 220 ° C. to 240 ° C.
- the heating time in the heating step is preferably 60 seconds or less, more preferably 30 seconds or less, still more preferably 5 seconds or less, from the viewpoint of fiber elongation after the heat treatment. It is considered that the length of this heating time does not significantly affect the stress.
- the relaxation ratio is preferably more than 1 time, more preferably 1.4 times or more, still more preferably 1.7 times or more, and particularly preferably 2 times or more.
- the relaxation ratio is grasped as, for example, the ratio of the delivery speed to the winding speed of the protein fiber.
- the polymer substance (layer formed of the polymer substance) that constitutes the base material layer together with the fiber base material made of the non-woven fabric is generally impregnated in the non-woven fabric in the state of a solution and solidified (solidified) by desolving. ), At least in the gaps between the fibers of the non-woven fabric, it exists in a state of being fixed to the fibers. That is, the polymer substance forms a base layer of synthetic leather together with the non-woven fabric as a so-called impregnated body integrated with the non-woven fabric, and the fibers of the non-woven fabric are connected to each other to maintain the shape of the base layer. Moreover, a predetermined strength is imparted to the base material layer.
- polymer substances include synthetic resins such as polyvinyl chloride, polyolefin, polystyrene, polyurethane, polyester resin, epoxy resin, acrylic polymer, and acrylonitrile polymer, and proteins.
- polyurethane examples include polyether polyurethane, polyester polyurethane, polycarbonate polyurethane and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.
- Polyurethane can be synthesized, for example, by reacting a diisocyanate with a polyol to synthesize a prepolymer, and then reacting the prepolymer with a chain extender.
- the diisocyanate may be an aromatic compound or an aliphatic compound.
- the polyol may be, for example, polyester, polyether, polycarbonate, silicone, fluororesin or the like.
- the chain extender may be, for example, glycol, diamine, reaction terminator or the like.
- the polymer substance preferably contains a protein.
- the protein preferably contains modified fibroin, and more preferably contains modified spider silk fibroin. By containing the modified fibroin (preferably modified spider silk fibroin), it is possible to impart heat retention, moisture absorption and heat generation and / or flame retardant functionality to the base material layer.
- the synthetic leather according to the present embodiment can be imparted with heat retention, hygroscopic heat generation and / or flame retardant functionality, and its value as a material becomes higher. Preferred embodiments of modified fibroin will be described later.
- the base material layer in which the fiber base material is made of a non-woven fabric may also contain a knitted body.
- the knitted body used here may be an unprocessed knitted body itself obtained by knitting or weaving, or may be a knitted or woven body that has been subjected to a process such as water repellent treatment after knitting or weaving. Further, such a knitted body may be included in the base material layer as, for example, a non-woven fabric bonded to both sides thereof and integrated.
- the base material layer in which the fiber base material is a knitted body may be a single layer or may have a multilayer structure composed of a plurality of knitted bodies.
- the thickness of the base material layer is not particularly limited, but may be, for example, 100 to 2000 ⁇ m, 100 to 1000 ⁇ m, 500 to 1000 ⁇ m, or 500 to 750 ⁇ m.
- the base material layer may have a maximum heat absorption and heat generation degree of 0.025 ° C./g, which is determined according to the following formula A.
- Maximum heat absorption and heat generation ⁇ (Maximum sample temperature when the sample is placed in a low humidity environment until the sample temperature reaches equilibrium and then moved to a high humidity environment)-(Sample, sample Sample temperature when moving to a high humidity environment after being placed in a low humidity environment until the temperature reaches equilibrium) ⁇ (° C) / Sample weight (g)
- the low humidity environment has a temperature of 20 ° C.
- a high humidity environment means an environment with a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 90%.
- the base material layer may have a maximum heat absorption and heat generation degree of 0.026 ° C./g or more, 0.027 ° C./g or more, 0.028 ° C./g or more, and 0. It may be .029 ° C./g or higher, 0.030 ° C./g or higher, 0.035 ° C./g or higher, or 0.040 ° C./g or higher. ..
- the upper limit of the maximum heat absorption and heat generation is not particularly limited, but is usually 0.060 ° C./g or less.
- the base material layer has a critical oxygen index (LOI) value of 18 or more, 20 or more, 22 or more, 24 or more, or 26 or more. It may be 28 or more, 29 or more, 30 or more, 31 or more, 32 or more, 33 or more or 33 or more. You may.
- LOI value is a value measured in accordance with the test method of powder granules or synthetic resin having a low melting point on May 31, 1995, Fire and Disaster Management Agency Dangerous Goods Regulation Section Chief Fire Danger No. 50.
- the base material layer may have a heat retention index of more than 0.18 determined according to the following formula B.
- Heat retention index Heat retention rate (%) / Sample weight (g / m 2 )
- the heat retention rate was determined by using a Thermolab type II tester (30 cm / sec under windward). It means the heat retention rate measured by the dry contact method, and is a value measured by the method described in Examples described later.
- the heat retention index of the base material layer may be 0.20 or more, 0.22 or more, 0.24 or more, 0.26 or more, 0.28 or more. It may be 0.30 or more, and it may be 0.32 or more.
- the upper limit of the heat retention index is not particularly limited, but may be, for example, 0.60 or less, or 0.40 or less.
- the adhesive for adult leather used to join the base material layer including the fiber base material (nonwoven fabric or knitted fabric) and the epidermis layer contains spider silk fibroin. Since the adhesive for synthetic leather according to the present embodiment contains biodegradable spider silk fibroin as an active ingredient, it is possible to provide synthetic leather with a reduced environmental load. According to the synthetic leather adhesive according to the present embodiment, for example, in a synthetic leather adhesive having a base material layer containing a fiber base material such as a woven fabric, a knitted fabric, or a non-woven fabric and a skin layer, the base material layer The skin layers can be sufficiently adhered to each other.
- the synthetic leather has the appearance and function similar to that of natural leather, and the synthetic leather in which the synthetic leather adhesive according to the present embodiment is used includes those using a special non-woven fabric as the base material as described above. Is done. That is, the synthetic leather adhesive according to the present embodiment is also suitably used for adhering the base material layer containing the special non-woven fabric and the epidermis layer. Further, in the synthetic leather in which the synthetic leather adhesive according to the present embodiment is used, at least one of the base material layer and the skin layer may contain a biodegradable material, and both the base material layer and the skin layer may contain a biodegradable material. It may contain a biodegradable material.
- Biodegradable materials are materials that are completely consumed by microorganisms and produce only natural by-products (carbon dioxide, methane, water, biomass, etc.).
- the biodegradable material may be, for example, a biodegradable polymer.
- Biodegradable materials include, for example, plant-derived polysaccharides such as cellulose and starch; animal-derived polysaccharides such as chitin and hyaluronic acid; proteins.
- the protein may be an animal-derived protein such as collagen, albumin acid, or spider silk fibroin.
- the content of spider silk fibroin in the synthetic leather adhesive according to the present embodiment is 1 to 90% by mass, 1 to 80% by mass, 1 to 70% by mass, based on the total mass of the synthetic leather adhesive.
- Good is 15% by mass, 2 to 10% by mass, 2 to 8% by mass, 2 to 5% by mass, 3 to 15% by mass, 3 to 12% by mass, 3 to 10% by mass, or 4 to 8% by mass. Good.
- the content of spider silk fibroin is 1% by mass or more, 2% by mass or more, 3% by mass or more, 4% by mass or more, 5% by mass or more, 6% by mass or more, based on the total mass of the synthetic leather adhesive. , 7% by mass or more, 8% by mass or more, 9% by mass or more, 10% by mass or more, or 15% by mass or more, 40% by mass or less, 35% by mass or less, 30% by mass or less, 25% by mass or less. , 20% by mass or less, 18% by mass or less, 15% by mass or less, 12% by mass or less, 10% by mass or less, 9% by mass or less, 8% by mass or less, 7% by mass or less, 6% by mass or less, or 5% by mass. It may be as follows.
- the content of spider silk fibroin in the synthetic leather adhesive is preferably a concentration equal to or less than the content of spider silk fibroin in the epidermis layer.
- the synthetic leather adhesive according to the present embodiment may further contain a liquid medium.
- a liquid medium When a liquid medium is contained, the spider silk fibroin may be dissolved or dispersed in the liquid medium in the synthetic leather adhesive.
- the liquid medium may be water, an organic solvent, or a combination thereof.
- organic solvent means an organic compound that is liquid at 25 ° C and has a boiling point of less than 250 ° C at atmospheric pressure.
- the type of organic solvent can be appropriately selected depending on the type, concentration and the like of spider silk fibroin. That is, the synthetic leather adhesive according to one embodiment may contain spider silk fibroin and an organic solvent in which the spider silk fibroin is dissolved or dispersed.
- the organic solvent examples include dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), formic acid and alcohol.
- the alcohol may be, for example, a lower alcohol having 1 to 5 carbon atoms. Examples of lower alcohols having 1 to 5 carbon atoms include methanol, ethanol and 2-propanol.
- the alcohol may be an alcohol in which at least a part of hydrogen atoms is replaced with a halogen atom such as a fluorine atom, and may be, for example, hexafluoroisopropanol (HFIP).
- the content of the liquid medium in the synthetic leather adhesive according to the present embodiment is 10% by mass or more, 30% by mass, 50% by mass or more, 60% by mass or more, or 60% by mass or more, based on the total mass of the synthetic leather adhesive. It may be 70% by mass or more, and may be 95% by mass or less, 90% by mass or less, 85% by mass or less, or 80% by mass or less.
- the synthetic leather adhesive according to the present embodiment may further contain a plasticizer.
- the plasticizer include polyhydric alcohols and terminal carboxyl group oligo-alkylene glycols (terminal carboxyl group poly (ethylene glycol) and the like).
- polyhydric alcohol examples include polyalkylene glycols such as glycerol and polyethylene glycol (PEG).
- the number average molecular weight of the polyalkylene glycol is preferably 200 to 600.
- polyethylene glycol 400 can be used as the polyalkylene glycol having a number average molecular weight of 200 to 600.
- the number average molecular weight is a polystyrene-equivalent value using a calibration curve using standard polystyrene by gel permeation chromatography (GPC).
- the content of the plasticizer is 1% by mass or more, 2% by mass or more, 3% by mass or more, 4% by mass or more, 5% by mass or more, 6% by mass or more, 7 based on the total mass of the synthetic leather adhesive. It may be 40% by mass or more, 8% by mass or more, 9% by mass or more, 10% by mass or more, or 15% by mass or more, 40% by mass or less, 35% by mass or less, 30% by mass or less, 25% by mass or less, 20.
- mass% or less 18% by mass or less, 15% by mass or less, 12% by mass or less, 10% by mass or less, 9% by mass or less, 8% by mass or less, 7% by mass or less, 6% by mass or less, or 5% by mass or less. There may be.
- the ratio of the mass of the plasticizer to the mass of the spider silk fibroin (plasticizer / spider silk fibroin) in the synthetic leather adhesive is 0.2 or more, 0.25 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, 0. .5 or more, 0.8 or more, 1.0 or more, 1.1 or more, 1.2 or more, 1.3 or more, 1.4 or more, 1.5 or more, 1.6 or more, 1.7 or more, 1 It may be .8 or more, 1.9 or more, 2.0 or more, 2.5 or more, 3.0 or more, 3.5 or more, 4.0 or more, or 4.5 or more, and 4.5 or less, 4 It may be 0.0 or less, 3.5 or less, 3.0 or less, 2.5 or less, 2.0 or less, 1.9 or less, 1.8 or less, 1.7 or less, or 1.6 or less.
- the synthetic leather adhesive may further contain other additives (excluding those corresponding to spider silk fibroin, liquid media and plasticizers).
- additives include, for example, dissolution accelerators such as inorganic salts, colorants, smoothing agents, antioxidants, UV absorbers, dyes, fillers, cross-linking agents, matting agents, leveling agents, flame retardants, foaming. Agents can be mentioned.
- additives can be blended in an appropriate amount depending on the type or concentration of spider silk fibroin and the like.
- the total content of other additives is 0.1% by mass or more, 1% by mass or more, 4% by mass or more, 7% by mass or more, 10% by mass or more, or more than the total mass of the synthetic leather adhesive. It may be 15% by mass or more, and may be 20% by mass or less, 16% by mass or less, 12% by mass or less, or 9% by mass or less.
- the total content of the other additives is the total content of components other than spider silk fibroin, liquid medium and plasticizer in the synthetic leather adhesive.
- the adhesive layer in the synthetic leather made by using the synthetic leather adhesive according to the present embodiment may be as follows.
- the adhesive layer contains spider silk fibroin.
- the adhesive layer can be formed from, for example, the synthetic leather adhesive described above.
- the adhesive layer may consist only of spider silk fibroin, or may contain components other than spider silk fibroin.
- the content of spider silk fibroin in the adhesive layer may be, for example, 10% by mass or more, 20% by mass or more, 30% by mass or more, or 35% by mass or more, based on the total mass of the adhesive layer, and is 90% by mass. % Or less, 80% by mass or less, 70% by mass or less, 60% by mass or less, 50% by mass or less, or 45% by mass or less.
- the adhesive layer preferably contains a plasticizer, more preferably a polyhydric alcohol.
- the content of the plasticizer in the adhesive layer may be, for example, 30% by mass or more, 40% by mass or more, 50% by mass or more, or 55% by mass or more, 90% by mass, based on the total mass of the adhesive layer.
- it may be 80% by mass or less, 70% by mass or less, or 65% by mass or less.
- the ratio of the mass of the plasticizer to the mass of the spider silk fibroin in the adhesive layer is 0.2 or more, 0.25 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, 0.5. 0.8 or more, 1.0 or more, 1.1 or more, 1.2 or more, 1.3 or more, 1.4 or more, 1.5 or more, 1.6 or more, 1.7 or more, 1.8 It may be 1.9 or more, 2.0 or more, 2.5 or more, 3.0 or more, 3.5 or more, 4.0 or more, or 4.5 or more, and 4.5 or less, 4.0 or more. Below, it may be 3.5 or less, 3.0 or less, 2.5 or less, 2.0 or less, 1.9 or less, 1.8 or less, 1.7 or less, or 1.6 or less.
- the adhesive layer can be formed, for example, by drying a coating film of the above-mentioned synthetic leather adhesive, if necessary.
- the drying temperature may be, for example, 90 ° C to 150 ° C.
- the drying time may be, for example, 5 minutes to 24 hours.
- the thickness of the adhesive layer is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 50 ⁇ m, 1 to 40 ⁇ m, 5 to 30 ⁇ m, or 5 to 20 ⁇ m.
- the non-woven fabric or knitted fabric as the fiber base material constituting the (protein fiber and protein) base material layer is shrink-proofed by carrying out the shrink-proof treatment described above, so that the dimensional change due to contact with water is suppressed. Therefore, the protein fibers (and proteins) used in the non-woven fabric may originally undergo (significant) dimensional changes due to contact with water.
- protein fibers may have a shrinkage rate of 2% or more when wet.
- the shrinkage rate when wet may be 4% or more, 6% or more, 8% or more, 10% or more, or 15% or more. , 20% or more, 25% or more, 30% or more.
- the upper limit of the shrinkage rate when wet is usually 80% or less.
- the protein fiber may have a shrinkage rate of more than 7% when dried.
- the shrinkage rate at the time of drying may be 15% or more, 25% or more, 32% or more, 40% or more, or 48% or more. , 56% or more, 64% or more, 72% or more.
- the upper limit of the shrinkage rate during drying is usually 80% or less.
- the fiber base material made of a non-woven fabric or a knitted body may have a fiber density increase rate of 20% or more.
- the fiber density increase rate may be 30% or more, 40% or more, 50% or more, or 100% or more.
- Fiber density of the nonwoven fabric which has undergone the shrink process is, for example, 0.04 g / cm 2 or more, may be at 0.045 g / cm 2 or more, may be at 0.05 g / cm 2 or more, 0 It may be .055 g / cm 2 or more.
- the fiber density (weight) is a value defined by the weight per unit area of the non-woven fabric.
- the protein that is the raw material of the protein fiber is not particularly limited, and any protein can be used.
- proteins include natural proteins and recombinant proteins (artificial proteins).
- the recombinant protein include any protein that can be produced on an industrial scale, and examples thereof include proteins that can be used for industrial purposes, proteins that can be used for medical purposes, and structural proteins.
- Specific examples of proteins that can be used for industrial or medical purposes include enzymes, regulatory proteins, receptors, peptide hormones, cytokines, membrane or transport proteins, antigens used for vaccination, vaccines, antigen-binding proteins, immunostimulatory proteins, etc. Examples include allergens, full-length antibodies or antibody fragments or derivatives.
- modified fibroin is preferable, and modified spider silk fibroin is more preferable, because it is also excellent in heat retention, hygroscopic heat generation and / or flame retardancy.
- modified fibroin preferably modified spider silk fibroin
- the protein fiber can further impart heat retention, hygroscopic heat generation and / or flame retardancy to the non-woven fabric according to the present embodiment.
- the synthetic leather according to the present embodiment can be imparted with heat retention, hygroscopic heat generation and / or flame retardant functionality, and its value as a material becomes higher.
- the modified fibroin according to the present embodiment has a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein contained.
- the modified fibroin may further have an amino acid sequence (N-terminal sequence and C-terminal sequence) added to either or both of the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence.
- the N-terminal sequence and the C-terminal sequence are not limited to this, but are typically regions that do not have the repetition of the amino acid motif characteristic of fibroin, and consist of about 100 residues of amino acids.
- modified fibroin means artificially produced fibroin (artificial fibroin).
- the modified fibroin may be a fibroin whose domain sequence is different from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, or may be fibroin having the same amino acid sequence as naturally occurring fibroin.
- “Naturally derived fibroin” as used herein is also represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing the domain sequence to be used.
- modified fibroin may be one in which the amino acid sequence of naturally-derived fibroin is used as it is, or one in which the amino acid sequence is modified based on the amino acid sequence of naturally-derived fibroin (for example, cloned naturally-derived). It may be an amino acid sequence modified by modifying the gene sequence of fibroin, or an artificially designed and synthesized product that does not depend on naturally occurring fibroin (for example, a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence). It may have a desired amino acid sequence by chemical synthesis).
- domain sequence refers to a fibroin-specific crystalline region (typically corresponding to the (A) n motif of an amino acid sequence) and an amorphous region (typically to the REP of an amino acid sequence).
- An amino acid sequence that produces (corresponding.)) which is represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif.
- the (A) n motif shows an amino acid sequence mainly composed of alanine residues, and the number of amino acid residues is 2 to 27.
- the number of amino acid residues of the n motif may be an integer of 2 to 20, 4 to 27, 4 to 20, 8 to 20, 10 to 20, 4 to 16, 8 to 16, or 10 to 16. .
- the ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the n motif may be 40% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 83% or more, 85% or more, It may be 86% or more, 90% or more, 95% or more, or 100% (meaning that it is composed only of alanine residues).
- At least seven of the (A) n motifs present in the domain sequence may be composed of only alanine residues.
- REP shows an amino acid sequence consisting of 2-200 amino acid residues.
- REP may be an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues.
- m represents an integer of 2 to 300 and may be an integer of 10 to 300.
- a plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
- the plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
- the modified fibroin according to the present embodiment is, for example, an amino acid sequence corresponding to substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues to the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. It can be obtained by modifying. Substitution, deletion, insertion and / or addition of amino acid residues can be carried out by methods well known to those skilled in the art such as partial specific mutagenesis methods. Specifically, Nucleic Acid Res. It can be carried out according to the method described in the literature such as 10, 6487 (1982), Methods in Enzymology, 100, 448 (1983).
- Naturally-derived fibroin is a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. Yes, specifically, for example, fibroin produced by insects or arachnids.
- fibroins produced by insects include Bombyx mori, Bombyx mandarina, Antheraea yamamai, Anteraea perni, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silkworm, silk
- insect-produced fibroin include, for example, the silkworm fibroin L chain (GenBank accession number M76430 (nucleic acid sequence) and AAA27840.1 (amino acid sequence)).
- fibroin produced by arachnids include spider silk proteins produced by spiders belonging to the order Araneae. More specifically, spiders belonging to the genus Araneus, such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders
- Spiders belonging to the genus Pronus such as spiders, spiders belonging to the genus Trinofundamashi, such as Torinofundamashi and Otorinofundamashi, spiders belonging to the genus Cyrtarachne, spiders, spiders, spiders, spiders, etc.
- Spiders belonging to the genus Ordgarius such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders
- Spider silk proteins produced by spiders belonging to the genus Cyclosa such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders.
- Spiders belonging to the genus Tetragnatha such as Ashidaka spider and Urokoa shinagagumo, spiders belonging to the genus White spider (genus Leucage), spiders belonging to the genus Leucage, spiders belonging to the genus Leucage, spiders belonging to the genus Leucage Spiders belonging to the genus Azumi (Menosira genus) such as spiders and spiders, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha such as Himea shinagamo, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha, spiders, spiders, sea urchins, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders
- spider silk proteins include traction thread proteins such as MaSp (MaSp1 and MaSp2) and ADF (ADF3 and ADF4), MiSp (MiSp1 and MiSp2), AcSp, PySp, Flag and the like.
- spider silk proteins produced by spiders include, for example, fibroin-3 (aff-3) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession numbers AAC47010 (amino acid sequence), U47855 (base sequence)). fibroin-4 (aff-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession number AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (base sequence)), dragline silk protein spidroin 1 [from Nephila clavipes] (GenBank sequence number AAC4011) ), U37520 (base sequence)), major amplifier speedin 1 [derived from Latropectus hesperus] (GenBank accession number ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (base sequence)), dragline silk proteinaspirin Numbers AAL32472 (amino acid sequence), AF441245 (base sequence)), major protein speedin 1 [derived from Europe protein australis] (GenBank accession numbers CAJ00428
- fibroin whose sequence information is registered in NCBI GenBank can be mentioned.
- sequence information registered in NCBI GenBank that includes INV as DIVISION, spidroin, complete, fibroin, and "s" are included in DEFINITION.
- the modified fibroin according to the present embodiment may be modified silk fibroin (modified amino acid sequence of silk protein produced by spiders), or modified spider silk fibroin (spider silk protein produced by spiders). It may be a modified amino acid sequence).
- modified spider silk fibroin is preferable because it is more excellent in flame retardancy.
- modified fibroin examples include modified fibroin (first modified fibroin) derived from the large spitting tube bookmark thread protein produced in the large bottle-shaped gland of spiders, and a domain sequence with a reduced content of glycine residues.
- modified fibroin (sixth modified fibroin) having a reduced domain sequence.
- Examples of the first modified fibroin include proteins containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m .
- the number of amino acid residues of the (A) n motif is preferably an integer of 3 to 20, more preferably an integer of 4 to 20, even more preferably an integer of 8 to 20, and an integer of 10 to 20. Is even more preferable, an integer of 4 to 16 is even more preferable, an integer of 8 to 16 is particularly preferable, and an integer of 10 to 16 is most preferable.
- the number of amino acid residues constituting REP in the formula 1 is preferably 10 to 200 residues, more preferably 10 to 150 residues, and 20 to 100 residues.
- the total number of residues of glycine residue, serine residue and alanine residue contained in the amino acid sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m is the amino acid residue. It is preferably 40% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70% or more with respect to the total number.
- the first modified fibroin contains the unit of the amino acid sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and the C-terminal sequence is the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3 or It may be a polypeptide having an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3.
- the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the same as the amino acid sequence consisting of 50 residues at the C-terminal of the amino acid sequence of ADF3 (GI: 1263287, NCBI), and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is It is the same as the amino acid sequence in which 20 residues were removed from the C end of the amino acid sequence shown in No. 1, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 was obtained by removing 29 residues from the C end of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. It has the same amino acid sequence.
- the amino acid sequence shown in (1-i) SEQ ID NO: 4 (recombinant spider silk product ADF3 KaiLargeNRSH1), or the amino acid sequence shown in (1-ii) SEQ ID NO: 4 and 90
- the sequence identity is preferably 95% or more.
- the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 is the first to the amino acid sequence of ADF3 in which the amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) consisting of the start codon, His10 tag and HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site is added to the N-terminal.
- the 13th repeat region was increased to approximately double, and the translation was mutated to terminate at the 1154th amino acid residue.
- the C-terminal amino acid sequence of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 is the same as the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3.
- the modified fibroin of (1-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.
- the second modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of glycine residues as compared to naturally occurring fibroin. It can be said that the second modified fibroin has an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in REP replaced with another amino acid residue as compared with naturally occurring fibroin. ..
- the second modified fibroin has a domain sequence of GGX and GPGXX in REP as compared with naturally occurring fibroin (where G is a glycine residue, P is a proline residue, and X is an amino acid residue other than glycine.
- G is a glycine residue
- P is a proline residue
- X is an amino acid residue other than glycine.
- at least one motif sequence selected from at least one or a plurality of glycine residues in the motif sequence have an amino acid sequence corresponding to being replaced with another amino acid residue. You may.
- the ratio of the motif sequence in which the above-mentioned glycine residue is replaced with another amino acid residue may be 10% or more of the total motif sequence.
- the second modified fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and is located closest to the C-terminal side of the domain sequence (A) from the n motif to the domain sequence.
- the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X indicates amino acid residues other than glycine) contained in all REPs in the sequence excluding the sequence up to the C-terminal of is z, and the above domain sequence.
- the number of alanine residues with respect to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. It is even more preferably 100% (meaning that it is composed only of alanine residues).
- the second modified fibroin is preferably one in which the content ratio of the amino acid sequence consisting of XGX is increased by substituting one glycine residue of the GGX motif with another amino acid residue.
- the content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence of the second modified fibroin is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, further preferably 10% or less, 6 % Or less is even more preferable, 4% or less is even more preferable, and 2% or less is particularly preferable.
- the content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence can be calculated by the same method as the method for calculating the content ratio (z / w) of the amino acid sequence consisting of XGX below.
- fibroin modified fibroin or naturally-derived fibroin
- domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m it is located most on the C-terminal side from the domain sequence (A) n.
- the amino acid sequence consisting of XGX is extracted from all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminal of the domain sequence.
- w is the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence.
- z / w (%) can be calculated by dividing z by w.
- z / w is preferably 50.9% or more, more preferably 56.1% or more, further preferably 58.7% or more, and 70% or more. Is even more preferable, and 80% or more is even more preferable.
- the upper limit of z / w is not particularly limited, but may be, for example, 95% or less.
- the second modified fibroin is, for example, modified from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence by substituting at least a part of the base sequence encoding the glycine residue to encode another amino acid residue.
- one glycine residue in the GGX motif and the GPGXX motif may be selected as the glycine residue to be modified, or may be replaced so that z / w is 50.9% or more. It can also be obtained, for example, by designing an amino acid sequence satisfying the above embodiment from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.
- one or more amino acid residues are further substituted or deleted.
- Insertion and / or modification of the amino acid sequence corresponding to the addition may be performed.
- the other amino acid residue described above is not particularly limited as long as it is an amino acid residue other than the glycine residue, but is a valine (V) residue, a leucine (L) residue, an isoleucine (I) residue, and methionine ( Hydrophobic amino acid residues such as M) residue, proline (P) residue, phenylalanine (F) residue and tryptophan (W) residue, glutamine (Q) residue, asparagine (N) residue, serine (S) ) Residues, hydrophilic amino acid residues such as lysine (K) residue and glutamate (E) residue are preferred, valine (V) residue, leucine (L) residue, isoleucine (I) residue, phenylalanine ( F) residues and glutamine (Q) residues are more preferred, and glutamine (Q) residues are even more preferred.
- SEQ ID NO: 6 (Met-PRT380), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 (Met) - contains an amino acid sequence represented by PRT799) or (2-ii) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
- Modified fibroin can be mentioned.
- the modified fibroin of (2-i) will be described.
- the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 is obtained by substituting GQX for all GGX in the REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 (Met-PRT313) corresponding to naturally occurring fibroin.
- the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 is such that every two (A) n motifs are deleted from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, and further before the C-terminal sequence.
- One [(A) n motif-REP] is inserted in.
- amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 two alanine residues are inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and some glutamine (Q) residues are further added. It is substituted with a serine (S) residue and a part of the amino acid on the C-terminal side is deleted so as to have substantially the same molecular weight as that of SEQ ID NO: 7.
- the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 is a region of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). A predetermined hinge sequence and His tag sequence are added to the C-terminal of the sequence obtained by repeating the above four times.
- the value of z / w in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring fibroin) is 46.8%.
- the z / w values in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 are 58.7%, respectively. It is 70.1%, 66.1% and 70.0%.
- x / y in the jagged ratio (described later) of 1: 1.8 to 11.3 of the amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 is They are 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% and 89.8%, respectively.
- the modified fibroin of (2-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
- the modified fibroin of (2-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
- the modified fibroin of (2-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m .
- the sequence identity is preferably 95% or more.
- the modified fibroin of (2-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and is contained in REP.
- X indicates an amino acid residue other than glycine.
- the second modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization and the like of modified fibroin.
- tag sequence examples include affinity tags that utilize specific affinity (binding, affinity) with other molecules.
- affinity tag is a histidine tag (His tag).
- His tag is a short peptide in which about 4 to 10 histidine residues are lined up, and has the property of specifically binding to metal ions such as nickel. Therefore, isolation of modified fibroin by metal chelating chromatography (chromatography) is performed. Can be used for.
- Specific examples of the tag sequence include the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 (amino acid sequence including His tag sequence and hinge sequence).
- tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST) that specifically binds to glutathione and maltose-binding protein (MBP) that specifically binds to maltose can also be used.
