PL232698B1 - Kompozycja sanityzująca do wyrobów papierniczych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja sanityzująca do wyrobów papierniczych. W aktualnie stosowanych technologiach produkcji papierów charakteryzujących się wodotrwało-ścią, powszechne jest wykorzystywanie jako dodatku do masy papierniczej żywic, głównie poliamidowo-epichlorohydrynowych, stosowanych jako klej dyspersyjny i środek mocujący na mokro. Dodatek ten zapewnia wodoutrwalenie papieru, ale jednocześnie wyklucza efektywną energetycznie możliwość recyklingu papieru standardowymi metodami papierniczymi. W przemyśle papierniczym znane są różne środki i metody otrzymania papierów o właściwościach antybakteryjnych. Z opisów patentowych US20140004166 i US20140004166 znane jest wykorzystanie gemini sur-faktantów jako emulsyfikatorów nanoszonej fazy ciekłej w procesie produkcji nawilżanych chusteczek higienicznych, natomiast w patencie US7906172 opisano wykorzystania detergentów, w tym gemini surfaktantów, do tworzenia cząstek nanoszonych na materiały włókniste, w tym na papier. Z opisu patentowego CN105256640 znany jest sposób wytwarzania włókien antybakteryjnych z dodatkiem chitozanu. Włókna te dodawane są do masy papierniczej w celu otrzymania papieru o właściwościach antybakteryjnych. Natomiast z opisu CN104472286 znany jest sposób otrzymywania papieru o właściwościach antybakteryjnych przez dodatek chitozanu bezpośrednio do masy papierniczej.

Znane jest z patentu CN103321091 wytwarzania jednorazowych naczyń papierowych powlekanych kompozycją chitozanowo-żelatynową w celu zwiększenia ich trwałości w trakcie użytkowania przy jednoczesnym otrzymaniu produktu biodegradowalnego, nietoksycznego, nieszkodliwego, bezpiecznego i przyjaznego dla środowiska. Z opisu patentowego CNI04863016 znana jest metoda otrzymywania papieru toaletowego, w której właściwości antybakteryjne produktowi nadawano są poprzez dodatek mieszaniny chitozanu i trehalozy. Z patentów: CN105200856, CN105165892, KR201500800346 i CN103590285 znane są metody otrzymywania papierów o właściwościach antybakteryjnych poprzez powlekanie ich mieszankami chi-tozanu i nanocząstek srebra lub tlenku tytanu. Z opisu WO2011012934 znany jest sposób powlekania materiałów celulozowych (papierów i materiałów tekstylnych) homogeniczną mieszaniną celulozy bakteryjnej i chitozanu. Powlekanie powierzchni materiałów celulozowych taką mieszanką znacznie poprawia właściwości mechaniczne, optyczne, barierowe i antybakteryjne. Z patentów TW201102473 i CN101265677 znane jest nanoszenia na powierzchnie papierowe wodnego roztworu chitozanu lub pochodnej chitozanu (2-hydroxypropytrimethylammonium chloride chitosan) poprzez ich rozpylenie na powierzchni papieru.

Celem wynalazku było opracowanie kompozycji sanityzującej do wyrobów papierniczych, to znaczy kompozycji eliminującej możliwie dużą liczbę mikroorganizmów, zapewniającej jednocześnie odpowiednie parametry zrywalności papieru na mokro przy krótkotrwałym kontakcie z wodą oraz możliwość recyklingu w procesach rozwłókniania w środowisku wodnym.

Kompozycję sanityzującą do wyrobów papierniczych według wynalazku, stanowi wodny roztwór zawierający 0,1-3% wagowych skrobi lub jej pochodnych, 0,05-1% wagowego alginianu sodu, 0,061,2% wagowego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 50000-400000 i stopniu deacetylacji 75-95%, w postaci soli kwasu mlekowego lub solnego oraz 0,1-6% wagowych gemini surfaktantów w postaci bromków polimetyleno-a,ro-bis(N,N-dimetylo-N-dodecyloamoniowych).

Chitozan zawarty w kompozycji zapewnienia powlekanym wyrobom papierniczym odpowiednie parametry wytrzymałościowe w kontakcie z wodą, eliminując tym samym konieczność stosowania żywic. Ponadto chitozan nadaje kompozycji właściwości antybakteryjne, natomiast Gemini surfaktanty wzmacniają antybakteryjne działanie chitozanu. Zastosowanie alginianu umożliwia otrzymanie powłoki o dobrej elastyczności, a skrobia i jej pochodne stanowią środek wiążący do masy papierniczej.

Kompozycja według wynalazku ze względu na właściwości sanityzujące nadaje się zwłaszcza do pokrywania wyrobów papierowych przeznaczonych do kontaktu z organizmem ludzkim, np. chusteczek higienicznych, ręczników papierowych czy papieru toaletowego.

Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady nie ograniczając jego zakresu. P r z y k ł a d 1

Przygotowano kompozycję o następującym składzie: 1,5% wag. skrobi 0,1% wag. alginianu sodu 0,4% wag. chitozanu 1% wag. bromku heksametyleno-1,6-bis (N,N-dimetyIo-N-dodecyIoamoniowy)

Kompozycję przygotowano w czterech kolejnych etapach:

Etap I. Przygotowanie roztworów pierwotnych: • przygotowano 3% roztwór skrobi ziemniaczanej w zimnej wodzie, ogrzewano go do temp. 80°C i utrzymywano w tej temperaturze przez 60 minut • przygotowano 1 % roztwór chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 358 000 i stopniu deacetylacji 81% w postaci soli kwasu mlekowego • przygotowano 1% roztwór alginianu sodu

Etap II. Przygotowanie mieszaniny alginian - chitozan przez zmieszanie roztworów otrzymanych w etapie I w stosunku 1:4.

Etap III. Przygotowanie kompozycji biopolimerowej przez zmieszanie roztworu skrobi otrzymanego w etapie I z otrzymaną w etapie II mieszaniną alginian sodu - chitozan w stosunku 1:1. Całkowite stężenie biopolimerów w układzie wyniosło 1,61% wag.

Etap IV. Do kompozycji biopolimerowej wprowadzono bromek heksametyleno-1,6-bis (N,N--dimetylo-N-dodecyloamoniowy) - biocyd należący do grupy geminid surfaktantów otrzymując roztwór o stężeniu 1% wag.

Tak otrzymaną kompozycję poddano badaniom mikrobiologicznym w celu oceny właściwości bakteriobójczych preparatu końcowego. Badano zmiany w liczbie bakterii wzorcowych (E. coli, B. sub-tilis, S. aureus) dodanych do otrzymanej kompozycji bezpośrednio po dodaniu oraz podczas inkubacji 1,5 i 24 godziny. Jako kontrolę stosowano 0,85% roztwór NaCl. Po określonym czasie inkubacji żywotność bakterii oceniano poprzez wysiew powierzchniowy na podłoże agarowe PCA, wykonany zgodnie z normą ISO/TS 111133-2. Dla badanej kompozycji nie zaobserwowano wzrostu bakterii E. coli już bezpośrednio po dodaniu zawiesiny komórek do kompozycji, natomiast w przypadku pozostałych szczepów już po 1,5-godzinnej inkubacji. Kompozycja biopolimerowa wykazała dobre działanie antybakte-ryjne wobec badanych szczepów bakterii.

Kompozycję naniesiono na wstęgę ręcznika papierowego, który po wysuszeniu poddano testom mikrobiologicznym. Badanie przeprowadzono zgodnie z procedurą opracowaną w oparciu o normę PN-EN ISO 20645:2006, tj. metodą dyfuzji na płytce z agarem z wykorzystaniem szczepów E. coli i S. aureus. W przypadku szczepu pierwszego zaobserwowano całkowity brak wzrostu pod próbką, natomiast w przypadku drugiego szczepu wzrost prawie całkowicie wstrzymany. Kompozycja naniesiona na papier nadawała mu właściwości sanityzujące. P r z y k ł a d 2

Przygotowano kompozycję o następującym składzie: 2,5% wag. skrobi kationowej 0,1% wag. alginianu sodu 0,6% wag. chitozanu 3% wag. bromek tetrametyleno-1,4-bis(N,N-dimetylo-N-dodecyloamoniowy)

Kompozycję przygotowano w czterech kolejnych etapach:

Etap I. Przygotowanie roztworów pierwotnych: • przygotowano 5% roztwór skrobi kationowej Borcet MX 400 w zimnej wodzie, ogrzewano go do temp. 80°C i utrzymywano w tej temperaturze przez 40 minut • przygotowano 1,5% roztwór chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 96 kDa i stopniu deacetylacji 84% w postaci soli kwasu mlekowego • przygotowano 1,2% roztwór alginianu sodu

Etap II. Przygotowanie mieszaniny alginian - chitozan przez zmieszanie roztworów otrzymanych w etapie I w stosunku 1:5

Etap III. Przygotowanie kompozycji biopolimerowej przez zmieszanie roztworu skrobi otrzymanego w etapie I z otrzymaną w etapie II mieszaniną alginian sodu - chitozan w stosunku 1:1. Całkowite stężenie biopolimerów w układzie wyniosło 3,22% wag.

Etap IV. Do kompozycji biopolimerowej wprowadzono bromek tetrametyleno-1,4-bis(W,W-di-metylo-W-dodecyloamoniowy) - biocyd należący do grupy geminid surfaktantów otrzymując roztwór o stężeniu 3% wag.

Tak otrzymaną kompozycję poddano badaniom mikrobiologicznym jak w przykładzie 1. Dla badanej kompozycji nie zaobserwowano wzrostu bakterii wszystkich zastosowanych szczepów już bezpośrednio po dodaniu zawiesiny komórek do kompozycji. Kompozycja biopolimerowa wykazała dobre działanie antybakteryjne wobec badanych szczepów bakterii. Do kompozycji dodano glicerol o stężeniu 2,5%, a następnie naniesiono na wstęgę ręcznika papierowego. Otrzymany materiał po wysuszeniu poddano testom mikrobiologicznym jak w przykładzie 1. W przypadku obu szczepów zaobserwowano całkowity brak wzrostu pod próbką. Kompozycja naniesiona na papier nadawała mu właściwości sani-tyzujące. P r z y k ł a d 3

Przygotowano kompozycję o następującym składzie: 2,5% wag. skrobi kationowej 0,1% wag alginianu sodu 0,5% wag. chitozanu 3% wag. bromku etyleno-1,2-bis(N,N-dimetylo-N-dodecyloamoniowy)

Kompozycję przygotowano w czterech kolejnych etapach:

Etap I. Przygotowanie roztworów pierwotnych: • przygotowano 5% roztwór skrobi modyfikowanej Borcet SKE ZP w zimnej wodzie, ogrzewano go do temp. 80°C i utrzymywano w tej temperaturze przez 40 minut • przygotowano 1,5% roztwór chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 96 kDa i stopniu deacetylacji 84% w postaci soli kwasu mlekowego, pH roztworu korygowano do 6,6 • przygotowano 1,2% roztwór alginianu sodu

Etapy II i III przeprowadzono jak w przykładzie 2. Całkowite stężenie biopolimerów w układzie wyniosło 3,1% wag.

Etap IV. Do kompozycji biopolimerowej wprowadzono bromek etyleno-1,2-bis(N,N-dimetylo-N-dodecyloamoniowy) - biocyd otrzymując roztwór o stężeniu 3% biocydu.

Tak otrzymaną kompozycję biopolimerową poddano badaniom mikrobiologicznym jak w przykładzie 1. Dla badanej kompozycji nie zaobserwowano wzrostu bakterii wszystkich zastosowanych szczepów już bezpośrednio po dodaniu zawiesiny komórek do kompozycji. Kompozycja wykazała dobre działanie antybakteryjne wobec badanych szczepów bakterii. Do kompozycji dodano PEG 600 w stężeniu 2,5%, a następnie naniesiono na wstęgę ręcznika papierowego. Otrzymany materiał po wysuszeniu poddano testom mikrobiologicznym jak w przykładzie 1. W przypadku obu szczepów zaobserwowano całkowity brak wzrostu pod próbką. Kompozycja naniesiona na papier nadawała mu właściwości sani-tyzujące.

Claims (2)

1. Zastrzeżenie patentowe
2. 1. Kompozycja sanityzująca do wyrobów papierniczych, znamienna tym, że stanowi ją wodny roztwór zawierający 0,1-3% wagowych skrobi lub jej pochodnych, 0,05-1% wagowego algi-nianu sodu, 0,06-1,2% wagowego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 50000400000 i stopniu deacetylacji 75-95%, w postaci soli kwasu mlekowego lub solnego oraz 0,1-6% wagowych gemini surfaktantów w postaci bromków polimetyleno-a,ro-bis(N,N-dime-tylo-N-dodecyloamoniowych).