فرمولاسیون چسب بر پایه نشاسته

چسب بر پایه نشاسته یک نوع چسب طبیعی است که بر اساس نشاسته گیاهی به عنوان ماده اصلی تشکیل می‌شود. این نوع چسب به عنوان یک جایگزین طبیعی و بی‌ضرر برای چسب‌های شیمیایی استفاده می‌شود. چسب بر پایه نشاسته به دلیل خواص خاصی که دارد، در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله از سایت فرمول3 با فرمولاسیون چسب بر پایه نشاسته آشنا میشوید.

چسب بر پایه نشاسته چیست؟

چسب بر پایه نشاسته یک نوع چسب است که از نشاسته به عنوان ماده اصلی تولید می‌شود. نشاسته معمولاً از منابع گیاهی مانند سیب‌زمینی، ذرت، گندم و برنج استخراج می‌شود. این نشاسته‌ها با پالایش و استخراج مواد مختلف از مواد غذایی گیاهی به دست می‌آیند. چسب بر پایه نشاسته اغلب به عنوان یک چسب غیر سمی و قابل تجزیه طبیعی استفاده می‌شود. به دلیل ویژگی‌های خاصی که نشاسته دارد، این نوع چسب معمولاً ضمن ارائه عملکرد چسبندگی مناسب، قابلیت تجزیه و تخریب بیشتری نسبت به چسب‌های شیمیایی دارد. این ویژگی می‌تواند در کاربردهایی که نیاز به چسب با عمر مفید کوتاه و قابل تجزیه است، مفید باشد.

مزایای استفاده چسب بر پایه نشاسته:

استفاده از چسب بر پایه نشاسته دارای مزایای متعددی است. در زیر به برخی از این مزایا اشاره می‌کنم:

1. قابلیت تجزیه و تخریب: Starch adhesive formula

   یکی از مزیت‌های اصلی استفاده از چسب بر پایه نشاسته، قابلیت تجزیه و تخریب آن است. این نوع چسب با تماس با مواد طبیعی موجود در محیط، مانند آب و میکروارگانیسم‌ها، قابل تجزیه است. این ویژگی باعث کاهش آلودگی زیست محیطی و تأثیرات منفی بر محیط زیست می‌شود.

2. عدم حاوی مواد سمی:

   چسب بر پایه نشاسته عموماً بدون حاوی مواد سمی است. این به معنای عدم وجود مواد ضار و مخرب برای انسان و محیط زیست است. این ویژگی می‌تواند در صنایعی که نیاز به محصولات پاک و بدون سمیته دارند، بسیار مهم باشد.

3. استفاده آسان:

   چسب بر پایه نشاسته به راحتی قابل استفاده است. اغلب به صورت مایع یا ژل عرضه می‌شود و می‌توان آن را با استفاده از وسایل ساده مانند قلم چسبان یا برس بر روی سطوح مورد نظر قرار داد. این سادگی در استفاده باعث صرفه‌جویی در زمان و انرژی می‌شود.

4. عملکرد چسبندگی مناسب:

   چسب بر پایه نشاسته قدرت چسبندگی مناسبی دارد. این نوع چسب معمولاً قادر است سطوح مختلف را به هم چسبانده و اتصالات قوی و پایداری را فراهم کند. این ویژگی می‌تواند در بسیاری از کاربردها، از جمله کاغذسازی، بسته‌بندی و صنایع چوب، بسیار مفید باشد.

5. زیبایی و شفافیت:

   برخی از چسب‌های بر پایه نشاسته، به ویژه در صنایعی مانند بسته‌بندی و تولید محصولات غذایی، شفافیت و ظاهر زیبایی دارند. این ویژگی می‌تواند در نمایش محصولات و جلب توجه مشتریان موثر باشد.

6. هزینه مناسب:

   چسب بر پایه نشاسته معمولاً هزینه اقتصادی مناسبی دارد. نشاسته به عنوان یک منبع غذایی رایج و ارزانقیمت آن در دسترس است، بنابراین استفاده از چسب بر پایه نشاسته می‌تواند در کاهش هزینه‌های تولید و استفاده از چسب در صنایع مختلف مفید باشد.

به طور کلی، استفاده از چسب بر پایه نشاسته به دلایلی مانند خواص تجزیه پذیری، عدم سمیت، سادگی استفاده، قدرت چسبندگی و هزینه مناسب، برای صنایع مختلف و حفاظت از محیط زیست، مورد توجه قرار می‌گیرد. با این حال، همچنان باید توجه داشت که بسته به نوع کاربرد و شرایط مورد استفاده، ممکن است نیاز به استفاده از چسب‌های دیگری نیز وجود داشته باشد.

اجزاء تشکیل دهنده چسب بر پایه نشاسته:

چسب بر پایه نشاسته معمولاً از اجزاء زیر تشکیل می‌شود:

1. نشاسته:

نشاسته به عنوان ماده اصلی و بخش اصلی چسب بر پایه نشاسته استفاده می‌شود. نشاسته معمولاً از منابع گیاهی مانند سیب‌زمینی، ذرت، گندم و برنج استخراج می‌شود. نشاسته متعددی با طول زنجیره‌های گلوکزی است که با هم متصل شده‌اند.

2. آب:

آب به عنوان محلول‌دهنده و ترکیب کننده مواد دیگر در چسب بر پایه نشاسته استفاده می‌شود. آب به نشاسته کمک می‌کند تا به صورت ژل شکل بگیرد و بتواند سطوح را به هم چسباند.

3. مواد افزودنی:

برخی مواد افزودنی معمولاً به چسب بر پایه نشاسته اضافه می‌شوند تا خواص و عملکرد آن را بهبود بخشند. مواد افزودنی می‌توانند شامل موارد زیر باشند:

– مواد حافظه کننده:

برای افزایش زمان خشک شدن چسب و افزایش مقاومت آن در برابر رطوبت و حرارت استفاده می‌شوند.

– مواد ضد عفونی کننده:

برخی از مواد اضافی مانند آنتی‌بیوتیک‌ها می‌توانند به چسب اضافه شوند تا رشد میکروب‌ها را کاهش دهند و آنتی‌بیوتیکی باشند.