- GST glutathione-S-transferase
- MBP maltose-binding protein
- an "epitope tag” utilizing an antigen-antibody reaction can also be used.
- an antigenic peptide (epitope) as a tag sequence
- an antibody against the epitope can be bound.
- the epitope tag include HA (peptide sequence of hemagglutinin of influenza virus) tag, myc tag, FLAG tag and the like.
- a tag sequence in which the tag sequence can be separated by a specific protease can also be used.
- the modified fibroin from which the tag sequence has been separated can also be recovered.
- the modified fibroin containing the tag sequence the amino acids represented by (2-iii) SEQ ID NO: 12 (PRT380), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799).
- Examples thereof include a modified fibroin containing a sequence or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in (2-iv) SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. ..
- amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 16 (PRT313), SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are represented by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9, respectively.
- the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 (including His tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the indicated amino acid sequence.
- the modified fibroin of (2-iii) may consist of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
- the modified fibroin of (2-iv) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
- the modified fibroin of (2-iv) is also a protein containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m .
- the sequence identity is preferably 95% or more.
- the modified fibroin of (2-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 and is contained in REP.
- X indicates an amino acid residue other than glycine.
- the second modified fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host.
- the sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
- the third modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of (A) n motif as compared with naturally occurring fibroin. It can be said that the domain sequence of the third modified fibroin has an amino acid sequence corresponding to the deletion of at least one or more (A) n motifs as compared with naturally occurring fibroin.
- the third modified fibroin may have an amino acid sequence corresponding to a 10-40% deletion of the (A) n motif from naturally occurring fibroin.
- the third modification fibroin its domain sequence, compared to the naturally occurring fibroin, at least from the N-terminal side toward the C-terminal one to three (A) n motif every one (A) n motif It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of.
- the third modified fibroin has a domain sequence of at least two consecutive (A) n- motif deletions and one (A) from the N-terminal side to the C-terminal side as compared to naturally occurring fibroin. ) It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of the n- motif being repeated in this order.
- the third modified fibroin may have an amino acid sequence whose domain sequence corresponds to the deletion of (A) n motif at least every other two from the N-terminal side to the C-terminal side. ..
- the third modified fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and two adjacent [(A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side.
- -REP The number of amino acid residues in the REP of the unit is sequentially compared, and when the number of amino acid residues in the REP having a small number of amino acid residues is 1, the ratio of the number of amino acid residues in the other REP is 1.8 to When x is the maximum value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units, which is 11.3, and y is the total number of amino acid residues in the domain sequence.
- the number of alanine residues with respect to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. It is even more preferably 100% (meaning that it is composed only of alanine residues).
- FIG. 8 shows the domain sequence obtained by removing the N-terminal sequence and the C-terminal sequence from the modified fibroin. From the N-terminal side (left side), the domain sequence consists of (A) n motif-first REP (50 amino acid residues)-(A) n motif-second REP (100 amino acid residues)-(A) n. Motif-Third REP (10 amino acid residues)-(A) n Motif-Fourth REP (20 amino acid residues)-(A) n Motif-Fifth REP (30 amino acid residues)-(A) It has an arrangement called n motifs.
- Two adjacent [(A) n motif-REP] units are sequentially selected from the N-terminal side to the C-terminal side so as not to overlap. At this time, there may be a [(A) n motif-REP] unit that is not selected.
- pattern 1 (comparison between the first REP and the second REP and comparison between the third REP and the fourth REP)
- pattern 2 (comparison between the first REP and the second REP, and a comparison).
- 4th REP and 5th REP comparison Pattern 3 (2nd REP and 3rd REP comparison, and 4th REP and 5th REP comparison
- Pattern 4 (1st REP and (Comparison of the second REP) is shown. There are other selection methods.
- the number of amino acid residues in each REP in two adjacent [(A) n motif-REP] units selected is compared.
- the comparison is performed by obtaining the ratio of the number of amino acid residues of the other when the one with the smaller number of amino acid residues is set to 1.
- each pattern add up the total number of amino acid residues of the two adjacent [(A) n motif-REP] units shown by the solid line (not only REP, but also the number of amino acid residues of (A) n motif. is there.). Then, the total values added are compared, and the total value of the pattern in which the total value is maximized (maximum value of the total value) is defined as x. In the example shown in FIG. 8, the total value of pattern 1 is the maximum.
- x / y (%) can be calculated by dividing x by the total number of amino acid residues y in the domain sequence.
- x / y is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, further preferably 65% or more, still more preferably 70% or more. It is preferably 75% or more, even more preferably 80% or more, and particularly preferably 80% or more.
- the upper limit of x / y is not particularly limited and may be, for example, 100% or less.
- x / y is preferably 89.6% or more, and when the jagged ratio is 1: 1.8 to 3.4, x.
- / Y is preferably 77.1% or more, and when the jagged ratio is 1: 1.9 to 8.4, x / y is preferably 75.9% or more, and the jagged ratio is 1. In the case of 1.9 to 4.1, x / y is preferably 64.2% or more.
- the third modified fibroin is a modified fibroin in which at least 7 of the (A) n motifs present in the domain sequence are composed of only alanine residues
- the x / y is 46.4% or more. Is more preferable, 50% or more is more preferable, 55% or more is further preferable, 60% or more is further more preferable, 70% or more is even more preferable, and 80% or more. It is particularly preferable to have.
- the upper limit of x / y is not particularly limited and may be 100% or less.
- the horizontal axis of FIG. 10 indicates x / y (%), and the vertical axis indicates frequency.
- the x / y of naturally occurring fibroin is less than 64.2% (the highest is 64.14%).
- the third modified fibroin deletes one or more of the sequences encoding the (A) n motif from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence so that x / y is 64.2% or more.
- an amino acid sequence corresponding to the deletion of one or more (A) n motifs so that x / y is 64.2% or more is designed and designed from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin. It can also be obtained by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the amino acid sequence.
- amino acid residues are further substituted, deleted, inserted and / or added.
- the amino acid sequence corresponding to the above may be modified.
- 3-i) SEQ ID NO: 17 (Met-PRT399), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 (Met) contains an amino acid sequence represented by PRT799) or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by (3-ii) SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
- Modified fibroin can be mentioned.
- the modified fibroin of (3-i) will be described.
- the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17 is from the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 (Met-PRT313) corresponding to naturally occurring fibroin, every other (A) n from the N-terminal side to the C-terminal side.
- the motif is deleted, and one [(A) n motif-REP] is inserted in front of the C-terminal sequence.
- the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 is as described in the second modified fibroin.
- the value of x / y in the jagged ratio of 1: 1.8 to 11.3 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 is 15.0%.
- the value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17 and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 is 93.4%.
- the value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 is 92.7%.
- the value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 is 89.8%.
- the modified fibroin of (3-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
- the modified fibroin of (3-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
- the modified fibroin of (3-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m .
- the sequence identity is preferably 95% or more.
- the modified fibroin of (3-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and is N-terminal to C-terminal.
- the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared and the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, the other
- x / y is preferably 64.2% or more.
- the third modified fibroin may contain the tag sequence described above at either or both of the N-terminus and the C-terminus.
- modified fibroin containing the tag sequence the amino acids represented by (3-iii) SEQ ID NO: 18 (PRT399), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799).
- modified fibroins comprising a sequence or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in (3-iv) SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. ..
- amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are the N-terminals of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9, respectively.
- the amino acid sequence represented by (including His tag sequence and hinge sequence) is added.
- the modified fibroin of (3-iii) may consist of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
- the modified fibroin of (3-iv) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
- the modified fibroin of (3-iv) is also a protein containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m .
- the sequence identity is preferably 95% or more.
- the modified fibroin of (3-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and is N-terminal to C-terminal.
- the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared and the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, the other
- the maximum value of the total value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues of REP is 1.8 to 11.3 is x.
- x / y is preferably 64.2% or more.
- the third modified fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host.
- the sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
- the fourth modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of (A) n motifs and a reduced content of glycine residues as compared with naturally occurring fibroin.
- the domain sequence of the fourth modified fibroin lacked at least one or more (A) n motifs as compared to naturally occurring fibroin, plus at least one or more glycine residues in the REP. It can be said that it has an amino acid sequence corresponding to being substituted with another amino acid residue. That is, the fourth modified fibroin is a modified fibroin having the characteristics of the above-mentioned second modified fibroin and the third modified fibroin. Specific aspects and the like are as described in the second modified fibroin and the third modified fibroin.
- the fourth modified fibroin (4-i) SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525), SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799), SEQ ID NO: 13 (PRT410) ), The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799), or (4-ii) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15
- modified fibroins containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by Specific embodiments of the modified fibroin comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 are as described above.
- the fifth modified fibroin had its domain sequence replaced by one or more amino acid residues in the REP compared to naturally occurring fibroin, and / or REP. It may have an amino acid sequence containing a region having a large hydrophobic index locally, which corresponds to the insertion of one or a plurality of amino acid residues having a large hydrophobic index.
- the region having a locally large hydrophobicity index is preferably composed of consecutive 2 to 4 amino acid residues.
- amino acid residues having a large hydrophobicity index mentioned above are isoleucine (I), valine (V), leucine (L), and phenylalanine (F). , Cysteine (C), methionine (M) and alanine (A), more preferably amino acid residues.
- one or more amino acid residues in REP were replaced with amino acid residues having a higher hydrophobicity index as compared with naturally occurring fibroin, and / or one or more amino acid residues in REP.
- one or more amino acid residues were substituted, deleted, inserted and / or added as compared with naturally occurring fibroin.
- the fifth modified fibroin leaves one or more hydrophilic amino acid residues (for example, amino acid residues having a negative hydrophobicity index) in the REP from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. It can be obtained by substituting for a group (eg, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index) and / or inserting one or more hydrophobic amino acid residues in the REP. Also, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in REP have been replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acid residues in REP.
- an amino acid sequence corresponding to the insertion of and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence In each case, one or more hydrophilic amino acid residues in the REP were replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acids in the REP.
- the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues may be further modified.
- the fifth modified fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the above domain sequence.
- the total number of amino acid residues contained in the region where the average value of the hydrophobicity index of consecutive 4 amino acid residues is 2.6 or more is defined as p.
- hydrophobicity index of amino acid residues For the hydrophobicity index of amino acid residues, a known index (Hydropathy index: Kyte J, & Doolittle R (1982) "Asymmetric method for dispensing the hydropathic karacter of protein7. B. -132) is used. Specifically, the hydrophobicity index of each amino acid (hydropathy index, hereinafter also referred to as “HI”) is as shown in Table 1 below. The method of calculating p / q will be described in more detail. For the calculation, the sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m.
- sequence A (Hereinafter referred to as "sequence A") is used.
- sequence A the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is calculated for all REPs contained in the sequence A.
- the average value of the hydrophobicity index is obtained by dividing the total HI of each amino acid residue contained in four consecutive amino acid residues by 4 (the number of amino acid residues).
- the average value of the hydrophobicity index is obtained for all consecutive 4 amino acid residues (each amino acid residue is used to calculate the average value 1 to 4 times).
- a region in which the average value of the hydrophobicity index of consecutive four amino acid residues is 2.6 or more is specified.
- the average value of the hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2.
- p / q is preferably 6.2% or more, more preferably 7% or more, further preferably 10% or more, and more preferably 20% or more. Even more preferably, it is even more preferably 30% or more.
- the upper limit of p / q is not particularly limited, but may be, for example, 45% or less.
- the fifth modified fibroin is, for example, one or more hydrophilic amino acid residues (eg, a hydrophobic index) in the REP so that the amino acid sequence of the cloned naturally occurring fibroin satisfies the above p / q condition.
- Amino acid residue with a negative value is replaced with a hydrophobic amino acid residue (for example, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index), and / or one or more hydrophobic amino acid residues are inserted in the REP.
- a hydrophobic amino acid residue for example, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index
- an amino acid sequence satisfying the above p / q condition from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.
- one or more amino acid residues in the REP were replaced with amino acid residues with a higher hydrophobicity index and / or one or more in the REP compared to naturally occurring fibroin.
- the modification corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues may be performed. ..
- the amino acid residue having a large hydrophobicity index is not particularly limited, but isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A). ) Is preferable, and valine (V), leucine (L) and isoleucine (I) are more preferable.
- the fifth modified fibroin (5-i) the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 19 (Met-PRT720), SEQ ID NO: 20 (Met-PRT665) or SEQ ID NO: 21 (Met-PRT666).
- a modified fibroin containing (5-ii) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21 can be mentioned.
- the modified fibroin of (5-i) will be described.
- the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 consists of 3 amino acid residues every other REP, except for the domain sequence of the terminal on the C-terminal side, with respect to the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410).
- the amino acid sequence (VLI) is inserted at two places, a part of the glutamine (Q) residue is replaced with a serine (S) residue, and a part of the amino acid on the C-terminal side is deleted.
- the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 20 is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) with one amino acid sequence (VLI) consisting of 3 amino acid residues inserted every other REP. is there.
- the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 21 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 with two amino acid sequences (VLI) consisting of three amino acid residues inserted every other REP.
- the modified fibroin of (5-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.
- the modified fibroin of (5-ii) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.
- the modified fibroin of (5-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m .
- the sequence identity is preferably 95% or more.
- the modified fibroin of (5-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21, and is located most on the C-terminal side (A) n.
- P / q is preferably 6.2% or more.
- the fifth modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus.
- modified fibroin containing a tag sequence the amino acid sequence set forth in (5-iii) SEQ ID NO: 22 (PRT720), SEQ ID NO: 23 (PRT665) or SEQ ID NO: 24 (PRT666), or (5-iv).
- a modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24 can be mentioned.
- amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 and SEQ ID NO: 24 are the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 11 (His tag) at the N-terminal of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21, respectively. (Including array and hinge array) is added.
- the modified fibroin of (5-iii) may consist of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24.
- the modified fibroin of (5-iv) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24.
- the modified fibroin of (5-iv) is also a protein containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m .
- the sequence identity is preferably 95% or more.
- the modified fibroin of (5-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24, and is located most on the C-terminal side (A) n.
- P / q is preferably 6.2% or more.
- the fifth modified fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host.
- the sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
- the sixth modified fibroin has an amino acid sequence with a reduced content of glutamine residues as compared to naturally occurring fibroin.
- the sixth modified fibroin preferably contains at least one motif selected from the GGX motif and the GPGXX motif in the amino acid sequence of REP.
- the content of the GPGXXX motif is usually 1% or more, may be 5% or more, and is preferably 10% or more.
- the upper limit of the GPGXX motif content is not particularly limited and may be 50% or less, or 30% or less.
- GPGXX motif content is a value calculated by the following method.
- Formula 1 [(A) n motif-REP] m
- formula 2 [(A) n motif-REP] m-
- A) fibroin containing a domain sequence represented by n motif (modified fibroin or naturally derived)
- fibroin the number of GPGXX motifs contained in the region in all REPs included in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence.
- s be the number obtained by multiplying the total number by 3 (that is, corresponding to the total number of G and P in the GPGXX motif), and the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is taken from the domain sequence.
- the GPGXX motif content is calculated as s / t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding (A) n motifs.
- the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence is targeted at "the most C-terminal side".
- the sequence from (A) n motif to the C end of the domain sequence located in (A) may include a sequence having a low correlation with the sequence characteristic of fibroin, and m is small. In this case (that is, when the domain sequence is short), it affects the calculation result of the GPGXX motif content, and this effect is eliminated.
- FIG. 12 is a schematic diagram showing the domain sequence of modified fibroin.
- the sixth modified fibroin has a glutamine residue content of preferably 9% or less, more preferably 7% or less, further preferably 4% or less, and particularly preferably 0%. ..
- the "glutamine residue content” is a value calculated by the following method.
- Formula 1 [(A) n motif-REP] m
- Formula 2 [(A) n motif-REP] m-
- A) Fibroin containing a domain sequence represented by n motif (modified fibroin or naturally derived fibroin) In fibroin) all the sequences from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence are excluded from the domain sequence (the sequence corresponding to "region A" in FIG. 12).
- the total number of glutamine residues contained in the region is u, and the sequence from the (A) n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence, and (A) n.
- the glutamine residue content is calculated as u / t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding the motif.
- the reason why "the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is excluded from the domain sequence" is the above-mentioned reason. The same is true.
- the sixth modified fibroin corresponds to its domain sequence lacking one or more glutamine residues in the REP or substituting for other amino acid residues as compared to naturally occurring fibroin. It may have an amino acid sequence.
- the "other amino acid residue” may be an amino acid residue other than the glutamine residue, but is preferably an amino acid residue having a larger hydrophobicity index than the glutamine residue.
- the hydrophobicity index of amino acid residues is as shown in Table 1.
- amino acid residues having a larger hydrophobicity index than glutamine residues include isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), and methionine (M). ) Amino acid residues selected from alanine (A), glutamine (G), threonine (T), serine (S), tryptophan (W), tyrosine (Y), proline (P) and histidine (H). it can.
- amino acid residues selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A) are more preferable.
- Isoleucine (I), valine (V), leucine (L) and phenylalanine (F) are more preferably amino acid residues.
- the sixth modified fibroin has a REP hydrophobicity of -0.8 or more, more preferably -0.7 or more, further preferably 0 or more, and 0.3 or more. Is even more preferable, and 0.4 or more is particularly preferable.
- the upper limit of the hydrophobicity of REP is not particularly limited and may be 1.0 or less, or 0.7 or less.
- the "hydrophobicity of REP” is a value calculated by the following method.
- Formula 1 [(A) n motif-REP] m
- Formula 2 [(A) n motif-REP] m-
- all the sequences from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence are excluded from the domain sequence (the sequence corresponding to "region A” in FIG. 12).
- the sum of the hydrophobicity indexes of each amino acid residue in the region is v, and the sequence from the (A) n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence, and further ( A) The hydrophobicity of REP is calculated as v / t, where t is the total number of amino acid residues of all REPs excluding the n motif.
- the reason for targeting is the above-mentioned reason. The same is true.
- the sixth modified fibroin had its domain sequence deleted of one or more glutamine residues in REP as compared to naturally occurring fibroin, and / or one or more glutamine residues in REP.
- modification corresponding to the substitution of one or more amino acid residues there may be further modification of the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues. ..
- the sixth modified fibroin deletes one or more glutamine residues in REP from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence and / or removes one or more glutamine residues in REP. It can be obtained by substituting with the amino acid residue of. Also, for example, one or more glutamine residues in REP were deleted from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more glutamine residues in REP were replaced with other amino acid residues. It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to this and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.
- SEQ ID NO: 25 (Met-PRT888), SEQ ID NO: 26 (Met-PRT965), SEQ ID NO: 27 (Met-PRT889), SEQ ID NO: 28 (Met) -PRT916), SEQ ID NO: 29 (Met-PRT918), SEQ ID NO: 30 (Met-PRT699), SEQ ID NO: 31 (Met-PRT698), SEQ ID NO: 32 (Met-PRT966), SEQ ID NO: 41 (Met-PRT917) or SEQ ID NO: Modified fibroin containing the amino acid sequence represented by No.
- the modified fibroin of (6-i) will be described.
- the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 25 is obtained by substituting VL for all QQs in the amino acid sequence (Met-PRT410) shown in SEQ ID NO: 7.
- the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 26 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with TS, and the remaining Qs are replaced with A.
- the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 27 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with VL, and the remaining Qs are replaced with I.
- the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 28 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with VI, and the remaining Qs are replaced with L.
- the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 29 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with VF, and the remaining Qs are replaced with I.
- the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 30 is obtained by substituting VL for all QQs in the amino acid sequence (Met-PRT525) shown in SEQ ID NO: 8.
- the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 31 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 are replaced with VL, and the remaining Qs are replaced with I.
- amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 are all residual glutamine.
- the group content is 9% or less (Table 2).
- the modified fibroin of (6-i) has SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 42. It may consist of the indicated amino acid sequence.
- the modified fibroins of (6-ii) are in SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 42. It contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the indicated amino acid sequence.
- the modified fibroin of (6-ii) is also a domain represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.
- the modified fibroin of (6-ii) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Further, the modified fibroin of (6-ii) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
- the sixth modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization and the like of modified fibroin.
- modified fibroin containing the tag sequence (6-iii) SEQ ID NO: 33 (PRT888), SEQ ID NO: 34 (PRT965), SEQ ID NO: 35 (PRT889), SEQ ID NO: 36 (PRT916), SEQ ID NO: 37 (PRT918), Modified fibroin containing the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 38 (PRT699), SEQ ID NO: 39 (PRT698), SEQ ID NO: 40 (PRT966), SEQ ID NO: 43 (PRT917) or SEQ ID NO: 44 (PRT1028), or (PRT1028).
- amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 are, respectively, SEQ ID NO: 25. , SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 shown by SEQ ID NO: 11 at the N-terminal of the amino acid sequence.
- the amino acid sequence (including the His tag sequence and the hinge sequence) is added.
- SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 all have a glutamine residue content of 9% or less (Table 3).
- the modified fibroins of (6-iii) are in SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44. It may consist of the indicated amino acid sequence.
- the modified fibroins of (6-iv) are in SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44. It contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the indicated amino acid sequence.
- the modified fibroin of (6-iv) is also a domain represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.
- the modified fibroin of (6-iv) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Further, the modified fibroin of (6-iv) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
- the sixth modified fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host.
- the sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
- the modified fibroin is at least two or more of the characteristics of the first modified fibroin, the second modified fibroin, the third modified fibroin, the fourth modified fibroin, the fifth modified fibroin, and the sixth modified fibroin. It may be a modified fibroin having the above-mentioned characteristics.
- the modified fibroin may be hydrophilic modified fibroin or hydrophobic modified fibroin.
- hydrophilic modified fibroin is a value obtained by obtaining the total hydrophobicity index (HI) of all amino acid residues constituting the modified fibroin, and then dividing the total by the total number of amino acid residues. It is a modified fibroin having (average HI) of 0 or less.
- the hydrophobicity index is as shown in Table 1.
- the "hydrophobic modified fibroin” is a modified fibroin having an average HI of more than 0. Hydrophilic modified fibroin is particularly excellent in flame retardancy. Hydrophobic modified fibroin is particularly excellent in hygroscopic heat generation and heat retention.
- hydrophilic modified fibroin examples include the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, and SEQ ID NO: 14. Or the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, amino acid represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
- modified fibroins comprising the amino acid sequence set forth in the sequence, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.
- hydrophobic modified fibroin examples include the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33 or SEQ ID NO: 43, SEQ ID NO: 35, Examples thereof include modified fibroins containing the amino acid sequences set forth in SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 44.
- the protein according to this embodiment can be produced by a conventional method using a nucleic acid encoding the protein.
- the nucleic acid encoding the protein may be chemically synthesized based on the base sequence information, or may be synthesized by using a PCR method or the like.
- the epidermis layer is a layer mainly formed of a resin (polymer).
- the epidermis layer may be formed of a porous resin (polymer) (porous layer) or a non-porous resin (polymer).
- the porous layer can be formed, for example, by producing synthetic leather using a wet method described later.
- the resin (polymer) forming the epidermis layer examples include synthetic resins such as polyvinyl chloride, polyolefin, polystyrene, polyurethane, polyester resin, epoxy resin, acrylic polymer, and acrylonitrile polymer, and proteins. ..
- a composite material of a synthetic resin and a protein may be used.
- the polyurethane examples include polyether polyurethane, polyester polyurethane, and polycarbonate polyurethane, and these may be used alone or in combination of two or more.
- the epidermis layer preferably contains a protein.
- the protein preferably contains modified fibroin, and more preferably contains modified spider silk fibroin.
- modified fibroin preferably modified spider silk fibroin
- the synthetic leather according to the present embodiment can be imparted with heat retention, hygroscopic heat generation and / or flame retardant functionality, and its value as a material becomes higher. Preferred embodiments of modified fibroin will be described later.
- the epidermis layer may contain known additives, if desired.
- the additive include a colorant, a smoothing agent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a dye, a filler, a cross-linking agent, a matting agent, a leveling agent and the like.
- the thickness of the epidermis layer is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 500 ⁇ m, 1 to 400 ⁇ m, 5 to 300 ⁇ m, or 50 to 200 ⁇ m.
- the surface of the epidermis layer (the surface opposite to the surface bonded to the base material layer) may be surface-processed.
- a known method can be applied to the surface processing. Examples of the surface processing include embossing, buff suede processing, film laminating processing, and gravure processing (gravure printing).
- the epidermis layer may have a maximum degree of heat absorption and heat generation determined according to the following formula A of more than 0.025 ° C./g.
- Maximum heat absorption and heat generation ⁇ (Maximum sample temperature when the sample is placed in a low humidity environment until the sample temperature reaches equilibrium and then moved to a high humidity environment)-(Sample, sample Sample temperature when moving to a high humidity environment after being placed in a low humidity environment until the temperature reaches equilibrium) ⁇ (° C) / Sample weight (g)
- the low humidity environment has a temperature of 20 ° C.
- a high humidity environment means an environment with a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 90%.
- the epidermis layer may have a maximum heat absorption and heat generation rate of 0.026 ° C./g or higher, 0.027 ° C./g or higher, 0.028 ° C./g or higher, and 0. It may be 029 ° C./g or higher, 0.030 ° C./g or higher, 0.031 ° C./g or higher, 0.035 ° C./g or higher, and may be 0.035 ° C./g or higher. It may be 0.040 ° C./g or more.
- the upper limit of the maximum heat absorption and heat generation is not particularly limited, but is usually 0.060 ° C./g or less.
- the epidermis layer may have a critical oxygen index (LOI) value of 18 or more, 20 or more, 22 or more, 24 or more, or 26 or more. It may be 28 or more, 29 or more, 30 or more, 31 or more, 32 or more, 33 or more or 33 or more. May be good.
- LOI critical oxygen index
- the epidermis layer may have a heat retention index of more than 0.18 determined according to the following formula B.
- Heat retention index Heat retention rate (%) / Sample weight (g / m 2 )
- the heat retention rate was determined by using a Thermolab type II testing machine (30 cm / sec under windward). It means the heat retention rate measured by the dry contact method, and is a value measured by the method described in Examples described later.
- the heat retention index of the epidermis layer may be 0.20 or more, 0.22 or more, 0.24 or more, 0.26 or more, 0.28 or more. It may be 0.30 or more, and may be 0.32 or more.
- the upper limit of the heat retention index is not particularly limited, but may be, for example, 0.60 or less, or 0.40 or less.
- the method for producing synthetic leather in which the fiber base material is a non-woven fabric is, for example, a method for producing a synthetic leather in which the non-woven fabric is impregnated with an impregnating solution containing a polymer substance, and then the polymer substance.
- a step of forming a base material layer is provided.
- the non-woven fabric, the polymer substance and the base material layer can be applied in the same manner as those described above.
- the non-woven fabric contains protein fibers and is shrink-proof.
- the protein fiber and the shrink-proofing method the same embodiments as those described above can be applied.
- the non-woven fabric is immersed in the impregnating liquid or the non-woven fabric is sprayed with the impregnating liquid to bring the non-woven fabric into contact with the impregnating liquid to impregnate the non-woven fabric with the impregnating liquid and then solidify. It can be carried out by a method (wet method) or the like in which the components in the impregnating liquid are solidified by contacting (for example, dipping) the liquid to form a base material layer.
- the non-woven fabric impregnated with the impregnating solution as described above is desolvated by volatilizing the solvent of the impregnating solution without contacting the coagulating solution. It is also possible to carry out the base material layer forming step by a method of solidifying the components in the impregnating liquid to form the base material layer or the like.
- the solvent used for the impregnating solution can be appropriately selected depending on the type of polymer substance, for example, dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), formic acid, alcohol, or hexafluoroisopropanol (HFIP).
- Organic solvents such as.
- FIG. 13 is a schematic view showing an example of a manufacturing apparatus for manufacturing synthetic leather by a wet method.
- the manufacturing method using the manufacturing apparatus 800 shown in FIG. 13 first, the non-woven fabric 81 is pulled out from the roll around which the non-woven fabric 81 is wound, and the non-woven fabric 81 is immersed in the impregnation tank 82 containing the impregnating liquid.
- the polymer substance impregnated in the non-woven fabric 81 is coagulated in the coagulation tank 83 containing the coagulation liquid.
- the synthetic leather is dried by a dryer 85, and the synthetic leather 86 is wound on a roll to produce the synthetic leather.
- the type of coagulating liquid can be appropriately selected depending on the types of the non-woven fabric and the polymer substance, and the type of the solvent of the impregnating liquid.
- the polymer substance contains polyurethane
- N, N-dimethylformamide can be used as the solvent for the impregnating solution
- water hot water
- the polymer substance contains a protein, for example, dimethylsulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), formic acid, and hexafluoroisopropanol (HFIP) as a solvent for the impregnating solution, and dissolution promotion thereof.
- DMSO dimethylsulfoxide
- DMF N, N-dimethylformamide
- HFIP hexafluoroisopropanol
- a product to which an inorganic salt is added as an agent lower alcohol having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol and 2-propanol, acetone, and water (hot water) can be used as the coagulation liquid.
- Various additives may be added to the coagulation liquid as needed.
- the manufacturing method according to the present embodiment may further include a finishing step (surface grinding, coating, dyeing, etc.) after the base material layer forming step.
- a finishing step a step of applying a skin layer resin on a release paper to form a skin layer (skin layer formation step) and a step of applying an adhesive resin to the surface of the skin layer resin on the opposite side of the release paper.
- Synthetic leather can be produced by a method including a step of laminating a base material layer on a surface of the adhesive resin opposite to the skin layer resin and heat-pressing.
