DK143450B - Klaebemiddelblanding til brug ved fremstilling af korrugeret vandresistent karton og en fremgangsmaade til fremstilling deraf - Google Patents

Description

143450

Opfindelsen angår en klæbemiddelblanding til brug ved fremstilling af korrugeret, vandresistent karton og en fremgangsmåde til fremstilling deraf.

KlæbemiddeIblandingen ifølge opfindelsen, der er af den i ind-5 ledningen til krav 1 angivne art, er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Korrugeret karton fremstilles for tiden kontinuerligt, og denne fremstillingsmetode omfatter adskillige trin. En strimmel papir, der er let fugtet, føres gennem opvarmede, riflede val-10 ser. På en side af det opvarmede, riflede papir tilføres der klæbemiddel på den øverste kant af hver rifling. Umiddelbart derefter bringes en strimmel af foringspapir i kontakt med de klæbemiddelbehandlede riflinger af det korrugerede papir under samtidig påvirkning af varme og tryk, hvilket resulterer 15 i dannelsen af et stærkt klæbende bånd. Dette produkt går under betegnelsen "enkeltfladet", korrugeret karton.

En anden type korrugeret karton er en karton med "dobbelt støtte". Kartonen med "dobbelt støtte" fremstilles ved at påføre klæbemiddel på de umiddelbart tilgængelige riflinger af en 20 "enkeltfladet" karton og ved at binde et sekundært foringspa pir til de med klæbemiddel forsynede riflinger. Påføringen af det sekundære foringspapir er forskelligt fra påføringen af det primære foringspapir, fordi man kan anvende mindre tryk under hærdningen og bindingen af klæbemidlet for at undgå at knuse 25 den korrugerede strimmel.

Korrugerede kartoner fremstilles med maskinhastigheder op til i det mindste 215 m/minut. En sådan øjeblikkeligt indtrædende klæbende binding kræver faktisk et meget specielt klæbemiddel. Klæbemidlet må være tilstrækkeligt viskost for at blive på den 30 position, der svarer til den øverste del af riflingerne, når det påføres, og for at udfylde eventuelle fordybninger, der allerede findes i papiret. Desuden må det være i stand til at udøve en øjeblikkelig sammenklæbning, når man påvirker med varme og et let tryk, idet selv en korrugeret karton med "dob- 2 143450 belt støtte" med de foreliggende maskinhastigheder dannes fuldstændigt på mindre end et minut.

Klæbemidler på stivelsesbasis anvendes for tiden i den korru-gerende industri; sådanne klæbemidler er imidlertid alle to-5 komponentklæbemidler på stivelsesbasis, hvilke kræver speciel le blandemaskiner og opbevaringsbeholdere. De to stivelseskomponenter består af en stivelsesdel, der tjener som bærer, og en rå stivelsesdel. Bæredelen indeholder gelatineret stivelse, der ved blanding med den rå (ikke gelatinerede) stivelsesdel 10 virker som en bærer eller et suspenderingsmiddel for den ikke gelatinerede stivelse. Klæbestyrken af et klæbemiddel på stivelse sbasis i den korrugerende industri er primært afhængig af kvældningen og den derpå følgende gelatinering af den ikke gelatinerede stivelsesdel. Det er således højst ønskværdigt at 15 anvende en stivelsesblanding, i hvilken stivelsen i det væsent lige fuldstændigt foreligger i ikke gelatineret form.

Det er endog vanskeligere at tilvejebringe et af to stivelseskomponenter bestående klæbemiddel, der under anvendelsen til fremstilling af korrugerede kartoner gør disse resistente over-20 for vand. Når man tidligere skulle fremstille et vandresistent, af to stivelseskomponenter bestående klæbemiddel, har det været nødvendigt i væsentligt omfang at sænke indholdet af borax, når der anvendtes en vandresistent komponent, såsom formstoffer af urinstof-formaldehyd- eller melamin-formaldehyd-typen. Det er 25 kendt, at tilsætningen af et vilkårligt formstof af denne art eller en kombination af dem til et stivelsesholdigt klæbemiddel i nærværelse af borax vil fremkalde en betydelig viskosi-tetsstigning af klæbemidlet. En sådan viskositetsforøgelse er vanskelig at kontrollere og kan kræve ændring af blandingens 30 sammensætning eller anvendelse af mere kostbart apparatur for at kontrollere viskositeten. I forbindelse med de af to komponenter bestående klæbemidler på stivelsesbasis kan en væsentlig reduktion af boraxindholdet muliggøre en passende viskositet skontrol; en reduktion af boraxindholdet resulterer imid-35 lertid i en sænkning af effektiviteten og bindingsegenskabeme af klæbemidlet.

