Протеиновое синтетическое волокно и способ его получения - RU2271411C1

Описание

Область использования изобретения

Настоящее изобретение относится к определенному типу текстильного материала и способу его получения. Более точно, оно относится к определенному типу синтетического текстильного волокна, содержащего фитопротеин, и к способам получения этого синтетического волокна.

Предпосылки к созданию изобретения

Помимо натурального шелка, имеются текстильные нити, состоящие из волокон, содержащих протеин, о которых в общем известно, что в их состав входит определенный вид лактозного композиционного шелка, описанного в работе «Fibrous Protein Chemistry» (Япония), основой которого является протеин, извлеченный из коровьего молока. Этот протеин был смешан с акрилонитрилом для образования композиционного лактозного шелка. Из-за того, что в этом виде композиционного шелка в качестве исходного сырья использовали протеины животного происхождения, этот продукт был чрезвычайно дорог.

Для того чтобы наилучшим образом использовать доступные ресурсы и снизить стоимость композиционного шелка, обеспечивая при этом поддержание приемлемых характеристик этой продукции, автором настоящего изобретения был создан определенный тип фитопротеинового композиционного шелка и разработан способ его изготовления, раскрытые в Китайском патенте № 99116636.1, причем утверждается, что этот тип композиционного шелка обладает характеристиками, сходными с характеристиками шелка; содержание фитопротеина в этом типе композиционного шелка составляло 23-55 частей от общего содержания. Однако в ходе дальнейших исследований и изготовления опытных партий Заявителем было установлено, что имеется больший потенциал совершенствования композиционного шелка, основанного на фитопротеине; синтетические волокна, изготовленные таким способом, обладают даже лучшими свойствами, чем композиционный шелк, выпускаемый в настоящее время, например, с точки зрения воздухопроницаемости (материал лучше «дышит»). Кроме того, из-за относительно продолжительного цикла изготовления композиционного шелка по способу, раскрытому в упомянутом выше патенте, выход продукции был относительно малым.

Краткое описание изобретения

Основной задачей настоящего изобретения, относящегося к фитопротеиновому синтетическому волокну, является создание синтетического волокна с оптимальной воздухопроницаемостью, обладающего свойствами, сходными со свойствами кашемира.

Основная задача способа получения фитопротеинового синтетического волокна, созданного настоящим изобретением, заключается в решении проблем, связанных с большой продолжительностью производственного цикла и низким уровнем выхода волокна при использовании существующих способов его получения.

Фитопротеиновое синтетическое волокно, полученное при помощи настоящего изобретения, состоит из фитопротеина и поливинилового спирта, причем фиторпротеин составляет А частей количества двух материалов, где А равно или больше 6 частей и равно или меньше 21 части, а поливиниловый спирт составляет В частей из общего количества двух материалов, где В равно или больше 79 частей и равно или меньше 94 частей.

Более того, предпочтительно, чтобы доля фитопротеина от общего количества материалов составляла А частей, где А равно или больше 10 частей, но равно или меньше 18 частей; а доля поливинилового спирта составляет В частей от общего содержания материалов, где В равно или больше 82 частей, но равно или меньше 90 частей.

Наиболее предпочтительно использовать протеин (помимо упомянутого выше фитопротеина), выделенный из соевых бобов, земляных орехов (арахиса) или жмыхов из хлопковых или рапсовых семян, или проростков маиса, или грецких орехов, или семян подсолнечника; это также может относиться к протеину, выделенному и извлеченному напрямую из соевых бобов или земляных орехов, или хлопковых семян, или рапсовых семян путем вымачивания и мокрого измельчения; или это может также относиться к протеину, выделенному и извлеченному путем дробления, обезжиривания и замачивания; или это может также относиться к протеину, выделенному и извлеченному путем прессования проростков, с последующей фрагментацией и обезжириванием.

Способ получения фитопротеинового синтетического волокна, созданный настоящим изобретением, охватывает способ изготовления полуфабриката и способ ацетализации и отделки полуфабриката, в результате чего получают готовую продукцию, и отличается тем, что включает следующие стадии изготовления полуфабриката:

а. приготовление прядильного раствора, содержащего, в соответствующей пропорции, фитопротеин и поливиниловый спирт; причем при соответствующей пропорции доля протеина составляет А частей от общего количества двух компонентов, где А равно или больше 5 частей, но меньше 23 частей, а доля поливинилового спирта составляет В частей от общего количества двух компонентов, где В больше 77 частей, но равно или меньше 95 частей;

b. мокрое прядение на прядильной машине мокрого прядения после деаэрации прядильного раствора;

с. осаждение синтетического волокна, полученного на прядильной машине, в коагуляционную ванну; затем вытяжку на воздухе, вытяжку в ванне с жидкостью, сушку, вытяжку в сухом состоянии при нагреве и термофиксацию для получения полуфабриката.

В упомянутом выше способе получения фитопротеинового синтетического волокна упомянутый прядильный раствор готовят согласно следующим стадиям:

- отвешивают чистый протеин и поливиниловый спирт согласно заданным пропорциям, после чего образуют раствор путем прямого добавления этих двух сырьевых материалов в дистиллированную воду, затем добавляют буру или борную кислоту, затем смешивают при температуре Т4, где Т4 равно или больше 40°С, но меньше 98°С, и получают прядильный раствор;

На упомянутой выше стадии b) деаэрация прядильного раствора может быть проведена путем выполнения следующих стадий: прядильный раствор выстаивается при температуре Tj и при нормальном атмосферном давлении, где Tj равно или больше 50°С, но меньше 80°С, в течение периода времени tj, равного или большего 90 минут, но меньшего 240 минут, для осуществления статической деаэрации, или осуществления вакуумной деаэрации при температуре в диапазоне 30-45°С; кроме того,

- на упомянутой выше стадии с) коагуляционная ванна, через которую проходит синтетическое волокно, представляет собой водный раствор соли и щелочи.

