包含改性的高度直链淀粉和聚乙烯醇混合物的纸张涂布组合物制造技术

本发明专利技术披露了一种提供良好阻挡性能的纸张涂布组合物，所述组合物包含疏水改性的高度直链淀粉和聚乙烯醇的混合物。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纸张涂布和表面施胶组合物，当施加至纸张上时所述组合物将提供良好的阻挡性能，所述组合物包含疏水改性的高度直链淀粉和聚乙烯醇的混合物。借助有效的涂布组合物提供给纸张的阻挡性能包括降低透气的孔隙度，耐水性，增加的耐油和油脂性以及更高的表面强度。纸张的涂布和表面施胶业已用来给纸张提供有益的性能，包括纸张强度，阻止液体渗入纸页，以及在纸张上印刷的质量和便于印刷。业已使用了各种材料和组合物对纸张进行涂布和施胶，包括在不同的涂布组合物中用作其中组分的淀粉和聚乙烯醇。如US4,278,583(1981年7月14日授权于M.Sekiya)；US4,837,087(1989年6月6日授权于Floyd等人)；和US5,292,781(1994年3月8日授权于W.Floyd)中所述，淀粉和聚乙烯醇在纸张涂布组合物中用作粘合剂。US4,758,279(1988年7月19日授权于M.Hasuly等人)披露了疏水淀粉衍生物和聚乙烯醇在纺织经纱上浆组合物中用来增强和保护纱线并均匀分布润滑剂的用途。如上所述，尽管已披露了纸张涂布组合物中各种材料的用途，但仍需要并希望当施加至纸张上时能够提供特别有效的阻挡性能的涂布组合物。目前本专利技术的纸张涂布组合物是疏水改性的高度直链淀粉和聚乙烯醇的精选混合物，所述组合物提供具有极其良好阻挡性能的纸产品。更准确地说，本专利技术涉及提供良好阻挡性能的纸张涂布组合物，所述组合物包含(a)疏水改性的高度直链淀粉，其中淀粉基料是直链淀粉含量至少40％重量的淀粉并且该淀粉用6-18碳原子的烃基改性，和(b)以干燥淀粉重量计约1-10％重量的聚乙烯醇，所述聚乙烯醇的水解度约88-99％。本专利技术涉及一种纸张涂布组合物，对于涂布纸而言，所述组合物能提供预期良好的阻挡性能。在本专利技术的使用的术语“涂布组合物”指的是用于纸张的涂布组合物和表面施胶组合物。阻挡性能指的是增加纸张耐各种材料如水，空气，油和油脂的性能，以及更高的表面强度(蜡粘)和耐折叠开裂性。本专利技术的涂布组合物包含疏水改性的高度直链淀粉和聚乙烯醇选择的混合物或复合物。所述淀粉用至少6个碳原子，特别是6-18个碳原子，优选8-12个碳原子的烃基疏水改性。该疏水改性的淀粉能够借助淀粉和有机酸酐试剂的反应而制备，并且具有下面的结构式 式中St是高度直链淀粉基料，R是二亚甲基或三亚甲基基团，R’是6-18，优选8-12个碳原子的烃基，Y是H，碱金属，碱土金属或铵。烃或疏水取代基R’可以是烷基，烯基，芳基，芳烷基或芳烯基，优选烷基或烯基，更优选烯基。以干燥淀粉重量计，连接至淀粉上的衍生物基团的量约1-5％重量，优选约2-3％重量。 在本专利技术中用作起始基料的淀粉材料将是高度直链淀粉，即至少包含40％重量直链淀粉的淀粉。人们熟知的是是，淀粉由两部分组成，一部分的分子排列主要呈线性，而另一部分的分子排列是高度支化的。直链部分的淀粉称为直链淀粉，支化部分称为支链淀粉。从不同来源得到的淀粉，如土豆淀粉，玉米淀粉，木薯淀粉和米淀粉等的特征在于含有不同比例的直链和支链组分。某些植物已通过传统的混合育种而发生基因改变或改性并且具有其中一部分大大地多于另一部分这样的特征。例如，业已对通常包含22-28％直链淀粉的某些品种的玉米进行了开发，结果得到了由多于40％直链淀粉组成的淀粉。这些混合品种业已称之为高度直链淀粉或淀粉玉米(amylomaize)。为了天然地提供高度直链淀粉含量的淀粉，开发了高度直链淀粉杂种玉米，并且从1963年起就可以从市场上得到。用于本专利技术的合适的高度直链淀粉是直链淀粉含量至少40％重量，优选至少65％重量的淀粉。尽管高度直链玉米淀粉是特别合适的淀粉，但可以使用的其它淀粉包括产生或能够生产高度直链淀粉含量的淀粉、由任何植物源衍生得到的淀粉，所述植物源如玉米，豌豆，大麦和米。另外，高度直链淀粉能够借助如对天然淀粉材料的分离，或将分离的直链淀粉与天然淀粉混合而得到。改性的高度直链淀粉可以进一步改性或衍生，从而包含除烃链以外的其它基团，只要所述的基团不影响由烃取代基和淀粉本身提供的阻挡性或成膜性。有用的改性在用疏水基团或烃基进行改性之前进行。因此，只要存在所需高度直链淀粉的含量，原料淀粉可以包括若干淀粉的任一种，包括天然的、转换的、或衍生的淀粉。所述淀粉包括由前体原料衍生得到的转换产物，所述前体原料如由酸的水解作用和/或加热制得的糊精；借助酶转换、催化转换或适度的酸水解而制得的流状或稀的蒸煮淀粉；用氧化剂如次氯酸钠处理而制得的氧化淀粉；以及衍生的或改性的淀粉，如阳离子淀粉，阴离子淀粉，两性淀粉，非离子淀粉和交联淀粉。另外，还能够使用由天然得到的、包含羧基或磷酸根基团的官能淀粉。疏水淀粉衍生物的制备可借助已知的步骤进行。其中一种方法披露于描述疏水淀粉衍生物，如淀粉烷基或烯基丁二酸酯的US2,661,349(1953年12月1日授权于Caldwell等人)中。该专利描述了使用标准酯化反应制备所述衍生物的含水制备方法，在酯化反应时，酸酐试剂和淀粉悬浮于水中并在碱性条件下进行混合。制备疏水淀粉衍生物的另一方法披露于US5,672,699(1997年9月30日授权于R.Bilmers等人)中。该专利描述了一种具有改善反应效率的疏水淀粉衍生物的制备方法，其中淀粉和酸酐试剂在带至碱性反应条件之前，于低pH值下进行预分散或进行紧密接触。在此，将如在上述专利中披露的淀粉衍生物制备方法的内容引入作为参考。所述淀粉衍生物的其它内容和制备方法能够在下列文章中找到“Starch:Chemistry and Technology”(第二版，在R.L.Whistler等人编辑1988，第341-343页)；和“改性淀粉性能和用途”(O.Wurzburg编辑，1986，第9章，第131-147页)。聚乙烯醇是借助聚醋酸乙烯酯的水解而制备的熟知的市售产品，并且特征在于水解度，即95％水解表示95％OH(羟基)和5％剩余醋酸基团。通常得到的淀粉均为部分水解至完全水解或超水解的淀粉并且其水解度约88-99％。在本专利技术中使用的聚乙烯醇是部分至完全水解的，并且水解度约88-99％。优选的聚乙烯醇其水解度约95-99％。聚乙烯醇的粘度将随分子量改变，并根据4％水溶液于20℃以厘泊(cp)进行测量。有用的粘度范围约2-50，优选的是约25-50cp的更高的范围。该更高粘度范围通常涉及重均分子量约130,000-180,000克/摩尔。以干燥淀粉重量计，聚乙烯醇在本专利技术组合物中的用量将约1-10％，优选约2-5％重量。改性淀粉必须在使用之前完全分散于水中。通常，淀粉在100℃以上，优选在约135-150℃的温度进行熬煮。这可借助喷射熬煮或挤出。淀粉可借助现有技术中已知的其它手段进行喷射(jet)熬煮或者预分散，所述手段如挤出，喷雾干燥或双喷射熬煮，使淀粉能够进行分批熬煮的喷雾干燥。聚乙烯醇可在淀粉熬煮或分散之前添加或者可溶解于水中并在熬煮之后添加。由于粘度要求，配方于水中的浓度约2-25％，优选约5-15％，更优选约7-12％重量。借助任何常规的涂布和表面施胶工艺，将淀粉涂布或施胶分散体施加至事先制得的纸张或纸板上。这些工艺包括但不局限于施胶压榨、槽、门辊和喷雾涂布器以及压光辊组施胶方法，其中优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提供良好阻挡性能的纸张涂布组合物，包含：（ａ）疏水改性的高度直链淀粉，其中淀粉中的直链淀粉含量至少４０％重量并且淀粉用６－１８碳原子的烃基改性，和（ｂ）以干燥淀粉重量计约１－１０％重量的水解的聚乙烯醇，所述聚乙烯醇的水解度约８８ －９９％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RL比尔默斯，VL麦克维茨，
申请(专利权)人：国家淀粉及化学投资控股公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]