195237. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ragasztóanyagként használható keményítőszármazék előállítására és az ezt tartalmazó kompozíciók
1 195237 2 A találmány tárgya olyan keményítőszármazék előállítási eljárása, amely javított tulajdonságú ragasztóanyagként használható. A találmány továbbá az így előállított keményítőszármazékot tartalmazó ragasztó kompozíciókra is vonatkozik. Módosítás nélküli keményítőt valamint kémiai,illetve enzimes módosítással előállított keményítőszármazékot egyaránt használnak ragasztóanyagként. A natív (bontatlan) keményítőből készült ragasztószereket a gyakorlatban ma már kizárólag hullámpapír ragasztónak használják. Ez esetben keményítő szuszpenziót készítenek, amelyet különféle adalékokkal kevernek össze, majd a papírfelületre viszik fel, és hőkezeléssel hozzák létre a végleges szilárdságot biztosító kötést. Ezek a nem „szol" állapotú keményítő oldatot nem megfelelő ragasztó tulajdonságaik miatt csak igen korlátozottan alkalmazhatók. A gyakorlatban inkább a hidrolízissel vagy oxidációval, illetve acetilezéssel létrehozott keményítőszármazékokat használják ragasztóként. A keményítő hidrolízise történhet enzimes úton. Ilyen eljárást ismertet a 3 974 033. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Az eljárás szerint oxidált keményítőt vetnek alá enzimes hidrolízisnek. Az így végzett hidrolízis azonban nehezen kézben tartható, mivel a bontott keményítő mindig tartalmaz kis mértékben vagy egyáltalán nem lebontott, továbbá teljesen elbontott keményítő részeket is. Az előbbiek az oldat stabilitást csökkentik, az utóbbiak pedig a ragasztóképességet és az adhéziót rontják, valamint a ragasztófilm ridegségét okozzák. A keményítőt ugyanis különböző módszerekkel, így lúg- és sav oldatokkal, enzim- vagy hő hatására hidrolizálhatjuk, és ezáltal különböző glükózmolekulákat, dextrineket kapunk. Az ezekből készült ragasztó oldatok a bontás fokától függő módon viselkednek. A nagyobb bontásfokú keményítőt tartalmazó oldatok viszkozitása kisebb, szárazanyag-tartalma és átlátszósága nagyobb, stabilitása jobb, azonban színük sötétebb és a ragasztó film ridegsége nagyobb. (Adhesion and the Formulation of Adhesives APPL, SCI, 1982. p 62.) A kevésbé bontott keményítő oldatok nagyobb viszkozitásúak, viszont a belőlük készült ragasztófilm rugalmasabb. A 60 042 475. számú japán közzétételi irat lúgos hidrolízissel előállított keményítőszármazékot ismertet. Az eljárás szerint alacsony viszkozitású keményítő szuszpenzióból indulnak ki és azt bóraxxal és lúggal kezelik. így állítanak elő keményítő oldatot. Az eljárás hátránya, hogy alacsony viszkozitású keményítőből indulnak ki és a hidrolízissel nyert stabilitása nem kielégítő. A 143 643. számú európai közzétételi irat savas hidrolízissel előállított keményítőszármazékot ír le. A keményítőt 8-8,5 pH értéken először hidrogénperoxiddai oxidálják, majd ugyancsak 8-8,5 pH értéken ecetsavanhidriddel kezelik oly módon, hogy a savanhidrid feleslegét lúggal lekötik. A kapott keményítő oldat kitűnő oldhatóságú, de nagyobb szárazanyagtartalmú oldat (20 tömeg% felett) nem mutat jó tárolhatóságot. Ezért inkább élelmiszeripari sűrítőnek alkalmazható, mint ragasztószernek. A keményítő-, illetve dextrinalapú ragasztókat általában olyan iparágakban alkalmazzák, ahol a ragasztókat frissen készítik,el és ezeknek legfeljebb néhány hét tárolási időt kell kibírniuk. Fő alkalmazási területük ott található, ahol a képződött rideg film nem jelent hátrányt (így pl. a konzervek, üvegek címkézése). Olyan területen, ahol rugalmasabb ragasztófilm kialakítása szükséges, inkább polimeralapú, diszperziós ragasztókat használnak. A keményítőszármazékok közül a textil- és papíripar leginkább az acetilezéssel előállított keményítő-acetátot használja. Ennek előállításánál a keményítő szabad hidroxilcsoportjait ecetsavanhidriddel észterezik. A gyakorlatban az ecetsavanhidrides-vizes alkáliás eljárást alkalmazzák. Az eljárás szerint 25-30°C-on ecetsavanhidridet és 3 tömeg%-os nátrium-hidroxidot adagolnak váltakozva vagy egyidőben a keményítőhöz és az acetilezést pH 7 értéken végzik (4 086 419 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás). Ily módon homogén oldatot nyernek, amelynek azonban ragasztótulajdonságai nem kielégítőek. Kísérleteink során megállapítottuk, hogy keményítőszármazékból világos színű rugalmas ragasztófilmet kialakítani, és ugyanakkor a ragasztó hosszú tárolhatóságát is biztosítani — egymással ellentétes követelmények. A keményítő nagyobb mérvű lebontása révén ugyanis kis viszkózitású, nagy stabilitású termékek keletkeznek. Ezeknek viszont a színük sötétebb, a ragasztófilm pedig nagyfokú ridegséget mutat. Abban az esetben, ha a keményítőt csak kisebb mértékben bontjuk le, akkor viszkózusabb terméket kapunk, ez azonban csak rövid ideig tárolható. Viszont a belőle képzett ragasztóíilm nagyobb rugalmasságot mutat. Az ekkor tapasztalható rossz tárolhatóság annak tulajdonítható, hogy állás közben a kevésbé elbontott molekulák — a kisebb belső mozgékonyságuk következtében — nagyobb molekulasúlyű termékké kapcsolódnak össze szekunder kötések révén; ezért a tárolt vizes szol nehezen kezelhető géllé alakul át. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
