DE826782C - Verfahren zur Herstellung von viscosen Loesungen von Erdnussglobulinen in Alkalilauge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von viscosen Lösungen von Erdnußglobulinen in Alkalilauge, welche zum Verspinnen zu Kunstseidefäden geeignet ist.
Die ersten, aus Erdnußglobulin gesponnenen Fäden waren jene, welche durch Lösen von Erdnußprotein in konzentrierten, wäßrigen Harnstofflösungen und Alternlassen dieser Lösungen erhalten wurden. Es wird vermutet, daß die MoIeküle des Erdnußglobulins von gewundener Struktur der Art der globularen Proteine sind und daß die Steigerung der Viscosität, welche beim Altern der Lösung des Proteins in der wäßrigen Harnstofflösung eintritt, eine Umlagerung der molekularen Struktur in eine ungewundene und gestreckte Form mit sich bringen, welche Umlagerung manchmal als Denaturierung bezeichnet wird; es wird ferner angenommen, daß, solange eine solche Umlagerung der molekularen Struktur nicht mindestens begonnen hat, keine Fäden er- ao zielt werden können. Konzentrierte, wäßrige Harnstofflösungen scheinen eine bemerkenswerte Leichtigkeit zum Denaturieren des Proteins zu haben, doch wird durch die zur Erzeugung der Fäden erforderliche hohe Harnstoffkonzentration deren «5 Verwendung kostspielig und für die technische Verwendung unwirtschaftlich.

Ferner wurde vorgeschlagen, Fäden durch Verspinnen von viscosen thixotropischen Lösungen, welche durch Erhitzen und mechanisches Bearbetten von Endnußproteindispersionen in verdünntem wäßrigem Ammoniak erhalten werden, in einem Koagulierungsbad zu erzeugen. Obgleich diese Methode zur Erzeugung von ausgezeichneten borstigen Gebilden und zu dicken Fäden führte, läßt sie sich dennoch nicht zur Herstellung von

dünnen, für Textilzwecke erforderliche Fäden verwenden, welche Fäden von der Spinndüse in einem wesentlich rascheren Grade weggeführt werden als die Geschwindigkeit des Ausstoßens und welche bei gewissen Stufen der Herstellung einem beträchtlichen Zuge ausgesetzt sind. Während es gewöhnlich erforderlich ist, die thixotropischen, ammoniakalischen Lösungen unter der Schubspannung zu halten, um die Gelatinisierung zu verhindern,

ίο besteht keinerlei Schwierigkeit, geeignete Ammoniakkonzentrationen für die Herstellung der auszustoßenden Lösung zu wählen.

Im Falle von kaustisch-alkalischen Lösungen von Erdnußprotein führte die äußerste Empfindlichkeit bei leichten Veränderungen der kaustisch-alkalischen Konzentration der Lösung und die für die verschiedenen Konzentrationen von Erdnußglobulin erforderlichen, bestimmten alkalischen Konzentrationen seit Jahren zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Herstellung der für das Spinnen erforderlichen, geeigneten, kaustisch-alkalischen Lösungen. Befindet sich die kaustisch-alkalische Konzentration außerhalb der engen, statthaften Grenzen, so besitzt die Lösung entweder eine unerwünschte Yiscosität oder aber, sofern passende Viscosität vorliegt, ist diese Viscosität solch raschen Veränderungen unterworfen, daß diese Lösung für technische Zwecke wertlos ist, indem sie entweder in unkontrollierbarer Weise sich bis zur Gelatinisierung verdickt oder sich unter unerwünschter Yiscositätseinbuße verdünnt.

Die in der britischen Patentschrift 537 740 vorgeschlagenen Neuerungen haben die Erzeugung \on spinnbaren, kaustisch-alkalischen Erdnußglobulinlösungen sehr erleichtert. Diese Patentschrift offenbart, daß spinnbare Lösungen nur dann erhalten werden können, wenn nach der frischen Zubereitung der Proteinlosung diese letztere einen PH-Wert von mindestens 12,5 aufweist, wobei eine Regel aufgestellt wird, welche eine erste Annahme der besten kaustisch-alkalischen Konzentration für eine bestimmte Proteinkonzentration festlegt. Mit Hilfe dieser Angaben können die erforderlichen Konzentrationen durch Versuche festgestellt werden, wobei man nach und nach die Proteinkonzentration und die kaustisch-alkalische Konzentration durch geringe Zunahme und Abnahme derselben solange verändert, bis man eine viscose Lösung erhält, welche während einer vernünftigen Zeitdauer ihre spinnbaren Eigenschaften nicht verliert. Diese kaustisch-alkalischen Erdnußglobulinlösungen, welche bei gewöhnlichen atmosphärischen Temperaturen erzeugt werden, ergeben ausgezeichnete Fäden für Textilzwecke, wenn sie in einem geeigneten Koagulierungsbad gesponnen werden. Obgleich bei der geeigneten Auswahl der Alkalikonzentration die bisher bekannten kaustischalkalischen Lösungen genügend beständig sind, um sie während einer gewissen Zeit zum Spinnen zu verwenden, bleiben deren physikalischen Eigene schäften dennoch nicht so lange unverändert, wie dies wünschenswert ist, sondern es treten wesentliche Veränderungen der Viscosität und erhebliche Schwierigkeiten beim kontinuierlichen Spinnen bereits nach einer sehr kurzen Lagerungsdauer ein.

