|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Способ получения бумаги с покрытием, включающий этапы: a) обеспечение пигментированного влажного состава для нанесения покрытия, содержащего воду, от 2 до 20 частей связующего и 100 частей пигмента, причем по меньшей мере 50% связующего составляет сильно разветвленный крахмал (CPK), характеризующийся молекулярной массой от 0,5 ×10 5 до 1 ×10 6 Да и обладающий степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получают путем обработки клейстеризованного крахмала или производного крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18); причем по меньшей мере 70% пигмента составляет карбонат кальция; и b) нанесение указанного пигментированного влажного состава для нанесения покрытия на бумагу путем нанесения пленочного покрытия и сушка бумаги с пленочным покрытием. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пигментированный влажный состав для нанесения покрытия наносят со скоростью по меньшей мере 1200 м/мин в количестве по меньшей мере 7 г/м 2 /сторона методом нанесения пленочного покрытия. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что молекулярная масса CPK составляет от 0,8 ×10 5 г/моль до 1,8 ×10 5 г/моль, предпочтительно от 1 ×10 5 до 1,6 ×10 5 г/моль. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что CPK не содержит остатков амилозы. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанный крахмал или производное крахмала выбраны из нативного, немодифицированного и химически модифицированного крахмала, полученного из не содержащих ГМО, а также содержащих ГМО сортов растений, причем предпочтительно крахмал или производное крахмала получен из картофеля, кукурузы, пшеницы, тапиоки, восковидного картофеля, восковидной кукурузы, восковидной тапиоки, предпочтительно картофельный крахмал с высоким содержанием амилозы, кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы и модифицированные крахмалы, включая мальтодекстрины с низким ДЭ и крахмал, обработанный амиломальтазой. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что производные крахмала выбраны из группы, состоящей из продуктов кислотного или ферментного гидролиза крахмала и продуктов химических и физических модификаций крахмала любого типа, причем предпочтительно производное крахмала представляет собой катионный крахмал, окисленный крахмал или фосфатированный крахмал. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что гликоген-ветвящий фермент представляет собой термостойкий гликоген-ветвящий фермент, полученный из мезофильного или термофильного микроорганизма, предпочтительно гликоген-ветвящий фермент Aquifex aeolicus или Rhodothermus obamensis. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что CPK является единственным связующим. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что пигментированный влажный состав для нанесения покрытия содержит 100 частей пигмента, от 2 до 20 частей СРК, от 0 до 10 частей другого модифицированного крахмала и от 0 до 8 частей связующего из эмульсионного полимера на основе стирола, причем пигмент представляет собой карбонат кальция. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что содержание твердых веществ во влажном составе для нанесения покрытия составляет по меньшей мере 60 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 65 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 70 мас.%. 11. Пигментированная влажная композиция для нанесения покрытия на бумагу, содержащая воду, от 2 до 20 частей связующего и 100 частей пигмента, в которой по меньшей мере 50% связующего составляет сильно разветвленный крахмал (СРК), характеризующийся молекулярной массой от 0,5 ×10 5 до 1 ×10 6 Да и обладающий степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получен путем обработки крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18), и в которой по меньшей мере 70% пигмента составляет карбонат кальция. 12. Композиция для нанесения покрытия по п.11, в которой содержание сухих твердых веществ составляет по меньшей мере 65 мас.%, содержащая по меньшей мере 80 мас.% карбоната кальция в качестве пигмента и модифицированный крахмал в качестве связующего, причем модифицированный крахмал состоит из сильно разветвленного крахмала (CPK). 13. Композиция для нанесения покрытия по п.11 или 12, отличающаяся тем, что молекулярная масса CPK составляет от 0,8 ×10 5 до 1,8 ×10 5 г/моль, предпочтительно от 1 ×10 5 до 1,6 ×10 5 г/моль. 14. Композиция для нанесения покрытия по любому из пп.11-13, содержащая 100 частей пигмента, от 2 до 20 частей CPK, от 0 до 10 частей другого модифицированного крахмала и от 0 до 8 частей связующего из эмульсионного полимера на основе стирола, и в которой пигмент представляет собой карбонат кальция. 15. Композиция для нанесения покрытия по любому из пп.11-14, отличающаяся тем, что содержит 100 частей пигмента, от 5 до 20 частей связующего, в котором CPK составляет по меньшей мере 50%, предпочтительно по меньшей мере 60%, более предпочтительно 70% от массы связующего, и в которой указанный пигмент представляет собой карбонат кальция. 16. Бумага с покрытием, содержащая композицию для нанесения покрытия по любому из пп.11-15, в которой снижено содержание воды или вода удалена. 17. Композиция для нанесения покрытия по любому из пп.11-15 для применения для нанесения пленочного покрытия на бумагу или картон. 18. Применение сильно разветвленного крахмала (CPK), характеризующегося молекулярной массой от 0,5 ×10 5 до 1 ×10 6 Да и обладающего степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получен путем обработки крахмала или производных крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18), для повышения эффективности процесса нанесения пленочного покрытия или устройства для нанесения пленочного покрытия. 19. Применение по п.18, где повышение эффективности процесса нанесения пленочного покрытия или устройства для нанесения пленочного покрытия включает уменьшение пыления, уменьшение водоудержания, повышение прочности поверхности бумаги, повышение яркости бумаги, повышение способности материала подвергаться обработке, повышение скорости фиксации или любую комбинацию.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ получения бумаги с покрытием, включающий этапы: a) обеспечение пигментированного влажного состава для нанесения покрытия, содержащего воду, от 2 до 20 частей связующего и 100 частей пигмента, причем по меньшей мере 50% связующего составляет сильно разветвленный крахмал (CPK), характеризующийся молекулярной массой от 0,5 ×10 5 до 1 ×10 6 Да и обладающий степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получают путем обработки клейстеризованного крахмала или производного крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18); причем по меньшей мере 70% пигмента составляет карбонат кальция; и b) нанесение указанного пигментированного влажного состава для нанесения покрытия на бумагу путем нанесения пленочного покрытия и сушка бумаги с пленочным покрытием. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пигментированный влажный состав для нанесения покрытия наносят со скоростью по меньшей мере 1200 м/мин в количестве по меньшей мере 7 г/м 2 /сторона методом нанесения пленочного покрытия. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что молекулярная масса CPK составляет от 0,8 ×10 5 г/моль до 1,8 ×10 5 г/моль, предпочтительно от 1 ×10 5 до 1,6 ×10 5 г/моль. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что CPK не содержит остатков амилозы. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанный крахмал или производное крахмала выбраны из нативного, немодифицированного и химически модифицированного крахмала, полученного из не содержащих ГМО, а также содержащих ГМО сортов растений, причем предпочтительно крахмал или производное крахмала получен из картофеля, кукурузы, пшеницы, тапиоки, восковидного картофеля, восковидной кукурузы, восковидной тапиоки, предпочтительно картофельный крахмал с высоким содержанием амилозы, кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы и модифицированные крахмалы, включая мальтодекстрины с низким ДЭ и крахмал, обработанный амиломальтазой. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что производные крахмала выбраны из группы, состоящей из продуктов кислотного или ферментного гидролиза крахмала и продуктов химических и физических модификаций крахмала любого типа, причем предпочтительно производное крахмала представляет собой катионный крахмал, окисленный крахмал или фосфатированный крахмал. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что гликоген-ветвящий фермент представляет собой термостойкий гликоген-ветвящий фермент, полученный из мезофильного или термофильного микроорганизма, предпочтительно гликоген-ветвящий фермент Aquifex aeolicus или Rhodothermus obamensis. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что CPK является единственным связующим. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что пигментированный влажный состав для нанесения покрытия содержит 100 частей пигмента, от 2 до 20 частей СРК, от 0 до 10 частей другого модифицированного крахмала и от 0 до 8 частей связующего из эмульсионного полимера на основе стирола, причем пигмент представляет собой карбонат кальция. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что содержание твердых веществ во влажном составе для нанесения покрытия составляет по меньшей мере 60 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 65 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 70 мас.%. 11. Пигментированная влажная композиция для нанесения покрытия на бумагу, содержащая воду, от 2 до 20 частей связующего и 100 частей пигмента, в которой по меньшей мере 50% связующего составляет сильно разветвленный крахмал (СРК), характеризующийся молекулярной массой от 0,5 ×10 5 до 1 ×10 6 Да и обладающий степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получен путем обработки крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18), и в которой по меньшей мере 70% пигмента составляет карбонат кальция. 12. Композиция для нанесения покрытия по п.11, в которой содержание сухих твердых веществ составляет по меньшей мере 65 мас.%, содержащая по меньшей мере 80 мас.% карбоната кальция в качестве пигмента и модифицированный крахмал в качестве связующего, причем модифицированный крахмал состоит из сильно разветвленного крахмала (CPK). 13. Композиция для нанесения покрытия по п.11 или 12, отличающаяся тем, что молекулярная масса CPK составляет от 0,8 ×10 5 до 1,8 ×10 5 г/моль, предпочтительно от 1 ×10 5 до 1,6 ×10 5 г/моль. 14. Композиция для нанесения покрытия по любому из пп.11-13, содержащая 100 частей пигмента, от 2 до 20 частей CPK, от 0 до 10 частей другого модифицированного крахмала и от 0 до 8 частей связующего из эмульсионного полимера на основе стирола, и в которой пигмент представляет собой карбонат кальция. 15. Композиция для нанесения покрытия по любому из пп.11-14, отличающаяся тем, что содержит 100 частей пигмента, от 5 до 20 частей связующего, в котором CPK составляет по меньшей мере 50%, предпочтительно по меньшей мере 60%, более предпочтительно 70% от массы связующего, и в которой указанный пигмент представляет собой карбонат кальция. 16. Бумага с покрытием, содержащая композицию для нанесения покрытия по любому из пп.11-15, в которой снижено содержание воды или вода удалена. 17. Композиция для нанесения покрытия по любому из пп.11-15 для применения для нанесения пленочного покрытия на бумагу или картон. 18. Применение сильно разветвленного крахмала (CPK), характеризующегося молекулярной массой от 0,5 ×10 5 до 1 ×10 6 Да и обладающего степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получен путем обработки крахмала или производных крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18), для повышения эффективности процесса нанесения пленочного покрытия или устройства для нанесения пленочного покрытия. 19. Применение по п.18, где повышение эффективности процесса нанесения пленочного покрытия или устройства для нанесения пленочного покрытия включает уменьшение пыления, уменьшение водоудержания, повышение прочности поверхности бумаги, повышение яркости бумаги, повышение способности материала подвергаться обработке, повышение скорости фиксации или любую комбинацию.
