CN1095864C

CN1095864C - 淀粉质粘合剂

Info

Publication number: CN1095864C
Application number: CN94194163A
Authority: CN
Inventors: T·W·维尔德姆; H·G·诺特恩; E·W·戴; J·S·赫茨尔; A·B·格尔
Original assignee: Reichhold Chemicals Inc
Current assignee: Reichhold Chemicals Inc
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1994-11-15
Publication date: 2002-12-11
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: US5490876A; US5529619A; AU1056695A; US5492568A; EP0729495A1; CN1135231A; WO1995014065A1; BR9408098A

Abstract

本发明涉及一种用于香烟生产的淀粉质粘合剂组合物。该粘合剂组合物包括至少约2%的加热到高于约50℃时稠化的分散性淀粉。

Description

淀粉质粘合剂

本发明涉及淀粉质粘合剂，特别是适用于香烟生产的淀粉质粘合剂。

香烟通常由烟棒构成且往往有过滤嘴或过滤拴。烟棒由一定量的卷在纸管内的烟草组成，该纸管用适宜的粘合剂沿纵向边粘结(边接缝或搭接封口)。过滤嘴或过滤拴通常由经过增塑剂处理的卷曲的乙酸纤维素束构成并用纸卷成圆柱形。纸的中心区用粘合剂(中心线粘合剂)粘接到纤维上，然后将纸环绕过滤拴棒，用粘合剂(搭接粘合剂)将其搭接而形成圆柱形的过滤拴。然后用另一张含有粘合剂(过滤嘴粘合剂)的纸(过滤嘴用纸)缠绕过滤拴并用校直棒将其搭接从而将过滤嘴或过滤拴连接到烟棒上。

通常，接缝粘合剂通过高速卷烟机的喷嘴施用。该设备的速度通常大于每分钟5000支香烟(cpm)，且常大于每分钟10,000支香烟。在这样的生产率下粘合剂的各种性能例如粘度、固体含量以及固化速度都变成关键的因素。过去，为了越过这些障碍已采用以聚乙酸乙烯酯(PVA)为基础的粘合剂。然而，以聚乙酸乙烯酯为基础的粘合剂是非天然质的粘合剂。

目前，人们对使用天然质的粘合剂更感兴趣。典型的天然质粘合剂包括淀粉质粘合剂和胶质粘合剂。例如，美国专利5,085,228(Mooney等人)提出了一种包括交联淀粉和流动性或变性淀粉的粘合剂组合物，其中，淀粉具有的支链淀粉含量至少为约70％(重量)。美国专利5,155,140(Marten等人)提出了一种包括100份(重量)水、约40至约120份(重量)阿拉伯树胶、约3至约80份(重量)选自水溶性淀粉降解产物的淀粉、羧甲基淀粉(C₆H₁₀O₅)_n以及凝胶化淀粉的粘合剂混合物。美国专利5,121,758(Schmekel等人)提出了一种例如通过水提取柑桔水果或苹果得到的果胶制成的胶液。法国的参考文献2,386,593叙述了一种由凝胶化的分子分散的淀粉和未凝胶化的淀粉例如玉米或小麦淀粉组成的碱质粘合剂。

然而，仍然需要能满足现行的卷烟机的要求包括满意的粘度稳定性而对香烟本身的性能没有不利影响的天然质的粘合剂。

本发明涉及用于香烟生产的淀粉质粘合剂组合物。该淀粉质粘合剂组合物包括分散性的未改性淀粉，且优选包含至少约5％分散性的未改性淀粉。

优选的分散性的未改性淀粉在高于约50℃、优选高于约60℃的温度下进行凝胶化。术语″凝胶化″或胶化用以说明这样一个过程，其中，当粒状淀粉的浆体发生水合时，水可以克服颗粒内的氢键合而使该颗粒溶胀。溶胀开始发生时的温度称为胶凝温度。当温度升高时，溶胀颗粒的数量和尺寸随着增加且浆体的粘度也相应地增加。当粘度增加时，粘性(即湿粘性)增加从而使粘合剂固化所需的时间缩短。然而，高粘度会使施用粘合剂的香烟生产的速度受到限制。

本发明的淀粉质粘合剂可以使粘合剂在低粘度下使用，这样，就有利于高速的香烟生产设备能在超过每分钟5000支香烟且优选超过每分钟10,000支香烟的速度下运行。然后，分散性的未改性淀粉在加热到高于约50℃的温度时稠化，即增高粘度，从而使粘合剂的湿粘性增加。所述加热在典型的卷烟机的棒状加热器设备上发生。

