DE821689C

DE821689C - Verfahren zur Herstellung von kuenstlichen Gebilden durch Verformen von tierischen oder pflanzlichen Proteinloesungen

Info

Publication number: DE821689C
Application number: DEP2631A
Authority: DE
Inventors: Robin Hamilton Kendall Thomson
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1941-09-12
Filing date: 1949-04-20
Publication date: 1951-11-19
Also published as: CH274246A; US2421302A; BE476913A; GB551923A; FR953666A; NL65243C

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 19. NOVEMBER 1951

p 2631 IVcj29b B

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von gehärteten Kunstfasern, künstlichen Fäden, Borsten, Filmen und ähnlichen dünnen Materialien durch Koagulieren von Proteinlösungen und insbesondere solcher Lösungen, welche sich vom Kasein und vegetabilischen Globulinen ableiten und durch geeignete Nachbehandlung der entstehenden Gebilde.

Es sind schon mancherlei Verfahren zur Herstellung

ίο der erwähnten Gebilde empfohlen worden, doch weisen die nach den bisherigen Methoden gewonnenen Gebilde dieser Art nicht die gewünschten physikalischen Eigenschaften auf. So sind die bisher bekannten Gebilde entweder hart und spröde oder sie nehmen beim Lagern Feuchtigkeit aus der Atmosphäre auf, was unerwünscht ist. Ferner ist die Dehnbarkeit und das Widerstandsvermögen solcher Gebilde beschränkt, indem beispielsweise gewisse Fäden aus solchen Materialien schon bei einer Dehnung von 10 bis 30% zerreißen. Anderseits haben jene nach bekannten Verfahren erzeugten Fäden, welche an und für sich eine gute Dehnbarkeit un-• mittelbar nach ihrer Erzeugung entfalten, den Nachteil, daß diese ihre Eigenschaft beim Lagern verlorengeht. Andere nach den bekannten Verfahren erzeugte Fäden zeigen hingegen bei Versuchen in einer Atmosphäre üblichen Feuchtigkeitsgehaltes eine leichte Zunahme ihrer Dehnbarkeit nach der Lagerung, obwohl dies nicht zu erwarten wäre.

Es hat sich gezeigt, daß diese Verschiedenartigkeit der Dehnbarkeit nicht nur von Ansatz zu Ansatz ändert, sondern daß selbst die aus dem gleichen

Ansatz anfallenden einzelnen Fäden verschiedene Dehnbarkeiten aufweisen. Es wurde festgestellt, daß bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 9,5 bis 13,5% diese Verschiedenartigkeit besonders ausgesprochen ist, indem Fäden von hoher und niedriger Dehnbarkeit gleichzeitig vorhanden sein können, hingegen Fäden mit einem höheren Feuchtigkeitsgehalt als ¹Zo⁰Io dazu neigen, eine hohe Dehnbarkeit aufzuweisen und Fäden mit einem niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt als 9,5% stets eine geringere Dehnbarkeit besitzen. Es ist nun eine feststehende Tatsache, daß jener Feuchtigkeitsbereich, bei welchem die Dehnbarkeit der einzelnen Fäden bzw. fadenartigen Gebilde zur größten Verschiedenartigkeit neigt, praktisch mit jenem Feuchtigkeitsgehalt identisch ist, welchem die bisher erzeugten Fäden in üblichen Atmosphären ausgesetzt sind bzw. welchen sie aufnehmen.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung der erwähnten Gebilde gefunden, ohne daß diese Gebilde die genannten Kachteile aufweisen. Ein gelöstes Protein wird durch eine Spinndüse in ein Koagulierungsbad ausgepreßt, die derart koagulieren Gebilde einer Härtebehandlung in einem wäßrigen, Formaldehyd o. dgl. enthaltenden Medium unterworfen,

^a5 gegebenenfalls in einer wäßrigen Lösung eines zur Erhöhung der Naßechtheit dienenden Mittels behandelt, hierauf gewaschen und entwässert.

Gemäß der Erfindung werden die gehärteten, gewaschenen Gebilde entwässert, einer zwischen 85 bis 120° liegenden Temperatur, vorzugsweise durch Be-. Streichung mit einem Luftstrom, einer solchen Zeitdauer ausgesetzt, daß keine Beschädigung der Formlinge eintritt, und schließlich werden sie auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 9,5 bis 13,5%, gegebenenfalls durch Einbringung in einen feuchten Raum bei gewöhnlicher Temperatur gebracht.

Die erfindungsgemäß erzeugten Gebilde sind, verglichen mit den nach bekannten Verfahren erzeugten, wesentlich fester und besitzen eine einheitlich befriedigende Dehnbarkeit in einer Atmosphäre üblichen Feuchtigkeitsgehaltes.

