袋蛾幼虫绢丝的丝块生产方法与流程

文档序号:23065925发布日期:2020-11-25 17:51阅读:269来源:国知局
袋蛾幼虫绢丝的丝块生产方法与流程

本发明涉及生产由来源于属于袋蛾科的蛾的幼虫、即袋蛾幼虫的支架绢丝形成的丝块的方法。



背景技术:

构成昆虫的茧的丝、哺乳动物的毛自古以来作为动物纤维而被利用于衣类等。特别是来源于作为家蚕(bombyxmori)的幼虫的蚕的绢丝(在本说明书中,经常表述为“蚕绢丝”)由于吸放湿性、保湿性、和保温性优异,此外具有独特的光泽和光滑的肌肤触感,因此现在也作为高级天然原材料而被珍视。

然而,在自然界,存在具有与蚕绢丝匹敌、或其特性在蚕绢丝以上的动物纤维。近年来,为了将具有那样的优异特性的动物纤维有效用作新的天然原材料,其探索、研究开发推进。

作为其中之一而受到关注的是来源于蜘蛛的丝(在本说明书中,经常表述为“蜘蛛丝”)。蜘蛛丝具有柔软性、伸缩性、和达到聚苯乙烯的5~6倍的高弹性力,作为手术用缝合线等医疗原材料、和防灾绳/防护服等特殊原材料而被期待(非专利文献1和2)。然而,蜘蛛丝具有由于蜘蛛的大量饲养、从蜘蛛采集大量丝困难因此不能大量生产,此外生产成本也高这样的问题。该问题尝试通过使用基因重组技术使蚕、大肠杆菌等宿主生产蜘蛛丝来解决(专利文献1和2)。然而,生产蜘蛛丝的蚕、大肠杆菌为基因重组体,因此只能在具备规定设备的设施内饲养、培养,伴有维持管理的负担大这样的问题。此外,也具有在大肠杆菌内进行了表达的液状蜘蛛丝蛋白质需要转变为纤维,工序数也相应变多这样的问题。进一步,基因重组蚕吐出的蜘蛛丝也具有在现阶段不过是在蚕绢丝中混合存在百分之几(数%)的状态,不能作为可以100%有效利用蜘蛛丝的特性的100%蜘蛛丝而获得这样的问题。

另外,存在袋蛾幼虫(basketworm,别名“bagworm”)这样的昆虫。袋蛾幼虫为属于鳞翅目(lepidoptera)袋蛾科(psychidae)的蛾的幼虫的总称,已知通常如图1中所示那样潜藏在将叶片、枝片用丝缠绕而成的纺锤形或圆筒形的巢中,在进食时也连同巢一起移动等,在全部幼虫期与巢一起生活。

该袋蛾幼虫吐出的绢丝(在本说明书中,经常表述为“袋蛾幼虫绢丝”)近年来作为与蚕绢丝、蜘蛛丝相比具有优异特性的新的动物纤维性的天然原材料而受到关注。例如,关于弹性模量,茶袋蛾(eumetaminuscula)的袋蛾幼虫绢丝也达到蚕绢丝的3.5倍、此外达到棒络新妇(nephilaclavata)的蜘蛛丝的2.5倍,以非常强的强度为傲(非专利文献1和2)。此外,由于不仅具有与蚕绢丝同等以上的光泽和艳丽,而且单纤维的截面积只有蚕绢丝的单纤维的截面积的1/7左右,因此可以制作与蚕绢丝相比纹理更细、更光滑的肌肤触感、且薄而轻的布。

在饲养方面,袋蛾幼虫与蚕、蜘蛛相比也具有优点。袋蛾幼虫与蚕同样为植食性,因此与肉食性的蜘蛛不同,食物的供应容易,可以稳定地供给。此外,即使为相同的植食性,与蚕相比也具有有利点。例如,蚕原则上仅以属于桑属(morus)的种(例如,山桑(m.bombycis)、白桑(m.alba)、和鲁桑(m.ihou)等)的鲜叶作为食物,因此饲养地域、饲养时期受桑叶的供给地、桑的开叶期左右。另一方面,袋蛾幼虫为广食性,对饵叶的特异性低,许多种类可以以各种树种的叶作为食物。因此,饵叶的获得容易,不选择饲养地域。此外,根据种类,常绿树的叶也可以为饵叶,因此与落叶树的桑不同,能够整年供给饵叶。而且,袋蛾幼虫与蚕相比尺寸小,因此饲养空间与蚕为同等以下就足够,也容易大量饲养。因此,可以抑制饲养成本。

进一步,在生产性方面,袋蛾幼虫与蚕相比也优异。例如,蚕仅在作茧时大量吐丝,作茧在全部幼虫中同时期进行。因此采丝时期重叠,劳动期集中。然而,袋蛾幼虫贯通幼虫期在筑巢时、移动时反复进行吐丝。因此通过人工调整采丝时期,可以分散劳动期。

如以上那样袋蛾幼虫绢丝具有超过蚕绢丝、蜘蛛丝的特性,此外在生产上有利点也多,因此期待作为非常有希望的新的天然原材料。

然而,袋蛾幼虫绢丝也在其实用化中具有若干问题。其一为与袋蛾幼虫巢的特征相关的问题。在袋蛾幼虫巢的表面必定附着有叶片、枝片等杂质。这起因于在巢的制作和扩建的过程中,为了保护色而将周围的小枝片、叶引入到巢这样的袋蛾幼虫的习性。在将袋蛾幼虫绢丝制品化时,需要将这些杂质完全除去。以往,采用了从筑巢的巢通过手工作业将这些杂质除去,或在温水中长时间浸渍使巢软化而使杂质脱离的方法。然而,这些杂质的除去作业需要庞大的劳力和时间。此外,在现有技术中具有下述问题:不能将杂质完全除去,最终在生产物中混合存在极少的小叶片等,或通过来源于杂质的色素而袋蛾幼虫绢丝被染为浅褐色等,只能获得低品质的制品。以除去色素作为目的的使用了碱、酸的脱色处理虽然能够进行,但损害袋蛾幼虫绢丝的强度等导致品质显著的降低。

