JP2014029054A - 原着タンパク質繊維及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストが安く、原着色素が繊維内に均一に分散し、鮮やかな色調を発現できる原着タンパク質繊維を提供する。
【解決手段】本発明の原着タンパク質繊維は、絹フィブロイン及びクモ糸タンパク質から選ばれた少なくとも一つからなるタンパク質であり、前記タンパク質繊維を１００質量％としたとき、前記絹フィブロインが０〜１００質量％及び前記クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドが１００〜０質量％である原着タンパク質繊維であり、前記原着タンパク質繊維は、原着色素を含有し、前記原着色素は、酸性染料、塩基性染料、蛍光染料、直接染料、分散染料、植物色素、食品用天然色素及びカーボンブラックから選ばれる少なくとも一つの原着色素である。
【選択図】図１

Description

本発明は紡糸工程以前で原着色素が添加された原着タンパク質繊維に関する。

タンパク質繊維は再生絹繊維であるフィブロイン繊維、人工クモ糸繊維などが知られている。これらの繊維の原着繊維もすでにいくつか提案されている。例えば特許文献１にはヘキサフルオロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）溶媒中に絹フィブロインとヘマチンを加えてメタノール凝固液に押し出して紡糸し、冷延伸することが提案されている。人工クモ糸繊維としては例えば特許文献２の実施例６にはＳｕｄａｎ Ｒｅｄ， Ｎｉｌｅ Ｒｅｄ（いずれも顔料）を紡糸液に添加することが記載され、実施例７にはＧｒｅｅｎ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｉｎ（緑色蛍光タンパク質，ＧＦＰ）を紡糸液に添加することが記載されている。

しかし、顔料は紡糸液への分散性に問題があり、ＧＦＰはコストが高いという問題がある。紡糸液への分散性又は溶解性が悪いと、紡糸工程での糸切れが発生するばかりでなく、均一組成の原着繊維が得にくいという問題がある。加えて、鮮やかな色が発現しにくい問題があった。

ＷＯ２００８／００４３５６号公報 ＷＯ２０１１／１１３５９２号公報

本発明は前記従来の問題を解決するため、コストが安く、原着色素が繊維内に均一に分散し、鮮やかな色調を発現できる原着タンパク質繊維を提供する。

本発明の原着タンパク質繊維は、絹フィブロイン及びクモ糸タンパク質から選ばれた少なくとも一つからなるタンパク質であり、前記タンパク質繊維を１００質量％としたとき、前記絹フィブロインが０〜１００質量％及び前記クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドが１００〜０質量％である原着タンパク質繊維であって、前記原着タンパク質繊維は、原着色素を含有し、前記原着色素は、酸性染料、塩基性染料、蛍光染料、直接染料、分散染料、植物色素、食品用天然色素及びカーボンブラックから選ばれる少なくとも一つの原着色素であることを特徴とする。

本発明は、紡糸液に原着色素を添加して得られた原着タンパク質繊維とすることにより、コストが安く、原着色素が繊維内に均一に分散し、鮮やかな色調を発現できる原着タンパク質繊維を提供できる。絹フィブロインとクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドとの混合割合によっては、金属光沢を発現するほどの鮮やかな反射性のある繊維とすることもできる。

図１は本発明の一実施例における製造工程を示す説明図である。 図２Ａ−Ｂは本発明の別の実施例における製造工程を示す説明図であり、図２Ａは紡糸工程、図２Ｂは延伸工程を示す。 図３は本発明の別の実施例における製造工程を示す説明図である。 図４Ａは家蚕繭糸の模式的断面図、図４Ｂは家蚕繭糸の構造を示す模式的説明図である。

（１）原着色素
本発明の繊維は、原着色素（以下、着色剤ともいう。）が紡糸液に添加され、紡糸された原着タンパク質繊維である。着色剤は染料及び顔料から選ばれる少なくとも一つが好ましい。染料は様々な色調を出せるものがあり、紡糸液に溶解又は分散しやすい。本発明の紡糸工程においては染料が変質するほどの高熱は受けないので多くの染料を使用できる。また顔料は耐候性が高い利点がある。さらに好ましい着色剤は、繊維用酸性染料、繊維用塩基性染料、繊維用蛍光染料、繊維用直接染料、繊維用分散染料、植物色素、食品用天然色素及びカーボンブラックから選ばれる少なくとも一つの着色剤が好ましい。これらの着色剤は紡糸液への分散性が良好で、異物も発生しにくい。

この中でも酸性染料及び植物色素は、絹フィブロイン単独、クモ糸タンパク質に由来するポリペプチド単独、絹フィブロインとクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドの混合組成のいずれにも相性が良好で、鮮明な色調を発現する。絹フィブロインとクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドとの混合割合によっては、金属光沢を発現するほどの鮮やかな反射性のある繊維とすることもできる。蛍光染料はクモ糸タンパク質に由来するポリペプチド単独の原着繊維に有用で、強い蛍光色を発現する。着色剤の存在量はタンパク質繊維１００質量％に対して０．１〜２質量％が好ましい。前記の範囲であれば、均一分散性が高い。本発明の着色剤は、ヘマチン、Ｓｕｄａｎ Ｒｅｄ， Ｎｉｌｅ Ｒｅｄ（いずれも顔料）、Ｇｒｅｅｎ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｉｎ（ＧＦＰ，緑色蛍光タンパク質）を含まない。顔料は紡糸液への分散性に問題があり、ＧＦＰはコストが高いという問題がある。