- the synthetic leather produced by such a production method may be the synthetic leather shown in FIG.
- FIG. 14 is a schematic view showing an example of a manufacturing apparatus for manufacturing the synthetic leather shown in FIG.
- the release paper 91 is pulled out from the roll from which the release paper is wound, the skin layer resin (polymer) 92 is applied on the release paper 91, and the dryer 93. Dry with.
- the adhesive layer resin 94 is applied to the surface of the skin layer resin (polymer) 92 (the surface opposite to the surface in contact with the release paper 91) and dried in the dryer 93. As a result, a laminate having a paper pattern, a skin layer, and an adhesive layer in this order is obtained.
- the base material layer 96 is pulled out from the roll around which the base material layer 96 is wound, and is laminated on the surface of the adhesive layer resin 94 (the surface opposite to the surface in contact with the skin layer resin (polymer) 92).
- a synthetic leather is manufactured by thermocompression bonding with a hot press roll 95 and winding the synthetic leather 97 in which the base material layer, the adhesive layer, the skin layer, and the release paper are laminated in this order on a roll. be able to.
- the adhesive layer resin 94 is not particularly limited, and the adhesive used for conventional synthetic leather can be used.
- the adhesive include synthetic resins such as polyolefin, polystyrene, polyurethane, acrylic, and EVA (ethylene vinyl acetate copolymer).
- an adhesive instead of the adhesive layer resin 94, an adhesive for synthetic leather containing spider silk fibroin can also be used.
- the skin layer resin (polymer) 92 include the above-mentioned polymer substances (polymer substances contained in the base material layer).
- the thickness of the adhesive layer formed by the adhesive layer resin 94 is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 50 ⁇ m, 1 to 40 ⁇ m, 5 to 30 ⁇ m, or 5 to 30 ⁇ m. It may be 20 ⁇ m.
- the synthetic leather according to the present embodiment can be manufactured discontinuously without using the manufacturing apparatus or the like shown in FIGS. 13 or 14 or by using an apparatus different from those. For example, after immersing the entire non-woven fabric of a predetermined size that has not been wound up in an impregnating liquid in an impregnating tank having an independent structure, the polymer substance impregnated in the non-woven fabric is used or used with a coagulating liquid. Coagulate without. Then, if necessary, the desired synthetic leather can be obtained by washing and drying.
- the non-woven fabric containing protein fibers can be formed by, for example, an electrospinning method.
- electrospinning method electrostatic spinning method
- a voltage is applied between a supply side electrode (which can also be used as a spinneret) and a collection side electrode (for example, a metal roll or a metal net), and a dope liquid extruded from the spinneret. Is charged and blown off to the collecting side electrode. At this time, the doping solution is stretched to form fibers.
- the applied voltage is usually 5 to 100 kV, preferably 10 to 50 kV.
- the distance between the electrodes is usually 1 to 25 cm, preferably 2 to 20 cm.
- FIG. 15 is an explanatory diagram of the electrospinning device 100 according to the embodiment.
- a voltage is applied by the power supply 35 between the metal base nozzle 33 (supply side electrode) and the metal net 38 (collection side electrode).
- the doping liquid 32 in the microsyringe 31 is moved in the direction of arrow P using a syringe pump, the doping liquid 32 is pushed out from the metal mouthpiece nozzle 33, and the doping liquid is expanded by electric charge to form a fibrous material 36 into a metal net 38.
- a non-woven fabric 39 containing protein fibers can be obtained.
- the synthetic leather in which the fiber base material is a knitted body is produced according to a conventional method except that a base material layer (knitted body) containing protein fibers and shrink-proof is used. be able to.
- the synthetic leather according to the present embodiment can be produced, for example, by a method including a step of forming a skin layer on a base material layer including a knitted body.
- the synthetic leather according to the present embodiment can be produced by, for example, either a dry method or a wet method.
- FIG. 16 is a schematic view showing an example of a manufacturing apparatus for manufacturing synthetic leather by a dry method.
- the manufacturing method using the manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 16 first, the paper pattern 50 is pulled out from the roll on which the paper pattern is wound, the skin layer resin (polymer) 51 is applied on the paper pattern 50, and the dryer 60. Dry with.
- the adhesive layer resin 52 is applied to the surface of the skin layer resin (polymer) 51 (the surface opposite to the surface in contact with the paper pattern 50) and dried in the dryer 60.
- the braided body (base material) 53 is pulled out from the roll on which the braided body is wound, and is laminated on the surface of the adhesive layer resin 52 (the surface opposite to the surface in contact with the skin layer resin (polymer) 51).
- the adhesive layer resin may be omitted. Is also possible.
- the adhesive layer resin 52 the same adhesive layer resin 94 as described above can be used.
- FIG. 17 is a schematic view showing an example of a manufacturing apparatus for manufacturing synthetic leather by a wet method.
- the knitted body (base material) 53 is pulled out from the roll from which the knitted body is wound, and the skin layer resin (polymer) is drawn from the coating head 55. Material) 53 is applied on top.
- the epidermis layer resin (polymer) is coagulated in the coagulation tank 80 containing the coagulation liquid to form the epidermis layer on the knitted body (base material) 53.
- the synthetic leather is dried by a dryer 60, and the synthetic leather 54 having the skin layer bonded on the knitted body (base material) 53 is wound on a roll to obtain the synthetic leather.
- the wet method it is also possible to form a porous epidermis layer.
- a solvent solution mainly composed of a polymer resin as a skin layer resin is applied to a base material.
- the solvent in the skin layer resin elutes into the coagulation liquid, and at the same time, the coagulation liquid mainly composed of water permeates and diffuses into the skin layer resin, and the skin layer resin. Is wet solidified.
- a porous epidermis layer can be formed.
- the base material coated with the solution containing the epidermis layer resin may contain the epidermis layer resin without contacting the coagulating solution.
- the epidermis layer may be formed by coagulating the resin for the epidermis layer by removing the solvent by volatilizing the solvent of the solution.
- the type of coagulation liquid can be appropriately selected depending on the type of the epidermis layer resin (polymer) and the solvent for dissolving or dispersing the epidermis layer resin.
- the skin layer resin (polymer) is polyurethane
- dimethylformamide can be used as the solvent and water (hot water) can be used as the coagulation liquid.
- the epidermis resin (polymer) is a protein, for example, dimethylsulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), formic acid, and hexafluoroisopropanol (HFIP) as solvents and dissolved in these.
- DMSO dimethylsulfoxide
- DMF N, N-dimethylformamide
- HFIP hexafluoroisopropanol
- An inorganic salt added as an accelerator, lower alcohol having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol and 2-propanol, acetone, and water can be used as the coagulation liquid.
- Various additives may be added to the coagulation liquid as needed.
- the synthetic leather according to the present embodiment can be manufactured discontinuously without using the manufacturing apparatus or the like shown in FIG. 16 or FIG. 17 or by using an apparatus other than those.
- the epidermis layer resin is coated on the surface of a base material having a predetermined size that has not been wound, and the epidermis layer resin is coagulated with or without a coagulating liquid. Then, if necessary, the desired synthetic leather can be obtained by washing and drying.
- the synthetic leather according to the present embodiment may have a maximum moisture absorption and heat generation degree of more than 0.025 ° C./g, which is obtained according to the following formula A, regardless of the type of fiber base material.
- Maximum heat absorption and heat generation ⁇ (Maximum sample temperature when the sample is placed in a low humidity environment until the sample temperature reaches equilibrium and then moved to a high humidity environment)-(Sample, sample Sample temperature when moving to a high humidity environment after being placed in a low humidity environment until the temperature reaches equilibrium) ⁇ (° C) / Sample weight (g)
- the low humidity environment has a temperature of 20 ° C.
- a high humidity environment means an environment with a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 90%.
- the synthetic leather according to the present embodiment has a maximum hygroscopic heat generation degree of 0.026 ° C / g or more, 0.027 ° C / g or more, or 0.028 ° C / g or more. It may be 0.029 ° C / g or higher, 0.030 ° C / g or higher, 0.035 ° C / g or higher, or 0.040 ° C / g or higher. There may be.
- the upper limit of the maximum heat absorption and heat generation is not particularly limited, but is usually 0.060 ° C./g or less.
- the synthetic leather according to the present embodiment has a critical oxygen index (LOI) value of 18 or more, 20 or more, 22 or more, 24 or more, 26. It may be more than, 28 or more, 29 or more, 30 or more, 31 or more, 32 or more, 33 or more, or It may be more than 33.
- LOI critical oxygen index
- the synthetic leather according to the present embodiment may have a heat retention index of more than 0.18 determined according to the following formula B.
- Heat retention index Heat retention rate (%) / Sample weight (g / m 2 )
- the heat retention rate was determined by using a Thermolab type II tester (30 cm / sec under windward). It means the heat retention rate measured by the dry contact method, and is a value measured by the method described in Examples described later.
- the heat retention index of the synthetic leather according to the present embodiment may be 0.20 or more, 0.22 or more, 0.24 or more, 0.26 or more, and 0. It may be .28 or more, 0.30 or more, and 0.32 or more.
- the upper limit of the heat retention index is not particularly limited, but may be, for example, 0.60 or less, or 0.40 or less.
- the synthetic leather according to the present embodiment can be used for the same purpose as the conventional synthetic leather (for example, synthetic leather composed of synthetic resin).
- the synthetic leather according to the present embodiment can be used, for example, for clothing, decorative items such as shoes and bags, various covers and furniture, and automobile interior materials.
- nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Then, the nucleic acid was cut out by restriction enzyme treatment with NdeI and EcoRI, and then recombinant into the protein expression vector pET-22b (+) to obtain an expression vector.
- Escherichia coli BLR (DE3) was transformed with the obtained expression vector.
- the transformed E. coli was cultured in 2 mL of LB medium containing ampicillin for 15 hours.
- the culture solution was added to 100 mL of seed culture medium (Table 4) containing ampicillin so that OD 600 was 0.005.
- the temperature of the culture solution was kept at 30 ° C., and flask culture was carried out until the OD 600 reached 5, (about 15 hours) to obtain a seed culture solution.
- the seed culture solution was added to a jar fermenter to which 500 mL of the production medium (Table 5) was added so that the OD 600 was 0.05.
- the temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the cells were cultured at a constant pH of 6.9.
- the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.
- the feed solution (glucose 455 g / 1 L, Yeast Extract 120 g / 1 L) was added at a rate of 1 mL / min.
- the temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the cells were cultured at a constant pH of 6.9. Further, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration, and the culture was carried out for 20 hours. Then, 1 M of isopropyl- ⁇ -thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution to a final concentration of 1 mM to induce the expression of modified fibroin.
- IPTG isopropyl- ⁇ -thiogalactopyranoside
- the cells collected 2 hours after the addition of IPTG were washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4).
- the washed cells were suspended in 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) containing about 1 mM PMSF, and the cells were disrupted with a high-pressure homogenizer (GEA Niro Soavi).
- the crushed cells were centrifuged to obtain a precipitate.
- the obtained precipitate was washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) until it became highly pure.
- the precipitate after washing was suspended in 8M guanidine buffer (8M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) so as to have a concentration of 100 mg / mL, and the temperature was 60 ° C. Stir with a stirrer for 30 minutes to dissolve. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Pure Chemical Industries, Ltd.).
- Modified fibroin (PRT399, PRT380, PRT410, PRT918, PRT966 and PRT799) was obtained by recovering the white agglutinating protein obtained after dialysis by centrifugation, removing water with a lyophilizer, and recovering the lyophilized powder. It was.
- PRT918 and PRT966 are hydrophobic modified fibroins having an average HI greater than 0.
- PRT799 is a hydrophilic modified fibroin having an average HI of 0 or less.
- the obtained modified fibroin solution was used as a dope solution (spinning stock solution), and spun and stretched modified spider silk fibroin fibers were produced by dry-wet spinning using a spinning device according to the spinning device 1000 shown in FIG.
- the spinning device used was a second undrawn yarn manufacturing device (a second undrawn yarn manufacturing device) between the undrawn yarn manufacturing device 102 (first bath) and the moist heat drawing device 103 (third bath). It is provided with a second bath).
- the conditions for dry-wet spinning are as follows. Extrusion nozzle diameter: 0.2 mm Coagulation bath temperature: 2 to 15 ° C Total draw ratio: 1 to 4 times Drying temperature: 60 ° C
- the shrinkage rate of the obtained modified fibroin fibers was evaluated. That is, each modified fibroin fiber is subjected to a shrinkage step of contacting with water to bring it into a wet state (contact step) and then drying it (drying step), and the shrinkage rate of the modified fibroin fiber brought into a wet state and the wet state. Then, the shrinkage rate of the dried modified fibroin fiber was determined.
- a plurality of modified fibroin fibers for testing having a length of 30 cm were cut out from the wound material of each modified fibroin fiber.
- the plurality of modified fibroin fibers were bundled to obtain a modified fibroin fiber bundle having a fineness of 150 denier.
- a 0.8 g lead weight was attached to each modified fibroin fiber bundle, and in that state, each modified fibroin fiber bundle was immersed in water at the temperatures shown in Tables 6 to 9 for 10 minutes. Then, the length of each modified fibroin fiber bundle was measured in water. The measurement was carried out with a 0.8 g lead weight attached to the modified fibroin fiber bundle in order to eliminate the crimp of the modified fibroin fiber bundle.
- the shrinkage rate (shrinkage rate when wet) of the modified fibroin fiber in a wet state was calculated according to the following formula V.
- L0 indicates the length (30 cm) of the modified fibroin fiber bundle before immersion in water
- Lw indicates the length of the modified fibroin fiber bundle that has been immersed in water and moistened.
- Shrinkage rate when wet (%) ⁇ 1- (Lw / L0) ⁇ x 100 ... (Formula V)
- the modified fibroin fiber bundle was taken out of the water.
- the removed modified fibroin fiber bundle was dried at room temperature for 2 hours with a 0.8 g lead weight attached. After drying, the length of each modified fibroin fiber bundle was measured.
- the shrinkage rate (shrinkage rate at the time of drying) of the modified fibroin fiber that had been moistened and then dried was calculated according to the following formula VI.
- L0 indicates the length of the modified fibroin fiber bundle (30 cm) before immersion in water
- the modified fibroin fiber had a high shrinkage rate when wet and a shrinkage rate when dry.
- the modified fibroin fiber that has undergone the above-mentioned shrinkage evaluation has a sufficiently reduced shrinkage rate when it is brought into contact with water again. It is considered that the above-mentioned shrinkage step relaxed the residual stress due to stretching and the like during spinning.
- the obtained modified fibroin solution was used as a doping solution (spinning stock solution), and dry-wet spinning was performed using a spinning device according to the spinning device 1000 shown in FIG. 12 to obtain modified fibroin fibers.
- the conditions for dry-wet spinning are as follows. Coagulation liquid (methanol) temperature: 5 to 10 ° C Stretching ratio: 6 times Drying temperature: 80 ° C
- the obtained modified fibroin fiber was used for heat relaxation shrinkage treatment.
- the modified fibroin fiber was passed over the drying hot plate while being in contact with the drying hot plate heated to a predetermined temperature.
- the delivery speed was increased relative to the winding speed, and the modified fibroin fiber was relaxed.
- a dry relaxation treatment was performed by shrinking the slack with heat.
- the value obtained by dividing the delivery speed by the take-up speed was taken as the relaxation ratio.
- the relaxation ratio was adjusted so that the slack of the modified fibroin fiber caused by excessive delivery had the limit contraction ratio (maximum contraction ratio) offset by the relaxation.
- the relaxation ratio was adjusted by adjusting at least one of the roller on the sending side and the roller on the winding side.
- the water shrinkage evaluation was carried out by the following procedure.
- the fiber (test piece) after the heat relaxation / contraction treatment was cut into 300 mm and immersed in water at 40 ° C. for 10 minutes without a load. Immediately after that, the length of the test piece (length when wet) was measured, and the test piece was dried at room temperature for 2 hours. Then, the length of the test piece (fiber length after drying) was measured, and the water shrinkage rate was measured.
- Test Example 3-1 The relationship between the heating temperature and the relaxation ratio was confirmed.
- the test was carried out in all of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 in which the length before immersion in water was set to 300 mm and other conditions were changed. Specifically, the test was conducted by changing the heating temperature, the relaxation ratio, and the staying time. Table 10 shows the temperature and relaxation conditions and the measurement results of the shrinkage rate. As shown in Table 10, the higher the heating temperature and the higher the relaxation ratio, the lower the water shrinkage rate. As shown in the results of Examples 3, 4 and 5, a water shrinkage rate of 4% or less was obtained by heating at 220 ° C. or higher. In Example 5 in which the heating temperature was 280 ° C., coloring was observed in the fibers. As a result of this test, the optimum heating temperature was considered to be 240 ° C.
- Test Example 3-2 Next, the relationship between the relaxation ratio and the water shrinkage rate was confirmed.
- the length before immersion in water was set to 300 mm, the heating temperature was set to 240 ° C, the staying time was set to 1 minute (60 sec), and others.
- the test was conducted by changing the conditions of. Specifically, the test was conducted by changing the relaxation ratio (delivery speed).
- Table 11 shows the measurement results of the relaxation conditions and the contraction rate. As shown in Table 11, the water shrinkage rate decreased as the relaxation ratio increased. As shown in the results of Examples 8, 9 and 10, the water shrinkage rate of 16% or less was obtained by setting the relaxation ratio to 1.4 times to 2.0 times.
- Test Example 3-3 The relationship between various heating temperatures, heating times, relaxation ratios, and water shrinkage was confirmed.
- the test was carried out by setting the length before immersion in water to 300 mm and changing other conditions. Specifically, the test was conducted by changing the heating temperature, the heating time (stay time), and the relaxation ratio (delivery speed / winding speed). Table 12 shows the temperature and relaxation conditions and the measurement results of the shrinkage rate.
- Comparative Example 4 the test piece was only immersed in water and dried, and was not relaxed or heated. As shown in the results of Examples 14 to 19, the water shrinkage rate of less than 15% was obtained by setting the heating temperature to 200 ° C. or higher. By setting the heating temperature to 220 ° C. or higher, a low water shrinkage rate of 4% or less was obtained. The staying time required for contraction was 5 seconds, and even if the staying time was extended, the contraction rate did not change so much.
- the obtained modified fibroin solution was used as a dope solution (spinning stock solution), and dry-wet spinning was performed using a spinning device according to the spinning device 1000 shown in FIG. 12, to obtain modified fibroin fibers (24 multifilaments).
- the conditions for dry-wet spinning are as follows. Coagulant (methanol) temperature: 5-10 ° C Stretching ratio: 5 times Drying temperature: 80 ° C
- modified fibroin fibers 24 multifilaments
- carding was performed with a known card machine to obtain a plurality of webs in which short fibers were entangled.
- the laminated web is punched twice with a known needle punching machine to form a non-woven fabric. I got 2.
- the fiber density (weight) of the non-woven fabric 2 was 530 g / m 2 .
- the vertical and horizontal lengths and weights of the obtained highly shrinkable nonwoven fabrics 1 and 2 were measured.
- the results are shown in Table 13.
- the shrinkage rate and the fiber density increase rate were calculated according to the following formulas VII and I, respectively.
- Shrinkage rate ⁇ 1- (longitudinal (horizontal) length of highly shrinkable non-woven fabric / vertical (horizontal) length of raw non-woven fabric) ⁇ x 100 (%) ...
- Fiber density increase rate ⁇ (high density) Fiber density of non-woven fabric / Fiber density of raw non-woven fabric) -1 ⁇ x 100 (%) ...
- Forma I
- the molded product (nonwoven fabric) was highly shrunk and the fiber density was increased.
- the shrinkage of the molded product (nonwoven fabric) that had undergone the above-mentioned shrink-proof treatment was sufficiently reduced when it was brought into contact with water again. It is considered that the above-mentioned shrink-proof treatment alleviated the residual stress due to stretching and the like during spinning.
- the knitted fabric obtained above was marked with a square mark having a side length of 1 cm in each of the wale direction and the course direction. Then, the knitted fabric was immersed in water at 20 ° C. for 10 minutes. The knitted fabric after being immersed in water was dried to prevent shrinkage.
- the dimensional change rate (%) of the knitted fabric subjected to the shrink-proof treatment was calculated according to the following formula for each of the wale direction and the course direction.
- L0f indicates the length of one side described on the knitted ground before contact with water
- Lwf indicates the length of one side of the square described on the knitted ground subjected to the shrink-proof treatment.
- Test Example 5-2 A natural silk fibroin fiber (natural silk thread) was used instead of the modified fibroin fiber, and the knitted fabric was knitted by flat knitting with a sewing-free knitting machine.
- the natural silk fibroin fiber used was a bundle of two threads having a count of 29 Nm.
- the number of gauges of the non-sewn knitting machine was 18.
- the obtained knitted fabric was subjected to shrink-proof treatment in the same manner as in Test Example 5-1.
- the dimensional change rate, the increase rate of the number of loops, and the increase rate of the knitting density were determined. The results are shown in Table 14.
- Test Example 5-3 A knitted fabric was obtained in the same manner as in Test Example 5-1 except that polyethylene terephthalate (PET) fiber was used instead of the modified fibroin fiber.
- PET polyethylene terephthalate
- the obtained knitted fabric was subjected to shrink-proof treatment under the same conditions as in Test Example 5-1.
- the dimensional change rate, the increase rate of the number of loops, the increase rate of the knitting density, and the burst strength were determined. The results are shown in Table 14.
- Test Example 5-4 Polyethylene terephthalate (PET) fiber was used instead of the modified fibroin fiber, and a knitted fabric was obtained in the same manner as in Test Example 5-1 except that the knitting method was changed from circular knitting to plain knitting. ..
- the obtained knitted fabric was subjected to shrink-proof treatment under the same conditions as in Test Example 4-1.
- the dimensional change rate, the increase rate of the number of loops, the increase rate of the knitting density, and the burst strength were determined. The results are shown in Table 14.
- each of the four types of woven fabrics obtained above was immersed in water at 40 ° C. for 10 minutes and then dried to obtain a shrink-proof treatment. Then, the density of the woven fabric of Test Example 5-5 to Test Example 5-8 was examined. The results are shown in Table 15 below.
- the weaving density is shown in the form of warp density multiplied by weft density. For example, the weaving density “26 ⁇ 26” means a warp density 26 (books / in) and a weft density 26 (books / in).
- Test Examples 5-9 to 5-12 were subjected to shrink-proof treatment in the same manner as described above. Then, the density of the woven fabric of Test Example 5-9 to Test Example 5-12 was examined. The results are also shown in Table 15 below.
- the prepared spinning stock solution is filtered at 90 ° C. with a metal filter having an opening of 5 ⁇ m, then allowed to stand in a 30 mL stainless syringe to defoam, and then 100% by mass methanol solidified from a solid nozzle having a needle diameter of 0.2 mm. It was discharged into the bathtub. The discharge temperature was 90 ° C. After solidification, the obtained raw yarn was wound up and air-dried to obtain modified fibroin fiber (raw material fiber).
- a knitted fabric was produced by circular knitting using a circular knitting machine.
- the knitted fabric had a thickness of 180 denier and a gauge of 18. 20 g was cut out from the obtained knitted fabric to prepare a test piece.
- the flammability test was based on the Fire and Disaster Management Agency Dangerous Goods Regulation Division Chief Fire Danger No. 50, the test method for powdered or low melting point synthetic resins on May 31, 1995. The test was carried out under the conditions of a temperature of 22 ° C., a relative humidity of 45% and an atmospheric pressure of 1021 hPa. Table 16 shows the measurement results (oxygen concentration (%), combustion rate (%), converted combustion rate (%)).
- the critical oxygen index (LOI) value of the knitted fabric knitted with the modified fibroin (PRT799) fiber was 27.2.
- the LOI value is 26 or more, it is considered to be flame-retardant. It can be seen that the modified fibroin is excellent in flame retardancy.
- the prepared spinning stock solution is filtered at 60 ° C. with a metal filter having an opening of 5 ⁇ m, then allowed to stand in a 30 mL stainless syringe to defoam, and then 100% by mass methanol solidified from a solid nozzle having a needle diameter of 0.2 mm. It was discharged into the bathtub. The discharge temperature was 60 ° C. After solidification, the obtained raw yarn was wound up and air-dried to obtain modified fibroin fiber (raw material fiber).
- Each raw material fiber was used to produce a knitted fabric by weft knitting using a flat knitting machine.
- the knitted fabric using PRT918 fiber as the raw material fiber had a thickness of 1/30 N (hair count single yarn) and a gauge number of 18.
- the knitted fabric using PRT799 fiber as the raw material fiber had a thickness of 1/30 N (hair count single yarn) and a gauge number of 16.
- the thickness and the number of gauges of the knitted fabric using the other raw material fibers were adjusted so as to have substantially the same cover factor as the knitted fabric using the PRT918 fiber and the PRT799 fiber. Specifically, it is as follows.
- test piece Two knitted fabrics cut into 10 cm ⁇ 10 cm were put together, and the four sides were sewn together to form a test piece (sample).
- the test piece is left in a low humidity environment (temperature 20 ⁇ 2 ° C., relative humidity 40 ⁇ 5%) for 4 hours or more, and then transferred to a high humidity environment (temperature 20 ⁇ 2 ° C., relative humidity 90 ⁇ 5%).
- the temperature was measured at 1-minute intervals for 30 minutes using a temperature sensor attached to the center of the inside.
- FIG. 18 is a graph showing an example of the results of the hygroscopic heat generation test.
- the horizontal axis of the graph is 0 when the sample is moved from the low humidity environment to the high humidity environment, and indicates the leaving time (minutes) in the high humidity environment.
- the vertical axis of the graph shows the temperature (sample temperature) measured by the temperature sensor.
- the point indicated by M corresponds to the maximum value of the sample temperature.
- Table 17 shows the calculation results of the maximum heat absorption and heat generation.
- the modified fibroin (PRT918 and PRT799) has a higher maximum degree of heat absorption and heat generation and is excellent in heat absorption and heat generation as compared with the existing materials.
- the prepared spinning stock solution is filtered at 60 ° C. with a metal filter having an opening of 5 ⁇ m, then allowed to stand in a 30 mL stainless syringe to defoam, and then 100% by mass methanol solidified from a solid nozzle having a needle diameter of 0.2 mm. It was discharged into the bathtub. The discharge temperature was 60 ° C. After solidification, the obtained raw yarn was wound up and air-dried to obtain modified fibroin fiber (raw material fiber).
- Each raw material fiber was used to produce a knitted fabric by weft knitting using a flat knitting machine.
- the knitted fabric using PRT966 fiber as the raw material fiber had a count of 30 Nm, a number of twists of 1, a gauge of 18 GG, and a basis weight of 90.1 g / m 2 .
- the knitted fabric using PRT799 fiber as the raw material fiber had a count of 30 Nm, a number of twists of 1, a gauge number of GG: 16, and a basis weight of 111.0 g / m 2 .
- the thickness and the number of gauges of the knitted fabric using the other raw material fibers were adjusted so as to have substantially the same coverage factor as the knitted fabric using the PRT966 fiber and the PRT799 fiber.
- the heat retention was evaluated by using a KES-F7 Thermolab II testing machine manufactured by Kato Tech Co., Ltd. and using a dry contact method (a method assuming direct contact between the skin and clothes in a dry state).
- a test piece was used as a test piece (sample).
- the test piece was set on a hot plate set at a constant temperature (30 ° C.), and the amount of heat (a) dissipated through the test piece was determined under the condition of a wind speed of 30 cm / sec in the wind tunnel.
- the amount of heat (b) dissipated under the same conditions as described above was determined without setting the test piece, and the heat retention rate (%) was calculated according to the following formula.
- Heat retention rate (%) (1-a / b) x 100
- Heat retention index heat retention rate (%) / sample basis weight (g / m 2 )
- the modified fibroin (PRT966 and PRT799) has a higher heat retention index and is excellent in heat retention as compared with the existing materials.
- the non-woven fabric 4 (modified fibroin non-woven fabric) is a non-woven fabric produced from fibers that have been subjected to shrink-proof processing and are spun using PRT966 as described below.
- the composition of the impregnating solution 1 (modified fibroin impregnating solution) and the impregnating solution 2 (polyurethane (PU) impregnating solution) is as follows.
- Impregnation liquid 2 (polyurethane (PU) impregnation liquid): contains PU resin (final concentration: 5% by mass), and the solvent is a mixed solvent of MP-865PS (manufactured by DIC Corporation) / DMF (1/5 (w / w)). ..
- the obtained sheet was punched with a known needle punching machine to produce a nonwoven fabric 3 made of modified fibroin fibers.
- the basis weight (fiber density) of the non-woven fabric 3 was 100 to 200 g / m 2 .
- the conditions for dry-wet spinning are as follows. Coagulation bath temperature: 2 to 15 ° C Total stretching ratio: 1 to 4 times Drying temperature: 100 ° C
- Synthetic leather 1-2 The synthetic leather 1-1 obtained as described above was water-shrinked by immersing it in water at 40 ° C. for 10 minutes and then dried at room temperature. As a result, synthetic leather 1-2 composed of the modified fibroin fiber non-woven fabric and the polymer substance composed of the modified fibroin (consisting only of the base material layer) was produced. In this synthetic leather 1-2, the non-woven fabric 3 and the entire synthetic leather are shrink-proofed (shrink-proofed) by water shrinkage treatment.
- synthetic leather 1-3 (consisting only of the base material layer) composed of the modified fibroin fiber non-woven fabric and the polymer substance made of the polyurethane resin impregnated and integrated therein was produced.