另外,在袋蛾幼虫绢丝中,除了构成巢的巢绢丝以外,还存在支架绢丝这样的绢丝。如图1b所示那样,该支架绢丝为作为用于在袋蛾幼虫移动时防止从枝等落下的钩脚用丝而被吐出的袋蛾幼虫绢丝。通过本发明人等的研究结果明确了该支架绢丝与巢绢丝相比强韧且具有优异的力学特性。此外,如果为支架绢丝,则与巢绢丝不同,叶片、枝片等杂质不混合存在。因此,如果可以采取支架丝进行利用,则也能够作为袋蛾幼虫绢丝而实用化。

然而,由于袋蛾幼虫的移动难以控制,且取决于虫,因此在相同场所来回移动,结果,具有被吐出的绢丝几层重叠,只能以复杂缠绕了的状态(图1c)获得这样的问题。此外,袋蛾幼虫绢丝在纤维成分与覆盖其表面的糊状成分混合了的状态下被吐丝,但在支架绢丝的情况下,该糊状成分附着于枝、叶的基材表面,从而支架绢丝被固定于基材。通过该糊状成分进行的固定比较牢固,因此也具有回收叠层在基材上的支架绢丝时通过机械剥离而损伤、片段化的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:wo2012/165477

专利文献2:wo2013/065651

非专利文献

非专利文献1:大崎茂芳,2002,繊維学会誌(繊維と工業),58:74-78

非专利文献2:goslinej.m.etal.,1999,202,3295-3303



技术实现要素:

发明所要解决的课题

本发明的目的是开发并提供在不使吐丝在基材上的袋蛾幼虫的支架绢丝损伤的情况下回收其大部分的方法。此外,使用该方法,使袋蛾幼虫的支架绢丝作为新的天然原材料而实用化。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题,本发明人等反复进行了深入研究,结果,通过不将被吐丝的支架丝从基材剥离而回收,而将基材本身溶解,回收残留的支架绢丝这样的逆转构想,成功地完全不造成由剥离引起的物理损伤,而将被吐丝的支架绢丝在基本上完全的状态下作为丝块状态而回收。由被回收的支架绢丝形成的丝块也可以作为无纺织物而利用,此外通过在所希望的立体形状的基材上进行吐丝而回收,也可以制作难以从平面加工的立体的无纺织物。本发明基于上述方法而提供以下方案。

(1)一种袋蛾幼虫绢丝的丝块生产方法,其包含下述工序:配置工序,将袋蛾幼虫与溶剂可溶性基材配置在一起;吐丝工序,使袋蛾幼虫在溶剂可溶性基材上吐丝;溶解工序,将溶剂可溶性基材用溶剂进行溶解;以及分离工序,将溶剂可溶性基材与吐丝于基材上的袋蛾幼虫绢丝进行分离,上述溶剂为不损伤、不改性且不溶解袋蛾幼虫绢丝的溶剂。

(2)根据(1)所述的方法,在上述吐丝工序后且上述溶解工序前进一步包含下述回收工序:将袋蛾幼虫与巢一起回收。

(3)根据(1)或(2)所述的方法,上述溶剂为水。

(4)根据(1)或(2)所述的方法,上述溶剂为低极性溶剂。

(5)一种袋蛾幼虫绢丝的丝块生产方法,其包含下述工序:配置工序,将袋蛾幼虫与热易熔性基材配置在一起;吐丝工序,使袋蛾幼虫在热易熔性基材上吐丝;熔融工序,将热易熔性基材在袋蛾幼虫绢丝不损伤、不热改性且不熔融的温度下加热进行熔融;以及分离工序,将热易熔性基材与吐丝于基材上的袋蛾幼虫绢丝进行分离。

(6)根据(5)所述的方法,在上述吐丝工序且上述熔融工序前进一步包含下述回收工序:将袋蛾幼虫与巢一起回收。

(7)根据(1)~(6)中任一项所述的方法,其进一步包含下述洗涤工序:将分离了的袋蛾幼虫绢丝进行洗涤。

(8)根据(1)~(7)中任一项所述的方法,其进一步包含下述干燥工序:将分离了的袋蛾幼虫绢丝进行干燥。

(9)根据(1)~(8)中任一项所述的方法,上述基材配置在支持体上。

(10)根据(1)~(9)中任一项所述的方法,上述基材具有平面形状或立体形状。

(11)一种无纺织物,其由使用(1)~(10)中任一项所述的丝块生产方法而获得的袋蛾幼虫绢丝制成。

本说明书包含成为本申请的优先权的基础的日本专利申请号2018-078522号的公开内容。

发明的效果

根据本发明的丝块生产方法,能够在不造成机械损伤的情况下将吐丝于基材上的袋蛾幼虫的支架绢丝以高回收率作为丝块而采集。

附图说明

图1中a:大袋蛾的袋蛾幼虫(大袋蛾幼虫)的巢的外观图。b:显示大袋蛾的袋蛾幼虫移动时的吐丝行动的图。可知袋蛾幼虫一边吐出支架绢丝一边行进的状况(箭头)、和将爪子钩挂于吐出的支架绢丝的状况(细箭头)。c:显示大袋蛾的袋蛾幼虫在塑料板上吐出支架绢丝时的袋蛾幼虫绢丝的状态的图。可知z字形状地被吐出的支架绢丝复杂缠绕的状况。

图2a为显示本发明的袋蛾幼虫绢丝的生产方法的工序流程的图。在该流程中,显示所使用的基材为溶剂可溶性物质的情况。

图2b为显示本发明的袋蛾幼虫绢丝的生产方法的工序流程的图。在该流程中,显示所使用的基材为热易熔性物质的情况。

图3为说明本发明的实施例的图。在c的图中的虚线圆内观察到的白色圆与其内部的白色模糊的物质为袋蛾幼虫吐出的支架绢丝。

具体实施方式

1.丝块生产方法

1-1.概要

本发明的第1方案为袋蛾幼虫绢丝的丝块生产方法。本发明的生产方法是通过将袋蛾幼虫配置在溶剂可溶性基材或热易熔性基材上,吐出支架绢丝后,将该基材溶解或熔融,将基材成分与被吐丝的支架绢丝分离,从而采集作为目标的袋蛾幼虫的支架绢丝,获得丝块的方法。根据本发明的方法,可以在不通过剥离等机械操作而对被吐丝在基材上的支架绢丝造成物理损伤的情况下,并且不使基材上的支架绢丝损耗地有效率地回收而生产丝块。

