FI114727B - Menetelmä kartongin valmistamiseksi sekä kartonkituote - Google Patents

Description

1 114727

Menetelmä kartongin valmistamiseksi sekä kartonkituote Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä 5 monikerroskartongin valmistamiseksi.

Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 10 johdannon mukainen kartonkituote.

Kartonkia käytetään painopintana ja erittäin paljon erilaisissa pakkauksissa. Pakkaus-10 kartongeissa on tärkeää materiaalin lujuus, jäykkyys ja suojaominaisuudet sekä, jos pakkauksen pintaan painetaan tekstiä tai kuvioita, riittävän hyvä painopinnan laatu.

Jotta kartonkiin saadaan aikaan riittävä jäykkyys, sen on oltava tarpeeksi paksua, joten kartongin valmistamiseen kuluu paljon raaka-ainekuitua. Toisaalta mitä parempaa 15 painopintaa vaaditaan, sitä kalliimpaa raaka-ainetta on käytettävä muun muassa tuotteen riittävän valkoisuuden saavuttamiseksi. Koska kartongin jäykkyys riippuu eniten sen paksuudesta, materiaalin kulutus ja raaka-ainekustannukset kasvavat lähes suoraan tuotteen paksuuden ja massan funktiona. Niinpä olisikin edullista, että kartongin pinta olisi lujaa ja tiheää materiaalia, jonka painatusominaisuudet ovat riittävän hyvät ja sisäosalla olisi 20 alhainen tiheys. Tästä syystä jäykkyysvaatimuksen kasvaessa pakkausten valmistamiseen käytetään usein mieluummin aaltopahvia.

Aaltopahvi on kerrostettu tuote, joka koostuu kahdesta pintakerroksesta eli linerista ja .· . niiden välissä olevasta aallotetusta kerroksesta, flutingista. Monikerrospahveissa .25 aallotettuja välikerroksia on useampia ja välikerros on erotettu pintakerroksia vastaavilla * suorilla kartonkiseinillä. Aaltojen muoto, aallonpituus ja -korkeus voivat vaihdella, mutta : · ’ aallotus tehdään aina poikittain raaka-ainerainan pituussuuntaan nähden.

•. * ·: Vaikka aaltopahvi onkin edullinen pakkausmateriaali, sillä on kuitenkin useita :... · 30 heikkouksia. Pahvin puristuslujuus vaihtelee paljon sen mukaan, osuuko puristus aallon harjan kohdalle vai laaksoon ja samaten pintakerrokset eivät aina ole tasomaisia, vaan niissä voi olla muodonmuutoksia, jotka johtuvat vaikkapa liimauksen jälkeisestä pienestä • * ’'; kutistumasta. Pahvin pintakerroksen ominaisuudet riippuvat tietenkin pintakartongin .' . paksuudesta ja laadusta, mutta yleisesti aaltopahvin ei katsota soveltuvan erityisen hyvin ; ] ’ 3 5 kontakti-painomenetelmillä käsiteltäväksi, mikä rajoittaa sen käyttöä laadukkaimmissa ’ · · ’ pakkauksissa. Aaltopahvit ovat tavallisesti myös varsin paksuja.

» · · •: · | Yksi aaltopahvin heikkous on sen melko monimutkainen valmistusmenetelmä. Kolmesta 2 114727 kerroksesta koostuva aaltopahvi valmistetaan siten, että välikerros aallotetaan ja aaltojen harjoihin levitetään liimaa, minkä jälkeen se puristetaan kiinni ensimmäiseen pintakerrokseen. Toinen pintakerros liimataan sitten erillisessä vaiheessa kiinni muodostettuun kaksikerroksiseen aihioon. Liimaa levitetään vain aaltojen harjojen kohdalle, joten levitys 5 voidaan tehdä periaatteessa vain kovapintaisella levityslaitteella kuten telalla. Tällaisella levitystavalla on vaikeaa varmistaa täydellinen liimaantuminen. Kaksivaiheinen valmistustapa on kallis ja laitteistosta tulee pitkä ja suurikokoinen, joten se vaatii paljon tehdastilaa ja on investointina kallis. Jos valmistetaan useampikerroksista kartonkia, työvaiheita tulee lisää kerroksien lukumäärän mukaisesti.

10

Ratkaisuna perinteiseen tekniikkaan liittyviin ongelmiin olemme aikaisemmassa FI-patentti-hakemuksessamme 20001799 esittäneet keksinnön, jonka avulla voidaan valmistaa kartonkia, jolla on hyvä jäykkyys ja jonka materiaalin tarve jäykkyyteen verrattuna on aikaisempia kartonkilaatuja alhaisempi. Keksinnön mukaan kartonki muodostetaan ainakin 15 kahdesta, edullisesti kolmesta, toisiinsa liimattavasta kerroksesta ja keskimmäisen kerroksen materiaaliin muodostetaan kuivana ennen liimausta pysyviä muodonmuutoksia, jotka ulkonevat vapaamuotoisella halutulla kuvioinnilla materiaalin pinnasta.

FI-patenttihakemuksessamme 20001799 olemme myös esittäneet menetelmän tällaisen 20 uuden kartonkituotteen valmistamiseksi.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on entisestään parantaa aikaisemmassa hakemuksessamme kuvattua keksintöä. Etenkin esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan ... uuden kartonkituotteen liimaamiseen soveltuva ratkaisu.

’”'25

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että vähintään kahdesta kerroksesta koostuva • · * kartonkituote valmistetaan käsittelemällä ainakin yhtä Tainoista mekaanisesti puristamalla •... ’ siten, että rainan pintaan muodostuu rainan pinnasta ulkonevia pysyviä muodonmuutoksia, :. ‘«; ja liimaamalla kerrokset yhteen käyttämällä tärkkelyspohjaista liima-ainetta, joka levitetään : 30 liimattaville kerroksille korkeassa kuiva-ainepitoisuudessa.

: ’ ·, · Esillä olevassa keksinnössä käytetään tärkkelysjohdannaisten vesipohjaisia • ♦ . ” ·. dispersioliimoja, -liuosliimoja sekä kuumasulaliimoja. Tunnusomaista liimoille on korkea / t kuiva-ainepitoisuus ja alhainen viskositeetti.

·';> *... * Kaupallisesti saatavilla olevien liimojen ongelmana keksinnön mukaisen kartonkituotteen [ : ‘: valmistuksessa on se, että niiden viskositeetti huoneen lämpötilassa on liian korkea, mistä • c · * ....: on seurauksena huono levitettävyys. Lisäksi kaupallisten dekstriiniliimojen ongelmaksi on 3 114727 osoittautunut se, että ne kuivuttuaan muodostavat kovan liimasauman, joka aukeaa kartonkia taivutettaessa. Liimattavilla arkeilla on myös taipumus irrota reunoistaan leikkaus-vaiheessa.

5 Nämä ongelmat voidaan välttää käyttämällä liimaamiseen tärkkelysjohdannaisen dispersiota tai tällaista johdannaista sisältävää liukoliimaa tai kuumaliimakoostumusta. Tärkkelys-johdannaisiksi katsotaan perinteiset tärkkelysesterit, tärkkelyseetterit ja tärkkelyksen sekaesteri/eetterit, kationoitu tärkkelys sekä tärkkelyksen ja tärkkelysj ohdannaisten transglykosylaatiotuotteet.

