HUT70704A

HUT70704A - Recyclable wax-coated paper-containers

Info

Publication number: HUT70704A
Application number: HU9402840A
Authority: HU
Inventors: Jyh-Yee Lan
Original assignee: Mead Corp
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1994-01-10
Publication date: 1995-10-30
Also published as: TW223612B; RU94046122A; FI944628A; AU669033B2; KR950700965A; NZ261703A; NO943705L; CZ9402448A3; HU9402840D0; SK120494A3; FI944628A0; NO943705D0; CN1103237A; AU5488394A; JPH06280190A; PL305520A1; EP0610101A1; WO1994018272A1; BR9403983A; MX9400942A

Description

A találmány tárgyát javított minőségű, újrafelhasználható, viasszal bevont tartóedények és papír dobozok képezik, amelyek a szokásos papíripari, újra bezúzó eljárás segítségével újra felhasználhatóvá tehetők, anélkül, hogy a zúzási eljárásnál a művelet hőmérsékletét vagy pH-ját lényegesen megnövelnék.

Az elmúlt évtizedekben viasszal bevont papír dobozokat, közelebbről viasszal bevont préselt papír dobozokat alkalmaztak friss, gyorsan romló élelmiszerek, mint például baromfi, hal és hús szállítására és tárolására. Általában a papírdobozokat tört jéggel töltötték meg, hogy a szállítás és tárolás során az élelmiszert hidegen tartsák. A viasz bevonat hatására a dobozok vízzel és nedvességgel szemben ellenállókká válnak.

Viasszal bevont vagy impregnált papír dobozokat ismertetnek például a 3 892 613 amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban (McDonald és munkatársai); a 4 017 016 számú (Ivy), a 4 126 225 számú (Hyland és munkatársai), továbbá a 4 948 033 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban (Halsell II és munkatársai). Ez utóbb említett szaba3j dalmi leírásban olyan dobozokat ismertetnek, amelyeknél 3 m en mintegy 3 kg viaszt impregnálnak, majd külső bevonatként további 3 kg viasz elegyet visznek fel 3 m felületre.

Jelenleg a viasszal bevont tartó edények és papírdobozok különböző okok miatt nem kerülnek újra felhasználásra. Tekintettel a nagy mennyiségű viasszal bevont tartó dobozra, amely évente használatra kerül, igen kívánatos volna, ha a papírdobozokat újra felhasználnák ahelyett, hogy egyszerűen eldobnák őket. A hulladék papír újrafelhasználása képezi a tárgyát több szabadalmi leírásnak és tanulmánynak. Ezek közül (®rmIítjük mag • · ·· ·*· ··· • · · · · » • · ·· · · · ·

- 3 említjük meg például a 3 440 134 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírást (Murphy, Jr.), a 4 347 009 számú (DeCuester és munkatársai), a 4 548 674 számú (Hagemann és munkatársai), valamint a 4 737 238 számú (deRuvo) amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokat, amelyek a hulladék papír újra feldolgozásával foglalkoznak, elsősorban a préselt dobozok újra felhasználására szolgáló megoldásokat írnak le.

A viasszal bevont dobozok újra felhasználásával kapcsolatosan néhány alapvető problémával kell megbirkózni. A viasz feladata, hogy a tartó doboznak vízzel és nedvességgel szemben ellenállóképességet adjon, azonban ez a tulajdonság közvetlenül zavarja azokat a tulajdonságokat, amelyek a dobozok újra felhasználásához, a dobozok péppé alakításához szükségesek. Ennek következtében a viasz bevonatot az újra felhasználás előtt el kell távolítani. További problémát jelent az, hogy a viasz bevonat eltávolításánál a papír szálakon viasz maradék maradhat hátra, vagy a papír szálak viasszal szennyeződhetnek. Ez a maradék viasz csökkentheti az újra feldolgozott papír lemezek erősségét, minthogy a viasz csökkenti a szálak közötti kötések számát, így például a hidrogénkőtések számát, amely kötések a lemezekben képződhetnek. További problémát jelent az, hogy az általában alkalmazott viaszok magas olvadáspontot mutatnak, és a viasszal bevont dobozok esetében a viasz eltávolításának érdekében az újra pépesítést a szokásosnál magasabb hőmérsékleten kell végezni. Ez az energiafelhasználás költségeinek növekedését okozhatja, ami az újra felhasználás hasznát csökkenti.

• · · ·· ··· ··· | · ’*.<**.»* «·

- 4 Jelenleg a használt préselt dobozok lemezeit kötegekben szállítják az újra feldolgozás helyére. Tekintettel a viasszal bevont papírdobozok feldolgozásánál felmerülő nehézségekre, a bálák, kötegek áttekintésekor, amennyiben túlságosan nagy mennyiségű viasszal bevont papírlemez van jelen, az egész bálát inkább eldobják, mintsem hogy újra feldolgozzák. Igaz, hogy ez nem jelent komoly gazdasági veszteséget, azonban mégis számottevő környezetvédelmi gondot okoz.

A viasszal bevont papírdobozok újra felhasználásának biztosítására célszerű volna a papírdobozokon olyan viasz bevonatokat alkalmazni, amely bevonat a papír lemezekről könnyen eltávolítható a szokásos papíripari újrapépesítés körülményei között, így a szokásos hőmérsékleten és pH-η. Javasolták, hogy az újra felhasználandó, viasszal bevont papírdobozok esetében a viaszt alumínium szappanokkal helyettesítsék, ezen kívül felmerült az alumínium szappanok és zsírsavak kombinációjának lehetősége is ezen a területen. Azonban ezen bevonatok eltávolítására forró diszperziós technika és lúgos pH szükséges, így továbbra is fennáll az az igény, hogy olyan bevonatot alkalmazzunk, amely összhangban áll az ipari gyakorlattal.

A fentiekben részletezett szükségletek kielégítésére jelen találmány keretén belül újra felhasználható papírdobozokat, és ehhez alkalmazható bevonatot dolgoztunk ki. A papírdobozokat olyan viasz készítménnyel vonjuk be, amely következő összetevőket tartalmazza:

(1) mintegy 54 és 72 °C közötti olvadáspontú, és 5 °C-kal az olvadáspontja fölötti hőmérsékleten mintegy 10-20° cps viszkozitású viaszt, és • · • · · · · · · « · · · ·· ·· ··

- 5 (2) legfeljebb mintegy 30 tömeg%-ban 8-22 szénatomos telített vagy telítetlen zsírsavat tartalmaz, ahol a viasz 20-45 szénatomos paraffinok elegyéből áll, és ahol a paraffinnak legalább 60 %-a 25 - 32 szénatomos .

A viasz készítmény előnyösen 20 - 40 szénatomos paraffinok elegyét tartalmazza, ahol a paraffinnak legalább 60 tömeg%-a 26 - 30 szénatomos . A viasz készítmény zsírsavként célszerűen sztearinsavat, palmitinsavat vagy mirisztinsavat tartalmaz, ahol a zsírsav tartalom mintegy 10 és 30 % között van.

A találmány tárgyához tartozik továbbá a viasz készítménynyel bevont préselt papírdobozok újra feldolgozására szolgáló eljárás, ahol a papírdobozok olyan viasz készítménnyel vannak bevonva, amely (1) egy mintegy 54 - 71 °C olvadáspontú viaszt, ahol a viasz viszkozitása 5 °C-kal a viasz olvadáspontja fölött mintegy 10-20 cps között van, és (2) maximum mintegy 30 tömeg% telített vagy telítetlen 8-20 szénatomos zsírsavat tartalmaz, ahol a viasz 20 - 45 szénatomos paraffinok elegyéből áll, ahol a paraffinnak legalább 60 %a 25 - 32 szénatomos.

A találmány szerinti megoldáshoz tartozik a viasszal bevont papírdobozok újra pépesítése vízzel működtetett pépesítő berendezésben 50 és 70 °C közötti hőmérsékleten mintegy 8,0 pH értéken.

A találmány szerinti megoldásnál olyan papírdobozok bevonásával foglalkozunk, amelyek elsősorban romlékony élelmiszerek, mint például baromfi, hús és hal szállítására és tárolására « · • · ♦ · · · · «·· · ·< ·· · ·

- 6 alkalmasak. A találmány szerinti megoldás során papír lemezekből viasszal bevont papírdobozokat készítünk. A szakember számára azonban nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti megoldás alkalmazható bármely viasszal bevont papír terméknél, ahol az újra felhasználásnak jelentősége van, ideértjük a tejet tartó dobozokat is. A viasszal bevont papírdobozok ismertek, a találmány szerinti megoldás új momentuma a viasz bevonat összetételében van.

A találmány szerinti megoldáshoz alkalmazott viaszra jellemző, hogy ennek olvadáspontja mintegy 54 és 71 °C között van, a viasz olvadáspontja előnyösen 60 ’C, a viasz viszkozitása 5 “C-szal a viasz olvadáspontja fölött mintegy 10 - 200, előnyösen mintegy 20 cps, a viasz előnyösen hamumentes, vagyis egyáltalán nem tartalmaz töltőanyagot vagy csak igen kis menynyiséget. A viasz további jellemzője, hogy 20 - 45 szénatomos paraffinok elegyéből áll, ahol a paraffinok szénatomszáma előnyösen 20 és 40 között van, ahol az elegynek legalább 60 tömeg%-a 25 - 32 szénatomos , előnyösen 26 - 30 szénatomos. A célszerűen alkalmazható viaszok közül említjük meg a kereskedelmi forgalomban beszerezhető Ecco Wax 244-t (beszerezhető az Eastern Color and Chemical Company, Providence, Rl cégtől), továbbá a Boler Wax 1977-t. Különösen előnyös viasz az Ecco Wax 244. A viaszt alkalmazhatjuk önmagában, de célszerű ezt zsírsavakkal együtt használni.

A zsírsav feltehetően viasszal kompatibilis, szappan prekurzorként szerepel; a zsírsavból valamely bázis, így például alkálifém- vagy alkálifőldfém-hidroxid hozzáadására a zsírsavból só képződik, amikor a préselt papírdobozoknak az újra pé• ·« « • · ·« ··« · · · * · · · · · •« ·· ♦« · ·

- 7 pesítése során a pH-t állítják. Feltételezhető, hogy a találmány szerinti megoldás során alkalmazott viaszból egy rész az újra pépesítési folyamat során, amikor zsírsavval együtt van jelen, kis méretű viasz szemcsék formájában a szálak közé kerül, és belső enyvező szerként szerepel. Feltehető továbbá, hogy az egyéb ismert viaszok, amelyek a fent megadott jellemző határokon kívül esnek, nagyobb részecskéket képeznek, amelyek kedvezőtlenül befolyásolják a szálak közötti vagy szálak és hidrogén közötti kötéseket, és ily módon csökkentik az újra pépesített anyagból készült termék erősségét.

Eredményesen alkalmazhatók a mintegy 8 és 22 szénatomos telített vagy telítetlen zsírsavak. A találmány szerinti megoldáshoz alkalmazható zsírsavak közül példaként említjük meg a sztearinsavat, palmitinsavat, mirisztinsavat, laurinsavat, kapronsavat, kaprilsavat (N-oktánsav), arachidinsavat, behénsavat (dokozánsav), oleinsavat és linolsavat, stb. A célszerűen alkalmazható zsírsavak közül említjük meg a sztearinsavat, palmitinsavat és mirisztinsavat.

Az alkalmazott zsírsav mennyisége attól függően változik, hogy milyen mértékű víz-taszító képességet várunk el a terméktől, továbbá függ a termék újra pépesíthetőségétől. A viasz készítményben lévő zsírsav tartalom felső határát a megkívánt víz-taszítóképesség határozza meg. A zsírsav koncentráció növekedésével a bevonat víz-taszítóképessége csökken. Legtöbb esetben a viasz készítmény mintegy 30 % zsírsavat, előnyösen 10 - 25 % zsírsavat tartalmazhat, legelőnyösebb, ha ez az érték 10 és 20 % között van.

• · · »4 · · · ··· • · · · · · · ···· ·· · · ♦ · · *

- 8 A papír karton két lapból, lemezből készül, a két réteg közé préselt közeggel. Viasszal bevont papírdobozok készítésénél a préselt közeget általában oly módon impregnáljuk a viasz készítménnyel, hogy a töltőanyagot megolvasztott viaszt tartalmazó fürdőbe merítjük, és a lemezt általában egyik vagy mindkét oldalán a viasz készítménnyel bevonjuk. Régebben a viasz bevonatot általában a lemezre záró bevonat formájában vitték fel, azonban a találmány szerinti viasz készítmény alacsony viszkozitása következtében célszerű ezt a készítményt spray technikával felvinni. A spray bevonat lehetővé teszi, hogy a lemez mindkét oldala egyidejűleg bevonásra kerüljön, és e technika segítségével kisebb mennyiségeket hordunk fel, ami a találmány szerinti megoldást a technika állásából ismert bevonatokkal szemben gazdaságosabbá teszi. Alkalmazhatunk a viasz viszkozitásának növelésére szolgáló segédanyagokat is, az esetben, ha függönyszerű bevonást végzünk. Általában a találmány szerinti viasz tartalmú készítmények alkalmazása esetén 3 m_fc-re mintegy 2,5 kg készítményt használunk. Pontosabban, a préselt lapot 3 m² felületre számítva mintegy 1,5 - 2,5 kg viasz bevonattal látjuk el, és a belső oldal 3 m² felületére mintegy 2,5 - 3 kg viasz készítményt hordunk fel. Az ily módon felvitt bevonat tömege általában függ a költség/víz rezisztencia viszonytól, a viasz bevonat ennek figyelembevételével van beállítva.

A találmány szerinti viasz bevonat alkalmazása a préselt karton dobozok bevonására különösen előnyös, mert szemben az ismert viaszokkal, lehetővé teszi, hogy a viasszal bevont papírdobozokat újra felhasználjuk a standard újrafeldolgozás, pépesítő körülményei között, ahol a hőmérséklet mintegy 54 és • · · ·· · ·· · ·· • « · · · · · «««· ·· ·· ·« ·· °C között van, és ahol a pH közel semleges (így például 6,5 - 7,5). Bármilyen lúgos pH-t alkalmazhatunk a papírdobozok újra pépesítése során, célszerű az ipari művelet kompatibilitása érdekében a pH-t mintegy 8,0 vagy ennél kisebb értéken tartani, a pH értéke előnyösen 7,0 vagy ez alatti érték. Kiváló eredményeket lehetett elérni olyan viasz készítménnyel, amelyek az Ecco Wax 244-t és sztearinsavat tartalmaztak, és ahol a készítmény pH-ja 6,5 volt. A viasz eltávolítása nyilvánvalóvá válik, amikor az újra pépesítéshez használt víz tejszerúvé válik.

A találmány szerinti megoldást az alábbi példák szemléltetik a korlátozás szándéka nélkül.

1. Példa

Két hosszirányú papír lemezt előmelegített készítménnyel vonunk be (ez 80 % Ecco Wax 244-t és 20 % sztearinsavat, illetőleg 100 % Ecco Wax 244 viaszt tartalmaz). Megvárjuk, amíg a felvitt készítmény megszárad, majd vizsgáljuk a bevont termék minőségét. Az eredményeket az 1. táblázat foglalja össze. Szokásos módon mérjük a nyomóerőt (WVTR), és a kézzel kifejtett erőt.

Az átázás értékelésénél a papírlemezből pontosan kivágott és megmért 11,6 cm² felületű mintát használunk, a lemez mintát 38,1 mm távolságra a négy saroktól bemetsszük, hasonlóképpen diagonálisan a sarkokból kiindulva a bemetszések irányába, a lemezt összehajtjuk egy teknővé, a vízre helyezzük, majd megtöltjük 25 ml magasságban vízzel. 72 óra eltelte után a mintát eltávolítjuk, a csónak aljából 10 x 10 cm méretű darabot kivágunk sablon alkalmazásával, majd a darab tömegét megmérjük, ily módon a felvett víz százalékos mennyiségét meghatározzuk.

• · « · · · · • · · <· · ·· ·· · • « · · · · · • ♦ » · ·« · ♦ · · ·* >0 kN

X.

σ> E z

	’Ί	’T,
σ»	CM	o
CM	CM	c*>

. Táblázat

o v

•	Φ	<Φ
O) •	N 0 *O C	h. «Φ 1
N	Φ	3
>		O

• · ♦ · · · 4 • · · ·· ··♦ ··* • « · · · · « ···« 4« ·<· ·· *·

- 11 A felszívó képességet oly módon ellenőrizzük, hogy a kombinált lemez egyik végét vízbe merítjük 24 óra hosszat, majd mérjük a lemez felszívó képességét. Amennyiben a felszívódás 24 óra után 3 mm-nél nagyobb, az azt jelenti, hogy a kartonból készült doboz gyakorlati alkalmazásánál nehézségek várhatók. Az olaj vizsgálatot oly módon végezzük, hogy a bevont lemez felületére olajat viszünk, és vizuálisan ellenőrizzük a bevonatnak az olaj behatolását megakadályozó képességét.

A tisztaság vizsgálatát úgy végezzük, hogy a vizsgált lapokat két itatós lap közé helyezzük, és az így készített szendvicseket 120 °C hőmérsékletre melegítjük. Ezt követően vizuálisan ellenőrizzük a lapok felszínére esetleg leülepedett viasz maradékot.

Az eredményeket az 1. táblázat foglalja össze, a táblázatban ezen kívül feltüntetjük az előnyösen elérendő cél-értékeket is.

A szakember számára nyilvánvaló, hogy a fentiekben ismertetett megoldás esetében az eljárásban különféle változtatásokat eszközölhetünk anélkül, hogy a találmány lényegétől eltérnénk. A találmány ennek következtében nem korlátozható a fentiekben ismertetett momentumokra, a találmány magában foglalja az összes lehetséges eltéréseket és módosításokat is, amelyek a találmány szelleméhez tartoznak.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Viasz készítmény^ tartó edények és egyéb papír kartonból álló dobozok bevonására, azzal jellemezve, hogy a viasz készítmény (1) mintegy 54 és 72 °C közötti olvadáspontú, és 5 °C-kal az olvadáspontja feletti hőmérsékleten mintegy 10-200 cps viszkozitású viaszt, és (2) legfeljebb mintegy 30 tömeg%-ban telített vagy telítetlen 8-22 szénatomos zsírsavat tartalmaz, ahol a viasz 20 - 45 szénatomos paraffinok elegyéből áll és ahol a paraffinnak legalább 60 %-a 25 - 32 szénatomos .
2. Az 1. igénypont szerinti viasz készítmény, azzal jellemezve, hogy a készítmény 20 - 40 szénatomos paraffinok elegyét tartalmazza, ahol a paraffinok legalább 60 %-a 26-30 szénatomos .
3. Az 1. igénypont szerinti viasz készítmények, azzal jellemezve, hogy a készítmény zsírsavként sztearinsavat, palmitinsavat és/vagy mirisztinsavat tartalmaz.
4. A 3. igénypont szerinti viasz készítmény, azzal jellemezve, hogy a készítmény mintegy 10 - 30 tömeg%-ban zsírsavat tartalmaz.
5. A 4. igénypont szerinti viasz készítmény, azzal jellemezve, hogy az mintegy 60 °C olvadáspontú és 5 °C-kal az olvadáspontja feletti hőmérsékleten mintegy 20 cps viszkozitású viaszt tartalmaz.

t 1 • · 4 4'·· · • ·· · 4· <· 4· ·«
6. Újra feldolgozható,papír kartonból álló dobozok, azzal jellemezve, hogy a papír dobozok az 1-5. igénypont szerinti viasz készítménnyel vannak bevonva.
7. A 6. igénypont szerinti papírdobozok, azzal jellemezve, hogy a dobozok pépesítő berendezésben mintegy 54-72 °C hőmérsékleten 8,0 pH alatti értéken újra pépesíthetők.
8. A 7. igénypont szerinti papírdobozok, azzal jellemezve, hogy az újra pépesítés pH értéke 7,0 alatt van.
9. A 6. igénypont szerinti újra feldolgozható papírdobozok, azzal jellemezve, hogy azok préselt papír kartonból készülnek.
10. A 9. igénypont szerinti papírdobozok, azzal jellemezve, hogy a papír dobozok felületét az 1,5-3 kg/3 nAtömegű 1-5. igénypont szerinti viasz készítménnyel frovonatterl) (átjufr-e^ vonjuk Ée.
11. A 9. igénypont szerinti papírdobozok, azzal jelle* mezve, hogy a préselt papír lapokat mintegy 1 - 2,5 kg/3 m tömegű viasz készítménnyel vonjuk be.
12. Eljárás viasz készítménnyel bevont préselt papírdobozok újrafeldolgozására, ahol a viasz készítmény (1) mintegy 54 és 72 °C közötti olvadáspontú, és 5 ^óC-kal az olvadáspontja feletti hőmérsékleten mintegy 10-200 cps viszkozitású viaszt, és (2) legfeljebb mintegy 30 tömeg%-ban telített vagy telítetlen 8-22 szénatomos zsírsavat tartalmaz, ahol a viasz 20 - 45 szénatomos paraffinok elegyéből áll és ahol a paraffinnak legalább 60 %-a 25 - 32 szénatomos .

• · » · * · · • W · ♦· 9·· «·* • ····«« ···· «« *· 9* ·»

- 14 azzal jellemezve, hogy a viasszal bevont dobozokat mintegy 54 és 72 °C közötti hőmérsékleten 8,0 alatti pH értéken pépesítjük.
13. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a viasszal bevont dobozokat alkálifém- vagy alkáliföldfém-hidroxid vagy -só jelenlétében pépesítjük, ily módon a jelenlévő zsírsavat szappanná alakítjuk, ahol a képződő szappan a jelenlévő viaszt emulgeálja.