（１ａ） 酸性染料：酸性染料は絹、羊毛、ナイロン繊維を染色する染料である。スルホン酸基、カルボキシル基等の酸性基を含む色素酸のナトリウム塩である。Ｄ−ＳＯ₃Ｎａ， Ｄ−ＣＯＯＮａの一般式で示される。
（１ｂ） 塩基性染料：塩基性染料は絹、羊毛を染色する染料である。芳香族環に置換した−ＮＨ₂，−ＮＨＲ，−ＮＲ（Ｒは炭素数１−３のアルキル基）が塩酸などの酸成分と塩を作っており、一般式はＤ−ＮＨ₃ ⁺Ｃｌ^-で示される。アクリル系合成繊維により染まり日光堅牢度の高いカチオン染料も塩基性染料である。本発明に適用すると紡糸液の粘度上昇が認められる。
（１ｃ） 蛍光染料：蛍光染料は紫外線を吸収してそれより波長の長い青紫色の光を発する性質を持っている。繊維の黄ばみをなくして白く見せるために使用される染料である。本発明のクモ糸タンパク質に由来するポリペプチド単独の原着繊維に蛍光染料を適用すると強い蛍光色を発現することから、夜間着用する外着、マーカー、商品タグなどに好適である。
（１ｄ） 直接染料：直接染料は絹、羊毛を染色する染料である。スルホン酸基を含む色素酸のナトリウム塩であり、Ｄ−ＳＯ₃Ｎａの一般式で示される。
（１ｅ） 分散染料：分散染料は分散剤（界面活性剤）によって水に微粒子状に分散させた状態で染色するために用いる染料である。アントラキノン系のものが大部分を占める。分子量は比較的小さい。本発明に適用すると凝固浴での脱落が認められる。
（１ｆ）植物色素：ベニバナ黄色素、クチナシ黄色素、クチナシ青色素、パプリカ色素、アナトー色素、β−カロチン色素、カカオ色素、アントシアニン系色素等がある。人体に対して安全であり、食品用天然色素としても認められている。本発明の原着繊維に適用すると手術用縫合糸などに使用できる。
（１ｇ）食品用天然色素：前記植物色素のほか、カラメル色素、ベニコウジ色素、ラック色素、コチニール色素、植物炭末色素などがある。植物色素と同様に手術用縫合糸などに使用できる。
（１ｈ）カーボンブラック：カーボンブラックはタンパク質繊維を黒色に着色するのに有用である。黒色原着タンパク質繊維は人工毛髪に好適である。

（２）着色剤を溶解又は分散させる溶液
着色剤を溶解又は分散させる溶液としては、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ヘキサフルオロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）、ヘキサフルオロアセトン（ＨＦＡ）等が好ましい。このうち、コストや取扱い性の容易性からＤＭＳＯ又はＤＭＦが好ましい。ＤＭＳＯは融点１８．４℃、沸点１８９℃、ＤＭＦは融点−６１℃、沸点１５３℃であり、従来法で使用されているヘキサフルオロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）の沸点５９℃、ヘキサフルロアセトン（ＨＦＡｃ）の沸点−２６．５℃に比べると、沸点ははるかに高い。また、ＤＭＳＯ及びＤＭＦは、一般産業分野においてもアクリル繊維の重合、紡糸液として使用され、ポリイミドの重合溶媒としても使用されていることから、コストも安く安全性も確認されている物質である。ＤＭＳＯまたはＤＭＦに無機塩を加えると、さらに媒質の溶解度は上がる。無機塩としては、アルカリ金属ハロゲン化物（例えばＬｉＣｌ，ＬｉＢｒなど）、アルカリ土類金属ハロゲン化物（例えばＣａＣｌ₂）、アルカリ土類金属硝酸塩（例えばＣａ（ＮＯ₃）₂など）、チオシアン酸ナトリウム（例えばＮａＳＣＮなど）から選ばれる少なくとも一つである。溶解成分を１００質量％としたとき、無機塩の割合は０．１〜２０質量％の範囲が好ましい。無機塩を加えた場合は、最終的に得られる原着タンパク質繊維内にも微量に残る。着色剤は前記溶液に溶解又は分散させておく。次いで紡糸液と混合するか、又は紡糸液に使用する溶媒を加えその後に繊維形成能のあるタンパク質粉体を加えて紡糸液とする。

（３）絹フィブロイン
絹はカイコガ（Ｂｏｍｂｙｘ ｍｏｒｉ）の幼虫である蚕の作る繭から得られる繊維であり、図４Ａの家蚕繭糸の模式的断面図に示すように繭糸４０は２本のフィブロイン４１が外側のニカワ質（セリシン）４２で覆われる形で１本になっている。さらに詳しくは図４Ｂに示す家蚕繭糸の構造のように、フィブロイン４１は多数のフィブリル４３で構成され、フィブロイン４１の外側は４層のセリシン４２で覆われ、１本の繭糸４４が構成されている。実用的には精錬により外側のセリシン４２を溶解して取り除き、絹フィラメントとして衣料用途に使用されている。絹の比重は１．３３である。また、繊度は平均３．３ｄｅｃｉ ｔｅｘ，繊維長は１３００〜１５００ｍ程度が一般的である。繊度を平均としているのは、繭の外層部は太く、内側に行くほど細くなっており、全体として不均一な繊度となっていることによる。本発明で使用する絹フィブロインは、天然もしくは家蚕の繭または中古や廃棄のシルク生地を原料とし、絹フィブロインを覆うセリシンや、その他の脂肪分などを除去した絹フィブロインを精製し、絹フィブロイン凍結乾燥粉末としたものが好ましい。

（４）クモ糸タンパク質に由来するポリペプチド
本発明のタンパク質繊維は、クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドであってもよい。クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドとは、天然型クモ糸タンパク質に由来又は類似するものであればよく、特に限定されない。前記ポリペプチドは、強靭性に優れるという観点からクモの大瓶状線で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドであることが好ましい。前記大吐糸管しおり糸タンパク質としては、アメリカジョロウグモ（Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖｉｐｅｓ）に由来する大瓶状線スピドロインＭａＳｐ１やＭａＳｐ２、二ワオニグモ（Ａｒａｎｅｕｓ ｄｉａｄｅｍａｔｕｓ）に由来するＡＤＦ３やＡＤＦ４などが挙げられる。

上記組換えクモ糸タンパク質は、クモの小瓶状線で産生される小吐糸管しおり糸に由来する組換えクモ糸タンパク質であってもよい。上記小吐糸管しおり糸タンパク質としては、アメリカジョロウグモ（Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖｉｐｅｓ）に由来する小瓶状線スピドロインＭｉＳｐ１やＭｉＳｐ２が挙げられる。

その他にも、上記組換えクモ糸タンパク質は、クモの鞭毛状線（ｆｌａｇｅｌｌｉｆｏｒｍ ｇｌａｎｄ）で産生される横糸タンパク質に由来する組換えクモ糸タンパク質であってもよい。上記横糸タンパク質としては、例えばアメリカジョロウグモ（Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖｉｐｅｓ）に由来する鞭毛状絹タンパク質（ｆｌａｇｅｌｌｉｆｏｒｍ ｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ）などが挙げられる。

前記大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドとしては、式１：ＲＥＰ１−ＲＥＰ２（１）で示されるアミノ酸配列の単位を２以上、好ましくは４以上、より好ましくは６以上含むポリペプチドが挙げられる。なお、前記大吐糸管しおり糸タンパク質に由来する組ポリペプチドにおいて、式（１）：ＲＥＰ１−ＲＥＰ２（１）で示されるアミノ酸配列の単位は、同一であってもよく、異なっていてもよい。前記式（１）において、ＲＥＰ１はポリアラニンを意味している。