В упомянутом выше способе получения фитопротеинового синтетического волокна прядильный раствор, упомянутый на стадии а), готовят согласно следующим стадиям:

прежде всего берут извлеченный очищенный протеин, растворяют в дистиллированной воде для образования раствора протеина с концентрацией As, где As равно или больше 4%, но равно или меньше 15%; в то же время растворяют поливиниловый спирт в дистиллированной воде в течение периода времени t1 при температуре T1, где T1 равно или больше 40°С, но меньше 98°С, и где t1 больше 90 минут, но равно или меньше 180 минут, для образования водного раствора с концентрацией Bs, где Bs больше 20%, но равно или меньше 30%, или где Bs равно или больше 8%, но меньше 15%; после этого добавляют буру в приготовленный согласно заданным пропорциям раствор из двух упомянутых выше материалов, который затем тщательно смешивают при температуре Т4, где Т4 равно или больше 40°С, но меньше 98°С, для получения прядильного раствора;

- деаэрацию прядильного раствора, приготовленного на стадии b), проводят согласно следующим стадиям: прядильный раствор выстаивается при температуре Tj и при нормальном атмосферном давлении, где Tj равно или больше 50°С, но меньше 80°С, в течение периода времени tj, равного или большего 90 минут, но меньшего 240 мин, для осуществления статической деаэрации, или осуществляют вакуумную деаэрацию при температуре в диапазоне 30-45°С.

На стадиях b) и с) скорость формования волокна при мокром прядении соответствует V, где V больше 17 м/мин, но равно или меньше 30 м/мин, а коагуляционная ванна, в которую осаждают выдавленную нить, представляет собой водный раствор соли и щелочи, в котором содержание соли соответствует Р, где Р больше 438 г/л, но равно или меньше 480 г/л, а содержание щелочи соответствует Р4, где Р4 составляет 1-40 г/л, при этом температура ванны соответствует Т3, где Т3 равно или больше 32°С, но меньше 38°С.

Упомянутый выше прядильный раствор может быть щелочным, а коагуляционная ванна может быть кислотной, при этом в качестве кислоты в коагуляционной ванне можно использовать серную кислоту и/или фосфорную кислоту.

Упомянутый выше прядильный раствор может быть, в альтернативном варианте исполнения, кислотным, а коагуляционная ванна может быть щелочной.

В упомянутом выше способе получения фитопротеинового синтетического волокна

щелочной прядильный раствор может быть приготовлен согласно следующим стадиям:

(1) очищенный выделенный протеин растворяют в щелочном растворе при температуре T2, причем рН щелочного раствора равно или больше 7,5, но меньше 8,5, а требуемый период времени растворения соответствует t2, где t2 равно или больше 60 мин, но меньше 180 мин, а T2 равно или больше 40°С, но меньше 98°С, для получения раствора протеина с концентрацией As, где As равно или больше 4%, но меньше 15%;

(2) поливиниловый спирт растворяют при температуре Т1, равной или большей 40°С, но меньшей 98°С, в течение времени t1, где t1 равно или больше 60 мин, но меньше 120 мин, для получения раствора поливинилового спирта с концентрацией Bs, где Bs равно или больше 8%, но меньше 15%, или больше 20%, но равно или меньше 30%;

(3) наконец, смешивают в соответствии с заданной пропорцией два упомянутых выше раствора для получения прядильного раствора.

Стадии деаэрации прядильного раствора на упомянутой выше стадии b) выполняют следующим образом:

- прядильный раствор выстаивается при температуре Tj и при нормальном атмосферном давлении, где Tj равно или больше 50°С, но меньше 80°С, в течение периода времени tj, равного или большего 90 мин, но меньшего 240 мин, для осуществления статической деаэрации, или осуществляют вакуумную деаэрацию при температуре в диапазоне 30-45°С; кроме того,

- на упомянутых выше стадиях b) и с) скорость формования волокна при мокром прядении соответствует V, где V больше 17 м/мин, но равно или меньше 30 м/мин, а коагуляционная ванна, в которую осаждают выдавленную нить, представляет собой водный раствор соли и кислоты, в котором содержание соли соответствует Р, где Р больше 438 г/л, но равно или меньше 480 г/л, а содержание кислоты соответствует Р1, где Р1 равно или больше 0,2 г/л, но меньше 0,26 г/л, при этом температура ванны соответствует Т3, где Т3 равно или больше 30°С, но меньше 38°С.

В упомянутом выше способе получения фитопротеинового синтетического волокна кислотный прядильный раствор может быть приготовлен согласно следующим стадиям:

- очищенный извлеченный протеин и поливиниловый спирт смешивают вместе согласно заданной пропорции в дистиллированной воде и растворяют при температуре Т4 в диапазоне 40-98°С, получая раствор с концентрацией протеина и поливинилового спирта в диапазоне 8-25%; затем путем добавления борной кислоты и/или фосфорной кислоты и тщательного смешивания получают кислотный прядильный раствор с рН в диапазоне 1,0-3,5;

- деаэрацию прядильного раствора, приготовленного на стадии b), выполняют согласно следующим стадиям: осуществляют вакуумную или статическую деаэрацию прядильного раствора при температуре 30-58°С;

- на стадии с) щелочная коагуляционная ванна, в которую осаждают выдавленную нить, представляет собой водный раствор соли и щелочи, причем рН коагуляционной ванны находится в диапазоне 9-14, а температура Т3 равна или больше 32°С, но меньше 38°С.

