CN1074474C - 植物蛋白质合成丝及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种植物蛋白质合成丝，它由植物蛋白质和聚乙烯醇高分子聚合物组成，两者含量分别为23～55份和77～45份，这两种物质的溶液经混合制成纺丝原液，经脱泡采用湿法纺丝，纺出的丝束再经湿浴牵伸、烘干、干热牵伸和热定型等一系列工序后成为产品，这种合成丝物理性能与蚕丝相近似，具有良好的吸湿性和透气性，本发明将为农作物的深加工开辟新的方向，具有较大的社会效益和经济效益。
Description
本发明属于纺织材料，尤其涉及包含有植物蛋白质为其中组分的合成丝，同时涉及这种合成丝的制造方法。
公知的含有蛋白质的纤维均为动物蛋白质，如天然丝，它是由蚕茧抄制成的，这种丝的取得要付出很多的劳动和极长的时间而且产量低。而日本曾在纤维化学杂志中公开了一种用牛奶分离出蛋白质与丙烯腈共同混制成牛奶蛋白质丝，这种合成丝若付于工业化生产能起到缩短成丝时间，增加产量的效果，但由于它采用的是动物蛋白质，故产品成本极高。
本发明的目的是提供一种成本低、吸湿性、透气性好的含有植物蛋白质的合成丝，同时提供该合成丝的制造方法。
达到上述目的的技术方案为：
这种植物蛋白质合成丝，它的组分为植物蛋白质和聚乙烯醇高分子聚合物，植物蛋白质占总重量的23～55份，聚乙烯醇高分子聚合物占总重量的77～45份。
所述的植物蛋白质是从大豆或花生或棉籽或油菜籽的粕中分离提取出的蛋白质。
这种植物蛋白质合成丝的制造方法包括加工成半成品中的程序和半成品之后的冷却、缩醛化、水洗、上油、烘干、卷曲、定型和切断程序，其加工成半成品的程序依次为：从含有天然植物蛋白质植物的粕中提取纯分离蛋白质；把提纯后的分离蛋白质再溶解成溶液，并浓缩到浓度为15～20％；把聚乙烯醇高分子聚合物溶解，成为浓度为15～20％的水溶液；把浓度为15～20％的分离蛋白质溶液和15～20％的聚乙烯醇高分子聚合物溶液按配比混合并搅拌均匀制成纺丝原液；将纺丝原液进行脱泡后进入湿法纺丝机采用湿法纺丝；由纺丝喷帽中出来的丝进入凝固浴液，经过湿浴牵伸、烘干、干热牵伸和热定型程序。
把提纯后的分离蛋白质再溶解成溶液，应采用PH值为8.5～12.5的碱性溶液，溶解时间3～8小时，溶解温度40℃～100℃，溶解后的溶液应浓缩至15～20％浓度的溶液；聚乙烯醇高分子聚合物的溶解温度为98℃～130℃，溶解时间2～4小时，溶液浓度调至15％～20％；按配比混合后的蛋白质溶液和聚乙烯醇高分子聚合物溶液，应在95℃～100℃的温度下搅拌1小时，制成粘度为34～180毫米2/秒的纺丝原液；纺丝原液在温度为80℃～95℃，在常压下静置4～10小时进行脱泡；经脱泡后的纺丝原液在湿法纺丝时，喷丝速度为8～17米/分钟，进入的凝固浴液为盐和酸的水溶液，其盐含量为420～438克/升，酸含量为0.26～0.5克/升，浴液温度为38℃～43℃；丝束在湿浴牵伸和干热牵伸中的总牵伸倍数为4～9倍；在后期的缩醛化程序中：醛化液温度为65℃～70℃，缩醛化溶液为含有醛、酸和无水硫酸钠的溶液；醛类含量为32～80克/升，酸含量为240～300克/升；无水硫酸钠的含量为120～200克/升。
把提纯后的分离蛋白质再溶解成溶液时初始温度为40℃～45℃，PH值为8.5～9，每隔1小时使温度上升8℃～12℃，PH值每隔2小时上升1～1.5个值，溶解时间为6～8小时，再溶解的蛋白质溶液采用负压浓缩。
