PL234519B1 - Sposób wytwarzania materiału rolniczego lateksowo-celulozowego - Google Patents

Sposób wytwarzania materiału rolniczego lateksowo-celulozowego Download PDF

Info

Publication number
PL234519B1
PL234519B1 PL424567A PL42456718A PL234519B1 PL 234519 B1 PL234519 B1 PL 234519B1 PL 424567 A PL424567 A PL 424567A PL 42456718 A PL42456718 A PL 42456718A PL 234519 B1 PL234519 B1 PL 234519B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
latex
feathers
bird
mixture
dried
Prior art date
Application number
PL424567A
Other languages
English (en)
Other versions
PL424567A1 (pl
Inventor
Mirosława Prochoń
Marta Witczak
Anna Biernacka
Original Assignee
Politechnika Lodzka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Lodzka filed Critical Politechnika Lodzka
Priority to PL424567A priority Critical patent/PL234519B1/pl
Publication of PL424567A1 publication Critical patent/PL424567A1/pl
Publication of PL234519B1 publication Critical patent/PL234519B1/pl

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses

Landscapes

  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania materiału rolniczego lateksowo-celulozowego, przeznaczonego do wspomagania wzrostu roślin uprawnych oraz ich ochrony. Sposób umożliwia zagospodarowanie pierza ptasiego stanowiącego produkt odpadowy z przemysłu drobiarskiego, bogatego w białko-keratynę.
W czasopismach, jak na przykład w czasopiśmie Acta Biomaterialia, 6, 1337-1341, 2010, spotyka się informacje na temat zastosowania materiałów polimerowych zawierających polisacharydy lub białka. Jednakże najczęściej informacje te dotyczą zastosowania polisacharydów lub białek pochodzenia naturalnego i w formie czystej, rzadziej badane są pod tym względem odpadowe polimery naturalne, stanowiące rzeczywisty problem środowiskowy, jak na przykład odpady przemysłu skórzanego czy drobiarskiego.
W ostatnich latach obserwuje się znaczny wzrost ilości produktu odpadowego przemysłu drobiarskiego w postaci pierza ptasiego, które stanowi około 7% masy ciała drobiu. Około 90% masy piór ptasich stanowi keratyna, materiał zaliczany do grupy białek włókienkowatych, który charakteryzuje się znaczną odpornością na działanie zarówno czynników chemicznych, mechanicznych, jak i enzymów proteolitycznych. Keratyna pochodząca z różnych źródeł, z piór ptasich, wełny owczej, sierści bydlęcej czy włosów ludzkich, charakteryzuje się różną zawartością aminokwasów oraz zróżnicowanym ich składem, co w konsekwencji wpływa na zróżnicowanie właściwości finalnych tego białka, jak zawartość polarnych, niepolarnych czy jonowych lub niejonowych ugrupowań aminokwasowych. Włókna keratyny piór ptasich są lekkie i bardzo wytrzymałe mechanicznie, również na działanie sił aerodynamicznych. Średnica włókien piór ptasich zawiera się w zakresie 5000-50000 nm. Bardzo istotny jest fakt, iż w keratynie piór ptasich jest blisko 40% hydrofilowych grup i aż 60% hydrofobowych. Te właściwości keratyny piór ptasich wskazują, że włókna tej keratyny będą bardziej kompatybilne z matrycami polimerowymi o charakterze hydrofobowym.
W czasopiśmie Polymer Degradation and Stability, 76, 275, 2002 ujawniono, że dodatek nierozpuszczalnych w wodzie aminokwasów, pozyskanych w wyniku alkalicznej hydrolizy piór ptasich, do mieszanki elastomerowej poprawia w znacznym stopniu właściwości antyutleniające materiałów gumowych.
W czasopismach Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48, 4326, 2000) oraz Journal of Biomedical Materials Research, Part A, 31,439, 1996 ujawniono sposób uzyskania keratyny piór ptasich, polegający na przemyciu piór wodą w temperaturze 60°C, wysuszeniu i pocięciu na kawałki długości 75-700 gm. Tak przygotowany materiał ekstrahuje się przez 12 godzin eterem naftowym, w celu usunięcia resztek tłuszczów. Wyekstrahowaną keratynę zastosowano do uzyskania filmów z plastyfikatorami, sorbitolem (alkoholem heksahydroksylowym), glikolem polietylenowym oraz gliceryną. Uzyskane filmy polimerowe wykazywały podwyższoną zdolność sorpcji wody.
Z opisu patentowego US 570530 znane jest zastosowanie włókien keratynowych jako fazy wzmacniającej w kompozytach, w których matrycę stanowił kompozyt skrobiowo-chitozanowy.
Z badań opisanych w czasopiśmie Polymers, 6, 684-705, 2014 wiadomo, iż dodatek włókien keratynowych do matrycy polimerowej wpływa na polepszenie stabilności termicznej wytworzonego materiału oraz jego właściwości termomechanicznych.
Z czasopism Polymer, 468, 2233, 2005, International Journal of Environmental and Pollution, 23, 2, 162, 2005 oraz Composites: Part B, 38, 405, 2007 wiadomo, iż w wyniku spolimeryzowania metakrylanu metylu (MMA) z pociętymi piórami ptasimi uzyskuje się wzrost modułu Younga polimetakrylanu metylu (PMMA) o 29%, a wytrzymałość na rozciąganie tego PMMA jest rzędu 28-34 MPa, co jest wynikiem dobrej kompatybilności włókien białka do polimeru. Ten polimer wykazuje duże powinowactwo do włókien keratyn, co jest odzwierciedleniem doskonałej jego dyspersji pomiędzy obiema hydrofobowymi fazami.
W czasopismach Composite Science and Technology, 65, 3-4, 683, 2005 i Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 36, 1518, 2005 opisano uzyskanie kompozytów polietylenu HDPE (polietylen o wysokiej gęstości) z włóknami keratyny piór ptasich. Wprowadzenie 20 części wagowych włókien białkowych wpłynęło na zmniejszenie elastyczności uzyskanych kompozytów w porównaniu z kompozytami niezawierających włókien, ale jednocześnie następowała poprawa ich biodegradacji.
Zdefragmentaryzowane pióra ptasie, zgodnie z czasopismami Bioresource Technology, 97, 233, 2006 i Composites Science and Technology, 65, 173, 2005, zastosowano jako napełniacz polietylenu LDPE (polietylen o niskiej gęstości). Zaobserwowano poprawę parametrów mechanicznych polietylenu
PL 234 519 B1
- moduł elastyczności wzrastał średnio o 0,05 GPa po wprowadzeniu 20 części wagowych włókien białkowych w strukturę elastomerową.
Z artykułu Polypropylene Reinforced with Chicken Feathers na konferencję 14th International Conference on Composite Materials, San Diego, CA, July, 14, 18, 2003 wiadomo, że wprowadzenie piór do polipropylenu, przy użyciu jako dyspergatora 2% bezwodnika maleinowego powoduje poprawę twardości uzyskanych kompozytów.
Kompozyt polipropylenu napełniony keratyną piór ptasich, opisany w czasopismach Composites Science and Technology, 66, 102, 2006 i Journal of Applied Polymer Science, 92, 6, 3771,2004, wykazywał lepsze właściwości mechaniczne niż napełniony włóknami celulozy. Opisano także kompozyty modyfikowane bezwodnikiem maleinowym polipropylenu (MaPP) z udziałem włókien naturalnych, w tym z keratyną piór ptasich. Najlepsze właściwości mechaniczne tych kompozytów obserwowano przy 8% dodatku MaPP.
Z opisu patentowego PL 210962 jest znane zastosowanie wysuszonego hydrolizatu keratyny piór ptasich, zmieszanego z tlenkiem cynku, jako napełniacza karboksylowanego kauczuku butadienowoakrylonitrylowego.
W czasopiśmie Przetwórstwo Tworzyw 6(150), 687, 2012 opisano sposób uzyskania błon biokompozytów z karboksylowanego lateksu butadienowo-styrenowego, zawierających hydrolizaty keratyny, oraz korzystny wpływ zastosowanych hydrolizatów na właściwości mechaniczne uzyskanych biokompozytów. Uzyskane mieszanki lateksowe charakteryzowały się małą lepkością.
Natomiast z opisu patentowego PL 226430 znany jest sposób wytwarzania materiału rolniczego celulozowo-elastomerowego, przeznaczonego zwłaszcza do ściółkowania gleby, pokrywania tuneli, do bezpośredniej osłony roślin, polegający na tym, że tkaninę bawełnianą o gramaturze 115-145 g/cm2 pokrywa się mieszanką lateksową zawierającą karboksylowany lateks butadienowo-styrenowy, hydrolizat enzymatyczny keratyny sierści bydlęcej lub jego addukt ze stearyną techniczną oraz żelatynę, po czym powleczoną tkaninę suszy się w temperaturze 50°C w czasie 30 minut i poddaje sieciowaniu w temperaturze 150°C w czasie 1 godziny. Mieszankę lateksową przygotowuje się przez sporządzenie 10% roztworu hydrolizatu enzymatycznego keratyny lub jego adduktu ze stearyną techniczną, w wodzie destylowanej w drodze mieszania w temperaturze 40°C w czasie 10 minut, następnie zmieszanie przygotowanego roztworu z karboksylowanym lateksem butadienowo-styrenowym, w temperaturze 40°C w czasie 30 minut oraz dodanie 5% roztworu wodnego żelatyny.
Sposób wytwarzania materiału rolniczego lateksowo-celulozowego, przeznaczonego zwłaszcza do wspomagania wzrostu roślin uprawnych oraz ich ochrony, w drodze pokrycia materiału z włókien celulozowych mieszanką lateksową, według wynalazku polega na tym, że tkaninę jutową pokrywa się mieszaniną lateksu kauczuku naturalnego wysokoamoniakalnego z piórami ptasimi stosując 300 g mieszanki lateksowej na 1 m2 tkaniny, po czym powleczoną jutę suszy się w temperaturze 50°C w czasie 60 minut aż do uzyskania stałej masy. Stosuje się tkaninę jutową o gramaturze nie mniejszej niż 105 g/cm2. Stosuje się pióra ptasie przemyte wodą, wysuszone, rozdrobnione na odcinki o długości nie większej niż 125 gm i wytermostatowane w temperaturze sporządzania ich mieszaniny z lateksem. Aby sporządzić mieszaninę lateksu z piórami, do wysokoamoniakalnego lateksu kauczuku naturalnego dodaje się przemyte, wysuszone, rozdrobnione i wytermostatowane pióra ptasie, stosując równowagowe ilości lateksu i piór ptasich i homogenizuje składniki w temperaturze nie wyższej niż 40°C, względnie do wysokoamoniakalnego lateksu kauczuku naturalnego dodaje się wodę dejonizowaną, a następnie przemyte, wysuszone, rozdrobnione i wytermostatowane pióra ptasie, stosując równowagowe ilości lateksu, wody i piór ptasich, po czym homogenizuje się składniki w temperaturze nie wyższej niż 40°C. Jutę pokrywa się mieszaniną lateksu i piór ptasich przy użyciu wałka m alarskiego lub powlekarki.
Materiał rolniczy otrzymany sposobem według wynalazku, zawierający dodatek piór ptasich wykazuje lepszą odporność na biorozkład w stosunku do produktu zawierającego lateks bez dodatku piór. Juta pokryta mieszaniną lateksu i piór ptasich, zastosowana do ściółkowania gleby umożliwia szybszy wzrost roślin na terenach zubożonych zarówno w składniki mineralne jak i charakteryzujących się deficytem wody, przy czym możliwe jest kontrolowane i stopniowe uwalnianie do gleby składników zawartych w zmodyfikowanej jucie. Dodatek keratyny piór ptasich stanowi naturalny nawóz wspomagający wzrost roślin. Jednocześnie użycie w sposobie według wynalazku piór ptasich redukuje ilość pierza stanowiącego uciążliwy dla środowiska naturalnego produkt odpadowy z przemysłu drobiarskiego.
Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
PL 234 519 B1
P r z y k ł a d I
Produkt odpadowy w postaci piór ptasich przemyto wodą, wysuszono i następnie zmielono za pomocą młynka kulowego w czasie 3 minut przy częstotliwości 30 Hz. Uzyskany produkt w postaci proszku przesiano przez sita o średnicy 200 mm oraz średnicy oczek 0,125 mm (przy użyciu analitycznej wytrząsarki sitowej o następujących parametrach: amplituda drgań 1,5 mm, interwał 10 sekund, czas 5 minut). Tak przygotowany produkt użyto jako napełniacz lateksu kauczuku naturalnego wysokoamoniakalnego LATZ - HNH3.
Przygotowano mieszaninę lateksową o składzie w częściach wagowych:
lateks LATZ - HNH3 - 50,0 części przygotowany napełniacz - 50,0 części.
W celu przygotowania mieszaniny lateksowej do lateksu wprowadzono wytermostatowany w temperaturze 25°C napełniacz, a następnie składniki wymieszano ze sobą za pomocą homogenizatora w temperaturze 25°C. Uzyskaną mieszaninę nałożono za pomocą wałka na tkaninę jutową o gramaturze 180 g/cm2 i o wymiarach oczek 8x8 mm i pozostawiono na 60 minut w temperaturze 50°C aż do wysuszenia do stałej masy. Wytworzony produkt charakteryzował się wytrzymałością na rozciąganie 30,5 MPa, wydłużeniem względnym w chwili zerwania 1,2% oraz twardością wg Shore'a 55,2 w skali 00.
Otrzymany produkt wykazywał lepszą odporność na biorozkład w porównaniu z produktem zawierającym jedynie sam lateks. Tym samym możliwe było kontrolowane i stopniowe uwalnianie jego składników do gleby. Zastosowany do ściółkowania gleby w uprawie traw na terenach zubożonych zarówno w składniki mineralne jak i charakteryzujących się deficytem wody przyspieszał wzrost traw w wyniku stopniowego uwalniania do gleby keratyny piór ptasich stanowiącej naturalny nawóz i wspomagającej wzrost roślin.
P r z y k ł a d II
Napełniacz w postaci piór ptasich przygotowano jak w przykładzie I.
Tak przygotowany produkt użyto jako napełniacz lateksu kauczuku naturalnego wysokoamoniakalnego LATZ - HNH3.
Przygotowano mieszaninę lateksową o składzie w częściach wagowych:
lateks LATZ - HNH3 - 34,0 części woda dejonizowana - 33,0 części przygotowany napełniacz - 33,0 części.
W celu przygotowania mieszaniny lateksowej do lateksu wprowadzono najpierw dejonizowaną wodę, a następnie wytermostatowany w temperaturze 25°C napełniacz, po czym składniki wymieszano ze sobą za pomocą homogenizatora w temperaturze 25°C. Uzyskaną mieszaninę nałożono za pomocą wałka na tkaninę jutową o gramaturze 180 g/cm2 i o wymiarach oczek 8x8 mm i pozostawiono na 60 minut w temperaturze 50°C aż do wysuszenia do stałej masy. Wytworzony produkt charakteryzował się wytrzymałością na rozciąganie 28,5 MPa, wydłużeniem względnym w chwili zerwania 1,1% a także twardością wg Shore'a 47,2 w skali 00.
Otrzymany produkt wykazywał lepszą odporność na biorozkład w porównaniu z produktem zawierającym jedynie sam lateks. Tym samym możliwe było kontrolowane i stopniowe uwalnianie jego składników do gleby. Zastosowany do ściółkowania gleby w uprawie traw na terenach zubożonych zarówno w składniki mineralne jak i charakteryzujących się deficytem wody przyspieszał wzrost traw w wyniku stopniowego uwalniania do gleby keratyny piór ptasich stanowiącej naturalny nawóz i wspomagającej wzrost roślin.

Claims (5)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzania materiału rolniczego lateksowo-celulozowego, przeznaczonego zwłaszcza do wspomagania wzrostu roślin uprawnych oraz ich ochrony, w drodze pokrycia materiału z włókien celulozowych mieszanką lateksową, znamienny tym, że tkaninę jutową pokrywa się mieszaniną wysokoamoniakalnego lateksu kauczuku naturalnego z piórami ptasimi stosując 300 g mieszanki lateksowej na 1 m2 tkaniny, po czym powleczoną tkaninę jutową suszy się w temperaturze 50°C w czasie 60 minut aż do uzyskania stałej masy.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się tkaninę jutową o gramaturze nie mniejszej niż 105 g/cm2.
    PL 234 519 B1
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się pióra ptasie przemyte wodą, wysuszone, rozdrobnione na odcinki o długości nie większej niż 125 gm i wytermostatowane w temperaturze sporządzania ich mieszaniny z lateksem.
  4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę wysokoamoniakalnego lateksu kauczuku naturalnego z piórami ptasimi sporządza się w drodze dodania przemytych, wysuszonych, rozdrobnionych i wytermostatowanych piór ptasich do lateksu, przy użyciu równowagowych ilości lateksu i piór i następnie homogenizacji składników w temperaturze nie wyższej niż 40°C.
  5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę wysokoamoniakalnego lateksu kauczuku naturalnego z piórami ptasimi sporządza się w drodze dodania do lateksu najpierw wody dejonizowanej, a następnie przemytych, wysuszonych, rozdrobnionych i wytermostatowanych piór ptasich, przy użyciu równowagowych ilości lateksu, wody i piór i następnie homogenizacji składników w temperaturze nie wyższej niż 40°C.
PL424567A 2018-02-12 2018-02-12 Sposób wytwarzania materiału rolniczego lateksowo-celulozowego PL234519B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL424567A PL234519B1 (pl) 2018-02-12 2018-02-12 Sposób wytwarzania materiału rolniczego lateksowo-celulozowego

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL424567A PL234519B1 (pl) 2018-02-12 2018-02-12 Sposób wytwarzania materiału rolniczego lateksowo-celulozowego

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL424567A1 PL424567A1 (pl) 2019-08-26
PL234519B1 true PL234519B1 (pl) 2020-03-31

Family

ID=67683608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL424567A PL234519B1 (pl) 2018-02-12 2018-02-12 Sposób wytwarzania materiału rolniczego lateksowo-celulozowego

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL234519B1 (pl)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07177822A (ja) * 1993-12-22 1995-07-18 Kanai Juyo Kogyo Co Ltd 不織布植生シート
CA2125815A1 (en) * 1994-03-14 1995-09-15 Camille Desmarais Ground cover sheet formed of varible biodegradable cellulosic fiber composition and method of making same
GB2332353A (en) * 1997-12-20 1999-06-23 Land Wood & Water Company Limi A biodegradable mat
PL226430B1 (pl) * 2013-07-15 2017-07-31 Politechnika Łódzka Sposób wytwarzania materiału rolniczego celulozowo-elastomerowego

Also Published As

Publication number Publication date
PL424567A1 (pl) 2019-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bhavsar et al. Superheated water hydrolysis of waste wool in a semi-industrial reactor to obtain nitrogen fertilizers
Saha et al. Keratin as a Biopolymer
Kumar et al. Advances in proteinous biomaterials
Thomas et al. Polymer composites, biocomposites
Silva et al. Physical properties and biocompatibility of chitosan/soy blended membranes
Rouilly et al. Agro-materials: a bibliographic review
Balaji et al. Preparation and comparative characterization of keratin–chitosan and keratin–gelatin composite scaffolds for tissue engineering applications
McLellan et al. Keratin-based biofilms, hydrogels, and biofibers
US11124611B2 (en) Cosmetic sponge and method for providing a cosmetic sponge
US6120592A (en) Biodegradable films containing caseinate and their method of manufacture by irradiation
Sharma et al. Keratin: an introduction
Sintharm et al. Bacterial cellulose reinforced with skim/fresh natural rubber latex for improved mechanical, chemical and dielectric properties
Sothornvit et al. Extracted sericin from silk waste for film formation.
Jetbumpenkul et al. Balanced electrostatic blending approach–An alternative to chemical crosslinking of Thai silk fibroin/gelatin scaffold
Salleh et al. Keratin-based biomaterials for biomedical applications
Asif et al. Preparation and estimation of physio-mechanical properties of eco-friendly bioplastics of Gracilaria corticata from Karachi coast
CA2560291C (en) Compositions and films comprised of avian feather keratin
Mazotto Biopolymers in the leather industry
Lopes et al. Characterization of pectin biofilms with the addition of babassu mesocarp and whey protein concentrate
PL234519B1 (pl) Sposób wytwarzania materiału rolniczego lateksowo-celulozowego
Yunoki et al. Novel elastic material from collagen for tissue engineering
Kalia et al. Protein-based biopolymers: from source to biomedical applications
CN109232932A (zh) 一种基于羊毛角蛋白皮质细胞制备增强增韧的左旋聚乳酸复合膜的方法
Passos et al. Extraction, properties, and applications of keratin-based films and blends
AU2015261681A1 (en) A high strength chitin composite material and method of making