CZ77498A3

CZ77498A3 - Papír nebo lehká lepenka, způsob výroby papíru a použití materiálu obsahujícího protein

Info

Publication number: CZ77498A3
Application number: CZ98774A
Authority: CZ
Inventors: Peter Kolster; Wilhelmus Johannes Mulder; Kessel Louis Peter Marie Van; Gerardus Henricus Kuypers; Matheus Petrus Marie Maessen
Original assignee: Roermond Papier B.V.
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1996-09-16
Publication date: 1998-08-12
Also published as: EP0850336B1; WO1997010386A1; PL325534A1; CA2230169A1; PL325533A1; AU7099596A; NL1001218C2; DE69627870T2; EP0850337A1; PL186860B1; AU7099496A; WO1997010385A1; US6022450A; DE69627870D1; CZ77398A3; EP0850336A1; ATE239135T1; CA2230167A1

Description

Oblast techniky

Vynález se dotýká oblasti výroby papíru a lehké lepenky. Vynález zahrnuje zejména oblast využití proteinů při výrobě papíru a lehké lepenky.

Dosavadní stav techniky

Škroby a přírodní pryskyřice jsou v papírenském průmyslu a průmyslu výroby lehké lepenky tradičně použity ve velkých objemech z důvodu vylepšení pevnostních vlastností a zejména pak pevnostních vlastností v suchém stavu papíru. V nedávné době se začaly také používat aniontové a kationtové deriváty těchto škrobů a pryskyřic (podívejte se do vnitřních složek, EP-A-0 548 960, EP-A-0 545 228, WO-A-94/05855) v dodatku k jiným modifikovaným přírodním produktům, např. karboxymethyl sodný celulosy a synthetické ve vodě rozpustné polymery, např. aniontové a kationtové polyakrylamidy a polyvinylalkoholy (podívejte se do vnitřních složek, EP-A-0 280 043, EP-A-0 478 177). V této souvislosti může být také poukázáno na Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, třetí vydání (1981), John Wiley & synové, oddíl 19, str. 803, zejména pak 814 - 819.

Tyto přísady jsou výhodné jak z ekonomického, tak i technického a technologického hlediska; papír a lepenka jimi získává dodatečnou hodnotu. Mimo skutečnosti, že papír a lepenka vyrobený běžným postupem získává použitím přísad dodatečnou hodnotu, se potřeba těchto přísad také zvyšuje pro jejich schopnost zvýšit pevnost zejména s rostoucím použitím slabších vláken, starého papíru, který je použit znovu a znovu stále častěji, ale také rostoucím použitím výplní místo vláken v tomto starém papíru, což vede ke snížení pevnostního potenciálu a snížení dosažitelnosti silných, dlouho-vláknitých složek v základní papírové hmotě.

Podstata vynálezu

Ve skutečnosti musí být zdůrazněno, že vynález není omezen pouze na odpadový pap í r. -Vyná 1 e z ~se do týká ce 1 é ob 1 as t i papi renského-------

(¼

I • · · · · · • · · · ····· • · · · · ········ ·· ·

- 2 a průmyslu výroby lehké lepenky, včetně výroby papíru na přírodním vláknu.

pevnost papíru jsou vždy makromolekulárními které obsahují hydroxylové nebo kationtové nebo dochází k pevnostních shledáno, vyztužení ohybu vlákno-vlákno vlastností konečného výrobku, že proteiny zvyšují pevnostní bylo nyní papíru a lepenky a dále, pakliže jsou tyto přítomny ve matrici papíru, mají širokou řadu dalších výhod.

SCT- (Shortspan Compression (Concora Medium Test) hodnotu které jsou měřítkem specifických při výrobě vylepšení dalších tuhosti, vlastností schopnosti přehybu, plynů a vlnité lepenky, konstrukčních vyrobitelnosti, také funkčních tekutin. Použití aniž výrobků podmínkách aplikace by tato regulace záporně ovlivňovala papírenského průmyslu nebo produkce základ běžném předloženého vynálezu je překvapující procesu, kde škroby jsou použity jako vymezeny přesné požadavky na obsah přítomen v použitém škrobu. Přírodní průmyslu založené Přísady zvyšuj ící sloučeninami, iontové skupiny. Tyto sloučeniny mohou vyvolat celou řadu vzájemného působení mezi skupinami celulosy papírových vláken. Takto dochází ke vzniku zvyšujícího se počtu ohybů mezi vzájemnými papírovými vlákny, čímž a následnému vylepšení Překvapivě vlastnosti vlákninové