10

Keksinnön mukaisessa kartonkituotteessa ainakin yksi kerroksista on siksi muokattu mekaanisesti siten, että materiaalissa on kolmiulotteisia pysyviä muodonmuutoksia, ja ainakin kaksi kerrosta on liitetty yhteen tärkkelyspohjaisella liima-aineella, joka sisältää tärkkelysjohdannaisen, jonka kuiva-ainepitoisuus on ainakin 45 % ja jonka viskositeetti on 15 riittävän alhainen, jotta liima-aine voidaan levittää yhtenäiseksi kerrokseksi kartongin pinnalle konventionaalista tekniikkaa käyttämällä.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

20

Keksinnön mukaiselle kartonkituotteelle on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 10 tunnusmerkkiosassa.

•::. Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä keksinnön avulla voidaan tuottaa " ]*; 25 korkealaatuista painokelpoista pakkauskartonkia, jolla jäykkyyden suhde raaka-aineen ja .. . erityisesti kuituraaka-aineen kulutuksen on huomattavasti aikaisemmin tunnettuja '. „ * kartonkilaatuja parempi. Kartongin ominaisuuksia on helppo muunnella ja siitä voidaan ’; · · ’ valmistaa erittäin kevyitäkin kartonkilaatuja. Tuotteen bulkki on suuri, kuten lujuus ja ’ · ” jäykkyyskin neliöpainoon verrattuna. Tuotteen jäykkyys on jopa parempi kuin aaltopahvin.

:30 Toisaalta verrattaessa yhtä jäykkään ja lujaan tuotteeseen, keksinnön mukaisen kartongin valmistamiseen tarvitaan vähemmän kuitumassaa. Tästä syystä kartongin valmistaminen on • < *.: edullisempaa ja sen ympäristörasite on pienempi kuin tavallisen tasa-aineisen kartongin.

• *"": Tuote on täydellisesti ja helposti kierrätettävissä, jos kaikki tuotteen kerrokset valmistetaan .' . kasvikuitumateriaalista ja kun liimaamiseen käytetään tärkkelyspohjaisia liima-aineita. Jos • » · 35 tuotteessa tarvitaan neste- tai kaasusulkuja, ne voidaan toteuttaa helposti yleisesti käytössä *; · olevien kalvojen sekä liimauksen avulla. Tällöin tuotteen kierrätettävyyden määrää •, · ; käytettävät kaivotyypit, joten kierrätettävyyden kannalta on edullista suosia materiaaleja, •: · ·: j otka ovat kierrätettävissä yhdessä kuitumassan kanssa.

114727 4

Korkean kuiva-ainepitoisuuden omaava liima-aine kuivuu ja liimautuu liitettäviin pintoihin nopeasti jopa ilman lisälämmitystä. Koska liima-aineessa on vähän tai ei lainkaan vettä, mitään jälkitaipumista tai keskikerroksen litistymistä liimauksessa ei tapahdu. Tärkkelyspohjaiset liima-aineet ovat vaaleita, mistä syystä niillä voidaan liimata heikon 5 opasiteetin omaavia kartonkikerroksia ilman, että liiman väri näkyisi lopputuotteesta.

Kartonki voidaan valmistaa yhdessä ainoassa nipissä ja liiman levittäminen voidaan tehdä monella tavalla, esimerkiksi suihkuttamalla, sivelemällä ja painamalla, joten rainojen liittäminen ja liiman levittäminen on yksinkertaista. Edullisimmillaan tuote on heti valmis 10 eikä vaadi kuivattamista tai varastointia, vaan se voidaan viedä välittömästi jatkokäsittelyyn. Koska välikerroksen muodostava raina muokataan mekaanisesti puristamalla käyttämättä lämpöä, muokkauslaitteisto on erittäin yksinkertainen. Keksintöä voidaan soveltaa monenlaisille materiaaleille, joten kartongin muodostamiseen voidaan aina käyttää edullisinta saatavissa olevaa raaka-ainetta. Tästä on etua esimerkiksi silloin, 15 kun tuotteelta ei vaadita hyvää valkoisuutta, jolloin voidaan käyttää edullisempaa vähemmän valkaistua kuitua tai kierrätyskuitua, jota ei ole täysvalkaistu. Tuotteen lujuusominaisuuksia sekä suoja- että ulkonäköominaisuuksia voidaan muunnella myös erilaisia liimoja käyttämällä. Yllä mainittiin jo dispersioliimat, liukoliimat ja kuumasulaliimat. Näillä kaikilla saadaan aikaan hieman erilainen liimaustapahtuma ja 20 liimaustulos. Liimaukseen voidaan käyttää esimerkiksi vaahtoliimaa, joka täyttää tuotteen ontelot, jolloin sen jäykkyys lisääntyy oleellisesti.

i · Huomautettakoon, että yksi tai useampia tuotteen muodostavista kerroksista voi olla • · polymeerimateriaalia tai metallikalvo tai jokin kerroksista voidaan päällystää materiaalilla, 25 joka muodostaa halutunlaisen kalvon tai pidättävän kerroksen (barrierkalvon). Tällaisia • ·. kartonkeja tarvitaan muun muassa nestepakkauksiin tai kosteutta tai kaasuja läpäi- '. semättömiin tai heikosti läpäiseviin pakkauksiin sekä kuumasaumattaviin tuotteisiin.

I,.' Luonnollisesti erilaisia kalvoja voi olla useita samassa tuotteessa.

• I

• · · 30 Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisen piirustuksen avulla, joka esittää • * » ...: kaaviollisesti yhtä keksinnön suoritusmuotoa.

• · • · * » * . * · *. Kuviossa esitetty sovellutusmuoto on tarkoitettu kolmesta kerroksesta muodostuvan tuotteen valmistamiseen. Kolmikerroksisen tuotteen valmistamiseen tarvitaan kolme rainaa « · 35 4, 5, 6, jotka on tuotu valmistusprosessiin rullilla 1,2,3. Rullilta 1,2,3 rullataan auki : ‘" rainaa tarvittava määrä j a ne j ohdetaan kahdesta telasta koostuvaan liitos- j a • · » •... · kalibrointinippiin 7. Rainat yhdistetään tässä nipissä 7. Keskimmäiseen rainaan 5 muodostetaan teloilla 8 puristamalla pintakuvio siten, että rainaa 5 puristetaan kuivana 5 114727 siten, että siihen muodostuu pysyviä muodonmuutoksia. Kuivalla Tainalla tarkoitetaan tässä varasto- tai tuotantorullalta 2 tulevan rainan normaalia kosteutta eli rainan toimituskosteutta, joka on tavallisesti alle 10 %, ja yleensä välillä 3 - 12 %. Kuvioinnissa ei käytetä myöskään rainan lämmittämistä tai kuumentamista. Pintakuvio on edullisimmin 5 kolmiulotteinen kuvio, esimerkiksi mehiläis-kennon muotoinen kuvio, jolloin rainan lujuus kuitujen suunnassa ja poikittaissuunnassa on kuvioinnin osalta yhtä hyvä päinvastoin kuin esimerkiksi aaltopahvin kaksiulotteisessa poimukuviossa. Pintarainat 4 ja 6 viedään liimausteloille 9-12. Näistä teloista pintarainan 4,6 ulkopuolinen tela 9,10 on vastatela ja liima applikoidaan applikointitelan 11,12 pinnalla pintarainojen 4,6 sisäpinnoille.

10 Liimalla käsitellyt pintarainat 4,6 viedään nyt muotoillun keskimmäisen rainan 5 kanssa liitosnippiin, jossa ne kiinnittyvät toisiinsa ja samalla kartongin paksuus kalibroidaan teloilla puristamalla. Tällä tavalla tuotteen muodostus ja rainojen liittäminen voidaan tehdä yhdessä vaiheessa kartongin paksuuden kalibroinnin kanssa. Liitosnippi 7 toimii samalla rainojen vetonippinä. Liitoksen jälkeen tuote voidaan tarvittaessa kuivata kuivaimella 13, 15 mikäli käytettävä liima sitä vaatii. Liiman kovettamiseen voidaan tietenkin käyttää muitakin reagoimistapoja käytettävän liimatyypin mukaan.

Keksinnön avulla on tarkoitus valmistaa kartonkia niukkaresurssisia kuluttajapakkauksia varten eli keksinnön mukaisen kartongin avulla pyritään säästämään pakkaukseen kuluvan 20 raaka-aineen määrää. Tämä kartonki on kerrosrakenteinen kotelokartonki, jonka kokonaisneliöpaino on tyypillisesti 80 - 500 g/m2. Tuotteen paksuus on tyypillisesti 0,5 - 1,5 mm, joten se on helposti painettavissa erilaisilla painomenetelmillä. Valmistus perustuu prosessiin, jossa kuivat kuiturainat yhdistellään liimaamalla toisiinsa kaksi- tai •::. useampi-kerroksiseksi materiaaliyhdistelmäksi. Keksintö perustuu siihen, että .25 välikerrosrainaa muokataan mekaanisesti kuivana siten, että siihen muodostuu pysyviä .. . muodonmuutoksia. Muokkaaminen tapahtuu edullisesti välittömästi ennen välikerrosrainan liimaamista yhdeltä tai molemmilta puoliltaan kansi-, pohja- tai välikerrosrainaan. Liima ‘ · · ·' levitetään yhtenäisenä kerroksena muokkaamattoman rainan molemmille tai toiselle * · *. *pinnalle, joka lisää edelleen tuotteen lujuutta. Liimaa voidaan levittää myös muokattuun ;... :30 pintaa joko toiselle tai kummallekin puolelle. Samassa tuotteessa voidaan käyttää kahta tai useampaa erilaista liimaa. Rainojen yhdistäminen tapahtuu nipissä, jossa määritetään ja : tasataan kartonki-tuotteen lopullinen paksuus. Vesipohjaisissa liimoissa käytetään ”*: useampaa nippiä.

• · ’.. ‘35 Osarainat voivat olla neliöpainoltaan 30 - 200 g/m2 raakarainoja tai jalostettuja rainoja.

• * •: · ’ Rainoina voidaan käyttää päällystettyä ja/tai kalanteroitua jalostettua rainaa sekä eri tavoin i : ; pinnoitettuja tai kalvoja käsittäviä yhdistelmärainoja. Välikerrosraina voi olla jopa •: · : pehmopaperia, jos sillä saavutetaan halutut lujuusominaisuudet. Yksi tai useampia Tainoista 114727 6 voi olla kuiturainan sijasta polymeerimateriaalia tai metallikalvoa.

Ennen liimausta pintarainat 4, 6 voidaan käsitellä samassa prosessilinjassa esimerkiksi kuvioimalla. Edellä olevassa esimerkissä pintarainan 4 kuviointi tapahtuu mekaanisesti 5 muokkaamalla martiointitekniikalla nipissä 14. Edelleen raina tai rainat voidaan päällystää vaikka barriermateriaalilla. Esimerkissä tämä käsittely tehdään toiselle pintarainalle nipissä 15. Tämä käsittely voidaan tehdä funktionaalisilla barrierpäällystysaineilla tai lakoilla tai liimoilla kiinnittämällä rainan pintaan haluttua materiaalia oleva kalvo.

Barrierpäällystyksellä tarkoitetaan tässä käsittelyä, jolla tuote saadaan nestettä, rasvaa, 10 vesihöyryä tai kaasua läpäisemättömäksi. Käsittelyaineen levittäminen tai kiinnittäminen on sinänsä alalla tunnettua ja sopivia menetelmiä on useita.

Yksi keksinnön oleellinen piirre on se, että tuotteeseen voidaan liittää helposti vahvike-nauhoja, sekä informaation käsittelyelementtejä, kuten magneettinauhoja, värähtelevän 15 tunnistepiirin käsittäviä kalvoja, tunnistekiekkoja tai muita passiivisia tai aktiivisia tietojenkäsittelyelementtejä, joiden perusteella kartongista valmistetut pakkaukset voidaan tunnistaa tai pakkausten valmistusta ja käyttöä ohjata. Vahvike- tai magneettinauha voidaan syöttää kelalta 16 liitosnippiin 7 ja muunlaiset lisävarusteet sopivilla syöttölaitteilla 17 joko nippiin tai liimalla käsitellyn rainan pinnalle.

20

Tarkemmat tiedot kartongin valmistuksesta sekä eri kartonkityyppien käyttökohteista löytyvät FI-patenttihakemuksesta 20001799.

• t » » •: Liima levitetään muokkaamattoman rainan pinnalle eli pinta- tai välikerrosten pinnalle 25 koko pinnan alueelle. Liimaa voidaan levittää myös muokatulle pinnalle. Tällä tavoin •. voidaan varmistaa kaikkien välikerroksen muokattujen kohtien tarttuminen ja samalla liima : lujittaa tuotetta kuivuessaan. Liimaa levitetään, käytettävän liima-ainetyypin mukaan, noin / 1-30, edullisesti noin 2-15 g/m2 per liimattava raina per sauma liiman kuiva-aineena ’' ‘ mitaten, joten applikointimäärä soveltuu esimerkiksi filminsiirto-applikointiin. Sinänsä 30 liima voidaan levittää millä tavalla tahansa ja esimerkkeinä levitystavoista voidaan mainita I * · * · · · sprayapplikointi, verhoapplikointi, painoapplikointi tai suihkuapplikointi.

‘... · Kuumasulaliimojen applikointilämpötila on tyypillisesti välillä 90 - 250 °C. Liima voidaan ; ’ * ’; levittää myös suoraan liitosnippiin 7 nuolen 18 mukaisesti. Oleellista on, että ,..,: muokkaamattoman rainan pinnalle tulee yhtenäinen kerros liimaa, jotta tuotteesta tulee luja 35 ja välikerroksen liimaantuminen täydellisesti saadaan varmistetuksi. Liiman tulee siksi olla ’ ' ’ viskositeetiltaan sellaista, että se on levitettävissä riittävän paksuna kerroksena » « » ·...· käytettävissä olevalla applikointilaitteella. Yleensä vesipohjaisen dispersion tai liukoliiman dynaamisen viskositeetin yläraja on noin 1500 mPas, edullisesti noin 1200 mPas, noin 50 7 114727 %:n kuiva-ainepitoisuudessa ja huoneenlämpötilassa (18-22 °C:ssa).

Liimalla voidaan myös vaikuttaa tuotteen ominaisuuksiin ja liimauksen yhteyteen voidaan liittää siten esimerkiksi ESD-suojaus (hallittu sähkökentän purku). Tällainen suoja on 5 tärkeää, koska johtavat polymeerit eivät yleensä kestä emäksisiä olosuhteita. Jos liima levitetään vaahtona, se täyttää tuotteen ontelot ja lisää erityisesti kokoonpuristuslujuutta.

