涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种含水涂料组合物，它包含碱氧化过的含水糊化淀粉／蛋白质混合物，所述组合物具有１～１００厘泊（ｃｐｓ）的粘度和ｐＨ７．５～ｐＨ９的ｐＨ，特别是这样的组合物：其中，所述碱氧化过的含水糊化淀粉／蛋白质混合物包含３％ｗ／ｗ～５０％ｗ／ｗ的固含量，以及制备所述组合物的方法，还涉及在纸或纤维板的制造中应用所述组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涂料组合物，特别是纸张涂层组合物，生产纸张涂层组合物的方法，以及处理过的纸张和其它产品。
技术介绍
纸张可通过在造纸工艺中添加增强剂来增强，例如加入被称为造纸机械的湿部的配料中或者作为位于造纸机械的干部的施胶压榨装置或涂布机处的涂料。在两种用途中应用了各种淀粉，即阳离子的或两性的淀粉供湿部添加，而氧化的或酸改性的淀粉在施胶压榨时应用。另一种添加淀粉以增强纸张强度的方法是将淀粉浆喷到多线造纸机的层间。还在造纸机的涂布部用过酪蛋白和/或胶乳，特别是与颜料结合以改善不透明度、白度和强度。在酸条件下氧化淀粉以达到必要的淀粉水解和造纸工业中所需的粘度降低。用于纸涂料组合物中的淀粉不论是糊化的、水解的、氧化的或其它方法改性的，都表现出突发的、不可预料的行为，它通常导致与批料变化相关的不一致的涂料性质。例如，从水损坏的小麦制备的淀粉在经历氧化作用时可能给出低粘度涂料。淀粉是得自包括玉米、马铃薯、小麦和木薯的各种农业-工业作物的彻底化学纯化的产品。例如，玉米淀粉可通过将玉米浸渍在焦亚硫酸钠中以软化蛋白质组分而从玉米制备。然后将浸渍的玉米通过轧粉机而分离蛋白质，湿磨或磨碎成淀粉浆，筛分以除去纤维，然后急骤干燥。淀粉生产涉及巨大的能量消耗和废物产生，所以是费用大的加工产品。在试图克服糊化的、水解的和改性的淀粉的问题时，Bassie等(美国专利No.6,517,625)描述了用于涂布纸浆的水性分散液，它包含20～45wt％填料，例如粘土、碳酸钙、滑石、未糊化淀粉或其混合物，以及16～18％小麦面筋。应用酸性还原剂例如碱金属亚硫酸盐、碱金属亚硫酸氢盐、碱金属偏亚硫酸氢盐、二氧化硫、硫醇和半胱氨酸将Bassie的面筋还原而裂解某些二硫键。将氢氧化钠加到面筋的水溶液中，然后添加还原剂。下一步是往分散液中添加粒状淀粉(即，未糊化淀粉)。最后的组合物pH在9～12范围内，例如9.5～11的pH。还原剂例如偏亚硫酸氢钠在Bassi等中的应用提高了与偏亚硫酸氢钠或其它还原剂残余物相关的变态反应问题。提供纯化的组分和后续根据Bassie等的还原方法涉及的费用与关于造纸的改良方法无关，它也不保证制造的纸具有改善的强度或耐久性。此外，最终组合物(例如Bassi等描述的那些)中大于9的pH值不利地影响纸张性质，特别是纸强度。人们还提出将小麦面粉用作造纸的开始阶段的添加剂，特别是加到呈未蒸煮形式的湿纸浆中。这些建议中保留的面粉往往少于60％w/w，这是不经济的。还提出在造纸的施胶步骤应用蒸煮过的谷粉。然而，不溶性面筋导致造纸设备结污。关于这些建议的另一个问题是面筋含量引起成品纸的粘性面层。美国专利6,022,450(Van Kessel等)描述了从纤维基料和谷粉生产纸或纸板的方法，它包括，使谷粉经历脱酰氨基反应和/或部分的水解降解处理。将谷粉与过硫酸铵在酸性条件下混合，例如通过添加乙酸或柠檬酸实现反应。谷粉降解还可根据Van Kessel等的方法通过用淀粉酶处理或者将淀粉酶与过硫酸铵结合处理来进行。在与常规淀粉涂料的对比试验中，Van Kessel等发现了，按他们的方法处理过的纸的特性或者等同于由常规淀粉涂料赋予的特性，或者效果更小。例如，根据Van Kessel等的方法处理过的纸的崩裂强度和断裂强度分别比标准淀粉涂料处理过的效果小13％和17％。已经开发了大量不同类别的纸胶料组合物试图增大纸的强度和耐久性，以及改善可印性、不透明度和白度。例如，美国专利Nos.5,122,568和5,139,614启示了苯乙烯丙烯酸共聚物在增强施胶和油墨印刷反差中的应用。美国专利No.3,562,102公开了烷基缩水甘油基混合酯的胺反应产物在对印花纸坯施胶中的应用。