DE848847C

DE848847C - Verfahren zur Herstellung von kuenstlichen, unloeslichen Faeden aus pflanzlichen oder tierischen Eiweissstoffen

Info

Publication number: DE848847C
Application number: DEP2620A
Authority: DE
Inventors: Ray Campbell; Robin Hamilton Kendall Thomson
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1947-10-06
Filing date: 1949-04-17
Publication date: 1952-09-08
Also published as: FR970037A; CH276372A; US2565908A; NL68974C; BE485166A; GB637025A

Description

Die vorliegende Erfindung l>ezieht sich auf ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von unlöslichen, künstlichen Fäden durch Verspinnen von Proteinlösungen, die zu Zwirnen, Fasern und ähnlichen fadenförmigen Produkten verarbeitet werden können, und insbesondere von solchen, die durch Verspinnen von in wäßrigen alkalischen oder anderen geeigneten wäßrigen Lösungsmitteln gelösten pflanzlichen Samenglobulinen, ίο wie Erdnußproteine oder Phosphorproteine, wie Kasein, in geeigneten angesäuerten, salzhaltigen Koagulierbädern erhalten werden. Mit Schwefelsäure angesäuerte Xatriumsulfatlösungen eignen"¹ sich in der Praxis am besten als Koagulierbäder.

Die aus dem Koagulierbad austretenden fadenförmigen Produkte sind in verdünnten salzhaltigen Lösungen immer noch leicht löslich. Man kann die Produkte durch eine Härtungsbehandlung mit Formaldehyd für verdünnte salzhaltige Lösungen und kaltes Wasser unlöslich machen. Um jedoch die fadenförmigen Produkte für gewöhnliche Textilzwecke geeignet zu machen, muß man ihnen die Eigenschaft verleihen, der Wirkung von siedendem Wasser zu widerstehen, so daß sie, ohne zusammenzukleben, getrocknet werden können. Die Produkte

müssen ferner gegen die Wirkung von heißen verdünnten Säurelösungen, die z. B. beim Färben mit sauren Wollfarbstoffen verwendet werden, und gegen die Wirkung verdünnter alkalischer Lösungen, die beim Waschen verwendet werden, widerstandsfähig sein.

Obschon viele Verfahren zum Unlöslichmachen künstlicher Fadenprodukte aus Proteinen für diesen Zweck beschrieben worden sind, ist anzunehmen, ίο daß der beste Weg zur Erreichung der Unlöslichkeit, der besten physikalischen Eigenschaften und der Trennung der einzelnen Fäden bzw. fadenförmigen Produkte bisher in der Anwendung einer stark salzhaltigen Lösung von Formaldehyd bestand, die nicht weniger als 30 Teile Natriumchlorid pro 100 Gewichtsteile Wasser enthielt und mit genügend Salzsäure oder Schwefelsäure angesäuert war, um das p_H unter 1 zu halten. Ein solches Bad ist im britischen Patent 513 911 beschrieben. Die an den Fäden bzw. fadenförmigen Produkten, welche aus dem Koagulierbad austreten, anhaftende Koagulierflüssigkeit wird gewöhnlich weggespült, indem man die Fäden mit Natriumchloridlösung behandelt, bevor sie in die obengenannte unlöslichmachendc Lösung eingeführt werden.

Zur Erreichung der Unlöslichkeit mittels der obengenannten angesäuerten Salz-Formaldehyd-Lösung muß jedoch das fadenförmige Produkt während längerer Zeit mit der unlöslichmachenden Lösung in Berührung gehalten werden, selbst bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise während 18 Stunden bei 38⁰. Die Behandlungsdauer kann durch Anwendung wesentlich höherer Temperaturen nicht abgekürzt werden, da die losen Fäden, Zwirne oder Fasern bei diesen höheren Temperaturen das Bestreben zeigen, zusammenzukleben statt getrennt zu bleiben.

