SE536606C2 - Förfarande för framställning av en bestrykningssmet innehållande en starkt koncentrerad stärkelselösning för bestrykningav papper och kartong - Google Patents
Förfarande för framställning av en bestrykningssmet innehållande en starkt koncentrerad stärkelselösning för bestrykningav papper och kartong Download PDFInfo
- Publication number
- SE536606C2 SE536606C2 SE1250693A SE1250693A SE536606C2 SE 536606 C2 SE536606 C2 SE 536606C2 SE 1250693 A SE1250693 A SE 1250693A SE 1250693 A SE1250693 A SE 1250693A SE 536606 C2 SE536606 C2 SE 536606C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- starch
- coating
- starches
- starch solution
- highly concentrated
- Prior art date
Links
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 title claims abstract description 122
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 title claims abstract description 122
- 239000008107 starch Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000123 paper Substances 0.000 title description 16
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 claims description 12
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims description 12
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims description 12
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 claims description 11
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 claims description 11
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 claims description 10
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims description 4
- 235000021374 legumes Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims description 4
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000013808 oxidized starch Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920000945 Amylopectin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 claims description 2
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 claims description 2
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 claims description 2
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 claims description 2
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 claims description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 claims description 2
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 claims description 2
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 claims description 2
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 2
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 claims description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920006320 anionic starch Polymers 0.000 claims description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 2
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 1
- 240000004713 Pisum sativum Species 0.000 claims 1
- 235000010582 Pisum sativum Nutrition 0.000 claims 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims 1
- 239000011552 falling film Substances 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 claims 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 206010016807 Fluid retention Diseases 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229920001592 potato starch Polymers 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 229940105329 carboxymethylcellulose Drugs 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000003232 water-soluble binding agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D103/00—Coating compositions based on starch, amylose or amylopectin or on their derivatives or degradation products
- C09D103/02—Starch; Degradation products thereof, e.g. dextrin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B30/00—Preparation of starch, degraded or non-chemically modified starch, amylose, or amylopectin
- C08B30/08—Concentration of starch suspensions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D103/00—Coating compositions based on starch, amylose or amylopectin or on their derivatives or degradation products
- C09D103/04—Starch derivatives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D103/00—Coating compositions based on starch, amylose or amylopectin or on their derivatives or degradation products
- C09D103/04—Starch derivatives
- C09D103/06—Esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D103/00—Coating compositions based on starch, amylose or amylopectin or on their derivatives or degradation products
- C09D103/04—Starch derivatives
- C09D103/08—Ethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D103/00—Coating compositions based on starch, amylose or amylopectin or on their derivatives or degradation products
- C09D103/04—Starch derivatives
- C09D103/10—Oxidised starch
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/20—Macromolecular organic compounds
- D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
- D21H17/24—Polysaccharides
- D21H17/28—Starch
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
- D21H19/10—Coatings without pigments
- D21H19/14—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12
- D21H19/34—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising cellulose or derivatives thereof
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
- D21H19/36—Coatings with pigments
- D21H19/44—Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
- D21H19/54—Starch
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
13 SAM MAN DRAG Ett förfarande för framställning av en bestrykningssmet innehållandeen starkt koncentrerad stärkelselösning för bestrykning av papper och kartongbeskrivs, varvid förfarandet inbegriper stegen av kokning av en stärkelse-lösning, indunstning av den kokta stärkelselösningen för framställning av enstarkt koncentrerad stärkelselösning med en stärkelsetorrsubstanshalt av40-70% och blandning av den starkt koncentrerade stärkelselösningen medandra konventionella komponenter som förekommer i en bestrykningssmet,så även användning av den starkt koncentrerade stärkelselösningen såsomett bindemedel i en bestrykningssmet samt en bestrykningssmet inbegripandeden starkt koncentrerade stärkelselösningen.
Description
20 25 30 536 606 ett vattenlösligt biopolymeriskt bindemedel, såsom stärkelse, stärkelsederivat eller CMC (karboximetylcellulosa). Ett av de mest använda biopolymeriska bindemedlen i bestrykningssmetar med en hög torrsubstanshalt har varit dextrin. Ett dextrin har fördelen av att vara kallvattenlösligt direkt i pigmentlös- ningen, varvid det därför inte medför tillförsel av något extra vatten i bestryk- ningssmeten. Det finns emellertid en nackdel med dextrin, nämligen det mindre bidrag denna biopolymer ger till vattenretentionen för bestryknings- smeten. Ett mindre bidrag till bestrykningens styrka p g a den lägre molekyl- vikten för ett dextrin är en annan nackdel ijämförelse med en modifierad stärkelse med högre molekylvikt. En annan nackdel med vissa dextriner är att bestrykningens vithet kan påverkas negativt. Det föreligger således också ett behov av ett bindemedel som saknar nackdelarna med dextrin.
