KR850000159B1 - 전분을 함유하는 접착제 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전분을 함유하는 접착제

본 발명은 전분, 물 및 알칼리로 조성 되고, 전분 고체를 10-40 중량 % 함유하며, pH 값이 8-13이며, 겔화점(gelpoint)이 52-75℃이며 스테인-홀(stein Hall)점도가 20-120초인 접착제에 관한 것이다. 본 발명은 또한 접착제를 제조하기 위한 방법에도 관련되어 있다. 접착제는 골판지제조시에 페이스트로서 사용하기에 특히 적합하다.

현재, 골판지는 다수의 단계를 포함하는 연속 공정으로 제조되어 왔다. 약간 습윤상태의 종이 웨브(web)를 가열된 주름롤러에 통과시키고, 접착제를 가열된 골판의 한면상의 각 주름의 융기부에 가한다. 즉시 이어서, 제 2 종이 웨브를 열 및 압력하에 접착제가 처리된 골판지의 주름과 접촉시키는 바, 강력한 아교층을 형성하게 된다. 이 골판지는 본 분야에 숙련된 이들에게는 단일면 골판지로 통칭된다.

다른 형태의 골판지는 이중면 골판지로 일컬어진다. 이중면 골판지는 단일면 판지의 주름 융기부상에 접착제를 가하고 융기부상에 제 2 종이 웨브 또는 기질을 가하여 제조된다. 기질은 예컨대, 단일면 판지일 수 있으므로 어떤 두께의 판지도 제조가능하다. 고착공정중에 단일면 골판지가 파괴되는 것을 피하기 위하여 보다 적은 열 및 압력이 사용되어야 하는데, 그럼으로써 보다 요구되는 것은 이에 사용하기 위한 접착제를 제조하는 것이다.

지난 수년동안, 최소한 일부의 전분이 비겔화되고 수성매체에 현탁되는 경우의 전분을 함유하는 접착제가 골판지 제조시에 사용될 수 있음은 공지되어 왔다. 그러나, 비겔화 전분은 수성혼합물에 침전되기 때문에 물에 스스로 현탁되지 않는다. 이하는 대조적으로, 겔화 전분은 물에 쉽게 현탁되며, 이것을 응용한 공지의 스테인-홀 공정에서는 수성 매체에서 전분을 겔화한후 비겔화 전분을 가하여 겔화 전분에 부착되도록 함으로써 수성매체 내에서 현탁을 유지시킨다. 즉, 공지의 접착제는 두개의 상이한 전분 성분을 포함하는 바, 겔화된 것은 비겔화 성분에 대한 담체로서 작용한다.

덴마아크왕국 특허 제125,428호에는 부분적으로 팽창된 즉, 각개 전분낟 알상에는 사실상 파괴가 일어나지 않으나 낟알의 복굴절에는 혹종의 손실이 일어날 수 있을 만할 작은 정도로 부분적으로 겔화된 성분만을 한가지 함유하는 접착제가 기술되어 있다. 이 접착제는 부분적으로 팽창된 전분, 물 및 칼알리로 구성되어 있으며, 전분 고체를 10-40 중량 % 함유하며, pH가 8-13이고, 겔화점이 57℃-72℃이며 스테인-홀 점도가 20-90초임을 특징으로 한다,

현재, 골판지는 200-250m/분까지의 기계속도 및 양질을 위해서는 100-120m/분의 기계속도에서 이들 공지된 접착제로 제조된다. 이들 고도의 기계속도는 접착제가 점성이외에도 매우높은 습윤접착성(wet tack)을 가져야 함을 필요로 한다. 습윤 접착성이라함은 접착제 적용시부터 기질내에나 섬유파열(fibre tearing)이 일어날때까지 경과하는 시간을 의미한다. 골판지 제조시에 기계속도의 증가가 끊임없이 요구되어 왔고, 실제로, 기계는 보다 고속도에서 종이를 처리할 수 있도록 조립되지만, 실제로는 이러한 공지된 접착제로 얻을 수 있는 습윤 접착성은 상술한 속도에서 골판지의 생산 속도를 제한한다.

본 발명에 따라서 본 발명자들은 접착제의 습윤 접착성이 가해진열, 압력 및 접착제의 겔화속도에 달려있음을 알게되었다. 겔화속도라 함은 전용 온도에서 접착제의 규정점성이 섬유파열이 일어나는 점성까지 증가되는 속도를 의미한다. 주어진 기계에가해지는 열 및 압력은 일정하므로, 접착제의 겔화 속도가 습윤 접착성을 결정하며 골판지의 생산속도를 결정한다.

완전히 겔화된 성분이 실제적으로 접착제의 습윤 접착성에 공헌하지 않는다는 예전의 가정에 반하여, 완전히 겔화된 전분을 부분적으로 팽창된 전분 한가지만을 함유하는 접착제에 가함으로서 크게 증가된 겔화속도 및 습윤 접착성을 지닌 접착제가 얻어질 수 있음을 놀라웁게도 발견하였다.

이는, 전분, 물 및 알칼리로 구성되고, 전분 고체를 10-40 중량 % 함유하며 pH 값이 8-13이고 겔화점이 52-72^oC이며, 스테인 홀 점도가 20-120호인 접착제에 있어서 완전히 겔화된 전분 및 부분 팽창된 전분이 0.2 : 100-2 : 1의 중량비로 구성됨을 특징으로 하는 본 발명의 접착제로서 달성된다.

접착제의 겔화속도는 표준 브라벤더(Brbander) 점도계로 측정하고 분에 대한 브라벤더 단위(Bu/분)로 나타낸다. 통상의 접착제는 단지 2,000Bu/분까지의 겔화 속도를 얻을 수 있으며, 2,500Bu/분까지가 조심스러운 실험실 작업에 의해 얻어질 수 있다. 이와는 달리 2,500-10,000Bu/분의 겔화 속도가 본 발명의 접착제로 달성되었으며 약 15,000Bu/분까지 달성될 수 있음이 예견되었다.

본 발명의 접착제는 부분팽창된 전분을 함유하는 이미 제조된 일종 성분 접착제에 완전히 겔화된 전분의 분말을 가하고, 분말을 충분히 분산시켜 균질 혼합물을 제조함으로서 생산할 수 있다. 분말은 10-40 중량 %의 전분 고체의 전체함량 및 0.2 : 100-2 : 1의 완전히 겔화된 전분 및 부분적으로 팽창된 전분 중량비를 제공할 정도의 량으로 가한다.

접착제(a) 임의로 산 또는 염기의 존재하에, 0.02-25중량 %의 비겔화 전분 및 물의 혼합물을 전분이 완전히 겔화될때까지 20-100℃의 온도로 유지하고 (b) 0.2 : 100-2 : 1의 완전히 겔화된 전분 대 비겔화된 전분 중량비로 총 10-40 중량 %의 전분체를 혼합물이 함유하도록 비겔화 전분 및 임의의 물을 가하고, pH을 8-13으로 조절한 후 스테인-홀 점도가 25-130호에 도달할때까지 혼합물의 온도를 20-75℃로 유지하고 (c) 혼합물의 겔화점이 52-75℃가 될 정도의 량으로 반응 억제제를 가함을 특징으로 하는 본 발명의 방법에 의해 특히 유리하게 제조될 수 있다.

본 방법은 단지 일종의 출발물질 즉 비겔화 전분을 사용하므로서 각 성분에 대한 분리조를 제공할 필요가 없은 잇점이 제공된다. 더우기, 이는 혼합물 중의 두 성분의 완전한 균질분산액을 확고하게 된다.

두번째 잇점은 본 발명 방법의(a) 단계를, 완전히 겔화된 전분 분말을 (b) 단계에 가함으로서 대체시켜 달성될 수 있다.

본 발명의 접착제는 접착제 및/또는 방부제와 공지된 방법으로 혼합될 수 있다. 상술한 약제는 본 발명방법의 모든 단계에서 가할 수 있다.

다음 실시예에 사용된 전분 형태는 옥수수 전분이지만, 소맥, 감자, 라피오키(tapioca) 및 유사한 형태의 전분이 동일하게 유용하다. 상술한 형태의 전분은 변화되지 않거나 예컨데 산화, 산성변화, 효소변화 또는 화학적으로 유도된, 즉 전분 에스테르 및 에스테르와 같이 화학적으로 변화될 수 있다.

(c) 단계의 반응 억제제는 전분 팽창시에 요구된 바와는 상이하도록 반응 혼합물을 특성을 야기시키는 첨가 또는 변화로 실제 구성될 수 있다. 이러한 점에서 본 발명자들은 붕사, 명반, 기타 산물질, 냉수 또는 얼음이 특히 유효한 반응억제제임을 알게 되었다.

다음 실시예에서 스테인-홀 점도가 38-43℃에서 표준 스테인-홀컵으로 측정하고, 점도는 초로 표시하였다. 스테인-홀 컵은 100ml의 접착제가 좁은 구멍을 통하여 두 개의 판 사이로 통과하는데 걸리는 시간을 측정하는 점도계이다. 상온에서 증류수는 15초 내에 두 면 사이를 통과한다.

상술한 바와 같이 겔화속도는 표준 브라벤더(Brabender)점도계에서 측정하고 겔화 속도는 Bu/분으로 표시하였다. 브라벤더 장치는 온도 및 또는 시간의 함수로서 점도를 측정한다. 얻어진 점도가 다른 형태의 점도 측정기구의 것과 상응하지 않음을 알게 되었다.

실시예에 사용된 염기는 수산화나트륨이지만, 수산화칼륨 또는 기타 염기성 물질이 동일하게 유용하다.

본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

15g의 비변성 옥수수 전분과 160ml의 물의 혼합물을 95℃까지 가열하였다. 전분이 완전히 겔화된지 10분 후 480ml의 냉수 및 205g의 비변성 옥수수전분을 가하였다. 이현탁액을 25℃에서 40ml 수중의 NaOH 4g과 혼합하였다. 혼합물을 교반하고 15분간 반응시킨 후 3g의 봉산을 가하여 15분 후 준비된 혼합물을 교반하였다. 결과의 접착제는 50 S의 스테인-홀 점도, 65℃의 겔화점, 11.9의 pH값 및 3,400Bu/분의 겔화속도를 갖는다.

[실시예 2]

본 실시예에서 완전히 겔화된 옥수수 전분 분말의 용도를 설명하였다.

5g의 완전히 겔화된 옥수수 전분 및 95g의 비변성 옥수수 전분의 혼합물을 310g의 물과 38℃의 온도에서 혼합하였다. 이 현탁액을 54℃의 온도에서 30g의 NaOH을 함유하는 60g의 물과 혼합하였다. 혼합물을 교반하고 약 15분동안 반응시키고, 2g의 붕산을 가한 후 혼합물을 15분간 교반하였다. 결과의 접착계는 52S의 수레인-홀 점도, 62℃의 겔화점, 및 4,200Bu/분의 겔화 속도를 가졌다.

얻어진 접착제는 150g/m²의 라이너/112/ m²의 세로홈/110g/m²의 실험라이너/112 g/m²의 세로홈/150g/m²의 라이너로 구성된 판지 제조시에 사용되고, 기계속도는 58℃ 겔화점과 1,800Bu/분의 겔화속도를 갖는 통상적인 "NO-CARRIER" 접착제와 비교하여 69%로 증가시킬 수있다.

[실시예 3]

본 실시예는 완전히 겔화된 전분과 함께 방부제 및 접착제의 용도를 설명한 것이다.

73ml의 물, 0.5g의 % 포르말린, 0.05g 의 붕산 및 7g의 옥수수 전분 혼합물을 95^oC까지 가열하였다. 전분이 완전히 겔화된지 10분후, 218ml 의 냉수 및 93g의 옥수수 전분을 가하였다. 현탁액을 25^oC에서 160ml 수중의 2g NaOH와 혼합한였다. 혼합물을 교반하고 15분간 반응시킨 후, 1g의 붕산을 가하고 15분 후 준비된 혼합물을 교반하였다. 결과의 접착제는 60S의 스테인-홀 점도, 66℃의 겔화점, 12의 pH값, 3,000Bu/분의 겔화속도를 갖는다.

얻어진 접착제는 175g/m²의 라이너/12g/m²의 세로홈/127g/m²의 세로홈 127g/m². 세로홈/175g/m²의 라이너로 구성된 판지제조시 사용하였으며 기계속도는 57^oC의 겔화점 및 1,600Bu/분의 겔화속도를 갖는 통상적인 "NO-CARIER" 접착제와 비교하여 38% 증가시킬 수 있다.

[실시예 4]

본 실시예는 공정종료시 완전히 겔화된 전분의 용도를 설명한 것이다.

100g의 비변성 옥수수전분 및 40^oC에서 310ml물의 혼합물을 52^oC에서 60ml수중의 2.9g NaOH와 혼합시켰다. 혼합물을 교반하고 30분간 반응시켜, 1.7g의 붕산, 0.7g의 포르말린 및 2.5g의 완전히 겔화된 옥수수전분을 가한지 20분 후에 준비된 혼합물을 교반하였다. 결과의 접착제는 60S 의 스테인-홀 점도, 63^oC의 겔화절, 12.2pH값 및 4,600Bu/분의 겔화속도를 갖는다.

[실시예 5]

본 실시예는 높은 겔화점을 갖는 접착제 제조를 설명한 것이다.

0.5g의 완전히 겔화된 옥수수전분 및 100g의 비변성 옥수수전분의 혼합물을 39℃의 온도에서 310ml의 물과 혼합하였다. 이 현탁액을 53℃의 온도에서 2.9g의 NaOH를 함유하는 60g의 물과 혼합하였다. 혼합물을 교반하고 20분간 반응시켜 1.7g붕산, 0.7g의 포르말린, 14.5g의 완전히 겔화된 옥수수전분 및 5.6g의 구연산을 가한지 30분 후에 준비된 혼합물을 교반하였다. 결과의 접착제는 85S의 스테인-홀 점도, 75℃의 겔화점 및 3,900Bu/분의 겔화속도를 갖는다.

[실시예 6]

본 실시예는 변성 전분의 용도를 설명한 것이다.

15g의 산화된 옥수수전분 및 160ml의 물의 혼합물을 95℃까지 가열하였다. 전분이 완전히 겔화된 10분후에 480ml의 냉수 및 205g의 비변성 옥수수전분을 가하였다. 이 현탁액을 25℃에서 40ml 수중의 4.5g NaOH와 혼합하였다. 혼합물을 교반하고 25분간 반응시켜 3g의 붕산을 가한지 30분 후 준비된 혼합물을 과반하였다. 결과의 접착제는 62S 의 스테인-홀 점도, 62℃의 겔화점 12의 pH 값 및 3,300Bu/분의 겔화 속도를 가졌다.

[실시예 7]

본 실시예는 낮은 겔화점을 갖는 접착제 제조를 설명한 것이다.

15g의 완전히 겔화된 옥수수전분 및 20℃의 온도에서의 160ml물의 혼합물을 46℃에서 480ml의 물 및 205g의 비변성 옥수수전분과 혼합하였다. 이 현탁액을 30℃에서 40ml 수중의 4.5g의 NaOH와 혼합하였다 혼합물을 10분간 반응시키고 3g의 붕산을 가하여 20분 후 준비된 혼합물을 교반하였다. 결과의 접착제는 70S 의 스테인-홀 점도, 55℃의 겔화점 12.2의 pH값 및 2,400Bu/분의 겔화속도를 가졌다.

[실시예 8]

본 실시예는 특히 높은 겔화속도를 갖는 혼합물의 제조를 설명한 것이다.

100g의 비변성 옥수수전분 및 38℃에서 310ml물의 혼합물을 55℃에서 60ml 수중의 2.9g NaOH와 혼합하였다. 혼합물을 교반하고 20분간 반응시켜 1.7g의 붕산, 0.7g의 포르말린, 5g의 완전히 겔화된 옥수수전분 및 4.3g의 구연산을 가한지 25분 후 준비된 혼합물을 교반하였다. 결과의 접착제는 51S 의 스테인-홀 점도, 75℃의 겔화점, 11.9g의 pH값 및 7,100Bu/분의 겔화속도를 가졌다.

[실시예 9]

본 실시예에서는 완전히 겔화된 옥수수전분 0.2g과 비변성 옥수수전분 100g의 혼합물을 45℃의 물 400g과 혼합하였다. 이 현탁액을 65℃ 온도에서 2g의 NaOH을 함유하는 60g의 물과 혼합하였다. 혼합물을 교반하고 약 20분 동안 반응시키고, 1.8g의 붕산을 가한 후 혼합물을 15분간 교반하였다. 결과의 접착제는 75S 의 스테인-홀 점도, 70℃의 겔화점 및 2,600Bu/분의 겔화속도를 가졌다.

[실시예 10]

본 실시예에서는 비변성 옥수수전분 30g과 40℃의 물 93g의 혼합물에 NaOH 0.9g을 함유하고 있는 60℃의 물 18g을 가하였다.

혼합물을 교반한 후 10분간 반응하게 하고 나서 붕산 0.5g을 가한 다음 10분간 교반하였다. 이 혼합물을 30℃의 물 610g, 구연산 1g 및 완전히 겔화된 옥수수전분 60g을 가하여 혼합하였다. 결과의 접착제는 120S 의 스테인-홀 점도, 71℃의 겔화점, 8.4의 pH값 및 2,500Bu/분의 겔화속도를 가졌다.

Claims (1)

1. 전분, 물 및 알칼리로 조성되고, 전분고체를 중량비로 10 내지 40% 함유하며, pH값이 8 내지 13이며, 겔화점이 52 내지 75℃이며 스테인-홀 점도(粘度)가 20 내지 120초인 접착제에 있어서, 상기 전분이 0.2 : 100 내지 2 : 1의 중량비로 완전히 겔화된 전분과 부분적으로 팽창된 전분으로 구성됨을 특징으로 하는 접착제.