Um das Gebilde zu entwässern, ist es erforderlich, es auf eine hohe Temperatur zu erhitzen, da das Proteinmaterial eine starke Affinität zum Wasser aufweist, wobei es im allgemeinen zweckmäßig ist, die Entwässerung und die anschließende Wärmebehandlung des Gebildes in einem einzigen Arbeitsgang vorzunehmen. Aus diesem Grunde ist es in den wenigsten Fällen notwendig, die genaue Zeitspanne zu kennen, während welcher die Hitzebehandlung des Gebildes erforderlich ist, dies schon deswegen, weil es überhaupt nicht leicht ist, festzustellen, wann das Gebilde zuerst trocken wird, vorausgesetzt, daß dessen Gewichtsverlust nicht einer Überprüfung unter-, zogen wird. Die für die Wärmebehandlung des entwässerten Gebildes erforderliche Zeitdauer ist bei höherer Temperatur geringer und wird bei einer Temperatur von 100° mehrere Stunden betragen. Die Behandlung ist zu unterbrechen, ehe die Dehnbarkeit des erneut angefeuchteten Materials abzunehmen beginnt, nachdem es den maximalen Grad erreicht hat. Die Entwässerung und die anschließende Wärmebehandlung sind vorzugsweise durch Einwirkenlassen eines heißen, auf die gewünschte Endtemperatur vor-■ erhitzten Luftstromes auf das Material in einer Heizkammer durchzuführen. Wegen der latenten Wärme des Wassers wird das Gebilde in der Heizkammer seine maximale Temperatur erst dann erreichen, wenn es trocken ist; die für die Entwässerung erforderliche Zeitdauer hängt vom ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt des Gebildes, der Feuchtigkeit der Luft, der Durchgangsgeschwindigkeit der Luft durch das Gebilde und von den Temperaturbedingungen ab. Sind die übrigen Bedingungen vergleichbar, so wird die Temperatur, bei welcher die Wärmebehandlung des entwässerten Gebildes durchgeführt werden soll, die zur Durchführung des Verfahrens als Ganzes erforderliche Zeitdauer wesentlich beeinflussen.

Man kann auch das Gebilde an der Luft trocknen und hierauf die Entwässerung und die als Nachbehandlung in Frage kommende Wärmebehandlung anschließen, wobei die hierzu erforderliche Zeitdauer vom Luftdurchfluß sowie von der erforderlichen Endtemperatur abhängen wird, wobei bei höheren Temperaturen eine geringere Zeitdauer erforderlich ist. In der Regel ist es nötig, die Wärmebehandlung während einer längeren Zeitspanne durchzuführen, um die vorzüglichen Wirkungen auf die Dehnbarkeit und Reißfestigkeit des Gebildes zu erreichen, wenn als Endtemperatur eine Temperatur von 85" zur Anwendung gelangt, doch weiden gute Resultate auch innerhalb von 4 bis 8 Stunden bei einer Temperatur von ioo° und innerhalb von 3 bis 4 Stunden bei einer Temperatur von 120⁰ erzielt. Bei Temperaturen, welche oberhalb 120° liegen, neigen die Gebilde zu Verkohlung.

Nach einer solchen Wärmebehandlung sind die entwässerten Gebilde hart und spröde und müssen vor der Weiterverarbeitung angefeuchtet werden, was leicht dadurch geschehen kann, daß die Gebilde einer feuchten Atmosphäre ausgesetzt werden, und zwar vorzugsweise bei Zimmertemperatur.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Eine Lösung von Erdnußprotein in verdünntem Ätznatron wird in ein saures Koagulierungsbad ausgepreßt und das so hergestellte faserartige Gebilde wird nachträglich mit einer gesättigten Kochsalzlösung behandelt, wobei gegen ein Schrumpfen des Gebildes Vorkehrungen getroffen werden. Hierauf wird es in einem Natriumchlorid, Schwefelsäure und Formaldehyd enthaltenden Bade einer Härtebehandlung unterzogen, gewaschen, in einer normalen Atmosphäre bei 30⁰ getrocknet, 4 Stunden lang einer Temperatur von ioo° ausgesetzt, wobei das faserartige Gebilde hart und spröde wird und die ihm ursprünglich eigene Feuchtigkeit verliert. Hierauf wird es einer 5o°/₀ Feuchtigkeit enthaltenden Atmosphäre bei Zimmertemperatur 16 Stunden lang ausgesetzt, bis es erneut etwa 10 bis 12% Feuchtigkeit aufgenommen hat, worauf es geschmeidig und weich ist. Das so erhaltene Gebilde besitzt die folgenden Eigenschaften: Reißfestigkeit 11,9 kg/mm², Dehnbarkeit 80%.

