Клеевая композиция для автоматической наклейки бумажных этикеток на гидрофобные поверхности и способ ее получения

 

Использование: в пищевой промышленности. Сущность: композиция для наклейки бумажных этикеток наряду с карбамидом и водой содержит лигносульфонат натрия или аммония, ксилит, декстрин или карбоксиметилцеллюлозу. При получении клеевой композиции лигносульфонат натрия вводят в водяную ванну при 20-30°С, затем декстрин или карбоксиметилцеллюлозу с добавкой карбамида при массовом соотношении 900-1000: 160-240: 9,1-10,5 или 900-1000:5,0-10,0: 9,1-10,5 соответственно, нагревают до 75-80°С и выдерживают 25-30 мин, предварительно введя 5,0-6,0 мас.ч. (в расчете на 1000 мас.ч. воды) ксилитана. 2 с.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к технологии химической промышленности, а именно к созданию клеевой композиции, которая может быть использована в пищевой промышленности, в частности, на заводах пивобезалкогольных напитков для автоматической наклейки этикеток на гидрофобные стеклянные поверхности.

В настоящее время для закрепления этикеток из бумаги на сосудах из стекла широко используют водные клеевые составы, в которых как клеевую ингредиенту применяют природные полимеры, в частности декстрины.

Существенными недостатками таких клеевых ингредиентов является то, что их получают из пищевого сырья и клей на основе этих высокомолекулярных соединений обладает невысокой адгезией к гидрофобной поверхности, а также не лишен кинетических и термодинамических недостатков.

Использование синтетических гомо- или сополимеров для создания клеевых композиций для нужд пищевой промышленности является наиболее перспективным.

Известна клеевая композиция для автоматической наклейки этикеток на сосудах из стекла на заводах пивобезалкогольных напитков, имеющая следующий состав, г/л: Декстрин 3100-3200 Мелесса 1400-1500 Полиакриламид 0,9-1,0 Для изготовления клея в воду при 80^оС ( ± 5) вводят декстрин и при перемешивании выдерживают до гомогенизации системы. Затем вводят мелессу и предварительно растворенный полиакриламид. Выдерживают смесь при данной температуре на протяжении 30-35,0 мин.

Однако недостатком такой клеевой композиции является то, что в качестве клеевой ингредиенты используют декстрин, в качестве наполнителя мелессу, которые получают из пищевого сырья. Вместе с этим клеевые композиции на основе декстрина характеризуются невысокими структурно-механическими показателями по отношению к гидрофобным поверхностям, в частности, поверхностям из стекла. Это обуславливается тем, что макромолекулы декстрина содержат пиранозные циклы, обуславливающие жесткость их макромолекулярных цепей.

К недостаткам клеевых композиций на основе декстрина следует отнести также то, что продолжительность охватывания составляет 30-35,0 мин, а формирования когезионной пленки более 60 мин из-за слабой адгезии к стеклу при трении бутылок друг о друга в накопителе этикетки срываются или сдвигаются.

Известна также клеевая композиция, в которой в качестве клеевой ингредиенты применяют модифицированные лигносульфонаты (ЛСТ). Применение такой композиции позволяет заменять полисахариды, в частности различные крахмалы и его производные, содержащие в клеях для проклеивания целлюлозосодержащих волокнистых и бумажных материалов. Клеевая композиция содержит, г/л: Крахмал 10-20 Лигносульфонат 120-150 Карбамид 1,3-1,7 Глицерин 1,0-1,5 Клеевую композицию готовят следующим образом.

В реактор для приготовления клея вводят 2/3 необходимого объема воды, при 20-25^оС добавляют крахмал, лигносульфонат и перемешивают смесь до образования суспензии. Затем нагревают систему до 90-95^оС, вводят остальные компоненты и выдерживают 20-25,0 мин.

Как известно, крахмалы представляют собой, как и декстрин, полисахариды. Следовательно, им как клеевым ингредиентам присущи практически те же недостатки, которые присущи и декстринам. Вместе с этим характерны кинетические недостатки процесса формирования пленок, а для клея характерна термодинамическая неустойчивость.

Цель изобретения повышение адгезионно-когезионных характеристик клеевой композиции по отношению к гидрофобной поверхности, исключение из состава клеевой композиции материалов, получаемых из пищевого сырья, в частности декстрина, мелессы.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве клеевой ингредиенты композиции используют бинарную смесь при определенных отношениях клеящих на основе лигносульфонатов (ЛСТ) декстрина или производных целлюлозы и, в частности, карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ). В качестве модификатора и пластификатора такой смеси применяют карбамид, в качестве гигроскопического вещества многоатомный спирт, в частности ксилитан. Клеевую композицию готовят при временных, температурных режимах и соотношении в составе шихты, отличных от известных технических решений, позволяющих обеспечить клеям высокие структурно-механические характеристики.

Лигносульфонаты общего строения -O CH₂- используются в составе клеевой композиции как клеевые ингредиенты. Лигносульфонаты представляют многотоннажные (порядка 10,0 млн.т ежегодно) вторичные продукты производства целлюлозы. Используется ЛСТ в различных отраслях народного хозяйства 15-20,0 мас. остальные сжигаются или сбрасываются со сточными водами ЦБК. Поэтому расширение областей использования ЛСТ представляет практический и экологический интерес. В составах композиций в заявляемом решении предложено использование жидких или порошкообразных лигносульфонатов натрия ЛСТ Na, или лигносульфонатов аммония ЛСТ NH₄.

Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы КМЦ Na общего строения в составе композиции используется как клеевой ингредиент. Степень замещения гидроксильных групп в КМЦ Na составляла 0,4-1,2 в расчете на одно элементарное звено, степень полимеризации 200-1500.

Декстрин полисахарид общего строения [-C₆H₁₀O₅-] n используется как клеевой ингредиент. Применяли декстрин кукурузный ГОСТ 6034-74.

Карбамид общего строения H₂NCONH₂ используется марки "Ч" как модификатор и пластификатор.

Ксилитан общего строения R(OH)₅ используется в составе клея как пластификатор и гигроскопическое вещество. В состав композиции вводили ксилитан технический ОСТ 59-2-71.

В качестве растворителя использовалась вода техническая.

Составы клеевой композиции, применяемой для лабораторных и производственных испытаний, приведены в табл.1.

Исследования показали, что компоненты композиции имеют хорошую совместимость. В процессе растворения образуют гомогенные термодинамически и кинетически устойчивые системы, которые могут сохранять клеящую способность практически независимо от жесткости воды и ее кислотности (рН).

П р и м е р 1. В водную ванну, содержащую 1000,0 мл воды, при 20,0^оС, рН 6,8 при перемешивании вводят, г/л: лигносульфонат натрия или аммония 900,0, декстрин 240,0 или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы 10,0, карбамид 9,10, ксилитан 5,0, нагревают до 60^оС, выдерживают при этой температуре 20,0 мин.

П р и м е р 2. В водную ванну, содержащую 1000,0 мл воды, при 23,0^оС, рН 7,1 при перемешивании вводят, г/л: лигносульфонат аммония или натрия 940,0, декстрин 220,0 или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы 9,0, карбамид 9,50, ксилитан 5,4, нагревают смесь до 65,0^оС, выдерживают при данной температуре 25,0 мин.

П р и м е р 3. В водную ванну, содержащую 1000,0 мл воды, при 25,0^оС, рН 7,3 при перемешивании вводят, г/л: лигносульфонат аммония или натрия 960,0, декстрин 200,0 или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы 8,0, карбамид 9,70, ксилитан 5,6, нагревают смесь до 70,0^оС выдерживают при данной температуре 28,0 мин.

П р и м е р 4. В водную ванну, содержащую 1000,0 мл воды, при 28,0^оС, рН 7,5 при перемешивании вводят, г/л: лигносульфонат натрия или аммония 980,0, декстрин 180 или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы 7,0, карбамид 9,90, ксилитан 5,8, нагревают смесь до 75,0^оС, выдерживают при данной температуре 30,0 мин.

П р и м е р 5. В водную ванну, содержащую 1000,0 мл воды, при 30,0^оС, рН 7,8 при перемешивании вводят, г/л: лигносульфонат натрия или аммония 1000,0, декстрин 160,0 или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы 5,0, карбамид 6,0, ксилитан 6,0, нагревают смесь до 80,0^оС, выдерживают при этой температуре 35,0 мин.

Согласно прототипу в водную ванну при 60^оС вводят 3150 г/л декстрина и при перемешивании выдерживают систему до гомогенизации. Затем вводят 14500,0 г/л мелессы, 0,95 г/л полиакриламида. Выдерживают смесь при данной температуре 35,0 мин.

Согласно аналогу в водную ванну, содержащую 10000 мл воды (25,0^оС), вводили 16,0 г/л крахмала, 170,0 г/л лигносульфоната и перемешивали смесь до образования суспензии. Затем состав нагревали до 95,0^оС, вводили остальные компоненты шихты и выдерживали при данной температуре 25,0 мин.

Физико-химические свойства клеевых композиций, приготовленных согласно примерам 1-5, прототипу и аналогу, приведены в табл.2.

Из приведенных в табл.2 данных следует, что предлагаемая клеевая композиция при содержании в 3-3,5 раза меньше клеевой ингредиенты обладает вязкостно-реологическими характеристиками, равноценными с клеевыми композициями, в которых в качестве клеевой ингредиенты используют декстрины. Клеевые составы, содержащие лигносульфонаты, обладают свойствами рН 4,5-5,5, что повышает их адгезионные характеристики по отношению к гидрофобной стеклянной поверхности сосудов, а также гидрофильной поверхности.

Наклейку этикеток на стеклянные сосуды осуществляли этикеровочным автоматом (производительность шесть тысяч бутылок в 1 ч) в заданном режиме и в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Клеевая композиция наносилась как на сухие сосуды, так и влажные после моечной машины.

Данные, характеризующие качественные и технологические показатели клеевых композиций на основе заявляемого технического решения, а также известных технических решений, приведены в табл.3. Из приведенных в табл.3 данных следует, что производительность времени схватывания по сравнению с прототипом и аналогом сокращается на 3,0-12,0 мин, формирования адгезионной пленки на 5-20,0 мин при увеличении ее адгезии к гидрофобной стеклянной поверхности 20-30,0 г/см². Это позволяет снизить срываемость этикеток в накопителях на 2,5-3,0% при хранении в экспедиции на 0,5-0,8% по сравнению с известными техническими решениями.

Изучение процесса отклеивания этикеток от стеклянной поверхности при мойке сосудов на моечной машине АММ-6 при технологических режимах, регламентированных на предприятиях, дали положительные результаты. Сходимость этикеток в процессе мойки составила сто процентов.

Применение предлагаемого технического решения позволяет экономить материалы, получаемые из пищевого сырья, в частности, декстрины, мелессу, применяемые для технических целей, и вместе с этим расширить использование вторичного сырья (лигносульфонаты) производства целлюлозы, что решает экологическую проблему.

Формула изобретения

1. Клеевая композиция для автоматической наклейки бумажных этикеток на гидрофобные поверхности, включающая декстрин или карбоксиметилцеллюлозу, пластификатор и воду, отличающаяся тем, что в качестве пластификатора она содержит карбамид и дополнительно лигносульфонат натрия или аммония и ксилитан при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.

Декстрин или 160 240 Карбоксиметилцеллюлоза 5,0 10,0 Карбамид 9,1 10,5 Лигносульфонат натрия или аммония 900,0 1000,0 Ксилитан 5,0 6,0 Вода 1000,0
2. Способ получения клеевой композиции для автоматической наклейки бумажных этикеток на гидрофобные поверхности, отличающийся тем, что в водную ванну при 20 30^oС вводят лигносульфонат натрия или аммония, декстрин или карбоксиметилцеллюлозу с добавкой карбамида при массовом соотношении 900 - 1000 160 240 9,1 10,5 или 900 1000 5,0 10,0 9,1 10,5 соответственно, нагревают до 75 80^oС и выдерживают 25 30 мин, предварительно введя 5,0 6,0 мас. ч. ксилитана в расчете на 1000 мас.ч. воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3