CH197293A

CH197293A - Verfahren zur Herstellung von künstlichen Fasern, Garnen und andern geformten Erzeugnissen.

Info

Publication number: CH197293A
Authority: CH
Inventors: Thomas Astbury William; Charles Chibnall Albert
Original assignee: Thomas Astbury William; Charles Chibnall Albert
Priority date: 1935-10-22
Filing date: 1936-10-14
Publication date: 1938-04-30

Description

Verfahren zur Herstellung von künstlichen Fasern, Garnen und andern geformten Erzeugnissen. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von künstlichen Fasern, Gar nen, Filmen und andern geformten Erzeug nissen aus Proteinsubstanzen.

Wir haben gefunden, dass künstliche Fa sern, Garne und dergl., welche wertvolle Eigenschaften besitzen, die jenen der natür lichen Seide und Wolle ähnlich sind, durch Ausstossen von einer Lösung vegetabilischen Globulins in wässerigem Tarnstoff, durch Offnungen in ein verdünnendes, ein regene rierendes Mittel enthaltendes Medium herge stellt werden können.

In der früheren Literatur über Protein chemie war das den heutigen Proteinchemi- kern. als "Denaturation" bekannte Phänomen nicht deutlich unterschieden, von dem was man jetzt als "Koagulation" kennt.

Vor der Veröffentlichung der weiter unten erwähnten Abhandlung von Astbury, Dickinson und Bailey, waren die durch die jetzigen Chemi- ker vertretenen Ansichten über die Ausdrücke " Denaturation ". " denaturierters PTOtein ", "Koagulation" und "koaguliertes Protein", z. B. in "The Chemistry of Protein" von D. Jordan Lloyd (J. A.

Churchill, London, 1926; siehe Seiten 228 bis 247) und in einem Aufsatz von Sir Fredk. Gowland Hopkins ("Nature", 30. August 1930, Seite 828) dar gelegt worden.

In diesem letzteren Aufsatze ist folgendes angeführt: "Obschon die Denaturation eine gewöhn liche Erscheinung ist, die sachlich allen, welche mit Proteinen zu tun haben, bekannt ist, so schliesst sie eine Zustandsänderung ein, deren genaue Natur noch unklar ist. Der Ausdruck selbst ist als vollständige Um schreibung kaum geeignet.

Es ist nur das ge wiss, dass natürliche, im Wasser dispergierte Proteine als lyophyle Kolloide als das Re sultat von verschiedenen Veränderungen in ihrer Umgebung, eine Veränderung erleiden, welche vom vollständigen Verlust der Lös lichkeit in reinem Wasser oder verdünnten Salzlösungen begleitet ist.

Wenn unter irgend einem Einfluss (wie ,jenem von verdünnten Säuren oder Alkalien) ein in diesem Sinne denaturiertes Protein in Lösung zuriielzgelial- ten oder nach Trennung wieder dispergiert wird, so wird es dann nicht mehr länger ini lyophilen, sondern im lyophoben Zustande ge funden.

Auf diese Weise verstandene Dena- turation wird einer hoagiilation oder Flok- kulation immer vorangehen, welche als se kundäre Vorgänge von Bedingungen abliä,n- gig sind, die eine Unbeständigkeit in suspen- soiden Systemen bewirken." Astbury, Diekinson und Bailey (Bio- chemical Journal 1935, Band 29, Seite 2357 bis2360)

stellen in ihren neuesten Studien über "Die X-Strahlenerklärung der Denat.u- ration und die Struktur der 8amen-Globuline" fest, dass ein Protein aufeinanderfolgende Zwisehenstadien durchlaufen kann, bevor es das erreicht, was die genannten als komplette Denaturation betrachten, nämlich einen fase rigen Endzustand. analog dem f)-Keratin. Solche Zwischenstadien. bezeichnen sie als "Degeneration".

Vor de=r Veröffentlichung dieser Abhand lung sind diese Zwischenstadien, wenn. sie die durch Hopkins rezitierten und oben ange führten Bedingungen erfüllten, als "Dena- turation betrachtet worden.

In der vorlie geRden Beschreibung sind die mit den Aus drücken "Denatura.tion", "denaturiertes Pro tein", "Degeneration" und "degeneriertes Pro tein" verbundenen Begriffe diejenigen von Astbury, Dickinson und Bailey (loe. cit.).

Bei der vorliegenden Erfindung werden pflanzliche Proteine der Globulinklasse ange wendet, z. B. Erdnussglobulin, Edestin, Soja bohnenglobulin und Rizinussamenglobulin. Die stärksten Fasern, Fäden oder dergl. wer den erhalten, wenn während des Ilerstellungs- verfahrens der Übergang von degeneriertem zu denaturiertem Protein so vollständig als möglich gemacht wird, so dass, wenn die Fa sern, Fäden oder dergl. gestreckt werden,

sie mittels der 1-Strahlenanalyse eine typiselie /3-Keratinstruktur zeigen (vergl. Astbury, Dickinson Iiud Bailey, loc. cit.).