В упомянутом выше способе получения фитопротеинового синтетического волокна щелочной прядильный раствор готовят согласно следующим стадиям:

(1) готовят раствор протеина с концентрацией As, где As равно или больше 4%, но меньше 15%; и этот раствор делают слегка щелочным со значением рН, равным или большим 7,5, но меньшим 8,5;

(2) отмеряют требуемое количество поливинилового спирта согласно заданной пропорции, которое затем растворяют прямо в растворе протеина при температуре Th в течение периода времени t, где Th равно или больше 40°С, но меньше 98°С, и где t равно или больше 60 мин, но меньше 240 мин, для получения прядильного раствора с концентрацией С2 двух материалов, где С2 равно или больше 8%, но меньше 15%, или больше 20%, но равно или меньше 30%;

- деаэрацию прядильного раствора, приготовленного на стадии b), выполняют согласно следующим стадиям: осуществляют вакуумную деаэрацию прядильного раствора при температуре в диапазоне 30-45°С или статическую деаэрацию при температуре Tj, равной или большей 35°С, но меньшей 80°С;

На упомянутой выше стадии с) кислотная коагуляционная ванна, через которую проводят синтетическое волокно, представляет собой водный раствор соли и кислоты.

В упомянутом выше способе получения фитопротеинового синтетического волокна упомянутый кислотный прядильный раствор готовят согласно следующим стадиям:

(1) растворяют протеин в кислотном растворе, рН которого составляет в диапазоне 1,0-3,5, получая раствор протеина с концентрацией As, где As равно или больше 4%, но меньше 15%;

(2) растворяют поливиниловый спирт согласно заданной пропорции прямо в упомянутом выше растворе, получая прядильный раствор с общим содержанием протеина и поливинилового спирта в диапазоне 8-22%.

Стадии деаэрации прядильного раствора, упомянутые на стадии b), выполняют следующим образом:

- осуществляют вакуумную деаэрацию прядильного раствора при температуре 30-58°С или статическую деаэрацию;

- на стадии с) щелочная коагуляционная ванна, в которую осаждают выдавленную нить, представляет собой водный раствор соли и щелочи, причем рН коагуляционной ванны составляет 9-14, а температура Т3 равна или больше 36°С, но меньше 38°С.

Кроме этого, в упомянутом выше способе получения фитопротеинового синтетического волокна общий коэффициент вытяжки пучка элементарных нитей, подвергаемого вытяжке на воздухе, вытяжке в ванне с жидкостью и вытяжке в сухом состоянии при нагреве после пропуска через коагуляционную ванну, составляет 4,5-8,5;

- температуру ацетализирующей ванны во время стадии ацетализации поддерживают на уровне Т6, где Т6 находится в диапазоне 40-64°С; ацетализирующий раствор содержит альдегид, кислоту и сульфат аммония, причем содержание Р3 альдегида составляет 5,0-31,9 г/л, содержание Р10 кислоты составляет 5,0-239,8 г/л и содержание Р11 соли составляет 80-119 г/л.

Помимо этого, во время стадии ацетализации в качестве альдегида, используемого в ацетализирующем растворе, может быть использован либо глуоксал, либо модифицированный глутаральдегид.

Синтетическое волокно, изготовленное согласно пропорциям фитопротеина и поливинилового спирта, указанным в настоящем изобретении, обладает прекрасной воздухопроницаемостью и мягкостью кашемира. Кроме того, продолжительность производственного цикла изготовления синтетического волокна, раскрытого в настоящем изобретении, короче, чем в способе, описанном в Китайском патенте № 99116636.1. Для увеличения объемов производства волокна в настоящем изобретении предусмотрены технологии, подходящие для извлечения множества различных фитопротеинов, благодаря чему изготовление фитопротеинового синтетического волокна становится более удобным. Настоящее изобретение имеет также большое значение в области увеличения объемов пригодной сельскохозяйственной продукции, а также в области открытия новых направлений глубокой переработки зерновых культур; настоящее изобретение, таким образом, обладает полезностью и большим социальным значением.

Подробное описание изобретения

Пример 1

Прежде всего, взяли соевые бобы и замочили их в воде; затем произвели мокрое измельчение, затем извлекли фитопротеин. После этого поместили извлеченный чистый фитопротеин в слабый щелочной раствор с рН 8,4 и растворяли при температуре Т2 в диапазоне 40-50°С в течение периода времени t2, равного 150 мин, для получения раствора протеина с концентрацией As, где As равно или больше 4%, но меньше 15%. В то же время добавили поливиниловый спирт в дистиллированную воду и растворяли при температуре Т1 в диапазоне 79-97°С в течение периода времени t1, равного 100 мин, и получили раствор поливинилового спирта с концентрацией Bs, где Bs равно или больше 8%, но меньше 15%.

Брали два упомянутых выше типа растворов, смешивали в заданной пропорции так, чтобы доля чистого протеина от общего количества чистого протеина и поливинилового спирта составляло А частей, где А равно 5 частям, а доля поливинилового спирта от общего количества двух материалов составляла В частей, где В равно 95 частям. После смешивания упомянутых выше двух растворов вместе при температуре Т4, где Т4 равно или больше 80°С, но меньше 95°С, в течение 40 мин получали прядильный раствор. Затем этот раствор выдерживали при температуре Tj в диапазоне 50-70°С в течение периода времени tj, составлявшего 180-200 мин, для осуществления процесса деаэрации. После деаэрации и дополнительной фильтрации прядильный раствор подавали в прядильную машину мокрого прядения для осуществления процесса мокрого прядения.