图1是相应于实施例1的样品的粘度对温度的曲线图。

图2是相应于对比例的样品的粘度对温度的曲线图。

如上所概述，本发明提供了一种适用于香烟生产的天然质的粘合剂组合物。该粘合剂组合物包括分散性的、未改性淀粉。适宜的未改性淀粉包括所谓″天然的″淀粉例如玉米(玉蜀黍)、小麦、马铃薯、木薯、稻、西米、大麦、高粱、黑麦、黑小麦、木薯淀粉、含蜡玉米、含蜡高粱、白薯、含蜡稻米以及绿豆。

未改性淀粉是可分散的。在加热到高于约50℃时未改性淀粉稠化或胶化。这种加热通常发生在香烟受到典型的市售卷烟机的棒状加热器设备的作用时。该卷烟机例如由Hauni-Werke Korberand Co，KG Hamburg，Germany出售，并在其美国专利(Brand)4,474,190中作了叙述，该专利全部引入本文作为参考。

该粘合剂组合物典型地包括至少约2％(重量)分散性的未改性淀粉且优选约2-25％(重量)分散性的未改性淀粉。该粘合剂组合物还包括约5-60％(重量)改性淀粉、约0-5％(重量)流变改性剂、约0-1％(重量)防腐剂以及约0-1％(重量)消泡剂。该粘合剂组合物用约40-90％的水配制(未改性淀粉分散于其中)且可采用本技术领域熟练人员已知的技术配制。该粘合剂组合物在加热到高于约50℃的温度稠化之前具有约1000cps至20,000cps环境温度的粘度。该粘合剂组合物通常具有的pH为约3-9，优选约5-7。该粘合剂组合物的固体含量约为10-60％。

改性淀粉包括糊精、葡聚糖、氧化淀粉、淀粉酯和淀粉醚例如羧基-甲基淀粉、烷基化了的淀粉例如甲基化了的或乙基化了的淀粉、羟烷基淀粉例如羟甲基-、羟乙基-和羟丙基淀粉、烷基羟烷基淀粉、烷基羧甲基淀粉、羟烷基羧甲基淀粉以及烷基羟烷基-羧甲基淀粉。

流变改性剂包括脲、黄原胶、藻酸盐、酪蛋白、角叉菜、瓜耳胶、印度胶、刺梧桐树胶、刺槐豆胶、阿拉伯树胶、胶结物、藻酸盐(例如藻酸钠)以及作为其盐的纤维素醚例如羧甲基纤维素、烷基纤维素(例如甲基-或乙基纤维素)、羟烷基纤维素(例如羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素)、烷基羟烷基纤维素(例如甲基-或乙基羟乙基纤维素或甲基-或乙基羟丙基纤维素)、烷基羧甲基纤维素、羟烷基-羧甲基纤维素以及烷基羟烷基-羧甲基纤维素。流变改性剂使用简便(特别是通过喷嘴)，例如用于常规的卷烟机装置。

适宜的防腐剂是通常用于粘合剂和烟草工业的防腐剂例如山梨酸、山梨酸钠、山梨酸钾和山梨酸钙、苯甲酸、苯甲酸钠、对羟基苯甲酸乙酯、苯并异噻唑啉酮、甲基对羟基苯甲酸酯、噻二嗪以及对羟基苯甲酸丙酯及其钠盐。

适宜的消泡剂包括矿物油、硅氧烷、玉米油、二醇类、合成蜡质消泡剂以及复合消泡剂配制品，本技术领域熟练人员对其选择是已知的。其它的添加剂包括着色剂、表面活性剂、香料和食用香料。

在生产香烟的操作中(参阅Brand的美国专利4,474,190)，一些步骤涉及粘合剂的使用。本发明的淀粉质粘合剂组合物可以用于任一个香烟生产的步骤。已发现，它们特别适用于涉及制备香烟棒的边接缝作业，在该处，烟草被卷在搭接的纸和过滤嘴中，而过滤嘴或过滤拴被纵向延伸遍及过滤嘴和香烟棒部分的搭接纸连接或结合到香烟棒上。它们也可以作为中心线粘合剂(在该处，纤维连接到纸上)和作为搭接粘合剂(在该处，纸以搭接形式环绕连接到其上的过滤拴棒而形成圆柱形的过滤拴)用于形成过滤拴。

该粘合剂组合物可以用于生产速度大于每分钟7,000支香烟且有时大于每分钟10,000支香烟的更新式或更快速的卷烟机。本发明的粘合剂组合物可以在这样高的速度下使用，其原因在于该组合物可以在低粘度下使用且在棒状加热器设备加热后胶化到更高的粘度从而导致高的固化速度和良好的湿粘性。许多常规的淀粉质粘合剂时常不能满足施用过程中的低粘度以及加热后促进高固化速度和良好湿粘性的高粘度的竞争性要求。