Евразийское ои 028114 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.10.31
(21) Номер заявки 201492164
(22) Дата подачи заявки
2013.06.27
(51) Int. Cl. D21H19/38 (2006.01) D21H19/54 (2006.01) C08B 31/00 (2006.01) C08L 3/04 (2006.01) C09D 103/04 (2006.01) C12P19/00 (2006.01) D21H17/28 (2006.01)
(54) СПОСОБ И СРЕДСТВА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПЛЕНОЧНОГО ПОКРЫТИЯ НА БУМАГУ
(31) 12174461.9
(32) 2012.06.29
(33) EP
(43) 2015.06.30
(86) PCT/NL2013/050458
(87) WO 2014/003556 2014.01.03
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
КООПЕРАТИ АВЕБЕ Ю.А. (NL)
(72) Изобретатель:
Ван Дер Маарел Марк Йос Элисе Корнелис, Тер Веер Беренд Корнелис Аренд, Фрилинг-Смит Аннет, Делной Дидьер Андре Пьерре (NL)
(74) Представитель:
Нилова М.И. (RU)
(56) US-A1-2010058953 WO-A1-0066633 EP-A1-0690170 EP-A1-2172489 EP-A1-1943908 WO-A2-2008082298
(57) Настоящее изобретение относится к области нанесения покрытия на бумагу, в частности, к средствам и способам получения бумаги по меньшей мере с одним слоем пигмента путем нанесения пленочного покрытия для получения поверхности, хорошо подходящей для печати. Предложен способ получения бумаги с покрытием, включающий этапы: a) обеспечение пигментированного влажного состава для нанесения покрытия, содержащего воду, от 2 до 20 частей связывающего вещества и 100 частей пигмента, в котором по меньшей мере 50% связывающего вещества составляет сильно разветвленный крахмал (СРК), характеризующийся молекулярной массой от 0,5> <105 до 1х106 Да и степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получают путем обработки клейстеризованного крахмала или производного крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18); причем по меньшей мере 70% пигмента составляет карбонат кальция; и b) нанесение указанного пигментированного влажного состава для нанесения покрытия на бумагу в виде пленочного покрытия и сушка бумаги с покрытием.
Настоящее изобретение относится к области нанесения покрытия на бумагу, в частности, к средствам и способам получения бумаги по меньшей мере с одним слоем пигмента с помощью нанесения пленочного покрытия для получения поверхности, хорошо подходящей для печати. Настоящее изобретение также относится к бумаге с покрытием, содержащей бумагу и некоторое количество композиции покрытия бумаги согласно настоящему изобретению на указанной бумаге, в которой было снижено содержание воды или вода была удалена.
Характеристики поверхности бумаги с покрытием имеют огромное значение для качества бумаги и печати. В настоящее время дизайн бумажных изделий следует разрабатывать с оптимальными характеристиками поверхности для того, чтобы удовлетворять растущим требованиям к производительности. Технологические достижения, включая большие по размеру и более скоростные машины, требуют новых, более экономичных и безвредных для окружающей среды способов и продуктов.
Современный процесс нанесения покрытия обычно включает два этапа: (i) нанесение средства покрытия, содержащего пигменты и связующее (также называемого "композиция для нанесения покрытия") на бумагу или картон и (ii) дозирование средства покрытия до требуемого количества (или массы покрытия). В случае если дозирование производят непосредственно на бумаге после нанесения, процесс называют прямым нанесением покрытия или нанесением покрытия машиной шаберного типа. Однако если дозирование производят до переноса средства покрытия на бумагу или картон, процесс называют непрямым нанесением покрытия или нанесением пленочного покрытия. Настоящее изобретение относится только к средствам и способам для непрямого нанесения/нанесения пленочного покрытия.
При нанесении покрытий на бумагу путем нанесения пленочного покрытия эффективны покрытия с высоким содержанием твердых веществ (Glittenberg D., Filmpressenstreichen - Was kann man von Spezialstarken erwarten. Wochenblatt fur Papierfabrikation, 2009, (18-19), p. 856-862). Максимальное содержание твердых веществ в композиции для нанесения покрытия определяют по содержанию сухих твердых веществ в ингредиентах, использованных для получения композиции для нанесения покрытия. Максимальное содержание твердых веществ в композиции для нанесения покрытия ограничено максимальным содержанием твердых веществ, при котором может быть получен раствор крахмала, стабильностью раствора крахмала и реологическими свойствами композиции для нанесения покрытия.
Фиксация слоя покрытия в ходе нанесения с помощью устройства для нанесения пленочного покрытия также важна в аспекте способности материала поддаваться обработке. На фиксацию в ходе процесса нанесения пленочного покрытия влияет водоудерживающая способность композиции для нанесения покрытия: с одной стороны, если водоудержание слишком слабо, пленочное покрытие высохнет в ходе нанесения; с другой стороны, если водоудержание слишком высоко, влажный слой пленки в результате будет слишком толстым из-за пыления. Поэтому необходимо сбалансированное водоудержание в композиции для нанесения покрытия, которое в большой степени определяется системой связующего, особенно крахмальных связующих. Крахмалы, которые, как известно специалисту в данной области техники, используют для получения композиций для нанесения покрытия, повышают водоудержание композиций для нанесения покрытия, особенно при высоком содержании сухих твердых веществ, тем самым снижая скорость фиксации и повышая пыление. При повышении скорости пыление значимо повышается, особенно в случае нанесения более 50% крахмала в качестве связующего. Для ослабления тенденции к пылению добавляли специально разработанные синтетические полимеры (Glittenberg D., Becker A., Voigt A., Kramm A., Van den Abbeele H. Elimination of Misting during high speed metered size press coating of starch containing coating colours with a new hyper-branched polymer, Professional paper making 2006, 2, p. 5055). Однако недостаток таких полимеров состоит в том, что они представляют собой синтетические материалы на основе нефти и увеличивают стоимость композиции для нанесения покрытий.