Im britischen Patent 597 497 ist ein Verfahren zum Unlöslichmachen künstlicher fadenförmiger Produkte, die durch Spinnen von in wäßrigen alkalischen oder anderen geeigneten wäßrigen Lösungsmitteln gelösten pflanzlichen Samenglobulinen, wie Erdnußproteine oder Phosphorproteine, wie Kasein, in geeigneten angesäuerten, salzhaltigen Koagulierbädern erhalten werden, beansprucht, gemäß welchem die genannten fadenförmigen Produkte in einem sowohl mit Natriumchlorid und Natriumsulfat oder sowohl mit Natriumchlorid und Magnesiumsulfat gesättigten, wäßrigen Formaldehydbad bei einem p_H von 4 bis 6 und einer 6p° nicht übersteigenden Temperatur behandelt und hierauf in einem bei der angewendeten Temperatur mit Natriumsulfat oder Magnesiumsulfat gesättigten, mit Schwefelsäure stark angesäuerten, wäßrigen Formaldehydbad behandelt werden, wobei das stark angesäuerte Formaldehydbad eine erhöhte Temperatur aufweist.

Im obigen Patent ist angegeben, daß, sofern das Formaldehydbad vom p_H 4 bis 6 sowohl mit Natriumchlorid als auch mit Natriumsulfat gesättigt ist, das stark angesäuerte Formaldehydbad vorzugsweise mit Natriumsulfat gesättigt sein sollte, während andererseits, sofern das Formaldehydbad vom p_H 4 b]is 6 sowohl mit Natriumchlorid als auch mit Magnesiumsulfat gesättigt ist, das stark angesäuerte Formaldehydbad vorzugsweise mit Magnesiumsulfat gesättigt sein sollte.

Im obigen Patent ist ferner angegeben, daß, sofern die Temperatur des ersten Bades 50° beträgt, eine Behandlungsdaucr von etwa 5 Minuten genügt, während bei einer Temperatur von etwa , 40⁰ 8 bis 15 Minuten erforderlich sind. Es ist noch angegeben, daß, sofern die Temperatur des zweiten Bade3 etwa 70⁰ beträgt, gewöhnlich eine Behandlungsdauer von etwa 10 bis 15 Minuten erforderlieh ist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein einfaches und wirksames Verfahren zum Unlöslichmachen eines kontinuierlichen, in Bewegung befindlichen Bündels von nicht gehärtetem, künst-Hchem Fadenmaterial aus Protein.

Es wurde nun festgestellt, daß, sofern die mit Natriumchlorid gesättigte Formaldehydlösung vom p_H 4 bis 6 eine Temperatur von 60 bis 70⁰ aufweist und die Behandlung ausgeführt wird, während der Faden durch die in einem Rohr von geeignetem Durchmesser, das vorzugsweise als Spule von schraubenartiger Form ausgebildet ist, fließende Lösung durchgeleitet wird, die Lösung hinsichtlich des Natriumsulfats nicht gesättigt sein muß und daß die erforderliche Behandlungsdauer nur etwa 1/2 bis ι Minute beträgt. Es wurde ferner festgestellt, daß, sofern die bei der angewendeten Temperatur mit Natriumsulfat oder Magnesiumsulfat gesättigte, mit Schwefelsäure stark angesäuerte, wäßrige Formaldehydlösung, wie sie gemäß dem Verfahren des britischen Patentes 597 497 verwendet wird, eine Temperatur von etwa 95⁰ aufweist und die Behandlung ebenfalls in der durch ein schraubenförmiges Rohr fließenden Lösung ausgeführt wird, die erforderliche Behandlungsdaucr nur etwa 2 Minuten beträgt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kennzeichnet sich das Verfahren zum Unlöslichmachen künstlicher fadenförmiger Produkte, die durch Spinnen von in wäßrigen alkalischen oder anderen wäßrigen Lösungsmitteln gelösten pflanzlichen Samenglobulinen, beispielsweise Erdnußproteinen oder Phosphorproteinen, wie Kasein, in angesäuerten, salzhaltigen Koagulierbädern erhalten werden, dadurch, daß man die fadenförmigen Produkte und eine wäßrige, mit Natriumchlorid gesättigte und Natriumsulfat oder Magnesiumsulfat enthaltende Formaldehydlösung vom p_H 4 bis 6 und einer Temperatur, die vorzugsweise in der Nähe von etwa 70⁰ liegt, durch einen röhrenförmigen Durchgang, der vorzugsweise die Form einer schraubenförmigen Rohrschlange aufweist, durchleitet und hierauf die so behandelten fadenförmigen Produkte und eine bei der angewendeten Temperatur mit Natriumsulfat oder Magnesiumsulfat gesättigte, mit Schwefelsäure stark angesäuerte wäßrige Formaldehydlösung durch einen anderen röhrenförmigen Durchgang, der vorzugsweise die Form einer schraubenförmigen Rohrschlange aufweist, durchleitet, wobei die genannte stark angesäuerte Form-

