DE69001723T2 - Klebstoff auf Basis einer wässerigen Stärkeaufschlämmung. - Google Patents
Klebstoff auf Basis einer wässerigen Stärkeaufschlämmung.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klebemittel auf der Basis einer wäßrigen Stärkeaufschlämmung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Klebemittel auf der Basis einer wäßrigen Stärkeaufschlämmung, das in einem einzigen Schritt durch Dispersion in kaltem Wasser und anschließendes Rühren hergestellt werden kann.
- Stärke wurde als Klebemittel für Papier und Pappe verwendet. Um ein starkes Haften innerhalb eines kurzen Zeitraums bei der Herstellung von Karton zu schaffen, wurde auf einem weiten Bereich das Stein-Hall-Verfahren (nachstehend als SH-Verfahren) verwendet. Bei diesem Verfahren wird ein Hauptbestandteil, der eine wäßrige Dispersion mit suspendierten unverkleisterten Stärketeilchen ist, zu einem Träger aus einer vollständig verkleisterten wäßrigen Stärkelösung gegeben. Wird das durch dieses Verfahren erhaltene Klebemittel erhitzt, lösen sich die unverkleisterten Stärketeilchen des Hauptbestandteils schnell im erhitzten Wasser auf, während gleichzeitig Wasser verdampft, wobei eine halbfeste Substanz mit hoher Viskosität hergestellt und anfänglicher Klebkraft geschaffen wird. Es ist erforderlich, daß der Träger eine ausreichende Viskosität aufweist, sodaß sich die Teilchen des Hauptbestandteils nicht im Träger absetzen und sodaß der Träger geeignet auf Papier oder ähnliches aufgetragen wird.
- Jedoch wird bei dem SH-Verfahren das Klebemittel, sogar wenn nur eine kleine Menge Stärke vorhanden ist, hochviskos. Daher ist es sehr schwierig, die Konzentration der Trägerstärke auf 15 % oder mehr zu erhöhen. Daher wird der Wassergehalt höher, was zu Problemen, wie Verziehen, führt. Es wird ein Verfahren unter Verwendung von abgebauter Stärke, wie Dextrin, vorgeschlagen, um die Konzentration zu erhöhen. Jedoch wirft dieses Verfahren ein Problem, wie die Abnahme der Klebkraft, auf.
- Wie typischerweise in der japanischen nichtgeprüften Patentanmeldung (nachstehend als "J. P. Kokai" bezeichnet) Sho Nr. 52-127938 offenbart ist, wird ein Verfahren unter Verwendung von aufbereiteter Stärke als Träger vorgeschlagen, die in einem geeigneten Grad abgebaut oder modifiziert ist, um die Konzentration zu erhöhen. Jedoch beträgt der Gesamtstärkegehalt des Hauptbestandteils und Trägers höchstens 30 % und daher kann eine hohe Konzentration nicht erhalten werden.
- Es wurde ein Versuch gemacht, die Menge der unverkleisterten Stärke des Hauptbestandteils zu erhöhen, und so die gesamte Stärkekonzentration stark zu erhöhen. Jedoch weist dieses Verfahren das folgende Problem auf. Es ist nämlich zum Erhalt einer anfänglichen Klebkraft erforderlich, den Hauptbestandteil zur Zeit des Haftens durch Erhitzen auf zulösen, und dieser geliert dann sofort. Zusätzlich ist es unerläßlich, Borax im Träger zu lösen, um ein Klebemittel auf Stärkebasis mit einer schnellen Klebeeigenschaft zu schaffen. Im allgemeinen geliert bei SH-Verfahren der Träger selbst nicht sofort, da die Stärkekonzentration gering ist, sogar wenn Borax in der Stärkelösung des Trägers vorhanden ist. Wird jedoch die Stärkekonzentration des Hauptbestandteils erhöht und ist Borax in einer zur Gelbildung des Trägers ausreichenden Menge vorhanden, löst sich der Hauptbestandteil auf und der Träger geliert, was zu einer Erhöhung der Viskosität führt. Mit anderen Worten ist es schwierig, die gesamte Stärkekonzentration zu erhöhen, sogar wenn man die Menge der unverkleisterten Stärke im Hauptbestandteil erhöht, sofern der Träger eine Stärkelösung ist.
- Weiter erfordert das SH-Verfahren zwei Schritte, nämlich den ersten Schritt der Verkleisterung der Stärke durch Erhitzen, wobei ein Träger gebildet wird, und den zweiten Schritt der Zugabe einer wäßrigen Dispersion des Hauptbestandteils zum entstandenen Träger. Daher ist dieses Verfahren kompliziert. Demgemäß wurde ein Verfahren unter Verwendung von verkleistertem Getreidemehl als Träger vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren werden sowohl verkleistertes Getreidemehl als auch unverkleisterte Stärke oder unverkleistertes Getreidemehl in kaltem Wasser dispergiert, um nur den in kaltem Wasser löslichen Teil (verkleisterte Stärke) aufzulösen, um so einen Träger zu bilden (J. P. Kokai Sho Nr. 50-63023). Bei diesem Verfahren wird es unnötig, einen Träger durch Erhitzen zu bilden. Jedoch kann keine hohe Konzentration erhalten werden und die Viskosität ist instabil, da der Träger aus verkleisterter Stärke hergestellt ist.
- Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Klebemittel auf Stärkebasis zu schaffen, bei dem eine hohe Konzentration auf einfache Weise durch Dispersion der Stärke in kaltem Wasser unter Rühren erhalten werden kann.
- Nach umfassenden Untersuchungen zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe haben die Erfinder festgestellt, daß ein Klebemittel auf der Basis einer hochkonzentrierten wäßrigen Stärkeaufschlämmung durch Einmischen der nachstehenden Bestandteile in der ausgewiesenen Menge, bezogen auf das Gewicht der Stärke, in die wäßrige Stärkeaufschlämmung, die 20 bis 60 % Stärke enthält, gebildet werden kann:
- (1) 0.01 bis 1.0 % Rhamsangummi oder Xanthangummi,
- (2) 1.0 bis 3.0 % Natriumhydroxid und
- (3) falls erforderlich bis zu 3 % Borax.
- Der Bereich der bei der vorliegenden Erfindung verwendbaren Stärke ist nicht eingeschränkt. Die Stärke schließt zum Beispiel sogenannte Rohstärken, abgeleitet von Kartoffel, Süßkartoffel, Mais, Weizen, Tapioka, etc., ihre modifizierten Stärken, wie oxidierte Stärke, kationische Stärke oder anionische Stärke oder ein Gemisch davon ein. Die Stärkekonzentration der wäßrigen Stärkeaufschlämmung beträgt 20 bis 60 Gew.-%. Übersteigt die Konzentration 60 Gew.-%, wird die Viskosität der entstehenden Aufschlämmung schnell hoch, und die Aufschlämmung ist schwierig zu handhaben.
- Rhamsangummi ist ein natürlicher Gummi, der durch Reinigung des Polysaccharids, das durch den Stamm ATCC 31961, der bei der American Type Culture Collection (Washington D.C.) hinterlegt ist und der zu einem gramnegativen und aeroben Bakterium, Alcaligenes, gehört, außerhalb des Körpers freigesetzt wird, wenn das Bakterium Glucose vergärt, und der dann zu Pulver umgewandelt wird. Dieser Gummi hat eine Struktur, in der die Hauptkette aus zwei Glucoseresten und einer Glucuronsäure und einer Rhamnose aufgebaut ist, und bei der die Seitenkette aus zwei Glucoseresten aufgebaut ist, wie durch die folgende allgemeine Formel dargestellt:
- in der M&spplus; Natrium, Calcium, Kalium etc. darstellt.
- Der bei der vorliegenden Erfindung verwendbare Xanthangummi kann durch Animpfen von Xanthomonas campestris in ein Kulturmedium, das Saccharide, enthaltend Glucose und eine anorganische Säure, enthält, und bei dem der pH-Wert leicht sauer ist, und Züchtung des Stammes unter Belüftung hergestellt werden. Die Struktur des Xanthangummis ist nicht vollständig bestimmt, aber es wird angenommen, daß es ein anionisches aus Glucose, Nannose, Glucuronsäure und Brenztraubensäure aufgebautes natürliches Polymer ist, wie durch die folgende Formel aufgeführt:
- in der M&spplus; Na, K oder Ca darstellt.
- Um eine hochkonzentrierte wäßrige Aufschlämmung zu erhalten, sollte die Menge des Rhamsangummis oder Xanthangummis in der Aufschlämmung 0.01 bis 1.0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Stärke, betragen. Die Menge beträgt vorzugsweise 0.03 bis 0.5 Gew.-%. Ist die Menge des Rhamsan- oder Xanthangummis geringer als die Untergrenze dieses Bereichs, nimmt die Suspensionsstabilität der entstehenden Aufschlämmung ab. Übersteigt andererseits die Menge die Obergrenze des Bereichs, wird die Fließfähigkeit der entstehenden Aufschlämmung herabgesetzt, da die Viskosität des Gummis selbst steigt.
- Das bei der vorliegenden Erfindung verwendbare Natriumhydroxid ist erforderlich, um die unverkleisterte Stärke im Hauptbestandteil durch Erhitzen im Klebeverfahren leicht zu lösen. Ohne Natriumhydroxid beträgt die Verkleisterungstemperatur etwa 80ºC, und es nimmt viel Zeit in Anspruch die Stärke zu lösen. Andererseits nimmt die Verkleisterungstemperatur mit Natriumhydroxid auf 40 bis 50ºC ab, und daher ist unverkleisterte Stärke leicht zu lösen und die Anfangshaftung verbessert. Ohne Natriumhydroxid beträgt die PIN- Stärke 12 bis 13 kgf, was für ein Klebemittel sehr gering ist. Natriumhydroxid wird in einer Menge von 1.0 bis 3.0 Gew.-%, vorzugsweise 1.5 bis 2.7 Gew.-%, bezogen auf die Stärke, verwendet.
- Im allgemeinen kann Borax in einer Menge von bis zu 3 Gew.-%, bezogen auf die Stärke verwendet werden. Borax erhöht die Klebkraft, ohne daß es die Viskosität eines Haftmittels beeinflußt und verbessert die anfängliche Klebkraft, was die Beklebungsgeschwindigkeit erhöht. Borax wird vorzugsweise in einer Menge von bis zu 2 Gew.-% verwendet.
- Die erfindungsgemäße wäßrige Stärkeaufschlämmung kann leicht durch gleichzeitige Zugabe der Bestandteile in den vorstehend angegebenen Mengen zu Wasser hergestellt werden.
- Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im einzelnen in bezug auf die folgenden Beispiele erklärt.
- Wasser in der in Tabelle 1 angegebenen Menge wurde in einen Behälter eingebracht. Unter Rühren des Wassers mit Zellenrädern wurde das Borax in der in Tabelle I angegebenen Menge in den Behälter eingebracht und hintereinander wurden Maisstärke, Rhamsangummi und Natriumhydroxid, wie in Tabelle I angegeben, in dieser Reihenfolge in den Behälter zugegeben. Nachdem das Rühren etwa 20 Min. fortgesetzt wurde, wurde eine wäßrige Stärkeaufschlämmung erhalten.
- Die Brookfield-Viskosität der Aufschlämmung wurde bei 20ºC von jeder Aufschlämmung bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.
- Die Aufschlämmung wurde zwischen RK (Kraftdeckbahn) 220 (g/m²) als Deckbahn und SCP (Semichemischer Zellstoff) 125 (g/m²) als Schichtstoffmittellage aufgetragen, so daß der Feststoffgehalt der beschichteten Aufschlämmung 5 g/m² (auf Trockenbasis) betrug und dann getrocknet, um eine A-geriffelte doppeltverkleidete Wellpappe herzustellen.
- Die Klebestärke der entstandenen Pappe zwischen der Deckbahn und der Schichtstoffmittellage wurde gemäß JIS Z0402 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 als PIN- Stärke aufgeführt.
- Beispiel 3 wurde wiederholt, außer daß Borax nicht verwendet wurde, um eine wäßrige Stärkeaufschlämmung herzustellen, und ihre Brookfield-Viskosität wurde bestimmt (siehe Tabelle I).
- Genauso wie im Beispiel 3 wurde die PIN-Stärke der unter Verwendung der Aufschlämmung entstandenen Pappe zwischen der Deckbahn und der Schichtstoffmittellage bestimmt (siehe Tabelle 1).
- Die Beispiele 2 und 3 wurden wiederholt, außer daß Rhamsangummi durch Xanthangummi ersetzt wurde, um wäßrige Stärkeaufschlämmungen herzustellen, und ihre Brookfield-Viskositäten wurden bestimmt (siehe Tabelle I).
- Die PIN-Stärken der entstandenen Pappen zwischen der Deckbahn und der Schichtstoffmittellage wurden genauso wie in den Beispielen 2 und 3 und unter Verwendung der entstandenen Aufschlämmungen bestimmt. Tabelle I Maisstärke (Teile) Rhamsangummi (Teile) Xanthangummi (Teile) Natriumhydroxid (Teile) Borax (Teile) Wasser (Teile) Brookfield-Viskosität (cp) PIN-Stärke (kgf) * Die Zahl in Klammern ist der Wert (%) der verwendeten Menge, bezogen auf das Gewicht der Stärke.
- Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß ein Klebemittel auf der Basis einer hochkonzentrierten Stärke leicht mit einem einzelnen Schritt erhalten werden kann.
Claims (5)
1. Klebemittel auf der Basis einer hochkonzentrierten,
wäßrigen Stärkeaufschlämmung, umfassend 20 bis 60 Gew.-%
Stärke und die nachstehenden Bestandteile in der
ausgewiesenen Menge, bezogen auf das Gewicht der Stärke:
(1) 0,01 bis 1,0 % Rhamsangummi oder Xanthangummi und
(2) 1,0 bis 3,0 Gew.-% Natriumhydroxid.
2. Klebemittel nach Anspruch 1, wobei die Menge an
Rhamsangummi oder Xanthangummi 0,03 bis 0,5 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht der Stärke, beträgt.
3. Klebemittel nach Anspruch 1, wobei die Menge an
Natriumhydroxid 1,5 bis 2,7 Gew.-%, bezogen auf das
Gewicht der Stärke, beträgt.
4. Klebemittel nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend bis zu
3 Gew.-% Borax, bezogen auf das Gewicht der Stärke.
5. Klebemittel nach Anspruch 4, wobei die Boraxmenge 2
Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Stärken, beträgt.
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