NO152564B - Stivelseslim som er ufoelsomt overfor trykkfarver - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et stivelseslim som er ufølsomt overfor trykkfarver, egnet for fremstilling av bølgepapp, omfattende en stivelseskomponent og vaskevann fra fleksografiinstallasjoner.

Stivelseslim generelt tilveiebringes ved å anvende en av tre kjente metoder hvor den første, nemlig Stein-Hall-metoden, benytter en blanding av en suspensjon i vann av gela-tinert (kalt "primær") og en stivelsesmelk (kalt "sekundær"), hvor den gelatinerte stivelsen i suspensjonen tjener som "bærer" for stivelseskornene i melken.

Ifølge den annen fremgangsmåte benytter man en stivelsesmelk hvor kornene underkastes en partiell gelatinering og som derfor overflødiggjør a<nv>endelsen av en bærer; disse lim betegnes vanligvis som "ikke-bærende".

I henhold til den tredje metode benytter man en enkel dispersjon i vann av produktet som er klar for anvendelse og disse produkter omfatter minst en del som er oppløselig i kaldt vann (som f.eks. består av et stivelsesprodukt, karboksy-metylcellulose eller polyvinylalkohol), en del kornformet stiv-i else og en del av et alkalisk middel.

Fleksografi er en trykkemetode som vanligvis benyttes for å betrykke bølgepap og hvor man benytter trykkfarver hvis sammensetning er komplisert, hvor hovedbestanddelene er farvestoffer, oppløsningsmidler, overflateaktive midler og

i andre.

Videre reiser vaskevannet fra vasking av installa-sjonene (kar og presse) for fleksografitrykking og som benytter fleksografifarger, alvorlige problemer fra et forurensnings-synspunkt og som ikke kan reguleres uten en annen form for prosess.

Anvendelsen av en rensestasjon synes ikke å være hensiktsmessig med det volum og den konsentrasjon man har i vannet som skal behandles (konsentrasjon i størrelsesorden 1 til 3%). Det er på den annen side klart at selv om bedriften

> hadde en rensestasjon, vil ikke denne være effektiv i de fleste tilfeller når det dreide seg om vaskevann fra trykkemaskiner som hadde benyttet fleksografifarver, siden disse er meget forskjellige fra hverandre og det er meget vanskelig å forutse re-

aksjonene på vaskevannet ved rensestasjonen.

På grunn av disse faktorer er det allerede foreslått å tilføre vaskevannet som inneholder fleksografifarver til de lim som skal benyttes for fremstilling av bølgepapp, det kan resirkuleres etter fleksografitrykkingen og denne mulighet vil i denne henseende avhenge av farveparameteren.

Det er påvist at selv om en relativt stor prosent-andel av trykkfarvene er forenelige med stivelseslim for bølgepapp, vil en del av dem ha egenskaper som medfører en stor grad av uforenelighet og de vil virke på en ugunstig måte med hensyn til gelatineringen og følgelig på viskositeten på limet.

For å illustrere disse ulemper har man fremstilt lim for bølgepapp med dobbel overflate. Denne betegnelsen "lim for dobbel overflate" benyttes om et spesiallim for liming av et annet lag eller papir på et system som består av riller-overtrekk som på forhånd er smalet.

Disse lim er fremstilt etter Stein-Hall-metoden

som består av å fremstille en "bærer" ved å gelatinere en stivelsesdel med soda for deretter å tilsette vann, råstivel-se og boraks.

I praksis blander man 450 1 vann og 50 kg mais-stivelse som man oppvarmer til en temperatur på 45°C før man tilsetter 9 kg soda, hvor denne mengde gjør det mulig å gelatinere stivelsen.

Blandingen omrøres i 15 minutter hvoretter man tilsetter i denne rekkefølge:

vann 700 liter

stivelse 250 kg

boraks 6 kg

Blandingen omrøres i 15 minutter hvoretter man tilsetter 35 kg fleksografifarve, noe som tilsvarer 5% vann i den andre del.

Trykkfarven er for standardiseringsformål på forhånd bragt til en viskositet på 20 sekunder målt ved Ford-snitt nr. 4 .

For de forskjellige preparater med forskjellige far-

ver måler man:

- Lory-viskositenten (strømnlngsviskositet med et apparat fra Braive Instruments) - Brookfield-viskositet (skjæringsviskositet målt med et Brookfield RVF-viskosimeter - gelatineringspunktet bestemt ved en Brabender-viskosigraf, hvor den siste måling besto i å varme opp preparatet i viskosigrafen og måle temperaturen hvor råstivelsen i den andre del gelatineres, hvor dette fører til en rask økning av viskositeten.

Resultatene med elleve fleksografifarver er gjengitt i tabell I.

Det fremgår av tabellen at alle trykkfarvene har en svært dårlig innvirkning på gelatineringspunktet. De forstyrrer det flere ganger vesentlig og alltid i retning av en økning.

Flere trykkfarver har innvirkning på viskositeten. Fordi imidlertid vaskevannet med trykkfarver er blandinger, vil i praksis alltid minst en farve være ugunstig for viskositeten .

På grunn av disse ulemper har brukerne av fleksografifarver i praksis oppgitt forsøket på å benytte vaskevannet i stivelseslimet.

For å overvinne de nevnte vanskeligheter, har man allerede foreslått før man benytter vaskevannet i limene å fjerne de skadelige bestanddeler i trykkfarvene ved en utfnok-king med etterfølgende fjerning ved filtrering.

Slike fremgangsmåter er vanskelige og krever vesentlig anvendelse av materiell, noe som har ført til at slike forsøk bare delvis er gjennomført av brukerne.

Oppfinnelsen har til formål å unngå disse ulemper

og tilveiebringe stivelseslim som er ufølsomme overfor trykkfarver og som gjør det mulig å benytte vaskevann fra flekso-graf imaskiner i lim for bølgepapp uten at dette medfører ge-nerende forandringer i gelatineringspunktet og viskositet på det tilveiebragte lim.

Det er nå blitt funnet at dette mål kan oppnås

ved å benytte et middel fra gruppen som omfatter salter og oksyder av Ca, Mg, Mn, Ni, Co, Cr, Fe +, og likeledes siliko-aluminateT , aktivt kull, sementer og silikater, benyttet under normale pH-betingelser for limet.

I henhold til dette omfatter foreliggende oppfinnelse et stivelseslim som er ufølsomt overfor trykkfarver, egnet for fremstilling av bølgepapp, omfattende en stivelseskomponent og vaskevann fra fleksografiinstallasjoner, og dette lim karakteriseres ved at det inneholder minst ett tilsetningsmiddel valgt blant salter og oksyder av Ca, Mg, Mn, Ni, Co, Cr, Fe^+, silikoaluminater, aktivt kull, sementer og silikater, idet mengden av tilsetningsmiddel når det ikke er silikat, er fra 0,01 til 10 og fortrinnsvis 0,05 til 5 vekt-% i forhold til summen av mengden av stivelse og tilsetningsstoff, og mengden av tilsetningsmiddel når det er silikat er mellom 0,01 og 49, fortrinnsvis mellom 0,05 og 20 vekt-% i forhold til summen av mengden stivelse og silikat, og eventuelt et alkalimetallhydroksyd.

Fremgangsmåten for fremstilling av stivelseslim for bølgepapp under anvendelse av vaskevann fra fleksografiinstal-las joner omfatter at man tilfører enten til produktene som skal brukes til fremstilling av limet og spesielt stivelse, eller til vaskevannet fra fleksografiinstallasjonene, eller til bæreren eller stivelsesmelken som skal blandes med bæreren før vaskevannet tilføres under de normale pH-betingelser for det lim som skal fremstilles, på den ene side minst ett av midlene fra gruppen som er definert ovenfor og, på den annen side,

i eventuelt et alkalimetallhydroksyd, hvor mengden middel og alkalimetallhydroksyd velges slik at man unngår de ulemper som er nevnt ovenfor.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i den følgende beskrivelse og i eksemplene som vedrører spesielle foretrukne utførelser.

i

Mengden tilsetningsmiddel varierer som en funksjon av midlenes art og innholdet av farve i vaskevannet fra flekso-grafimaskinene.

I forhold til den mengde stivelse som benyttes for fremstilling av limet, utgjør midlet, bortsett fra silikatene,

i

0,01 til 10 vekt-% og fortrinnsvis mellom 0,05 og 5 vekt-%.

Når det dreier seg om silikatet, utgjør de 0,01 til 49%, og fortrinnsvis 0,05 til 20%, og nærmere bestemt 0,1 til 6 vekt-% beregnet av summen av mengden stivelse og silikat som benyttes.

)

I de tilfeller hvor det er nødvendig å benytte et alkalimetallhydroksyd samtidig med tilsetningsmidlet, velges mengden alkalimetallhydroksyd tilstrekkelig til å korrigere avviket i gelatineringspunkt; det er nødvendig å korrigere etter avviket når det opptrer fordi det kan forandre limets egenskap-i

er og hastigheten i fremstillingsmaskinene for bølgepapp som benytter limet.

Det skal påpekes at når det dreier seg om et tilsetningsmiddel i form av natrium; kalium- eller kalsiumsilikater er det ikke nødvendig å tilsette alkalimetallhydroksyder. Videre er ikke den øvre grense for mengden silikater som benyttes kritisk og et overskudd av silikater er ikke ugunstig.

Tilsetningsmidlene tilsettes til komponentene for fremstilling av limet, spesielt til stivelsen (melk eller bærer) eller til vaskevannet som sirkuleres i form av en væske eller i form av faste stoffer.

Natrium-, kalium- og/eller kalsiumsilikatet kan benyttes i form av pulvere eller i form av en væske.

Det kan således tilsettes stivelsen eller til "bæreren" eller til "sekundærmaterialet" i en av de to former. Silikatene kan også tilsettes stivelsen på forhånd enten ved pulverisering med flytende silikater eller ved enkel blanding i tørr tilstand, når det dreier seg om pulvere. Pulversilikat-ene inneholder ikke fritt alkali so:n kan innvirke på lagringen av det blandede produkt.

Silikater med alle "moduler" (forholdet silisium/ oksyd av natrium, kalium og/eller kalsium kan benyttes. F.eks. kan man dra fordel av å benytte de vanligste silikater (med modul mellom 2 og 2,4 for natriumsilikater og mellom 3 og 3,5 for kaliumsilkater).

Resultatene man får med silikatet er så gode at man kan benytte vaskevannene fra trykkemaskinene ikke bare i bæreren eller stivelsesmelken for fremstilling av lim etter Stein-Hallmetoden, men likeledes i stivelseslim "uten bærer" eller "ikke bærende" for kontinuerlig fremstilling og spesielt med gelatinering av primærdelen ved høy temperatur.

Et spesielt interessant industrielt produkt består av en blanding av stivelse for fremstilling av lim for bølgepapp med den nødvendige mengde silikat for å tillate anvendelse av vaskevann fra trykkemaskiner og denne mengden er mellom 0,01 og 49, fortrinnsvis mellom 0,05 og 20 og fortrinnsvis mellom 0,1 og 6 vekt-% i forhold til summen av mengden

. stivelse og silikat.

EKSEMPEL 1

Man fremstiller et lim av den type som benyttes

på doble overflater (som skal benyttes for fremstilling av

bølgepapp med dobbel overflate). For å gjøre dette fremstilles en stivelsesmelk av 450 liter vann og 50 kg stivelse.

Denne melken oppvarmes til 45°C.

Videre oppløses 9 kg soda i 20 liter vann. Denne oppløsning tilsettes stivelsesmelken for å tilveiebringe

gelatinering og å fremstille"bæreren" eller primærdelen

. etter tilstrekkelig intens omrøring i 15 minutter. Man tilsetter 700 liter vann, deretter 250 kg stivelse, deretter 6 kg boraks som utgjør stivelsesmelken eller "sekundærmaterialet".

Man får etter 15 minutters omrøring en Lory-viskositet på 19 sekunder, en Brookfield-viskositet på 290 cP og et gelatineringspunkt på 54°C.

I et annet eksperiment erstattes sekundærvannet med et vann som inneholder 4% fleksografifarve som består av kromgul nr. 1. Lory-viskositeten er ikke lenger målbar og Brookfield-viskositeten stiger til 29000 cP; gelatineringspunktet er 58°C.

Limets adferd påvirkes således sterkt ved å benytte et vann som inneholder en fleksografifarve.

Et tredje eksperiment benytter fleksografifarven fra det annet eksperiment og man erstatter sekundærstivelsen med en tørrblanding av 99,4% stivelse og 0,6 vannfri kalsiumsulfat. "Sjokket" i det annet eksperiment opptrer ikke. Lory-viskositenten er 18 sekunder, Brookfield-viskositeten er 250 cP. Derimot er gelatineringspunktet 60°C og man tilsetter deretter soda. Følgelig vil kalsiumsulfat og soda oppveie den ugunstige virkningen av fleksografien.

Mengden soda i foreliggende tilfelle er 10,8 kg.

EKSEMPEL 2

Man går frem på den samme måten som i eksempel 1

nemlig:

- i et første eksperiment (1): vanlig fremstilling - i et annet eksperiment (2): sekundærvannet erstattes av et vann som inneholder 4% flekso-graf ifarve, kromgul nr. 3 og - et tredje ekspement (3): Man erstatter stivelsen av en blanding av 99,5 % stivelse og 0,5 % vannfri kalsiumsulfat.

Måle-resultatene er gjengitt i tabell II.

Konklusjonene er identiske med de fra eksempel 1. Det er hensiktsmessig å tilsette en ytterligere mengde soda (størrelsesorden 1,7 kg). Kalsiumsulfat tillates under de foreliggende omstendigheter og motvirker den ugunstige virkningen av kromgul nr. 3.

EKSEMPEL 3

Prøvene er tilsvarende de fra eksempel 1, men i eksperiment (3) erstattes blandingen av 99,4 % stivelse og 0,6 % kalsiumsulfat av en blanding av 99 % stivelse og 1 % kalsiumoksalat.

I dette eksperiment (3) er Lory-viskositeten

20 sekunder, Brookfield-viskositet 280 cP oq qelatinerinqs-punktet 59,5<Q>C.

Virkningen av kalsiumoksalat er således ikke tilsvarende virkningen av kalsiumsulfat: det er nødvendig å

tilsette noe soda (størrelsesorden 1,6 kg) for å korrigere all virkning av farven.

EKSEMPEL 4

Prøvene er tilsvarende de som er gjengitt i eksempel 1, men i eksperiment (3) erstattes blandingen av 99,4 % stivelse og 0,6 % kalsiumsulfat med en blanding av 98,25 % stivelse og 1,75 % magnesiumsulfat. '

I dette eksperiment (3) er Lory-viskositeten 22 sekunder, Brookfield-viskositeten 41o cP oq qelatinerinas-punktet 61°C. Viskositetstilstanden er akseptabel,

men det er nødvendig å tilsette soda for å korrigere gelatineringspunktet (i størrelsesorden 1,39 kg).

EKSEMPEL 5

Prøvene er tilsvarende de som er gjengitt i eksempel 1, men i eksperiment (2), erstattes kromgul nr. 1 med oransje (som er kommersielt tilqienqeli<q> under beteqnelsen '"Orange 802") r) og sem er enda mer ugunstig for lim enn kromgul.

I eksperiment (3) benyttes en blanding av 95 % stivelse og

5 % jernsulfat.

Resultatene er gjengitt i tabell III.

Teksturen er noe kort, men limet er anvendbart.

Derimot er gelatineringspunktet sterkt hevet. Det er nødven-dig å korrigere med soda i stor tilsats, noe som i det prak-tiske tilfellet gjør jernsulfat mindre interessant for denne trykkfarven.

EKSEMPEL 6

Prøvene er tilsvarende de som er gjengitt i eksempel 5, men i eksperiment (3) erstattes blandingen av stivelse og jernsulfat med en blanding av 99 % stivelse og 1 % natriumsilikat (pulver med modul 2,06). Lory-viskositeten er 18 sekunder, Brookfield-viskositeten er 26 0 cP oq <q>elåtinerinqspunktet er nesten normalt ved 6 5°C.

Man legger merke til at natriumsilikat synes å være spesielt gunstig idét det samtidig korrigerer viskositeten og gelatineringspunktet.

EKSEMPEL 7

Betingelsene er tilsvarende de som er gjengitt i eksempel 6, men man benytter 2 % av det samme natriumsilikat istedenfor 1 %.

Lory-viskositeten er 16 sekunder, hvis Brookfield-viskositeten er 230 cP oq qelåtinerinqspunktet er 55°C.

Verdiene ligger meget nær de man har fått i eksempel 6. Et overskudd av natriumsilikat har derfor ikke noen ugunstig virkning på limet.

EKSEMPEL 8

Betingelsene er tilsvarende de som er gjengitt i eksempel 7, men man tilsetter ikke oransje farve.

Lory-viskositeten er 19 sekunder, Brookfield-viskositeten er 250 cP og gelatineringspunktet er 54°C.

Preparatet påvirkes således absolutt ikke av natriumsilikat. Anvendelsen av dette silikat kan derfor generelt tilsettes enten man benytter vaskevann fra trykk-maskiner eller ikke.

EKSEMPEL 9

I dette eksemplet forutsettes det at man benytter vaskevann fra fleksografimaskiner så vel ved fremstillingen av primærdelen eller i bærerdelen som ved fremstillingen av sek-undærdelen av et preparat av typen dobbel overflate etter Stein-Hall-me toden.

Man fremstiller følgelig en bærer eller et primær-materiale med utgangspunkt i et vann som inneholder 4 % oransje-faive og en blanding av 98 % stivelse og 2 % natriumsilikat,

og de andre betingelsene tilsvarer de som er gjengitt i eksempel 7.

Med andre ord består denne "bæreren" av:

- 450 liter av vaskevannet,

- 50 kg av blandinqen stivelse-silikat,

9 kg ren soda og

under de betingelser som er gjengitt i eksempel 1, består sekundærmaterialet av:

- 7 00 liter av vaskevannet,

- 250 kg av blandinqen stivelse-silikat,

6 kg boraks.

Lory-viskositeten i limet er 19 sekunder. Brookfield-viskositeten er 460 cP og gelatineringspunktet er 58 C. Det siste avviker således bare lite. Ved denne grensen kan man korrigere med soda (ca. 1 kg). I praksis vil dette ikke være nødvendig siden betingelsene er meget strenge og industrielt vil vaskevannet være mindre ugunstig slik at det ikke er nødvendig å korrigere gelatineringspunktet.

EKSEMPEL 10

Man benytter her et lim av typen "ikke bærende" uten "bærer".

For å fremstille dette limet, fremstilles en stivelsesmelk og en oppløsning av soda, hvor de to preparatene blandes på en slik måte at blandingen er 39°C og at andelen av soda i det foreliggende tilfellet er 3,56 % i forhold til den kommersielle stivelse.

Stivelsesmelken tilveiebringes fra 225 kg stivelse og 705 liter vann.

I et første eksperiment, underkastes produktet som er tilveiebragt med springvann påvirkning av soda i løpet av et tidsrom "x" som er tilstrekkelig til at viskositeten på

en Brabender-viskosigraf er 300 Brabender-enheter. Man måler dette tidsrpunkt "x".

I et annet eksperiment fremstilles limet fra en melk hvor man benytter stivelse og et vann som inneholder 4 % fleksografifarve av typen "Orange 802". Man måler tidspunktet "x".

I et tredje eksperiment fremstilles melken som benyttes for å fremstille limet av en pulverblanding av

97 % stivelse og 3 % natriumsilikat med modul 2,06, og

et vann som inneholder 4 % fleksografifarve. Denne melk tilsettes soda. Man måler en gang til tidspunktet "x".

Et fjerde eksperiment går man frem på samme måte som i det tredje eksperimentet bortsett fra at vannet ikke inneholder fleksografifarve.

Man måler tidspunktet "x".

Verdiene for "x" er gjengitt i tabell IV.

Undersøkelse av disse resultater viser at følsom-heten overfor soda i det første eller annet tilfelle er meget nær hverandre. Med andre ord får man en god viskositet omtrent på samme tidspunkt.

Natriumsilikat gjør det mulig å korrigere den meget ugunstige virkning på trykkfarve som i det andre eksperiment hindrer enhver oppsvulming.

På den annen side kan man i det fjerde eksperiment påvise at natriumsilikat i fravær av trykkfarge, praktisk talt ikke forstyrrer produktets virkning.

Man gjentar målingene på et preparat som tilsvarer det som benyttes i industrien.

Dette preparatet tilveiebringes med de mengder og under de betingelser som er gjengitt i det etterfølgende: - 225 kg stivelse i 705 liter vann, det hele holdt pa 36 C,

8 kg soda i 215 liter vann, oppløsningen holdes

på 54°C,

- de to forannevnte oppløsninger blandes slik at temperaturen blir ca. 39°C.

Ved hjelp av disse basismengder går man frem på samme måte som foran og man registrerer reaksjonstiden "x" til 20 minutter med 3,56 % soda; og på dette tidspunkt tilsettes 4,5 kg borsyre. Man måler Lory- og Brookfield-viskositetene, likeledes gelatineringspunktet på det tilveiebragte lim.

Resultatene er gjengitt i tabell V.

En undersøkelse av resultatene i tabell V viser at natriumsilikat i en viss grad reduserer oppsvulmingen i nærvær av soda, den endelige viskositet er derimot noe hevet når det ikke er trykkfarve (eksperiment 4).

I nærvær av trykkfarve (eksperiment 3) er Brookfield-viskositeten gunstig. Teksturen i limet er noe kort. Gelatineringspunktet er meget høyt, men oppsvulmingstemperaturen er stabilisert noe som er bemerkelsesverdig.

EKSEMPEL 11

Man går frem på samme måte som i eksempel 1,

dvs. :

- i første eksperiment (1): Vanlig preparat,

- i annet eksperiment (2): Sekundærvannet erstattes med vann som inneholder 4 % fleksografifarve av typen rød 8 24 og - et tredje eksperiment (3): Man erstatter stivelse med en blanding av 98 % stivelse og 2 % Portland sement.

Resultatene og målingene er gjengitt i tabell VI.

Sementen synes å være mindre aktiv, men trykkfarve-blandingene i vaskevannet er mindre ugunstige enn de trykk-farger som er bragt ovenfor og følgelig vil anvendelsen i praksis være tilstrekkelig for å nøytralisere virkningen av industrielt vaskevann.

EKSEMPEL 12

Man går frem som i prøvene under eksempel 1, dvs. : - i et første eksperiment (1): vanlig preparat, - i et annet eksperiment (2): sekundærvannet erstattes av et vann som inneholder 4 % fleksografifarger av typen rød 824 og - et tredje eksperiment (3): man erstatter stivelsen med en blanding av 99 % stivelse og 1 % aktivt kulL

Resultatene er gjengitt i tabell VII

Konklusjonen er tilsvarende de som er gitt for sement. Virkningen er imidlertid mindre uttalt når det gjelder gelatineringspunkt hvor det kan være nødvendig under normale industrielle forhold å korrigere gelatineringspunktet ved tilsetning av en mindre mengde alkali.

Alt etter den utførelse man benytter, kan man få et lim for bølgepapp hvor man benytter vaskevannet fra trykk-installasjonene med vesentlige fortrinn i forhold til det man har hatt tidligere.

Claims (3)

1. Stivelseslim som er ufølsomme overfor Lrykkfarver, egnet for fremstilling av bølgepapp, omfattende en stivelseskomponent og vaskevann fra fleksografiinstallasjoner, karakterisert ved at det inneholder minst ett tilsetningsmiddel valgt blant salter og oksyder av Ca, Mg, Mn, Ni, Co, Cr, Fe^+, silikoaluminater, aktivt kull, sementer og silikater, idet mengden av tilsetningsmiddel når det ikke er silikat, er fra 0,01 til 10 og fortrinnsvis 0,05 til 5 vekt-% i forhold til summen av mengden av stivelse og tilsetningsstoff, og mengden av tilsetningsmiddel når det er silikat er mellom 0,01 og 49, fortrinnsvis mellom 0,05 og 20 vekt-% i forhold til summen av mengden stivelse og silikat, og eventuelt et alikalimetallhydroksyd.

2. Lim ifølge krav 1, karakterisert ved at tilsetningsmidlet består av silikat.

3. Lim ifølge krav 2, karakterisert ved at mengden silikat er mellom 0,1 og 6 vekt-% i forhold til summen av mengden av stivelse og silikat.