Скорость V формования волокна прядильной машины составляла 29,8 м/мин. После формования нить осаждали в коагуляционную ванну, причем коагуляционная ванна содержала водный раствор соли и кислоты; содержание соли на литр раствора соответствовало Р, а содержание кислоты на литр раствора соответствовало Р1; в качестве соли использовали сульфат натрия, а в качестве кислоты - серную кислоту. Содержание Р сульфата натрия в данном примере составляло в диапазоне 439-450 г/л, а содержание Р1 серной кислоты - в диапазоне 0,20-0,25 г/л; температура Т3 раствора составляла 30-36°С. После пропускания через коагуляционную ванну пучок элементарных нитей подвергали вытяжке на воздухе; коэффициент вытяжки был равен 2; после вытяжки на воздухе пучок элементарных нитей осаждали в барку с жидкостью для проведения вытяжки в жидкостной среде, причем жидкость в барке представляла собой водный раствор, содержавший сульфат натрия, причем содержание сульфата натрия в растворе составляло 440 г/л; температура раствора составляла 43,5-55,0°С, коэффициент вытяжки пучка элементарных нитей при мокрой вытяжке в барке составлял 1,5. После проведения вытяжки в жидкостной среде пучок элементарных нитей подвергали сухой вытяжке с нагревом и стадии термофиксации; температура на поверхности пучка элементарных нитей достигала 121°С в первой термокамере, 211°С во второй термокамере, 228°С в третьей термокамере, 240°С в четвертой термокамере и 230°С в пятой термокамере; причем сухая вытяжка при нагреве имела место между второй и третьей термокамерами; коэффициент вытяжки при сухой вытяжке с нагревом составлял 2; коэффициент общей вытяжки в трех зонах вытяжки был равен 5,5; полуфабрикат получали после дополнительной вытяжки при нагреве и термофиксации; готовую продукцию получали после ацетализации и отделки полуфабриката. Стадии отделки прежде всего включали гофрирование, штапелирование и ацетализацию; температура Т6 при ацетализации в случае этого примера составляла 40-64°С; ацетализирующий раствор представлял собой раствор альдегида, серной кислоты и сульфата аммония, причем содержание Р3 альдегида составляло 5-31 г/л, содержание Р10 серной кислоты -150-200 г/л, а содержание Р11 сульфата аммония - 118 г/л. После ацетализации пучок элементарных нитей снова промывали и фитопротеиновое синтетическое волокно, полученное после замасливания и сушки, было готово к упаковке и реализации.

Пример 2

Прежде всего, в качестве сырьевого материала с целью получения фитопротеина был выбран земляной орех (арахис), и чистый протеин извлекали из земляного ореха, используя процессы дробления, обезжиривания и замачивания.

Затем очищенный извлеченный протеин растворяли в дистиллированной воде, получая раствор протеина с концентрацией As, где As составляло 10,0-14,9%.

Поливиниловый спирт растворяли в дистиллированной воде при температуре Т1 в диапазоне 40-60°С; время растворения составляло 168 мин; после чего получали водный раствор с концентрацией Bs, где Bs было больше 20%, но равно или меньше 30%.

Брали составленные в заданной пропорции водные растворы двух упомянутых выше материалов, готовили смешанный состав из двух растворов; доля чистого протеина от общего количества протеина и поливинилового спирта составляла А частей, где А было равно 5 частям, а доля поливинилового спирта от общего количества двух материалов составляла В частей, где В было равно 95 частям; затем путем тщательного смешивания состава и добавления буры и перемешивания при температуре Т4 в диапазоне 90-94°С получали прядильный раствор.

Прядильный раствор с вязкостью, которую измеряли вискозиметром, работавшим на принципе гравитационного потока, 34-250 с подвергали деаэрации путем выдерживания при температуре Tj, равной или большей 70°С, но меньшей 80°С, в течение 180-230 мин. После деаэрации прядильный раствор подвергали мокрому прядению, во время которого скорость формования V была больше 17 м/мин, но равна или меньше 25 м/мин. После формования нить осаждали в коагуляционную ванну, причем коагуляционная ванна представляла собой водный раствор соли и щелочи; содержание соли на литр раствора соответствовало Р, а содержание щелочи на литр раствора соответствовало Р4. В качестве соли использовали хлорид натрия, содержание Р которого составляло 450-460 г/л, а в качестве щелочи использовали гидроксид натрия, причем его содержание Р4 было в диапазоне 1-40 г/л; температура раствора была в диапазоне 32-36° С. После пропуска через коагуляционную ванну пучок элементарных нитей подвергали вытяжке на воздухе, а коэффициент вытяжки составлял 2,5; затем после вытяжки на воздухе пучок элементарных нитей осаждали в барку с жидкостью для проведения вытяжки в жидкостной среде, причем жидкость в барке представляла собой водный раствор, содержавший хлорид натрия, где содержание хлорида натрия в растворе составляло 380 г/л; температура жидкостной ванны составляла 88°С; коэффициент вытяжки пучка элементарных нитей, проводимых через барку, при мокрой вытяжке был равен 2. После проведения вытяжки в жидкостной ванне пучок элементарных нитей подвергали нагреву и сушке, где температура поверхности пучка элементарных нитей достигала 131-140°С в первой термокамере, 220-230°С во второй термокамере, 237-250°С в третьей термокамере, 241-250°С в четвертой термокамере и 231-240°С в пятой термокамере; сухая вытяжка при нагреве имела место между второй и третьей термокамерами, где коэффициент вытяжки при сухой вытяжке при нагреве составлял 2; общий коэффициент вытяжки в трех зонах составлял 6,5; полуфабрикат получали после дополнительной вытяжки при нагреве и термофиксации; готовую продукцию получали после ацетализации и финишной отделки полуфабриката. Финишные стадии, прежде всего, требовали гофрирования, штапелирования и затем ацетализации; температура Т6 при ацетализации в данном примере была равна или больше 50°С, но меньше 64°С; в качестве ацетализирующего раствора использовали раствор серной кислоты, безводного сульфата натрия и модифицированного глутаралдегида, причем содержание соли на литр раствора соответствовало Р11, содержание альдегида на литр раствора - Р3, а содержание кислоты на литр раствора - Р10, где содержание Р3 альдегида было равно или больше 15 г/л, но меньше 31 г/л, содержание Р10 серной кислоты - в диапазоне 18-150 г/л, а содержание Р11 сульфата натрия - в диапазоне 80-100 г/л. После ацетализации пучок элементарных нитей снова промывали; готовую продукцию получали после замасливания и сушки; на этой стадии продукция была готова к упаковке и реализации.