按本发明技术方案中所采用的植物蛋白和聚乙烯醇高分子聚合物所用比例，并按本发明中的制造工艺生产出的合成丝，其性能与蚕丝物理性能相近似。因此具有吸湿性和透气性好的优点，由于该种蛋白质是一种植物蛋白，且从粕料中提取，故使产品成本大大降低，它又是采用工业化生产，与养蚕抄丝的制丝方法相比成丝时间将大大缩短。再加之产品的原料是以大豆、花生等含植物蛋白的粕料为主，因此改变了以往植物蛋白只可做食品的观念，本发明对农作物的深加工开辟了新的方向，因此它具有极大的社会效益。
下面结合附图与实施例做进一步说明。
图1为工艺流程图。
实施例1：取豆粕加入PH值为9～10的氢氧化钠水溶液，粕料与上述溶液之比为1∶15，在温度为30℃～35℃中浸泡4小时，然后用离心分离机将粕渣与浸提液分离；将氯化氢加入浸提液中，调蛋白质等电点使分离蛋白质沉淀，将沉淀出的分离蛋白质加入水进行水洗，移出上部清液，再次水洗，反复三次，将沉淀物再送入分离机脱水分离，使纯蛋白质收集储存待用。
将制得的纯蛋白质再加入PH值为9的氢氧化钠溶液使其溶解，浓度达5％～7％，溶解初始温度为40℃，溶解时间到1小时后，使其温度上升10℃，依次类推每隔1小时上升10℃，溶解过程要调整溶液的PH值，每两小时上升一个PH值，整个溶解时间用6小时，而后将蛋白质溶液打在另一容器内冷却、静置后将溶液浓缩至16％～19％的浓度。
将聚乙烯醇高分子聚合物(PVA)加入水，在110℃的温度下使其溶解，溶解时间3小时，溶解后调至浓度为18％～20％。
将上述两种溶液按比例混和，其加入比例为：蛋白质溶液为40重量份，PVA为60重量份，在100℃温度下搅拌1小时，制成粘度范围为80～120毫米2/秒的纺丝原液，然后在温度为80℃～85℃的温度下常压静止7小时进行脱泡：经脱泡后的纺织原液经再过滤后，进入湿法纺丝机，采用湿法纺织，喷咀喷丝的速度为10米/分钟，喷丝进入凝固浴槽内凝固浴液为硫酸钠、硫酸和水的溶液，该浴液中含硫酸钠量为429克/升，硫酸为0.35克/升，浴液温度为40℃，经过凝固后的丝束在空气中进行湿牵伸，牵伸率为2.2倍，经湿牵后的丝束再进入浴液槽内做湿牵伸，槽内浴液为含有硫酸钠水溶液，该溶液中硫酸钠含量为400克/升，溶液温度为88℃，槽内丝束湿牵伸率为1.7倍，湿牵伸后丝束进入加热烘干程序丝束表面温度在一热箱中为100℃，二热箱内为195℃，三热箱内为225℃，四热箱内为227℃，五热箱内为220℃，丝束在三热箱与四热箱之间进行干热牵伸，其牵引率为1.6倍，三次总牵伸达5.5倍，经干热牵伸后丝束的加工程序与其他纤维的加工程序相同，要进行清洗缩醛化，但在本实施例中的缩醛化温度应为65℃～67℃，在该缩醛化的溶液中，其甲醛含量为32～50克/升，硫酸含量为240～260克/升，无水硫酸钠含量为150～180克/升。经缩醛化后的丝束再次清洗，而后经上油、烘干、卷曲、定型和切断为成品即可打包出厂。
实施例2：在制取植物蛋白质时，选用花生粕做原料，粕料中所加入碱性溶液PH值为10～11.5的氢氧化钾水溶液，温度为50℃～60℃，浸泡2.5小时，对沉淀的分离蛋白质清洗时应加入软水。
对制出的纯蛋白质再次溶解，其浓度为7％～10％，溶解时所加入PH值为10的氢氧化钾碱性水溶液，纯蛋白质的溶解浓度为8％～10％，溶解的初始温度为50℃，每隔0.5小时上升6℃，溶液的PH值每隔0.5小时上升0.3个PH值，溶解时间为4小时，取出溶液，将溶液在负压的情况下浓缩，其浓缩为浓度达17％～19％。
把浓缩后的蛋白质溶液和PVA溶液按25和75的重量份配比，制成粘度为125～180毫米2/秒的纺丝原液，该原液在85℃～90℃常压下静止4～6小时，脱泡，而后采用湿法纺丝，喷丝速度为16米/分钟，进入第一浴槽，槽中凝固浴液为氯化钠、盐酸与水的溶液，浴液中氯化钠含量为430克/升，盐酸含量为0.26克/升，浴液温度为38℃，第二浴槽中温度为92℃。
