Водная адгезивная композиция для склеивания гофрированного картона и её применение
Номер патента: 9678
Опубликовано: 28.02.2008
Авторы: Коррьетт Паскаль, Лерой Тьерри, Уз Режи, Гомбер Эрве
Формула / Реферат
1. Водная адгезивная композиция, предназначенная для склеивания гофрированного картона, состоящая из двух отдельно получаемых, необязательной первой и обязательной второй частей, отличающаяся тем, что вторая часть, состоящая из нежелированных крахмалов и/или набухших крахмалов, по существу, включает смесь крахмалов бобовых культур и крахмалов зерновых культур и/или крахмалов клубневых культур, причем соотношение между крахмалами бобовых культур и крахмалами зерновых культур и/или крахмалами клубневых культур имеет значение в интервале 30:70-90:10, предпочтительно 40:60-80:20, еще более предпочтительно 45:55-75:25.
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что первая часть, состоящая из желированных крахмалов и/или набухших крахмалов, по существу, включает смесь крахмалов бобовых культур и крахмалов зерновых и/или крахмалов клубневых культур, при этом соотношение между бобовыми крахмалами и зерновыми и/или клубневыми крахмалами имеет значение в интервале 30:70-90:10, предпочтительно 40:60-80:20, еще более предпочтительно 45:55-75:25.
3. Композиция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что бобовый крахмал, в особенности гороховый крахмал, содержит
более 90% крахмала в расчете на соотношение сухих компонентов, предпочтительно более 95% и еще предпочтительнее более 98%,
коллоидный и волокнистый остаток в количестве менее 1% в расчете на соотношение сухих компонентов,
менее 1%, предпочтительно менее 0,5% и более предпочтительно 0,1-0,35% белка в расчете на соотношение сухих компонентов.
4. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что бобовый крахмал, в особенности гороховый крахмал, содержит амилозу в количестве 15-60%, предпочтительно 20-55% и более предпочтительно 30-52%.
5. Композиция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она содержит 10-40 мас.% крахмальной смеси в расчете на массу композиции.
6. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что крахмальная смесь представляет собой смесь бобовых крахмалов и крахмала клубневого происхождения, в особенности картофельного крахмала.
7. Композиция по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она находится в сухой коммерческой форме, т.е. не включает дополнительной воды помимо той, что содержится в ее компонентах.
8. Композиция по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что она включает
0,3-0,5 мас.% щелочного вещества в расчете на общую массу указанной композиции,
0,01-0,5 мас.% буры или любого другого соединения, содержащего бор, в расчете на общее содержание крахмала.
9. Способ получения гофрированного картона, отличающийся тем, что он включает по меньшей мере одну из следующих стадий:
нанесение композиции по любому из пп.1-8 на верхние части складок предварительно сформированной полоски бумаги,
нанесение прокладки или плоского картона на верхние части складок, покрытых композицией,
сушку.
10. Гофрированный картон, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одну из композиций по любому из пп.1-8.
11. Гофрированный картон по п.10, отличающийся тем, что он является водостойким материалом в соответствии с критериями FEFCO теста ь9.
12. Применение для склеивания гофрированного картона водной адгезивной композиции, представляющей собой смесь из бобовых крахмалов, в частности горохового крахмала и зернового и/или клубневого крахмалов, причем соотношение между бобовым крахмалом и зерновым и/или клубневым крахмалом находится в интервале 30:70-90:10, предпочтительно 40:60-80:20 и более предпочтительно 45:55-75:25, а содержание амилозы в гороховом крахмале составляет 15-60%, предпочтительно 20-55% и более предпочтительно 30-52%.
Текст
009678 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к водной адгезивной (клеящей; далее в тексте адгезивной) композиции, полностью или частично состоящей из смеси, включающей по меньшей мере один бобовый крахмал и по меньшей мере один зерновой и/или клубневой крахмал, предназначенной для сборки гофрированного картона. Главным образом изобретение относится к водной адгезивной композиции, первая часть которой состоит из желированных (гельобразующих) и/или набухших крахмалов, а вторая часть в основном состоит из нежелированных и/или набухших крахмалов. Более конкретно, изобретение относится к водной адгезивной композиции, предназначенной для изготовления гофрированного картона, вторая часть которого состоит из смеси, содержащей по меньшей мере один бобовый крахмал и по меньшей мере один зерновой и/или клубневой крахмал. В рассматриваемом случае первая часть также может состоять из отдельного крахмала, в особенности из горохового крахмала, или из смеси, содержащей по меньшей мере один бобовый крахмал и по меньшей мере один зерновой и/или клубневой крахмал, в особенности из той же смеси, что используется для второй части. Изобретение также относится к способу получения гофрированного картона с использованием композиции изобретения, включающей смесь, применяемую в качестве ее второй части и иногда в качестве первой части. Настоящее изобретение также относится к способу получения гофрированного картона. Кроме этого, изобретение относится к смеси, состоящей по крайней мере из одного бобового крахмала и по крайней мере одного зернового и/или клубневого крахмала, и ее применению для получения второй части и необязательного получения первой части композиции изобретения. Раскрытие сущности изобретения Используемый в тексте термин бобовый (legume) относится к семейству Papilionaceae, представленному бобами, горохом, чечевицей, кормовыми бобами, люцерной, клевером и люпином. Термин бобовый крахмал относится к крахмалам, экстрагированным из бобовых растений, в особенности, из гороха, имеющего высокое содержание крахмала, более 90% (в расчете на соотношение сухих материалов), и очень низкое содержание коллоидного и