Proteiny zabezpečují mimo vylepšené Test) hodnoty a tuhosti, CMTa hodnotu faktoru roztržení, pevnostních vlastností papíru zejména optimalizaci možností a vlastností papíru, např. např. přeložitelnosti a vlastností, např. propustitelnosti proteinů v papírenském průmyslu dále dovoluje optimalizaci možností a zdokonalení v oblasti všeobecného kontrolního procesu, použitelnosti nezpracovaných a pomocných materiálů a spotřeby energie. Zmíněné vlastnosti mohou být regulovány v závislosti na výrobních podmínkách a podmínkách aplikace např. klimatologických podmínkách, možnost regenerace výrobního procesu. Objev představující v tom rozsahu, že v zpevňující činidlo, jsou proteinu, který může být škrob (pšenice, kukuřice nebo brambory) použitý při výrobě papíru je doplněn dodatečnou specifikací maximálního obsahu proteinu v rozmezí od 0,3 do 0,5 % hmotnosti propočteno pro suchou substanci. Vyšší obsahy proteinu mohou vyvolat znečišťující účinky a mohou být příčinou vzniku hroudovatých a těstovitých útvarů a usazenin v systému. Přítomnost proteinu ve škrobu je ve velkém množství případů příčinou problémů vyplývajících ze vzniku —pěnovitých útvarů. V' připádě kdy~ j sou tyto proteiny vystaveny • · • · f

vyšším teplotám během výroby papíru, uvedené nedostatky mohou být příčinou zvětšeného objemu.

Odtud, vynález zahrnuje papír, který obsahuje protein ve své vlákninové matrici. Pojem papír označuje také lepenku, a to zejména ve formě pásu nebo archů. V této specifikaci a následujících nárocích pojmem protein je označen polymer, který látkově obsahuje zbytky amino kyseliny. Tato všeobecná definice zahrnuje přírodní proteiny, ale také proteiny získané technologickými operacemi, které mají upravené vlastnosti, např. rozdílné rozpustnosti nebo viskozity, jde například o částečně hydrolýzované proteiny nebo proteiny obsahující specifické substituenty. Dále je zmínka o US Patent 3,166,766 popisující výrobek na základě starého novinového papíru a těsniva např. pryskyřice. Z tohoto materiálu jsou vytvořeny trubky, potrubí a konstrukční plechy. Do kaše připravené ze starého novinového papíru je dodáván kationtový škrob a sójový protein. Po odvodnění je hmota lisována a vysušena při teplotě 66 °C. Po ukončení této operace je výrobek zahřát a impregnován pryskyřicí. Se zřetelem na tento konečný produkt, viz. lisování během pevnostní vlastnosti tohoto i mokré podmínky. Vylepšení tiontového škrobu, jehož pevnostní jí se zvýšením teploty. Toto možné konstrukční práce byly bylo vylepšeny provedeno vlastnosti snížení pevnosti je redukováno , je poznačeno, že jak pro suché, tak využitím pouze karozeznatelně klesanebo potlačeno pomocí kombinace kationtového škrobu se sójovým proteinem.

Výroba papíru nebo lepenky ve formě pásů nebo archů není popsána, protože sójovému proteinu nejsou připisovány žádné výhodné vlastnosti při formování papíru.

Dále, použití proteinu jako ohybového činidla během povrchové úpravy je v papírenském průmyslu známo (podívejte se např. do EP-A-0 108 649, NL-A-8700330 a NL-A-9201805). Úprava povlaku je provedena na povrchu papíru pro regulaci povrchových vlastností papíru. Ohybová činidla použitá pro tento účel jsou sloučeninami, které vytvářejí tenký povlak, a které upevňují neohybové složky, jako hlinku, barvivo a křídu, vrstev vytvářejících povrch. Podrobněji, ohybová činidla jsou promíchána s neohybovými složkami, tato směs je následně aplikována na papírový povrch, vytváří se vrstva, ve které jsou upevněny nejdříve její neohybové složky. Je zdůrazněno, že proteiny, použité jako ohybové činidlo během procesu vytváření předběžného povlaku a procesu vytváření

povlaku, jsou látkově zavedeny na papírovou vrstvu. Nedochází k žádnému nebo jen velmi nepatrnému průniku těchto proteinů do vlákninové matrice papíru, jakékoliv zesílení ohybů vlákno-vlákno bude tudíž omezeno. Je jasně ukázáno, že použití proteinů v povlakových vrstvách _ papiru nespadá do obsahu předloženého vynálezu. Povlaková úprava dává rozlišitelnou vrstvu, zatímco ve vlákninové matrici papírenských výrobků podle předloženého vynálezu bude přítomna alespoň nutná část proteinové frakce, například nejméně 20 %, výhodněji alespoň 40 % aplikovaného

množství proteinu. Samozřejmě, podle předloženého vynálezu, je také možné provést běžnou povlakovou (povrchovou) úpravu papírenského výrobku.

Papír podle předloženého vynálezu obsahuje ve vlákninové matrici papíru přednostně alespoň 0,5 % hmotnosti, výhodněji alespoň 1 % hmotnosti a obvykle 2 - 8 % hmotnosti protein, propočteno pro hmotnost suché substance. Jestliže je použito méně proteinu než 0,5 % hmotnosti, dosažené výhody podle předloženého vynálezu jsou co do rozsahu velmi malé, a nebo jsou pro dosažení požadovaných vlastností papíru zapotřebí další běžné pomocné substance. Jestliže je použito více proteinu jak 8 % hmotnosti, je získán papír velmi vysokých přídavných hodnot, výroba je však z obchodně ekonomického hlediska často méně zajímavá.