前記ＲＥＰ１において、連続して並んでいるアラニンは、２残基以上であることが好ましく、より好ましくは３残基以上であり、さらに好ましくは４残基以上であり、特に好ましくは５残基以上である。また、前記ＲＥＰ１において、連続して並んでいるアラニンは、２０残基以下であることが好ましく、より好ましくは１６残基以下であり、さらに好ましくは１４残基以下であり、特に好ましくは１２残基以下である。前記式（１）において、ＲＥＰ２は１０〜２００残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列であり、前記アミノ酸配列中に含まれるグリシン、セリン、グルタミン、プロリン及びアラニンの合計残基数がアミノ酸残基数全体に対して４０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上である。

大吐糸管しおり糸において、前記ＲＥＰ１は繊維内で結晶βシートを形成する結晶領域に該当し、前記ＲＥＰ２は繊維内でより柔軟性があり大部分が規則正しい構造を欠いている無定型領域に該当する。そして、前記［ＲＥＰ１−ＲＥＰ２］は、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域（反復配列）に該当し、しおり糸タンパク質の特徴的配列である。

前記式１：ＲＥＰ１−ＲＥＰ２（１）で示されるアミノ酸配列の単位を２以上含むポリペプチドとしては、例えば、配列番号２、配列番号３及び配列番号４のいずれかに示されているアミノ酸配列を有するＡＤＦ３由来の組換えクモ糸タンパク質が挙げられる。配列番号２に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３に示されているアミノ酸配列は、ＮＣＢＩデータベースから入手したＡＤＦ３の部分的なアミノ酸配列（ＮＣＢＩのＧｅｎｅｂａｎｋのアクセッション番号：ＡＡＣ４７０１０、ＧＩ：１２６３２８７）のアミノ酸配列の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）を付加したアミノ酸配列である。配列番号３に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したものである。また、前記式１：ＲＥＰ１−ＲＥＰ２（１）で示されるアミノ酸配列の単位を２以上含むポリペプチドとしては、配列番号２、配列番号３及び配列番号４のいずれかに示されるアミノ酸配列において１若しくは複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域を有するポリペプチドを用いてもよい。

本発明において、「１若しくは複数個」とは、例えば、１〜４０個、１〜３５個、１〜３０個、１〜２５個、１〜２０個、１〜１５個、１〜１０個、又は１若しくは数個を意味する。また、本発明において、「１若しくは数個」は、１〜９個、１〜８個、１〜７個、１〜６個、１〜５個、１〜４個、１〜３個、１〜２個、又は１個を意味する。

上記小吐糸管しおり糸タンパク質に由来する組換えクモ糸タンパク質としては、式２：ＲＥＰ３（２）で示されるアミノ酸配列を含むポリペプチドが挙げられる。上記式２において、ＲＥＰ３は（Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｚ）ｍ（Ｇｌｙ−Ａｌａ）ｌ（Ａ）ｒから構成されるアミノ酸配列を意味し、Ｚは任意の一つのアミノ酸を意味するが、特にＡｌａ、Ｔｙｒ及びＧｌｎからなる群から選ばれる一つのアミノ酸であることが好ましい。またｍは１〜４であることが好ましく、ｌは０〜４であることが好ましく、ｒは１〜６であることが好ましい。

クモ糸において、小吐糸管しおり糸はクモの巣の中心から螺旋状に巻かれ、巣の補強材として使われたり、捉えた獲物を包む糸として利用されたりする。大吐糸管しおり糸と比べると引っ張り強度は劣るが、伸縮性は高いことが知られている。これは小吐糸管しおり糸において、多くの結晶領域がグリシンとアラニンが交互に連なる領域から形成されているため、アラニンのみで結晶領域が形成されている大吐糸管しおり糸よりも結晶領域の水素結合が弱くなり易いためと考えられている。

上記横糸タンパク質に由来する組換えクモ糸タンパク質としては、式３：ＲＥＰ４（３）で示されるアミノ酸配列を含むポリペプチドが挙げられる。前記式３において、ＲＥＰ４は（Ｇｌｙ−Ｐｒｏ−Ｇｌｙ−Ｇｌｙ−Ｘ）ｎから構成されるアミノ酸配列を意味し、Ｘは任意の一つのアミノ酸を意味するが、特にＡｌａ、Ｓｅｒ、Ｔｙｒ及びＶａｌからなる群から選ばれる一つのアミノ酸であることが好ましい。またｎは少なくとも４以上の数字を表し、好ましくは１０以上、より好ましくは２０以上である。

クモ糸において、横糸は結晶領域を持たず、無定形領域からなる繰り返し領域を持つことが大きな特徴である。大吐糸管しおり糸などにおいては結晶領域と無定形領域からなる繰り返し領域を持つため、高い応力と伸縮性を併せ持つと推測される。一方、横糸については、大吐糸管しおり糸に比べると応力は劣るが、高い伸縮性を持つ。これは横糸の大部分が無定形領域によって構成されているためと考えられている。

（５）絹フィブロインとクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドの混合割合
本発明のタンパク質繊維は、絹フィブロイン単独、クモ糸タンパク質に由来するポリペプチド単独、絹フィブロインとクモ糸タンパク質に由来するポリペプチドの混合組成のいずれであってもよい。混合組成の場合は、絹フィブロインが０〜１００質量％、クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドが０〜１００質量％の範囲で混合できる。前記であれば好ましい可紡性があり、両成分は剥離することなく親和性が良好であり、ハイブリッド繊維となり、応力が高く適度な破断伸度があるタンパク質繊維となる。

（６）紡糸液（ドープ液）
前記絹フィブロイン凍結乾燥粉末及びクモ糸タンパク質に由来するポリペプチド凍結乾燥粉末の溶媒としては、ポリペプチドを溶解できるものであればどのようなものでも良い。例えばヘキサフルオロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）、ヘキサフルオロアセトン（ＨＦＡ）、尿素、グアニジン、ラウリル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、臭化リチウム、塩化カルシウム、チオシアン酸リチウム等を含む水溶液、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ＤＭＳＯに無機塩を加えたもの、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド：ＤＭＦに無機塩を加えたもの等がある。このうち、コストや取扱い性からジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ＤＭＳＯに無機塩を加えたもの、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド：ＤＭＦに無機塩を加えたものが好ましい。タンパク質の濃度は４．２〜１５．８質量％が好ましい。無機塩としては、アルカリ金属ハロゲン化物（例えばＬｉＣｌ，ＬｉＢｒなど）、アルカリ土類金属ハロゲン化物（例えばＣａＣｌ₂）、アルカリ土類金属硝酸塩（例えばＣａ（ＮＯ₃）₂など）、チオシアン酸ナトリウム（例えばＮａＳＣＮなど）から選ばれる少なくとも一つである。溶解成分を１００質量％としたとき、無機塩の割合は０．１〜２０質量％の範囲が好ましい。ゴミと泡を取り除き、溶液粘度２，５００〜１５，０００ｃＰ（センチポイズ）の紡糸液（ドープ液）とする。