Die Bildung von Ammoniak durch alkalische Hydrolyse des Globulins kann in der Erdnußglobulinlösung selbst bei solchen Konzentrationen an Alkali, die zur Bildung einer Globulinlösung vom p_H-Wert 12,5 nicht genügen, wahrgenommen werden und vermehrt sich in dem Maße, wie die Alkalikonzentration zunimmt. Es ist wohl möglich, daß die besonderen Schwierigkeiten, welchen man bei der Erzeugung von spinnbaren, alkalischen Erdnußglobulinen begegnet, der zerstörenden Hydrolyse des Proteinmoleküls, welche in einer Lösung Platz greift, deren Alkalinität nicht mehr als genügend ist, um die Denaturierung des Globulins zu bewirken, zuzuschreiben sind.

Gemäß der Erfindung wird das Verfahren zur Herstellung von viscosen Lösungen von Erdnußglobulinen in Alkalilauge, welche zum Verspinnen zu Kunstseidefäden geeignet ist, in der Weise vorgegangen, daß eine Lösung von Erdnußglobulinen in Alkalilauge einer Konzentration von mindestens 0,8%, berechnet auf Natriumhydroxyd, hergestellt wird, die jedoch geringer ist als die Konzentration, welche notwendig ist, um die frische Lösung bei Zimmertemperatur auf einen p^-Wert von 12,5 zu bringen, wobei die frisch hergestellte Lösung auf einer erhöhten Temperatur zwischen 35 und 6o° mindestens solange gehalten wird, daß eine maximale Viscosität erreicht wird, worauf die Lösung dann auf einer Temperatur zwischen 20⁰ und einer so tiefen Temperatur gehalten wird, bei der das Wasser der Lösung noch nicht gefriert und sie bis zum Verspinnen innerhalb dieses Temperaturbereichs gehalten wird. Zweckmäßig ist der pn~ Wert der Globulinlösung 0,5" niedriger als der Wert, welcher notwendig ist, wenn die Reifung bei Zimmertemperatur durchgeführt wird.

Die Konzentration der kaustischen Alkalilösung, welche gemäß der Erfindung erforderlich ist, um eine Erdnußglobulinlösung zu erzeugen, welche sich im höchsten Maße durch Stabilität der Viscosität und durch andere physikalische Eigenschaften nach deren Abkühlen auf die vorerwähnte, niedrige Temperatur auszeichnet, ist zweckmäßig numerisch um 0,4 °/o, berechnet als Natriumhydroxyd, niedriger als die Konzentration, welche dieselben Globulinlösungen auf einen p_H-Wert von 12,5 bringen würde. Die genaue Alkalikonzentration ist indessen von der Konzentration des Globulins in der Lösung abhängig. Um eine gut lagerungsfähige Lösung von bestimmter Viscosität nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erhalten, ist eine etwas höhere Konzentration an Erdnußglobulin erforderlich als bei Verfahren, in welchen das Alkali bei normalen Temperaturen angewendet wird. Je höher die Temperatur bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, um so höher muß die Globulinkonzentration sein, damit befriedigende spinnbare Lösungen entstehen. Um spinnbare, lagerungsfähige Globulin- · lösungen von geeigneter Viscosität gemäß der Erfindung und nach den bisher bekannten Methoden

