СОСТАВ ДЛЯ СКЛЕИВАНИЯ КАРТОНА Российский патент 1998 года по МПК C09J103/02 C09J103/02 C09J129/04 C09J189/00 

Изобретение относится к области составов, предназначенных для склеивания бумаги и картонов, в частности при изготовлении нитеносителей (патронов для намотки нитей).

Специфическим требованием, предъявляемым к таким клеевым составам, является водорастворимость, обеспечивающая возможность утилизации отработанных изделий в качестве вторичного сырья для целлюлозно-бумажного производства.

Известен состав для склеивания картона на основе стекла натриевого жидкого и латекса синтетического каучука, содержащий цемент [1]. Состав обеспечивает повышение прочностных свойств склеенного картона и устойчивость клеевого шва в условиях повышенной влажности. Компоненты состава взяты в следующем соотношении, мас.%:
Стекло натриевое жидкое - 50 - 72
Цемент - 8 - 10
Дивинилстирольный латекс - 20 - 40
Однако данный клеевой состав не является водорастворимым.

Наиболее близким к предлагаемому является клеевой состав [2], включающий крахмал, декстрин, казеин, 10%-ный водный раствор аммиака и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Крахмал - 7,3
Декстрин - 0,9
Казеин - 0,8
Водный раствор аммиака (10%-ный) - 0,4 - 0,5
Вода - 90,5 - 90,6
Недостатком известной клеевой композиции является то, что изготовленные с ее использованием нитеносители имеют низкие деформационно-прочностные характеристики, поэтому их в дальнейшем подвергают пропитке различными составами, например расплавом смеси канифоли с парафином (ТУ 17 РСФСР 32-26-89 "Патроны бумажные конусные и цилиндрические).

Согласно настоящему изобретению состав для склеивания картона, включающий крахмал, декстрин, казеин, водный раствор аммиака и воду, дополнительно содержит поливиниловый спирт и мел при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Крахмал - 3,3 - 6,9
Декстрин - 0,4 - 0,8
Казеин - 0,4 - 0,8
Водный раствор аммиака (10%-ный) - 0,2 - 0,4
Поливиниловый спирт - 0,5 - 5,6
Мел - 1,1 - 11,7
Вода - 78,4 - 89,5
Предлагаемый клеевой состав является растворимым в воде. Дополнительное введение в состав клея поливинилового спирта и мела придает проклеенным изделиям повышенные механические свойства благодаря большей прочности клеевых пленок после их высыхания.

Приготовленные в лабораторных условиях пленки клеевого состава по прототипу и клеевого состава по предлагаемому изобретению имеют прочность на разрыв соответственно 23 Н/мм² и 30-55 Н/мм².

Предлагаемый состав для склеивания картона приготавливают следующим способом.

1-я стадия. Приготовление казеинового клея.

В воду при перемешивании засыпают казеин и добавляют водный аммиак. Смесь нагревают острым паром до температуры 60-65^oC и ведут растворение в течение 2-3 ч. Доливают воду до необходимой концентрации и перемешивают 5-10 мин.

2-я стадия. Приготовление крахмально-казеинового клея.

В воду при перемешивании засыпают одновременно крахмал и декстрин, доливают воду и добавляют водный аммиак. Смесь нагревают острым паром до температуры 80-90^oC и ведут растворение в течение 5 мин. Доливают казеиновый клей и воду до необходимой концентрации и перемешивают 5-10 мин.

3-я стадия. Приготовление поливинилспиртового клея.

В воду при перемешивании засыпают последовательно поливиниловый спирт и мел. Смесь нагревают острым паром до температуры 80-90^oC и ведут растворение в течение 20-30 мин. Доливают воду до необходимой концентрации и перемешивают 5-10 мин.

4-я стадия. Приготовление клеевой композиции.

Для получения клеевой композиции крахмально-казеиновый клей и поливинилспиртовой клей смешивают при комнатной температуре в необходимом соотношении.

С использованием полученной клеевой композиции изготавливают бумажные нитеносители и определяют их деформационно-прочностные характеристики по методике, разработанной во ВНИИСВе.

Сопротивление сплющиванию и деформации до разрушения измеряют на конических нитеносителях, которые предварительно кондиционируют при относительной влажности воздуха (50±2)% и температуре (23±1)^oC. Продолжительность кондиционирования - не менее 4 ч.

Испытания проводят в тех же стандартных климатических условиях, в которых проводят кондиционирование образцов.

Для испытания используют машину для сжатия с верхним пределом измерения разрушающего усилия не менее 3000Н, оснащенную масштабной линейкой для определения деформации при сжатии (цена деления линейки - 1 мм).

Относительная погрешность измерения силы не должна превышать ±1,5%.

Пару образцов располагают горизонтально, навстречу друг другу, в одной вертикальной плоскости между пластинами давления так, чтобы ее можно было деформировать перпендикулярно продольной оси патронов.

Раздавливание пары образцов осуществляется за счет равномерного движения одной пластины или двух пластин друг относительно друга с постоянной скоростью (50±2,5) мм/мин.

Пару образцов нагружают до тех пор, пока не будет значительно превышен 1-й максимум сопротивления сплющиванию.

Проводят 10 параллельных измерений.

Сопротивление сплющиванию нитеносителя в ньютонах вычисляют как половинное значение сопротивления сплющиванию пары нитеносителей. Результат округляют до 1 Н.

Деформацию до разрушения (в мм) вычисляют как половинное значение деформации до разрушения пары нитеносителей. Результат округляют до 0,1 мм.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В 0,7 кг воды при перемешивании засыпают 0,4 кг казеина, добавляют 0,04 кг водного 10%-ного аммиака. Смесь нагревают острым паром до температуры 60-65^oC, отключают пар и ведут растворение в течение 2-3 ч. Затем добавляют 1,4 кг воды и перемешивают 5-10 мин. Получают 2,5 кг казеинового клея.

В 12,9 кг воды при перемешивают засыпают одновременно 3,3 кг крахмала и 0,4 кг декстрина, добавляют 14 кг воды и 0,2 кг 10%-иного водного аммиака. Смесь нагревают острым паром до температуры 80-90^oC и ведут растворение в течение 5 мин. После отключения пара в полученную смесь заливают 2,5 казеинового клея, добавляют 11,7 \кг воды и 5-10 мин перемешивают. Получают 45 кг крахмально-казеинового клея.

В 26,5 кг воды при перемешивают засыпают последовательно 5,6 кг поливинилового спирта и 11,7 кг мела. Смесь нагревают острым паром до температуры 80-90^oC и растворяют в течение 20-30 мин. После отключения пара добавляют 11,2 кг воды и перемешивают 5-10 мин. Получают 55 кг поливинилспиртового клея.

В 45 кг крахмально-казеинового клея добавляют 55 кг поливинилового клея и перемешивают в течение 20-30 мин. Получают 100 кг клеевой композиции, содержащей, мас. %: 3,3 кг крахмала, 0,4 декстрина, 0,4 казеина, 0,2 водного 10%-ного аммиака, 5,6 поливинилового спирта, 11,7 мела, 78,4 воды.

С использованием полученной клеевой композиции изготавливают бумажные нитеносители и определяют их деформационно-прочностные характеристики. Полученные данные приведены в таблице.

Пример 2.

В 1,5 кг воды при перемешивании засыпают 0,8 кг казеина, наливают 0,1 кг водного аммиака (10%-ного). Смесь нагревают острым паром до температуры 60-65^oC, отключают пар и ведут растворение в течение 2-3 ч. Добавляют 2,9 кг воды и перемешивают 5-10 мин. Получают 5,3 кг казеинового клея.

В 27,3 кг воды при перемешивании засыпают вместе 6,9 кг крахмала и 0,8 кг декстрина. Одновременно наливают 29,7 кг воды, добавляют 0,3 кг водного аммиака (10%-ного), нагревают смесь острым паром до температуры 80-90^oC и ведут растворение в течение 5 мин. После отключения пара заливают 5,3 кг казеинового клея, добавляют 24,7 кг воды и 5-10 мин перемешивают. Получают 95 кг крахмально-казеинового клея.

В 2,4 кг воды и при перемешивании засыпают последовательно 0,5 кг поливинилового спирта и 1,1 кг мела. Смесь нагревают острым паром и ведут растворение компонентов в течение 20-30 мин. После отключения пара добавляют 1,0 кг воды и 5-10 мин перемешивают. Получают 5 кг поливинилового клея.