（７）紡糸工程
紡糸は湿式紡糸を採用する。これにより、ポリマーを溶解させた溶媒を除去し（脱溶媒ともいう）、未延伸糸を得る。湿式紡糸に使用する凝固液は、脱溶媒できる溶液であればどのようなものでも良い。溶媒がＨＦＩＰの場合、凝固液はメタノール、エタノール、２−プロパノールなどの炭素数１〜５の低級アルコールを使用するのが好ましい。凝固液の温度は０〜３０℃が好ましい。前記の範囲であれば紡糸は安定する。前記紡糸液を凝固液に押し出すことにより、未延伸糸が得られる。直径０．５７ｍｍのノズルを有するシリンジポンプの場合、押し出し速度は１ホール当たり、０．２〜５．０ｍｌ／ｈが好ましい。この範囲であれば紡糸は安定する。さらに好ましい押し出し速度は１ホール当たり、０．２５〜３ｍｌ／ｈである。凝固液槽の長さは２００〜５００ｍｍ、未延伸糸の引き取り速度は１〜２０ｍ／ｍｉｎ、滞留時間は０．０５〜３ｍｉｎが好ましい。この範囲であれば脱溶媒が効率よくできる。凝固液において延伸（前延伸）をしても良いが、低級アルコールの蒸発を考えると凝固液を低温に維持し、未延伸糸の状態で引き取るのが好ましい。凝固液槽は多段に設けてもよく、延伸をさせてもよい。

（８）延伸工程
延伸工程は、未延伸糸を延伸温度１６０℃〜２３０℃の乾熱で１．０５〜４倍延伸することが好ましい。本発明は前記のような高温乾熱加熱することにより、分子は高度に配向され、高強度の延伸糸が得られる。好ましい延伸温度は１６０℃〜１８０℃である。好ましい延伸倍率は１．０５〜１．５倍である。乾熱は一例として電気管状炉または乾熱板を使用する。

（８ａ）連続延伸工程
紡糸から延伸までは連続工程としても良いし、任意の工程に分けて実施しても良い。図１は本発明の一実施例における製造工程を示す説明図である。図１は連続工程を示している。紡糸延伸装置１０は、押し出し工程１と、未延伸糸製造工程２と、乾熱延伸工程３を含む。紡糸液６は貯槽７に貯蔵され、ギアポンプ８から口金９に押し出す。ラボスケールにおいては、紡糸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良い。押し出された紡糸液は、エアギャップ１３を有するか又は直接、凝固液槽１２の凝固液１１内に供給し、溶媒を除去する。次いで乾熱延伸装置１７に供給し、糸道１８内で延伸し、巻糸体４とする。延伸は供給ニップローラ１５と引き取りニップローラ１６との速度比によって決まる。１４ａ〜１４ｆは糸ガイドである。

（８ｂ）分離した延伸工程
図２Ａ−Ｂは本発明の別の実施例における製造工程を分離した例の説明図である。図２Ａは紡糸工程２０、図２Ｂは乾熱延伸工程３０を示す。それぞれの工程ごとに糸を巻き取るかまたは巻き取らずに容器に溜めてもよい。紡糸工程２０においては、マイクロシリンジ２１内に紡糸液２２を入れておき、シリンジポンプを用いて矢印Ｐ方向に移動させ、ノズル２３から紡糸液２２を押し出し、凝固液槽２４内の凝固液２５に供給し、未延伸糸の巻糸体２６とする。次に乾熱延伸工程３０においては、巻糸体２６から未延伸糸を引き出し、乾熱延伸装置２９に供給し、糸道３１内で延伸する。延伸は供給ニップローラ２７と引き取りニップローラ２８との速度比によって決まる。次いで延伸糸を巻糸体３２に巻き取る。これにより本発明のフィブロイン繊維の延伸糸を得る。

（８ｃ）湯浴延伸工程
本発明方法においては、乾熱加熱延伸の前に予め湯浴延伸をしておくこともできる。湯浴延伸により、さらに分子配向を進めることができる。湯浴延伸は、絹フィブロインとクモ糸タンパク質との混合（ハイブリッド）にも有用である。湯浴延伸の条件は３０〜９０℃、延伸倍率１．０５〜６倍が好ましい。図３に湯浴延伸の工程を示す。凝固工程までは図２Ａと同じである。凝固工程を通過した未延伸糸３３ａはニップローラ３６を通過して湯浴槽３４内の湯浴３５に入れ、ニップローラ３７で延伸することにより、延伸糸３３ｂとし巻糸体３８に巻き取る。３９は湯浴延伸工程である。湯浴延伸工程３９を通過した延伸糸は図２Ｂに示す乾熱延伸工程３０で延伸する。

本発明の原着繊維は単繊維直径が５〜２００μｍの範囲であることが好ましい。前記の範囲であれば安定して延伸繊維を得ることができる。繊度が高い糸は人工毛髪に好適である。より好ましい繊維直径は７〜１００μｍの範囲、さらに好ましくは１０〜８０μｍの範囲である。繊度（単位：ｔｅｘまたはｄｅｃｉ ｔｅｘ）を算出する場合は、繊維断面が丸の場合は繊維直径から計算される断面積と比重と長さから算出する。なお、本発明の繊維は湿式紡糸により得られるため、断面が円形とは限らず様々な形状を含むため、平均直径は断面を円形と想定した場合の平均径をいう。

