FI70039B - Foerfarande foer tillverkning av staerkelselim - Google Patents

Description

, 70039

Menetelmä tärkkelysliimojen valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä tärkkelysliimojen, erikoisesti Stein-Hall-tyyppisten liimojen valmistamiseksi aalto-5 pahvilevyjä varten gecliyttämällä jatkuvasti haluttaessa al-kaliseksi tehtyjä vesipitoisia tärkkelyslietteitä lämpötilassa noin 95-160°C suurilla leikkuuvoimilla ja sekoittamalla saatua tärkkelystahnaa (kantajaa) raemaisen tai geeliyttämät-tömän tärkkelyksen (raakatärkkelyksen) kanssa ja haluttaessa 10 veden ja/tai tavallisten lisäaineiden, erikoisesti alkalien, booriyhdisteiden ja/tai märkälujien liimausten valmistamiseksi tarkoitettujen hartsien kanssa.

Vaikka mahdollisuus tärkkelyksen käyttämiseksi liima-aineena on tunnettu jo satoja vuosia, vasta niinsanottujen 15 "Stein-Hall-liimojen" kehittämisen jälkeen saavuttivat tärkkelykseen perustuvat liimat huomattavaa käytännöllistä merkitystä teollisuusliimoina. Periaatteessa nämä liimat sisälsivät raemaisen tai geeliyttämättömän tärkkelyksen (jota tämän jälkeen kutsutaan "raakatärkkelykseksi") dispersion vesi-20 pitoisessa tärkkelystahnassa (jota tämän jälkeen kutsutaan lyhyesti "kantajaksi") ja ne periaatteessa ratkaisivat tärkkelysliimo jen käyttöön liittyvän suurimman ongelman, mikä ensisijassa aiheutuu siitä, että toisaalta raakatärkkelys-lietteiltä (vedessä) puuttuu segregoitumiskyky, raakatärkke-25 lys ei omaa liimauskykyä ja tärkkelysliimoilla saadaan riittävän luja liimausauma vain, jos niiden kiintoainepitoisuus on verrattain suuri ja toisaalta vieläpä verrattain pienillä täysin geeliytyneiden tärkkelystahnojen pitoisuuksilla ovat tärkkelystahnojen viskositeetit liian suuria käytettäviksi 30 teollisuusliimoina.

Siten vaikka Stein-Hall-liimojen kehittäminen merkitsi läpimurtoa, ne eivät luonnollisesti ratkaisseet kaikkia tärk-kelysliimojen käyttöön liittyviä vaikeuksia. Merkittävästä kehityksestä huolimatta näistä vaikeuksista on tähän mennessä 35 vain muutamia harvoja pystytty ratkaisemaan täysin tai edes tyydyttävällä tavalla.

2 70039

On totta, että ajan kuluessa on kehitetty verrattain yksinkertaisia, luotettavia, edelläesitettyä tyyppiä olevia menetelmiä (US-patenttijulkaisu 3 228 781), mutta kaikissa niissä esiintyy puutteita eivätkä ne ole tyydyttäviä erikoi-5 sesti seuraavista syistä: 1. Lopullisen tärkkelysliiman viskositeetti, joka määräytyy etukäteen vertain tarkoin tuotteen käyttötarkoituksen mukaan, yhdessä annetun kantajatärkkelystyypin kanssa riippuu erittäin paljon geeliytetyn tärkkelyksen (kantajatärkkelyksen) 10 pitoisuudesta, jota tästä syystä voidaan muuttaa vain vähän.

2. Koska määrättyä käyttöä varten (annetulla tärkkelys-tyypillä) myös tärkkelyksen kokonaispitoisuutta voidaan vaihdella vain verrattain kapealla alueella, kantajan ja raaka-tärkkelyksen välisen suhteen valintavapaus on myös voimak- 15 kaasti rajoittunut käytännössä, jolloin äärimmäisen rajoitetut mahdollisuudet raakatärkkelysosuuden alentamiseksi ovat erikoisen epäedulliset.

3. Toinen epätyydyttävä kohta on klassisten Stein-Hall-tärkkelysliimojen viskositeetin pieni stabiilisuus, erikoi- 20 sesti käytettäessä lisäaineita, useimmiten hartseja, märkä-lujiin liitoksiin.

On luonnollisesti tehty useita yrityksiä näiden puutteiden poistamiseksi. Monet näistä alan aikaisemmista yrityksistä ovat johtaneet ainakin jossain määrin käyttökelpoi- 25 seen tulokseen sikäli, että on todella pystytty poistamaan tai ainakin huomattavasti pienentämään yhtä tai jotain ja eräissä tapauksissa jopa useita puutteita, joita esiintyy kalssisissa Stein-Hall-tärkkelysliimoissa, mutta saavutettuihin etuihin liittyy epäkohtia muissa suhteissa.

30 Useimmat klassisten Stein-Hall-tärkkelysliimojen puut teista voidaan itse asiassa poistaa suuressa määrin käyttämällä niinsanottuja "kantajattomia" tärkkelysliimoja, joiden etuna on erikoisesti suuri viskositeetin valintavapaus annetulla tärkkelyspitoisuudella (ja kääntäen) (DE-kuulutusjul- 35 kaisu 25 12 810), mutta joita ei tähän mennessä ole hyväksytty käyttöön suuremmassa määrässä niiden valmistuksessa 3 70039 tarvittavan suuren säätötyön vuoksi ja toimintavirheistä johtuvan suuren prosessivirhevaaran vuoksi.

Yritykset poistaa edellä kohdassa 3 mainittuja, tunnettujen Stein-Hall-tärkkelysliimojen puutteita ovat keksitty-5 neet pääasiassa tärkkelysllimojen jatkuvan valmistuksen säätöön siten, että kantajan ja ennenkaikkea märkälujiin liitoksiin tarkoitettujen liimojen tapauksessa valmiin tärkkelys-liiman varastomäärä pidetään mahdollisimman pienenä ja siten varastointiaika ennen käyttöä mahdollisimman lyhyenä (US-10 patenttijulkaisu 3 228 781 ja DE-kuulutusjulkaisu 25 12 810). Tällä menettelyllä voidaan itse asiassa ratkaista viskositeetin stabilisuuden liittyvä ongelma, mutta tällöin on hyväksyttävä se, että jopa lyhytaikaiset, korjattavissa olevat viat kantajan valmistuslaitteessa (jota tämän jälkeen kutsu-15 taan lyhyesti "konvertteriksi") ja/tai annostus-, sekoitus-ja/tai kuljetuslaitteissa, jotka on asennettu massan kulkusuunnassa konvertterin jälkeen, aiheuttavat keskeytyksen liiman syötössä käyttölaitteeseen. Tämä ratkaistaan käytännössä useimmissa tapauksissa epätyydyttävästä sovittamalla puskuri-20 tai varastotankki liiman valmistuslaitoksen ja käyttölaitteen (käyttö laitteiden) välille.

Eräs tunnettu yritys edellämainittujen epäkohtien poistamiseksi perustuu siihen, että kantajaan käytetään pääasiassa muunnettuja, useimmiten hajoitettuja tärkkelyksiä, jotka 25 on sovitettu kunkin yksittäisen tapauksen asettamien vaatimusten mukaan. Näissä tapauksissa on mahdollista käyttää erikoisia valmisseoksia, jotka sisältävät modifioitua, "kylmä turpoavaa" kantajatärkkelystä, raakatärkkelystä ja haluttaessa "kemiakaaleja" ja jotka seokset saadaan käyttövalmiik-30 si yksinkertaisesti sekoittamalla ne haaleaan veteen konvertteriin syöttämistä varten yhdessä sopivien, esimodi-fioitujen erikoistärkkelysten kanssa tai kantajatärkkelystä modifioidaan konvertterissä tai sen jälkeen mekaanisesti, termisesti, kemiallisesti ja/tai entsymaattisesti.

4 70039

Edellämainittujen kahden vaihtoehtoisen menettelyn väistämättömät epäkohdat, s.o. materiaalien verrattain suuret kustannukset, suurten varastojen tarve ja vaikeus oikean tärk-kelystyypin valitsemiseksi, ovat ilmeiset.

5 Alan aikaisemmat, viimeksimainitun vaihtoehdon mukai set yritykset eivät käytännössä ole olleet täysin tyydyttäviä. Kun tunnetut menetelmät Stein-Hall-tärkkelysliimojen jatkuvaksi valmistamiseksi, jolloin käytetään kantajatärkke-lyksiä, jotka on modifioitu kantajan valmistuksen aikana 10 tai sen jälkeen, sallivat kantajan viskositeetin muuttamisen (jonkin verran) ja joskus jopa parantavat jossain määrin muita toiminnallisia ominaisuuksia, kuten viskositeetin stabili-suutta, /’"Die Stärke" (Starch) 14 (1962) 197-208; DE-kuulutus-julkaisu 25 12 8107, voidaan viskositeetin selektiivinen 15 muuttaminen, joka sallii käytännön vaatimusten mukaisen toistettavuuden, ja parannuksen muihin tärkeisiin toimintaominaisuuksiin, erikoisesti viskositeettiin, saavuttaa alan aikaisemmilla menetelmillä, joissa käytetään tätä periaatetta, esimerkiksi menetelmillä, joissa kantajatärkkelykselle suo-20 ritetaan entsymaattinen nesteytys, vain verrattain suurta prosessiteknologiamäärää käyttäen. Täten tämä alan aikaisemmat menetelmät ovat verrattavissa niihin alan aikaisempia menetelmiä, joissa valmistetaan kantajattomia tärkkelyslii-mo ja.

25 Esillä olevan keksinnön etujen saavuttamiseksi ovat seruaavat reaktioparametrit välttämättömiä: 1) hapetin hapettaa vain kantajatärkkelyksen, 2) lämpötila on ainakin 95°C, 3) hapetin on jakautunut tasaisesti kantajaan ennen 30 kuin kantajan viskositeettiarvo ylittää arvon 15 000 cP, ja 4) hapettimella on määrätty kosketusaika.

Esillä olevaa keksintöä tulee verrata tunnettuun tekniikkaan näiden neljän reaktioparametrin valossa, sillä jos nämä parametrit puuttuvat menetelmästä, ei tällaisella mene-35 telmällä saavuteta esillä olevan keksinnön etuja.

5 70039 DE-patentti 964 760 on yksi alkuperäisistä Stein-Hall-patenteista. Esillä oleva keksintö koskee menetelmää Stein-Hall-tyyppisten liimojen valmistamiseksi ja tällä menetelmällä on useita merkittäviä etuja tavanomaisiin Stein-Hall-mene-5 telmiin verrattuina.

DE-patenttijulkaisussa 964 760 esitetään in situ hapetus ja tärkkelyksen kantajaosan geeliyttäminen, mutta tämä geeliyttäminen suoritetaan matalassa lämpötilassa eikä siihen liity leikkuuvoimien käyttöä. On huomattava, että tässä tun-10 netussa menetelmässä kantajan suhde geeliyttämättömään tärkkelykseen 1:7 tai 1:5, kun taas esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä on mahdollista saavuttaa suurempi kantajan ja geeliyttämättömän tärkkelyksen suhde ja lisäksi suurempi mahdollisuus tämän suhteen vaihteluihin. Lisäksi on huo-15 mättävä, että DE-patenttijulkaisu 964 760 mukaan valmistettujen Stein-Hall-liimojen viskositeettien stabiilisuudet ovat oleellisesti huonommat kuin esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistettujen liimojen stabiilisuudet.

DE-hakemusjulkaisussa 2 758 635 kuvataan menetelmiä, 20 jossa tarvitaan kaksi reaktiovaihetta; erillinen hapetin lisätään kussakin vaiheessa. Tämä tunnettu menetelmä on paljon monimutkaisempi kuin esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä eikä siihen liity esillä olevan keksinnön oleellisia reaktioparametrejä.

25 FI-patenttijulkaisussa 52 736 esitetään menetelmä, jos sa käytetään persulfaattia alentamaan tärkkelyspohjäisten liimojen viskositeettia. Valmistettaessa Stein-Hall-liimoja esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä vain yksi komponentti, ts. kantaja, hapetetaan, kun taas tämän tunne-30 tun menetelmän mukaan ilmeisesti kaikki liiman sisältämä tärkkelys käsitellään hapettimella. Lisäksi tässä tunnetussa menetelmässä vaaditaan alfa-amylaasin läsnäoloa, mikä merkitsee sitä, että menetelmä on entsymaattinen menetelmä, joita käsitellään jäljempänä.

6 70039

Esillä olevan keksinnön päätarkoituksena onkin menetelmän aikaansaaminen, joka on edellämainittua tyyppiä ja jonka avulla voidaan välttää edellämainitut, alalla aikaisemmin esiintyneet epäkohdat niin, että Stein-Hall-tärkkelysliimojen 5 jatkuvassa valmistuksessa ja annetulla tärkkelyksen kokonaispitoisuudella voidaan valmiin liiman viskositeetin ja/tai kantajatärkkelyksen suhdessa raakatärkkelykseen muuttaa selektiivisesti laajoissa rajoissa ilman, että tarvitaan laajahkoja lisätoimenpiteitä sellaiseen tunnettuun menetelmään ver-10 rattuna, jossa kantajan valmistukseen tarkoitettu tärkkelys vain geeliytetään, ja täten saada tärkkelysliimoja, joiden toiminnalliset ominaisuudet ovat yhtä hyvät tai jopa paremmat kuin tunnetuilla tärkkelysliimoilla, erityisesti viskositeetin stabiilisuuden suhteen.

15 Tähän tavoitteeseen päästään esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä Stein-Hall-tyyppisten tärkkelyslii-mojen valmistamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että kantajan tärkkelys (kantajatärkkelys) hajoitetaan gee-liyttämisvaiheessa lisäämällä vesiliukoista hapettavaa ai-20 netta, joka muodostaa syntymätilassa olevaa happea vallitsevissa reaktio-olosuhteissa, jolloin hapettavaa ainetta lisätään kantajatärkkelyksen dispersioon ja sekoitetaan siihen tasaisesti ennen kuin kantajan viskositeetti ylittää arvon 15 000 cP ja kantajan läpikulku valitaan siten, että 25 taataan hapettavan aineen ja vähintään osittain geeliytyneen kantajatärkkelyksen kosketusaika (reaktioaika) 1-5 minuuttia vähintään 95°C:n lämpötilassa.

Tämä keksintö perustuu siihen yllättävään havaintoon, että kun tavanomaisissa konverteissa vallitsevissa olosuh-30 teissä valmistetaan jatkuvasti kantajaa raakatärkkelysliet-teistä ja lisätään hapettavia aineita, joita yleisesti käytetään tärkkelysten modifiointiin ei tapahdu pelkästään reaktio, joka johtaa viskositeetin alenemiseen, vaan a) tämä reaktio, vieläpä käytettäessä verrattain "heik-35 koja" hapettimia, jotka luovuttavat syntymätilassa olevaa happea normaaleissa reaktio-olosuhteissa ja jotka ovat edul- 7 70039 lisiä niiden verrattain pienen korrosiovaikutuksen vuoksi, etenee niin nopeasti siihen asti, että käytännöllisesti katsoen kaikki hapettimet on käytetty ja reaktio on päättynyt, jopa silloinkin kuin verrattain suuria määriä hapettavaa ai-5 netta lisätään ajan jaksoina, jotka ovat lyhyempiä kuin ne lyhyet ajat, jotka tavallisesti tarvitaan näissä konverttereissa lietteen kuumentamiseen, tärkkelyksen gelatinoimiseen ja tahnan homogenoimiseen, b) hapettavan aineen aiheuttama viskositeetin alenema 10 muutoin vakio-olosuhteissa riippuu käytetyn hapettavan aineen määrästä, joten viskositeettia voidaan tarpeen mukaan säätää ja muuttaa selektiivisesti laajoissa rajoissa, ja c) reaktio hapettavan aineen kanssa aikaansaa viskositeetti alenemisen lisäksi huomattavan paranemisen kantajan 15 viskositeetin stabiilisuuteen ja siitä valmistettujen Stein-Hall-tärkkelysliimojen (myös niinsanottujen märkälujaliimojen) stabiilisuuteen.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä on havaittu edulliseksi suorittaa kantajan valmistus siten, että kantajatärk-20 kelys hajoitetaan mahdollisimman tasaisesti. Tätä tarkoitusta varten on edullista käyttää reaktiojärjestelmiä tai konverttereja, jotka omaavat putkireaktorin ominaisuudet, ja lisäksi valita kuumennusvälineet, joilla kantajatärkkelys-liete voidaan kuumentaa vähintään noin 95°C:een, jolloin ko-25 kemuksen mukaan taataan tunnetulla tavalla nopea ja pääasiassa täydellinen geeliytyminen siten, että ainakin se lämpötila-alue, jossa tärkkelys on vain osittain geeliytynyt ja/tai reagoinut hapettavan aineen kanssa, sivutetaan mahdollisimman nopeasti, mitä tarkoitusta varten käytetään erikoista 30 suorakuumennusta höyryn ja/tai kaasun muodossa olevan kuumen-nusaineen avulla, mikä lisäetuna on vielä reaktioväliaineen tehokas sekoittuminen.

Toimintalämpötila valmistettaessa kantajaa keksinnön mukaisella menetelmällä pidetään edullisesti alueella, jota 35 tavallisesti käytetään valmistettaessa kantajaa yksinkertaisella geeliyttämisellä, jolloin on havaittu edulliseksi käyt- 8 70039 tää alueella 100-150°C/ vielä edullisemmin alueella 103-125°C ja kaikkein edullisimmin alueella 105-115°C olevia lämpötiloja mahdollisimman suuren geeliytymisen saavuttamiseksi ja lisäksi vaurioiden välttämiseksi, joita voi aiheutua tärkkelyk-5 seen seuraavissa ja/tai sekundaarisissa lämpöreaktioissa.

Edullisesti kantajatärkkelyksen hajoaminen ja geeliy-tyminen tapahtuvat reaktiojärjestelmässä, jossa viipymisajat vastaavat likeisesti ideaalisen putkireaktorin viipymäaikoja.

Keksinnön mukaisesti edullisesti käytettävät hapetta-10 vat aineet ovat epäorgaanisia per-ydhisteitä, edullisemmin peroksideja, erikoisesti vety- ja/tai alkaliperoksideja, persulfaatteja, edullisimmin alkali- ja/tai ammoniumpersulfaattia, jonka tähän mennessä on havaittu olevan parhaimman ja/tai perboraatteja ja/tai perkarbonaatteja.

15 Koska hapettavia aineita tämän keksinnön mukaan käyte tään verrattain pieniä määriä ja ainakin lisättäessä konvertteriin ja/tai välittömästi sitä ennen niiden täytyy nopeasti jakautua tasaisesti reaktioseokseen, ne lisätään edullisesti vesiliuoksina.

20 Esiteltävän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettä vän hapettavan aineen määrää voidaan vaihdella laajoissa rajoissa. Edullisin määrä yksittäisissä tapauksissa riippuu useista tekijöistä, erikoisesti lähtöaineena käytetyn tärkkelyksen tyyppistä, halutusta viskositeetin alenemasta ja 25 käytetystä hapettavasta aineesta. Alan asiantuntijat voivat ja heidän täytyy määrätä tämä hapettiraen määrä kokeellisesti. Kokemuksen mukaan on todettu, että määrät, jotka vastaavat 0,02-2,5, edullisemmin 0,08-2,0 ja edullisimmin 0,2-1,2 painoprosenttia ammoniumpersulfaattia kantajatärkkelyksen pai-30 nosta laskettuna, sopivat tähän tarkoitukseen yleensä parhaiten .

Stein-Hall-tärkkelysliimojen tärkkelyspitoisuus riippuu yleensä tarkoitetusta käytöstä. Alan aikaisemmat menetelmät eivät yleenstä sallineet niin suuren pitoisuuden va-35 litsemista, kuin olisi ollut suotavaa viskositeetin ja raaka- 9 70039 tärkkelyspitoisuuden kannalta. Keksinnönmukainen menetelmä antaa antaa tässä suhteessa suuremman valintavapauden ja se on erikoisen edullinen valmistettaessa verrattain suuren tärkkelyspitoisuuden omaavia tärkkelysliimoja. Täten keksin-5 nön suositeltava käyttö on tärkkelysliimojen valmistaminen, joiden tärkkelyksen kokonaispitoisuus on 15-35, edullisemmin 18-30 ja kaikkein edullisimmin 20-28 painoprosenttia.

Alan nykyisen tekniikan tason mukaan (jolloin ei käytetä erikoistärkkelyksiä kantajan valmistuksessa ja/tai mitään 10 monimutkaisia ja aikaa vaativia menetelmiä kantajan valmistuksessa, kuten entsymaattista nesteytystä) kantajatärkkelyk-sen painosuhdetta raakatärkkelykseen, erikoisesti tapauksissa, joissa kokonaistärkkelyspitoisuus on suuri, voidaan vaihdella vain vähän ja valintavapaus on epätyydyttäväsii rajoit-15 tettu erityisesti suurennettujen suhteiden suhteen. Tästä poiketen keksintö tarjoaa alan asiantuntijoille verrattain suuren valintavapauden tässä suhteessa ja keksinnön suositeltavan toteutuksen mukaan voidaan valmistaa Stein-Hall-tärkke-lysliimoja, joissa kantajatärkkelyksen painosuhde raakatärk-20 kelykseen on 1:1 - 1:7, edullisemmin 1:1,5 - 1:5 ja edullisimmin 1:2 - 1:4.

Keksinnöllä saavutettava etu on kantajien ja sen avulla valmistettujen tärkkelysliimojen epätavallisen suuri viskositeetin stabiilisuus, mikä sallii valmiin, juuri valmistetun 25 liiman viskositeetin valitsemisen laajalta alueelta, koska viskositeetin myöhemmin esiintyviä muutoksia tarvitsee ottaa huomioon vain vähäisessä määrin. Toinen seikka on, että tämän keksinnön mukaan valmistettujen Stein-Hall-tärkkelysliimojen viskositeetti voidaan yllättävästi säätää pienemmäksi kuin 30 aikaisemmin valmistettujen Stein-Hall-tärkkelysliimojen viskositeetti ja tämän seurauksena useita toiminnallisia ominaisuuksia voidaan huomattavasti parantaa. Täten keksinnön suositeltavassa toteutuksessa kantajatärkkelys hajoitetaan siihen asteeeseen, jossa valmiin tärkkelysliiman Stein-Hall-35 viskositeetti lämpötilassa 20-45°C on 22-70, edullisemmin 25-35 ja edullisimmin korkeintaan 32 sekuntia.

10 7 0 0 3 9

On tunnettua, että Stein-Hall-tärkkelysliimoihin säännöllisesti lisätään alkaleja tärkkelyksen geeliytymisen edistämiseksi, jolloin alkalien lisäys suoritetaan yleensä yhdessä tai useammassa valinnaisessa kohdassa valmistuksen aikana.

5 Kuitenkin annostus- ja sekoitusaikojen pitämiseksi mahdollisimman lyhyinä, on suositeltavaa annostella alkaleja vain yhdessä kohtaa prosessissa ja geeliytymisen edistämiseksi kon-vertterissä on edullista johtaa vähintään osa seoksesta konvertterin lävitse, mikäli mahdollista. Koska yllättäen on ha-10 vaittu, että keksinnön mukaisessa menetelmässä alkaleilla ei ainakaan merkittävästi ole haitallista vaikutusta kanta-tärkkelyksen hajoamiseen, voidaan yleisesti tunnettu ja toiminnallisesti edullinen aikaiikomponentin lisääminen, jolloin lisätään ainakin osa alkalikomponentista, sekä myös muiden 15 mahdollisesti käytettävien, yleisesti tunnettujen "kemikaalien", kuten boorihapon tai booraksin, lisääminen kantajaan suorittaa ennen materiaalin siirtämistä konvertteriin, sen aikana tai sen jälkeen.

Keksinnöllä saavutettavat edut ovat ilmeisiä erikoises-20 ti märkälujissa liimoissa, joiden valmistus siten on suositeltavaa .

Kaikkia sinänsä tunnettuja, Stein-Hall-tärkkelysliimo-jen jatkuvien vamistusmeneteImien toiminnallisesti edullisia menettelytapoja voidaan helposti käyttää myös keksinnön mu-25 kaisessa menetelmässä.

Tällä keksinnöllä valmistettujen märkälujien Stein-Hall-tärkkelysliimojen suuri viskositeetin stabiilisuus antaa alan asiantunijoille mahdollisuuden valita valmiin tuotteen varastomäärä kulloisenkin tärkkelysliiman kulutuksen eli tuotteen 30 keskimääräisen varastossa viipymisajan perusteella, jonka ajan viskositeetin stabiilisuuden vuoksi ja liimatyypin vaihtamiseksi nopeasti täytyisi olla mahdollisimman lyhyt, mutta jonka ajan keskeytymättömän toiminnan vuoksi täytyisi olla mahdollisimman pitkä niin, että turvallisesti voidaan ottaa 35 huomioon keskeytymätön toiminta paremmin kuin alan aikaisemmissa menetelmissä, joten keksinnön mukaisessa menetelmässä n 70039 huolehditaan siitä, että se nopeus, jolla valmista tärkke-lysliimaa jatkuvasti valmistetaan ja syötetään varastoastiaan tai -astioihin, jotka on sijoitettu liiman valmistuslaitoksen ja käyttölaitteiden väliin, valitaan edullisesti siten, että 5 taataan tärkkelysliiman määrän varastoastiassa pysyvän jatkuvasti riittävän suurena siihen yhdistettyä käyttölaitetta varten niin, että jatkuvan tärkkelyksen valmistuksen keskeytyessä konevikojen vuoksi liimaa riittää ainakin puoleksi tunniksi, edullisemmin ainakin tunniksi, ja edullisimmin ai-10 nakin 2 tunniksi.

Tällöin on erikoisen edullista se, että yksinkertaiset tärkkelysliimat (s.o. Stein-Hall-tyyppiset tärkkelys!iimat ilman märkälujuutta parantavia lisäaineita) valmistettuina tämän keksinnön mukaisen menetelmän avulla säilyttävät niiden 15 epätavallisen viskositeetin stabiilisuuden myös sekoitettuina keksinnön mukaisesti valmistettujen märkälujien liimojen kanssa, mikä tarkoittaa, että muutos märkälujasta liimasta yksinkertaiseen Stein-Hall-tärkkelysliimaan voidaan keksinnön mukaisen menetelmän avulla suorittaa yksinkertaisesti li-20 säämällä jälkimmäistä vielä käyttämättömään märkälujaan liimaan; toisin sanoen, ei ole välttämätöntä keskeyttää tärkkelysliiman valmistusta ennenkuin ensin valmistettu liimatyyppi on kulutettu kokonaisuudessaan.

Keksinnön toinen etu voidaan nähdä siinä, että vaikka 25 on yleensä mahdollista käyttää mitä tahansa geeliyttämätöntä tärkkelystä kantajaan, verrattain halvat luonnosta saatavat tärkkelykset ovat teknologisissa suhteissa vähintään samanarvoisia, usein jopa parempia kuin modifioidut ja erikoisesti kemiallisesti modifioidut raemaiset tärkkelykset. Luon-30 non tärkkelysten käyttö on siten suositeltavaa keksinnön mukaisessa menetelmässä, kun taas kemiallisesti käsiteltyjä raemaisia tärkkelyksiä, erikosisesti voimakkailla hapettimil-la käsiteltyjä tärkkelyksiä ei tulisi käyttää.

Seuraavat esimerkit ja vertailukokeet esittelevät kek-35 sintöä ja sen etuja alan nykyisen tason verrattuna.

12 70039 Käytetty laite oli tavallinen, jatkuvatoiminen liiman-valmistuslaite, jossa oli sekoitusastia tärkkelyslietteen valmistamiseksi, suoralla höyryllä kuumennettavasta höyry-suihkukuumentimesta muodostuva keittolaite, tätä seuraava 5 säilytysastia, annostelulaite laimennusvedelle ja sekoitus-osa, annostelulaitteet raakatärkkelyslietteelle ja haluttaessa kemikaaleille, märkälujiin liimoihin tarvittaville hartseille ja/tai veden syöttämiseksi laimennettuun kantajaan, suuritehoinen sekoituskammio ja sen jälkeen asennettu varas-10 toastia, mikä järjestelmä oli lisäksi varustettu annostuslait-teella tärkkelyslietteen lisäämiseksi höyrysuihkukuumentimeen hapettavan aineen kanssa.

Toiminnalliset ominaisuudet tutkittiin käyttämällä vastaavaan tuotetta liimana teollisuusmittakaavassa valmis-15 tettaessa yksi- tai monikerroksisia aaltopahveja tai aalto-levyjä, jotka rakenteeltaan olivat normaaleja.

Esimerkki 1

Valmistettaessa yksinkertaista Stein-Hall-tärkkelys-liimaa luonnon maissitärkkelyksestä keksinnön mukaisen mene-20 telmän avulla käytettiin seuraavia olosuhteita:

Pitoisuus 24,2 % tärkkelystä (D.S)

Suhde kantaja:geeliytymätön tärkkelys 1:4,0

25 Lämpötila 35°C

Viskositeetti 26 s (Stein-Hall)

NaOH-pitoisuus tärkkelyksestä laskettuna (c.b.) 2,0 %

Boorihappopitoisuus tärkkelyksestä laskettuna (c.b.) 0,85 % ------------------

Liete, joka sisälsi 38 % tärkkelystä (c.b.) (pääliete) valmistettiin tunnetulla tavalla sekoittamalla luonnon mais-sitärkkelystä veteen. Kantajan valmistamiseksi päälietettä syötettiin jatkuvasti höyrysuihkukuumentimeen nopeudella 35 5,5 1/min (vastaten 2,4 kg tärkkelystä c.b.) ja välittömästi 70039 13 ennen lietteen saapumista höyrysuihkukuumentimeen siihen annosteltiin hapettavaa ainetta jatkuvasti määrä, joka vastasi 6,6 g/min tai 0,275 % kantajatärkkelyksestä laskettuna ammo-niumpersulfaattia.

5 Tämä seos kuumennettiin 105°C lämpötilaan syöttämällä höyryä ja sitten siihen sekoitettiin jatkuvasti natriumhydrok-sidin vesiliuosta määrä, joka vastasi 2 % NaOH:ta valmiissa tärkkelysliimassa kokonaistärkkelysmäärästä laskettuna (c.b.) ja sitten se siirrettiin säilytysastiaan.

10 Säilytysastiasta poistuvaan (kantaja) tärkkelystahna- virtaan lisättiin laimennusvettä määrä, joka vastasi 17,7 1/min (mukaanluettuna tiivistynyt lämmityshöyry), ja seosta sekoitettiin huolellisesti sekoitusosassa.

Täten saatua laimennettua kantajaa lisättiin jatkuvasti 15 suuritehoiseen sekoituskammioon samalla kun siihen lisättiin päälietettä /1-2,1 vastaten 9,6 kg tärkkelystä (c.b.) minuutis-sa.7 ja boorihappoa, jonka määrä vastasi lisäystä ICO g/min ja saatua seosta sekoitettiin huolellisesti, minkä jälkeen valmis tärkkelysliima siirrettiin varastoastiaan.

20 Esimerkki 2

Esimerkki 1 toistettiin paitsi, että märkälujan tärk-kelysliiman valmistamiseksi (ilman muita muutoksia koostumukseen) lisättiin kaupallista ketoni/formaldehydihartsiin perustuvaa märkälujitusainetta suuritehoiseen sekoituskammioon 25 määrä, joka vastasi 11 % kokonaistärkkelyksestä laskettuna (c.b.).

Täten saadun tärkkelysliiman ominaisuudet olivat, paitsi luonnollisesti märkälujitushartsin pitoisuutta, samat kuin esimerkin 1 mukaan valmistetun (yksinkertaisen) tärkkelys-30 liiman ominaisuudet.

Esimerkki 3

Esimerkki 1 toistettiin paitsi, että päälietettä syötettiin suuritehoiseen sekoituskammioon minuutissa vain 16,7 litraa 22,2 litran asemasta vastaten 7,2 kg tärkkelystä (c.b.).

14 70039 Täten saadun (yksinkertaisen) Stein-Hall-tärkkelysliiman ominaisuudet olivat seuraavat:

Pitoisuus 21 % tärkkelystä (c.b.) 5 Suhde kantaja:geeliytymätön tärkkelys 1 : 3

Lämpötila 37,5°C

Viskositeetti 33 s (Stein-Hall)

NaOH-pitoisuus tärkkelyksestä (c.b.) 2,6% 1 0

Boorihappopitoisuus tärkkelyksestä (c.b.) 1,09%

Esimerkki 4

Esimerkki 3 toistettiin paitsi, että esimerkin 2 mukaisesti suuritehoiseen sekoituskammioon lisättiin vielä 15 kaupallista märkälujitusainetta.

Valmiin tärkkelysliiman ominaisuudet, paitsi luonnollisesti märkälujitusaineen pitoisuutta, olivat samat kuin esimerkin 3 mukaisen (yksinkertaisen) tärkkelysliiman ominaisuudet.

20 Toiminnallisten ominaisuuksien testatus

Edellämainittujen esimerkkien mukaan valmistettujen tärkkelysliimojen testi osoitti seuraavat edulliset käyttö-omina isuudet: a) Yksinkertaiset tärkkelysliimat (esimerkit 1 ja 3): 25 Erittäin stabiili viskositeetti. Huolimatta jatkuvasta voimakkaasta leikkuukuormituksesta liiman kierrätysjärjestelmässä viskositeetin aleneminen 5 tunnin aikana oli korkeintaan 1 s (Stein-Hall). Myös suurilla liimanlevitystelo-jen kehänopeuksilla liima ei "räiskynyt" sen edullisten reo-30 logisten ominaisuuksiensa ansiosta. Liiman erittäin pienen viskositeetin vuoksi sen levitys oli erittäin taloudellista liimauksen (myös muutoin vaikeasti yhteenliimattavilla papereilla) ollessa siitä huolimatta erittäin hyvän kaikilla nopeuksilla. Koneen suorituskyky oli oleellisesti parempi kuin 35 normaalitoiminnassa, kartonkiarkkien tasaisuus oli erinomainen. Välitön jatkokäsittely oli mahdollista ilman välivarastointia .

is 70039 b) Märkälujat tärkkelysliimat (esimerkit 2 ja 4): Huolimatta märkälujitusaineen lisäyksestä ei viskositeetissa esiintynyt käytännöllisesti katsoen muutoksia (viskositeetti oli sama kuin tämän keksinnön mukaisesti tehdyillä 5 yksinkertaisilla tärkkelysliimoilla) jopa useiden tuntien aikana tehdyissä testeissä. Märkälujitettuja tärkkelysliimoja voitiin sekoittaa kaikissa suhteissa vastaavan yksinkertaisen, tämän keksinnön mukaan valmistetun Stein-Hall-tärkkelys-liiman kanssa ilman haitallisia seurauksia (asteettainen 10 tasainen muutos yksinkertaisesta märkälujitettuun tärkkelys-liimaan ja kääntäen). Liitosten märkälujuus vastasi täysin virallisen FEFCO-testin vaatimuksia.

Vertailutesti

Vertailua varten valmistettiin Stein-Hall-tärkkelys-15 liimoja luonnon maissitärkkelyksestä tavanomaisilla menetelmillä, s.o. ilman kantajatärkkelyksen hajoittamista in situ, niiden koostumusten vastatessa esimerkin 1 tai 2 mukaan saatua liimaa niin pitkälle kuin se oli mahdollista ottaen huomioon valmiin vertailuliiman levitettävyys aaltopahviliimana. 20 Yksinkertaisen vertailutärkkelysliiman ominaisuudet oli vat seuraavat:

Pitoisuus 22,4 % tärkkelystä (D.S.)

Suhde kantajargeeliytymätön tärkke-25 lys 1:5,7

Lämpötila 33°C

Viskositeetti välittömästi valmistuksen jälkeen 50 s (Stein-Hall)

NaOH-pitoisuus tärkkelyksestä lasket- tuna+ 1,8 %

Booraksipitoisuus (dekahydraatti) tärkkelyksestä laskettuna+ 1,15 % +NaOH- tai booraksilisäyksen suurentaminen ei ollut mahdollista, koska tällöin syntyi välittömästi aiheutui haitallista 35 geeliytymistä yksittäisten arkkien ohjauslevyillä.

16 70039 Käytettäessä tätä tunnettujen menetelmien mukaan valmistettua tärkkelysliimaa havaittiin seuraavat epäkohdat:

Kiertosysteemissä viskositeetti laski jatkuvasti 32 sekunttiin (Stein-Hall).

5 Käsiteltäessä vaikeahkosti liimattavia papereita ja/tai toimittaessa pienillä koneen nopeuksilla olivat liima-saumat erittäin hauraita, mistä aiheutui epätyydyttäviä liimaustuloksia.

Valmistettaessa monikerroksisia aaltopahvilevyjä oli 10 koneen nopeus laskettava arvosta 16C m/min arvoon 75 m/min.

Levitysstelojen suurilla kehänopeuksilla tärkkelyslii-ma alkoi "räiskiä", jolloin levyyn siirtyi liian paljon liimaa tahattomasti ja valvomatta.

Märkälujitusaineen lisäys aiheutti viskositeetin jat-15 kuvan kasvun mikä on tyypillistä tämän tyyppisille tärkkelys-liimoille. Kahden tunnin kuluttua liima ei enää soveltunut käytettäväksi. Liiman käyttö sekoittamalla siihen (jopave-rattain pieniä määriä) vastaavaa yksinkertaista tärkkelys-liimaa ei myöskään ollut mahdollista.

20 Liitoksen märkälujuus oli huonompi kuin keksinnön mu kaisen märkälujitetun tärkkelysliiman liitoksen märkälujuus ja se lisäksi vaihteli toimintaolosuhteista riippuen.

Claims (10)

70039

1. Menetelmä tärkkelysliimojen, erikoisesti Stein-Hall-tyyppisten liimojen valmistamiseksi aaltopahvilevyjä 5 varten geeliyttämällä jatkuvasti haluttaessa alkaliseksi tehtyjä vesipitoisia tärkkelyslietteitä lämpötilassa noin 95-160°C suurilla leikkuuvoimilla ja sekoittamalla saatua tärkkelystahnaa (kantajaa) raemaisen tai geeliyttämättö-män tärkkelyksen (raakatärkkelyksen) kanssa ja haluttaessa 10 veden ja/tai tavallisten lisäaineiden, erikoisesti alkalien, booriyhdisteiden ja/tai märkälujien liimausten valmistamiseksi tarkoitettujen hartsien kanssa, tunnet-t u siitä, että kantajan tärkkelys (kantajatärkkelys) ha-joitetaan geeliyttämisvaiheessa lisäämällä vesiliukoista 15 hapettavaa ainetta, joka muodostaa syntymätilassa olevaa happea vallitsevissa reaktio-olosuhteissa, jolloin hapettavaa ainetta lisätään kantajatärkkelyksen dispersioon ja sekoitetaan siihen tasaisesti ennen kuin kantajan viskositeetti ylittää arvon 15000 cP ja kantajan läpikulku vali-20 taan siten, että taataan hapettavan aineen ja vähintään osittain geeliytyneen kantajatärkkelyksen kosketusaika (reaktioaika) 1-5 minuuttia vähintään 95°C:n lämpötilassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kantajatärkkelysliete kuumennetaan 25 nopeasti vähintään 95°C:n lämpötilaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että geeliyttäminen ja hajoittaminen suoritetaan 103-125°C:n lämpötilassa.

4. Jonkun patenttivaatimuksista 1-3 mukainen mene-30 telmä, tunnettu siitä, että hapettava aine on epäorgaaninen per-yhdiste.

5. Jonkun patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapettavaa ainetta lisätään määrä, joka sen luovuttaman hapen määrän suhteen 35 vastaa 0,02-2,5 painoprosenttia ammoniumpersulfaattia kanta j atärkkelyksen painosta laskettuna. is 700 39

6. Jonkun patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kantajatärkkelys hajoi-tetaan siihen asteeseen, että valmiin tärkkelyslliman Stein-Hall-viskositeetti lämpötilassa 20-45°C on 22-70 sekuntia.

7. Jonkun patenttivaatimuksista 1-6 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että kantajatärkkelyksen gee-liyttäminen ja hajoittaminen suoritetaan alkalin läsnäollessa .

8. Jonkun patenttivaatimuksista 1-7 mukainen mene- 10 telmä, tunnettu siitä, että märkäluja tärkkelyslii- ma valmistetaan lisäämällä formaldehydin kondensointihart-sia.

9. Jonkun patenttivaatimuksista 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmista tärkkelys- 15 liimaa johdetaan jatkuvasti varastoastiaan nopeudella, joka on riittävä ylläpitämään siinä jatkuvasti määrää, joka vastaa sieltä kuluttavaan laitteeseen syötettyä määrää vähintään 0,5 tunnin aikana.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että vaihdettaessa märkälujitetusta hartsista yksinkertaiseen hartsiin varastoastiaa täytetään jatkuvasti keskeytyksettä kulloisenkin kulutuksen tarpeen mukaan. 19 70039