zu erhalten, sind somit die nunmehrigen, kaustischalkalischen Konzentrationen, welche für die Zubereitung der Lösungen verwendet werden, gewöhnlich weniger stark divergierend als bisher. Wie im Falle der bekannten Methode zur Darstellung der kaustisch-alkalischen Lösungen von vegetabilischem Globulin ist es wünschenswert, Versuche durchzuführen, indem man die Proteinkonzentration und die Konzentration des kaustisehen Alkalis durch Zunahme und Abnahme der Konzentration variiert. Die bessere Beständigkeit der erhitzten und gekühlten Lösung und die kürzere Dauer, welche zur Erreichung einer im wesentlichen beständigen Viscosität benötigt wird, erleichtern die Durchführung solcher Versuche; es ist nicht immer nötig, bei jeder neuen Erdnußglobulinmenge die gleichen Versuche vorzunehmen, da eine annähernde Schätzung einer geeigneten Protein- und Alkalikonzentration für Spinnzwecke durch Beobachtung der Neigung zur Gelatinierung von Lösungen von wesentlich höherem Proteingehalt als die zu spinnende Lösung bei einer Änderung der Alkalikonzentration vorgenommen werden kann. Man wird als kaustisches Alkali zweckmäßig Natriumhydroxyd verwenden; selbstverständlich können auch andere starke Alkalien, wie Kaliumhydroxyd, in chemisch äquivalenten Konzentrationen verwendet werden.

Die Erfindung ist in folgenden Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Ein Gemisch von 31 g einer Probe Erdnußglobulin, behandelt mit 100 cm³ einer wäßrigen Natriumhydroxydlösung, welche 1,7 Gewichtsteile Natriumhydroxyd enthält, wird zunächst bei 2O° hergestellt und hierauf plötzlich auf 50⁰ erhitzt, bei welcher Temperatur das Gemisch 20 Stunden lang gehalten wird. Während dieser Zeitdauer hat die Viscosität der Lösung das Maximum erreicht und beginnt etwas nachzulassen. Hierauf wird a-uf 20° gekühlt. Die erzielte Lösung wird mit Erfolg zum Spinnen in einem Koagulierungsbad, enthaltend eine wäßrige Lösung von mit Schwefelsäure angesäuertem Natriumsulfat, unverzüglich nach dem Erkalten, nach 5 Tagen, nach 8 Tagen bzw. nach 11 Tagen verwendet. Die Fäden weisen, nach einem geeigneten Unlöslichmachen, eine ausgezeichnete Festigkeit und eine gute Dehnung auf.

Beispiel 2

Als zur Anwendung gelangendes Erdnußglobulin verwendet man das im Beispiel 1 erwähnte

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Erdnußglobulin. Eine aus diesem Material hergestellte Lösung, welche eine Zusammensetzung von 30V0 Erdnußglobulin und 1,2% Natriumhydroxyd aufweist, wird eine halbe Stunde nach deren Herstellung auf 50⁰ erhitzt und 20 Stunden lang bei dieser Temperatur reifen gelassen. Hierauf wird auf 20⁰ gekühlt. Der pH-Wert der gekühlten Lösung betrug 10,9. Die so erhaltene Lösung blieb länger als eine Woche spinnbar, wobei man Textilfaden von guter Qualität ohne Schwierigkeiten erhielt, sofern die Lösung in ein warmes, angesäuertes Natriumsülfatbad gesponnen und aus diesem Bad mit gleichmäßiger Geschwindigkeit, aber rascherer Geschwindigkeit als das Ausstoßen entfernt wurden; die Fäden wurden nachher unlöslich gemacht.

   Ernndungsgemäß hergestellte Lösungen konnten erfolgreich im Verlauf von 1 bis 4 Wochen nach deren Abkühlen auf Zimmertemperatur gesponnen werden, während sie bei einem längeren Lagern Neigung zur Fäulnis zeigen. Kaustisch-alkalische Lösungen von Erdnußglobulin, welche gemäß bisher bekannten Verfahren hergestellt wurden, haben ihre Eignung zu Spinnzwecken stets lange vor Eintritt der Fäulnis verloren.

   1. Verfahren zur Herstellung von viscosen Lösungen von Erdnußglobulinen in Alkalilauge, welche zum Verspinnen zu Kunstseidefäden geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung von Erdnußglobulinen in Alkalilauge einer Konzentration von mindestens 0,8%, berechnet auf Natriumhydroxyd, hergestellt wird, die jedoch geringer ist als die Konzentration, welche notwendig ist, um die frische Lösung bei Zimmertemperatur auf einen p_H-Wert von 12,5 zu bringen, wobei die frisch hergestellte

   ' Lösung auf einer erhöhten Temperatur zwischen 35 und 6o° mindestens so lange gehalten wird, daß eine maximale Viscosität erreicht wird, worauf die Lösung dann auf einer Temperatur zwischen 20⁰ und einer so tiefen Temperatur gehalten wird, bei der das Wasser der Lösung noch nicht gefriert und sie bis zum Verspinnen innerhalb dieses Temperaturbereichs gehalten wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der p_H-Wert der Globulinlösung 0,5 niedriger ist als der Wert, welcher notwendig ist, wenn die Reifung bei Zimmertemperatur durchgeführt wird.

   12.51