Для того чтобы получить покрытие с высоким содержанием сухих твердых веществ для нанесения пленочного покрытия, требуется раствор крахмала с высоким содержанием сухих твердых веществ. Максимальное содержание сухих твердых веществ в большой степени определяется происхождением крахмала. При нанесении пленочных покрытий в качестве связующего в покрытии используют частично деполимеризованные крахмалы. Традиционными методами деполимеризации крахмала являются окисление, декстринизация или ферментативное превращение с альфа-амилазой. В процессе ферментативного превращения крахмальная суспензия исходного крахмала расщепляется альфа-амилазой в ходе процесса растворения. Максимальное содержание твердых веществ ограничено 30-35% из-за концентрации суспензии и высокой максимальной вязкости в ходе растворения. Кроме того, растворы крахмала в случае с крахмалом, расщепленным ферментами, могут легко демонстрировать ретроградацию и вследствие этого меньше подходят для применения в покрытиях. Окисленные крахмалы и декстрины представляют собой обработанные крахмалы. Крахмалы данных типов могут быть растворены до максимального содержания сухих твердых веществ 35-45%. Таким образом можно получить композиции для нанесения покрытия с более высоким содержанием сухих твердых веществ. Кроме того, крахмалы данных типов обладают большей стабильностью в плане вязкости и, следовательно, обычно применяются в качестве связующего в пигментированных покрытиях, предназначенных для устройства для нанесения пленочных покрытий. Максимальное содержание сухих твердых веществ определяют по концентрации суспензии крахмала, в которой продукты могут быть суспендированы до растворения. В общем случае она состав
ляет не более 40% для картофельного крахмала и не более 45% для зерновых крахмалов. Однако крахмалы данных типов растворяют в процессе либо периодической обработки, либо пароструйной обработки. В целом для получения растворов крахмала используют острый пар, вследствие чего появляется водный конденсат, что нежелательно, поскольку это снижает максимальную концентрацию сухих твердых веществ на 3-4%. Количество обработанного крахмала, которое может быть использовано в качестве связующего, ограничено, поскольку а) раствор крахмала растворяет композицию для нанесения покрытия слишком сильно, что приводит к низкому содержанию сухих твердых веществ и, как следствие, усилению пыления, и b) при увеличении количества крахмала в композиции возникают проблемы со способностью материала подвергаться обработке из-за увеличения дилатансии, что приводит к слишком большой массе покрытия и пылению.
Одним из возможных способов преодоления недостатка разведения является использование крахмалов, растворимых в холодной воде, которые можно добавлять непосредственно в композицию для нанесения покрытия, или которым для растворения необходимо минимальное количество воды. Однако доступные в настоящее время крахмалы, растворимые в холодной воде, имеют ряд недостатков. У коммерчески доступных крахмалов с низкой вязкостью, растворимых в холодной воде, таких как мальтодек-стрины, слишком низкая связывающая способность. Другую группу крахмалов, растворимых в холодной воде, составляют растворимые в холодной воде декстрины, такие как желтые декстрины. Однако у них есть недостатки в плане поведения при нанесении пленочного покрытия и свойств бумаги: растворимость в холодной воде не составляет 100%, водоудерживание слишком высоко, что приводит к пылению, а желтая композиция крахмала, вызванная процессом декстринизации, негативно влияет на белизну бумаги. Коммерческим примером крахмала, (частично) растворимого в холодной воде, который можно использовать в качестве связующего в покрытиях при нанесении пленочного покрытия, является C*lcoat, получаемый от Cargill.
Следовательно, очевидно, что существует потребность в крахмалах, которые могут быть использованы в качестве связующего в композициях для нанесения покрытия для применения для нанесения пленочного покрытия и у которых не наблюдается вышеупомянутых недостатков, что позволяет, таким образом, получить композиции с высокой способностью материала подвергаться обработке, сбалансированным водоудержанием и, после нанесения, отличными свойствами бумаги.
В частности, авторы настоящего изобретения хотели предложить улучшенные средства и способы нанесения пленочного покрытия на бумагу с применением крахмала в качестве преобладающего связующего. Они в особенности стремились определить крахмал, растворимый в холодной воде, или крахмал, который можно добавлять в сухом виде, или для растворения которого необходимо минимальное количество воды, или который можно применять в виде жидкости с содержанием сухих твердых веществ 50% или выше, который может быть использован в качестве связующего в пигментированных составах для нанесения пленочного покрытия и при этом увеличивает способность состава подвергаться обработке.
В идеале, вязкость в растворе указанного крахмального продукта должна составлять менее 1000 мПа/с, предпочтительно менее 800 мПа/с при измерении с помощью Brookfield LVF при температуре 50°С и содержании сухих твердых веществ 50% (мас./мас.). Предпочтительно крахмал может быть использован в комбинации с другими связующими, такими как латекс.
Было неожиданно обнаружено, что цель настоящего изобретения может быть достигнута с помощью крахмала, который был клейстеризован, а затем превращен в сильно разветвленный крахмал с помощью ветвящего фермента (Е.С. 2.4.1.18) в комбинации с карбонатом кальция в качестве пигмента.
Соответственно, в соответствии с одним из вариантов реализации в настоящем изобретении предложен способ получения бумаги с покрытием, включающий этапы:
a) обеспечение пигментированного влажного состава для нанесения покрытия, содержащего 2-20 частей связующего и 100 частей пигмента, причем по меньшей мере 50% связующего составляет сильно разветвленный крахмал (СРК), характеризующийся молекулярной массой от 0,5х105 до 1х106 Дальтонов (Да) и обладающий степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получают путем обработки крахмала или производного крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18); и причем по меньшей мере 70% пигмента составляет карбонат кальция, и
b) нанесение пигментированного влажного состава для нанесения покрытия на бумагу посредством пленочного нанесения покрытия и сушка бумаги с покрытием.
Было обнаружено, что уникальная комбинация СРК в качестве связующего и карбоната кальция в качестве пигмента позволяет использовать производное крахмала при содержании твердых веществ 50% или выше, обеспечивая стабильный раствор с низкой вязкостью и достаточной связывающей способностью. Состав для нанесения покрытия характеризуется отличной способностью подвергаться обработке устройством для нанесения пленочного покрытия, без расщепления пленки и без пыления.
Хорошие результаты получали, используя примерно 10-20 частей связующего, которое содержало СРК в сочетании с латексом. В соответствии с одним из вариантов реализации по меньшей мере 50% всего связующего составлял СРК, предпочтительно по меньшей мере 55, 60, 65%, более предпочтительно по меньшей мере 70% связующего составлял СРК, наиболее предпочтительно по меньшей мере 80%,
например по меньшей мере 81, 83, 85, 86, 90%. Согласно другому аспекту настоящего изобретения СРК является единственным связующим, поскольку крахмал относительно дешев, более стабилен и возобновляем.
Степень разветвленности молекул в тексте настоящего документа относится к результату деления относительного числа а-1,6 гликозидных связей на общее число а-1,6 и а-1,4 гликозидных связей (а-1,6/(а-1,6+а-1,4)х100%) и может быть определена способами, известными специалисту в данной области техники, например, с использованием комбинации определения восстанавливающего кон-ца/изоамилолиза (Palomo M. et al. 2009, Appl. Environm. Microbiology, 75, 1355-1362; Thiemann, V. et al., 2006, Appl. Microb. and Biotechn. 72: 60-71) и измерения общего количества присутствующих углеводов с помощью антронового метода/метода серной кислоты (см., например, Fales, F. 1951, J. Biol. Chem. 193:
113-124).
ЕР 2172489 относится к способам и средствам обеспечения модифицированного крахмала, включая обработку крахмала ветвящим ферментом микробного происхождения с повышенной устойчивостью к ретроградации. Однако в данном документе не говорится ничего о применении крахмала, модифицированного с помощью микробов, в производстве бумаги или в качестве связующего в покрытиях для бумаги.
В данной области техники описано применение разветвленного крахмала в водном жидком покрытии. В ЕР 0690170 В2 описан процесс поверхностной проклейки и/или нанесения покрытия на бумагу. В примере 2 в ЕР 060170 В2 описана композиция для нанесения покрытия, состоящая из 100 мас.ч. ФСС в качестве пигмента и 12,5 мас.ч. разветвленного крахмала в качестве единственного связующего в составе для нанесения покрытия для прямого нанесения покрытия с использованием шаберного лезвия. Это отличается от настоящего изобретения, в котором описаны достоинства СРК в комбинации с карбонатом кальция в качестве пигмента для применения в непрямом нанесении покрытия или нанесении пленочного покрытия. Как показано ниже в настоящем документе, композиция для нанесения покрытия, представляющая собой композицию по примеру 2, полученная в соответствии с ЕР060170В2, обеспечивает слабую способность материала подвергаться обработке в устройстве для нанесения пленочного покрытия.
