189252. lajstromszámú szabadalom • Eljárás keratin tartalmú természetes alapanyagokból műanyagipari technológiai módszerrel feldolgozható ipari alapanyag előállítására
1 189 252 2 A találmány tárgya eljárás ipari alapanyag előállítására. A találmány szerinti eljárással keratintartalmú természetes anyagokból olyan ipari alapanyag állítható elő, amely műanyagipari technológiai módszerekkel kívánt idomú szilárd termékké feldolgozható, s amely a kedvező alakíthatósági tulajdonságok nyerése céljából alkalmazott vegyi kezelés után is megtartja a természetes anyag kedvező vázszerkezeti tulajdonságát. Ha pl. a találmány szerinti eljárással csirketollból hőre keményedé, sajtolható, süthető alapanyagot állítunk elő, a térmékben kimutatható lesz a tollváz, amely a termék anyagának szilárdságát növeli. Ismeretes, hogy a műanyagiparban eddig a keratintartalmú anyagok hasznosítása viszonylag kismértékű. A keratintartalmú anyagok ismert ilyen felhasználása abban áll, hogy a keratinláncot hidrolizáiják, majd a hidrolízissel oldatba vitt fehérjeanyagot különböző szerves vegyületek valamelyikével reagáltatják és a reakciótermékből műszálat képeznek [ilyen eljárást ismertet pl. a Nature, 203 (1964), 484]. Ennek az a kémiai alapja, hogy a hidrolízis során aminocsoportok válnak szabaddá, amelyek önmagában ismert módon reakcióba vihetők. Készítenek műanyagfilmet is ehhez hasonló módon keratintartalmú anyagból. A J. Appl. Pol. Sei. [25/5 (1980), 738-794] közleménye, amelyről a Chemical Abstracts [93, 8840] is referál, eljárást ismertet, amelynek során a gyapjú eredetű oldott proteint akril-nitrillel ojtják, a frakcionált kicsapatással leválasztott ojtott termékből pedig filmet készítenek. A keratintartalmú anyagok ipari felhasználására eddig ismertté vált eljárások közös sajátossága, hogy a kiindulási anyagon keletkezett funkciós csoportokat hordozó makromolekulák oldódnak az ipari alapanyagként szolgáló reakcióelegyben, oly módon, hogy a kiindulási anyag szerkezeti vázának kedvező mechanikai tulajdonságait a köztitermék már nem tudja átvinni a reakciótermékbe. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha a hidrolízist csak parciálisán alkalmazzuk, nevezetesen azt akkor állítjuk le, amikor a kiindulási anyag szilárd váza (pl. csirketoll kiindulási anyag esetén a tollváz) még megvan, de a szilárd vázon már aminocsoportok válnak szabaddá, akkor az így kapott köztiterméket valamely alifás és/vagy heterociklusos aldehiddel reagáltatva olyan terméket kapunk, amely műanyagipari módszerekkel kívánt idomú szilárd testté alakítható; ha pl. a kapott termék hőre keményedé tulajdonságú, az megfelelő alakú formákban sajtolható, extrudálhatö stb., oly módon, hogy a részleges hidrolízis közben megőrzött vázszerkezete is bekerül a hőre keményedŐ céltermékbe és ezzel jelentősen megnöveljük annak szilárdságát. A találmány a keratintartalmú anyagok sokoldalú felhasználását teszi lehetővé és így sok olyan keratintartalmú anyag is hasznosítható az iparban, amely eddig hulladékként kárba veszett. Általában rövid szénláncú aldehidek alkalmazása célszerű, előfordulhat, hogy előnyös - különösen heterociklusos aldehid esetén - nagyobb szénláncú reagens alkalmazása, ezért általánosan kimondható, hogy a parciálisán hidrólizált köztiterméket 1-6-> szénatomos aldehiddel reagáltatjuk; kísérleteink pl. a furfurol alkalmazását előnyösnek igazolták. A találmány szerinti eljárással kapott hőre keményedŐ terméknél igazolható, hogy az hasonlóan viselkedik, mint az ismert hőre keményedé miianyagtípusok, pl. az aminoplasztok. Ha a kívánt célterméknek megfelelő alakú formában hő- és/ vagy nyomóhatásnak tesszük azt ki, a közeg megömlik, rövid időn belül megszilárdul és felveszi azt az alakot, amelyben a hő- és/vagy nyomóhatás érte. Célszerű lehet a reakcióterméket aprítani, pl. 0,5-3 mm befoglaló méretű részecskékre annak érdekében, hogy az anyag- homogén legyen és- a keratinvázon lévő funkciós csoportok száma a felülethez képest elegendő legyen a hőre keményedŐ alakítási folyamat biztosítására. A kísérleteink igazolták azt a meglepő eredményt, hogy a parciálisán hidrólizált, túlnyomó részben érintetlen peptid-kötésekkel rendelkező keratinvázú anyagok aldehidekkel oly mértékben reagálnak, hogy hőre keményedő ipari alapanyagként használható terméket kapunk, amely hő és/vagy nyomás hatására megömlik, majd megkeményedik. Egy előnyös foganatosítási mód szerint a kiindulási anyagot erős lúg, pl. nátrium-hidroxid 1^20, előnyösen 3-8%-os vizes oldatában hidrolizáljuk 2-200, előnyösen 10-40 percig 0-100, előnyösen • 30-70 °C hőmérsékleten, a kapott szuszpenziót semlegesítjük, majd mossuk és/vagy leszűrjük, s az így kapott köztiterméket reagáltatjuk az aldehiddel. Az aldehid alkalmazható oldószerben vagy anélkül, célszerűen a természetes állapotú kiindulási anyag 100 g-jára számított 0,04-4, előnyösen 0,4-1 mólnyi mennyiségben. A reakcióidő általában 30-600, előnyösen 120 -300 perc, a reakció hőmérséklet általában 0-200 T. A reakcióterméket kiszűrjük, majd szárítjuk általában 20-200 °C közötti hőmérsékleten. A gözfázisban végzett kondenzálást célszerűen 60-180, előnyösen 90-100 °C hőmérsékleten, 30-500, előnyösen 80-250 Pa nyomáson hajtjuk végre. A találmány révén a többnyire nehezen hasznosítható, gyakran veszendőbe menő keratintartalmú anyagokból értékes ipari alapanyagot nyerünk egyszerű technológiával és jó kitermeléssel, s ennek során a kiindulási anyag szilárdságát biztosító vázszerkezetet mintegy átmentjük az alapanyagba, s még az abból készítendő céltermékbe is. I. példa 10 g csirketollat és 150 ml vizet 500 ml-es lombikban összerázzuk, amíg a toll át nem nedvesedik, elveszítve víztaszító jellegét, amihez kb. 5 percnyi rázás elegendő. Ekkor hozzáadunk 4%-ban nátrium-hidroxidot tartalmazó 150 ml vizes oldatot, az elegyet 60 °C hőmérsékletű vízfürdőbe helyezzük és lassan keverjük 35 percig. Az anyag ekkor már elveszti toll jellegét, de a szálas szerkezet megmarad. Sósavval a reakcióelegyet pH = 7-7,5 értékre semlegesítjük, majd a - szálas szerkezetét megtartott - anyagot leszűrjük és kétszer mossuk 300-300 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