丝束进入加热烘干程序丝束表面温度在一热箱中为130℃，二热箱内为220℃，三热箱内为227℃，四热箱内为235℃，五热箱内为220℃，在二热箱与三热箱之间进行干热牵伸。
丝束总牵伸倍数为8.5倍，分三次牵伸。
在缩醛化程序中，采用苯甲醛，盐酸和无水硫酸钠的混合液，其苯甲醛含量为70克/升，盐酸为250～260克/升，无水硫酸钠为180～200克/升。
其他工艺参数与加工程序与实施例1相同。
实施例3：制取植物蛋白质时，选用棉籽粕做原料，粕料中所加碱性溶液为PH值为8～9.5的氢氧化钠水溶液，在温度为35℃～55℃的温度下浸泡4小时。
对制出的纯蛋白质再次溶解时，溶解浓度为10％～12％，溶液在负压的情况下浓缩至浓度为18％～20％。
浓缩后蛋白质溶液和PVA溶液按23和77的重量份配比，制成粘度为34～85毫米2/秒的纺丝原液，该原液在90℃～95℃的常压下静置6～8小时脱泡，而后采用湿法纺丝，喷丝速度为17米/分钟；第一次进入的浴槽中凝固浴液为氯化钠和硫酸的溶液，凝固浴液中氯化钠含量为438克/升，硫酸为0.5克/升，浴液温度为43℃，第二次进入浴槽内，浴液温度为90℃。
丝束总牵伸倍数为6倍。
丝束表面温度在一热箱中温度为120℃，二热箱为210℃，三热箱为226℃，四热箱为230℃，五热箱为220℃，在二热箱与三热箱之间有一次干热牵伸，其牵伸倍数为2倍，湿牵伸每次牵伸为2倍。
在后期的缩醛化程序中，缩醛化液为含戊二醛、硫酸和无水硫酸钠的溶液，溶液中它们的含量分别为70～克/升、280～300克/升和160～180克/升，其他工艺参数与加工程序与实施例1相同。
实施例4：在制取植物蛋白质时选用油菜籽粕，用常规方法制取纯的分离蛋白质。
对纯蛋白质再次溶解时初始温度为40℃，溶液的PH值为8.5，每隔1小时温度上升7.5℃，溶液的PH值每隔2小时上升1个值，溶解时间为8个小时；溶液浓度为7％～8％，浓缩至15％～17％。
浓缩后的蛋白质溶液和PVA溶液以55和45重量份配比，制成粘度为120～160毫米2/秒的纺丝原液；该原液在温度为80℃～85℃常压下静置8～10小时脱泡，而后采用湿法纺丝，喷丝速度为8米/分钟；进入第一浴槽，槽内凝固浴液为含硫酸胺和硫酸的溶液，凝固浴液中含硫酸胺为425克/升，硫酸的含量为0.4克/升，浴液温度为42℃，而后进入第二浴槽，浴槽温度为89℃。
丝束三次牵伸总倍数为9倍，每次牵伸3倍。
缩醛化程序中，缩醛化液为苯甲醛，硫酸和无水硫酸钠的溶液，其含量分别为35～49克/升、260～270克/升、120～150克/升。
其他工艺程序、技术参数及加入原料同实施例2。
实施例5：用常规法分别从大豆、花生、棉籽、油菜籽的粕中分离提取出蛋白质。
将以上四种蛋白质混合，按实施例1中再溶解方法进行再次溶解。
蛋白质与PVA以31和69重量份配比，喷丝速度为14米/分钟。
凝固浴液为含硫酸钠、氯化钠和硫酸胺与硫酸的溶液，其中三种盐含量的总和为460克/升，硫酸含量为0.48克/升。
丝束总牵伸倍数为4倍，其中干牵伸1倍，其他两次各牵伸1.5倍，其他工艺程序、技术参数数与加入原料等均与实施例4相同。
在本发明中，还可采用任意两种或三种粕料提出的植物蛋白质混合后做原料制取合成丝，这些均在保护之列。
Claims (9)
1．一种植物蛋白质合成丝，其特征在于：它的组分为植物蛋白质和聚乙烯醇高分子聚合物，植物蛋白质占总重量的23～55份，聚乙烯醇高分子聚合物占总重量的77～45份。