95 кг крахмально-казеинового клея смешивают с 5 кг поливинилспиртового клея и перемешивают в течение 20-30 мин. Получают 100 кг клеевой композиции, содержащей, мас. %: 6,9 крахмала, 0,8 декстрина, 0,8 казеина, 0,4 водного аммиака (10%-ного), 0,5 поливинилового спирта, 1,1 мела, 89,5 воды.

С использованием полученной клеевой композиции изготавливают бумажные нитеносители и определяют их деформационно-прочностные характеристики, которые приведены в таблице.

Пример 3.

В 1,0 кг холодной воды при перемешивании засыпают 0,6 кг казеина, наливают 0,1 кг водного аммиака (10%-ного). Смесь нагревают острым паром до температуры 60-65^oC, отключают пар и ведут растворение в течение 2-3 ч. Добавляют 2,1 кг воды и перемешивают 5-10 мин. Получают 3,8 кг казеинового клея.

В 20,1 кг воды при перемешивании засыпают вместе 5,1 кг крахмала и 0,6 кг декстрина. Одновременно наливают 21,9 кг воды, добавляют 0,2 кг водного аммиака (10%-ного), нагревают смесь острым паром до температуры 80-90^oC и растворяют в течение 5 мин. После отключения пара заливают 3,8 кг казеинового клея, добавляют 18,2 кг воды и 5-10 мин перемешивают. Получают 70 кг крахмально-казеинового клея.

В 14,5 кг воды при перемешивании засыпают последовательно 3,1 кг поливинилового спирта и 6,4 5г мела. Смесь нагревают острым паром до 80-90^oC и ведут растворение компонентов в течение 20-30 мин. После отключения пара добавляют 6,0 кг воды и 5-10 мин перемешивают.

Получают 30 кг поливинилспиртового клея.

В 70 кг крхамально-казеинового клея добавляют 30 кг поливинилспиртового клея и перемешивают в течение 20-30 мин.

Получают 100 кг клеевой композиции, содержащей, мас.%: 5,1 крахмала, 0,6 декстрина, 0,6 казеина, 0,3 водного аммиака (10%-ного), 3,1 поливинилового спирта, 6,4 мела, 83,9 воды.

С использованием полученной клеевой композиции изготавливают бумажные нитеносители и определяют их деформационно-прочностные характеристики, которые приведены в таблице.

Одновременно по той же методике ВНИИСВ определяют деформационно-прочностные характеристики бумажных нитеносителей, изготовленных с применением клеевого состава по прототипу.

Применение предлагаемого клеевого состава, включающего поливиниловый спирт и мел, позволяет существенно повысить сопротивление нитеносителей нагрузке на сплющивание (в 1,4 раза) при одновременном снижении величины упругой деформации до разрушения (в 1,3 раза), что свидетельствует об увеличении жесткости нитеносителей. Улучшение указанных деформационно-прочностных характеристик обусловливает значительное повышение несущей способности нитеносителей - их важнейшего эксплуатационного показателя.

При этом достигается снижение затрат на производство нитеносителей благодаря исключению операции пропитки, а также обеспечивается возможность утилизации отработанных изделий в качестве вторичного сырья для целлюлозно-бумажного производства.

Состав предназначен для склеивания бумаги и картона и может быть использован при изготовлении нитеносителей - патронов для намотки нитей. Состав включает крахмал, декстрин, казеин, водный 10 мас.% раствор аммиака, воду и дополнительно поливиниловый спирт в количестве 0,5 - 5,6 мас.% в общем составе и мел в количестве 1,1 - 11,7 мас.% в общем составе. Введение поливинилового спирта в клей придает проклеенным изделиям повышенные механические свойства вследствие большей прочности клеевых пленок после их высыхания. Состав обеспечивает упрощение технологии при производстве нитеносителей благодаря исключению операции пропитки. Отработанные нитеносители на основе вышеуказанного состава могут быть утилизованы в качестве вторичного сырья для целлюлозно-бумажного производства. 1 табл.

Состав для склеивания картона, включающий крахмал, декстрин, казеин, водный раствор аммиака и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поливиниловый спирт и мел при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Крахмал - 3,3 - 6,9
Декстрин - 0,4 - 0,8
Казеин - 0,4 - 0,8
Водный раствор аммиака (10%-ный) - 0,2 - 0,4
Поливиниловый спирт - 0,5 - 5,6
Мел - 1,1 - 11,7
Вода - 78,4 - 89,5а