EQUIPO Y PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACIÓN DE UN MONOFILAMENTO DE SEDA CON UNA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN ELEVADA.

Equipo y procedimiento para la fabricación de un monofilamento de seda con una resistencia a la tracción elevada Campo de la invención La presente invención describe un aparato y un procedimiento para la fabricación de un monofilamento de seda simple nativo con una resistencia a la tracción de al menos 40 Newton. El monofilamento de seda simple nativo puede presentar aplicaciones para el uso como una cuerda musical y en dispositivos médicos. Antecedentes de la invención El uso de un filamento de seda como una cuerda para un instrumento musical se conoce en China desde hace más de 2000 años. El procedimiento para la fabricación de un filamento de seda para el uso como la cuerda para el instrumento musical ha sido esencialmente el mismo en muchos países. Las cuerdas usadas en instrumentos musicales necesitan ser colocadas bajo una tensión elevada con el fin de asegurar gran calidad y volumen del sonido generado por la resonancia de la cuerda musical. Se sabe que la cuerda musical usada en un violín clásico requiere una tensión que varía de 30 Newton a 100 Newton (véase catálogo de producto de fabricante de cuerdas Thomastik Infeld GmbH, Viena, Austria y la colección de cuerdas de Vision Solo y Dominant del producto de los catálogos del fabricante de cuerdas Pirastro GMBH, Offenbach, Alemania y la colección de cuerdas Evah Pirazzi, Ogligato y Violino). En la actualidad una fibra de monofilamento de seda simple nativa puede aguantar una resistencia a la tracción de aproximadamente 0,5 Newton. La resistencia a la tracción de 0,5 Newton es debida al diámetro de la fibra de monofilamento de seda simple que se encuentra en el intervalo de 10 a 100 µm. La resistencia a la tracción de la fibra de monofilamento de seda simple nativa es aproximadamente 60 veces menor que la resistencia a la tracción de la cuerda de violín. De ahí que cuando se usan las fibras de seda para un núcleo de la cuerda musical, los fabricantes de cuerdas tiene que superar el problema de la resistencia mecánica insuficiente de los monofilamentos de seda nativos combinando una pluralidad de monofilamentos de seda para fabricar la fibra de multi-filamento de seda. La fibra de multifilamentos de seda, debido a la combinación de la pluralidad de fibras de monofilamentos de seda, proporciona la resistencia mecánica suficiente que es capaz de aguantar la tensión requerida para uso como cuerda musical. En general, la cuerda musical que está compuesta por seda se fabrica recogiendo un gran número de hilos de seda individuales de una coca de gusano de seda. Los hilos de seda se combinan luego en madejas. Las madejas se enrollan luego muy juntas para formar la fibra de multifilamento de seda. La fibra de multifilamento de seda se sumerge luego en pegamento líquido. El pegamento líquido proporciona mejores propiedades mecánicas y acústicas a la cuerda musical que está constituida por seda. Se ha publicado una descripción detallada para la fabricación de la cuerda musical que comprende seda por parte de Alexander Raykov en Internet (véase www.globalissuesgroup.com/silk-strings/howsilk.htlm). Por el contrario se pueden fabricar cuerdas musicales que comprenden cuerda de tripa, polímeros (nylon) o metal (acero) con el núcleo de cuerda constituido tanto por fibras de monofilamento como fibras de multifilamento, siendo estas cuerdas musicales capaces de resistir la tensión mecánica requerida por la cuerda musical. La elección entre un núcleo de cuerda manufacturado de la fibra de monofilamento o de la fibra de multifilamento proporciona manufacturas de cuerda con un grado de flexibilidad para el desarrollo de cuerdas musicales con diferentes características musicales y altos volúmenes de sonido. Como consecuencia las cuerdas musicales que comprenden cuerda de tripa, polímeros (nylon) o metal (acero) han reemplazado ahora casi completamente las cuerdas de seda para uso como cuerdas musicales debido a su intervalo más amplio de características musicales y su manipulación más sencilla. Hoy en día el uso de cuerdas musicales que comprenden seda se restringe a aplicaciones muy concretas tales como instrumentos musicales históricos y chinos. El estado de la técnica para la fabricación de filamentos de seda mecánicamente fuertes sigue dos estrategias generales. La primera estrategia para la fabricación