KR19980032208A

KR19980032208A - 단백질 접착 결합제 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR19980032208A
Application number: KR1019970030949A
Authority: KR
Inventors: 토마스엘.크린스키; 로렌스엠.스카시아페로
Original assignee: 리차드비.테일러; 프로테인테크놀로지스인터내쇼날,인코오포레이티드
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1998-07-25
Also published as: EP0838513A3; HUP9701719A2; EP0838513A2; US5766331A; FI974016A; AU718504B2; AU2625697A; JPH10130579A; TW448223B; FI974016A0; HU216161B; HU9701719D0; HUP9701719A3; CA2201447C; NO974939D0; NO974939L; KR100402359B1; CA2201447A1

Abstract

본 발명은, 단백질 물질; 2가의 분산제, 바람직하게는 알칼리 토 산화물 또는 알칼리 토 수산화물; 및 양이온 결합제를 포함하는 종이 코팅 조성물중의 접착 결합제로서 유용한 단백질 접착제에 관한 것이다. 상기 단백질 물질은 접착 결합제로서 사용하기에 효과적이다.

본 발명은 또한, 2가 분산제, 바람직하게는 알칼리 토 산화물 또는 알칼리 토 수산화물을 사용하여 종이 코팅 조성물용 단백질 접착제를 제조하는 방법도 제공한다. 본 발명에서는 또한, 단백질 물질, 2가의 분산제, 바람직하게는 알칼리 토 산화물 또는 알칼리 토 수산화물, 및 양이온 결합제도 제공한다.

Description

단백질 접착 결합제 및 이의 제조방법

본 발명은 종이 코팅 조성물중의 접착 결합제로서 유용한 단백질 접착 결합제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

안료-함유 종이 코팅은, 종이에 원하는 마무리도, 광택 및 평탄성을 부여한다. 안료-함유 종이 코팅은 통상적으로, 종이에 도포된 안료와 접착제의 수성 혼합물이다. 코팅중의 안료는 종이 표면중의 불규칙부를 채움으로써, 인쇄에 적합한 고르고 균일한 흡착성 표면을 형성시켜 준다.

단백질 물질은, 안료-함유 코팅에 유용한 접착 결합제로서 잘 공지되어 있다. 접착 결합제로서 통상 사용되는 단백질 물질로는 카제인; 콩 단백질 물질(예, 콩 단백질 적출물, 콩 농축물, 콩 분말 및 콩가루); 및 옥수수 단백질 물질(예, 옥수수 글루텐 분말 및 제인)이 있다.

단백질 물질을 변성시키면 종종 접착 결합제로서의 효능이 향상된다. 단백질 물질을 가수분해시키면, 수성 코팅 용액중의 단백질 물질의 용해도가 향상되는 한편 용액의 점도는 저하된다. 단백질 물질은 또한 화학적 또는 효소적으로 변성시킬 수도 있다. 예를 들면, 단백질 물질을 화학적 또는 효소적으로 가수분해시키고, 아실화시키고, 산화시키거나 또는 환원시킴으로써 단백질 물질의 용해도를 향상시키고, 단백질 물질 용액의 점도를 저하시키고, 코팅 조성물내에 첨가될 수 있는 단백질 물질의 양을 증가시키고, 단백질 물질 접착제의 안정성을 향상시키고, 코팅 조성물로 코팅된 종이의 백색도, 휘도 및 광택을 향상시키면서 잉크 수용도를 향상시킨다.

단백질 물질 접착 결합제를 함유한 코팅 조성물은, 수중에 단백질 물질을 분산시킨 후, 안료, 통상적으로는 미분된 무기 물질(예, 탄산 칼슘, 이산화 티탄, 새틴 화이트, 점토 등)을 단백질 물질 수용액에 첨가함으로써 제조한다. 단백질 물질은 대개 변성된 경우에도 중성 pH의 물에서는 잘 용해되지 않으므로, 분산제를 첨가함으로써 단백질 물질이 수중에서 용해되도록 보조한 후 안료를 첨가한다.

수중에 단백질 물질을 용해시키는 데 사용되는 분산제는 통상적으로, 단백질 물질 슬러리의 pH를 높여서 단백질이 용액중에 보다 가용성을 띠게 해주는 염기성 시약이다. 통상적으로, 사용되는 염기성 시약의 종류는 상당히 중요하다. 2가 양이온-포함 염기성 시약(이후부터는 2가 염기성 시약으로 칭함)으로부터 제공된 2가의 양이온은, 종종 건조된 콩 단백질 물질, 옥수수 단백질 물질, 및 모든 변성 단백질 물질류중에, 균일한 종이 코팅 조성물의 형성에 유해한 단백질 겔을 형성시키므로, 분산제로는 1가 양이온-포함 염기성 시약(이후부터는 1가 염기성 시약으로 칭함), 가장 통상적으로는 수산화 나트륨, 수산화 암모늄, 및 암모니아가 사용된다. 변성 단백질 물질은, 이가 양이온에 의해 겔을 형성하기가 특히 쉽다. 또한 2가 염기성 시약의 2가 양이온은, 카제인 조성물을 비롯한 단백질 접착제 종이 코팅 조성물중의 안료를 응집시킴으로써 불균일한 안료 코트를 형성시키게 된다.

그러나, 단백질 접착제용 분산제로는 2가 염기성 시약, 구체적으로 알칼리 토 수산화물 및 알칼리 토 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 흡습성면에서 훨씬 큰 1가 염기성 시약과는 달리, 2가 염기성 시약, 바람직하게는 알칼리 토 염기성 시약, 구체적으로는 수산화물은 건성 단백질 접착제 물질에 첨가한 후 이와 함께 저장할 수 있다는 잇점이 있다. 단백질 접착제 물질과 2가 염기성 시약의 혼합물은, 이 혼합물을 수중에 넣은 후 분산제를 첨가하지 않은 상태에서 안료를 첨가하는 방식으로 이용할 수 있다. 또한, 몇종의 이가 염기성 시약(예, 석회 및 소화 석회)는 상당히 저렴하므로 저가의 분산제로서 바람직하다.

미국 특허 제 1,955,375호(콘 및 브라운), 및 미국 특허 제 2,233,439호(왈포스 및 사토스키)에는, 석회중에 분산될 수 있는 단백질의 제조방법이 교시되어 있다. 단백질 물질을 석회 수용액중에 부분적으로 용해시켜, 이중 일부 단백질이 겔을 형성한다. 이 겔을 가용성 단백질로부터 분리하여, 가용성 단백질을 산으로 침전화시킴으로써 석회중에 가용성인 단백질을 제공한다. 단백질 물질의 약 33% 이상, 때로는 단백질 물질의 50% 이상은 겔중에서 손실되므로, 단백질 접착제용 단백질 물질을 이가 염기성 시약중에 분산시키기 위한 보다 효율적인 수단이 요구된다.

따라서 본 발명의 목적은, 2가 양이온-함유 분산제(이후부터는 이가 분산제로 칭함), 바람직하게는 알칼리 토 수산화물 또는 알칼리 토 산화물을 포함하는 종이 코팅 조성물용의 단백질 접착제를 제공하는 것으로서, 상기 분산제는 2가 양이온에 의한 단백질 겔을 형성시키지 않고, 단백질을 거의 손실시키지 않으면서 또한 분산된 단백질 접착제 용액에 첨가된 안료를 응집시키지 않으면서 수용액중에 단백질 물질을 분산시켜 준다.