143450 3

Den gelatinerede stivelse, der beskrives i dansk patent nr. 74.665, kan ikke anvendes til det formål, hvortil klæbemid-delblandingen ifølge opfindelsen skal anvendes, fordi adhæsionsevnen deraf er for ringe. Dette betyder også, at der pr.

5 m korrugeret pap kan anvendes en meget mindre total mængde stivelse, når der anvendes ugelatineret stivelse, end når der anvendes gelatineret stivelse, på grund af den overlegne klæbeevne af den ugelatinerede stivelse.

Det specifikke klæbemiddelsystem på stivelsesbasis og bestående 10 af en ny, enkelt stivelsesbestanddel, der fungerer som klæbe middel, er beskrevet i USA patent nr. 3 355 307, hvori det angives, at man under nærmere angivne mængdeforhold og temperaturbetingelser forreagerer stivelse, alkali og vand, hvilket resulterer i et som en enkelt stivelsesbestanddel foreliggende 15 klæbemiddel med forbedrede egenskaber.

Passende stivelsesarter til anvendelse i den foreliggende klæ-bemiddelblanding omfatter ikke modificeret, ikke gelatineret stivelse, såsom majsstivelse, tapiocastivelse, durrastivelse, voksagtig majsstivelse, hvedestivelse, kartoffelstivelse og 20 lignende, og kemisk modificeret, ikke gelatineret stivelse, såsom oxiderede stivelsesarter, med syre modificerede stivelsesarter, enzymmodificerede stivelsesarter, kemiske stivelsesderivater, f.eks. stivelsesethere og -estere og lignende.

Den ikke gelatinerede stivelse bliver termisk og kemisk be-25 handlet med vand, alkali og varme, til frembringelse af en stivelsesopslemning, hvis egenskaber ligner egenskaberne af delvist kvældet stivelse. For at forhindre en overdreven behandling afsluttes den termiske og kemiske behandling på et passende tidspunkt ved tilsætning af borax, alun, koldt vand, 30 is, surt materiale o.s.v., idet det væsentlige er, at ethvert middel, der fremkalder en kemisk eller fysisk ændring, der bevirker, at egenskaberne af reaktionsblandingen falder uden for de betingelser, der kræves til kvældning af stivelsen, kan anvendes som et tilfredsstillende afbrydelsesmiddel for reak-35 tionen.

4 143450

Den sluttelige klæbemiddelblanding, der fremstilles ud fra en enkelt, ikke gelatineret stivelsesbestanddel, omfatter .en reaktionsblanding af stivelse, vand og alkali i kombination med en formstofbestanddel, der kan vælges blandt medlemmerne i den 5 gruppe, der består af formstoffer af urinstof-formaldehyd- og melamin-formaldehyd-typen. Blandingen indeholder mellem ca. 10 vægtprocent og ca. 40 vægtprocent stivelsestørstoffer og mellem ca. 2 og ca. 25 dele formstofbestanddel for hver 100 dele stivelsestørstoffer. Den reaktion, hvorved der forekommer kvæld-10 ning af stivelsen, udøves ved en temperatur mellem 21 og 71° C.

Temperaturbetingelserne afhænger af mængden af den anvendte alkali. Jo større alkalimængden er, desto mindre er den temperatur, der kræves til at fremkalde kvældning af stivelsen. Blandingens pH ligger mellem ca. 8 og ca. 13. Efter at stivel-15 seskvældningen er afsluttet, indstilles blandingens gelpunkt til en temperatur mellem ca. 57 og ca. 71° C. Viskositeten i henhold til Stein Hall af den sluttelige klæbemiddelblanding ligger mellem ca. 15 og ca. 50 sekunder.