de filamentos de seda mecánicamente fuertes usa un procedimiento que combina fibras de seda nativas individuales en madejas. Las madejas se combinan luego en trenzas, usándose las trenzas para la fabricación de fibras de multifilamentos de seda mecánicamente fuertes. Un ejemplo de esto es el uso de fibras de multifilamentos de seda en aplicaciones médicas para el uso en el reemplazo de ligamentos. Otros ejemplos del uso de fibras de multifilamentos de seda son en cuerdas de raquetas de tenis. Un ejemplo que describe la combinación de fibras de seda nativas individuales en madejas se describe en la solicitud de patente de Estados Unidos número 2004/0224406 de Altmann y col. Altmann y col. describen un procedimiento para la fabricación de 2 E09172691 19-10-2011   trenzas enrolladas que se ensamblan partiendo de una pluralidad de fibras de seda nativas individuales. Las trenzas enrolladas se usan para la fabricación de sustitutos para ligamentos en aplicaciones médicas. El documento de Altmann y col. describe (en tabla 1 y 4) una resistencia a la tracción media de 0,52 Newton a 0,9 Newton por monofilamento de seda nativo. La segunda estrategia para la fabricación de filamentos de seda mecánicamente fuertes usa seda regenerada. La seda regenerada se obtiene disolviendo seda en un disolvente e hilando el disolvente dopado con seda regenerada con una variedad de diferentes técnicas de hilado. La solicitud de patente internacional, WO 02/081793 de John S. Crighton describe la fabricación de filamentos de seda a partir de seda regenerada en la que los filamentos de seda tienen una resistencia a la tracción de 1,2 Newton por filamento de seda. Hasta la fecha no hay procedimiento o equipo publicado para la fabricación de monofilamentos de seda simples con una resistencia a la tracción superior a 10 Newton por monofilamento de seda. La publicación de patente internacional nº WO 2008/052755 de Rheinnecker y col. se tituta Method and apparatus for the manufacture of a fibre. El documento 052755 describe un equipo para la extrusión de un material en una superficie en movimiento para la fabricación de una fibra. La publicación de patente internacional nº WO 2007/031301 de Scheibel y col se titula Method and device for producing a thread from silk proteins. El documento 031301 describe un equipo de difusión de altas prestaciones para la producción de hilos de seda. La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos nº US 2005/0054830 de Islam y col. se titula Methods and apparatus for spinning spider silk proteína. El documento 0054830 se refiere a la extrusión y fibras mediante una tobera para hilar. El filamento fabricado se puede estirar o alargar para dotarlo de más resistencia con un baño de coagulación. Por tanto sería muy ventajoso un procedimiento y equipo que sea capaz de fabricar monofilamentos de seda simples con una resistencia a la tracción de 40 Newton y mayor. Se conoce la fabricación de películas de seda y membranas de seda a partir de fibroína de seda regenerada o proteínas y péptidos de seda producidas artificialmente. Se describe un ejemplo de fabricación de membranas de fibra regeneradas en la solicitud de patente internacional nº WO 2005/012606 de Kaplan y col. El documento de Kaplan y col. describe la fabricación de películas de fibroína de seda a partir de seda regenerada disolviendo una proteína de seda en un disolvente desnaturalizante de proteínas. Se describe un ejemplo de la membrana de proteínas de seda artificial en la publicación de patente internacional nº WO 2006/008163 de Scheibel y col. El documento de Scheibel y col. describe la fabricación de películas de fibroína de seda a partir de proteínas de seda artificiales. Sin embargo, hay poca técnica anterior que describa la fabricación de membranas de fibroína de seda a partir de soluciones de proteína de fibroína de seda nativa que se fabriquen sin el uso de agentes desnaturalizantes de proteína tales como sales fuertes, disolventes, calor u otras condiciones desnaturalizantes de proteína. Por ejemplo, la publicación de patente de Estados Unidos nº US 7.041.797 (de Vollrath) y la publicación de patente internacional nº WO 2007/09851 (de Rheinecker y col.) describen la fabricación de soluciones de fibroína de seda nativa. Con el uso de las invenciones de Vollrath y Rheinnecker, el actual solicitante ha descubierto que productos fabricados de soluciones de fibroína de seda nativa tienden a sufrir contracción durante el proceso de secado de los productos de seda. La contracción conduce... [Seguir leyendo]

1.- Un dispositivo de moldeo de proteínas (20) para el moldeo de un objeto (60) que comprende: - un soporte sólido estacionario con al menos una superficie permeable al agua o al vapor de agua para soportar una primera superficie del objeto (60) y que permite la difusión desde el objeto (60); y - un región expuesta que permite a una segunda superficie del objeto (60) ser expuesta a un gas. 2.- El dispositivo de moldeo de proteína (20) de la reivindicación 1, en el que la al menos una superficie permeable al agua o al vapor de agua está fabricada de arcilla o yeso. 3.- Un procedimiento para la fabricación de objetos (60) que comprende: - transferir (100) una proteína líquida (10) sobre un soporte sólido con al menos una superficie permeable al agua; - dejar secar (110) la proteína líquida (10) sobre el soporte sólido para formar un molde de membrana (30); - formar al menos un elemento precursor a partir del molde de membrana (30) para formar el objeto (60); y estirar (140) dicho al menos un elemento precursor para formar el objeto (60). 4.- El procedimiento de la reivindicación 3, que comprende además exponer la proteína líquida (10) a un gas acondicionado. 5.- El procedimiento de la reivindicación 4, que comprende además ajustar el contenido en vapor de agua del gas acondicionado. 6.- El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones hasta 5 en el que la proteína líquida (10) se selecciona del grupo que consiste en una proteína de seda artificial líquida, una proteína de seda natural líquida y una proteína de seda nativa líquida. 7.- El procedimiento de una de las reivindicaciones 3 a 6, en el que el al menos un elemento precursor es de forma sustancialmente rectangular. 8.- Un mono-filamento de seda (60) que presenta una fuerza de ruptura de al menos 40 N. 9.- El mono-filamento de seda (60) de la reivindicación 8, que comprende además un material seleccionado del grupo que consiste en una proteína de seda artificial, una proteína de seda natural o una proteína de seda nativa. 10.- El monofilamento de seda (60) de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, que comprende además una capa de superficie (70). 11. El monofilamento de seda (60) de la reivindicación 10, en el que la capa de superficie (70) es una de entre un alambre de metal o una fibra polimérica. 12.- El monofilamento de seda (60) de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, que comprende además una capa impregnada (80) en la capa de superficie (70). 13.- El monofilamento de seda (60) de la reivindicación 12, en la que la capa impregnada (80) es una fibra polimérica. 14.- Uso del monofilamento de seda (60) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13 para uso como una cuerda musical. 15.- Uso del monofilamento de seda (60) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13 para uso como un dispositivo médico. 7 E09172691 19-10-2011   Etapa 100: Preparación de solución de proteína de seda 10. Transferencia de solución de proteína de seda 10 a un dispositivo de moldeo 20 con al menos una superficie permeable al agua 40. Etapa 110: Secado de la solución de proteína de seda 10 en dispositivo de moldeo 20 para formar un molde de membrana de seda 30 mediante exposición del dispositivo de moldeo 20 a un gas. De forma opcional el procedimiento de secado se puede ver influenciado poniendo en contacto la superficie expuesta 15 con una segunda superficie permeable al agua 90. Etapa 120: Retirada del molde de membrana de seda 30 del dispositivo de moldeo 20. Etapa 130: Corte de la membrana de seda 30 dando al menos un filamento de seda individual 50. Etapa 140: Estiramiento de filamento de seda 50 mediante fuerza mecánica Etapa 150: Pulido del filamento de seda 50 dando un monofilamento de seda simple 60 con una forma esencialmente cilíndrica. Etapa 160: De forma opcional, recubrimiento del monofilamento de seda simple 60 con una capa de superficie 70, por ejemplo impregnando la superficie del monofilamento de seda simple 60 con un acabado o mediante recubrimiento del monofilamento de seda simple 60 con un alambre de metal o fibra polimérica. De forma opcional, introducción de una capa impregnada 80 entre el monofilamento de seda simple 60 y la estructura exterior 70, dicha capa impregnada 80 puede comprender, por ejemplo, fibras poliméricas. Figura 1 8 E09172691 19-10-2011   Figura 2 9 E09172691 19-10-2011   Figura 3 E09172691 19-10-2011