(57)【要約】ミルクタンパク繊維がとりわけ繊維工業のための押出プロセスによって生成され、ミルクから得られる少なくとも１つの熱可塑性タンパク質が、機械的ストレス下で室温〜１４０℃の温度にて、可塑剤、例えば水またはグリセロールと共に可塑化され、ノズルによって繊維に紡がれる。【選択図】図１
2014503703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミルクから得られた少なくとも１つのタンパク質が、機械的ストレス下で室温〜１４０℃の温度にて可塑剤と共に可塑化され、ノズルを介して繊維に紡がれる、ミルクタンパク繊維を生成する方法であって、前記可塑材が、多糖水溶液、アルコール、多価アルコールまたはそれらの物質の混合物からなる群から選択されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
ミルクから得られた前記タンパク質が、ミルクから沈殿することによりインサイチュで生成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ミルクから得られた前記タンパク質が、事前に別々に得られたタンパク質の形態で使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ミルクから得られた前記タンパク質が、カゼインであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ミルクから得られた前記タンパク質が、ラクトアルブミンであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記可塑化が、最大で８０℃までの温度で行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
他の添加剤および助剤が、可塑化される開始物質に加えられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記可塑化が押出機により実施され、前記繊維が、前記押出機の出口におけるノズルを介して押出され、それにより形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
形成された前記繊維が巻き取られることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
形成された前記繊維が乾燥されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
形成された前記繊維が、前記ノズルから出た直後に切断されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
形成された前記繊維が、巻き取られる前に浴槽を通過することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
形成された前記繊維が、巻き取られる前に噴霧処理に供されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法に従って生成された繊維を含有するミルクタンパク繊維製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、とりわけ、繊維工業および衛生および医療用製品のためのミルクタンパク繊維を生成するための方法、ならびに本発明に係る繊維によって製造される原綿、羊毛、緩い短繊維、糸、織物および編物および他の製品などの関連するミルクタンパク繊維製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミルクタンパク繊維は、広範な意味において、天然産物の羊毛および絹も含むタンパク繊維に属する。タンパク繊維は、長い間、技術的規模で知られている。カゼイン繊維が既に３０年代に生産されていた。カゼインは哺乳動物のミルク由来のタンパク分画である。カゼインは、ｐＨ４．６（カゼインの等電点）付近の酸によって４５℃にて凝固がもたらされるスキムミルクから生産される。あるいは、ラブ（ｌａｂ）が凝固のために使用される。固形物が分離または押出されて、数回洗浄される。最終的に、５０〜８０℃での乾燥が実施されて、１０％未満の残留水含有量が得られる（Ｒｏｍｐｐ  Ｃｈｅｍｉｅｌｅｘｉｋｏｎ、Ｇｅｏｒｇ−Ｔｈｉｅｍｅ−Ｖｅｒｌａｇ、１９８９９  ｕｎｄｅｒ「ｃａｓｅｉｎ」）。カゼインはいくつかのタンパク質の混合物であり、その最も重要なものは一般に、αＳ１、αＳ２、βおよびκ（牛乳）と指定されている。白から黄色がかったわずかに吸湿性のカゼイン粉末が水に不溶であるが、アルカリに可溶であるので、アルカリ環境で作業し、繊維を他の処理工程および後での浴槽に供する溶液紡糸加工による古典的な製造方法を必要とする。タンパク質は、アルカリに溶解され、濾過され、清浄され、酸浴槽内にノズルにより押出され、吸引され、ホルムアルデヒドまたは硫酸アルミニウムにより硬化される（上記のＲｏｍｐｐを参照のこと）。
【０００３】
古典的な湿式紡糸加工において、水性カゼイン溶液は、炭酸ナトリウムにより７〜１０のｐＨ値で凝固し、室温にて２４時間攪拌され、さらなる加工の前に真空中で脱ガスされる。次いで溶液は、硫酸アルミニウム１８水和物、塩化ナトリウムおよび亜硫酸を含有する凝固浴槽内に押出される。その後、ミルク繊維は、酢酸ナトリウム三水和物およびｐＨ値５．５のホルマリン溶液によって硬化浴槽において２４時間にわたって硬化される。次いで繊維は、２４時間にわたって流水下で硬化浴槽の残留物から除去され、室温にて乾燥される。凝固浴槽により引き起こされる汚染レベルおよび水の消費は非常に高い。さらに、この方法は多くの時間を必要とし、加工時間は約６０時間である。
【０００４】
特許文献１から、例えば上記に対応する硬化浴槽が知られている。
【０００５】
特許文献２は、カゼインを含有する材料を調製するための方法を記載している。したがって、水およびタンパク質から生成されるプラスチック塊が押出機によってガス雰囲気内に押出される。この方法において、押出は１００℃の温度で行われるのに対して、材料は処理後の範囲内で加熱されなければならないことが重要である。
【０００６】
これにより長時間の製造時間およびさらなるエネルギーが要求される。
【０００７】
上記の方法に関して、最終産物が食品の分野で使用される。この理由のために、分類物質として排他的にタンパク質が開示されている。すなわち特にゼラチンならびに魚および肉などの起源が述べられている。このように得られた産物は水溶性であり、十分な引っ張り強度を有さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許第９０５４１８号明細書
【特許文献２】欧州特許第００５１４２３Ａ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記の不都合な点を回避し、加工時間をより短くすることである。同時に、水およびエネルギー消費が減少する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この問題は請求項１に係る方法によって解決される。ここで、ミルクから得られる少なくとも１つのタンパク質は、機械的ストレス下で室温から１４０℃を含む温度にて可塑剤と共に可塑化され、ノズルを介して繊維に紡がれる。ここで、可塑剤は、多糖水溶液、アルコール、多価アルコールまたはそれらの物質の混合物からなる群から選択される。
【００１１】
本発明によれば、可塑剤としてアルコールまたは多糖を使用することが提案される。これらの新たに提案される可塑剤の使用に起因して、従来技術の不都合な点を含まないミルクタンパク繊維を生成することが可能となる。
【００１２】
本発明は、ミルクタンパク質および特にカゼインが、混練による熱において可塑化され、それにより、融解紡糸加工において加工され得るという知見に基づく。融解紡糸加工において、乾燥した溶解可能な原料は、熱により可塑化され、好ましくはギアポンプまたは押出機によって、ノズルを介して融解物として押出される。押出後、溶解物は凝固する。引き抜かれた糸は巻き取られるか、または所望の場合、さらに加工される。引き抜かれた糸は、巻き取られる前に吸引されてもよいか、または表面処理されてもよい。
【００１３】
さらにより穏やかな処理を達成するために、タンパク質は、可塑剤と共に激しく混合されるか、または練られ、同時に機械的ストレスに供される。
【００１４】
ミルクタンパク質は好ましくはカゼインまたはラクトアルブミンである。
【００１５】
ミルクから得られるタンパク質は、ミルクから沈殿することによりインサイチュで生成され得る。第１の手順によれば、ラブ、他の適切な酵素または酸との混合物の形態のミルクは、凝集混合物として加工にすぐに導入され得るか、あるいは押出された凝集タンパク質が湿潤形態で使用されてもよい。別の任意選択の手順によれば、事前に分離して得られ、必要な場合、調製され、純粋または混合したタンパク質、すなわちミルクからのタンパク分画が、例えば乾燥粉末の形態で使用されてもよい。
【００１６】
本発明に従って使用されるミルクタンパク質は、ミルクタンパク質に対して３０質量％以下の割合で他のタンパク質と混合され得る。このため、オボアルブミンなどの他のアルブミンおよび植物性タンパク質、特にルピナスタンパク質、ダイズタンパク質またはコムギタンパク質、特にゼラチンが使用されてもよい。
【００１７】
可塑剤は、好ましくはタンパク質の重量に関して２０〜８０％を含む割合、好ましくはタンパク質含有量の約４０〜５０質量％を含む割合で使用される水である。水またはそれと混合したものの代わりに、他の可塑剤、特にアルコール、多価アルコール、アラビアゴム、糖質水溶液、および特に多糖水溶液が使用されてもよい。必要な場合、タンパク分画の水分含量が考慮されなければならない。
【００１８】
詳細に、以下の可塑剤および関連する割合が特に好ましい。
【００１９】
アルコールおよび多価アルコールが、タンパク質に関して約１０質量％以下の割合で使用され、特にグリセロール（グリセリン）が好ましい。他のポリオール、例えばエチレングリコールが代替として使用されてもよい。糖質および多糖が、それぞれ７０％水溶液中で好ましくは０．４〜２質量％を含む割合でそれぞれ使用される。カラゲナン、セルロース、特にカルボキシセルロースおよびキトサンなどの異なる起源のデンプンが好ましい。
【００２０】
他の剤の添加は排除されない。親油性添加物、艶出し剤および架橋剤などの添加剤および助剤が特に提供されてもよい。添加剤および助剤は共に、タンパク質に対して最大で約３０質量％の割合を超えない。植物油が、可塑化操作の間の既得の繊維をわずかに疎水化する親油性添加物として選択されてもよい。さらに、繊維安定性を追加的に与えるワックスが使用されてもよい。好ましいワックスは、カルナウバワックス、蜜ろう、カンデリラワックスおよび他の天然に得られるワックスである。
【００２１】
カルシウム塩、例えば塩化カルシウム、ジアルデヒドデンプンおよびグルコース−δ−ラクトンが架橋剤として好ましい。
【００２２】
非常に好ましい実施形態において、可塑化は押出機により実施され、全ての選択される物質は事前に混合され、次いで押出機内に供給されるか、または一部の物質のみもしくはタンパク質のみが開始時に充填され、他の物質が押出過程、すなわちスクリューに沿って供給スポットにおいて添加される。
【００２３】
非常に好ましい実施形態において、タンパク質が押出機の入口におけるホッパーを介して乾燥粉末として押出機に供給されるのに対して、可塑剤および特に水は、後の押出工程において可塑化領域内に加えられることが提供される。さらに、全ての乾燥開始物質が事前に混合され、開始時に押出機内に供給されるのに対して、全ての液性成分が下流で混合されることが好ましい。押出機の出口において、押出された材料はノズルを介して押出され、それにより、繊維に形成される。
【００２４】
タンパク質が、凝集した原料混合物として使用される場合、脱水が押出機または他の処理装置に沿って行われ得る手順が好ましい。
【００２５】
可塑化に起因して、操作は溶融押出に対応する。この熱可塑性物質押出において、材料は、加熱を介して塑性状態に変換され、このように変形する。ここで、温度はタンパク質の気体遷移温度を超え、この材料は非晶質からゴム状塑性状態に変化する。縮充および練合が非常に強い場合、熱が機械的ストレスにより既に生成されることが起こり得るので、熱は外側から供給される必要がない。次いで、押出は既に室温で行われる。しかしながら、通常、最適な可塑化を可能にする非常に特定の温度が異なる押出機領域において設定されなければならない。好ましくは、押出機が３０〜９５℃、より好ましくは５０〜９０℃、最も好ましくは約６０〜８０℃内で材料が押出される。
【００２６】
さらに、形成された繊維は、ノズルから出た後に巻き取られ、この工程の前および／または後に乾燥されることが好ましい。
【００２７】
形成された繊維がノズルから出た後、繊維は即座に切断されてもよく、例えば短繊維に切断されてもよく、またはステープル繊維にさらに加工されてもよい。
【００２８】
形成された繊維がノズルから出た直後または少なくとも１つの後の加工工程において、繊維は代替として合糸にさらに加工されてもよく、特に原綿に編まれ、緩く巻き取られてもよく、またはフリースにさらに加工されてもよい。
【００２９】
本発明の重要性において、繊維は巻き取られる前に浴槽をさらに通過してもよいが、この手順はあまり好ましくなく、通常必要とされない。あるいは、繊維はノズルから出た後、噴霧処理に供されてもよい。ここで、平滑剤、ワックス、親油性剤または架橋剤が、例えば繊維の表面に適用されてもよい。架橋剤の場合、上記の架橋剤、すなわち、一般に異なる塩溶液、好ましくは塩化カルシウム溶液、ジアルデヒドデンプン溶液、グルコース−δ−ラクトン溶液または乳酸水溶液が好ましい。
【００３０】
得られた繊維は全ての想定可能な目的のために使用され得る。それらは一般的な織物繊維のように使用でき、それ故、織物、織布、編物、クローシェ編織物、糸、ロープ、フリース、フェルトなどの全ての種類の織物に加工され得る。また、原綿、緩い繊維断熱材、フィルターおよび膜が、本発明に係る繊維から得られてもよい。したがって、ミルク繊維の適用分野は、とりわけ、織物技術、建物用断熱材および建築材料、衛生品ならびに内在する抗菌作用に起因して、スワブ、フィルターおよび膜などの医療用製品を含む。
【００３１】
したがって、本発明の一部はまた、熱−機械的に可塑化されるミルクタンパク質を含有する繊維を含有し、特に上記の本発明に係る方法により得られる、ミルクタンパク繊維製品である。
【００３２】
繊維がゆるく巻かれる場合、例えば、充填および詰め物材料として使用され得る原綿またはフリースを生成することが可能である。
【００３３】
繊維が糸に編まれることが特に好ましい。ここで、本発明に係る方法により生成されるいくつかのミルクタンパク繊維を互いに編むこと、およびミルクタンパク質繊維を他の天然または合成繊維と組み合わせて編むことの両方が可能である。エラステイン（スパンデックス）、ビスコース、絹または羊毛が、例えばまた、糸を合わせるために混合物中で紡がれ、および／または編まれ得る他の繊維として使用されてもよい。
【００３４】
単一の繊維が不連続手順により得られる。繊維はまた、短繊維またはステープル繊維に切断されてもよい。
【００３５】
他方で、織物は、得られた繊維、フィラメントまたは糸から生成されてもよい。したがって、全ての種類の織物および編物もまた、本発明に係るミルクタンパク繊維製品を表す。
【発明の効果】
【００３６】
本発明により得られる利点は特に、ミルクタンパク繊維の製造の間に、押出プロセスにより、健康に危険性があり、環境に有害である物質を、そのプロセスから、および繊維自体から排除することを可能にするという事実に基づく。さらに、エネルギー、水、時間および人的資源のかなりの資源が節約され得、また、環境保護を改善し、経済効率を増加させる。織物繊維として非常に適した繊維の特に有益な性質は、可塑化の間に起こる凝固する構造的変化（織物構造）に基づく。機構面についてのより詳細な知見は今までのところ得られていなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】押出過程を示す。
【実施例】
【００３８】
以下において、例示的な実施形態によって本発明を詳細に記載する。例示的な実施形態は例示目的としてのみ与え、本発明を限定するものではない。この例示的な実施形態およびその技術情報に基づいて、パラメータを変化させることにより、当業者は他の可能な実施形態を見つけることができる。
【００３９】
実施例１：２０ｄｔｅｘの強度を有するミルクタンパク繊維の生成。３０ｍｍの直径を有するＤｒ．Ｃｏｌｌｉｎ社の単一スクリューの押出機３０Ｅ型により押出を実施する。以下の温度展開：６５℃、７４℃、７５℃、６０℃を用いて４つのシリンダー加熱領域により加熱を実施する。
【００４０】
【表１】
2014503703.tif 000003
【００４１】
カゼイン粉末を振動コンベヤを介して供給する。蠕動ポンプにより水を１：２（水：カゼイン）の割合で加える。繊維強度をノズル強度により規定する。繊維は例えば２０ｄｔｅｘの強度を有し得る。繊維を巻線機により巻き取り、室温で乾燥する。
【００４２】
押出過程をさらに図１に表す。
【００４３】
押出機１をホッパー２を介してカゼイン粉末で充填する。押出機においてカゼイン粉末を加熱する。可塑剤としての水の添加を蠕動ポンプにより行う。最終生成物をノズル４を介して押出す。繊維ストランドを適切な巻き技術により巻き取り、室温にて巻き取り機５で乾燥させる。
【図１】
2014503703.tif 000004
【国際調査報告】
2014503703.tif 000005
2014503703.tif 000006
2014503703.tif 000007
2014503703.tif 000008
2014503703.tif 000009
2014503703.tif 000010