Das Lüsungsinittel, das gemäss der Erfin dung benutzt wird, ist; eine wässerige Lösung von Harnstoff. Dieses Lösungsmittel löst das Protein, bringt vermutlich die Degeneration und Denaturation hervor und hat einen hohen dispersiven Einfluss auf das degenerierte und denaturierte Protein.

Es ist als nützlich gefunden worden, die Viskosität innerhalb gewünschter Grenzen zu halten (und in gewissen Fällen vorzeitige Fällung oder Gelbildung zii verhüten), indem nian der Proteinlösung in einem wässerigen oder einem anderen Lösungsmittel einen kleinen Teil einer Substanz, welche als "Spinnhilfsmittel" bezeichnet werden kann, zusetzt.

Dieses Mittel erteilt der Protein- lösung Eigensehaften, welche das Spinnen erleichtern und die Qualität .der sich ergeben den Fasern erhöhen.

Solche iSubstanzen sind zum Beispiel polymeres @Glyoxal, Formal dehyd, Benzaldehyd, Äthylenoxyd, Glycid, Salizylsäure, Gelatine, Acetophenon, Triace- tin, Sorbitol, Cxlycerol, Poly-Glycole, Glucose, Triäthanolamin und Thioliarnstoff. Der Zu satz von 0,3 ö polymerem Glyoxal,

zum Bei spiel, stabilisiert eine Lösung von Erdnuss- CTlobulin in wässerigem Harnstoff auf inanelie Standen und führt zu einer Faser von bedeutend besserem Aussehen und Fe stigkeit.

Die Wirkung eines ,;Spinnhilfsmit- tels", welches dem Lösungsmittel oder dem Spinnbad einverleibt wird, vermag auch den du,reb < las L;i@sungsmittel eingeleiteten Dena: turationsprozess zu vervollständigen und sta bilisieren mittelst mitwirkender chemischer Verkettungen.

Die Viskosität der Proteinlösung kann, abgesehen vom oben erwähnten Begrenzungs- verfahren, durch Änderung der Art des Pro teins oder der Konzentration des als Lösungs- mittel angewandten wässerigen Harnstoffes v er. iindert werden.

Die Öffnung, durch welche die Lösung ausgestossen wird, kann von irgend einer ge- eig-neten Grösse und Form sein. Runde oder elliptische, massive oder röhrenförmige Fa- lern 'können so erhalten werden. Bei Benut zung einerSchlitzöffnung kann das Material in der Form von .dünnen Blättern erhalten werden.

Das verdünnende, ein regenerierendes Mittel enthaltende Medium kann eine ver dünnte wässerige Salzlösung (z. B. eine Lö sung von Ammoniumsulfat, Natriumsulfat oder Natriumsulfit) oder eine andere ge eignete Flüssigkeit sein, um der dispersiven Wirkung des Lösungsmittels rasch entgegen zuwirken.

Es ist vorteilhaft, in einigen Fäl len ein zweites regenerierendes Mittel zuzu setzen, z.. B. eine kleine Menge,Säure (Schwe felsäure, Essigsäure etc.) oder Zinkchlorid. Man kann auch ein oder mehrere der erwähn ten Spinnhilfsmittel, z. B. Glycerol oder :Sor- bitol, zusetzen.

Die Fasern können in irgend einer der bekannten Einrichtungen zum Spinnen von Viskose oder anderer künstlicher Fäden her gestellt werden. Sie können auf einer 8pule oder einem Haspel gesammelt werden, oder eine Anzahl von Fasern kann auch in einem Tophamgehäuse zusammengedreht werden.

Die nach der Erfindung hergestellten Fa sern und Fäden besitzen viele der Eigen schaften von natürlicher Seide und Wolle.

Die Erfindung ist durch die folgenden Beispiele erläutert, aber nicht begrenzt. Die angegebenen Teile sind Gewiehtsteile.

Beispiel 1: 35 Teile luftgetrocknete, ungefähr 12 Feuchtigkeit enthaltendes Erdnusssamen-Glo- bulin, 25 Teile kristallinischer Harnstoff, 5 Teile kristallinischer 'Thioharnstoff und 1 Teil .Sorbitol werden in einem Mörser zu einem feinen Pulver gemahlen. 1 Teil Gela- tineblätter .und 0,5 Teile polymeres Glyoga:

l werden in 7,8 Teilen Wasser gelöst. Diese Lö sung wird langsam unter Umrühren dem pul- verisierten Gemisch zugesetzt, worauf man rasch eine vollständige oder heinahe vollstän dige Dispersion erreicht. Die so .erhaltene Lö sung wird filtriert und,das Filtrat mit hoher Geschwindigkeit zentrifugiert,

um Luftbla sen zu entfernen. Die so erhaltene fertige Lö- sung wird ungefähr 2,0 Stunden stellen ge@aas- sen. Während dieser Periode nimmt,die Vis kosität rasch zu, und die Lösung ist dann zum Spinnen bereit.

Die reifgewordene Lö sung ist zwischen dem zweiten und fünften Tag vom Beginn :der Herstellung gerechnet in der besten Beschaffenheit zum iSpinnen (nach diesem Zeitpunkt kann,Gelbildung ein treten).

Zum Spinnen der Fasern wird die ge reifte Lösung auf ein -Spinnorgan übertragen, das in ein folgende Lösung enthaltendes Bad eingetaucht wird:

EMI0003.0088

Ammoniumsulfat <SEP> 15 <SEP> Teile
<tb> Zinkohloi-id <SEP> 2 <SEP> "
<tb> konz. <SEP> Schwefelsäure <SEP> 4,5 <SEP> "
<tb> Glyzerin <SEP> 10 <SEP> "
<tb> Wasser <SEP> 75 <SEP> " Die Lösung im Bade wird auf einer Tempe ratur von ungefähr 50 C gehalten, und ;die erzeugten Fasern werden auf eine Spule oder einen Haspel gesponnen, der so angeordnet ist, dass die Fasern auf einer Länge von un gefähr 33 om durch ,die Lösung gezogen wer den.

Die Fasern von einem Ein- oder Mehr- düsenspinnapparat werden mit ungefähr einer Länge von 13 0 bis 1.50 m pro Minute hergestellt.

Beispiel 2: 2 Teile 40%iges Formaldehyd, 2 Teile Glyce:rol, 2-5 Teile lufttrockenes Bibersamen globulin mit ungefähr 12% Feuchtigkeitsge- halt werden in einen Mörser geschüttet und mit 7 8 Teilen Wasser zu einer Creme gerie ben. 30 Teile kristallinischer Harnstoff wer den dann langsam unter Umrühren zugesetzt.

Die Dispersion des Proteins ist rasch voll zogen, die Lösung wird zuerst filtriert und dann zur Entfernung der Luftblasen zentri fugiert.

Die Viskosität der erhaltenen Lö sung vermehrt sich rasch während der näoh- sten 4 !Stunden. !Sie isst dann reif zum :

Spin- nen und wird so 3 bis 4 Tage belassen. Man spinnt wie in Beispiel 1 angegeben mit einem Bad von 40' C und folgender Zusammen setzung
EMI0004.0001

Natriumsulfit <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP> Teile
<tb> Eisessig <SEP> 5 <SEP> "
<tb> 40 <SEP> % <SEP> iges <SEP> Formaldehyd <SEP> ?,5 <SEP> "
<tb> Wasser <SEP> 80
<tb> " Die. Fasern oder Fibern werden in Längen von r bis80 m pro Minute auf einer Spule oder einem Haspel gesammelt. Die Spule läuft in der Luft oder teilweise in das in Beispiel 1 angegebene Bad eingeta.ueht.

Claims

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung von künst lichen. Fasern, Garnen, Filznen und andern geformten Erzeuan,issen, dadurch gekenn- zeichnet,, dass man eine Lösung eines pflanz lichen Globulins in einer wässerigen lAsung von Harnstoff der Einwirkung eines verdün nenden,

ein regenerierendes Mittel entlialta-n- den Mediums a.uösetzt. UNTERANSPRüCHE: 1. Verfahren nach Patentan-pruch 1, da durch gekennzeichnet, dass man eine Lö sung von einem pflanzlichen Globulin in einer wässerigen Lösung von Harnstoff in ein ein regenerierendes Mittel enthaltendes Medium durch eine Düse ausstösst.

=?. Verfahren nach Patentanspruch 1 und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Globulinlösung ein Spinnhilfs mittel vorhanden ist. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1 und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass die Öffnung der Ausstoss,diise ein Schlitz ist, so dass ein Produkt in Form dünner Blätter erhalten wird. 1.

Verfahren nach Patentanspruch 1 und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verdünnende, ein regenerierendes Mittel enthaltende Medium eine verdünnte wä--,serige Salz1vsung ist. 5.

Verfahren nach Patenta.nsprueh 1 und tTn- teranspruch 4, dadurch gekennzeichnet. dass der verdünnten wässerigen Salzlösung Säure zugesetzt ist. G. Verfahren nach Patentanspruch 1 und Un teransprüchen 4 und 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der verdünnten wässerigen Salzlösung Zinkchlorid zugesetzt ist.

PATENTANSPRUCH 1I Künstliches Gebilde, nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1 hergestellt.