волокнистого остатка, преимущественно менее 1% (в расчете на соотношение сухих материалов). Предпочтительное содержание крахмала составляет более 95%, еще предпочтительнее выше 98%. В тоже время содержание белка составляет менее 1%, предпочтительно менее 0,5%, еще более предпочтительно 0,1-0,35% (в расчете на соотношение сухих материалов). Используемый в тексте термин водная адгезивная композиция относится к любой водной адгезивной композиции, предназначенной для получения гофрированного картона, включающей часть из растворенных и/или набухших крахмалов, называемую базовой или основной частью, обладающую достаточными суспендирующими свойствами, в особенности в отношении гранулированного крахмала, и часть из нерастворимых и/или гидратированных крахмалов, находящихся в состоянии нерастворимых и/или частично набухших гранул, причем такую часть также называют второй частью. Композиции, вторая часть которых состоит из крахмала в состоянии нерастворимых гранул, часто получают в соответствии с принципами, известными специалистам, как "процесс Stein-Hall". Что касается критериев настоящего способа и других аналогичных способов, например, так называемого процесса"Minocar" (European patent EP 0 038 627), то на первой стадии смешивают по меньшей мере один крахмал, воду и щелочной агент. Смесь умеренно нагревают в открытом резервуаре или интенсивно нагревают с помощью пара или с использованием выпарного аппарата с целью загущения или получения щелочного коллоидного раствора с подходящими свойствами, в особенности с подходящими реологическими характеристиками, и способностью сохранения в суспензии нерастворимых и/или лишь гидратированных частиц. Описанная методика представляет собой способ получения так называемой первой или базовой части. В соответствии с другими критериями проведения указанных процессов, готовят дисперсию, содержащую, по меньшей мере, воду и один или несколько крахмалов в гранулированном состоянии при температуре подаваемой воды. Часто в систему добавляют производное бора, обычно буру. В результате получают вторую часть в виде суспензии. Первую и вторую части тщательно смешивают с использованием различных непрерывных и периодических способов. В соответствии с одним из вариантов, в первую часть последовательно добавляют воду, гранулированные крахмалы и, как правило, буру. Согласно другому варианту получают готовый к применению продукт в виде сухой коммерческой композиции, т.е. системы, которая не содержит другой воды кроме той, что содержится в ее компонентах, и которую достаточно просто диспергировать в воде для получения композиции настоящего изобретения. Предварительно сформированная композиция включает предварительно желированный крахмалистый материал, являющийся производным бобового крахмала, клубневого крахмала, зернового крахмала или их смеси.-1 009678 В состав композиции также входит крахмалистый материал в виде нерастворимых и/или набухших гранул, способный образовывать вторую часть, который получают из смеси, содержащей по меньшей мере один бобовый крахмал и по меньшей мере один зерновой и/или клубневой крахмал. Рассматриваемая композиция также включает минеральную часть, которая обеспечивает желательную щелочность воды. Такая смесь может включать карбонат натрия и гидроксид кальция. Кроме этого композиция включает борсодержащий агент, например буру. Следует иметь в виду, что предварительно сформированная композиция может, например, содержать только преджелированную часть, а также гранулированную и/или предварительно набухшую часть. В рассматриваемом случае щелочной агент и буру добавляют в воду или в водную дисперсию композиции. В результате проведения описанных процессов получают водные адгезивные композиции, в которых окончательное содержание твердых веществ - необходимый и существенный параметр - обычно составляет от 20 до более 30%. Другой способ, в котором первая часть содержит по меньшей мере один растворимый крахмал, а вторая часть включает по меньшей мере один крахмал в виде гранул, известен под названием "Pristim"(European patent EP 0229741, выданный на имя авторов настоящей заявки). В рассматриваемом процессе первую часть готовят при существенном повышении температуры без добавления щелочного агента. Однако в некоторых случаях все-таки добавляется очень небольшое количество указанного агента с целью снижения и регулирования температуры, требующейся для образования геля. Независимо от способа, выбранного для получения первой и второй части, прогресс в области технологии материалов часто позволяет специалисту делать выбор в пользу водных адгезивных композиций с высоким содержанием твердых веществ, которые часто получают из зерновых и/или клубневых крахмалов. Такой подход позволяет реализовать преимущество, состоящее в уменьшении количества выпариваемой воды и обеспечении более выгодного теплового баланса, однако является недостаточным. Другое решение включает использование модифицированного или немодифицированного картофельного крахмала. Однако при указанных содержаниях твердых веществ, растворимый или только набухающий картофельный крахмал, как модифицированный, так и не модифицированный, не обладает достаточной способностью к сохранению суспензии крахмальных гранул второй части, независимо от их природы, особенно в том случае, когда они состоят из картофельного крахмала. На основании сказанного выше необходимо обеспечить в первой или основной части наличие крахмального материала, отличного от производных картофельного крахмала, например такого, как гороховый крахмал. Прямым следствием такого подхода является необходимость использования в рассматриваемых композициях по меньшей мере двух различных крахмальных материалов, что представляет собой значительный недостаток, препятствующий их использованию на современном оборудовании непрерывного действия. Другая возможность состоит в использовании композиций, полученных из бобового крахмала. Основанием для этого служит тот факт, что среди различных источников крахмалов, материалы, состоящие из