DK148917B - Vandigt, filmdannende og ikke-vandrende stivelsesklaebemiddel og fremgangsmaade til fremstilling heraf, samt anvendelse heraf - Google Patents

Description

148917

Opfindelsen angår et vandigt, filmdannende og ikke-vandrende stivelsesklæbemiddel og en fremgangsmåde til fremstilling heraf, samt anvendelse heraf.

Stivelse er den vigtigste, i vand dispergerbare naturlige polymer, der anvendes industrielt som klæbemiddel. På stivelse baserede klæbemidler er talrige, billige og prisstabile, i vid udstrækning effektive, enestående i deres alsidighed og normalt enkle i anvendelse.

De hovedindustrier, hvori stivelse og modifikationer heraf anvendes som klæbemidler er papirfremstillingsindustrien, hvor stivelsesklæbemidler anvendes til indre limning, overfladelimning og overtrækning; papiromdannelsesindustrien, hvor stivelsesklæbemidler anvendes til limning af papirsposer (såsom købmands- 2 148917 poser og flerlagsposer), papsesker, korrugeret æskekarton, tapet og til rørvikling, papirlaminering osv.; tekstilindustrien, hvor stivelse og på stivelse baserede produkter anvendes til sletning af kædegarner og til appretering, og forskellige andre industrier, hvor på stivelse baserede produkter anvendes som klæbemidler til binding af alle slags granulære eller fibrøse materialer.

Naturlige stivelsesarter er sammensat af korn, som er uopløselige og i det væsentlige ikke-kvældende i koldt vand. Hvis en vandig suspension af stivelse imidlertid opvarmes over en vis kritisk temperatur, begynder kornene pludselig at kvælde, og de vokser progressivt i størrelse, efterhånden som temperaturen stiger. Når disse kvældede korn bliver så store, at de puffer og skubber til hinanden, dannes der et viskost stivelsesklæbemiddel. Afhængigt af kornenes kvæld-ningsgrad, deres stivhed eller skørhed og mekaniske forskydningsstyrke forbliver stivelsen inden for det kvældede korn eller opløses i det omgivende vandige substrat. Konsistensen eller viskositeten af et friskt stivelsesklæbemiddel og karakteren af denne konsistens skyldes kvældningsgraden og skørheden af de kvældede korn og den stivelsesmængde, som er udludet af kornene og opløst i det vandige medium.

Stivelsesfabrikanten kan bevidst modificere stivelsen ved indføring af kemiske tværbindinger inde i kornet. Dette kan i praksis gennemføres ved at omsætte granulær stivelse mad en mindre mængde af et bi- eller polyfunktionelt middel, som bevirker indføring af tværbindinger mellem stivelsesmolekylerne.

Dette bevirker en sammenbinding af stivelsesmolekylerne, således at kornet derefter kun vil kvælde op i ønsket grad. Ved forhindring af for vidtgående kvæld-ning gøres stivelseskornene mindre skøre og bevarer derfor deres klæbemiddelvisko-sitet i højere grad under betingelser med usædvanlig kraftig omrøring eller høje temperaturer. Sådanne tværbundne stivelsesprodukter har været anvendt industrielt i mange år, da de kun i begrænset grad undergår opkvældning af kornene og fragmentering af de opkv.sldede korn ved længere tids opvarmning eller mekanisk forskydningspåvirkning, således at de udviser maksimal viskositetsstabilitet. Klæbemidler af tværbundne stivelser varmebehandlet under atmosfæriske betingelser består af kvældede, men ubrudte kom, som bidrager til den høje viskositet og den korte, ikke-sammenhængende beskaffenhed af sådanne klæbemidler.

Selv om kornene hos tværbundne stivelsesprodukter vides at være yderst stabile over for forskydningspåvirkninger, har man nu fundet fremgangsmåder, hvorved man kan bryde kornene hos tværbundne stivelseprodukter, således at der opnås produkter, der danner vandige suspensioner af adskilte, i begrænset grad opkvældede fragmenter af tværbundne stivelseskorn med en gennemsnitlig partikelstørrelse efter vægt af størrelsen 1 til 10 mikron, idet mindre end ca.

15% af kornfragmenterne er større end 10 mikron. Da kun en lille del af stivel- 3 148917 sesmaterialet er opløse liggjort, dvs. sædvanligvis mindre end 20%, er viskositeten af disse suspensioner af kornfragmenter yderst lav, således at man får indtryk af, at de ikke kan anvendes til sædvanlige formål, hvor stivelsesklæbemidler benyttes. Det har nu overraskende vist sig, at disse lavviskose vandige suspensioner er i stand til at danne klæbemiddelfi-lm og kan anvendes som ikke-trævlende og ikke-stænkende klæbemidler til alle slags industrielle påføringer med stor hastighed, og at de ikke vandrer under de tørringsprocesser, der finder sted efter deres påføring.

Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes der et vandigt, filmdannende og ikke-vandrende klæbemiddel, som består af en forholdsvis stabil, vandig stivelsessuspension med en stivelseskoncentration på 2 til 30 vægt% af klæbemidlet, hvilket klæbemiddel er ejendommeligt ved, at mere end 80 vægt% af det totale stivelsesindhold i klæbemidlet er i form af adskilte fragmenter fra tvær-bundne korn, som har en begrænset kvældegrad svarende til en kvældeevne på 15 til 5, hvorhos den gennemsnitlige partikelstørrelse efter vægt af de opkvældede fragmenter er af størrelsen 1 til 10 mikron, idet mindre end ca. 15% af kornfragmenterne er større end 10 mikron.

Ifølge opfindelsen er det hensigtsmæssigt, at den gennemsnitlige partikelstørrelse efter vægt af kornfragmenterne er af størrelsen 2 til 4 mikron.

Opfindelsen angår som nævnt også en fremgangsmåde til fremstilling af et sådant vandigt, filmdannende og ikke-vandrende klæbemiddel, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at man tværbinder stivelse i granulær form med 0,1-5% af et bi- eller polyfunktionelt middel og derefter i nærværelse af højst 15 til 30% fugtighed samtidig underkaster stivelseskornene varme, tryk og fragmenteringspåvirkning i en ekstruder, udpresser stivelsesderivatet gennem et mundstykke til et område med omgivelsernes temperatur og tryk, hvorved der fremkaldes pludselig frigivelse af vanddamp, formaler det opsvulmede produkt, således at det i det væsentlige kan passere en sigte med en maskevidde på Q,6 mm, og blander produktet med koldt eller varmt vand til opnåelse af en vandig suspension.

Det har vist sig, at der ved påføringen af klæbemidlet ifølge opfindelsen opnås mange fordele. Som følge af den lille gennemsnitlige partikelstørrelse af kornfragmenterne er suspensionerne således forholdsvis stabile og vil ikke bundfælde sig under praktisk anvendelse, da allerede en meget ringe omrystning stabiliserer suspensionerne. Selv om viskositeten af suspensionerne kan være meget lav, vil klæbemidlerne ikke stænke og løbe uensartet ud under deres påføring, hvilket ofte er hovedproblemer, når der anvendes tynde gummiarter som klæbemidler. Viskositeten af suspensionen afhænger selvsagt af koncentrationen af det til fremstilling af klæbemidlerne anvendte fragmenterede stivelsesprodukt. Denne koncentration kan variere over et bredt område, der som anført ligger fra 2 til 30 4 148917 vægt% af klæbemidlet. Når koncentrationen af et klæbemiddel ifølge opfindelsen er 5 vægt%, eller indstilles på 5 vægt% ved fortynding med vand? skal viskositeten ved 20°C være mindre end 15 centipoise.

Når koncentrationen af klæbemidlet ifølge opfindelsen indstilles på 10 vægt-%, skal viskositeten ved 20°C almindeligvis være lavere end 125 centipoise. Det nye produkt ifølge opfindelsen har den fordel, at fragmenternes partikelstørrelse er mindre sammenlignet med partikelstørrelsen af kvældede, men ubrudte korn, som forekommer i på traditionel måde tilberedte suspensioner af tværbundne stivelseskorn. Den gennemsnitlige partikelstørrelse efter vægt af fragmenterne er fortrinsvis af størrelsen 2 til 4 mikron.

Da de ukvældede korn i de fleste kommercielle naturlige stivelsesarter var rierer i størrelse fra 10 mikron og op til 50 mikron, er den gennemsnitlige partikelstørrelse efter vægt af kvældede intakte korn betydelig højere end for fragmenterne i klæbemidlet ifølge opfindelsen. Klæb'enidlétifølge opfindelsen udviser derfor en meget bedre gennemtrængningsevne ved visse anvendelser end ikke-frag-menterede tværbundne stivelsesprodukter, såsom ved limning af papir eller sletning af tekstilgarner.

Desuden er den adhæsion, der opnås med de små kornfragmenter, meget bedre end den, der opnås med de voluminøse ubrudte kvældede korn, navnlig når små partikler skal holdes sammen, såsom ved pigmentovertrækning af papir. De omhandlede stivelsesprodukter vandrer endvidere ikke i væsentlig grad under den tørringsproces, som følger efter deres påføring. Dette er i modsætning til normale stivelsesarter eller stivelsesderivater, som opløses i udstrakt grad, når de dis-pergeres i vand, og udviser kraftig vandring under tørring. De fragmenterede produkter ifølge opfindelsen danner desuden meget stærkere film end ubrudte tværbundne stivelseskorn gør. Produkterne ifølge opfindelsen kan derfor med fordel anvendes som klæbemidler ved påføringer under stor hastighed, også fordi de ikke trævler og stænker, såsom ved sletning af alle slags tekstilmaterialer, indbefattet glasgarner og glasfiberplader, limning af søm og bund i poser, limning eller forlimning af tapet, sammenlimning af lagene i flerlagspapirsposer, rørvikling, pigmentovertrækning af papir, etikettering og lignende.

Specielt hensigtsmæssig er anvendelse af klæbemidlet ifølge opfindelsen ved hundlimning eller sømlimning af papirsposer i maskiner, der arbejder med stor hastighed.

Ved forlimning af tapet sættes klæbemidlet undertiden i tør tilstand til tapet dækket med et fugtigt lag af et andet klæbemiddel. Det omhandlede klæbemiddel kan fordelagtigt anvendes i blanding med andre klæbemidler, såsom polyvinylace-tat eller polyvinylalkohol.

De stivelsesarter, der kan anvendes til fremstilling af de omhandlede klæbemidler, kan stamme fra sådanne plantekilder som kartofler, majs, hvede, 5 148917 tapioca, durra, glutinosus-varieteterne af majs og durra ("waxy maize", "wazy sorghum") og lignende samt varieteter af majs med højt amyloseindhold. Der kan også benyttes omdannelsesprodukter af disse stivelsesarter, herunder dextriner, oxiderede stivelsesprodukter og "tyndtkogende" stivelsesprodukter fremstillet ved svag sur hydrolyse. Desuden er det også muligt at anvende granulære ether-eller esterderivater af lav substitutionsgrad af disse stivelsesarter.

De tværbindingsmidler, der skal anvendes, er forbindelser med funktionelle grupper, som kan reagere med mindst to disponible hydroxyIgrupper i stivelsesmolekylerne, og hervinder kan nævnes: alifatiske dihalogenider, såsom ethylendi-bromid, β, β'-dichlordiethylether og glyceroldichlorhydrin; alifatiske epoxyhalogenforbindelser, såsom epichlorhydrin og epibromhydrin; diepoxider, såsom bu-tadiendioxid; visse phosphorforbindeIser, såsom phosphoroxychlorid og alkalime-taltrimetaphosphater; aldehyder og aldehydholdige harpikser og prepolymere, såsom formaldehyd, acrolein, glyoxal, di(hydroxymethyl)urinstof, di(hydroxymethyl)e-thylenurinstof, trimethylolmelamin; diisocyanater, såsom hexamethylendiisocyanat og toluendiisocyanater; syreanhydrider, såsom ravsyreanhydrid og adipinsyrean-hydrid, visse polyfunktionelle reagenser, såsom eyanursyrechlorid, vinylsulfon, N,N1-me thylen-bisacrylamid.

Den til reaktionen nødvendige mængde tværbindingsmiddel afhænger af reagensets effektivitet og varierer fra 0,1 til 5%. Rvældningshæmnings-graden kan bestemmes ved bestemmelse af kvældeevnen for kornfragmenterne. Kvælde-evnen kan defineres som den mængde kvældet, hydratiseret klæbemiddel, som dannes ved opvarmning i vand under nærmere angivne betingelser, divideret med vægtmængden af vandfri stivelse i den kvældede klister.

Kvældeevnen besterrenes i praksis ved at opslemme 1 g stivelse i en tilstrækkelig mængde destilleret vand til opnåelse af en total vægt på 100 g. Stivelsessuspensionen omrøres i 5 minutter i et kogende vandbad. Efter endt varmebehandling genindstilles vægten af prøven på 100 g. Prøven overføres derefter til afvejede centrifugebægre og centrifugeres derefter i nøjagtigt 20 minutter ved 2000 omdr./min. Den klare overliggende væske fradekanteres, og vægten af det våde, opkvældede sedimenterede klæbemiddel bestemmes ved vejning. Vægten af tør stivelse i det opkvældede klæbemiddel bestemmes ved inddampning til tørhed i en ovn ved 105°C,

Kvældeevnen (SP) beregnes derefter ved hjælp af formlen: sp _ Vægt af vådt kvældet sedimenteret klæbemiddel Vægt af tør stivelse i kvældet klæbemiddel.

Hedens naturlig majsstivelse har en kvældeevne på ca. 35, skal de tværbund-ne stivelsesprodukter for at fungere effektivt som udgangsmaterialer ved fremstilling af klæbemidlerne ifølge opfindelsen have en SP-værdi i området fra 15.til,5. Den mængde tværbindingsmiddel, der skal anvendes, er derfor for- 6 148917 trinsvis den mængde, der kræves til opnåelse af et produkt med en kvældeevne på mellem 15 og 5. For vidtgående hæmning af kvældeevnen resulterer i stivelsesprodukter, der ikke kan fragmenteres i tilstrækkelig grad. På den anden side fører utilstrækkelig hæmning til produkter, som opløses i et omfang på mere end 20% i vand, hvilket giver viskose dispersioner, som har tilbøjelighed til vandring efter påføring.

Den fragmenteringsproces, der anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, består i, at man i nærværelse af højst 15 -30% fugtighed samtidig underkaster stivelseskornene varme og tryk i en ekstruder.

Ekstrudertyper, der er egnede til udførelse af den ifølge opfindelsen benyttede fragmenteringsproces, er f.eks. beskrevet i: E.G. Fischer, "Extrusions of Plastics", New York 1964, og G. Schenkel "Kunststoff-Extrudertechnik", Miin-chen 1963. En ekstruder, der kan udføre alle de krævede operationer i en enkelt kontinuerlig arbejdsgang, består af et tilføringsorgan, en cylinder med snegl og en dyseåbning eller mundstykke. Temperaturen i ekstruderen kan eventuelt reguleres ved hjælp af opvarmnings- eller kølesystemer uden for cylinderen eller inden i sneglen. Der kan anvendes flere forskellige former for dyseåbninger, herunder lige eller takkede spalter og runde eller ovale åbninger. Det er også muligt at ekstrudere produktet i form af et bånd eller en tynd folie, som kan tilskæres til den ønskede form. Det er også muligt at anvende en ekstruder med to snegle eller anvende to eller flere ekstrudere anbragt efter hinanden. I begge tilfælde vil den samlede indvirkning af friktionsvarme eller udefra tilført varme og den af den roterende snegl fremkaldte tryk- og blandingspåvirkning tjene til effektivt at itubryde kornene i den tværbundne stivelse. Temperaturen af materialet i cylinderen nær afløbsåbningen vil være af størrelsen 120 til 200°C, og fugtighedsindholdet vil være af størrelsesordenen 15 til 30% og fortrinsvis 16 til 25%. Hele denne mængde vand kan være til stede som sådan i stivelsen, der tilføres til ekstruderen, eller en del af vandet kan være indeholdt i det tilførte materiale, idet resten indsprøjtes direkte i ekstruderen som vanddamp eller som (varmt) vand. Trykket vil variere med ekstrudertypen, sammentrykningsforholdet og hastigheden af den anvendte snegl, konstruktionen af ekstrudermundstykket, den tilstedeværende mængde vand og den anvendte temperatur. Trykket ligger således typisk i området fra 2 til 200 atmosfære. Idet produktet kommer ud af ekstrudermundstykket og passerer ind i et område med omgivelsernes temperatur og tryk, vil der ske en momentan fordampning af vanddamp, hvilket tjener til at få produktet til at svulme op og til at formindske dets endelige fugtighedsindhold til 8 til 15%.

Det ved ekstrutionsprocessen opnåede stivelsesprodukt pulveriseres derefter til tilvejebringelse af partikler, som passerer gennem en 7 148917 30 mesh US standard sigte, der har en maskevidde på 0,6 mm. Rumvægten af det formalede produkt er af størrelsen ca. 500 til 700 g/1.

Når disse produkter omrøres med koldt eller varmt vand eller koges i vand, giver de de lavviskose klæbemidler ifølge opfindelsen bestående af suspensioner af kornfragmenter, hvis gennemsnitlige partikelstørrelse efter vægt er af størrelsen 1-10 mikron, idet mindre end ea. 15% af kornfragmenterne er større end 10 mikron, og den opløselige fraktion er af en størrelse på mindre end 20%.

Den gennemsnitlige partikelstørrelse efter vægt er fortrinsvis af størrelsen 2-4 mikron. De suspensioner, der opnås efter kogning med direkte damp eller ved intensiv omrøring i 0,5-1 time, er noget mere stabile mod sedimentering end den suspension, der opnås ved blot at blande med koldt vand, og disse dispergeringsmetoder foretrækkes derfor.

Stivelsesarter fra rodknolde og stængler, såsom kartoffelstivelse, tapiocas tive Ise og sagostivelse, og stivelsesarter fra glutinosus-varie te terne af kornsorter er foretrukne råmaterialer til fremstilling af de omhandlede klæbemidler, da de er lettere at fragmentere, fordi de har en mindre kompakt kornstruktur end stivelsesarter fra almindelige kornsorter, såsom majsstivelse eller hvedestivelse.

Stivelsesarter fra rodknolde og stængler kan derfor tværbindes med tværbindingsmidler i et bredere procentmængdeområde til opnåelse af tværbundne stivelsesprodukter, der lettere kan fragmenteres til produkter, som er passende til anvendelse ifølge opfindelsen, end stivelsesarter fra kornsorter, der kun giver passende tværbundne produkter med tværbindingsmidler inden for et snævrere vægtprocentområde.

Medens f.eks. 0,10 til 0,57. epichlorhydrin eller 0,20 til 1,07. phosphor-oxychlorid under nærmere bestemte reaktionsbetingelser giver tilfredsstillende produkter, for så vidt angår partikelstørrelse, stabilitet mod sedimentering, viskositet og filmdannende egenskaber, med kartoffelstivelse eller stivelse fra glutinosus-varieteten af majs, er det kun muligt at fremstille produkter med lignende egenskaber ud fra majsstivelse ved anvendelse af 0,05 til 0,30% epi-chlorhydrin eller 0,10 til 0,507. phosphoroxychlorid under de samme reaktionsbetingelser.

Opfindelsen belyses nærmere ved hjælp af de nedenstående eksempler, hvori de forskellige fysiske egenskaber for klæbemidlerne måles på følgende måde. Gennemsnitlig partikelstørrelse efter vægt:

Denne beétemmes ved centrifugering af en suspension af de fragmenterede korn i en Joyce Loebl skivecentrifuge under anvendelse af en 30 vægt-7.’s glycerol-vand -blanding som centrifugeringsvæske. Ved anvendelse af forudbestemte 8 148917 centrifugeringstider ved en bestemt hastighed (omdr./min. af centrifugen) er det muligt at fraskille og opsamle den understørrelsesfraktion, som er mindre end en forudbestemt partikelstørrelse i mikron. Procentmængden af understørrelses-fraktion i den totale mængde stivelse i suspensionen beregnes ud fra det ekstinktionsforhold, som findes ved måling af uklarheden af understørrelsesfraktionen og referencestandarden i et Beckman-spektrofotometer. På denne måde opnås en cumulativ frekvenskurve, ud fra hvilken man kan beregne den gennemsnitlige partikelstørrelse efter vægt ved statistiske metoder. En typisk analyse af et produkt ifølge opfindelsen er som følger.

Understørrel- Centrifuge- Skive Centrifuge- Transmis- % Undersesfraktion i ringsvæske omdr./min. ringstid sion størrelse mikron ml sek.

Ref. 21,8 1 30 3000 326 76,0 18 2 30 2000 170 53,5 41 3 30 1000 320 41,6 57 4 30 1000 170 33,9 71 5 30 1000 98 29,6 80 6 40 1000 129 27,0 86 7 40 1000 87 26,0 90 8 40 1000 60 24,4 92 9 40 1000 41 23,1 94 10 40 1000 27 23,0 96

Kvældeevne: se ovenfor.

Opløselig fraktion:

En suspension af ca. 3 vægt-% materiale centrifugeres i 30 minutter ved 17,00 omdr./min. Mængden af stivelse i den overliggende væske bestemmes ved tørring ved 105°C, og på samme måde bestemmes den totale mængde stivelse i suspensionen. Ud fra disse tal beregnes procentmængden af opløst stof.

Viskositet:

Der fremstilles suspensioner ved at dispergere stivelsesprodukterne i vand, indføre direkte damp i 20 minutter under omrøring, indstille på den rette koncentration og måle viskositeten ved 20°C.

Eksempel 1

Ifølge dette eksempel tværbindes kartoffelstivelse med 0,4 vægt-I phos-phoroxychlorid og fragmenteres i en ekstruder. Det opnåede produkt oparbejdes til et vandigt klæbemiddel, som anvendes til at binde glasfiberplade.

9 148917 6000 g kartoffelstivelse suspenderes i 7200 ml vand, hvortil der er sat 90 ml 10 N NaOH. Suspensionens temperatur er 20°G. Derefter tilsættes der gradvis 24 g phosphoroxychlorid og 400 ml 1 N NaOH, hvorefter suspensionen omrøres i 1 time. Suspensionen neutraliseres til pH 6,0 ved tilsætning af saltsyre og centrifugeres, vaskes og tørres i et pneumatisk tørreapparat til et fugtigheds-indhold på 16,87». Denne tværbundne stivelse fragmenteres i en enkeltsneglsekstruder ved en cylindertemperatur på ca. 120°C, idet sneglen foretager 45 omdr./min., og ekstrudermundstykket indeholder 15 runde åbninger på 3 mm. Produktionskapaciteten er ca. 190 g/min., idet der indsprøjtes 8 ml vand i cylinderen pr. minut. Produkttemperaturen i cylinderen er på 160°C. Det opsvulmede produkt formales og sigtes gennem en 30 US standard mesh sigte (Q,6 mm maskeviddej.

Produktet suspenderes i vand og koges i 20 minutter med direkte damp under omrøring.

Brookfieldviskositeten af en 5 % suspension ved 20°C er 11 centipoise , og for en 10 7o suspension er den 66 centipoise. Den gennemsnitlige partikelstørrelse efter vægt er 2,5 mikron, og kun 1,8 7» af partiklerne er større end 10 mikron. Procentmængden af opløst stof i vandet er 6,5 %, og kvældeevnen er 8,8. Af suspensionen kan der dannes transparente, glatte film.

En suspension af 50 g/1 anvendes som klæberaiddel til glasfiberplade. Den ubehandlede plade neddyppes i det vandige klæbemiddel mellem to støttelag af polyestergaze, og overskuddet af klæbemiddel fjernes ved sugning. Pladen tørres derpå med varm luft af ca. 100°C. På den behandlede plade bestemtes: v 2 a) vægten pr. m , b) procentmængden af klæbemiddel i den færdige plade, ved fjernelse af bindemidlet ved "coronisering" ved 700°C i 60 minutter.

c) Brudstyrken i et dynamometer af en 5 cm bred og 10 cm lang plade under anvendelse af. en hastighed på 100 mm/minut, idet man beregnede gennemsnittet af 10 bestemmelser.

d) Vandringen bestemtes på følgende måde: Et af glasgarn vævet materiale med 13 tråde pr. cm i kæderetningen og 17 tråde pr. cm i skudretningen og af en 2 vægt på 200 g pr. m vaskedes for at fjerne færdigbehandlingsmaterialer, såsom stivelsesprodukter, blødgørere og smøremidler, og skylledes og tørredes.

Et stykke af dette vævede materiale med dimensionerne 10 x 10 cm imprægneredes ved 20°C med en 5 7.'s dispersion af det ovennævnte produkt. Det vævede materiale udpressedes i en vridemaskine ved et sådant tryk, at vådoptagelsen var ca. 25 % beregnet på vægten af det vævede materiale. Det vådevævede materiale anbragtes på en glasplade. Den centrale del dækkedes med en glasskive på 5 cm i diameter og 2 cm tyk. Der blev foretaget tørring ved 20°C og 65 7. relativ fugtighed.

10 148917

Da der sker tørring uden for skiven, vil bindemidlet have tilbøjelighed til at vandre fra området under skiven til de ydre områder af det vævede materiale· Analytisk undersøgelse af stivelsesindholdet i den centrale del af det vævede materiale og i yderdelen af det vævede materiale giver vandringsgraden.

2

Klæbemiddel Viskositet Vægt pr. cm % af binder Gennem- Vandring snits- _ _ ___ __________ brudstyrke _ 5 % kartoffelstivelse 11 cP 103 17,4 16,2 ingen 0,4 % P0C13 5 % majs af gluti- nosus-varietet 13 cP 105 18,8 17,2 ingen 0,5% epichlorhydrin 5 % extruderet majsstivelse af glutino- 243 cF 103 19,7 16,9 stærk sus-varietet 5 % varmebehandlet 20 cP 107 18,0 10,5 stærk oxideret majsstivelse I denne tabel er der også angivet dataene for et klæbemiddel ifølge opfindelsen fremstillet ved extrusion af majs af glutinosus-varietet tværbundet med 0,5 % epichlorhydrin,en dispersion af 5% extruderet naturlig majs af glutino^ sus-varietet og en dispersion af varmbehandlet "tyndtkogende” oxideret stivelse.

Det ses, at produkterne ifølge opfindelsen har omtrent samme styrke ved lavere bindemiddeloptageIse som den naturlige majs af glutonosus-varietet, men ikke vandrer. Den oxiderede majsstivelse udviser en lav brudstyrke i kombination med stærk vandring.

Eksempe1 2

Dette eksempel belyser fremstillingen af et klæbemiddel ifølge opfindelsen ud fra majsstivelse tværbundet med 0,25 % epichlorhydrin og dets anvendelse til sletning af glasgarner.

15000 kg majsstivelse suspenderes i 20000 1 vand, hvortil der er sat 3500 1 1,3 N NaOH og 1500 kg ^£20^. Til denne suspension sættes 37,5 kg epichlorhydrin, og suspensionen omrøres i 24 timer ved en temperatur på 35°G. Suspensionen neutraliseres med saltsyre til pH 6,4, centrifugeres, vaskes og tørres i et pneumatisk tørreapparat. Fugtighedsindholdet er ca. 17 %. Dette produkt passeres gennem en enkeltsneglsextruder ved en produktionshastighed på 120 kg/time under anvendelse af 90 omdr./min. og en cylinderkappetemperatur på 130°C. Det extrudermundstykke, der anvendes, har 127 åbninger på 3 mm i diameter, og der indføres vand i cylinderen, således at fugtighedsindholdet i materialet hæves til ca. 25 %.

148917 11

Stivelsesmaterialets temperatur i cylinderen nær ved mundstykket er 164°C. Det opsvulmede produkt, der kommer ud af mundstykket, formales og sigtes gennem en 30 US standard mesh sigte (0,6 naa maskevidde) og har et fugtighedsindhold på 10,9% og en rumvægt på 570 g/1.

Produktet dispergeres i vand og koges i 20 minutter med direkte damp. Efter afkøling opnås der følgende fysiske data: gennemsnitlige partikelstørrelse efter vægt 3,3 μ; 0,5 % er større end 10 μ opløselig fraktion 9 % kvældeevne 7,0 viskositet af 10 % suspension ved 20°G 46 centipoise viskositet af 5 7» suspension ved 20°C 6 centipoise.

Suspensionen er i stand til at danne en kontinuerlig transparent film.

Det dispergerede produkts vandring afprøves på samme måde som beskrevet i eksempel 1.

Analytisk undersøgelse af stivelsesindholdet i den centrale del af det vævede materiale og i yderdelen af det vævede materiale viste, at der under tørring ikke var sket nogen vandring af produktet. Med produktet ifølge dette eksempel blev der foretaget en kommerciel færdigbehandlingsprøve på glasgarnfilament. Umiddelbart efter extrusion af glasfilamenterne påførtes færdigbehandlingsvæsken med en påsmøringsvalse.

Denne færdigbehandlingsvæske indeholdt 4 7» af det ovennævnte stivelsesprodukt, hvortil der var sat blødgørere og smøremidler. Efter opspoling tørredes spolerne i varm luft. Under denne tørring skete der ingen vandring af bindemidlet, adhæsionen mellem filamenterne var meget god, og også de yderligere oparbejdningsegenskaber for garnet var meget gode.

Eksempel 3

Dette eksempel beskriver fremstillingen af kartoffelstivelse tværbundet med 0,15 % butadiendioxid og dets anvendelse til limning af bunden, limning af sømmen og limning af flere lag i papirsposer.

15.000 kg kartoffelstivelse suspenderes i 20.000 liter vand af 35°C, hvortil der er sat 3500 liter 1,3 N NaOH og 1500 kg NajSO^. I denne suspension indføres der 22,5 kg butadiendioxid, og blandingen omrøres i 8 timer. Efter neutralisation med svovlsyre opsamles stivelsen ved centrifugering og vaskes og tørres til et fugtighedsindhold på 16,17».

Den tværbundne stivelse fragmenteres ved behandling i en enkeltsneglsekstruder med en cylindertemperatur på 130°C, idet sneglen roterer med 45 omdr./min,, og mundstykket indeholder 15 runde åbninger på 3 mm. Produktets temperatur er på ca. 170°C. Det opsvulmede produkt, der kommer ud af mundstykket med en produktions- 148917 12 hastighed på 200 g/min., formales, således at det kan passere gennem en 30 mesh sigte (0,6 mm maskevidde}.

Produktet, dispergeret i vand og kogt i 20 minutter, giver en stabil, opak-hvid suspension af granulære fragmenter med følgende fysiske data:

Gennemsnitlig partikelstørrelse efter vægt 2,9jul ; 4,4% er større end 10 mikron opløselig fraktion 11,0% kvældeevne 10,2, viskositet af 10% suspension ved 20°C 95 centipoise.

Der dannes en transparent, glat film ved tørring.

Koncentrerede suspensioner af dette fragmenterede tværbundne produkt anvendes til limning af flerlagsposer.

For at opnå det ønskede viskositetsområde på 2000 til 3000 cP omrøres 35 kg af produktet med 190 liter koldt vand.

Viskositeten ved 20°C,målt i et DIN-bæger 6 mm, er 70 sekunder. Det hvide, flydende klæbemiddel har en relativ kort, ikke-kohæsiv beskaffenhed.

Dette klæbemiddel anvendes som bundsøm i en Windmoller & Holscher ÅD 1500 type bundtilvirkningsmaskine til fremstilling af "step end"-bunde og under anvendelse af et tovalses påføringsorgan plus segmenter til toppåføring af klæbemidlet. Poserne er store trelagsposer af svensk kraftpapir. I modsætning til et kolloidt stivelsesklæbemiddel,som allerede tabes ved en forholdsvis lav hastighed på 80 poser pr. minut, kan det nye klæbemiddel anvendes uden stænkning ved hastigheder, som er mindst 50% højere. Dette overflødiggør den hidtidige endekontrol og mindsker antallet af kasserede poser og maskinrensninger. Yderligere er klæbemiddelmønsteret for det af segmentet påførte nye klæbemiddel meget skarpt og spredes ikke.

Dette skyldes den omstændighed, at klæbemidlet hurtigt afgiver vand til papiret, hvilket medfører en hurtig viskositetsforøgeIse. Umiddelbart efter at have forladt bundtilvirkningsmaskinen har det nye klæbemiddel tilstrækkelig klæbeevne til at holde bundlagene sammen i modsætning til en på kolloidt stivelse baseret dispersion. Efter at have forladt tryksektionen er klæbemidlets binding meget god. Denne hurtige afbinding af det nye klæbemiddel er af stor praktisk værdi, ligesom manglen på trævling er.

Til sømlimning anvendes der en sømdannelsesmaskine Gartemann & Hollmann. Limpåføringen foretages med limskiver og skraber. Det til papiret overførte nye klæbemiddel danner en skarp, regelmæssig, smal stribe og løber ikke ud, som det er sædvanlig for normale kolloide stivelsesdispersioner. Da klæbemidlet er koncentreret i et smalt område, opnås der en bedre effektivitet med det nye klæbemiddel.

Det samme gælder, når det nye klæbemiddel benyttes som en lim til sammenlimning af lag under anvendelse af G & H maskinen forsynet med et tovalses påføringssystem. Valsen, som overfører klæbemidlet til lagene i det trelags svenske 148917 13 kraftpapir, er forsynet med gummipuder. Maskinens hastighed er 280 stk, af rørformede dele til papirsposer pr. minut. Det nye klæbemiddel giver meget skarpt afgrænsede pletter af klæbemiddel på papiret og afbinder så hurtigt, at papirlagene holdes sammen og virker som ét papirlag indenfor to minutter. Det nye klæbemiddel stænker ikke eller trævler. Dette er i modsætning til sædvanlige på stivelse baserede klæbemidler til klæbning af lag, hvor stænkning og trailing er et stort problem. Den hurtige afbinding af det nye klæbemiddel til dannelse af sømme og sammenklæbning af lag afkorter den opholdstid, som er nødvendig før de rørformede papirsposedele kan føres til bundtilvirkningsmaskinen.

Eksempe1 4

Dette eksempel beskriver fremstillingen af et klæbemiddel ifølge opfindelsen ud fra majsstivelse, som er tværbundet med epichlorhydrin. Til en suspension på 22°Bé af majsstivelse indeholdende 0,1 vægt% NaOH sættes der 0,3 vægt% epichlorhydrin, og den opnåede blanding omsættes og omrøres i 14 timer ved 35°C. Efter neutralisation med saltsyre centrifugeres produktet og vaskes og tørres til et fugtighedsindhold på 20 vægt%. Denne tværbundne majsstivelse fragmenteres i en enkeltsneglsekstruder ved en produkttemperatur på 160°C, idet der indføres 1¾ vand i cylinderen. Det anvendte mundstykke har 127 åbninger på 2 mm i diameter.

Det opsvulmede produkt, der kommer ud af mundstykket i en mængde på ca. 120 kg/time, formales og sigtes gennem en 30 US standard mesh sigte (0,6 mm maskevidde).

Produktet kan dispergeres i vand ved kogning med direkte damp i 20 minutter. Efter afkøling opnås der følgende fysiske data:

Gennemsnitlig partikelstørrelse efter vægt 3,8yK ; 1,2% er større end 10^«. Opløselig fraktion 7% kvældeevne 6,5, viskositet af 10% suspension ved 20°C: 75 centipoise viskositet af 5% suspension ved 20°C: 40 centipoise.

Dette klæbemiddel anvendes til limning af små poser i en Windmoller & Hdlscher bundtilvirkningsmaskine til små poser (26,5 x 13,7 cm) under anvendelse af et langsomt roterende valsepåføringsorgan plus segmenter til toppåføring af klæbemidlet.

Til denne anvendelse dispergeres 100 kg af produktet i 330 liter vand, hvorved der opnås et klæbemiddel med en Brookfield-viskositet på 100.000 centipoise ved 20°C. Klæbemidlet har gode strømningsegenskaber i maskinen og stænker ikke selv ved en maskinhastighed på 1100 poser/minut.