Käyttökelpoisista liima-aineista mainittakoon jo yllä mainitut tärkkelyspohjaiset dispersiot, liukoliimat sekä kuumasulaliimat (hot melt adhesives). Tärkkelyspohjaiset liimat ovat jo 10 sinänsä edullisia, koska niillä käsitellyt tuotteet ovat helposti kierrätettävissä. Ne ovat biohajoavia. Olennaista keksinnössä käytettäville liima-aineille on se, että ne voidaan valmistaa korkeaan kuiva-ainepitoisuuteen. Keksinnön mukaan yhteen liimattaville kartonkikerroksille levitettävän liima-aineen kuiva-ainepitoisuus on ainakin 45 paino-% (45 -100 paino-%), dispersioiden ja liukoliimojen kohdalla pyritään 45 - 85 paino-%:n 15 kuiva-ainepitoisuuksiin. Hot melt liimoissa kuiva-aineen osuus voi olla jopa 100 paino-%. Liimat ovat stabiileja myös, kun niiden pH on alle 7.

Korkealla kuiva-ainepitoisuudella voidaan vähentää liimatun kartonkituotteen kuivattamiseen tarvittavan lämmitystehon määrää. Pyritään siihen, että saadaan haluttu lujuus 20 aikaan välittömästi liimauksen jälkeen. Korkeassa kuiva-aineessa, kuten hot melt -liimojen kohdalla, lisälämmitystä ei tarvita liiman levittämisen jälkeen. Rainat voidaan haluttaessa esilämmittää ennen liiman applikointia.

' ' · · Välikerroksen 5 kuviointi tehdään kuivalle rainalle puristamalla rainaa siten, että rainaan • · · · ....: 25 muodostuu pysyviä muodonmuutoksia. Rainan pinnan olisi edullista säilyä ehjänä, jolloin • ·. ·. saavutetaan paras lujuus. Rainan kuviointi tehdään kuivana, koska kostutettua rainaa · . ·’ käytettäessä raina olisi kuivattava, mikä vaatisi kustannuksia lisäävää kuivatusenergiaa ja ! ‘ \ tehokkaat kuivatuslaitteet ja lisäksi rainan kuivuessa sen muodonmuutokset vaikuttaisivat ; / kuviointiin ja rainan mittoihin, koska kostea kuituraina kutistuu kuivuessaan voimakkaasti.

*· · · 1 30 Tästä samasta syystä on varsin edullista, että liima-aineen vesimäärä on mahdollisimman pieni.

• · 1 • 1« * a 1

Keksinnön mukaisilla liima-aineilla voidaan poistaa monikerroksisille, yhteenliimatuille : kuitutuotteille tyypillinenjälkitaipuminen.

.·’·! 35 * · · 1 ’’Kuiva-ainepitoisuudella” tarkoitetaan liima-ainekoostumuksesta j älj elle j äävän aineen » · :.: : määrää sen jälkeen, kun liima-ainekoostumuksesta on haihdutettu vesi. Kuiva-aineeksi ’; ‘ ; lasketaan varsinaisen sideaineen muodostava biopolymeeri, eli tässä tapauksessa 114727 8 tärkkelysjohdannainen, tämän mahdollinen plastisointiaine sekä dispersion apu-ja lisäaineet, kuten suojakolloidit, ristisilloitusaineet, pinta-aktiiviset aineet, vahat jne.

Seuraavassa ryhdytään lähemmin tarkastelemaan eri liima-ainevaihtoehtoja.

5

Kuten jo edellä todettiin, keksinnön mukaisen kartonkituotteen valmistuksessa muiden tuotteiden valmistuksesta tunnettujen dekstriiniliimojen ongelmana on huono levittyvyys, joka on seuraus liiman korkeasta viskositeetista. Ongelma korostuu etenkin silloin, kun levitettävät liimamäärät ovat pieniä. Esillä olevassa keksinnössä käytetään liima-aineina 10 tärkkelysjohdannaisia, jotka formuloidaan korkean kuiva-ainepitoisuuden koostumuksiksi, dispersioiksi, liuoksiksi tai kuumasulaliimoiksi.

Tärkkelyspohjaisia dispersioita on kuvattu FI-patenttijulkaisussa 105 566, jonka sisältö liitetään tähän hakemukseen viitteen omaisesti. Mainitussa patentissa esitetään menetelmä, 15 jolla voidaan valmistaa esim. tärkkelysjohdannaisten dispersioita mahdollisimman pienellä veden käytöllä. Menetelmän mukaan muodostetaan ensin seos, joka koostuu tärkkelys-johdannaisesta tai sen tapaisesta biopolymeeristä, kyseisen biopolymeerin plastisointi-aineesta, dispersion apuaineista ja vedestä, seosta lämmitetään pastamaisen koostumuksen aikaansaamiseksi, minkä jälkeen se laimennetaan mahdollisimman pieneen määrään vettä 20 stabiilin dispersion tuottamiseksi.

Dispersion tärkkelyspohjainen komponentti voi olla natiivista tärkkelyksestä, hydrolysoidusta tärkkelyksestä, hapetetusta tärkkelyksestä, silloitetusta tärkkelyksestä tai ‘ ·* f · gelatinoidusta tärkkelyksestä valmistettu tärkkelysesteri, tärkkelyseetteri, tärkkelyksen • · t * ....: 25 sekaesteri/eetteri tai oksastettu tärkkelys. Tärkkelys puolestaan voi pohjautua mihin tahansa • ·. ·. luonnon tärkkelykseen, jonka amyloosipitoisuus on 0 -100 % ja amylopektiinipitoisuus • · 100-0%. Niinpä tärkkelys voi olla peräisin ohrasta, perunasta, vehnästä, kaurasta, !''. herneestä, maissista, tapiokasta, sagosta, riisistä tai sentapaisesta mukula- tai viljakasvista.

' · * ·’ 30 Etenkin tärkkelysjohdanainen pohjautuu mainituista luonnontärkkelyksistä hapettamalla, hydrolysoimalla, silloittamalla, kationoimalla, oksastamalla, eetteröimällä tai esteröimällä valmistettuihin tuotteisiin.

. ·. : Edulliseksi on todettu käyttää tärkkelyspohjaista komponenttia, joka on peräisin tärkke- , · · ·, 35 lyksen ja yhden tai useamman alifaattisen C2-24-karboksyylihapon muodostamasta esteristä.

• · ‘ * ‘ Tällaisen esterin karboksyylihappokomponentti voi tällöin olla johdettu alemmasta :.! : alkaanihaposta, kuten etikkahaposta, propionihaposta tai voihaposta tai näiden seoksesta.

' · * ‘: Karboksyylihappokomponentti voi kuitenkin myös olla peräisin luonnossa esiintyvästä 9 114727 tyydytetystä tai tyydyttämättömästä rasvahaposta. Näistä voidaan esimerkkeinä mainita palmitiinihappo, steariinihappo, öljyhappo, linolihappo ja näiden seokset. Esteri voi myös koostua sekä pitkä- että lyhytketjuisista karboksyylihappokomponenteista. Esimerkkinä mainittakoon asetaatin ja stearaatin sekaesteri. Esterin muodostamiseen voidaan tunnetulla 5 tavalla happojen ohella myös käyttää vastaavia happoanhydridejä sekä happoklorideja ja muita vastaavia reaktiivisia happojohdannaisia.