Пример 3

В качестве сырьевого материала с целью извлечения фитопротеина были выбраны соевые бобы; протеин отделяли и извлекали из земляного ореха, используя дробление, обезжиривание и замачивание.

Брали чистый протеин и поливиниловый спирт, растворяли их вместе в дистиллированной воде, причем доля чистого протеина соответствовала А частям, где А составляло 7 частей, а доля поливинилового спирта соответствовала В частям, где В составляло 93 части; два материала смешивали вместе при температуре Т4, где Т4 было равно или больше 90°С, но меньше 98°С; получали раствор с концентрацией С2 протеина и поливинилового спирта, где С2 составляло 20-25%; затем добавляли буру и, перемешивая, получали прядильный раствор со значением рН в диапазоне 1-2. Прядильный раствор с вязкостью (которую измеряли вискозиметром, работавшем на принципе гравитационного потока), составлявшей 34-250 с, подвергали деаэрации путем выдерживания при температуре Tj в диапазоне 50-60°С и в течение периода времени tj, равного или большего 230 мин, но меньшего 240 мин. После деаэрации прядильный раствор подвергали фильтрации и затем подавали в прядильную машину мокрого прядения. Скорость формования V на прядильной машине мокрого прядения составляла 24 м/мин. После формования нить осаждали в коагуляционную ванну, причем коагуляционная ванна была щелочной и представляла собой водный раствор соли и щелочи; в качестве соли использовали сульфат натрия, а в качестве щелочи - гидроксид калия. рН коагуляционной ванны был в диапазоне 9-12; температура раствора соответствовала Т3, которая была равна или больше 36°С, но меньше 38°С. После пропуска через коагуляционную ванну пучок элементарных нитей подвергали вытяжке на воздухе; коэффициент вытяжки составлял 3, а после выполнения вытяжки на воздухе пучок элементарных нитей вводили в барку с жидкостью для выполнения вытяжки в жидкостной среде, причем жидкость в барке состояла из водного раствора, содержавшего сульфат натрия; содержание сульфата натрия составляло 400 г/л; температура жидкостной ванны составляла в 38-80°С; коэффициент вытяжки пучка элементарных нитей в жидкостной среде в барке составлял 3. После выполнения вытяжки в жидкостной ванне пучок элементарных нитей подвергали сухой вытяжке при нагреве и термофиксации; температура поверхности пучка элементарных нитей достигала 141-180°С в первой термокамере, 231-250°С во второй термокамере, 251-260°С в третьей термокамере, 251-260°С в четвертой термокамере, 241-250°С в пятой термокамере; сухая вытяжка при нагреве имела место между второй и третьей термокамерами; коэффициент сухой вытяжки при нагреве составлял 1,5; общий коэффициент вытяжки в трех зонах вытяжки был равен 7,5; полуфабрикат получали после сухой вытяжки при нагреве, термофиксации, промывке, ацетализации; температура Т6 при ацетализации в данном примере была равна или больше 54°С, но меньше 64°С; содержание формальдегида в ацетализирующем растворе соответствовало Р3, где Р3 было равно или больше 20 г/л, но меньше 32 г/л, а содержание серной кислоты соответствовало Р10, где Р10 было в диапазоне 200-239 г/л; содержание безводного сульфата натрия соответствовало Р11, где Р11 было в диапазоне 80-110 г/л. После ацетализации пучок элементарных нитей вновь промывали и получали готовую продукцию после замасливания, сушки, гофрирования, фиксации и штапелирования, причем на этой стадии продукция была готова к упаковке и реализации.

Пример 4

Был выбран протеин, извлеченный и выделенный из жмыха хлопковых семян, и его добавили в кислотный раствор с рН в диапазоне 1-2; ему предоставили возможность растворяться при температуре Т2 в диапазоне 60-90°С; концентрация As раствора протеина была в диапазоне 4-10%. Взяли определенное количество раствора протеина и поливиниловый спирт в количестве В частей, где В частей составляло 90 частей от общего содержания чистого протеина и поливинилового спирта (чистый протеин составлял 10 частей от общего количества). Чистый поливиниловый спирт добавляли в раствор протеина, и смешивание их происходило при температуре Т4, где Т4 было равно или больше 75°С, но меньше 96°С, понуждая растворение чистого поливинилового спирта в растворе протеина; при этом получали прядильный раствор, состоящий из раствора протеина и поливинилового спирта с общей концентрацией С2 в диапазоне 8-18%. После деаэрации в течение 210 мин при атмосферном давлении и температуре Tj, равной или большей 30°С, но меньшей 58°С, или после вакуумной деаэрации, а также после фильтрации прядильный раствор подавали в прядильную машину мокрого прядения и осуществляли мокрое прядение со скоростью формования V в диапазоне 18-28 м/мин. После формования нить осаждали в коагуляционную ванну, причем коагуляционная ванна представляла собой водный раствор соли и щелочи; в качестве соли использовали сульфат натрия, а в качестве щелочи - гидроксид калия; температура Т3 ванны была в диапазоне 36-37,9°С, значение рН было в диапазоне 9-12. После пропуска через коагуляционную ванну пучок элементарных нитей подвергали вытяжке на воздухе при коэффициенте вытяжки 2,4; после вытяжки на воздухе пучок элементарных нитей осаждали в барку с жидкостью для выполнения вытяжки в жидкостной среде; жидкость в барке состояла из водного раствора, содержавшего сульфат аммония; содержание сульфата аммония в растворе составляло 380 г/л; температура раствора была в диапазоне 35-38°С; коэффициент вытяжки в жидкостной среде пучка элементарных нитей в барке был равен 3. После выполнения вытяжки в жидкостной среде пучок элементарных нитей подвергали сухой вытяжке при нагреве и термофиксации; температура поверхности пучка элементарных нитей достигала 181-200°С в первой термокамере, 251-260°С во второй термокамере, 261°С в третьей термокамере, 254-258°С в четвертой термокамере и 245°С в пятой термокамере; сухая вытяжка при нагреве имела место между второй и третьей термокамерами; коэффициент вытяжки составлял 1,6, а общий коэффициент вытяжки в трех зонах был равен 7; стадии и технические параметры процессов после сушки с нагревом и вытяжки были такими же, как и в Примере 2 и требуют дополнительного подробного пояснения.