以下実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１−５、比較例１−２）
１．絹フィブロイン原料の準備
（１）シルク生地を約２ｍｍ×１０ｍｍ程度に裁断し、沸騰した０．５質量％マルセル石鹸水（マルセル石鹸はおろし金で細かくしたものを使用）で約３０分間煮た。
（２）その後、沸騰したお湯で３０分間煮た。
（３）手順１と２を後２回繰り返した（計３回）。
（４）最後に沸騰したお湯で３０分間煮た。この操作で絹フィブロインを覆うセリシンやその他の添加剤などを完全に除去した。
（５）湿った絹フィブロインを３７℃環境で一晩乾燥させた。
（６）乾燥後の絹の重さを測り、１０ｗ／ｖ％となるように、ＬｉＢｒ水溶液（９ｍｏｌ／Ｌ）を加え、４０℃環境で２時間溶解させた。
（７）その水溶液をセルロース透析膜（（ＶＩＳＫＡＳＥＳＥＬＥＳ ＣＯＡＰ製 Ｓｅａｍｌｅｓｓ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｔｕｂｉｎｇ，３６／３２））に入れ、蒸留水を用いて３〜４日間透析した。
（８）透析後の回収溶液を、２０℃、１５，０００ｒｐｍ、１時間で遠心し、解け残りやゴミ等を除去した。
（９）更に濃度が２質量％以下になるようにＭｉｌｌｉＱで希釈した。
（１０）希釈後、ＡＤＶＡＮＴＥＣ社の１５０μｍフィルターに通し、細かなゴミを完全に除去した。
（１１）絹フィブロイン水溶液を−８０℃環境で凍結させ、一晩かけて凍結乾燥した。十分に水分が抜けたことを確認し、絹フィブロイン粉末として保存した。このようにして絹フィブロイン凍結乾燥粉末を得た。

２．クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドの準備
＜遺伝子合成＞
（１）ＡＤＦ３Ｋａｉの遺伝子の合成
ニワオニグモの２つの主要なしおり糸タンパク質の一つであるＡＤＦ３（ＧＩ：１２６３２８７）の部分的なアミノ酸配列をＮＣＢＩのウェブデータベースより取得し、同配列の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４）を付加したアミノ酸配列（配列番号２）をコードする遺伝子を、ＧｅｎＳｃｒｉｐｔ社に合成受託した。その結果、配列番号５で示す塩基配列からなるＡＤＦ３Ｋａｉの遺伝子が導入されたｐＵＣ５７ベクター（遺伝子の５’末端直上流にＮｄｅ Ｉサイト、及び５’末端直下流にＸｂａ Ｉサイト有り）を取得した。その後、同遺伝子をＮｄｅ Ｉ及びＥｃｏＲ Ｉで制限酵素処理し、ｐＥＴ２２ｂ（＋）発現ベクターに組み換えた。

（２）ＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅの遺伝子の合成
ＡＤＦ３Ｋａｉを鋳型にＴ７プロモータープライマー（配列番号８）とＲｅｐ Ｘｂａ Ｉプライマー（配列番号９）を用いてＰＣＲ反応を行い、ＡＤＦ３Ｋａｉの遺伝子配列における５’側半分の配列（以下、配列Ａと記す。）を増幅し、同断片をＭｉｇｈｔｙ Ｃｌｏｎｉｎｇ Ｋｉｔ（タカラバイオ株式会社製）を使用して、予めＮｄｅ Ｉ及びＸｂａ Ｉで制限酵素処理をしておいたｐＵＣ１１８ベクターに組み換えた。同様に、ＡＤＦ３Ｋａｉを鋳型にＸｂａ Ｉ Ｒｅｐプライマー（配列番号１０）とＴ７ターミネータープライマー（配列番号１１）を用いてＰＣＲ反応を行い、ＡＤＦ３Ｋａｉの遺伝子配列における３’側半分の配列（以下、配列Ｂと記す。）を増幅し、同断片をＭｉｇｈｔｙ Ｃｌｏｎｉｎｇ Ｋｉｔ（タカラバイオ株式会社製）を使用して、予めＸｂａ Ｉ、ＥｃｏＲ Ｉで制限酵素処理をしておいたｐＵＣ１１８ベクターに組み換えた。配列Ａの導入されたｐＵＣ１１８ベクターをＮｄｅ Ｉ、Ｘｂａ Ｉで、配列Ｂの導入されたｐＵＣ１１８ベクターをＸｂａ Ｉ、ＥｃｏＲ Ｉでそれぞれ制限酵素処理し、ゲルの切り出しによって配列Ａ及び配列Ｂの目的ＤＮＡ断片を精製した。ＤＮＡ断片Ａ、Ｂ及び予めＮｄｅ Ｉ及びＥｃｏＲ Ｉで制限酵素処理をしておいたｐＥＴ２２ｂ（＋）をライゲーション反応させ、大腸菌ＤＨ５αに形質転換した。Ｔ７プロモータープライマー及びＴ７ターミネータープライマーを用いたコロニーＰＣＲにより、目的ＤＮＡ断片の挿入を確認した後、目的サイズ（３．６ ｋｂｐ）のバンドが得られたコロニーからプラスミドを抽出し、３１３０ｘｌ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｎａｌｙｚｅｒ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）を用いたシーケンス反応により全塩基配列を確認した。その結果、配列番号６に示すＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅの遺伝子の構築が確認された。なお、ＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅのアミノ酸配列は配列番号３で示すとおりである。

（３）ＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅ−ＮＲＳＨ１の遺伝子の合成
上記で得られたＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅの遺伝子が導入されたｐＥＴ２２ｂ（＋）ベクターを鋳型に、ＰｒｉｍｅＳｔａｒ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ Ｂａｓａｌ Ｋｉｔ（タカラバイオ株式会社製）を用いた部位特異的変異導入により、ＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅのアミノ酸配列（配列番号３）における第１１５５番目のアミノ酸残基グリシン（Ｇｌｙ）に対応するコドンＧＧＣを終止コドンＴＡＡに変異させ、配列番号７に示すＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅ−ＮＲＳＨ１の遺伝子をｐＥＴ２２ｂ（＋）上に構築した。変異の導入の正確性については、３１３０ｘｌ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｎａｌｙｚｅｒ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）を用いたシーケンス反応により確認した。なお、ＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅ−ＮＲＳＨ１のアミノ酸配列は配列番号１で示すとおりである。

＜タンパク質の発現＞
上記で得られたＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅ−ＮＲＳＨ１の遺伝子配列を含むｐＥＴ２２ｂ（＋）発現ベクターを、大腸菌Ｒｏｓｅｔｔａ（ＤＥ３）に形質転換した。得られたシングルコロニーを、アンピシリンを含む２ｍＬのＬＢ培地で１５時間培養後、同培養液１．４ｍｌを、アンピシリンを含む１４０ｍＬのＬＢ培地に添加し、３７℃、２００ｒｐｍの条件下で、培養液のＯＤ₆₀₀が３．５になるまで培養した。次に、ＯＤ₆₀₀が３．５の培養液を、アンピシリンを含む７Ｌの２×ＹＴ培地に５０％グルコース１４０ｍＬと共に加え、ＯＤ₆₀₀が４．０になるまでさらに培養した。その後、得られたＯＤ₆₀₀が４．０の培養液に、終濃度が０．５ｍＭになるようにイソプロピル−β−チオガラクトピラノシド（ＩＰＴＧ）を添加してタンパク質発現を誘導した。ＩＰＴＧ添加後２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タンパク質溶液をポリアクリルアミドゲルに泳動させたところ、ＩＰＴＧ添加に依存して目的サイズ（約１０１．１ｋＤａ）のバンドが観察され、目的とするタンパク質が発現していることを確認した。

＜精製＞
（１）遠沈管（１０００ｍｌ）にＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅ−ＮＲＳＨ１のタンパク質を発現している大腸菌の菌体約５０ｇと、緩衝液ＡＩ（２０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、ｐＨ７．４）３００ｍｌを添加し、ミキサー（ＩＫＡ社製「Ｔ１８ベーシック ウルトラタラックス」、レベル２）で菌体を分散させた後、遠心分離機（クボタ製の「Ｍｏｄｅｌ ７０００」）で遠心分離（１１，０００ｇ、１０分、室温）し、上清を捨てた。
（２）遠心分離で得られた沈殿物（菌体）に緩衝液ＡＩを３００ｍｌと、０．１ＭのＰＭＳＦ（イソプロパノールで溶解）を３ｍｌ添加し、前記ＩＫＡ社製のミキサー（レベル２）で３分間分散させた。その後、高圧ホモジナイザー（ＧＥＡ Ｎｉｒｏ Ｓａｏｖｉ社製の「Ｐａｎｄａ Ｐｌｕｓ ２０００」）を用いて菌体を繰り返し３回破砕した。
（３）破砕された菌体に、３ｗ／ｖ％のＳＤＳを含む緩衝液Ｂ（５０ｍＭ ＴｒｉｓーＨＣＬ、１００ｍＭ ＮａＣｌ、ｐＨ７．０）３００ｍＬを加え、前記ＩＫＡ社製のミキサー（レベル２）で良く分散させた後、シェイカー（タイテック社製、２００ｒｐｍ、３７℃）で６０分間攪拌した。その後、前記クボタ製の遠心分離機で遠心分離（１１，０００ｇ、３０分、室温）し、上清を捨て、ＳＤＳ洗浄顆粒（沈殿物）を得た。
（４）ＳＤＳ洗浄顆粒を１００ｍｇ／ｍＬの濃度になるよう１Ｍの塩化リチウムを含むＤＭＳＯ溶液で懸濁し、８０℃で１時間熱処理した。その後、前記クボタ製の遠心分離機で遠心分離（１１，０００ｇ、３０分、室温）し、上清を回収した。
（５）回収した上清に対して３倍量のエタノールを準備し、エタノールに回収した上清を加え、室温で１時間静置した。その後、前記クボタ製の遠心分離機で遠心分離（１１，０００ｇ、３０分、室温）し、凝集タンパク質を回収した。次に純水を用いて凝集タンパク質を洗浄し、遠心分離により凝集タンパク質を回収するという工程を３回繰り返した後、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥粉末を回収した。得られた凍結乾燥粉末における目的タンパク質ＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅ−ＮＲＳＨ１（約５６．１ｋＤａ）の精製度は、粉末のポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＣＢＢ染色）の結果をＴｏｔａｌｌａｂ（ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｌｔｄ．）を用いて画像解析することにより確認した。その結果、ＡＤＦ３Ｋａｉ−Ｌａｒｇｅ−ＮＲＳＨ１の精製度は約８５％であった。

３．着色剤の調整
着色剤として繊維用酸性染料のＡｃｉｄ Ｍｉｌｌｉｎｇ Ｓｋｙ Ｂｌｕｅ ＦＳＥ（日本化薬社製）を、繊維の乾燥質量（製品質量）当たり染料濃度が１質量％となるように計量し、まずジメチルスルホキシド：ＤＭＳＯに２０質量％で酸性染料を溶解若しくは分散させた。酸性染料はＤＭＳＯに溶解若しくは分散させやすく、ヘキサフルオロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）にはまったく溶解若しくは分散しなかった。酸性染料を溶解させたＤＭＳＯ液：５質量％にヘキサフルオロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）：９５質量％を加えて混合した。ＤＭＳＯ及びＨＦＩＰは、絹フィブロイン粉末及びクモ糸タンパク質に由来するポリペプチド粉末を溶解させるドープ溶媒である。

４．紡糸液（ドープ液）の調整
（１）実施例１−５
実施例１−５は、絹フィブロイン凍結乾燥後の粉末、及びクモ糸タンパク質に由来するポリペプチド凍結乾燥後の粉末を計量し、合計粉末濃度を下記の割合で溶解させてドープ液とした。ドープ液にするための溶媒はＤＭＳＯを使用した。
（ａ）絹１００％，絹：クモ＝７５：２５については６．３（ｗ／ｗ）％
（ｂ）絹：クモ＝５０：５０については７．５（ｗ／ｗ）％
（ｃ）絹：クモ＝２５：７５については８．６（ｗ／ｗ）％
（ｄ）クモ１００％については１２．９（ｗ／ｗ）％
ドープ液はシェーカーを使用して１６時間溶解した後、ゴミと泡を取り除き、紡糸液（ドープ液）とした。ドープ液の溶液粘度は４，５００ｃＰ（センチポイズ）であった。
（２）比較例１−２
比較例１−２は、染料を加えない以外は実施例１−５と同様に紡糸液（ドープ液）を作成した。ドープ液の溶液粘度は４，５００ｃＰ（センチポイズ）であった。

５．紡糸工程
紡糸工程は図３に示す方法を用いた。まず、紡糸液（ドープ液）をシリンダーに充填し、０．２ｍｍ径のノズルからシリンジポンプを用い１００質量％メタノール凝固液中で未延伸糸を作製した。押し出しスピードは２．０〜２．５ｍｌ／ｈとした。凝固液槽の長さは４００ｍｍ、湯浴延伸槽の長さも４００ｍｍとし、凝固液槽で延伸倍率１．５倍、湯浴延伸槽における延伸倍率は２倍であった。

６．延伸工程
紡糸工程は図２Ｂに示す方法を用いた。前記で得られた延伸糸を、乾熱板を使用してさらに乾熱延伸した。乾熱板の長さは５００ｍｍと、延伸倍率は１．０５〜１．５倍とした。延伸温度は次のとおりである。
（ａ）絹１００％，絹：クモ＝７５：２５については１６０℃
（ｂ）絹：クモ＝５０：５０については１７０℃
（ｃ）絹：クモ＝２５：７５については１８０℃
（ｄ）クモ１００％については１８０℃

７．物性測定
（１）光学顕微鏡を用いて繊維の直径を求めた。
（２）温度：２５℃、相対湿度６０％の雰囲気温度で引張り試験機（島津社製小型卓上試験機ＥＺ−Ｓ）を用いて繊維の強度、初期弾性率（２０点の最大傾きで測定。５０ｍｓｅｃ間隔で測定し、傾きの計算を２０点間隔で行ったときの最大を初期弾性率とした。）、伸度を測定し、タフネスを算出した。サンプルは厚紙で型枠を作製したものに貼り付け、つかみ具間距離は２０ｍｍ、引張り速度は１０ｍｍ／ｍｉｎで行った。ロードセル容量１Ｎ、つかみ冶具はクリップ式とした。測定値はサンプル数ｎ＝５の平均値とした。タフネスの算出式は次のとおりとした。
［Ｅ／（ｒ²×π×Ｌ）×１０００］（単位：ＭＪ／ｍ³）
但し、
Ｅ 破壊エネルギー（単位：Ｊ）
ｒ 繊維の半径（単位：ｍｍ）
π 円周率
Ｌ 引張り試験測定時のつかみ具間距離：２０ｍｍ
（３）繊維の比重測定は一般財団法人カケンテストセンターに外注分析を依頼し、ＪＩＳ Ｌ １０１５ 浮沈法に準じて測定した。実施例５品の比重は１．３６であった。

８．溶媒残量測定
実施例３３において溶媒残量を測定した。内部標準として１，２−ジクロロエタン−ギ酸溶液 濃度３，１００ｐｐｍ（０．００３１０ｍｇ／ｍｌ）を準備した。タンパク質溶液（１０ｍｌのギ酸に０．１ｇの原着繊維を溶解したもの）５００μｌと内部標準溶液５００μｌを混合した。さらに、Ｈ−ＮＭＲ測定のためアセトニトリル重溶媒を同量程度加え約２倍に希釈し、Ｈ−ＮＭＲ測定を行った（ＮＭＲの機種：ＪＥＯＬ社 ＪＮＭ−ＥＣＸ １００）。内部標準試料１，２−ジクロロエタンのＨ−ＮＭＲ積分強度とＤＭＳＯのＨ−ＮＭＲ積分強度を比較した。検量線の作成は３ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍのＤＭＳＯ−ギ酸溶液を作成し、上記プロトコルにしたがって、検量線を作成した。検量線との比較から、タンパク質溶液中のＤＭＳＯ濃度を求めた。ＤＭＳＯ濃度測定は、ＪＥＯＬ社製、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）を用いた。

実施例１−５、比較例１−２の条件及び結果を表１にまとめて示す。

表１に示す通り、実施例１−５は鮮明な青色の原着繊維が得られた。とくに実施例１−４は金属光沢が認められ、見事な着色の原着繊維が得られた。

（実施例６−８）
この実施例では酸性染料の添加量を変えて実験した。絹フィブロイン１００質量％とし、酸性染料の添加量を変えた以外は実施例１−５と同様に実験した。条件及び結果を表２にまとめて示す。

表２に示す通り、実施例６−８は鮮明な青色の原着繊維が得られた。実施例８は人工毛髪に適用できる太さの繊度であり、このような太繊度の原着繊維も製造できる。

（実施例９−１２、比較例３）
この実施例では繊維用酸性染料の種類を変えて実験した。絹フィブロイン８０質量％、クモ糸タンパク質２０質量％とし、繊維用酸性染料を下記とした以外は実施例１−５と同様に実験した。条件及び結果を表３にまとめて示す。
繊維用青色酸性染料：実施例１−５と同じ
繊維用紫色酸性染料：Ｋａｙａｎｏｌ ｍｉｌｌｉｎｇ Ｖｉｏｒｅｔ ＦＢＷ（日本化薬社製）
繊維用赤色酸性染料：Ｐｏｌａｒ Ｒｅｄ Ｂ １２５％（ハンツマン社製）
繊維用黒色酸性染料：Ｉｒｇｒａｎ Ｂｌａｃｋ ＢＧＬ ２００％（ハンツマン社製）

表３に示す通り、実施例９−１１は鮮明な色の原着繊維が得られた。金属光沢も認められ、見事な着色の原着繊維が得られた。

（実施例１３−１９）
この実施例では繊維用酸性染料の種類を変えてＬａｂ測色実験をした。絹フィブロイン８０質量％、クモ糸タンパク質２０質量％とし、酸性染料を下記とした以外は実施例１−５と同様に実験した。条件及び結果を表４にまとめて示す。
繊維用青色酸性染料：実施例１−５と同じ
繊維用紫色酸性染料：Ｋａｙａｎｏｌ ｍｉｌｌｉｎｇ Ｖｉｏｒｅｔ ＦＢＷ（日本化薬社製）
繊維用赤色酸性染料：Ｐｏｌａｒ Ｒｅｄ Ｂ １２５％（ハンツマン社製）
繊維用黒色酸性染料：Ｉｒｇｒａｎ Ｂｌａｃｋ ＢＧＬ ２００％（ハンツマン社製）
繊維用黄色酸性染料：Ａｃｉｄ Ｙｅｒｒｏｗ ＲＷ ニュウ（日本化薬社製）

表４の各色の原着繊維の鮮明度は高く、金属光沢を発現していた。

（実施例２０）
この実施例では繊維用蛍光染料を加えた原着繊維とした。実施例１−５で用いたクモ糸タンパク質を使用し、着色剤として繊維用蛍光染料であるＮＫＰ−８３１５イエロー（征興塗料運営社販売）を製品濃度１質量％となるように添加した以外は実施例１−５と同様に実験した。得られた原着繊維（延伸糸）の物性は次のとおりであった。
単繊維直径：４２．７μｍ
Ｍａｘ応力：３３０．０ＭＰａ
平均応力：３２２．５ＭＰａ
弾性率：５．８ＧＰａ
歪み：１１．６％
タフネス：２６．４ＭＪ／ｍ³
得られた原着繊維にブラックライトを当てると鮮やかな蛍光色を発現した。あたかも蛍光灯が発光しているような強烈な蛍光であった。

