CN105369389B - 胶原蛋白纤维的制程及制得的胶原蛋白纤维 - Google Patents
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Abstract
一种胶原蛋白纤维的制程及制得的胶原蛋白纤维。该胶原蛋白纤维的制程包含：步骤A：准备一种包含纤维原料的纤维原料溶液。步骤B：准备一种包含胶原蛋白的胶原蛋白溶液。以100重量份的该纤维原料为基准，该胶原蛋白为5～10重量份。步骤C：混合该纤维原料溶液及该胶原蛋白溶液成为一种纺丝液，并以湿式纺丝法将该纺丝液制成胶原蛋白纤维。本制程具有纺丝成纤维时不易断丝的优点，且使用少量的胶原蛋白即能制造出具有良好消臭功能及皮肤保湿性功能的胶原蛋白纤维。
Description
技术领域
本发明涉及一种纤维，特别是涉及一种胶原蛋白纤维的制程及制得的胶原蛋白纤维。
背景技术
市面上有多种不同的机能性纤维，随着机能性纤维种类的不同，不同机能性纤维会具有诸如吸湿、保暖、抗菌、消臭等等不同的功能，其中，胶原蛋白纤维具有良好的消臭功能及皮肤保湿功能，且胶原蛋白是人体中本有的成分，因而亲肤性佳。由于胶原蛋白纤维具有前述的优点，所以如何提供一种能制造出胶原蛋白纤维的制程，并使制造出的胶原蛋白纤维具有良好的消臭功能及皮肤保湿功能，是一值得解决的问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种胶原蛋白纤维的制程，能够在纺丝顺利的情况下制造出胶原蛋白纤维，且所制得的胶原蛋白纤维具有良好的消臭功能及皮肤保湿功能。
本发明胶原蛋白纤维的制程，包含步骤A：准备一个包含有纤维原料的纤维原料溶液，步骤B：准备一个包含有胶原蛋白的胶原蛋白溶液，在该步骤B中，以100重量份的该纤维原料为基准，该胶原蛋白为5～10重量份，该胶原蛋白纤维的制程还包含一个在该步骤B后的步骤C，在该步骤C中，混合该纤维原料溶液及该胶原蛋白溶液成为一种纺丝液，并以湿式纺丝法将该纺丝液制成胶原蛋白纤维。
本发明所述的胶原蛋白纤维的制程，在该步骤B中，该胶原蛋白的重量占该胶原蛋白溶液总重的25％～35％。
本发明所述的胶原蛋白纤维的制程，分子量为655～1791dalton的胶原蛋白的分子，占整体胶原蛋白比例在50％以上。
本发明所述的胶原蛋白纤维的制程，该胶原蛋白的平均分子量为1000dalton。
本发明所述的胶原蛋白纤维的制程，该纤维原料溶液的纤维原料为再生纤维素或压克力。
本发明的第二目的在于提供一种胶原蛋白纤维，具有良好的消臭功能及皮肤保湿功能。
本发明所述的胶原蛋白纤维，该胶原蛋白纤维是以前述方法制得。
本发明所述的纤维原料能为用于制成嫘萦(rayon)的再生纤维素，也能为用于制造人造纤维的压克力(acryl)材料。在符合天然、环保的需求，该纤维原料较佳是使用再生纤维素。如须制备出长纤型态的胶原蛋白纤维，该纤维原料优选为压克力材料。制备该纤维原料溶液的方法，以再生纤维素举例来说是，先收集适量的天然的纤维素，而所述的纤维素能为纸制品、木材、棉麻或上述材料的任一组合等来自大自然的的天然材料，再将该纤维素溶于一溶剂中，于室温下搅拌，即能制得纤维原料为再生纤维素的纤维素溶液。所述的溶剂能为氢氧化纳溶液、N-甲基吗啉-N-氧化物(N-methylmorpholineN-oxide,NMMO)、三级胺氧化物、环状胺氧化物、乙醇、二硫化碳、二甲基甲酰胺、二甲亚硫或上述材料的任一组合。在实施上除了自行制备该纤维原料溶液外，也能于市面上购买现成的纤维原料溶液成品来实施本发明。
