CS211746B1 - Škrobové lepidlá na výrobu vlnitej lepenky - Google Patents

Abstract

Škrobové lepidla na výrobu vlnitej lepenky. Tieto škrobové lepidlá na báze pšeničného škrobu sa vyznačujú tým, že vzájomný poměr v nich obsiahnutého suspendovaného škrobu a v nich obsiahnutého nosného škrobu Činí 250 % až 450 s výhodou 350 7» až 425 percent a celkový obsah škrobu v nich činí viac ako 12 % a menej ako 16,66 Z.

Description

Vynález sa týká škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky so zlepšenými vlastnostami.

Pod pojmom lepidla sa rozumie látky schopné spájat materiály prostrednictvom pripojenia povrchov.

Pod pojmom škrobové lepidla sa rozumie lepidla, v ktorých obsiahnuté tuhé látky sú tvořené predovšetkým skrobom.

Pod pojmom škrob sa rozumie látka syntetizovaná rastiinami tvořená v podstatě polymerem al f a-L)-g 1 ukó zy vo formě amylózy a amylopektinu.

Pod pojmom vlnitá lepenka sa rozumie materiál vytvořený vzájomným zlepením najmenej jednej zvlnenej vrstvy s jednou alebo víacerýmí hladkými vrstvami papiera aiebo kartónu.

Pod pojmom lepidla na výrobu vlnitej lepenky sa. rozumie lepidla vytvárajúce lepený spoj medzi vrstvami obsiahnutými vo vlnitej lepenke.

Napriek tomu, že sú známe mnohoraké lepidla na výrobu vlnitej lepenky, škrobové lepidla na výrobu vlnitej lepenky sú vzhladom na opatovnú využitelnosti vlnitej lepenky obsahujúcej lepené spoje vytvořené škrobovými lepidlami na výrobu papiera najrozšírenejšie.

Škrobové lepidlá na výrobu vlnitej lepenky obsahujúce nosný škrob a suspendovaný škrob s iné látky zo skupiny tvorenej plnidlami, modifikátormi viskozity, modifikátormí lepkavostí, modifikátormi teploty gélovatenia a konzervačnými prostriedkami sú popísané v patente USA 2 102 937.

Pod pojmom nosný škrob sa rozumie vodný viskozny roztok, tvořený v podstatě sólom škrobu obdržaný spravidla pósobením alkálií a tepla na vodnú suspenzíu škrobu.

Pod pojmom suspendovaný Škrob sa rozumie vodná suspenzia škrobu, v ktorej je zřetelná zrnitá štruktúra škrobu.

Pod pojmom zrnitá štruktúra škrobu rozumieme skutočnost. Že škrob je tvořený zrnami s prie merom 2.10^ m až 100.10“^ m, spravidla s priemerom 5.10“^ m až 35.10”θ m.

Pod pojmom plnidlá sa rozumie látky schopné vytvořit v škrobových lepidlách na výrobu vlnitej lepenky suspenzíu s priemerom častíc 0,1.10“θ m aŽ 35,10^ m, spravidla s priemerom 0,5.10~θ m až 10.10“6 například kaolín, baryt, kriedu a podobné.

Pod pojmom modifikátory viskozity sa rozumie látky schopné ovplyvnit viskozitu škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky, například dusičnan sodný, borax, hydroxid sodný, chlorid sodný a podobné.

Pod pojmom modifikátory lepkavosti sa rozumie látky schopné ovplyvnit lepkavost škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky, to jest vlastnost definovaná ako schopnost lepidla vytvořit lepený spoj meratelnej pevnosti bezprostredne po jeho spojení s adherendom pri použití mierneho přítlaku na jeho vytvorenie, například borax, kyselinu boritú, kyselinu citrónová, soli kyseliny molybdénovej a podobné.

Pod pojmom modifikátory teploty gélovatenia sa rozumie látky schopné ovplyvnit teplotu gélovatenia škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky, to jest teplotu,pri ktorej sa prostredníctvom napučíavania a hydratácie suspendovaného škrobu přítomného v škrobových lepidlách na výrobu vlnitej lepenky vytvoří z daných lepidiel škrobový gél, pričom za charakteristický rys gélu považujeme medzu toku, například močovinu, borax, hydroxid sodný, síran hlinitý, kyselinu boritú a podobné.

Pod pojmom konzervačně prostriedky sa rozumie látky zabraříujúce změnám škrobu vyvolaným pósobe-ním mikroorganizmov, například formaldehyd, kyselinu salicylovú, benzoan sodný a podobné.

Zmyslom obsahu nosného škrobu a suspendovaného škrobu v škrobových lepidlách na výrobu vlnitej lepenky je využitie týchto látok, najma však využitie suspendovaného škrobu na vytvorenie škrobového gélu dosahované v procese výroby vlnitej lepenky pósobením zvýšených teplót na vytváraný lepený spoj takých, že vo vytváranom lepenom spoji sa dosiahne teplota rovná alebo vyššia ako je teplota gélovatenia škrobového lepidla na výrobu vlnitej lepenky.

Nevýhodou škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky popísaných vo vyššie uvedenom patente je skutočnost, že vzájomný poměr v nich obsiahnutého suspendovaného škrobu a v nich obeiahnutého nosného škrobu, pod ktorým sa rozumie vzájomný hmotnostný poměr množstiev škrobov použitých na vytvorenie suspendovaného a nosného škrobu, činí spravidla 517 Z až 622 Z. Neželatelnými dósledkami tohoto poměru sú totiž jednak nadměrná a, ako sa ukáže v ďalšom, neziadúco vysoká spotřeba Škrobu na vytvorenie škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky, ako i zhoršenie funkčných vlastností týchto lepidiel vytvárajúcich lepený spoj medzi jednotlivými susediacimi vrstvami vlnitej lepenky.

Tento poměr totiž pri bežne po.užívanom celkovom obsahu Škrobu v škrobových lepidlách na výrobu vlnitej lepenky, pod ktorým sa rozumie hmotnostný poměr celkového množstva škrobu použitého na vytvorenie škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky k množstvu týchto lepidiel, ktorý činí v případe uvedeného patentu viac ako 16,66 Z, spravidla však viac ako 28,57 Z, znamená, že v dósledku schopnosti škrobu tvořit gél charakterizovanej kritickou koncentráciou, ktorá je definovaná ako množstvo škrobu v gramoch na 100 mililitrov vody potřebné na vytvorenie gélu, v ktorom napučané zrna zaberajú všetok objem a v ktorom teda nejestvuje volná voda, ktorej hodnoty činia například přibližné 4,4 pre kukuřičný škrob a 5,0 pre pšeničný škrob, zostáva značná část škrobu přítomného v daných lepidlách, najmá suspendovaného škrobu přítomného v daných lepidlách nevyužitá na vytvorenie škrobového gélu dosahované v procese výroby vlnitej lepenky, ktoré je nevyhnutnou podmienkou procesu výroby vlnitej lepenky, ako i nevyhnutnou podmienkou kvality vyrobenej vlnitej lepenky.

To znamená, že škrobové lepidlá na výrobu vlnitej lepenky popísané v uvedenom patente zaručujú v sebe nadmernú a nežiadúco vysokú spotřebu škrobu, teda suroviny, ktorej cena na světových trhoch čoraz strmšie počas posledných desíatich rokov rastie a ktorej obrovský význam pre výživu ludí je tažko konkrétné vyjádřit.

Vyššie popísané skutočnosti tiež znamenajú, že škrobové lepidlá na výrobu vlnitej lepenky popísané v uvedenom patente vytvárajú vo vlnitej lepenke lepený spoj, tvořený vo významnej miere okrem škrobového gélu tiež suspendovaným škrobom nevyužitým na vytvorenie škrobového gélu, teda škrobom, ktorý v dósledku svojej zrnitej štruktúry narúša spojitost škrobového gélu a prispievajúc tak k jeho křehkosti zhoršuje mechanické vlastnosti lepeného spoja medzi jednotlivými susediacimi vrstvami vlnitej lepenky, čo znamená zhoršenie funkčných vlastností vlnitej lepenky a obalov z nej vytvořených a teda zvýšenie možností znehodnotenia baleného obsahu.

Patent USA 3 912 531 popisuje škrobové lepidlá na výrobu vlnitej lepenky obsahujúce okrem látok zo skupiny tvorenej modifikátormi viskozity, plnidlami, modifikátormi lepkavosti, modifikátormi teploty gélovatenia a konzervačnými pros triedkami 3 až 12 hmot. percent škrobu, z ktorého 25 hmot. percent až 100 hmot. percent je tvořené voskovým modifikovaným Škrobom použitého na vytvorenie nosného škrobu a 10 % až 35 Z nemodifikovaného škrobu použitého*na vytvorenie suspendovaného škrobu.

V případe týchto škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky Činí teda vzájomný poměr v nich obsiahnutého suspendovaného škrobu a v nich obsiahnutého nosného škrobu 83,3 Z až 1 166,6 X, čo vytvára předpoklady pre odstránenie vyššie popísaných nevýhod.škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky.

Nevýhodou škrobových lepidiel popísaných v uvedenom patente je však nutnost obsahu vosko3

1746 velio škrobu v nich, to jest škrobu, obsah amylopektínu v ktorom činí 95 7₀ až 100 7, to jest škrobu nákladného a obtiažné dostupného získávaného z rastlín vypěstovaných náročnými postupmi hybridizácie, a navýše škrobu modifikovaného, to jest alebo chemicky spracovaného posobením kyselin, oxidáciou, posobením enzýmov a derivatizáciou alebo tepelne spracovaného dextrinizáciou alebo autoklávovaním.

Vyššie popísané nevýhody škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky sú odstránené škrobovými lepídlami na báze pšeničného škrobu obsahujúcimi nosný škrob a suspendovaný škrob a iné látky zo skupiny tvorenej plnidlami, modifikátormi viskozity, modifikátormi lepkavosti, niodifikátormi teploty gélovatenia a konzervačnými prostriedkami podía vynálezu, ktorých podstatou je, že vzájemný poměr v nich obsiahnutého suspendovaného škrobu a v nich obsiahnutého nosného škrobu činí 250 až 450 %, s výhodou 350 až 425 7 a celkový obsah škrobu v nich je od 1 2 7, do 16,66 7.

Pod pojmora Škrobové lepidla na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu sa rozumie lepidla na báze škrobu nemodifikovaného chemicky alebo tepelne, ktorého převážná časť je tvořená škrobom pšeničným.

Pod pojmom pšeničný škrob sa rozumie škrob získaný zo pšenice, ktorého zrnitá štruktúra je spravidla představovaná zmatni s priemerom 3.10“θ m až 35.10“^ m, teplota gélovatenia činí spravidla 58 °C až 64 °C, a obsah amylózy, v ktorom činí 17 % až 27 7, spravidla však 24 % až 26 Z.

Tým, že vzájomný poměr suspendovaného škrobu a nosného Škrobu obsíahnutých v škrobových lepidlách na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu obsahújúcich nosný škrob a suspendovaný škrob a iné látky zo skupiny tvorenej plnidlami, modifikátormi viskozity, modifikátormi lepkavosti, modifikátormi teploty gélovatenia a konzervačnými prostriedkami podlá vynálezu činí 250 Z až 450 7, s výhodou 350 7, až 425 7> a celkový obsah škrobu v nich činí viac ako 12 % a menej ako 16,66 %, s výhodou 13,5 Z, až 15,5 %>sa odstránia vyššie popísané nevýhody škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky dané velkosťou vzájomného poměru suspendovaného a nosného škrobu ako i velkosťou celkového obsahu škrobu v doteraz známých škrobových lepidlách na výrobu vlnitej lepenky, konkrétné nadměrná a nežiadúco vysoká spotřeba škrobu na vytvorenie Škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky, zhoršenie funkčných vlastností Škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky vytvárajúcich lepený spoj medzi jednotlivými susediacimi vrstvami vlnitej lepenky, ako i potřeba obtiažné dostupného a nákladného voskového škrobu modifikovaného tepelne alebo chemicky pre vytvorenie škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky.

Příklad 1

Na zariadení pre výrobu trojvrstvovej a páťvrstvovej vlnitej lepenky bolo pre výrobu trojvrstvovej vLnitej lepenky tvorenej vrstvou duplexu s plošnou hmotnosťou 250 g/m², vrstvou zvlněného flutingu s plošnou hmotnosťou 120 g/m² a vrstvou flutingu s plošnou hmotnosťou 120 g/m², v ktorej susedné vrstvy boli navzájom spojené lepeným spojom použité škrobové lepidlo na výrobu vlnitej lepenky, ktorého zloženie je popísané následovně:

V nádrži vybavenej miešadlom bola připravená prvá časť lepidla dispergáciou 75 kg pšeničého Škrobu v 450 kg vody s teplotou 15 °C zgélovatením uvedeného škrobu postupným přidáním o kg hydroxidu sodného rozpustných v 20 kg vody, ohriatím. vzniknutej zmesi priamou parou na teplotu 50 °C a jej ochladením přidáním 200 kg vody s teplotou 15 °C k uvedenej vyhriatej zmesi.

V ínej nádrži vybavenej miešadlom bola připravená druhá časť škrobového lepidla na výrobu vlnitej lepenky dispergáciou 270 kg pšeničného škrobu v 1 200 kg vody s teplotou 15 °C, rozpuštěním 6 kg boraxu vo vzniknutej suspenzii a konzervováním vzniknutej zmesi přidáním 1,5 kg 28%-ného vodného roztoku.

Postupným přidáním prvej časti lepidla k druhej časti lepidla pri intenzívnej homogenizá21 1 746 cii miešaním sa získalo Škrobové lepidlo na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu obsahujúce nosný škrob a suspendovaný škrob a iné látky zo skupiny tvorenej plnidlami, modifíkátormi lepkavostí, modifikátormi viskozity, modifikátormi teploty gélovatenia a konzervačnými prostriedkami podlá vynálezu, v ktorom vzájomný poměr v nom obsiahnutého suspendovaného škrobu a v ňom obsiahnutého nosného škrob.u činil 360 X a celkový obsah Škrobu v ňom Činil 15,45 X· Zdánlivá viskozita tohoto lepidla meraná sposobom podlá Brabendera, čo je sposob známy tým, ktorí sú erudovaní v tomto odbore, Činila 534 jednotiek Brabendera pri 25 °C, teplota gélovatenia tohoto lepidla činila 53 °C.

Toto lepidlo umožnilo vytvárať lepené spoje vrstiev obsíahnutých vo vlnitej lepenke pri rýchlosti zariadenia na výrobu vlnitej lepenky 90 m/min, zatial čo bežne používané škrobové lepidlo na výrobu vlnitej lepenky, v ktorom vzájomný poměr v ňom obsiahnutého suspendovaného škrobu a v ňom obsiahnutého nosného škrobu činil 600 X a celkový obsah škrobu v ňom činil 21,85 X, umožnilo vytvárať lepené spoje vrstiev obsíahnutých vo vlnitej lepenke pri rýchlosti zariadenia na výrobu vlnitej lepenky rovnej 75 m/min.

V případe popísaného škrobového lepidla na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu podlá vynálezu bolo možné pri výrobě vlnitej lepenky znížiť teplotu horúcich platní sušiacej časti zariadenia na výrobu vlnitej lepenky o 20 °C.

Snaha, o rozrušenie lepených spojov, vytvořených v trojvrstvovej vlnitej lepenke škrobovým lepidlom na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu podlá vynálezu viedla k rozrušeniu vrstiev papiera na 95 percentách plochy, zatial čo v případe vyššie popísaného bežne používaného škrobového lepidla na výrobu vlnitej lepenky len na 75 percentách plochy.

Příklad 2

Sposobom popísaným v příklade 1 bolo připravené škrobové lepidlo na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu pomocou nasleďovných surovin:

Prvá časť lepidla: 450 kg vody s teplotou 15 °C, 75 kg kukuřičného škrobu, 9 kg hydroxidu sodného rozpuštěného v 20 kg vody a 200 kg vody s teplotou 15 °C na chladenie.

Druhá časť lepidla:! 200 kg vody s teplotou 15 °C, 240 kg pšeničného Škrobu, 7 kg boraxu, 50 kg mletého kaolínu a 1,5 kg roztoku formaldehydu.

V takto získanom škrobovom lepidle na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu obsahujúcom nosný škrob a suspendovaný škrob a iné látky zo skupiny tvorenej plnidlami, modifikátormi viskozity, modifikátormi lepkavosti, modifikátormi teploty gélovatenia a konzervačnýmí prostriedkami podlá vynálezu činil vzájomný poměr v ňom obsiahnutého suspendovaného škrobu a v ňom obsiahnutého nosného škrobu 320 X a celkový obsah škrobu v ňom Činil 13,98 X.

Zdánlivá viskozita tohoto lepidla činila 660 jednotiek Brabendera pri 25 °C, teplota gélovatenia tohoto lepidla činila 56 °C.

Výrobu trojvrstvovej vlnitej lepenky bolo možné pri použití popísaného lepidla uskutočňovať pri rýchlosti o 22 X vyššej ako pri použití běžného lepidla uvedeného v příklade 1, a to pri pevnosti vytvořených lepených spojov o 17 X vyššej ako v případe běžného lepidla uvedeného v příklade 1«

Ďalšou, doteraz neuvedenou výhodou škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu podlá vynálezu je skutočnósť, že v dosledku nízkých hodn$t teploty gélovatenia pšeničného škrobu sa umožňuje dosiahnutie vytvorenia škrobového gelu zo škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu podlá vynálezu v procese výroby vlnitej lepenky posobením teplot nižších ako zvyčajne, čo umožňuje jednak zrýchlenie chodu zariadenia na výrobu vlnitej lepenky, jednak úsporu tepelnej energie.

Vyššie popísané příklady konkrétného uskutočnenia škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu obsahujúcich nosný škrob a suspendovaný škrob a iné látky zo skupiny tvorenej plnidlami, modifikátormi viskozity, modifikátormí lepkavosti, modifikátormi teploty gélovatenia a konzervačnými prostriedkami podlá vynálezu třeba chápat ako ilustrácie pre objasnenie vynálezu, ktorý nimi nie je zďaleka ohraničený.

Vyber druhov škrobu pre škrobové lepidla na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného Škrobu podlá vynálezu sa riadí konkrétnými požiadavkami, kladenými na tieto lepídlá, obecne však platí, ze viac ako 50 7 až 100 Z celkového množstva škrobu přítomného v daných lepidlách je tvořené pšeničným škrobom, čoho výhody boli už popísané vyššie,

Velkost obsahu a výběr látok zo skupiny tvorenej plnidlami, modifikátormi viskozity, modifikátormi lepkavosti, modifikátormi teploty gélovatenia a konzervačnými prostriedkami přítomných v škrobových lepidlách na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu podlá vynálezu sa ríadi konkrétnými požiadavkami na vlastnosti týchto lepidiel a vlastnostami konkrétných druhov škrobov v týchto lepidlách obsiahnutých.

Obecne však s ohladom na snahu minimalizovat náklady na škrobové lepidla na výrobu vlnitej lepenky pre hmotový poměr množstiev týchto látok k celkovému množstvu škrobu použitého na vytvorenie daných lepidiel platí, že má byt v případe plnidiel 0 Z až 30 Z, s výhodou 15 Z až 25 Z, v případe modifikátorov viskozity 2 Z až 10 Z, s výhodou 4 Z až 7 Z, v případe modifikátorov lepkavosti 2 Z až 8 Z, s výhodou 4 Z až 6 Z, v případe modifikátorov teploty gélovatenia 3 Z až 11 Z, s výhodou 4 Z až 7 Z, v případe konzervačných prostriedkov 0,05 Z až 1 Z, s výhodou 0,1 Z az 0,5 Z.

Možnosti uskutočnenia škrobových lepidiel na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu obsahujúcich nosný škrob a suspendovaný Škrob a iné látky zo skupiny tvorenej plnidlami, modifikátormi viskozity, modifikáťormi lepkavosti, modifikátormí teploty gélovatenia a konzervačnými prostriedkami podlá vynálezu sú rožne, pre daný vynález vsak ostává charakteristické a podstatné, že vzájomný poměr suspendovaného a nosného škrobu obsiahnutých v škrobových lepídlách na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu podía vynálezu činí 250 Z až 450 Z, s výhodou 350 až 425 Z a celkový obsah Škrobu v nich činí viac ako 12 Z a menej ako 16,66 Z.

Claims (1)

1. Škrobové lepídlá na výrobu vlnitej lepenky na báze pšeničného škrobu obsahujúce nosný škrob a suspendovaný škrob a iné látky zo skupiny tvorenej plnidlami, modifikátormi viskozity, modifikátormi lepkavosti, modifikátormi teploty gélovatenia a konzervačnými prostriedkami, vyznačené tým, že vzájomný poměr suspendovaného škrobu a nosného škrobu je 250 Z až 450 Z, s výhodou 350 Z až 425 Z a celkový obsah škrobu je od 12 Z do 16,66 Z.