Tärkkelyksen rasvahappoesterien valmistus tapahtuu esim. kuten on esitetty alan julkaisuissa Wolff, I.A., Olds, D.W. ja Hilbert, G.E., The acylation of Com Starch, Amylose 10 and Amylopectin, J. Amer. Chem. Soc. 73 (1952) 346-349 tai Gros, A.T. ja Feuge, R.O., Properties of Fatty Acid Esters of Amylose, J. Amer. Oil Chemists' Soc 39 (1962) 19-24.

Erityisen edullisia liima-aineita saadaan tärkkelysasetaateista. Näitä voidaan valmistaa antamalla tärkkelyksen reagoida asetanhydridin kanssa katalyytin läsnäollessa. Katalyyttinä 15 käytetään esim. 50 % natriumhydroksidia. Muutkin tunnetut, alan kirjallisuudessa esitetyt asetaattien valmistusmenetelmät soveltuvat tärkkelysasetaatin valmistamiseen. Vaihtelemalla etikkahappoanhydridin määrää, katalyyttinä käytetyn emäksen määrääjä reaktio-aikaa, voidaan valmistaa eri substituutioasteen omaavia tärkkelysasetaatteja.

20 Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan tärkkelyskomponentti on esteröity tärkkelys, edullisimmin tärkkelysasetaatti, jonka substituutioaste on 0,5 - 3, edullisesti 1,5 - 3 ja sopivimmin 2-3. Erityisen edullisesti käytetään tärkkelysesterien valmistukseen esim. entsymaattisesti hydrolysoitua ohratärkkelystä.

25 Toisen edullisen sovellutusmuodon mukaan tärkkelyskomponentti on hydroksialkyloitu ,: tärkkelys tai tämän esteri. Tällöin erityisen edullisia ovat hydroksipropyylitärkkelys, jonka molaarinen substituutioaste on enintään 1,4 edullisesti enintään 1, ja hydroksi-, j propyylitärkkelysesterit, joiden molaarinen substituutioaste on enintään 1,4 edullisesti ·. enintään 1 ja erityisen edullisesti 0,1 - 0,8, ja substituutioaste on vähintään 2, edullisesti 2,5 30 -3.

;;; Yleisesti ottaen edulliseksi katsottu tärkkelysesterin dispersio sisältää 100 paino-osaa ‘* tärkkelysesteriä, 5-50 paino-osaa suojakolloidia, 10 - 200 paino-osaa pehmitettä, 0,1 - 10 ' paino-osaa pinta-aktiivista ainetta sekä noin 120 - 270 paino-osaa vettä, jolloin vesimäärä 1: · : 35 on valittu siten, että dispersion kuiva-ainepitoisuus ainakin 45 paino-%, eli veden määrä on . ‘ korkeintaan yhtä suuri tai hieman suurempi kuin muiden komponenttien yhteensä.

* #· ♦ » * · ’ Erään erityisen edullisen sovellutusmuodon mukaan dispersio valmistetaan siten, että 114727 ίο 100 paino-osaa tärkkelysesteriä, 5-50 paino-osaa suojakolloidia ja 10 - 200 paino-osaa pehmitettä sekoitetaan 70 -120 paino-osaan vettä, johon on sekoitettu 0,1-10 paino-osaa pinta-aktiivista ainetta, tärkkelysesteriseoksen muodostamiseksi, 5 - alkusekoituksen jälkeen seoksen lämpötila nostetaan 40 - 90 □ C:seen ja sekoi tusta jatketaan kunnes saadaan valkoinen pastamainen koostumus, ja sanottuun koostumukseen lisätään 50-150 paino-osaa vettä samalla kun koostumuksen lämpötilan annetaan laskea huoneenlämpötilaan.

10 Dispergoinnin j älkeen dispersio haluttaessa homogenisoidaan sinänsä tunnetulla tavalla sen stabiloimiseksi. Homogenisointi voidaan esim. saada aikaan painehomogenisaattorilla. Homogensoinnilla voidaan vähentää partikkelien kokoa 50-100 %:lla ja siten entisestään parantaa dispersion pysyvyyttä. Keksinnön mukaiset dispersiot ovat pysyviä useita viikkoja, jopa kuukausia.

15

Esillä olevan keksinnön erään edullisen muodon mukaisesti liimauksen tekninen onnistuminen edellyttää sitä, että dispersioformulaation viskositeetti esim. 45 - 50 %:n kuiva-ainepitoisuudessa on esim. 500 - 1200 mPas /18 - 22 °C. Tällöin liimaa voidaan levittää esillä olevassa keksinnössä kuvatuilla menetelmillä märkänä 10 - 12 g / m2, mikä 20 vastaa 5- 6 g :n annostusta kuivaa liimaa. Liimasauma on välittömästi pitävä (100 % kuiturepeämä) kartongin ollessa vielä kostea. Veden poistuttua kartongista liimasauman pitävyys kasvaa samalla kun kartongin jäykkyys kasvaa.

•::. Tärkkelysjohdannaisten dispersioiden lisäksi liima-aineina voidaan käyttää liukoliimoja ja * a · « ..,,:25 kuumasula-liimoja. ’’Liukoliimalla” tarkoitetaan tässä yhteydessä liimaa, jossa tärkkelys- • # .. . johdannainen on huoneenlämpötilassa liuennut koostumuksen väliaineeseen (eli lähinnä * · ‘..I veteen). Jotta liukoliima olisi käytettävissä keksinnön mukaisessa sovelluksessa, ;··’ koostumuksen viskositeetin tulee tällöin olla niin alhainen liima-aineen applikointi-• · * '; * · lämpötilassa, että se on levitettävissä käytettävällä tekniikalla yli 45 paino-% kuiva- • a ‘* 30 ainepitoisuudessa.

• I

·’.*: Edellisten johdannaisten lisäksi sekä dispersioissa että liukoliimoissa tärkkelyspohjaisina .* komponentteina voidaan käyttää tärkkelyksen tai tärkkelysjohdannaisten trans- .·; : glykosylaatiotuotteita.

':./35 • ·

• I

'; * Transglykosylaatutuotteiksi kutsutaan sellaisia aineita, j otka saadaan saattamalla a a :. · S natiivitärkkelys tai tärkkelysjohdannainen, kuten tärkkelysesteri, reagoimaan erilaisten alkoholien, kuten metanolin, butanolin, etyleeniglykolin, propyleeniglykolin ja glyserolin 114727 π kanssa happamissa olosuhteissa. Muodostuvia tuotteita voidaan myös kutsua alkyyliglukosidi- tai hydroksialkyyliglukosidi-yhdisteiksi.

Tärkkelyksestä transglykosylaatiolla valmistettuja glyseroli-O-l-glukopyranosyylieettereitä 5 voidaan valmistaa rinnakkaisen VTT:n nimissä olevan hakemuksen mukaisella prosessilla. Saadaan esim. seos joka koostuu glyserolin-1, glyserolin 2-, glyserolin- 1,2-, glyserolin- 1,3-ja glyserolin- 1,2,3-O-l-glukopyranosyylieettereistä.

Transglykosylaatiotuotteen alhainen molekyylipaino nostaa koostumuksen kuiva-ainetasoa 10 nostamatta viskositettia ja sen hyvät tarttumisominaisuudet antavat liimalle hyvän tarttuvuuden. Pitävä liimasauma saadaan aikaan ilman kuumennusta. Transglykosylaatio-tuotteiden vesiliuosten viskositeetti alkaa eräissä tapauksissa merkittävästi kohota vasta 80 %:n väkevyydessä.

