Influence of collagen modifications on qualitative parameters of thermoplastic adhesive mixtures and its microbiological stability

• Autorzy: Matyasovsky Jan , Sedliacik Jan , Novak Igor , Duchovic Peter , Jurkovic Peter

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.7716

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Influence of collagen modifications on qualitative parameters of thermoplastic adhesive mixtures and its microbiological stability.This work presents the possibility to use the modified biopolymer collagen for preparation of ecologic, biologically degradable thermoplastic adhesives. Collagen prepared from secondary raw materials of the leather and food industry was applied as a starting material for the preparation of thermoplastic, formaldehyde-free adhesives intended for use in woodworking, furniture and paper industries. Glued joint obtained high strength and flexibility after application of modification plasticisation agents based on collagen. Modifications of collagen glue with keratin biopolymer increased its resistance to water and the strength of the glued joint. Prepared samples of hot-melt adhesive had higher bonding strengths than standard commercial adhesives. The highest tensile strengths were achieved by applying of undiluted adhesive with the application of 2.5% keratin hydrolysate into hot-melt adhesive. As collagen is a natural polymer easy biodegradable in the aquatic environment, the research has focused on the possibility of its microbiological stabilization with aqueous solutions of ionic and colloidal silver. The highest microbiological activity was observed in a sample of ionic silver sulphate solution with a concentration of 2000 ppm Ag+. Its 1% concentration was applied for antibacterial thermoplastic stabilization of formaldehyde-free collagen glue.

PL

Wpływ modyfikacji kolagenu na parametry jakościowe mieszanin klejów termoplastycznych i ich stabilność mikrobiologiczną. W pracy przedstawiono możliwości zastosowania modyfikowanego kolagenu biopolimerowego do wytwarzania ekologicznych, biodegradowalnych klejów termoplastycznych. Jako materiał wyjściowy do wytwarzania bezformaldehydowych klejów termoplastycznych przeznaczonych do stosowania w przemyśle drzewnym, meblarskim i papierniczym zastosowano kolagen wytworzony z surowców wtórnych przemysłu skórzanego i spożywczego. Zastosowanie modyfikatorów na bazie kolagenu pozwoliło uzyskać wysoką wytrzymałość i elastyczność połączeń klejowych. Modyfikacje kleju kolagenowego przy zastosowaniu biopolimeru keratynowego zwiększyły jego odporność na wodę i wytrzymałość złącza klejowgo. Przygotowane próbki kleju topliwego charakteryzowały się większą wytrzymałością spoin klejowych niż standardowe kleje handlowe. Najwyższe wytrzymałości na rozciąganie uzyskano przez zastosowanie nierozcieńczonego kleju topliwego z dodatkiem 2,5% hydrolizatu keratyny. W związku z tym, że kolagen jest naturalnym, łatwo biodegradowalnym polimerem w środowisku wodnym, badania skupiły się na możliwości jego stabilizacji mikrobiologicznej za pomocą wodnych roztworów srebra jonowego i koloidalnego. Najwyższą aktywność mikrobiologiczną zaobserwowano w próbce roztworu jonowego siarczanu srebra o stężeniu 2000 ppm Ag+. 1% roztwór tego związku zastosowano do antybakteryjnej stabilizacji kleju kolagenowego.

Słowa kluczowe

EN

hot-melt adhesive; plasticizer; collagen; keratin; viscosity; bacterial stability; colloid silver

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2019
• Tom: No. 105
• Strony: 54--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Matyasovsky Jan

• VIPO a.s., Gen. Svobodu1069/4, 958 01 Partizánske, Slovakia

autor

Sedliacik Jan

• Faculty of Wood Sciences and Technology, Technical University in Zvolen, T.G. Masaryka 24, 960 01 Zvolen, Slovakia

autor

Novak Igor

• Polymer Institute, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, 845 41 Bratislava, Slovakia

autor

Duchovic Peter

• VIPO a.s., Gen. Svobodu1069/4, 958 01 Partizánske, Slovakia

autor

Jurkovic Peter

• VIPO a.s., Gen. Svobodu1069/4, 958 01 Partizánske, Slovakia

Bibliografia

• 1. BLAŽEJ A. et al., 1978: Štruktúra a vlastnosti vláknitých bielkovín. Bratislava:VEDA.
• 2. BLAŽEJ A. et al., 1984: Technologie kůže a kožešin. Praha: SNTL, Bratislava:ALFA. p. 20-85, 208-215.
• 3. BULJAN J., REICH G., LUDVÍK J., 1997: Mass Balance in Leather Processing. In:Centenary Congress of the IULCS, London, 138-156.
• 4. HE, Z. 2016: Bio-based Wood Adhesives. CRC Press Boca Raton, 356 p. ISBN 978-1-4987-4074-6.
• 5. KOLOMAZNÍK K. et al., 1999: Application of protein hydrolysate for manufacturingof biobegradable plastics. In Environmentally Degradable Plastics, Smolenice. p. 100-102.
• 6. KOLOMAZNÍK K. at al., 2000: Experiences in Industrial Practice of EnzymaticDechromation Shavings. Journal of the American Leather Chemists Association 95,55-63.
• 7. KVÍTEK, L.: Studium přípravy a aplikačních možností nanočástic stříbra. Habilitačnápráca. Olomouc.
• 8. LIU, X., ZHENG, C., LUO, X., WANG, X., JIANG, H. 2019: Recent advances ofcollagen-based biomaterials: Multi-hierarchical structure, modification and biomedicalapplications (Review). Materials Science and Engineering C 99, p. 1509-1522.
• 9. MATYAŠOVSKÝ J., SEDLIAČIK J, JURKOVIČ P., KOPNÝ J., DUCHOVIČ P.,2011: De-chroming of chromium shavings without oxidation to hazardous Cr6+. In:Journal of the American Leather Chemists Association 106, 8-17.
• 10. MATYAŠOVSKÝ J., 2008: Applications of collagen from secondary raw materials inthe wood composite. Dissertation thesis. TU Zvolen. p. 33-36.
• 11. MEYER, M. 2019: Processing of collagen based biomaterials and the resultingmaterials properties. BioMedical Engineering 18(1), Online Open Access, Articlenumber 24.
• 12. NOGUEIRA, S.S., de ARAUJO-NOBRE, A.R., MAFUD, A.C., GUIMARÃES, M.A.,ALVES, M.M.M., PLÁCIDO, A.D., CARVALHO, F.A.A., ARCANJO, D.D.R.,MASCARENHAS, Y., COSTA, F.G., ALBUQUERQUE, P., EATON, P., de SOUZAde ALMEIDA LEITE, J.R., da SILVA, D.A., CARDOSO, V.S. 2019: Silvernanoparticle stabilized by hydrolyzed collagen and natural polymers: Synthesis,characterization and antibacterial-antifungal evaluation. International Journal ofBiological Macromolecules 135, p. 808-814.
• 13. PÜNTERER A., 1995: The Ecological Challenge of Producing Leather. Journal of theAmerican Leather Chemists Association 90, 206-215.
• 14. SUN S., ZHONG Z., 2000: Adhesives from modified soy proteins. In: WoodAdhesives 2000. Extended Abstracts. Nevada: Forest Products Society, p. 5-6.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).