2．根据权利要求1所述的植物蛋白质合成丝，其特征在于：所述的植物蛋白质是从大豆或花生或棉籽或油菜籽的粕中分离提取出的蛋白质。
3．权利要求1或2所述的植物蛋白质合成丝的制造方法包括加工成半成品中的程序和半成品之后的冷却、缩醛化、水洗、上油、烘干、卷曲、定型和切断程序，其特征在于：加工成半成品的程序依次为：
a、从含有天然植物蛋白质植物的粕中提取纯分离蛋白质：
b、把提纯后的分离蛋白质再溶解成溶液，并浓缩到浓度为15～20％；
c、把聚乙烯醇高分子聚合物溶解，成为浓度为15～20％的水溶液；
d、把浓度为15～20％的分离蛋白质溶液和15～20％的聚乙烯醇高分子聚合物溶液按配比混合并搅拌均匀制成纺丝原液；
e、将纺丝原液进行脱泡后进入湿法纺丝机采用湿法纺丝：
f、由纺丝喷帽中出来的丝进入凝固浴液，经过湿浴牵伸、烘干、干热牵伸和热定型程序。
4．根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：
a、把提纯后的分离蛋白质再溶解成溶液，应采用PH值为8.5～12.5的碱性溶液，溶解时间3～8小时，溶解温度40℃～100℃，溶解后的溶液应浓缩至15～20％浓度的溶液；
b、聚乙烯醇高分子聚合物的溶解温度为98℃～130℃，溶解时间24小时，溶液浓度调至15％～20％；
c、按配比混合后的蛋白质溶液和聚乙烯醇高分子聚合物溶液，应在95℃～100℃的温度下搅拌1小时，制成粘度为34～180毫米2/秒的纺丝原液；
d、纺丝原液在温度为80℃～95℃，在常压下静置4～10小时进行脱泡；
e、经脱泡后的纺丝原液在湿法纺丝时，喷丝速度为8～17米/分钟，进入的凝固浴液为盐和酸的水溶液，其盐含量为420～438克/升，酸含量为0.26～0.5克/升，浴液温度为38℃～43℃；
f、丝束在湿浴牵伸和干热牵伸中的总牵伸倍数为4～9倍；
g、在后期的缩醛化程序中：醛化液温度为65℃～70℃，缩醛化溶液为含有醛、酸和无水硫酸钠的溶液；醛类含量为32～80克/升，酸含量为240～300克/升；无水硫酸钠的含量为120～200克/升。
5．根据权利要求4所述的植物蛋白质合成丝的制造方法，其特征在于：把提纯后的分离蛋白质再溶解成溶液时初始温度为40℃～45℃，PH值为8.5～9，每隔1小时使温度上升8℃～12℃，PH值每隔2小时上升1～1.5个值，溶解时间为6～8小时，再溶解的蛋白质溶液采用负压浓缩。
6．根据权利要求5所述的植物蛋白质合成丝的制造方法，其特征在于：
a、所述的把提纯后的分离蛋白质再溶解所用的碱性溶液为含有氢氧化钠的溶液；
b、所述的凝固浴液中的盐为硫酸钠，酸为硫酸；
c、缩醛化所用溶液中醛为甲醛、酸为硫酸的溶液。
7．根据权利要求5所述的植物蛋白质合成丝的制造方法，其特征在于：
a、所述的把提纯后的分离蛋白质再溶解所用的碱性溶液为含有氢氧化钾的溶液；
b、凝固浴液中的盐为氯化钠，酸为盐酸；
c、缩醛化所用溶液中醛为苯甲醛，酸为盐酸。
8．根据权利要求5所述的植物蛋白质合成丝的制造方法，其特征在于：
a、所述的把提纯后的分离蛋白质再溶解所用的碱性溶液为含有氢氧化钠的溶液；
b、所述的凝固浴液中的盐为硫酸胺，酸为盐酸；
c、缩醛化中所用醛类为戊二醛，酸为硫酸。
9．根据权利要求5所述的植物蛋白质合成丝的制造方法，其特征在于：
a、所述的把提纯后的分离蛋白质再溶解所用的碱性溶液为含有氢氧化钾的溶液；
b、所述的疑固浴液中的盐为硫酸钠、氯化钠和硫酸胺三者的混合，酸为硫酸；
c、缩醛化中所用醛类为苯甲醛。
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