Ve skutečnosti je do vlákninové matrice papíru dodáváno přednostně 2 - 4 % proteinu, jelikož takto se spojují výhody vynálezu a příznivá výrobní cena. Protože struktura proteinových molekul se značně liší od papírových vláken, zejména v porovnání se známými zpevňujícími činidly, které pokud jde o strukturu napodobuj i papírová vlákna, je překvapující, že výhodné

vlastnosti papíru podle vynálezu jsou již získány při tomto relativně nízkém obsahu proteinu.

Pro získání výhod předloženého vynálezu je podstatné, aby molekuly proteinu byly přítomny v papírovém archu. A nakonec, optimalizace ohybu papíru vlákno-vlákno, čímž mohou být - pravděpodobně - vysvětleny výsledné výhody, se může uskutečnit pouze v případě, kdy na, v nebo mezi vlákny je přítomen dostatečný proteinový materiál. Tímto způsobem formuje vlákninová hmota papíru a proteinová frakce celek; mohou být odlišeny ne zcela přesně vymezené proteinové hmoty a papírové vlákninové hmoty.

Důležitou výhodou použití proteinu při relativním srovnání se škrobem je široká možnost'regulace vlastností papíru podle přání

·'· *

·· · · • ♦ · použití proteinu je mohou být kladně pozměněny a kontrolovatelně..ovlivněny, k různým pevnostním roztržení, mez hodnota přehybu napětí, hodnota (Ring vlastnosti. V dodatku např. vnitřní napětí, tlak při tahu, mez pevnosti v roztržení a a tuhostním vlastnostem, např. vnitřní tlakem (SCT-hodnota), CMT-hodnota a RCT- (Ring Crush hodnota, mohou být také regulovány vlastnosti pružnosti Více, stupněm zatížení a/nebo typem například propustnost vlhkosti, par zákazníků. Regulovatelnost vlastností při mnohem více pružná a rozsáhlá než regulovatelnost, které je možné dosáhnout použitím škrobu.

Bylo ukázáno, že dodáním molekul proteinu do vlákninové matrice papíru, následující vlastnostem, pevnosti spojení, zkoušky Test) např. pevnost a ohýbatelnost. proteinu, může být upravena nebo plynů papíru.

Tyto vlastnosti papíru nejsou papíry, které jsou založeny s ohledem na pevnou lepenku a ženy na přírodních vláknech. Příznivý vliv použití proteinu v do vysokého stupně, na vlastnostech dodaného místě nebo materiálu ciálních prostřednictvím papír v oboru pečlivě seznámí se specifikací předloženého vynálezu, bude pro něj velmi jednoduché upravit výrobní proces papíru, včetně nezpracovaného a pomocného použitého materiálu, podle přání zákazníka/uživatele a podmínek výroby.

Specifické výhody použití proteinu v papíru jsou určeny podle jedné nebo více následujících charakteristik proteinu: stupně rozpustnosti ve vodě, (vnitřní) viskozity roztoku/disperze, molekulární hmotnosti a strukturálních vlastností (hydrofobicity, polarity, kyselosti) použitého proteinu. Například, proteiny rozpustné ve vodě, např. pšeničný gluten upravený na rozpustný ve vodě, pronikají více do vlákninové hmoty a budou tedy mít větší vliv na pevnost papíru, zatímco nerozpustné, málo rozpustné částečně rozpustné proteiny, např.

sójový protein, se spíše vážou na povrch vláken a budou ovlivňovatpóřbvrtost^á^přópušťň^štf “papíru.“Ňížkd^iskózňí ^ója důležité pouze s ohledem na balicí na recyklickém papíru, ale také různé typy papíru, které jsou zalo' stupně, způsobu aplikace. Počátkem nebo jeho směsí na jedné aplikačních technik spojení těchto požadovaných vlastností.

papírové hmotě závisí, někdy až proteinu a/nebo na z různých typů proteinového straně, straně možností, na dvou

Jakmile se nebo použitím spedruhé, nebo také může být vyroben pracovník zkušený nebo přírodní pšeničný gluten nebo tedy

- 6 proniká více do papíru a bude proto mít relativně silnější vliv na jednotlivé vlastnosti papíru než vysoko-viskózní sója. Vysoko viskózní sója se spíše koncentruje ve vrchní vrstvě a proto má méně vyslovený nebo alespoň rozdílný vliv na vnitřní vlastnosti papíru. ...............................................

Pro výrobu papíru mohou být použity v podstatě všechny dosažitelné proteiny. Například, vynálezci experimentálně dokázali, že požadované pevnostní vlastnosti mohou být získány využitím široce obchodně dostupných rostlinných proteinů, tedy využitím pšeničného glutenu, modifikovaného pšeničného glutenu, ovesného glutenu, ječmenného proteinu, zeinu, sójového proteinu a hrachového proteinu, nebo využitím zvířecích proteinů, tedy kaseinu, proteinu syrovátky, keratinu, proteinu krve a želatiny. Ve skutečnosti tedy dosažitelnost a obchodní hlediska budou široce určovat, které proteiny budou využity.