1-2.术语的定义

关于在本说明书中频繁使用的以下术语,如下所述定义。

所谓“袋蛾幼虫”,是指如上述那样属于鳞翅目(lepidoptera)袋蛾科(psychidae)的蛾的幼虫的总称。袋蛾科的蛾在世界范围内分布,但任一种幼虫(袋蛾幼虫)都在整个幼虫期,用自己吐出的绢丝拼接叶片、枝片等自然原材料,在将它们缠绕而成的巢中生活。此外,任一种类都具有下述习性:在被从巢中采出的情况下,原则上使用周边的基材进行筑巢。因此,本说明书中使用的袋蛾幼虫只要属于袋蛾科的蛾的幼虫,并且具有上述习性,则无论种类、虫龄和雌雄如何。例如,在袋蛾科中存在acanthopsyche、anatolopsyche、bacotia、bambalina、canephora、chalioides、dahlica、diplodoma、eumeta、eumasia、kozhantshikovia、mahasena、nipponopsyche、paranarychia、proutia、psyche、pteroma、siederia、striglocyrbasia、taleporia、theriodopteryx、trigonodoma等属,在本说明书中使用的袋蛾幼虫可以为属于任一属的种类。此外,幼虫的虫龄可以为从初龄到末龄的任一虫龄。然而,为了获得质量上多的袋蛾幼虫绢丝,优选为大型的袋蛾幼虫。例如,如果为同种,则越末龄幼虫越优选,如果为雌雄,则优选为大型的雌性。此外,在袋蛾科内越大型的种类越优选。例如,大型种的大袋蛾(eumetajaponica)、茶袋蛾(eumetaminuscula)适合作为本发明中使用的种。

另外,本发明的生产方法中使用的袋蛾幼虫没有限定,但为保持了巢的袋蛾幼虫。所谓“保持了巢”,是指袋蛾幼虫携带了巢的状态。如上所述袋蛾幼虫与本身的巢一起生活,在进食时、移动时也如图1b所示那样,仅使一部分露出到巢外,原则上贯通全部幼虫期不使全身从巢露出。在人为将袋蛾幼虫与巢分离,使全身露出到外界的情况下,成为裸露状态的袋蛾幼虫为了保护身体和保温而优先进行巢的再构建,吐出巢绢丝。因此,为了使作为本发明的目的的支架绢丝被吐出,优选预先使袋蛾幼虫为保持了巢的状态。

在本说明书中所谓“绢丝”,是指来源于昆虫的丝,并且是指昆虫的幼虫、成虫在筑巢、移动、固定、作茧、饵捕获等目的下吐出的蛋白质制的丝。在本说明书中在简单表述为“绢丝”的情况下,是指不特定来源昆虫名的广泛一般的绢丝,在表示来源于特定昆虫的绢丝的情况下,如蚕绢丝、袋蛾幼虫绢丝那样,将其来源生物名附在绢丝之前。

在本说明书中所谓“袋蛾幼虫绢丝”,是指袋蛾幼虫吐出的绢丝。本说明书的袋蛾幼虫绢丝包含单纤维、吐丝纤维和集合纤维。所谓“单纤维”,是构成纤维成分的最小单元的长丝,也被称为单丝(monofilament)。单纤维以丝蛋白蛋白质作为主成分。袋蛾幼虫绢丝、蚕绢丝在自然状态下以2根单纤维通过作为粘接物质的丝胶蛋白蛋白质结合而成的二长丝(difilament)的状态被吐出。将该二长丝称为“吐丝纤维”。袋蛾幼虫巢、蚕的茧由吐丝纤维制成。此外,将抱合多根吐丝纤维而成为1束纤维束的物质称为“集合纤维(复丝)”。经过缫丝工序而获得的生丝相当于该集合纤维。进一步,将生丝用皂、灰水、和碳酸钠、尿素等碱性试剂、和酶进行处理,除去了丝胶蛋白蛋白质,将所得的绢丝称为熟丝。

在袋蛾幼虫绢丝中存在支架绢丝和巢绢丝这2种。所谓“支架绢丝”,是如上述那样袋蛾幼虫用于移动而吐出的绢丝,其具有作为用于防止从枝、叶等落下的支架的功能。袋蛾幼虫在移动时向行进方向z字形吐出支架绢丝,一边将两脚的爪钩挂于丝一边移动。另一方面所谓“巢绢丝”,是用于巢而吐出的绢丝,其是为了将叶片、枝片进行拼接、使作为居住区的巢内壁为舒适环境而吐出的。在本说明书中,只要没有特别指明,袋蛾幼虫绢丝是指支架绢丝。

在本说明书中所谓“丝块”,是指仅由袋蛾幼虫绢丝构成的绢丝的集合体。袋蛾幼虫的巢是袋蛾幼虫绢丝的集合体,但一般而言小枝片、叶等杂质混合存在,因此不对应于本发明的丝块。因此,本说明书中的丝块通常可以经过某种人为工序而生产。丝块的状态没有限定。即使在袋蛾幼虫绢丝复杂缠绕的状态下,也可以为一根或多根丝被卷绕而成的束的状态。

在本说明书中所谓“基材”,是指支架绢丝的采丝用基座。一边使袋蛾幼虫在该基材表面上移动一边使支架绢丝附着从而进行采丝。下面对构成基材的原材料、基材的形状等外观进行描述。

本发明中使用的“溶剂”,是不损伤、不改性且不溶解袋蛾幼虫绢丝、特别是作为其纤维成分的丝蛋白蛋白质的溶剂。例如,将蛋白质变性的强酸性溶剂、强碱性溶剂作为本发明中使用的溶剂是不适合的。溶剂基于极性的高低而可以分类为高极性溶剂(亲水性溶剂)和低极性溶剂(疏水性溶剂),但在本说明书中任一种溶剂都包含。在高极性溶剂中,除了水以外,还包含一部分有机溶剂,例如,低级醇(甲醇、乙醇等)、和乙酸。此外,在低极性溶剂中,包含其它大量有机溶剂(低极性有机溶剂),例如,己烷、甲苯、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烯、丙酮、乙醚、二甲苯、四氯化碳、乙酸甲酯、乙酸乙酯、四氢呋喃、和乙腈等。在鉴于操作(包含废液处理等)的容易性、安全性、和购入成本的情况下,水(包含温水和热水)作为本发明的溶剂是特别优选的。