бобовых крахмалов, в особенности горохового крахмала, считаются особенно доступными в хороших условиях, в особенности при хороших экономических условиях. Соответствующее предложение, описанное в международной патентной заявке WO 2004/044082,поданной авторами настоящей заявки, интересно перспективами, касающимися энергии, требующейся для склеивания, несмотря на отсутствие полностью удовлетворительных решений, касающихся высоких требований, предъявляемых современными материалами. Добавление бобового крахмала, в частности, горохового крахмала является необходимым и существенным для создания композиций, способных удовлетворять всем требованиям современных материалов, особенно в том, что касается простоты поставок и использования, а также реологии и технических характеристик. Однако описанное изобретение обладает недостатками различного уровня, которые в некоторых случаях могут оказаться неприемлемыми. Так, например, даже в том случае, когда при использовании процесса "Stein-Hall" указанные преимущества являются неоспоримыми, в особенности с позиции реологических свойств, композиции, полученные с использованием только бобового крахмала или смесей с очень высоким содержанием такого крахмала, могут оказаться непригодными при использовании процесса "Minocar". Фактически при использовании этого способа получают композиции с неприемлемыми, короткими текстурами, которые совершенно невозможно использовать в машинном производстве. Проблема неподходящей текстуры может быть решена резким понижением концентрации производного бора, обычно буры, оказывающим очень вредное воздействие на характеристики склеивания. Более того, композиции, полученные с использованием только бобового крахмала или смесей с его высоким содержанием, не отвечают всем требующимся гарантиям, особенно в том, что касается стабильности, вязкости и сохранения текстуры при их получении с использованием процесса "Pristim".-2 009678 Однако следует отметить, что специалист в данной области может предъявлять еще более высокие технические требования, которые не могут быть удовлетворены с помощью указанной заявки. Фактически, специалист в данной области стремится найти технологически удовлетворительные решения независимо от профиля используемого устройства. Такие требования могут иметь отношение к быстродействию устройства, а также еще в большей степени, к стоимости энергии, имея в виду стоимость поставок целлюлозного материала и его возможный предварительный нагрев для склеивания микроканавок, наноканавок (например, G, N, О и др.) или сверхпрочного картона. Исходя из этих соображений, увеличение содержания в композиции твердых веществ или уменьшение температуры гелеобразования, при совместимости с надлежащим режимом работы устройства,имеющим отношение к исключению нежелательного загущения клея, являются лишь частичными и недостаточными решениями, особенно в том случае, когда композиция содержит значительное количество бобового крахмала в первой и/или второй части. Содержание амилозы может вызвать такой расход энергии для нагрева приладок или их склеивания, который может оказаться неприемлемым с точки зрения специалиста. В последние годы появились сообщения о том, что чисто с технической точки зрения, первостепенное значение имеют температуры, используемые для нагревания машинных пластин, обеспечивающих желирование крахмала во второй части адгезивной композиции. При чрезмерно высокой температуре возникают проблемы, касающиеся склеивания, которое чрезмерно ограничено на поверхности прокладки, что приводит к получению хрупкого картона. Установленные факты привели к рассмотрению возможности понижения теплоемкости нагревательных пластин, что также удовлетворяет озабоченность специалистов, касающуюся уменьшения энергопотребления. Такие соображения приобретают еще большую важность, поскольку нагревательные профили некоторых технических устройств весьма или даже чрезвычайно низки и требуются новые подходы для формирования подлежащих использованию композиций. В некоторых случаях, применительно к так называемым холодным пластинам, можно использовать пар низкого давления, ограниченного значением, например, не более 2 бар, или еще более низкого давления. При таких условиях, специалист в данной области еще более заинтересован в решении указанных тепловых аспектов. В тоже время естественно желание поддерживать оптимальную скорость устройства,обеспечивая критерии производительности и рентабельности. Исходя из изложенной точки зрения, содержание международного патента WO 2004/044082 не дает ответа на все поставленные вопросы. Еще меньше ответов имеется в том случае, когда композиции используют при пониженной температуре. Во многих случаях относительно высокое содержание амилозы в гороховом крахмале является серьезной помехой, приводящей к повышенному и даже неприемлемому потреблению энергии. Этот аспект проблемы, по-видимому, становится еще более серьезным в случае тяжелого картона,включающего большое число склеиваемых площадей удаленных от машинных пластин из-за геометрии производимого материала. Все указанные выше ограничения приводят к заключению о необходимости новых усовершенствований и продолжения исследований для дополнительного регулирования условий использований бобовых крахмалов. Таким образом, заслуга Заявителей состоит в том, что после широких исследований основ для использования бобовых крахмалов, в особенности, горохового крахмала, были найдены конкретные решения, обладающие большими преимуществами при создании клеевых соединений в высококачественных и сложных материалах, особенно в отношении экономичного производства прочного картона и склеивания микро-желобков. Фактически авторы изобретения обнаружили, что бинарные смеси бобового крахмала, в особенности гороховых крахмалов и клубневого крахмала, включающие картофельный или тапиоковый крахмал,являются полностью подходящими материалами, в особенности в отношении энергетических требований и/или температур, необходимых для проведения желирования смеси, а также в контексте