NL8700330A

NL8700330A - Werkwijze voor het watervast maken van zetmeelbindmiddelen.

Info

Publication number: NL8700330A
Application number: NL8700330A
Authority: NL
Original assignee: Avebe Coop Verkoop Prod
Priority date: 1987-02-11
Filing date: 1987-02-11
Publication date: 1988-09-01
Also published as: EP0278582A3; FI880481A0; KR880010083A; EP0278582A2; US4873147A; FI880481A; JPS63227891A; NO880548L; NO880548D0

Description

* i * , 4 VO 9046

Uitvinders :-Johannes Jacobus Jansen -Bernardus Hendricus Franciscus Mossou __ -Hans Poort ___________________

Titel: Werkwijze voor het watervast maken van zetmeel-_bindmiddelen .________

De uitvinding heeft betrekking op werkwijzen voor het aanbrengen van watervaste zetmeellagen op dragers (substraten) . Volgens de uitvinding zijn de watervastmakende middelen of katalysatoren die de reactie van de watervastmakende 5 middelen met de zetmeelmoluculen kunnen katalyseren in de op het substraat aan te brengen waterige zetmeeldispersies aanwezig in de vorm van microcapsules. Na het aanbrengen van de zetmeeldispersie op het substraat worden de microcapsules ontsloten, waardoor het watervastmakende middel 10 kan gaan reageren met de aanwezige zetmeelmoleculen. Aldus kunnen watervaste zetmeellagen verkregen worden.

Zetmeeldispersies worden o.a. toegepast als bindmiddel in kleefstofcomposities en strijkmassa's voor papier. Na verdamping van het grootste gedeelte van het water wordt 15 een gedroogde zetmeellaag verkregen welke de bestanddelen van het eindproduct met elkaar verbindt. Bij de toepassing van zetmeélproducten in bovengenoemde toepassingen bestaat in een aantal gevallen het bezwaar, dat da aangebrachte en gedroogde zetmeellaag niet waterbestendig (watervast) 20 is. Onder invloed van vocht en water valt de gevormde binding na korte tijd uit elkaar.

Er is een aantal methoden bekend om zetmeelbindmiddelen te vervaardigen die, nadat zij op het dragermateriaal zijn aangebracht en zijn gedroogd, bestand zijn tegen de inwer-25 king van water. De belangrijkste methode om zetmeelbindmiddelen waterbestendig te maken is de toevoeging van een reactieve komponent (onoplosbaarmakend middel, watervast-makend middel, verknopingsmiddel) aan de zetmeeldispersie.

Nadat de zetmeeldispersie op het substraat is aangebracht D7f: Γ ; v ' ê» -2- ï \ i kan door reactie van het onoplosbaarmakend middel met de zetmeelmoleculen de gewenste watervastheid verkregen worden. De vervaardiging van watervaste zetmeellagen omvat in het algemeen de volgende 3 fasen: 5 a) Het aanmaken van de kleefstofcompositie of strijkmassa (in het vervolg ook aangeduid als composities) bestaande uit zetmeel, water, het watervastmakende middel en eventueel nog andere componenten (katalysator, pigment, dispergeer-middel).

' 10 b) Het aanbrengen van een laag van de kleefstofcompositie tussen 2 substraten of van de strijkmassa op een substraat (in het algemeen papier en/of karton).

c) Het drogen van de aangebrachte laag waarbij door reactie van het onoplosbaarmakend middel met de zetmeelmoleculen 15 een waterbestendige zetmeellaag verkregen wordt.

Onoplosbaarmakende middelen die in dit verband toegepast kunnen worden zijn glyoxaal, ureum-formaldehyde-harsen, melamine-formaldehyde-harsen, keton-formaldehyde-harsen en phenol-formaldehyde-harsen. Deze watervastmakende midde-20 len hebben elk hun specifieke bezwaren met betrekking tot geur, toxicologie, pH-condities (nodig voor het verkrijgen van voldoende watervastheid), mate van watervastheid en verkleuring van het dragermateriaal.

Een algemeen bezwaar van de hiervoor beschreven metho-25 den is het probleem van de houdbaarheid (pot-life) van de kleefcomposities en strijkmassa's alvorens deze op het substraat wordt aangebracht. Voordat deze composities op het dragermateriaal worden aangebracht moeten zij gedurende een bepaalde tijd houdbaar zijn. Het gevaar is namelijk 30 aanwezig dat, door voortijdige reacties tussen het onoplosbaarmakend middel en de zetmeelmoleculen, de composities in ongewenste mate in viscositeit gaan toenemen. Deze & 7 fi \ -v *" f- t* * ü ,'· - i a -3- viscositeit kan zo hoog worden dat de composities door de machines, die deze producten op het substraat moeten brengen, niet meer verwerkt kunnen worden. De houdbaarheid wordt met name beïnvloed door de pH, de temperatuur, de 5 aard en concentratie van het onoplosbaarmakend middel en door de aard en concentratie van het zetmeelproduct. Soms is het noodzakeiijke zetmeelproducten met zeer lage viscositeit en/of lage zetmeelconcentraties toe te passen. Ook. kan het nodig zijn om de pH-waarde van het bindmiddel 10 zodanig in te stellen, dat geen optimale watervastheid van de aangebrachte en gedroogde zetmeellaag verkregen wordt. Verder kunnen zeer geschikte combinaties van bepaalde zetmeelderivaten met bepaalde watervastmakende middelen niet toegepast worden, omdat hun gelijktijdige aanwezig-15 heid de houdbaarheid (pot-life) van de nog op een substraat aan te brengen composities te sterk beperkt.

De uitvinding verschaft een werkwijze voor het verkrijgen van watervaste zetmeellagen op dragermaterialen waarbij het probleen van de houdbaarheid (pot-life) van de nog 20 aan te brengen composities niet of in veel geringere mate optreedt. Onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aanbrengen van watervaste zetmeellagen op substraten waarbij men een waterige zetmeeldispersie, die een watervastmakend middel bevat, op het substraat 25 aanbrengt en vervolgens droogt, met het kenmerk dat het watervastmakend middel of een katalysator die de reactie van het watervastmakend middel met de zetmeelmoleculen kan katalyseren in de zetmeeldispersie aanwezig is in de vorm van microcapsules en dat men, na het aanbrengen van 30 de zetmeeldispersie op het substraat, door het ontsluiten van de microcapsules het watervastmakend middel laat reageren met de zetmeelmoleculen.

Onder zetmeel worden hier behalve natief zetmeel ook 6: · ':r s

V

t * -4- de gemodificeerde zetmelen verstaan zoals de laag-visceuze zetmelen (geoxideerd, gedextrineerd, zuur-afgebroken, enzymatisch-afgebroken), de zetmeelesters, de zetmeelethers , de verknoopte zetmelen, de koud-zwelbare zetmelen en de 5 gemodificeerde zetmelen die door combinaties van genoemde modificaties zijn verkregen. Als uitgangsmateriaal kunnen diverse zetmeelsoorten toegepast worden zoals aardappelzetmeel, maïszetmeel, tarwezetmeel, tapiocazetmee1 en waxy-maiszetmeel. De eigenschappen van de diverse zetmeel-10 soorten zijn beschreven door J.J.M. Swinkels in Starch/Starke, 37, (1985) , Nr. 1, p. 1-5.

Microcapsulering is het omhullen (inkapselen) van vloei-stofdruppeltjes of kleine vaste deeltjes met een polymeer materiaal waarbij microscopisch kleine capsules verkregen 15 worden. Voor de vervaardiging van deze microcapsules zijn speciale technieken ontwikkeld zoals sproeidrogen, het polymeriseren op grensvlakken, drageren, vacuumcapsulering, capsulering in gefluidiseerde toestand en coacervatie. Natuurlijke en synthetische polymeren kunnen worden toege-20 past als wandmateriaal voor de microcapsules zoals arabische gom, gelatine, zetmeelprodukten, was, glas, polyacrylaten, polyamide, ethylcellulose, cellulose-acetaat, polystyreen, polyethyleen, polyepoxiden, polyurethaan, polyvinylalcohol en polyvinylacetaat.

25 Bij de werkwijze volgens de uitvinding worden micro capsules toegepast waarin watervastmakende middelen aanwezig zijn. Voorbeelden van deze middelen zijn glyoxaal, reactie-producten van glyoxaal en ureum, ureum-formaldehyde-harsen, melamine-formaldehyde-harsen, keton-formaldehyde-harsen, 30 phenol-formaldehyde-harsen, zouten van drie- of meerwaardige metalen (bijvoorbeeld aluminiumzouten, zirconiumzouten) en verknopingsmiddelen zoals natriumtrimetafosfaat. Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan men echter ook p 7 0 r. ” ft y * V V V '.· -5- é microcapsules toepassen waarin een katalysator aanwezig is die, na het ontsluiten van de microcapsules, in staat is om de reactie van het watervastmakende middel met de zetmeelmoleculen te katalyseren. Voorbeelden van geschikte 5 katalysatoren zijn zuren, basen of zouten, die door het instellen van de optimale pH-waarde of anderszins de reactie tussen het watervastmakende middel en de zetmeelmoleculen mogelijk maken of bevorderen. Het capsuleringsmiddel moet zodanig van aard zijn dat geen reactie optreedt met het 10 gecapsuleerde watervastmakende middel of de gecapsuleerde katalysator.

Volgens de uitvinding worden de microcapsules ontsloten nadat de kleefstofcompositie of strijkmassa op het drager-materiaal is aangebracht. De ontsluiting van de micro-15 capsules kan op diverse manieren geschieden. Hierbij wordt de capsulewand chemisch, enzymatisch, fysisch (hitte, oplossen) of mechanisch (druk) ontsloten, waardoor het ingekapselde watervastmakende middel of de ingekapselde katalysator vrijkomt. Daarna kan het watervastmakende middel reageren 20 met de zetmeelmoleculen.

Bij een uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding wordt eerst een kleefstofcompositie of strijkmassa samengesteld die bestaat uit een zetmeelproduct, water, een watervastmakend middel in de vorm van microcapsules 25 en eventueel nog andere componenten. Doordat het watervastmakend middel door de capsulewand is afgeschermd van de zetmeelmoleculen treedt geen voortijdige reactie op tussen deze 2 componenten van de compositie. Hierdoor wordt een compositie verkregen met een zeer goede houdbaarheid (pot-30 life). Vervolgens wordt de compositie op het dragermateriaal of tussen .2 substraten aangebracht en daarna gedroogd.

Vóór, tijdens of na de droging worden de microcapsules # “ (\ r \ r Λ w / ii V yj J v’ * -6- i * ontsloten waardoor het watervastmakende middel vrij komt en kan reageren met de zetmeelmoleculen. Door deze reactie wordt de gewenste watervaste zetmeellaag verkregen. Bij een andere uitvoering van de werkwijze volgens de uitvin-5 ding wordt een kleefstofcompositie of strijkmassa samengesteld die bestaat uit een zetmeelproduct, water, een water-vastmakend middel (ongekapsuleerd) , een katalysator in de vorm van microcapsules en eventueel nog andere componenten. Doordat de katalysator door de capsulewand is afge-10 schermd van het watervastmakend middel en de zetmeelmole-culen, treedt geen voortijdige reactie op tussen deze 2 componenten. Hierdoor worden composities verkregen met een zeer goede houdbaarheid. Vervolgens wordt de compositie op het dragermateriaal of tussen 2 substraten aangebracht 15 en daarna gedroogd. Vóór, tijdens of na de droging worden de microcapsules ontsloten waardoor de katalysator vrij komt en de reactie tussen het watervastmakend middel en de zetmeelmoleculen mogelijk maakt of versnelt. Aldus kan een watervaste zetmeellaag verkregen worden.

20 De zetmeel bevattende composities van deze uitvinding kunnen worden toegepast voor de vervaardiging van watervast gestreken papier en van watervaste lijmverbindingen bij de productie van bijvoorbeeld golfkarton, gelamineerd papier, gelamineerd karton en papieren zakken. De werk-25 wijze volgens de uitvinding kan met voordeel in al die gevallen toegepast worden, waarbij het gewenst is dat de viscositeit van de kleefstofcompositie of strijkmassa gedurende lange tijd nagenoeg stabiel blijft.

Een uitvoeringsvorm van de uitvinding is de vervaar-30 diging van watervast gestreken papier waarbij men fosfor-zure zetmeelesters onoplosbaar maakt met behulp van drie-of meerwaardige metaalionen (bijvoorbeeld aluminiumionen).

£ *7 es <', ï P / i; · . λ; t -7- ί

Zetmeelfosfaten reageren zeer goed met aluminiumionen.

Het is echter niet goed mogelijk om aluminiumzouten op te nemen in de strijkmassa, omdat de aluminiumionen onmiddellijk reageren met het zetmeelfosfaat. Daardoor 5 neemt de viscositeit van de strijkmassa zo sterk toe, dat deze niet meer door de machines op het papier gebracht kan worden. De houdbaarheid (pot-life) van een strijkmassa waarin zowel zetmeelfosfaat als oplosbare aluminiumzouten aanwezig zijn is voor industriële toepassing te gering.

10 De zeer gunstige combinatie van zetmeelfosfaten en aluminiumionen kan alleen toegepast worden volgens een tweebads-procedee waarbij men eerst een oplossing van het 2etmeel-fosfaat op het papier brengt en pas daarna een oplossing die het aluminiumzout bevat. Dit tweebadsprocedee is echter 15 voor de practijk te omslachtig.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan men een geschikt aluminiumzout in gecapsuleerde vorm opnemen in een strijkmassa waarin tevens zetmeelfosfaat aanwezig is.

Door de gecapsuleerde vorm reageren de aluminiumionen niet 20 met de zetmeelfosfaatmoleculen waardoor de houdbaarheid (pot-life) van de strijkmassa aanzienlijk is. Nadat de strijkmassa op het papier is aangebracht, worden de micro-capsules ontsloten, waardoor de aluminiumionen vrij komen en kunnen reageren met het zetmeelfosfaat. Aldus kan een 25 watervast gestreken papier verkregen worden. De ontsluiting van de microcapsules kan gerealiseerd worden door mechanische druk uit te oefenen op het papier bijvoorbeeld by kalanderen.

De beschreven werkwijze heeft het voordeel dat men slechts met één bad behoeft te werken.

t' .< · » «·> /·,

Claims

1. Werkwijze voor het aanbrengen van watervaste zetmeel-lagen op substraten waarbij men een waterige zetmeeldispersie, die een watervastmakend middel bevat, op het substraat aanbrengt en vervolgens droogt, met het k e n- 5. e r k, dat het watervastmakend middel of een katalysator ' die de reactie van het watervastmakend middel met de zetmeel- moleculen katalyseert in de zetmeeldispersie aanwezig is in de vorm van microcapsules en dat men, na het aanbrengen van de zetmeeldispersie op het substraat, door het ontslui-10 ten van de microcapsules het watervastmakend middel laat reageren met de zetmeelmoleculen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat men watervaste lijmverbindingen aanbrengt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het 15. e n m e r k, dat men watervast gestreken papier vervaardigt .

4. Werkwijze volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat men een fosforzure zetmeelester als zetmeelproduct en een aluminiumzout als watervastmakend 20 middel toepast.

5. Substraat voorzien van een volgens conclusies 1-4 verkregen watervaste zetmeellaag. 870^;"" »· *. 'iC *»· "... ♦'