Den formstofbestanddel, der frembringer vandresistens, kan til-20 sættes før stivelseskvældningen, under denne reaktion, eller efter kvældningen, For at lette arbejdsgangen foretrækkes det almindeligvis at tilsætte formstofbestanddelen på det tidspunkt, hvor stivelseskvældningen afsluttes eller kort tid derefter.

25 Ved udøvelsen af opfindelsen har det vist sig hensigtsmæssigt at anvende både aim og borax i den blanding, der virker som afbrydelsesmiddel for reaktionen. Alun virker som et afbrydelse smiddel for reaktionen, og boraxen meddeler klæbemiddelblan-dingen yderligere klæbrighed. Det har hidtil været praksis, at 30 den anvendte mængde borax må reduceres betydeligt i en klæbemiddelblanding eller faktisk reduceres helt til nul, hvis man skal anvende et vandresistent middel på basis af urinstofformaldehyd eller lignende. Det er faktisk overraskende at finde, at viskositeten af klæbemiddelblandingen ifølge opfindelsen ikke 35 ændres væsentligt ved den samtidige anvendelse af borax og en bestanddel på basis af urinstof-formaldehyd.

5 143450

Fremgangsmåde- og produktparametrene er sammenstillet i nedenstående tabel 1.

TABEL 1

Bredt interval Foretrukket interval

Stivelsesstoffer, vægtbasis 10 % - 40 % 15 % - 30 % 5 pH 8 - 13 11 - 12,5 formstofbestanddel på tør 2 dele - 25 6 dele - 12 dele basis dele (pr. 100 (pr. 100 dele dele stivelse) stivelse)

reaktionstemperatur 21° C - 71° C 32° C - 46° C

10 gelpunkt 57° C - 71° C 63° C - 67° C

S.H. viskositet 15 sekunder - 17 sekunder - 50 sektmder 25 sekunder.

I et typisk eksempel bringes majsstivelse i opslemning i vand til frembringelse af en opslemning, hvis tørstofindhold er 20 %.

'15 Der tilsættes tilstrækkeligt alkali, og der tilføres en tilstrækkelig stor varmemængde til at frembringe et pH på mellem II og 12,5 og en temperatur på ca. 38° C. Blandingen holdes under omrøring og holdes på denne temperatur i ca. 15 minutter. Efter den termiske og kemiske behandling tilsættes der 20 alun og borax i mindre mængder sammen med ca. 9 dele formstof på tør basis for hver 100 dele stivelse. KLæbemiddelblandingen er derpå rede til anvendelse. Blandingen kan holdes under omrøring ved en temperatur i intervallet mellem 27 og 43° C under anvendelsen uden nogen væsentlig ændring af viskositeten eller 25 andre egenskaber.

Opfindelsen skal nu beskrives nærmere under henvisning til de følgende eksempler.

6 143450 I eksemplerne måles alle viskositeter i den standardiserede Stein Hall skål, der i det følgende betegnes S.H. viskositet.

Det alkaliske stof, der anvendes i hvert eksempel, var natriumhydroxid. Imidlertid er kaliumhydroxid eller andre alkaliske 5 materialer lige så tilfredsstillende.

For at bestemme den grad af vandresistens, som meddeles det færdige karton, gennemføres en fibertrækkeprøve på følgende måde.

En "enkeltfladet" karton skæres i stykker med dimensionerne 10 5,1 cm x 12,7 cm med riflingerne løbende tværs over den snævre bredde. En som foring tjenende karton skæres i stykker med dimensionerne 6,4 cm x 14,0 cm. Påføringsorganet for filmen indstilles på dimensionen 0,025 cm, og en film af det klæbemiddel, som skal undersøges, udspredes på en glasplade. Filmen 15 overføres på riflingerne af den "enkeltfladede" karton ved at presse denne sidste mod filmen på glasset. Kartonforingen med dobbelt støtte anbringes på den forvarmede, varme plade, og den "enfladede" foringskarton med klæbemidlet på riflingerne anbringes på kartonforingen med dobbelt støtte. For at hærde den 20 korrugerede karton sætter man oven på denne en 6,6 kg vægt med en flad overflade på 7,6 cm x 15 >3 cm. Efter at det foreskrevne antal sekunder (5, 10 eller 15) er forløbet, fjernes vægten hurtigt fra den færdige karton. Man lader derpå kartonen ældes ved stuetemperatur i enten 24 timer eller 2 uger. Efter ældning 25 bliver kartonen fuldstændigt nedsænket i vand med en temperatur på 25° C i et tidsrum på 24 timer. Kartonen bliver derpå fjernet fra vandet, og kartonforingen med dobbelt støtte trækkes fra den "enkeltfladede" karton. Man noterer størrelsen af fibertrækningen.

30 Hærdetrinnet simulerer forskellige omstændigheder i anlægget ved varierende tid og/eller temperatur. F.eks. repræsenterer en hærdning ved 177° C i 15 sekunder en maskine med mindre hastighed med bedre bindingsegenskaber end en hærdning ved 121ρ C i 10 sekunder. De eksemplificerede intervaller simulerer de mest 35 forskellige omstændigheder i sådanne anlæg, der foreligger i industrien.

7 143450 EKSEMPEL 1

Ikke modificeret, ikke gelatineret majsstivelse i en mængde af 500 kg blev blandet med 1615 liter vand med en temperatur på 35° C til dannelse af en opslemning. Til denne opslemning blev 5 der tilsat et alkalisk materiale, der var blevet fremstillet ved sammenblanding af 3412 liter koldt vand og 21,2 liter af en 50 % flydende alkaliopløsning. Det alkaliske materiale blev opvarmet til 54° C før tilsætningen til stivelsesopslemningen.

Den færdige blanding, hvis temperatur blev holdt på 38° C, blev 10 holdt under omrøring i ca. 15 til 20 minutter, indtil viskosi teten havde nået 25 Stein Hall sekunder.

På dette stadium blev der tilsat 2,27 kg alun, der var opløst i 13,6 kg vand, og blandingen blev holdt under omrøring i 2 minutter. Derpå tilsattes der borax i en mængde af 10,9 kg sam-15 men med 100 kg kommercielt formstof på urinstof-formaldehyd- basis (60 % tørstoffer). Blandingen blev blandet i 20 minutter, hvorefter tørstofindholdet var 21,6. Viskositeten målt efter Stein Hall under de 20 minutters omrøring varierede mellem 20 og 23 sekunder. Den sluttelige, totale mængde af klæbe-20 middelpastaen var 2540 liter.

Denne pasta blev påført på den korrugerede karton til fremstilling af en karton med dobbelt støtte. Man lod kartonen ældes i 24 timer, hvorpå den blev nedsænket i vand med temperaturen 250 C i 24 timer. Efter nedsænkningen i 24 timer blev 25 vandresistensen bestemt ved at forsøge at separere foringerne.

Det viste sig, at der forekom 90 - 100 % fiberbrud under separeringen.

EKSEMPEL 2

Dette eksempel illustrerer fremstillingen af klæbemiddelblan-30 dingen med et bredt interval af indholdet af stivelsestørstoffer. Det kan bemærkes, at den korrugerede karton under anvendelse af alle mængder af stivelsestørstof fik en udmærket vandresistens.

8 143450

Reaktions- og fremstillingsbetingelseme var omtrent de samme som i eksempel 1.

TABEL_2

Vand 2030 1 5 Alkali (50 % vand) 21,2 1

Alun 2,3 kg

Borax 10,9 kg

Urinstof-formaldehydformsto f (60% tørstoffer) 94,9 kg

10 Hærdetemperatur 177° C

Hærdetid 15 sekunder

Stivelse, kg 500 590 681 817 % Stivelsestørstoffer 19,4 22,0 25,5 30 S.H. viskositet 15 i begyndelsen 21 23 21 22 efter formstof 21 21 20 23 % Fibersønderrivning efter 24 timers ældning 30 35 60 75 efter 2 ugers ældning 70 90 95 95 20 Eksempel 3

Dette eksempel viser virkningen af forskellige formstofmængder på vandresistensen af korrugeret karton, der er fremstillet vinder anvendelse af et klæbemiddel med følgende sammensætning:

TABELS

9 143450

Stivelse 500 kg

Vand 2030 1

Alkali (50 % vand) 21,2 1 5 Alun 2,3 kg

Borax 10,9 kg

Hærdetemperatur 177° C

Hærdetid 15 sekunder

Urinstof-formaldehyd-formstof 10 med 60 % tørstoffer, kg 35 50 74,9 100 124,9 på tør basis, kg 21,0 30 45 60 75 dele/100 dele stivelse (tør basis) 4,2 69 12 15 S.H. viskositet 15 i begyndelsen 22 22 22 22 22 efter formstof 22 22 22 23 24 % fibersønderrivning efter 24 timers ældning 5 15 30 50 60 efter 2 ugers ældning 10 30 70 90 95 20 EKSEMPEL 4 I dette eksempel tilsættes borax i forskellige mængder. Det bør bemærkes, at der ikke opnås nogen væsentlig forøgelse af viskositeten, når der anvendes et formstof på basis af urinstof-formaldehyd i nærværelse af borax.

10 143450 TABEL_4

Stivelse 500 kg

Vand 2030 1

Alkali (50 % vand) 21,2 1 5 Alun 2,3 kg

Urinstof-formaldehyd- formstof (60 % tørstoifer) 74,9 kg

Hærdetemperatur 177° C

Bærdetid 15 sekunder 10 Borax, kg 0 5>4 10,9 16,3 S.H. viskositet i begyndelsen 21 19 19 20 efter formstof 19 20 22 23 % Fibersønderrivning 15 efter 24 timers ældning 10 15 35 50 efter 2 ugers ældning 40 50 75 90 EKSEMPEL 5 20 Dette eksempel illustrerer en i forbindelse med opfindelsen stående fordel, der har relation til viskositeten. Fordelen er operabilitet over et bredt viskositetsinterval hvad angår fremstilling og påføring af klæbemidlet uden forringelse af bindingsevnen og vandresistensen af den korrigerede karton.

25 De i tabel 5 opførte klæbemiddelblandinger blev fremstillet på samme måde som de i eksempel 1 angivne, med undtagelse af, at de forskellige viskositeter fremkom ved at ændre reaktionstid og -temperatur på passende måde. Evnen til frembringelse af korrugeret karton af høj kvalitet i et bredt viskositets-30 interval muliggør tilpasningen til mange forskellige, industri elle områder.

TABEL_5 11 143450

Stivelse 681 kg

Vand 2030 1

Alkali (50 % vand) 21,2 1 5 Alun 2,3 kg

Borax 10,9 kg

Urinstof-formaldehydformaldehyd (60 % tørstof 136 kg (dele på tør hasis/100 10 dele stivelse) 12 dele

Hærdetemperatur 177° C

Hærdetid 15 sekunder S.H. Viskositet i begyndelsen 19 24 30 15 efter formstof 19 26 33 % Fibersønderrivning efter 24 timers ældning 55 70 60 efter 2 ugers 20 ældning 90 95 90 EKSEMPEL 6

Som før angivet muliggør hærdesystemet en laboratorievaluering af korrugeret karton under omstændigheder, der simulerer betingelserne i en fabrik. Dette eksempel viser data, der demon-25 strerer operabilitet under mange forskellige betingelser i en fabrik. F.eks. er en hærdetemperatur på 121° C i 10 sekunder i det væsentlige hvad angår bindingsbetingelser ækvivalent med gennemførelsen af en kommerciel proces med en hastighed, der er større end 153 m/minut. En hærdetemperatur på 177° C i 15 30 sekunder approximerer en maskinhastighed på 76,2 m/minut. Disse data understøtter således operabiliteten under i det væsentlige alle fabriks- og maskinbetingelser. Klæbemiddelblandingen fremstilledes på samme måde som angivet i eksempel 1.

TABEL_6 12 143450

Stivelse 500 kg

Vand 2030 1

Alkali (50 % vand) 21,2 1 5 Alun 2,3 kg

Borax 10,9 kg

Urinstof-formaldehyd-f ornis'fcof (60 % tørstoffer) 74,9 kg Hærdetemperatur, °C 121__149__177 10 Hærdet id, sekunder 5 10 15 5 10 15 5 10 15 % Fibersønderrivning efter 24 timers ældning 0 5 10 10 15 20 15 20 30 efter 2 ugers 15 ældning 5 35 40 20 40 50 30 50 70 EKSEMPEL 7

Dette eksempel illustrerer ligheden mellem et formstof af mel-amln-formaldehyd- og urinstof-formaldehyd-typen hvad angår deres evne til at meddele korrugeret karton vandresistens i forbin-20 delse med den af en enkelt stivelsesbestanddel bestående klæbe mi ddelblanding ifølge opfindelsen. Klæbemiddelblandingerne blev fremstillet som i eksempel 1, og de data, der angår vandresi-stensen, er sammenstillet i den nedenstående tabel 7.

TABEL_7 25 Stivelse 500 kg

Vand 2030 1

Alkali (50 % vand) 21,2 1

Alun 2,3 kg

Borax 10,9 kg 30 Formstof 74,9 kg

Hærdetemperatur 177° C

Hærdetid 15 sekunder 13 143450

Formstof Urinstof-formaldehyd (60 % tørstoffer) melamin- formaldehyd (67 % tørstoffer) S.H. Viskositet i begyndelsen 22 22 5 efter formstof 22 23 % Fibersønderrivning efter 24 timers ældning 30 25 efter 2 ugers ældning 70 70

De fordele, der ledsager klæbemiddelblandlngen ifølge opfin-10 delsen og fremgangsmåden til fremstilling deraf, omfatter: 1. En simpel fremgangsmåde, som kun kræver billige, let rek-virerbare bestanddele til fremstilling af en klæbemiddel-blanding til brug ved fremstilling af korrugeret, vandre-sitent karton.

15 2. Af en enkelt stivelsesbestanddel bestående klæbemiddelblan- ding, der er velegnet til anvendelse i forbindelse med alle forekommende hastigheder på kommercielle maskiner, ved hvis hjælp der kan fremstilles korrugeret karton.

3. Klæbemiddelblanding indeholdende stivelse, borax og et form-20 stof på basis af urinstof-formaldehyd eller melamin-formalde hyd, hvorved viskositeten af denne blanding i tilfælde af, at den opbevares før anvendelsen under sådanne omstændigheder, der konventionelt forekommer i korrugerende anlæg, ikke ændres væsentligt.

Claims (3)

143450 Patentkrav :

1. Klæbemiddelblanding, der er fremstillet ud fra en enkelt, ikke gelatineret stivelsesbestanddel, til brug ved fremstilling af korrugeret, vandresistent karton, kendetegnet 5 ved, at blandingen består af en ugelatineret, delvist kvældet stivelse, vand og alkali i kombination med en formstofbestand-del af urinstof-formaldehyd- eller melamin-formaldehyd-typen, i sådanne mængder, at blandingen indeholder mellem ca. 10 og ca. 40 vægtpct. stivelsestørstoffer og mellem ca. 2 og ca. 25 10 dele formstofbestanddel for hver 100 dele stivelsestørstof, at pH ligger mellem ca. 13 og ca. 8, at gelpunktet ligger mellem ca, 57° C og ca. 71° C, og at viskositeten i henhold til Stein Hall ligger mellem 15 og 30 sekunder.

2. Klæbemiddelblanding ifølge krav 1, kendetegnet 15 ved, at stivelsen er ikke modificeret, ikke gelatineret majs- stivelse .

3. Fremgangsmåde til fremstilling af en klæbemiddelblanding ifølge krav 1 og 2, hvilken klæbemiddelblanding anvendes til at gøre karton korrugeret og vandresistent, kendeteg- 20 net ved, (a) at man fremstiller en blanding af ikke gelatineret stivelse, vand, alkali og om ønsket et formstof af urinstofformaldehyd- eller af melamin-formaldehyd-typen i sådanne mængder, at blandingen indeholder mellem ca. 10 og ca. 40 25 vægtpct. stivelsestørstoffer og mellem ca. 2 og ca. 25 dele af formstoffer for hver 100 dele stivelsestørstof, såfremt formstoffet er tilsat, (b) at man omsætter blandingen ved et pH på mellem ca. 13 og ca. 8, og ved en temperatur mellem ca. 21° C og ca. 71° C, 30 (c) at man bringer reaktionen til afslutning,