– روان کننده‌ها:

برای بهبود قابلیت پخش و انتشار چسب بر روی سطوح مختلف استفاده می‌شوند.

– نگهدارنده‌ها:

برای افزایش عمر مفید چسب و جلوگیری از فساد و خرابی آن استفاده می‌شوند.

– رنگ‌ها و رنگزایی‌کننده‌ها:

برای تغییر رنگ و ظاهر چسب ممکن است از این نوع مواد استفاده شود.

مواد افزودنی ممکن است بسته به نوع چسب و کاربردهای ویژه متغیر باشند. هدف استفاده از این مواد افزودنی بهبود عملکرد و خواص چسب بر پایه نشاسته است.

 

مراحل تهیه و فرمول چسب نشاسته ذرت برای ساخت چسب یک مرحله ای

خلاصه

این اختراع مربوط به زمینه فنی تهیه چسب های نشاسته ذرت است و فرآیند تهیه و فرمول چسب یک مرحله ای چسب نشاسته ذرت را نشان می دهد که در آن فرمول شامل اجزای زیر در قسمت های وزنی است: 73.2 تا 73.9 درصد. آب، 2.6 تا 2.7 درصد محلول سود سوزآور، 22.7 تا 23.3 درصد نشاسته، 0.3 تا 0.33 درصد عامل تقویت کننده، 0.19 تا 0.3 درصد عامل تثبیت کننده و 0.26 تا 0.3 درصد بوراکس. فرمول شامل یک فرمول اجرای تابستانی و یک فرمول اجرای زمستانی است که در آن فرمول اجرای تابستانی نیز شامل جوهر است و جوهر با توجه به نسبت وزنی 0.1٪ اضافه می شود. فرمول اجرای زمستانی همچنین شامل ژلاتینه شدن کلوئیدی است و دمای ژلاتینه شدن کلوئیدی 58-60 ℃ است، به طوری که ویسکوزیته چسب نشاسته به طور مطلوب بهبود می یابد. فرمول و فرآیند آماده سازی ارائه شده توسط اختراع دارای حالت های آماده سازی ساده است و دمای آماده سازی فقط در محدوده 36-42 ℃ کنترل می شود. علاوه بر این، فرآیند آماده سازی اختراع زمان تولید کلی کوتاهی دارد، می تواند به طور موثری راندمان تولید چسب نشاسته را بهبود بخشد و می تواند اطمینان حاصل کند که کلوئید چسب تهیه شده ویسکوزیته و پایداری خوبی دارد.

طبقه بندی ها

فرمولاسیون چسب برنشسته

خلاصه

چسب‌های مبتنی بر نشاسته آبی برای استفاده در کاربردهای مختلف می‌توانند به قلیایی حساس شوند یا می‌توانند در شرایط آبی قابلیت تمیز کنندگی بیشتری داشته باشند.

زمینه اختراع

• [0001]

این اختراع مربوط به فرمولاسیون چسب های مبتنی بر نشاسته آبی است که می تواند در کاربردهای مختلفی مانند چسب پاکت، چسب برچسب و سایر کاربردها استفاده شود. به طور خاص، اختراع مربوط به یک چسب مبتنی بر نشاسته آبی است که با اجزایی فرموله شده است که قابلیت تمیز کردن آبی و به ویژه حساسیت قلیایی آبی چسب را افزایش می دهد.

پیشینه اختراع

• [0002]

مواد تشکیل دهنده محصول طبیعی چسب آبی برای مخلوط کردن در فرمول های چسب آبی خاص استفاده می شود. به عنوان مثال، پروتئین حیوانی، کازئین و نشاسته در کاربردهای مختلفی از جمله به عنوان صمغ پاکت، چسب تخته راه راه، چسب برچسب و سایر کاربردها استفاده شده است. یک دسته از چسب‌هایی که از یک محصول طبیعی استفاده می‌کنند، چسب مبتنی بر کازئین است که در حال حاضر یکی از کلاس‌های پیشرو چسب برچسب‌زنی است و در سایر مصارف نهایی نیز استفاده می‌شود. چسب‌های کازئین دارای طیفی از خواص مفید هستند که در کاربردهای برچسب‌گذاری از جمله قابلیت ماشینکاری، استحکام باند و مقاومت در برابر آب مفید است. از میان این خواص، مقاومت در برابر آب می تواند بسیار مفید باشد. چسب های مبتنی بر کازئین می توانند 24 ساعت یا بیشتر در برابر اثر آب مقاومت کنند.

• [0003]

دسته دیگری از چسب ها، چسب های مبتنی بر نشاسته است. یکی از کاربردهای نهایی چسب های مبتنی بر نشاسته که در بالا مورد بحث قرار گرفت، استفاده از برچسب روی ظروف نوشیدنی است. در چسباندن برچسب به ظروف نوشیدنی، از ماشین‌هایی با سرعت بالا استفاده می‌شود که فیلم‌های چسب را در حالی که مرطوب هستند به پالت‌ها منتقل می‌کنند که سپس برچسب‌ها را از پشته‌های لیبل می‌گیرند و سپس چسب را به برچسب منتقل می‌کنند. هنگامی که با چسب پوشانده شد، برچسب برای چسبندگی دائمی با ظرف تماس می گیرد. در فرآیند لیبل‌زنی، زمانی که برچسب‌ها با چسب پوشش داده می‌شوند و از یک پشته به یک بطری منتقل می‌شوند، بسیاری از فرمول‌های چسبی تمایل به چسبندگی کافی برای چسباندن فیلم چسب به پالت یا بطری در طول فرآیندهای انتقال ندارند. همچنین برخی از ترکیبات چسب فاقد خاصیتی به نام «کوتاهی» هستند که مربوط به مقاومت چسب در ایجاد بخش‌های رشته‌ای بلند از چسب است که می‌تواند با انتقال برچسب مرطوب از مکانی به مکان دیگر در دستگاه توسط دستگاه لیبل‌گذار ایجاد شود. چنین مواد “تار عنکبوت” یا “موی فرشته” در عین ضایع بودن می تواند کیفیت چسب را کاهش دهد و به دلیل ورود موی فرشته به دستگاه، مشکلات قابل توجهی در ماشین و پردازش ایجاد کند.

• [0004]

بطری های نوشیدنی برای سال ها با چسب های مبتنی بر نشاسته برچسب گذاری شده اند. با این حال، استفاده از نشاسته و مشتقات آن در چسب‌های برچسب می‌تواند مشکل مهمی را در هنگام تمیز کردن بطری‌های نوشیدنی قابل برگشت قبل از پر کردن مجدد ایجاد کند. معمولاً بطری‌سازان با بطری‌های برگشتی با محلول‌های سوزاننده داغ رقیق تماس می‌گیرند تا برچسب‌ها را جدا کنند، بطری‌ها را ضدعفونی و تمیز کنند. برچسب های چسبانده شده با چسب های مبتنی بر نشاسته می توانند در این شرایط در برابر حذف مقاومت کنند و می توانند باعث افزایش قابل توجه هزینه های استفاده از بطری های برگشت پذیر شوند. چسب های مبتنی بر کازئین معمولاً به اندازه کافی توسط کاستیک آبی تمیز می شوند.

• [0005]

یک تلاش برای ساخت یک جایگزین کازئین مقاوم در برابر آب اما قابل جابجایی قلیایی در یک چسب مبتنی بر نشاسته در Sirrota، US Pat نشان داده شده است. شماره 3,939,108 که چسبی را آموزش می دهد که با یک کوپلیمر استایرن-مالئیک انیدرید ترکیب شده است. به نظر می رسد چنین چسبی در برچسب زدن بطری های نوشیدنی کاربرد خاصی دارد، اما تا به امروز تأثیر تجاری قابل توجهی به دست نیاورده است.

• [0006]

همانطور که در مورد بسیاری از مواد تشکیل دهنده محصولات طبیعی وجود دارد، عرضه و قیمت گذاری کازئین پتانسیل ایجاد اختلال در دسترسی به چسب های برچسب زنی مقاوم در برابر آب را دارد. کازئین مصارف نهایی متنوعی دارد و بسته به تقاضا، کازئین می‌تواند بسیار کم باشد و فقط با قیمت‌های افزایش یافته در دسترس باشد. یک چسب برچسب زنی جایگزین غیر کازئین دارای خواص پراکندگی های آبی مبتنی بر کازئین که از مواد طبیعی و مصنوعی موجود تشکیل شده است، هدف مطلوبی است.

• [0007]

بر این اساس، نیاز اساسی برای توسعه فرمول‌های چسب جدید و ایجاد فرمول جایگزین برای چسب‌های مبتنی بر کازئین وجود دارد. علاوه بر این، نیاز به بهبود چسب‌های مبتنی بر نشاسته وجود دارد که عموماً خود را به پاک‌سازی سریع و مؤثر آبی و به‌ویژه پاک‌سازی انتخابی آبی یا قلیایی آبی می‌دهند.

بحث مختصر درباره اختراع

• [0008]

ما به‌طور شگفت‌انگیزی دریافته‌ایم که چسب‌های مبتنی بر نشاسته آبی شامل بخش عمده‌ای از آب، مقدار مؤثری از نشاسته برای ایجاد پیوند چسبنده، و محصول واکنش خنثی‌شده محلول در آب بین پایه و ترکیب رزین با تعداد اسیدی بیشتر از حدود 140 است. می تواند به عنوان یک چسب عمومی استفاده شود. چنین چسبی می تواند در بسیاری از مصارف نهایی، پیوندهای چسبی را بین انواع زیادی از سطوح چسبیده ایجاد کند. علاوه بر این، استفاده از چنین فرمول‌هایی می‌تواند به طور قابل‌توجهی تمیزپذیری آبی مواد چسب را از تجهیزات تولید، تجهیزات کاربردی و کاربردهای نهایی بهبود بخشد. رزین با تعداد اسید بالا به دلیل وجود گروه‌های کربوکسیلیک اسید معلق با نشاسته و سایر مواد تشکیل‌دهنده چسب همکاری می‌کند تا پیوندهای چسبنده قوی ایجاد کند که می‌تواند با پاک‌کننده‌های آبی و در موارد خاص با محلول قلیایی تمیز شود. به ویژه، ما به‌طور شگفت‌انگیزی دریافته‌ایم که چسب‌های مبتنی بر نشاسته آبی حاوی محصول واکنش خنثی‌شده محلول در آب بین یک ترکیب پایه و یک ترکیب رزین اسیدی را می‌توان در استفاده‌های نهایی برچسب‌گذاری بطری به عنوان جایگزینی مستقیم برای چسب‌های مبتنی بر کازئین استفاده کرد. ما دریافته‌ایم که فرمول‌های مناسب نشاسته و محصول واکنش بین پایه و رزین اسیدی، کوتاهی باند و سایر خواص ماشینکاری چسب‌های مبتنی بر کازئین را تکرار می‌کنند، در حالی که علاوه بر این، مقاومت در برابر آب / قلیایی یا تمیز کردن آبی آنها را تکرار می‌کنند.

• [0009]

رزین‌های اسیدی مانند کلوفون‌های چوبی و کلوفون‌های هیدروکربنی، در حالت اصلی خود، در آب نامحلول هستند، اما به عنوان سازگار با مواد مذاب داغ غیرآبی با موادی مانند پلیمرهای ترموپلاستیک، روغن‌های پلاستیک‌کننده و چسبنده و سایر مواد رزینی شناخته شده‌اند. استفاده از رزین در چسب‌های پایه آب اختراع، خواصی را اضافه می‌کند که به قابلیت جدا شدن چسب‌ها با محلول‌های تمیزکننده آبی و به‌ویژه با قلیایی رقیق مربوط می‌شود. با توجه به نامحلول بودن رزین در آب و استفاده متداول از آن در مواد چسبنده ذوب داغ، چنین آماده‌سازی‌ها شگفت‌انگیز هستند.

• [0010]

ما بیشتر آموختیم که انتخاب پایه در خنثی سازی رزین اسیدی می تواند تأثیر قابل توجهی بر خواص ترکیبات چسب داشته باشد. ترکیبات چسب حاوی رزین خنثی شده با پایه هیدروکسید فلز قلیایی به طور قابل توجهی راحت تر با پاک کننده های آبی تمیز می شوند تا چسب های مشابه مبتنی بر نشاسته که فاقد کلوفون خنثی شده هستند. ترکیبات چسب اختراع ساخته شده از خنثی کردن کربوکسیلیک اسید حاوی رزین با یک باز آمین فرار یا یک ترکیب آمونیاک بازی فرار مقاوم در برابر آب است اما به ویژه به حذف از طریق استفاده از مواد سوزاننده آبی مانند آنچه در تمیز کردن بطری‌های برگشت‌پذیر استفاده می‌شود حساس است. صنعت نوشیدنی

• [0011]

ما دریافتیم که چسب‌های رزین خنثی‌شده مبتنی بر نشاسته این اختراع دارای مزایای قابل توجهی هستند. ما دریافتیم که خواص رئولوژیکی چسب های مبتنی بر نشاسته در مقایسه با چسب های مبتنی بر کازئین به طور قابل توجهی بهبود یافته است. با همان ویسکوزیته، چسب‌های اختراع چسبندگی بیشتری دارند و می‌توان آن‌ها را با سرعت دستگاه افزایش داد. چسب های رزین خنثی شده با نشاسته اختراع کوتاهی و مقاومت در برابر برش در شرایط ماشین را بهبود بخشیده اند. علاوه بر این، ما دریافتیم که پایداری چسب در دمای اتاق افزایش یافته است و در نتیجه یک چسب پایدار ذخیره سازی ایجاد می شود. پایداری ذخیره سازی در شرایط برش کم، متوسط ​​و زیاد بهبود می یابد. در نهایت، متوجه شدیم که چسب‌های اختراع زمانی که از پایه‌های فلز قلیایی یا قلیایی خاکی ساخته می‌شوند، بوی کمی دارند.

• [0012]

اصطلاحات “پایه” و “پایه” برای اشاره به ترکیباتی در نظر گرفته شده است که وقتی در محلول آبی با غلظت حدود 0.1 نیوتن حل می شوند دارای pH> 7 هستند.

شرح مفصل اختراع

• [0013]

ترکیبات چسب این اختراع شامل چسب های آبی حاوی نسبت عمده آب، مقدار موثر نشاسته و محصول واکنش خنثی سازی پایه و کلوفون با عدد اسیدی بیشتر از حدود 140 است، مانند کلوفون چوب یا هیدروکربن. رزین دارای گروه های کربوکسیل معلق

پایه

• [0014]

پایه های قابل استفاده در اختراع فوری برای خنثی سازی و حل شدن جزء رزین اختراع را می توان از دو کلاس کلی استخراج کرد. هر یک از کلاس ها دارای خواص ویژه و منحصر به فردی هستند که از تعامل بین پایه، رزین و ترکیب چسب به دست می آید. دسته اول پایه شامل یک پایه فلز قلیایی یا پایه فلز قلیایی خاکی است که در محلول آبی می تواند قسمت اسیدی موجود در ترکیب کلوفون اسیدی را خنثی کند. چنین ترکیبات اساسی شامل بازهای مشتق شده از فلزات قلیایی و فلزات قلیایی خاکی مانند سدیم، پتاسیم، منیزیم، کلسیم و سایر ترکیبات فلزی اساسی است. ترکیبات نمونه عبارتند از اکسید سدیم، اکسید پتاسیم، اکسید منیزیم، اکسید کلسیم، هیدروکسید سدیم، هیدروکسید پتاسیم، هیدروکسید منیزیم، هیدروکسید کلسیم، کربنات سدیم، کربنات پتاسیم، بی کربنات سدیم، بی کربنات سدیم، بی کربنات پتاسیم، بی کربنات کربنات پتاسیم، بی کربنات پتاسیم، بی کربنات پتاسیم، بی کربنات پتاسیم. ترکیبات خوردند و هیدرات های آنها، فسفات سدیم، بی فسفات پتاسیم، پیروفسفات سدیم و غیره. خواص معمولی برای پایه های فلز قلیایی و فلز قلیایی خاکی این اختراع شامل حداقل مقداری حلالیت در آب، PH بیشتر از 7 در محلول های آبی پایه و واکنش پذیری کافی برای خنثی کردن رزین های اسیدی اختراع است. چنین بازهایی هنگامی که برای خنثی کردن رزین های اسیدی اختراع استفاده می شوند، چسب های مبتنی بر نشاسته را ارائه می دهند که به راحتی در پاک کننده های آبی خنثی، اسیدی یا بازی حل می شوند.

• [0015]

دسته دوم از پایه های مفید در تهیه چسب های این اختراع شامل پایه های نیتروژنی فرار می باشد. چنین پایه‌هایی شامل ترکیبات واکنش‌دهنده، ترجیحاً از نیتروژن، هستند که می‌توانند از طریق عمل گرما یا قرار گرفتن در اتمسفر محیط تبخیر شوند. چنین پایه هایی شامل آمونیاک، هیدروکسید آمونیوم، متیل آمین، دی متیل آمین، تری اتیل آمین، اتیل آمین، دی اتیل آمین، تری اتیل آمین، اتانول آمین، دی متیل اتانول آمین، دی اتانول آمین، تری اتانول آمین، مورفولین و سایر پایه هایی هستند که دارای نقطه جوش تا حدود 150 درجه فارنهایت پایه voluer هستند. استفاده در این اختراع شامل ترکیباتی است که دارای فشار بخار در دمای اتاق هستند به طوری که آمین از خط چسب با سرعتی بیشتر از آب تبخیر می شود. چنین ترکیباتی در حالی که از خط چسب تبخیر می شوند، پیوند چسب را به ویژه در برابر قابلیت جدا شدن در آب حساس می کنند. پایه ترجیحی برای استفاده در این اختراع شامل آمونیاک و هیدروکسید آمونیوم به دلایل واکنش سریع، هزینه کم و سهولت تبخیر است. استفاده از چنین آمین‌های فراری چسبی را فراهم می‌کند که در زمان پخت می‌تواند در برابر اثرات محلول‌های آبی خنثی مقاوم باشد اما در حضور قلیایی رقیق به سرعت قابل جدا شدن است.