В WO 2007/103517 описаны композиции для нанесения покрытий на бумагу, которые содержат воду, связующее, полимер гидроксиэтилцеллюлозы с высокой вязкостью и пигмент, причем в пигменте более примерно 80 мас.% составляет пигмент, содержащий карбонат кальция. Связующие в примерах включают те связующие, которые обычно применяют в области нанесения покрытий на бумагу, например белок, крахмал, стирол-бутадиеновый латекс, стирол-акрилат, поливинилацетат и поливиниловый спирт. В WO 2007/103517 не описано и не предполагается использование сильно разветвленного крахмала. Композиции для нанесения покрытий согласно WO 2007/103517 были специально разработаны для применения в способах нанесения покрытий машиной шаберного типа, в которых предпочтительны высокие показатели водоудержания. В нем не было показано и не предполагалось, что указанные композиции для нанесения покрытия характеризуются хорошей способностью подвергаться обработке в устройстве для нанесения пленочных покрытий, демонстрируют тенденцию к хорошему расщеплению пленки и слабое пыление. Кроме того, в WO 2007/103517 не определена система связующего. В примерах пигментирующие слои не содержат крахмала или содержат менее 50% крахмала.
На этапе а) способа согласно настоящему изобретению обеспечивают пигментированный влажный состав для нанесения покрытия, содержащий 2-20 частей связующего и 100 частей пигмента, в котором по меньшей мере 50% связующего составляет СРК, характеризующийся степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, и который получают путем обработки крахмала или производного крахмала гликоген-ветвящим ферментом.
Обычный крахмал состоит из двух компонентов, фактически линейной амилозы с альфа, 1-4 глико-зидными связями и альфа, амилопектин с 1-6 разветвлениями. Также существуют варианты крахмала, содержащие почти исключительно амилопектин (восковый), или содержащие большое количество амилозы. ВФ представляют собой ферменты, способные превращать альфа, 1-4 гликозидные связи, имеющиеся в амилопектине и амилозе, в альфа, 1-6 связи, таким образом создающие новые точки ветвления. При инкубировании с клейстеризованным крахмалом амилоза и/или длинные боковые цепи амилопекти-на превращаются в амилопектин с образованием новых альфа, 1-6 гликозидных связей. Это приводит к уменьшению средней длины боковой цепи и значимому снижению способности к взаимодействию разветвленных молекул.
Средняя молекулярная масса (Мм) полученного производного крахмала (называемого в настоящем документе СРК) составляет от 0,5х105 до 1х106 г/моль, предпочтительно от 0,8х105 до 1,8х105 г/моль, более предпочтительно от 1х105 до 1,6х105 г/моль. Средняя молекулярная масса (Мм) СРК обычно составляет примерно 1,2х105 г/моль. Молекулярную массу можно определить с помощью различных методов, известных специалисту в данной области техники. Молекулярную массу СРК согласно настоящему изобретению определяли с помощью GPC-MALLS-RI, полученного от компании Wyatt, США, оснащенного многоугольным инструментом для рассеивания света (DAWN EOS), и онлайн-вискозиметра (Vis
costar). Индекс рефракции определяли с помощью RI2000 (Schambeck, Германия). Использовали следующий набор колонок: в качестве предколонки PwXL (Viscotek, США) и в качестве хроматографиче-ских колонок, организованных по сериям: G4000PwXL и G5000PwXL (Viscotek, США). Смесь 50 ммоль NaNO3 и 0,1 М NaCl и азида использовали в качестве исследуемого раствора. Пробы были солюбилизи-рованы в буфере (упомянут выше, 1 мг/мл) и фильтрованы через фильтр с размером пор 0,45 мкм до введения в систему. Вводили 0,2 мл. Скорость потока составляла 0,400 мл/мин. Точность системы проверяли, используя стандарты для декстрина (50K, 200K, 400K и 800K).
СРК согласно настоящему изобретению не обладает поддающейся измерению восстановительной способностью/ДЭ.
Кроме того, СРК для использования в настоящем изобретении не содержит остатков амилозы. Содержание амилозы подходящим образом измеряют в соответствии с тестом KI/I2. Растворы крахмала, содержащие амилозу, окрасятся в синий цвет после добавления водной смеси KI и I2 вследствие образования комплекса амилозы и йода. Раствор амилопектинового крахмала без амилозы окрасится в фиолетовый цвет, хотя и малоинтенсивный, так как содержит другой комплекс йод-амилопектин. СРК крахмалы согласно настоящему изобретению, однако, не дают окрашивания после добавления водного раствора KI/I2, что свидетельствует об отсутствии амилозы или амилопектиноподобных структур.
В WO 00/66633 описаны разветвленные растворимые полимеры глюкозы и способ их получения. Разветвленные крахмалы согласно WO 00/66633 могут быть разделены на два подсемейства: одно семейство характеризуется молекулярными массами от 1 х 105 до 1 х 106 Да, степенью разветвленности от 2,5 до 5% и менее 1% восстанавливающих сахаров, а второе семейство характеризуется молекулярными массами от 1х107 до 1х108 Да, степенью разветвленности от 5 до 10% и более 6% восстанавливающих сахаров. Напротив, СРК для применения в настоящем изобретении характеризуется молекулярными массами от 0,5х105 до 1х106 Да, степенью разветвленности по меньшей мере 6% и обычно содержит менее 1% восстанавливающих сахаров. Кроме того, в WO 00/66633 не указано и не высказано предположение, что разветвленный крахмал можно применять в качестве связующего в композициях для нанесения покрытия. В US 2010/0058953 описано производное крахмала бобовых для получения композиций для нанесения покрытия на бумагу или складную картонную тару. Указанное производное крахмала получали методом декстринизации, что приводило не только к возникновению новых а1-> 6 связей, но также к ветвлению а1-> 2 и а1-> 3. В US 2010/0058953 упомянуто, что композиции с данным типом крахмала склонны к пылению в пленочном прессе при высокой скорости, что расходится с положениями авторов настоящего изобретения. В US 2010/0058953 не определена система связующего. В примерах система связующего включает комбинацию латекса и крахмала, производного от крахмала бобовых. Крахмал составляет лишь от 23 до 38% системы связующего. Содержание амилозы в производном крахмала бобовых согласно US 2010/0058953 составляет менее 60%, предпочтительно от 25 до 55%. Напротив, CPK согласно настоящему изобретению обычно не содержит амилозы.
Комбинация пигмента, содержащего карбонат кальция, и CPK согласно настоящему изобретению сочетает ряд уже известных функциональных свойств ВФ модифицированного крахмала (низкая вязкость при высоких концентрациях, отсутствие ретроградации и прозрачность раствора) с некоторыми неожиданными функциональными свойствами (отсутствие расщепления пленки, сильная связывающая способность и сбалансированное водоудержание), которые очень полезны для применения в покрытиях для нанесения пленочных покрытий, например, в качестве (частичного) заменителя латекса. Согласно одному из аспектов настоящего изобретения CPK является единственным связующим. Таким образом, в настоящем изобретении также предложен способ нанесения пленочного покрытия, в котором состав для нанесения покрытия не содержит латекса.
В качестве исходного материала для получения вышеупомянутого CPK может быть использован любой нативный/немодифицированный крахмал, производный от не содержащих ГМО, а также содержащих ГМО сортов растений, таких как картофель, кукуруза, пшеница, тапиока, восковидный картофель, восковидная кукуруза, восковидная тапиока, картофель с высоким содержанием амилозы, кукуруза с высоким содержанием амилозы и т.д. Кроме того, подходят модифицированные крахмалы, включая мальтодекстрины с низким ДЭ или крахмал, обработанный амиломальтазой (например, Etenia), и химически модифицированные крахмалы.
В соответствии с одним из вариантов реализации производное крахмала выбрано из группы, состоящей из продуктов ферментативных, химических и физических модификаций крахмала любого типа. Например, производное крахмала представляет собой катионный крахмал, окисленный крахмал или фосфорилированный крахмал.
Крахмал вначале клейстеризуют до того, как его можно будет привести в контакт с ВФ. Крахмал клейстеризуют в периодическом или в непрерывном режиме в устройстве для нагнетания пара (пара-струйное устройство обработки). Клейстеризованный крахмал доводят до желаемого pH, добавляя кислоту или основание, а после достижения желаемой температуры добавляют ВФ и хранят раствор при требуемой температуре в течение требуемого периода времени. Таким образом, CPK получают из крахмала или производного крахмала в полностью клейстеризованной форме.
В качестве альтернативы, ВФ добавляют к суспензии крахмала при комнатной температуре и, перемешивая, нагревают суспензию до желаемой температуры в течение требуемого периода времени. Условия превращения и количество добавляемого фермента сильно варьируются в зависимости от исходного материала, типа применяемого фермента и степени превращения. После достижения желаемой степени превращения можно инактивировать фермент путем повышения температуры или снижения pH инкубируемой смеси. Затем могут следовать фильтрация и этап ионного обмена для удаления белка. Затем pH доводят до требуемого pH и подвергают смесь крахмала сушке, например, сушке распылением, выпариванию или обратному осмосу, или другим методом для удаления воды и получения сухой твердой смеси.
Применяемый ВФ может происходить из любого микробного источника, но предпочтительно от мезофильных или термофильных микроорганизмов, таких как Aquifex aeolicus или Rhodothermus obamensis. Соответственно, в одном из вариантов реализации гликоген-ветвящий фермент представляет собой термостойкий гликоген-ветвящий фермент, полученный от мезофильного или термофильного микроорганизма, предпочтительно гликоген-ветвящий фермент Aquifex aeolicus или Rhodothermus obamensis.
Также предусмотрены смеси CPK и других связующих (на основе крахмала). Связующие скрепляют частицы пигмента, частично заполняют пустоты между частицами пигмента, а также связывают покрытие с основным листом или предварительным покрытием. Связующие могут представлять собой натуральные или синтетические материалы. Примеры натуральных органических связующих включают крахмал и белки, такие как соевый белок или казеин. Примеры синтетических связующих включают ла-тексы, такие как сополимер стирола и бутадиена, винилакриловые сополимеры и поливинилацетат и водорастворимые полимеры, такие как поливиниловый спирт и карбоксиметилцеллюлоза. Белковые и казеиновые связующие обладают высокой связывающей способностью и образуют относительно открытые структуры покрытия. Фактором, ограничивающим применение белковых связующих, является их высокая стоимость. Их обычно применяют в качестве дополнительных связующих в комбинации с латексом. Стирол-бутадиеновые (СБК) латексы придают слою покрытия гибкость и гидрофобность. Поливиниловый спирт в общем известен как связующее с наиболее сильной связывающей способностью. Однако стоимость и содержание сухих твердых веществ ограничивают то количество, которое может иметь коммерческое и техническое применение.
Настоящее изобретение характеризуется тем, что CPK применяют в качестве связующего вместе с карбонатом кальция в качестве главного пигмента. Пигменты представляют собой минералы, которые служат для обеспечения оптических свойств и пригодности для печати. Белые пигменты обеспечивают непрозрачность для того, чтобы покрыть темную поверхность картона, и яркость для того, чтобы получить желаемую степень белизны. Пигменты с высоким индексом рефракции, такие как диоксид титана и кальцинированная глина, очень эффективно рассеивают свет и покрывают темную поверхность, например, картона. Другой ключевой функцией пигментов является регулирование степени восприятия краски; это зависит от формы и размера частиц пигмента (морфологии).
Предпочтительно по меньшей мере 80% пигмента составляет карбонат кальция, более предпочтительно по меньшей мере 90 или 95%. Пигменты, содержащие карбонат кальция, коммерчески доступны. Природные карбонаты кальция известны под общим названием тонкодисперсный карбонат кальция (ТКК). В соответствии с одним из вариантов реализации в способе согласно настоящему изобретению применен сверхтонкодисперсный карбонат кальция, например, реализуемый под торговым названием Hydrocarb. В соответствии с другим вариантом реализации применен осажденный карбонат кальция (ОКК), который представляет собой синтетический карбонат кальция, производимый промышленным способом с помощью процесса рекарбонизации. Для получения покрытий можно применять различные сорта пигментов, содержащих карбонат кальция, с различными распределением размеров частиц и оптическими свойствами. Предпочтительно по меньшей мере у 60%, например 70, 75 или 80%, размер частиц составляет 2 мкм или менее. Подходящие коммерческие пигменты, содержащие карбонат кальция, включают Hydrocarb 75 и Covercarb 75. Комбинации двух или более типов карбоната кальция также предусмотрены.
Подходящие другие пигменты для применения в комбинации с карбонатом кальция включают глину и диоксид титана, например, Capim DG. Применение правильной комбинации пигментов позволяет регулировать среднюю структуру пор и гладкость поверхности листа с нанесенным покрытием. Некоторые пигменты, такие как тонкодисперсная глина, можно разровнять с обеспечением равномерного отражения света под малым углом после каландрирования в зоне контакта с эластичным валом; так создается глянец. Другие пигменты обеспечивают открытую структуру покрытия, которая может быть ключевым фактором, определяющим рыхлость и пористость покрытия; примеры пигментов, у которых открытая площадь больше среднего, включают карбонат кальция и кальцинированную глину.
На этапе b) способа согласно настоящему изобретению пигментированный влажный состав для нанесения покрытия наносят на бумагу методом нанесения пленочного покрытия и высушивают бумагу с нанесенным покрытием. Способы нанесения пленочного покрытия и устройства для нанесения пленочного покрытия известны в данной области техники. В пленочном прессе пленка из средства покрытия
образуется и подается на вал большого диаметра. Данный вал имеет зону контакта с другим валом. Бумажная или картонная лента проходит через данную зону контакта и собирает определенную часть краски. Нанесение может быть - но не обязательно должно быть - одновременным с обеих сторон. Подача выполняется с помощью валиков подачи, которые могут быть гладкими или профилированными. Профилированные валики дают определенный объем средства покрытия благодаря открытому поперечному сечению в профиле. Более глубокий или грубый профиль дает большую массу покрытия, чем тонкий профиль. Массу наносимого покрытия в основном регулируют, выбирая адекватный профиль. Типичная масса наносимого покрытия варьирует от примерно 8-11 г/м2/сторона. В соответствии с одним из вариантов реализации состав для нанесения покрытия нанесен в целевом количестве по меньшей мере 6 г/м2/сторона, предпочтительно по меньшей мере 7 г/м2/сторона, более предпочтительно по меньшей мере 8 г/м2/сторона, например 9, 10, 11 или 12 г/м2/сторона.
Нанесение можно производить при любой желаемой скорости машины. Как было отмечено, состав для нанесения покрытия согласно настоящему изобретению демонстрирует очень слабое пыление, даже при высоких скоростях и большой массе покрытия. Таким образом, может быть применена скорость машины по меньшей мере 1100 м/мин, предпочтительно 1200 м/мин или более предпочтительно по меньшей мере 1300 м/мин. Например, этап b) включает нанесение состава для нанесения покрытия со скоростью по меньшей мере 1200 м/мин в количестве по меньшей мере 8 г/м2/сторона.
Точное регулирование массы наносимого покрытия можно осуществить путем изменения давления валика. Профилированные валики подачи в основном применяют при низкой вязкости (т.е. низком содержании твердых веществ в средстве покрытия) и низкой скорости машины. По мере увеличения вязкости и скорости валик теряет контакт с валом под действием гидродинамических сил средства покрытия, что сравнимо с аквапланированием. В этом случае масса наносимого покрытия меньше зависит от профиля, а все больше - от гидродинамических условий, таких как давление валика, диаметр валика, вязкость и скорость. Как следствие, часто применяют гладкий валик подачи. Типичный диаметр валика составляет 12-38 мм для гладких валиков. В соответствии с одним из вариантов реализации применен гладкий валик с диаметром от примерно 20 до 30 мм. Больший диаметр дает большую массу наносимого покрытия. При более высоких вязкости и скорости машины требуются меньшие диаметры валика для той же массы наносимого покрытия, чем при более низких. Средство покрытия обычно не переносится на ленту полностью. Некоторое количество остается на вале и возвращается в устройство для нанесения покрытия, где оно смешивается со свежим средством покрытия. Коэффициент переноса зависит от особенностей восприятия ленты, от свойств средства покрытия и, в определенной мере, от свойств поверхности вала. Толщина пленок до подачи обычно составляет 7-20 мкм (или мл/м2). При более низких значениях потребовалось бы чрезвычайно высокое давление валика, а также покрытие ленты было бы недостаточным. Более высокие значения не значимы, поскольку у ленты есть ограничение в том, что касается восприятия покрытия. В случае, если количество средства покрытия до подачи слишком велико, поверхность ленты с нанесенным покрытием выглядит неровной, напоминает "апельсиновую корку". При повышении скорости машины расщепление пленки в конце зоны контакта может создать тонкодисперсную пыль из средства покрытия. Данный туман оседает на деталях машины или даже на бумажной или картонной ленте. Так как данное пыление усиливается по мере повышения толщины пленки, оно является главным ограничивающим фактором для массы наносимого покрытия при высокой скорости. При типичном применении с использованием известных в данной области техники композиций для нанесения покрытия пыление становится ограничивающим фактором при скорости выше 1500 м/мин.
В данной области техники было отмечено, что покрытия для бумаги, содержащие более примерно 70% карбоната кальция по массе, в целом имеют нежелательное реологическое свойство - большие потери воды данными покрытиями вследствие впитывания в пористый основной лист в ходе нанесения. Указанные большие потери представляют собой явление, которое также можно назвать "слабым водоудер-жанием". Указанное свойство слабого водоудержания создает много проблем при нанесении на бумагу покрытий, содержащих 100% ТКК в качестве пигмента, и даже более серьезные проблемы при применении ОКК в качестве пигмента в композициях для нанесения на бумагу. Композиции для нанесения покрытия со слабым водоудержанием могут высохнуть в ходе работы пленочного пресса вследствие сильного впитывания жидкого средства покрытия бумажной лентой. Это приводит к плохому покрытию и качеству, а кроме того к проблемам со способностью материала подвергаться обработке из-за повреждения ленты. Из-за указанного свойства слабости водоудержания и связанных проблем со способностью материала подвергаться обработке и для того, чтобы обеспечить приемлемое нанесение влажного покрытия на пористый основной лист, производители бумаги с нанесенным покрытием вынуждены применять состав для нанесения покрытия с относительно низким содержанием твердых веществ, т.е. содержание твердых веществ составляет менее 64 мас.%, при применении 100% карбоната кальция в качестве пигмента. Однако недостатки применения составов для нанесения с более низким содержанием твердых веществ создают две дополнительных значимых проблемы: 1) применение покрытия с более низким содержанием твердых веществ повышает затраты производителей бумаги с нанесенным покрытием на энергию для сушки, и 2) более низкое содержание твердых веществ в покрытиях в целом снижает общее качество бумаги с нанесенным покрытием, поскольку в ходе этапа сушки, при применении большего
количества воды в рецептуре покрытия, усиливается перемещение связующего и происходит усадка покрытия, что негативно влияет на качество готовой бумаги с нанесенным покрытием.
С другой стороны, композиции для нанесения покрытия с сильным водоудержанием также связаны со слабой способность материала подвергаться обработке в пленочном прессе. В случае сильного водо-удержания средство покрытия не впитывается бумажной лентой в зоне контакта пленочного пресса, результатом чего является низкий коэффициент переноса. Пленка, расщепленная после зоны контакта, далее вызывает сильное пыление, особенно при повышении скорости и увеличения массы покрытия.
Благодаря его уникальным свойствам, применение CPK в качестве связующего согласно настоящему изобретению позволяет получать влажные составы для нанесения покрытия с содержанием твердых веществ по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 65%, например 66, 67 или 68%, более предпочтительно по меньшей мере 70 мас.%. Уникальный состав для нанесения покрытия согласно настоящему изобретению позволяет достичь массы покрытия более 7 г-м-2 без пыления при высокой скорости машины, например, 1800 м/мин.
Бумажную ленту можно высушить путем традиционных методов. Инфракрасная (ИК) сушка и воздушная сушка могут быть применены для сушки ленты после нанесения жидкого покрытия. Также для сушки бумаги с нанесенным покрытием можно применять сушильные цилиндры. Обычно бумагу сушат до содержания влаги 4-6% для готовой бумаги или до 2-3%, когда бумага подготовлена к последующей обработке одним или более слоев покрытия.
После нанесения покрытия на бумагу она может быть обработана на этапе каландрирования для усиления глянца и повышения гладкости бумаги. Цель каландрирования состоит в том, усилить глянец бумаги и повысить пригодность к печати. В устройстве для каландрирования бумага протягивается между двумя или более валами. Посредством обжима и нагревания валов поверхность бумаги делается более гладкой и уменьшается шероховатость бумаги для придания глянца и повышения пригодности к печати. Обычно для обработки бумаги с нанесенным покрытием применяют два типа каландров: каландр с мягким валом и суперкаландр. В каландре с мягким валом бумага с нанесенным покрытием обжимается в 14 зонах контакта, из которых по меньшей мере один вал покрыт эластичным материалом. В суперкаландре используются от 6 до 12 валов, которые либо покрыты эластичным материалом, либо нагреты. Как каландр с мягким валом, так и суперкаландр могут работать в линию или автономно.
Настоящее изобретение также относится к составам для нанесения пленочного покрытия и способам их получения. Композиция для нанесения покрытия на бумагу согласно настоящему изобретению содержит воду, CPK в качестве связующего и пигмент, причем пигмент содержит более примерно 80 мас.% пигмента, содержащего карбонат кальция. Содержание карбоната кальция в пигменте может быть более высоким, таким как более примерно 85 мас.% пигмента, содержащего карбонат кальция, предпочтительно более примерно 90 мас.% пигмента, содержащего карбонат кальция, более предпочтительно более примерно 95 мас.% пигмента, содержащего карбонат кальция. Пигмент, содержащий карбонат кальция, может быть в виде тонкодисперсного карбоната кальция или в виде осажденного карбоната кальция. Тонкодисперсный или осажденный карбонат кальция может составлять до примерно 100 мас.% пигмента.
В соответствии с одним из вариантов реализации пигментированный влажный состав для нанесения покрытия на бумагу содержит воду, 2-20 частей связующего и 100 частей пигмента, причем по меньшей мере 50% связующего составляет сильно разветвленный крахмал (CPK) со степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получают путем обработки крахмала или производных крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18); и в котором по меньшей мере 70% пигмента составляет карбонат кальция.
В соответствии с другим вариантом реализации пигментированная композиция для нанесения покрытия на бумагу содержит по меньшей мере 65 мас.% сухих твердых веществ и содержит по меньшей мере 80 мас.% карбоната кальция в качестве своего пигментного компонента и модифицированный крахмал в качестве связующего, причем указанный модифицированный крахмал представляет собой сильно разветвленный крахмал (CPK), который получен путем обработки крахмала или производных крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18) и который характеризуется степенью разветвлен-ности молекул по меньшей мере 6%.
Предпочтительно по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 80% связующего составляет CPK. В соответствии с одним из вариантов реализации CPK является единственным связующим и/или карбонат кальция является единственным пигментом.
Составы для нанесения покрытия обычно выражены в терминах сухих частей, при этом общее число сухих частей пигмента в данном составе всегда равно 100. Другие компоненты покрытия выражены в частях в виде отношения к 100 частям пигмента. Кроме того, в составах для нанесения покрытия применяют загустители и реологические модификаторы для усиления способности подвергаться обработки в машине. Тип загустителей или веществ, повышающих вязкость, которые могут быть применены, составляют, в частности, производные целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и гидроксиэтил-целлюлоза (ГЭЦ), встречающиеся в природе смолы, такие как гуаровая камедь и ксантановая камедь, тип эмульсий, набухающих в щелочной среде (ЭНЩ), таких как водная дисперсия акрилового сополимера,
тип гидрофобно модифицированных эмульсий, набухающих в щелочной среде (ГЭНЩ). Загустители обычно присутствуют в количествах в диапазоне от 0,01 части и 1 части.
Другие добавки, которые могут присутствовать в составе для нанесения покрытия согласно настоящему изобретению, включают диспергирующие вещества, вещества, препятствующие пенообразо-ванию, вещества, делающие другие вещества нерастворимыми, или отвердители, красители и оптические отбеливатели и/или биоциды. Данные добавки присутствуют в составе для нанесения покрытия в достаточном количестве.
Например, композиция для нанесения покрытия содержит 100 частей пигмента, от 2 до 20 частей CPK, 0-10 частей модифицированного крахмала другого типа, например, окисленный картофельный крахмал (Perfectacote), и от 0 до 8 частей связующего - эмульсионного полимера на основе стирола, причем пигмент представляет собой карбонат кальция. В другом примере состав для нанесения покрытия содержит 100 частей пигмента, от 5 до 20 или от 5 до 15 частей связующего, в котором CPK составляет по меньшей мере 50% всего связующего, предпочтительно по меньшей мере 60%, более предпочтительно 70%, и в котором пигмент представляет собой карбонат кальция.
Состав для нанесения покрытия легко получают стандартными способами. Пигменты обычно добавляют в виде суспензии с содержанием твердых веществ от 25 до 78%, а CPK обычно в виде раствора с содержанием твердых веществ от 25 до 60%, предпочтительно примерно 50%. pH состава для нанесения покрытия можно регулировать, например, в диапазоне pH 8,0-10,0, используя подходящее основание, такое как разбавленный NaOH.
Состав для нанесения покрытия согласно настоящему изобретению характеризуется рядом уникальных свойств. Во-первых, он демонстрирует отличную стабильность и очень низкую вязкость при повышенных температурах (например, 50°С) в сравнении с другими покрытиями на основе крахмала, например, теми, которые содержат окисленный крахмал или декстрин, растворимый в холодной воде. В соответствии с одним из вариантов реализации вязкость по Брукфильду состава для нанесения покрытия составляет (RVDVII, 100 об/мин, 25°С) от 100 до 2000 мПаскалей (мПа), предпочтительно от 200 до 1500 мПа, более предпочтительно от 200 до 1200 мПа. Средняя вязкость (Hercules High-shear 1000 об/мин, 25°С) типично ниже 400 мПа, предпочтительно ниже 300 мПа, более предпочтительно ниже 250 мПа. Капиллярная вязкость (1 х 10 ехр6/с) предпочтительно ниже 100, более предпочтительно ниже 80, более предпочтительно ниже 70 мПа.
Во-вторых, состав для нанесения покрытия неожиданно продемонстрировал улучшения в отношении водоудержания. Для нанесения пленочного покрытия важна быстрая фиксация композиции для нанесения покрытия в зоне контакта для предотвращения расщепления пленки и последующего пыления. Для этого предпочтительны композиции для нанесения покрытия с низкими значениями скорости фиксации. Увеличение количества крахмала в композициях для нанесения покрытия обычно оказывает противоположное влияние: он снижает скорость фиксации композиции для нанесения покрытия вследствие увеличения водоудержания, поскольку углевод является сильным гидрофильным веществом. Однако неожиданно композиция для нанесения покрытия с CPK демонстрирует намного более слабое водоудер-жание в сравнении с композициями для нанесения покрытия с традиционными крахмалами, используемыми в покрытиях, и, таким образом, более предпочтительна для применения в нанесении пленочных покрытий. Также предложена бумага с нанесенным покрытием, содержащая бумагу, а на бумаге некоторое количество композиции для нанесения покрытия на бумагу согласно настоящему изобретению, в которой было снижено содержание воды или вода была удалена. Бумага с нанесенным покрытием предпочтительно может быть получена или получена способом согласно настоящему изобретению. Бумага с нанесенным покрытием характеризуется повышенной прочностью поверхности бумаги и/или повышенной яркостью бумаги.
Еще один дополнительный вариант реализации настоящего изобретения относится к применению состава для нанесения покрытия согласно настоящему изобретению в процессе нанесения пленочного покрытия на бумагу или картон. Также предложено применение сильно разветвленного крахмала (CPK), который обладает степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6% и который получен путем обработки крахмала или производных крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18) для повышения эффективности процесса нанесения пленочного покрытия или устройства для нанесения пленочного покрытия. Как описано выше в данном документе, повышение эффективности включает уменьшение пыления, уменьшение водоудержания, повышение прочности поверхности бумаги, повышение яркости бумаги, повышение способности материала подвергаться обработке, повышение скорости фиксации или любую комбинацию названного.
Изобретению дано дополнительное объяснение в нижеследующем экспериментальном разделе и путем него.
Экспериментальный раздел
Материалы и способы.
Примененный ВФ представлял собой продукт NS28067 компании Novozymes, продукт опытного производства, содержащий ВФ Rhodothermus obamensis.
Сильно разветвленный крахмал (СРК) получали путем параструйной обработки суспензии карто
фельного крахмала, содержащей 17% сухих твердых веществ (145-153°С, время пребывания 8 мин, давление 4 бар), и после охлаждения до температуры 70°С и доведения pH до 6,1 добавляли 1000 единиц фермента (соответствует изменению коэффициента поглощения комплекса йод/йодид при 660 нм) на грамм сухого вещества крахмала. После 20 ч инкубации фермент инактивировали, снизив pH до 2,5 с помощью 4 М HCl, а через 35 мин pH вновь довели до 4,5. Затем раствор фильтровали с помощью фильтра с размером пор 2-4 мкм, затем следовал ионный обмен (Aquadem E200, Kruger). Наконец, раствор высушили путем выпаривания воды вначале при температуре 61°С, а затем при температуре 200°С (конечная температура (temp out) 82°C). Активность фермента определяли путем мониторинга изменений в комплексе йод/йодид/амилоза в результате активности ветвящего фермента. Субстратный раствор получали, добавляя 10 мг амилозы III типа (Sigma) к 0,5 мл 2 М NaOH, затем добавляя 1 мл сверхчистой воды, а затем регулируя pH путем добавления 0,5 мл 2 М HCl и 7,8 мл фосфатного буфера (pH 7,2). Основной раствор йода/йодида получали, добавляя 0,26 г I2 и 2,6 г KI к 10 мл сверхчистой воды. К 100 мкл данного основного раствора добавляли 50 мкл 2 М HCl и 26 мл сверхчистой воды (стоп реагент). Активность фермента определяли, смешивая 50 мкл адекватно разбавленного фермента с 50 мкл субстратного раствора амилозы и инкубируя полученное в течение 30 мин при температуре 60°С. Затем добавляли 2 мл стоп реагента и после тщательного смешивания измеряли абсорбцию при 660 нм (коэффициент поглощения должен составлять от 0,15 до 0,3). Активность (ед./мл) рассчитывали, используя следующую формулу:
ЕД./МЛ = (СЮконтропь- СЮобразец) X 100% X разбаВЛвНИв / (СЮконтропь - СЮчистого) / 30 мин / 0,05 мл
Анализ степени разветвленности.
Образцы суспендировали/солюбилизировали в холодной воде в закрытой пробирке. Для достижения полной клейстеризации все образцы нагревали, постоянно перемешивая, при температуре 100°С в течение 60 мин. После охлаждения добавляли ацетатный буфер для доведения pH до 3,8. В образцах разрушали связи в точках ветвления путем инкубации на ночь с большой дозой фермента изоамилазы (от Pseudomonas sp.) при температуре 35°С. Наконец, для анализа распределения длины цепи образцы стабилизировали путем добавления 9 объемов ДМСО. Для оценки степени разветвленности общее количество углеводов определяли антроновым методом (показывает общее количество глюкозы) и выполняли титрование Луффа - Шурля (показывает общее количество восстанавливающих концевых групп глюкозы). Частное двух показателей (Луфф/антроновый методх100%).
Производные крахмала:
Perfectacote 35 (Р35): окисленный картофельный крахмал с низкой вязкостью, полученный от AVE-
BE;
Perfectacote 45 (P45): окисленный картофельный крахмал с низкой вязкостью, полученный от AVE-
BE;
Perfectacote 55 (Р55): окисленный картофельный крахмал со средней вязкостью, полученный от AVEBE;
C*lcote: крахмал, растворимый в холодной воде, полученный от Cargill; CPK: сильно разветвленный крахмал, полученный так, как описано выше. Пигменты.
Hydrocarb 75 представляет собой тонкодисперсный карбонат кальция и был получен от Omya AG и применен в виде суспензии с содержанием сухих твердых веществ 78%.
Hydrocarb 60 был получен от Omya AG и применен в виде суспензии с содержанием сухих твердых веществ 78,4%.
Capim DG представляет собой каолин, полученный от Imerys и примененный в виде суспензии с содержанием сухих твердых веществ 70,5%. Латекс.
Следующие типы латексов применяли для получения различных композиций для нанесения покрытия:
ЕОС L607 представляет собой стирол-бутадиеновый сополимерный латекс, полученный от ЕОС (Бельгия);
Styronal D517 представляет собой стирол-бутадиеновый сополимерный латекс, полученный от BASF;
Basonal 2119.02 представляет собой стирол-н-бутилакрилат сополимерный латекс, полученный от
BASF.
Добавки для покрытия.
Sterocoll FS представляет собой синтетический загуститель, полученный от BASF. Растворение крахмала в горячей воде.
Крахмал добавляли в холодную воду в баке, оборудованном подходящей мешалкой. Полученную суспензию крахмала затем нагревали на водяной бане с хорошо диспергированным острым паром до температуры 95°С. Данную температуру поддерживали в течение 20 мин. Раствор крахмала хранили до применения при температуре 50°С.
Растворимость в холодной воде.
Крахмал добавляли в воду с температурой 20°С в лабораторном стакане объемом 1 л с получением 600 г общей массы при перемешивании с помощью мешалки с 8 отверстиями при 600 об/мин. Перемешивание продолжали в течение 30 мин. Точно известное количество раствора крахмала просеивали с помощью сита 75 мкм. Осадок из сита количественно переносили в алюминиевую чашку и сушили в печи при температуре 105°С. По массе в сухом состоянии можно рассчитать количество нерастворяющего-ся крахмала в процентах. Растворимость в холодной воде выражали как 100%-нерастворяющаяся часть
Вязкость по Брукфильду раствора крахмала.
Вязкость крахмала измеряли в стеклянном лабораторном стакане объемом 300 мл с помощью вискозиметра Брукфильда типа LVF при 60 об/мин при температуре 50°С, используя подходящий шпиндель. Данное значение фиксировали, когда вязкость была стабильна, или через 60 с.