15 Transglykosylaatiotuotteista (tässä tarkoitetaan sekä natiivitärkkelyksestä että tärkkelys- johdannaisista muodostettuja transglykosylaatiotuotteita), voidaan myös valmistaa hot melt -liimoja plastisoimalla ne pehmittimellä. Edullisia liukoliimoja saadaan aikaan tärkkelysasetaatista, jolla on riittävän korkea substituutioaste, mieluummin yli 1,5. Voidaan myös käyttää alempien ja korkeampien alkaanihappojen ja tärkkelyksen muodostamia, 20 vesiliukoisia sekaestereitä sekä tärkkelyseettereitä ja tärkkelyksen sekaesterieettereitä, kuten hydroksipropyyli-tärkkelystä. Transglykosylaatioreaktion olosuhteita ja reaktioaikaa sekä reagenssimääriä varioimalla voidaan vaikuttaa tuotteen molekyylipainoon ja j * asetyylisisältöön, mikä mahdollistaa liiman ominaisuuksien muuntelun (viskositeetti, : tarraavuus, sulamislämpötila, hydrofobisuus).

25 t

Hyviä liimaustuloksia saadaan mm. silloin, kun sekoitetaan kahta eri molekyylipainoista ; tärkkelysasetaatin transglykosylaatiotuotetta, jolloin toinen tuo liimalle jäykkyyttä ja toinen .tarttuvuutta. Sekoittamalla kahta rakenteeltaan samantyyppistä tuotetta saavutetaan myös se ’1' ’ etu, ettei tule kompatibiliteetti-ongelmia komponenttien kesken, mikä näkyy liiman 30 sameutena ja vaikuttaa huonontavasti liimaustuloksiin. Erityisen edullisiin liimaustuloksiin • « · ···: päästään myös käyttämällä tärkkelyksestä ja glyserolista valmistettua transglykosylaatio- \.. · tuotetta. Kuumaliimoissa käytetään yleensä tg-tuotteita, joiden molekyylipaino on 5.000 - ·". 250.000, edullisesti noin 10.000- 100.000.

35 Esimerkkinä transglykosylaatiotuotteiden seostamisesta tunnettujen liima-aineiden kanssa > t • ' * viitattakoon siihen, että seostamalla kylmävesiliukoinen tärkkelys (DL-20) ja tg-tuote (250 :... · TGG1) on mahdollista valmistaa liima jonka kuiva-ainepitoisuus on jopa yli 60 % ja viskositeetti lähes 50 % pienempi kuin dekstriiniliimalla. Kyseinen tärkkelystuote on 114727 12 erinomainen liima-aine; tuotteen käyttöä keksinnön mukaisessa sovellutuksessa rajoittaa kuitenkin sen vesiliuoksen korkea viskositeetti.

Vastaavasti seostamalla suhteella 1:1 dekstriiniäja250 TGG1 kaupallisen dekstriiniliiman 5 viskositeetti putosi 96 %. Tämäkin koe osoitti, että tärkkelyksen ja polyolien transglykosylaatiotuotteita voidaan käyttää modifioimaan sinänsä täysin tunnettuja dekstriiniliimoja.

Mitä tulee tärkkelysasetaatin transglykoslylaatiotuotteen rakenteeseen ja sen 10 ominaisuuksiin, kuten biohajoavuuteen, niin reaktiota ohjaamalla voidaan C6-hiilessä olevan asetaattiryhmän säilyvyyteen/pilkkoontumiseen vaikuttaa. C6-hiilessä olevalla asetaattiryhmällä on entsymaattista biohajoavuutta alentava vaikutus.

Kuumasulaliimoissa yleisesti käytettäviä lisäaineita voidaan käyttää, mutta muutoinkin 15 saadaan aikaan hyvä liimautuminen.

Keksinnössä käytettävä kuumasulaliima voidaan valmistaa tärkkelysasetaatista yhtenä prosessina, jolloin ensin suoritetaan tärkkelysasetaatin transglykosylaatioreaktio etyleeni-glykolilla, haihdutetaan ylimääräinen etyleeniglykoli pois ja lisätään haluttu määrä 20 pehmitintä j a sekoitetaan. Tuotteen asetylointiasteella voidaan vaikuttaa syntyvän polymeerin laatuun. Polymerointitavan mukaan tuotteilla on erilaiset sulamis-ja lasisiirtymälämpötilat. Alhaisen sulamispisteen tuotteita voidaan käyttää sulateliimoissa sellaisinaan ilman ulkoisia pehmittimiä. Korkeamman sulamislämmön tuotteet vaativat pehmityksen.

: V 25 : Kuumasulaliimoja voidaan valmistaa myös suoraan tärkkelysasetaatista ja vastaavista :' ·, · tärkkelysjohdannaisista esim. EP-hakemusjulkaisussa 0 603 768 AI kuvatulla tavalla.

. · · *. Yllä kuvatut tuotteet antavat kuitenkin edullisemman tuloksen. Käyttämällä suhteellisen alhaisen molekyylipainon omaavia johdannaisia alempana sulaviin tuotteisiin eli hot meltin ,., ; 30 valmistus voidaan tehdä yksinkertaisella sulatuksella, eikä ekstruusiota tarvita, joskin sitä voidaan käyttää.

4 · :.1 · · Kuumasulaliimoissa käytetylle glukoosipolymeerille on tunnusomaista se, että glukoosi- : ’ polymeeri sisältää vähintään yhden, edullisesti 2-3 esterisubstituenttia, kuten ; *t ·, 35 asetyyliryhmiä, yhtä anhydroglukoosiyksikköä kohden. Lisäksi anhydrohydroglukoosi- ”' ! yksikköön voi olla liittyneenä PCL tai PLA polymeeri.

• ·

Erään edullisen sulaliimakoostumuksen mukaisesti tärkkelyspohjaisen kuumasulaliiman 5 ,3 1 1 4727 viskositeetti on 1200 mPas/150 °C ja 1610 mPas/125 "C mitattuna lOOr.pm. leikkaus-nopeudella. Lähinnä vastaavalle kaupalliselle polyolefiinipohjaiselle kuumasulaliimalle mitattiin viskositeetti 4700 mPas /150 °C leikkausnopeuden ollessa 100 r.p.m.

Keksinnön mukaisilla tärkkelysasetaatin ja polyolin transglykosylaatiotuotteilla voidaan valmistaa kuumasulaliimoja, joiden levitettävyys on erinomainen laajalla lämpötilavälillä 90-180 °C.

10

Seuraavat ei-rajoittavat esimerkit valaisevat keksintöä: ESIMERKKI 1 Dispersioliima 15

Dispersioliima valmistettiin Patentin FI 105566 Esimerkin 1 mukaisella menetelmällä 250 l:n Drais-reaktorissa. Reaktoriin syötetään 35.00 kg hydroksipropyylitärkkelysasetaattia (COHPOL C6LL100, Erä 5C23, kap 97,1 %), 2,63 kg Mowiol 40-88,26,25 kg triasetiinia ja 24,49 kg vettä. Seosta sekoitetaan 30 min 20 °C:ssa reaktioseoksen 20 homogenoimiseksi. Tämän jälkeen seos lämmitetään puolen tunnin aikana 95-100 °C:seen ja pidetään siinä lämpötilassa 3 h. Reaktioseokseen lisätään 8,75 kg vettä samalla kun lämpötilan annetaan laskea 70 °C:seen. Lisäys suoritetaan n. 1 tunnin aikana.

I * ,: Kuumalaimennuksen jälkeen sekoitetaan vielä tunti ja annetaan reaktioseoksen jäähtyä 50- . # 25 60 °C:seen, missä lisätään 8,75 kg vettä noin tunnin aikana. Tällöin dispersion kuiva- ; ainepitoisuus on n. 60 %.

‘: Seos jäähdytetään < 40 °C:n lämpötilaan ja dispersio laimennetaan loppuväkevyyteensä * · . * lisäämällä vähitellen 9,88 kg vettä. Dispersion kuiva-aine on n. 55 % ja Brookfield- 30 viskositeetti 20 °C:ssa 1825 cP.

I 9 · 9

Dispersio on laimennettavissa vedellä. Kuiva-aineeltaan 50,6 %:n dispersion viskositeetti .on 650 cP samoissa olosuhteissa mitattuna kuin edellä.

I I

• ·

35 ESIMERKKI 2A

» · • Kuumasulaliima • · · • · • » ·

Yleisesti kuumasulaliimat valmistettiin sekoittamalla tärkkelysasetaatin ja etyleeniglykolin välinen transglykosylaatiotuote (jonka valmistus on tarkemmin kuvattu VTT:n 14 1 1 4727 rinnakkaisen, ’’Uudet tärkkelysjohdannaiset ja menetelmä niiden valmistamiseksi” -nimisen patenttihakemuksen esimerkissä 9), ja pehmitin sekä sulattamalla seos 130 -140 °C:ssa, kunnes sulate oli täysin kirkas. VTT:n patenttihakemus on tehty 15.2.2002.

Taulukossa 1 on kuvattu erilaisia kuumasulaliimaformulaatioita, joiden liimaus-5 ominaisuuksia tutkittiin FI-patentti-hakemuksen 20001799 kartonkituotteen valmistuksessa.

Taulukko 1

Liima Tärkkelysasetaatin Pehmitin Lisäaineet Huomiot __transglykosylaatiotuote____ 1 7TG5, Mw 95200, Mn 9800, Trietyylisitraatti Jäähtyneenä kirkas,

Mw/Mn 9.7 0.7 paino-osa kova ja sitkeähkö __1.0 paino-osa____liima_ 2 7TG10, Mw 74000, Mn 12200 Trietyylisitraatti Jäähtyneenä kirkas,

Mw/Mn 6.0 1.3 paino-osa kovahkoja sitkeä 1.0 paino-osa Liima + Kuumana hyvin juokseva 7TG9, Mw 17700, Mn 7000, ja levittyvä

Mw/Mn 2.5 __1.0 paino-osa____ 3 7TG7, Mw 13300, Mn 6500, Trietyylisitraatti Jäähtyneenä kirkas,

Mw/Mn 2.0 1.3 paino-osa pehmeähköjä sitkeä 1.0 paino-osa liima.

+ Hyvä kalvonmuo-dostaja 7TG11, Mw 11700, Mn 6400,

Mw/Mn 1.9 __1.0 paino-osa____ 4 7TG9, Mw 17700, Mn 7000, Trietyylisitraatti Jäähtyneenä kirkas, ;· Mw/Mn 2.5 2.25 paino-osaa pehmeä ja vähän * * *. 1.0 paino-osa tarramainen •: * *: + * *. *. 250TG3 (Esimerkki 10, ··' Patenttihakemus ???) : : _4.0 paino-osa____ 1. 5 7TG7, Mw 13300, Mn 6500, Trietyylisitraatti Sylvatac Kuumana kirkas,

Mw/Mn 2.0 1.3 paino-osa 80 jäähtyneenä samea, .' · *. 1.9 paino-osa 0.1 paino- kovahko liima ···____osa__ 10

··! ESIMERKKI 2B

. - , Kuumasulaliiman valmistus yhdessä panosprosessissa * · · 15 Tärkkelysasetaatti (C6N100 EP, Erä 5C48-49,34,1 kg) lisättiin reaktoriin ja sekoitus • kytkettiin päälle (sekoitin/homogenisaattori 85 rpm/1500 rpm). Joukkoon lisättiin ....: etyleeniglykoli (32,2 kg), jonka joukkoon oli sekoitettu 69 g 93 %:sta rikkihappoa.

Reaktioseosta sekoitettiin 30 min, minkä jälkeen kytkettiin vakuumi päälle ja aloitettiin reaktorin lämmitys 110-120 °C:seen, missä lämpötilassa reaktioseosta pidettiin 1 h. Sen 15 1 1 4727 jälkeen reaktioseoksessa oleva rikkihappo neutraloitiin kalsiumkarbonaatillaja aloitettiin ylimääräisen etyleeniglykolin haihdutus alipaineella. Kun etyleeniglykoli oli haihdutettu kytkettiin vakuumi-pumppu pois päältä ja sulaan massaan lisättiin 26 kg trietyylisitraattia ja sekoitettiin tasaiseksi sulatteeksi 110 - 120 °C:ssa.

5

Koe osoitti, että kuumasulaliiman valmistaminen on mahdollista tehdä transglykosylaatio-reaktion jatkona.

ESIMERKKI 3 10 Liukoliima

Valmistettiin korkean kuiva-aineen liukoliimakoostumuksia sekoittamalla entsymaattisesti hydrolysoidun tärkkelyksen hydroksipropyylijohdannainen (COHPOL DL 20) ja VTT:n rinnakkaisen, ’’Uudet tärkkelyspohjaiset liimat” -nimisen patenttihakemuksen esimerkin 4 15 mukainen transglykosylaatiotuote (polyoli, 250TGG1 -02) taulukossa 2 kuvatuissa suhteissa. VTT:n patenttihakemus on tehty 15.2.2002.

Taulukko 2. Tärkkelyspohjäisiä liuosliimakoostumuksia ·..: Liuosliima DL 20 50.0 250TGG1- 50.0 52% 5600 mPas 02 Γ\: Liuosliima DL 20 81.25 250TGG1- 18.75 57% 34000 mPas ____02________ 20 : ’": Polyolia käyttämällä voidaan alentaa liimakoostumuksen vesipitoisuutta ja toisaalta tarvittaessa alentaa liiman viskositeettiä.

;.. 1 57 %:sta liuosliimaa levitettiin yhtenäinen kerros 110 g/m2 lineriin, johon välittömästi ·;1' 25 liitettiin muokattu 70 g/m2 kraft-paperi. Liiimaustulos oli 100 %:n kuiturepeämä.

• · ESIMERKKI 4 • · · 1 1 ; FI-patenttihakemuksessa 20001799 kuvatun 3-kerroskartongin poikkisuunnan 30 jäykkyydeksi (mitattu DIN 53121 mukaan) on saatu 80 mNm, mikä on vastaavaa tasoa kuin mikroaaltopahvilla samassa neliöpainossa 335 g/m2 ja 175 % suurempi kuin taivekartongilla ko. neliöpainossa. Kyseinen kartonki koostuu pinnassa ja taustassa 110 114727 16 g/m2 kraftlaineristaja keskellä 70 g/m2 kraft-paperista. Kerrokset on liimattu yhteen tärkkelyspohjaisella kuumasulaliimalla, joka applikoitiin suuttimella sekä taustaan että pintaan. Esimerkissä käytetty liima oli valmistettu tärkkelysasetaatista. Liimaus voidaan tehdä myös keskikerrokseen tai kumpaakin laminoitavaan rainaan. Liiman levityksen 5 jälkeen laminoitavat rainat yhdistetään joko yhdessä tai useammassa erillisessä laminointinipissä.

ESIMERKKI 5 10 Tärkkelysdispersioliimatulla, FI-patenttihakemuksen 20001799 mukaisella 3- kerroskartongilla päästiin poikkisuunnan jäykkyydessä (DIN 53121) 70 mNm. Tämä on samaa tasoa kuin vastaavalla mikroaaltopahvilla ja 270% suurempi kuin taivekartongilla.

Tässä liimatut kerrokset olivat pinnassa 115 g/m2 kraftlaineri, keskellä ja taustassa 70 g/m2 λ kraft-paperit kokonaisneliöpainolla 290 g/m . Liima applikoitiin sekä taustaan että pintaan 15 ennen laminointia telalevityksellä, jossa ylimäärä liimasta kaavitaan ennen varsinaista applikointia rainaan. Liima voidaan myös levittää keskirataan tai kumpaankin laminoitavaan rainaan. Liiman levityksen jälkeen laminoitavat rainat yhdistetään joko yhdessä tai useammassa erillisessä laminointinipissä. Laminointinipin jälkeen ei kuivattu tuotetta erillisillä kuivatusyksiköllä, mutta myös kuivaus on mahdollista suorittaa.

20 Tärkkelysdispersioliiman kuiva-ainepitoisuus oli 51%.

ESIMERKKI 6 « · • •: · ·: Oheisella esimerkillä tarkastellaan glyseroli-O-1 -glukopyranosyyli (250 TGG-1) ‘. 25 vesiliuosten viskositeettejä KAP :n funktiona ja vertaillaan toisiinsa niistä valmistettujen . · · ·. limojen viskositeetteja KAP :n funktiona 750 r.pm. leikkausnopeudella.

!.. ’ 250TGG glyseroliglukoosieetterit ”* DL20 modifioitutärkkelys 30 • · "· Taulukko 3 r.p. mPas DL20 250TGG1 m_ :···: 40% 750 10 1000 : λ 50% 750 10 3140 : 60% 750 10 70% 750 10 80% 750 1000 - 17 1 1 4727

Taulukko 4

Liima Komponentti A Komponentti massasuh KAP r.p.m mPas

B de 250 C

___A : B____ _1_Dekstriini_0__LO__57 750 3540 2_DL-20_0__L0_40_ 750 1000 _3_Dekstriini 250TGG 1:1__57_ 750 150 4 _DL-20_ 250TGG 1:1__57_ 750 1280 5 1 DL-20 250TGG 1:1 62 [750 2020 5 « *

Claims (16)

1. Menetelmä ainakin kahdesta kerroksesta koostuvan kartonkituotteen valmistamiseksi, 5 jonka menetelmän mukaan kerrokset muodostavat kartonkirainat (4, 5, 6) liitetään yhteen liimaamalla, tunnettu siitä yhdistelmästä, että - ainakin yhtä Tainoista käsitellään mekaanisesti puristamalla siten, että rainan pintaan muodostuu rainan pinnasta ulkonevia pysyviä muodonmuutoksia, ja - kerrokset liimataan yhteen käyttämällä tärkkelyspohjaista liima-ainetta, joka 10 sisältää tärkkelysjohdannaisen ja joka levitetään liimattaville kerroksille yli 45 %:n kuiva-ainepitoisuudessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liima-aineen kuiva-ainepitoisuus on 50 - 85 paino-%. 15

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tärkkelys-pohjaisena liima-aineena käytetään tärkkelysjohdannaista sisältävää dispersiota tai liuosta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liima-aineen 20 kuiva-ainepitoisuus on yli 85 paino-%, jolloin liima-aineena käytetään kuumasulaliimaa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liima- :. ainetta käytetään samassa tuotteessa yhdessä jonkin toisen liima-aineen kanssa. * · t . 25

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen liima-aine ; * käsittää muun tyyppisen liiman.

': 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että , * tärkkelyspohjaisena liima-aineena käytetään koostumusta, joka sisältää natiivista 30 tärkkelyksestä, hydrolysoidusta tärkkelyksestä, hapetetusta tärkkelyksestä, silloitetusta ( * tärkkelyksestä, gelatinoidusta tärkkelyksestä valmistettua tärkkelysesteriä, : ‘": tärkkelyseetteriä, tärkkelyksen seka-esteri/eetteriä ja/tai oksastettua tärkkelystä tai t . sentapaista tärkkelyskomponenttia, tai hydroksialkyloitua tärkkelystä tai tämän esteriä, I i * III ’ ·; · * 35

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että : V: tärkkelyspohjaisena liima-aineena käytetään koostumusta, joka sisältää tärkkelyksen tai *: · · tärkkelysjohdannaisen transglykosylaatiotuotteen. 114727 19

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liimaa levitetään muokkaamattomien rainojen (4, 5) muokattua rainaa (5) vasten tuleville pinnoille koko pinnan alueelle tuotteen barrier-ominaisuuksien parantamiseksi.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liima levitetään samanaikaisesti muokattuun pintaan.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rainat (4,5,6) yhdistetään liiman levittämisen jälkeen yhdessä tai useammassa liitosnipissä 10 (7), jossa kartonkituotteen rainat (4, 5, 6) puristetaan yhteen siten, että niiden paksuus vakioituu.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liitosnipissä (7) liitetään yhtäaikaisesti toisiinsa ainakin kolme rainaa (4, 5, 6). 15

13. Kartonkituote, joka käsittää ainakin kaksi toisiinsa liimattua kerrosta (4, 5), joista ainakin yksi tasomainen (4), tunnettu siitä, että ainakin yksi kerroksista (5) on muokattu mekaanisesti siten, että materiaalissa on kolmiulotteisia pysyviä muodonmuutoksia ja ainakin kaksi kerrosta on liitetty yhteen tärkkelyspohjaisella liima-aineella, 20 joka sisältää tärkkelysjohdannaisen ja joka on levitetty liimattaville kerroksille yli 45 %:n kuiva-ainepitoisuudessa.

. 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kartonkituote, tunnettu siitä, että I · *, tärkkelysjohdannainen käsittää natiivista tärkkelyksestä, hydrolysoidusta tärkkelyksestä, I · 25 hapetetusta tärkkelyksestä, silloitetusta tärkkelyksestä, kationisesta tärkkelyksestä, ; . · gelatinoidusta tärkkelyksestä valmistetun tärkkelysesterin, tärkkelyseetterin, tärkkelyksen , · seka-esteri/eetterin ja/tai oksastetun tärkkelyksen tai sentapaisen tärkkelyskomponentin, tai : t · | hydroksialkyloidun tärkkelyksen tai tämän esterin, tai tärkkelyksen tai : tärkkelysjohdannaisen transglykosylaatiotuotteen. 30 :.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen kartonkituote, tunnettu siitä, että ainakin i .1 t yhden tasomaisen kerroksen (4) mekaanisesti muokattua kerrosta kohti oleva pinta on käsitelty liimalla koko alaltaan. » . · 35

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen kartonkituote, tunnettu siitä, että tuote käsittää ’. kolme kerrosta ja muokattu kerros on tasomaisten kerrosten välissä. * · 1 1 4727 20