Пример 5

В этом случае использовали протеин, извлеченный и отделенный прессованием, обезжириванием и замачиванием проростков хлопковых семян; соотношение чистого протеина и поливинилового спирта было таким, что чистый протеин составлял А частей общего содержания обоих материалов, где А соответствовало 13 частям, а поливиниловый спирт составлял В частей, где В соответствовало 87 частям. Эти вещества растворяли вместе в дистиллированной воде и перемешивали при температуре Т4 в диапазоне 40-78°С, образуя раствор с общей концентрацией С2 протеина и поливинилового спирта, где С2 составляло 8-16%. После добавления борной кислоты и последующего перемешивания при рН раствора, равной 1,0-2,5, получали прядильный раствор при температуре в диапазоне 40-58°С; прядильный раствор деаэрировали путем выдерживания в течение периода времени tj в диапазоне 100-238 мин при атмосферном давлении или путем вакуумной деаэрации при температуре в диапазоне 30-40°С; затем прядильный раствор подвергали мокрому прядению после деаэрации и фильтрации; скорость формования V составляла 17-25 м/мин. После формования нить осаждали в коагуляционную ванну, причем коагуляционная ванна представляла собой водный раствор соли и щелочи; в качестве соли использовали сульфат натрия, а в качестве щелочи - гидроксид натрия.

Содержание Р сульфата натрия в жидкостной ванне составляло 428-450 г/л, а содержание Р4 гидроксида натрия в жидкостной ванне составляло 1-40 г/л; общий коэффициент вытяжки в данном примере составлял 4,5; коэффициент вытяжки при вытяжке на воздухе составлял 1,5; коэффициент вытяжки в жидкостной среде составлял 1,5 и коэффициент вытяжки между второй и третьей термокамерами составлял 1,5; остальные использовавшиеся стадии и технические условия были такими же, как и в Примере 3, и они не требуют дополнительного подробного пояснения. Борную кислоту, которую использовали в данном варианте исполнения, можно было заменить бурой и/или фосфорной кислотой.

Пример 6

Сначала приготовляли раствор протеина с концентрацией As, где As равно или больше 4%, но меньше 15%; рН раствора был больше 7,5, но меньше 8, 5. Затем отмеряли определенное количество поливинилового спирта и растворяли прямо в подготовленном растворе протеина, в результате чего протеин составлял А частей от общего содержания этих двух материалов, где А соответствовало 13 частям, а поливиниловый спирт составлял В частей, где В было равно 87 частям. Затем осуществляли растворение при температуре Th в диапазоне 40-98°С в течение периода времени t, где t было равно или больше 60 мин, но меньше 240 мин; получали прядильный раствор с концентрацией С2, где С2 было равно или больше 8%, но меньше 15%, или где С2 было больше 20%, но равно или меньше 30%. Затем производили вакуумную деаэрацию при температуре в диапазоне 20-35°С или статическую деаэрацию при температуре Tj, большей или равной 35°С, но меньшей 80°С. Наконец, осуществляли формование по мокрому способу, причем сформованное на волокноформующей машине волокно осаждали в кислотный раствор, а остальные стадии данного примера были такими же, как и в Примере 1.

Помимо этого, протеин, использованный в данном примере, представлял собой смесь фитопротеинов, извлеченных и выделенных из соевых бобов, семян хлопка и семян рапса, которые были отдельно замочены и подвержены мокрому измельчению.

Пример 7

Отмерили определенные количества чистого протеина и поливинилового спирта в соответствии с пропорцией так, что чистый протеин составлял А частей от общего содержания этих двух материалов, где А соответствовало 17 частям, а поливиниловый спирт составлял В частей, где В было равно 83 частям. Затем путем растворения двух материалов вместе в дистиллированной воде и после добавления буры, а также после смешивания при температуре Т4 в диапазоне 40-98°С получали прядильный раствор после того, как раствор подвергали статической деаэрации путем выдерживания в течение периода времени 90-240 мин, температуре Tj в диапазоне 50-79,5°С при нормальном атмосферном давлении или вакуумной деаэрации, когда раствор выдерживали при температуре в диапазоне 35-40°С. Коагуляционная ванна, в которую осаждали выдавленную нить, представляла собой водный раствор соли и щелочи, причем содержание Р хлорида натрия в жидкостной ванне составляло 450-460 г/л, а содержание Р4 гидроксида натрия в жидкостной ванне составляло 1-40 г/л; температура Т3 жидкостной ванны была в диапазоне 32-36°С. Другие стадии и технические условия в данном примере были такими же, как и в Примере 2.

Пример 8

Протеин, который использовали в этом случае, представлял собой фитопротеин, выделенный, извлеченный и выработанный из жмыха хлопковых семян. Чистый протеин добавляли в слабый щелочной раствор с рН 7,5 и растворяли при температуре Т2 в диапазоне 55-75° С в течение периода времени t2, составлявшего 90 мин, для получения чистого протеина с концентрацией As в диапазоне 12,0-14,9%; поливиниловый спирт растворяли в дистиллированной воде при температуре Т1 в диапазоне 40-60°С в течение 110 мин для получения раствора с (концентрацией) Bs в диапазоне 25-29,5%

Два упомянутых выше раствора смешивали в определенной пропорции, при которой чистый протеин составлял 22 части (А) от общего содержания чистого протеина и поливинилового спирта, а поливиниловый спирт составлял 78 частей (В) от общего их содержания по массе, при температуре Т4, составлявшей 94°С, и смешивали в течение 50 мин для получения прядильного раствора. Затем производили вакуумную деаэрацию при температуре в диапазоне 35-45°С; деаэрированный и отфильтрованный прядильный раствор затем подавали в прядильную машину мокрого прядения для осуществления формования волокна. Скорость формования V волокна на прядильной машине составляла 19 м/мин; выдавленную нить затем осаждали в коагуляционную ванну, причем коагуляционная ванна представляла собой водный раствор соли и кислоты; в качестве соли использовали сульфат натрия, а в качестве кислоты - серную кислоту. Содержание Р сульфата натрия в жидкостной ванне составляло 450-480 г/л, содержание Р1 серной кислоты составляло 0,25-0,258 г/л; температура ванны соответствовала Т3, где Т3 было равно или больше 32°С, но меньше 38°С. Остальные стадии обработки и технические условия были такими же, как и в Примере 1.

Пример 9

Протеин, который использовали в данном примере, представлял собой фитопротеин, выделенный и извлеченный путем прессования, измельчения и обезжиривания проростков семян хлопка. Полученный протеин добавляли в слабый щелочной раствор с рН 8 и осуществляли растворение при температуре Т2 в диапазоне 80-98°С в течение 120 мин, получая раствор чистого протеина с концентрацией As, где As равно или больше 12%, но меньше 15%; поливиниловый спирт растворяли при температуре Т1 в диапазоне 55-75°С в течение 60 мин для получения раствора с концентрацией Bs, где Bs равен или больше 10%, но меньше 15%.

Два упомянутых выше раствора смешивали в определенной пропорции, при которой чистый протеин составлял А частей от общего содержания чистого протеина и поливинилового спирта, где А соответствовало 18 частям, а поливиниловый спирт составлял В частей от общего их содержания, где В соответствовало 82 частям, при температуре Т4, составлявшей 94°С, для получения прядильного раствора. Затем производили деаэрацию (раствора) путем выдерживания (его) при нормальном атмосферном давлении в течение периода времени, составлявшего 180-200 мин, при температуре Tj, равной или большей 70°С, но меньшей 80°С. Деаэрированный прядильный раствор затем подвергали фильтрованию и подавали в прядильную машину мокрого прядения для осуществления формования волокна.

Скорость формования V волокна на прядильной машине составляла 20-25 м/мин; выдавленную нить затем осаждали в коагуляционную ванну, причем коагуляционная ванна представляла собой водный раствор соли и кислоты; в качестве соли использовали сульфат натрия, а в качестве кислоты - серную кислоту. Содержание Р сульфата натрия в жидкостной ванне составляло 440-450 г/л, содержание Р1 серной кислоты составляло 0,20-0,25 г/л; температура ванны соответствовала Т3, где Т3 было равно или больше 32°С, но меньше 38°С. Остальные стадии процесса и технические условия были такими же, как и в Примере 1.

Пример 10

Чистый протеин, использованный в данном случае, представлял собой фитопротеин, выделенный и извлеченный измельчением, обезжириванием и замачиванием из семян рапса, причем извлеченный протеин растворяли в дистиллированной воде, в результате чего получили протеин с концентрацией As, составлявшей 4-8%.

Путем растворения поливинилового спирта в дистиллированной воде в течение 90 мин при температуре Т1 в диапазоне 60-80°С получили водный раствор с концентрацией Bs, где Bs было равно или больше 8%, но меньше 15%.

Смешали два упомянутых выше раствора в определенной пропорции, при которой чистый протеин составлял А частей от общего содержания чистого протеина и поливинилового спирта, где А соответствовало 21 части, а поливиниловый спирт составлял В частей от общего их содержания, где В соответствовало 79 частям; путем добавления буры и смешивания при температуре Т4 в диапазоне 40-90°С получали прядильный раствор.

Прядильный раствор с вязкостью, которую измеряли вискозиметром, работавшим на принципе гравитационного потока, составлявшей 34-150 с, подвергали статической деаэрации путем выдерживания при температуре Tj в диапазоне 50-70°С в течение 90-180 мин при нормальном атмосферном давлении (или подвергали вакуумной деаэрации при температуре в диапазоне 30-40°С). После деаэрации прядильный раствор подвергали мокрому прядению, когда скорость формования V на прядильной машине мокрого прядения была равна или больше 25 м/мин, но меньше 30 м/мин. После формования нить осаждали в коагуляционную ванну, причем коагуляционная ванна представляла собой водный раствор соли и щелочи. Содержание хлорида натрия составляло 450-460 г/л; содержание Р4 гидроксида натрия составляло 1-40 г/л; температура жидкостной ванны соответствовала Т3, где Т3 было равно или больше 36°С, но меньше 38°С. Остальные стадии процесса и технические условия были такими же, как и в Примере 2.

Пример 11

Чистый протеин, использованный в данном случае, представлял собой фитопротеин, выделенный и извлеченный измельчением, обезжириванием и замачиванием из соевых бобов.

Взяли чистый протеин и поливиниловый спирт, где чистый протеин составлял А частей от общего количества чистого протеина и поливинилового спирта, причем А соответствовало 10 частям, а поливиниловый спирт составлял В частей, где В соответствовало 90 частям; растворяли в дистиллированной воде и смешивали при температуре Т4 в диапазоне 40-79°С для получения раствора, имевшего концентрацию С2 протеина и поливинилового спирта в диапазоне 14-18%; путем добавления борной кислоты и смешивания получали прядильный раствор с рН в диапазоне 2,0-3,5.

Прядильный раствор с вязкостью, которую измеряли вискозиметром, работавшим на принципе гравитационного потока, составлявшей 34-250 с, подвергали вакуумной деаэрации при температуре в диапазоне 30-45°С; после деаэрации и фильтрации прядильный раствор подавали в прядильную машину мокрого прядения. Скорость формования V волокна составляла 20 м/мин; выдавленную нить затем осаждали в коагуляционную ванну, причем жидкость коагуляционной ванны представляла собой водный раствор соли и щелочи, причем в качестве соли использовали сульфат натрия, а в качестве щелочи - гидроксид натрия; жидкостная ванна имела рН в диапазоне 12-14 и температуру Т3, которая составляла 36°С. Остальные стадии процесса и технические условия были такими же, как и в Примере 3.

Пример 12

Использовали протеин, извлеченный из жмыха хлопковых семян; его добавляли в кислотный раствор с рН в диапазоне 2,0-3,5; осуществляли растворение при температуре Т2 в диапазоне 45-60°С; этот раствор протеина имел концентрацию As, где As было равно или больше 10%, но меньше 15%. Чистый поливиниловый спирт добавляли непосредственно в раствор протеина в пропорции, при которой он составлял В частей от общего содержания протеина и поливинилового спирта, где В соответствовало 84 частям (а доля протеина составляла 16 частей). Этот состав затем перемешивали при температуре Т4 в диапазоне 60-75°С, понуждая чистый поливиниловый спирт растворяться в растворе протеина и получая прядильный раствор, содержавший общее количество протеина и поливинилового спирта в диапазоне 18-22%, с вязкостью в диапазоне 34-250 с. Этот состав затем подвергали статической деаэрации при нормальном атмосферном давлении при температуре в диапазоне 30-58°С в течение 210 мин или подвергали вакуумной деаэрации для получения прядильного раствора. После фильтрации этого состава его подавали в прядильную машину мокрого прядения для осуществления мокрого прядения; скорость формования V волокна составляла 18,0-29,5 м/мин. Выдавленную нить затем осаждали в коагуляционную ванну, причем жидкость коагуляционной ванны представляла собой водный раствор соли и щелочи; в качестве соли использовали сульфат натрия, а в качестве щелочи - гидроксид калия. Температура Т3 ванны была равна или больше 36°С, но меньше 38°С, рН составлял 12-14. Остальные стадии процесса и технические условия были такими же, как и в Примере 4.

Пример 13

Чистый протеин, использованный в данном случае, представлял собой протеин, выделенный и извлеченный из семян рапса прессованием, замачиванием и обезжириванием.

Чистый протеин и поливиниловый спирт отмеривали в такой пропорции, чтобы чистый протеин составлял А частей от общего количества этих двух материалов, где А соответствовало 19 частям, а поливиниловый спирт составлял В частей, где В соответствовало 81 части; затем, путем растворения двух упомянутых составов вместе в дистиллированной воде и после смешивания при температуре Т4 в диапазоне 78-97°С, получали раствор с общей концентрацией протеина и поливинилового спирта в диапазоне 15-22%. В этот раствор добавляли борную кислоту и продолжали смешивание, достигая значения рН в диапазоне 2,5-3,5, после чего получали прядильный раствор при температуре Tj, где Tj было равно или больше 58°С, но меньше 80°С. Этот раствор затем подвергали деаэрации путем выдерживания при нормальном атмосферном давлении в течение периода времени tj в диапазоне 100-240 мин или, в альтернативном варианте исполнения, можно было произвести вакуумную деаэрацию при температуре в диапазоне 30-45°С. Затем, после фильтрации, прядильный раствор подавали в прядильную машину мокрого прядения для осуществления мокрого прядения; скорость формования V была больше 17 м/мин, но меньше 30 м/мин. Сформованную нить затем осаждали в коагуляционную ванну, состоявшую из водного раствора соли и щелочи, где в качестве соли использовали сульфат натрия, а в качестве щелочи - гидроксид натрия. Содержание Р сульфата натрия в жидкостной ванне было в диапазоне 428-450 г/л, а содержание Р4 гидроксида натрия было в диапазоне 1-40 г/л; общий коэффициент вытяжки в данном примере составлял 7; причем коэффициент вытяжки на воздухе составлял 3, коэффициент вытяжки в жидкостной среде - 2,5, а коэффициент вытяжки, имевшей место между второй и третьей термокамерами, - 1,5. Остальные стадии процесса и технические условия были такими же, как и в Примере 5.

Во всех примерах, приведенных в настоящем описании изобретения, используемый протеин представлял собой протеин, выделенный и извлеченный напрямую из соевых бобов, земляных орехов, семян хлопка или семян рапса путем замачивания и мокрого измельчения, или протеин, выделенный и извлеченный путем дробления, обезжиривания и замачивания, или протеин, выделенный путем прессования, расщепления и обезжиривания проростков. Можно также использовать протеин, выделенный и извлеченный из жмыха соевых бобов или земляных орехов, или семян хлопка, или семян рапса. Кроме того, можно использовать протеин, полученный и приготовленный в какой-либо другой форме. Количество протеина и поливинилового спирта в растворах определяли по содержанию чистого сухого твердого вещества.

Реферат

Изобретение относится к технологии получения синтетического текстильного волокна, содержащего фитопротеин, и может быть использовано в текстильной промышленности. Волокно содержит равно или больше 79 частей и равно или меньше 94 частей от общего содержания материалов поливинилового спирта и равно или больше 6 частей и равно или меньше 21 части фитопротеина. Способ производства волокна включает получение прядильного раствора поливинилового спирта, содержащего фитопротеин, осаждение в коагуляционной ванне, вытяжку, термофиксацию, отделку и ацетализацию. Изобретение обеспечивает создание фитопротеинового синтетического волокна с оптимальной воздухопроницаемостью и обладающего свойствами, сходными со свойствами кашемира, а также способствует уменьшению продолжительности производственного цикла и повышению производительности. 2 н. и 16 з.п. ф-лы.

Формула