První zpracování při běžném postupu výroby papíru zahrnuje během tzv. rozemletí - přípravu kaše suspendací vlákninových materiálů ve volitelně recyklickém papíru. Ve velké kádi je vlákninový materiál zaveden do vody použitím mechanické energie, obvykle pro mícháváním a zahříváním, běžně párou nebo vřelou vodou. Vláknino vá hmota je rozpuštěna a rozptýlena využitím mechanických a fyzi

kálních procesů za vzniku tekuté hmoty, kaše. Tato kaše je dále podrobena řadě úprav. Kaše je například čištěna, při čemž nepoužitelný, nevlákninový materiálem je z této odstraněn. Dále, pokud je nutné, je provedeno zpracování vláken jako rozmělňování. A nakonec, kaše určité koncentrace je dodána do papírenského stroje, který z této vyrobí papír.

Během výroby papíru je v souladu s vynálezem proveden krok, ve kterém jsou do vlákninové matrice papíru dodány proteiny.

Použité pomocné substance včetně proteinu mohou být dodávány podle předloženého vynálezu během celého výrobního procesu probíhajícího od kádě s kaší až k papírenskému stroji. Více, proteinový materiál může být aplikován na arch po jeho vytvoření a následně - provedení specifických úprav - dodán do vlákninové matrice.

Podrobněji, proteiny nerozpustné ve vodě mohou být aplikovány do vlákninové kaše během mokré fáze zpracování. V souladu s tím vynález zahrnuje postup, ve kterém jsou proteiny, které jsou nerozpustné nebo jen velmi málo rozpustné ve vodě, dodány do vlákninové kaše. ’ ................... '

F

. - 7 Více, proteiny mohou být dodány do papírové vrstvy nebo mezi rozdílné vrstvy papíru, pokud tyto existují, během tvorby papírových archu například rozprašováním nebo zpěňováním. Proteinový materiál může být také dodán do vlákninové hmoty pomocí hloubkové úpravy, úpravy tlakem nebo impregnacíjiž vytvořeného papíru, například a přednostně prostřednictvím úprav škrobovým lisem. A konečně je poznámka věnována i možnosti aplikace proteinového materiálu na suchý pás papíru rozprášením nebo jinými známými aplikačními technikami.

Podle vybraného celku postupu v souladu s vynálezem je vrstva proteinu zavedena mezi dvě vrstvy papíru. Například, proteinová vrstva je upravena mezi první a druhou vrstvu papíru během mokré fáze procesu výroby papíru rozprášením nebo zpěňováním proteinového roztoku nebo suspenze, následuje stlačení těchto dvou vrstev dohromady.

V jiném celku postupu v souladu s vynálezem jsou proteiny vtlačeny do papíru pomocí úpravy na škrobovém lisu. Během úpravy škrobovým lisem - úpravy, která je všeobecně v papírenském průmyslu používána a je tedy zkušenému pracovníkovi známá - je použitý

roztok obsahující protein vtlačen do papíru válcováním. Úprava škrobovým lisem může být povedena jednak odděleně na horní nebo spodní straně papírového pásu nebo na obou stranách současně.

Ve skutečnosti mohou být využity rozdílné aplikační techniky v kombinaci, bude například získán papír, pro výrobu kterého byl do kaše dodán přírodní pšeničný gluten, a který je následně podroben úpravě škrobovým lisem při použití sójových proteinů s nízkou hodnotou viskozity. Rozmezí koncentrace použitých proteinových suspenzí a roztoků bude příprava s obsahem proteinu je velmi široké. Běžným počátkem

- 40 % hmotnosti v závislosti na zamýšleném efektu.

Vyšší proteinové koncentrace jsou s ohledem na požadované snížení energie na vysoušení výhodné zvláště pro úpravy na škrobovém lisu. Proteiny mohou spojovat nízkou viskozitu s vysokými výrobními koncentracemi. Tato skutečnost je kontrastující ve srovnání se škrobem, kde snížení koncentrace má za následek nutné snížení hodnoty viskozity.

V preferovaném celku jsou papírová vlákna přivedena do těsného kontaktu s proteinovými molekulami jak pomocí dávkování hmoty do kaše, tak rozprašováním nebo úpravou na škrobovém lisu.

V předešle zmíněných technikách jě vždy“ důležité, aby alespoň

F

— 8 — část proteinu byla přivedena do těsného kontaktu s vlákny vlákninové matrice papíru.

Vynález zahrnuje použití proteinů ve vlákninové matrici papíru pro vylepšení a upravení vlastností papíru tedy pevnosti, tuhosti , propustnosti povrchových „vlastností „a pružnosti................... Vynález se zejména vztahuje k použití proteinů ve vlákninové matrici papíru pro vylepšení a upravení pevnostních vlastností papíru.

Bude srozumitelné, že pakliže je protein pravděpodobně ve formě pevné látky zaveden do tekuté kaše, bude dosaženo co nejvíce homogenního a jednotného rozložení. Pakliže je proteinový materiál vtlačen, například během úpravy škrobovým lisem, bude dosaženo spíše více místních vlivů. Více, v případě využití škrobového lisu zůstane část aplikovaných proteinů na papírovém povrchu, následkem čehož proteiny ovlivni více vlastnosti, než pro které byly původně použity.

Testy ukázaly, že při aplikaci proteinů rozpustných ve vodě metodou škrobového lisu, pevnost včetně meze pevnosti v roztržení a tuhosti (včetně CMT a SCT hodnoty) papíru se zvyšují.

Použitím proteinů nerozpustných ve vodě dochází také ke zvýšení meze pevnosti v roztržení, ačkoliv tento vliv je méně silný než v případě použití proteinů ve vodě rozpustných. Proteiny

nerozpustné ve vodě, pakliže jsou aplikovány při zpracování na škrobovém lisu, však neovlivňují nebo ovlivňují jen velmi málo tuhost, např. hodnotu SCT. Pórovítost papíru je aktuálně snížena. Tato skutečnost může být vysvětlena vyšší molekulární hmotností a/nebo vyšší hydrofobní hodnotou nerozpustných proteinů, které při působení tlaku nepronikají tak hluboko do vlákninové matrice papíru.

Jestliže protein nerozpustný ve vodě, např. pšeničný gluten, je zaveden mezi dvě vlákninové vrstvy, potom dochází ke zvýšení SCT hodnoty papíru, protože v tomto případě samozřejmě dochází k více homogennímu rozložení proteinu po celé vlákninové matrice papíru. Další specifickou výhodou použití proteinu v obvyklých pevnostních činidlech např. škrobu, pryskyřici a synthetických polymerech je ta, že při vyšších relativních vlhkostech jsou vlastnosti papíru, zejména tuhost, relativně lépe zachovány.

Dodatečně, proteiny mohou být, oproti běžně použitému škrobu a vzhledem k upravitelným nižším hodnotám viskozity, zavedeny s vyššími obsahy suché ' substance do papíru použitím' jedno-

* ·· ·· · · ·· • · ·· ·· • · · · · ····» • · ·· • · · · ·

- 9 stranného nebo i obou-stranného škrobového lisu, čímž může být dosaženo nižší spotřeby energie v následném procesu vysoušení a vyšší produkce papírenského stroje.

Použitím nerozpustných proteinů může být dosaženo vyšší zhuštění (nižší pórovitost nebo__větší těsnost)______papíru než je možné při použití škrobu.

A konečně, kombinace rozdílných typů proteinu může optimálním způsobem ovlivnit specifické vlastnosti papíru. U škrobu je tato možnost kombinace zřetelně méně rozsáhlá.

V preferovaném obsahu jsou proteiny použity v kombinaci se škrobem. Tímto způsobem se prokázalo možné využití pšeničné mouky v papírenském průmyslu. Průmyslové rozdělení pšeničné mouky na gluten a škrob a opětné promíchání těchto nezpracovaných materiálů pro využití v papírenském průmyslu je zbytečné. Specifické výhody škrobu a proteinu mohou být takto spojeny.

Nyní bude vynález specifikován poznámkami k následujícím příkladům. Tyto příklady jasně ukazují, že velký počet vlastností papíru může být ovlivněn jak použitím rozdílných proteinových úprav tak i použitím rozdílných aplikačních technik, volitelně v kombinacích. Na základě těchto údajů může zkušený pracovník snadno experimentálně určit možnost regulace kvality vyrobeného papíru podle přání zákazníka.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Pro určení účinku rozpustného a nerozpustného glutenového proteinu v závislosti na místě zpracování proteinu byly do papíru zavedeny proteinová suspenze obsahující 10 g pšeničného glutenu (Latenstein, složení na základě suché hmotnosti pšeničného glutenu: 80 % proteinu, 5 - 10 % tuku, 10 - 15 % uhlovodíku) a 100 ml vody a proteinový roztok obsahující 10 g rozpustného glutenu (SWP; Amylum) a 100 ml vody (recyklický papír; D-liner; Roermond Papier) tak, že po jeho vysušení bylo na 100 cm² papíru přítomno přibližně 40 mg proteinu .

Protein byl upraven na povrchu papíru i mezi dvěma papírovými archy, a následně vtlačen do vlákninové hmoty papíru. KCC 303 Control Coater (Bůchel van der Korput B.V.) byl využit jako skrobóvý~rišT ' · -

ίο

Pro aplikační úpravu a následný krok impregnace byl použit mini škrobový lis mající tlak válcování 200,000 N/m².

Proteinový roztok nebo disperze byl za účelem zavedení proteinu mezi papírové vrstvy rozprášen na papírový arch, druhý arch byl následně přitlačen (tlak 27.7.7. N/m?_)_. na. arch .upravený ^rozprášením.. Dále, SCT-hodnota, faktor roztržení, CMT-hodnota, pórovitost a IBS-hodnota byly určeny známým postupem podle požadavků normalizace v souladu s ISO, DIN, NEN, SCAN nebo Tappi.

SCT-hodnota je maximální síla stlačení na jednotku šířky, kterou může testovací pruh podstoupit za definovaných podmínek až do okamžiku jeho narušení. Určení SCT hodnoty je obvykle provedeno svisle ke strojovému směru papíru. SCT-hodnota je vyjádřena v kN/m.

Faktor roztržení je určen z měření tlaku roztržení. Tlak roztržení je tlak vyvolaný na kus papíru v okamžiku jeho narušení.

Faktor roztržení (vyjádřen v kPa) je roven tlaku roztržení náso

beno 100 na základní hmotnost (g/m²).

CMT hodnota papíru označuje odolnost ke stlačení 10 zvlnění upravených v papíru za definovaných podmínek. CMT-hodnot je vyjádřena v N. Jakmile bylo vytvořeno zvlnění při teplotě 170 °C na pruhu papíru, který je obvykle nařezán ve strojovém směru, byla tato imitace vlnité lepenky určená pro měření upravena po specifickou dobu při relativní vlhkosti vzduchu 50 % a teplotě 23 °C dříve, než bylo provedeno měření.

Pórovitost je objem vzduchu, který vzniká jako výsledek rozdílného tlaku na obou stranách papírového archu procházejícího vybraným povrchem papíru během určité časové délky. Pórovitost je vyjádřena v ml/min.

Údaje testu jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1

r.

Vliv glutenu a rozpustného glutenu na vlastnosti papíru.

Vlastnost	- Změny vlastností-papíru vztahující se k neupravenému papíru
Metoda škrobového lisu	Proteiny zavedeny mezi dvě vrstvy hmoty
gluten	rozpustn. gluten	gluten	rozpustn. gluten
SCT-hodnota (kN/m)	0,2	0,8	0,6	0,2
faktor roztr. (kPa)	10	30	10	33
CMT (N)	40	150	10	39
pórovítost (ml/min)	-160	-150	-466	-101
IBS (N/cm²)	neurčeno	neurčeno	11	13

Jestliže byla provedena úprava papíru na škrobovém lisu, kterou byl protein zaveden na tento papír, potom zejména použitím rozpustného glutenu bylo dosaženo zvýšených hodnot SCT a faktoru roztržení. Pakliže byly proteiny zavedeny mezi papírové vrstvy, potom použitím přírodního glutenu se prokazatelně dosáhlo zvýšené SCT-hodnoty a použitím modifikované úpravy glutenu se získal zvýšený faktor roztržení.

CMT-hodnota byla hlavně zvýšena použitím rozpustného glutenu pro úpravu papíru na škrobovém lisu.

Pórovítost papíru získaná proteinovými úpravami klesala ve všech případech. Vliv je nej jasněji znázorněn v případě zavedení glutenu mezi papírové vrstvy.

Vnitřní ohybová pevnost (IBS) byla jasně zvýšena zavedením proteinu mezi papírové vrstvy.

Příklad 2

V tomto příkladu je ukázáno, že stupeň proniknutí proteinu do papíru, pakliže je provedena úprava na škrobovém lisu, ovlivňuje získané vlastnosti. Pro větší názornost jsou provedeny poznámky k tabulce 1. Stupeň proniknutí závisí na molekulární hmotnosti • 9 ·♦ • · · • · · · * • ···· « ··«

-p·

a rozpustitelnosti použitého proteinu.

Pro určení místa a rozložení proteinu na a v papíru by tento měl být zbarven. Za tímto účelem byl kus papíru upravený na škrobovém lisu použitím rozpustitelného glutenu vložen do roztoku amido černě (45 ml methanolu, 10 ml ledové kyseliny octové, 45 ml demivody a 100 mg amido černě). Celek byl pomalu promícháván po dobu jedné hodiny. Dále byl papírový vzorek vložen do odbarvující kapaliny (90 ml methanolu, 2 ml ledové kyseliny otové a 8 ml demivody) a promícháván v této po dobu 20 hodin. Během tohoto zpracování byla odbarvující kapalina 5 x obnovena. Po ukončení této operace byly z odbarvené přípravy nastříhány tenké pruhy a prozkoumány použitím malého mikroskopu.

Diagram 1 je ukázkou zobrazující rozložení proteinu v papíru. Proniknutí roztoku glutenu se prokázalo jako porovnatelné s případem použití škrobu.

Stejný postup byl proveden v případě, kdy byl použit přírodní pšeničný gluten. Údaje jsou patrny na obrázku diagramu 2. Nerozpustný gluten se prokázal koncentrovanější spíše na povrchu. Proniká relativně malá část proteinové frakce.

Příklad 3

V tomto příkladu bylo prověřeno množství ztrát proteinu, který je dodán do kaše nebo rozprášen mezi dvě papírové vrstvy, při zpracování s vodou. Množství proteinu zůstávající v papíru propočtené pro hmotnost dávkovaného množství je retence. Pro dva oddělené případy byla provedena poznámka týkající se retence při rozprášení a vlákninové retence.

S cílem určit retenci při rozprášení byl vyroben dvouvrstvý arch, dvě papírové vrstvy byly stlačovány dohromady. Přírodní gluten stejně jako rozpustný gluten byly rozprášeny mezi archy způsobem, který je popsán v příkladu 1. Množství proteinu v papíru bylo stanoveno po vysušení. Retence při rozprášení byla určena z tohoto množství, které bylo poděleno množstvím proteinu poskytnutého na gram papíru a znásobením této hodnoty 100 %. Vlákninová retence byla stanovena použitím tzv. Britt Dynamic Drainage Jař, aparatury speciálně vyvinuté pro tento účel. Do papírové řídké hmoty bylo dodáno množství přírodního glutenu a množství rozpustného glutenu. Po dokončení výroby a vysušení „papíru byl stanoven jeho-proteinový obsah.Vlákninová—retence------------

,,. ., - 13 i

I byla určena z tohoto obsahu, který byl vydělen množstvím proteinu i, dodaného do papírové řídké hmoty na jeden gram vlákninového

Γ^- materiálu a znásobeno 100 %.

K. Výsledky jsou znázorněny v následující tabulce.

Tabulka 2 Retence glutenu a rozpustného glutenu

	retence rozprášení(%)	vlákninová retence(%)
gluten	100	70
rozpustný gluten	25	10

Jak vlákninová retence tak i retence při rozprášení proteinu byly prokazatelně závislé na rozpustnosti. Nízká rozpustnost proteinu, v tomto případě přírodního glutenu, dává dobrou retenci. Retence glutenového proteinu rozprášeného mezi dva papírové archy byla prokázána jako 100 %.

Příklad 4

V tomto příkladu je rozpustnost proteinu upravena desaminací nerozpustného glutenu. Kyselá 5 % proteinová suspenze byla vařena v autoklávu za přetlaku 1 bar po dobu 30 minut při teplotě 120 °C. Stupeň desaminace byl měněn změnou kyselosti.

Zvýšená rozpustnost proteinu má za následek snížení jak vlákninové retence tak i retence při rozprášení, současně ale v průběhu zpracování škrobovým lisem pronikne více proteinu do papíru. Následující tabulka ukazuje, že vlastnosti papíru mohou být regulovány specificky. Přírodní pšeničný gluten zvyšuje pouze hodnotu SCT, zatímco desaminovaný gluten zvyšuje jak hodnotu SCT tak i hodnotu faktoru roztržení.

·· 4

- 14 Tabulka 3 Retence rozprášení, zvýšení hodnoty SCT a faktoru roztržení vztaženo k regulaci během úprav (desaminovaného) proteinu mezi papíry.

úprava	zvýšení SCT-hodnoty (kN/m)	zvýšení faktoru roztrž. (kPa)	retence rozprášení (%)
přír.gluten	1,6	10	100
5 % desam. gluten	0,4	23	82
10 % desam. gluten	1,5	109	75
15 % desam. gluten	0,9	65	64
20 % desam. ' gluten	0,7	90	60

Tabulka roztržení minace 10 ukazuje, že jak hodnota SCT tak i hodnota faktoru nabývaj í optimálních

%. Přírodní gluten zůstává

Papír, v podstatě který není že existuje hodnot pro gluten se stupněm desazvyšuje stejný hodnotu SCT; avšak faktor podle regulace - nulovou nebo upraven pouze vodou.

upraven jasné spojení mezi stupněm desamiroztržení hodnotu má

Dále je sledováno, nace a retencí rozprášení. Vysoký stupeň desaminace má za následek nízkou retencí.

Příklad 5

V tomto příkladu je provedeno srovnání hodnot SCT pro rozdílné proteiny v závislosti na aplikovaném množství. Proteinové frakce jsou zavedeny do papíru během již zmíněné úpravy škrobovým lisem. Pro přípravu keratinového v US-A-3,642,498. ethanolu, 20 ml glycerinu. Suspenze minut. Nerozpuštěná a látka plovoucí na

4,8 ml dobu 30 roztoku byl použit postup g keratinu bylo dodáno do směsi z 70 vody,1,4 1 koncentrovaného čpavku a byla udržována na teplotě 70 °C po část byla následně odstraněna odstředováním povrchu byla upravena na papír.

zeiny' a gliadiny ™ j sou“ rozpuštěny v 96 % ethanolu a'následně

- 15 upraveny na papír.

Všechny další proteiny jsou rozpuštěny/rozptýleny ve vodě a upraveny na papír použitím mini škrobového lisu. V diagramu 3 jsou vykresleny SCT-hodnoty pro rozdílné proteiny v různých množstvích. Diagram ukazuje, že existuje______přímé _ s_poj.eni-._me z i množstvím poskytnutého rozpustného glutenu a SCT-hodnotou. V porovnání s rozpustným glutenem má vysoko viskózní sója za následek značné snížení hodnoty SCT. Toto je pravděpodobně zapříčiněno vyšší hodnotou viskozity nebo vyšší molekulární hmotností přípravy sóji v porovnání s rozpustným glutenem, takže tento protein proniká méně do papíru. Dále je ukázáno, že v porovnání s rozpustným proteinem, papír upravený s proteinem syrovátky má nižší hodnotu SCT pouze při vyšších proteinových množstvích. A konečně je ukázáno, že použití zeinů v porovnání s rozpustným glutenem má za následek vyšší hodnoty SCT.

Přiklad 6

Cobb-hodnota byla stanovena pro každý případ papíru zahrnující různé proteiny. Cobb-hodnota je množství vody, která je absorbována papírem na jeden m² při standardních podmínkách, jedna strana papíru je podrobena těsnému kontaktu s vodou po určitou specifickou dobu. V tomto příkladu byl upraven standardní ISO-postup omezením doby styku vody a papíru na 10 sekund.

Jak může být ukázáno z následující tabulky, Cobb-hodnota se prokázala velmi závislá na typu proteinu dodaného do papíru v souladu s vynálezem. Cobb-hodnota je omezena zejména při dodání sójového proteinu, zeinů a kaseinu do papíru. Kontrolní hodnota je opět hodnota papíru, který nebyl upraven nebo byl upraven pouze vodou.

Tabulka 4 Cobb-hodnota pro různé typy proteinů

kontrolní gluten	sójov.protein	zeiny	protein syrovát.	kasein
2,5 2,3	0,3	0,6	1,4	0,4

Příklad 7

V tomto přikladu byl .studován vliv použití jak škrobu tak i mouky------,3 ·· ·

- 16 (přibližně 10 % hmotnosti glutenu a přibližně 90 % hmotnosti škrobu). Nakonec byly suspenze mouky a přírodního škrobu dodány do papíru využitím úprav ňa škrobovém lisu.

Roztoky již zmíněných makromolekul byly upraveny na požadovanou hodnotu viskozity, jak škrob tak i moučné frakce byly upraveny odbouráním s okyseleným persíranem amonným. Pro aplikaci na škrobovém lisu s volnou interferencí by měla viskozita škrobové suspenze mít hodnotu mezi 30 a 80 cP; dobré výsledky jsou již získány v případě, kdy moučná suspenze dosahuje hodnoty viskozity pouze 15 cP.

Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce.

Tabulka 5 Zvýšení hodnoty SCT a faktoru roztržení vztaženo ke kontrolnímu vzorku při použití mouky nebo škrobu.

	SCT-hodnota (kN/M)	faktor roztržení(kPa)
škrob	0,75	48
mouka	0,65	42

Bylo shledáno, že použitím mouky jsou získány téměř stejné hodnoty zvýšení SCT hodnot a 'faktoru roztržení jako použitím škrobu nebo modifikovaného glutenu. Více, použitím moučné suspenze mající různé hodnoty viskozity může být dosaženo dalšího vlivu na pevnostní vlastnosti.

Claims

1. Papír nebo lehká lepenka ve formě pásů nebo archů obsahující protein ve vlákninové matrici papíru.

2 - 4 % hmotnosti protein ve vlákninové matrici papíru.

.....2 · „Papír nebo lehká lepenka..- .p.odl.e. .nároku......1 ..obsahug.ící-0., 5-.

3. Papír nebo lehká lepenka podle nároku 1 nebo 2 obsahující

4. Papír nebo lehká lepenka podle některého z předešle uvedených nároků obsahující také škrob.

5. Způsob výroby papíru nebo lehké lepenky ve formě pásů nebo archů vyznačující se tím, že obsahuje krok, kterým jsou do vlákninové matrice papíru zavedeny proteiny.

6. Způsob podle nároku 5 vyznačující se tím, že do papírové řídké hmoty jsou dodávány proteiny nerozpustné ve vodě.

7. Způsob podle nároku 5 nebo 6 vyznačující se tím, že proteinová vrstva je zavedena mezi dvě papírové vrstvy.

8. Způsob podle některého z nároků 5, 6 nebo 7 vyznačující se tím, že proteiny jsou vtlačeny do papíru během úpravy škrobovým lisem.

- 8 % hmotnosti protein ve vlákninové matrici papíru propočteno na hmotnost suché substance.

9. Použití proteinů ve vlákninové matrici papíru nebo lehké lepenky pro vylepšení nebo upravení pevnostních vlastností, tuhostních vlastností, propustnosti, povrchových vlastností a pružnosti papíru.

10. Použití podle nároku 9 vyznačující se tím, že počátečním materiálem je přírodní vlákno papíru nebo recyklický papír.