FI62378C - Staerkelsepigmentbelaeggning foer papper - Google Patents

Description

1,^—1 .. KUULUTUSjULKAISU /:0770 JÄä M <">gTLA6GNINeSSKRIFT Οέό/δ ^ * (S1) Kv.ik.3/int.a.3 D 21 H 1/24

SUOMI—FINLAND (21) Pfnttllflwwm—PmnOmWcnMt 783U2U

(22) Htkwnispthra—Arweknln|td*g 09.11.78 (23) AltaiptWt—ClMghandag O9.ll.78 (41) Tulkit JvIklMkal — MvH 16.06.79 ^Mäntti· Ja rakietarlhallitu· μμμΜ^μοκ |« kutiLjulkaiaun pvm.» n0 o0

Patant- och registerstyralMn ' ' αμβΙεμuthfrfoehuti^kriftmpuMieand ji.uo.&e (32)(33)(31) Pyritty «tuoikau*—B«gtrd prtorlt«t 15 · 12.77 USA(US) 86IO69 (71) CPC International Inc., International Plaza, Englewood Cliffs, N.J.

Ο7632, USA(US) (72) Thomas K. Maher, LaGrange Park, Illinois, USA(US) (7¾) Oy Kolster Ah (5*0 Tärkkelyspigmenttipaällyste paperia varten - Stärkelsepigmentbeläggning för papper

Keksinnön kohteena on keitetyn, erikoiskäsitellyn tärkke-lystuotteen käyttö paperin päällysteisiin.

Tärkkelystä on pitkään käytetty liimana pigmentoiduissa päällysteissä paperia varten (Starch, Chemistry and Technology; Whistler ja Paschall, toimittajat; nide II, luku 6; s. 134-145). Käytettäessä tärkkelystä liimana paperinpäällystyksessä, on olemassa tiettyjä haluttuja ominaisuuksia, kuten päällystysyhdistelmän viskositeetti, tärkkelyksen yhteensopivuus muiden päällystysaine-osien kanssa, IGT-nukkautuminen, liimauslujuus jne.

Paperin päällystystä käytetään antamaan parempi painatus, terävämpiä kuvia ja paperin suojaavaksi peitteeksi. Savea sisältäviä päällysteitä käytetään laajalti. Värillisten pigmenttien, tärkkelyksen, lateksin tai muiden aineiden lisääminen antaa erikoisominaisuuksia päällystysyhdistelmille. Kuitenkin savi, jota 2 62378 käytetään paperin päällystyksissä, täytyy sekoittaa veden kanssa sopivan viskositeetin saamiseksi, kostutusaineiden, suojakolloi-dien ja liiman tai sideaineen kanssa saven sitomiseksi paperin pinnalle. Kaseiini on tehokas kolloidi tai sideaine savelle ja antaa hyväksyttävän viskositeetin. Valitettavasti kaseiini on suhteellisen kallista.

Modifioituja tärkkelyksiä on käytetty kaseiinin korvaamiseksi. Verrattavissa olevien ominaisuuksien ja viskositeetin saamiseksi on tarpeen käyttää enemmän tärkkelystä kuin kaseiinia painosta laskettuna savipäällysteissä. Päämuuntelu tärkkelykselle on ollut molekyylipainon alentaminen ohentamalla tärkkelystä hapoilla, entsyymeillä tai hapettamalla.

Viime vuosina on johdettujen tärkkelysten käyttö paperin-päällystyksessä tullut haluttavammaksi, mikä johtuu näille tärkke-lystuotteille ominaisista ainutlaatuisista ominaisuuksista. Valitettavasti tärkkelys-johdannaisten käyttö lisää päällysteyhdistel-män hintaa. Hydroksietyylitärkkelys on eräs laajimmin hyväksytyistä ja käytetyistä tärkkelysjohdannaisista paperin päällystysliet-teitä varten. Hydroksietyylitärkkelyksen käyttö paperin päällys-tyslietteissä aikaansaa parannetut virtausominaisuudet, parantuneen painovärin vastaanottavuuden ja parantuneet painatusominai-suudet (Starch, Chemistry and Technology; Whistler and Paschall, toimittajat; nide 2, luku 17; s. 427-428).

US-patentin n:o 3 884 853 kohteena on alkalin kestävä, modifioitu tärkkelys käytettäväksi paperin päällystyssideaineissa korvaamaan proteiini (kaseiini ja deltaproteiini) laajalla pH-alueella. Tässä patentissa kationinen tärkkelysjohdannainen, jossa on kvaternäärisiä ammoniumryhmiä, saatetaan reagoimaan maleii-nihappoanhydridin kanssa antamaan amfoteerinen tärkkelys, jolla on anioninen nettovaraus. Valitettavasti jälleen johtamisen ja erityisesti kaksoisjohtamisen hinta US-patentin n:o 3 884 853 tapauksessa on ehkäisevä.

Tuore japanilainen tutkimaton patenttihakemus n:o 75.104/76 kuvaa silloitetun tärkkelystuotteen käyttöä korvaamaan savi sty-reenibutadieenilateksi-päällysteyhdistelmissä paperia varten.

US-patenttihakemuksen n:o 745 145 kohteena on lateksi-yhdistelmiä, jotka sisältävät pääasiallisesti ei-kahtaistaitteisen, 3 62378 kylmässä vedessä turpoavan, rakeisen tärkkelystuotteen, jolle on ominaista, että siinä on vähemmän kuin 10 % liukoisia aineita ja että sen paisumisvoima on sellainen, että jokainen 5 g, kun se dispergoidaan veteen ja pidetään siinä 16 tuntia 25°C:ssa, paisuu n. 20 - n. 35 ml:aan, sekä menetelmiä lateksi-yhdistelmien valmistamiseksi . US-patenttihakemuksessa n:o 745 145 tärkkelyserikoistuo-te yhdistetään suoraan lateksi-yhdistelmään ilman lisäkäsittelyä.

US-patenttihakemuksen n:o 780 614 kohteena on erikoiskäsi-tellyn pääasiallisesti ei-kahtaistaitteisen, kylmässä vedessä turpoavan, rakeisen tärkkelystuotteen käyttö, joka tuote lisätään paperikoneen märässä päässä tai suihkutetaan tasaisesti märälle sel-lurainalle, US-patenttihakemuksessa n:o 780 614 erikoiskäsiteltyä tärkkelystuotetta ei saateta lisämodifioitavaksi ennen sen levittämistä paperiin.

US-patentissa n:o 3 067 064 esitetään menetelmä ohuiksi kiehuvien tärkkelysaineiden valmistamiseksi, joilla on paisuneet sär-kymättömät solut ja joille on ominaista maltan ristien puuttuminen, kun niitä valotetaan polaroidulla valolla mikroskoopissa katsottuna. Tärkkelyspitoisten aineiden sanotaan olevan hyödyllisiä tekstiilien ja paperien liimaamiseen ja liimoja ja tartunta-aineita varten. Kuitenkaan ei ole annettu mitään yksityiskohtia, jotka liittyisivät tärkkelystuotteen käyttöön ja paperin päällystysyhdis-telmiin.

Eri menetelmiä päällystämistä varten ja päällystyslaittei-ta on käytettävissä paperiteollisuudessa. Levitettäessä päällystettä paperille, voidaan päällystysyhdistelmän viskositeetti muuttaa sopivaksi levitysmenetelmää varten. Viime aikoina on teräpäällystys eniten käytetty menetelmä. Tässä menetelmässä telan ympäri kulkeva paperi menee päällystyslietteen läpi ja terä tasoittaa pinnan. Telapäällystys on toinen menetelmä paperin päällystämiseksi ja siinä käytetään telasarjaa päällysteen annostelemiseksi tai levittämiseksi paperille. Ilmakaavinpäällystys levittää ylimäärin päällystettä paperille ja se poistetaan paineilmalla tasaisen päällysteen saamiseksi.

Tämä keksintö koskee menetelmää pigmenttipäällystysyhdistel-män valmistamiseksi paperia varten, joka yhdistelmä sisältää parannetun keitetyn tärkkelystuotteen, jolloin menetelmä käsittää 4 62378 vaiheet, joissa vedessä keitetään pääasiallisesti ei-kahtaistait-teista, kylmässä vedessä turpoavaa, rakeista tärkkelystuotetta, jolle on ennen keittämistä ominaista, että se sisältää vähemmän kuin 10 % liukenevia aineita ja että sillä on sellainen paisumisvoima, että jokainen 5 g, kun se liuotetaan veteen ja pidetään siinä n. 16 tuntia 25°C:ssa, on paisunut tilavuuteen väliltä n. 20 ml - n. 35 ml ja sekoitetaan keitetty tärkkelystuote savilietteeseen pigmenttipääl-lystysyhdistelmän saamiseksi paperia varten.

Keksintö koskee myös pigmenttiyhdistelmää paperia varten ja se sisältää parannetun keitetyn tärkkelystuotteen, joka käsittää keitetyn pääasiallisesti ei-kahtaistaitteisen, kylmässä vedessä turpoavan, rakeisen tärkkelystuotteen, jolle on ominaista ennen keittämistä, että siinä on vähemmän kuin 10 % liukoisia aineita ja että sen paisuntavoima on sellainen, että jokainen 5 g, kun se dispergoidaan veteen ja pidetään siinä n. 16 tuntia 25°C:ssa, on paisunut tilavuuteen väliltä n. 20 ml - n. 35 ml, sekä päällystys-saven .

Lisäksi tämän keksinnön kohteena on pigmenttiyhdistelmää paperia varten sekä menetelmä pigmenttiyhdistelmien valmistamiseksi paperia varten, jolloin nämä yhdistelmät sisältävät keitetyn, pääasiallisesti ei-kahtaistaitteisen, kylmässä vedessä turpoavan, rakeisen tärkkelystuotteen, jolle on ennen keittämistä ominaista, että se sisältää vähemmän kuin 10 % liukoisia aineita ja että sillä on sellainen paisumisvoima, että jokaisella 5 g:11a, kun se dispergoidaan veteen ja pidetään siinä n. 16 tuntia 25°C:ssa, on paisunut tilavuus väliltä n. 20 ml - n. 35 ml, lateksiä ja pääl-lystyssavea.

Nyt on keksitty, että parannettu paperin päällyste voidaan valmistaa keittämällä ei-johdettua erikoiskäsiteltyä, pääasiallisesti ei-kahtaistaitteista, kylmässä vedessä turpoavaa, rakeista tärkkelystuotetta. Keksinnön mukaisesti erikoiskäsiteltyä tärkkelystuotetta täytyy edelleen keittää halutun paperin päällystysyh-distelmän saamiseksi. Tämän keksinnön menetelmää seuraten on paperin päällystysliete, joka on parempi kuin hydroksietyylitärkkelys-tä sisältävä paperinpäällyste, mahdollinen. Siten taloudellinen paperin päällystys tehdään mahdolliseksi keittämällä tai aktivoimal- 5 62378 la osittain paisutettu tärkkelystuote, jolloin vältetään monimutkaisemmat tärkkelysjohdannaisten valmistusprosessit.

Päinvastoin kuin US-patenttihakemuksessa n:o 745 145, täytyy tämän keksinnön tärkkelystuote keittää ennen yhdistämistä tärkkelykseen, lateksiin ja saviyhdistelmään ja se on tarkoitettu antamaan paperin päällystysyhdistelmä eikä korvaamaan lateksipolymee-riä. Sen tähden tämän keksinnön kohteena on keittäminen erikoiskäsittelyn, ei-kahtaistaitteisen, kylmässä vedessä turpoavan, rakeisen tärkkelyksen valmistamiseksi käytettäväksi paperin pigmentti-päällys tysyhdi s telmässä .

Lisäksi tämä keksintö tarjoaa tärkkelysmolekyyliin aikaansaatuja yllättäviä ominaisuuksia siten; että ensin valmistetaan erikoiskäsitelty tärkkelys kuivatussa, osittain paisutetussa tilassa; ja toiseksi, keitetään erikoiskäsitelty tärkkelys yhdistettäväksi päällystysyhdistelmään. Odotettiin, että lisäkeittäminen vesipitoisessa liuoksessa antaisi täysin hyytelöityneen tärkkelyksen ja että siitä valmistetut paperin päällysteet olisivat huonompia kuin osittain paisutettu tärkkelys ja ainakin samanlaisia kuin esihyytelöity tai täysin hyytelöity tärkkelystuote.

Keittämisen jälkeen erikoiskäsitellyssä tärkkelystuottees-sa oli kuitenkin vähemmän kuin n. 40 % liukoisia aineita ja se näytti tasaisesti dispergoidulta yhdistelmältä. Lisäksi, kuten jäljempänä selvitetään, erikoiskäsitelty tärkkelystuote oli yhtä käyttökelpoinen tai parempikin kuin hydroksietyylitärkkelys samanlaisissa paperin päällystysyhdistelmissä eikä vaadi happo-, entsyymi- tai hapetuskäsittelyä hyväksyttävää viskositeettiä tai kuiva-ainepitoisuutta varten lateksi-paperinpäällysteissä.

Tämän keksinnön mukaisesti pääasiallisesti ei-kahtaistait-teisen, kylmässä vedessä turpoavan, rakeisen tärkkelyksen valmistus voi tapahtua menetelmin, joissa kosteuspitoisuutta, lämpötilaa ja aikaa vaihdellaan tärkkelystuotteen saamiseksi, jolla on oikea määrä liukoisia aineita, sopiva paisunut tilavuus ja joka on pääasiallisesti vailla kaihtaistaitteisuutta. Menetelmät voivat käsittää esimerkiksi suulakepuristamisen, höyrysuihkutuskeiton tai mik-roaaltokuumentamisen. On edullista käyttää höyrysuihkutusmenetel-mää, kuten jäljempänä kuvataan.

c 62378 6 Käsitettä "paisuminen kylmässä vedessä" käytetään tässä kuvaamaan tärkkelystuotteita, jotka imevät vettä ja turpoavat joutuessaan kosketukseen vesipitoisen nesteen kanssa. Tämän keksinnön pääasiallisesti ei-kahtaistaitteinen, kylmässä vedessä paisuva, rakeinen tärkkelystuote on tehty kylmässä vedessä paisuva, rakeinen tärkkelystuote on tehty kylmässä vedessä turpoavaksi kuuma/ kosteus-käsittelyllä tarkasti säädetyissä olosuhteissa, joissa rakeinen tärkkelys, jonka kosteuspitoisuus on n. 30-^0 %, kuumennetaan vähintäin n. 82°C:een (179°Π lämpötilaan ja sen jälkeen kuivataan alle n. 10 %:n kosteuspitoisuuteen. Kuivattu kuuma-kosteus -käsitelty tärkkelystuote voidaan jauhaa halutun hiukkaskoon saamiseksi. Paperin päällystysyhdistelmässä käyttöä varten on edullista käyttää jauhamatonta erikoiskäsiteltyä tärkkelystuotetta.

Erikoiskäsitelty, osittain paisutettu tärkkelystuote ei ole rakeinen eikä täysin hyytelöitynyt ja sille on ominaista, että siinä on vähemmän kuin 10 % liukenevia aineita, edullisesti vähemmän kuin 5 % veteen liukenevia aineita 25°C:ssa ja että se on pääasiallisesti ei-kahtaistaitteinen, ts. vähemmän kuin n. 10 % tärkkelyksestä on kahtaistaitteista, kuten osoitetaan maltan ristin läsnäololla polaroidussa valossa mikrokoopissa tarkasteltuna. Kun tuotetta jauhetaan alle 105 mikronin kokoon, on sille ominaista vähintäin 20 ml:n ja niinkin korkea kuin 35 ml:n paisunut tilavuus seuraavissa olosuhteissa: 5 g jauhettua tärkkelystä pantiin 50 ml:aan vettä ja annettiin seistä yli yön huoneen lämpötilassa. Asettunut tärkkelys täyttää halutun tilavuuden. Vertailua varten tässä testissä rakeinen maissitärkkelys täyttää 8,5 ml:n tilavuuden.

Liukoisen osan määrittämiseksi pannaan 3 g, kuiva-aineesta laskettuna, jauhettua tärkkelystä 100 ml:aan vettä ja sekoitetaan 1 tunti 25°C:ssa ja lingotaan kierrosluvulla 2 000 r/min 10 minuuttia. Sakan päällä olevan nesteen eli laskeutumattoman osan tulisi sisältää vähemmän kuin 10 % liukoisia aineita keittämättömällä erikois-käsitellyllä tärkkelystuotteella.

Tämän keksinnön erikoiskäsitelty tärkkelystuote erottuu alan aikaisemmista tärkkelystuotteista, jotka ovat täysin rakeisia, täysin hyytelöityneitä tai joita käytetään suoraan osittain paisuneessa tilassa keittämättä. Alan aikaisemmat täysin hyytelö!tyneet tuot- 7 62378 teet kuivataan olosuhteissa, jotka antavat liuskoja tai palasia, jos kuivaus tapahtuu telakuivausolosuhteissa, tai pallosia, jotka sisältävät sisäänsuojettua ilmaa, jos on käytetty suihkukuivausta. Tämän keksinnön pääasiallisesti ei-kahtaistaitteiset, kylmässä vedessä turpoavat, rakeiset tärkkelystuotteet eivät ole täysin hyy-telöityneitä eikä osasina ja sisältävät osittain turvonneita ei-kahtaistaitteisia tärkkelysrakeita ja ne täytyy keittää ennen käyttöä paperin päällystysyhdistelmässä.

Vertailutestina keittämätöntä kuuma/kosteus-käsiteltyä tärkkelystä, joka oli jauhettu alle 75 mikronin hiukkaskokoon, yhdistettiin styreenibutadieeni-lateksin (DOW620) kanssa ja arvosteltiin paperin päällystyslieteyhdistelmässä, joka sisälsi 100 osaa savea, 8 osaa keittämätöntä erikoiskäsiteltyä tärkkelystä ja 8 osaa lateksia 50 %:n sakeudessa. Keittämätön erikoiskäsitelty tärkkelyspääl-lyste epäonnistui välittömästi saatettuna IGT-nukkautumistestiin, kun taas hydroksietyylitärkkelys-lateksi -vertailu antoi 53 m/min nukkautumisen. Vertailussa käytetty hydroksietyylitärkkelys oli (Ethylex 2020 A.E. Staley). Dow 620 lateksi on karboksyloitu sty-reeni-butadieeni-polymeeri, jota on saatavissa 50 %:n kuiva-ainepitoisuudessa pH 6,0:ssa ja on tarkoitettu paperin ja kartongin päällystämiseen. Vertailupäällystysyhdistelmä sisälsi 100 osaa savea, 8 osaa hydroksietyylitärkkelystä ja 8 osaa styreeni-butadiee-ni-lateksia (DOW620).

Ollakseen tehokas paperissa, erikoiskäsitelty tärkkelystuo-te, jollainen tässä on kuvattu ja joka on kuivattu, dispergoidaan veteen n. 7 - n. 15 %:n sakeudessa, kuumennetaan sekoittaen n. 90°C:seen ja pidetään sekoittaen n. 90°C:n yläpuolella 15 minuuttia. Sitten keitetty erikoiskäsitelty tärkkelys yhdistetään savi-lietteen ja synteettisen lateksisideaineen kanssa muodostamaan ko-konaiskuiva-ainepitoisuudeksi n. 50 - n. 60 %. Keitetty erikoiskäsitelty tärkkelys ja synteettinen lateksisideaine-yhdistelmä on edullisella tasolla, jossa sideainetta on n. 16 osaa 100 osaa kohti savea. Edullisesti käytetään tetranatriumpyrofosfaatti-disper-goimisapuainetta saven kanssa. Edullisesti lisätään riittävästi alkalia savisuspension pH:n saattamiseksi n. 7 - 7,5:ksi ennen eri-koiskäsitellyn tärkkelystuotteen lisäämistä.

8 62378

Keksinnön ajatuksen edelleen valaisemiseksi valmistettiin päällystysyhdistelmä, joka sisälsi 100 osaa savea, 4 osaa keitettyä erikoiskäsiteltyä tärkkelystuotetta, jonka paisunut tilavuus oli 26 ml, ja 12 osaa styreeni-butadieeni-lateksia (DOW620) ja verrattiin päällystysyhdistelmään, jossa oli 100 osaa savea, 4 osaa hydroksietyylitärkkelystä (Ethylex 2020 A.E. Staley) ja 12 osaa styreeni-butadieeni-lateksia (DOW620). 55 %:n kuiva-ainepitoisuudessa hydroksietyylitärkkelysvertailun viskositeetti oli 124 senttipoisia ja sen IGT-nukkautuminen oli 74 m/min. Keitetyn erikoiskäsitellyn tärkkelystuotteen viskositeetti 55 %:n päällys-tyslietteen kuiva-ainepitoisuudessa oli 450 senttipoisia ja IGT-nukkautuminen oli 105 m/min (42 %:n lisäys IGT-nukkautumisessa).

Kun päällystyslietteen kuiva-ainepitoisuus oli 60 %, oli hydroksietyylitärkkelystä sisältävän pigmenttipäällysteen viskositeetti 130 senttipoisia ja IGT-nukkautuminen 78 m/min. 60 %:n päällystyslietteen kuiva-ainepitoisuudessa oli erikoiskäsitellyn tärk-kelyspäällysteen viskositeetti 800 senttipoisia ja IGT-nukkautuminen 116 m/min (48 %:n lisäys IGT-nukkautumisessa). Keitetyn erikoiskäsitellyn tärkkelystuotteen paremmuus verrattuna hydroksi-etyyli-tärkkelykseen tai keittämättömään erikoiskäsiteltyyn tärkkelykseen on täten osoitettu IGT-nukkautumistestillä.

Menetelmä, jota käytettiin IGT-nukkautumista varten pintajännityksen määrittämiseksi käyttäen IGT-testauslaitetta, oli TAPPI-menetelmä, joka on kuvattu T499su-64:nä (1964). Tätä menetelmää käytetään paperin nukkautumiskestävyyden mittaamiseksi tarkasti jäljittelemällä painomenetelmää käyttäen tahmealaatuisia painovärejä tyypillisillä pakkausaineilla ja käyttäen samanlaista mekaanista vaikutusta kuin painopuristimessa. Menetelmät mittaavat päällystettyjen ja päällystämättömien papereiden nukkautumiskestävyyden. Se käsittää 25 cm:n paperiliuskan painamisen pikapainolait-teessa. Kun painamisnopeus kasvaa, lisääntyy painovärin paperiin aiheuttama voima, kunnes tapahtuu nukkautumista. Tämä on päätepiste, jota sanotaan "nukkautumiseksi" tai "nukkautumiskestävyydeksi" joka määritellään pintakerroksen tai -kerrosten ominaisuudeksi kestää paperiarkin erotusvoimaa painovärilaatasta tai -pintakerroksesta, joka toimii kohtisuoraan paperin pintaa vastaan, joka voima py-p-kii rnur lamaan tai poistamaan pintaosaset. IGT-nukkau lumi s t:es toi ss,'i 9 62378 nukkautumiskestävyyden mittaamiseksi käytetään painoväriä n:o 5 saven n:o 2 kanssa päällystysyhdistelmää varten, joka levitetään Mayer-sauvalla paperin huopapuolelle n. 4,5 kg:n päällystyspäinos-sa. Erikoiskäsitellyn tärkkelyssideaineen suhde pigmenttiin voi vaihdella 16 osasta 100 osaa kohti savea n. 14 osaan 100 osaa kohti savea ja vielä antaa tyydyttäviä IGT-nukkautumisia.

Haluamatta olla minkään erityisen teorian sitoma tämän keksinnön tulosten selittämiseksi, uskotaan, että tämän keksinnön erikoiskäsitellyn tärkkelystuotteen erinomaiset kalvonmuodostus-orainaisuudet ja alhainen viskositeetti antavat pigmenttipäällystys-yhdistelmän erinomaisen sitoutumisen. Erikoiskäsitelty tärkkelys-tuote on, kuten edellä kuvattiin, osittain paisutettu tärkkelystuo-te. Dispergoituna huoneen lämpötilassa veteen, näyttää erikoiskäsitelty tärkkelystuote olevan koostunut osittain turvonneitten tärkkelysosasten ryhmistä tai kasautumista. Tässä tilassa erikois-käsitellyllä tärkkelystuotteella on pieni liukoisten aineiden pitoisuus ja alhainen viskositeetti, tehden siten mahdolliseksi runsaasti kuiva-ainetta sisältävän sideaineyhdistelmän paperin päällystysyhdistelmää varten. Tästä huolimatta tehokasta päällystysyhdistelmää ei saada, ellei erikoiskäsiteltyä tärkkelystuotetta keitetä tai saateta liisteröimisolosuhteisiin ennen yhdistämistä saven tai lateksin kanssa paperin päällystysyhdistelmän muodostamiseksi.

Uskotaan, että erikoiskäsitellyn tärkkelystuotteen keittäminen saa kasautumat dissosioitumaan ja vapauttamaan jonkin verran liukoista ainetta ja keitetyn erikoiskäsitellyn tärkkelystuotteen liukoisten aineiden pitoisuus nousee arvoon n. 40 %. Erikoiskäsitelty tärkkelystuote ei keittämisen jälkeen muistuta täysin hyyte-löityä tai esihyytelöityä tärkkelystä, joka on täysin liukoinen. Lisäksi, jos ohentamatonta, täysin hyytelöityä tai esihyytelöityä luonnontärkkelystä käytetään paperin päällysteessä, olisi suuri tärkkelyskuiva-ainepitoisuus vaikea saavuttaa päällystysyhdistel-mässä, mikä johtuu tärkkelys-aineen korkeasta viskositeetista. Keitetyllä erikoiskäsitellyllä tärkkelystuotteella on toisaalta hyväksyttävä viskositeetti lateksi-paperinpäällysteessä, mikä johtuu sen osittain paisuneesta luonteesta, jossa dispergoituneita ei-kasautuneita tärkkelysosasia on läsnä, erityisesti keittämisen jälkeen. Tämän keksinnön mukaisesti keitettyjä erikoiskäsiteltyjä 10 62378 tärkkelystuotteita, jotka on saatu kaiken tyyppisistä tärkkelyksistä: esimerkiksi maissista, perunoista, riisistä, vehnästä, tapio-kasta jne. johdetuista tärkkelyksistä, voidaan käyttää tämän keksinnön paperin päällystysyhdistelmissä.

Seuraavat esimerkit valaisevat edelleen tätä keksintöä ja tekevät alaan perehtyneelle sen ymmärtämisen täydellisemmäksi. On kuitenkin ymmärrettävä, että keksintö ei rajoitu pelkästään seu-raavassa annettuihin esimerkkeihin:

Esimerkki I

Kuuma/kosteus-käsitellyn tuotteen valmistus 31,75 kg kuivaa maissitärkkelystä, jonka kosteuspitoisuus oli n. 12 %, lisättiin 85 l:n Patterson/Kelly Batch Blender -se- koittimeen. Vettä lisättiin pumpulla tärkkelyksen säätämiseksi o 38 %:n kosteuteen sekoittamisen aikana. 1,05 kg/cm :n paineista höyryä lisättiin sekoittamisen aikana, kunnes saavutettiin 85-88°C lämpötila ja sitten höyryä lisättiin jaksoittain ylläpito-aikana, joka oli riittävä antamaan haluttu paisutustilavuus testissä. Tuote poistettiin sitten ja kuivattiin. Kuivattu tuote voidaan jauhaa luonnehtimista varten; esimerkiksi vesijäähdytteisellä Fitz-jauhimella jauhetun tuotteen saamiseksi, joka on kooltaan alle 105 mikronia. Lämpötilan, ajan ja paisuneen tilavuuden välinen suhde kuuma/kosteus-käsittelyä varten on annettu seuraavassa:

Testi n:o Lämpötila °C Ylläpitoaika (min) Paisutettu3 tilavuus (ml) 1 85 10 25,0 2 85 10 26,0 3 85 15 23,5 4 85 21 24,8 5 85 22 28,3 6 86 15 27,3 7 86 15 27,7 \ä 8 88 1 0 2 8,2 9 88 15 27,2 10 88 15 28,2 11 62378 a 5 g:n tärkkelystä asettunut tilavuus, kun tärkkelys on jauhettu alle 105 mikronin hiukkaskokoon ja sitä pidetään 50 ml:ssa vettä huoneen lämpötilassa n. 16 tuntia

Esimerkki II

Pääasiallisesti ei-kahtaistaitteinen, kylmässä vedessä turpoava, rakeinen tärkkelystuote, joka oli valmistettu, kuten esimerkissä I ja jonka paisutettu tilavuus oli 26 ml, dispergoitiin veteen ja keitettiin 15 minuuttia 90°C:n yläpuolella sekoittaen kierrosluvulla 600 r/min keitetyn tärkkelyksen saamiseksi kuiva-ainepitoisuuksin 6%, 12% ja 15 paino-% kuiva-ainetta.

Keitettyä erikoiskäsiteltyä tärkkelystä käytettiin päällys-tyslietteiden valmistamiseksi 50 %:n kuiva-ainepitoisuudessa käyttäen 16 osaa sideainetta 100 osaa kohti savea. Sideaine oli eri-koiskäsitellyn tärkkelyksen ja styreeni-butadieeni-lateksin (DOW620) yhdistelmä. Vertailu-hydroksietyylitärkkelystä (Ethylex 2020, A.E. Staley) keitettiin ja käytettiin styreeni-butadieeni-lateksissa sideaineena 50 %:n kuiva-ainepitoisuudessa ja käyttäen 16 osaa sideainetta 100 osaa kohti savea päällystyslieteyhdistelmässä.

Kaikilla yhdistelmillä päällystettiin 22,7 kg:n raakapape-ri, kalanteroitiin, ilmastoitiin ja testattiin IGT-nukkautumiskes-tävyyden suhteen. Tulokset on annettu seuraavassa taulukossa I.

12 62378

Taulukko I

Pigmentoituja päällystyslietteitä 50 %:n kuiva-ainepitoisuu dessa (16 osaa sideainetta 100 osaa kohti savea) Tärkkelystuote Pigmenttisideaine Päällysteen IGT-nukkautumi- osia tärkr osiac viskositeet- nen (50 kg - kelystä lateksia ti (cps)^ 2,5 M/s) n:o 5 painoväri m/min erikoistärkkelysa 4· 1 2 1 52 81 HE-tärkkelys^3 4 1 2 70 41 erikoistärkkelysa 8 8 1 164 71 HE-tärkkelys^3 8 8 1 23 47 erikoistärkkelysa 12 4 4 690 85 HE-tärkkelysb 12 4 170 62 a paisutettu tilavuus = 26 ml b hydroksietyyli-tärkkelys (Ethylex 2020, A.E. Staley) c styreeni-butadieeni-lateksi (DOW620) b Brookfield-viskositeetti senttipoisia kierrosluvulla 100 r/min Nämä tulokset osoittavat, että keitetty, erikoiskäsitelty, ei-kahtaistaitteinen, kylmässä vedessä turpoava, rakeinen tärkkelystuote antaa päällysteitä, jotka ovat parempia kuin kaupallisesti käytetty hydroksietyylitärkkelys, määritettynä IGT-nukkautumi-sella.

Esimerkki III

Pääasiallisesti ei-kahtaistaitteinen, kylmässä vedessä turpoava, rakeinen tärkkelystuote, joka oli valmistettu, kuten esimerkissä I ja jonka paisunut tilavuus oli 26 ml, dispergoitiin veteen ja keitettiin 15 minuuttia 90°C:ssa sekoittaen kierrosnopeu-della 600 r/min antamaan keitetyn tärkkelyksen kuiva-ainepitoisuudeksi 9 paino-%.

Keitettyä, erikoiskäsiteltyä tärkkelystä käytettiin päällystys lietteiden valmistamiseksi 55 %:n kuiva-ainepitoisuudessa käyttäen 16 osaa sideainetta 100 osaa kohti savea. Sideaine oli yhdistelmä, jossa oli 4 osaa erikoiskäsiteltyä tärkkelystä ja 12 osaa styreeni-butadieeni-lateksia (DOW620). Vertailu-hydroksietyyli-tärk-kelystä (Ethylex 2020 A.E. Staley) keitettiin ja käytettiin styree- 13 62378 ni-butadieeni-lateksin kanssa sideaineena 55 %:n kuiva-ainepitoisuudessa ja käyttäen 16 osaa sideainetta 100 osaa kohti savea päällys teyhdisteImässä.

Päällysteyhdistelmillä päällystettiin 22,7 kg:n raakapaperia, kalanteroitiin, ilmastoitiin ja testattiin IGT-nukkautumiskestävyy-den suhteen. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa II.

Taulukko II

Pigmentoituja päällystelietteitä 55 %:n sakeudessa (16 osaa sideainetta 100 osaa kohti savea) Tärkkelystuote Pigmentti-sideaine Päällysteen IGT-nukkautumi- osia tärk- osiac viskositeet- nen (50 kg - 2,5 kelystä lateksia ti (cps)d M/s)n:o 5 painoväriä m/min erikoistärkkelysa M- 12 450 105 HE-tärkkelys^ 4 1 2 1 24 69 a paisutettu tilavuus = 26 ml b hydroksietyyli-tärkkelys (Ethylex 2020, A.E. Staley) c styreeni-butadieeni-lateksi (DOW620) d Brookfield-viskositeetti, senttipoisia kierrosluvulla 100 r/min Nämä tulokset osoittavat, että keitetty, erikoiskäsitelty, ei-kahtaistaitteinen, kylmässä vedessä turpoava, rakeinen tärkkelystuote antaa 55 %:n kuiva-ainepitoisuudessa 50 %:n lisäyksen IGT-nukkautumiseen verrattuna kaupallisesti käytettyyn hydroksi-etyyli-tärkkelykseen.

Esimerkki IV

Esimerkki III toistettiin 60 % kuiva-ainetta sisältävällä päällysteellä käyttäen keitettyä, pääasiallisesti ei-kahta.istait-teista, kylmässä vedessä turpoavaa, rakeista tärkkelystuotetta, joka oli valmistettu, kuten esimerkissä I keitetyn tärkkelyksen kuiva-ainepitoisuuden ollessa 15 paino-%. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa III.

Taulukko III

Pigmentoitu päällysteliete 60 %:n kuiva-ainepitoisuudessa (16 osaa sideainetta 100 osaa kohti savea) 14 62378 Tärkkelystuote Pigmentti-sideaine Päällysteen IGT-nukkautumi- osia tärk- osiac viskositeet- nen (50 kg - 2,5 kelystä lateksia ti (cps)^ M/s) n:o 5 paino väri m/min erikoistärkkelysa 4 12 800 116 HE-tärkkelys*3 4 1 2 1 30 78 a paisutettu tilavuus = 26 ml b hydroksietyyli-tärkkelys (Ethylex 2020, A.E. Staley) c styreeni-butadieeni-lateksi (DOW620) d Brookfield-viskositeetti, senttipoisia kierrosluvulla 100 r/min Nämä tulokset osoittavat, että keitetty, erikoiskäsitelty-ei-kahtaistaitteinen, kylmässä vedessä paisuva, rakeinen tärkkelystuote 60 % kuiva-ainetta sisältävänä päällysteenä antaa 49 %:n lisäyksen IGT-nukkautumiseen ja on edelleen parempi kuin kaupallisesti käytetty hydroksietyyli-tärkkelys.

Esimerkki V

Vertailua varten jauhettiin keittämätöntä, erikoiskäsitel-tyä tärkkelystuotetta alle 75 mikronin hiukkaskokoon käyttäen vesijäähdytteistä Fitz-jauhinta. 8 osaa jauhettua, keittämätöntä eri-koiskäsiteltyä tärkkelystä lisättiin 100 osaan savea yhdessä 8 osan kanssa styreeni-butadieeni-lateksia (DOW620) muodostamaan päällys-teyhdistelmä, jonka kokonaiskuiva-ainepitoisuus oli 50 %.

Päällysteyhdistelmiä keitetystä erikoiskäsitellystä tärkke-lystuotteesta ja hydroksietyyli-tärkkelyksestä valmistettiin, kuten esimerkissä II käyttäen 8 osaa tärkkelystä 8 osaa kohti styreeni-butadieeni-lateksia ja 100 osaa savea kohti yhteensä 50 %:n kuiva-ainepitoisuudessa.

Kaikilla valmisteilla päällystettiin 22,7 kg:n raakapaperi, kalanteroitiin, ilmastoitiin ja testattiin IGT-nukkautumiskestä-vyyden suhteen. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa IV.

Taulukko IV

Pigmentoituja päällystyslietteitä 50 %:n kuiva-ainepitoisuu dessa (16 osaa sideainetta 100 osaa kohti savea) is 62378 Tärkkelystuote Pigmentti-sideaine Päällysteen IGT-nukkautuminen osia tärk- osiac viskositeet- (50 kg - 2,5 M/s) kelystä lateksia ti (cps)^ n:o 5 painoväri m/min keitetty eri- koistärkkelysa 8 8 1 1 6*4 71 keittämätön erikoistärk- kelysa 8 8 148 täysin epäonnistunut HE-tärkkelysb 8 8 121 54 a paisutettu tilavuus = 26 ml b hydroksietyyli-tärkkelys (Ethylex 2020, A.E. Staley) c styreeni-butadieeni-lateksi (DOW620) d Brookfield-viskositeetti, senttipoisia kierrosluvulla 100 r/min Nämä tulokset osoittavat, että keittäminen on välttämätöntä päällysteyhdistelmän saamiseksi erikoiskäsitellystä, ei-kaihtais-taitteisesta, kylmässä vedessä turpoavasta, rakeisesta tärkkelys-tuotteesta, joka on parempi kuin hydroksietyyli-tärkkelys.

Esimerkki VI

Valmistettiin neljä päällystyslietettä 50 %:n kuiva-ainepitoisuudessa käyttäen 16 osaa sideainetta 100 osaa kohti savea.

8 osaa keitettyä erikoiskäsiteltyä tärkkelystä käytettiin 8 osan kanssa styreeni-butadieeni-lateksia (DOW620) ja 8 osan kanssa keitettyä hydroksietyyli-tärkkelystä. Mukana olivat myös hydroksietyy-litärkkelyksen, lateksin ja niiden yhdistelmien vertailut. Yhdistelmillä päällystettiin 22,7 kg:n raakapaperi, kalanteroitiin, ilmastoitiin ja testattiin IGT-nukkautumiskestävyyden suhteen. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa V.

Taulukko V

Pigmentoidut päällystyslietteen 50 %:n kuiva-ainepitoisuu dessa (16 osaa sideainetta 100 osaa kohti savea) 16 62378

Pigmenttisideaine (osia)

Erikois- HE-tärk- Lateksi Päällysteen IGT-nukkautuminen tärkkelys kelys° viskositeet- (50 kg - 2,5 M/s) ti (cps)^ n:o 5 painoväri m/min 8 - 8 1 164 71 16 - 393 63 - 8 8 121 54 8 8-1 164 43 a paisutettu tilavuus = 26 ml b hydroksietyyli-tärkkelys (Ethylex 2020, A.E. Staley) c styreeni-butadieeni-lateksi (DOW620) d Brookfield-viskositeetti, senttipoisia kierrosluvulla 100 r/min Nämä tulokset osoittavat, että keitetty, erikoiskäsitelty, ei-kahtaistaitteinen, kylmässä vedessä turpoava, rakeinen tärkke-lystuote antaa päällysteitä, jotka ovat parempia kuin kaupallisesti käytetty hydroksietyyli-tärkkelys ja erikoiskäsitellyn tärkkelyksen yhdistelmä hydroksietyyli-tärkkelyksen kanssa, kuten IGT-nukkautumisella on osoitettu.

Vaikka edellä esitetyt esimerkit esittävät edullisia latek-si-päällysteyhdistelmiä, jotka sisältävät keitettyä, erikoiskäsi-teltyä, ei-kahtaistaitteista, kylmässä vedessä turpoavaa, rakeista tärkkelystä, on ymmärrettävä, että muuntyyppisiä lateksi-päällys-teyhdistelmiä voidaan käyttää, niin kauan, kun käytetään keitettyä erikoiskäsiteltyä tärkkelystä.

Claims (17)

17 62378

1. Menetelmä pigmenttipäällystysyhdistelmän valmistamiseksi paperia varten, joka yhdistelmä sisältää parannetun, keitetyn tärkkelystuotteen, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet , joissa: a) keitetään vedessä pääasiallisesti ei-kahtaistaitteinen, kylmässä vedessä turpoava, rakeinen tärkkelystuote, jolle ennen keittämistä on ominaista, että se sisältää vähemmän kuin 10 % liukoisia aineita ja että sillä on sellainen paisumisvoima, että jokaisella 5 g:11a, kun se dispergoidaan veteen ja pidetään n. 16 tuntia 25°C:ssa, on paisunut tilavuus n. 20 ml:sta n. 35 ml:aan; ja b) sekoitetaan keitetty tärkkelystuote savilietteeseen pig-menttipäällystysyhdistelmän saamiseksi paperia varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että keitetylle tärkkelystuotteelle on ominaista, että sen liukoisten aineiden pitoisuus on väliltä n. 20 - n. HO paino-%.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että tärkkelystuotetta keitetään vedessä kuiva-ainepitoisuudessa väliltä n. 7 - n. 15 paino-%. H. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lisätään vielä esimuodostettua lateksia.

5. Patenttivaatimuksen H mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lateksi on styreeni-butadieenilateksi.

6. Patenttivaatimuksen H mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lateksin ja keitetyn tärkkelystuotteen yhdistelmää on läsnä päällysteessä n. 14 osaa - n. 16 osaa jokaista 100 osaa kohti savea.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että päällystysyhdistelmän kuiva-ainepitoisuus on väliltä n. 50 - n. 60 paino-%.

8. Keitetty, pääasiallisesti ei-kahtaistaitteinen, kylmässä vedessä turpoava, rakeinen tärkkelystuote, tunnettu siitä, että se ennen keittämistä sisältää vähemmän kuin 10 % liukoisia aineita ja sen paisumisvoima on sellainen, että jokaisella 5 g:11a, kun se dispergoidaan veteen ja pidetään n. 16 tuntia 62378 25°C:ssa, on paisunut tilavuus väliltä n. 20 ml - n. 35 ml ja joka on edelleen tunnettu siitä, että sen liukoisten aineiden pitoisuus keittämisen jälkeen on väliltä n. 20 - n. 40 paino-%.

9. Pigmenttipäällystysyhdistelmä paperia varten, joka yhdistelmä sisältää parannetun keitetyn tärkkelystuotteen, joka käsittää: a) keitetyn, pääasiallisesti ei-kahtaistaitteisen, kylmässä vedessä turpoavan, rakeisen tärkkelystuotteen, jolle on ennen keittämistä ominaista, että siinä on vähemmän kuin 10 % liukoisia aineita ja että sillä on sellainen paisumisvoima, että jokaisella 5 g:11a, kun se dispergoidaan veteen ja pidetään n. 16 tuntia 25°C:ssa, on paisunut tilavuus väliltä n. 20 ml - n. 35 ml; ja b) päällystyssavea.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen yhdistelmä, tunnet-t u siitä, että keitetylle tärkkelystuotteelle on ominaista, että siinä on liukoisia aineita väliltä n. 20 - n. 40 paino-%.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen yhdistelmä, tunnettu siitä, että se lisäksi sisältää lateksin.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen yhdistelmä, tunnettu siitä, että lateksi on styreeni-butadieeni-lateksi.

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen yhdistelmä, tunnettu siitä, että lateksin ja keitetyn tärkkelystuotteen yhdistelmää on läsnä päällysteessä n. 14 - n. 16 osaa jokaista 100 osaa kohti savea.

14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen yhdistelmä, tunnettu siitä, että kuiva-ainepitoisuus on väliltä n. 50 - n. 60 paino-%.

15. Patenttivaatimuksen 10 mukainen yhdistelmä, tunnettu siitä, että viskositeetti on väliltä n. 100 senttipoi-sia - n. 5 000 senttipoisia.

16. Ilmastoitu paperi, joka on päällystetty patenttivaatimuksen 11 yhdistelmällä, tunnettu siitä, että sen nukkau-tumiskestävyys on vähintäin n. 61 m/min.

17. Menetelmä lateksi-paperinpäällystys-yhdistelmän valmistamiseksi, joka sisältää parannetun tärkkelystuotteen, tunnettu siitä, että aktivoidaan pääasiallisesti ei-kahtaistait-teineri, kylmässä vedessä turpoava, rakeinen tärkkelystuote, jolle 19 62378 on ominaista, että siinä on vähemmän kuin 10 % liukoisia aineita ja että sen paisumisvoima on sellainen, että jokaisella 5 g:11a, kun se dispergoidaan veteen ja pidetään n. 16 tuntia 25°C:ssa, paisunut tilavuus on n. 20 ml - n. 35 ml, keittämällä vedessä ainakin n. 15 minuuttia vähintäin n. 90°C:n lämpötilassa, lisäämällä aktivoitu tärkkelystuote savilietteeseen; ja sekoittamalla lateksi savi-tärkkelystuotteen yhdistelmän kanssa lateksi-päällystysyhdis-telmän muodostamiseksi, jolloin tämä paperin päällystysyhdistelmä antaa nukkautumiskestävyydeksi vähintäin n. 61 m/min ilmastoidulle paperille, joka on päällystetty tällä yhdistelmällä. 20 62378