- the non-woven fabric 3 and by extension, the entire synthetic leather is not subjected to any shrink-proof treatment (not shrink-proof).
- Synthetic leather 1-4 The synthetic leather 1-3 obtained as described above was water-shrinked by immersing it in water at 40 ° C. for 10 minutes and then dried at room temperature. As a result, synthetic leather 1-4 (consisting only of the base material layer) composed of the modified fibroin fiber non-woven fabric and the polymer substance made of polyurethane resin was produced. In this synthetic leather 1-4, the non-woven fabric 3 and the entire synthetic leather are shrink-proofed (shrink-proofed) by water shrinkage treatment.
- the non-woven fabric 4 is shrink-proof because it is composed of modified fibroin fibers that have been water-shrinked.
- the basis weight (fiber density) of the non-woven fabric 4 was 100 to 200 g / m 2 .
- the conditions for dry-wet spinning are as follows. Coagulation bath temperature: 2 to 15 ° C Total stretching ratio: 1 to 4 times Drying temperature: 100 ° C
- Synthetic leather 2-1 was produced in the same manner as in the production of synthetic leather 1-1, except that the non-woven fabric 4 obtained as described above was used.
- This synthetic leather 2-1 is composed of a shrink-proof modified fibroin fiber non-woven fabric and a polymer substance composed of modified fibroin (consisting only of a base material layer).
- Synthetic leather 2-2 The synthetic leather 2-1 obtained as described above was subjected to a water shrinkage treatment by immersing it in water at 40 ° C. for 10 minutes, and then dried at room temperature. As a result, synthetic leather 2-2 composed of a shrink-proof modified fibroin fiber non-woven fabric and a polymer substance composed of modified fibroin (consisting only of a base material layer) was produced. This synthetic leather 2-2 is shrink-proofed (shrink-proof) on the entire synthetic leather by water shrinkage treatment.
- Synthetic leather 2-3 was produced in the same manner as in the production of synthetic leather 1-3, except that the non-woven fabric 4 obtained as described above was used.
- the synthetic leather 2-3 is composed of a shrink-proof modified fibroin fiber non-woven fabric and a polymer substance made of a polyurethane resin (consisting only of a base material layer).
- Synthetic leather 2-4 The synthetic leather 2-3 obtained as described above was subjected to a water shrinkage treatment by immersing it in water at 40 ° C. for 10 minutes, and then dried at room temperature. As a result, synthetic leather 2-4 composed of a shrink-proof modified fibroin fiber non-woven fabric and a polymer substance made of a polyurethane resin (consisting only of a base material layer) was produced. This synthetic leather 2-2 is shrink-proofed (shrink-proof) on the entire synthetic leather by water shrinkage treatment.
- the resin for the skin material layer obtained as described above is coated on a release paper pasted on an iron plate to a thickness of 0.5 mm, and then at 90 ° C. for 10 minutes. It was dried to incompletely solidify the resin for the skin layer. Then, the resin for the epidermis layer was laminated on the base material layer obtained as described above together with the paper pattern attached to the iron plate, and heated at 90 ° C. for 1 minute. As a result, the resin for the epidermis layer was completely solidified and adhered to the base material layer. Then, the iron plate and the paper pattern were peeled off from the resin for the skin layer. Thus, the desired synthetic leather 3 in which the epidermis layer was adhered to the surface of the base material layer was produced. The photograph is shown in FIG. The iron plate was used to improve the surface smoothness of the epidermis layer.
- a twisted yarn was obtained from the obtained modified fibroin fiber by a known method, and then the twisted yarn was plain-woven by a rapier loom (Evergreen Acoustic swimming Loom: manufactured by CCI) to weave a woven fabric.
- the conditions for dry-wet spinning are as follows. Coagulation bath temperature: 2 to 15 ° C Total stretching ratio: 1 to 4 times Drying temperature: 100 ° C
- TA-465 polyurethane for two-component dry adhesion processing, manufactured by DIC Corporation
- T-81 catalyst for two-component cross-linking reaction, manufactured by DIC Corporation
- DN-950 crosslinking agent for two-component crosslinking reaction, manufactured by DIC Corporation
- the epidermis layer resin was applied on the release paper to a thickness of 0.127 mm using a commercially available film applicator. Then, it was dried at 120 ° C. for 2 minutes. Next, using a commercially available film applicator, the adhesive layer resin was applied to the surface of the skin layer resin on the side opposite to the paper pattern side to a thickness of 0.127 mm. Then, it was dried at 120 ° C. for 2 minutes. Subsequently, the base cloth was laminated on the adhesive layer resin to obtain a laminate, and then the laminate was laminated by heating and pressurizing at 80 ° C. for 15 seconds using a commercially available laminator, and then aged at 80 ° C. for 24 hours. went. As a result, the target synthetic leather 4 was produced. A photograph of the obtained synthetic leather 4 is shown in FIG.
- the obtained spider silk fibroin fiber was cut into short fibers having a length of 50 mm, and then a sheet (web) was obtained by a known card treatment. Then, the obtained sheet was punched with a known needle punching machine to produce a non-woven fabric made of spider silk fibroin fiber.
- the basis weight (fiber density) of the non-woven fabric was 100 to 200 g / m 2 .
- the conditions for dry-wet spinning are as follows. Coagulation bath temperature: 2 to 15 ° C Total stretching ratio: 1 to 4 times Drying temperature: 100 ° C
- the non-woven fabric obtained as described above was impregnated with a fibroin impregnating solution so that the pickup rate was 400%. Then, the non-woven fabric to which the impregnating liquid was attached was immersed in water for 15 minutes to remove the solvent from the impregnating liquid, and the modified spider silk fibroin in the impregnating liquid was coagulated. The non-woven fabric was then removed from the water and then dried at room temperature. As a result, a base material layer composed of a non-woven fabric made of spider silk fibroin fibers and spider silk fibroin adhering to the non-woven fabric was produced. The thickness of the base material layer was 1.5 mm.
- ⁇ Preparation of skin layer> A freeze-dried powder of spider silk fibroin PRT799 was added to formic acid at a concentration of 20% by mass and dissolved at 40 ° C. for 1 hour or more using a shaker to obtain a fibroin solution. Then, the pigment was added to the fibroin solution to a concentration of 5% by mass, and then insoluble matter and bubbles were removed. As a result, a resin for the epidermis layer composed of a fibroin solution containing a pigment was prepared. The skin layer resin obtained as described above was coated on a release paper pasted on an iron plate to a thickness of 0.5 mm, and then dried at 90 ° C. for 10 minutes.
- ⁇ Preparation of adhesive> Add lyophilized powdered spider fibroin PRT799 to formic acid at a concentration of 10% by mass and glycerol to a concentration of 15% by mass, and use a shaker at 40 ° C. for 1 hour. The above was dissolved. After that, defoaming was performed. As a result, an adhesive containing spider silk fibroin, formic acid and glycerol was obtained.
- the above concentration of spider silk fibroin and the above concentration of glycerol are concentrations based on the total mass of the adhesive.
- FIG. 21 is a photograph showing the obtained synthetic leather 5.
- Heat press roll 96 ... Base layer, 97 ... Synthetic leather, 100 ... Electro Spinning device, 101 ... Extruding device, 102 ... Undrawn yarn manufacturing equipment, 103 ... Moist heat drawing equipment, 104 ... Drying equipment, 120 ... Coagulation liquid tank, 121 ... Stretching bathtub, 136 ... Modified fibroin fiber, 800, 900 ... Synthetic leather manufacturing equipment, 1000 ... Spinning equipment.
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Abstract
本発明は、充分な吸湿性を有しながらも、水との接触による寸法変化を可及的に抑えることができ、かつ、製造に要するエネルギーが低減された合成皮革を提供する。本発明に係る合成皮革は、繊維基材を含む基材層を備え、繊維基材が、タンパク質繊維を含み、かつ防縮されている。
Description
本発明は、合成皮革及びその製造方法、並びに合成皮革用接着剤に関する。
従来から、天然皮革の代替品として合成皮革が使用されている。このような合成皮革は、一般に、繊維基材を含む基材層を備えて構成されており、基材層に含まれる繊維基材層には、通常、不織布や編織体が用いられている。
例えば、特許文献1には、糊剤高分子物質で前処理した不織布にポリウレタン樹脂溶液を含浸させて湿式凝固させた後、糊剤高分子物質を除去して人工皮革を製造する方法において、不織布を反応性メチルHシリコンと金属触媒との混合エマルジョンに含浸させた後100~150℃にて加熱する工程を含むことを特徴とする人工皮革の製造方法が開示されている。
また、合成皮革には、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の合成繊維製の織地又は編地等の基材の表面に、ポリウレタン樹脂又は塩化ビニル樹脂が表皮層としてコーティング等により積層形成されてなるものある。
それらの合成皮革は、供給に限界がある天然皮革とは異なって、人工的に大量生産が可能なため、近年では、衣料品、靴、バック等の装飾品、各種のカバー、家具類等、より広い用途に用いられるようになってきている。
ところが、特許文献1に開示されるような繊維基材が不織布からなる合成皮革や、上記した繊維基材が編織体からなる従来の合成皮革のいずれにあっても、基材層に含まれる繊維基材層が合成樹脂にて構成されている。そのため、それら従来の合成皮革では、吸湿性に乏しく、しかも、石油由来であるために製造エネルギーが多大なものになることが避けられなかった。かかる状況下、特許文献2には、無溶剤ポリウレタン樹脂が85~95重量%であり、平均直径が1~75μmである大豆タンパク質分離体が5~15重量%を含有することを特徴とするヒト皮膚様の無溶剤ポリウレタン系人工皮革が開示されている。
特許文献2に開示される合成皮革は、水分吸収力が優れているため、触感などの感性が非常に優れており、ヒト皮膚を感じることができるとされている。しかしながら、特許文献2に記載される合成皮革にあっても、基材が合成繊維からなり、且つ表皮層の大部分がポリウレタン樹脂にて構成されているため、製造エネルギーの低減化を到底実現し得るものでなかった。
そこで、吸湿性の向上と製造エネルギーの低減化を共に実現させるために、基材層をタンパク質材料にて構成することが考えられる。しかしながら、タンパク質材料には、水との接触によって収縮してしまうものがあり、そのようなタンパク質材料を用いてなる人工皮革においては、水との接触によって著しい寸法変化を生じることが懸念される。
また、従来の合成皮革には、基材層上に表皮層が接着剤によって一体的に積層されてなるものがある。このような合成皮革では、基材層と表皮層とを接着する接着剤としてポリビニルアルコール(PVA)等の合成樹脂が多く用いられている。それ故、従来の合成皮革では、たとえ基材層をタンパク質材料にて構成したとしても、合成樹脂製の接着剤を用いている限りは、近年求められる環境負荷低減の要望に応えられるものではなかった。
本発明は、上述の事情を背景にして為されたものであって、その第1の課題とするところは、充分な吸湿性を有し、且つ製造に要するエネルギーが低減されると共に、水との接触による寸法変化が可及的に抑えられた合成皮革を提供することをにある
本発明の第2の課題とするところは、水との接触による寸法変化が可及的に抑えられた合成皮革を有利に製造し得る方法を提供することにある。
本発明の第3の課題とするところは、生分解性を有する合成皮革用接着剤を用いることで環境負荷の低減に資することができる合成皮革を提供することにある。
本発明の第4の課題とするところは、環境負荷の低減に資することができる合成皮革を有利に製造し得る方法を提供することにある。
本発明の第5の課題とするところは、生分解性を有する合成皮革用接着剤を提供することにある。
上記第1の課題を解決する本発明(第1の発明)は、例えば、以下の各発明に関する。
[1-1] 繊維基材を含む基材層を備え、上記繊維基材がタンパク質繊維を含み、且つ防縮されている合成皮革。
[1-2] 上記繊維基材が不織布からなり、且つ上記基材層が、上記不織布と高分子物質を含んで構成されている[1-1]に記載の合成皮革。
[1-3]上記不織布の繊維密度が0.04g/cm2以上である、[1-1]又は[1-2]に記載の合成皮革。
[1-4] 上記繊維基材が編織体からなり、且つ上記基材層と、上記基材層に接合された表皮層を含んで構成されている[1-1]に記載の合成皮革。
[1-5]下記式Iで定義される繊維密度増加率が20%以上である、[1-1]~[1-4]のいずれかに記載の合成皮革。繊維密度増加率={(防縮処理後の繊維基材の繊維密度/防縮処理前の繊維基材の繊維密度)-1}×100(%) …(式I)
[1-6]上記タンパク質繊維は、下記式IIで定義される湿潤時収縮率が2%以上である、[1-1]~[1-5]のいずれかに記載の合成皮革。湿潤時収縮率={1-(水に接触させて湿潤状態にしたタンパク質繊維の長さ/紡糸後、水と接触する前のタンパク質繊維の長さ)}×100(%) …(式II)
[1-7]上記タンパク質繊維は、下記式IIIで定義される乾燥時収縮率が7%超である、[1-1]~[1-6]のいずれかに記載の合成皮革。乾燥時収縮率={1-(乾燥状態にしたタンパク質繊維の長さ/紡糸後、水と接触する前のタンパク質繊維の長さ)}×100(%) …(式III)
[1-8]上記タンパク質繊維が、改変フィブロインを含む、[1-1]~[1-7]のいずれかに記載の合成皮革。
[1-9]上記改変フィブロインが、改変クモ糸フィブロインである、[1-8]に記載の合成皮革。
上記第2の課題を解決する本発明(第2の発明)は、例えば、以下の各発明に関する。
[2-1]不織布からなる繊維基材に高分子物質を含む含浸液を含浸し、上記高分子物質を凝固させて基材層を形成する工程を備え、上記不織布がタンパク質繊維を含み、かつ防縮されている、合成皮革の製造方法。
[2-2]上記不織布が、水分との接触による水収縮によって防縮されている、[2-1]に記載の合成皮革の製造方法。
[2-3] 編織体からなる繊維基材を含む基材層上に表皮層を形成する工程を備え、上記編織体がタンパク質繊維を含み、かつ防縮されている、合成皮革の製造方法。
[2-4]上記編織体が、水分との接触による水収縮によって防縮されている、[2-3]に記載の合成皮革の製造方法。
上記第3の課題を解決する本発明(第3の発明)は、例えば、以下の各発明に関する。
[3-1] 表皮層と、繊維基材を含む基材層と、上記表皮層及び上記基材層を互いに接着する接着剤層と、を備え、上記接着剤層がクモ糸フィブロインを含む、合成皮革。
[3-2] 上記接着剤層が有機溶媒を更に含む、[3-1]に記載の合成皮革。
[3-3] 上記有機溶媒がギ酸である、[3-2]に記載の合成皮革。
[3-4] 上記接着剤層がグリセロールを更に含む、[3-1]~[3-3]のいずれかに記載の合成皮革。
[3-5] 上記基材層及び上記表皮層の少なくとも一方が、生分解性素材を含む、[3-1]~[3-4]のいずれかに記載の合成皮革。
[3-6] 上記基材層及び表皮層の少なくとも一方がクモ糸フィブロインを含む、[3-5]に記載の合成皮革。
上記第4の課題を解決する本発明(第4の発明)は、例えば、以下の各発明に関する。
[4-1] 表皮層と、繊維基材を含む基材層と、上記表皮層及び上記基材層が互いに接着されている、合成皮革を製造する方法であって、上記表皮層上に、クモ糸フィブロインを含む接着剤層を形成する工程と、上記接着剤層を介して上記表皮層及び上記基材層を接着する工程と、を備える、方法。
上記第5の課題を解決する本発明(第5の発明)は、例えば、以下の各発明に関する。[5-1] クモ糸フィブロインを含む、合成皮革用接着剤。
[5-2]有機溶媒を更に含む、[5-1]に記載の合成皮革用接着剤。
[5-3]有機溶媒がギ酸である、[5-2]に記載の合成皮革用接着剤。
[5-4]グリセロールを更に含む、[5-1]~[5-3]のいずれかに記載の合成皮革用接着剤。
第1の発明によれば、充分な吸湿性を有しながらも、水との接触による寸法変化を可及的に抑えることができ、かつ、製造に要するエネルギーが低減された合成皮革を提供することができる。
第2の発明によれば、充分な吸湿性を有しながらも、水との接触による寸法変化を可及的に抑えることができ、かつ、製造に要するエネルギーを低減することが可能な合成皮革の有利な製造方法を提供することができる。
第3の発明によれば、、生分解性を有する合成皮革用接着剤が用いられていることで環境負荷の低減に資する合成皮革を提供することができる。
第4の発明によれば、生分解性を有する合成皮革用接着剤が用いられていることで環境負荷の低減に資する合成皮革の有利な製造方法を提供することができる。
第5の発明によれば、生分解性を有する合成皮革用接着剤を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。便宜上、実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
(合成皮革)本発明の一実施形態に係る合成皮革は、繊維基材としての不織布と高分子物質とを含む基材層を備える。基材層は、不織布と、不織布に含浸さ
れた高分子物質からなる含浸体とが一体化されなる層ということもでき、又は高分子物質で形成された層の中に不織布が埋設されてなる層ということもできる。
れた高分子物質からなる含浸体とが一体化されなる層ということもでき、又は高分子物質で形成された層の中に不織布が埋設されてなる層ということもできる。
本実施形態において、不織布は、タンパク質繊維を含み、かつ防縮されている。本実施形態に係る合成皮革は、主材である不織布がタンパク質繊維を含むため、吸湿性が向上すると共に、製造に要するエネルギーが低減される。また、本実施形態に係る合成皮革は、主材である不織布が防縮されているため、水との接触による寸法変化が抑制されている。
合成皮革は、人造皮革とも呼ばれ、例えば、織布、編布、不織布等を基材とし、基材に塩化ビニル、ポリウレタン等の樹脂(高分子)を含浸若しくはコーティングする、又は樹脂(高分子)層を形成することにより、天然皮革様の外観及び機能を有するものである。本明細書において、合成皮革には、いわゆる人工皮革(基材に特殊不織布(ランダム三次元立体構造を有する繊維層を主とした基材にポリウレタン又はそれに類する可撓性を有する高分子物質を含浸させたもの)を用いているもの)も含まれる。
図1は、一実施形態に係る合成皮革の模式断面図である。図1に示す合成皮革10は、不織布1と高分子物質2とを含む基材層3を備える。基材層3は、例えば、不織布1が埋設された高分子物質2の層からなるものであってよい。基材層3は、無孔質層であってもよく、多孔質層であってもよい。
不織布は、タンパク質繊維を含み、かつ防縮されている。不織布は、例えば、タンパク質繊維を少なくとも一部に含む繊維を用いて、公知の製造方法により製造することができる。具体的には、例えば、タンパク質繊維を少なくとも一部に含む繊維から、乾式法、湿式法及びエアレイド法等でウェブ(単層ウェブ、及び積層ウェブを含む。)を形成させた後、ケミカルボンド法(浸漬法、スプレー法等)及びニードルパンチ法等によりウェブの繊維間を結合させて、不織布を得ることができる。
不織布はまた、例えば、タンパク質を、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸、又はヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)等の溶媒に、必要に応じて、溶解促進剤としての無機塩と共に添加し、溶解してドープ液を作製した後、当該ドープ液を用いてエレクトロスピニング法(静電紡糸法)により紡糸することにより得ることもできる。
不織布は、タンパク質繊維以外の原料繊維を含んでいてもよい。タンパク質繊維以外の原料繊維としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート及びポリテトラフルオロエチレン等の合成繊維、キュプラ、レーヨン及びリヨセル等の再生繊維、並びに綿、麻及び絹等の天然繊維が挙げられる。
不織布の繊維密度(目付)、空隙率、かさ密度等は、例えば、ウェブを構成する繊維量を増減すること、積層ウェブの場合は、積層数を増減することにより調整することができる。
他の実施形態において、合成皮革は、基材層以外の層を備えていてもよい。図2は、他の実施形態に係る合成皮革の模式断面図である。図2に示す合成皮革20は、不織布1と高分子物質2とを含む基材層3と、基材層3の一方の面に積層された接着剤層4(第一の接着剤層)と、接着剤層4(第一の接着剤層)の基材層3が積層された面の反対側の面に積層された表皮層5(第一の表皮層)と、を備える。また、更に他の実施形態において、合成皮革は、基材層3と、基材層3の一方の面に積層された接着剤層4(第一の接着剤層)と、接着剤層4(第一の接着剤層)の基材層3が積層された面の反対側の面に積層された表皮層5(第一の表皮層)と、基材層3の接着剤層4(第一の接着剤層)が積層された面の反対側の面に積層された接着剤層(第二の接着剤層)と、第二の接着剤層の基材層3が積層された面の反対側の面に積層された表皮層(第二の表皮層)と、を備えていてもよい。ただし、表皮層5が基材層3に対して直接に接合可能なものであれば、基材層3と表皮層5との間に接着剤層4を必ずしも介在させる必要はない。このような合成皮革は、好ましくは衣料用又は靴用として用いられる。
他の実施形態において、合成皮革は、基材層と、基材層の一方の面に積層されたポリウレタン微多孔質被膜層(第一の微多孔質被膜層)と、を備えていてもよい。また、合成皮革は、基材層と、基材層の一方の面に積層されたポリウレタン微多孔質被膜層(第一の微多孔質被膜層)と、第一の微多孔質被膜層が積層された面の反対側の面に積層されたポリウレタン微多孔質被膜層(第二の微多孔質被膜層)と、を備えていてもよい。ポリウレタン微多孔質被膜層とは、ポリウレタンを主成分とする微多孔質構造を有する層をいう。ポリウレタン微多孔質被膜層は、その表面にエンボス加工(熱ロールでプレスすることによる加工等)、パフスエード加工(サンドペ-パーをかけることによる加工等)、グラビア加工(グラビア印刷による加工等)等の表面加工が施されていてもよい。
更に他の実施形態において、合成皮革は、基材層に起毛・シャーリング加工が施してあってもよい。このような合成皮革は、基材層の表面が起毛しているため、基材層に用いられる不織布の繊度が合成皮革の風合いに影響を与える。また、このような合成皮革は、通気性に優れる。
本発明の別の実施形態に係る合成皮革は、繊維基材としての編織体を含む基材層と、基材層に接合された表皮層とを備える。そして、編織体がタンパク質繊維を含み、かつ防縮されてなるものである。本実施形態に係る合成皮革は、主材である基材層(編織体)がタンパク質繊維を含むため、吸湿性が向上すると共に、製造に要するエネルギーが低減される。また、本実施形態に係る合成皮革は、主材である基材層(編織体)が防縮されているため、水との接触による寸法変化が抑制されている。
図3は、一実施形態に係る合成皮革の模式断面図である。図3に示す合成皮革30は、編織体からなる基材層3と表皮層5とが接合されてなるものである。図3に示す合成皮革10において、表皮層3は、合成皮革の形状を保持するための形状保持層としても機能する。
図4は、他の実施形態に係る合成皮革の模式断面図である。図4に示す合成皮革40は、編織体からなる基材層3と表皮層5とが、接着剤層4を介して接合されてなるものである。図4に示す合成皮革40において、表皮層5は、合成皮革の形状を保持するための形状保持層としても機能する。なお、接着剤層4は、基材層3と表皮層5とを接着剤(例えば、ポリウレタン系接着剤や後述するクモ糸フィブロインを含有する合成皮革用接着剤等)で接合した場合(例えば、乾式法で合成皮革を製造した場合)に形成される層であり、必須ではない。
図5は、他の実施形態に係る合成皮革の模式断面図である。図5に示す合成皮革50は、編織体からなる基材層3と多孔質層6とが接合されてなるものである。図5に示す合成皮革50において、多孔質層6は表皮層として機能する。多孔質層6は、例えば、湿式法で合成皮革を製造することにより形成させることができる。図5に示す合成皮革50は、多孔質層6の表面(基材層3と接合している面と反対側の面)にエンボス加工、バフスエード加工、グラビア印刷、フィルムラミネート加工等の表面加工が施されていてもよい。
図6は、他の実施形態に係る合成皮革の模式断面図である。図6に示す合成皮革60は、編織体からなる基材層3と、基材層3と接合された多孔質層6と、多孔質層6の基材層3とは反対側の面に接合された表皮層5とを有する。図6に示す合成皮革60は、例えば、図5に示す合成皮革50の多孔質層6の表面(基材層3と接合している面と反対側の面)にグラビア印刷又はフィルムラミネート加工等の表面加工を施すことにより製造することができる。図6に示す合成皮革60において、表皮層5及び多孔質層6は、合成皮革の形状を保持するための形状保持層としても機能する。図6に示す合成皮革60は、多孔質層6と表皮層5とが、接着剤層(図示せず)を介して接合されていてもよい。
基材層は、編織体を主に含む。基材層は、編織体からなるものであってよいが、基材層としての機能を損なわない限りにおいて、その他成分を含むことを排除するものではない。本実施形態に係る合成皮革において、編織体は、タンパク質繊維を含み、かつ防縮されてなるものである。
編織体とは、編地及び織地の総称である。編地は、横編、丸編等の緯編組織を有する編地(単に「緯編地」ともいう。)、トリコット、ラッセル等の経編組織を有する編地(単に「経編地」ともいう。)のいずれであってもよい。織地は、平織、綾織、又は繻子織のうちのいずれの組織を有する織地であってもよい。編織体は、編成又は織成により得られる未加工の編織体そのものであってもよいし、編成又は織成後に撥水加工等の加工を施した編織体であってもよい。
編織体は、原料糸を編成又は織成して得ることができる。編成方法及び織成方法としては公知の方法を利用することができる。使用される編機としては、例えば、丸編機、経編機、横編機などが使用でき、生産性の観点からは、丸編機の使用が好ましい。横編機としては、成型編み機、無縫製編機などがあるが、特に最終製品の形態で編地を製造可能であることから、無縫製編機の使用がより好ましい。使用される織機としては、例えば、有杼織機、及び、グリッパー織機、レピア織機、エアジェット織機等の無杼織機が挙げられる。
原料糸は、単独糸であってもよく、複合糸(例えば、混紡糸、混繊糸、カバーリング糸等。)であってもよく、これらを組み合わせて用いてもよい。単独糸及び複合糸は、短繊維を撚り合わせたスパン糸であってもよく、長繊維を撚り合わせたフィラメント糸であってもよい。複合糸は、異なる種類のタンパク質繊維から構成されるものであってもよく、タンパク質繊維とその他繊維から構成されるものであってもよい。その他繊維としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート及びポリテトラフルオロエチレン等の合成繊維、キュプラ、レーヨン及びリヨセル等の再生繊維、綿、麻及び絹等の天然繊維が挙げられる。他の繊維と組み合わせて使用する場合には、編織体に占めるタンパク質繊維の割合は、編織体の全質量を基準として、例えば、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上であってよい。
タンパク質繊維は、例えば、タンパク質を溶解可能な溶媒で溶解させてドープ液とし、湿式紡糸、乾式紡糸、乾湿式紡糸又は溶融紡糸等の公知の紡糸方法により紡糸して得ることができる。タンパク質を溶解可能な溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸、及びヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)等が挙げられる。当該溶媒には、溶解促進剤として無機塩を添加してもよい。
図12は、タンパク質繊維を製造するための紡糸装置の一例を概略的に示す説明図である。図12に示す紡糸装置1000は、乾湿式紡糸用の紡糸装置の一例であり、押出し装置101と、未延伸糸製造装置102と、湿熱延伸装置103と、乾燥装置104とを有している。
紡糸装置1000を使用した紡糸方法を説明する。まず、貯槽107に貯蔵されたドープ液106が、ギアポンプ108により口金109から押し出される。ラボスケールにおいては、ドープ液をシリンダーに充填し、シリンジポンプを用いてノズルから押し出してもよい。次いで、押し出されたドープ液106は、エアギャップ119を経て、凝固液槽120の凝固液111内に供給され、溶媒が除去されて、タンパク質が凝固し、繊維状凝固体が形成される。次いで、繊維状凝固体が、延伸浴槽121内の温
水112中に供給されて、延伸される。延伸倍率は供給ニップローラ113と引き取りニップローラ114との速度比によって決まる。その後、延伸された繊維状凝固体が、乾燥装置104に供給され、糸道122内で乾燥されて、タンパク質繊維136が、巻糸体105として得られる。118a~118gは糸ガイドである。
水112中に供給されて、延伸される。延伸倍率は供給ニップローラ113と引き取りニップローラ114との速度比によって決まる。その後、延伸された繊維状凝固体が、乾燥装置104に供給され、糸道122内で乾燥されて、タンパク質繊維136が、巻糸体105として得られる。118a~118gは糸ガイドである。
(防縮処理)基材層の繊維基材を構成する不織布や編織体を防縮する方法としては、例えば、紡糸後、水と接触する前のタンパク質繊維を水と接触させて不可逆的に収縮させる方法(水収縮法)、紡糸後、水と接触する前のタンパク質繊維を加熱し、加熱された状態にあるタンパク質繊維を弛緩して不可逆的に収縮させる方法(乾熱収縮法)等を例示できる。水収縮法及び乾熱収縮法のいずれも、不織布や編織体を製造する前のタンパク質繊維に対して実施してもよく、製造した後に不織布や編織体に対して実施してもよい。
タンパク質繊維の不可逆的な収縮は、例えば、以下の理由により生ずると考えられる。すなわち、一つの理由は、タンパク質繊維の二次構造又は三次構造に起因すると考えられ、また別の一つの理由は、例えば、製造工程での延伸等によって残留応力を有するタンパク質繊維において、残留応力が緩和されることで生ずると考えられる。
水収縮法は、紡糸後、水と接触する前のタンパク質繊維を水と接触させて不可逆的に収縮させる工程(収縮工程)を備える。当該収縮工程では、水との接触により、外力によらずにタンパク質繊維が収縮する。接触させる水は、液体、気体のいずれの状態の水であってもよい。タンパク質繊維と水を接触させる方法も、特に限定されず、例えば、タンパク質繊維を水中に浸漬する方法、タンパク質繊維に対して、水を常温又は加温したスチーム等の状態で噴霧する方法、タンパク質繊維を水蒸気が充満した高湿度環境下に暴露する方法等が挙げられる。これらの方法の中でも、収縮時間の短縮化が効果的に図れると共に、加工設備の簡素化等が実現できることから、タンパク質繊維を水中に浸漬する方法が好ましい。このタンパク質繊維の水中への浸漬方法としては、具体的には、例えば、タンパク質繊維(又は不織布や編織体)を、所定の温度の水が収容された容器内に投入して、水と接触させる方法等がある。
タンパク質繊維と接触させる水の温度は、特に限定されないが、例えば沸点未満であることが好ましい。このような温度であれば、取扱性及び収縮工程の作業性等が向上する。また水の温度の上限値は、90℃以下であることが好ましく、80℃以下であることがより好ましい。水の温度の下限値は、10℃以上であることが好ましく、40℃以上であることがより好ましく、70℃以上であることが更に好ましい。タンパク質繊維に接触させる水の温度は、タンパク質繊維を構成する繊維に応じて調整することができる。また、水分をタンパク質繊維に接触させている間、水の温度は一定であってもよく、水の温度を所定の温度になるように変動させてもよい。
タンパク質繊維と水を接触させる時間は、特に制限されず、例えば、1分以上であってよい。当該時間は、10分以上であってよく、20分以上であってよく、30分以上であってもよい。また、当該時間の上限に特に制限はないが、製造工程の時間を短縮するという観点、及びタンパク質繊維の加水分解のおそれを排除する等の観点から、例えば、120分以下であってよく、90分以下であってよく、60分以下であってもよい。
水収縮法では、収縮工程に引き続き、タンパク質繊維を水と接触させた後に、乾燥させる工程(乾燥工程)を更に含んでいてもよい。
乾燥工程における乾燥方法は、特に限定されず、例えば、自然乾燥でもよく、乾燥設備を使用して強制的に乾燥させてもよい。乾燥温度としては、タンパク質が熱的損傷を受けたりする温度より低い温度であれば何ら限定されるものではないが、一般的には、20~150℃の範囲内の温度であり、40~120℃の範囲内の温度であることが好ましく、60~100℃の範囲内の温度であることがより好ましい。このような温度範囲内であれば、タンパク質の熱的損傷等を生ずることなく、タンパク質繊維を、より迅速かつ効率的に乾燥させることができる。乾燥時間は、乾燥温度等に応じて適宜選択され、例えば、タンパク質繊維の過乾燥による不織布の品質及び物性等への影響が排除されうる時間が採用される。
乾熱収縮法は、紡糸後、水と接触する前のタンパク質繊維を加熱する工程(加熱工程)と、加熱された状態にあるタンパク質繊維を弛緩して不可逆的に収縮させる工程(弛緩収縮工程)とを備える。
加熱工程では、加熱温度が、タンパク質繊維に用いられるタンパク質の軟化温度以上であることが好ましい。本明細書におけるタンパク質の軟化温度とは、タンパク質繊維の応力緩和による収縮が開始される温度である。タンパク質の軟化温度以上での加熱弛緩収縮では、単に繊維中の水分が離脱するだけでは得られない程度まで繊維が収縮し、その結果、得られたタンパク質繊維は、水との接触による収縮、すなわち寸法変化が充分に抑制される。加熱温度は、80℃以上が好ましく、180℃~280℃がより好ましく、200℃~240℃が更に好ましく、220℃~240℃が更により好ましい。
加熱工程における加熱時間は、加熱処理後の繊維の伸度の観点から、好ましくは60秒以下、より好ましくは30秒以下、更に好ましくは5秒以下である。この加熱時間の長さは、応力には大きな影響を与えないと考えられる。
弛緩収縮工程では、弛緩倍率は、好ましくは1倍超であり、より好ましくは1.4倍以上であり、更により好ましくは1.7倍以上であり、特に好ましくは2倍以上である。弛緩倍率とは、例えば、タンパク質繊維の巻取り速度に対する送出し速度の比率として把握される。
(高分子物質)不織布からなる繊維基材と共に基材層を構成する高分子物質(高分子物質で形成された層)は、一般に、溶液の状態で不織布に含浸され、脱溶媒により凝固(固化)して、少なくとも不織布の繊維間の隙間に、繊維に固着した状態で存在する。即ち、高分子物質は、不織布と一体化された、所謂含浸体として、不織布と共に合成皮革の基材層を構成し、不織布の繊維同士を相互に連結させて、基材層の形状を保持し、且つ基材層に対して所定の強度を付与している。このような高分子物質としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系高分子、アクリロニトリル系高分子等の合成樹脂、並びにタンパク質等が挙げられる。ポリウレタンとしては、例えば、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリカーボネート系ポリウレタン等を挙げることができ、これらを1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。ポリウレタンは、例えば、ジイソシアネートとポリオールとを反応させてプレポリマーを合成し、当該プレポリマーと鎖延長剤とを反応させることにより、合成することができる。ジイソシアネートは、芳香族化合物であっても、脂肪族化合物であってもよい。ポリオールは、例えば、ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート、シリコン、フッ素樹脂等であってよい。ポリオールとしてポリエーテルを用いると、耐加水分解性、耐カビ性及び耐寒性に優れ、ポリオールとしてポリカーボネートを用いると、耐加水分解性及び耐カビ性に優れる。鎖延長剤は、例えば、グリコール、ジアミン、反応停止剤等であってよい。高分子物質は、タンパク質を含むことが好ましい。タンパク質としては、改変フィブロインを含むことが好ましく、改変クモ糸フィブロインを含むことがより好ましい。改変フィブロイン(好ましくは、改変クモ糸フィブロイン)を含むことにより、基材層に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の機能性を付与することができる。ひいては、本実施形態に係る合成皮革に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の機能性を付与することができ、材料としての価値がより高くなる。改変フィブロインの好ましい態様は後述する。
繊維基材が不織布からなる基材層においても編織体を含んでいてもよい。ここで用いられる編織体は、編成又は織成により得られる未加工の編織体そのものであってもよいし、編成又は織成後に撥水加工等の加工を施した編織体であってもよい。また、かかる編織体は、例えば、その両面に不織布を貼り合わせて一体化したものとして基材層に含まれていてもよい。
一方、繊維基材が編織体からなる基材層は、単層であってもよく、複数の編織体からなる多層構造であってもよい。
基材層の厚みは、特に制限はないが、例えば、100~2000μmであってよく、100~1000μmであってよく、500~1000μmであってよく、500~750μmであってよい。
基材層は、下記式Aに従って求められる最高吸湿発熱度が0.025℃/g超であってよい。式A:最高吸湿発熱度={(試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移したときの試料温度の最高値)-(試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移すときの試料温度)}(℃)/試料重量(g)なお、式A中、低湿度環境は、温度20℃及び相対湿度40%の環境を意味し、高湿度環境は、温度20℃及び相対湿度90%の環境を意味する。
基材層は、最高吸湿発熱度が0.026℃/g以上であってもよく、0.027℃/g以上であってもよく、0.028℃/g以上であってもよく、0.029℃/g以上であってもよく、0.030℃/g以上であってもよく、0.035℃/g以上であってもよく、0.040℃/g以上であってもよい。最高吸湿発熱度の上限に特に制限はないが、通常、0.060℃/g以下である。
基材層は、限界酸素指数(LOI)値が、18以上であってよく、20以上であってもよく、22以上であってもよく、24以上であってもよく、26以上であってもよく、28以上であってもよく、29以上であってもよく、30以上であってもよく、31以上であってもよく、32以上であってもよく、33以上又は33超であってもよい。本明細書において、LOI値は、消防庁危険物規制課長 消防危50号平成7年5月31日の粉粒状又は融点の低い合成樹脂の試験方法に準拠して測定される値である。
基材層は、下記式Bに従って求められる保温性指数が0.18超であってよい。式B:保温性指数=保温率(%)/試料の目付け(g/m2)ここで、本明細書において、保温率は、サーモラボII型試験機(30cm/秒の有風下)を用いたドライコンタクト法で測定した保温率を意味し、後述する実施例に記載の方法により測定される値である。
基材層の保温性指数は、0.20以上であってよく、0.22以上であってよく、0.24以上であってよく、0.26以上であってよく、0.28以上であってよく、0.30以上であってよく、0.32以上であってよい。保温性指数の上限に特に制限はないが、例えば、0.60以下、又は0.40以下であってよい。
<合成皮革用接着剤> 繊維基材(不織布や編織体)を含む基材層と表皮層とを接合するのに用いられる成皮革用接着剤は、クモ糸フィブロインを含む。かかる本実施形態に係る合成皮革用接着剤は、生分解性を有するクモ糸フィブロインを有効成分として含むものであるため、環境負荷が低減された合成皮革の提供が可能となる。本実施形態に係る合成皮革用接着剤によれば、例えば、織布、編布、不織布等の繊維基材を含む基材層と表皮層とを備える合成皮革用接着剤において、基材層と表皮層とを互いに充分に接着させることができる。
合成皮革は、天然皮革様の外観及び機能を有するものであり、本実施形態に係る合成皮革用接着剤が用いられる合成皮革には、前述のように、基材に特殊不織布を用いるものも含まれる。すなわち、本実施形態に係る合成皮革用接着剤は、特殊不織布を含む基材層と、表皮層とを接着させることにも好適に用い
られる。また、本実施形態に係る合成皮革用接着剤が用いられる合成皮革においては、基材層及び表皮層の少なくとも一方が、生分解性素材を含んでいてよく、基材層及び表皮層の両方が生分解性素材を含んでいてよい。生分解性材料は、微生物によって完全に消費され自然的副産物(炭酸ガス、メタン、水、バイオマスなど)のみを生じる材料である。生分解性素材は、例えば、生分解性高分子であってよい。生分解性素材としては、例えば、セルロース、デンプンのような植物由来の多糖;キチン、ヒアルロン酸のような動物由来の多糖;タンパク質が挙げられる。タンパク質は、例えば、コラーゲン、アルブミン酸のような動物由来のタンパク質であってよく、クモ糸フィブロインであってよい。
られる。また、本実施形態に係る合成皮革用接着剤が用いられる合成皮革においては、基材層及び表皮層の少なくとも一方が、生分解性素材を含んでいてよく、基材層及び表皮層の両方が生分解性素材を含んでいてよい。生分解性材料は、微生物によって完全に消費され自然的副産物(炭酸ガス、メタン、水、バイオマスなど)のみを生じる材料である。生分解性素材は、例えば、生分解性高分子であってよい。生分解性素材としては、例えば、セルロース、デンプンのような植物由来の多糖;キチン、ヒアルロン酸のような動物由来の多糖;タンパク質が挙げられる。タンパク質は、例えば、コラーゲン、アルブミン酸のような動物由来のタンパク質であってよく、クモ糸フィブロインであってよい。
本実施形態に係る合成皮革用接着剤における、クモ糸フィブロインの含有量は、合成皮革用接着剤の全質量を基準として、1~90質量%、1~80質量%、1~70質量%、1~60質量%、1~50質量%、1~40質量%、1~30質量%、1~20質量%、1~10質量%、1~5質量%、2~20質量%、2~15質量%、2~10質量%、2~8質量%、2~5質量%、3~15質量%、3~12質量%、3~10質量%、又は4~8質量%であってもよい。
クモ糸フィブロインの含有量は、合成皮革用接着剤の全質量を基準して、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、4質量%以上、5質量%以上、6質量%以上、7質量%以上、8質量%以上、9質量%以上、10質量%以上、又は15質量%以上であってよく、40質量%以下、35質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、18質量%以下、15質量%以下、12質量%以下、10質量%以下、9質量%以下、8質量%以下、7質量%以下、6質量%以下、又は5質量%以下であってもよい。
表皮層がクモ糸フィブロインを含む場合、合成皮革用接着剤中のクモ糸フィブロインの含有量は、表皮層中のクモ糸フィブロインの含有量以下の濃度であることが好ましい。
[液状媒体] 本実施形態に係る合成皮革用接着剤は、液状媒体を更に含んでいてもよい。液状媒体を含む場合、クモ糸フィブロインは、合成皮革用接着剤において、液状媒体に溶解又は分散していてよい。液状媒体は、水、有機溶媒又はこれらの組み合わせであってよい。本明細書において、「有機溶媒」とは、25℃において液状であり、かつ、大気圧における沸点が250℃未満の有機化合物を意味する。
有機溶媒の種類は、クモ糸フィブロインの種類、濃度等に応じて、適宜選択することができる。すなわち、一実施形態に係る合成皮革用接着剤は、クモ糸フィブロインと、該クモ糸フィブロインが溶解又は分散された有機溶媒とを含んでいてよい。
有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸及びアルコールが挙げられる。アルコールは、例えば、炭素数1~5の低級アルコールであってよい。炭素数1~5の低級アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール及び2-プロパノールが挙げられる。アルコールは、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子等のハロゲン原子に置換されたアルコールであってよく、例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)であってよい。
本実施形態に係る合成皮革用接着剤における液状媒体の含有量は、合成皮革用接着剤の全質量を基準として、10質量%以上、30質量%、50質量%以上、60質量%以上、又は70質量%以上であってよく、95質量%以下、90質量%以下、85質量%以下、又は80質量%以下であってよい。
[可塑剤] 本実施形態に係る合成皮革用接着剤は、可塑剤を更に含んでいてよい。可塑剤としては、例えば、多価アルコール、末端カルボキシル基オリゴ-アルキレングリコール(末端カルボキシル基ポリ(エチレングリコール)等)が挙げられる。
多価アルコールとしては、例えば、グリセロール、ポリエチレングリコール(PEG)等のポリアルキレングリコールが挙げられる。ポリアルキレングリコールの数平均分子量は、200~600であることが好ましい。数平均分子量が200~600であるポリアルキレングリコールとして、例えば、ポリエチレングリコール400を用いることができる。数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)で標準ポリスチレンによる検量線を用いたポリスチレン換算値である。
可塑剤の含有量は、合成皮革用接着剤の全質量を基準として、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、4質量%以上、5質量%以上、6質量%以上、7質量%以上、8質量%以上、9質量%以上、10質量%以上、又は15質量%以上であってよく、40質量%以下、35質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、18質量%以下、15質量%以下、12質量%以下、10質量%以下、9質量%以下、8質量%以下、7質量%以下、6質量%以下、又は5質量%以下であってもよい。
合成皮革用接着剤における、クモ糸フィブロインの質量に対する可塑剤の質量の比(可塑剤/クモ糸フィブロイン)は、0.2以上、0.25以上、0.3以上、0.4以上、0.5以上、0.8以上、1.0以上、1.1以上、1.2以上、1.3以上、1.4以上、1.5以上、1.6以上、1.7以上、1.8以上、1.9以上、2.0以上、2.5以上、3.0以上、3.5以上、4.0以上、又は4.5以上であってよく、4.5以下、4.0以下、3.5以下、3.0以下、2.5以下、2.0以下、1.9以下、1.8以下、1.7以下、又は1.6以下であってよい。
[他の添加剤] 合成皮革用接着剤は、他の添加剤(クモ糸フィブロイン、液状媒体及び可塑剤に該当するものは除く。)を更に含んでいてよい。他の添加剤としては、例えば、無機塩等の溶解促進剤、着色剤、平滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、充填剤、架橋剤、艶消し剤、レベリング剤、難燃剤、発泡剤が挙げられる。
他の添加剤は、クモ糸フィブロインの種類又は濃度等に応じて、適宜の量をブレンドすることができる。他の添加剤の総含有量は、合成皮革用接着剤の全質量に対して、0.1質量%以上、1質量%以上、4質量%以上、7質量%以上、10質量%以上、又は15質量%以上であってよく、20質量%以下、16質量%以下、12質量%以下、又は9質量%以下であってよい。他の添加剤の総含有量は、合成皮革用接着剤におけるクモ糸フィブロイン、液状媒体及び可塑剤以外の成分の合計含有量である。
本実施形態に係る合成皮革用接着剤を用いてなる合成皮革における接着剤層は以下のものであってよい。
[接着剤層] 接着剤層は、クモ糸フィブロインを含有する。接着剤層は、例えば、上述の合成皮革用接着剤から形成させることができる。
接着剤層は、クモ糸フィブロインのみからなっていてもよく、クモ糸フィブロイン以外の成分を含んでいてもよい。接着剤層におけるクモ糸フィブロインの含有量は、例えば、接着剤層の全質量を基準として、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上又は35質量%以上であってよく、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下又は45質量%以下であってよい。
クモ糸フィブロイン以外の成分としては、例えば、可塑剤及び添加剤として上述した成分が挙げられる。接着剤層は、可塑剤を含むことが好ましく、多価アルコールを含むことがより好ましい。
接着剤層における可塑剤の含有量は、例えば、接着剤層の全質量を基準として、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上又は55質量%以上であってよく、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、又は65質量%以下であってよい。
接着剤層における、クモ糸フィブロインの質量に対する可塑剤の質量の比(可塑剤/クモ糸フィブロイン)は、0.2以上、0.25以上、0.3以上、0.4以上、0.5以上、0.8以上、1.0以上、1.1以上、1.2以上、1.3以上、1.4以上、1.5以上、1.6以上、1.7以上、1.8以上、1.9以上、2.0以上、2.5以上、3.0以上、3.5以上、4.0以上、又は4.5以上であってよく、4.5以下、4.0以下、3.5以下、3.0以下、2.5以下、2.0以下、1.9以下、1.8以下、1.7以下、又は1.6以下であってよい。
接着剤層は、例えば、上述した合成皮革用接着剤の塗膜を、必要により、乾燥させることにより形成させることができる。乾燥温度は、例えば、90℃~150℃であってよい。乾燥時間は、例えば、5分~24時間であってよい。
接着剤層の厚みは、特に制限はないが、例えば、1~50μmであってよく、1~40μmであってよく、5~30μmであってよく、5~20μmであってよい。
(タンパク質繊維及びタンパク質)基材層を構成する繊維基材としての不織布や編織体は、上述した防縮処理の実施により防縮されることで、水との接触による寸法変化が抑制されている。したがって、不織布に使用するタンパク質繊維(及びタンパク質)は、本来水との接触により(著しい)寸法変化を生じるものであってもよい。
例えば、タンパク質繊維は、湿潤時収縮率が2%以上であってもよい。湿潤時収縮率は、4%以上であってもよく、6%以上であってもよく、8%以上であってもよく、10%以上であってもよく、15%以上であってもよく、20%以上であってもよく、25%以上であってもよく、30%以上であってもよい。湿潤時収縮率の上限は、通常、80%以下である。なお、湿潤時収縮率は、下記式IIで定義される。湿潤時収縮率={1-(水に接触させて湿潤状態にしたタンパク質繊維の長さ/紡糸後、水と接触する前のタンパク質繊維の長さ)}×100(%) …(式II)
また例えば、タンパク質繊維は、乾燥時収縮率が7%超であってもよい。乾燥時収縮率は、15%以上であってもよく、25%以上であってもよく、32%以上であってもよく、40%以上であってもよく、48%以上であってもよく、56%以上であってもよく、64%以上であってもよく、72%以上であってもよい。乾燥時収縮率の上限は、通常、80%以下である。なお、乾燥時収縮率は、下記式IIIで定義される。乾燥時収縮率={1-(乾燥状態にしたタンパク質繊維の長さ/紡糸後、水と接触する前のタンパク質繊維の長さ)}×100(%) …(式III)
更に例えば、不織布や編織体からなる繊維基材は、繊維密度増加率が20%以上であってもよい。繊維密度増加率は、30%以上であってもよく、40%以上であってもよく、50%以上であってもよく、100%以上であってもよい。繊維密度増加率は、下記式Iで定義される値である。繊維密度増加率={(防縮処理後の繊維基材の繊維密度/防縮処理前の繊維基材の繊維密度)-1}×100(%) …(式I)
防縮処理を経た不織布の繊維密度(目付)は、例えば、0.04g/cm2以上であり、0.045g/cm2以上であってよく、0.05g/cm2以上であってよく、0.055g/cm2以上であってよい。繊維密度(目付)は、不織布の単位面積当たりの重量で定義される値である。
タンパク質繊維の原料となるタンパク質には、特に制限はなく、任意のタンパク質を使用することができる。タンパク質としては、天然のタンパク質及び組換えタンパク質(人造タンパク質)を挙げることができる。組換えタンパク質としては、工業規模での製造が可能な任意のタンパク質を挙げることができ、例えば、工業用に利用できるタンパク質、医療用に利用できるタンパク質、構造タンパク質等を挙げることができる。工業用又は医療用に利用できるタンパク質の具体例としては、酵素、制御タンパク質、受容体、ペプチドホルモン、サイトカイン、膜又は輸送タンパク質、予防接種に使用する抗原、ワクチン、抗原結
合タンパク質、免疫刺激タンパク質、アレルゲン、完全長抗体又は抗体フラグメント若しくは誘導体を挙げることができる。構造タンパク質の具体例としては、スパイダーシルク(クモ糸)、カイコシルク、ケラチン、コラ-ゲン、エラスチン及びレシリン、並びにこれら由来のタンパク質等を挙げることができる。使用するタンパク質としては、保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性にも優れることから、改変フィブロインが好ましく、改変クモ糸フィブロインがより好ましい。タンパク質繊維が、改変フィブロイン(好ましくは、改変クモ糸フィブロイン)を含むことにより、本実施形態に係る不織布に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の性質を更に付与することができる。ひいては、本実施形態に係る合成皮革に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の機能性を付与することができ、材料としての価値がより高くなる。
合タンパク質、免疫刺激タンパク質、アレルゲン、完全長抗体又は抗体フラグメント若しくは誘導体を挙げることができる。構造タンパク質の具体例としては、スパイダーシルク(クモ糸)、カイコシルク、ケラチン、コラ-ゲン、エラスチン及びレシリン、並びにこれら由来のタンパク質等を挙げることができる。使用するタンパク質としては、保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性にも優れることから、改変フィブロインが好ましく、改変クモ糸フィブロインがより好ましい。タンパク質繊維が、改変フィブロイン(好ましくは、改変クモ糸フィブロイン)を含むことにより、本実施形態に係る不織布に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の性質を更に付与することができる。ひいては、本実施形態に係る合成皮革に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の機能性を付与することができ、材料としての価値がより高くなる。
本実施形態に係る改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。改変フィブロインは、ドメイン配列のN末端側及びC末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列(N末端配列及びC末端配列)が付加されていてもよい。N末端配列及びC末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、100残基程度のアミノ酸からなる。
本明細書において「改変フィブロイン」とは、人為的に製造されたフィブロイン(人造フィブロイン)を意味する。改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列とは異なるフィブロインであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列と同一であるフィブロインであってもよい。本明細書でいう「天然由来のフィブロイン」もまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。
「改変フィブロイン」は、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列をそのまま利用したものであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列を改変したもの(例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列を改変することによりアミノ酸配列を改変したもの)であってもよく、また天然由来のフィブロインに依らず人工的に設計及び合成したもの(例えば、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより所望のアミノ酸配列を有するもの)であってもよい。
本明細書において「ドメイン配列」とは、フィブロイン特有の結晶領域(典型的には、アミノ酸配列の(A)nモチーフに相当する。)と非晶領域(典型的には、アミノ酸配列のREPに相当する。)を生じるアミノ酸配列であり、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるアミノ酸配列を意味する。ここで、(A)nモチーフは、アラニン残基を主とするアミノ酸配列を示し、アミノ酸残基数は2~27である。(A)nモチーフのアミノ酸残基数は、2~20、4~27、4~20、8~20、10~20、4~16、8~16、又は10~16の整数であってよい。また、(A)nモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合は40%以上であればよく、60%以上、70%以上、80%以上、83%以上、85%以上、86%以上、90%以上、95%以上、又は100%(アラニン残基のみで構成されることを意味する。)であってもよい。ドメイン配列中に複数存在する(A)nモチーフは、少なくとも7つがアラニン残基のみで構成されてもよい。REPは2~200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。REPは、10~200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列であってもよい。mは2~300の整数を示し、10~300の整数であってもよい。複数存在する(A)nモチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するREPは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。
本実施形態に係る改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列に対し、例えば、1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行うことで得ることができる。アミノ酸残基の置換、欠失、挿入及び/又は付加は、部分特異的突然変異誘発法等の当業者に周知の方法により行うことができる。具体的には、Nucleic Acid Res.10,6487(1982)、Methods in Enzymology,100,448(1983)等の文献に記載されている方法に準じて行うことができる。
天然由来のフィブロインは、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質であり、具体的には、例えば、昆虫又はクモ類が産生するフィブロインが挙げられる。
昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ(Bombyx mori)、クワコ(Bombyx mandarina)、天蚕(Antheraea yamamai)、柞蚕(Anteraea pernyi)、楓蚕(Eriogyna pyretorum)、蓖蚕(Pilosamia Cynthia ricini)、樗蚕(Samia cynthia)、栗虫(Caligura japonica)、チュッサー蚕(Antheraea mylitta)、ムガ蚕(Antheraea assama)等のカイコが産生する絹タンパク質、及びスズメバチ(Vespa simillima xanthoptera)の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。
昆虫が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、カイコ・フィブロインL鎖(GenBankアクセッション番号M76430(塩基配列)、及びAAA27840.1(アミノ酸配列))が挙げられる。
クモ類が産生するフィブロインとしては、例えば、クモ目(Araneae)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。より具体的には、オニグモ、ニワオニグモ、アカオニグモ、アオオニグモ及びマメオニグモ等のオニグモ属(Araneus属)に属するクモ、ヤマシロオニグモ、イエオニグモ、ドヨウオニグモ及びサツマノミダマシ等のヒメオニグモ属(Neoscona属)に属するクモ、コオニグモモドキ等のコオニグモモドキ属(Pronus属)に属するクモ、トリノフンダマシ及びオオトリノフンダマシ等のトリノフンダマシ属(Cyrtarachne属)に属するクモ、トゲグモ及びチブサトゲグモ等のトゲグモ属(Gasteracantha属)に属するクモ、マメイタイセキグモ及びムツトゲイセキグモ等のイセキグモ属(Ordgarius属)に属するクモ、コガネグモ、コガタコガネグモ及びナガコガネグモ等のコガネグモ属(Argiope属)に属するクモ、キジロオヒキグモ等のオヒキグモ属(Arachnura属)に属するクモ、ハツリグモ等のハツリグモ属(Acusilas属)に属するクモ、スズミグモ、キヌアミグモ及びハラビロスズミグモ等のスズミグモ属(Cytophora属)に属するクモ、ゲホウグモ等のゲホウグモ属(Poltys属)に属するクモ、ゴミグモ、ヨツデゴミグモ、マルゴミグモ及びカラスゴミグモ等のゴミグモ属(Cyclosa属)に属するクモ、及びヤマトカナエグモ等のカナエグモ属(Chorizopes属)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質、並びにアシナガグモ、ヤサガタアシナガグモ、ハラビロアシダカグモ及びウロコアシナガグモ等のアシナガグモ属(Tetragnatha属)に属するクモ、オオシロカネグモ、チュウガタシロカネグモ及びコシロカネグモ等のシロカネグモ属(Leucauge属)に属するクモ、ジョロウグモ及びオオジョロウグモ等のジョロウグモ属(Nephila属)に属するクモ、キンヨウグモ等のアズミグモ属(Menosira属)に属するクモ、ヒメアシナガグモ等のヒメアシナガグモ属(Dyschiriognatha属)に属するクモ、クロゴケグモ、セアカゴケグモ、ハイイロゴケグモ及びジュウサンボシゴケグモ等のゴケグモ属(Latrodectus属)に属するクモ、及びユープロステノプス属(Euprosthenops属)に属するクモ等のアシナガグモ科(Tetragnathidae科)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。スパイダーシルクタンパク質としては、例えば、MaSp(MaSp1及びMaSp2)、ADF(ADF3及びADF4)等の牽引糸タンパク質、MiSp(MiSp1及びMiSp2)、AcSp、PySp、Flag等が挙げられる。
クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のより具体的な例としては、例えば、fibroin-3(adf-3)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47010(アミノ酸配列)、U47855(塩基配列))、fibroin-4(adf-4)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47011(アミノ酸配列)、U47856(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 1[Nephila clavipes由来](GenBankアクセッション番号AAC04504(アミノ酸配列)、U37520(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Latrodectus hesperus由来](GenBankアクセッション番号ABR68856(アミノ酸配列)、EF595246(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 2[Nephila clavata由来](GenBankアクセッション番号AAL32472(アミノ酸配列)、AF441245(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Euprosthenops australis由来](GenBankアクセッション番号CAJ00428(アミノ酸配列)、AJ973155(塩基配列))、及びmajor ampullate spidroin 2[Euprosthenops australis](GenBankアクセッション番号CAM32249.1(アミノ酸配列)、AM490169(塩基配列))、minor ampullate silk protein1[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14589.1(アミノ酸配列))、minor ampullate silk protein 2[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14591.1(アミノ酸配列))、minor ampullate spidroin-like protein[Nephilengys cruentata](GenBankアクセッション番号ABR37278.1(アミノ酸配列)等が挙げられる。
天然由来のフィブロインのより具体的な例としては、更に、NCBI GenBankに配列情報が登録されているフィブロインを挙げることができる。例えば、NCBI GenBankに登録されている配列情報のうちDIVISIONとしてINVを含む配列の中から、DEFINITIONにspidroin、ampullate、fibroin、「s
ilk及びpolypeptide」、又は「silk及びprotein」がキーワードとして記載されている配列、CDSから特定のproductの文字列、SOURCEからTISSUE TYPEに特定の文字列の記載された配列を抽出することにより確認することができる。
ilk及びpolypeptide」、又は「silk及びprotein」がキーワードとして記載されている配列、CDSから特定のproductの文字列、SOURCEからTISSUE TYPEに特定の文字列の記載された配列を抽出することにより確認することができる。
本実施形態に係る改変フィブロインは、改変絹(シルク)フィブロイン(カイコが産生する絹タンパク質のアミノ酸配列を改変したもの)であってもよく、改変クモ糸フィブロイン(クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のアミノ酸配列を改変したもの)であってもよい。改変フィブロインとしては、難燃性により優れることから、改変クモ糸フィブロインが好ましい。
改変フィブロインの具体的な例として、クモの大瓶状腺で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来する改変フィブロイン(第1の改変フィブロイン)、グリシン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第2の改変フィブロイン)、(A)nモチーフの含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第3の改変フィブロイン)、グリシン残基の含有量、及び(A)nモチーフの含有量が低減された改変フィブロイン(第4の改変フィブロイン)、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むドメイン配列を有する改変フィブロイン(第5の改変フィブロイン)、並びにグルタミン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第6の改変フィブロイン)が挙げられる。
第1の改変フィブロインとしては、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。第1の改変フィブロインにおいて、(A)nモチーフのアミノ酸残基数は、3~20の整数が好ましく、4~20の整数がより好ましく、8~20の整数が更に好ましく、10~20の整数が更により好ましく、4~16の整数が更によりまた好ましく、8~16の整数が特に好ましく、10~16の整数が最も好ましい。第1の改変フィブロインは、式1中、REPを構成するアミノ酸残基の数は、10~200残基であることが好ましく、10~150残基であることがより好ましく、20~100残基であることが更に好ましく、20~75残基であることが更により好ましい。第1の改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるアミノ酸配列中に含まれるグリシン残基、セリン残基及びアラニン残基の合計残基数がアミノ酸残基数全体に対して、40%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、70%以上であることが更に好ましい。
第1の改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるアミノ酸配列の単位を含み、かつC末端配列が配列番号1~3のいずれかに示されるアミノ酸配列又は配列番号1~3のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の相同性を有するアミノ酸配列であるポリペプチドであってもよい。
配列番号1に示されるアミノ酸配列は、ADF3(GI:1263287、NCBI)のアミノ酸配列のC末端の50残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列と同一であり、配列番号2に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から20残基取り除いたアミノ酸配列と同一であり、配列番号3に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から29残基取り除いたアミノ酸配列と同一である。
第1の改変フィブロインのより具体的な例として、(1-i)配列番号4(recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1)で示されるアミノ酸配列、又は(1-ii)配列番号4で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列同一性は、95%以上であることが好ましい。
配列番号4で示されるアミノ酸配列は、N末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Human rhinovirus 3Cプロテアーゼ)認識サイトからなるアミノ酸配列(配列番号5)を付加したADF3のアミノ酸配列において、第1~13番目の反復領域をおよそ2倍になるように増やすとともに、翻訳が第1154番目アミノ酸残基で終止するように変異させたものである。配列番号4で示されるアミノ酸配列のC末端のアミノ酸配列は、配列番号3で示されるアミノ酸配列と同一である。
(1-i)の改変フィブロインは、配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
第2の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第2の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。
第2の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中のGGX及びGPGXX(但し、Gはグリシン残基、Pはプロリン残基、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)から選ばれる少なくとも一つのモチーフ配列において、少なくとも1又は複数の当該モチーフ配列中の1つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。
第2の改変フィブロインは、上述のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、10%以上であってもよい。
第2の改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含み、上記ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)nモチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列中の全REPに含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)nモチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列中の総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが30%以上、40%以上、50%以上又は50.9%以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。(A)nモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は83%以上であってよいが、86%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが更に好ましく、100%であること(アラニン残基のみで構成されることを意味する)が更により好ましい。
第2の改変フィブロインは、GGXモチーフの1つのグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換することにより、XGXからなるアミノ酸配列の含有割合を高めたものであることが好ましい。第2の改変フィブロインは、ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、10%以下であることが更に好ましく、6%以下であることが更により好ましく、4%以下であることが更によりまた好ましく、2%以下であることが特に好ましい。ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合は、下記XGXからなるアミノ酸配列の含有割合(z/w)の算出方法と同様の方法で算出することができる。
z/wの算出方法を更に詳細に説明する。まず、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列に含まれる全てのREPから、XGXからなるアミノ酸配列を抽出する。XGXを構成するアミノ酸残基の総数がzである。例えば、XGXからなるアミノ酸配列が50個抽出された場合(重複はなし)、zは50×3=150である。また、例えば、XGXGXからなるアミノ酸配列の場合のように2つのXGXに含まれるX(中央のX)が存在する場合は、重複分を控除して計算する(XGXGXの場合は5アミノ酸残基である)。wは、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列に含まれる総アミノ酸残基数である。例えば、図8に示したドメイン配列の場合、wは4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230である(最もC末端側に位置する(A)nモチーフは除いている。)。次に、zをwで除すことによって、z/w(%)を算出することができる。
ここで、天然由来のフィブロインにおけるz/wについて説明する。まず、上述のように、NCBIGenBankにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、663種類のフィブロイン(このうち、クモ類由来のフィブロインは415種類)が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含み、フィブロイン中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が6%以下である天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、z/wを算出した。その結果を図9に示す。図9の横軸はz/w(%)を示し、縦軸は頻度を示す。図9から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるz/wは、いずれも50.9%未満である(最も高いもので、50.86%)。
第2の改変フィブロインにおいて、z/wは、50.9%以上であることが好ましく、56.1%以上であることがより好ましく、58.7%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、80%以上であることが更によりまた好ましい。z/wの上限に特に制限はないが、例えば、95%以下であってもよい。
第2の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、グリシン残基をコードする塩基配列の少なくとも一部を置換して別のアミノ酸残基をコードするように改変することにより得ることができる。このとき、改変するグリシン残基として、GGXモチーフ及びGPGXXモチーフにおける1つのグリシン残基を選択してもよいし、またz/wが50.9%以上になるように置換してもよい。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記態様を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中のグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。
上記の別のアミノ酸残基としては、グリシン残基以外のアミノ酸残基であれば特に制限はないが、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基、メチオニン(M)残基、プロリン(P)残基、フェニルアラニン(F)残基及びトリプトファン(W)残基等の疎水性アミノ酸残基、グルタミン(Q)残基、アスパラギン(N)残基、セリン(S)残基、リシン(K)残基及びグルタミン酸(E)残基等の親水性アミノ酸残基が好ましく、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基、フェニルアラニン(F)残基及びグルタミン(Q)残基がより好ましく、グルタミン(Q)残基が更に好ましい。
第2の改変フィブロインのより具体的な例として、(2-i)配列番号6(Met-PRT380)、配列番号7(Met-PRT410)、配列番号8(Met-PRT525)若しく
は配列番号9(Met-PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2-ii)配列番号6、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
は配列番号9(Met-PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2-ii)配列番号6、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
(2-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号6で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号10(Met-PRT313)で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものである。配列番号7で示されるアミノ酸配列は、配列番号6で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)nモチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)nモチーフ-REP]を1つ挿入したものである。配列番号8で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列の各(A)nモチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、配列番号7の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端に所定のヒンジ配列とHisタグ配列が付加されたものである。
配列番号10で示されるアミノ酸配列(天然由来のフィブロインに相当)におけるz/wの値は、46.8%である。配列番号6で示されるアミノ酸配列、配列番号7で示されるアミノ酸配列、配列番号8で示されるアミノ酸配列、及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ58.7%、70.1%、66.1%及び70.0%である。また、配列番号10、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のギザ比率(後述する)1:1.8~11.3におけるx/yの値は、それぞれ15.0%、15.0%、93.4%、92.7%及び89.8%である。
(2-i)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
(2-ii)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2-ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。
(2-ii)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが50.9%以上であることが好ましい。
第2の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。
タグ配列として、例えば、他の分子との特異的親和性(結合性、アフィニティ)を利用したアフィニティタグを挙げることができる。アフィニティタグの具体例として、ヒスチジンタグ(Hisタグ)を挙げることができる。Hisタグは、ヒスチジン残基が4から10個程度並んだ短いペプチドで、ニッケル等の金属イオンと特異的に結合する性質があるため、金属キレートクロマトグラフィー(chelating metal chromatography)による改変フィブロインの単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、例えば、配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含むアミノ酸配列)が挙げられる。
また、グルタチオンに特異的に結合するグルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)、マルトースに特異的に結合するマルトース結合タンパク質(MBP)等のタグ配列を利用することもできる。
さらに、抗原抗体反応を利用した「エピトープタグ」を利用することもできる。抗原性を示すペプチド(エピトープ)をタグ配列として付加することにより、当該エピトープに対する抗体を結合させることができる。エピトープタグとして、HA(インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのペプチド配列)タグ、mycタグ、FLAGタグ等を挙げることができる。エピトープタグを利用することにより、高い特異性で容易に改変フィブロインを精製することができる。
さらにタグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せるようにしたものも使用することができる。当該タグ配列を介して吸着したタンパク質をプロテアーゼ処理することにより、タグ配列を切り離した改変フィブロインを回収することもできる。
タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(2-iii)配列番号12(PRT380)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2-iv)配列番号12、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
配列番号16(PRT313)、配列番号12、配列番号13、配列番号14及び配列番号15で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号10、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。
(2-iii)の改変フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
(2-iv)の改変フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2-iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。
(2-iv)の改変フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが50.9%以上であることが好ましい。
第2の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。
第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、(A)nモチーフの含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第3の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)nモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。
第3の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインから(A)nモチーフを10~40%欠失させたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。
第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって1~3つの(A)nモチーフ毎に1つの(A)nモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。
第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって2つ連続した(A)nモチーフの欠失、及び1つの(A)nモチーフの欠失がこの順に繰り返されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。
第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、少なくともN末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)nモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。
第3の改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含み、N末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8~11.3となる隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが20%以上、30%以上、40%以上又は50%以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。(A)nモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は83%以上であってよいが、86%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが更に好ましく、100%であること(アラニン残基のみで構成されることを意味する)が更により好ましい。
x/yの算出方法を図8を参照しながら更に詳細に説明する。図8には、改変フィブロインからN末端配列及びC末端配列を除いたドメイン配列を示す。当該ドメイン配列は、N末端側(左側)から(A)nモチーフ-第1のREP(50アミノ酸残基)-(A)nモチーフ-第2のREP(100アミノ酸残基)-(A)nモチーフ-第3のREP(10アミノ酸残基)-(A)nモチーフ-第4のREP(20アミノ酸残基)-(A)nモチーフ-第5のREP(30アミノ酸残基)-(A)nモチーフという配列を有する。
隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットは、重複がないように、N末端側からC末端側に向かって、順次選択する。このとき、選択されない[(A)nモチーフ-REP]ユニットが存在してもよい。図8には、パターン1(第1のREPと第2のREPの比較、及び第3のREPと第4のREPの比較)、パターン2(第1のREPと第2のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン3(第2のREPと第3のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン4(第1のREPと第2のREPの比較)を示した。なお、これ以外にも選択方法は存在する。
次に各パターンについて、選択した隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニット中の各REPのアミノ酸残基数を比較する。比較は、よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときの、他方のアミノ酸残基数の比を求めることによって行う。例えば、第1のREP(50アミノ酸残基)と第2のREP(100アミノ酸残基)の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第1のREPを1としたとき、第2のREPのアミノ酸残基数の比は、100/50=2である。同様に、第4のREP(20アミノ酸残基)と第5のREP(30アミノ酸残基)の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第4のREPを1としたとき、第5のREPのアミノ酸残基数の比は、30/20=1.5であ
る。
る。
図8中、よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8~11.3となる[(A)nモチーフ-REP]ユニットの組を実線で示した。本明細書中、この比をギザ比率と呼ぶ。よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8未満又は11.3超となる[(A)nモチーフ-REP]ユニットの組は破線で示した。
各パターンにおいて、実線で示した隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットの全てのアミノ酸残基数を足し合わせる(REPのみではなく、(A)nモチーフのアミノ酸残基数もである。)。そして、足し合わせた合計値を比較して、当該合計値が最大となるパターンの合計値(合計値の最大値)をxとする。図8に示した例では、パターン1の合計値が最大である。
次に、xをドメイン配列の総アミノ酸残基数yで除すことによって、x/y(%)を算出することができる。
第3の改変フィブロインにおいて、x/yは、50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、65%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、75%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/yの上限に特に制限はなく、例えば、100%以下であってよい。ギザ比率が1:1.9~11.3の場合には、x/yは89.6%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.8~3.4の場合には、x/yは77.1%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9~8.4の場合には、x/yは75.9%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9~4.1の場合には、x/yは64.2%以上であることが好ましい。
第3の改変フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する(A)nモチーフの少なくとも7つがアラニン残基のみで構成される改変フィブロインである場合、x/yは、46.4%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、55%以上であることが更に好ましく、60%以上であることが更により好ましく、70%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/yの上限に特に制限はなく、100%以下であればよい。
ここで、天然由来のフィブロインにおけるx/yについて説明する。まず、上述のように、NCBI GenBankにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、663種類のフィブロイン(このうち、クモ類由来のフィブロインは415種類)が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列で構成される天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、x/yを算出した。ギザ比率が1:1.9~4.1の場合の結果を図10に示す。
図10の横軸はx/y(%)を示し、縦軸は頻度を示す。図10から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるx/yは、いずれも64.2%未満である(最も高いもので、64.14%)。
第3の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、x/yが64.2%以上になるように(A)nモチーフをコードする配列の1又は複数を欠失させることにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、x/yが64.2%以上になるように1又は複数の(A)nモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から(A)nモチーフが欠失したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。
第3の改変フィブロインのより具体的な例として、(3-i)配列番号17(Met-PRT399)、配列番号7(Met-PRT410)、配列番号8(Met-PRT525)若しくは配列番号9(Met-PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(3-ii)配列番号17、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
(3-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号17で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号10(Met-PRT313)で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)nモチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)nモチーフ-REP]を1つ挿入したものである。配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列は、第2の改変フィブロインで説明したとおりである。
配列番号10で示されるアミノ酸配列(天然由来のフィブロインに相当)のギザ比率1:1.8~11.3におけるx/yの値は15.0%である。配列番号17で示されるアミノ酸配列、及び配列番号7で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、いずれも93.4%である。配列番号8で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、92.7%である。配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、89.8%である。配列番号10、配列番号17、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ46.8%、56.2%、70.1%、66.1%及び70.0%である。
(3-i)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
(3-ii)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3-ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。
(3-ii)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8~11.3(ギザ比率が1:1.8~11.3)となる隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが64.2%以上であることが好ましい。
第3の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方に上述したタグ配列を含んでいてもよい。
タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(3-iii)配列番号18(PRT399)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(3-iv)配列番号18、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
配列番号18、配列番号13、配列番号14及び配列番号15で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号17、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。
(3-iii)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
(3-iv)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3-iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。
(3-iv)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8~11.3となる隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが64.2%以上であることが好ましい。
第3の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。
第4の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、(A)nモチーフの含有量が低減されたことに加え、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有するものである。第4の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)nモチーフが欠失したことに加え、更に少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。すなわち、第4の改変フィブロインは、上述した第2の改変フィブロインと、第3の改変フィブロインの特徴を併せ持つ改変フィブロインである。具体的な態様等は、第2の改変フィブロイン、及び第3の改変フィブロインで説明したとおりである。
第4の改変フィブロインのより具体的な例として、(4-i)配列番号7(Met-PRT410)、配列番号8(Met-PRT525)、配列番号9(Met-PRT799)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(4-ii)配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。
第5の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列を有するものであってよい。
局所的に疎水性指標の大きい領域は、連続する2~4アミノ酸残基で構成されていることが好ましい。
上述の疎水性指標の大きいアミノ酸残基は、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)
、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましい。
、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましい。
第5の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に、天然由来のフィブロインと比較して、1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。
第5の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。
第5の改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含み、最もC末端側に位置する(A)nモチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をpとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であるアミノ酸配列を有してもよい。
アミノ酸残基の疎水性指標については、公知の指標(Hydropathy index:Kyte J,&Doolittle R(1982)“Asimple method for displaying the hydropathic character of a protein”,J.Mol.Biol.,157,pp.105-132)を使用する。具体的には、各アミノ酸の疎水性指標(ハイドロパシー・インデックス、以下「HI」とも記す。)は、下記表1に示すとおりである。p/qの算出方法を更に詳細に説明する。算出には、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列(以下、「配列A」とする)を用いる。まず、配列Aに含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値を算出する。疎水性指標の平均値は、連続する4アミノ酸残基に含まれる各アミノ酸残基のHIの総和を4(アミノ酸残基数)で除して求める。疎水性指標の平均値は、全ての連続する4アミノ酸残基について求める(各アミノ酸残基は、1~4回平均値の算出に用いられる。)。次いで、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域を特定する。あるアミノ酸残基が、複数の「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」に該当する場合であっても、領域中には1アミノ酸残基として含まれることになる。そして、当該領域に含まれるアミノ酸残基の総数がpである。また、配列Aに含まれるアミノ酸残基の総数がqである。
例えば、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が20カ所抽出された場合(重複はなし)、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域には、連続する4アミノ酸残基(重複はなし)が20含まれることになり、pは20×4=80である。また、例えば、2つの「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が1アミノ酸残基だけ重複して存在する場合、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域には、7アミノ酸残基含まれることになる(p=2×4-1=7。「-1」は重複分の控除である。)。例えば、図11に示したドメイン配列の場合、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が重複せずに7つ存在するため、pは7×4=28となる。また、例えば、図11に示したドメイン配列の場合、qは4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170である(C末端側の最後に存在する(A)nモチーフは含めない)。次に、pをqで除すことによって、p/q(%)を算出することができる。図11の場合28/170=16.47%となる。
第5の改変フィブロインにおいて、p/qは、6.2%以上であることが好ましく、7%以上であることがより好ましく、10%以上であることが更に好ましく、20%以上であることが更により好ましく、30%以上であることが更によりまた好ましい。p/qの上限は、特に制限されないが、例えば、45%以下であってもよい。
第5の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインのアミノ酸配列を、上記のp/qの条件を満たすように、REP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列に改変することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記のp/qの条件を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当する改変を行ってもよい。
疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、特に制限はないが、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)が好ましく、バリン(V)、ロイシン(L)及びイソロイシン(I)がより好ましい。
第5の改変フィブロインのより具体的な例として、(5-i)配列番号19(Met-PRT720)、配列番号20(Met-PRT665)若しくは配列番号21(Met-PRT666)で示されるアミノ酸配列、又は(5-ii)配列番号19、配列番号20若しくは配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
(5-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号19で示されるアミノ酸配列は、配列番号7(Met-PRT410)で示されるアミノ酸配列に対し、C末端側の端末のドメイン配列を除いて、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、かつC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号20で示されるアミノ酸配列は、配列番号8(Met-PRT525)で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を1カ所挿入したものである。配列番号21で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入したものである。
(5-i)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
(5-ii)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(5-ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。
(5-ii)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつ最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をpとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であることが好ましい。
第5の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。
タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(5-iii)配列番号22(PRT720)、配列番号23(PRT665)若しくは配列番号24(PRT666)で示されるアミノ酸配列、又は(5-iv)配列番号22、配列番号23若しくは配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
配列番号22、配列番号23及び配列番号24で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号19、配列番号20及び配列番号21で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。
(5-iii)の改変フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
(5-iv)の改変フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(5-iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。
(5-iv)の改変フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつ最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をpとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ
酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であることが好ましい。
酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であることが好ましい。
第5の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。
第6の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、グルタミン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。
第6の改変フィブロインは、REPのアミノ酸配列中に、GGXモチーフ及びGPGXXモチーフから選ばれる少なくとも一つのモチーフが含まれていることが好ましい。
第6の改変フィブロインが、REP中にGPGXXモチーフを含む場合、GPGXXモチーフ含有率は、通常1%以上であり、5%以上であってもよく、10%以上であるのが好ましい。GPGXXモチーフ含有率の上限に特に制限はなく、50%以下であってよく、30%以下であってもよい。
本明細書において、「GPGXXモチーフ含有率」は、以下の方法により算出される値である。式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、その領域に含まれるGPGXXモチーフの個数の総数を3倍した数(即ち、GPGXXモチーフ中のG及びPの総数に相当)をsとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)nモチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、GPGXXモチーフ含有率はs/tとして算出される。
GPGXXモチーフ含有率の算出において、「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としているのは、「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列」(REPに相当する配列)には、フィブロインに特徴的な配列と相関性の低い配列が含まれることがあり、mが小さい場合(つまり、ドメイン配列が短い場合)、GPGXXモチーフ含有率の算出結果に影響するので、この影響を排除するためである。なお、REPのC末端に「GPGXXモチーフ」が位置する場合、「XX」が例えば「AA」の場合であっても、「GPGXXモチーフ」として扱う。
図12は、改変フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。図12を参照しながらGPGXXモチーフ含有率の算出方法を具体的に説明する。まず、図12に示した改変フィブロインのドメイン配列(「[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフ」タイプである。)では、全てのREPが「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」(図12中、「領域A」で示した配列。)に含まれているため、sを算出するためのGPGXXモチーフの個数は7であり、sは7×3=21となる。同様に、全てのREPが「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」(図12中、「領域A」で示した配列。)に含まれているため、当該配列から更に(A)nモチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数tは50+40+10+20+30=150である。次に、sをtで除すことによって、s/t(%)を算出することができ、図12の改変フィブロインの場合21/150=14.0%となる。
第6の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましく、7%以下であることがより好ましく、4%以下であることが更に好ましく、0%であることが特に好ましい。
本明細書において、「グルタミン残基含有率」は、以下の方法により算出される値である。式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図12の「領域A」に相当する配列。)に含まれる全てのREPにおいて、その領域に含まれるグルタミン残基の総数をuとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)nモチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、グルタミン残基含有率はu/tとして算出される。グルタミン残基含有率の算出において、「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
第6の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、又は他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってよい。
「他のアミノ酸残基」は、グルタミン残基以外のアミノ酸残基であればよいが、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基であることが好ましい。アミノ酸残基の疎水性指標は表1に示すとおりである。
表1に示すとおり、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)アラニン(A)、グリシン(G)、スレオニン(T)、セリン(S)、トリプトファン(W)、チロシン(Y)、プロリン(P)及びヒスチジン(H)から選ばれるアミノ酸残基を挙げることができる。これらの中でも、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましく、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)及びフェニルアラニン(F)から選ばれるアミノ酸残基であることが更に好ましい。
第6の改変フィブロインは、REPの疎水性度が、-0.8以上であることが好ましく、-0.7以上であることがより好ましく、0以上であることが更に好ましく、0.3以上であることが更により好ましく、0.4以上であることが特に好ましい。REPの疎水性度の上限に特に制限はなく、1.0以下であってよく、0.7以下であってもよい。
本明細書において、「REPの疎水性度」は、以下の方法により算出される値である。式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図12の「領域A」に相当する配列。)に含まれる全てのREPにおいて、その領域の各アミノ酸残基の疎水性指標の総和をvとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)nモチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、REPの疎水性度はv/tとして算出される。REPの疎水性度の算出において、「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
第6の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。
第6の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からREP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失させること、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。
第6の改変フィブロインのより具体的な例として、(6-i)配列番号25(Met-PRT888)、配列番号26(Met-PRT965)、配列番号27(Met-PRT889)、配列番号28(Met-PRT916)、配列番号29(Met-PRT918)、配列番号30(Met-PRT699)、配列番号31(Met-PRT698)、配列番号32(Met-PRT966)、配列番号41(Met-PRT917)若しくは配列番号42(Met-PRT1028)で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は(6-ii)配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41若しくは配列番号42で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変フィブロインを挙げることができる。
(6-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号25で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met-PRT410)中のQQを全てVLに置換したものである。配列番号26で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てTSに置換し、かつ残りのQをAに置換したものである。配列番号27で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。配列番号28で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVIに置換し、かつ残りのQをLに置換したものである。配列番号29で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。
配列番号30で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列(Met-PRT525)中のQQを全てVLに置換したものである。配列番号31で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。
配列番号32で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met-PRT410)中に存在する20個のドメイン配列の領域を2回繰り返した配列中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。
配列番号41で示されるアミノ酸配列(Met-PRT917)は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てLIに置換し、かつ残りのQをVに置換したものである。配列番号42で示されるアミノ酸配列(Met-PRT1028)は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てIFに置換し、
かつ残りのQをTに置換したものである。
かつ残りのQをTに置換したものである。
配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41及び配列番号42で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率は9%以下である(表2)。
(6-i)の改変フィブロインは、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41又は配列番号42で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
(6-ii)の改変フィブロインは、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41又は配列番号42で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6-ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。
(6-ii)の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましい。また、(6-ii)の改変フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。
第6の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。
タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(6-iii)配列番号33(PRT888)、配列番号34(PRT965)、配列番号35(PRT889)、配列番号36(PRT916)、配列番号37(PRT918)、配列番号38(PRT699)、配列番号39(PRT698)、配列番号40(PRT966)、配列番号43(PRT917)若しくは配列番号44(PRT1028)で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は(6-iv)配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43若しくは配列番号44で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変フィブロインを挙げることができる。
配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41及び配列番号42で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。N末端にタグ配列を付加しただけであるため、グルタミン残基含有率に変化はなく、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率が9%以下である(表3)。
(6-iii)の改変フィブロインは、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43又は配列番号44で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
(6-iv)の改変フィブロインは、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43又は配列番号44で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6-iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。
(6-iv)の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましい。また、(6-iv)の改変フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。
第6の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。
改変フィブロインは、第1の改変フィブロイン、第2の改変フィブロイン、第3の改変フィブロイン、第4の改変フィブロイン、第5の改変フィブロイン、及び第6の改変フィブロインが有する特徴のうち、少なくとも2つ以上の特徴を併せ持つ改変フィブロインであってもよい。
改変フィブロインとしては、親水性改変フィブロインであってもよく、疎水性改変フィブロインであってもよい。本明細書において、「親水性改変フィブロイン」とは、改変フィブロインを構成する全てのアミノ酸残基の疎水性指標(HI)の総和を求め、次にその総和を全アミノ酸残基数で除した値(平均HI)が0以下である改変フィブロインである。疎水性指標は表1に示したとおりである。また、「疎水性改変フィブロイン」とは、平均HIが0超である改変フィブロインである。親水性改変フィブロインは、特に難燃性に優れている。疎水性改変フィブロインは、特に吸湿発熱性及び保温性に優れている。
親水性改変フィブロインとしては、例えば、配列番号4で示されるアミノ酸配列、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列、配列番号13、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列、配列番号18、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列、配列番号17、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインが挙げられる。
疎水性改変フィブロインとしては、例えば、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33又は配列番号43で示されるアミノ酸配列、配列番号35、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41又は配列番号44で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインが挙げられる。
本実施形態に係るタンパク質は、当該タンパク質をコードする核酸を使用して、常法により製造することができる。当該タンパク質をコードする核酸は、塩基配列情報に基づいて、化学合成してもよく、PCR法等を利用して合成してもよい。
(表皮層) 表皮層は、主に樹脂(高分子)で形成される層である。表皮層は、多孔質樹脂(高分子)で形成されていてもよく(多孔質層)、無孔質樹脂(高分子)で形成されていてもよい。多孔質層は、例えば、後述する湿式法を利用して合成皮革を製造することにより、形成することができる。
表皮層を形成する樹脂(高分子)としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系高分子、アクリロニトリル系高分子等の合成樹脂、並びにタンパク質が挙げられる。表皮層を形成する樹脂(高分子)として、合成樹脂とタンパク質との複合材料を用いてもよい。ポリウレタンとしては、例えば、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリカーボネート系ポリウレタンを挙げることができ、これらを1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
表皮層は、タンパク質を含むことが好ましい。タンパク質としては、改変フィブロインを含むことが好ましく、改変クモ糸フィブロインを含むことがより好ましい。改変フィブロイン(好ましくは、改変クモ糸フィブロイン)を含むことにより、表皮層に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の機能性を付与することができる。ひいては、本実施形態に係る合成皮革に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の機能性を付与することができ、材料としての価値がより高くなる。改変フィブロインの好ましい態様は後述する。
表皮層は、必要に応じて、公知の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、着色剤、平滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、充填剤、架橋剤、艶消し剤、レベリング剤等が挙げられる。
表皮層の厚みは、特に制限はないが、例えば、1~500μmであってよく、1~400μmであってよく、5~300μmであってよく、50~200μmであってよい。
表皮層の表面(基材層と接合している面とは反対側の面)は、表面加工が施されていてもよい。表面加工は、公知の方法を適用することができる。表面加工としては、例えば、エンボス加工、バフスエード加工、フィルムラミネート加工、グラビア加工(グラビア印刷)が挙げられる。
表皮層は、下記式Aに従って求められる最高吸湿発熱度が0.025℃/g超であってよい。 式A:最高吸湿発熱度={(試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移したときの試料温度の最高値)-(試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移すときの試料温度)}(℃)/試料重量(g) なお、式A中、低湿度環境は、温度20℃及び相対湿度40%の環境を意味し、高湿度環境は、温度20℃及び相対湿度90%の環境を意味する。
表皮層は、最高吸湿発熱度が0.026℃/g以上であってもよく、0.027℃/g以上であってもよく、0.028℃/g以上であってもよく、0.029℃/g以上であってもよく、0.030℃/g以上であってもよく、0.031℃/g以上であってもよく、0.035℃/g以上であってもよく、0.040℃/g以上であってもよい。最高吸湿発熱度の上限に特に制限はないが、通常、0.060℃/g以下である。
表皮層は、限界酸素指数(LOI)値が、18以上であってよく、20以上であってもよく、22以上であってもよく、24以上であってもよく、26以上であってもよく、28以上であってもよく、29以上であってもよく、30以上であってもよく、31以上であってもよく、32以上であってもよく、33以上又は33超であってもよい。
表皮層は、下記式Bに従って求められる保温性指数が0.18超であってよい。 式B:保温性指数=保温率(%)/試料の目付け(g/m2) ここで、本明細書において、保温率は、サーモラボII型試験機(30cm/秒の有風下)を用いたドライコンタクト法で測定した保温率を意味し、後述する実施例に記載の方法により測定される値である。
表皮層の保温性指数は、0.20以上であってよく、0.22以上であってよく、0.24以上であってよく、0.26以上であってよく、0.28以上であってよく、0.30以上であってよく、0.32以上であってよい。保温性指数の上限に特に制限はないが、例えば、0.60以下、又は0.40以下であってよい。
(合成皮革の製造方法)本実施形態に係る合成皮革のうち、繊維基材が不織布からなる合成皮革の製造方法は、例えば、不織布に高分子物質を含む含浸液を含浸し、次いで高分子物質を凝固させて基材層を形成する工程(基材層形成工程)を備
える。不織布、高分子物質及び基材層は、上述で説明したものと同様の態様を適用できる。
える。不織布、高分子物質及び基材層は、上述で説明したものと同様の態様を適用できる。
本実施形態に係る製造方法において、不織布がタンパク質繊維を含み、かつ防縮されている。タンパク質繊維及び防縮方法は、上述で説明したものと同様の態様を適用できる。
基材層形成工程は、例えば、不織布を含浸液に浸漬させたり、不織布に含浸液を噴霧したりして、不織布と含浸液とを接触させて、不織布に含浸液を含浸させた後、凝固用の液体に接触(例えば浸漬)させることで含浸液中の成分を凝固させて基材層を形成する方法(湿式法)等により実施することができる。また、溶媒の種類(例えば低沸点のもの等)によっては、上記のようにして含浸液を含浸させた不織布を、凝固液に接触させることなく、含浸液の溶媒を揮発させる等して脱溶媒を行うことで含浸液中の成分を凝固させて基材層を形成する方法等により、基材層形成工程を実施することもできる。
含浸液に用いられる溶媒は、高分子物質の種類によって適宜選択することができ、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸、アルコール、若しくはヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)等の有機溶媒が挙げられる。
図13は、湿式法で合成皮革を製造する際の製造装置の一例を示す模式図である。図13に示す製造装置800を使用した製造方法では、まず、不織布81を巻き取ったロールから不織布81を引き出し、含浸液を含む含浸槽82に不織布81を浸漬させる。次いで、凝固液を含む凝固槽83中で、不織布81に含浸された高分子物質を凝固させる。そして、洗浄液を含む湯洗槽84を通して洗浄した後、乾燥機85で乾燥させて、合成皮革86をロールに巻き取ることで、合成皮革を製造することができる。
凝固液の種類は、不織布及び高分子物質の種類、並びに含浸液の溶媒の種類に応じて、適宜選択することができる。例えば、高分子物質がポリウレタンを含む場合、例えば、含浸液の溶媒としてN,N-ジメチルホルムアミド、凝固液として水(湯)を採用することができる。また、例えば、高分子物質がタンパク質を含む場合、例えば、含浸液の溶媒としてジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸、及びヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)並びにこれらに溶解促進剤としての無機塩を添加したもの、凝固液としてメタノール、エタノール及び2-プロパノール等の炭素数1~5の低級アルコール、アセトン、並びに水(湯)を採用することができる。凝固液には必要に応じて種々の添加剤が添加されていてもよい。
本実施形態に係る製造方法は、基材層形成工程の後に、仕上工程(表面研削、コーティング、染色等)等を更に備えていてもよい。例えば、仕上工程として、離型紙上に表皮層樹脂を塗布して、表皮層を形成する工程(表皮層形成工程)と、表皮層樹脂の離型紙とは反対側の面に接着剤樹脂を塗布する工程と、接着剤樹脂の表皮層樹脂とは反対側の面に基材層を重ね、熱圧着する工程と、を備える方法により、合成皮革を製造することができる。このような製造方法により製造された合成皮革は、図2に示す合成皮革であってよい。図14は、図2に示す合成皮革を製造する際の製造装置の一例を示す模式図である。図14に示す製造装置900を使用した製造方法では、まず、離型紙を巻き取ったロールから離型紙91を引き出し、離型紙91上に表皮層樹脂(高分子)92を塗布し、乾燥機93で乾燥させる。次いで、表皮層樹脂(高分子)92の表面(離型紙91と接している面とは反対側の面)に接着剤層樹脂94を塗布し、乾燥機93で乾燥させる。これにより、離型紙、表皮層及び接着剤層をこの順に備える積層体を得る。そして、基材層96を巻き取ったロールから基材層96を引き出し、接着剤層樹脂94の表面(表皮層樹脂(高分子)92と接している面とは反対側の面)に重ね、熱プレスロール95により熱圧着して接合させ、基材層と、接着剤層と、表皮層と、離型紙とがこの順に積層した合成皮革97をロールに巻き取ることで、合成皮革を製造することができる。
接着剤層樹脂94としては、特に制限はなく、従来の合成皮革に使用されている接着剤を使用することができる。接着剤としては、例えば、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリウレタン、アクリル、EVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)等の合成樹脂を挙げることができる。また、接着剤としては、。接着剤層樹脂94代えて、クモ糸フィブロインを含む合成皮革用接着剤を用いることもできる。表皮層樹脂(高分子)92としては、例えば、上述した高分子物質(基材層に含まれる高分子物質)を挙げることができる。
接着剤層樹脂94により形成される接着剤層の厚みは、特に制限はないが、例えば、1~50μmであってよく、1~40μmであってよく、5~30μmであってよく、5~20μmであってよい。
なお、図13や図14に示される製造装置等を用いることなく、又はそれらとは別の装置を用いて、本実施形態に係る合成皮革を非連続的に製造することもできる。例えば、巻き取られていない所定大きさの不織布の全体を、独立した構造の含浸槽内の含浸液に浸漬させた後、不織布に含浸された高分子物質を、凝固液を用いて、又は用いることなく、凝固させる。その後、必要に応じて、洗浄及び乾燥を行うことで目的とする合成皮革を得ることができる。
タンパク質繊維を含む不織布は、例えばエレクトロスピニング法で形成することができる。エレクトロスピニング法(静電紡糸法)は、供給側電極(紡糸口金と兼用できる)と捕集側電極(例えば、金属ロール又は金属ネット等)間に電圧を印加し、紡糸口金から押し出したドープ液に電荷を与えて捕集側電極に吹き飛ばす。この際にドープ液は伸張されて繊維形成される。印加電圧は、通常5~100kVであり、好ましくは10~50kVである。電極間距離は、通常1~25cmであり、好ましくは2~20cmである。
図15は、一実施形態に係るエレクトロスピニング装置100の説明図である。金属製口金ノズル33(供給側電極)と金属製ネット38(捕集側電極)との間に電源35により電圧をかける。マイクロシリンジ31内のドープ液32をシリンジポンプを用いて矢印P方向に移動させ、金属製口金ノズル33からドープ液32を押し出し、電荷によってドープ液を伸張し繊維状物36にして金属製ネット38の表面に集積させることで、タンパク質繊維を含む不織布39を得ることができる。得られた不織布は、次いで溶媒を離脱してもよい。溶媒を脱離する方法としては、例えば、減圧乾燥又は脱溶媒槽への浸漬が挙げられる。
本実施形態に係る合成皮革のうち、繊維基材が編織体からなる合成皮革は、タンパク質繊維を含み、かつ防縮された基材層(編織体)を使用すること以外は、常法に従って製造することができる。本実施形態に係る合成皮革は、例えば、編織体を含む基材層上に表皮層を形成する工程を備える方法により製造することができる。本実施形態に係る合成皮革は、例えば、乾式法及び湿式法のいずれの方法によっても製造することができる。
乾式法では、例えば、離型紙上に表皮層樹脂を塗布する工程と、表皮層樹脂の離型紙とは反対側の面に接着剤樹脂を塗布する工程と、接着剤樹脂の表皮層樹脂とは反対側の面に基材(編織体)を重ね、熱圧着する工程とを備える方法により、合成皮革を製造することができる。図16は、乾式法で合成皮革を製造する際の製造装置の一例を示す模式図である。図16に示す製造装置100を使用した製造方法では、まず、離型紙を巻き取ったロールから離型紙50を引き出し、離型紙50上に表皮層樹脂(高分子)51を塗布し、乾燥機60で乾燥させる。次いで、表皮層樹脂(高分子)51の表面(離型紙50と接している面とは反対側の面)に接着剤層樹脂52を塗布し、乾燥機60で乾燥させる。そして、編織体を巻き取ったロールから編織体(基材)53を引き出し、接着剤層樹脂52の表面(表皮層樹脂(高分子)51と接している面とは反対側の面)に重ね、熱プレスロール70により熱圧着して接合させ、編織体(基材)53と、接着剤層樹脂52と、表皮層樹脂(高分子)51と、離型紙50とがこの順に積層した合成皮革54をロールに巻き取ることで、合成皮革を製造することができる。なお、表皮層樹脂及び基材を与える材料の種類等により、表皮層樹脂を基材に対して、例えば、熱圧着等だけで一体的に接合できる場合には、接着剤層樹脂を省略することも可能である。なお、接着剤層樹脂52としては、前述した接着剤層樹脂94と同様なものを用いることができる。
湿式法では、例えば、基材(編織体)上に表皮層樹脂を含む液を塗布する工程と、表皮層樹脂を含む液を塗布した基材を凝固液に浸漬し、表皮層を形成させる工程とを備える方法により、合成皮革を製造することができる。図17は、湿式法で合成皮革を製造する際の製造装置の一例を示す模式図である。図17に示す製造装置200を使用した製造方法では、まず、編織体を巻き取ったロールから編織体(基材)53を引き出し、コーティングヘッド55から表皮層樹脂(高分子)を編織体(基材)53上に塗布する。次いで、凝固液を含む凝固槽80中で表皮層樹脂(高分子)を凝固させ、編織体(基材)53上に表皮層を形成させる。そして、洗浄液を含む湯洗槽90を通して洗浄した後、乾燥機60で乾燥させて、編織体(基材)53上に表皮層が接合した合成皮革54をロールに巻き取ることで、合成皮革を製造することができる。湿式法では、多孔質の表皮層を形成することも可能である。例えば、基材に、表皮層樹脂として高分子樹脂を主体とする溶剤溶液を塗工する。次いで、例えば、水を主体とした凝固液中に浸漬すると、表皮層樹脂中の溶剤が凝固液へ溶出すると同時に、水を主体とした凝固液が表皮層樹脂に浸透、拡散し、表皮層樹脂は湿式凝固される。その結果、多孔質表皮層を形成できる。なお、表皮層樹脂を含む溶液の溶媒の種類(例えば、低沸点のもの等)によっては、表皮層樹脂を含む液を塗布した基材を、凝固液に接触させることなく、表皮層樹脂を含む溶液の溶媒を揮発させる等して脱溶媒を行うことで表皮層用樹脂を凝固させて表皮層を形成してもよい。
凝固液の種類は、表皮層樹脂(高分子)及び表皮層樹脂を溶解又は分散させる溶媒の種類に応じて、適宜選択することができる。例えば、表皮層樹脂(高分子)がポリウレタンである場合、例えば、溶媒としてジメチルホルムアミド、凝固液として水(湯)を採用することができる。また、例えば、表皮層樹脂(高分子)がタンパク質である場合、例えば、溶媒としてジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸、及びヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)並びにこれらに溶解促進剤としての無機塩を添加したもの、凝固液としてメタノール、エタノール及び2-プロパノール等の炭素数1~5の低級アルコール、アセトン、並びに水を採用することができる。凝固液には必要に応じて種々の添加剤が添加されていてもよい。
なお、図16若しくは図17に示される製造装置等を用いることなく、又はそれらとは別の装置を用いて本実施形態に係る合成皮革を非連続的に製造することもできる。例えば、巻き取られていない所定大きさの基材の表面に表皮層樹脂を積層を塗布し、凝固液を用いて、又は用いることなく、表皮層樹脂を凝固させる。その後、必要に応じて、洗浄及び乾燥を行うことで目的とする合成皮革を得ることができる。
本実施形態に係る合成皮革は、繊維基材の種類に拘わらず、下記式Aに従って求められる最高吸湿発熱度が0.025℃/g超であってよい。式A:最高吸湿発熱度={(試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移したときの試料温度の最高値)-(試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移すときの試料温度)}(℃)/試料重量(g)なお、式A中、低湿度環境は、温度20℃
及び相対湿度40%の環境を意味し、高湿度環境は、温度20℃及び相対湿度90%の環境を意味する。
及び相対湿度40%の環境を意味し、高湿度環境は、温度20℃及び相対湿度90%の環境を意味する。
本実施形態に係る合成皮革は、最高吸湿発熱度が0.026℃/g以上であってもよく、0.027℃/g以上であってもよく、0.028℃/g以上であってもよく、0.029℃/g以上であってもよく、0.030℃/g以上であってもよく、0.035℃/g以上であってもよく、0.040℃/g以上であってもよい。最高吸湿発熱度の上限に特に制限はないが、通常、0.060℃/g以下である。
本実施形態に係る合成皮革は、限界酸素指数(LOI)値が、18以上であってよく、20以上であってもよく、22以上であってもよく、24以上であってもよく、26以上であってもよく、28以上であってもよく、29以上であってもよく、30以上であってもよく、31以上であってもよく、32以上であってもよく、33以上又は33超であってもよい。
本実施形態に係る合成皮革は、下記式Bに従って求められる保温性指数が0.18超であってよい。式B:保温性指数=保温率(%)/試料の目付け(g/m2)ここで、本明細書において、保温率は、サーモラボII型試験機(30cm/秒の有風下)を用いたドライコンタクト法で測定した保温率を意味し、後述する実施例に記載の方法により測定される値である。
本実施形態に係る合成皮革の保温性指数は、0.20以上であってよく、0.22以上であってよく、0.24以上であってよく、0.26以上であってよく、0.28以上であってよく、0.30以上であってよく、0.32以上であってよい。保温性指数の上限に特に制限はないが、例えば、0.60以下、 又は0.40以下であってよい。
(合成皮革の用途)本実施形態に係る合成皮革は、従来の合成皮革(例えば、合成樹脂で構成される合成皮革)と同じ用途に使用することができる。本実施形態に係る合成皮革は、例えば、衣料品、靴及び鞄等の装飾品、各種のカバー及び家具類等、並びに自動車内装材等の用途に使用することができる。
以下、試験例等に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の試験例に限定されるものではない。
〔試験例1:改変フィブロインの製造〕配列番号18で示されるアミノ酸配列を有する改変クモ糸フィブロイン(PRT399)、配列番号12で示されるアミノ酸配列を有する改変クモ糸フィブロイン(PRT380)、配列番号13で示されるアミノ酸配列を有する改変クモ糸フィブロイン(PRT410)、配列番号37で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(PRT918)、配列番号40で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(PRT966)、及び配列番号15で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(PRT799)を設計した。設計した改変フィブロインをコードする核酸を合成した。当該核酸には、5’末端にNdeIサイト、終止コドン下流にEcoRIサイトを付加した。この核酸をクローニングベクター(pUC118)にクローニングした。その後、同核酸をNdeI及びEcoRIで制限酵素処理して切り出した後、タンパク質発現ベクターpET-22b(+)に組換えて発現ベクターを得た。
得られた発現ベクターで、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4)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。
当該シード培養液を500mLの生産培地(表5)を添加したジャーファーメンターにOD600が0.05となるように添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにした。
生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液(グルコース455g/1L、Yeast Extract 120g/1L)を1mL/分の速度で添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにし、20時間培養を行った。その後、1Mのイソプロピル-β-チオガラクトピラノシド(IPTG)を培養液に対して終濃度1mMになるよう添加し、改変フィブロインを発現誘導させた。IPTG添加後20時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。IPTG添加前とIPTG添加後の培養液から調製した菌体を用いてSDS-PAGEを行い、IPTG添加に依存した目的とする改変フィブロインサイズのバンドの出現により、目的とする改変フィブロインの発現を確認した。
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20mM Tris-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20mM Tris-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、20mM NaCl、1mM Tris-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、改変フィブロイン(PRT399、PRT380、PRT410、PRT918、PRT966及びPRT799)を得た。
PRT918及びPRT966は、平均HIが0超である疎水性改変フィブロインである。PRT799は、平均HIが0以下である親水性改変フィブロインである。
〔試験例2:改変フィブロイン繊維の製造及び収縮性評価(1)〕4.0質量%になるようにLiClを溶解させたジメチルスルホキシド(DMSO)を溶媒として用意し、そこに改変フィブロイン(PRT399、PRT380、PRT410又はPRT799)の凍結乾燥粉末を、濃度18質量%又は24質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して3時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液を得た。
得られた改変フィブロイン溶液をドープ液(紡糸原液)とし、図12に示す紡糸装置1000に準じた紡糸装置を用いた乾湿式紡糸によって、紡糸及び延伸された改変クモ糸フィブロイン繊維を製造した。用いた紡糸装置は、図8に示す紡糸装置1000において、未延伸糸製造装置102(第1浴)及び湿熱延伸装置103(第3浴)の間に、更に第2の未延伸糸製造装置(第2浴)を備えるものである。乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。押出しノズル直径:0.2mm凝固浴温度:2~15℃総延伸倍率:1~4倍乾燥温度:60℃
(収縮率評価)得られた改変フィブロイン繊維(製造例1~19)について、収縮率を評価した。すなわち、各改変フィブロイン繊維に対して、水に接触させて湿潤状態にし(接触ステップ)、その後乾燥させる(乾燥ステップ)収縮工程を実施し、湿潤状態にした改変フィブロイン繊維の収縮率、並びに湿潤状態にした後、乾燥させた改変フィブロイン繊維の収縮率を求めた。
<接触ステップ>各改変フィブロイン繊維の巻回物から、それぞれ、長さ30cmの複数本の試験用の改変フィブロイン繊維を切り出した。それら複数本の改変フィブロイン繊維を束ねて、繊度150デニールの改変フィブロイン繊維束を得た。各改変フィブロイン繊維束に0.8gの鉛錘を取り付け、その状態で各改変フィブロイン繊維束を表6~9に示す温度の水に10分間浸漬した。その後、水中で各改変フィブロイン繊維束の長さを測定した。測定は、改変フィブロイン繊維束の縮れを無くすために、改変フィブロイン繊維束に0.8gの鉛錘を取り付けたまま実施した。次いで、湿潤状態にした改変フィブロイン繊維の収縮率(湿潤時収縮率)を、下記式Vに従って算出した。式V中、L0は水に浸漬する前の改変フィブロイン繊維束の長さ(30cm)を示し、Lwは水に浸漬して湿潤状態にした改変フィブロイン繊維束の長さを示す。湿潤時収縮率(%)={1-(Lw/L0)}×100 …(式V)
<乾燥ステップ>接触ステップの後、改変フィブロイン繊維束を水中から取り出した。取り出した改変フィブロイン繊維束を、0.8gの鉛錘を取り付けたまま、室温で2時間おいて乾燥させた。乾燥後、各改変フィブロイン繊維束の長さを測定した。次いで、湿潤状態にした後、乾燥させた改変フィブロイン繊維の収縮率(乾燥時収縮率)を、下記式VIに従って算出した。式VI中、L0は水に浸漬する前の改変フィブロイン繊維束の長さ(30cm)を示し、Lwdは水に浸漬して湿潤状態にした後、乾燥させた改変フィブロイン繊維束の長さを示す。乾燥時収縮率(%)={1-(Lwd/L0)}×100(%) …(式VI)
結果を表6~9に示す。なお、表6~9中、「総延伸倍率」は、紡糸工程における総延伸倍率を示す。
改変フィブロイン繊維は、湿潤時収縮率及び乾燥時収縮率共に高かった。一方、上述した収縮性評価(収縮工程)を経た改変フィブロイン繊維は、再度水と接触させたときの収縮率が充分に低減されていた。上述の収縮工程により、紡糸の際の延伸等による残留応力が緩和されたものと考えられる。
〔試験例3:改変フィブロイン繊維の製造及び収縮性評価(2)〕 ギ酸に、改変フィブロイン(PRT799)を濃度24質量%となるよう添加し、室温撹拌にて1時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液を得た。
得られた改変フィブロイン溶液をドープ液(紡糸原液)とし、図12に示す紡糸装置1000に準じた紡糸装置を用いた乾湿式紡糸を行い、改変フィブロイン繊維を得た。乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。 凝固液(メタノール)の温度:5~10℃ 延伸倍率:6倍 乾燥温度:80℃
得られた改変フィブロイン繊維を用いて加熱弛緩収縮処理を行った。改変フィブロイン繊維を、所定の温度に加熱した乾燥熱板に接触させながら、乾燥熱板上を通過させた。巻取り速度に対して送出し速度を速くし、改変フィブロイン繊維を弛緩させた。弛み分を熱により収縮させることで、乾式弛緩処理を行った。送出し速度を巻取り速度で割った値を弛緩倍率とした。本試験では、過剰の送出しによって生じる改変フィブロイン繊維の弛み分が、弛緩により相殺される限界の収縮倍率(最大収縮率)となるように、弛緩倍率を調整した。弛緩倍率の調整は、送出し側のローラおよび巻取り側のローラの少なくともいずれか
一方を調整することにより行った。
一方を調整することにより行った。
水収縮評価は、次の手順で行った。加熱弛緩収縮処理後の繊維(試験片)を300mmに切断し、40℃の水に荷重無しで10分間浸漬した。その後すぐに試験片の長さ(湿潤時長さ)を測定すると共に、室温で2時間乾燥させた。その後、試験片の長さ(乾燥後の繊維長さ)を測定し、水収縮率を測定した。水収縮率は、以下の式(1)で算出される数値である。 水収縮率=(1-乾燥後の繊維長さ/浸漬前の繊維長さ)×100・・・(1)
(試験例3-1) 加熱温度と弛緩倍率の関係を確認した。この試験例3-1では、実施例1~5と比較例1のすべてにおいて、水浸漬前長さを300mmとすると共に、他の条件を変化させて試験を行った。具体的には、加熱温度、弛緩倍率、及び滞在時間を変化させて試験を行った。温度条件及び弛緩条件と、収縮率の測定結果とを表10に示す。表10に示されるように、加熱温度が高くなるほど、また、弛緩倍率が高くなるほど、水収縮率が低減した。実施例3、4、5の結果に示されるように、220℃以上の加熱で、4%以下の水収縮率が得られた。なお、加熱温度280℃とした実施例5では、繊維に着色が見られた。この試験の結果、最適な加熱温度は240℃であると考えられた。
(試験例3-2) 次に、弛緩倍率と水収縮率の関係を確認した。この試験例3-2では、実施例6~10及び比較例3のすべてにおいて、水浸漬前長さを300mmとし、加熱温度を240℃とし、滞在時間を1分(60sec)とすると共に、他の条件を変化させて試験を行った。具体的には、弛緩倍率(送出し速度)を変化させて試験を行った。弛緩条件と収縮率の測定結果を表11に示す。表11に示されるように、弛緩倍率の上昇に伴って、水収縮率が低減した。実施例8、9、10の結果に示されるように、弛緩倍率を1.4倍~2.0倍とすることで、16%以下の水収縮率が得られた。
(試験例3-3) 各種の加熱温度、加熱時間、及び弛緩倍率と、水収縮率との関係を確認した。この試験例3-3では、実施例11~19と比較例4のすべてにおいて、水浸漬前長さを300mmとすると共に、他の条件を変化させて試験を行った。具体的には、加熱温度、加熱時間(滞在時間)、及び弛緩倍率(送出し速度/巻取り速度)を変化させて試験を行った。温度条件及び弛緩条件と、収縮率の測定結果とを表12に示す。比較例4では、試験片の水への浸漬及び乾燥のみを行っており、弛緩及び加熱は行っていない。実施例14~19の結果に示されるように、加熱温度を200℃以上とすることで、15%未満の水収縮率が得られた。加熱温度を220℃以上とすることで、4%以下の低い水収縮率が得られた。収縮に必要な滞在時間は、5secで十分であり、滞在時間を伸ばしても、収縮率はさほど変化しなかった。
〔試験例4:改変フィブロイン繊維を使用した不織布に対する防縮処理、及び評価〕(1)不織布の製造4.0質量%になるようにLiClを溶解させたジメチルスルホキシド(DMSO)を溶媒として用意し、そこに改変フィブロイン(PRT799)の凍結乾燥粉末を、濃度24質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して3時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液を得た。
得られた改変フィブロイン溶液をドープ液(紡糸原液)とし、図12に示す紡糸装置1000に準じた紡糸装置を用いて乾湿式紡糸を行い、改変フィブロイン繊維(24本のマルチフィラメント)を得た。乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。凝固液(メタノール)の温度:5~10℃延伸倍率:5倍乾燥温度:80℃
得られた改変フィブロイン繊維(24本のマルチフィラメント)を所定長さにカットして短繊維化した。その後、公知のカード機にてカーディングを行って、短繊維が交絡してなるウェブを複数枚得た。
次いで、得られたウェブ1枚を公知のニードルパンチ機でパンチして不織布1を得た。この不織布1の繊維密度(目付)は350g/m2であった。
また、得られたウェブ3枚を0度、45度及び90度の角度に傾けた状態で積層して積層ウェブを得た後、この積層ウェブを公知のニードルパンチ機で2回パンチして不織布2を得た。不織布2の繊維密度(目付)は530g/m2であった。
(2)防縮処理及び評価不織布1及び2から、縦35mm横15mmの寸法で試験片をそれぞれ切り出し、重量を測定した。試験片それぞれを40℃の水に10分間浸漬した後、室温で12時間乾燥して、繊維密度が互いに異なる2種類の高収縮不織布1及び2(防縮処理を施した不織布1及び2)を得た。
得られた高収縮不織布1及び2の縦及び横の長さ、並びに重量を測定した。次いで、高収縮不織布1及び2の収縮率、繊維密度及び繊維密度増加率をそれぞれ算出した(n=3の平均値)。結果を表13に示した。なお、収縮率及び繊維密度増加率は、それぞれ下記式VII及び式Iに従って算出した。収縮率={1-(高収縮不織布の縦(横)の長さ/原料不織布の縦(横)の長さ)}×100(%) …(式VII)繊維密度増加率={(高密度不織布の繊維密度/原料不織布の繊維密度)-1}×100(%) …(式I)
改変フィブロイン繊維を使用した成形体(不織布)に対して防縮処理(水収縮法)を行うことで、成形体(不織布)が高収縮し、繊維密度が増加した。なお、上述した防縮処理を経た成形体(不織布)は、再度水と接触させたときの収縮率が充分に低減されていた。上述の防縮処理により、紡糸の際の延伸等による残留応力が緩和されたものと考えられる。
〔試験例5:改変フィブロイン繊維を使用した編織体に対する防縮処理及び評価〕[編地の製造、防縮処理及び評価](試験例5-1) 紡糸工程での総延伸倍率を4.55倍とした以外、試験例2と同様にして得た改変フィブロイン繊維を用いて、無縫製編機により丸編みにて編地を編成した。ここで、改変フィブロイン繊維の番手は58.1Nmであり、無縫製編機のゲージ数は18であった。
上記で得られた編地のウェール方向、コース方向、それぞれの方向に1辺の長さが1cmの正方形しるしを付けた。その後、編地を20℃の水に10分間浸漬した。水に浸漬後の編地を乾燥させることにより、防縮処理を施した。
<寸法変化率の測定> 防縮処理を施した編地の寸法変化率(%)を、ウェール方向、コース方向それぞれについて、下記式に従って算出した。式中、L0fは水と接触させる前の編地上に記載した1辺の長さを示し、Lwfは防縮処理を施した編地上に記載された正方形の1辺の長さを示す。結果を表13に示す。 式:寸法変化率={(Lwf/L0f)-1}×100(%)
<ループ個数の増加率の測定> 上記で得られた編地及び防縮処理を施した編地について、ウェール方向、コース方向のそれぞれの方向における1cmあたりのループ個数を数え、ループ個数の増加率を下記式に従って算出した。式中、N0は水と接触させる前の編地のループ個数を示し、Nwは防縮処理を施した編地のループ個数を示す。結果を表13に示す。 式:ループ個数の増加率={(Nw/N0)-1}×100(%)
<編み密度の増加率の測定> 上記で得られた編地及び防縮処理を施した編地について1cm2あたりのループ個数を数え、編み密度の増加率を下記式に従って算出した。式中、M0は水と接触させる前の編地の編み密度を示し、Mwは防縮処理を施した編地の編み密度を示す。結果を表14に示す。 式:編み密度の増加率={(Mw/M0)-1}×100(%)
<破裂強さの増加率の測定> 上記で得られた編地及び防縮処理を施した編地についてJIS L 1096 B法に則して破裂強さを測定し、破裂強さの増加率を下記式に従って算出した。式中、R0は水と接触させる前の編地の破裂強さを示し、Rwは防縮処理を施した編地の破裂強さを示す。結果を表14に示す。 式:破裂強さの増加率={(Rw/R0)-1}×100(%)
(試験例5-2) 改変フィブロイン繊維に代えて、天然の絹フィブロイン繊維(天然の絹糸)を用い、無縫製編機により横編みにて編地を編成した。ここで、天然絹フィブロイン繊維は、番手が29Nmの糸を2本束ねたものを用いた。また、無縫製編機のゲージ数は18であった。得られた編地を用いて、試験例5-1と同様にして防縮処理を施した。得られた編地及び防縮処理を施した編地について、寸法変化率、ループ個数の増加率、及び編み密度の増加率を求めた。結果を表14に示す。
(試験例5-3) 改変フィブロイン繊維に代えてポリエチレンテレフタレート(PET)繊維を使用した以外は試験例5-1と同様にして編地を得た。得られた編地について、試験例5-1と同様の条件で防縮処理を施した。得られた編地及び防縮処理を施した編地について、寸法変化率、ループ個数の増加率、編み密度の増加率、及び破裂強さを求めた。結果を表14に示す。
(試験例5-4) 改変フィブロイン繊維に代えてポリエチレンテレフタレート(PET)繊維を使用し、編成方法を丸編みから平編みに変更した以外は試験例5-1と同様にして編地を得た。得られた編地について、試験例4-1と同様の条件で防縮処理を施した。得られた編地及び防縮処理を施した編地について、寸法変化率、ループ個数の増加率、編み密度の増加率、及び破裂強さを求めた。結果を表14に示す。
[織地の製造、防縮処理及び評価] 改変フィブロイン繊維からなる撚糸を用い、レピア織機(Evergreen Automatic Sampling Loom:CCI製)により平織にて、下記表15に示すような互いに異なる織り密度を有する4種類の織物を織成した(試験例5-5~試験例5-8)。ここで、改変フィブロイン繊維からなる撚糸の繊度は190dであり、撚数は450T/mであった。
上記で得られた4種類の織物をそれぞれ40℃の水に10分間浸漬した後、乾燥させることにより、防縮処理を施した。その後、試験例5-5~試験例5-8の織物の密度を調べた。その結果を下記表15に示す。表中、織り密度は、経糸密度かける緯糸密度の形で示す。例えば、織り密度「26×26」は、経糸密度26(本/in)及び緯糸密度26(本/in)を意味する。
改変フィブロイン繊維からなる撚糸に代えてポリアミド繊維からなる撚糸を用いたこと以外は上記と同様にして、下記表15に示すような互いに異なる密度を有する4種類の織物を織成した(試験例5-9~試験例5-12)。ここで、ポリアミド繊維からなる撚糸の繊度は150dであり、撚数は150T/mであった。
試験例5-9~試験例5-12の織物に対して、上記と同様にして、防縮処理を施した。その後、試験例5-9~試験例5-12の織物の密度を調べた。その結果を下記表15に併せて示す。
〔試験例6:改変フィブロイン編地の難燃性評価〕4.0質量%になるようにLiClを溶解させたジメチルスルホキシド(DMSO)を溶媒として用意し、そこに改変フィブロイン(PRT799)の凍結乾燥粉末を、濃度24質
量%となるよう添加し、シェーカーを使用して3時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液(紡糸原液)を得た。
量%となるよう添加し、シェーカーを使用して3時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液(紡糸原液)を得た。
調製した紡糸原液を90℃にて目開き5μmの金属フィルターで濾過し、次いで30mLのステンレスシリンジ内で静置し、脱泡させた後に、ニードル径0.2mmのソリッドノズルから100質量%メタノール凝固浴槽中へ吐出させた。吐出温度は90℃であった。凝固後、得られた原糸を巻き取り、自然乾燥させて改変フィブロイン繊維(原料繊維)を得た。
得られた原料繊維(撚り合せたフィラメント糸)を使用して、丸編機を使用した丸編みで編地を製造した。編地は、太さ180デニール、ゲージ数18とした。得られた編地から20g切り出して試験片とした。
燃焼性試験は、消防庁危険物規制課長 消防危50号平成7年5月31日の粉粒状又は融点の低い合成樹脂の試験方法に準拠した。試験は、温度22℃、相対湿度45%、気圧1021hPaの条件下で実施した。測定結果(酸素濃度(%)、燃焼率(%)、換算燃焼率(%))を表16に示す。
難燃性試験の結果、改変フィブロイン(PRT799)繊維で編んだ編地の限界酸素指数(LOI)値は27.2であった。一般にLOI値が26以上あれば難燃性があるとされる。改変フィブロインは、難燃性に優れていることが分かる。
〔試験例7:改変フィブロイン編地の吸湿発熱性評価〕4.0質量%になるようにLiClを溶解させたジメチルスルホキシド(DMSO)を溶媒として用意し、そこに改変フィブロインの凍結乾燥粉末を、濃度24質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して3時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液(紡糸原液)を得た。
調製した紡糸原液を60℃にて目開き5μmの金属フィルターで濾過し、次いで30mLのステンレスシリンジ内で静置し、脱泡させた後に、ニードル径0.2mmのソリッドノズルから100質量%メタノール凝固浴槽中へ吐出させた。吐出温度は60℃であった。凝固後、得られた原糸を巻き取り、自然乾燥させて改変フィブロイン繊維(原料繊維)を得た。
比較のため、原料繊維として、市販されているウール繊維、コットン繊維、テンセル繊維、レーヨン繊維及びポリエステル繊維を用意した。
各原料繊維を使用して、横編機を使用した横編みで編地を製造した。原料繊維としてPRT918繊維を使用した編地は、太さ:1/30N(毛番手単糸)、ゲージ数:18とした。原料繊維としてPRT799繊維を使用した編地は、太さ:1/30N(毛番手単糸)、ゲージ数:16とした。その他の原料繊維を使用した編地は、PRT918繊維及びPRT799繊維を使用した編地とほぼ同一のカバーファクターとなるように太さ及びゲージ数を調整した。具体的には、以下のとおりである。ウール 太さ:2/30N(双糸)、ゲージ数:14コットン 太さ:2/34N(双糸)、ゲージ数:14テンセル 太さ:2/30N(双糸)、ゲージ数:15レーヨン 太さ:1/38N(単糸)、ゲージ数:14ポリエステル 太さ:1/60N(単糸)、ゲージ数:14
10cm×10cmに裁断した編地を2枚合わせにし、四辺を縫い合わせて試験片(試料)とした。試験片を低湿度環境(温度20±2℃、相対湿度40±5%)で4時間以上放置した後、高湿度環境(温度20±2℃、相対湿度90±5%)に移し、試験片内部中央に取り付けた温度センサーにより30分間、1分間隔で温度の測定を行った。
測定結果から、下記式Aに従って、最高吸湿発熱度を求めた。式A:最高吸湿発熱度={(試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移したときの試料温度の最高値)-(試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移すときの試料温度)}(℃)/試料重量(g)
図18は、吸湿発熱性試験の結果の一例を示すグラフである。グラフの横軸は、試料を低湿度環境から高湿度環境に移した時点を0とし、高湿度環境での放置時間(分)を示す。グラフの縦軸は、温度センサーで測定した温度(試料温度)を示す。図18に示したグラフ中、Mで示した点が、試料温度の最高値に対応している。
表17に示すとおり、改変フィブロイン(PRT918及びPRT799)は、既存の材料と比べて、最高吸湿発熱度が高く、吸湿発熱性に優れていることが分かる。
〔試験例8:改変フィブロイン編地の保温性評価〕4.0質量%になるようにLiClを溶解させたジメチルスルホキシド(DMSO)を溶媒として用意し、そこに改変フィブロインの凍結乾燥粉末を、濃度24質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して3時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液(紡糸原液)を得た。
調製した紡糸原液を60℃にて目開き5μmの金属フィルターで濾過し、次いで30mLのステンレスシリンジ内で静置し、脱泡させた後に、ニードル径0.2mmのソリッドノズルから100質量%メタノール凝固浴槽中へ吐出させた。吐出温度は60℃であった。凝固後、得られた原糸を巻き取り、自然乾燥させて改変フィブロイン繊維(原料繊維)を得た。
比較のため、原料繊維として、市販されているウール繊維、シルク繊維、綿繊維、レーヨン繊維及びポリエステル繊維を用意した。
各原料繊維を使用して、横編機を使用した横編みで編地を製造した。原料繊維としてPRT966繊維を使用した編地は、番手:30Nm、撚り本数:1、 ゲージ数:18GG、目付け:90.1g/m2とした。原料繊維としてPRT799繊維を使用した編地は、番手:30Nm、撚り本数:1、ゲージ数GG:16、目付け:111.0g/m2とした。その他の原料繊維を使用した編地は、PRT966繊維及びPRT799繊維を使用した編地とほぼ同一のカバーファクターとなるように太さ及びゲージ数を調整した。具体的には、以下のとおりである。ウール 番手:30Nm、撚り本数:2、ゲージ数:14GG、目付け:242.6g/m2シルク 番手:60Nm、撚り本数:2、ゲージ数:14GG、目付け:225.2g/m2 綿 番手:34Nm、撚り本数:2、ゲージ数:14GG、目付け:194.1g/m2レーヨン 番手:38Nm、撚り本数:1、ゲージ数:14GG、目付け:181.8g/m2ポリエステル 番手:60Nm、撚り本数:1、ゲージ数:14GG、目付け:184.7g/m2
保温性は、カトーテック株式会社製のKES-F7サーモラボII試験機を使用し、ドライコンタクト法(皮膚と衣服が乾燥状態で直接触れた時を想定した方法)を用いて評価した。20cm×20cmに裁断した編地1枚を試験片(試料)とした。試験片を、一定温度(30℃)に設定した熱板にセットし、風洞内風速30cm/秒の条件で、試験片を介して放散された熱量(a)を求めた。試験片をセットしない状態で、上記同様の条件で放散された熱量(b)を求め、下記の式に従い保温率(%)を算出した。保温率(%)=(1-a/b)×100
測定結果から、下記式Bに従って、保温性指数を求めた。式B:保温性指数=保温率(%)/試料の目付け(g/m2)
保温性指数の算出結果を表18に示す。保温性指数が高いほど、保温性に優れる材料と評価することができる。
表18に示すとおり、改変フィブロイン(PRT966及びPRT799)は、既存の材料と比べて、保温性指数が高く、保温性に優れていることが分かる。
〔試験例9:合成皮革の製造(1)〕表19及び20に示す不織布及び含浸液を用いて、不織布と高分子物質の基材層のみからなる合成皮革1-1~1-4と合成皮革2-1~2-4とを下記のようにして製造した。また、基材層の表面に表皮層を積層してなる合成皮革3を下記のようにして製造した。それらの製造方法の詳細を以下に示す。なお、表19中、不織布3(改変フィブロイン不織布)は、下記のようにしてPRT799を用いて紡糸して得た繊維から製造した不織布である。表19中、不織布4(改変フィブロイン不織布)は、下記のようにしてPRT966を用いて紡糸した、防縮加工が施されてなる繊維から製造した不織布である。また、含浸液1(改変フィブロイン含浸液)及び含浸液2(ポリウレタン(PU)含浸液)の組成は、以下のとおりである。・含浸液1(改変フィブロイン含浸液):5質量%PRT799を含み、溶媒はエタノール/水(3/7(w/w))の混合溶媒。・含浸液2(ポリウレタン(PU)含浸液):PU樹脂(終濃度:5質量%)を含み、溶媒はMP-865PS(DIC社製)/DMF(1/5(w/w)の混合溶媒。
<合成皮革1-1の製造>(不織布3の製造)改変フィブロイン(PRT799)の凍結乾燥粉末を、ギ酸に濃度28質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して3時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液(紡糸原液)を得た。得られた改変クモ糸フィブロイン溶液をドープ液(紡糸原液)とし、公知の乾湿式紡糸装置を用いた乾湿式紡糸によって改変クモ糸フィブロイン繊維を製造した。次いで、得られた改変フィブロイン繊維を50mmの短繊維となるように切断した後、公知のカード処理によりシート(ウェブ)を得た。その後、得られたシートを公知のニードルパンチ機でパンチして、改変フィブロイン繊維からなる、不織布3を製造した。なお、不織布3の目付(繊維密度)は100~200g/m2であった。また、乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。凝固浴温度:2~15℃総延伸倍率:1~4倍乾燥温度:100℃
(合成皮革1-1の製造)上記のようにして得た不織布3に前記した含浸液1をピックアップ率が400%になるように含浸させた。その後、含浸液1を含浸させた不織布3を水中に15分間浸漬し、含浸液1中から溶媒を離脱させて、含浸液1中の改変フィブロインを凝固させた。次いで、不織布3を水中から取り出した後、室温で乾燥させた。これにより、改変フィブロイン繊維不織布と、それに含浸して一体化した改変フィブロインからなる高分子物質とにて構成された(基材層のみからなる)合成皮革1-1を製造した。この合成皮革1-1は、不織布3、ひいては合成皮革全体に対して防縮処理が何ら施されていない(防縮されていない)ものである。
<合成皮革1-2の製造>上記のようにして得た合成皮革1-1を40℃の水に10分間浸漬させることで水収縮処理した後、室温で乾燥した。これにより、改変フィブロイン繊維不織布と改変フィブロインからなる高分子物質とにて構成された(基材層のみからなる)合成皮革1-2を製造した。この合成皮革1-2は、水収縮処理によって、不織布3、ひいては合成皮革全体に対して防縮処理が施された(防縮された)ものである。
<合成皮革1-3の製造>上記のようにして得た不織布3に前記した含浸液2をピックアップ率が400%になるように含浸させた。その後、含浸液2を含浸させた不織布3を15質量%のN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)水溶液中に5分間浸漬し、含浸液2中から溶媒を離脱させて、含浸液2中のポリウレタン樹脂を凝固(固化)させた。次いで、不織布3をDMF水溶液中から取り出した後、室温で乾燥させた。これにより、改変
フィブロイン繊維不織布と、それに含浸して一体化したポリウレタン樹脂からなる高分子物質とにて構成された(基材層のみからなる)合成皮革1-3を製造した。この合成皮革1-3は、不織布3、ひいては合成皮革全体に対して防縮処理が何ら施されていない(防縮されていない)ものである。
フィブロイン繊維不織布と、それに含浸して一体化したポリウレタン樹脂からなる高分子物質とにて構成された(基材層のみからなる)合成皮革1-3を製造した。この合成皮革1-3は、不織布3、ひいては合成皮革全体に対して防縮処理が何ら施されていない(防縮されていない)ものである。
<合成皮革1-4の製造>上記のようにして得た合成皮革1-3を、40℃の水に10分間浸漬させることで水収縮処理した後、室温で乾燥した。これにより、改変フィブロイン繊維不織布とポリウレタン樹脂からなる高分子物質とにて構成された(基材層のみからなる)合成皮革1-4を製造した。この合成皮革1-4は、水収縮処理によって、不織布3、ひいては合成皮革全体に対して防縮処理が施された(防縮された)ものである。
<合成皮革1-1の製造>(不織布4の製造)改変フィブロイン(PRT966)の凍結乾燥粉末を、ギ酸に濃度28質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して3時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液(紡糸原液)を得た。得られた改変クモ糸フィブロイン溶液をドープ液(紡糸原液)とし、公知の乾湿式紡糸装置を用いた乾湿式紡糸によって改変クモ糸フィブロイン繊維を製造した。その後、得られた改変クモ糸フィブロイン繊維に対して、90℃の水に10分間浸漬させる水収縮処理を行った後、室温で乾燥した。次いで、得られた改変フィブロイン繊維を50mmの短繊維となるように切断した後、公知のカード処理によりシート(ウェブ)を得た。その後、得られたシートを公知のニードルパンチ機でパンチして、改変フィブロイン繊維からなる不織布4を製造した。この不織布4は、水収縮処理された改変フィブロイン繊維を用いて構成されていることにより、防縮されたものとなっている。なお、不織布4の目付(繊維密度)は100~200g/m2であった。また、乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。凝固浴温度:2~15℃総延伸倍率:1~4倍乾燥温度:100℃
<合成皮革2-1の製造>上記のようにして得た不織布4を用いる以外は、合成皮革1-1を製造する際と同様にして、合成皮革2-1を製造した。この合成皮革2-1は、防縮された改変フィブロイン繊維不織布と改変フィブロインからなる高分子物質とにて構成された(基材層のみからなる)ものである。
<合成皮革2-2の製造>上記のようにして得た合成皮革2-1に対し、40℃の水で10分間浸漬させる水収縮処理を行った後、室温で乾燥した。これにより、防縮された改変フィブロイン繊維不織布と改変フィブロインからなる高分子物質とにて構成された(基材層のみからなる)合成皮革2-2を製造した。この合成皮革2-2は、水収縮処理によって、合成皮革全体に対して防縮処理が施された(防縮された)ものである。
<合成皮革2-3の製造>上記のようにして得た不織布4を用いる以外は、合成皮革1-3を製造する際と同様にして、合成皮革2-3を製造した。この合成皮革2-3は、防縮された改変フィブロイン繊維不織布とポリウレタン樹脂からなる高分子物質とにて構成された(基材層のみからなる)ものである。
<合成皮革2-4の製造>上記のようにして得た合成皮革2-3に対し、40℃の水で10分間浸漬させる水収縮処理を行った後、室温で乾燥した。これにより、防縮された改変フィブロイン繊維不織布とポリウレタン樹脂からなる高分子物質とにて構成された(基材層のみからなる)合成皮革2-4を製造した。この合成皮革2-2は、水収縮処理によって、合成皮革全体に対して防縮処理が施された(防縮された)ものである。
<合成皮革3の製造>(基材層の製造)先ず、上記と同様にして合成皮革2-1を製造し、これを基材層として用いた。
(表皮層用樹脂の調製)改変フィブロイン(PRT799)の凍結乾燥粉末を、ギ酸に濃度20質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して40℃で1時間以上溶解させて、改変フィブロイン溶液を得た。その後、改変フィブロイン溶液に顔料を5質量%となるように添加した後、不溶物と泡を取り除いた。これにより、顔料を含む改変フィブロイン溶液からなる表皮層用樹脂を調製した。
(合成皮革3の製造)上記のようにして得た表皮材層用樹脂を、鉄板上に貼り付けた離型紙の上に0.5mmの厚みとなるようにコーティングした後、90℃で10分間乾燥させて、表皮材層用樹脂を不完全に固化させた。その後、表皮層用樹脂を、鉄板に張り付けられた離型紙と共に、上記のようにして得た基材層に積層し、90℃で1分間加熱した。これにより、表皮層用樹脂を完全に固化させる一方、基材層に接着した。その後、鉄板と離型紙を表皮層用樹脂から剥がした。かくして、表皮層が、基材層の表面に接着されてなる、目的とする合成皮革3を製造した。その写真を図19に示した。なお、鉄板は、表皮層の表面平滑性を高めるために使用した。
〔試験例10:合成皮革の水収縮試験〕各合成皮革を40℃の水浴に10分間浸漬した。その後、合成皮革を水浴から取り出して、15分間室温で真空乾燥させた後、乾燥後の合成皮革の長さを測定した。合成皮革の水収縮率を以下の式に従って算出した。結果を表19及び20に示す。水収縮率(%)={(浸漬前の長さ/浸漬・乾燥後の長さ)-1}×100
〔試験例10:合成皮革の製造(2)〕(基布(織布)の製造) 改変フィブロイン(PRT966)の凍結乾燥粉末を、ギ酸に濃度28質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して3時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液(紡糸原液)を得た。得られた改変クモ糸フィブロイン溶液をドープ液(紡糸原液)とし、公知の乾湿式紡糸装置を用いた乾湿式紡糸によって改変クモ糸フィブロイン繊維を製造した。次いで、得られた改変フィブロイン繊維から公知の方法により撚糸を得た後、この撚糸をレピア織機(Evergreen Automatic Sampling Loom:CCI製)により平織して、織布を織成した。なお、乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。 凝固浴温度:2~15℃ 総延伸倍率:1~4倍 乾燥温度:100℃
(表皮層樹脂の調製) S-705(ポリカーボネート系乾式加工用ポリウレタン,DIC株式会社製)、ジメチルフォルムアミド(DMF)、メチルエチルケトン(MEK)及び顔料を100/25/25/10の組成で混合し、脱泡を行なって、表皮層用樹脂を調製した。
(接着剤層樹脂の調製) TA-465(2液型ドライ接着加工用ポリウレタン,DIC株式会社製)、ジメチルフォルムアミド(DMF)、T-81(2液架橋反応用触媒、DIC株式会社製)及びDN-950(2液架橋反応用架橋剤、DIC株式会社製)を100/60/12/1の組成で混合し、脱泡を行なって、接着剤層樹脂を調製した。
(合成皮革4の製造) 離型紙をガラス板上に貼り付けた後、市販のフィルムアプリケーターを用いて、離型紙上に表皮層樹脂を0.127mmの厚さで塗布した。その後、これを120℃で2分間乾燥させた。次いで、市販のフィルムアプリケーターを用いて、表皮層樹脂の離型紙側とは反対側の面に接着剤層樹脂を0.127mmの厚さで塗布した。その後、これを120℃で2分間乾燥させた。引き続き、接着剤層樹脂上に基布を積層して積層体を得た後、市販のラミネーターを用いて、積層体を80℃で15秒間ラミネート加熱加圧した後、80℃で24時間エージングを行った。これにより、目的とする合成皮革4を製造した。得られた合成皮革4の写真を図20に示した。
〔試験例11:合成皮革の製造(4)〕<基材層の作製>(不織布の作製) クモ糸フィブロインPRT966の凍結乾燥粉末を、ギ酸に濃度28質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して3時間溶解させた。得られた溶解液から不溶物と泡を取り除き、フィブロイン溶液(紡糸原液)を得た。得られたフィブロイン溶液をドープ液(紡糸原液)とし、公知の乾湿式紡糸装置を用いた乾湿式紡糸によってクモ糸フィブロイン繊維を製造した。次いで、得られたクモ糸フィブロイン繊維を長さ50mmの短繊維となるように切断した後、公知のカード処理によりシート(ウェブ)を得た。その後、得られたシートを公知のニードルパンチ機でパンチして、クモ糸フィブロイン繊維からなる、不織布を製造した。不織布の目付(繊維密度)は100~200g/m2であった。乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。 凝固浴温度:2~15℃ 総延伸倍率:1~4倍 乾燥温度:100℃
(基材層の作製) クモ糸フィブロインPRT799と、エタノール及び水の混合溶媒とを含む含侵液(フィブロイン含侵液)を準備した。クモ糸フィブロインの濃度は、含侵液の全質量に対して、5質量%であった。混合溶媒中のエタノールと水との質量比(エタノール/水)は3/7(w/w)であった。
上記のようにして得た不織布に、フィブロイン含浸液をピックアップ率が400%になるように含浸させた。その後、含浸液が付着した不織布を水中に15分間浸漬し、含浸液中から溶媒を離脱させて、含浸液中の改変クモ糸フィブロインを凝固させた。次いで、不織布を水中から取り出した後、室温で乾燥させた。これにより、クモ糸フィブロイン繊維からなる不織布と、該不織布に付着したクモ糸フィブロインとで構成される基材層を製造した。基材層の厚みは1.5mmであった。
<表皮層の作製> クモ糸フィブロインPRT799の凍結乾燥粉末を、ギ酸に濃度20質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して40℃で1時間以上溶解させて、フィブロイン溶液を得た。その後、フィブロイン溶液に顔料を濃度5質量%となるように添加した後、不溶物と泡を取り除いた。これにより、顔料を含むフィブロイン溶液からなる表皮層用樹脂を調製した。上記のようにして得た表皮層用樹脂を、鉄板上に貼り付けた離型紙の上に0.5mmの厚さとなるようにコーティングした後、90℃で10分間乾燥させた。
<接着剤の作製> ギ酸に、凍結乾燥品である粉末状のクモ糸フィブロインPRT799を濃度10質量%、グリセロールを濃度15質量%となるように添加し、シェーカーを使用して40℃で1時間以上溶解させた。その後脱泡を行なった。これにより、クモ糸フィブロイン、ギ酸及びグリセロールを含む接着剤を得た。クモ糸フィブロインの上記濃度及びグリセロールの上記濃度は接着剤の全質量を基準とする濃度である。
<合成皮革の製造及び評価> 接着剤を厚みが0.1~1.0mmになるように表皮層の片面上にコーティングした。これにより、表皮層と、接着層とがこの順に積層された積層体を得た。この積層体の接着層の表皮層と接する面とは反対側の面上に基材層を貼り付け、その後、室温で乾燥させた。これにより、表皮層と、基材層と、表皮層及び基材層を互いに接着する接着剤層とを備える合成皮革5を得た。図21は得られた合成皮革5を示す写真である。
合成皮革5において、表皮層及び基材層は、接着剤層を介して、充分に接着されていることが確認された(図21)。図21に示すとおり、接着剤層を介した基材層と表皮層との密着性は充分に高かった。また、表皮層が基材層に含浸しないことも示された。
1…不織布、2…高分子物質、3…基材層、4…接着剤層、5…表皮層、10,20…合成皮革、31…マイクロシリンジ、32,106…ドープ液、33…金属製口金ノズル、35…電源、36…繊維状物、38…金属製ネット、39…不織布、81…不織布、82…含浸槽、83…凝固槽、84…湯洗槽、85…乾燥機、86…合成皮革、91…離型紙、92…表皮層樹脂(高分子)、93…乾燥機、94…接着剤層樹脂、95…熱プレスロール、96…基材層、97…合成皮革、100…エレクトロスピニング装置、101…押出し装置、102
…未延伸糸製造装置、103…湿熱延伸装置、104…乾燥装置、120…凝固液槽、121…延伸浴槽、136…改変フィブロイン繊維、800,900…合成皮革の製造装置、1000…紡糸装置。
…未延伸糸製造装置、103…湿熱延伸装置、104…乾燥装置、120…凝固液槽、121…延伸浴槽、136…改変フィブロイン繊維、800,900…合成皮革の製造装置、1000…紡糸装置。
Claims (21)
- 繊維基材を含む基材層を備え、 前記繊維基材がタンパク質繊維を含み、且つ防縮されている合成皮革。
- 前記繊維基材が不織布からなり、且つ前記基材層が、前記不織布と高分子物質を含んで構成されている請求項1に記載の合成皮革。
- 前記不織布の繊維密度が0.04g/cm2以上である、請求項1又は2に記載の合成皮革。
- 前記繊維基材が編織体からなり、且つ前記基材層と、前記基材層に接合された表皮層を含んで構成されている請求項1に記載の合成皮革。
- 下記式Iで定義される繊維密度増加率が20%以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載の合成皮革。繊維密度増加率={(防縮処理後の繊維基材の繊維密度/防縮処理前の繊維基材の繊維密度)-1}×100(%) …(式I)
- 前記タンパク質繊維は、下記式IIで定義される湿潤時収縮率が2%以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載の合成皮革。湿潤時収縮率={1-(水に接触させて湿潤状態にしたタンパク質繊維の長さ/紡糸後、水と接触する前のタンパク質繊維の長さ)}×100(%) …(式II)
- 前記タンパク質繊維は、下記式IIIで定義される乾燥時収縮率が7%超である、請求項1~6のいずれか一項に記載の合成皮革。乾燥時収縮率={1-(乾燥状態にしたタンパク質繊維の長さ/紡糸後、水と接触する前のタンパク質繊維の長さ)}×100(%) …(式III)
- 前記タンパク質繊維が、改変フィブロインを含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の合成皮革。
- 前記改変フィブロインが、改変クモ糸フィブロインである、請求項8に記載の合成皮革。
- 不織布からなる繊維基材に高分子物質を含む含浸液を含浸し、前記高分子物質を凝固させて基材層を形成する工程を備え、前記不織布がタンパク質繊維を含み、かつ防縮されている、合成皮革の製造方法。
- 前記不織布が、水分との接触による水収縮によって防縮されている、請求項10に記載の合成皮革の製造方法。
- 編織体からなる繊維基材を含む基材層上に表皮層を形成する工程を備え、 前記編織体がタンパク質繊維を含み、かつ防縮されている、合成皮革の製造方法。
- 前記編織体が、水分との接触による水収縮によって防縮されている、請求項12に記載の合成皮革の製造方法。
- 表皮層と、繊維基材を含む基材層と、前記表皮層及び前記基材層を互いに接着する接着剤層と、を備え、前記接着剤層がクモ糸フィブロインを含む、合成皮革。
- 前記接着剤層が有機溶媒を更に含む、請求項14に記載の合成皮革。
- 前記有機溶媒がギ酸である、請求項15に記載の合成皮革。
- 前記接着剤層がグリセロールを更に含む、請求項14~16のいずれか一項に記載の合成皮革。
- 前記基材層及び前記表皮層の少なくとも一方が、生分解性素材を含む、14~17のいずれか一項に記載の合成皮革。
- 前記基材層及び表皮層の少なくとも一方がクモ糸フィブロインを含む、請求項18に記載の合成皮革。
- 表皮層と、繊維基材を含む基材層と、前記表皮層及び前記基材層が互いに接着されている、合成皮革を製造する方法であって、 前記表皮層上に、クモ糸フィブロインを含む接着剤層を形成する工程と、 前記接着剤層を介して前記表皮層及び前記基材層を接着する工程と、を備える、方法。
- クモ糸フィブロインを含む、合成皮革用接着剤。
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