SE442405B - Forfarander for framstellning av ett sterkelselim for limning av pappersseckar - Google Patents

Description

7804484-9 2 10 15 20 25 30 35 ._ . i _......._ _..___ ._ syråstärkelser framställda lim. Dessa stärkelsemodifikationer fram- ställes genom uppslamning av stärkelsen i vatten, tillförsel av en lämplig syra och upphettning av den erhällna uppslamningen till en temperatur av högst 80°C. De erhållna produkterna löser sig i all- mänhet endast i hett vatten och de användes för limning av pappers- säckar i form av lösningar innehållande i allmänhet 10...25 vikt-% Det är även känt att använda oxiderade stärkelser för limning.av papperssäckar. Dessa modifierade stärkelser framställes genom att bilda en uppslamning av stärkelsen i vatten och behandla denna med oxiderande ämnen, såsom väteperoxid, natriumperoxid, kalium- persulfat, bariumperoxid eller natriumhypoklorit, varvid pH i all- mänhet är över 7 och temperaturen är lägre än gelatineringstempera- turen för den använda stärkelsen, d.v.s. i allmänhet under 60°C.

Vattenlösligheten av de oxiderade stärkelserna beror på mängden oxi- dationsmedel, behandlingstiden och temperaturen. Vissa produkter är lösliga t.o.m. i kallt vatten, dock under bildning av tämligen svaga Bruks- torrsubstans. lösningar, vissa löser sig endast genom kokning i vatten. koncentrationen av limmen är i allmänhet l5...20 %.

Vidare är det känt att använda kemiskt längre modifierade stärkelser för limning av papperssäckar. Dessa är i allmänhet dyrare än de enkla stärkelselimmen, men uppvisar bättre limningsegenskaper.

Dylika modifierade stärkelser är stärkelse-estrarna och -etrarna.

Av de förra kan man exempelvis nämna stärkelsefosfater och -acetater, av de senare oxietylstärkelser. Det är vidare känt att använda kombi- nationer av modifierade stärkelser, t.ex. en blandning av syrastärkel- se och stärkelse-eter tillsammans med vissa tillsatsämnen, såsom före- slagits t.ex. i US-patentet 3 844 807 (1974). Slutligen är det känt att i papperssäckslim använda olika tillsatsämnen vid sidan av stär- kelsen. Av dessa kan man nämna polymera hartser och dispersioner som förbättrar limfogens vattenresistens, såsom urea-formaldehyd- harts och polyvinylacetatdispersion.

