PL169275B1 - Skrobiowy środek do sklejania warstw papieru - Google Patents

Abstract

Skrobiowy środek do sklejania warstw papieru zawierający osnowę skrobiową i nieorganiczne związki chemiczne, znamienny tym, że składa się z 65 - 97% wagowych (w przeliczeniu na suchą substancję skrobi) skrobi utlenionej podchlorynem sodowym w ilości 0,7 - 2,5% czynnego chloru, 0,5 - 6,0% wagowych soli kwasu solnego, 1,0 - 10% wagowych soli kwasu siarkowego, 0,0025 - 0,5% wagowych (w przeliczeniu na bor) soli sodowych lub potasowych kwasów poliborowych o ogólnym wzorze x B2O3 · y H2O i/lub 0,01 - 2% wagowych (w przeliczeniu na krzem) soli krzemowych o ogólnym wzorze SiO2 ·' t H2O, i/lub 0,1 - 1,5% wagowych soli sodowych, potasowych względnie amonowych kwasów naftenowych, żywicznych lub tłuszczowych zawierających 8 - 20 atomów węgla w cząsteczce.

Description

Przedmiotem wynalazku jest skrobiowy środek do sklejania (łączenia warstw) papieru, tworzący trwałe i elastyczne powłoki rozpuszczalne w zimnej wodzie.

Od wielu lat skrobia jest rutynowo stosowanym składnikiem klejów przeznaczonych do łączenia warstw papieru, a także wielu innych materiałów takichjak produkty ceramiczne, wełna mineralna, paliwa stałe. W wielu produktach adhezyjnych skrobia występuje w domieszce z innymi polimerami takimi, jak alkohol poliwinylowy, kleje zwierzęce, poliakryloamidy czy polioctan winylu. By móc spełniać zadowalająco funkcję środka lepiącego, skrobia winna być używana w postaci umożliwiającej jednolite nawilżenie powierzchni materiału przeznaczonego do sklejenia. Skrobie natywne, które po zżelowaniu w temp. 56-72°C w zależności od pochodzenia tworzą doskonałe spoiny między powierzchniami klejonego papieru, nie mogą być w warunkach przemysłowych stosowane z uwagi na szereg istotnych ograniczeń między innymi z uwagi na to, że:

- otrzymane pasty nie zawierają dostatecznej ilości suchej masy, by utworzyć po wysuszeniu silną spoinę,

- otrzymane pasty nie wykazują zadowalającej stabilności reologicznej - po oziębieniu tworzą zwarte żele, których nie można dobrze rozprowadzić na powierzchni papieru,

- pasty charakteryzują się bardzo dużą lepkością, co uniemożliwia ich przepompowanie do urządzeń,

- pasty nie wykazują zadowalającego chwytu, co manifestuje się wytrzymałością na separację sklejonych powierzchni w stanie mokrym.

Z wyżej wymienionych względów otrzymanie kleju o dużej zawartości suchej substancji (do 20%) i obniżonej lepkości wymaga przeprowadzenia kontrolowanej depolimeryzacji skrobi oraz zastosowania środków pomocniczych, modyfikujących właściwości adhezyjne kleju w kierunku optymalizacji procesu klejenia - największej wytrzymałości spoiny przy krótkim czasie chwytu, dobrej zwiżalności papieru i łatwym rozprowadzeniu na całej klejonej powierzchni. Spośród znanych skrobiowych środków klejących największą grupę stanowią dekstryny, które otrzymuje się przez kwasową depolimeryzację skrobi w stanie stałym, w temperaturze powyżej 120°C (Skrobia - praca zbiorowa pod red. F. Nowotnego WTN Warszawa 1969, Chemistry and Industry of Starch - II ed. Acad. Press. N.York 1950, opisy patentowe PL nr nr 50 432, 55 470, 72 357, 110 576). Typowy środek klejący z przeznaczeniem do klejenia worków papierowych przyrządza się z białej dekstryny gotowanej z 15% dodatkiem boraksu i ewentualnym udziałem środka przeciwpieniącego i konserwującego (Modified Starches. Properties and Uses - C. Wurzburg CRC Press Inc. Boca Ratou Florida 1987).

169 275

Znaczną ilość preparatów klejących wytwarza się również przez cieplną obróbkę skrobi lub dekstryn alkaliami w temp. 50-80°C przy równoczesnej obróbce mechanicznej pasty.

ści od przeznaczenia dalczym modyfika.

Wł XJVZjllUVi(JVlitU UU.10ZJj 111 lliv<*,lliv£l

Otrzymane tym sposobem pasty poddaji cjom np. eteryfikacji kwasem monochlorooctowym lub reakcji z kwasem fosforowym w obecności mocznika w temp. 125°C (opis patentowy PL nr 88 434). Opis patentowy PL nr 144 862 podaje sposób otrzymywania skrobiowego środka klejącego opartego na skrobi utlenionej, niekoniecznej obróbce bezwodnikiem kwasu octowego oraz mocznikiem i azotanem sodu. Otrzymany środek klejący umożliwiający otrzymywanie kleików o dużej zawartości suchej masy nadaje się dzięki swej gumowatej teksturze w szczególności do klejenia włókien, wytwarzania materiałów ściernych i taśm podgumowanych. Z opisu patentowego PL nr 146 846 znane jest spoiwo do sklejania warstw papieru, a zwłaszcza tektury falistej, występujące w postaci proszku. Spoiwo to składa się z 74 - 90% skrobi naturalnej, nieskleikowanej, 7-13% nośnika skrobiowego w postaci estru dwuskrobiowego otrzymywanego przez estryfikację skrobi polifosforanami w ilości 0,005 - 0,5% w stosunku do skrobi oraz 0,5 - 1,8% wodorotlenku wapnia, 0,5 - 2,0% węglanu sodu, 0,8 - 2,5% boraksu i 0 - 2% węglanu wapnia. Spoiwo to charakteryzuje się dobrymi właściwościami klejącymi, zwiększoną stabilnością lepkości w czasie obróbki technologicznej i dobrą rozpuszczalnością w zimnej wodzie bez tendencji do tworzenia zbryleń oraz dobrą nośnością fazy skrobi zawieszonej.

Jak się okazuje, właściwości spoiwa zależą głównie od rodzaju zastosowanego nośnika skrobiowego, a więc skrobi modyfikowanej oraz rodzaju i ilości dodanych związków nieorganicznych. W opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 272 295 część nośnikową spoiwa stanowią koloidy liofilowe, takie jak karboksymetyloceluloza i alginiany same lub łącznie ze skrobią skiełkowaną.

Skrobiowy środek do sklejania worków papieru według wynalazku składa się z 65 - 97% wagowych (w przeliczeniu na suchą substancję skrobi) skrobi utlenionej podchlorynem sodowym w ilości 0,7 - 2,5% czynnego chloru. 0,5 - 6,0% wagowych soli kwasu solnego, 1,0 - 10%c wagowych soli kwasu siarkowego, 0,0025 - 0,5% wagowych (w przeliczeniu na bor) soli sodowych lub potasowych kwasów poliborowych o ogólnym wzorze x B2O3. y H2O, i/lub 0,01 - 2% wagowych (w przeliczeniu na krzem) soli krzemowych o ogólnym wzorze SiO2. t H2O, i/lub 0,1 - 1,5% wagowych soli sodowych, potasowych względnie amonowych kwasów naftenowych, żywicznych lub tłuszczowych zawierających 8-20 atomów węgla w cząsteczce. Jako osnowę skrobiową stosuje się skrobię ziemniaczaną, kukurydzianą, pszenną, tapiokową lub mieszaninę tych skrobi. Jak się nieoczekiwanie okazało skrobiowy środek do sklejania warstw papieru według wynalazku charakteryzuje się właściwościami doskonale dostosowanymi do wymogów pracy maszyny klejącej wzdłużnie i poprzecznie worki papierowe. Środek ten w postaci białego proszku dobrze roztwarza się we wodzie dając kleik o odpowiedniej długości i krótkim czasie chwytu, co następuje poprzez zwiększenie kohezji kleju na skutek tworzenia się wiązań typu green bonds. Kompozycja jakościowa i ilościowa dodanych do skrobi utlenionej związków nieorganicznych w zdecydowany sposób uszlachetniła właściwości środka klejącego, jego kohezję i właściwości filmu tworzonego w czasie suszenia na walcach suszamiczych. Otrzymany według wynalazku skrobiowy środek klejący zawiera 3-15% wody, korzystnie 6 - 12%, jego pH wynosi 9,0, alkaliczność 0,3 ml 0,1 HCl, czas chwytu 8-9 minut i wytrzymałość spoiny 67/58 N oznaczane według obowiązujących polskich norm branżowych.

Skrobiowy środek do sklejania według wynalazku znajduje zastosowanie w przemyśle papierniczym głównie do sklejania worków papierowych. Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w następujących przykładach wykonania.

Przykład I. Skład środka klejącego:

skrobia tapiokowa utleniona podchlorynem sodowym (w dawce 1,0% chloru) o wilgotności 12% - 96,6g chlorek sodowy - 2,0g siarczan sodowy - 0,3g boraks - 1,0g mydło naftenowe - 0,1 g

169 275

Wymienione składniki środka klejącego miesza się co najmniej przez 0,5h i poddaje procesowi suszenia na suszarce walcowej.

Utrzymywanie utlenionej skrobi tapiokowej

Do zbiornika z mieszadłem wprowadza się 1200 dm³ wody i 1000 kg skrobi tapiokowej. Następnie dozuje się podchloryn sodowy w ilości takiej, by dawka chloru wynosiła 1,0% w stosunku do suchej masy skrobi. Przy pomocy 3% roztworu wodorotlenku sodowego utrzymuje się pH w granicach 9,5 - 10,5.

Otrzymywanie masy klejowej

Suchą mieszankę środka klejącego miesza się z wodą w stosunku 1:7 i otrzymuje się pastę o lepkości 2200 cP, i czasie chwytu 3 minuty.

Przykład II. Skład środka klejącego: skrobia kukurydziana utleniona podchlorynem (w dawce 1,5% chloru) o wilgotności 12% - 95,45g chlorek sodowy - 2,50g siarczan sodowy - 0,35g metakrzemian sodowy. 5H2O - 1 -20g stearynian sodowy - 0,50g

Wymienione składniki środka klejącego miesza się do całkowitego ujednolicenia a następnie suszy na suszarce walcowej.

Otrzymywanie utlenionej skrobi kukurydzianej

Do zbiornika z mieszadłem wprowadza się 2000 dm3 mleczka skrobiowego kukurydzianego o gęstości 21 Be. Następnie wprowadza się podchloryn sodowy w ilości takiej by dawka chloru wynosiła 1,5% w stosunku do suchej masy skrobi. Przy pomocy 3,5% roztworu wodorotlenku sodowego utrzymuje się pH w granicach 9,5 - 10,5.

Otrzymywanie masy klejowej

Suchą mieszankę środka klejącego miesza się z wodą w stosunku 1:7 i otrzymuje się pastę o lepkości 800 cP i czasie chwytu 4 minuty.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Skrobiowy środek do sklejania warstw papieru zawierający osnowę skrobiową i nieorganiczne związki chemiczne, znamienny tym, że składa się z 65 - 97% wagowych (w przeliczeniu na suchą substancję skrobi) skrobi utlenionej podchlorynem sodowym w ilości 0,7 - 2,5% czynnego chloru, 0,5 - 6,0% wagowych soli kwasu solnego, 1,0 - 10% wagowych soli kwasu siarkowego, 0,0025 - 0,5% wagowych (w przeliczeniu na bor) soli sodowych lub potasowych kwasów poliborowych o ogólnym wzorze x B2O3 · y H2O i/lub 0,01 - 2 % wagowych (w przeliczeniu na krzem) soli krzemowych o ogólnym wzorze SiO2 · t H2O, i/lub 0,1 - 1,5% wagowych soli sodowych, potasowych względnie amonowych kwasów naftenowych, żywicznych lub tłuszczowych zawierających 8-20 atomów węgla w cząsteczce.
2. 2. Skrobiowy środek według zastrz. 1, znamienny tym, żejako osnowę skrobiową zawiera skrobię ziemniaczaną, kukurydzianą, pszenną, tapiokową lub mieszaninę tych skrobi.