在本说明书中所谓“溶剂可溶性”,是指能够溶解于上述溶剂的性质。因此,所谓“溶剂可溶性(的)基材”,是指能够溶解于特定溶剂的基材。

在本说明书中所谓“热易熔性(或热易熔性)”,是指能够通过热而容易地熔融的性质。所谓“热易熔性(的)基材”,是指在大气压下,在常温(15℃~25℃)下为固体状态,通过加热进行熔融而能够变为液体状态的基材。热易熔性基材的熔点只要低于袋蛾幼虫绢丝损伤、热改性、或熔融的温度即可。袋蛾幼虫绢丝如果超过260℃则开始热分解,因此熔点只要为至少260℃以下即可。优选为200℃以下,更优选为150℃以下、140℃以下、130℃以下、或120℃以下。为了减少加热成本,不将袋蛾幼虫绢丝暴露于过度高温,优选熔点为高于常温的温度,并且为100℃以下。例如,40℃~100℃、45℃~98℃、50℃~95℃、55℃~90℃、60℃~85℃、65℃~80℃、或70℃~75℃的范围是适当的。

2.生产方法

将本方案的工序流程示于图2a和图2b中。如该图中所示那样,本方案的生产方法由第1流程(图2a)和第2流程(图2b)的独立的2个流程构成。

2-1.前处理

对本发明的方法所使用的袋蛾幼虫的前处理进行说明。

在本方法中,第1流程和第2流程都在配置工序和吐丝工序中使用活着的袋蛾幼虫。然而,在这些工序中原则上不对袋蛾幼虫喂食。在本发明中,袋蛾幼虫的每单位时间的移动距离越长则可以获得越多的支架绢丝。然而,原因是在采丝中进行了喂食的情况下,具有袋蛾幼虫沉醉于进食,几乎不进行移动的可能性。然而,所谓吐丝,说起来相当于在体内合成并蓄积的蛋白质(袋蛾幼虫绢丝)的释放,因此在移动时袋蛾幼虫消耗大量的能量和蛋白质。因此,期望供于本发明的生产方法的袋蛾幼虫作为前处理而预先充分喂食。喂食方法、喂食时间没有限定。只要直到袋蛾幼虫停止摄食为止供给充分量的食物即可。

此外优选在喂食后使其排便。这是为了不因为粪而使袋蛾幼虫吐出的支架绢丝污染。排便处理只要在喂食完成后,在通常的饲养温度下放置对于排便而言充分的时间足以。例如,只要在10~30℃、优选为15~25℃的温度下放置30分钟以上、1小时以上、2小时以上、3小时以上、4小时以上、6小时以上、8小时以上、或24小时以下、20小时以下、18小时以下、15小时以下、12小时以下、或10小时以下即可。

2-2.第1流程

在第1流程(图2a)中,以基材使用溶剂可溶性物质作为特征。本流程包含作为必需工序的配置工序(s0101)、吐丝工序(s0102)、溶解工序(s0104)、和分离工序(s0106)、以及作为选择工序的回收工序(s0103)、洗涤工序(s0107)、和干燥工序(s0108)。以下,对各工序进行说明。

2-2-1.配置工序

“配置工序”(s0101)为将袋蛾幼虫与溶剂可溶性基材配置在一起的工序,是本发明中的必需工序。

在本工序中使用的溶剂可溶性基材只要可溶于上述溶剂,就没有特别限定,但这里分类为水溶性基材(水可溶性原材料)和低极性溶剂可溶性基材,以下具体进行说明。

在本说明书中所谓“水溶性基材”,是指由可溶于水的物质构成,在干燥环境下为固体状态的基材。所谓“干燥环境下”,是指在标准状态(在15℃~25℃下大气压条件)下,并且湿度50%以下、优选为40%以下、30%以下、20%以下、或10%以下的环境。作为水溶性基材的具体例,可举出明胶、淀粉、和普鲁兰多糖等。本工序中使用的水溶性基材没有限定,可以为选自上述组中的1种、或2种以上基材的组合。水溶性基材不仅可以为可溶于水(纯水)的情况,而且也可以为可溶于包含1种或2种以上溶质的水溶液的情况。

在本说明书中所谓“低极性溶剂可溶性基材”,是指由可溶于低极性溶剂的物质构成,在上述标准状态下为固体的基材。这里所谓“低极性溶剂”,主要是指低极性有机溶剂。具体而言,可举出己烷、甲苯、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烯、苯、丙酮、乙醚、二甲苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、四氯化碳和乙腈等。作为低极性溶剂可溶性基材的例子,没有限定,可举出聚苯乙烯、乙酸乙烯酯、乙酸纤维素、丙烯酸系树脂、和聚碳酸酯。只要可溶于同一溶剂,则可以为2种以上低极性溶剂可溶性基材的组合。

本工序中使用的溶剂可溶性基材的厚度没有限定。在使基材过厚的情况下,基材本身能够具有刚性,但另一方面,基材的制造成本变高,并且在溶解工序中基材难以溶解,或在分离工序中基材与支架绢丝的分离难以进行。另一方面,在使基材过薄的情况下,抑制基材的制造成本,此外溶解工序中的基材的溶解、分离工序中的基材与支架绢丝的分离变得容易,但另一方面,基材本身的刚性丧失因此不能保持一定形状,不能发挥作为基座的功能。因此,只要考虑基材的制造成本、刚性、之后工序中的处理的进行容易性等来适当确定即可。通常,在水溶性基材的情况下,没有限定,但基材平均厚度优选为0.5mm以上、0.6mm以上、0.7mm以上、0.8mm以上、0.9mm以上、1.0mm以上、1.2mm以上、或1.5mm以上,进一步优选为3.0mm以下、2.8mm以下、2.5mm以下、2.2mm以下、或2.0mm以下。另外,在由水溶性基材的平均厚度为0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm、或低于0.5mm那样的薄膜构成的情况下,基材本身没有保持一定形状的刚性,因此可以使基材配置在具有所希望的形状的适当的支持体上。

在本说明书中所谓“支持体”,是可以通过在其表面配置溶剂可溶性基材,从而向溶剂可溶性基材赋予刚性和/或形状的构件。支持体为在本发明的生产方法中使用的选择性构成要素,可以根据需要使用。

支持体的材质只要具有能够保持一定形状的程度的刚性,就没有特别限定。可举出例如,玻璃、金属、塑料、合成橡胶、陶瓷、或纸、植物片(例如,包含木片)、动物片(例如,包含骨片、贝壳、海绵)。也可以以后述的热易熔性基材作为支持体。此外,也可以以与作为吐丝基座使用的溶剂可溶性基材性质不同的溶剂可溶性基材作为支持体。例如,可举出以水溶性基材的薄膜作为吐丝用的溶剂可溶性基材,将该水溶性基材粘贴于表面的低极性溶剂可溶性基材作为支持体的情况。

在本工序中使用的基材的形状和大小没有限定。例如,形状可以为片状或板状的平面形状,可以为3维的立体形状。在想要获得由袋蛾幼虫的支架绢丝形成的平面形状的无纺织物的情况下,能够通过使用平面形状的基材,使在其平面部的整面进行吐丝来实现。此外,在想要获得由具有所希望的立体形状的支架绢丝形成的无纺织物的情况下,能够通过使用具有该所希望的立体形状的基材,在基材的整个表面进行吐丝来实现。具有这样的立体形状的无纺织物例如能够成为再生医疗中的支架(scaffold)材料。

基材的大小也只要为根据需要的大小即可,但如果鉴于支架绢丝为随着移动而被吐出的袋蛾幼虫绢丝,则虽然没有限定,但下限优选为与袋蛾幼虫的大小袋蛾幼虫的体长同等以上的大小。例如,长轴、长径可以为1cm以上、2cm以上、3cm以上、4cm以上、或5cm以上。另一方面,无论基材的大小的上限,但在长轴、长径为10cm以上、15cm以上、20cm以上、25cm以上、或30cm以上的情况下,优选使多个袋蛾幼虫吐丝。

所谓“将袋蛾幼虫与溶剂可溶性基材配置在一起”,是指以袋蛾幼虫能够与溶剂可溶性的基材表面接触的方式将两者定位。例如,可以在基材上直接配置袋蛾幼虫,也可以为袋蛾幼虫通过移动而可以到达基材上那样的配置。作为后者的具体例,可举出在没有盖的广口塑料容器的底面放置袋蛾幼虫后,用溶剂可溶性基材盖于该容器的情况。由于袋蛾幼虫喜欢高的位置,因此顺着广口塑料容器的侧面进行移动,在到达相当于容器顶部的基材下表面后,在那里一边移动一边吐出支架绢丝。

另外,无论配置的袋蛾幼虫的种类、个体数。例如,相对于每1个吐出支架绢丝的基材,可以一次配置1只袋蛾幼虫,也可以配置多只。此外,也无论配置的袋蛾幼虫的种类、虫龄。在配置多只的情况下,各个体可以为同一种、同一虫龄,也可以将不同种类、不同虫龄的袋蛾幼虫混合。

2-2-2.吐丝工序

“吐丝工序”(s0102)为使袋蛾幼虫移动,在上述基材表面上吐出支架绢丝的工序,是本发明中的必需工序。

本工序的期间根据袋蛾幼虫的种类、虫龄、所使用的个体数而变动,因此没有限定。可以继续进行直到必要量的支架绢丝被吐丝在基板上为止。作为一例,在使用大袋蛾的袋蛾幼虫的末龄1只,在直径9cm的圆形基材上进行吐丝的情况下,可以使其吐丝1天以上、2天以上、3天以上、4天以上、5天以上、6天以上、7天以上。支架绢丝如上述那样随着袋蛾幼虫的移动而被吐丝,因此所得的支架绢丝与基材上的袋蛾幼虫的移动距离成比例。因此,与用单独的袋蛾幼虫进行吐丝相比,在用多只进行吐丝时吐丝工序的时间短。此外,由于在不进食的情况下连续吐丝,因此在本工序中,袋蛾幼虫有时经常停止吐丝。在那样的情况下,也可以与新的袋蛾幼虫交换,接着继续吐丝工序。

为了使袋蛾幼虫的每单位时间的吐丝量变多,优选本工序中的温度和湿度没有变化、或变化少。优选温度为20℃左右,例如为15℃~25℃、或18℃~22℃的范围内,湿度为50%左右,例如为40%~65%、或45%~60%的范围内。本工序中的明暗期没有特别限制,可以为仅明期,但也可以施与周期性的明暗期。例如,可以为在24小时中,使明期为6小时~18小时、7小时~17小时、8小时~16小时、9小时~15小时、10小时~14小时、11小时~13小时、或12小时,使剩下为暗期的周期。

2-2-3.回收工序

“回收工序”(s0103)为将在吐丝工序中使用的袋蛾幼虫与巢一起回收的工序,是本发明中的选择工序。本工序的目的是将不需要的袋蛾幼虫从基材上分离并进行回收。

在吐丝工序后的基材上,处于与被吐出的支架绢丝一起,混合存在有吐出支架绢丝的袋蛾幼虫的状态。然而,在接下来的溶解工序中不需要袋蛾幼虫。此外,即使为吐丝工序期间内,也不需要停止了吐丝的袋蛾幼虫。进一步,在溶解工序中与基材、支架绢丝一起将袋蛾幼虫用溶剂进行了处理的情况下,可能产生由袋蛾幼虫的体液、巢所使用的枯叶等的提取液引起的袋蛾幼虫绢丝的不期望的染色、巢绢丝的混合存在可能性、由袋蛾幼虫、巢引起的基材溶解效率的降低。因此,虽然本工序为选择工序,但优选在溶解工序前回收。