удовлетворения всех прочих критериев, требующихся специалисту в данной области, для реализации упрощений, касающихся числа используемых материалов, стоимости, снабжения и технических характеристик. Некоторые другие бинарные смеси бобовых крахмалов, в особенности горохового крахмала и зерновых крахмалов, включающих кукурузный и пшеничный крахмал, также обладают несомненными преимуществами, касающимися энергозатрат, и полностью совместимы со всеми другими техническими требованиями. В результате было установлено, что смеси, квалифицируемые, как тройные, содержащие как бобовый и клубневой крахмалы, так и зерновой крахмал, обладают аналогичными преимуществами. Указанные аспекты являются удивительными и неожиданными, поскольку по отдельности, бобовый, клубневой и зерновой крахмалы не обладают указанными преимуществами. Другими словами, настоящее изобретение относится к водной адгезивной композиции, предназначенной для склеивания гофрированного картона, содержащей так называемую первую и вторую части,-3 009678 отличающейся тем, что вторая часть, состоящая из нежелированных крахмалов и/или набухших крахмалов, по существу включает смесь бобового крахмала и зернового и/или клубневого крахмала, в которой соотношение между количествами бобового крахмала и зернового и/или клубневого крахмала составляет 30:70-90:10, предпочтительно 40:60-80:20, еще более предпочтительно 45:50-75:25. В соответствии с одним из вариантов настоящее изобретение относится к водной адгезивной композиции, дополнительно отличающейся тем, что первая часть композиции, состоящая из желированного и/или набухшего крахмала, также включает смесь бобового крахмала и зернового и/или клубневого крахмала, в которой соотношение между количествами бобового крахмала и зернового и/или клубневого крахмала составляет 30:70-90:10, предпочтительно 40:60-80:20, еще более предпочтительно 45:55-75:25. Кроме этого, настоящее изобретение относится к любому способу получения композиции, первая часть которой, как разъяснено выше, может быть приготовлена с использованием процессов "Stein-Hall","Minocar" или "Pristim", или любому продукту в виде сухой коммерческой композиции. Как подчеркивают авторы изобретения, особая концепция смесей позволяет использовать любые подходящие устройства, включающие порошковые смесители непрерывного и периодического действия,термические сосуды с сухой фазой ("Vomn" смесители) и термические сосуды с суспензионной фазой(например, устройства, действующие по технологии прокаливания), или термомеханические сосуды(например, одношнековые или двухшнековые экструдеры). Смесительное оборудование, вносящее небольшой вклад в стоимость процесса, поскольку оно используется в одностадийном процессе, также может применяться для обработки крахмалистого материала как первой, так и второй части. В результате можно использовать крахмалы, содержащие большое количество набухших гранул,чувствительные к действию щелочи, как в первой, так и во второй части композиции. Таким образом, настоящее изобретение не исключает пограничный случай, когда крахмал первой части и крахмал второй части находятся в одинаковом физическом состоянии, например имеют одинаковую степень набухания и стерический размер, в особенности в щелочной среде. Композиции, сформированные в соответствии с указанными соотношениями компонентов, с учетом разнообразия применяемых устройств, их конструкций и технических характеристик, позволяют сохранить преимущества, обеспечиваемые использованием горохового крахмала и исключить недостатки, связанные с высоким содержанием амилозы. Использование одинаковых смесей в первой и второй части композиции предусматривает важное преимущество, состоящее в том, что может поставляться одно сырье. Следует отметить, что в связи с преимуществами картофельного крахмала, касающимися потребления энергии, а также с учетом того, что растворимый или набухший картофельный крахмал теряет способность к образованию суспензии, особенно в случае гранулированного крахмала, при составлении первой части может оказаться полезным использовать смесь картофельного и горохового крахмала, соотношение между которыми будет определяться единственным критерием способности к суспендированию, что может привести к введению меньшего количества бобового крахмала, например горохового крахмала, чем рекомендовано для описанных выше смесей. Другие соображения подтверждают преимущество присутствия картофельного крахмала во второй части. При использовании прокладок и в случаях применения предварительного нагрева, повышается степень удерживания воды, улучшается смачиваемость прокладок и понижается температура желирования, что способствует хорошему склеиванию при менее интенсивном предварительном нагреве. С учетом сказанного выгодно использовать соотношения между количеством горохового и картофельного крахмала в интервале 45:55-70:30, что относится как к первой, так и ко второй части. Даже за пределами указанного интервала соотношений, выбор повышенных количеств картофельного крахмала в первой части композиции оправдывается улучшенной стабильностью препаратов. В любом случае указанная водная адгезивная композиция отличается тем, что бобовый крахмал, в частности гороховый крахмал содержит более 90% (в расчете на соотношение сухих материалов), предпочтительно выше 95% и более предпочтительно выше 98% крахмала,характеризуются содержанием коллоидного и волокнистого остатка менее 1% (в расчете на соотношение сухих материалов),содержит менее 1% белка, предпочтительно менее 0,5% и более предпочтительно 0,1-0,35% (в расчете на соотношение сухих материалов). Настоящее изобретение боле конкретно относится к композиции, отличающейся тем, что бобовый крахмал, в особенности гороховый крахмал, содержат 15-60%, предпочтительно 20-55% и более предпочтительно 30-52% амилозы. Композиция настоящего изобретения отличается тем, что содержит 10-40 мас.% смеси в расчете на общую массу указанной композиции. Преимущества, обеспечиваемые указанными характеристиками, возрастают с повышением сложности производства.-4 009678 Как правило, производство однолицевого (single-face) (SF) или двухлицевого (double-face) (DF) картона значительно проще, чем получение двухскладчатого (double-double)(DD) или трехрифленного (triple-fluted), даже четырехрифленного гофрированного картона или картона с большим рифлением,микрорифленного, нанорифленного и/или высокопрочного картона. Высокой оценки заслуживает предложенный авторами изобретения способ получения гофрированного картона, совместимого с использованием указанных композиций, отличающийся тем, что он включает стадии, заключающиеся в нанесении адгезивной композиции настоящего изобретения на верхние части складок предварительно сформированной бумажной ленты, нанесении прокладки на верхние части покрытых таким образом складок с последующим их высушиванием. Таким образом, в результате использования композиций настоящего изобретения и соответствующих приспособлений появляется возможность простого получения гофрированного картона, удовлетворяющего техническим требованиям, предъявляемым к прочному картону с большим количеством складок и/или микроскладок. Желаемые смеси настоящего изобретения предусматривают использование простых средств, в частности возможность применения идентичного материала для первой и второй части, что связано с экономичностью такого решения, простотой поставок, особенно в сравнении с клубневыми крахмалами,необязательным точным регулированием условий и обеспечением соответствующих технических характеристик в тех случаях, когда указанные смеси получают в соответствии с рекомендованными соотношениями компонентов. Таким образом, крахмалистая смесь настоящего изобретения, необходимая для второй части и, возможно, для первой части адгезивной композиции, оказывает чрезвычайно положительный эффект на все перечисленные выше критерии, т.е. улучшение всех технологических параметров, а также характеристик гофрированного картона, что, в частности, касается улучшения клейкости, так называемого сырого склеивания, скорости схватывания клея, и качества склеивания, при существенном снижении затрат энергии, необходимой для достижения желательных результатов. В отношении последней позиции важно отметить, что композиции изобретения совместимы с использованием низкотемпературных профилей в некоторых устройствах, включающих применение пара пониженного давления, например, не более 2 бар или даже использование так называемых холодных плит. Однако при использовании более традиционных устройств было обнаружено, что возможно и даже желательно уменьшить число и/или понизить температуру нагревательных пластин. Кроме этого, было установлено, что указанные преимущества действительно реализуются и даже становятся более выгодными при использовании композиции при относительно низких температурах. Более того, по мнению авторов изобретения, для получения адгезивных композиций настоящего изобретения вполне достаточно использовать смеси бобового, клубневого и/или зернового крахмалов, не подвергнутых химической или иной модификации. Однако следует иметь в виду, что одновременно или раздельно модифицированные крахмалы,включающие материалы, подвергнутые реакции образования простых или сложных эфиров, еще в большей степени подходят для указанных целей и охватываются областью изобретения. Использование таких, как правило, дорогостоящих материалов, может быть оправдано реологическими свойствами и стабильностью клея, в том, что касается сырого склеивания, схватывания клея и качества склеивания, а также прочностных характеристик по сравнению с характеристиками, полученными при использовании немодифицированных крахмалов. В частности, можно использовать смеси модифицированных и немодифицированных крахмалов,частично окисленных или гидролизованных крахмалов с помощью по меньшей мере одной кислоты или фермента с получением композиции с высоким содержанием твердых веществ с целью регулирования ее вязкости. Другим выгодным решением проблемы получения первой части является приготовление основы с использованием варочных устройств, в частности непрерывного действия, с использованием острого пара. Возможные другие варианты модификаций, в особенности физические модификации, например,такие термомеханические операции, как предварительное желирование на сушильных барабанах или экструзия, либо термические операции, известным специалистам, как горячая влажная обработка (НМТ) или прокаливание. В первую часть композиции могут добавляться известные для таких применений полимеры с высокой вязкостью, например, производные целлюлозы, поливиниловые спирты, поливинилацетаты, или поливинилпирролидон. Кроме этого в тех случаях, когда в соответствии с промышленными условиями требуется, чтобы клеевые соединения на основе композиций настоящего изобретения обладали влаго- или водостойкостью, могут применяться сшивающие агенты или предварительно сформированные смолы. Композиции настоящего изобретения могут удовлетворять требованиям влаго- или водостойкости без вредного воздействия на окружающую среду, здоровье или безопасность в тех случаях, когда они содержат формаль-5 009678 дегидные или неформальдегидные смолы и/или выбираются из несинтетических, неформальдегидных водостойких агентов. Установлено, что при прочих равных условиях, выбранная пропорция бобового крахмала, в особенности горохового крахмала, позволяет сохранить преимущества, бобового крахмала, касающиеся влаго- и водостойкости при содержании амилозы в крахмале 15-60%, предпочтительно 20-55% и более предпочтительно 30-52%. Также установлено, что при подходящих условиях можно уменьшить количество формальдегидной или неформальдегидной смолы и/или несинтетического, неформальдегидного водостойкого компонента. Более конкретно, было установлено, что существуют легко доступные способы, не оказывающие существенного влияния на стоимость, заключающиеся в применении небольших дополнительных количеств веществ, улучшающих водостойкость, которые выбирают из таких солей, как сульфаты, например сульфат цинка, меди или алюминия, диаммонийфосфата, или соединения, содержащего цирконий. В адгезивной композиции настоящего изобретения можно объединять смолы, которые обычно добавляют для усиления водостойкости, например различные неформальдегидные или формальдегидные смолы, в особенности смолы мочевина-формальдегидного типа, кетонформальдегидного типа, резорцинформальдегидного типа, или фенолформальдегидного типа, обычно обладающие связующей способностью и/или внутренним гидрофобным характером, с сульфатом цинка или алюминия. В соответствии с одним из вариантов адгезивная композиция настоящего изобретения, удовлетворяющая таким критериям, отличается тем, что она не содержит формальдегидной или синтетической смолы, а включает эффективное количество химического агента, выбранного из сульфатов цинка, алюминия или меди, или соединений, содержащих цирконий или диаммонийсульфат. Термин эффективное количество относится к количеству смолы или химического агента, по меньшей мере, равному количеству рассматриваемого вещества, которое позволяет адгезивной композиции обеспечивать водостойкость гофрированного картона, удовлетворяющую критерию FEFCO теста 9. Различные аспекты настоящего изобретения, касающиеся составов и способов получения обычных адгезивных композиций, более подробно описаны ниже с помощью примеров, не ограничивающих область изобретения. Пример 1. Готовили две "Stein-Hall" адгезивные композиции, в одной из которых использовали только гороховые крахмалы PS природного происхождения, т.е. не подвергнутые модификации в соответствие с методикой документа WO 2004/044082, а вторая композиция отличалась от первой тем, что содержала во второй части смесь природного горохового крахмала (PS) и природного картофельного крахмала (POS) в соотношении 80:20. Гороховый крахмал содержал более 95% крахмала, 0,30% белка и менее 1% коллоидного вещества. Указанный крахмал содержал амилозу в количестве 35,7%. Две полученные композиции, используемые для склеивания так называемого трехрифленного (triple flute) гофрированного крахмала, сравнивали с действием традиционного состава, в первой части которого использовали природный пшеничный крахмал CS, а во второй части - природный картофельный крахмал. В следующей ниже таблице суммированы существенные параметры:-6 009678 В лабораторных условиях проводили так называемое склеивание по двойным лицевым поверхностям: время между смешиванием компонентов и моментом, когда свойства клея ухудшаются Следует отметить, что согласно данным известной международной патентной заявки WO 2004/044082, композиции, приготовленные и находящиеся при низких температурах, в данном случае 32 С, в лабораторных экспериментах вообще не проявляют преимуществ от использования горохового крахмала, или использования смеси 80% горохового крахмала/20% картофельного крахмала во второй части состава. В отличие от этого, специфические характеристики машинной обработки, в особенности касающиеся скорости и качества машинного склеивания, ясно демонстрируют преимущества использования горохового крахмала и смесей из горохового/картофельного крахмалов, при рекомендуемых в изобретении соотношениях, для получения так называемого двухскладчатого (double double), трехрифленного(triple fluted) и четырехрифленного (quadruple fluted) картона. Помимо этого, ограничения, связанные с использованием известных композиций, полученных из кукурузного крахмала и картофельного крахмала, или одного горохового крахмала, становятся более очевидными при уменьшении или изменении мощности, например, при уменьшении давления пара в устройствах. Пример 2. Для выяснения природы этого явления, авторы изобретения провели прямое сравнение с использованием устройства для получения так называемого трехрифленного (triple fluted) картона, применяя две "Stain-Hall" композиции, каждая из которых содержала природный гороховый крахмал в первой части, а вторая часть композиции, соответственно, содержала природный гороховый крахмал или смесь изобретения, включающую 70% природного горохового крахмала и 30% природного картофельного крахмала. Второе аналогичное сравнение было проведено с составом для склеивания двухлицевого (Double При использовании композиций В, содержащих во второй части смесь горохового и картофельного крахмала в соотношении 70:30, было установлено значительное увеличение скорости машинного процесса по сравнению с использованием композиций А. Скорость увеличивалась примерно на 50% при одинаковых значениях нагрева плиты. Увеличение производительности демонстрирует значительно меньшую потребность в тепловой энергии для достижения качественного склеивания при значительном отличии в применении состава В настоящего изобретения по сравнению с составом А. Таким образом, энергетический баланс оказывается очень благоприятным для смеси из горохового крахмала и картофельного крахмала.-7 009678 Также отмечено, что рецептуры А и В обладают аналогичными реологическими характеристиками,вследствие чего можно поддерживать одинаковое клеевое покрытие и толщину пленки. Пример 3. Готовили две Stein-Hall адгезивные композиции для склеивания двухскладчатого (DD) картона,причем первые части обеих композиций содержали только кукурузный крахмал. Вторая часть состава С включала смесь природного кукурузного крахмала и природного картофельного крахмала. В целях сравнения вторая часть состава D включала смесь природного кукурузного крахмала и природного горохового крахмала. При машинной обработке с идентичными скоростями и сравнимым качеством склеивания было отмечено, что использование состава D, содержащего смесь природного кукурузного крахмала и природного горохового крахмала, позволяет уменьшить клеевое покрытие и получить более сухой картон. Кроме того, энергетический баланс очень благоприятен для смеси настоящего изобретения, содержащей гороховый крахмал и кукурузный крахмал. Пример 4. Готовили две композиции, композицию Е в соответствии с настоящим изобретением и известную композицию F, вторые части которых соответственно содержали смесь природного кукурузного крахмала/природного горохового крахмала и смесь природного кукурузного крахмала/природного картофельного крахмала. Состав Е также включал первую часть, состоящую из смеси природного кукурузного крахмала/природного горохового крахмала, причем второй компонент использовался в избытке, тогда как первая часть состава F содержала только природный кукурузный крахмал. Полученные композиции использовали для так называемого однолицевого (SF) склеивания. И в этом случае энергетический баланс был благоприятным. Авторы по-разному выразили его значение, отметив, что при одинаковой производительности композиция Е настоящего изобретения обеспечивает значительно лучшее склеивание, чем состав F. Пример 5. Две композиции Е и F из примера 4 использовались для склеивания микрорифления типа G. Для обеспечения удовлетворительного склеивания с использованием рецептуры F требуется использовать все нагревательные плиты устройства, т.е. 20 плит, обогреваемых паром под давлением 14 бар. В отличие от этого, использование рецептуры Е позволяет резко изменить профиль нагревания. Фактически, для четырех первых и шести последних плит можно снизить давление пара до 5 бар. Пример 6. Проводили промышленное испытание с целью определения сравнительных характеристик одного горохового крахмала, используемого в первой и второй частях композиции и смеси из 50% горохового крахмала, 50% картофельного крахмала, также используемых в первой и второй частях композиции. Было решено применять два типа указанных композиций используя тест, рассматриваемый как особенно доказательный, на двух различных прочных типах так называемого двухскладчатого (doubledouble) картона. Использование препаратов, содержащих 33% твердого материала и имеющих температуру образования геля близкую 48 С, позволило легко установить преимущества композиции, содержащей смесь. Фактическое увеличение скорости достигало 40 м в минуту. Указанное преимущество может быть отнесено к повышению эффективности предварительного нагрева прокладок, в случае их применения, а также к ускоренному желированию второй части в том случае, когда смесь содержала картофельный крахмал. Три первых примера иллюстрируют преимущества, достигаемые в процессе "Stein-Hall" получения смесей на основе горохового крахмала, при их использовании во второй части композиции, независимо от их принадлежности к типу бобовый крахмал - клубневой крахмал или бобовый крахмал - зерновой крахмал. В трех следующих примерах использовались композиции, в которых рассматриваемые смеси присутствовали как в первой, так и во второй частях композиции. Композиции, содержащие смеси настоящего изобретения, обладали улучшенными реологическими свойствами, характеристиками склеивания и экономическими преимуществами по сравнению с известными составами. Заключение не потеряло силу при сравнении с композициями, содержащими в первой и/или второй частях только гороховый крахмал. Пример 7. Адгезивная композиция "Minocar" была получена с использованием горохового крахмала PS в соответствии с методикой WO 2004/044082. В качестве горохового крахмала использовали одно из веществ примера 1, содержащее более 95% крахмала, 0,30% белка и менее 1% коллоидного вещества. Содержание амилозы составляло 35,7%. В соответствии с принципами такого метода, в лабораторных условиях, в отличие от "Stein-Hall" процесса, в котором проводится тщательное желирование крахмала, осуществляли лишь частичное и регулируемое набухание в среде воды относительно большого количества крахмала, составляющего основную часть основы. Для приготовления основной части композиции использовали следующие компоненты: Полученный продукт перемешивали со скоростью 1750 об./мин. Реакцию прекращали через 9 мин в результате добавления воды, предназначенной для второй части композиции. После завершения приготовления препарата его перемешивали в течение 15 мин со скоростью 1750 об./мин.-9 009678 Проводились стандартные измерения вязкости, т.е. вязкости в вискозиметре Lory и вязкости поBrookfield. Полученные значения составляли 19,5 с и 2425 МПас, соответственно, и свидетельствовали о получении композиции с очень короткой текстурой. Рассматривая эти результаты в отдельности, авторы пришли к заключению о полной непригодности для использования. Такое несоответствие может быть отражено значением отношения B/L (вязкость поBrookfield/вязкость в вискозиметре Lory), которое значительно отличается от стандартных значений, используемых Заявителями, имеющими значение в интервале 40-50. Пример 8. После этого проводилось сравнение композиций, содержащих, соответственно, в первой и второй частях один гороховый крахмал (состав М) смесь из 75% горохового крахмала и 25% картофельного крахмала (состав М 2) смесь из 50% горохового крахмала и 50% картофельного крахмала (состав М 3) На основе трех указанных рецептур были получены композиции со следующими характеристиками: После завершения реакции при интенсивном перемешивании (1750 об./мин) добавляли вторую часть воды. Перемешивание продолжали в течение 15 мин. Были получены следующие значения вязкости и соотношения B/L: Хотя полученные результаты подтверждают факт непригодности текстуры композиции "Minocar",содержащей только гороховый крахмал, для восстановления подходящего отношения B/L достаточно добавить 25% картофельного крахмала. Следует отметить, что для смесей с соотношением компонентов 50:50, композиции настоящего изобретения обеспечивают улучшенную смачиваемость прокладок, в особенности в случае предварительного нагрева установки. При этом увеличивается скорость схватывания клея. Еще более важно, что аналогично композициям процесса Stein Hall, рассматриваемые рецептуры снижают потребление энергии при сохранении повышенной скорости процесса машинной обработки. Пример 9. Готовили две композиции "Pristim", PI и Р 2, первую часть которых получали в результате теплового воздействия в отсутствие щелочного агента. Р 1 получали с использованием только природного горохового крахмала из примера 1, в то время,как первая и