Ein nach den bekannten Verfahren hergestelltes

Gebilde weist demgegenüber wesentlich schlechtere Eigenschaften auf; die entsprechenden Werte für ein solches faserähnliches Gebilde sind die folgenden:

Reißfestigkeit 9,2 kg/mm², Dehnbarkeit 68%·

Beispiel 2

Es wird in der gleichen Weise gearbeitet wie in Beispiel 1, wobei jedoch das entstandene Gebilde nach dessen Herstellung 5 Wochen gelagert wurde und hierauf einer erneuten Prüfung auf die Dehnbarkeit unterworfen wurde. Dabei hat sich herausgestellt, daß die Dehnbarkeit nur ganz unwesentlich abgenommen hat.

Beispiel 3

Man arbeitet in der gleichen Weise wie in Beispiel 1, wobei jedoch die Wärmebehandlung des Gebildes auf ioo° 8 Stunden lang erfolgt. Hierauf wird es gleichfalls einer 50% Feuchtigkeit enthaltenden Atmosphäre 16 Stunden ausgesetzt. Das so entstandene Gebilde besitzt eine Reißfestigkeit von 11,8 kg/mm² und eine Dehnbarkeit von 63%, während ein ähnliches, nach den früheren Methoden erhaltenes Gebilde eine Reißfestigkeit von nur 9,8 kg/mm² aufweist.

Beispiel 4

Es wird in der genau gleichen Weise gearbeitet wie in Beispiel 1, jedoch unter Verwendung von Kasein an Stelle von Erdnußprotein. Das auf diese Weise erzeugte Gebilde besitzt eine Reißfestigkeit von 8,2 kg pro Quadratmillimeter und eine Dehnbarkeit von 55%, während ein ähnliches, nach den bekannten Verfahren erhaltenes Gebilde eine Reißfestigkeit von nur 6,9 kg/mm² und eine Dehnbarkeit von nur 38% aufweist.

Beispiel 5

Bei der gleichen Arbeitsweise wie in Beispiel 1, jedoch bei einer Wärmebehandlung von 3,5 Stunden bei 120° und anschließendem Anfeuchten wird ein Gebilde erhalten, welches eine Reißfestigkeit von 12,3 kg/mm² und eine Dehnbarkeit von 68% besitzt, wogegen ein nach bekanntem Verfahren entstandenes Gebilde eine Reißfestigkeit von 8,9 kg/mm² und eine Dehnbarkeit von 24% aufweist.

Beispiel 6

Es werden nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren Borsten aus Erdnußprotein hergestellt. Zu diesem Zwecke wird die Erdnußproteinlösung durch eine öffnung hindurchgepreßt, welche derart an_: geordnet ist, daß Borsten von einem Durchmesser von 0,35 mm entstehen. Die so erzeugten Borsten besitzen eine Reißfestigkeit von 14,6 kg/mm² und eine Dehnbarkeit von 104%, wogegen die nach bekannten Verfahren erzeugten ähnlichen Borsten eine Reißfestigkeit von nur 12 kg/mm² und eine Dehnbarkeit von nur 6o°/₀ aufweisen.

Aus den obigen Beispielen geht hervor, daß es erfindungsgemäß ohne weiteres möglich ist, Kunstfasern, künstliche Fäden, Filme, Borsten und ähnliche Materialien zu erzeugen, welche eine Reißfestigkeit von 11,5 bis 15,5 kg/mm² und eine Dehnbarkeit von bis 150% bei einem Feuchtigkeitsgehalt von bis I2°/_O aufweisen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von künstlichen Gebilden, wie Fäden, Fasern, Borsten oder Filmen, durch Verformen von tierischen oder pflanzlichen Proteinlösungen in üblichen Bädern mit nachfolgender Härtung, vorzugsweise in Formaldehydbädern, dadurch gekennzeichnet, daß die gehärteten, gewaschenen Gebilde entwässert, einer zwischen 85 und 120⁰ liegenden Temperatur, vorzugsweise durch Bestreichung mit einem Luftstrom, einer solchen Zeitdauer ausgesetzt, daß keine Beschädigung der Formlinge eintritt, und schließlich auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 9,5 bis I3,5°/_O, gegebenenfalls durch Einbringung in einen feuchten Raum bei gewöhnlicher Temperatur, gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei Anwendung einer Endtemperatur von 85⁰ sich über eine längere Zeit erstreckt und bei einer Temperatur von 120⁰ 3 bis 4 Stunden beträgt.

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