專利名稱：用增溶的膠原加強的紙張及其制法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造增溶的膠原和制造用增溶的膠原加強的紙張的方法，該方法優(yōu)于已知的改進紙張的方法。本發(fā)明還涉及改進的增溶膠原和用上述方法制成的改進的紙張。本發(fā)明可用于制造廉價的增溶膠原和纖維素質(zhì)產(chǎn)品的粘合劑，特別是用于制造機械性能改進、而且價格低廉的再生纖維素紙。
將動物的生皮加工成皮革是一種古老的工藝，現(xiàn)在已是很成熟的工業(yè)。四十年代和五十年代由Mclauglin，G.D.等寫的“The Chemistry of Leather Manufacture”(Reinhold出版公司，N.Y.1945)和Gustavson，K.H的“The Chemistry and Reactivity of Collagen”(Academic出版社，N.Y，1956)是關于皮革制造化學和膠原反應活性的極好的參考書，而且仍然是對現(xiàn)今工藝的基本描述?！澳z原”一詞來自希臘文的膠，就象“膠體”一詞在希臘文中意味著“膠狀物”一樣。
生皮由四個不同的層組成，由外向里是(1)稱作“上皮”的薄的外皮層，該層富含角蛋白，不含膠原;(2)稱作“表皮”或“粒面”層的富含膠原的致密層，從前的文獻中也稱作“保溫”層;(3)一個富含膠原結(jié)締組織、不太致密的較厚層，稱作“真皮”層;和(4)內(nèi)部的“皮下組織”層，制革工人稱之為“肉”，皮膚通過它與下層組織相連。
雖然生皮只能在鹽和/或其它生物殺傷溶液中“熟化”以停止微生物降解，但是很多準備用來制革的生皮是“浸灰的”，也就是說，將其浸泡在水合石灰(氫氧化鈣)的飽和水溶液中。浸灰過程引發(fā)了上皮和皮下層的松解，而且是脫毛過程的第一步。在浸灰完成后，用機械刮擦的方法除掉毛、上皮和任何殘留的肉、脂肪及表面肌肉，將表皮層和足夠的真皮層一起用機械方法切割，留下靠里的真皮層，使最終的皮革具有所要求的厚度。
在制革時主要關心的是致密的富含膠原的表皮層，它大約為真皮層厚度的25%。在制革過程中，表皮組織要進行分別的化學及鞣制處理，以使膠原結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
從表皮層中分離出的殘余的那部分真皮層被稱作“浸灰剖層皮”，是制革過程的副產(chǎn)物廢料。正是這些浸灰剖層皮成為制造香腸腸衣的富含膠原的原料，并被用來作為本文實施例中膠原的來源。
在浸灰過程中，皮吸收水并與之結(jié)合，變成高度溶脹;此過程中需要pH約為12.5的強堿性。浸灰過程的化學已了解得相當清楚。在進一步作皮革加工之前和在本文所討論的膠原制造過程中，必須通過在酸或鹽溶液中浸泡使皮“脫灰”。
將纖維素材料再生以保護自然資源和降低成本目前是理想的環(huán)境課題。最好是用再生的纖維素材料來代替歷史上一直使用新鮮纖維素材料的最終產(chǎn)物。遺憾的是，由再生纖維素制造的產(chǎn)品常常其物理特性與用新鮮纖維素材料制得的不同。這些重要特性之一是強度，它常常降低很多。
先前的試圖提高紙張強度的努力包括Young的美國專利3，532，593。Young介紹了一種分離前在的膠凝化膠原纖維的機械方法，不是象本發(fā)明所述的增溶膠原的酶催方法。該專利敘述了從膠原中除去脂肪的方法。在酸溶液中用打漿的方法對膠原進行機械處理，但膠原仍保持不溶。然后將這種機械處理過的不溶性膠原與纖維素紙漿混合，制成紙張。
G.Sauret等寫的一篇法文文章“Le collagne ans la fabrication dupapier”(Revue A.T.P.I.，33(8)，1979，10，pp374-365)介紹了一種用Turmix-Waring摻混機制備膠原的機械方法。這種經(jīng)機械處理過的膠原是不溶性的。將它與纖維素紙漿混合制成紙張。
與上述不同，本發(fā)明使用一種將少量可溶性的膠原與纖維素材料相組合的方法，下面將進一步介紹此方法。
本發(fā)明的一個典型的實施方案是一種用以下步驟制造增溶的膠原水溶液的方法(a)構(gòu)成磨細的不溶性膠原的水基漿體，調(diào)節(jié)其pH以獲得對后來加入的蛋白水解酶的活性;(b)向調(diào)節(jié)過pH的漿體中加入蛋白水解酶;(c)漿體與步驟b的酶以及/或步驟e的再循環(huán)的不溶性膠原和酶在溫度T下反應一段時間t，此時間內(nèi)應能有效地形成其中被增溶的膠原增多了的溶液;(d)向步驟(c)的溶液中補加水和不溶性膠原并混合之;(e)將至少一部分含有增溶膠原的步驟(d)的溶液與不溶性膠原分離，藉此將至少一部分不溶性膠原和蛋白水解酶再循環(huán)到步驟(c)，抽取分離出的含有被增溶的膠原的溶液作為產(chǎn)物。另一個典型的實施方案不采用再循環(huán)步驟，而是直接使用增溶的膠原，不除掉酶。通常步驟c可以重復二、三、四或者更多次。補加的酶可以加到步驟e出來的再循環(huán)的不溶性膠原中，它基本上代替了由于抽取產(chǎn)物而被除掉的酶，或者當再循環(huán)時的反應速度低于預定水平時加入。在一個典型的實施方案中，此方法以連續(xù)方式操作。
通?？梢酝ㄟ^將pH調(diào)節(jié)到蛋白水解酶基本上失活和/或?qū)囟冉档偷降鞍姿饷富旧蠠o活性來使反應停止。在另一個典型的實施方案中，最好是，在步驟a中調(diào)節(jié)磨細的濕漿體的液體或固體含量，以便使固體濃度約為0.1%至1.0%重量;在步驟c中溫度T以約5-30℃為宜，約15℃至約28℃則更好。在另一個優(yōu)選的實施方案中，固體濃度為0.3-0.35%重量，步驟c的反應溫度為約10-30℃，反應時間10-72小時;最好是反應溫度在15℃至28℃之間。典型的蛋白水解酶選自豬粘膜胃蛋白酶、菠蘿蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、膠原酶、無花果蛋白酶、木瓜酶、肽酶、蛋白酶A、蛋白酶K、胰蛋白酶、微生物蛋白酶和這些酶的組合物。這種蛋白水解酶最好是胃蛋白酶或一種微生物酸性蛋白酸。在選用豬粘膜胃蛋白酶時，pH宜為約1.5-3.0，溫度約為15℃-28℃。通常，至少有80%重量以上的不溶性膠原被轉(zhuǎn)化成數(shù)均分子量300，000道爾頓或更高的可溶性膠原;更優(yōu)選的是至少90%重量的不溶性膠原被轉(zhuǎn)化成數(shù)均分子量高于1，000，000道爾頓的可溶性膠原。
本發(fā)明的另一個典型的實施方案包括用以下步驟制備增溶膠原的水溶液的方法(a)構(gòu)成磨細的不溶性膠原的水基漿體;(b)調(diào)節(jié)磨細的濕漿體的水或固體含量，使不溶性膠原的濃度能大大增進最終產(chǎn)物中增溶膠原的最大濃度;(c)調(diào)節(jié)步驟b中漿體的pH，以獲得對于步驟d中加入的蛋白水解酶的活性;(d)加入蛋白水解酶并與調(diào)過pH的漿體混合;(e)使步驟d的漿體和/或步驟g中再循環(huán)使用的不溶性膠原在溫度T下反應一段時間t，在該時間內(nèi)能有效地形成溶液，其中含有從不溶性膠原顆粒衍生得到的增溶的膠原;(f)向步驟e中的含有增溶膠原的溶液中補加水和不溶性膠原并混合之;(g)將至少一部分步驟f的含增溶膠原的溶液與不溶性膠原分離，將不溶性膠原返送到步驟e，使至少一部分蛋白水解酶再循環(huán)，分離出的含增溶膠原的溶液則作為產(chǎn)物抽出。另一個典型的實施方案不采用再循環(huán)步驟，而是不除去酶，直接使用增溶的膠原。通常步驟e可以重復二、三、四或者更多次?？梢韵虿襟Ee中再循環(huán)的不溶性膠原加入補充的酶，以代替由于抽出產(chǎn)物而被除掉的酶，或者當再循環(huán)時的反應速度低于預定水平時加入。在一個典型的實施方案中，此方法以連續(xù)方式操作。通常通過調(diào)節(jié)pH和/或降低溫度使蛋白水解酶基本上失活的方法來停止反應。在另一個典型的實施方案中，最好是調(diào)節(jié)步驟b中磨細的濕漿體的固體或液體含量，以便使固體濃度為約0.1%至約1.0%重量;在步驟e中溫度T以約5℃至約30℃為佳，最好是約15℃至約28℃。在另一個優(yōu)選的實施方案中，固體濃度在約0.3%至0.35%重量之間，步驟e的反應溫度為約10至30℃，反應時間10至72小時;最好是反應溫度為15-28℃。典型的蛋白水解酶選自豬粘膜胃蛋白酶、菠蘿蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、膠原酶、無花果蛋白酶、木瓜酶、肽酶、蛋白酶A、蛋白酶K、胰蛋白酶、微生物蛋白酶、以及它們的組合。這種蛋白水解酶最好是胃蛋白酶或微生物酸性蛋白酶。在選用豬粘膜胃蛋白酶時，pH最好約為1.5-3.0，溫度為約15℃至約28℃。
通常，至少80%重量的不溶性膠原被轉(zhuǎn)化成可溶性膠原，其數(shù)均分子量高于300，000道爾頓;最好是至少90%重量的不溶性膠原被轉(zhuǎn)化成可溶性膠原。
本發(fā)明的另一實施方案是一種制備增溶的膠原水溶液的方法，其中包括的步驟有提供一種不溶的膠原的磨細的水漿體;調(diào)節(jié)磨細的濕漿體的水或固體的含量，借此使不溶性膠原的濃度大體上造成在最終產(chǎn)物中適合增強紙的最大增溶膠原濃度;調(diào)節(jié)步驟b的漿體的pH以獲得對步驟d中加入的蛋白水解酶的活性;向調(diào)節(jié)過pH的漿體加入蛋白水解酶并在溫度T下反應一段時間t，在該時間內(nèi)能夠有效地由不溶性的膠原顆粒形成增溶的膠原;通過測定增溶膠原的濃度及分子量來控制反應條件，以得到高濃度的可溶性膠原，當數(shù)均分子量高于300，000道爾頓、濃度基本上達到最大值時，反應完成;抽出作為產(chǎn)物的增溶膠原的水溶液。
本發(fā)明方法的原料通常可以有許多來源，只要原料比較干凈，而且含有粒度較小的含膠原物質(zhì)，例如見下面討論的Komanowsky等的方法。從動物組織制備不溶性膠原磨細濕漿的原料的一種典型方法包括以下步驟(a)提供含膠原的動物軟組織;(b)使含膠原組織潔凈，除去毛、脂肪、碳水化合物及其它污染物;(c)將含膠原的潔凈組織切成小片;(d)將這些小片與水混合形成漿體;(e)將漿體的pH調(diào)節(jié)成大體上接近組織中膠原的等電點;(f)將調(diào)節(jié)過pH的漿體濕磨，得到不溶性膠原的漿體。此方法的pH通常約為3-7。本發(fā)明還將用以上方法制得的獨特的增溶膠原水溶液包括在內(nèi)。
本發(fā)明的另一實施方案包括用以下步驟制造膠原增強的纖維素片材的方法(a)形成纖維素紙漿;(b)將增溶的膠原加到紙漿中，混合一段時間，使纖維素紙漿與增溶的膠原能有效地相互作用;(c)將相互作用的纖維素紙漿與增溶的膠原制成片材;和(d)將片材干燥。通常所形成的片材可以是諸如紙這樣的片材。另一實施方案包括一種用增溶的膠原增強紙張的方法，其作法是將增溶的膠原與纖維素紙漿混合，將混合物模制并干燥。
又一個實施方案包括一種增強的纖維素紙漿組合物，該組合物由增溶的膠原與纖維素紙漿的混合物的反應產(chǎn)物干燥后構(gòu)成。另一個典型的實施方案是由增溶的膠原與纖維素紙漿的混合物制備的紙的增強紙產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一實施方案包括用以下步驟制造膠原增強的纖維素片材的方法(a)將選自新鮮紙漿、損紙、回收的新聞紙、回收的硬紙盒或它們的混合物與含有水或水與苛性堿的溶液混合，用機械方法漿化，直到形成按干漿固體計的濃度約為3-6%重量的紙漿;(b)將紙漿稀釋成濃度約為1-3%重量(按干漿固體計)，調(diào)節(jié)pH至約3.5-7.0;(c)向稀釋的紙漿中加入約0.1%至約2%重量的可溶性膠原(按膠原和纖維素物質(zhì)的干重計)，在剪切速度下混合一段時間，使稀釋的紙漿固體能有效地與可溶性膠原相互作用，藉此使至少一大部分可溶性膠原與紙漿結(jié)合，形成膠原-紙漿漿體;(d)將膠原-紙漿漿體稀釋到濃度為約0.1%-1%干重;(e)將膠原-紙漿漿體制成片材并干燥之。通常步驟c中的混合約為15分鐘。pH可以用選自鹽酸、HCl、HNO3、H2SO4和乙酸的一種酸來調(diào)節(jié)。如果需要，此方法可以包括一個在干燥前用膠料涂敷步驟e的片材的附加步驟。一般來說，膠料可以是數(shù)均分子量不大于100，000道爾頓的膠原水解產(chǎn)物。干燥過的片材可以壓光。步驟a的苛性堿通?？梢允菨舛燃s為0.25-1.00%重量(按纖維素紙漿固體干重計)的NaOH溶液，pH范圍為10-14。
增溶的膠原的數(shù)均分子量通常在300，000道爾頓以上，最好是約1，000，000以上。混合時的剪切速度和其它條件適合促進膠原-紙漿的相互作用而不會使膠原的三股螺旋結(jié)構(gòu)變性。在某些應用中這種膠原-紙漿漿體的濃度最好是約0.5%重量(干重)。如果需要，在步驟a中成漿后或在步驟b中稀釋后或者在精磨后，加入明膠/松香添加劑。另外，在步驟e中形成了片材之后，可以在干燥之前將所形成的片材濕壓到預先選定的厚度。
在一個典型的實施方案中，若是步驟a中只選用水，則附加的對步驟a中紙漿/水漿體進行精磨的步驟最好是使纖維素纖維纖絲化，以便在步驟e中形成片材時獲得選定的游離度。若是主要選用回收的新聞紙，此游離度最好在約100CSF和約150CSF之間，當選用基本上是回收的硬紙箱時，游離度最好是在約300CSF和約400CSF之間。
另一實施方案包括制造膠原增強的纖維素片材的一種方法，其中包括以下步驟(a)將選自新鮮紙漿、損紙、回收的新聞紙、回收的硬紙箱或它們的混合物的一種纖維素材料與含有水或是水與NaOH的溶液相混合，用機械方法漿化，直到形成按紙漿干固體計濃度約為3%-6%重量的紙漿為止;(b)將紙漿稀釋到濃度約為1-3%(按紙漿干固體計)重量，調(diào)節(jié)pH到約3.5-7.0;(c)向步驟a之后的紙漿中或向步驟b之后的稀釋的紙漿中加入明礬/松香添加劑;(d)將含有明礬松香的稀釋過的紙漿制成片材;(e)用數(shù)均分子量不大于100，000道爾頓的膠原水解產(chǎn)物涂布片材的一面或兩面;將該片材干燥。
另一個典型的實施方案包括一種制造膠原增強的纖維素片材的方法，其步驟包括(a)將選自新鮮的紙漿、損紙、回收的新聞紙、回收的硬紙箱或它們的混合物中的一種纖維素材料與含有水或水與NaOH的溶液混合，用機械方法成漿，直到形成按紙漿干固體重量計濃度約為3-6%的紙漿;(b)將紙漿稀釋到濃度約為1-3%重量(按紙漿干固體計)，調(diào)節(jié)pH至約3.5至7.0;(c)形成不溶性膠原的磨細的水漿體;(d)調(diào)節(jié)磨細的濕漿體的水含量或固體含量，藉此使不溶性膠原的濃度能大大增進增溶膠原在最終產(chǎn)物中的最大濃度和分子量;(e)調(diào)節(jié)步驟d中漿體的pH以獲得對步驟f中加入的蛋白水解酶的活性;(f)向調(diào)節(jié)過pH的漿體中加入蛋白水解酶，在溫度T下反應一段時間t，在該時間內(nèi)能有效地由不溶性膠原顆粒形成高分子量的增溶膠原的溶液;(g)通過同時測量增溶膠原的濃度和分子量來控制反應，以得到高增溶度的膠原，而且使增溶的膠原的分子量處在能與纖維素紙漿結(jié)合的范圍，當分子量和濃度基本上達到最大值時，反應完成;(h)向含有步驟f中高分子量增溶膠原的溶液中加入不溶性膠原，加或不加補充的水，混合;(i)將至少一部分含高分子量增溶膠原的溶液與不溶性膠原分離，將不溶性膠原返送回步驟d，藉此將至少一部分蛋白水解酶再循環(huán)，抽出分離出的含高分子量可溶性膠原的溶液;(j)將分離出的步驟i的含約0.1%-2%(干重)可溶性膠原(按纖維素物質(zhì)干重計)的溶液加到稀釋過的紙漿中并在剪切下混合一段時間，在該時間內(nèi)能有效地使稀釋的紙漿固體與可溶性膠原相互作用，從而使至少很大一部分可溶性膠原與紙漿結(jié)合，形成膠原-紙漿漿體;(k)將膠原-紙漿漿體稀釋到干重濃度約為0.1%-1%;(l)將膠原-紙漿漿體制成片材，并將片材干燥。
另一個實施方案包括用以下步驟制造膠原增強的片材的方法(a)形成不溶性膠原的磨細的水漿體，調(diào)節(jié)漿體的pH以獲得對步驟b中加入的蛋白水解酶的活性;(b)向調(diào)節(jié)過pH的漿體中加入蛋白水解酶;(c)使?jié){體與步驟b或步驟e中的酶在溫度T下反應一段時間t，在該時間內(nèi)能有效地形成其中的高分子量增溶膠原增多的溶液;(d)向步驟c的溶液中加入不溶性膠原，補加或不補加水，混合之;(e)將至少一部分步驟d的含高分子量增溶膠原的溶液與不溶性膠原分開，將至少一部分蛋白質(zhì)水解酶再循環(huán)到步驟c，抽出作為產(chǎn)物的含高分子量增溶膠原的分離出的溶液;(f)將選自新鮮紙漿、損紙、回收的新聞紙、回收的硬紙箱或它們的混合物的一種纖維素材料與含有水或水與苛性堿的溶液相混合，用機械方法漿化，直到形成按干漿固體計濃度為約3-6%重量的紙漿為止;(g)將該紙漿稀釋到按干漿固體計濃度約為1-3%重量，調(diào)節(jié)pH至約3.5-7.0;(h)將步驟e中的可溶性膠原加到稀釋過的紙漿中，其數(shù)量為可溶性膠原的干重約占0.1-2%(按纖維素物質(zhì)的干重量計)，在剪切速度下混合一段時間，在該時間內(nèi)稀釋的紙漿固體能與可溶性膠原相互作用，從而使至少一大部分可溶性膠原結(jié)合到紙漿上，形成膠原-紙漿漿體;(i)將膠原-紙漿漿體稀釋到干物質(zhì)濃度約為0.1-1%重量;以及(j)將膠原-紙漿漿體制成片材并干燥之。
另一個典型的實施方案包括一種用以下步驟制備高分子量的增溶膠原水溶液的方法(a)形成不溶性膠原的磨細的水漿體;(b)調(diào)節(jié)磨細的濕漿體的水或固體含量，使得不溶性膠原的濃度能大大增進最終產(chǎn)物中增溶膠原的最大濃度及分子量;(c)調(diào)節(jié)步驟b中漿體的pH，以獲得對于在步驟d中加入的蛋白水解酶的活性;(d)加入蛋白水解酶并與調(diào)節(jié)過pH的漿體混合;(e)使步驟d的漿體在溫度T下反應一段時間t，在該時間內(nèi)能有效地形成其中含有由不溶性膠原顆粒衍生得到的高分子量增溶膠原的溶液;(f)向步驟e中含有高分子量增溶膠原的溶液中補加水和不溶性膠原并混合之;(g)將至少一部分步驟f的含高分子量增溶膠原的溶液與不溶性膠原分離，將不溶性膠原返送回步驟e，藉此使至少一部分蛋白水解酶再循環(huán)，分離出的含高分子量增溶膠原的溶液則被抽出作為產(chǎn)物;(h)將選自新鮮紙漿、損紙、回收的新聞紙、回收的硬紙箱或它們的混合物的一種纖維素材料與含有水或水與NaOH的溶液混合，用機械方法漿化，直到形成按干漿固體計濃度為約3-6%的紙漿漿體;(i)將其稀釋至濃度為約1-3%重量的紙漿，調(diào)節(jié)其pH至約3.5-7.0;(j)將步驟e的可溶性膠原加到稀釋過的紙漿中，其數(shù)量按可溶性膠原的干重計為約0.1-2%(以纖維素物質(zhì)的干重為基礎)，在剪切速度下混合一段時間，以使稀釋過的紙漿固體能有效地與可溶性膠原相互作用，藉此將至少一大部分可溶性膠原結(jié)合到紙漿上，形成膠原-紙漿漿體;(k)將膠原-紙漿漿體稀釋到干物質(zhì)濃度約為0.1-1%重量;以及(l)將膠原-紙漿漿體制成片材并干燥之。
本發(fā)明的又一個實施方案包括用以下步驟制備膠原增強的纖維素片材的方法(a)形成纖維素紙漿漿體;(b)向該紙漿中加入增溶的膠原，使纖維素紙漿和增溶的膠原的濃度高于約2%重量，混合一段時間，使纖維素紙漿漿體與增溶的膠原能有效的相互作用，混合溫度高于約35℃，最好是高于40℃;(d)將相互作用的纖維素紙漿與增溶的膠原制成片材，以及(e)將該片材干燥。
附圖的簡要說明

圖1A表示膠原溶液的非牛頓性質(zhì)。本發(fā)明增溶膠原的稀溶液(A)和BA-1膠原溶液(B)在兩種剪切速度(20和100轉(zhuǎn)/分)下的粘度。粘度以厘泊為單位，畫在縱坐標;近似的固體濃度以mg/ml為單位，畫在橫坐標。
圖1B表示在20轉(zhuǎn)/分下測得的粘度與在100轉(zhuǎn)/分下測得的粘度的比值，本文稱作“粘度比”。此數(shù)據(jù)由圖1A中本發(fā)明增溶膠原(A)或BA-1膠原溶液(B)的數(shù)據(jù)結(jié)果計算得出。粘度比畫在縱坐標，近似的固體濃度(mg/ml)畫在橫坐標。
圖2是實施例1A的數(shù)據(jù)圖，表示在20和100轉(zhuǎn)/分下的粘度。縱坐標為粘度(厘泊)，橫坐標為反應時間(小時)。
圖3是一次小批量膠原增溶反應的圖，它表示了實施例3A中胃蛋白酶的再循環(huán)?？v軸為粘度比，橫軸為反應時間(小時)。
圖4是表示實施例5A(用A表示)和6A(用B表示)中粘度比的變化圖?？v坐標為粘度比，橫坐標為反應時間(小時)。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，將增溶的膠原物質(zhì)在造紙過程之前(即，與纖維素紙漿纖維在紙機漿池內(nèi)混合之前)加到纖維素紙漿中，會使紙-膠原復合體的強度大大增加。此結(jié)果是出乎意料的，因為先有技術認為必須要有較大的不溶性膠原聚集體，例如通過機械粉碎牛皮得到的那些。在造紙中未考慮使用可溶性膠原的一個原因是預料可溶性膠原在造紙時使用的流體溫度(高于約40℃)下會受熱變性。變性的膠原不會象天然的膠原聚集體那樣有用。另一個出乎意料之處在于，原來料想能最好地將纖維素紙漿粘結(jié)在一起的是尺寸較大的顆粒(例如和纖維素紙漿本身同量級的顆粒)而不是能在水中溶解的膠原。正如在本文實施例中所顯示的，經(jīng)過在很高重力下離心后基本上除掉所有的不溶性物質(zhì)后的增溶膠原，在增高紙的強度方面十分有效。另外，目前這類膠原溶液還沒有經(jīng)濟劃算的大規(guī)模使用或工業(yè)來源。在食品、化妝品和藥物工業(yè)中小規(guī)模地使用可溶性膠原，產(chǎn)品的價格比本發(fā)明在纖維素紙漿和紙的應用方面經(jīng)濟上能夠接受的要高很多。
以下定義在閱讀本文的公開內(nèi)容時將是有用的酸化的膠原-已用酸處理或用酸溶液萃取過的膠原。
打漿-在高剪切速度下混合紙漿，以便使紙漿纖維分開和尺寸膨脹。
損紙-造紙過程中的碎紙。
壓光-在紙中產(chǎn)生表面光潔度和硬度的工藝，通常是通過在(反向轉(zhuǎn)動的)圓筒之間聯(lián)機壓制來進行。
纖維素紙漿-由纖維素物質(zhì)經(jīng)機械、化學或其它方法得到的干或濕的纖維。
膠原凝膠-以天然分子狀態(tài)存在的膠原，為連續(xù)的、高度水化的纖絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
膠原膠料-在紙頁制成后作為涂料加上的膠原。
游離度-在標準試驗裝置中得到的表示制造期間水是否容易(游離地)從紙頁中排走的一種量度;一種工業(yè)上公認的標準是加拿大標準游離度(CSF)。
機械漿化-用特別設計的高剪切混合機使纖維素纖維機械分離。
機械加工-將富含膠原的材料機械剪切，以減小顆粒尺寸并誘發(fā)凝膠形成。
混合膠原和纖維素(如紙漿)-在較低的剪切速度(與打漿相比)下進行混合，這有助于高分子量的膠原與纖維素紙漿的反應，以便實現(xiàn)增溶的膠原和纖維素紙漿的相互作用。
分子量-這里所用的這一名詞，除非另外說明，均指數(shù)均分子量。
天然膠原-保留著正常的α-鏈三股螺旋組合體的膠原分子。
舊瓦楞紙箱-由回收的瓦楞紙箱或類似的牛皮紙成漿工藝得到的再生纖維素纖維。
舊新聞紙-由回收的報紙及類似來源得到的再生纖維回收紙-回收得到的紙。
再生紙-回收的紙經(jīng)過再加工，制成新的可用的紙。
精磨-紙漿的一種預處理，使纖維素紙漿纖維膨脹和分離。
增溶的膠原-膠原經(jīng)過處理使膠原纖絲分離以具有可溶性，同時保持天然膠原的正常的三股螺旋組合體結(jié)構(gòu);膠原纖絲之間的共價鍵被打斷，于是較小的膠原分子可以進入溶液;與之相比，機械加工和/或酸處理的膠原只使膠原塊的形體較小，但是未打斷纖絲之間的共價鍵;本文所用的增溶膠原用酶催方法增溶，它打斷了膠原纖絲之間的共價鍵。
粘度比-一個溶液在兩個不同剪切速度下的兩個粘度測定值之比。這是一常用方法，用來跟蹤由于從不溶性膠原的漿體中產(chǎn)生的增溶膠原的增多或減少而造成的粘度的增高和降低。另一種常用方法是只用粘度測量跟蹤增溶膠原的增多或減少。
A.第一種通用的實施方案第一種通用的實施方案中的一個典型的實施方案利用再循環(huán)步驟將通常隨著取走可溶性膠原而損失掉的酶重新捕集和使用，從而實現(xiàn)了低成本操作。第一種通用實施方案中的另一個典型的實施方案的操作成本也低廉，但是不采用再循環(huán)步驟重新捕集酶。在后面這一實施方案中，將增溶的膠原直接用于其最終用途(例如造紙)，而不除掉酶或?qū)⒃鋈苣z原純化。
本發(fā)明第一種通用實施方案的優(yōu)點是(1)直接由磨細的皮料加工成最大數(shù)量的可溶性大分子，降低了制備可溶性膠原的成本;和(2)與此同時，增大了轉(zhuǎn)化成能與纖維素紙漿結(jié)合的可溶性膠原物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，并且控制可溶性膠原物質(zhì)的分子量以增強對紙漿纖維的結(jié)合作用，從而提高了紙產(chǎn)品的最終抗拉強度和/或其它機械性能。與先有技術中的不溶性的較大聚集體相比，在制造纖維素產(chǎn)品(例如紙)時使用增溶的膠原的另一主要優(yōu)點是纖維素紙漿中膠原的分布更均勻。
在這里提到的實施例中使用牛皮作用為膠原來源，因為由皮制造膠原的方法已有大量報道，而且所用的材料是生產(chǎn)牛肉與制造皮革這些大工業(yè)的體積龐大的副產(chǎn)品;但是預期得自其它來源(例如腱)的膠原也可用于本發(fā)明。
皮的膠原增溶是用未經(jīng)任何其它純化步驟的一種動物胃酶(例如胃蛋白酶)及幾種其它的酶進行酶催水解工藝來實現(xiàn)的。這種方法使磨細的皮制劑在室溫和酸性溶液中于10-30小時內(nèi)幾乎完全增溶。其它(未試驗)的酶可能會使含膠原組織更快或更便宜地轉(zhuǎn)化，而且此方法還未經(jīng)最優(yōu)化處理以便將酶用量和生產(chǎn)時間降至最小。目前，此方法的規(guī)模已達到生產(chǎn)約500加侖0.3-0.4%的膠原溶液，而且比較容易控制。
實施例以下的實施例是對新組合物及制備它們的新方法的示例說明，并非是對本發(fā)明的限制。
材料所用的胃蛋白酶是由Sigma化學公司(St.Louis，MO)購得的從豬胃粘膜中得到的粗粉(產(chǎn)品編號P7125，相對地未純化)。在實施例中使用的批號＃070 H0437的這種產(chǎn)品含大約15%的蛋白質(zhì)(根據(jù)紫外)活性為91胃蛋白酶單位/mg固體和620單位/mg蛋白質(zhì)。在制備過程中殘留的固體象是沉淀鹽、緩沖鹽和/或碳水化合物的混合物。晶態(tài)的胃蛋白酶的最大比活性約為3500單位/mg蛋白質(zhì)。
用以下各種酶進行了補充試驗Sigma化學公司的胃蛋白酶粗粉;AFP 2000，Solvay酶制品公司，由黑曲霉菌株得到的酸性霉菌蛋白酶;Newlase A(由黑曲霉菌株得到)和Newlase II(由雪白根霉菌株得到)，美國Amano酶制品公司;Quest AP，Quest國際公司，由黑曲霉菌株得到的酸性蛋白酶;EDC-APA(EDC酸性蛋白酶A)和EDC-APB(EDC酸性蛋白酶B)，Enzyme Development Corporation產(chǎn)品。
本發(fā)明用于實施例1A-6A的膠原漿體是由磨細的牛皮浸灰剖層皮制得。膠原購自Teepak的Sandy Run Plant，Columbia，SC.實施例6A中材料的典型分析為pH＝6.4;固體含量＝15.67%;明膠含量＝2.62%;脂肪含量＝2.1%。Komanowsky.M等在1974年美國農(nóng)業(yè)部(USDA)報告“Production of Comminuted Collagen for Novel Applications”(J.American Leather Chem.Assoc.，6，410-422，1974)中介紹了將浸灰剖層皮預切、酸化及濕磨的方法，根據(jù)磨細的程度和所形成的粒度及織構(gòu)分類，得到五種“磨細”的膠原產(chǎn)物。隨后在1978年Turkot等在“Comminuted CollagenEstimated Costs of Commercial Production”(Food Tech.，48-57，April，1978)一文中提出對這五種產(chǎn)品制造成本的經(jīng)濟分析。由這一裝置得到的產(chǎn)品非常接近于作為這里的實施例中膠原來源的磨細的浸灰剖層皮材料。
對于實施例7A到11A，除非另外說明，酶催明膠增溶均按以下方式進行。膠原源(磨細的生皮或浸灰剖層皮)按實施例7A中所述用0.06英寸的切割頭在水漿體中磨細，在4℃和10000轉(zhuǎn)/分下在Beckman J2-21離心機(JA-20轉(zhuǎn)子)中離心20分鐘除去多余的液體。此離心機的轉(zhuǎn)數(shù)/分與重力之比約為1∶1，因此在10000轉(zhuǎn)/分下的離心力約為10000倍重力。除掉上層清液，將離心出的固體(7.5g)加到裝有750ml去離子水的1升的錐形燒瓶中。用一個2英寸長的磁攪拌子攪動此懸浮液，用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH。向錐形燒瓶中加入酶，瓶子則置于固定在所要溫度的恒溫箱中。從每種反應混合物中倒出約100ml在燒杯中并置于室溫下測定粘度。測定粘度時用Brookfield Synchro-lectric粘度計(RVT型)。使用3號轉(zhuǎn)子在20和100轉(zhuǎn)/分下進行測定。每種速度下取3次讀數(shù)平均，算出以厘泊為單位的粘度。在規(guī)定的時間取出測定粘度用的那份液體，然后再倒回原來的錐形燒瓶中。
在實施例中作為對照溶液使用的一種膠原溶液(“BA-A”)由Kensey Nash Biomaterials公司(Exton，PA)作為可溶性皮制品Secolan BA-1提供。此膠原溶液通常是奶白色;pH＝3.1-3.3;總固體量＝1%±0.2%;活性膠原＞0.67%(在實施例中標稱1%)。此產(chǎn)品有時在到貨時發(fā)現(xiàn)略有膠凝。但是，根據(jù)電泳分析后觀察到的圖形，據(jù)信BA-1是用酸萃取法制得的，而不是利用本發(fā)明中采用的酶催反應。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過定期地測定溶液粘度，可以有效地監(jiān)測含膠原固體的增溶。流體的粘度可以方便地用許多比較簡單的方法測定，例如實施例中使用的Brookfield RVT型粘度計(3號轉(zhuǎn)子)。在這種Brookfield系統(tǒng)中，一個園盤以恒定的轉(zhuǎn)速在流體中轉(zhuǎn)動，利用流體施加在園盤上的力來估算流體粘度。在這里提到的膠原溶液中，流體的粘度強烈地依賴于已溶的膠原的濃度、可溶性膠原的分子量分布及流體溫度，并且在較小的程度上還與流體的pH及離子強度有關。
當粘度與施加的力(剪切應力)無關時，流體被稱作“牛頓體”。對于很多大分子溶液，包括這里討論的棒狀膠原分子，溶液的粘度與施加在液體上的力很有關系，這種液體被稱作“非牛頓體”。若是溶解的大分子十分細長，而且剪切速度(與轉(zhuǎn)速成正比)足夠高，則這些分子會隨流體的流線定向，它們對流體速度的影響也以與剪切速度很有關系的方式減小。
膠原溶液的非牛頓行為示于總結(jié)在圖1A的實驗中，在該實驗中于室溫下測定在用蒸餾水逐漸稀釋溶液時增溶膠原及BA-1制劑的粘度的變化。在此實驗中當稀釋樣品時溶液的pH值可能會發(fā)生某些未校正的增加，但是，數(shù)據(jù)的變化趨勢是真實的。
對于每種溶液，在兩種轉(zhuǎn)速(20和100轉(zhuǎn)/分)下測定粘度。園圈(-⊙-)和黑圈(-●-)分別代表本發(fā)明的增溶膠原在20和100轉(zhuǎn)/分下的數(shù)據(jù)?？招姆綁K(-□-)和實心方塊(-■-)分別代表BA-1膠原對照樣在20和100轉(zhuǎn)/分下的數(shù)據(jù)。兩種溶液都和預料的一樣在低轉(zhuǎn)速下較粘。實施例中制造的膠原的粘度與BA-1制劑的粘度有很大差別，制得的膠原溶液在較低的膠原濃度下就有較高的粘度，而且斜率更陡。這些效應看來主要是由于兩種溶液中膠原分子的平均分子量不同，本發(fā)明的膠原溶液有較大的數(shù)均分子尺寸。這一對比表明，本發(fā)明的方法成功地制得了在較低濃度下有較高粘度的膠原材料，這也表明該膠原的數(shù)均分子量較高。
在20轉(zhuǎn)/分下測得的粘度與在100轉(zhuǎn)/分下測得的粘度之比在這里稱為“粘度比”，它是這種非牛頓性分子量依賴效應的一種方便量度。這示意說明在圖1B中，圖中本發(fā)明膠原溶液的粘度比BA-1的高。在圖1B中，園圈(-⊙-)表示由本發(fā)明增溶膠原得到的數(shù)據(jù)，空心方塊(-□-)表示由BA-1膠原溶液得到的數(shù)據(jù)。這里所用的粘度比是固體膠原物質(zhì)轉(zhuǎn)化成可溶性膠原分子的“轉(zhuǎn)化度”的量度，也是分子量的一種量度，粘度比越高將表明溶解的膠原具有所希望的較高的數(shù)均分子量。在圖1B中尤其要指出的是，由于物質(zhì)是被稀釋的，所以粘度比的增加反映了可溶性膠原濃度的增加，因為物質(zhì)的分子量保持不變。在以下的實施例試驗中，粘度和粘度比的變化反映了濃度的變化。如果需要，可以用色譜和電泳方法測定峰值可溶性膠原含量。
或者是，用十二烷基硫酸鈉(SDS)聚丙烯酰胺凝膠電泳(PAGE)按常規(guī)進行增溶膠原的成分分析，在該方法中使用一個3%的積層凝膠、6%的電泳膠，接著與β-巰基乙醇一起沸騰發(fā)生變性。在變性過程中發(fā)生某些不可逆的沉淀。用考馬斯藍染料將凝膠染色，只在染色緩沖液中脫色。
這種方法的PAGE結(jié)果(未示出)顯示，BA-1溶液主要含原膠原單體(300，000道爾頓)聚集體。用本發(fā)明方法制備的膠原溶液具有合格的與紙結(jié)合的性能，其數(shù)均分子量至少為300，000道爾頓，PAGE結(jié)果表明，某些組分具有α、β和γ鏈的完整的三股螺旋結(jié)構(gòu)，其它的制品可能有斷裂的螺旋。
還用帶有pharmacia phastGel體系的SDS-PAGE法對增溶的膠原成分作了例行分析，使用phastGel Gradient 4-15%的聚丙烯酰胺凝膠。凝膠中的緩沖體系是0.112M三羥甲基氨基甲烷(Tris)乙酸鹽，pH6.4。使用pH為8.1、含有0.2M Tricine、0.2M Tris和0.55% SDS的Phast Gel SDS緩沖劑解吸液流過凝膠。此分離方法引自Phast系統(tǒng)分離技術文件號130，表2。
向樣品中加入濃的SDS貯備溶液(20%)和緩沖液(5倍貯備液)來配制用于凝膠電泳的樣品。最終濃度為10mM Tris/HCl(pH8.0)，1mM EDTA，2-2.5%SDS和0.01%溴酚藍。然后將各樣品在100℃下加熱5分鐘，取大約1μl加到凝膠上。在某些早期實驗中，在加熱之前向樣品中加入2-巰基乙醇(一種還原劑)。2-巰基乙醇的加入對凝膠的圖形沒有影響。
在電泳結(jié)束后，用pharmacia銀試劑盒將凝膠染色。使用的染色方法引自PhastSystem銀試劑盒使用說明書，表2。為改進在凝膠上的可見性，將顯影時間和背景還原時間加倍。
凝膠中的洗滌劑SDS將所有非共價結(jié)合的膠原聚集體分散開，只留下共價結(jié)合的分子。這些分子在凝膠上的遷移程度與它們的分子量有關，根據(jù)分子量標準樣在同一凝膠上的共電泳來指認膠原譜帶的大致分子量。增溶膠原的PAGE分析結(jié)果顯示出在100，000道爾頓(α-膠原)、200，000道爾頓(β-膠原)、300，000道爾頓(γ-膠原)的譜帶和300，000道爾頓以上的譜帶。譜帶的強度與分子量的次序相反。
可溶性或不溶性膠原的分析通常是先測定樣品內(nèi)的羥基脯氨酸含量，然后將此濃度與膠原相關聯(lián)。羥基脯氨酸是用0.1ml樣品測定的，該樣品先有聚丙烯試管中于125℃下干燥。將樣品溶在0.05ml4M氫氧化鈉中，加蓋，然后高壓加熱30分鐘。在每只管子中加入檸檬酸(0.05ml的1.4M溶液)和氯胺T試劑(1ml溶液，該溶液中含1.41g氯胺T、10ml正丙醇、10ml去離子水和30mlpH6的檸檬酸/乙酸緩沖液)，然后在室溫下恒溫20分鐘。隨后加入1mlPDAB溶液(溶液中含15g對二甲基氨基苯甲醛、62ml異丙醇和26ml 60%高氯酸)。將樣品在65℃下恒溫20分鐘，隨后每種樣品取0.2ml轉(zhuǎn)移到微滴定板讀出器上，讀取570μm的吸光度。一個含3.0mg/ml膠原的純化過的膠原(Vitrogen 100TM;Celtrix公司)經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)含0.33mg/ml羥基脯氨酸。以此膠原制品作為標準，用因子9.1乘以羥基脯氨酸濃度將得到膠原濃度。
用高壓液相色譜(HPLC)分析可溶性膠原的完整的分子量分布。HPLC是用TOSOHAAS TSK-GEK G 6000PW柱(30cm×7.8mm)在Waters 650高級蛋白質(zhì)純化系統(tǒng)上進行。在0.25ml/分下(除非另外說明)監(jiān)測220nm處的吸光度。流動相中含10mM的鹽酸。使用帶10μm燒結(jié)玻璃的柱子預濾器。
用PAGE電泳對含HPLC峰的各流出級分進行分析，以確定其組成膠原分子的大小。凝膠中的SDS打散了膠原聚集體，因此用此法只能確定共價結(jié)合的分子的分子量。第一個流出峰(峰1)含有數(shù)均分子量大于300，000道爾頓的分子以及數(shù)均分子量約為200，000和100，000道爾頓的分子。這些較小的分子看來象是被SDS打散的較大聚集體的組成分子。第二個流出峰(峰2)含有數(shù)均分子量約為300，000、200，000和100，000道爾頓的分子。這些200，000和100，000道爾頓的分子象是被洗滌劑SDS打散的300，000道爾頓聚集體的一部分。第三個HPLC流出峰(峰3)含有數(shù)均分子量小于約100，000的膠原片段。
在以下實施例中，確定了在磨細的牛皮浸灰剖層皮于pH2.0-2.2的范圍內(nèi)進行胃蛋白酶水解時，它幾乎可以完全被增溶。每批反應的時間在室溫(22-26℃)下通常為10-30小時。在此方法中得到的可溶性膠原的最大濃度約為0.30-0.40%(3-4mg可溶的膠原/ml)。如下所述，此方法已在最高達2.0升的規(guī)模上以及采用基本上相同的配方在約500加侖的規(guī)模上得到證實。微生物蛋白酶給出如下所述的類似結(jié)果。
實施例1A在室溫下用磁攪拌子將約15g濕的Teepak膠原固體懸浮在750ml Columbus(俄亥俄州)自來水中。用濃鹽酸(約65-70滴)將溶液的pH調(diào)節(jié)到2.1。然后在攪拌下將0.38g胃蛋白酶粗粉加到膠原懸浮液中以引發(fā)反應。將懸浮液攪拌過夜，在此期間將溶液熱至26-27℃，有時由于攪拌器板的傳導問題會更熱。在反應的第二天定期地測定溶液的粘度(20和100轉(zhuǎn)/分)，直到粘度比達到最大值，此時將pH提高到3.0-3.5和/或?qū)⑷芤悍旁诒渲幸允谷芤悍€(wěn)定。pH升高到4.0以上會引起膠原溶液的不可逆的膠凝。
實施例1A的結(jié)果畫在圖2。圖2代表了粘度(以厘泊為單位)隨反應時間(小時)的變化。在20轉(zhuǎn)/分(方塊)和100轉(zhuǎn)/分(園圈)下測定粘度。在完成了pH2.1下的反應之后，取出三份樣品，將pH調(diào)節(jié)到2.1(-■-)、2.8(-●-)和3.5(- -)。幾天后在20轉(zhuǎn)/分下作的粘度試驗證實，樣品在pH＝3.5時的確比pH＝2.1時更穩(wěn)定和保留了更多的原有粘度。
實施例2A在一系列大約10個實驗中研究Teepak膠原在30-35℃下的水解，以便確定減小增溶過程中胃蛋白酶用量的可能性。通常，酶催反應的速度每升溫5-10℃就加快一倍。在這些實驗中，用加熱帶纏裹一個4升的不銹鋼燒杯，然后用石棉帶絕熱。用一個與加熱帶連接的調(diào)壓變壓器將溶液的溫度控制在約±1-2℃。將上述過程放大到2升反應體積，對較低的胃蛋白酶濃度及加熱方式進行研究。在幾乎所有情形中，Teepak固體都在10-15小時內(nèi)完全增溶，增溶的產(chǎn)物中未出現(xiàn)粘度明顯增大。
代表性的十個實驗如下將2升水加到燒杯中，加入40g Teepak膠原，然后用濃鹽酸將pH調(diào)節(jié)到2.13，最后加入1.0g胃蛋白酶粗品。浴溫最初為30.0℃，大約2.5小時后溫度為33℃，100轉(zhuǎn)/分下的粘度為19厘泊，大約5.5小時后溫度為36.5℃，粘度為8厘泊。此樣品在33-36℃下于8小時內(nèi)完全被增溶，沒有發(fā)生表明形成了較高分子量物質(zhì)的粘度上升。這些實驗證實，預期在較高的反應溫度下進行此方法時很難保存住胃蛋白酶，即便是在水解過程的初期。對于積細這種特別大分子量的膠原而言，最可行的溫度似乎是約30℃。
實施例3A減小本發(fā)明方法中胃蛋白酶用量的另一種方法由總結(jié)在圖3中的實驗說明。在此實驗中，將以上配料(750ml俄亥俄州Columbus自來水、15.5g Teepak膠原、0.38g胃蛋白酶、pH＝2.1)在第0天于2升燒瓶中和室溫下混合，以誘發(fā)反應(羅馬數(shù)字I)。在大約1天后，補充加入750ml水和16.1g Teepak膠原固體，但是不補加胃蛋白酶(羅馬數(shù)字Ⅱ)。將燒瓶攪拌約5分鐘使內(nèi)容物混合，用30滴濃鹽酸重新調(diào)節(jié)pH，然后關掉攪拌器使固體沉出。在大約30分鐘后，將750ml上層清液(第一天上層清液(D1))倒入另一燒瓶中，重新攪拌兩個燒瓶。第一天上層清液中含有一些細的膠原顆粒，但它的懸浮固體含量比底部級分的少得多。在反應大約2天后，對第一個燒瓶重復同樣的步驟稀釋(750ml水)、加入膠原固體(15.2g Teepak膠原)、用30滴濃鹽酸調(diào)節(jié)pH(羅馬數(shù)字Ⅲ)并倒出“第二天”上層清液(D2)。
水解反應的進展情況由圖3中的實線(-X-)說明。園圈(-⊙-)表示第一天上層清液的水解反應進展圖，而方塊((-□-))則表示第二天上清液的圖。在此實施例中三次典型的Teepak膠原加料用一次加入的胃蛋白酶水解，雖然水解的速度看來隨循環(huán)次數(shù)而減小。因為第一天和第二天的上層清液在從主反應器倒出來后其粘度比均有增加，所以顯然有一些胃蛋白酶和不溶性膠原與上層清液一起轉(zhuǎn)移。但是，胃蛋白酶對固體膠原顆粒的親合性比對可溶性膠原的大，因此大部分酶在從體系中被取走之前可以循環(huán)幾次，這樣就減小了這一試劑的花費。最好是用離心法將上層清液與不溶性膠原分離，以使液體與固體更好地分開。
最好是在加工循環(huán)步驟中形成穩(wěn)態(tài)。當再循環(huán)步驟中反應速度降至預定水平以下時，在移走反應產(chǎn)物的步驟之后補充加入酶，就可以作到這一點。最好是補加的酶剛好彌補抽走產(chǎn)物造成的損失。
實施例4A在上述實施例3A的標準配方中，用750ml白水(造紙工藝的再循環(huán)水)代替自來水進行實驗。隨后加入15.5g Teepak膠原，用40滴濃鹽酸將pH調(diào)節(jié)到2.14，加入0.375g胃蛋白酶。因為在此實驗期間室溫升高，所以反應在29-31℃下進行，增溶進行得看來比在25-26℃下的標準反應更快。在這個單獨的反應中形成了良好的粘度，固體接近完全增溶，在此溶液中進行這一方法看來沒有問題(見表1A)。使用來自造紙工序的再循環(huán)白水將大大減小此步驟中需要加入的水量。
表1A在造紙白水中制得的增溶膠原 實施例5A在此實施例中，將500加侖自來水(Savannah，GA)加到一個帶有雙漿攪拌器的600加侖不銹鋼槽內(nèi)，將75＃的Teepak膠原(13.5＃)18%固體含量)分散在水中。加入約1.4升濃鹽酸使pH為2.14。緩慢加入胃蛋白酶(1.01kg;Sigma公司，批號＃ 70H0437)，然后用聚乙烯薄膜蓋住槽，將槽攪拌過夜。在大約20小時后，水解未完全(粘度比＝1.32)。因為液體和室溫較低(約20℃)，所以決定在槽外底上通入直接蒸汽以升高液體溫度。使用蒸汽約2.5小時，此時間內(nèi)液體溫度為23℃，粘度比為2.15，然后停止蒸汽加熱。
在大約31小時時，粘度比為2.43，對于這一反應此值是相對較高的。決定加入約450g小片狀NaOH將槽中的pH調(diào)節(jié)到約3.0，以便穩(wěn)定此溶液(減慢/停止胃蛋白酶反應)用于第二天的紙中。在調(diào)節(jié)pH之前，將大約55加侖pH＝2.1的溶液保存在5加侖的容器中。因為pH＝2.1的溶液的粘度比(圖4中的園圈-⊙-，用A表示)過夜后比pH＝3.0溶液的(黑圈，-●-)略有下降，所以斷定pH的調(diào)節(jié)有助于產(chǎn)品在室溫下貯存時保持盡可能最高的分子量。
在反應約24小時后，在靠近混合器轉(zhuǎn)桿的膠原溶液上表面觀察到有漂浮的固體物質(zhì)(因其密度低，設想是脂肪)。雖然該實驗中未曾試圖除掉這種殘余物，但是如果發(fā)現(xiàn)殘余的脂肪對膠原的性能有害，很容易將其由制品中撇除掉。
在使用本實施例和下述實施例6A中制得的膠原溶液之前，先將溶液通過一個開孔約為1×3mm的編織塑料篩過濾，以除掉少量的降解很慢的皮粒。特征上這些顆粒是要被胃蛋白酶溶解的最后物質(zhì)，其粒度常為3-5mm。從膠原溶液中濾出這些殘余顆粒中的大樣品，測定其干重。在膠原溶液的整批料中考慮這些部分重量，估算出用此方法使初始固體的95%以上被增溶。
實施例6A在此實施例中，將500加侖自來水(Savannah，GA)裝入同樣的槽中，一月份的水很冷，約11℃。將Teepak膠原(79.5＃(磅)，干重15.67%，12.5＃(磅)固體)分散在上述水中，然后加入1.5升濃鹽酸使pH至2.18。慢慢加入胃蛋白酶(1.01kg;Sigma公司，批號＃70H0437)，然后用聚乙烯薄膜蓋住槽。在槽的外底面通入直接蒸汽約4小時，使液體溫度從11.5升至25℃。此時pH為2.40，再加入0.4升濃鹽酸使pH降至2.29。將槽用聚乙烯膜包住使槽絕熱過夜。在大約28小時后粘度比為2.51，溫度約22℃，pH＝2.46。加入約600g片狀NaOH使槽內(nèi)的pH＝2.98，象以前一樣將槽包好并攪拌過夜。最終的粘度比為2.61。結(jié)果示于圖4中的B(-X-)。
因為實施例6A中的膠原溶液是在第一天的反應溫度比實施例5A高大約2-3℃下制備，所以反應看來進行得更快，大約早4-5個小時反應完全。當把pH調(diào)節(jié)到約3.0時，最終的溶液似乎減慢了酶催反應，以致于過夜后觀察到可溶性產(chǎn)物有輕微降解。
此方法意在用酶催水解反應使牛皮幾乎完全轉(zhuǎn)化成膠原溶液。此方法的目的是以最高的產(chǎn)率制造可溶性膠原產(chǎn)物，同時將轉(zhuǎn)化成本及固定的資金消耗降至最低。此方法不打算制造食品級或醫(yī)藥級的可溶性膠原，因此對于制備干凈溶液的技術要求很少，而且預期不必將可溶性膠原純化。沒有試圖去除在磨細的剖層皮原料中濃度低于膠原的其它生皮組分(脂肪、蛋白多糖，其它蛋白質(zhì)及鹽等)的殘余物。
此方法需要一系列的切碎機和研磨機以便將原料浸灰剖層皮變成容易轉(zhuǎn)化成可溶性膠原的碎料。如上所述，此方法的“前端”看起來象是制造磨細膠原的USDA方法。根據(jù)為防止微生物生長而對生皮進行的預處理方式，生皮可能需要脫灰或者酸化以便除掉殘余的鈣鹽或其它生物殺傷劑。然后將磨細的固體與工藝水(或來自造紙廠的去掉了固體的白水)混合，將pH滴定到2.0-2.2，加入酶以開始增溶過程。在轉(zhuǎn)化之后，可以將可溶性固體直接泵入造紙工序與精磨過的紙漿固體混合，或者將其穩(wěn)定后貯存之。
在小規(guī)模試驗中，膠原和紙漿固體之間的最大相互作用發(fā)生在溶液的pH約為4.0或更低、紙漿濃度為1.0%或更稀時。因此，將貯槽內(nèi)的紙漿調(diào)節(jié)到約pH4.0或更小似乎有利，但是通常仍在pH5-6下操作，因為此時紙更穩(wěn)定。
實施例7A用前述的Komanowsky等的方法制備“USDA”原料膠原如下。將兩張浸灰剖層皮和一張脫毛和浸灰的生皮卷起來切成12英寸寬的小條。這些皮條經(jīng)過一個切條機，然后再經(jīng)過一個轉(zhuǎn)刀切碎機。將102.15g苯甲酸溶在1021.5g丙酸中配成酸性溶液。在55加侖的不銹鋼轉(zhuǎn)筒內(nèi)將203磅水和521g上述酸溶液加到得自浸灰剖層皮的材料中，全生皮材料中則加入235磅水和603g酸溶液，分別進行酸化處理。以每小時轉(zhuǎn)15分鐘的方式轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)筒4小時。最終的pH值分別為5.1和5.2。最后，使兩種材料的一部分通過Urschel Comitrol的0.06英寸的切碎頭。剩余部分則通過0.200英寸的切碎頭。將產(chǎn)物倒入小塑料袋中，放在-20℃的冰凍室內(nèi)備用。
實施例8A將USDA切細的浸灰剖層皮在4℃于10000轉(zhuǎn)/分下離心20分鐘。除掉上層清液，離心下來的浸灰剖層皮(15g)則加到裝有1500ml去離子水的2升的錐形燒瓶中。用磁攪拌子(2英寸的攪棒)攪拌懸浮液，用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.1。向燒瓶中加入胃蛋白酶(0.76g)，然后放在18℃的恒溫室內(nèi)攪拌。在不同的時間取出反應液(100ml)測定粘度(表2A)。將各份液體的pH調(diào)節(jié)到3至3.5之間，樣品在4℃下貯存。在取走最后一份液體之后(50小時)，分析試樣(0.7ml)與pH3.5的乙酸(1.4ml)混合，在4℃和45000轉(zhuǎn)/分下超離心1小時。如表2A所示，分析上層清液和顆粒物(重新懸浮在原來體積的緩沖液中后)內(nèi)的羥基脯氨酸。
將不同級分的較大的樣品(50ml)與pH3.5的乙酸(100ml)混合，在20000轉(zhuǎn)/分下于4℃離心4小時。樣品在4℃下貯存9-10天后用來造紙。
表2A實施例8A的結(jié)果總結(jié)
此數(shù)據(jù)表明，此反應中在最高達約15小時內(nèi)膠原持續(xù)增溶。這由離心時清液中羥基脯氨酸的增加、顆粒物的粒度和羥基脯氨酸含量減小、以及粘度的初期增高得到證實?？扇苄阅z原的增多與加了膠原的紙的抗拉強度增加有關，表中的△TS表示抗拉強度比不加膠原的對照紙增大的%。
實施例9A將Teepak浸灰剖層皮在4℃于10000轉(zhuǎn)/分下離心20分鐘。去掉清液，將離心出的去灰剖層皮(35g)加到一個內(nèi)裝3500ml去離子水的4升錐形燒瓶中。用磁攪拌器(2英寸攪棒)攪動此懸浮液，用濃鹽酸將pH調(diào)節(jié)到2.1。向燒瓶中加入胃蛋白酶，隨后在20.5℃的保溫箱內(nèi)攪拌在不同的時間取出一部分反應液(200ml)，測定粘度(表3A)。每份溶液的pH均調(diào)節(jié)到3到3.5之間，樣品在4℃下貯存，準備用于造紙。
在20.5℃下于27小時后取出保溫的膠原樣品的三分之一在室溫下攪拌。然后將恒溫箱的溫度調(diào)節(jié)到30℃，其余的樣品則在此溫度下攪拌。在指定時間如上述取出200ml樣品，調(diào)節(jié)pH，在4℃貯存。在取出最后一份溶液后，將分析試樣(0.7ml)與pH3.5的乙酸(1.4ml)混合，在4℃下于45000轉(zhuǎn)/分超離心1小時。分析上層清液和顆粒狀物(重新懸浮在原來體積的緩沖液中)中的羥基脯氨酸含量。如表3A所示用篩分式高壓液相色譜對上層清液作了分析。

此數(shù)據(jù)說明，正如清液中的羥基脯氨酸含量及粘度增加所顯示的，在整個反應期間可溶性膠原一直增加，可溶性膠原的增加與加入膠原的紙的抗拉強度加大有關。在反應27小時后于30℃下保存的樣品顯示出高分子量的膠原逐漸轉(zhuǎn)化成降解產(chǎn)物(HPLC第3峰增大)，但在這種情形膠原的較低的分子量不會使它所加入的紙的抗拉強度下降。這一作用表明，即使膠原物質(zhì)中有一些已分解成較低的分子量，它對于紙仍有好的作用。凝膠電泳表明，即使在30℃下反應18.5小時，仍有相當高濃度的約200，000和約100，000道爾頓的膠原存在。因此，在洗滌劑不存在時，可能有大量的300，000道爾頓或更高分子量的材料。大量高分子量膠原的存在由標有腳注c和d的樣品的HPLC峰1及2的大面積得到證實。
實施例10A將兩種增溶膠原制品合并如下，它們均由Teepak浸灰剖層皮制成。將浸灰剖層皮在10000轉(zhuǎn)/分下于4℃離心20分鐘。除掉上層清液，離心過的浸灰剖層皮(35g)加到內(nèi)裝3500ml去離子水的4升錐形燒瓶中。用磁攪拌器(2英寸攪棒)攪拌懸浮液，用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.1。向燒瓶中加入1.75g胃蛋白酶，然后在19℃的恒溫箱內(nèi)攪拌。一種制劑恒溫31.5小時(最終粘度在20轉(zhuǎn)/分下為1160厘泊)，另一制劑則恒溫21小時(最終粘度在20轉(zhuǎn)/分下為1025厘泊)。將兩種制劑在4℃下貯存6天，不調(diào)節(jié)pH，然后各取1.5升在一只4升的燒瓶中合并，攪拌混合，在水浴中快速加熱到約30℃。隨后在32℃的恒溫箱內(nèi)攪拌，在指定的時間取出200ml樣品，調(diào)節(jié)pH為3.0-3.5，樣品在4℃下貯存。這一反應的結(jié)果和由這些物質(zhì)制成的紙張的抗拉試驗結(jié)果示于下面的表4A中。
這些數(shù)據(jù)表明，雖然并非全部膠原都是從開始就可溶的(羥基脯氨酸測定值在整個反應期間增加)，但在所指出的30℃下反應的整個過程中，例如粘度的減小和HPLC峰3面積的增大表明膠原數(shù)均分子量迅速減小。直到所有的HPLC峰1(數(shù)均分子量＞300，000道爾頓)和接近全部的HPLC峰2(數(shù)均分子量300，000道爾頓)都轉(zhuǎn)化成更小的片段為止，分子量的這種減小并未影響抗拉強度的增加。凝膠電泳結(jié)果表明，即使在32℃下25.5小時之后，仍有少量分子量100，000道爾頓的膠原存在。大多數(shù)膠原此時已轉(zhuǎn)化成數(shù)均分子量小于100，000道爾頓的片段。在洗滌劑不存在下對此樣品進行的HPLC分析顯示出沒有峰1而且峰2很小。在凝膠上看到的剩下的數(shù)均分子量為100，000道爾頓的片斷，在洗滌劑不存在時可能會聚集成象HPLC峰2所示的300，000道爾頓的三股螺旋結(jié)構(gòu)?？磥碚沁@種三股螺旋結(jié)構(gòu)的膠原使紙的性能增強。

實施例12A表5A和6A中總結(jié)了微生物蛋白酶與上述得自浸灰剖層皮的膠原之間的反應微生物蛋白酶與兩種來源的磨細的浸灰剖層皮在17℃下反應。表5A總結(jié)了關于蛋白酶濃度和pH的最佳結(jié)果。
表5A微生物蛋白酶與磨細的浸灰剖層皮的反應 表6A微生物蛋白酶與Teepak浸灰剖層皮的反應
所有的微生物蛋白酶都生成相當粘的膠原溶液，顯示了它們從磨細的浸灰剖層皮中增溶膠原的用途。
用以上實施例制備的膠原溶液在室溫下可穩(wěn)定12-24小時，通過將溶液的pH提高到3.0-3.5和/或?qū)⑷芤簻囟冉档偷?-10℃，可以提高穩(wěn)定性。
此方法顯示出通過將牛皮膠原(磨細的浸灰剖層皮)基本上完全增溶而制造廉價的可溶性膠原產(chǎn)物的現(xiàn)實可行性。此過程可以在接近室溫的條件下進行，而且比較容易控制。特別有意義的是能夠降低比較廉價的蛋白水解酶的成本的再循環(huán)方法。
B.第二種通用的實施方案第二種通用的實施方案通常使用在第一種通常實施方案中制造的增溶膠原，或者如果需要，增溶的膠原可以用其它方法得到。使用第一種通用實施方案中的增溶膠原的一個主要優(yōu)點當然是這樣制得的材料便宜。這種成本因素是造紙工藝中的一個主要優(yōu)點。
本發(fā)明改進了再生紙、常用紙及其混合物的強度。本發(fā)明在制造再生紙方面特別有用，因為由再生的纖維素纖維制得的再生紙通常不如由新鮮的纖維素纖維制成的紙結(jié)實。本發(fā)明中使用的原料一般是由非回收材料制成的新鮮紙漿;作為造紙廠廢料的損紙;回收的新聞紙，即回收的報紙和類似的紙;回收的瓦楞箱紙，即回收的舊瓦楞箱紙和類似物質(zhì);類似的纖維素基紙;以及它們的混合物。
本發(fā)明公開了使用以酶增溶的膠原來提高由纖維素纖維制成的紙類產(chǎn)品的強度及其它性能。通常，制造膠原加強的紙的方法包括將原料與水或與水和苛性堿(例如NaOH)混合，用機械方法漿化，直到形成紙漿。紙漿的濃度按干漿固體計最好為約3-6%重量。然后將紙漿稀釋至按干漿固體計濃度為約1-3%重量、將pH調(diào)節(jié)到約3.5-7.0。將濃度約為0.1-2%(干重)的增溶膠原加到稀釋的紙漿中，在一定的剪切速度下將所形成的漿體混合一段時間，使稀釋的紙漿固體和可溶性膠原能有效地相互作用，從而使很大部分的增溶膠原與紙漿結(jié)合，形成膠原-紙漿漿體。然后將膠原-紙漿漿體稀釋，最好是稀釋到濃度為約0.1-1%(干重)，最后將膠原-紙漿制成片材并干燥之。
實施例1B膠原溶液作為涂料。
將舊新聞紙(ONP)或舊瓦楞箱紙(OCC)切碎，在1%的氫氧化鈉溶液中浸泡過夜。
將切碎的材料在Tappi粉碎機中漿化15分鐘。將紙漿與補加的水混合，在一臺Noble和Wood網(wǎng)前箱中用Duotex 162-DD-226成型網(wǎng)制成片材。將片材在Noble和Wood網(wǎng)前箱上濕壓，然后壓光以增大密度(每邊使用吸墨紙，壓光輥之間的間隙設定為0.76密耳)。將此片材在溫度約100℃的熱板表面上干燥1分鐘。用10號或20號線繞棒將Secol公司(Exton，PA)供應的膠原水解產(chǎn)物(分子量＜2000道爾頓)或Gattefosse公司(Elmsford，NY)的可溶性天然膠原(分子量＞300，000)涂敷到這種再生紙片材上。將涂布過的片材在鼓風烘箱中于100°F下干燥10分鐘，或者在環(huán)境條件下干燥過夜。測定涂布片材的定量、耐破強度和抗拉強度，列在表1B中。此表還詳細列出了所用紙漿的數(shù)量及涂料重量。
在試驗的所有樣品中均觀察到抗拉強度比不加膠原的合適的對照樣提高約125-300%。雖然ONP和OCC對照樣的強度僅及牛皮紙標準的25%左右，但是幾種涂布過的樣品象牛皮紙標準一樣強或者更強。


實施例2B加到網(wǎng)前箱中紙漿內(nèi)的天然膠原將ONP或OCC切碎，在1%NaOH溶液中浸泡過夜。將此材料在一臺Tappi粉碎機中漿化15分鐘。將紙漿放入Nobel和Wood的網(wǎng)前箱中，加入不同溫度(14-17℃或36-38℃)的水。此漿體的pH是7。加入各種數(shù)量的天然膠原溶液(0.3%固體)。令漿體沉降并放置4-10分鐘。在Duotex 162-DD-226成型網(wǎng)上制成片材。將片材在Noble和Wood上濕壓，然后壓光以增大密度。(每邊用吸墨紙，壓光輥的間隙設定為0.762mm)。將此片材在熱板上干燥1分鐘。測定所形成的片材的定量、耐破強度和抗拉性質(zhì)，結(jié)果列在表2B。此表還詳列了所用紙漿和膠原添加劑的數(shù)量。試驗的所有樣品均觀察到抗拉強度比不加增溶膠原的對照樣增大約140-350%。雖然ONP和OCC對照樣的強度僅為牛皮紙(Kraft)標準的25%，但幾個試樣都比牛皮紙更強。在加入的膠原量與抗拉強度提高之間未發(fā)現(xiàn)相關關系。

實施例3B以下實施例說明(1)由舊的瓦楞箱紙(OCC)和舊新聞紙(ONP)制成的纖維漿料;(2)在形成紙張之前或之后向這些漿料中加入1%的增溶膠原。這些原料用來制備定量為13.6kg/279m2的輕質(zhì)紙。一些漿料在環(huán)境水溫下用氫氧化鈉處理。在制紙之前按照干漿固體的1%的比例向貯漿池中加入增溶的膠原，在39℃以下的溫度混合至少15分鐘。制紙的細節(jié)如下A.材料1.如實施例5A中制備的增溶的膠原2.用過的舊新聞紙(ONP)3.舊瓦楞紙箱(OCC)的掛面紙板(卷)，不包括波紋介質(zhì)，Stone Container公司(Savannah，GA)。但是漿化的材料象是使用了瓦楞材料。
4.濃鹽酸(31%)B.設備1.Black Clawson 2.4m HCVY水力碎漿機61cm底，Vokes轉(zhuǎn)子和驅(qū)動組合件，7570升容量。
2.Sprout-Waldron 30cm雙流式磨漿機，1770轉(zhuǎn)/分，裝有多個板D5B053馬達端和D5B054控制端。
3.Sandy Hill公司1967年制造的長網(wǎng)造紙機，網(wǎng)寬97cm。網(wǎng)案的成型長度44.3cm。堰板寬度84cm，該機器用卷邊轉(zhuǎn)盤操作。機器的壓機部分由兩個壓機構(gòu)成，第一個是雙毛布正壓機，第二個是下毛布反壓機。各壓機壓區(qū)限制在2.06兆帕。底壓輥有橡皮溝紋包層。第二壓機中的頂輥有一個人造花崗石包層，機器的干燥器部分由兩排直徑91cm的干燥桶組成，第一區(qū)7個桶、第二區(qū)5個桶。兩個干燥區(qū)之間是一個可以水平或垂直操作的施膠裝置。通過適當?shù)匕惭b轉(zhuǎn)輥，此裝置也可以作為半干壓光機使用。在第二個干燥區(qū)之后是一個八輥、七壓區(qū)的壓光機。可以將最高達102cm的紙卷纏繞在卷軸上。
C.紙漿100%OCC/530kg(烘箱干燥過)將舊的瓦楞箱紙用1號碎漿機分散在室溫的水中。將分散的舊瓦楞箱紙漿料泵送到26500升的磨漿機中，在145分鐘內(nèi)從644加拿大標準自由度(CSF)精磨到325CSF。
100%ONP/552kg(烘箱干燥過)將舊新聞紙用1號碎漿機分散在66℃水中，將分散的舊新聞紙漿料泵送到26500升的磨漿機中，在30分鐘內(nèi)從135CSF精磨成107CSF。
100%OCC/854kg(烘箱干燥過)1.用1號碎漿機將舊瓦楞箱紙分散在室溫下的水中。
2.將分散好的漿料泵送到26500升的磨漿機中。
3.將紙料在200分鐘內(nèi)從638CSF精磨成353CSF。
100%ONP/871kg(烘箱干燥過)1.用1號碎漿機將ONP分散在66℃的水中2.將分散好的漿料泵送到7000加侖的磨漿機中。
3.將紙料在42分鐘內(nèi)從119CSF精磨成99CSF。
D.造紙機操作將造紙機的漿料經(jīng)過一臺Fischer-Porter流動控制器泵送到一臺沖漿泵的抽吸端。然后用白水將稠厚的漿料稀釋以便開動漿料流動系統(tǒng)。根據(jù)流入沖漿泵的稠厚紙料的數(shù)量來控制機械上的生產(chǎn)速度。然后將漿料經(jīng)過一個爆炸室歧管泵入主網(wǎng)前箱中。此網(wǎng)前箱在真空下用一個多孔的頂輥操作。機速約為175英尺/分，紙產(chǎn)量約為300磅/小時。
網(wǎng)的固定91cm長網(wǎng)造紙機上的成形網(wǎng)是一種463 Monoflex JDL 145×120目雙層結(jié)構(gòu)，帶有成型板，三個直徑7.6cm的案輥，五個案板箱(每只四個案板)，四個可調(diào)真空度的吸水箱。
紙的性能(例如抗拉強度、撕裂強度、耐破強度)由于加入1%的增溶膠原而得到改進(表4B)。對于混合的纖維漿料，縱向抗拉強度的提高為25-30%，而100%舊瓦楞箱紙和舊新聞紙漿料的提高為15-20%。
向混合纖維中加入增溶膠原使生物需氧量(BOD)比純的纖維紙本身有實質(zhì)性的改進，說明在加入增溶膠原時紙固體的留著率增加。
試驗期間制造的所有的紙的表面pH均為酸性，雖然造紙設施中的水在一月份時的平均pH為7(供水的典型值)。含增溶膠原的紙的pH比其它的紙稍低(更酸性)。對于某些最終用途，可能希望在紙已經(jīng)形成后將含增溶膠原的紙的pH改變成較為中性的水平。


實施例4B可溶性膠原與紙漿纖維在網(wǎng)前箱之前混合將按實施例8A所述制備并在16或20小時后收集的7份增溶膠原樣品匯集一起，得到濃度約為3.5mg膠原固體/ml、20轉(zhuǎn)/分下的粘度為1150厘泊的膠原溶液。用蒸餾水將幾份這種溶液稀釋8、4或2倍，或者不稀釋，得到濃度范圍約為0.44、1.75和3.5mg膠原固體/ml的溶液。
紙漿漿體由3%濃度的ONP和OCC紙料制成，將紙料切碎，浸泡在1%NaOH溶液中過夜，在自來水中沖洗浸泡過的固體，將沖洗過的固體在Tappi粉碎機中漿化15分鐘。
在手動攪拌下將紙漿在加熱板上熱至約120-125°F。取一份加熱過的紙漿(183g)與一份稀釋過的膠原溶液(63g)合并，用葉片型混合器將合并的膠原-紙漿漿體攪拌15分鐘。漿體中紙漿的最終濃度約為2.2%。這些實驗中膠原固體與紙漿固體之比因此是大約0.5%、1%、2%和4%。紙漿一膠原漿體的初始溫度約為106°F±3°F(41℃±2℃)，在攪拌結(jié)束時此溫度降至約95°F。
在混合階段結(jié)束時，將膠原-紙漿漿體倒入Nobel and Wood手抄紙系統(tǒng)的網(wǎng)前箱中，經(jīng)過一個Duotex 162-DD-226成形網(wǎng)排液收集。將成形的紙頁濕壓，然后用設定為30密耳的壓光輥在吸墨紙之間壓光。接著將紙頁在張力下于加熱板上干燥1分鐘。將手抄紙在受控的環(huán)境室(72°F/相對濕度50%)中平衡過夜。然后測定紙定量(BW)和抗拉強度(TS)。制備了三張紙并對每種樣品條件作了試驗。結(jié)果總結(jié)在表5B。
表5B.實施例4B的試驗的手抄紙性質(zhì)總結(jié) ＊三張手抄紙平均 ＊＊對照的手抄紙BW＊紙的定量，磅/3000英尺2TS＊抗拉強度此實施例表明，當加到恒定數(shù)量再生紙漿纖維中的溶解的膠原濃度增加時，一般會使由該組合物形成的紙頁的抗拉強度增加。表5B中唯一的例外是加了0.5%膠原的OCC紙頁，它的經(jīng)校正的平均抗拉強度(TS/BW)略低于OCC對照樣的抗拉強度(-8.1%)。這一明顯不一致的數(shù)值據(jù)信是由于含膠原的紙的普遍較高的定量(對于OCC紙頁，比對照樣約高15%)造成的，而這又是這些樣品中阻留了較多的紙漿細料(小紙漿纖維)的結(jié)果。細料制成的紙較弱，細料較多會降低所形成的紙的強度，就象上述的0.5%/OCC的數(shù)據(jù)那樣。此數(shù)據(jù)清楚地說明了該膠原添加劑作為紙張形成中的阻留助劑的一般性能。
無論在那一種紙漿中增大膠原加入量都會使強度增加，但是強度的增大不與所加的膠原數(shù)量成線性比;強度的增加會隨膠原/紙漿比的增大而減小。這一現(xiàn)象與可溶性膠原分子和紙漿纖維之間的相互作用過程相一致，作用的結(jié)果是纖維表面被吸附的膠原分子飽和。在這一結(jié)合過程中觀察到的強度提高據(jù)信是可溶性膠原分子形成纖維間橋聯(lián)的結(jié)果;纖維表面被結(jié)合的膠原飽和會限制這種纖維之間橋聯(lián)的程度，從而限制了這一過程造成的最大的強度提高。
在所述的實施例中，所觀察到的表觀飽和過程被解釋成證實了可溶性膠原與紙漿纖維表面之間的相互作用是強度提高的主要機制，這與同樣比例的兩種彼此無相互作用的不溶性纖維混合時的直接加合的強度提高的情況不同。在表5B中總結(jié)的實施例中，OCC纖維看來比ONP纖維在更低的膠原/紙漿固體比下飽和。
此實施例還說明，由于可溶性膠原和紙漿纖維之間的相互作用造成的強度提高可以在40℃以上的溫度下發(fā)生，高于此溫度預期膠原分子會發(fā)生熱變性。先前曾經(jīng)提到，必須在低于此變性溫度時向紙中加入膠原(G.Sauret等，Le Collagne ans la fabrication du papier，Revue A.T.P.I.，33(8)，374-365，1979)。在一系列預備性試驗中(數(shù)據(jù)未列出)觀察到，如果在紙漿濃度低時(例如0.5%紙漿固體將紙漿和膠原溶液在約40℃或更高溫度下混合，則膠原會在與紙漿纖維結(jié)合之前從溶液中沉淀出來，結(jié)果形成不理想的(帶斑點的)紙表面，抗拉強度無明顯提高。另一方面，如果在紙漿濃度高(例如表5B中的2.2%紙漿固體)時將紙漿與膠原溶液混合，則膠原不會沉淀，而是與紙漿纖維充分結(jié)合。
以下實例提供了關于溫度超過30℃時對膠原制品影響的又一例證。將USDA磨細的浸灰剖層皮(0.06英寸的切割頭)在4℃和10000g下離心20分鐘，去掉上層清液。將離心出的浸灰剖層皮按7.5g一份加到兩個各裝750ml去離子水的1升錐形燒瓶中。用磁攪拌器(2英寸攪拌)攪拌此懸浮液。用濃鹽酸將pH調(diào)節(jié)到2.1，向每只燒瓶中加入0.19g胃蛋白酶。一只燒瓶在19℃下攪拌，另一只在32℃下攪動。60小時后，將燒瓶內(nèi)的pH調(diào)節(jié)到3.5左右，在20轉(zhuǎn)/分下測定粘度。19℃下反應的粘度為620厘泊，32℃下反應的粘度為10厘泊。
將兩種膠原制劑加到紙漿中(膠原約為紙漿的1%)，測定這些制劑改進紙的性質(zhì)的能力。在19℃下制得的制劑不提高抗拉強度/定量。
這說明，完全水解的可溶性膠原看來對抗拉強度的增高沒有貢獻。低于20厘泊的粘度測定值不足以用來預料這些溶液增強紙強度的程度。
雖然上面的各個實施例看重于造紙，但是本發(fā)明也可以用來制造各種產(chǎn)品，例如可以用增溶膠原粘結(jié)纖維素紙漿制成模塑制品或紙板。
使用過各種類型的水，例如俄亥俄州Columbus自來水;Savannah，GA的自來水;造紙工序的白水;以及減少了固體含量的白水。因此，看來本發(fā)明中水的類型對于制造膠原過程或造紙過程均不重要，水源可以有很大的自由度。
雖然這里公開的本發(fā)明的各種形式構(gòu)成了目前的最佳實施方案，但是可以有很多其它的實施方案。這里不想敘述本發(fā)明的所有可能的相當形式或衍生形式。應該明白，這里使用的術語只是描敘性而非限制性的，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出各種變動。
權(quán)利要求
1.一種制造膠原加強的纖維素片材的方法，其中包括a.形成纖維素紙漿；b.向紙漿中加入增溶的膠原，混合一段時間，使纖維素紙漿能有效地與增溶的膠原相互作用；c.將相互作用的纖維素紙漿和增溶的膠原制成片材；和d.將片材干燥。
2.權(quán)利要求1的方法，其中的片材是紙頁。
3.用增溶的膠原加強紙張的方法，其中包括將增溶的膠原與纖維素紙漿混合;將該混合物模壓并干燥。
4.一種增強的纖維素紙漿組合物，其中包括增溶膠原與纖維素紙漿混合物的干燥的反應產(chǎn)物。
5.一種增強的紙產(chǎn)品，其中含有由增溶膠原和纖維素的混合物制備的紙。
6.一種制造膠原增強的纖維素片材的方法a.將選自新鮮紙漿、損紙、回收的新聞紙、回收的紙箱紙或它們的混合物的一種纖維素材料與一種含有水或水與苛性堿的溶液相混合并以機械方法成漿，直到形成按干漿固體計濃度約為3-6%重量的紙漿;b.將該紙漿稀釋到按干漿固體計濃度約為1-3%重量，調(diào)節(jié)PH約為3.5-7.0;c.向稀釋的紙漿中加入約0.1-2%(干重)的可溶性膠原(按纖維素材料的干重計)，在一定的剪切速度下混合一定時間，使稀釋的紙漿固體和可溶性膠原能相互作用，從而使至少一大部分可溶性膠原結(jié)合到紙漿上，形成膠原-紙漿漿體;d.將膠原-紙漿漿體稀釋到按干重計濃度為0.1-1%;e.將膠原-紙漿漿體制成片材;和f.將該片材干燥。
7.權(quán)利要求6的方法，其中步驟c的混合至少15分鐘。
8.權(quán)利要求6的方法，其中用選自鹽酸、HCl、HNO3、H2SO4和乙酸的一種酸調(diào)節(jié)PH。
9.權(quán)利要求6的方法，其中包括在干燥之前向步驟e的片材涂膠的附加步驟。
10.權(quán)利要求6的方法，其中的膠料還包括平均數(shù)均分子量為100，000道爾頓或更小的膠原水解產(chǎn)物。
11.權(quán)利要求6的方法，其中還包括將干燥的片材壓光。
12.權(quán)利要求6的方法，其中步驟a中的NaOH溶液按固體干重計的濃度約為0.25-1.00%重量，PH為10-14。
13.權(quán)利要求6的方法，其中增溶的膠原的數(shù)均分子量高于300，000道爾頓。
14.權(quán)利要求6的方法，其中增溶的膠原的數(shù)均分子量高于1，000，000道爾頓。
15.權(quán)利要求6的方法，其中在適合促進膠原-紙漿相互作用而不使膠原三股螺旋結(jié)構(gòu)變性的剪切速度下混合。
16.權(quán)利要求6的方法，其中所述膠原一紙漿的濃度為約0.5%(干重)。
17.權(quán)利要求6的方法，其中在步驟a成漿后或在步驟b稀釋后加入明礬/松香添加劑。
18.權(quán)利要求6的方法，其中在步驟e內(nèi)形成片材后，將該片材在干燥之前先濕壓到預先選定的厚度。
19.權(quán)利要求6的方法，其中當步驟a中只選用水時，還包括以下的附加步驟a1.對步驟a中的紙漿/水漿體進行精磨，使?jié){體中的纖維素纖維纖絲化，以得到一定的游離度，在步驟e中形成片材時達到選定的排水量。
20.權(quán)利要求19的方法，當選定的主要是回收的新聞紙時，游離度在約100CSF和約150CSF之間，當選定的主要是回收的紙箱紙時，游離度在約300CSF至約400CSF之間。
21.權(quán)利要求19的方法，其中在步驟a1的精磨之后加入明膠/松香。
22.一種制造膠原增強的纖維素片材的方法，其中包括a.將選自新鮮紙漿、損紙、回收新聞紙、回收的紙箱紙或它們的混合物的一種纖維素材料與一種含水或含水與NaOH的溶液混合，用機械方法漿化，直到形成按干漿固體計濃度約為3-6%重量的紙漿;b.將該紙漿稀釋成按干漿固體計濃度約為1-3%重量，將PH調(diào)節(jié)到約3.5-7.0;c.在步驟a之后向紙漿中，或在步驟b之后向稀釋的紙漿中加入明礬/松香添加劑;d.將含有明礬/松香的稀釋的紙漿制成片材;e.用數(shù)均分子量為100，000或更小的膠原水解產(chǎn)物涂敷該片材的一面或兩面。f.將該片材干燥。
23.一種制造膠原增強的纖維素片材的方法，其中包括a.將選自新鮮紙漿、損紙、回收的新聞紙、回收的硬紙箱或它們的混合物中的一種纖維素材料與一種含水或含水與NaOH的溶液混合，用機械方法漿化，直到形成按干漿固體計濃度約為3-6%重量的紙漿;b.將該紙漿稀釋到按干漿固體計濃度約為1-3%重量，調(diào)節(jié)PH至約3.5-7.0;c.形成不溶性膠原的磨細的水漿體;d.調(diào)節(jié)該磨細漿體的水含量或固體含量，使不溶性膠原的濃度能大大增進最終產(chǎn)物中增溶膠原的最大濃度和分子量;e.調(diào)節(jié)步驟d中該漿體的PH以獲得對于步驟f中所加蛋白水解酶的活性;f.向調(diào)節(jié)過PH的漿體中加入蛋白水解酶，在溫度T下反應一定的時間t，使得能夠由不溶性膠原顆粒形成高分子量增溶膠原的溶液;g.通過同時測定增溶膠原的濃度和該增溶膠原的分子量，控制上述反應，以得到高增溶度的膠原和能使膠原與纖維素紙漿相結(jié)合的一定的分子量，當分子量與濃度基本上達到最高值時，該反應完成;h.向步驟f的含有高分子量增溶膠原的溶液中加入不溶性膠原并混合之，加或不加補充的水。i.將至少一部分含高分子增溶膠原的溶液與不溶性膠原分開，將不溶性膠原返送到步驟d，從而使至少一部分蛋白水解酶再循環(huán)，抽出分離出來的含高分子量可溶性膠原的溶液;j.將分離出的步驟i中含約0.1-2%(干重)的可溶性膠原(按纖維素材料的干重計)的溶液加到稀釋過的紙漿中，在一定的剪切速度和時間下混合，使稀釋的紙漿固體和可溶性膠原能相互作用，從而使至少一大部分可溶性膠原與紙漿結(jié)合，形成膠原-紙漿漿體;k.將該膠原-紙漿漿體稀釋成濃度為約0.1-1%干重。l.將膠原-紙漿漿體制成片材;和m.將該片材干燥。
24.一種制造膠原增強的片材的方法，其中包括a.形成不溶性膠原的磨細的水漿體，調(diào)節(jié)該漿體的PH，以獲得對于步驟b中加入的蛋白水解酶的活性;b.向調(diào)節(jié)過PH的漿體中加入蛋白水解酶;c.使?jié){體與步驟b或e中的酶在溫度T下反應一段時間t，以便形成高分子量增溶膠原增多的溶液;d.將不溶性膠原加到步驟c的溶液中并混合之，加或不加補充的水;e.將至少一部分步驟d的含高分子量增溶膠原的溶液與不溶性膠原分離，從而使至少一部分蛋白水解酶再循環(huán)到步驟c，分離出的含高分子量增溶膠原的溶液作為產(chǎn)物抽出;f.將選自新鮮紙漿、損紙、回收的新聞紙、回收的紙箱紙或其混合物的一種纖維素材料與含有水或含有水與苛性堿的溶液混合，機械成漿，直到形成按干漿固體計濃度約為3-6%重量的紙漿;g.將該紙漿稀釋到按干漿固體計濃度為約1-3%重量，調(diào)節(jié)PH至約3.5-7.0;h.將步驟e中的可溶性膠原加到稀釋過的紙漿中，其數(shù)量約為0.1-2%可溶性膠原干重(按纖維素物質(zhì)的干重計)，在一定的剪切速度下混合一段時間，以便使稀釋的紙漿固體能與可溶性膠原相互作用，從而使一大部分可溶性膠原與紙漿結(jié)合，形成膠原-紙漿漿體;i.將該紙漿-膠原漿體稀釋到濃度約為0.1-1%重量(干重);j.將該膠原-紙漿漿體制成片材并干燥之。
25.一種制造高分子量增溶膠原水溶液的方法，其中包括a.形成不溶性膠原的磨細的水漿體;b.調(diào)節(jié)磨細的濕漿體的水含量或固體含量，使不溶性膠原的濃度能大大促進增溶膠原在最終產(chǎn)物中的最大濃度及分子量;c.調(diào)節(jié)步驟b中漿體的PH，以獲得對于步驟d中加入的蛋白水解酶的反應活性;d.將蛋白水解酶加入調(diào)節(jié)過PH的漿體中并混合之;e.使步驟d的漿體在溫度T下反應一段時間t，以便能形成含有由不溶性膠原顆粒衍生得到的高分子量增溶膠原的溶液;f.向步驟e的含高分子量增溶膠原的溶液中補加水和不溶性膠原并混合之;g.使至少一部分步驟f的含高分子量增溶膠原的溶液與不溶性膠原分離，將不溶液性膠原送回到步驟e，從而使至少一部分蛋白水解酶再循環(huán)，分離出的含高分子量增溶膠原的溶液則作為產(chǎn)物抽出;h.將選自新鮮紙漿、損紙、回收的新聞紙、回收的硬紙箱紙或其混合物的一種纖維素材料與含水或含水與NaOH的溶液混合，用機械方法成漿，直到形成按干漿固體計濃度約為3-6%重量的紙漿;i.將該紙漿稀釋到按干漿固體計濃度約為1-3%，調(diào)節(jié)PH至約3.5-7.0;j.向稀釋過的紙漿中加入步驟e的可溶性膠原，其數(shù)量約為0.1-2%可溶性膠原干重(按纖維素材料的干重計)，在一定剪切速度下混合一段時間，使稀釋過的紙漿固體能與可溶性膠原相互作用，從而使至少一大部分可溶性膠原與紙漿結(jié)合，形成膠原-紙漿漿體;k.將該膠原-紙漿漿體稀釋成濃度為約0.1-1%干重;l.將膠原-紙漿漿體制成片材并干燥之。
26.一種制造膠原增強的纖維素片材的方法，其中包括a.形成一種纖維素紙漿;b.向紙漿中加入增溶的膠原，使纖維素紙漿和增溶膠原的濃度達到約2%重量，混合一段時間，使纖維素紙漿與增溶膠原能夠相互作用，混合過程在約40℃以上的溫度下進行;c.將相互作用的纖維素紙漿和增溶膠原制成片材;和d.將該片材干燥。
27.一種制備增溶膠原水溶液的方法，其中包括a.形成不溶性膠原的磨細的水漿體，調(diào)節(jié)該漿體的PH以獲得對步驟b中加入的蛋白水解酶的活性;b.將蛋白水解酶加到調(diào)節(jié)過PH的漿體中;c.使該漿體與步驟b的酶和/或再循環(huán)的不溶性膠原與步驟e的酶在溫度T下反應一段時間t，使之能形成增溶膠原增多的溶液;d.將不溶性膠原加到步驟c的溶液中并混合之;e.將至少一部分步驟d的含增溶膠原的溶液與不溶性膠原分離開，借此將至少一部分不溶性膠原和蛋白水解酶再循環(huán)到步驟c，將分離出的含增溶膠原的溶液作為產(chǎn)物抽出。
28.權(quán)利要求27的方法，其中還包括重復步驟c、步驟d和步驟e兩次或更多次。
29.權(quán)利要求27的方法，其中包括一個連續(xù)過程。
30.權(quán)利要求27的方法，其中還包括向步驟e的再循環(huán)的不溶性膠原中加入補充的酶，使其基本上代替與抽出的產(chǎn)物一起除掉的酶。
31.權(quán)利要求27的方法，其中還包括，當再循環(huán)時的反應速度降低到預定值以下時，向步驟e的再循環(huán)的不溶性膠原中補加酶。
32.權(quán)利要求27的方法，其中包括用以下手段停止反應(1)將PH調(diào)節(jié)到蛋白水解酶基本上無活性的水平;和/或(2)將溫度降低到蛋白水解酶基本上無活性的水平。
33.權(quán)利要求27的方法，其中在步驟a還包括，調(diào)節(jié)磨細的濕漿體的液體或固體含量，以便將固體的濃度調(diào)節(jié)到約0.1-1.0%重量。
34.權(quán)利要求27的方法，其中所述的溫度T包括約5-30℃。
35.權(quán)利要求27的方法，其中所述的溫度T包括約15-28℃。
36.權(quán)利要求33的方法，其中固體濃度為約0.3-0.35%重量，步驟c的反應在約10-30℃下進行12-72小時。
37.權(quán)利要求36的方法，其中所述的溫度為15-28℃。
38.權(quán)利要求27的方法，其中還包括從豬粘膜胃蛋白酶、菠蘿蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、膠原酶、無花果蛋白酶、木瓜酶、肽酶、蛋白酶A、蛋白酶K、胰蛋白酶、微生物蛋白酶以及它們的組合物中選擇所述的蛋白水解酶。
39.權(quán)利要求27的方法，其中還包括所述的蛋白水解酶是一種微生物酸性蛋白酶。
40.權(quán)利要求38的方法，其中還包括當選用胃蛋白酶時，將PH調(diào)節(jié)到約1.5-3.0，溫度調(diào)節(jié)到約18-28℃。
41.權(quán)利要求27的方法，其中還包括將至少80%重量的不溶性膠原轉(zhuǎn)化成可溶性膠原，其數(shù)均分子量在300，000道爾頓以上。
42.權(quán)利要求27的方法，其中還包括將至少90%重量的不溶性膠原轉(zhuǎn)化成可溶性膠原。
43.一種制造增溶膠原水溶液的方法，其中包括a.形成不溶性膠原的磨細的水漿體;b.調(diào)節(jié)上述磨細的濕漿體的水或固體含量，使不溶性膠原的濃度能大大增進增溶膠原在最終產(chǎn)物中的最大濃度和分子量;c.調(diào)節(jié)步驟b的漿體的PH，以獲得對于步驟d中加入的蛋白水解酶的活性;d.向調(diào)節(jié)過PH的漿體中加入蛋白水解酶并混合之，e.使步驟d的漿體和/或步驟g的再循環(huán)的不溶性膠原在溫度T下反應一定的時間t，以便能形成含有由不溶性膠原顆粒衍生得到的增溶膠原的溶液;f.將不溶性膠原加到步驟e中含增溶膠原的溶液中并混合之，加或不加補充的水;g.將至少一部分步驟f的含增溶膠原的溶液與不溶性膠原分離開，將不溶性膠原送回步驟e，從而使至少一部分蛋白水解酶再循環(huán)，分離出的含增溶膠原的溶液則作為產(chǎn)物抽出。
44.權(quán)利要求43的方法，其中還包括重復步驟e至步驟f兩次或更多次。
45.權(quán)利要求43的方法，其中包括用以下手段停止反應(1)將PH調(diào)節(jié)到蛋白水解酶基本上無活性的水平;和/或(2)將溫度降低到蛋白水解酶基本上無活性。
46.權(quán)利要求43的方法，其中還包括向步驟e的不溶性膠原中補加酶，使其基本上代替隨產(chǎn)物一起抽出的酶。
47.權(quán)利要求43的方法，其中還包括，當再循環(huán)時的反應速度低于預定水平時，向步驟e的不溶性膠原中補加酶。
48.權(quán)利要求43的方法，其中步驟b內(nèi)還包括，調(diào)節(jié)磨細的濕漿體的液體或固體含量，以便將固體的濃度調(diào)節(jié)到約0.1-1.0%重量。
49.權(quán)利要求43的方法，其中步驟e的溫度T包括約5-30℃。
50.權(quán)利要求43的方法，其中步驟e的溫度T包括15-28℃。
51.權(quán)利要求43的方法，其中步驟b的固體濃度為約0.3-0.35%重量，步驟e的反應溫度為約10-30℃，反應時間12-72小時。
52.權(quán)利要求51的方法，其中所述的溫度為15-28℃。
53.權(quán)利要求43的方法，其中還包括從豬粘膜胃蛋白酶、菠蘿蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、膠原酶、無花果蛋白酶、木瓜酶、肽酶、蛋白酶A、蛋白酶K、胰蛋白酶、微生物蛋白酶以及它們的組合物中選擇所述的蛋白水解酶。
54.權(quán)利要求43的方法，其中還包括所述的蛋白水解酶是一種微生物酸性蛋白酶。
55.權(quán)利要求43的方法，其中還包括，當選用胃蛋白酶時，在步驟c中將PH調(diào)節(jié)到1.5-3.0，在步驟e中將溫度調(diào)節(jié)到約18-28℃。
56.權(quán)利要求43的方法，其中還包括將至少80%重量的不溶性膠原轉(zhuǎn)化成可溶性膠原，其數(shù)均分子量高于300，000道爾頓。
57.權(quán)利要求43的方法，其中還包括將至少90%重量的不溶性膠原轉(zhuǎn)化成可溶性膠原。
58.一種制造增溶的膠原水溶液的方法，其中包括a.形成不溶性膠原的磨細的水漿體;b.調(diào)節(jié)磨細的濕漿體的水或固體含量，使不溶性膠原的濃度能大大增進增溶的膠原在最終產(chǎn)物中與所增強的紙相適應的最大濃度。c.調(diào)節(jié)步驟b中漿體的PH，以獲得對于步驟d中加入的蛋白水解酶的活性;d.向調(diào)節(jié)過PH的漿體中加入蛋白水解酶，在一定溫度下反應一段時間t，使之能由不溶性膠原顆粒形成增溶的膠原;e.通過測量增溶膠原的濃度和分子量，控制反應條件，以便得到高濃度的可溶性膠原，當數(shù)均分子量級分高于300，000道爾頓而且濃度基本上達到最大值時，反應完成;和f.將增溶的膠原的水溶液作為產(chǎn)物抽出。
59.權(quán)利要求58的方法，其中包括用以下手段停止反應(1)將PH調(diào)節(jié)到蛋白水解酶基本上無活性的水平;和/或(2)將溫度降低到蛋白水解酶基本上無活性。
60.權(quán)利要求58的方法，其中還包括所述的粘度至少為最大值的75%。
61.權(quán)利要求58的方法，其中還包括，在步驟b中調(diào)節(jié)磨細的濕漿體的液體或固體含量，以便將固體濃度調(diào)節(jié)到約0.1-1.0%重量。
62.權(quán)利要求58的方法，其中的溫度T包括約5-30℃。
63.權(quán)利要求58的方法，其中的溫度T包括約15-30℃。
64.權(quán)利要求58的方法，其中步驟b的固體濃度為約0.3-0.35%重量，在步驟e中，將反應溫度控制在約15-30℃，時間為10-48小時。
65.權(quán)利要求58的方法，其中還包括從豬粘膜胃蛋白酶、菠蘿蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、膠原酶、無花果蛋白酶、木瓜酶、肽酶、蛋白酶A、蛋白酶K、胰蛋白酶、微生物蛋白酶及它們的組合物中選擇蛋白水解酶。
66.權(quán)利要求58的方法，其中還包括當選擇胃粘膜胃蛋白酶時，將PH調(diào)了至約1.5-3.0，溫度調(diào)節(jié)到約15-28℃。
67.權(quán)利要求58的方法，其中還包括將至少80%重量的不溶性膠原轉(zhuǎn)化成可溶性膠原，數(shù)均分子量在300，000道爾頓以上。
68.權(quán)利要求58的方法，其中還包括將至少80%重量的不溶性膠原轉(zhuǎn)化成可溶性膠原。
69.權(quán)利要求58的方法，其中還包括，將至少90%重量的不溶性膠原轉(zhuǎn)化成可溶性膠原。
全文摘要
本發(fā)明涉及用酶催方法制造增溶的膠原、以及通過將增溶的膠原與纖維素紙漿混合來制造用增溶膠原增強的紙張的方法，該方法優(yōu)于已知的增強紙張的方法，特別適合于制造機械性能改進而且價格低廉的再生纖維素紙。本發(fā)明還介紹了這種改進的增溶膠原和用此方法制造的性能改進的紙張。
文檔編號D21H21/18GK1112368SQ94190510
公開日1995年11月22日 申請日期1994年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月16日
發(fā)明者K·E·休斯, D·C·馬思特松, D·J·芬克, G·E·皮克特, B·A·莫茨, P·M·戈莫, R·S·布羅迪 申請人:蘭帕克公司