I US-patentansökan nr 2010/00159104 beskrivs ett förfarande för ut- kokning och upplösning av stärkelse för användning i en limningskomposition, vilket leder till en högre koncentration än vad som annars är möjligt att uppnå med konventionell teknik, d v s en stärkelsekoncentration av mer än 35%.
Med denna teknik erhålls en stärkelselösning som är väsentligen fri från granuler. P g a den högre stärkelsekoncentrationen i den erhållna slurry- beredningen uppnås efter utkokning av produkten en högre viskositet, som i sin tur skapar ett behov av ett högre ångtryck än vid ett konventionellt kok- ningsförfarande i syfte att erhålla en lösning.
I US-patentansökan nr 2010/0058953 beskrivs användning av ett legymbaserat dextrin för bestrykningsapplikationer, t ex för beläggning av papper eller plan kartong. Legymdextrinprodukterna är preciserade med specifika molekylvikter och stabilitetsparametrar, och stärkelsekoncentration- er i intervallet 35-75% beskrivs.
Sammanfattninq av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att eliminera de ovan beskrivna nackdelarna inom tekniken för konventionella bestrykningssmetar.
Detta ändamål uppnås med hjälp av ett förfarande enligt föreliggande upp- finning som har de i det efterföljande oberoende patentkravet 1 och de i de beroende patentkraven beskrivna särdragen. Närmare bestämt hänför sig förfarandet enligt föreliggande uppfinning till ett förfarande för framställning av 10 15 20 25 30 536 606 en bestrykningssmet innehållande en starkt koncentrerad stärkelselösning för bestrykning av papper och kartong, varvid förfarandet inbegriper stegen av kokning av en stärkelselösning, indunstning av den kokade stärkelselösning- en för framställning av en starkt koncentrerad stärkelselösning med en stärk- elsetorrsubstanshalt av 40-70% och blandning av den starkt koncentrerade stärkelselösningen med andra konventionella komponenter som förekommer i en bestrykningssmet.
På så sätt erhålls med hjälp av förfarandet enligt föreliggande upp- finning en kokad stärkelselösning, avsedd som en komponent i en bestryk- ningssmet för bestrykningsapplikationer, såsom för toppbestrykningar, varvid den har en högre stärkelsehaltjämfört med kända stärkelselösningarför samma syfte. Detta ger möjlighet till ersättning av mer latex i bestryknings- smetar med hög torrsubstanshalt. Det har inte tidigare varit känt att under- kasta en konventionellt kokad stärkelselösning, avsedd för användning i en bestrykningssmet för bestrykningsapplikationer, för ett indunstningssteg, vilket därigenom ökar stärkelsens torrsubstanshalt till en önskat hög nivå, så- som definieras för föreliggande uppfinning.
Föreliggande uppfinning hänför sig även till användning av den starkt koncentrerade stärkelselösningen med en stärkelsetorrsubstanshalt av 40- 70%, som framställts vid ett av stegen vid förfarandet enligt föreliggande uppfinning, som ett bindemedel i en bestrykningssmet för bestrykning av papper och kartong.
Föreliggande uppfinning hänför sig dessutom till en bestrykningssmet för bestrykning av papper och kartong, varvid den inbegriper en starkt kon- centrerad stärkelselösning med en stärkelsetorrsubstanshalt av 40-70%.
Kort beskrivninq av ritninqarna I figur 1 beskrivs en anläggning för framställning av en starkt koncen- trerad stärkelselösning genom användning av förfarandet enligt föreliggande uppfinning.
I figur 2 visas ett diagram som belyser utvecklingen av Brookfield- viskositeten vid ett laboratorieförsök under indunstningssteget som ingår i förfarandet enligt föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 536 606 I figur 3 visas ett diagram som belyser utvecklingen av Brookfield- viskositeten vid ett försök i produktionsskala under indunstningssteget som ingår i förfarandet enligt föreliggande uppfinning.
Detalierad beskrivninq av föredragna utförinqsformer Som stärkelsekälla eller råmaterial för stärkelsen som är involverad i föreliggande uppfinning kan användas rotfrukter och rotknölar, såsom potatis och tapioka; spannmål och cerealier, såsom vete, korn, majs och ris; och legymer, såsom ärtor och bönor. Råmaterialet inkluderar även andra sorter av dessa stärkelser, tex högamylos- eller högamylopektinstärkelse, liksom kom- binationer och blandningar därav. Stärkelsen som är involverad i föreliggande uppfinning kan också vara en modifierad stärkelse. Exempel på modifierade stärkelser är stärkelseestrar, såsom acetater, fosfater, sulfater, sulfosucci- nerade, succinerade etc; och stärkelseetrar, såsom katjoniska och anjoniska stärkelseetrar, hydroxipropylerade stärkelser etc; tvärbundna stärkelser, så- som natriumtrimetafosfaterade stärkelser, epiklorhydrinreagerade stärkelser etc. Andra användbara stärkelser är nedbrutna stärkelser, t ex oxiderade stärkelser, såsom hypokloritoxiderade och väteperoxidoxiderade etc; syra- modifierade stärkelser; persulfatnedbrutna stärkelser; enzymatiskt nedbrutna stärkelser; termiskt syranedbrutna stärkelser, såsom dextriner, och kombina- tioner av en eller flera därav. Legymbaserade dextriner är emellertid specifikt exkluserade från skyddsomfånget för föreliggande uppfinning.
Förfarandet enligt föreliggande uppfinning kan med lätthet tillämpas för alla nativa och modifierade stärkelser som är lämpliga för konventionell kok- ning. Genom kokning av stärkelse med konventionell teknik och vid standard- mässiga slurrykoncentrationer av 35-45% erhålls vid ett första framställnings- steg en fullständigt upplöst stärkelselösning som är fri från spår av granuler.
Det är en förutsättning att stärkelselösningen är fullständigt upplöst för att denna ska kunna användas i en bestrykningssmet för bestrykning av papper och kartong. Vid det första framställningssteget tillhandahålls en stärkelse som är vald från de ovan beskrivna stärkelsekällorna. I fallet när den modifi- erade stärkelsen är varmvattenlöslig inkluderar den ett torrt pulver och/eller en stärkelsemellanprodukt, såsom en kaka eller en slurry. I fallet när en varm- vattenlöslig stärkelse utkokes och upplöses med hjälp av en inom tekniken 10 15 20 25 30 536 606 känd process, används satsvisa eller kontinuerliga kokare, t ex en jetkokare, varvid den kokade stärkelsen vanligtvis har en torrhalt av mer än 20%, före- trädesvis 30-45%.
Vid ett andra framställningssteg utförs en indunstning, och lösningen koncentreras därigenom till nivåer av stärkelsekoncentrationer av mer än 40% på torrviktsbasis, företrädesvis 40-70%, och helst mellan 45 och 65%.
Detta resulterar i en produkt med samma molekylvikt och samma övriga egenskaper, varvid den "ärfri från spår av granuler", jämfört med en ej indun- stad stärkelselösning. Ett sådant indunstningssteg har tidigare inte utförts vid ett förfarande för framställning av en bestrykningssmet.
Uttrycken ”stärkelsetorrhalt” och ”stärkelsetorrsubstanshalt” som genomgående används i patentansökningstexten avser båda halten av fast stärkelse i fullständigt torkat tillstånd.
Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas med hänvisning till figur 1, som visar ett allmänt flödesschema över utrustningen som är involver- ad iförfarandet enligt uppfinningen. Med hänvisning till figur 1 kokas en stärk- elselösningskälla 1 med hjälp av en konventionell kokare, som inte visas i figuren. Den kokade stärkelselösningen matas därefter via en matningspump 2 till en värmeväxlare 3, i vilken stärkelselösningen förvärms. Vid en utförings- form förvärms dock inte den kokade stärkelselösningen. värmeväxlaren 3 upphettas med hjälp av en källa av ett upphettningsmedel 8, t ex vattenånga.
Använt upphettningsmedel 9 töms ut från värmeväxlaren 3. Den förvärmda stärkelselösningen matas därefter till en tvångscirkulationsindunstningsenhet (FCE) 16 via en ventil 7 som reglerar volymen av stärkelselösningen i FCE- enheten 16. FCE-enheten 16 inbegriper en indunstningsanordning (indunst- are) 4, ett uppsamlingskärl 5 och en cirkulationspump 6. indunstningsanord- ningen 4 upphettas med hjälp av en källa av ett upphettningsmedel 8'. Använt upphettningsmedel 9' töms ut från indunstningsanordningen 4. Lämpliga indunstningsanordningar 4 som är användbara vid förfarandet enligt föreligg- ande uppfinning är t ex en tvångscirkulationsindunstare, en naturlig cirkula- tionsindunstare, en plattindunstare, en tunnfilmsindunstare, en flashindunst- are, en fallfilmsindunstare eller liknande. Temperaturen i FCE-enheten är 60- 130°C, företrädesvis 70-125°C, och trycket är 20-270 kPa, företrädesvis 35- 10 15 20 25 30 536 606 200 kPa. Under indunstningsförfarandet kan koncentrationen av stärkelse- lösningen ökas upp till 70% stärkelsetorrsubstanshalt, företrädesvis 40-70%, helst 45-65%.
Stärkelselösningen som har underkastats indunstningen matas där- efter från indunstningsanordningen 4 till uppsamlingskärlet 5, från vilket stärkelselösningen recirkuleras tillbaka till indunstningsanordningen 4 genom användning av cirkulationspumpen 6 så länge som den önskade stärkelse- koncentrationen i stärkelselösningen som lämnar indunstningsanordningen 4 ännu inte har uppnåtts. Stärkelsedensiteten, som motsvarar en specifik stärkelsekoncentration, i uppsamlingskärlet 5 mäts kontinuerligt med hjälp av en kontrollenhet (ej visad i figur 1). Den recirkulerade stärkelselösningen an- sluts eventuellt till flödet av förvärmd (kokad) stärkelselösning, som matas mellan värmeväxlaren 3 och indunstningsanordningen 4, innan den recirku- lerade stärkelselösningen når indunstningsanordningen 4. Ånga som lämnar uppsamlingskärlet 5 matas till en kylare 10, från vilket ett kondensat 11 töms ut. Kylaren 10 kyls med en källa av ett kylmedel 12, t ex kallt vatten. Använt kylmedel 13 töms ut från kylaren 10. Kylaren 10 är också ansluten till en tryckregleringsenhet 14. När stärkelsetorrsubstanshalten i stärkelselösningen som underkastats indunstning har uppnått en önskat hög nivå, såsom mäts i uppsamlingskärlet 5, töms en starkt koncentrerad stärkelselösning 15 ut från uppsamlingskärlet 5. Den starkt koncentrerade stärkelselösningen, som har en koncentration av mer än 40%, kan därefter blandas med konventionella komponenter i bestrykningssmetar, varigenom en bestrykningssmet som har en fördelaktigt hög torrsubstanshalt och som är användbar för bestrykning, företrädesvis toppbestrykning, av papper och kartong erhålls. Bestrykningen som erhålls på en sådan pappers- eller kartongyta harföljande fördelarjäm- fört med motsvarande kända bestrykningar: Den har en högre torrsubstans- haltjämfört med en bestrykningssmet innehållande en konventionellt kokad stärkelse, varvid mindre vatten måste avlägsnas för erhållande av det erford- erliga intervallet av totala torrsubstanshalten av ca 65-72% för en konvention- ell bestrykningssmet. Bestrykningssmeten som framställs med hjälp av för- farandet enligt föreliggande uppfinning ger dessutom en bestrykning som har en bättre vattenretention och en högre ytstyrka jämfört med en bestryknings- 10 15 20 25 30 536 606 smet innehållande dextrin som biopolymeriskt bindemedel. Den högre torr- substanshalten i stärkelselösningen ger möjligheten till reduktion av latex- halten, vilket därigenom reducerar kostnaderna och är ett mer miljövänligt alternativ, utan att torrhalten för den latexbaserade bestrykningssmeten reduceras.
Exempel 1 Vid ett laboratorieförsök bestämdes torrsubstanshalten och viskositet- en för stärkelselösningar som framställts enligt föreliggande uppfinning. Som råmaterial användes olika modifierade stärkelser, närmare bestämt oxiderad (OX) potatisstärkelse, hydroxipropylerad och oxiderad (HP + OX) potatis- stärkelse och potatisdextrin.
För försöket tillhandahölls kemiskt modifierade potatisstärkelser från Emsland Stärke GmbH. Stärkelsetorrsubstanshalten i stärkelsepulvren analyserades enligt test A genom användning av en torrhaltsväg av typ HB43-S från Mettler Toledo. Torkningstemperaturen var 135°C. Stärkelserna dispergerades därefter i rumstempererat vatten med hjälp av en blandare (Eurostar digital, typ Model Euro ST-D från IKA-Werke GmbH) till en stärkelseslurry med en stärkelsetorrsubstanshalt motsvarande 30-45% för de olika stärkelserna. Varje stärkelseslurry gelatinerades därefter och upplöstes med en kontinuerlig jetkokare, tillverkad av Lyckeby Starch AB. Koknings- temperaturen ställdes in på 125°C med hjälp av en ånginjektor.
Torrsubstanshalterna för de kokade stärkelserna bestämdes enligt det ovan beskrivna test A. Varje stärkelselösning överfördes därefter till en rota- tionsindunstare (Rotavaporfrän Büchi Labortechnik AG, utrustad med en vakuumpump och en vakuumreglerenhet från Vacuubrand GmbH). Stärkelse- lösningen upphettades därefter med hjälp av ett upphettningsvattenbad (70- 85°C) vid vakuumbetingelser (200-500 mbar) i syfte att öka förfarandets effektivitet. Under indunstningen togs prover ut, och stärkelsetorrsubstans- halten och viskositetsvärdet bestämdes enligt test A respektive test B tills stärkelselösningarna började kristalliseras. Viskositetsbestämningen utfördes genom användning av en Brookfieldviskosimeter (RVT) från Brookfield engineering laboratories vid 100 r/min och en temperatur av 60°C. En lämplig spindel valdes beroende på viskositetnivån. 10 15 20 25 30 536 606 I figur 2 visas utvecklingen av Brookfieldviskositeten under indunst- ningsförfarandet i exempel 1. Sammanfattningsvis visar detta försök möjlig- heten för dessa tre på olika sätt modifierade stärkelser att uppnå koncentra- tioner som ligger långt över de som är möjliga med standardmässig koknings- utrustning, d v s mer än 35-40%.
Exempel 2 Vid ett försök i produktionsskala bestämdes viskositetsutvecklingen vid ökande torrsubstanshalt för en stärkelselösning som framställts med hjälp av förfarandet enligt föreliggande uppfinning. Som råmaterial användes hydroxi- propylerad och oxiderad (HP + OX) potatisstärkelse. Anläggningen som användes för försöket beskrivs nedan med hänvisning till figur 1, varvid vissa av komponenterna i anläggningen specificeras i detalj.
En källa av en stärkelselösning 1 innehållande hydroxipropylerad och oxiderad potatisstärkelselösning erhölls från Emsland Stärke GmbH. Torrsub- stanshalten för den initiala stärkelselösningen bestämdes vara 17,5% enligt ett test C genom användning av en fuktanalysator (MRS-120-3) från Kern & Sohn GmbH och en torkningstemperatur av 140°C. Stärkelselösningen för- värmdes därefter med värmeväxlaren 3 och pumpades via ventilen 7 in i en enstegsindunstningsenhet (FCE) med tvångscirkulation 16 från GIG Karasek GmbH. Stärkelselösningen som underkastats indunstning uppsamlades där- efter i uppsamlingskärlet 5, från vilket den recirkulerades till indunstnings- anordningen 4 via cirkulationspumpen 6. Stärkelselösningens volym i upp- samlingskärlet 5 var inställd på 30% genomgående under försöket och just- erades automatiskt via ventilen 7. Värmeväxlaren 3 och indunstningsanord- ningen 4 upphettades med vattenånga 8 respektive 8' såsom källa för upp- hettningsmedlet. Ångan från uppsamlingskärlet 5 kondenserades därefter via kylaren 10, och kondensatet 11 avlägsnades. Kylaren 10 kyldes med ett kyl- medel, dvs kallt vatten, från källan av kylmedel 12.