Ett allmänt problem förknippat till användningen av stärkelse- lim är svårigheten att åstadkomma en tillräckligt snabb fästverkan i början av i vilka man inte använder en förlängd väntetid mellan den längsgående fogens limningen, speciellt i snabba säckmaskiner, Fackmännen använder därför ofta ett annat Limfogens En svårighet ligger och bottenfogens limning. lim för limning av bottenfogen än i den längsgående fogen. styrka uppvisar även den ofta bristfälligheter. , ,__._...._....__._......_._-._. _, _ ,.,. l _ 10 15 20 30 35 7804484-9 i limmets viskositet, vilken kan bli för hög. Även cm det 1 detta fall är möjligt att späda ut limmet med vatten, ökar samtidigt den mängd vatten som måste avdunstas från fogen. En oändamålsenlig modi- fiering av ifrågavarande stärkelse, ävensom en för hög eller för låg viskositet hos limmet åstadkommer lätt att limmet stänker i säck- maskinen. Dessutom är limviskositetens stabilitet såväl under meka- nisk belastning som under eventuell förvaring mycket dålig. Slut- ligen kan man konstatera att de flesta stärkelselim har en för "lång" struktur, vilket på facksprâk betyder att en limsträng kan töjas till en betydande längd utan att strängen brister. En stor del av ovannämnda svårigheter är uppenbarligen en följd därav att de 1 de kända stärkelsehaltiga papperssäckslimmen, med undantag av dextrin- limmen, för stärkelsens polymerstruktur karakteristiska tvärbindningar- na mellan polymerkedjorna till en stor del är oförändrade även efter dereädfißmer som sker vid framställningen av den modifie- rade stärkelsen.. På detta tyder också den ofördelaktiga retrogra- deringen av de såsom säcklim använda svagt hydrolyserade eller modi- fierade stärkelserna vilken retrogradering sker då limmet avkyls t.ex. under förvaring. Denna benämning har getts åt den 1 het vatten- lösning upplösta stärkelsens delvisa utskiljning såsom en olöslig fällning så lösningen svalnar. Utskiljningen är irreversibel och en följd av den i stärkelsen ingående rakkedjade amylosens utkristalli- sering och agglomeration. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma - ett huvudsakligen av stärkelse framställt lim som lämpar sig för limning av papperssäckar även på snabba säckmaskiner, vilket lim uppvisar en god begynnelsefästförmâga och vilket ger en stark limfog, ' - ett papperssäckslím, vilket lika väl kan användas för lim- ning av alla säckfogar och vars viskositet lätt kan hållas inom ett för säckmaskinen lämpligt viskositetsintervall och vilken viskositet i praktiken håller sig oförändrad även under långvarig mekanisk be- handling och/eller förvaring av limmet, och vilket lim inte stänker i säckmaskinen, - ett papperssäckslim som uppvisar en minimal tendens för retrogradering,e - ett papperssäckslim som kan framställas i säckfabriken från normal omodifierad stärkelse eller från en huvudsakligen omodifierad stärkelse innehållande ämnessammansättning på ett enkelt sätt. 7804484-9 4 10 15 Z 0 25 3 'JJ 0 if! 'Pum9flin9, Man har observerat att då stärkelse löses i vatten till en uppslamning innehållande 5...30 vikt-t stärkelse och denna uppslam- ning omröres 1 slutet utrymme vid en temperatur av l2G...200°C under övertršck, vars storlek beroende på temperaturen kan vara O,3...l,0 MPa, söndras stärkelsekornen och stärkelsens båda polymeranbestånds- i det raka amyloset och det förgrenade amylopektinet, från varandra. Beroende på behandlingstiden och temperaturen kan stärkelsens glukospolymerkedjor frigöra sig helt från varandra, var- Härvid erhålles en delar, frigörs vid tvärbindningarna mellan kedjorna försvinner. serie stärkelsevattenlösningar, vilka karakteriseras av en låg vis- kositet och en betydligt förminskad tendens för retrogradering. Dess- vilket manifesterar sig i att en limsträng brister då denna töjes något. Om man blandar kraftigt en vattenuppslamning innehållande t.ex. 15 vikt-% stärkelse vid l60°C vid ett övertryck av 0,7 MPa under några sekunder, får man en stär- kelselösning, vars viskositet vid 90°C är 700...lO0O mPa s och vid 2s°c zooo...3ooo nya S mätt med en Broøkfiela-viskosimeter under an- vändning av spindel 4 och en hastighet av 20 varv i minuten (20 r/min) utom uppvisar de en ”kort” struktur, Man har nu kunnat konstatera att de medelst ovannämnda värme- mekaniska behandling framställda stärkelseuppslamningarna, antingen fördelaktigt kan användas för limning av papperssäckar i moderna snabba pappers~ som sådana eller tillsammans med vissa tilläggsämnen, säckmaskiner. Vidare har man konstaterat att samma lim kan användas för limning av såväl säckens längsgående som tvärgående samt botten fog. Limmens viskositet håller sig inom ett användbart viskositets- område också under långvarig mekanisk belastning, såsom omröring, cirkulering i rör och under press i limvalsarna, ej heller åstadkommer en lagring av limmet skadliga förändringar däri. Det är tillsvidare inte möjligt att ge en helt säker förklaring på den goda begynnelsefästförmåga och denstarkalimfog som erhålles med pappers- säckslimmet enligt föreliggande uppfinning, men man antar att då vattnet avdunstar från limfogen stärkelsens polymerkedjor förflyttar sig återigen närmare varandra under samtidig orientering så, att Limmet kan behandlingen eller där- tvärbindningarna mellan polymerkedjorna bildas ånyo. tillföras, efter, vanligen använda tilläggsämnen. antigen före den värmemekaniska Dylika tilläggsämnen är oorganiska baser såsom natriumhydroxid, vilka tillförda före den värmemekaniska behandlingen sänker'stärkelsens gelatineringstempera- tur och möjliggör därigenom en användning av lägre temperaturer 1 10 15 20 30 s 7804484-9 den värmemekaniska behandlingen, och vilka tillförda det färdiga lim- met gör ytan som skall limmas strävare och därigenom påskyndar lim- mets inträngning i ytan. Vidare kan man använda borax för att gynna bildningen av bindningar mellan stärkelsens polymerkedjor samt kar~ boximetylcellulosa eller liknande, antingen syntetiska eller naturli~ ga gelatinösa ämnen, för att öka limmets viskositet.Ytümfligæx:kæ1lnm met enligt uppfinningen tillföras syntetiska hartser, såsom urea- formaldehyd~harts eller en syntetisk polymerdispersion, såsom poly- vinylacetat, för att förbättra limfogens vattenresistens.

Limmet kan även tillföras, antüræm fiäfla den värmemekaniska be- handlingen eller därefter, minerala fyllämnen såsom kaolin, talk eller kalciumkarhonat, vars ändamål är att öka limmets torrsubstans och därigenom minska den vattenmängd som skall avdunstas från limfogen, och vilka à andra sidan tillförda före den värmemekaniska behandlingen skiljer stärkelsekornen från varandra genom att i vattenuppslamningen tränga in mellan stärkelsekornen och därigenom gynna en samtidig och lika effektiv värmemekaniska behandlingen av varje enskilt stärkelse- korn. Ytterligare kan de minerala fyllämnena i det färdiga limmet reglera limmets absorption i de ytor som skall limmas och förhindra en alltför snabb absorption däri. Lämpliga bruksmängder av minerala fyllämnen, av vilka rekommenderas en användning av kaolin, är 5...30 vikt-% av limmets torrsubstans.

Den värmemekaniska behandlingen av stärkelsen eller huvudsak~ ligen stärkelse innehållande ämnessammansâttningen, samt användningen av tilläggs~ och fyllämnen anpassas enligt uppfinningen så, att det slutliga bruksfärdiga'limmets viskositet Läger inom viskositetsom- rådet 700...5000, företrädesvis l0O0...3000 mPa s mätt vid 2500 med en Brookfield-viskosimeter, spindel 4 och hastigheten 20 r/min. Detta villkor begränsar bl.a. bruksmängderna av de på viskositeten inver- kande tilläggsämnena; sålunda kan man använda högst 2 vikt-% natrium- hydroxid av limmets torrsubstans, borax högst 10 vikt-% och karboxi- metylcellulosa likaledes högst 10 vikt-%. Minerala fyllämmen, såsom kaolin, har föga inverkan på limmets viskositet.

Vattenuppslamningen av den värmemekaniskt behandlade stärkel~ sen eller huvudsakligen stärkelse innehållande ämnessammansättningen kan även torkas på känt sätt till en sådan torrhalt att man erhåller ett pulver sem är lätt att packa och transportera och som är resistent mot mikrobiologisk sönderdelning. Uppfinningen avser sålunda även 7804484-9 6 10 15 20 25 torkade, på ovannämnda sätt värmemekaniskt behandlade, stärkelse eller huvudsakligen stärkelse innehållande papperssäckslim. ' Ovannämnda värmemekaniska behandling kan användas för vilket slag av stärkelse eller stärkelsederivat som helst, varför man sam råmaterial kan använda vanliga råstärkelser, såsom vete-, majs-, potatis- och risstärkelser eller modifierade stärkelser, såsom oxide- rade stärkelser, stärkelse-estrar och -etrar. Såsom den huvudsakli- gen stärkelse innehållande komponenten av limmet kan man också an- vända värmemekaniskt behandlatxmüfl.av qæmnfiÜ.(säd)ivi1ket stärkelse- andelen av mjölets torrhalt är över 60 vikt-%, stärkelseframställningen erhållen stärkelsefraktion som förutom stär- eller en vid vete- ' kelse innehåller l...8 vikt-% pentosaner och l...l0 vikt-% proteiner _ av fraktionens torrsubstans. limmet enligt-föreliggande uppfinning är vanliga omodifierade stär- Fthdehfldflgaste råämnen för papperssäcks- kelser och ovannämnda pentosaner och proteiner innehållande stärkel- sefraktioner.

Uppfinningen illustreras med följande exempel, vilka belyser ett antal utföringsformer av uppfinningen, uppfinningen till det i exemplen anförda: Exemgel l 15 kg potatisstärkelse uppslammades i 85 liter vatten och upp- men vilka inte begränsar slamningen upphettades under omröring vid l60°C under ett övertryck Den erhåll- na limuppslamningens torrhalt var 14 vikt-% och viskositet ca 2000 av 0,7 MPa under en tid av tre sekunder med direkt ånga. mPa s mätt vid 25°C med en Brookfield-viskosimeter under användning av spindel 4 och en hastighet av 20 r/min. Limproven gjordes med papperssäckspapper under användning av en 60 um tjock limfog med en bredd av 50 mma Limfogens styrka bestämdes genom att mäta den kraft som behövdes för att lösgöra limytorna från varandra i en av fiack- männen använd Alwetron-anordning med en draghastighet av 100 mm/min.

Följande resultat erhölls: Torktid (min) 5 ..._ --_.._.-...-____..__~______...___ Lösgöringskraft (N/min) 100 Exemgel 2 15 kg vetestärkelse och 2,4 kg kaolin uppslammades i 84 liter vatten och uppslamningen behandlades med direkt ånga i enlighet med 'J1 10 150 20 25 7804484-9 Den erhållna limuppslamningens torrhalt var 16 vikt-% Vid mätning av limfogens exempel l. och viskositet ca 2200 mPa s mätt vid 25°C. styrka i Alwetron-anordningen erhölls följande resultat: torkad (min) 5 ' 10 ao Lösgöringskraft (N/min) 120 140 295 Limmets viskositet mättes i en pänlërssäflkfiïïflflin på Olika limval- sar varvid limmet underkastades en mekanisk belastning av varierande storlek. Följande resultat erhölls: Ursprungligt lim 2200 mPa s Tvärfogens limning 1900 “ Vertikalfogens limning 1700 " Bottenfogens limning 1500 " En viskositetsminskning' under mekanisk belastning är 1 all- mänhet karakteristisk för stärkelselim, men försöken i pappersmaski- nen visade att viskositeten hölls utomordentligt väl inom det önska- de viskositetsintervallet.

Då torrhalten av.limmet enligt föreliggande exempel varierades mellan l4...l8 vikt-% och brukstemperaturen 22...32°C kunde man kons- tatera att limmets viskositet höll sig väl inom det begränsade visko- sitetsomrâdet: Limmets torrsubstans Limmets viskositet (vikt-%) (mPa S) l4...l5 l500...l700 l5...l6 l700...l900 l6.,.l7 l900“..2200 l7...l8 2200...2600 Exempel 3 15 kg majsstärkelse uppslammades i 80 liter vatten och i upp- slamningsn blandades 0,15 kg natriumhydroxid såsom en 15 vikt-%:ig vattenlösning. Uppslamningen behandlades med direkt ånga enligt exempel l vid en temperatur av l30°C. Torrhalten hos den erhållna limuppslamningen var 14 vikt-% och viskositeten 2000..2200 mPa s mätt vid 25°C. Limuppslamningen tillfördes 10 vikt-%, beräknat av den totala limmängden, av en i handeln förekommande vanlig polyvinyl- acetat-dispersion. Limförsöken utfördes enligt exempel l genom att 7804484=9 8 10 15 20 25 använda bitumen-behandlat papper i de ytor som skulle limmas. För limfogens styrka i Alwetron-matningarna erhölls följande resultat: Torktid (min) 10 30 Lösgöringsstyrka (N/min) 40 _ 100 320 Vid användning av polyetenbelagt papper i limförsöken erhölls för samma lim följande värden: ' . ' l vecka Torktid (min) V 24 . 46 Lösgöringsstyrka (N/min) 60 150 500 Exempel 4 15 kg vetestärkelse och 2,5 kg kaolin uppslammades i 85 liter vatten och den erhållna uppslamningen behandlades enligt exempel 1 med direkt ånga vid en temperatur av l45° . slamningens viskositet var 3500...4000 mPa s mätt vid 2500 Exempel_§ _ - ' l3 kg av en vetestärkelsefraktion som förutom stärkelse inne~ höll 3,4 vikt-% pentosaner och 4,3 vikt-% proteiner uppslammades i 85 liter vatten och behandlades enligt exempel_l med direkt ånga vid 160°C. Därefter inblandades i uppslamningen 2,5 kg kaolin. Limmets viskositet var 1ooo...1soo mpa S mätt via 2s°c.

Den erhållna limupp- .~ ...A .n

Claims (2)

9 7804484-9 PATENTKRAV

1. Förfurande för framställning av huvudsakligen av stärkelse bestående pnpperssäckslím, vilket förutom stärkelse kan innehullu mineralfyllämnen och kända tíllsutsämnen, sàsøm oorgnniska baser, borux, karboxímetylccllulosa, syntetiska hartser och polymerdispersioner, k ä n n e t e c k n a t därav, att stärkelscn bringas í huvudsakligen vattenlöslig form genom att omröra en stärkelse eller huvudsakligen stärkelse innehållande vattenuppslamning, som innehåller 5-30 viktprocent stärkelse, i ett slutet utrymme vid en temperatur av 120-20006 under ett övertryck av 0,3 - 1,0 MPa så, att det färdiga limmets viskositet är 700-5000 MPa s, företrädesvis 1000-3000 MPa s mätt vid ZSOC med en Brookfield-vískosimeter under användning av spindel nr 4 och hastigheten 20 varv per minut.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n c t e c k n a t därav, att det färdiga limmet torkas. .___.--~-..._-_._.__._-___-_----- - -