• [0016]

چسب های آبی این اختراع می توانند حاوی پراکندگی یا سوسپانسیون ذرات نشاسته ژلاتینه شده یا غیرژلاتینه شده در محیط آبی باشند و می توانند حاوی محلولی از ترکیب رزین خنثی شده باشند. هر رزین خنثی نشده موجود در ترکیب آبی معمولاً یک سوسپانسیون سازگار با چسب های مبتنی بر نشاسته تشکیل می دهد و به عنوان پرکننده عمل می کند. ما علاوه بر این دریافتیم که ویسکوزیته، میزان چسبندگی، کوتاهی و سایر خواص چسبندگی مواد می‌تواند در محدوده‌های وسیعی بسته به فرمولاسیون و اجزای چسب اضافی متفاوت باشد.

• [0017]

نشاسته و مشتقات نشاسته معمولی چسب های اختراع، مواد شیمیایی کالایی هستند که از تعدادی ریشه، ساقه یا میوه، منابع گیاهی تولید می شوند. نشاسته را می توان با اکسیداسیون یا با واکنش هیدروکسیل های حلقه ای با انواع واکنش دهنده ها مشتق کرد. نشاسته یک پلی ساکارید کربوهیدرات پلیمری با وزن مولکولی بالا است که معمولاً از شش واحد مونوساکارید کربنی تشکیل شده است که توسط پیوندهای آلفا گلیکان (معمولاً 1 → 4، 1 → 6 و دیگران) به هم وصل شده اند، دارای فرمول مولکولی تقریبی (C6H10nO2 که در آن ₎ برابر 102 تا 106. نشاسته به طور طبیعی به شکل دانه های سفید رنگ و شامل پلیمرهای پلی ساکارید خطی و شاخه دار است. نشاسته معمولاً با خیساندن و آسیاب کردن منبع نشاسته گیاهی و جداسازی نشاسته از مواد زائد تولید می‌شود. نشاسته معمولاً دوغاب می شود و به یک محصول نشاسته خشک تمام شده تبدیل می شود. دکستران و سایر پلی ساکاریدهای مشابه که معمولاً پلی ساکارید خطی هستند (پلیمرهای α – D(1 → 6) با وزن مولکولی از حدود 105 تا 108 می توانند به جای نشاسته در چسب های اختراع استفاده شوند. نشاسته تجاری اغلب دارای از نشاسته مروارید، نشاسته پودری، نشاسته آمیلوز بالا، نشاسته آمیلوپکتین بالا، نشاسته از پیش پخته یا ژلاتینه شده و غیره. در ساخت چسب های این اختراع ترجیحاً از نشاسته مومی با محتوای آمیلوپکتین بالا استفاده می شود.

رزین اسیدی یا رزین

• [0018]

رزین ها یا رزین هایی که می توانند در ترکیبات چسب آبی اختراع استفاده شوند، شامل مواد آلی طبیعی و مصنوعی هستند که می توانند مولکول های کوچک (MW < 1000) یا مولکول های پلیمری با عملکرد اسید کربوکسیلیک کافی برای داشتن تعداد اسید حداقل 140 باشند. ترجیحی. چسب ها حاوی رزین چوبی یا هیدروکربنی با عدد اسیدی حداقل 150 هستند.

• [0019]

مواد رزین و کلوفون چوبی به طور طبیعی در الیورزین درختان کاج وجود دارند. رزین معمولاً از ترشحات درختان کاج زنده، کنده های کهنسال و به عنوان محصول جانبی صنعت کاغذ کرافت به دست می آید. رزین ها و کلوفون های چوبی مخلوط پیچیده ای از اسیدهای رزینی به طور طبیعی و اسیدهای چرب در نسبت های مختلف هستند. مواد معمولاً زرد کم رنگ تا قرمز تیره تا تقریباً سیاه با رنگ قرمز هستند. رزین های چوبی در اکثر حلال های آلی محلول هستند اما در آب نامحلول هستند. رزین را می توان به عنوان یک کلوفون اصلاح نشده مستقیماً از یک منبع طبیعی به دست آورد یا می تواند هیدروژنه، هیدروژنه، پلیمریزه، مشتق شده یا اصلاحات دیگر باشد. رزین های چوبی مفید در اختراع معمولاً در دمای اتاق جامد یا تقریباً جامد هستند. یکی از ویژگی های مهم مواد رزین چوب این است که ترجیحاً در دمای آب جوش مذاب تشکیل می دهد. بر این اساس، چنین رزین ها دارای نقطه ذوب تا 110 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) خواهند بود. در صورت وجود راکتورهای تحت فشار برای افزایش نقطه جوش محلول های آبی که رزین در آنها گنجانده شده است، می توان از سایر رزین های چوبی با نقطه ذوب بالاتر استفاده کرد. علاوه بر این، رزین های ترجیحی دارای نقاط نرم شدن از حدود 70 درجه تا 110 درجه سانتیگراد بر اساس روش قطره هرکول و تعداد صابون سازی حدود 140 تا حدود 170 هستند.

• [0020]

به طور مشابه، رزین های هیدروکربنی با اعداد اسیدی قابل اندازه گیری نیز می توانند در چسب های آبی اختراع استفاده شوند. رزین های هیدروکربنی پلیمرهای ترموپلاستیک با وزن مولکولی کم هستند که از منابع ذغال سنگ یا نفت و از سقز به دست می آیند. میانگین وزن مولکولی این رزین ها به کمتر از 2500 و معمولاً زیر 2000 می رسد. چنین رزین های هیدروکربنی معمولاً دارای نقاط نرم شدن بین 90 تا 140 درجه سانتیگراد هستند و اغلب به شکل یک محصول پوسته پوسته یا جامد هستند.

• [0021]

یک ویژگی مهم با توجه به ترکیبات چوب و هیدروکربن رزین مفید در این اختراع، عدد اسیدی ماده است. تعداد اسید کلوفون (هم هیدروکربن و هم چوب) به عنوان تعداد میلی گرم هیدروکسید پتاسیم مورد نیاز برای خنثی کردن یک گرم نمونه که توسط ASTM D-465 تعیین می شود بیان می شود. رزین های چوبی و هیدروکربنی ترجیحی این اختراع دارای عملکرد اسید کربوکسیلیک کافی هستند به طوری که تعداد اسیدی کلوفون بیشتر از حدود 140 و ترجیحاً بیشتر از حدود 150 و ترجیحاً به دلایل سازگاری، هزینه کم و سهولت پردازش بیشتر است. از حدود 170. به ویژه، رزین های هیدروکربنی با تعداد اسید بالا به ویژه مفید هستند زیرا خنثی سازی و حل شدن کربوکسیلیک اسید حاوی رزین های هیدروکربنی با افزایش تعداد اسید کمک می کند.

• [0022]

رزین های ترجیحی عبارتند از کلوفون چوبی، کلوفون روغنی بلند، کلوفون صمغی و مخلوط آنها. اطلاعات بیشتر در رابطه با رزین های هیدروکربنی، رزین و مشتقات رزین را می توان در دایره المعارف فناوری شیمیایی کرک-اثمر ، ویرایش دوم، جلد. 11، ص 242-262، و ج. 17، ص 475-508.

• [0023]

رزین های ترجیحی برای استفاده در اختراع شامل رزین Staybelite (شرکت شیمیایی هرکول) است که دارای خواص معمول زیر است: میز 1

ویژگی	مقدار مشخصات
نقطه نرم شدن (روش قطره هرکول)	75 درجه سانتی گراد
عدد اسیدی	165
ضریب شکست در 100 درجه سانتیگراد	1.5008
رنگ	Lovibond 8 amber
شماره صابون سازی	167
موضوع غیرقابل صون سازی	9.3٪
چگالی میلی لیتر نامحلول بنزین در 20 درجه سانتی گراد.	1.045

• [0024]

پلی استیکس 90 (شرکت شیمیایی هرکول) که عمدتاً از اسیدهای نوع ابیتیک در ترکیب رزین دیمر تشکیل شده است. خواص معمول رزین عبارتند از: جدول 2

ویژگی	مقدار مشخصات
نقطه نرم شدن (روش قطره هرکول)	90 درجه سانتی گراد
حداقل تعداد اسید	150
رنگ	USDA Rosin Scale N
گاردنر 8
پوند در هر گالن در 25 درجه سانتیگراد.	8.9
چگالی در 20 درجه سانتیگراد کیلوگرم در لیتر	1.08

• [0025]

FORAL AX (شرکت شیمیایی هرکول) دارای خواص معمولی به شرح زیر است: جدول 3

ویژگی	مقدار مشخصات
نقطه نرم شدن (روش قطره هرکول) (حداقل)	74 درجه سانتی گراد
حداقل تعداد اسید	158
ضریب شکست 100 درجه سانتیگراد (حداکثر)	1.497 درجه سانتی گراد
اسید آبیتیک، UV% (حداکثر)	0.2

• [0026]

ترکیبات چسب این اختراع می تواند شامل انواع مواد و افزودنی های دیگر از جمله رقیق کننده ها، گسترش دهنده های معدنی، عطرها، رنگ ها، رزین های تقویت کننده، الیاف و غیره باشد.

• [0027]

تقریباً هر برچسب معمولی موجود را می توان با ترکیبات چسب اختراع استفاده کرد. برچسب‌ها معمولاً از مواد ورق‌مانند نازک تهیه می‌شوند و می‌توانند از مواد مختلفی از جمله کاغذ، فیلم‌های پلیمری، فویل، فیلم‌های متالیزه، ورق‌های فیلم تا پلی‌استر، پارچه‌های بافته شده و نبافته، و سایر مواد ورق مانند ساخته شوند. ترجیحاً از برچسب هایی که از کاغذ، فیلم های پلیمری یا پلیمرهای متالایزه تشکیل شده اند استفاده می شود.

• [0028]

با جزئیات بیشتر، ترکیبات چسب این اختراع معمولاً با ترکیب آب، نشاسته، پایه قوی و ترکیب رزین اسیدی در یک ترکیب آبی پراکنده یکنواخت ساخته می‌شوند. در حالی که می توان از انواع توالی های افزودنی استفاده کرد، یک روش ترجیحی برای تشکیل ترکیب چسب این اختراع شامل تشکیل دوغاب نشاسته در آب در دمای اتاق یا دمای بالا است. نشاسته در محلول آب هم زده می شود تا کاملا خیس شود و به محلول نشاسته می توان مواد کاربردی دیگر محلول یا معلق در آب مانند اوره، دی سیاندی آمید، خاک رس و غیره اضافه کرد تا مخلوط صاف و یکنواخت شود. سپس رزین اسیدی در این پراکندگی آبی قرار داده می‌شود که معمولاً در دمایی نزدیک به نقطه نرم شدن آن اضافه می‌شود تا پراکندگی رزین ذوب شده در محلول آبی تشکیل شود. متناوباً، مخلوط آماده‌سازی چسب را می‌توان پس از افزودن رزین به نقطه نرم شدن رزین حرارت داد تا خنثی‌سازی و حل شدن را افزایش دهد. مخلوط کردن ادامه می یابد و به پراکندگی آبی ترکیب پایه قوی به مقدار کافی اضافه می شود تا ذرات رزین اسیدی مذاب پراکنده کاملا خنثی و حل شوند. هم زدن تا زمانی که واکنش خنثی سازی کامل شود ادامه می یابد. پس از اتمام، چسب پایدار است و ته نشین نمی شود و لایه لایه نمی شود. در این مرحله می توان انواع افزودنی ها از جمله رنگ ها، مواد نگهدارنده، آنتی اکسیدان ها، عطرها و غیره را به چسب کاملا فرموله شده اضافه کرد.

• [0029]

نمودار زیر فرمول مفید و ترجیح داده شده برای چسب های اختراع و کنسانتره هایی که می توانند در ساخت چسب استفاده شوند را نشان می دهد. جدول 4

ماده ترجیحی	مفید (Wt-%)	ترجیحی (Wt-%)	بیشترین (Wt-%)
نشاسته	5-50	10-40	25-35
رزین اسیدی خنثی شده	2-35	5-25	10-20
پایه قوی*	pH > 7	pH > 8	pH >
خاک رس	0-30	0.1-5	0.2-1.5
ترکیب اسید بوریک	0-0.5	0.01-0.4	0.1-0.3
اوره یا DICI	0-20	2-18	5-15
اب	تعادل	تعادل	تعادل

 

* پایه کافی برای ایجاد pH جدول

• [0030]

مشخصات و جداول بالا بحث مفصلی در مورد اجزای چسب و نحوه ساخت و استفاده از چسب کاملا فرموله شده ارائه می دهد. بحث بالا در مثال‌های زیر که حاوی بهترین حالت هستند بیشتر روشن می‌شود.

مثال I

• [0031]

به یک مخلوط کن صنعتی مجهز به ژاکت بخار، پورت های افزودنی و میکسر تیغه ای 35 قسمت آب و در همزدن زیاد 0.5 قسمت از خاک رس هکتوریت اضافه می شود. سوسپانسیون خاک رس با سرعت بالا تا یکنواختی هم زده شد و در پراکندگی یکنواخت 5.0 قسمت اوره، 2.0 قسمت دی سیاندی آمید، 26 قسمت نشاسته (نشاسته مومی دارای تقریبا 90 درصد آمیلوپکتین) و 21 قسمت از یک اتیلن اکریلیک آبی قرار داده شد. کوپلیمر اسیدی (Rhoplex LC-40) دارای محتوای جامد در حدود 54 تا 56 وزنی، ویسکوزیته آبی 500 تا 900 cP، PH 4.4 تا 5، ظاهری سفید شیری. همزن را هم می زنیم تا محتویات یکدست شود. 6 قسمت از یک رزین اسیدی (رزین Staybelite، Hercules Chemical)، 0.5 قسمت از یک ماده ضد کف و 1.0 قسمت از هیدروکسید آمونیوم 28 درصد وزنی آبی در مخلوط آبی مخلوط شده قرار داده می شود. میکسر به مدت 20 دقیقه تا دمای 190-200 درجه فارنهایت گرم می شود تا آمونیاک کاملاً رزین اسیدی را خنثی کند. پس از خنثی سازی، مخلوط تا 120 درجه فارنهایت سرد می شود و 0.2 قسمت از یک ماده نگهدارنده، 2،2′-متیلن-بیس-(4-کلروفنول) (Cuniphen 2778-I)، 0.2 قسمت از یک ماده نگهدارنده قرار می گیرد. -% محلول آبی سدیم تترابورات پنتا هیدرات (Na2B4O7·5H2O، ایالات متحده Borax Chemical Corp.) و آب کافی برای تنظیم مخلوط به 50 ± 2 درصد وزنی جامد.

• [0032]

ویسکوزیته چسب کاملا فرموله شده 72000-75000 cP با استفاده از ویسکومتر بروکفیلد RVF، دوک شماره 7، 20 دور در دقیقه در 85 درجه فارنهایت و PH حدود 8 است.

مثال II

• [0033]

در یک میکسر صنعتی مجهز به میکسر تیغه ای، ژاکت بخار و پورت های افزودنی 40 قسمت آب و 0.5 قسمت از خاک رس هکتوریتی قرار می گیرد. محتویات میکسر با سرعت بالا مخلوط شد تا یک سوسپانسیون یکنواخت تشکیل شود. داخل سوسپانسیون 30 قسمت نشاسته (نشاسته مومی یا آمیلوپکتین بالا، شرکت AE Staley)، 6 قسمت اوره، 2 قسمت دی سیاندی آمید، 0.3 قسمت ماده ضد کف و 15 قسمت یک رزین اسیدی (Polystix 90، Hercules) قرار داده شد. شرکت شیمیایی). میکسر تا زمانی که یک پراکندگی صاف تشکیل شود کار کرد. به پراکندگی صاف به آرامی در یک دوره 15 دقیقه ای یک پیش مخلوط از حدود 4 قسمت آب سرد و 1.0 قسمت از مهره هیدروکسید سدیم در دمای اتاق اضافه شد. مخلوط به مدت 15 دقیقه در دمای اتاق هم زده می شود. دمای ژاکت به آرامی به 185-195 درجه فارنهایت افزایش می یابد و به مدت 10 دقیقه نگه داشته می شود تا واکنش بین هیدروکسید سدیم و رزین اسیدی بهبود یابد. پس از 20 دقیقه زمان واکنش، محتویات میکسر تا 100 درجه فارنهایت سرد می شود و یک ماده نگهدارنده 2،2 متیلن-بیس-(4-کلروفنول) (Cuniphen 2778-I) و آب کافی به مخلوط اضافه می شود. برای تنظیم چسب آبی روی جامدات تقریباً 2±50 درصد وزنی.

• [0034]

این چسب دارای pH 8.5 و ویسکوزیته بین 75000 تا 80000 cP با استفاده از ویسکومتر Brookfield RVF، اسپیندل شماره 7، 20 دور در دقیقه، در 85 درجه فارنهایت بود.

مثال III

• [0035]

به یک میکسر صنعتی مجهز به ژاکت بخار، میکسر تیغه ای و پورت های اضافی، 40 قسمت آب و 0.3 قسمت از خاک رس هکتوریتی اضافه شد. میکسر عمل کرد و پراکندگی صاف به دست آمد. به پراکندگی تحت هم زدن، 30 قسمت نشاسته (نشاسته مومی، محتوای آمیلوپکتین بالا، شرکت A. Staley)، 6.0 قسمت اوره، 2.0 قسمت دی سیاندی آمید، 0.3 قسمت یک عامل ضد کف، 15.0 قسمت یک رزین اسیدی (Polystix) اضافه شد. 90، Hercules Chemical)، و 2.5 قسمت از هیدروکسید آمونیوم آبی 28 درصد وزنی. مخلوط به مدت 10 دقیقه در دمای اتاق هم زده شد و از ژاکت بخار برای گرم کردن مخلوط تا 185-195 درجه فارنهایت استفاده شد و دما به مدت 20 دقیقه حفظ شد تا واکنش بین هیدروکسید آمونیوم و رزین اسیدی بهبود یابد. در پایان دوره 20 دقیقه ای، مخلوط تا 120 درجه فارنهایت سرد شد و 0.1 قسمت از 2،2′-متیلن-بیس-(4-کلروفنول) (Cuniphen 2778-I) و آب کافی به مخلوط اضافه شد. برای تنظیم چسب در حدود 2±49 درصد وزنی جامد.