Den indunstade stärkelselösningen cirkulerades och koncentrerades med en hastighet av 52 ton/h i FCE-enheten 16. Trycket i FCE-enheten 16 reglerades med hjälp av en tryckreglerenhet 14. Under indunstningssteget togs prover ut från bottenutloppet i uppsamlingskärlet 5, och torrsubstans- (TS)-halten och viskositetsvärdet bestämdes enligt det ovan beskrivna test C 536 606 och vid ett test D vid 100 r/min och vid temperaturer av 60°C, 70°C och 80°C tills ett torrsubstansvärde av 50,5% uppnåddes. Vid test D användes en Brookfieldviskosimeter (LVDV) från Brookfield engineering Iaboratories, och en lämplig spindel valdes beroende på viskositetsnivân. Den starkt koncen- 5 trerade stärkelselösningen 15 tömdes ut frän botten av uppsamlingskärlet 5.
Processparametrarna och koncentrationsutvecklingen visas i tabell 1 nedan, och kurvorna för viskositetsutvecklingen visas i figur 3. I detta exempel visas möjligheten för den modifierade stärkelsen att uppnä koncentrationer som ligger långt över vad som är möjligt med standardmässig kokningsutrustning, 10 dvs mer än 30-45%.
Tabell 1:processparametrar Prov Tid T,Ö,,,-,,,,,n,ng Tmdunsmmgm Tmdunsmmg Tånga Pmdunsmmg Pvamånga pm Ts (min) cc) (°c) ut (°c) (mbar) (bar) (kg/mg) (%) (°C) 1 Start 58,4 96,5 96,1 95,2 850,4 1,46 1042,2 17,5 2 25 52,9 101,1 100,1 100,0 1006,9 2,47 1043,3 19,2 3 40 55,7 100,2 99,1 99,1 968,4 2,47 1059,9 20,6 4 55 56,4 100,6 99,2 99,1 963,1 3,14 1073,3 22,2 5 70 56,7 102,1 100,6 100,5 968,1 3,54 1088,9 27,1 6 35 56,0 100,7 99,4 99,3 967,3 3,63 1117,1 36,3 7 115 54,0 100,7 99,5 99,3 967,8 3,63 1137,7 39 3 145 51,9 100,6 99,7 99,4 963,1 3,56 1150,5 43,4 9 175 53,8 100,7 99,8 99,3 968,4 3,57 1160,8 44,6 10 205 53,0 100,3 99,9 99,3 963,7 3,63 1169,4 45,9 11 235 50,4 100,9 100,0 99,5 968,7 3,63 1177,3 47,4 12 260 53,3 101,5 100,4 99,1 969,3 3,63 1193,1 50,5 Exempel 3 15 I exempel 3 beskrivs ett laboratorieförsök som visar de tillfredsställan- de egenskaperna hos den starkt koncentrerade stärkelselösningen som fram- ställts med hjälp av förfarandet enligt föreliggande uppfinning och som an- vänds i en bestrykningssmet för en toppbestrykning. En referensbestryknings- 10 15 20 25 30 536 606 smet och 3 olika testbestrykningssmetar A-C bereds, och de olika bestryk- ningssmetarna utvärderas med avseende på vattenretention. Ytstyrkan och vitheten utvärderas på bestrukna papper. Kostnadsprestandan utvärderas också.
De använda bestrykningssmetarna bereds enligt ett typiskt recept för toppbestrykning. Både referensbestrykningssmeten och testbestryknings- smetarna innehåller 100% kalciumkarbonat, HC 90, som pigment. Referens- bestrykningssmeten innehåller 7 delar latex som bindemedel och 0,3 delar av en syntetisk förtjockare. Testbestrykningssmetarna innehåller 3 respektive 5 delar latex som bindemedel, 0,1 del av en syntetisk förtjockare och 4 respek- tive 2 delar av en stärkelse som ett biopolymeriskt bindemedel. Totala torr- substanshalten för bestrykningssmetarna sätts till 72%, och viskositetsmålet för bestrykningssmetarna är 1500 mPa-s.
Enligt standardförfarandet för framställning av bestrykningssmetarna dispergeras först pigmenten under 15 min, varefter latexen tillsätts under 5 min. I testbestrykningssmetarna följs tillsättningen av latex av tillsättning av stärkelsen under 20 min. Slutligen tillsätts den syntetiska förtjockaren, och varje bestrykningssmet dispergeras därefter under ytterligare 20 min. Direkt efter framställningen av bestrykningssmetarna mäts vattenretentionen och viskositeten. Vattenretentionen för bestrykningssmetarna mäts med hjälp av en mätare av typ Gravimetric AA-GWR, Åbo Akademi. Viskositeten mäts med en viskosimeter av typ Nitec Rl:1:m, RVT vid 100 r/min och 27°C.
Därefter appliceras bestrykningssmetarna med 10 g/mz som en topp- bestrykning på ett papper i en beläggningsanordning av typ SUMIT lab CU 5/200. Pappret har dessförinnan ytlimmats och bestrukits i förväg med ett standardmässigt förbestrykningsskikt. Ytstyrkan av det toppbestrukna pappret utvärderas med hjälp av standardförfaranden vid en hastighet av 0,5 m/sek.
De erhållna resultaten visar att en starkt koncentrerad stärkelselösning som framställts och använts enligt föreliggande uppfinning ger ett bättre resultat med avseende på vattenretention, ytstyrka och vithet jämfört med ett konven- tionellt bindemedel. 10
Claims (9)
1. Förfarande för framställning av en bestrykningssmet innehållande en starkt koncentrerad stärkelselösning för bestrykning av papper och kartong, varvid förfarandet inbegriper stegen av kokning av en stärkelselösning, in- dunstning av den kokade stärkelselösningen för framställning av en starkt koncentrerad stärkelselösning med en stärkelsetorrsubstanshalt av 40-70% och blandning av den starkt koncentrerade stärkelselösningen med andra konventionella komponenter som förekommer i en bestrykningssmet.
2. Förfarande enligt kravet 1, varvid den starkt koncentrerade stärkelse- lösningen har en stärkelsetorrsubstanshalt av 45-65%.
3. Förfarande enligt kravet 1 eller 2, varvid indunstningen utförs i en in- dunstare, företrädesvis en indunstare med tvångscirkulation, en plattindunst- are, en tunnfilmsindunstare, en flashindunstare, en stigfilmsindunstare eller en fallfilmsindunstare.
4. Förfarande enligt något av de föregående kraven, varvid stärkelsen har erhållits från rotfrukter och rotknölar, såsom potatis och tapioka; spannmål och cerealier, såsom vete, korn, majs och ris; och legymer, såsom ärtor och bönor
5. Förfarande enligt kravet 4, varvid stärkelsen är vald bland nativa stärkelser, högamylos- eller högamylpektinstärkelser och kombinationer eller blandningar därav; modifierade stärkelser, företrädesvis stärkelseestrar, så- som acetater, fosfater, sulfater, sulfosuccinerade, succinerade; och stärkelse- etrar, inkluderande katjoniska och anjoniska stärkelseetrar, hydroxipropylera- de stärkelser; tvärbundna stärkelser inkluderande natriumtrimetafosfaterade stärkelser, epiklorhydrinreagerade stärkelser; nedbrutna stärkelser inkluder- ande oxiderade stärkelser, såsom hypokloritoxiderade och väteperoxidoxid- erade stärkelser; syramodifierade stärkelser; persulfatnedbrutna stärkelser; enzymatiskt nedbrutna stärkelser; termiskt syranedbrutna stärkelser inkluder- 11 10 15 20 536 606 ande dextriner, med undantag av Iegymbaserade dextriner, och kombination- er av en eller flera därav.
6. Förfarande enligt något av de föregående kraven, varvid om den starkt koncentrerade stärkelselösningen inte har uppnått en stärkelsetorrsubstans- halt av mer än 40% efter indunstningen, recirkuleras den tillbaka till indunst- aren och underkastas en ytterligare indunstning, varvid recirkulationen upp- repas tills en stärkelsetorrsubstanshalt av mer än 40% uppnås i den starkt koncentrerade stärkelselösningen som lämnar indunstaren.
7. Förfarande enligt något av de föregående kraven, varvid de konven- tionella komponenter som förekommer i en bestrykningssmet inbegriper en eller flera av: ett pigment, ett bindemedel, företrädesvis latex, en biopolymer och en förtjockare.
8. Användning av den starkt koncentrerade stärkelselösningen med en stärkelsetorrsubstanshalt av 40-70% som framställts vid indunstningssteget vid förfarandet enligt kravet 1 såsom ett bindemedel i en bestrykningssmet för bestrykning av papper och kartong.
