FI98307C

FI98307C - Menetelmä liima- ja päällysteseoksen valmistamiseksi sekä valmistettu seos

Info

Publication number: FI98307C
Application number: FI903173A
Authority: FI
Inventors: Thomas L Krinski; Tam H Tran; Jeffrey J Gambaro
Original assignee: Protein Tech Int
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1990-06-25
Publication date: 1997-05-26
Also published as: JP2628221B2; RU2090085C1; AU622845B2; HU904017D0; FI903173A0; KR910001176A; NO902900D0; JPH0339384A; US4961788A; NO902848D0; KR960011903B1; FI98307B; DE69011595D1; EP0405987A1; EP0405987B1; AU5385590A; NO177320B; NO177320C; CA2014564A1; NO902848L

Description

98307

Menetelmä liima- ja päällysteseoksen valmistamiseksi sekä valmistettu seos - Förfarande för framställning av lim- och beläggningsblandning och den framställda blandningen Tämä keksintö koskee proteiinia sisältävien liima- ja paperin-päällysteseosta valmistusta ja erityisesti niitä, jotka sisältävät modifioituja kasvisproteiineja liima-aineina. Hakijan tiedossa ovat seuraavat US-patentit: 2,274,983, 2,246,466, 2,849,334, 2,881,976, 2,950,214, 3,081,182, 3,411,925, 4,048,380, 4,109,056, 4,277,524, 4,352,692, 4,421,564, 4,474,694, 4,520,048, 4,575,477, 4,581,257, 4,607,089, 4,620,992, 4,812,550.

Kasvisproteiinisideaineet ovat hyvin tunnettuja liimasideai-neina paperinpäällysteseoksissa. Erityisesti modifioiduilla soijaproteiineilla on huomattu laajaa käyttöä liimasideaineena paperinpäällysteseoksissa. Nämä liimasideaineet ovat tyypillisesti valmistetut eriytetystä soijaproteiinista, joka on uutettu öljyttömistä soijapapuhiutaleista alkaliliuoksessa ja otettu talteen isoelektrisellä saostuksella. Talteenotettu soijaproteiini muunnetaan sitten tyypillisesti hydrolyysillä ja muulla kemiallisella käsittelyllä proteiiniliimamateriaalin valmistamiseksi, joka on sopiva käytettäväksi sideaineena paperinpäällysteseoksissa. Näillä sideaineilla on laajaa käyttöä paperinpäällysteteollisuudessa.

Kuitenkin huolimatta niiden laajasta suosiosta näillä materiaaleilla on joitakin haittoja, erityisesti verrattuna kaseiiniin ja muihin paperinpäällystysseoksiin tarkoitettuihin synteettisiä liima-aineita sisältäviin seoksiin.

Erityisesti soijaproteiinisideaineliuokset ja soijaproteiini-sideaineista sisältävät päällystysseokset ovat ennen kärsineet puuttuvasta stabiilisuudesta huoneen lämpötilassa. Tämän johdosta ei usein ole mahdollista valmistaa suuria määriä näitä aineita, jotka ovat sopivia pitkille paperinpäällystysjaksoille, koska väri ja paperinpäällysteseoksen ominaisuudet huono 2 98307 nevat johtuen bakteerien tunkeutumisesta proteiinisideainee-seen. Lisäksi näistä liima-aineista valmistettuja paperinpääl-lysteseoksia haittasi ennen heikentynyt valkoisuus, mikä merkitsee keltaista värisävyä, ja valmistetun paperinpäällyste-seoksen kiillon ja optisen kirkkauden puute.

Nyt on kuitenkin huomattu, että jos tavanomaisiin soijaprote-iinimateriaaleihin kohdistetaan hapetuskäsittelyä, tuloksena saadaan yllättävä liima-aineista valmistettuja paperinpäällys-teseosten stabiliteetin ja kestoiän lisäys. Hapettaja voi olla tavanomainen vahva hapetusaine, kuten vetyperoksidi tai vastaava hapettaja. Tavallisesti liima-aine käsitellään märässä tilassa, esim. erotus- tai hydrolyysiprosessista poistettuna märkänä juoksutteena. Hapetusolosuhteet eivät ole kriittiset, mutta vetyperoksidin tyypillinen lisäys voisi olla välillä noin 3 - 5 % vetyperoksidia (70 % liuos) perustuen kuiva-aineiden painoon. Hapetus voidaan tyypillisesti suorittaa lievästi kohotetuissa lämpötiloissa, esimerkiksi noin 30 - 79°C, esimerkiksi 60°C, noin l/2 - 6 h, edullisesti noin 90 min. aikana.

Sideaineesta valmistettujen paperinpäällysteseosten varastointi- iän odottamattoman pidennyksen aikaansaamisen lisäksi sideaine myös antaa huomattavasti parannettuja ominaisuuksia päällystetyn paperin kokonaisoptisten ominaisuuksien muodossa. Tämän liimasideaineen käyttö voi lisätä siitä valmistettujen päällysteiden valkoisuutta tasolle, joka on yhtä hyvä tai parempi kuin kaseiinilla saatu. Keksinnön mukaisia seoksia käyttävien paperinpäällysteiden kiilto ja kirkkaus ovat poikkeukselliset .

On myös yllättäen huomattu, että uuden liimasideaineen liukoi-suusominaisuudet ovat sellaiset, että liimasideaineliuokset ja täten paperinpäällysteseokset, voidaan valmistaa paljon suuremmalla kiintoainepitoisuudella mahdollistaen huomattavia säästöjä paperintuottajien energiakustannuksissa, jotka johtuvat veden poistamisesta paperinpäällysteseoksista. Nämä suuri- 3 98307 kiintoainepitoiset liimasideaineliuokset voidaan valmistaa sekä käyttämällä kylmää (huoneen lämpötilaista) vettä että käyttämällä kuumennettua vettä. Molemmissa tapauksissa saavutetaan liimasideaineiden dispergoitavuuden huomattava lisäys.

Täten tämän keksinnön kohteena on valmistaa soijaproteiini, liimasideaine ja näistä valmistettu paperinpäällysteseos, jolla on lisääntynyt varastointisäilyvyys huoneen lämpötilassa muodostettuna paperinpäällysteseoksiksi.

Tämän keksinnön eräänä kohteena on valmistaa liimasideaine soijaproteiinista, jolla on kyky tuottaa suurikiintoainepitoi-sia päällysteseoksia valmistettuna kuumana tai kylmänä.

Edelleen tämän keksinnön kohteena on valmistaa liimasideaine ja paperinpäällysteseos, jolla on huoneen lämpötilassa säilyvyys ja varastointistabiliteetti, joka on sopiva käytettäväksi pitkissä päällystysjaksoissa.

Edelleen tämän keksinnön kohteena on saada aikaan liimasideaine, jolla on lisääntynyt valkoisuus, kirkkaus ja kiilto.

Nämä ja muut keksinnön tarkoitukset selviävät seuraavasta edullisten suoritusmuotojen kuvauksesta.

Tämä keksintö kohdistuu kasvisproteiinimateriaaliin ja erityisesti soijaproteiinituotteeseen. Erityisesti keksintö kohdistuu eristettyyn tuotteeseen, jota on käsitelty muuntamaan perusproteiiniuute karboksylaattia, kuten on kuvattu US-pa-tenttijulkaisussa 4,474,694. Kuitenkin keksinnön eri näkökohtia voitaisiin soveltaa muihinkin proteiinimateriaaleihin.

Keksinnössä eristetty proteiinimateriaali muunnetaan edelleen stabiloivalla ja valkaisevalla aineella, kuten esimerkiksi vetyperoksidilla, jota seuraa uuttaminen ja proteiinieristeen hydrolyysi. Tämä käsittely on tavallisesti suoritettu välillä noin 3 - 25 % vetyperoksidia perustuen kuiva-aineiden painoon.

4 98307

Muita modifiointiaineita, kuten ammoniakkia, natriumsilikaat-tistabiloijaa ja muita materiaaleja voidaan myös käyttää käsittelemään eristetyn proteiinin käsittelemiseen.

Seuraavassa käsittelyssä eristetty ja käsitelty proteiini kuivataan suihkekuivauksella aikaansaamaan jauhemaisia liimaside-aineen aikaansaamiseksi. Kuivattu sideaine voidaan edelleen käsitellä kostutusaineella, esimerkiksi välillä noin 3 - 7 % propyleeniglykolia. Muita paakkuuntumista ja virtausta parantavia aineita voidaan lisätä, kuten kostutettua piioksidia välillä noin 0,2 - 0,6 %. Nämä lisäykset lasketaan kuivapainon perusteella.

Keksintöä valaistaan edelleen viittaamalla seuraaviin esimerkkeihin.

ESIMERKKI 1

Uutettu ja hydrolysoitu soijaproteiinieriste, joka valmistettiin US-patenttijulkaisun 4,474,694 mukaisella menetelmällä käyttäen 10-prosenttista ftaalianhydridimuuttajaa, saatettiin reagoimaan seuraavasti. 100 osaan soijapolymeerieristettä, jonka kuiva-ainepitoisuus oli noin 15 %, yhdistettiin 9 osaa ammoniakkia (30°Be), 3 osaa natriumsilikaattia ja 10 osaa vetyperoksidia (70 %). Tämän reaktioseoksen pH oli noin 9,5. Seoksen annettiin reagoida 90 minuuttia 60°C:ssa ja sitten suihkukuivattiin tavanomaisessa suihkukuivaajassa. Kuivattuun muunnettuun proteiinieristeeseen sekoitettiin sitten 5 % propyleeniaglykolia ja 0,5 % kosteaa piioksidia.

ESIMERKKI 2

Esimerkin 1 mukaisesti valmistettua materiaalia verrattiin dispergoitavuuden suhteen tavanomaiseen soijaproteiiniliima-aineeseen. Huomattiin, että esimerkin 1 mukainen materiaali voitaisiin valmistaa päällysteseoksiin, joissa on jopa 80 % enemmän kiintoaineita kuin tavanomaisissa soijaproteiinieris- 5 98307 tesideaineissa. Esimerkin 1 mukainen materiaali voidaan dis-pergoida liuoksiin määrinä, jotka ovat huomattavasti yli 28 % ja jopa 37 % kiintoaineita painosta verrattuna 25 %:iin tavanomaisilla materiaaleilla, kun liuos valmistettiin käyttämällä kuumennettua vettä (60°C). Käyttämällä huoneenlämpöistä vettä esimerkin 1 mukaisesti, valmistettu materiaali voidaan disper-goida määrinä, jotka ovat huomattavasti yli 20 % ja jopa 29 % kiintoainetta painosta laskettuna verrattuna 18 - 19 %:iin tavanomaisella materiaalilla. Esimerkin 1 mukainen materiaali voidaan valmistaa liuoksena erikseen tai lisättynä suoraan kuivassa muodossaan pigmenttimassoihin. Valmistusmenetelmä on seuraava: Tankilliseen vettä (kuumaa tai kylmää) lisätään hitaasti esimerkin 1 mukaista kuivaa materiaalia ja pigmenttejä esimerkin 3 mukaisesti sekoittaen. 3 % ammoniakkia kuivan soijapolymeerin painosta, lisätään seokseen ja sekoituksen jälkeen pH säädetään arvoon noin 9,0. Seosta sekoitetaan vähintään 15 minuuttia kaiken kuiva-aineen siirtämiseksi suspensioon.

ESIMERKKI 3

Esimerkin 1 mukaista päällysteliimaa voidaan käyttää valmistettaessa paperinpäällystettä, jolla on seuraava koostumus: 100 paino-osaa kaoliinia (1 savea), 7,5 osaa lateksia (DOW 620), 7,5 osaa proteiinisideainetta (esimerkki 1) ja 115 osaa vettä. Paperinpäällyste sekoitettiin, kuten esimerkissä 2. Vertailujen vuoksi paperinpäällysteseos valmistettiin samoilla suhteilla, mutta korvaamalla tavanomainen soijaprote-iini (SP 2500) esimerkin 1 materiaalilla. Nämä materiaalit sijoitettiin huoneen lämpötilakokeisiin viikoksi huoneen lämpötilastabiliteetin määrittämiseksi. Tämän kokeen tulokset on esitetty taulukoissa 1 ja 2. Kuten on esitetty, kuuden päivän huoneen lämpötilavarastoinnin jälkeen tavallinen pääl-lysteseos on hajonnut siinä määrin, että se on täysin kelvoton värin, hajun ja päällysteen vahvuuden suhteen. Esimerkin 1 mukaisesta liimasideaineesta valmistetussa materiaalissa esiintyi vain vähäistä hajoamista kuudennen päivän loppuun 6 98307 mennessä ja materiaali oli yhä hyväksyttävä käytettäväksi paperinpäällystemateriaalina. Esimerkin 1 mukaista materiaalia käyttävän päällysteen väri oli yhtä valkoinen ja saisi aikaan kirkkaan hyväkiiltoisen lopputuloksen päällystetylle paperille. Tavanomainen materiaali oli epäkelpo värin, hajun ja päällys tyskestävyyden näkökannalta. Taulukko 2 osoittaa tavanomaisen materiaalin ja tämän keksinnön mukaisen materiaalin bakteerimäärän. Kuten voidaan nähdä, molemmat materiaalit lähtivät suhteellisen alhaiselta bakteerimäärätasolta. Keksinnön mukaisen tuotteen bakteerimäärä pysyi edullisesti muuttumattomana koko päivän ja nousi sitten hitaasti noin 108:aan grammaa kohti kolmannen päivän loppuun mennessä. Tavanomaisen materiaalin bakteerimäärä alkoi nousta heti ja oli 109 kolmannen päivän loppuun mennessä. Ensimmäisen päivän loppuun mennessä tavanomaisen materiaalin bakteerimäärä oli lisääntynyt kymmenkertaiseksi, 107 grammaa kohti. Ensimmäisen päivän loppuun mennessä ja kaikkina päivinä sen jälkeen tämän keksinnön mukaisen tuotteen bakteerimäärä oli vain 1/10 tavanomaisen materiaalin bakteerimäärästä.

TAULUKKO 1

PÄÄLLYSTEEN STABILITEETTI

PÄÄLLYSTYS PÄÄLLYSTYS

SP 2500:11a ESIMERKIN 1

(RALSTON PURINA) SIDEAINEELLA

Päivä 0 ei mitään ei mitään Päivä 1 ei mitään ei mitään Päivä 3 heikko ei mitään Päivä 6 vahva (epäkelpo) heikko (hyväksyttävä) (Päällystenäytteet altistettiin ilmalle kevyesti sekoittaen) I! 7 98307 TAULUKKO 2

PÄÄLLYSTEEN BIO-STABILITEETTI/HUONEEN LÄMPÖTILA

BAKTEERIMÄÄRÄ/GRAMMA Lähtö 1 päivä 2 päivää 3 päivää SP 2500 (Ralston Purina) ΙΟ6 ΙΟ7 ΙΟ8 109

Esimerkin 1 sideaine 106 106 107 108

Kuten yllä on esitetty, tämän keksinnön mukainen muunneltu liimasideaine on tehokas tuotettaessa päällysteseoksia, joilla on paljon suurempi kiintoaineiden pitoisuus kuin on mahdollista tavanomaisilla materiaaleilla. Tämä lisääntynyt kiintoaine-materiaalia pienentää oleellisesti kuivauskustannuksia, joita aiheutuu päällystettyä paperia kuivattaessa ja poistettaessa suspension vesi päällysteseoksesta. Sitä paitsi keksinnön mukainen materiaali tällä korkealla kiintoainepitoisuudella säilyttää virtausominaisuutensa ja parantaa paperinpäällys-teseosten virtausominaisuuksia verrattuna tavanomaisiin materiaaleihin. Keksinnön mukainen materiaali toimii nopeammin ja sillä on suurempi voitelukyky niin, että tästä liimasideai-neesta valmistetut paperinpäällysteseokset ovat paljon joustavampia prosessiolosuhteissa kuin tavanomaiset päällystemateriaalit .

ESIMERKKI 4

Keksinnön mukaisella materiaalilla on myös parannetut optiset ja väriominaisuudet verrattuna tavanomaisiin soijamateriaalei-hin. Keksinnön mukaisten uusien soijaliimasideaineiden optiset ominaisuudet ovat yhtä hyvät tai paremmat kuin vastaavat kaseiinilla. Keksinnön mukaisen uuden liimasideaineen ja tavanomaisten materiaalien optisten ominaisuuksien vertailu on esitetty taulukossa 3. Kuten taulukosta 3 nähdään, Hunter'in värimäärittelyt osoittavat, että uusi materiaali on valkoisuuden suhteen ainakin yhtä hyvä ja joissakin suhteissa parempi verrattuna kaseiinin ja paljon parempi verrattuna tavanomaisiin soij aproteiinimateriaaleihin.

8 98307 TAULUKKO 3

HUNTER'in VÄRIMÄÄRITYKSET

KIINTEÄ TUOTE L(valkoi- a(punainen/ b(sininen/ _suus)_vihreä)_keltainen) KASEIINI +84,3 -1,6 +15,0 PC 400 (Ralston Purina) + 67,6 - 0,2 + 17,3 SP 2500 (Ralston Purina) +69,3 -0,5 +16,1

Esimerkki 1 +88,6 -1,5 +14,1 13,5 % LIUOS L(valkoi- a(punainen/ b(sininen/ _suus)_vihreä)_keltainen) KASEIINI +42,5 -2,2 +7,0 PC 400 (Ralston Purina) +34,9 -0,3 +11,2 SP 2500 (Ralston Purina) +34,2 -0,5 +10,1

Esimerkki 1 +58,1 -3,2 +17,6

Ammattimiehelle on ilmeistä, että esitetyssä keksinnössä voidaan tehdä erilaisia muunnelmia poikkeamatta keksinnön hengestä. Keksintöä ei ole rajoitettu esitettyjen suoritusmuotojen erityistapauksiin, jotka ovat vain esimerkkejä, vaan pikemmin rajoitettava seuraavien patenttivaatimusten ja niiden ekvivalenttien puitteisiin.

ii

Claims

98307

1. Menetelmä muunnetun proteiiniliiman valmistamiseksi, jolla liimalla on parannettu stabiliteetti, dispergoitavuus ja valkoisuus, jossa kasvisproteiini eristetään ja hydrolysoidaan, tunnettu siitä, että proteiinimateriaali käsitellään hapettavalla aineella, ja proteiinimateriaali karboksyloidaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapettava materiaali on vetyperoksidi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kasvisproteiini on soijaproteiini.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liimaproteiini on valmistettu pH-arvossa noin 9,5.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapetuskäsittely on suoritettu noin 30 - 70°C:ssa noin 1/2 - 6 tunnin aikana.

6. Muunneltu liimaproteiini, jolla on patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä aikaansaatu parannettu valkoisuus, dispergoitavuus ja stabiliteetti.

7. Menetelmä paperinpäällysteseoksen valmistamiseksi, jolla päällysteseoksella on parannettu stabiliteetti, dispergoitavuus ja valkoisuus, jossa paperinpäällystepigmentti liuotetaan emäksen vesiliuokseen, tunnettu siitä, että paperin-päällysteseos ja emäs-vesiliuos yhdistetään hapetetun karbok-syloidun kasvisproteiinisideaineen kanssa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kasvisproteiini on soijaproteiini.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että soijaproteiini on hapetettu vetyperoksidilla. 98307

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että liimasideaine on dispergoituvaa huoneen lämpötilassa, kun kiintoaine on yli noin 20 paino-%.

11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnet - t u siitä, että liimasideaine on dispergoituvaa 60°C:ssa, kun kiintoaineita on yli noin 28 paino-%.

12. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnet - t u siitä, että liimasideaineella Hunter'in valkoisuusindeksi (L) on yli noin 80.

13. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että paperinpäällysteseos on varastointistabiilia huoneen lämpötilassa.

14. Paperinpäällysteseos, jolla on lisääntynyt valkoisuus, dispergoitavuus ja stabiliteetti ja joka on valmistettu patenttivaatimuksen 7 mukaisella menetelmällä. I! 98307