以下实施例将进一步说明某些实施方案而不拟说明所有的实施方案。

实施例

实施例1

采用20.0％乙基化了的淀粉、15.0％未改性的玉蜀黍淀粉(玉米淀粉)、10.0％脲和54.65％水以及0.1％ Nopco NXZ消泡剂(来自Henkel Corporation)和0.25％ Proxel GXL防腐剂(来自ZenecaBiocides)的混合物制备淀粉粘合剂组合物。首先将乙基化了的淀粉分散在三分之二的水中，然后，通过在夹套釜中蒸煮到约85℃使其溶胀和溶解。然后，将水/乙基化了的淀粉冷却到约37℃，此后，将脲溶解在该分散的玉蜀黍淀粉中并添加剩余成分。

制成的产品具有43％的固体含量，在26℃时布鲁克菲尔德粘度为1100cps，该产品的粘度在两个月的期间是稳定的且具有很好的流动性和粘性。

参见图1，图中示出了有关实施例1的粘度对温度的曲线图。该曲线图表明，在温度高于50℃时粘度发生显著的变化。因此，该粘合剂组合物可以在低粘度下使用，然后将其加热以提高粘度(以及湿粘性和固化速度)。

对比例

采用61.15％黄色马铃薯糊精、6.15％含蜡玉米淀粉、0.50％过氧化氢(6％的水溶液)和31.45％水以及0.25％矿物油消泡剂和0.5％苯并异噻唑啉酮防腐剂的混合物制备对比例的淀粉粘合剂组合物。首先将黄色马铃薯糊精和含蜡玉米淀粉分散在水中，此后，添加过氧化氢。然后，将该混合物加热至85℃，蒸煮30分钟，然后冷却至37℃，此后，添加消泡剂和防腐剂。

制成的产品具有63.5％的固体含量，在26℃时布鲁克菲尔德粘度为4300cps。

参见图2，图中示出了有关对比例的粘度对温度的曲线图。该曲线图表明，在加热到高于60℃的温度后，这种常规淀粉质粘合剂的粘度没有变化。因此，作为香烟的粘合剂它的使用受到了限制。

实施例2

采用29.0％羧甲基淀粉、2.0％未改性的小麦淀粉和68.7％水以及0.1％矿物油消泡剂和0.2％苯并异噻唑啉酮防腐剂的混合物制备淀粉粘合剂组合物。首先将未改性的小麦淀粉分散在水中，此后，将羧甲基淀粉溶解在水/小麦淀粉混合物中，然后，添加消泡剂和防腐剂。

制成的产品具有31％的固体含量，在26℃时布鲁克菲尔德粘度为16,300cps，该产品的粘度在三个月的期间是稳定的且具有很好的流动性和粘性。与未使用未改性的分散性淀粉生产的粘合剂相比，该粘合剂的湿粘性和固化速度显著地较高。

实施例3

采用5.0％未改性的含蜡玉米、4.8％酪蛋白、1.9％甲基羟丙基纤维素、0.5％氢氧化铵和87.5％水以及0.1％ Nopco NXZ消泡剂(来自Henkel Corporation)和0.2％ Proxel GXL防腐剂(来自Zeneca Biocides)的混合物制备淀粉粘合剂组合物。首先将酪蛋白与氢氧化铵分散在一半水中，然后，添加消泡剂和防腐剂。将该混合物在夹套釜中加热至80℃，混合30分钟。然后，将甲基羟丙基纤维素分散在该混合物中，此后，添加剩余的水以溶解甲基羟丙基纤维素。然后，将该混合物冷却至37℃，此后，添加未改性的含蜡玉米淀粉。

制成的产品具有11.5％的固体含量，在26℃时布鲁克菲尔德粘度为20,000cps，该产品的粘度在三个月的期间是稳定的且具有很好的流动性和粘性。

实施例4

采用3.0％藻酸钾、15.0％糕点用面粉(小麦淀粉)和81.7％水以及0.1％ Nopco NXZ消泡剂(来自Henkel Corporation)和0.2％ Proxel GXL防腐剂(来自Zeneca Biocides)的混合物制备粘合剂组合物。首先将糕点用面粉分散在水中，此后，将藻酸钾溶解在水/糕点用面粉的混合物中，然后添加消泡剂和防腐剂。

制成的产品具有18％的固体含量，在26℃时布鲁克菲尔德粘度为18,500cps，该产品的粘度在三个月的期间是稳定的且具有很好的流动性和粘性。

实施例5

采用15.0％未改性的马铃薯淀粉、15.0％马铃薯淀粉的预凝胶化的氧化羟丙基醚、15.3％黄原胶溶液(2％的水溶液)和54.6％水以及0.2％矿物油消泡剂和0.2％苯并异噻唑啉酮防腐剂的混合物制备淀粉粘合剂组合物。首先将未改性的马铃薯淀粉分散在水中，此后，将预凝胶化的马铃薯淀粉醚溶解在水/未改性的马铃薯淀粉的混合物中，然后添加剩余成分。

制成的产品具有30％的固体含量，在26℃时布鲁克菲尔德粘度为3000cps，该产品的粘度在三个月的期间是稳定的且具有很好的流动性和粘性。

实施例6

采用9.0％马铃薯淀粉的预凝胶化的羟丙基醚、1.0％马铃薯淀粉的预凝胶化的羧甲基醚、10.0％未改性的小麦淀粉、20.0％马铃薯糊精、0.2％黄原胶、0.05％氢氧化铵(25％的水溶液)和59.35％水以及0.2％矿物油消泡剂和0.25％苯并异噻唑啉酮防腐剂的混合物制备淀粉粘合剂组合物。首先将马铃薯糊精分散在三分之二的水中，此后，将黄原胶和预凝胶化的马铃薯淀粉醚溶解在水/马铃薯糊精的混合物中。然后将该混合物在夹套釜中加热到85℃，蒸煮30分钟然后冷却到37℃。然后，在另一个容器中将未改性的小麦淀粉分散在剩余三分之一的水中，然后添加到一次操作的所需量，此后，添加剩余成分。

制成的产品具有38％的固体含量，在26℃时布鲁克菲尔德粘度为3300cps，该产品的粘度在三个月的期间是稳定的且具有很好的流动性和粘性。

实施例7

采用9.05％马铃薯淀粉的预凝胶化的羟丙基醚、1.0％马铃薯淀粉的预凝胶化的羧甲基醚、10.0％未改性的马铃薯淀粉、13.0％马铃薯糊精、0.2％黄原胶、0.05％氢氧化铵(25％的水溶液)和66.35％水以及0.2％矿物油消泡剂和0.2％苯并异噻唑啉酮防腐剂的混合物制备淀粉粘合剂组合物。首先将马铃薯糊精分散在三分之二的水中，此后，将黄原胶和预凝胶化的马铃薯淀粉醚溶解在水/马铃薯糊精的混合物中。然后将该混合物在夹套釜中加热到85℃，蒸煮30分钟然后冷却到37℃。然后，在另一个容器中将未改性的马铃薯淀粉分散在剩余三分之一的水中，然后添加到一次操作的所需量，此后，添加剩余成分。

制成的产品具有31％的固体含量，在26℃时布鲁克菲尔德粘度为5500cps，该产品的粘度在三个月的期间是稳定的且具有很好的流动性和粘性。

Claims

1.不含氢氧化钠的淀粉质粘合剂组合物用于香烟生产中的用途，其中香烟的生产速度高于每分钟7000根，该粘合剂组合物包括一种改性淀粉和一种在水中可分散的未改性淀粉，该粘合剂组合物所具有的粘度/温度特性显示了在组合物被加热到高于50℃之前的低粘度相以及这种加热使可分散的未改性淀粉被稠化之后的高粘度相，所说的低粘度相于26℃的布鲁克菲尔德粘度为1000cps至20,000cps。

2.按照权利要求1的淀粉质粘合剂组合物的用途，其中粘合剂组合物包括至多5％重量的流变改性剂。

3.按照权利要求2的淀粉质粘合剂组合物的用途，其中流变改性剂选自脲、酪蛋白、角叉菜、瓜耳胶、印度胶、刺梧桐树胶、刺槐豆胶、阿拉伯树胶、胶结物和纤维素醚。

4.按照权利要求1或2的淀粉质粘合剂组合物的用途，其中粘合剂树脂组合物包括2-25％的改性淀粉。

5.按照权利要求1或2的淀粉质粘合剂组合物的用途，其中可分散淀粉选自玉米、小麦、马铃薯、木薯、稻、西米、大麦、高粱、黑麦、黑小米、木薯淀粉、含蜡玉米、白薯、含蜡稻米以及绿豆的淀粉。

6.按照权利要求1或2的淀粉质粘合剂组合物的用途，其中粘合剂组合物的固体含量为10-60％。

7.按照权利要求1或2的淀粉质粘合剂组合物的用途，其中粘合剂组合物包括消泡剂或防腐剂或这两者。

8.按照权利要求7的淀粉质粘合剂组合物的用途，其中消泡剂是矿物油。

9.按照权利要求7的淀粉质粘合剂组合物的用途，其中防腐剂是苯并异噻唑啉酮。

10.一种生产香烟的方法，其中香烟的生产速度为每分钟高于7000根，该方法包括在低粘度相下施用权利要求1-9中任一项的粘合剂，以促进高速香烟生产设备的运行，之后加热到高于50℃的温度，以使组合物进入其高粘度相。

11.按照权利要求10的方法得到的香烟。