198526. lajstromszámú szabadalom • Eljárás keményítő alapú textil- ill. papíripari bevonóanyag előállítására
1 2 A találmány tárgya eljárás oxidált keményítő-alapú bevonóanyag előállítására, célszerűen textilipari, illetve papíripari felhasználás céljából. A textil- ás papíriparban irező-, illetve mázolóanyagként elteijedten alkalmaznak keményítőt vagy keményítő-származékot tartalmazó kompozíciót. A felhasználás alapja az, hogy az azonos monomerekből álló cellulóz és keményítő között intermolekuláris hidrogénkötések lépnek fel, és nagy szerepet játszanak a két polimer közötti adhéziós és adszorpdós folyamatokban. Újabban a papíriparban a keményítőt kedvezőbb Teológiai jellemzőjű módosított származékaival váltják fel. A módosítás többnyire savas, lúgos hidrolízissel vagy oxidációvá] történik. Az oxidáció enzimes katalízissel vagy kémiai úton mehet végbe. Ilyen keményítő-származékok papíripari alkalmazását ismerteti Casey, J. P.: ,Pulp and Paper” (lntersdence Publ. lnc. N. Y. Vol. 1. p. 951,1960). Oxidádó után csökken a csirizesedési hőmérséklete, a csiriz színe világosabb, viszkozitása kisebb lesz, ezért adott viszkozitású diszperzió kevesebb vízzel készíthető az oxidált keményítőből. Ennek előnye a nagysebességű papír- és textilipari gépek termelékenységének növelhetőségében mutatkozik meg, mivel kevesebb vizet kell elpárologtatni a kötés kialakításához (Procter, A. A.: Paper Technoi, and lnd. 1984. p 56-9). Előnyös az is, hogy az oxidált keményítő gélképződési hajlama sokkal kisebb a natív keményítőénél, mert az új funkdós csoportok gátolják a láncmolekulák asszodádóját. Vegyszeres oxidádóhoz leggyakrabban nátrium-hipokloritot használnak. Oxidádónál kétféle folyamat játszódik le: új funkdós csoportok keletkeznek (karbonil- és karboxilcsoport) és közben fölhasad a glükozidos kötések egy része is. E folyamatok részaránya a reakdókörülmények függvénye. Ha az oxidádó 9-es pH-n megy végbe, a karbonil- és karboxil-csoportok mennyisége azonos nagyságrendű: 10-es pH fölött viszont főként a karboxilcsoportok keletkeznek. 57 glükozegységre jut egy karbonil- és 200- ra egy karboxilcsoport. Ha egy glükozegység oxigénfogyasztása meghaladja a 0,02—0,025 mólt — ami a keményítő tömegére vonatkoztatva 1% aktív klórnak felel meg —.jelentősebb degradádó megy végbe, mind az amilóz, mind az amilopektin frakdóban, és a keletkezett degradált polimer 100-200 glükózegységből áll. Az ismert nátrium-hipoldorittal történő keményítő oxidádós eljárások a gélesedési hőmérséklet alatt, 27-47 °C-os hőmérsékleten, 1-4 órás reakdóídővel, 8- 11-es pH-n mennek végbe, a keményítőre számítva 0,5-8,5 tömeg% aktív klór jelenlétében, majd a maradék oxidálószert nátrium-biszulfittal bontják el, majd a pH-t hígított sósavval 6,5-re állítják be. Ezután az oxidált polimert kipreparálják, és a belőle készült vizes szuszpenzió lúgos vagy semleges közegben történő kezelésével, illetve hőkezelésével állítják elő a papír- vagy textilipari segédanyagot. Dyen eljárásokat ismertet a 8.186.974. számú japán, a 128.888. számú csehszlovák, a 79.100.434. számú japán szabadalmi leírás. A 1.330.123. számú angol szabadalmi leírás keményítő oxidádóiát ismerteti. Az eljárásban a maradék oxidálószert nátrium-biszulfittal bontják el. A 354.044. számú szovjet szabadalmi leírás szerint papír mázanyagként hagyományos oxidált keményítő és poh(vinil-alkohol)- vagy poli(vinil-acetát) elegy ét használják. Az így előállított keményítő-származékok adhéziósa azonban a papírhoz, illetve a textíliához nem kielégítő. Célul tűztük ki olyan keményítő-származék előállítását, amely az ismertekhez képest javított adhézióképességgel rendelkezik. Azt találtuk, hogy ha a nátrium-hipokloritos oxidádót követően növeljük a beadagolt fém-biszulfit vagy -piroszulfit mennyiségét, akkor az oxidálószer elbontása után fennmaradó biszulfit, piroszulfit a pH beállítására és egy addídós vegyület képzésére is szolgál. Ennek az addídós vegyület jelenlétének köszönhető a kapott termék javított adhéziós tulajdonsága. Az adhézióképesség növekedése azzal magyarázható, hogy a fölös mennyiségű biszulfit vegyületet képez a keményítő oxidádójakor keletkezett karbonil csoportokkal az alábbiak szerint: Na2 Sí Oj ♦ Hj O-----------y 2 NaHS03 ^°H )C = 0*NaHS03-------->X S03Na Ezáltal megváltozik az oxidált poliszaharid polaritása és ez kedvezően befolyásolja a polimerből készített bevonóanyagok adhézióképességét. Ha a nátriumhipokloritos, lúgos pH-n történő oxidádót a gélesedési hőmérséklet alatt, 25-55 °C hőmérsékleten végezzük, akkor az oxidált terméket a biszulfitos vagy pirroszulfitos kezelés után — szuszpenzió formájában állítjuk elő. A szuszpenzió szűrése, majd szárítása után a termék por formájában nyerhető ki. A kapott terméket azonban (a por szuszpendálás után) 90-95 °C-on még főzni, csirízesíteni szükséges. Kísérleteink során azonban azt tapasztaltuk, hogy a lúgos oxidádót végezhetjük a gélesedési hőmérséklet felett 55-96 °C-on is. Ekkor rendkívül előnyös módon az oxidált polimert oldat alakban kapjuk, amely minden kiegészítő művelet (főzés, csirízesítés) nélkül alkalmazható javított adhéziós tulajdonságú bevonóanyagként. A találmány szerinti eljárás egy másik változata szerint a lúgos közegben végzett nátrium-hipokloritos oxidádó után csak annyi biszulfitot vagy piroszulfitot adagolunk az elegyhez, amennyi az oxidálószer elbontásához szükséges. Ezt követően a reakdóelegy pH értékét savasra állítjuk be és amint, előnyösen hidroxil-amint, adunk az elegyhez. Ez utóbbi vegyületek a keményítő oxidádójakor keletkezett karbonil csoporttal kondenzádós reakdóba lépnek. A keletkezett kondenzátum nagymértékben javítja a bevonóanyag adhéziós tulajdonságait. A találmány szerinti bevonóanyag kompozídó előállításához a keményítő tömegére számítva 2-4 tömeg% aktív klórt tartalmazó nátrium-hipokloritot használunk. Az oxidádót 8-11 közötti pH értéken végezzük 25-96 °C közötti hőfokon 0,25—4 óra alatt. Szükség esetén a pH-t 10-20 tömeg%-os NaOH 198.526 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