aldehydlösung eine erhöhte Temperatur, vorzugsweise in der Nähe von etwa 95⁰, aufweist.

Der röhrenförmige Durchgang besitzt vorzugsweise einen kleinen Durchmesser. Ist dieser Durchgang gerade, so wird die Behandlungsflüssigkeit vorzugsweise unter solchen Bedingungen durch denselben durchgeleitet, daß eine Wirbelströmung entsteht. Die Behandlungsflüssigkeit soll immer mit einer solchen Geschwindigkeit durch den röhrenförmigen Durchgang fließen, die genügend hoch ist, daß die fadenförmigen Produkte durch den genannten Durchgang vorwärts bewegt werden.

Der röhrenförmige Durchgang kann vollständig in einem Wasserbad untergetaucht sein, dessen Temperatur so hoch liegt, daß die durch den Durchgang fließende Flüssigkeit bei der angegebenen Temperatur gehalten und so eine Abkühlung und eine damit verbundene Kristallisation der Salze, die sich in einer Beschädigung der Fäden auswirken könnte, vermieden wird.

Die Fäden werden vorzugsweise mittels eines am Eingang des Durchganges angebrachten Trichters in den röhrenförmigen Durchgang eingeführt. Die Behandlungsflüssigkeit wird in diesen Trichter eingeführt, wobei sie infolge der Wirkung der Schwerkraft durch den genannten röhrenförmigen Durchgang hindurchfließt. Die Strömung der Flüssigkeit vom Trichter zum röhrenförmigen Durchgang liefert die nötige Stoßkraft, um den Faden in den röhrenförmigen Durchgang einzuführen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, ein vom Trichter nach dem Umlaufbehälter der Behandlungsflüssigkeit laufendes Überlaufrohr anzubringen, um im röhrenförmigen Durchgang konstante Strömungsbedingungen aufrechtzuerhalten.

Die Erfindung ist im folgenden auf die schematischc Zeichnung bezogenen Beispiel, in welchem Teile Gewichtsteile bedeuten, sofern keine anderen Angalxm zu finden sind, weiter beschrieben.

Beispiel

Eine aus einer 25 Teile Erdnußglobulin, 1,25 Teile Natriumhydroxyd, 1,0 Teil Natriumsulfit und 72,75 Teile Wasser enthaltenden Lösung hergestellte gealterte Natriumhydroxydlösung von gemahlenem Erdnußglobulin wird durch eine Spinndüse ι in ein 200 g/l Natriumsulfat und 20 g/l Schwefelsäure enthaltendes Koagulierbad 2 ausgestoßen. Der entstehende Faden 3 wird auf Rollen 4 aufgenommen, die eine Umfangsgeschwindigkeit von 30 m/min aufweisen, und dann gestreckt, indem man ihn über Rollen 5 führt, die eine Umfangsgeschwindigkeit von 45 m/min aufweisen.

Der Faden 3 wird hierauf in gespanntem Zustand nach einer Rolle 6 geleitet, die senkrecht über der Mittellinie des Troges eines Ringtroges 7 angeordnet ist, gemäß des im britischen Patent 623 460 beanspruchten Verfahrens, durch ein hin und her bewegtes Führungsorgan 8, welches mindestens 90 cm über der Oberfläche der im Trog befindlichen Flüssigkeit angeordnet ist, geführt und so in den Trog eingeführt, in welchem der Faden in Zickzackform abgelegt wird. Dieser Ringtrog besteht aus einem festen Mittelteil von 60 cm Durchmesser und einem äußeren, jedoch mit dem Mittelteil vollständig verbundenen Trog von 15,2 cm Breite und ι ο cm Tiefe. Der Ringtrog, welcher aus Weichstahl besteht, weist einen Boden aus Drahtnetz 9 auf und dreht sich in einem kreisförmigen Trog 10 von 1,03 m äußerem Durchmesser, 0,5 m innerem Durchmesser und 15,2 cm Tiefe, der ebenfalls aus Weichstahl besteht und mit einem Überfall versehen ist, welcher derart eingestellt werden kann, daß die Höhe der Flüssigkeit im Trog nach Bedarf verändert werden kann. Der Ringtrog enthält eine gesättigte Natriumchloridlösung vom p_H 5,0 und einer Temperatur von 2o°. Der Faden 3 sinkt auf den Boden 9 des Troges 7 und wird vom Trog 7, der sich in 41/2 Minuten einmal dreht, mitgeführt. So beträgt die Eintauchdauer des Fadens in der angesäuerten, gesättigten Natriumchloridlösung 41/2 Minuten. Der Faden 3 wird nicht weniger als 7,62 cm von seiner Eintauchstelle entfernt herausgezogen und zwischen zwei Rollen 11 und 12, deren Umfangsgeschwindigkeiten 35 bzw. 52 m/min betragen, gestreckt.

Der Faden 3 läuft, nachdem er gestreckt worden ist, über eine Rolle 13, die senkrecht über der Mittellinie des Eingangs 14 einer senkrecht angeordneten schraubenförmigen Rohrschlange 15 von 18 bis 36 m Länge und 1,2 m Durchmesser angeordnet ist. Durch diese Rohrschlange fließt eine Lösung, die bezüglich Natriumchlorid bei 70⁰ ge; sättigt ist und 20 g Natriumsulfat pro Liter und 2 0/0 Formaldehyd enthält. Diese Lösung weist eine Temperatur von 70⁰ und ein p_H von 5,0 auf. Die Dauer des Durchganges des Fadens 3 durch diese Schlange beträgt 1/2 bis 1 Minute. Der Faden 3 wird von einer Rolle 16 aufgenommen, die vertikal über dem Ausgang der senkrecht gelagerten Schlange angeordnet ist. Der Faden 3 wird zwischen zwei Rollen 17 und 18, deren Umfangsgeschwindigkeiten 40 bzw. 45 m/min betragen, gestreckt. Der Faden 3 läuft dann durch den Eingang 19 einer anderen senkrecht angeordneten Rohrschlange 20 in einer Länge von 45 m und eines Durchmessers von 1,2 m, durch welche eine Behandlungsflüssigkeit fließt, die aus bei 95⁰ gesättigter Natriumsulfatlösung, 275 g/l Schwefelsäure und 2 0/0 Formaldehyd besteht. Die Temperatur dieser Flüssigkeit, deren p_H unter ο liegt, beträgt 95⁰. Die Dauer des Durchganges des Fadens durch diese Schlange 20 beträgt 1 bis 2 Minuten. Beim Verlassen des Ausganges dieser zweiten Schlange 20 wird der Faden 3 von einer Rolle 21 aufgenommen und nach irgendeinem bekannten Verfahren gewaschen und getrocknet.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Verfahren zur Herstellung von künstlichen, unlöslichen Fäden aus pflanzlichen oder tierischen Eiweißstoffen, wie Erdnußprotein oder Kasein, dadurch gekennzeichnet, daß man die frisch ersponnenen Fäden gemeinsam mit einer wäßrigen, mit Natriumchlorid gesättigten, Na-

triumsulfat oder Magnesiumsulfat enthaltenden Formaldehydlösung, die einen p_H-Wert von 4 bis 6 aufweist, durch ein Rohr unter Wirbelströmung, vorzugsweise durch eine schraubenförmige Schlange, bei einer Temperatur von 6o bis 7o° leitet und hierauf durch ein zweites, gleichartiges Rohr mit einer mit Natriumsulfat oder Magnesiumsulfat gesättigten, mit Schwefelsäure stark angesäuerten, wäßrigen Formaldehydlösung bei ungefähr 95 führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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