9. Bestrykningssmet som kan framställas med hjälp av förfarandet enligt något av kraven 1-7. 12
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1250693A SE536606C2 (sv) | 2012-06-26 | 2012-06-26 | Förfarande för framställning av en bestrykningssmet innehållande en starkt koncentrerad stärkelselösning för bestrykningav papper och kartong |
| PCT/EP2013/063301 WO2014001345A1 (en) | 2012-06-26 | 2013-06-25 | A method for the production of a coating color containing a highly concentrated starch solution for the coating of paper and board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1250693A SE536606C2 (sv) | 2012-06-26 | 2012-06-26 | Förfarande för framställning av en bestrykningssmet innehållande en starkt koncentrerad stärkelselösning för bestrykningav papper och kartong |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE1250693A1 SE1250693A1 (sv) | 2013-12-27 |
| SE536606C2 true SE536606C2 (sv) | 2014-03-25 |
Family
ID=48699036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE1250693A SE536606C2 (sv) | 2012-06-26 | 2012-06-26 | Förfarande för framställning av en bestrykningssmet innehållande en starkt koncentrerad stärkelselösning för bestrykningav papper och kartong |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE536606C2 (sv) |
| WO (1) | WO2014001345A1 (sv) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3320080A (en) * | 1964-06-05 | 1967-05-16 | Nat Starch Chem Corp | Water resistant paper coating compositions |
| US6348264B1 (en) * | 1998-04-27 | 2002-02-19 | Roquette Freres | Process for producing low de starch hydrolysates by nanofiltration fractionation, products obtained thereby, and use of such products |
| US5853487A (en) * | 1998-04-27 | 1998-12-29 | Roquette Freres | Process for producing low de starch hydrolysates by nanofiltration fractionation and blending of resultant products, preferably in liquid form, with other carbohydrates |
| EP1176255A1 (en) * | 2000-07-24 | 2002-01-30 | The Dow Chemical Company | Use of starch dispersions as binder in coating compositions and process for preparing the starch dispersions |
| FR2898897B1 (fr) | 2006-03-21 | 2012-06-15 | Roquette Freres | Nouveaux procede et dispositif de cuisson d'une matiere amylacee a hautes matieres seches pour la preparation d'une composition adhesive |
| FR2909392B1 (fr) | 2006-12-04 | 2011-08-26 | Roquette Freres | Utilisation d'un derive d'amidon de legumineuses pour le couchage du papier ou du carton plat et composition de couchage le contenant |
-
2012
- 2012-06-26 SE SE1250693A patent/SE536606C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2013
- 2013-06-25 WO PCT/EP2013/063301 patent/WO2014001345A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014001345A1 (en) | 2014-01-03 |
| SE1250693A1 (sv) | 2013-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6196978B2 (ja) | 高分子量の部分的に可溶性のデキストリン | |
| CN103975107B (zh) | 具有阻挡涂层的纸和纸板包装 | |
| CN101255667B (zh) | 涂料组合物 | |
| CN102651977B (zh) | 制备稳定的淀粉分散体的方法 | |
| CN104411885B (zh) | 通过膜涂布来涂布纸张的方法和设备 | |
| CN1305499A (zh) | 淀粉的糊精化 | |
| EP3927886A1 (en) | Production of corrugated paperboards and cardboards comprising chemically treated paper | |
| CN102906333A (zh) | 粘合剂 | |
| PT2526158E (pt) | Composição adesiva melhorada | |
| JP6421175B2 (ja) | デキストリン由来の塗工剤の製造方法 | |
| JPH023000B2 (sv) | ||
| CN107407057B (zh) | 生产包含生物聚合物纳米颗粒的预浸渍装饰原纸的组合物和方法 | |
| WO2007103517A2 (en) | Paper coatings containing hydroxyethylcellulose rheology modifier and high levels of calcium carbonate pigment | |
| JPH0234681A (ja) | 改良されたでんぷんベース段ボール用接着剤 | |
| SE536606C2 (sv) | Förfarande för framställning av en bestrykningssmet innehållande en starkt koncentrerad stärkelselösning för bestrykningav papper och kartong | |
| JPH0326151B2 (sv) | ||
| JPH0219240B2 (sv) | ||
| AU712384B2 (en) | Compositions for coating sheet materials | |
| CN1318120A (zh) | 纸张和纸板表面整饰的含水制剂 | |
| CN112900141A (zh) | 一种提升喷砂花纸转印效率的水转印纸及其生产工艺 | |
| US2555057A (en) | Process for the production of paper coating adhesives | |
| US2849326A (en) | Paper coating composition and process of making it |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |