DE3914556A1 - Waessrige klebstoffmischung zur zigarettennahtleimung - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfinduung

Die Erfindung betrifft eine wäßrige Klebstoffmischung und ein Verfahren zu deren Herstellung auf Basis chemisch modifizierter Stärke für das Auftragen auf Zigarettenpapier zur Zigaretten­ nahtleimung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind bereits eine Vielzahl von Klebstoffen bzw. Leimen unter Verwendung von Stärken und Stärkemodifikaten verschiedener Her­ kunft bei der Papierbeleimung, insbesondere bei der Herstellung von Wellpappe, bekannt. Diese Stärkeklebstoffe bestehen aus zwei Bestandteilen, nämlich einem Bestandteil, der als Primärbestand­ teil oder Trägerbestandteil bezeichnet wird und einem Sekundär­ bestandteil oder Stärkebestandteil.

Diesen Trägerbestandteil erhält man, indem man die mit Wasser vermischte unmodifizierte Stärke in Gegenwart einer Base so­ lange erhitzt, bis die Stärke vollständig gelatiniert ist. Der Sekundärbestandteil oder Stärkebestandteil umfaßt unmo­ difizierte, ungelatinierte und ungequollene Stärke in Form einer wäßrigen Aufschlämmung. Neben diesen beiden Klebstoff­ bestandteilen werden häufig viskositätsverbessernde und stabi­ lisierende mineralische Additive, wie in den US-PS 2 05 025, 21 02 937 und 22 12 557 beschrieben, zugesetzt.

Es ist auch schon bekannt, als Trägerbestandteil der "Zwei­ komponenten-Klebstoffe" chemisch modifizierte Stärken mit er­ höhter Viskosität zu verwenden. Diese modifizierten Stärken erhält man durch Umsetzen einer unmodifizierten Stärke mit Ver­ netzungsmitteln. Diese liefern, wenn man sie in Form von wäßri­ gen Aufschlämmungen erhitzt, Gele mit hoher Viskosität. Beispiele für geeignete Vernetzungsmittel sind Dimethylolharn­ stoff, Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte, Epichlorhydrin, Trichlorazin, Natriumstannat und Phosphoroxi­ chlorid, wie in den US-PS 24 07 071, 25 00 950, 28 05 220, 21 13 034, 24 17 611 und 24 68 207 beschrieben.

In dem Trägerbestandteil dieser Klebstoffe, insbesondere in trockenen Mischungen, die ohne weiteres durch einfaches Auf­ schlämmen in Wasser zu den gebrauchsfertigen Klebstoffen ver­ arbeitet werden können, sind auch vorgelatinierte Stärken und natürliche oder synthetische Gelbildner, wie Alginate oder Carboxymethylcellulose verwendet worden. Die Trägerstärke kann auch aus einer modifizierten Stärke mit verringerter Viskosi­ tät bestehen. Diese erhält man dadurch, daß man unmodifizierte Stärken mit verdünnten Säuren behandelt, wodurch als Folge einer schwachen Hydrolyse die Molmasse der Stärke verringert wird. Die Körnchen dieser säuremodifizierten Stärken zerfal­ len in Wasser leichter und sind daher besser gelatinierbar. Diese modifizierten Stärken sind beispielsweise in Tappi, Vol. 42 (1959), Seiten 203-205 beschrieben.

Bekannt ist weiterhin ein Stärkeklebstoff aus lediglich einem einzigen, teilweise gequollenen Stärkebestandteil. Die Stärke wird chemisch mit Hilfe einer Base bei einer Temperatur gequol­ len, die unterhalb der Geltemperatur der Stärke liegt. Diese Additive sind in verschiedenen Patentschriften beschrieben (US-PS 33 55 307, GB-PS 10 79 387, DE-PS 15 67 363, SF-PS 43 973, US-PS 35 24 750, GB-PS 3 02 942 und der SW-PS 3 71 832).

Es ist noch ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Stärke enthaltenden Klebstoffes bekannt, das darin besteht, daß man einen einzigen Stärkebestandteil lediglich unter Wärmeeinwirkung in wäßriger Suspension quillt (GB-PS 14 68 792). Stärkeether z. B. Umsetzungsprodukte der Stärke mit Chloressig­ säure oder Ethylenoxid wurden als Klebstoffe bereits vorgeschla­ gen. Diese fanden in der Praxis keine Einführung, da sie in den Eigenschaften von den entsprechenden Cellulosederivaten über­ troffen wurden (Ullmanns Enz., Ausgabe 1957, 9. Band, Seite 586). Verschiedene dieser bekannten Klebstoffe können für die Lebens­ mittel- bzw. Zigarettenindustrie wegen ihres gesundheitsschädi­ genden Einflusses nicht eingesetzt werden.

Nachteilig ist, daß die bekannten Klebstoffe auf Stärkebasis für Zigarettenstrangmaschinen mit Auftragung des Klebstoffes über Leimscheiben bei hohen Geschwindigkeiten trotz einer ge­ schlossenen Auftragung des Leimfilmes auf dem Zigarettenpapier keine feste durchgängige Verbindung der Naht entstehen lassen. Die Folge dieser Erscheinung ist eine geringere Ausnutzung des Leistungsvermögens der Zigarettenmaschinen, um die Qualität der Naht zu sichern.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt, das Leistungsvermögen der Zigaretten­ maschinen durch eine bessere Zigarettennahtbeleimung auszu­ schöpfen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kaltwasserlösliche Klebstoffmischung auf Stärkebasis zu schaffen, die eine hohe Haftfähigkeit und schnellere Abbindezeit aufweist und den Auf­ trag mittels Leimscheiben gestattet.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß diese aus 15-30 Ma% eines Carboxymethylethers der Kartoffelstärke mit einem Substitutionsgrad von 0,1-0,25 besteht, wobei ein Teil der Carboxylgruppen der Verbindung mit den Hydroxylgruppen be­ nachbarter Moleküle esterartig verknüpft sind und die freien Carboxylgruppen in Form des Natriumsalzes vorliegen. Diese modifizierte pulverförmige Carboxymethylstärke wird mit der Gesamtwassermenge nach einem Verfahrensmerkmal der Erfindung intensiv zu einer gelartigen homogenen Masse vermischt und nach einer Ausquellzeit von 1 bis 24 Stunden in die entsprechenden Leimaufnahmebehälter der Beleimvorrichtung abgefüllt. Dabei soll­ te das zum Ansetzen verwendete Wasser einen Gesamtsalzgehalt <1% und eine Gesamthärte von <20°dH aufweisen.

Die auf diese Weise hergestellte wäßrige Klebstofflösung weist vorteilhaft eine Konsistenz auf, die einen sicheren Auftrag über die Leimscheiben auf das Zigarettenpapier sichert.

Diese aufgetragene Leimnaht hat überraschender Weise derart gute Klebeeigenschaften bei kürzester Trockenzeit, daß ein störungsfreies Arbeiten bei Strangbildungsgeschwindigkeiten bis 550 m/min möglich ist. Vorteilhaft ist außerdem die Kalt­ wasserlöslichkeit des Feststoffanteiles.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Verhältnis von freien zu veresterten Carboxylatgruppen so gewählt, daß in 2%iger wäßriger Lösung eine Quasiviskosität von 500- 4000 mPa.s vorliegt, bestimmt mit einem Kugelstabviskosimeter nach Höppler bei einer Schubspannung von 4,91 kPa. Damit wird eine der Leimtechnik angepaßte günstigste Viskosität des ange­ rührten Klebstoffes erhalten.

Die Erfindung ist schließlich noch dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtgehalt an anorganischen Salzen vorzugsweise un­ ter 2% liegt und der Gehalt an Schwermetallen und anderen toxischen Stoffen unterhalb der für Nahrungs- und Genußmittel zulässigen Grenzen liegt. Damit liegt ein reines Produkt vor, das unbedenklich in der Zigarettenindustrie eingesetzt werden kann.

Ausführungsbeispiel 1

Zur Herstellung eines gebrauchsfertigen Klebstoffes wird zunächst der Feststoff nach folgenden Verfahrensschritten erzeugt. In Gegenwart von Methanol als Quellungsinhibitor werden 850 kg Kartoffelstärke mit 500 kg 45-ma%iger Natronlauge und 250 kg Monochloressigsäure bei 20°-40°C umgesetzt. Das Umsetzungs­ produkt wird mit Essigsäure auf den pH-Wert 6-7 neutralisiert. Anschließend wird der Feststoff durch Filtration abgetrennt, mehrfach mit 75% Methanol und zuletzt mit reinem Methanol ge­ waschen. Das anhaftende Methanol wird in einem Schaufeltrockner entfernt. Anschließend wird im gleichen Aggregat das Produkt durch Einwirkung von Wärmeenergie derart modifiziert, daß ein Teil der Carboxylgruppen der Verbindung mit Hydroxylgruppen be­ nachbarter Moleküle esterartig verknüpft wird. Nach 90 Minuten Thermobehandlung bei 110°C stellt sich das Verhältnis von freien zu veresterten Carboxylgruppen so ein, daß in 2%iger wäßriger Lösung eine Quasiviskosität von ca. 1500 mPa.s vorliegt (gemes­ sen mit einem Kugelstabviskosimeter nach Höppler bei einer Schubspannung von 4,91 kPa).