вторая части композиции Р 2 содержали смесь, состоящую из 50% горохового крахмала и 50% картофельного крахмала. На стадии приготовления золя было отмечено, что температура, требующаяся для получения Р 1,имеет относительно более низкое значение по сравнению с температурой, которая должна быть достигнута в присутствии других крахмальных материалов, в частности зернового, кукурузного или пшеничного крахмалов. В случае Р 2 и при добавлении в смесь картофельного крахмала, температура желирования имеет еще более низкое значение, примерно на 2 С или более. При реализации процесса в промышленном масштабе, рассматриваемые условия получения позволяют хранить рецептуры при относительно низкой температуре (около 35 С), не требующей использования механизма поддержания температуры, например, изоляции резервуара. Были получены следующие характеристики вязкости в протоке (вискозиметр Lory) и при действии силы сдвига (Brookfield) и соотношения B/L: Полученные данные показывают, что свежеприготовленные композиции обладают удовлетворительными свойствами. Кроме этого, композиции Р 1 и Р 2 подвергали тесту на старение при хранении в течение 24 ч при комнатной температуре, после чего их подвергали воздействию силы сдвига при вращении скоростью 2000 об./мин с целью имитации машинных условий и определения их реакционной способности после выключения и/или истечения периода хранения. Испытание препаратов на старение и повторное использование показало, что композиция настоящего изобретения лучше подходит для применения, чем композиция, содержащая только гороховый крахмал. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Водная адгезивная композиция, предназначенная для склеивания гофрированного картона, состоящая из двух отдельно получаемых, необязательной первой и обязательной второй частей, отличающаяся тем, что вторая часть, состоящая из нежелированных крахмалов и/или набухших крахмалов, по существу, включает смесь крахмалов бобовых культур и крахмалов зерновых культур и/или крахмалов клубневых культур, причем соотношение между крахмалами бобовых культур и крахмалами зерновых культур и/или крахмалами клубневых культур имеет значение в интервале 30:70-90:10, предпочтительно 40:60-80:20, еще более предпочтительно 45:55-75:25. 2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что первая часть, состоящая из желированных крахмалов и/или набухших крахмалов, по существу, включает смесь крахмалов бобовых культур и крахмалов зер- 11009678 новых и/или крахмалов клубневых культур, при этом соотношение между бобовыми крахмалами и зерновыми и/или клубневыми крахмалами имеет значение в интервале 30:70-90:10, предпочтительно 40:6080:20, еще более предпочтительно 45:55-75:25. 3. Композиция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что бобовый крахмал, в особенности гороховый крахмал, содержит более 90% крахмала в расчете на соотношение сухих компонентов, предпочтительно более 95% и еще предпочтительнее более 98%,коллоидный и волокнистый остаток в количестве менее 1% в расчете на соотношение сухих компонентов,менее 1%, предпочтительно менее 0,5% и более предпочтительно 0,1-0,35% белка в расчете на соотношение сухих компонентов. 4. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что бобовый крахмал, в особенности гороховый крахмал, содержит амилозу в количестве 15-60%, предпочтительно 20-55% и более предпочтительно 30-52%. 5. Композиция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она содержит 10-40 мас.% крахмальной смеси в расчете на массу композиции. 6. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что крахмальная смесь представляет собой смесь бобовых крахмалов и крахмала клубневого происхождения, в особенности картофельного крахмала. 7. Композиция по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она находится в сухой коммерческой форме, т.е. не включает дополнительной воды помимо той, что содержится в ее компонентах. 8. Композиция по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что она включает 0,3-0,5 мас.% щелочного вещества в расчете на общую массу указанной композиции,0,01-0,5 мас.% буры или любого другого соединения, содержащего бор, в расчете на общее содержание крахмала. 9. Способ получения гофрированного картона, отличающийся тем, что он включает по меньшей мере одну из следующих стадий: нанесение композиции по любому из пп.1-8 на верхние части складок предварительно сформированной полоски бумаги,нанесение прокладки или плоского картона на верхние части складок, покрытых композицией,сушку. 10. Гофрированный картон, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одну из композиций по любому из пп.1-8. 11. Гофрированный картон по п.10, отличающийся тем, что он является водостойким материалом в соответствии с критериями FEFCO теста 9. 12. Применение для склеивания гофрированного картона водной адгезивной композиции, представляющей собой смесь из бобовых крахмалов, в частности горохового крахмала и зернового и/или клубневого крахмалов, причем соотношение между бобовым крахмалом и зерновым и/или клубневым крахмалом находится в интервале 30:70-90:10, предпочтительно 40:60-80:20 и более предпочтительно 45:5575:25, а содержание амилозы в гороховом крахмале составляет 15-60%, предпочтительно 20-55% и более предпочтительно 30-52%.
МПК / Метки
МПК: C09J 103/02, D21F 11/12, D21H 27/18
Метки: склеивания, картона, композиция, гофрированного, применение, водная, адгезивная
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/13-9678-vodnaya-adgezivnaya-kompoziciya-dlya-skleivaniya-gofrirovannogo-kartona-i-eyo-primenenie.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Водная адгезивная композиция для склеивания гофрированного картона и её применение</a>
Предыдущий патент: Средство для лечения гипергликемии и его применение
Следующий патент: Производные 4-(7-гало-2-хино(кса-) линилокси)фенокси-пропионовой кислоты в качестве противоопухолевых средств
Случайный патент: Применение диосметиновых соединений при лечении и профилактике тромботических патологий