Способ изготовления гигиенических бумажных изделий из газетной макулатуры (варианты), гигиеническое бумажное изделие и целлюлозное волокно для изготовления гигиенических бумажных изделий (варианты)

Способ изготовления гигиенических бумажных изделий из газетной макулатуры (варианты), гигиеническое бумажное изделие и целлюлозное волокно для изготовления гигиенических бумажных изделий (варианты)

Реферат

 

Бумажные изделия , например тонкая бумага для полотенец, тонкая мягкая бумага для носовых платков, бумага для пеленок и салфеточная бумага, изготавливают из волокон газетной макулатуры, содержащих масла типа типографских красок. Способ изготовления гигиенической бумаги включает суспендирование газетной макулатуры, введение поверхностно-активного вещества и фермента, выбранного из группы, состоящей из целлюлазы, гемицеллюлазы и липазы. Гигиеническую бумагу изготавливают с базисным весом 3,2-18,2 кг/стопа. Гигиеническое бумажное изделие содержит целлюлозные волокна, 80% которых являются грубыми волокнами, имеющими крупность по Каджаани более 18 мг/100 м. При данном способе избирательно обрабатывают волокна газетной макулатуры и загрязняющие вещества так, что волокна становятся более мягкими при пробе на ощупь, а работа бумагоделательной машины с этим видом бумажной массы лучше, позволяя тем самым получать более качественные материалы, чем это было возможно ранее с волокнами газетной макулатуры. 12 с. и 34 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Для каждого процесса производства бумаги существует связь между крупностью волокон и качеством материалов с точки зрения мягкости материала или его пробы на ощупь. Высококачественные и, следовательно, дорогостоящие волокна, как, например, волокна беленой крафт-целлюлозы из древесины северных мягких пород, являются тонкими и гибкими и позволяют получать высококачественную тонкую бумагу. Наоборот, при механическом способе получения волокнистой массы из древесины мягких пород образуются грубые волокна с высоким выходом, обычно используемые при изготовлении газетной бумаги. Сорта газетной бумаги содержат преобладающее количество грубых волокон с высоким выходом, обычно волокон дефибраторной древесной массы (ДДМ), термомеханической древесной массы (ТМДМ) и/или химико-термомеханической древесной массы (ХТМДМ). Такие грубые волокна для газетной бумаги обычно подвергают интенсивному рафинированию с целью их разрушения и фибриллирования, которые способствуют упрочнению получаемой газетной бумаги. Такое рафинирование изменяет степень помола грубых волокон от волокон с высокой степенью помола до волокон с низкой степенью помола. Если такие рафинированные, грубые механически обработанные волокна используют в процессе производства тонкой бумаги, то получаемый лист обладает плохими свойствами тонкой бумаги из-за отсутствия у него мягкости. Недавнее основательное объяснение того, как из уровня техники понимается зависимость между мягкостью тонкой бумаги и крупностью волокон, содержится в канадском патенте N 2.076.615.

Попытки изготовить гигиенические бумажные изделия типа тонкой бумаги для полотенец или салфеточной бумаги из большинства волокон с высоким выходом, как, например, из древесных масс ХТМДМ, ТМДМ или ДДМ, оказались неудачными. Также оказалось не очень удачным производство мягкой тонкой бумаги для полотенец и салфеточной бумаги посредством переработки газетной макулатуры, отчасти потому, что в газетной макулатуре преобладающими волокнами являются грубые волокна с низкой степенью помола и высоким выходом. Другой осложняющий фактор в производстве мягкой тонкой бумаги и салфеточной бумаги посредством переработки газетной макулатуры заключается в затрудненной эксплуатации бумагоделательной машины вследствие плохого обезвоживания, связанного с волокнами с низкой степенью помола, и в проблемах, вызванных большими количествами "мелочи" и других веществ, которые отделяются от волокон и накапливаются в водяной системе бумагоделательной машины (оборотной воде). Эти вещества затрудняют снятие полотна тонкой бумаги с сушильного цилиндра типа "Янки" и, следовательно, вызывают необходимость в эксплуатации бумагоделательной машины при режимах, не способствующих достижению максимальной мягкости. Настоящее изобретение устраняет эти трудности посредством модифицирования волокон ферментами и сохранения части масел типографских красок на волокнах, тем самым смягчая волокна и придавая им свойства отделяться, которые способствуют операции крепирования на бумагоделательной машине. Следовательно, при настоящем изобретении, при котором используют волокна переработанной газетной макулатуры, возможны недостижимые ранее показатели мягкости тонкой бумаги для полотенец и салфеточной бумаги.

Обычный способ переработки газетной макулатуры с целью получения волокон, сравнимых с типом волокон, применяемых для первоначального изготовления газетной бумаги, известен в технике как "облагораживание макулатуры" и обычно включает в себя превращение в волокнистую массу, промывку, обычно поверхностно-активными веществами, сортирование, превращение в растворимое состояние нерастворимых загрязняющих веществ, обычно обработкой крепкой щелочью, промывку и отбелку волокон для устранения пожелтения, вызываемого щелочной обработкой.

При обычном способе переработки газетной макулатуры первой операцией является разделение бумаги на отдельные волокна в воде для образования волокнистой суспензии с последующим удалением типографских красок и загрязнений посредством сочетания различных технологических операций, как, например, сортирования, центробежной очистки, промывки, флотации и т.д. При операциях сортирования и центробежной очистки удаляют крупные загрязнения, как например, скрепки для бумаги, скобки, пластмассы и т.п. Главным назначением операций промывки и флотации является превращение в растворимое состояние и/или суспендирование загрязнений в воде и их удаление с волокон. Чтобы содействовать превращению загрязнений в растворимое состояние и их удалению с волокон, вводят поверхностно-активные вещества и щелочь. Когда для облегчения удаления загрязнений используют щелочь, то в результате щелочной обработки происходит некоторое нежелательное пожелтение волокон. После или во время щелочной обработки и промывки волокна обычно отбеливают (например, перекисью водорода) с целью устранения пожелтения, вызываемого действием щелочи, или с целью получения лучших волокон, обладающих более высокой степенью белизны, чем волокна в первоначальной макулатуре. Очищенные, освобожденные от загрязнений и отбеленные волокна обычно смешивают с первоначальными волокнами и затем используют в процессе производства бумаги, для которого подходят свойства волокон. Так как исходные волокна относятся к типу волокон для газетной бумаги, т.е. к грубым волокнам с низкой степенью помола и белизны, то такие переработанные волокна чаще всего повторно используют для изготовления чистой газетной бумаги. Они обычно не подходят для изготовления мягкой бумаги из-за их большой крупности и низкой степени помола, если они не смешаны с большинством из более качественных волокон, например, с беленой крафт-целлюлозой из древесины северных мягких пород.

Общепринятый способ превращения в волокнистую массу газетной макулатуры с целью получения обработанных волокон газетной бумаги обычно осуществляют в сильноистирающем дефибрере при консистенции 4-8% и температуре 32-71^oC в течение 20-60 мин в зависимости от конкретного вида перерабатываемой макулатуры. Обычно используют каустическую соду или другие щелочные вещества, как, например, силикат натрия, для повышения pH волокнистой суспензии до 9 - 10, чтобы способствовать разделению волокон (разбивке на волокна), а также откреплять типографские краски и отделять грязь от волокна. При щелочном pH растительные масла в типографских красках омыляют путем превращения их в соответствующие мыла, в то время как минеральные масла эмульгируют сочетанием щелочного pH, мыла и поверхностно-активных веществ, которые все улучшают удаление масел во время промывки. Чтобы еще более способствовать отделению типографских красок с волокна, обычно добавляют поверхностно-активное вспомогательное средство для облагораживания макулатуры (при более высоких значениях pH).

Операция щелочной обработки, проводимая при процессах переработки газетной макулатуры для получения хорошо промытых, качественных волокон, вызывает набухание волокон и обычно делает растворимыми многие компоненты. Кроме омыления растительных масел, содержащихся в типографских красках, каустическая сода вызывает также омыление природных органических кислот, обычно присутствующих в газетной макулатуре, с образованием соответствующего мыла из омыляемых веществ. Это не только делает растительные масла и органические кислоты водорастворимыми в качестве образующихся мыл, но и полученные таким образом мыла способствуют удалению других загрязнений, как, например, неомыляемых масел типографских красок (минерального масла). Эти вещества затем удаляют с волокон промывкой и/или флотацией после щелочной обработки.

Ведущий переработчик газетной макулатуры - "Гарден Стейт Пэйпер" - в недавних журнальных статьях, озаглавленных одна как "The Big "D": Getting Rid of the Ink in Recycled Fiber" и опубликованная в журнале "Paper Age, 1991 Recycling Annual", стр.23 и 50, а другая - как "Recycling From the Newsprint Perspective", на стр. 9, 12 и 13 того же самого "1991, Recycling Annual", ("Paper Age, 1991 Recycling Annual"), описывает свой способ переработки и облагораживания газетной макулатуры в виде очистки и сортирования с последующей серией из 3 промывок, улучшенных введением химических веществ для эмульгирования масел и смол, содержащихся в типографских красках. Целью этого способа является также как можно полное удаление компонентов типографских красок, включая и масел. Это особенно важно, потому что переработанное волокно газетной бумаги используют для производства чистой газетной бумаги, которая без удаления компонентов типографских красок не обладала бы соответствующей степенью белизны или прочности.

Обычной составной частью процессов облагораживания газетной макулатуры является отделение типографской краски от волокон и удаление ее, как правило, посредством операций промывки и флотации. Хотя традиционные щелочные химические вещества, применяемые при облагораживании макулатуры, являются очень эффективными при таком облагораживании, они обладают известным недостатком, заключающимся в снижении степени белизны. Последние научно-исследовательские работы были направлены на то, чтобы устранить использование щелочных облагораживающих химических веществ в процессах облагораживания макулатуры.

Последние достижения в облагораживании макулатуры (заявка на патент Великобритании 2.231.595, опубликованная 21.11.90 г. и озаглавленная "Deinking Water Printed Paper Using Enzymes", и публикация Университета штата Северная Каролина, озаглавленная "Enzymatic Deinking of Flexograthic Printed Newsprint: Black and Colored Inks"), касаются использования ферментов для способствования отделению и удалению типографских красок с волокон. При описанных способах используют ферменты, как, например, целлюлозу, пектиназу, ксиланазу и гемицеллюлазу для улучшения удаления типографской краски без отрицательных влияний щелочной обработки на степень белизны наряду с применением флотации для удаления агломерированных частиц типографской краски. Так как типографские масляные краски легче воды, то они легко удаляются флотацией, особенно принимая во внимание химические вещества, введенные с целью способствования отделению. Несмотря на то, что используются ферменты, это полное удаление компонентов типографской краски противоречит цели настоящего изобретения, при котором удерживаются масла для обеспечения мягкости тонкой бумаги.

В докладе, представленном Джоном А. Хейтманом, Томасом У. Джойсом и Д.И. Прасадом на Пятой международной конференции по биотехнологии 27 - 30 мая 1992 в г. Киото, Япония и озаглавленном "Ферментное облагораживание газетной макулатуры", описывается исследование, проводившееся на лесобумажном факультете Университета штата Северная Каролина, г. Роли, шт. Северная Каролина. В этом докладе описывалось использование кислых флотационных облагораживающих систем, в которых единственными применявшимися химическими веществами были ферменты, хлористый кальций и поверхностно-активное вещество. В качестве ферментов использовали препарат, содержащий как целлюлозу, так и гемицеллюлазу. Отмечалось увеличение в степени помола и белизны. Однако важным отличием является то, что описанная кислая флотационная облагораживающая система удаляет типографскую краску вместе со связанными с ней маслами, что противоречит настоящему изобретению.

Совсем недавно для переработки газетной макулатуры была применена технология превращения в волокнистую массу при высокой консистенции (13-18%). При этой технологии превращения в волокнистую массу используют дополнительный эффект истирания и перемешивания между волокнами/кусками бумаги при более высокой консистенции для разбивки на волокна и способствования отделению типографских красок от волокон. Температура превращения в волокнистую массу, его продолжительность и химические добавки, в общем, такие же самые, как при вышеописанном способе превращения в волокнистую массу при более низкой консистенции.

Настоящее изобретение устраняет традиционное облагораживание макулатуры, но вместо этого сохраняет важный компонент типографской краски, т.е. масла типографской краски. Настоящее изобретение основывается на том открытии, что если не удалять масляный компонент типографской краски с грубых волокон в газетной макулатуре, то можно изготовить удивительно высококачественную, мягкую тонкую бумагу. Для выполнения этой задачи используют композицию ферментов, чтобы отделить ограниченное количество компонентов типографской краски для их удаления и/или перераспределения на волокнах. Кроме того, благодаря устранению условий омыления, например щелочного омыления жирокислотных масел, как, например, растительных масел, компоненты волокон, как, например, гемицеллюлоза, не смогут выщелачиваться из волокон в водяную систему бумагоделательной машины и вызывать трудности с операцией крепирования.

Согласно настоящему изобретению предлагается способ модифицирования грубой волокнистой массы с высоким выходом в волокнистую массу, пригодную для изготовления изделий типа мягкой тонкой бумаги. Грубая волокнистая масса с низкой степенью помола и высоким выходом, обычно получаемая из газетной макулатуры, может быть модифицирована в соответствии с настоящим изобретением для производства мягкой тонкой бумаги посредством удерживания на волокнах или в них определенных видов загрязняющих веществ, обычно находящихся в газетной макулатуре, и особой обработке загрязненных волокон ферментами во время набухания волокон в воде и поверхностно-активным веществом. Аналогичные волокна, облагороженные с удалением масляных загрязняющих веществ, наоборот, не образуют мягкую тонкую бумагу. Первичное, грубое волокно с высоким выходом (например, дефибраторную древесную массу, термомеханическую древесную массу и химико- термомеханическую древесную массу) можно сделать пригодным для производства изделий типа мягкой тонкой бумаги посредством введения масел, обычно находящихся как загрязняющие вещества в бумажной макулатуре, и подвергания намеренно загрязненных волокон соответствующей обработке ферментами. Согласно настоящему изобретению возможно производство новых волокон и гигиенических бумажных изделий, содержащих в большей части обработанные ферментами грубые волокна с высоким выходом, имеющие масляные загрязняющие вещества. При обработке ферментами используют один или большее число ферментов, выбранных из группы, состоящей из целлюлазы, гемицеллюлазы, как, например, ксиланазы, и липазы.

Описываемый здесь способ изготовления гигиенических бумажных изделий из газетной макулатуры, содержащей грубые целлюлозные волокна и отпечатанной типографской краской, содержащей в себе масло, содержит а) превращение газетной макулатуры в волокнистую массу в воде при перемешивании с целью производства волокнистой суспензии с консистенцией между 3% и 12% и pH ниже около 8,0; б) введение в суспензию фермента, выбранного из группы, состоящей из целлюлазы, гемицеллюлазы и липазы, и выдерживание волокнистой суспензии при температуре выше около 38^oC в течение по меньшей мере 15 мин; и в) использование обработанной ферментом (и предпочтительно также поверхностно-активным веществом) волокнистой суспензии в качестве главного источника волокон в бумагоделательном процессе с целью производства гигиенических бумажных изделий.

Новое гигиеническое бумажной изделие изготовлено из целлюлозных волокон, по меньшей мере 80% которых составляют грубые волокна с крупностью по Каджаани более 18 миллиграмм на 100 метров, имеют основной вес между 3,2 кг/стопа и 18,2 кг/стопа и нормализованную прочность на разрыв (в метрических единицах) между 5,0 и 20,0 при содержании от 0,2% до 2,0% масла, выбранного из группы, состоящей из растительных масел и минеральных масел.

Новый способ модифицирования целлюлозных волокон с целью улучшения их свойств образовывать тонкую бумагу для полотенец и салфеточную бумагу содержит а) введение 0,2% - 2,0% минерального масла или растительного масла в грубые целлюлозные волокна или перед образованием такой бумажной массы, или при перемешивании непосредственно в эту бумажную массу; б) введение при температуре ниже 60^oC в бумажную массу фермента, выбранного из группы, состоящей из целлюлазы, гемицеллюлазы и липазы, и выдерживание волокнистой массы в контакте с этим ферментом (и предпочтительно также с поверхностно-активным веществом) при консистенции между 3% и 12% и при температуре между 38 и 60^oC в течение по меньшей мере 15 мин.

Улучшенное целлюлозное волокно для изготовления гигиенических бумажных изделий, описанных здесь, представляет собой модифицированное ферментом целлюлозное волокно, имеющее крупность по Каджаани более 18 мг/100 метров и содержащее между 0,2% и 2,0% масла, выбранного из группы, состоящей из растительных масел и минеральных масел.

Чертеж графически изображает зависимость между крупностью волокон и мягкостью тонкой бумаги, обычно получаемой способами изготовления легкой тонкой бумаги с сухим крепированием, и превосходные результаты, полученные посредством настоящего изобретения. В таблицах 1, 2 и 3 представлены результаты экспериментов в примерах 1, 2 и 3.

Настоящее изобретение основывается на том открытии, что из грубых волокон с высоким выходом (т.е. волокон, произведенных преимущественно механическим разделением древесных волокон и обычно содержащих по меньшей мере 80 вес. % исходного материала) можно изготовить материалы типа очень мягкой тонкой бумаги со свойствами, сравнимыми со свойствами тонкой бумаги, которую производят из дорогостоящих волокон беленой крафт-целлюлозы, получаемой из древесины северных мягких пород. В частности, материалы типа мягкой тонкой бумаги можно изготовить из газетной макулатуры (ГМ), удерживая определенные масляные загрязняющие вещества, обычно находящиеся в газетной макулатуре, подвергая волокна газетной макулатуры, содержащие такие загрязняющие вещества, обработке ферментом и изготавливая бумагу из таких волокон, загрязненных маслом и модифицированных ферментом. При использовании настоящего изобретения на практике важно, чтобы на волокнах или в них имелось достаточное количество масел, обычно находящихся в газетной макулатуре, перед изготовлением из таких волокон тонкой бумаги или других видов гигиенических бумажных изделий (например, тонкой салфеточной бумаги, тонкой бумаги для полотенец и пеленок и тонкой бумаги для носовых платков). Кроме того, если масло удалено во время облагораживания макулатуры или отсутствует на первичных волокнах, то оно может быть введено в волокна, а волокна, содержащие такие масла, затем могут быть подвергнуты обработке ферментом перед изготовлением гигиенических бумажных изделий из промасленных и модифицированных ферментов волокон для достижения выгод настоящего изобретения.

В газетных типографских красках обычно используют растительные и минеральные масла, которые, как правило, находятся в газетной макулатуре как компоненты типографских красок. Для удержания масляных компонентов газетной макулатуры необходимо изменить обычный способ превращения макулатуры в волокнистую массу и ее облагораживания. Предпочтительной модификацией обычного способа облагораживания макулатуры является устранение условий омыления, при которых растительные масла (или любое масло, содержащее эфирную группу) превращаются в мыла. Однако, если масла удалены во время облагораживания макулатуры, они могут быть замещены перед обработкой ферментом.

Способ осуществления настоящего изобретения, начинающийся с использования газетной макулатуры, в общих чертах состоит из: 1) превращения газетной макулатуры в волокнистую массу посредством ее суспендирования в воде при перемешивании; 2) обработки волокнистой суспензии, полученной из бумажной макулатуры, ферментом, как, например, целлюлазой, ксиланазой или липазой либо сочетанием таких ферментов и предпочтительно в сочетании с поверхностно-активным веществом; 3) поддержании pH суспендированной волокнистой массы ниже около 8,0 и 4) использования суспендированной, обработанной ферментом волокнистой массы в качестве части бумажной массы в процессе производства гигиенической бумаги, предпочтительно в процессе производства тонкой бумаги. Хотя и можно осуществлять сортирование, очистку, флотацию и некоторую промывку волокнистой суспензии перед ее использованием в качестве бумажной массы для производства гигиенических бумажных изделий (например, тонкой бумаги, тонкой салфеточной бумаги, тонкой мягкой бумаги для носовых платков или тонкой бумаги для пеленок и полотенец), важно, чтобы в волокнистой массе сохранялось значительное количество (более половины) масляных загрязняющих веществ после таких операций сортирования, очистки, флотации и промывки или каким-либо образом возмещалось перед обработкой ферментом и изготовлением бумаги.

Операции суспендирования и обработки ферментом предпочтительно проводить в несколько стадий, начиная с суспендирования газетной макулатуры при консистенции между около 3% и 12% с поверхностно-активным веществом или без него и предпочтительно при температуре волокнистой суспензии выше около 38^oC и предпочтительно около 82^oC с выдерживанием ее при указанной повышенной температуре в течение по меньшей мере приблизительно 15 мин. После этого регулируют pH и снижают температуру волокнистой суспензии до температуры и pH, подходящих для условий активной обработки ферментом. Предпочтительными условиями обработки ферментом является pH, равный 4-7, и температура ниже приблизительно 60^oC и предпочтительно выше около 38^oC. Если превращение бумажной макулатуры в волокнистую массу осуществляется при условиях, также подходящих для обработки ферментом, то можно объединить операции превращения в волокнистую массу и обработки ферментом. Когда превращение в волокнистую массу и обработка ферментом объединены в одну стадию, то фермент с поверхностно-активным веществом или без него может быть введен в воду перед добавлением бумажной макулатуры для ее превращения в волокнистую массу или после него. В волокнистую суспензию предпочитается вводить поверхностно-активное вещество типа, обычно используемого при удалении загрязняющих веществ в процессах переработки газетной макулатуры. Можно использовать один или большее число ферментов, предпочтительно выбираемых из группы, состоящей из целлюлазы, ксиланазы и липазы. Волокнистую массу сохраняют в контакте с ферментом в течение по меньшей мере около 15 мин и предпочтительно в течение около 30 мин. Хотя могут применяться и более продолжительные периоды времени контактирования волокнистой массы с ферментом, в этом нет необходимости. Периоды времени контактирования волокнистой массы и ферментов свыше 30 минут были бы полезны при меньших количествах используемых ферментов.

В вышеуказанной технологической последовательности важнейшим моментом является то, чтобы масла типа, обычно имеющегося в газетных типографских красках, находились в контакте с волокнами одновременно с обработкой ферментами и удерживались волокнами (на них или в них) во время изготовления бумаги. Не будучи связанной таким образом, наша теория, согласно которой грубые волокна становятся весьма пригодными для изготовления гигиенических бумажных материалов типа мягкой тонкой бумаги, заключается в том, что происходит некоторое взаимодействие между волокнами, маслами и ферментами, которое усиливается присутствием поверхностно-активного вещества. Это взаимодействие синергистически улучшает свойства грубых волокон по образованию тонкой бумаги независимо от того факта, что волокна остаются грубыми.

Способ превращения в волокнистую массу по настоящему изобретению предпочтительно предполагает превращение в волокнистую массу газетной макулатуры (ГМ) при консистенции 6-9% и повышенной температуре в предпочтительном интервале 49-82^oC. Продолжительность превращения в волокнистую массу может варьироваться в пределах 15-60 мин. Суспензию затем охлаждают до 49-60^oC и перемещают в емкостной чан/смесительный чан, где pH регулируют до величины в пределах pH 4-7. Затем, предпочтительно перед добавлением ферментов, вводят поверхностно-активное вещество для облагораживания макулатуры, пригодное для использования при низких величинах pH. Вводят ферменты в волокнистую суспензию и дают им возможность прореагировать с волокнами и маслом в течение времени реакции по меньшей мере 15 мин, предпочтительно в течение около 30 мин. Затем регулируют pH суспензии до величины, равной 7, после чего суспензия оказывается готовой для процесса производства бумаги. Дополнительное сортирование не требуется, хотя и возможно проведение сортирования и/или центробежной очистки для удаления крупных загрязнений, например скрепок для бумаги, с целью защиты бумагоделательной машины. Факультативно может быть проведена ограниченная промывка на бумагоделательной машине волокнистой массы, обработанной ферментами и загрязненной маслами, в случае применения непромытой волокнистой массы в композиции бумажной массы на бумагоделательной машине. Если волокнистую суспензию не промывают до бумагоделательной машины, то свободно плавающий и растворенный материал можно вымывать на формующей ткани бумагоделательной машины и удалять из оборотной воды бумагоделательной машины, используя операцию флотации для удаления загрязнений из оборотной воды бумагоделательной машины. Это можно делать, используя сетку с боковыми бортами и способ флотации с растворенным воздухом, как, например, аппарат для осветления Крофта, с целью осветления оборотной воды для ее повторного использования в бумагоделательной машине.

Волокна переработанной газетной макулатуры по настоящему изобретению удерживают красящие загрязняющие вещества и поэтому имеют светло-серый цвет. Материалы из тонкой бумаги, изготовленные большей частью из таких волокон, предпочитается окрашивать в более приятный цвет. Красители, используемые при этом изобретении, должны быть водорастворимыми, а из-за трудности равномерного окрашивания волокон, загрязненных маслом, красители должны быть субстантивными к целлюлозным волокнам. Они также должны быть катионными, т.е. они при растворении в воде будут образовывать положительно заряженные окрашенные катионы. Эти красители особенно хорошо подходят для окрашивания древесной массы и небеленой целлюлозы. Волокна таких волокнистых масс содержат значительное количество кислотных групп, с которыми могут вступать в реакцию положительно заряженные катионы с образованием солей. Эти красители могут быть выбраны из основных красителей, т.е. группы красителей, хорошо известных из уровня техники, в которых основная группа является неотъемлемой частью хромофора, или из более нового класса катионных прямых красителей, в которых основная группа лежит снаружи резонансной системы молекул. Краситель предпочтительно вводят в количествах, находящихся в пределах от 0,01 до 3%, а наиболее полезно в пределах 0,05-0,5% от веса воздушно-сухого волокна.

Эти красители можно применять при любой величине pH, обычной при производстве бумаги, т.е. либо кислой, либо нейтральной. Их отличное сродство к небеленым волокнам позволяет вводить их в бумагоделательную установку так поздно, что они поступают на вход смесительного насоса, но предпочтительнее было бы более длительное время пребывания, т.е. ввод на всасывающей стороне перекачивающего насоса массного чана. В любом случае желательно введение в густую волокнистую массу при хорошем перемешивании.

Подходящие ферменты для использования при настоящем изобретении следует выбирать из группы, состоящей из целлюлазных, гемицеллюлазных (например, ксиланазных) или липазных ферментов, но предпочтительно использовать один фермент каждого вида в сочетании.

Каждый вид фермента функционально нацелен на разные компоненты волокон газетной макулатуры и/или загрязняющие вещества, обычно связанные с такими волокнами. Целлюлазные ферменты способствуют удалению типографской краски, действуя на целлюлозный компонент волокон вблизи типографской краски. Ксиланаза и другие гемицеллюлазные ферменты действуют на гемицеллюлозные компоненты волокон для усиления степени белизны, в то время как лапаза действует на смолы в волокнах и на составы типографской краски.

При совместном использовании всех трех видов ферментов происходит в результате синергизм, при котором достигается лучшее удаление типографской краски, а также устраняются так называемые "липучки". Липучки являются хорошо известным загрязнителем в бумажной макулатуре, образуемым клеями, самоклеющимися этикетками и т.п. и, как известно, вызывают проблемы в работоспособности бумагоделательной машины. Смесь предпочтительно выбирают из ферментов, которые действуют на печатную макулатуру таким образом, что увеличивают мягкость тонкой бумаги и модифицируют загрязняющие вещества так, что они не наносят вред работе бумагоделательной машины. Кроме того, обработанная ферментами волокнистая масса в соответствии с настоящим изобретением позволит улучшить работоспособность бумагоделательной машины и получить превосходный материал при низких затратах.

Гемицеллюлаза является общим термином, обозначающим различные виды ферментов, каждый из которых разрушает определенные виды соединений, общеизвестных как гемицеллюлоза и находящихся в древесине и других растительных веществах. Ксиланаза является предпочтительным гемицеллюлазным ферментом ввиду ее активности по отношению к ксилану - обычному виду гемицеллюлозы. Компоненты гемицеллюлозы отличаются от растения к растению. Наиболее распространенными гемицеллюлозами древесины являются ксиланы, которые представляют собой полимеры из 1,4-соединенных - D-ксилопиранозных звеньев, некоторые из которых несут короткие боковые цепи, как, например, 1,3-соединенные - 1-арабинофуранозные звенья или эстерифицированные 1,2-соединенные - d-глюкоронокислотные звенья.

Кроме того, важными, особенно в древесине мягких пород, являются 1,4 -- D-глюкоманнаны с беспорядочно распределенными глюкозными и маннозными звеньями, несущими боковые цепи, как, например, 1,6-соединенные - D-галактопиранозные звенья. Гемицеллюлозы отличаются от целлюлозы в трех важных отношениях. Во-первых, они содержат несколько различных сахарных звеньев, в то время как целлюлоза содержит только 1,4 -- D- глюкопиранозные звенья. Во-вторых, они обладают значительной разветвленностью цепи, в то время как целлюлоза является строго линейным полимером. В-третьих, степень полимеризации природной целлюлозы в 10-100 раз больше, чем у большинства гемицеллюлоз. Термин "гемицеллюлаза" обозначает любой определенный класс ферментов, которые вступают в реакцию с определенной гемицеллюлозой, и как таковая гемицеллюлаза - это не конкретный класс ферментов, а родовое понятие, обозначающее группу классов ферментов. Ксиланаза - это определенный класс ферментов, которые действуют на ксилан и, следовательно, охватывается общим термином "гемицеллюлаза".

В классах ферментов, известных как целлюлаза, ксиланаза (или иначе как гемицеллюлаза) и липаза, могли быть использованы многочисленные виды ферментов. С практической точки зрения целлюлаза является наиболее подходящим выбором ввиду возможности ее получения из многих различных источников, как, например, из Aspergillis niger, Trichoderma reesei, T.viride, T.konigi, F. solani, Penicillium pinophilum, P.funiculosum.

Предпочитается использовать целлюлазу, которая обладает эндо-эхо глюканазной функциональностью действия как на аморфные, так и кристаллические участки целлюлозы, так что этот фермент может действовать в любом месте на поверхности целлюлозы, где прикреплена типографская краска.

Предпочтительной целлюлазой является продукт, продаваемый под зарегистрированным товарным знаком "Целлюкласт 1,5Л" филиалом "Энзайм Проусес Дивижн", "Биоиндастриэл Груп", "Ново Нордиск А/С", Ново Алле, 2880, Багсвьерд, Дания. "Целлюкласт 1,5Л" представляет собой жидкий препарат целлюлазы, изготовленный посредством глубинного брожения отобранного штамма гриба "Trichoderma reesei". Этот фермент катализирует распад целлюлозы на глюкозу, целлобиозу и более высокомолекулярные полимеры глюкозы. Относительные количества образующихся продуктов реакции зависят от условий реакции. "Целлюкласт 1,5Л" имеет ферментативную активность в 1500 НЦЕ/г и представляет собой коричневую жидкость с плотностью приблизительно 1,2 г/мл. Активность определяется в "единицах ново- целлюлазы" (НЦЕ) (Novo Cellulase Units или NCU). Одна НЦЕ равна количеству фермента, которое при стандартных условиях разлагает карбоксиметилцеллюлозу на восстановительные углеводороды с восстановительной способностью, соответствующей 1 микромоли (ммоль) глюкозы в минуту. Стандартными условиями являются: вещество - карбоксиметилцеллюлоза ("КМЦ Геркулес-7ЛФД"); температура - 40^oC; pH - 4,8; продолжительность реакции - 20 мин.

Ксиланаза может быть получена из такого источника, как, например, A. Pullulans, или Streрtomyces Lividans, или Steptomyces roseiscleroticus. Ее назначение - это действовать на ксилановую часть лигноцеллюлозного волокна, которая, как полагают, соединяет белую целлюлозу с коричневым лигнином. Следовательно, действие на ксилангемицеллюлозу улучшает удаление лигнина, таким образом, делая волокно более белым. Нет необходимости в том, чтобы ксиланаза была свободна от целлюлазы или была из какого-либо особого биоисточника. В этом отношении можно было без очистки использовать грибковый фермент (после роста грибов обнаруживаются многочисленные ферменты).

Одним предпочтительным ксилазным ферментом является фермент с зарегистрированным товарным знаком "Палпзайм ХА", который представляет собой препарат ксиланазы, получаемый из отобранного штамма Trichoderma reesei и продаваемый филиалом "Энзайм Проусес Дивижн", "Биоиндастриэл Груп", "Ново Нордиск А/С", Ново Алле, 2880, Багсвьерд, Дания. "Палпзайм ХА" содержит эндо-1,4-бета-D-ксиланазную (ЕС 3.2.1.8), а также эксо-1,4-бета-D)- ксиланазную (ЕС 3.2.1.37) активности. В дополнение к своей ксиланазной активности "Палпзайм ХА" в определенной степени обладает целлюлозной активностью.

"Pulpzyme HA" (Палпзайм ХА") представляет собой коричневый жидкий препарат ксиланазы, имеющий активность в 500 КСЕ/г и содержащий приблизительно 300 единиц эндо-глюканазной активности (ЭГЕ). Одна единица ксиланазной активности (КСЕ) определяется как количество фермента, которое при стандартных условиях (инкубация при pH 3,8 и 30^oC в течение 20 мин) расщепляет ксилан древесины лиственницы на восстановительные углеводороды с восстановительной способностью, соответствующей 1 ммоль ксилозы. Одна эндо-глюканазная единица (ЭГЕ) определяется как количество фермента, которое при стандартных условиях (инкубация при pH 6,0 и 40^oC в течение 30 мин) понижает вязкость раствора карбоксиметилцеллюлозы в такой же степени, как и ферментный стандарт, определяющий 2 ЭГЕ. "Палпзайм ХА" имеет очень низ