美国专利No.4,294,704描述了纸和纸板涂料组合物，它们包含合成聚合物例如苯乙烯-丁二烯共聚物、羧基苯乙烯-丁二烯共聚物等的含水的胶乳粘合剂以便提供改良的干的和湿的抗撕裂性。美国专利No.6,494,990描述了基于亲水性聚丙烯酰亚胺和各种共聚物的涂料组合物。引起了关于这样的组合物的费用和健康问题的争论。例如，聚丙烯酰亚胺与神经毒性相关。仍需要低成本、高性能、无毒的纸涂料组合物。本专利技术特别适用于造纸的最后阶段，例如，施胶压榨涂布阶段，还有纸、纸板和卡纸板生产的其它阶段，以及其它产品的生产。涂料组合物还可用作粘合剂。所以，本专利技术适用于粘合剂领域，例如在胶带生产中，以及作为石膏板的添加剂以改善衬料和石膏芯的粘合。专利技术概述意外地发现了，蛋白质和淀粉混合物的碱氧化和蒸煮实现粘度降低导致很优异的涂料组合物，特别适用作纸张涂层。已发现这些涂料可增大纸的强度和耐久性。根据本专利技术第一方面，提供了一种含水涂料组合物，它包含碱氧化过的含水糊化淀粉/蛋白质混合物，所述组合物具有约1～约100厘泊(cps)、优选约5～约80、更优选约5～约60cps的粘度，以及约pH7.5～约pH9、优选约pH7.8～约pH8.8的碱性pH。用于本专利技术的蛋白质是植物蛋白质，它包括可从植物获得的蛋白质。优选地，所述组合物的固含量是约3％w/w～约50％、更优选约3％w/w～约30％w/w、特别是约5％w/w～约30％w/w。优选地，所述组合物的蛋白质含量是约4％w/w～约50％w/w固体物、更优选约6％w/w～约50％w/w、特别是约8％w/w～约25％w/w固体物。优选地，所述淀粉和蛋白质混合物是谷粉，或是其它磨碎的或碾碎的谷物产品。优选地，所述组合物可用于处理纸，例如作为施胶剂或纸张涂层组合物。本专利技术的组合物急剧增大例如通过环压强度试验测定的纸强度。优选地，本专利技术第一方面的含水涂料组合物包含淀粉和植物蛋白质在水中的混合物，它具有3％w/w～30％w/w的固含量，4％w/w～50％w/w总固体物的蛋白质含量，约1～约100厘泊的粘度，以及约pH7.5～约pH9的pH，其中，所述淀粉被糊化过，而且混合物中的淀粉和蛋白质二者都在约70℃～约150℃的温度下、约pH8～约pH13的pH下被碱性氧化达约5～约30分钟。根据本专利技术另一方面，提供了一种生产涂料组合物、例如纸张涂层组合物的方法，它包括如下步骤形成植物蛋白质和植物淀粉在水中的混合物，优选具有约3～50％固含量，用氧化剂在碱性pH下氧化该混合物，以及在约70℃～约150℃的温度下加热氧化后的混合物直到粘度降到1～100cps。操作完毕时溶液的pH通常是pH7.5～pH9。如果操作完毕时的pH超出该范围，就进行适当的pH调节。优选地，在操作中，碱性pH是约pH8～约pH13、更优选约pH9～约pH12。优选地，所述组合物的固含量是约3％w/w～约30％w/w、更优选约5％w/w～约30％w/w。优选地，所述组合物的蛋白质含量是约4％w/w～约50％w/w固体物、更优选6％w/w～约50％w/w、特别是8％w/w～约25％w/w固体物。根据本专利技术又一方面，提供了一种增大纸强度和耐久性的方法，它包括，在纸张表面涂一种包含碱氧化过的糊化淀粉/蛋白质混合物的含水涂料组合物，所述组合物具有1～100cps的粘度，和约pH7.5～约pH9的pH。根据本专利技术又一方面，提供了一种粘合剂组合物，它包含碱氧化过的糊化淀粉/蛋白质混合物，所述组合物具有约1～约100cps的粘度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产涂料组合物的方法，它包括如下步骤：（ａ）在碱性ｐＨ下的水中，氧化包含至少一种植物蛋白质和淀粉的混合物；以及（ｂ）在氧化的同时或者在氧化以后将混合物加热而提供一种组合物，它具有１～１００厘泊的粘度，和ｐＨ７．５～ｐＨ９ 的ｐＨ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RB尼尔，CG弗伊斯，
申请(专利权)人：乔治维斯顿食品有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]