본 발명의 또다른 목적은, 2가 양이온에 의한 단백질 겔을 형성하지 않고, 또한 단백질을 거의 손실시키지 않으며 또한 단백질 접착제 용액에 첨가된 안료를 응집시키지 않으면서 2가 분산제, 바람직하게는 알칼리 토 산화물 또는 알칼리 토 수산화물과 단백질 접착제로 구성된 수용액을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 종이 코팅 조성물중의 접착 결합제로서 유용한 단백질 접착제가 제공된다. 단백질 접착제는 단백질 물질; 2가의 분산제, 바람직하게는 알칼리 토 산화물 또는 알칼리 토 수산화물; 및 양이온 결합제를 포함한다. 단백질 물질은 접착 결합제로서 사용하기에 효과적이다. 단백질 물질과 혼합되는 분산제의 양은, 단백질 물질 수용액의 pH를, 단백질 물질을 상당량 용해시키기에 충분한 수준으로 조절하기에 충분한 양으로 정한다. 양이온 결합제는, 단백질 접착제를 함유한 수용액중에 양이온에 의한 단백질 겔이 형성되지 않도록 하는데 효과적인 양으로 하여 단백질 물질 및 분산제와 혼합한다.

본 발명은 또한, 2가 분산제, 바람직하게는 알칼리 토 산화물 또는 알칼리 토 수산화물을 사용하여 종이 코팅 조성물용 단백질 접착제를 제조하는 방법도 제공한다. 또한, 단백질 물질, 2가의 분산제, 바람직하게는 알칼리 토 산화물 또는 알칼리 토 수산화물, 및 양이온 결합제도 제공한다. 단백질 물질은, 종이 코팅 조성물중의 접착제 결합제로서 사용하기 적합하다. 분산제는 단백질 물질을 함유한 수용액의 pH를, 용액중에 단백질 물질을 상당히 용해시키기에 충분할 정도의 수준으로 조절하기에 효과적인 양으로 제공된다. 단백질 물질, 분산제, 및 양이온 결합제를 혼합하면 단백질 결합제가 형성된다. 단백질 물질, 분산제, 및 양이온 결합제는 건식 혼합하거나 또는 수중에서 혼합할 수도 있다.

단백질 접착제 조성물중의 양이온 결합제는, 분산제, 단백질 물질, 및 양이온 결합제로 구성된 수용액중에서 분산제로부터 방출된 2가 양이온을 단리 또는 봉쇄시킴으로써 2가 양이온에 의한 단백질 겔의 형성을 억제시키는 작용을 한다. 따라서 2가 양이온은, 단백질 물질이 겔을 형성할 정도로 충분히 단백질과 상호반응 할 수 있을 정도의 높은 농도로 용액중에 존재하지 않도록 한다. 양이온 결합제는, 2가 양이온을 봉쇄시키는 킬레이트제, 또는 알칼리 수용액에 대해 불용성 또는 약간의 가용성을 띠는 2가 양이온과 함께 염을 형성하는 염-형성제로서 작용하는 것이 바람직하다.

양이온 결합제는, 또한 종이 코팅 조성물중에서 2가 양이온에 의해 안료가 응집되는 것을 억제시켜 준다. 분산제에서 방출된 2가 양이온과 안료의 반응을 통해 야기되는 안료의 응집은, 2가 양이온을 단리 또는 봉쇄시키는 양이온 결합제의 활성에 의해 억제된다.

본 발명의 단백질 접착제는, 단백질 물질; 수성 매질중에 단백질 물질을 분산시키는 분산제; 및 분산제의 해리로 인해 수성 매질중에 방출된 양이온을 결합시킴으로써 양이온에 의한 단백질 겔의 형성을 억제시키는 양이온 결합제를 포함한다. 단백질 결합제는, 이들 성분들을 건식 혼합하거나, 또는 수성 매질중에서 이들 성분들을 혼합함으로써 제조할 수 있다.

본 발명의 단백질 접착제에 유용한 단백질 물질은, 카제인, 콩 단백질, 옥수수 단백질, 밀 단백질, 및 완두콩(pea) 단백질중에서 선택된 단백질 물질이다.

카제인은, 탈지유를 커드로 응고시킴으로써 제조한다. 카제인은, 산 응고, 천연 정제(scouring), 또는 응유 응고 과정을 통해 응고시킨다. 카제인을 산 응고시키려면, 적당한 산, 바람직하게는 염산을 우유에 첨가하여 우유의 pH를 카제인의 등전점 부근, 바람직하게는 약 pH 4-5, 가장 바람직하게는 약 pH 4.6-4.8으로 저하시킨다. 천연 정제 과정을 통해 응고시키려면, 우유를 통안에서 발효상태로 유지시킴으로써 젖산을 형성시킨다. 이어서, 형성된 젖산에 의해 우유중 상당량의 카제인이 응고될 수 있을 정도의 충분한 시간동안 우유를 발효시킨다. 응유로써 카제인을 응고시키려면, 충분량의 응유를 우유에 첨가하여 우유중의 상당량의 카제인을 침전화 시킨다. 산 응고된 카제인, 천연 정제된 카제인 및 응유-침전화된 카제인은 모두 각종 제조업자 또는 공급업자로부터 시판되고 있다.

본 발명의 단백질 접착제 종이 코팅을 제조하는데 유용한 콩 단백질 물질은 콩 분말, 콩 농축물이고, 가장 바람직한 것은 콩 단백질 분리물이다. 콩 분말, 콩 농축물 및 콩 단백질 적출물은, 콩 또는 콩 유도체일 수 있는 콩 원료로 제조한다. 콩 원료로는 콩 케이크, 콩 칩, 콩 분말, 콩 플레이크, 또는 이들 물질의 혼합물이 바람직하다. 콩 케이크, 칩, 가루, 또는 플레이크는 당업계의 종래 방법에 따라 제조할 수도 있는데, 콩 케이크 및 콩 칩은 압력 또는 용매를 가하여 콩중의 오일의 일부를 추출함으로써 제조하고, 콩 플레이크는 콩을 분쇄, 가열 및 박편화 한 후, 용매 추출방식을 통해 콩중의 오일 함량을 감소시킴으로써 제조하며, 콩 가루는 콩 케이크, 칩 또는 플레이크를 연마하여 제조한다.

본원에 사용된 용어인 콩 분말은, 탈지된 콩 재료, 바람직하게는 오일 함량이 1% 미만인 콩 재료의 미분 형태를 칭하는 것으로서, 이 분말은 100호 메쉬(미국 표준)의 스크린을 통과할 수 있을 정도의 크기를 가진 입자로 형성된다. 콩 케이크, 칩, 플레이크, 가루 또는 이들 재료의 혼합물은 통상의 콩 연마 공정을 통해 콩 분말형태로 미분된다. 콩 분말은, 콩 단백질 함량이 약 40% 내지 약 60%이고, 나머지는 단백질 접착제 종이 코팅중의 불활성 물질로 구성된다. 콩 분말은 매우 미분된 형태가 바람직하며, 300 메쉬(미국 표준)의 스크린상에 분말의 약 1% 미만이 보유될 정도의 크기로 함으로써 종이 코팅중의 불활성 물질 함량이 최소화되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

본원에 사용된 콩 농축물은, 콩 단백질 함량이 약 60% 내지 약 80%인 콩 단백질 물질을 칭하는 것이다. 콩 농축물은, 용매 추출방식을 통해 오일을 제거한 시판되는 탈지 콩 플레이크 물질로 제조하는 것이 바람직하다. 콩 농축물은, pH가 콩 단백질의 등전점 부근, 바람직하게는 약 pH 4 - 5, 가장 바람직하게는 약 pH 4.4 - 4.6인 수성 용매로 콩 플레이크 물질을 세정함으로써 제조한다. 등전 세척에 의하면, 다량의 수용성 탄수화물 및 플레이크중의 다른 수용성 성분이 제거되는 반면 단백질은 거의 제거되지 않으므로 콩 농축물이 형성된다. 등전 세척후에는, 콩 농축물을 건조시킨다.

본원에 사용된 용어인 콩 단백질 분리물은, 단백질 함량이 약 80% 이상, 바람직하게는 약 90% 이상, 가장 바람직하게는 약 95% 이상인 콩 단백질 물질을 칭하는 것이다. 콩 단백질 적출물은, 용매 추출방식을 통해 오일을 제거한 시판되는 탈지 콩 플레이크 물질로 제조하는 것이 바람직하다. 콩 플레이크 물질을 알칼리 수용액, 통상적으로는 약 pH 6-10의 수산화 칼슘 또는 수산화 나트륨 용액으로 추출시키면, 플레이크의 불용성 섬유 및 플레이크의 셀룰로즈 물질로부터 분리된 콩 플레이크 물질의 수용성 성분 및 단백질을 함유한 추출물이 형성된다. 이어서, 상기 추출물을 산으로 처리함으로써 추출물의 pH를 단백질의 등전점 부근, 바람직하게는 약 4 내지 약 5의 pH, 가장 바람직하게는 약 4.4 내지 약 4.6의 pH까지 저하시켜 단백질을 침전화시킨다. 이어서, 이 단백질을 추출물로부터 분리한 후, 종래의 분리 및 건조 수단을 이용하여 건조시킴으로써 콩 단백질 적출물을 형성한다.

콩 분말, 콩 농축물, 및 콩 단백질 분리물은 콩 제품의 제조업자에 의해 시판되고 있다. 예를 들어, 콩 단백질 적출물은, 미국, 미네소타 63164, 세인트 루이스, 체커보드 스퀘어에 소재하는 프로테인 테크놀로지스 인터내쇼날, 인코오포레이티드(PTI)에서 상표명 Pro Cote 9000Z로 시판되고 있다.

본 발명의 단백질 접착제에 유용한 옥수수 단백질 물질로는 옥수수 글루텐 가루, 가장 바람직하게는 제인이 있다. 옥수수 글루텐 가루는, 종래의 옥수수 정제 과정을 통해 제조되며 이미 시판되고 있다. 옥수수 글루텐 가루는 약 50% 내지 약 60%의 옥수수 단백질 및 약 40% 내지 약 50%의 전분을 함유한다. 제인은, 옥수수 글루텐 가루를 묽은 알콜, 바람직하게는 묽은 이소프로판올로 추출시켜 제조한 시판되는 정제된 옥수수 단백질이다.

본 발명의 단백질 접착제에 사용되는 단백질 물질, 특히 콩 단백질 물질 또는 옥수수 단백질 물질은 변성시켜 단백질 접착제로서의 단백질 물질의 특성을 향상시키는 것이 바람직하다. 변성은, 종이 코팅중 단백질 물질의 단백질 접착제로서의 특성 또는 효용성을 향상시키는 것으로 당업계에 공지된 변성(modificaiton) 과정으로서, 그 예로는 단백질의 변성(denaturation) 및 가수분해, 아실화, 환원 및 산화과정이 있으나, 이들에 국한되는 것은 아니다.

단백질 물질을 변성시키고 가수분해 시키면, 결합제로서 단백질 물질을 함유한 코팅 조성물의 점토가 저하되고, 약 알칼리 용액중에 분산시켰을 때 단백질 물질의 접착 강도가 향상되며, 또한 단백질 물질의 열에 대한 민감성이 저하될 수 있다. 단백질 물질의 화학적 변성 및 가수분해법은 당업계에 잘 공지되어 있으며, 통상적으로는 단백질 물질을 원하는 정도로 변성시키고 가수분해시키기에 충분한 시간동안 pH 및 온도의 조절 조건하에 수용액 상태의 한종 이상의 알칼리 시약으로 단백질 물질을 처리하는 과정으로 구성된다. 단백질 물질이 단백질 접착제로서 사용될 수 있도록 화학적 변성 및 가수분해 시키는데 사용되는 통상적인 조건은, pH 약 11 내지 약 13; 온도 50℃ 내지 약 80℃; 및 시간 약 15분 내지 약 3시간이다. 이때 보다 높은 pH 및 온도 조건에서는, 단백질 물질의 변성 및 가수분해가 보다 급속히 이루어진다.

단백질 물질의 가수분해는, 단백질을 가수분해 시킬 수 있는 효소로써 단백질 물질을 처리함으로써 이룰 수 있다. 단백질 물질을 가수분해 시키는 많은 종류의 효소가 당업계에 공지되어 있는데, 그 예로는 균류 프로테아제, 펙티나아제, 락타아제, 및 키모트립신이 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 효소에 의한 가수분해는, 충분량의 효소, 통상적으로는 단백질 물질을 기준으로 하여 약 0.1 내지 약 10 중량%의 효소를 단백질 물질의 수성 분산액에 첨가한 후, 통상적으로 약 5℃ 내지 약 75℃의 온도, 및 약 3 내지 약 9의 pH의 조건하에 효소 및 단백질 분산액을 처리함으로써 이루어진다(상기 조건하에서는, 단백질 물질을 가수분해 시키기에 충분한 시간동안 효소가 활성을 띤다). 충분한 가수분해가 이루어진 후에는, 가열을 통해 효소를 불활성화시키고, 용액의 pH를 단백질 물질의 등전점 부근까지 조절함으로써 용액으로부터 단잭질 물질을 침전화시킨다.

본 발명의 단백질 접착제 종이 코팅 조성물의 단백질 물질을 아실화시키면, 단백질 접착제 코팅 조성물의 점도가 저하되고, 코팅 조성물중에 분산될 수 있는 단백질 물질의 양이 증가하고, 단백질 물질의 접착도가 향상되고, 코팅 조성물중의 단백질 물질의 분산성이 향상되며, 통상적인 코팅중에서의 단백질-안료 반응이 제어된다. 단백질 물질을 아실화 하여 안료 종이 코팅 조성물용의 단백질 접착제를 제조하는 방법은 당업계, 예를 들면 본문에 참고 인용된 미국 특허 제 2,862,918호, 제 2,932,589호(메이어외 다수) 및 제 4,474,694호(코코외 다수)에 공지되어 있는데, 상기 '918호 및 '589호 특허에는 가수분해 또는 부분 가수분해된 단백질 물질을 아실화 시키는 방법이 기재되어 있고; 상기 '694호 특허에는 거의 비-가수분해된 단백질 물질을 아실화시키는 방법이 기재되어 있다. 종이 코팅 조성물에 사용될 단백질 물질을 아실화시키는데 바람직하게 사용되는 아실화제는 카르복실산 무수물, 보다 바람직하게는 디카르복실산 무수물, 가장 바람직하게는 프탈산 무수물, 숙신산 무수물, 또는 말레산 무수물로서, 이들은 통상적으로 단백질 물질을 기준으로 하여 약 5 중량% 내지 약 10중량%의 양으로 단백질 물질 용액에 첨가된다. 단백질 물질은, 실온 이상 내지 약 95℃ 이하의 온도, 보다 바람직하게는 약 65℃ 이하의 온도하에, 약 pH 8 이상, 가장 바람직하게는 약 9 내지 약 10.5의 알칼리 용액중에서 아실화될 수 있다. 단백질 물질은, 단백질 물질을 상당히 아실화시키기에 충분한 시간동안 아실화 pH 및 온도 조건에서 아실화제로 처리한 후, 적당한 산성 시약을 이용하여 단백질 물질의 등전점 주위로 용액의 pH를 저하시킴으로써 아실화 용액으로부터 단백질 물질을 침전화시킨다.

바람직한 구체예에서, 본 발명에 따라 제조된 단백질 접착제 종이 코팅 조성물중의 단백질 물질은, 미국 특허 제 4,474,694호(코코외 다수)에 기재된 바와 같이 아실화시키기 전에 환원제로 처리한다. 환원제, 바람직하게는 티오글리콜산, 암모늄 티오글리콜레이트, 나트륨 설파이트, 또는 이산화 황은 단백질 물질의 이황화 결합을 분해시켜 단백질 물질을 펼침으로써 아실화에 유용한 단백질 부위를 보다 많이 제공해준다. 상기 '694호의 특허에는 비-가수분해된 또는 최소-가수분해된 단백질 물질을 환원시키는 방법이 기재되어 있는 한편, 본 발명의 단백질 접착제에 사용된 단백질 물질은, 가수분해 시킨 후 환원 및 아실화시킨 변성 단백질 물질일 수 있다.

본 발명의 단백질 접착제 종이 코팅 조성물중의 단백질 물질은 또한 산화시킬 수도 있다. 산화 과정에 의하면, 산화된 단백질 접착제를 함유한 종이 코팅 조성물의 저장 수명이 연장될 수 있고 종이 코팅 조성물의 색상이 개선될 수 있다. 종이 코팅 조성물중의 단백질 접착제로서 유용한 단백질 물질의 산화과정은, 예를 들어 본문에 참고 인용된 미국 특허 제 2,246,466호(쥴리안 및 말터) 및 미국 특허 제 4,961,788(크린스키외 다수)에 공지되어 있는데, 상기 특허 '466호에는 단백질 접착제로서 유용한 단백질 물질의 산화과정이 교시되어 있으며, 상기 '788호에는 카르복실화된 단백질 물질을 산화시켜 단백질 접착제를 제조하는 과정이 교시되어 있다. 단백질 물질을 산화시키는데 사용되는 산화제로는 종래의 산화제, 예를 들면 과산화수소, 과산화나트륨, 및 오존이 있다. 과산화수소는 단백질 물질을 기준으로 하여 약 3 중량% 내지 약 25중량%의 양으로, 단백직 물질을 산화시키는데 효과적인 시간동안, 효과적인 pH 및 온도하의 단백질 물질 알칼리 용액에 첨가하는 것이 바람직하다.

필요에 따라 단백질 물질을 다른 방식으로 변성시킬 수도 있으며, 본 발명의 단백질 접착제가 가수분해, 변성, 아실화, 환원 및 산화를 통해 변성된 단백질 물질, 및 비-변성된 단백질 물질에만 국한되는 것은 아니다.

단백질 접착제의 분산제는, 수용액중에서 2가의 양이온 및 하나이상의 음이온으로 해리되는 염기성 시약이다. 분산제는 알칼리 토 산화물 또는 알칼리 토 수산화물이 바람직하며, 가장 바람직한 것은 산화 칼슘(석회) 또는 수산화 칼슘(소화 석회)이다.

분산제는, 단백질 물질을 함유한 수용액의 pH를, 용액중에 단백질 물질을 상당히 가용화시키기에 충분한 수준까지 상승시킬 수 있는 양으로 단백질 접착제중에 존재한다. 분산제는, 단백질 접착제의 약 1 내지 약 20중량%의 양으로 단백질 접착제중에 존재하며, 바람직한 양은 단백질 접착제의 약 1 내지 약 10중량%이고, 가장 바람직한 양은 단백질 접착제의 약 2 내지 약 8중량%이다. 분산제는, 단백질 접착제가 분산되어 있는 거의 중성 pH의 물을 약 6.0 이상, 바람직하게는 약 8.5 이상의 pH, 가장 바람직하게는 약 pH 10.0 이상까지 상승시키는 것이 바람직하다.

단백질 접착제의 양이온 결합제는, 알칼리 수용액중의 이가 양이온을 착화시키거나 또는 침전화시킬 수 있는 화합물이다. 양이온 결합제는, 단백질 접착제 수용액중에서 분산제가 해리됨에 따라 생성된 유리 2가 양이온과 함께 불용성 또는 난용성염을 형성하거나 또는 착화될 수 있다. 필요에 따라, 양이온 결합제로는 한종이상의 착화제와 한종이상의 염 형성제의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직한 구체예에서의 양이온 결합제는, 알칼리 토 양이온, 가장 바람직하게는 칼슘 이온과 불용성 또는 난용성 염을 형성하거나 또는 이들을 킬레이트화시킬 수 있다.

양이온 결합제는, 단백질 접착제 수용액중에서 분산제를 해리시킴에 따라 생성된 이가 양이온을 착화시킬 수 있는 킬레이트제일 수도 있다. 킬레이트제는 단백질 물질과 분산제로 구성된 알칼리 수용액중에서 가용성을 띠어야 한다. 양이온 결합제로서 사용하기에 바람직한 킬레이트제로는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), EDTA 알칼리 염, 바람직하게는 나트륨 및 칼륨 EDTA 염, 가장 바람직하게는 EDTA 테트라소듐염, 구연산 및 이것의 알칼리 염, 바람직하게는 니트륨 시트레이트, 알칼리 인산염(예, 트리소듐 인산염 및 트리포타슘 인산염), 및 알킬리 폴리인산염(예, 나트륨 헥사메타포스페이트 및 칼륨 헥사메타포스페이트)이 있다. 특히 바람직한 킬레이트제는 EDTA 테트라소듐 염 및 트리소듐 인산염이다.

양이온 결합제는 또한, 단백질 접착제 수용액중에서 분산제가 해리됨에 따라 생성된 이가 양이온과 함께 수성 알칼리 매질중에서 불용성 또는 난용성 염을 형성할 수 있는 염-형성제로 작용할 수도 있다. 염-형성제로는, 분산제로부터 해리된 2가 양이온과 함께 염을 형성하는 알칼리 양이온 및 음이온으로 해리되는 알칼리 금속 염이 바람직하다. 적당한 염-형성 양이온 결합제로는 탄산 나트륨; 중탄산 나트륨; 규산 나트륨; 인산염, 바람직하게는 트리소듐 인산염, 트리포타슘 인산염, 디소듐 인산염, 디포타슘 인삼염, 인산 나트륨, 및 인산 칼륨; 인산; 탄산 칼륨; 및 중탄산 칼륨이 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 염-형성제로는 알칼리 금속 탄산염(예, 탄산 나트륨 또는 탄산 칼륨)이 가장 바람직한데, 이들은 수산화 칼슘 또는 산화칼슘 분산제의 칼슘 양이온과 함께 탄산 칼슘염을 형성한다.

양이온 결합제는, 용액중에서 단백질 물질과 겔을 형성하는데 유용한 이가 양이온의 농도를 저하시킴으로써, 단백질 물질 및 단백질 접착제의 분산제를 함유한 수용액중에서 2가 양이온에 의해 겔이 형성되는 것을 억제시키는데 효과적인 양으로 단백질 접착제중에 존재한다. 구체적 종이 코팅 용도에서 종이 코팅 조성물에 허용적인 겔의 양에 의해, 그 용도의 단백질 접착제중에 요구되는 양이온 결합제의 최소량이 결정될 것이다. 하기에서 보다 상세히 기재될 허용적인 140메쉬의 겔 수준은 50㎖(겔)/100g(건성 단백질 접착제) 이상일 수도 있으나, 바람직한 140메쉬의 겔 수준은 약 3㎖(겔)/100g(건성 단백질 접착제)이고, 약 1㎖(겔)/100g(건성 단백질 접착제)이 가장 바람직하다. 일부 양이온 결합제는 그외 다른 것들보다도 효과적이기 때문에, 양이온 결합제의 필요량은 또한 양이온을 결합시키는데 사용되는 제제(들)에 따라 좌우된다. 통상적으로, 개별 화합물 또는 화합물들의 혼합물 형태의 양이온 결합제는, 건성 단백질 접착제 조성물을 기준으로 하여 약 0.5 내지 약 20중량%의 양으로 단백질 접착제 조성물중에 존재하며, 가장 바람직하게는 건성 단백질 접착제 조성물을 기준으로 하여 약 4중량% 내지 약 10중량%로 존재한다.

본 발명의 단백질 접착제는, 단백질 물질, 분산제, 및 양이온 결합제를 건식 배합하거나 또는 이들 성분들을 수용액중에서 혼합하는 방식을 통해 혼합함으로써 제조한다. 분산제, 양이온 결합제, 또는 이들 양 성분은, 건식 과립 또는 분말 물질을 배합하는 종래의 시설(예, 리본 또는 회전식 건성 분말 배합기)을 사용하여 단백질 물질과 건식 배합할 수도 있다. 단백질 접착제 성분중 단백질 물질과 건식-배합되지 않은 임의의 성분은 이후에, 단백질 물질의 수성 슬러리에 첨가함으로써 단백질 접착제 용액을 형성한다.

단백질 접착제 성분들을 건식 배합하거나 또는 성분들을 각각 수용액에 첨가함으로써 단백질 접착제 용액을 제조하고, 이로써 단백질 접착제 용액 및 종이 코팅 안료로부터 종이 코팅 조성물을 제조할 수도 있다. 종이 코팅 조성물은, 본 발명에 따라 제조된 단백질 접착제 용액에 종이 코팅 안료를 첨가하거나, 본 발명의 건식-배합된 단백질 접착제를 안료-함유 수용액에 첨가하거나, 또는 단백질 접착제 수용액을 안료-함유 수성 슬러리와 혼합함으로써 제조할 수도 있다. 안료와 혼합하기 전에 단백질 접착제 물질을 제조함으로써, 단백질 물질이 수용액중에 보다 용이하게 분산될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

단백질 접착제 용액은, 단백질 물질, 분산제, 및 양이온 결합제를 수용액(종이 코팅 안료를 함유할 수도 있음)에 첨가한 후, 단백질 물질을 용해시키기에 충분한 시간동안 및 충분한 온도에서 상기 용액을 기계적으로 전단시킴으로써 제조할 수 있다. 단백질 접착제를 수용액에 첨가하되, 단백질 접착제 용액이 약 40중량% 이하(단백질 접착제 용액 기준)의 단백질 접착제, 보다 바람직하게는 약 10중량% 내지 약 30중량%, 가장 바람직하게는 약 15중량% 내지 약 20중량%를 함유하도록 첨가하는 것이 바람직하다. 단백질 물질은 각종 조건하에서 단백질 접착제 용액중에용해될 수 있긴 하나, 이 용액은 약 20℃ 내지 약 90℃의 온도, 가장 바람직하게는 약 45℃ 내지 약 65℃의 온도하에 약 5 분 내지 약 60분동안 교반함으로써 단백질 물질을 용해시키는 것이 바람직하다. 용액의 기계적 전단과정은, 교반 탱크와 같은 용액 혼합용의 임의의 통상적 수단을 통해 수행한다. 단백질 접착제 용액의 pH는 약 pH 6.0 이상, 보다 바람직하게는 약 pH 8.5 이상, 가장 바람직하게는 약 pH 8.5 내지 약 pH 11.5이다.

안료-함유의 종이 코팅 조성물을 제조하는 데 있어서 본 발명의 단백질 접착제와 함께 사용되는 안료는, 그러한 종이 코팅 조성물을 제조하는데 사용되는 임의의 통상의 안료일 수 있다. 본 발명의 단백질 접착제와 함께 사용될 수 있는 통용되는 안료로는 탄산 칼슘, 새틴 화이트, 이산화 티탄 및 점토가 있다. 종이 코팅 조성물은, 안료 및 단백질 접착제를 완전히 혼합하여 안료가 단백질 접착제 용액 전체에 걸쳐 균일하게 분포하도록 제조한다. 양이온 결합제는, 양이온에 의해 형성된 단백질 겔의 양을 감소시키는 것이외에도, 종이 코팅 조성물중의 유리 2가 양이온의 농도를 감소시킴으로써 2가 양이온에 의한 안료의 응집을 억제시킨다.

하기 실시예는 본 발명의 구체적인 비-제한적 구체예를 제시한 것이다.

하기 실시예에서는, 본 발명에 따라 제조된 단백질 접착제 수용액의 140 메쉬의 겔, 325메쉬의 겔, 및 점도를 측정하였다. 140메쉬의 겔 및 325메쉬의 겔 값은, 단백질 접착제 수용액중에 형성된 겔의 양을 지시하는 것이다. 단백질 접착제 용액에 바람직한 140메쉬 겔의 수준은 3㎖(겔)/100g(건성 단백질 접착제) 또는 그 미만이며, 가장 바람직한 수준은 1㎖(겔)/100g(건성 단백질 접착제) 또는 그 미만이다.

500g의 단백질 접착제 용액을, 140호 메쉬의 스크린(미국 표준)을 통해 부은 후 다시 325호 메쉬의 스크린(미국 표준)을 통해 부어서 각 스크린을 통과할 수 없는 겔을 수거함으로써 140메쉬 겔 및 325메쉬 겔의 수준을 측정하였다. 각 스크린상에 보유된 겔은, 눈금 겔 측정 계량기가 상부에 설치된 별도의 원추형 원심분리관으로 수거하였다. 수거된 겔은 약 10분동안 약 1800 rpm에서 원심분리시키고, 원심분리관내 겔의 양은 컵의 눈금으로 계측하였다. 건성 단백질 접착제 100g에 대해 판독하였다.

각 단백질 접착제 용액의 점도(센티포와즈)는, 60rpm 및 25℃에서 브룩필드 LVT 점도계(매세츄세츠, 스토우톤 소재의 브룩필드 엔지니어링 래보러토리즈 인코오포레이티드에서 시판)를 사용하여 측정하였다.

실시예 1

환원, 부분 가수분해, 및 아실화를 통해 변성시킨 콩 단백질 적출물질을 제조함으로써, 본 발명의 단백질 접착제용의 단백질 물질을 제공하였다. 약 pH 10-11의 알칼리 수용액, 바람직하게는 수산화 칼슘 또는 수산화 나트륨 및 물로 구성된 수용액으로 탈지 콩 플레이크 또는 콩 분말을 추출하여, 불용성 섬유로부터 단백질 및 탄수화물을 추출시켰다. 단백질 물질의 중량을 기준으로 하여 약 0.5 내지 약 1중량%의 암모늄 티오글리콜레이트를 추출물에 첨가하여 단백질 함량을 감소시켰다. 이어서, 암모늄 티오글리콜레이트를 첨가하여 환원시킨 후 추출물을 약 2 내지 3분동안 교반하였다.