Der auf diese Weise erzeugte pulverförmige Feststoff kann unbe­ schränkt für eine spätere Aufbereitung bevorratet werden. Die für einen Verbrauchszeitraum von bis zu einer Woche benötig­ te Menge wird auf folgende Weise angesetzt.

Es werden 20 Ma% dieses Feststoffes mit 60 Ma% Wasser mit einer Gesamthärte <20°dH und einem Gesamtsalzgehalt <1% versetzt und in einem Rührwerk intensiv zu einer gelartigen homogenen Mas­ se gerührt. Nach einer Ausquellzeit von 20 Stunden wird diese hochviskose Klebstoffmischung in die entsprechenden Klebstoffauf­ nahmebehälter weitgehend luftblasenfrei eingefüllt. Diese Kleb­ stoffmischung weist die bereits beschriebenen guten Klebeeigen­ schaften bei einem mittleren Feststoffgehalt auf.

Ausführungsbeispiel 2

Die Herstellung der Carboxymethylstärke erfolgt wie im Ausfüh­ rungsbeispiel 1 beschrieben. Die Thermobehandlung bei 100°C wird auf 180 Minuten erhöht. Das höher veresterte Produkt besitzt in 2%iger Lösung eine Quasiviskosität von ca. 4000 mPa.s, gemessen mit einem Kugelstabviskosimeter nach Höppler bei einer Schubspan­ nung von 4,91 kPa. 15 Ma% des auf diese Weise erzeugten Feststof­ fes werden in der gleichen Weise, wie in dem Ausführungsbeispiel 1 mit 85 Ma% Wasser verrührt. Diese Klebstoffmischung weist bei niedrigem Feststoffgehalt annähernd gleiche Klebstoffeigenschaf­ ten auf.

Diese Mischung ist kostengünstiger gegenüber der Mischung des Ausführungsbeispieles 1, erfordert aber höhere Präzision bei der Maschineneinstellung.

Claims (5)

1. Wäßrige Klebstoffmischung auf Basis chemisch modifizierter Stärke für das maschinelle Auftragen auf Zigarettenpapier zur Zigarettennahtleimung, dadurch gekennzeichnet, daß die­ se aus 15-30 Ma% eines Carboxymethylethers der Kartoffel­ stärke mit einem Substitutionsgrad von 0,1-0,25 besteht, wobei ein Teil der Carboxylgruppen der Verbindung mit den Hydroxylgruppen benachbarter Moleküle esterartig verknüpft sind und die freien Carboxylgruppen in Form des Natriumsal­ zes vorliegen.

2. Wäßrige Klebstoffmischung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verhältnis von freien zu veresterten Car­ boxylatgruppen so gewählt ist, daß in 2%iger wäßriger Lö­ sung eine Quasiviskosität von 500-4000 mPa.s vorliegt, bestimmt mit einem Kugelstabviskosimeter nach Höppler bei einer Schubspannung von 4,91 kPa.

3. Wäßrige Klebstoffmischung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtgehalt an anorganischen Sal­ zen vorzugsweise unter 2% liegt und der Gehalt an Schwer­ metallen und anderen schädlichen Stoffen unterhalb der für Nahrungs- und Genußmittel zulässigen Grenzen liegt.

4. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Klebstoffmischung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Carboxymethylstärkeanteil mit der Gesamt­ wassermenge intensiv zu einer gelartigen homogenen Masse vermischt und nach einer Ausquellzeit von 1-24 Stunden in die entsprechenden Klebstoffaufnahmebehälter der Ver­ arbeitungsmaschinen abgefüllt wird.

5. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Klebstoffmischung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Anset­ zen verwendete Wasser einen Gesamtsalzgehalt <1% und eine Gesamthärte von <20°dH aufweist.