• [0036]

این چسب دارای pH 8.5 و ویسکوزیته حدود 60000 cP با استفاده از ویسکومتر Brookfield RVF، اسپیندل شماره 7، 20 دور در دقیقه در 85 درجه فارنهایت بود.

مثال IV

• [0037]

به قسمت بالایی یک دیگ دوبل آشپزخانه با حجم داخلی حدود 800 میلی لیتر مجهز به همزن مکانیکی هوا و یک بخاری صفحه داغ 40 گرم آب و 0.5 قسمت خاک رس هکتوریت اضافه شد. مخلوط با همزن مکانیکی هم زده شد تا یکنواخت شود و در دیگ دوتایی 30 قسمت نشاسته (نشاسته مومی، محتوای آمیلوپکتین بالا، شرکت A. Staley)، 6 گرم اوره، 2.0 گرم دی سیاندیامید، 0.3 قسمت ضد کف اضافه شد. 15 قسمت از یک رزین اسیدی (Polystix 90، Hercules Chemical)، 2.8 گرم آبی 28 درصد وزنی هیدروکسید آمونیوم، و 0.1 قسمت از Irganox 1076، یک ماده نگهدارنده. محتویات ظرف به مدت 10 دقیقه در دمای اتاق مخلوط شده و سپس در دمای 195-185 درجه فارنهایت حرارت داده شد و به مدت 20 دقیقه هم زده شد. پس از دوره هم زدن، مخلوط تا دمای 120 درجه فارنهایت سرد شد و 0.1 قسمت از ماده نگهدارنده و 3.3 قسمت آب به مخلوط اضافه شد تا چسب روی حدود 50 درصد وزنی جامد تنظیم شود. چسب دارای ویسکوزیته 85000 cP با استفاده از ویسکومتر VHF بروکفیلد، اسپیندل شماره 7، 20 دور در دقیقه در 85 درجه فارنهایت بود.

مثال V

• [0038]

مثال IV دقیقاً تکرار شد با این تفاوت که به جای 2.8 قسمت از هیدروکسید آمونیوم 28 درصد وزنی آبی، پیش مخلوطی از 3.80 گرم آب و 0.95 گرم هیدروکسید سدیم در تهیه چسب استفاده شد. چسب به دست آمده دارای ویسکوزیته 98000 cP با استفاده از ویسکومتر VHF بروکفیلد، اسپیندل شماره 7، 20 دور در دقیقه در 85 درجه فارنهایت و pH 8.4 بود.

مثال VI

• [0039]

به یک دیگ دوبل آشپزخانه با حجم داخلی 800 میلیمتر مجهز به همزن مکانیکی هوا و صفحه داغ 40 گرم آب اضافه شد. همزن کار کرد و به آب هم زده 2.0 گرم دی سیاندی آمید، 6 گرم اوره، 0.3 گرم ضد کف، 35 گرم نشاسته (مومی، محتوای آمیلوپکتین بالا، شرکت AE Staley)، 15 گرم اسیدی اضافه شد. رزین (Polystix 90، Hercules Chemical)، و 2.80 گرم هیدروکسید آمونیوم آبی 28 درصد وزنی. مخلوط به مدت 10 دقیقه سرد شد و سپس به آرامی در دمای 185-195 درجه فارنهایت به مدت 20 دقیقه گرم شد تا واکنش بین هیدروکسید آمونیوم و رزین اسیدی تقویت شود. پس از واکنش، مخلوط تا دمای 120 درجه فارنهایت سرد شد و 0.1 قسمت از ماده نگهدارنده به همراه 3.5 گرم آب به آن اضافه شد تا مواد را تا حدود 50 درصد وزنی جامد تنظیم کند. pH مخلوط حدود 8.4 بود و دارای ویسکوزیته 60000 cP با استفاده از ویسکومتر Brookfield VHF در اسپیندل شماره 7، 20 دور در دقیقه در 85 درجه فارنهایت بود.

تست اثبات یخ

• [0040]

بطری‌ها با چسب‌های رزین خنثی‌شده با نشاسته نمونه‌های I و IV و با فرمول‌های چسب سنتی مبتنی بر کازئین برچسب‌گذاری شدند. بطری های برچسب دار به مدت یک هفته در دمای اتاق خشک شدند و سپس در آب یخ غوطه ور شدند و در یخچال در دمای 37 درجه فارنهایت نگهداری شدند. پس از 24 ساعت خیساندن، برچسب های چسبانده شده با یک چسب کازئین سنتی جدا شدند. برچسب‌های باقی‌مانده پس از 48 ساعت تماس با حمام یخ در دمای 37 درجه فارنهایت جدا شدند. چسب‌های رزین خنثی‌شده با نشاسته، باقی‌مانده چسب قابل‌توجهی روی سطوح شیشه‌ای بطری داشتند. این آزمایش نشان می‌دهد که محصولات رزین خنثی‌شده با نشاسته این اختراع دارای مقاومت در برابر آب هستند که حداقل به خوبی و در موارد خاص بهتر از چسب‌های لیبل سنتی مبتنی بر کازئین است.

تست قابلیت حذف قلیایی

• [0041]

بطری‌هایی که در آزمایش ضد یخ برچسب‌گذاری شده بودند، پس از یک هفته خشک شدن در دمای اتاق، در محلول آبی هیدروکسید سدیم 3.0 درصد وزنی در دمای 140 درجه فارنهایت غوطه‌ور شدند و چرخانده شدند. این آزمایش برای شبیه سازی حذف برچسب در حین تمیز کردن بطری در یک کارخانه بطری طراحی شده است. چسب‌های رزین اختراع با نشاسته خنثی می‌شوند به همان سرعت یا سریع‌تر از چسب‌های سنتی مبتنی بر کازئین شسته می‌شوند.

• [0042]

بحث بالا، مثال‌ها و نتایج تجربی شرح مفصلی از اختراع ارائه می‌دهند. با این حال، از آنجایی که بسیاری از تجسم‌های اختراع را می‌توان بدون انحراف از روح و دامنه اختراع انجام داد، اختراع در ادعاهایی که بعداً ضمیمه می‌شوند قرار دارد.

 

Shimis.alizadeh@gmail.com

آدرس: