PL185266B1 - Klej do tektury falistej - Google Patents

Abstract

Klej do tektury falistej składający się ze skrobi natywnej i nośnika na bazie soli sodowej karboksymetylocelulozy, znamienny tym, że zawiera 15 - 25%, korzystnie 17 - 18% nośnika i 80 - 85%, korzystnie 82 - 83% skrobi natywnej, ajako główny składnik nośnika sól sodową karboksymetylocelulozy w stosunku do masy skrobi wynoszącym 0,12 - 0,29, przy czym nośnik zawiera również czynnik alkalizujący i środek powierzchniowo czynny.

Description

Przedmiotem wynalazku jest klej do wytwarzania tektury falistej. Wynikający z rosnącego zapotrzebowania na opakowania kartonowe z tektury falistej rozwój technologiczny wymusza stosowanie nowoczesnych, efektywnych środków pomocniczych, w tym spoiw do sklejania warstw tektury. Stosowany do dziś proces klejenia opiera się na metodzie opracowanej w amerykańskiej firmie Stein-Hall. Metoda polega na zastosowaniu niskolepkiego w temperaturze pokojowej kleju skrobiowego, który po naniesieniu na grzbiety fal warstwy pofalowanej tworzy trwałą spoinę z kartonem pokryciowym pod wpływem ciepła. Istota konwencji według, której produkuje się klej skrobiowy zawiera się w pomyśle według, którego tylko niewielka część spoiwa jest skleikowana i stanowi tzw. nośnik utrzymujący w stanie zawieszenia kilkakrotnie większą ilość skrobi w postaci granularnej (nieskleikowanej). Dzięki umiarkowanej lepkości klej łatwo się pompuje i transportuje na poszczególne sekcje tekturnicy, ale nie wykazuje uchwytnych właściwości klejących. Właściwości te ujawniają się dopiero po naniesieniu kleju na grzbiety fal w miarę wzrostu temperatury układu klejącego. Tak więc zasadniczy proces klejenia zachodzi dopiero pod wpływem wysokiej temperatury na maszynie klejącej, kiedy granulki skrobi natywnej ulegną pełnemu skleikowaniu, a powstała masa klejąca o bardzo wysokiej lepkości w miarę odparowania wody zacznie tworzyć trwałą spoinę. Specyficzną odmianą klejów produkowanych w konwencji Stein-Halla są tzw. kleje beznośnikowe, w których całą dawkę skrobi w roztworze wodnym ogrzewa się w obecności składnika alkalizującego, najczęściej NaOH, a z chwilą zapoczątkowania kleikowania przerywa się ten proces dodając odpowiednich chemikaliów. Powstałe w wyniku tej obróbki częściowo spęczniałe ziarna skrobiowe w procesie skiełkowania zasadniczego kleikują bardzo szybko i całkowicie.

Prawidłowy przebieg procesu sklejania warstw tektury falistej uzależniony jest od czterech zasadniczych czynników:

° jakości kleju skrobiowego ° naniesienia kleju (ilość i jakość rozprowadzenia) ° parametrów pracy maszyny klejącej ° jakości półproduktów papierowych.

W odniesieniu do wpływu kleju na jakość procesu sklejania należy mieć na uwadze fakt, że składniki kleju tzn. nośnik i skrobia natywna zawieszona w układzie dyspersyjnym

185 266 muszą spełniać określone wymagania. Aby proces sklejenia przebiegał bez zakłóceń, był szybki i tani skrobia natywna zawieszona w układzie rozpraszającym winna:

° posiadać stosunkowo wysoką lepkość w temperaturze kleikowania i po ochłodzeniu ° łatwo i szybko kleikować przy niewielkim udziale chemikaliów i energii cieplnej ° wykazywać silną adhezję końcową przy niewielkim użyciu energii cieplnej.

Znacznie większe wymagania stawiane są nośnikowi kleju do tektury falistej, układ ten determinuje bowiem właściwości użytkowe i technologiczne kleju w całym procesie klejenia. Dobry nośnik winien spełniać następujące wymagania:

° zabezpieczać układ dyspersyjny kleju przed sedymentacją skrobi natywnej, zwanej niekiedy drugorzędową ° wykazywać dużą odporność na siły ścinania, a tym samym charakteryzować się stabilną lepkością w czasie długotrwałego mieszania i przepompowywania ° wykazywać określoną retencję wody i utrzymywać ją tak długo, aż skrobia drugorzędową nie zacznie pęcznieć ° gwarantować równomierne i technologicznie uzasadnione płynięcie na wałkach ryflowych (tzw. przerabialność kleju) ° wykazywać kompatybilność z innymi klejami skrobiowymi - umożliwiać stosowanie różnych klejów w mieszaninie ° posiadać strukturę zapobiegającą rozpryskiwaniu się kleju podczas przepompowywania i nanoszenia na tekturnicę.

Doceniając znaczenie wszystkich omówionych wyżej czynników i warunków decydujących o przebiegu procesu sklejania, należy zwrócić uwagę na decydujący wpływ kompozycji kleju na kształtowanie prędkości roboczej tekturnicy, przy zachowaniu dobrej jakości produktu finalnego. Zastosowanie kleju o wyższym stężeniu, a zarazem o większej zdolności do wiązania wody w dużym stopniu zapewnia oszczędniejsze nanoszenie kleju na falę i umożliwia podwyższenie prędkości roboczej tekturnicy. Potencjalne prędkości robocze nowoczesnych tekturnic w wielu wypadkach nie są efektywnie wykorzystywane z uwagi na trudności technologiczne wynikające z zastosowania kleju o nieodpowiednich dla danego procesu parametrach. Wiele klejów nośnikowych, przy wymaganych przez proces technologiczny wysokich lepkościach, źle nanosi się na falę co uniemożliwia otrzymanie dobrej jakościowo tektury.

Znane z literatury kleje skrobiowe wg konwencji Stein-Halla jako główny składnik nośnika wymieniają polialkohol winylowy o różnym stopniu zhydrolizowania (opisy patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 767 604, 4 600 739, 4 826 719, 4 933 383, 5 093 393, 5 454 898, 5 503 668, 5 639 333, i europejskie opisy patentowe rn 162 682, 239 421, 253 642, 253 643, 470 748. Inne rozwiązania zakładają otrzymanie nośnika kleju w oparciu o lateksy (opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 775 706, europejski opis patentowy nr 276 894), monoetanoloaminę i glukozę (europejski opis patentowy nr 326 247) czy natywne lub modyfikowane skrobie wyróżniające się niską temperaturą kleikowania (opisy patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 343 654, 4 787 937, 5 393 336, 5 405 437, i europejski opis patentowy nr 153 705). W tym ostatnim przypadku skrobia nośnikowa poddawana jest procesowi utleniania w celu uzyskania lepkości przydatnych w procesie tworzenia trwałej dyspersji ze skrobią drugorzędową. Znane jest również rozwiązanie polegające na wykorzystaniu w produkcji nośnika, soli sodowej karboksymetylocelulozy przy czym ilość jej jest ograniczona i wynosi 0,005-0,10 w stosunku do skrobi (niemiecki opis patentowy nr 1 567 388). O ile niektóre z rozwiązań, w których przedmiotem jest nośnik oparty na polialkoholu winylowym, zapewniają otrzymanie dobrego jakościowo kleju spełniającego wymagania stawiania przez nowoczesne tekturnice (szybkości robocze przekraczające 200 m/min), to rozwiązania oparte na innych nośnikach stwarzają wiele komplikacji technologicznych (zła przetwarzalność kleju na wałkach ryflowych, skłonność produktu finalnego do kołyskowania z jednej strony lub do przesuszania fali, a w konsekwencji kruchości spoiny z drugiej). Wysokie prędkości robocze nowoczesnych tekturnic (powyżej 100 min) wymagają stosowania na drugim zespole klejącym, kleju o lepkości 120 s (kubek Forda nr 4). Tradycyjne kleje przygotowane na innych nośnikach bardzo źle zachowują się w fazie naniesienia

185 266 kleju na falę, co manifestuje się nieracjonalnie dużym zużyciem kleju przy jednoczesnym nierównomiernym naniesieniu.

Klej do tektury falistej według wynalazku zawiera 15 - 25%, korzystnie 17 - 18% nośnika i 80 - 85%, korzystnie 82 - 83% skrobi natywnej a jako główny składnik nośnika, sól sodową karboksymetylocelulozy w stosunku wagowym do masy skrobi wynoszącym 0,12 - 0,29 Nośnik ten zawiera również czynnik alkalizujący i środek powierzchniowo czynny Czynnikiem alkalizującym w obecności boraksu jest metakrzemian sodowy w ilości 0,1 - 4,0%, korzystnie 0,5 - 2,0% w stosunku do masy kleju. Natomiast środek powierzchniowo czynny pochodzi z grupy blokowych kopolimerów tlenku etylenu i tlenku propylenu w ilości 0,1 - 2,0%, korzystnie 0,2 - 1,0% w stosunku do masy kleju. Jako skrobie natywne stosuje się skrobie różnych gatunków roślinnych np. skrobie: kukurydziana, kukurydziana woskowa, pszenna, ziemniaczana lub tapiokowa.

Nowa receptura nośnika do kleju do tektury falistej wg wynalazku polega na zastosowaniu większych niż przewiduje dotychczasowa praktyka ilości soli sodowej karboksymetylocelulozy w układzie alkalicznym opartym na metakrzemianie sodu w obecności boraksu. Zwiększona ilość karboksymetylocelulozy w nośniku pociąga jednak za sobą gorszą przerabialność kleju na tekturnicy. W trakcie badań nieoczekiwanie okazało się, że przerabialność tak otrzymanego kleju można istotnie poprawić poprzez zastosowanie odpowiedniej ilości środka powierzchniowo czynnego z grupy blokowych kopolimerów tlenku etylenu i tlenku propylenu. Okazało się że, użyty w rozwiązaniu środek powierzchniowo czynny zapobiega z jednej strony zjawisku żelowania kleju, a co za tym idzie zdecydowanie poprawia jego przerabialność, z drugiej zaś poprawia stabilność układu dyspersyjnego minimalizując zjawisko sedymentacji.

Przygotowanie roztworu roboczego kleju według wynalazku jest niezwykle proste i sprowadza się do ws;y^i^nia przy ciągłym mieszaniu 1 części wagowej kleju do 4 części wagowych wody. Po czasie wahającym się w granicach 20 - 30 minut klej jest gotowy do użycia. Nośnik kleju wg rozwiązania nie wykazuje właściwości tiksotropowych, przy bardzo niskich naprężeniach ścinających jest płynem zagęszczanym ścinaniem, a przy wyższych naprężeniach ścinających jest układem wykazującym stałe w wartości lepkości. Parametry kleju do tektury falistej takie jak, lepkość czy pH, można dowolnie regulować poprzez zmianę wzajemnego stosunku nośnik/skrobia natywna zgodnie z wymaganiami producenta i parametrami pracy tekturnicy. Wytwarzanie kleju do tektury falistej przedstawia następujący przykład wykonania:

Przykład

Do mieszalnika do mas sypkich wsypuje się 425 kg skrobi kukurydzianej, 60 kg soli sodowej karboksymetylocelulozy, 2,5 kg boraksu, 12,5 kg metakrzemianu sodowego oraz 2 dm³ środka powierzchniowo czynnego z grupy blokowych kopolimerów tlenku etylenu w postaci preparatu „Rokopol 30P10” produkcji ZPO „Rokita Brzeg Dolny”. Mieszanie prowadzi się w czasie nie krótszym niż 40 minut.

Otrzymany w ten sposób klej wykazuje następujące parametry fizykochemiczne: lepkość roztworu roboczego (stosunek klej/woda = 1:4) oznaczana na kubku Forda nr 4 - 122 s, pH 11,1, brak sedymantacji po 24 godzinach, lepkość oznaczona po 24 godzinach 130 s. Po zawrocie z tekturnicy roztwór roboczy kleju wykazuje identyczne parametry jak po zarobieniu.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Klej do tektury falistej składający się ze skrobi natywnej i nośnika na bazie soli sodowej karboksymetylocelulozy, znamienny tym, że zawiera 15 - 25%, korzystnie 17 - 18% nośnika i 80 - 85%, korzystnie 82 - 83% skrobi natywnej, a jako główny składnik nośnika sól sodową karboksymetylocelulozy w stosunku do masy skrobi wynoszącym 0,12 - 0,29, przy czym nośnik zawiera również czynnik alkalizujący i środek powierzchniowo czynny.
2. 2. Klej według zastrz. 1, znamienny tym, że czynnikiem alkalizującym w obecności boraksu jest metakrzemian sodowy w ilości 0,1 - 4,0%, korzystnie 0,5 - 2,0% w stosunku do masy kleju.
3. 3. Klej według zastrz. 1, znamienny tym, że środek powierzchniowo czynny pochodzi z grupy blokowych kopolimerów tlenku etylenu i tlenku propylenu w ilości 0,1 - 2,0%, korzystnie 0,2 - 1,0% w stosunku do masy kleju.
4. 4. Klej według zastrz. 1, znamienny tym, że jako skrobie natywne stosuje się skrobie: kukurydzianą, kukurydzianą woskową, pszenną, ziemniaczaną lub tapiokową.