환원시킨 후, 약 9중량%의 수산화 나트륨(단백질 물질 기준)을 추출물에 첨가하고, 이 추출물을 약 30분동안 약 60℃ 내지 65℃의 온도로 가열함으로써 단백질 용액중의 단백질을 부분 가수분해시켰다. 가수분해 시킨 후, 단백질 물질의 약 6 내지 약 7중량%의 프탈산 무수물을 첨가하여 단백질 물질을 아실화시켰다. 단백질 물질의 아실화는, 약 60℃ 내지 약 65℃에서 약 30분동안 수행하였다. 아실화 이후에는, 황산을 이용하여 상기 용액을 단밸질 물질의 등전점(약 pH 4) 부근으로 산성화시킴으로써 변성 단백질 물질을 침전화시켰다. 침전된 변성 단백질 물질은 원심분리를 통해 농축시킨 후 건조시켰다.

상기 변성 단백질 물질을 이용하여 2개의 비교용 단백질 접착제 샘플을 제조하였다. 제 1 비교용 단백질 접착제 샘플은, 68g의 변성 단백질 물질을 수산화 나트륨 수용액(pH 10)중에 분산시켜서 총 중량이 약 500g인 용액으로 제조하였다. 이어서 수산화 나트륨 단백질 용액을 교반한 후 약 30분동안 약 60℃로 가열함으로써 용액중에 단백질을 분산시킨 뒤, 아이스 배스내에서 약 25℃로 냉각시켰다. 제 2 비교용 단백질 접착제 샘플은, 68g의 변성 단백질 물질과 2.85g의 수산화 칼슘을 건식 배합한 후 건식-배합된 단백질/수산화 칼슘에 물을 첨가함에 따라 전체 용액 중량이 약 500g이고 pH가 약 10인 용액으로 제조하였다. 이어서, 수산화 칼슘 단백질 용액을 교반한 후 약 30분동안 약 60℃에서 가열함으로써 용액중에 단백질을 분산시킨 뒤, 아이스 배스내에서 냉각시켰다.

비교용의 수산화 나트륨 샘플은, 원하는 140메쉬 겔, 325메쉬 겔 및 점도 특성을 가진 잘-분산된 단백질 접착제를 형성하였다. 비교용의 수산화 칼슘 샘플은 과량의 겔을 함유한 단백질 접착제를 형성하였다. 본 발명에 따라 제조된 몇종의 단백질 접착제를 2개의 비교용 샘플과 비교하여 측정함으로써, 종이 코팅 용도에 사용하는데 있어서 본 발명의 단백질 접착제의 적합성을 결정하였다.

본 발명에 따라 몇종의 단백질 접착제 샘플을 제조하였다. 이들 각 접착제는 68g의 변성 단백질 물질, 2.85g의 수산화 칼슘, 및 선택된 양이온 결합제를 건식 배합하여 제조하였다. 샘플중의 양이온 결합제는 각각 4.1g의 탄산 나트륨(Na₂CO₃); 5.5g의 탄산 칼륨(K₂CO₃); 16g의 EDTA:4Na; 5g의 규산 나트륨(Na₂SiO₃); 6g의 트리소듐 인산염(TSP); 3.4g의 탄산 나트륨 및 1.1g의 트리소듐 인산염(Na₂CO₃/TSP); 및 6g의 트리소듐 인산염 및 2.8g의 EDTA:4Na(TSP/EDTA:4Na)였다. 각 단백질 접착제 샘플에 물을 첨가하여 각각 총 중량이 500g인 단백질 접착제 용액을 제조하였다. 각 단백질 접착제 샘플 용액을 약 60℃에서 약 30분동안 가열하여 용액중에 단백질 물질을 분산시킨 후, 상기 용액을 아이스 배스내에서 약 25℃로 냉각시켰다.

비교용 단백질 접착제 샘플의 140메쉬 겔, 325메쉬 겔 및 점도는 상기된 바와 같이 측정하였다. 결과는 표 1에 제시한다.

샘플	140메쉬의 겔(㎖/100g)	325메쉬의 겔(㎖/100g)	60rpm, 25℃에서의 점도 (cps)
비교 샘플 1(분산제; NaOH)	0.6	0.6	64
비교 샘플 2(분산제; Ca(OH)₂)	71.0	14.0	635
Na₂CO₃(분산제; Ca(OH)₂)	1.1	0.9	78
K₂CO₃(분산제; Ca(OH)₂)	0.8	0.8	79
EDTA:4Na(분산제; Ca(OH)₂)	0.5	0.7	177
Na₂SiO₃(분산제; Ca(OH)₂)	2.0	1.5	174
TSP(분산제; Ca(OH)₂)	1.6	1.2	127
Na₂CO₃/TSP(분산제; Ca(OH)₂)	0.6	0.7	93
TSP/EDTA:4Na(분산제; Ca(OH)₂)	0.9	0.7	135

수산화 칼슘 분산제 및 양이온 결합제를 함유한 각 단백질 접착제 샘플은, 수산화 칼슘 분산제만을 함유한 비교용 단백질 접착제에 비해 겔 함량이 상당히 감소하였으며, 수산화 나트륨 분산제를 함유한 비교용 단백질 접착제와는 바람직한 대조를 보였다. 수산화 칼슘/양이온 결합제의 단백질 접착제는 모두 140메쉬 겔 수준이 3.0㎖/100(건성 단백질 접착제)로서 바람직한 최대 겔 한계치 이하였으며, 몇종의 바람직한 단백질 접착제의 140메쉬의 겔 수준은 1.0㎖/100g(건성 단백질 접착제) 이하였다.

실시예 2

3개의 다른 변성 콩 단백질 물질을 제조한 후, 분산제가 수산화 칼슘이고 양이온 결합제가 탄산 나트륨과 트리소듐 인산염의 혼합물인 본 발명의 단백질 접착제 조성물과 140메쉬의 겔 수준, 325메쉬의 겔 수준 및 점도면에서 테스트하였다. 제 1 단백질 물질은, 상기 실시예 1에 기재된 바와 같이 환원시키고, 부분 가수분해시킨 후 아실화시켜 제조한 단백질 물질이었다. 제 2 단백질 물질은, 제 2 단백질 물질을 가수분해시키지 않은 점을 제외하고는 제 1 단백질 물질과 동일한 방식으로 제조한 환원되고, 비-가수분해되며 아실화된 단백질이었다. 제 3 단백질 물질은, 가수분해에 의해서만 변성된 단백질 적출물이었다. 제 3 단백질 물질은, 탈지 콩 플레이크를 pH 약 11 내지 약 12.5인 알칼리 수용액으로 추출함으로써 제조하였다. 이 추출물을 약 90분동안 약 60∼65℃로 가열함으로써 단백질 물질을 완전히 가수분해 시킨 후, 황산을 이용하여 추출물을 약 pH 4로 산성화시킴으로써 상기 가수분해된 단백질 물질을 침전화시켰다. 이어서, 침전화된 제 3 단백질 물질을 추출물로부터 분리한 후 건조시켰다.

비교용 단백질 접착제 샘플은 3개의 각 변성된 단백질 물질로 제조하였다. 제 1 비교용 샘플(비교 샘플 1)은, 68g의 제 1 단백질 물질을 2.9g의 수산화 칼슘과 건식-혼합함으로써 제조하였다. 제 2 및 제 3 비교용 샘플(각각 비교 샘플 2 및 비교 샘플 3)은, 제 2 및 제 3 의 단백질 물질 각 68g을 3g의 수산화 칼슘과 건식-혼합함으로써 제조하였다. 각 건식-혼합된 단백질 접착제 비교 샘플에 물을 첨가하여, 총 중량이 500그램인 용액을 제조하였다. 각 비교 샘플을 약 30분동안 약 60℃로 가열함으로써 샘플 용액중에 단백질 물질을 분산시킨 후 아이스 배스내에서 약 25℃로 냉각시켰다.

본 발명에 따른 단백질 접착제 샘플은 각각 3개의 변성된 단백질 물질로 제조하였다. 비교용 샘플 1에 따른 샘플은, 68g의 제 1 단백질 물질, 2.9g의 수산화 칼슘, 4.1g의 탄산 나트륨, 및 1.3g의 트리소듐 인산염을 건식 혼합한 후, 이 건식-혼합된 물질에 물을 첨가하되 총 샘플 중량이 500g이 되도록 첨가함으로써 제조하였다(샘플 1) . 비교 샘플 2 및 3 각각에 상응하는 2개의 다른 샘플은, 68g의 제 2 및 제 3 단백질 물질을 각각 4.3g의 수산화 칼슘, 4.3g의 탄산 나트륨, 및 1.4g의 트리소듐 인산염과 각각 건식-혼합한 후, 각 샘플의 건식-혼합된 물질에 물을 첨가하되, 총 샘플 중량이 500g이 되도록 첨가함으로써 제조하였다(샘플 2 및 샘플 3). 이어서, 이들 샘플을 약 30분동안 약 60℃로 가열함으로써 각 샘플 용액중에 단백질 물질을 분산시킨 후 아이스 배스내에서 약 25℃로 냉각시켰다.

비교 샘플 1-3 및 상응하는 샘플 1-3의 140메쉬 겔, 325메쉬 겔 및 점도를 측정한 후 비교하였다. 그 결과는 하기 표 2에 제시하였다.

샘플	140메쉬의 겔(㎖/100g)	325메쉬의 겔(㎖/100g)	60rpm, 25℃에서의 점도 (cps)
비교 샘플 1(환원, 부분 가수분해 및 아실화 시킨 것)	71.0	14.0	635
샘플 1(환원, 부분 가수분해, 아실화 시킨 것)	0.9	0.9	85
비교 샘플 2(환원 및 아실화 시키되, 가수분해 시키지 않은 것)	과량	52.0	36 (단백질은 용해되지 않음)
샘플 2(환원 및 아실화시키되, 가수분해시키지 않은 것)	18.0	15.0	4840
비교 샘플 3(완전 가수분해시킨 것)	45.0	7.0	499
샘플 3(완전 가수분해 시킨 것)	1.6	1.4	58

본 발명에 따른 양이온 결합제를 포함하는 각 단백질 접착제(샘플 1-3)은, 물에 각 단백질 접착제를 수산화 칼슘과 함께 분산시켰을 경우, 접착제중 단백질 물질의 변성 방식과는 무관하게, 본 발명과 유사하게 변성된 단백질 물질을 함유하되 양이온 결합제는 함유하지 않은 단백질 접착제(비교 샘플 1-3)보다 겔 함량이 낮았다.

실시예 3

본 발명에 따라 제조된 단백질 접착제(약 pH 8.5 및 pH 11.5)의 효과를 측정하였다. 상기 실시예 1에 기재된 바와 같이 변성 단백질 물질을 제조하였다. 3개의 비교 단백질 접착제 샘플은, 3개의 68g의 단백질 물질을 4.0g(비교 샘플 1), 2.4g(비교 샘플 2), 또는 2.9g(비교 샘플 3)의 수산화 칼슘과 건식-혼합한 후 이 건식-혼합물을 총 용액 중량이 500g이 되도록 수중에 분산시킴으로써 제조하였다. 이어서, 각 샘플을 약 60℃로 약 30분동안 가열함으로써 용액중에 단백질 물질을 분산시킨 후, 아이스배스내에서 약 25℃의 온도로 냉각시켰다. 샘플의 pH는 각각 약 8.5, 10.1 및 11.5였다.

본 발명의 단백질 접착제의 3개 샘플은, 68g의 변성 단백질 물질을 (1) 1.8g의 수산화 칼슘, 2.6g의 탄산 나트륨, 및 0.9g의 트리소듐 인산염(샘플 1); 2) 2.9g의 수산화 칼슘, 4.1g의 탄산 나트륨 및 1.3g의 트리소듐 인산염(샘플 2); 또는 3) 3.8g의 수산화 칼슘, 5.4g의 탄산 나트륨 및 1.8g의 트리소듐 인산염(샘플 3)과 건식-혼합함으로써 제조하였다. 각 샘플을, 총 용액 중량이 500g이 되도록 물에 분산시켰다. 이어서, 샘플을 약 30분동안 60℃로 가열함으로써 단백질 물질을 용액중에 분산시킨 후 약 25℃로 냉각시켰다. 샘플의 pH는 각각 약 8.5, 10.2, 및 11.3이었다.

비교용의 단백질 접착제 샘플 및 본 발명의 단백질 접착제 샘플의 140메쉬 겔, 325메쉬 겔 및 점도를 측정하였다. 그 결과는 표 3에 제시한다.

샘플	140메쉬의 겔(㎖/100g)	325메쉬의 겔(㎖/100g)	60rpm, 25℃에서의 점도 (cps)
비교 샘플 1(pH 8.5)	181.0	75.0	195
비교 샘플 2(pH 10.1)	71.0	14.0	635
비교 샘플 3(pH 11.5)	14.0	3.0	219
샘플 1(pH 8.5)	13.6	2.4	123
샘플 2(pH 10.2)	0.9	0.9	85
샘플 3(pH 11.3)	1.3	0.8	77

단백질 분산제로서 수산화 칼슘을 사용한 경우에는, 양이온 결합제를 함유한 각 단백질 접착제 샘플이, 양이온 결합제를 함유하지 않은 유사한 pH 수준하의 단백질 접착제 샘플보다 낮은 겔 함량을 가진 단백질 접착제 용액을 형성한다는 것이 명백히 밝혀졌다. 겔 함량도 역시, 양이온 결합제-함유 단백질 분산제에 있어서 pH 8.5인 것에 비해 약 pH 10.2 및 11.3인 것이 보다 낮았다.

당업자는, 본 발명의 영역에서 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명을 다양하게 변경시킬 수 있음을 알 것이다. 본 발명은 설명을 위해 개시된 구체예의 세부사항에 의해 국한되기 보다는 첨부된 청구범위 및 이의 등가물의 영역에 의해서만 국한된다.

본 발명에 따른 양이온 결합제를 포함하는 각 단백질 접착제는, 접착제중 단백질 물질의 변성 방식과는 무관하게, 본 발명과 유사하게 변성된 단백질 물질을 함유하되 양이온 결합제는 함유하지 않은 단백질 접착제보다 낮은 겔 함량을 보인다.

Claims

종이 코팅 조성물중에 접착제 결합제로서 사용하기에 효과적인 단백질 물질;

단백질 접착제 조성물을 함유한 수용액의 pH를, 상기 용액중에 상기 단백질 물질을 실질적으로 용해시키기에 충분한 수준으로 조절하는데 효과적인 양으로 상기 단백질 물질과 혼합된, 2가 양이온을 함유한 염기성 시약인 분산제; 및

단백질 접착제 조성물을 함유한 수용액중에서 2가 양이온에 의해 단백질 겔이 형성되는 것을 억제하는데 효과적인 양으로 상기 단백질 물질 및 상기 분산제와 혼합된 양이온 결합제를 포함하는 단백질 접착제 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 단백질 물질이 식물성 단백질 물질인 단백질 접착제 조성물.
제 2 항에 있어서, 상기 식물성 단백질 물질이 콩 단백질 물질인 단백질 접착제 조성물.
제 3 항에 있어서, 상기 콩 단백질 물질이 콩 단백질 분리물, 콩 단백질 농축물, 콩 분말, 또는 이들의 혼합물인 단백질 접착제 조성물.
제 4 항에 있어서, 상기 콩 단백질 물질이, 환원, 가수분해, 아실화, 산화 또는 이들의 조합 방식을 통해 변성된 콩 단백질 물질인 단백질 접착제 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 단백질 물질이 상기 단백질 접착제 조성물의 약 60 내지 약 95중량%의 양으로 존재하는 단백질 접착제 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 분산제가 산화 칼슘 또는 수산화 칼슘인 단백질 접착제 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 분산제가 상기 단백질 접착제 조성물의 약 1 내지 약 10중량%의 양으로 존재하는 단백질 접착제 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 양이온 결합제가 킬레이트제, 염-형성제, 또는 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되고; 상기 킬레이트제는 이가 양이온을 킬레이트화시킬 수 있는 것이며; 상기 염-형성제는 2가 양이온과 함께, 알칼리 수용액중에 거의 불용성인 염을 형성할 수 있는 것인 단백질 접착제 조성물.
제 9 항에 있어서, 상기 양이온 결합제가 에틸렌디아민테트라아세트산; 에틸렌디아민테트라아세트산 테트라소듐염을 비롯한 에틸렌디아민테트라아세트산의 알칼리 염; 구연산; 구연산 알칼리 염; 트리소듐 인산염, 트리포타슘 인산염, 디소듐 인산염, 디포타슘 인산염, 인산 나트륨 및 인산 칼륨을 비롯한 인산염; 인산; 나트륨 헥사메타인산염 및 칼륨 헥사메타인산염을 비롯한 알칼리 인산염; 탄산 나트륨; 중탄산 나트륨; 규산 나트륨; 탄산 칼륨; 중탄산 칼륨; 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되는 단백질 접착제 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 양이온 결합제가 상기 단백질 접착제 조성물중에 약 0.5 내지 약 20중량%(단백질 접착제 조성물 기준)의 양으로 존재하는 단백질 접착제 조성물.
종이 코팅 조성물중에 접착 결합제로서 사용하기에 효과적인 콩 단백질 물질;

단백질 접착제 조성물을 함유한 수용액의 pH를, 상기 용액중에 상기 콩 단백질 물질을 실질적으로 용해시키기에 충분한 수준으로 조절하는데 효과적인 양으로 상기 단백질 물질과 혼합된 수산화칼륨; 및

상기 단백질 접착제 조성물을 함유한 수용액중에 칼슘 이온에 의한 단백질 겔이 형성되는 것을 억제하는데 효과적인 양으로, 상기 콩 단백질 물질 및 상기 수산화 칼슘과 혼합된 칼슘 결합제를 포함하는 단백질 접착제 조성물.
제 12 항에 있어서, 상기 콩 단백질 물질이 콩 단백질 분리물, 콩 단백질 농축물, 콩 분말, 또는 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되는 단백질 접착제 조성물.
제 13 항에 있어서, 상기 콩 단백질 물질이, 환원, 가수분해, 아실화, 산화 또는 이들의 조합 방식을 통해 변성된 것인 단백질 접착제 조성물.
제 12 항에 있어서, 상기 칼슘 결합제가 칼슘 이온 킬레이트제, 칼슘 이온과 함께 알칼리 수용액중에 거의 불용성인 염을 형성할 수 있는 제제, 또는 이들의 혼합물인 단백질 접착제 조성물.
제 15 항에 있어서, 상기 칼슘 결합제가 에틸렌디아민테트라아세트산; 에틸렌디아민테트라아세트산 테트라소듐염을 비롯한 에틸렌디아민테트라아세트산의 알칼리 염; 구연산; 구연산 알칼리 염; 트리소듐 인산염, 트리포타슘 인산염, 디소듐 인산염, 디포타슘 인산염, 인산 나트륨 및 인산 칼륨을 비롯한 인산염; 인산; 나트륨 헥사메타인산염 및 칼륨 헥사메타인산염을 비롯한 알칼리 인산염; 탄산 나트륨; 중탄산 나트륨; 규산 나트륨; 탄산 칼륨; 중탄산 칼륨; 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되는 단백질 접착제 조성물.
종이 코팅 조성물중에 접착 결합제로서 사용하기에 적당한 단백질 물질을 제공하는 단계;

상기 단백질 물질을 함유한 수용액의 pH를, 상기 용액중에 상기 단백질 물질을 실질적으로 용해시키기에 충분한 수준으로 조절하는데 효과적인 양의, 2가 양이온을 함유한 염기성 시약인 분산제를 제공하는 단계;

상기 단백질 물질 및 상기 분산제를 함유한 수용액중에 2가 양이온에 의한 단백질 겔이 형성되는 것을 억제하기에 효과적인 양의 양이온 결합제를 제공하는 단계; 및

상기 단백질 물질, 분산제, 및 양이온 결합제를 혼합하여 단백질 접착제를 제조하는 단계를 포함하는 종이 코팅 조성물용 단백질 접착제의 제조방법.
제 17 항에 있어서, 상기 콩 단백질 물질이 콩 단백질 분리물, 콩 단백질 농축물, 콩 분말, 또는 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되는 방법.
제 18 항에 있어서, 상기 콩 단백질 물질이, 환원, 가수분해, 아실화, 산화 또는 이들의 조합 방식을 통해 변성된 단백질 물질인 방법.
제 17 항에 있어서, 상기 분산제가 산화 칼슘 또는 수산화 칼슘인 방법.
제 17 항에 있어서, 상기 양이온 결합제가 킬레이트제, 염-형성제, 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되고; 상기 킬레이트제는 이가 양이온을 킬레이트화시킬 수 있는 것이며; 상기 염-형성제는 2가 양이온과 함께, 알칼리 수용액중에 실질적으로 불용성인 염을 형성할 수 있는 것인 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 양이온 결합제가 에틸렌디아민테트라아세트산; 에틸렌디아민테트라아세트산 테트라소듐염을 비롯한 에틸렌디아민테트라아세트산의 알칼리 염; 구연산; 구연산 알칼리 염; 트리소듐 인산염, 트리포타슘 인산염, 디소듐 인산염, 디포타슘 인산염, 인산 나트륨 및 인산 칼륨을 비롯한 인산염; 인산; 나트륨 헥사메타인산염 및 칼륨 헥사메타인산염을 비롯한 알칼리 인산염; 탄산 나트륨; 중탄산 나트륨; 규산 나트륨; 탄산 칼륨; 중탄산 칼륨; 및 이들의 혼합물로 구성된 군중에서 선택되는 방법.
제 17 항에 있어서, 상기 단백질 물질이 상기 단백질 접착제중에 상기 단백질 접착제의 약 60 내지 약 95중량%의 양으로 존재하고; 상기 분산제는 상기 단백질 접착제의 약 1 내지 약 10중량%의 양으로 존재하며; 상기 양이온 결합제는 상기 단백질 접착제의 약 0.5 내지 약 20중량%의 양으로 존재하는 방법.
제 17 항에 있어서, 상기 단백질 물질, 상기 분산제, 및 상기 양이온 결합제를 수중에서 혼합하여 상기 단백질 접착제 수용액을 형성시키는 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 단백질 접착제가 상기 수용액의 약 40중량% 이하를 구성하는 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 단백질 접착제가 상기 수용액의 약 15 내지 약 20중량%를 구성하는 방법.
제 24 항에 있어서, 종이를 코팅하는데 적합한 안료를 상기 단백질 접착제 수용액에 첨가함으로써 종이 코팅 조성물을 형성하는 단계를 부가로 포함하는 방법.
제 17 항에 있어서, 상기 단백질 물질, 상기 분산제, 및 상기 양이온 결합제를, 종이 코팅에 적합한 안료를 함유한 종이 코팅 수용액중에서 혼합하는 방법.