PL217308B1 - Klej do tektury falistej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest klej do sklejania warstw tektury falistej.

Przemysł celulozowo-papierniczy należy do najprężniej rozwijających się gałęzi przemysłu i stanowi swoisty marker osiągniętego poziomu nowoczesności gospodarki narodowej. Rozwój ten najbardziej widoczny jest w krajach rozwijających się, gdzie lawinowo rosnąca produkcja rożnych dóbr, od mikroskopijnych podzespołów elektronicznych po wysoko gabarytowe maszyny i urządzenia wymusza zwiększone zapotrzebowanie na opakowania papierowo - kartonowe i powoduje, że w obszarze przemysłu celulozowo-papierniczego prowadzi się nieustannie szeroko zakrojone badania nad możliwościami zastosowania nowoczesnych i efektywnych środków pomocniczych, w tym spoiw do sklejania warstw tektury falistej.

Podstawą stosowanego do dzisiaj procesu klejenia warstw tektury falistej jest metoda opracowana w amerykańskiej firmie Stein - Hall. Istota tej metody polega na stosowaniu kleju skrobiowego, który mimo dużego stężenia skrobi (ok. 20% s.s.) wykazuje niską lepkość, a po naniesieniu na grzbiety fal warstwy pofalowanej pod wpływem ciepła łączy ją z kartonem pokryciowym. Zgodnie z tą metodą tylko niewielka część skrobi znajduje się w postaci skleikowanej i stanowi tzw. nośnik utrzymujący w stanie zawiesiny ok. pięciokrotnie większą ilość skrobi w postaci nieskleikowanych granul. W takiej postaci klej łatwo się pompuje, ponieważ nie wykazuje on prawie żadnych właściwości klejących. Powstają one dopiero w samym procesie sklejania po naniesieniu na grzbiety fal w miarę wzrostu temperatury błony kleju między warstwą pofalowaną i kartonem pokryciowym. Prawidłowy przebieg procesu sklejania warstw tektury falistej jest determinowany przez jakość kleju skrobiowego (w tym głównie od właściwości reologicznych nośnika kleju), naniesienie kleju (ilość i jakość rozprowadzenia na wałkach ryflowych), parametry pracy maszyny klejącej oraz jakość półproduktów papierowych. Nośnik decyduje o właściwościach użytkowych technologicznej przerabialności kleju. Na szeroko rozumianą jakość technologiczną i użytkową decydujący wpływ ma kompozycja samego nośnika oraz kleju jak również rozwiązania techniczne tekturnicy, w tym jej prędkość robocza.

Dobrej jakości klej skrobiowy po naniesieniu na grzbiety fal i dociśnięciu kartonu pokryciowego powinien ulec skleikowaniu, zanim utraci zbyt wiele wody w wyniku jej parowania i wnikania do półproduktów papierowych, a w następnym etapie po zupełnym skleikowaniu powinien możliwie szybko osiągnąć fazę wiązań wstępnych.

Złożoność zjawisk związanych z reologią kleju powoduje, że prędkość pracy tekturnicy w wielu wypadkach jest wyraźnie niższa od tej, którą umożliwiają względy konstrukcyjne. Zastosowanie kleju o wyższej koncentracji suchej masy (a więc o mniejszej ilości wody do odparowania, co stanowi najbardziej energochłonną część procesu sklejania), a zarazem o większej zdolności do wiązania wody i niskiej relatywnie temperaturze kiełkowania, zapewnia bardziej oszczędne nanoszenie kleju i umożliwia przesunięcie optimum prędkości pracy tekturnicy w kierunku wyższych prędkości.

Znane z literatury patentowej kleje skrobiowe według konwencji Stein - Halla jako główny składnik nośnika wymieniają alkohol poliwinylowy o różnym stopniu zhydrolizowania (opisy patentowe USA nr 5093393, 4094718, 4600739, 4673698, 4677145, 5093393, 5454898, 5639333 i europejskie opisy patentowe: 162682, 239421, 253642, 253643, 470748). W innych rozwiązaniach otrzymanie nośnika kleju oparto o lateksy (opis patentowy USA 4775706 i europejski opis patentowy 276894), sól sodową karboksymetylocelulozy (niemiecki opis patentowy 1567388, polski opis patentowy 185266) czy natywne lub modyfikowane skrobie wyróżniające się niską temperaturą kleikowania (opisy patentowe USA 4343654, 4787937, 5405437). Wiele z tych rozwiązań, szczególnie te, które zakładają inne niż alkohol poliwinylowy składniki nośnika kleju, mimo korzystnych właściwości reologicznych kleju, stwarzają wiele problemów technologicznych, m.in. złą przetwarzalność kleju na wałkach ryflowych i skłonność produktu finalnego do kołyskowania lub przesuszenia fali, co skutkuje kruchością spoiny, a także nierównomierne nanoszenie i nieracjonalnie duże naniesienie kleju. Te komplikacje uwidaczniają się szczególnie w procesach klejenia na tekturnicach pracujących z szybkością roboczą przekraczającą 200 m/min.

Klej do tektury falistej według wynalazku składający się ze skrobi natywnej oraz nośnika na bazie eteru celulozy, zawierającego również czynnik alkalizujący i środek powierzchniowo czynny, charakteryzuje się tym, że zawiera 95,0 - 98,5%, korzystnie 95,0 - 95,5% skrobi natywnej i 1,5 - 6,0%, korzystnie 4,5 - 5,0% nośnika, a jako główny składnik nośnika hydroksyetylocelulozę w stosunku wagowym do masy skrobi wynoszącym 0,02 - 0,026%.

PL 217 308 B1

Jako skrobie natywne stosuje się skrobie: ziemniaczaną lub kukurydzianą lub pszenną lub tapiokową.

Klej według wynalazku jako główny składnik nośnika może zawierać również mieszaninę hydroksyetylocelulozy i karboksymetylocelulozy, w stosunku wagowym do masy skrobi wynoszącym 1,0 - 4,0% hydroksyetylocelulozy i 0,1 - 1,0% karboksymetylocelulozy, korzystnie 2,0 - 2,5% hydroksyetylocelulozy i 0,2 - 0,6% karboksymetylocelulozy.

Hydroksyetyloceluloza jest biopolimerem o łańcuchach o bardzo zróżnicowej długości poddanym procesowi eteryfikacji celem uzyskania optymalnie wyważonych właściwości użytkowych. Związek ten jest szeroko stosowany jako modyfikator reologii, koloid ochronny, środek retencji wody, stabilizator i środek zawiesino twórczy. Unikalne właściwości reologiczne hydroksyetylocelulozy jak również jej doskonała rozpuszczalność w silnie alkalicznym środowisku były przesłanką do przeprowadzenia kompleksowych badań nad możliwością jej zastosowania jako środka aktywnego nośnika kleju do tektury falistej. Badania porównawcze właściwości reologicznych i technologicznych klejów opartych na nośniku w skład którego wchodziła karboksymetyloceluloza oraz kleju według wynalazku nieoczekiwanie wykazały, że wynalazek umożliwia otrzymanie kleju o znacznie lepszej homogeniczności, co eliminuje konieczność jego wstępnego przesączenia. Okazało się również, że z uwagi na wielokrotnie mniejszy niż w przypadku karboksymetyloskrobi udział wagowy nośnika w gotowym kleju, proces rozpuszczania jest kompletny i znacznie szybszy, co ma ogromne znaczenie w technologii przyrządzania kleju. Zaskakujące dobre okazały się również wyniki czasu „chwytu” kleju, co umożliwia jego zastosowanie na tekturnicach pracujących przy dużych szybkościach roboczych.

Klej według wynalazku charakteryzuje się doskonałymi właściwościami użytkowymi, jest trwały reologicznie, można go z łatwością przyrządzić według wymagań stawianych przez parametry pracy tekturnicy. Struktura kleju jest bardzo gładka bez jakichkolwiek zlepów, a czas potrzebny do jego przygotowania jest bardzo krótki i konkurencyjny do znanych rozwiązań.

Przygotowanie roztworu roboczego kleju jest proste i polega na wsypaniu przy ciągłym mieszaniu 1 części wagowej kleju do 4 części wagowych wody. Po upływie 10 minut klej jest gotowy do użycia. Nośnik kleju według wynalazku nie wykazuje właściwości tiksotropowych, przy bardzo niskich naprężeniach ścinających jest płynem zagęszczanym ścinaniem, a przy wyższych naprężeniach ścinających jest układem wykazującym stałe wartości lepkości.

Parametry kleju do tekstury falistej takie jak lepkość czy pH można dowolnie regulować przez zmianę wzajemnego stosunku nośnik/skrobia natywna zgodnie z wymaganiami producenta i parametrami pracy tekturnicy.

Wytwarzanie kleju do tektury falistej przedstawiają następujące przykłady wykonania.

P r z y k ł a d I

Do mieszalnika do mas sypkich wsypano 12 kg metakrzemianu sodowego, 5 kg boraksu, 25 kg hydroksyetylocelulozy „Natrosol 250 HHN”, oraz skrobię natywną w ilości dopełniającej do 1000 kg ₃ mieszaniny oraz 2 dm³ środka powierzchniowo czynnego. Mieszanie prowadzono w czasie 10 minut. Otrzymany w ten sposób klej po zmieszaniu z wodą w stosunku 1:4 poddano oznaczeniu lepkości na kubku Forda nr 4, oznaczeniu stopnia (%) sedymentacji po upływie 24 godz. od momentu zarobienia kleju oraz oznaczeniu pH kleju.

Otrzymane w ten sposób kleje oparte o skrobie ziemniaczaną, kukurydzianą, pszenną, tapiokową wykazują następujące parametry fizykochemiczne.

T a b e l a 1

Skrobie	Lepkość na kubku Forda [s]	Sedymentacja po 24 godz. [%]	Lepkość na kubku Forda po 8 godz. mieszania 100 obr/min	pH
ziemniaczana	100	3,0	100	11,0
kukurydziana	95	2,0	95	11,0
pszenna	105	0,0	105	11,0
tapiokowa	60	5,0	60	11,0

PL 217 308 B1

Po zawrocie z tekturnicy roztwór roboczy kleju wykazuje identyczne parametry fizykochemiczne jak po zarobieniu.

P r z y k ł a d II

Do mieszalnika do mas sypkich wsypano 12 kg metakrzemianu sodowego, 5 kg boraksu, 20 kg hydroksyetylocelulozy „Natrosol 250 HHN”, 5 kg karboksymetylocelulozy oraz skrobię natywną w ilości ₃ dopełniającej do 1000 kg mieszaniny oraz 2 dm³ środka powierzchniowo czynnego. Mieszanie prowadzono w czasie 10 minut. Otrzymany w ten sposób klej po zmieszaniu z wodą w stosunku 1:4 poddano oznaczeniu lepkości na kubku Forda nr 4, oznaczeniu stopnia (%) sedymentacji po upływie 24 godzin od momentu zarobienia kleju oraz oznaczenia pH kleju. Otrzymane w ten sposób kleje oparte o skrobie: ziemniaczaną, kukurydzianą, pszenną lub tapiokową wykazują następujące parametry fizykochemiczne.

T a b e l a 2

Skrobie	Lepkość na kubku Forda [s]	Sedymentacja po 24 godz. [%]	Lepkość na kubku Forda po 8 godz. mieszania 100 obr/min	pH
ziemniaczana	80	5,0	80	11,0
kukurydziana	113	0,0	110	11,0
pszenna	115	0,0	115	11,0
tapiokowa	85	1,2	85	11,0

Po zawrocie z tekturnicy roztwór roboczy kleju wykazuje identyczne parametry fizykochemiczne jak po zarobieniu.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Klej do tektury falistej składający się ze skrobi natywnej oraz nośnika na bazie eteru celulozy, zawierającego również czynnik alkalizujący i środek powierzchniowo czynny, znamienny tym, że zawiera 95,0 - 98,5%, korzystnie 95,0 - 95,5% skrobi natywnej i 1,5 - 6,0%, korzystnie 4,5 - 5,0% nośnika, a jako główny składnik nośnika hydroksyetylocelulozę w stosunku wagowym do masy skrobi wynoszącym 0,02 - 0,026%.

2. Klej według zastrz. 1, znamienny tym, że jako skrobie natywne stosuje się skrobie: ziemniaczaną lub kukurydzianą lub pszenną lub tapiokową.

3. Klej według zastrz. 1, znamienny tym, że jako główny składnik nośnika może zawierać mieszaninę hydroksyl hydroksyetylocelulozy i karboksymetylocelulozy, w stosunku wagowym do masy skrobi wynoszącym 1,0 - 4,0% hydroksyetylocelulozy i 0,1 - 1,0% karboksymetylocelulozy, korzystnie 2,0 - 2,5% hydroksyetylocelulozy i 0,2 - 0,6% karboksymetylocelulozy.