本发明所述的胶原蛋白的来源无需特别限定，如能以牛及猪等动物原料制成。较佳地，为了避免人畜共通疾病的传播，该胶原蛋白能用鱼为原料制成。更佳地，以鱼鳞为原料，更能制成无鱼臭味的胶原蛋白。制备该胶原蛋白溶液的方法，首先是用水清洗所收集的鱼鳞，以洗去例如泥沙等等的杂质。接着再用酸液清洗所述鱼鳞，以除去非蛋白质的其他成份，并得到透明的鱼鳞片。将所述鱼鳞片倒入添加有酵素的水浴中，加热搅拌后将所述鱼鳞片水解制得微黄色的溶解液。得到该溶解液后，加热以破坏酵素的活性，并加入活性碳吸附杂质以及去腥剂去腥，之后过滤即能得到清澈且同样微黄的透明液。再依需求以离子树脂过滤吸附重金属或浓缩，即能制得所述的胶原蛋白溶液。
在实施本发明时，该胶原蛋白溶液的浓度应予限定。当浓度太高时，会有结块成冻不易加工的问题，而当浓度太低时，在与该纤维原料溶液混合后，会使得该胶原蛋白的浓度过稀，无法使该胶原蛋白与该纤维原料充分结合。因此，较佳地，该胶原蛋白的重量是占该胶原蛋白溶液的总重的25％～35％。更佳地，该胶原蛋白的重量是占该胶原蛋白溶液的总重的35％。此外，以该步骤A中所制备的纤维原料溶液所含的纤维原料的总重为100重量份，该胶原蛋白溶液所含的胶原蛋白较佳地为5～10重量份。当该胶原蛋白的重量高过于10重量份时，多添加的胶原蛋白所能增添的效果并不明显，且在该步骤C中，会降低可纺性，也就是说在纺丝过程中会产生较高的断丝率。当胶原蛋白的重量低于5重量份时，所制得的胶原蛋白纤维的消臭及保湿等机能性会不佳，故该胶原蛋白的重量份较佳地为5～10重量份，更佳地能为10重量份。
在该步骤C中，混合该纤维原料溶液与该胶原蛋白溶液时，应注意该胶原蛋白溶液所含的胶原蛋白的分子量大小及分子量的分布。由于胶原蛋白是属于高分子材料的一种，并由于高分子材料的分子量并无一定，且分子量影响材料的物理及机械性质甚大，故该胶原蛋白的分子量应予限定。当该胶原蛋白的平均分子量太大，则胶原蛋白不易与纤维原料均匀混合，会使制得的胶原蛋白纤维成品的品质不佳，若该胶原蛋白的平均分子量太小，则代表胶原蛋白几乎被裂解成胺基酸，会失去胶原蛋白本身所具有的机能性。此外，如果胶原蛋白的分子量分布过广，也会因为分子间的差异性过大，使得成品的区域间的差异性大，并因此造成该成品在受力时容易因应力不均而损坏。故较佳地，分子量为655～1791dalton的胶原蛋白的分子，占整体胶原蛋白的比例在50％以上，且该胶原蛋白的平均分子量为1000dalton。
在该步骤C中是将该纺丝液倒入纺丝槽中，并通过纺丝机以湿式纺丝法纺出，再置入一含有硫酸、硫酸钠，以及硫酸锌的凝固液中，固化成形胶原蛋白纤维而得到成品。
本发明的有益效果在于：通过控制该纤维原料与该胶原蛋白的比例，可以在兼顾可纺性的情况下，制得具有良好的消臭功能及皮肤保湿功能的胶原蛋白纤维。
附图说明
无。
具体实施方式
本发明胶原蛋白纤维的制程及制得的胶原蛋白纤维的实施例1，包含：
步骤A：准备一包含纤维原料的纤维原料溶液。制作时先收集例如：纸制品、棉麻等含有纤维素的纤维母材，并将所述母材与氢氧化钠水溶液作用形成碱化纤维素。所述的氢氧化钠水溶液的浓度，较佳地为5～20重量％。更佳地，本实施例是以18重量％的氢氧化钠溶液进行处理。得到老成后(matured)且重量百分率占约30～40％的碱化纤维素后，再加入二硫化碳反应，并以5重量％的氢氧化钠水溶液溶解、过滤及脱泡后，即能制得纤维原料为再生纤维素的纤维原料溶液。在实施上，该纤维原料溶液也能为购自于市面上既有的产品，同样也能完成准备该纤维原料溶液的步骤。
步骤B：准备一包括胶原蛋白的胶原蛋白溶液。首先收集虱目鱼鳞，并高压冲洗所述虱目鱼鳞以洗去杂质。取5000g的虱目鱼鳞，并加入0.6当量浓度的盐酸水溶液15升搅拌一天后，以粗网过滤虱目鳞再放进0.3当量浓度的盐酸水溶液15升，搅拌10分钟过滤。接着再酸洗1次并水洗6次，即能得到湿重共3800g的虱目鱼鳞。将所述虱目鱼鳞放入10升的反应锅内，再加5000g的水后加温至50℃时，加入4g的酵素，此时溶液的pH值约为3.2。持续加热三小时后，鱼鳞会几乎全部溶化，且溶液的pH值增加到4.0左右。之后加入40g的去腥剂、20g的活性炭，并升高温度达90℃维持40分钟之后进行过滤，即得清澈微黄色的透明液。将透明液降温至40℃以下，使该透明液流经阴阳离子交换树脂，除去重金属后，能得到约8000毫升未浓缩的胶原蛋白溶液。利用真空浓缩机，将该胶原蛋白溶液浓缩至胶原蛋白的含量占总重的35％，也就是说胶原蛋白约重1155g，水约重2145g，该胶原蛋白溶液的总重约3300g。
以上述方法制得的胶原蛋白溶液，其胶原蛋白的平均分子量为1000，且分子量为655～1791dalton的胶原蛋白的分子，占整体胶原蛋白比例在50％以上，该胶原蛋白的分子量分布记录于表1。
表1
在取用本步骤制得的胶原蛋白溶液时，应注意以该纤维原料溶液的纤维原料的重量为100重量份，该胶原蛋白为5重量份。举例来说，如该纤维原料溶液的使用量为100g时，依步骤A的比例而言应含有约21g的纤维原料。因此，该胶原蛋白溶液的胶原蛋白含量应为1.05g，也就是说该胶原蛋白溶液的使用量为3g。
步骤C：混合该纤维原料溶液及该胶原蛋白溶液成为一纺丝液，该纺丝液通过一湿式纺丝机，以60m/min的速度纺出，并在一凝固液当中固化成形，成形后再经水洗上油等后处理即能得到胶原蛋白纤维。所述的凝固液每升含有120克的98％浓硫酸、280克的硫酸钠及15克的硫酸锌，且pH值介于2～3。所得到的胶原蛋白纤维的纤维本体会含有再生纤维素的该纤维原料以及该胶原蛋白。最后再测试本实施例所制得的胶原蛋白纤维的消臭能力及皮肤保湿性能力，并将结果记录于表2中。
本发明胶原蛋白纤维的制程及制得的胶原蛋白纤维的实施例2与该实施例1类似，不同的地方在于：将该胶原蛋白的使用量增加到10重量份。同样测试本实施例所制得的胶原蛋白纤维的消臭能力及皮肤保湿性能力，并将结果记录于表2中。
本发明胶原蛋白纤维的制程及制得的胶原蛋白纤维的比较例1与该实施例1类似，不同的地方在于在该步骤B中，以该纤维原料溶液的纤维原料的重量为100重量份，该胶原蛋白的重量为1重量份。同样测试本实施例所制得的胶原蛋白纤维的消臭能力及皮肤保湿性能力，并将结果记录于表2中。
本发明胶原蛋白纤维的制程及制得的胶原蛋白纤维的比较例2与该实施例1类似，不同的地方在于在该步骤B中，以该纤维原料溶液的纤维原料的重量为100重量份，该胶原蛋白的重量为11重量份。由于本比较例虽尚能纺丝成纤维，但因为断丝率高，不符合经济效率，故省略消臭能力及皮肤保湿性能力的测试。
本发明胶原蛋白纤维的制程及制得的胶原蛋白纤维的比较例3与该实施例1类似，不同的地方在于在该步骤B中，以该纤维原料溶液的纤维原料的重量为100重量份，该胶原蛋白的重量份为15重量份。由于本比较例不易纺丝成纤维，故无法进行消臭能力及皮肤保湿性能力的测试。
表2
(1)消臭性测试：利用机器分析检知管法及机器分析GC法试验。
(2)皮肤保湿性测试条件如下：环境温度为20±1℃，环境湿度为65±4％，测试对象为30岁女性，未覆盖试样的适应期间为10分钟，覆盖试样的测试期间为30分钟，量测部位为前臂，量测时姿势为坐姿，量测仪器为Evaporimeter EP2，其保湿比较基准为纯棉料。
(3)上述测试是将胶原蛋白纤维制成针织物以进行测试，针织物的组成为50％的胶原蛋白纤维、48％的棉，以及2％的spandex。
(4)所述的可纺性评价标准如下：「优」代表纺丝过程中3小时内均不断丝，「佳」代表纺丝过程中3小时内断丝1～2次，「可」代表纺丝过程中3小时内断丝超过5次，「差」代表纺丝时不易形成丝，也就是说丝强度差。
在开始比较所述实施例与所述比较例前，要先说明的是，由于在工业实施上大多以5重量份为实施单位，故省略2重量份至4重量份间的比较例，以及6重量份至9重量份间的比较例。另外由于可纺性不仅牵涉到本发明实施效果的差异，更牵涉到本发明是否得以实施的重点，故本说明书中在10至15重量份间，还另外实验了11重量份的该比较例2。
由该实施例1与该比较例1的实验结果得知，该实施例1除针对醋酸及戊酸(吉草酸)的消臭能力明显优于该比较例1外，其皮肤保湿性也明显地由2％提升至16％。由该实施例2与该比较例2及该比较例3的实验结果得知，该实施例2虽然会断丝，但断丝率尚在能容许范围，但该比较例2的断丝率过多，该比较例3则几乎难以制成纤维。此外，观察该实施例1、该实施例2及该比较例3，我们能发现，当胶原蛋白由1重量份提高到5重量份时，其皮肤保湿性效果提高为8倍，当该胶原蛋白由5重量份提高到10重量份时，其皮肤保湿性效果是提高为1.25倍，因此我们能知道，当胶原蛋白的重量为10重量份以上时，投入的生产成本与成品增加的机能性将不成比例，不具经济效益。
在实施上，该纤维原料溶液也能替换为以压克力为纤维原料的纤维原料溶液，并与该胶原蛋白溶液混合而制得本发明的胶原蛋白纤维。由于压克力纤维的纤维原料溶液的制备及如何纺制成纤维皆为以往技术，故不再举例说明。只要控制该胶原蛋白溶液的重量份及浓度在如前所述的范围内即可。
综上所述，本发明胶原蛋白纤维的制程，通过控制该胶原蛋白的重量份与该纤维原料的重量份的比例，使得本制程兼顾较佳纺丝率的同时，能制造出具有良好的消臭功能及皮肤保湿功能的胶原蛋白纤维，故确实能达成本发明的目的。
Claims (5)
1.一种胶原蛋白纤维的制程，包含步骤A ：准备一个包含有纤维原料的纤维原料溶液，步骤B ：准备一个包含有胶原蛋白的胶原蛋白溶液；其特征在于：该胶原蛋白是以鱼鳞片为原料，并且将鱼鳞倒入添加有酵素的水中，加热搅拌后将所述鱼鳞片溶解成一溶解液，再通过加热破坏酵母活性后，加入活性炭吸附染质及去腥剂去腥后，过滤得到清澈且微黄的透明液，再以离子树脂吸附重金属所得之物，同时分子量为655 ～1791dalton 的胶原蛋白的分子，占整体胶原蛋白比例在50％以上，
在该步骤B 中，以100 重量份的该纤维原料为基准，该胶原蛋白为5 ～ 10 重量份，该胶原蛋白纤维的制程还包含一个在该步骤B 后的步骤C，在该步骤C 中，混合该纤维原料溶液及该胶原蛋白溶液成为一种纺丝液，并以湿式纺丝法将该纺丝液制成胶原蛋白纤维。
2.如权利要求1 所述的胶原蛋白纤维的制程，其特征在于：在该步骤B 中，该胶原蛋白的重量占该胶原蛋白溶液总重的25％～ 35％。
3.如权利要求2 所述的胶原蛋白纤维的制程，其特征在于：该胶原蛋白的平均分子量为1000dalton。
4.如权利要求1 所述的胶原蛋白纤维的制程，其特征在于：该纤维原料溶液的纤维原料为再生纤维素或压克力。
5.一种胶原蛋白纤维，其特征在于：该胶原蛋白纤维是以权利要求1 至4 中任一权利要求所述的制程制得。
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