从基材回收袋蛾幼虫的方法没有限定。可以利用将袋蛾幼虫从基材分离的所有方法。例如,可以将与基材接触的袋蛾幼虫连同巢一起剥离。然而,在发明的目的上,优选为可以尽可能减少对支架绢丝造成的损伤的方法。例如,可以以将支架绢丝自发从基材脱离的方式进行诱导。作为该方法的具体例,可举出利用上述袋蛾幼虫向高处移动的性质,使在那以前配置在容器的顶部位置的基材通过上下反转而成为底面的方法。只要在使袋蛾幼虫移动到容器侧面后,回收基材即可。此外,可举出加热基材的方法。袋蛾幼虫为了躲避高温而自发从基材脱离,因此只要在移动后回收基材即可。加热温度只要为常温以上,不对袋蛾幼虫绢丝带来损伤,并且基材不熔融的温度即可。例如,只要为30℃以上、33℃以上、35℃以上、38℃以上、40℃以上、42℃以上、45℃以上、48℃以上、或50℃以上、而且80℃以下、75℃以下、70℃以下、65℃以下、60℃以下、或55℃以下即可。

另外,回收的袋蛾幼虫可以在喂食后再利用于本发明的生产方法。

2-2-4.溶解工序

“溶解工序”(s0104)为将溶剂可溶性基材用溶剂溶解的工序,是本发明中的必需工序。在本工序中固体状态的溶剂可溶性基材被溶解而变为液体状态。

本工序中使用的溶剂使用能够溶解在吐丝工序中使用的溶剂可溶性基材的溶剂。例如,在吐丝工序中使用了水溶性基材的情况下,溶剂为水(纯水)、或包含1种或2种以上溶质的水溶液。此外,在吐丝工序中使用了低极性溶剂可溶性基材的情况下,为能够溶解该基材的低极性溶剂。作为具体例,在低极性溶剂可溶性基材为聚苯乙烯、丙烯酸系树脂的情况下,溶剂可以利用己烷、二甲苯、氯仿、四氯化碳等各种低极性溶剂。

在本工序中使用的溶剂的温度只要为不损伤、不改性且不溶解袋蛾幼虫绢丝的温度,并且为该溶剂的沸点以下,就没有特别限定。通常只要为室温范围,例如1℃~35℃、5℃~32℃、10℃~30℃、12℃~27℃、15℃~25℃、或18℃~20℃即可。然而,一般而言溶质的溶剂温度越高则易于溶解的物质越多。特别是在水溶性基材的情况下,水温越高则基材的溶解时间越短。因此,为了将基材迅速溶解,优选溶剂温度高。例如,在溶剂为水的情况下,水温在大气压下优选为35℃以上、38℃以上、40℃以上、42℃以上、45℃以上、48℃以上、50℃以上、52℃以上、55℃以上、58℃以上、60℃以上、62℃以上、65℃以上、68℃以上、70℃以上、72℃以上、75℃以上、78℃以上、80℃以上、82℃以上、85℃以上、88℃以上、90℃以上、92℃以上、95℃以上、和98℃以上。另外,溶剂可以在本工序前预先、和/或在本工序中加热。

基材的溶解方法只要是可以将溶剂可溶性基材与溶剂接触的方法,就没有特别限定。可举出例如,在溶剂中浸渍溶剂可溶性基材的方法、向溶剂可溶性基材喷雾或喷射溶剂的方法。被吐出的支架绢丝可以与溶剂接触。在将溶剂可溶性基材浸渍于溶剂的情况下,为了提高溶解效率,可以将该溶剂使用例如搅拌子、搅拌棒进行搅拌。

溶解时间为直到溶剂可溶性基材被溶剂完全溶解为止的时间。具体的时间只要基于基材的材质、以及溶剂的种类、温度和量来适当确定即可。例如,在基材为聚苯乙烯,浸渍于二甲苯或四氯化碳的溶剂而进行了处理的情况下,在常温下下限只要为5秒以上、10秒以上、15秒以上、20秒以上、25秒以上、30秒以上、或45秒以上、50秒以上、或60秒以上即可。此外,上限只要为10分钟以下、8分钟以下、5分钟以下、3分钟以下、或2分钟以下即可。

2-2-5.分离工序

“分离工序”(s0106)为将溶解了的溶剂可溶性基材与支架绢丝分离的工序,是本发明中的必需工序。在溶解工序后,溶解了基材的溶剂与袋蛾幼虫绢丝的分离方法没有限定。支架绢丝为纤维状的固体,与此相对,包含基材的溶剂为液体,因此可以利用现有的固体与液体的分离方法。例如,只要通过使用了脱水装置等的离心分离法进行分离即可。此外,在不经过上述回收工序的情况下,作为袋蛾幼虫主体、巢、和偶尔其粪也作为固体而残存。在该情况下,没有限定,例如,可以使支架绢丝缠绕于棒等,从溶剂进行分离,从而将支架绢丝从袋蛾幼虫等也同时分离。

在本工序后,可以获得作为目标的袋蛾幼虫的支架绢丝。

2-2-6.洗涤工序

“洗涤工序”(s0107)为将分离了的支架绢丝洗涤的工序。本工序为选择工序,只要根据需要进行即可。在获得不混入溶剂可溶性基材的纯的支架绢丝的情况下,优选选择本工序。

在分离工序后获得的支架绢丝中,有时溶剂可溶性基材溶解了的溶剂残留。在该情况下,溶剂气化,从而具有溶解了的溶剂可溶性基材再聚合的可能性,因此溶剂优选通过洗涤而完全除去。此外,在该工序中,附着于支架绢丝的粪的一部分等也可以同时除去。

在本工序中,洗涤所使用的洗涤液可以为在溶解工序中使用的溶剂。在溶解工序中使用了低极性溶剂的情况下,也可以使用与该低极性溶剂亲和性高的其它溶剂作为洗涤液。优选为挥发性高的洗涤液。作为一例,在溶解工序中将二甲苯用于溶剂的情况下,可以使作为其它低极性溶剂的甲苯、苯、作为极性溶剂的乙醇为洗涤液。然而,优选将不包含其它成分的溶剂用于洗涤液。例如,在使用了水溶性基材的情况下,洗涤液与包含其它溶质的水溶液相比,优选为纯水(包含温水)。

洗涤方法只要是可以从支架绢丝除去在溶解工序中使用的溶剂的方法,就没有限定。可以向支架绢丝喷射洗涤液,也可以浸渍于洗涤液。也可以在洗涤后通过与分离工序同样的方法而将附着于支架绢丝的洗涤液除去。

洗涤次数没有限定。可以进行1次或多次。在本说明书中所谓“多次”,例如,是指2~20次、2~15次、2~10次、2~7次、2~5次、2~4次或2~3次。一般而言洗涤优选进行多次。在进行多次洗涤的情况下,各次中使用的洗涤液可以相同,也可以不同。此外,洗涤方法也可以相同,也可以不同。

2-2-7.干燥工序

“干燥工序”(s0108)为将采集的支架绢丝干燥的工序,是在本发明中根据需要进行的选择工序。在上述分离工序后、或在上述洗涤工序后获得的支架绢丝中,溶剂或洗涤液残留。在本工序中,是将分离工序后、或洗涤工序后的残存于支架绢丝的溶剂或洗涤液通过干燥而除去的工序。在本工序后可以获得目标的支架绢丝。

干燥方法只要可以不使支架绢丝改性或变质,减少残留的溶剂或洗涤液的量,就没有特别限定。可举出例如,暴露于外部空气而使溶剂、洗涤液气化的自然干燥法(包含太阳晒干)、使用送风装置等而接触暖风、冷风的风干法、在密闭空间内与除湿剂一起放置一定期间的除湿干燥法、通过加热而使溶剂、洗涤液蒸发干燥的加热干燥法、在容器内使用真空泵等进行脱气使其蒸发的减压干燥法、或它们的组合。

干燥时间只要根据所使用的溶剂或洗涤液、和干燥方法等来适当确定即可。例如,在使用了二甲苯或乙醇那样的易于气化的溶剂或洗涤液的情况下,在通过风干方法而进行干燥的情况下,干燥时间为5秒~10分钟、10秒~5分钟、或20秒~3分钟足以。

2-3.第2流程

在第2流程(图2b)中,以基材使用热易熔性物质作为特征。本流程包含作为必需工序的配置工序(s0101)、吐丝工序(s0102)、熔融工序(s0105)、和分离工序(s0106)、以及作为选择工序的回收工序(s0103)、洗涤工序(s0107)、和干燥工序(s0108)。以下,对各工序进行说明。

2-3-1.配置工序

第2流程的配置工序(s0101)为必需工序,基本上与第1流程的配置工序相同。因此,这里仅对与第1流程的配置工序不同点进行说明。

本工序在基材不使用溶剂可溶性基材而使用热易熔性基材方面与第1流程的配置工序不同。

热易熔性基材的种类没有限定。可以使用具有上述定义中说明的热易熔性基材的特性的所有原材料。作为在第2流程中能够使用的热易熔性基材的具体例,可举出蜡。蜡包含木蜡等植物系蜡、蜜蜡等动物系蜡。此外,关于热易熔性基材的形状、大小,按照第1流程的溶剂可溶性基材的形状、大小。

2-3-2.吐丝工序

第2流程的“吐丝工序”(s0102)是必需工序,除去基材使用热易熔性基材方面与第1流程的吐丝工序不同,其余与第1流程的吐丝工序相同。因此,本工序只要按照第1流程的吐丝工序进行即可。

2-3-3.回收工序

第2流程的“回收工序”(s0103)是必需工序,基本上与第1流程的回收工序相同。因此,本工序只要按照第1流程的回收工序进行即可。

2-3-4.熔融工序

“熔融工序”(s0105)是第2流程特征性的必需工序,是将热易熔性基材进行加热熔融的工序。在本工序中固体状态的基材被溶解而变为液体状态。

在本工序中,用于将热易熔性基材熔融的加热温度高于热易熔性基材的熔点,只要是不损伤、不热改性、且不溶解袋蛾幼虫绢丝的温度,就没有特别限定。作为加热温度的下限的熔点根据热易熔性基材不同而不同,因此只要根据所使用的热易熔性基材来适当确定即可。此外,如果如上述那样为260℃以下则袋蛾幼虫绢丝不发生热分解,因此加热温度的上限只要为260℃以下即可。然而,如果将袋蛾幼虫绢丝长时间暴露于超过200℃的高温下,则不能排除通过热而损伤或改性的可能性,因此加热温度的上限优选为所使用的热易熔性基材的熔点+50℃以下、熔点+45℃以下、熔点+40℃以下、熔点+35℃以下、熔点+30℃以下、熔点+25℃以下、熔点+20℃以下、熔点+15℃以下、熔点+10℃以下、或熔点+5℃以下。

基材的熔融方法只要是可以将热易熔性基材加热的方法,就没有特别限定。可举出例如,将热易熔性基材配置在加热器或电热板上进行加热的方法、配置在微波烘箱(微波炉)内进行加热的方法、接触热风的方法、此外如果热易熔性基材的熔点小于100℃则通过放入开水中烫而进行熔融的方法等。

熔解时间为直到热易熔性基材完全熔融为止的时间。具体的时间只要基于热易熔性基材的材质和加热温度来适当确定即可。例如,在基材为熔点62℃的蜜蜡的情况下,如果加热温度为80℃,则熔解时间可以为30分钟、40分钟、50分钟、60分钟、70分钟、80分钟、或90分钟。

2-3-5.分离工序

“分离工序”(s0106)为必需工序,是将支架绢丝与成为液体状态的热易熔性基材分离的工序。第2流程的分离工序为与第1流程的分离工序基本上相同的步骤。在第1流程中,将溶剂可溶性基材溶解了的溶剂与支架绢丝分离,与此相对,在第2流程的本工序中,在成为液体状态的热易熔性基材这点不同。支架绢丝为纤维状的固体,与此相对,本工序的热易熔性基材在熔融工序中成为液体状态,因此只要按照第1流程的分离工序,利用现有的固体与液体的分离方法即可。然而,在本工序中如果温度低于热易熔性基材的熔点,则热易熔性基材通过再聚合而开始凝固。因此,在本工序前、工序中使热易熔性基材不进行再聚合。例如,只要在本工序中也在与熔融工序同等程度的温度下继续加热,或施与阻聚剂或聚合抑制剂,或在本工序中加入在接下来说明的洗涤工序中使用的稀释液,形成热易熔性基材与稀释液的混合液状态而进行分离即可。

2-3-6.洗涤工序

“洗涤工序”(s0107)是选择工序,是将分离了的支架绢丝洗涤的工序。第2流程的洗涤工序也与第1流程的洗涤工序基本上为相同步骤。然而,与第1流程不同,在第2流程中,在熔融了的热熔融性基材附着于分离后的支架绢丝方面不同。因此,这里仅对该不同点具体进行说明。

在本工序中,如果温度低于热熔融性基材的熔点,则附着的基材再聚合而凝固。因此,期望热熔融性基材通过洗涤而完全除去。

洗涤所使用的洗涤液只要是不使支架绢丝损伤、改性、或溶解,并且比所使用的热熔融性基材的熔点高的温度的溶剂,就没有特别限定。例如,在热易熔性基材为熔点62℃的蜜蜡的情况下,通过使用70℃以上的水作为洗涤液,可以将附着于支架绢丝的蜜蜡熔融除去。更优选的洗涤液为与热易熔性基材的亲和性高的稀释液。在该情况下,稀释液的温度不需要一定高于热易熔性基材的熔点。这里所谓“稀释液”,是指熔融了的热易熔性基材可以容易地溶解的溶剂。例如,如果热易熔性基材为蜜蜡,则氯仿、四氯化碳、二甲苯等溶剂能够成为稀释剂。

2-3-7.干燥工序

第2流程的“干燥工序”(s0108)是选择工序,并且与第1流程的干燥工序相同。因此,本工序只要按照第1流程的干燥工序进行即可。

2-4.效果

在不带来机械损伤的情况下采集吐丝于基材上的袋蛾幼虫的支架绢丝具有在以往技术中困难这样的问题。

根据本发明的采丝方法和丝块生产方法,不是将袋蛾幼虫在基材上吐丝的支架绢丝剥离而进行采丝,而是通过将基材本身溶解或熔融,将成为液状的基材与纤维状的袋蛾幼虫绢丝分离,从而可以解决上述问题,稳定地获得仅由具备力学上优异特性的袋蛾幼虫的支架绢丝形成的丝块。

3.由支架绢丝制成的无纺织物

3-1.概要

本发明的第2方案为由袋蛾幼虫绢丝的支架绢丝制成的无纺织物。本发明的无纺织物由使用第1方案的生产方法获得的丝块制成。

3-2.构成

通过第1方案的生产方法获得的丝块丝具有在基材上任凭袋蛾幼虫的移动而被吐丝这样的性质,呈现网眼状。此外,在以几层叠层的方式被吐丝的情况下,在基材上已经形成无纺织物的形态。因此,由通过第1方案的生产方法获得的袋蛾幼虫的支架绢丝形成的丝块可以利用其本身作为无纺织物。

此外,在第1方案的生产方法中,使基材为立体形状,在其整面叠层支架绢丝的情况下,所得的丝块能够成为追踪了基材的立体形状的形状的无纺织物。通过使基材的形状为所希望的立体形状,例如,可以作为再生医疗中的培养细胞的支架材料,作为没有对人体的影响的天然无纺织物而利用。

进一步,也可以将通过第1方案的生产方法而获得的丝块通过现有的无纺织物的制法而进一步制成无纺织物。作为现有的无纺织物的制法,没有限定,可以利用水刺法、针刺法。

实施例

<使用了水溶性基材的袋蛾幼虫绢丝的丝块生产方法>

(目的)

使用本发明的方法,生产由袋蛾幼虫的支架绢丝构成的丝块。

(方法和结果)

袋蛾幼虫使用了大袋蛾的末龄幼虫(大袋蛾袋蛾幼虫)。基材使用了明胶作为溶剂可溶性基材的水溶性基材。

(1)明胶浇铸膜的制作

在医疗用胶囊中使用的明胶容易地溶解于40℃以上的水。因此,使用明胶胶囊而制作明胶浇铸膜,作为使支架绢丝吐丝的基材。在烧杯中准备适量自来水,使用热搅拌器进行加热直到沸腾为止。在沸腾后,将明胶胶囊(カプスゲル·ジャパン株式会社制)以浓度成为1wt%的方式溶解。在溶解后,将溶液以铺满9cm塑料培养皿的底面整体的量(10ml)投入,在室温下使其干燥。由此,作为水溶性基材而获得直径9cm、厚度约0.1mm的明胶浇铸膜(图3a)。塑料培养皿直接作为基材的支持体而使用。

(2)袋蛾幼虫的配置和吐丝

作为吐丝用容器,使用了冰杯(ミネロン化成工业株式会社制)。将每1个容器1只的大袋蛾袋蛾幼虫投入到冰杯后,将在上述(1)中制作的作为水溶性基材的明胶浇铸膜连同作为支持体的塑料培养皿作为冰杯的上盖,以明胶浇铸膜成为下表面的方式被覆。然后,用养护带将塑料培养皿固定于冰杯(图3b)。接着,在未喂食的状态下在温度25℃、明暗比=16:8的条件下使袋蛾幼虫吐丝5天。然而,最初投入的袋蛾幼虫在第2天吐丝行动停滞了因此进行回收,替换成新的大袋蛾的末龄袋蛾幼虫。

(3)明胶浇铸膜的回收和溶解

在吐丝后,将明胶浇铸膜和塑料培养皿从冰杯分离。在该时刻在明胶浇铸膜表面吐出无数的支架绢丝(图3c)。接着,将明胶浇铸膜从塑料培养皿剥离(图3d),在沸水中在搅拌条件下浸渍5分钟(图3e)。在明胶浇铸膜完全溶解于沸水后,取悬浮于沸水的支架绢丝。然后,用新的沸水洗涤所取的支架绢丝,在室温下进行了干燥。其结果,获得了图3f所示的支架绢丝。将采丝后的支架绢丝的表面用实体显微镜(stereomicroscope)进行了确认,结果未确认到明胶残留物。通过以上明确了,通过本发明的袋蛾幼虫绢丝的丝块生产方法,可以获得仅由纯的支架丝构成的丝块。

在本说明书中引用的全部出版物、专利和专利申请通过直接引用而并入到本说明书中。

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