（実施例２１−２３）
この実施例では天然植物色素を加えた原着繊維とした。着色剤として天然植物色素であるサフラワーＹ１５００（ダイワ化成社製）水溶性・ベニバナ黄色素を、ヘキサフルオロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）に溶解し、製品濃度１質量％となるように添加した以外は実施例１−５と同様に実験した。得られた原着繊維（延伸糸）の物性は次のとおりであった。

表５に示す通り、実施例２１−２３は酸性染料を加えた原着繊維とほとんど差のない色調であった。ただし、クモ糸１００質量％は若干光沢がなく、濁りがあり、白化も認められた。

（実施例２４−２６）
この実施例では繊維用カチオン染料を加えた原着繊維とした。着色剤としてカチオン染料であるＫａｙａｃｒｙｌ Ｂｌｕｅ ＧＳＬ−ＥＤ（日本化薬社製）を、製品濃度１質量％となるように添加した以外は実施例１−５と同様に実験した。得られた原着繊維（延伸糸）の物性は次のとおりであった。

表６に示す通り、実施例２５は応力、タフネス等の物性が低かった。カチオン染料を加えた紡糸液は粘度が高くなる現象が認められた。得られた原着繊維の色調は良好であった。

（実施例２７−２９）
この実施例では繊維用分散染料を加えた原着繊維とした。着色剤として分散染料であるＤｉｓｐｅｒｓｅ Ｂｌａｃｋ ＦＤ（シンコー社販売）を、製品濃度１質量％となるように添加した以外は実施例１−５と同様に実験した。得られた原着繊維（延伸糸）の物性は次のとおりであった。

表７に示す通り、他の染料に比べて応力、タフネス等の物性が低かった。また、クモ糸１００％は絹が入っている繊維に比べてＭｅＯＨ凝固浴で染料の脱落が多かった。

（実施例３０−３５、比較例４）
実施例１に記載のクモ糸タンパク質を使用し、溶媒としてＤＭＳＯに８ｗｔ％ＬｉＣＬを加えた混合溶媒を使用し、クモ糸タンパク質濃度は１５ｗｔ％とした。但し、実施例３１はゾル化してしまうため８ｗｔ％とした。溶解条件は９０℃で３時間、その後８０℃で１２時間保持した。各染料又は色素はＤＭＳＯで溶解又は分散し、ドープ液に加えた。前記クモ糸タンパク質濃度は、各染料又は色素を溶解又は分散したＤＭＳＯ分も含まれている。ドープ液の粘度は次の表８に示す通りであった。

前記ドープ液を使用して図３に示す湿式紡糸した。但し、実施例３１は乾湿式紡糸した。ここで乾湿式紡糸とは、図３のエアギャップ１３の距離を８ｍｍとした紡糸方法である。湿式紡糸のエアギャップは数ｍｍである。ドープ液の温度は７０℃とし、１５℃のメタノール凝固液に押し出した。次いで５０℃の水中でお湯延伸した。その後、図２Ｂに示す乾式延伸装置を使用して１８０℃で延伸した。条件を表９に示し、結果を表１０に示す。

得られた原着繊維フィラメント糸の目視検査の結果は次のとおりである。
（１）実施例３０の原着繊維フィラメント糸は、金属光沢のある鮮やかな青色であった。
（２）実施例３１の原着繊維フィラメント糸は、鮮やかな黄色であり、ブラックライトにより蛍光性が認められた。
（３）実施例３２の原着繊維フィラメント糸は、金属光沢のある鮮やかな黄色であった。
（４）実施例３３の原着繊維フィラメント糸は、金属光沢のある鮮やかな赤色であった。
（５）実施例３４の原着繊維フィラメント糸は、漆黒色であった。
（６）実施例３５の原着繊維フィラメント糸は、金属光沢のある黒色であった。

実施例３３において、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）を用いて溶媒の残量を測定したところ、溶媒のピークが得られなかったため、本原着繊維フィラメント糸には溶媒はほぼ残っていないと思われる。したがって人体への適用に優れた原着繊維であることがわかった。

本発明のタンパク質繊維は、鮮明できれいな色調を発現できることから、ファッション製品、装飾品、刺繍糸、商標などのマークやタグ、さらには釣り糸、テニスやバドミントンのガット、バイオリンの絃、バイオリンの弓、人工毛髪などにも適用できる。形態としては糸、綿、織物、編物、組み物、不織布などに応用できる。

１ 押し出し工程
２，２０ 未延伸糸製造工程
３，３０ 乾熱延伸工程
４，２６，３２ 巻糸体
６，２２ 紡糸液
７ 貯槽
８ ギアポンプ
９ 口金
１０ 紡糸延伸装置
１１，２５ 凝固液
１２，２４ 凝固液槽
１３ エアギャップ
１４ａ〜１４ｆ 糸ガイド
１５，２７ 供給ニップローラ
１６，２８ 引き取りニップローラ
１７，２９ 乾熱延伸装置
１８，３１ 糸道
２１ シリンジ
３３ａ 未延伸糸
３３ｂ 延伸糸
３４ 湯浴槽
３５ 湯浴
３６，３７ ニップローラ
３８ 巻糸体
３９ 湯浴延伸工程
４０ ２本の繭糸
４１ フィブロイン
４２ セリシン
４３ フィブリル
４４ １本の繭糸

配列番号１〜４ アミノ酸配列
配列番号５〜７ 塩基配列
配列番号８〜１１ プライマーシーケンス

Claims (4)

1. 絹フィブロイン及びクモ糸タンパク質から選ばれた少なくとも一つからなるタンパク質であり、前記タンパク質繊維を１００質量％としたとき、前記絹フィブロインが０〜１００質量％及び前記クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドが１００〜０質量％である原着タンパク質繊維であって、
   前記原着タンパク質繊維は、原着色素を含有し、
   前記原着色素は、酸性染料、塩基性染料、蛍光染料、直接染料、分散染料、植物色素、食品用天然色素及びカーボンブラックから選ばれる少なくとも一つの原着色素であることを特徴とする原着タンパク質繊維。
2. 前記原着色素の存在量がタンパク質繊維１００質量％に対して０．１〜２質量％である請求項１に記載の原着タンパク質繊維。
3. 前記原着タンパク質繊維の直径が５〜２００μｍの範囲である請求項１又は２に記載の原着タンパク質繊維。
4. 前記原着タンパク質繊維には、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属硝酸塩及びチオシアン酸ナトリウムから選ばれる少なくとも一つの無機塩を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の原着タンパク質繊維。

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