Цвет раствора крахмала согласно тестеру Hellige.
В данном испытании использовали Neo-Komparator, полученный от Hellige, со стеклянными кюветами длиной 13 мм. Наполните кювету раствором крахмала. Установите в устройство наиболее подходящий диск цвета по шкале Гарднера. Поворачивайте диск до тех пор, пока цвет в левой части не станет тем же, что в правой части. Посмотрите номер цвета на цветовом диске Гарднера.
Получение состава для нанесения покрытия.
Добавьте суспензию пигмента (1000 г в сухом виде) в лабораторный стакан объемом 2000 мл и разбавьте разбавителем. Добавьте воду при необходимости. Добавьте крахмал (сухой, если он растворим в холодной воде) или раствор крахмала, помешивая. Добавьте синтетические связующие к дисперсии, помешивая. Наконец, добавьте другие добавки в состав для нанесения покрытия. Доведите состав до требуемого pH с помощью разбавленного раствора гидроксида натрия (16% мас./мас.). Отрегулируйте температуру состава для нанесения покрытия на водяной бане. Разбавьте композицию для нанесения покрытия водой до требуемого уровня сухих твердых веществ.
Реология состава для нанесения покрытия.
Вязкость по Брукфильду: Brookfield RVDVII, 100 об/мин, 25°С. Покрытие испытывают в лабораторном стакане объемом 500 мл.
Средняя вязкость: Hercules DV-10 High-shear при 100 и 1000 об/мин, 25°С. Применяли груз/метод чаши используя груз типа А.
Вязкость при сильном сдвиге: капиллярный вискозиметр ACAV A2 Ultra High Shear при 1х 106 s-1.
Водоудержание: AA-GWR.
Накройте фильтровальную бумагу (Whatman Cat. No. 1442-070) поликарбонатной мембраной (5,0 мкм, Ankersmit, art. Nr. 13068) и поместите сверху цилиндр. Отмерьте 8 мл состава для нанесения покрытия в цилиндр и закройте цилиндр. Приложите давление 1,5 бар с помощью воздуха в течение 15 с. Взвесьте фильтровальную бумагу, чтобы зафиксировать увеличение массы и рассчитать его в г/м2. Водо-удержание выражается как количество воды, которое выжимается под давлением из жидкого состава для нанесения покрытия. Следовательно, более низкий показатель свидетельствует о более сильном водо-удержании.
Сухие твердые вещества.
Содержание сухих твердых веществ в составах для нанесения покрытия измеряли СЕМ Labwave 9000 на мощности 100%. Испытание бумаги.
Всю бумагу выдержали при температуре 23°С и влажности 50% в течение по меньшей мере трех дней до испытания бумаги. Жесткость при сгибе.
Жесткость при сгибе измеряли в соответствии с ISO-2493, используя тест-полоски шириной 38 мм, сгибающиеся под углом 15°, со свободной длиной 10 мм. Максимальную силу сопротивления фиксировали и выражали в мН. Измеряли пять образцов в продольном направлении (ПродН) и пять - в поперечном направлении (ПопН).
Стойкость сухой бумаги к выщипыванию.
Стойкость сухой бумаги к выщипыванию измеряли в соответствии с NEN-ISO-3783, применяя тесты на стойкость сухой бумаги к выщипыванию IGT типа AIC 2-5. Тест проводили, налив масло слоем толщиной 8 мкм на диски 1 см, используя масло IGT средней вязкости, со скоростью 5 м/с. Точку, в которой начиналось сопротивление выщипыванию, умножали на вязкость масла (520) и выражали как ПСВ (произведение вязкости и скорости).
Стойкость влажной бумаги к выщипыванию/перенос краски.
Перенос краски и стойкость влажной бумаги к выщипыванию измеряли, используя устройство для тестирования на пригодность к печатанию Prufbau. Образцы бумаги (47 ммх 230 мм) помещали на тест-полоски. 200 мм3 краски (Huber № 408002) наносили на резиновый красочный цилиндр, который равномерно распределял краску в течение 30 с. Затем краску переносили в течение 15 с на красочный цилиндр.
15 мм3 воды для офсетной печати (86% деминерализованной воды, 10% изопропанола, 4% комбимат.) добавляли в станцию увлажнения. Красочный цилиндр укрепляли на станции печати. Образец бумаги вначале (частично) смачивали водой для офсетной печати и сразу после этого печатали с помощью красочного цилиндра со скоростью 1 м/с. Образец высушивали на воздухе. Оптическую плотность слоя краски на увлажненной части (а), а также на неувлажненной части (b) бумажной тест-полоски измеряли, используя денситометр. Так определяли перенос краски (а/эх 100°%) или стойкость влажной бумаги к выщипыванию (100%-перенос краски).
Пример 1. Стабильность состава для нанесения покрытия.
В данном примере показана отличная стабильность при высоких концентрациях CPK в сравнении с другими крахмалами, используемыми в покрытиях. Для измерения стабильности и цвета крахмалы растворяли в горячей воде. Растворимость в холодной воде определяли так, как описано выше.
Раствор CPK с содержанием сухих веществ 50 или 35% очень стабилен при очень низкой вязкости при температуре 50°С в сравнении с другими испытанными компонентами. Кроме раствора CPK, который был очень чист, бесцветен и прозрачен, все растворы были цветом от желтоватого до коричневого.
Таблица 1
Вязкость по Брукфильду (мПаскаль) во времени при температуре 50°С
Время (ч)
СРК
СРК
РХВ
Р35
Р55
50%
35%
декстрин 35%
35%
35%
488
830
195
620
610
1260
220
780
580
1340
220
790
620
1400
215
810
580
1300
270
1210
Цвет (1ч)
<1
<1
Растворимость
> 99,9%
> 99,9%
50%
обработанный
обработанный
в холодной
крахмал
крахмал
воде
РХВ = растворимый в холодной воде декстрин (=C*lcoat производства Cargill). Пример 2А. Реология.
Данный пример иллюстрирует отличные реологические характеристики, которые CPK придает композиции для нанесения покрытия для нанесения пленочного покрытия в качестве единственного связующего, но также в комбинации с СБ латексом. Пример также показывает, что композиция для нанесения покрытия, полученная в соответствии с примером 2 ЕР 060170 В2, не обладает благоприятными реологическими характеристиками для нанесения в устройстве для нанесения пленочного покрытия.
Композиции для нанесения покрытия для нанесения пленочного покрытия получали с применением CPK и испытывали в отношении реологического поведения. По меньшей мере 50% связующего составляет крахмал.
Референтное покрытие 1 (Р1) представляет собой композицию для нанесения покрытия, содержащую 100 частей пигмента, содержащего карбонат кальция, 7,5 частей Perfectacote 45 и 7 частей латекса.
Референтное покрытие 2 (Р2) представляет собой композицию для нанесения покрытия, содержащую 100 частей пигмента каолин (SPS Clay) и 12,5 частей CPK, в соответствии с ЕР 0690170 В2.
Покрытие 1 (П1) согласно настоящему изобретению представляет собой композицию для нанесения покрытия, содержащую 100 частей пигмента, содержащего карбонат кальция, 7,5 частей CPK и 7 частей латекса.
Покрытие 2 (П2) согласно настоящему изобретению представляет собой композицию для нанесения покрытия, содержащую 100 частей пигмента, содержащего карбонат кальция, и 14,5 частей CPK в качестве единственного связующего.
Таблица 2
Композиция для
Содержание
нанесения покрытия
твердых веществ
Hydrocarb 75
78%
100
100
100
Глина SPS
68%
100
Латекс EOC L607
50%
Perfectacote 45
33%
7,5
СРК
50%
12,5
7,5
14,5
Анализ
Сухие твердые вещества
[%]
70,3
9,5
9,5
9,5
9,5
Брукфильд 100 об./мин
мПаскаль
700
4680
360
408
высока для измерения вязкости при сильном сдвиге при вращении со скоростью 1000 об/мин. или капиллярной вязкости (ACAV) при содержании твердых веществ 70,3%, как описано в ЕР0690170В2. Благодаря своей низкой вязкости при высоких концентрациях CPK может применяться для значимого повышения содержания сухих твердых веществ в покрытии. Сравните Р1 с П1, в котором повышение на 3% может быть достигнуто без увеличения реологии при сильном сдвиге. В сочетании со свойствами водоудержания, которые он придает композиции для нанесения покрытия, это делает CPK подходящим для применения в качестве связывающего крахмала в композиции для нанесения покрытия в устройстве для нанесения пленочного покрытия при высоком содержании твердых веществ. Напротив, композиция для нанесения покрытия, содержащая CPK, в соответствии с примером 2 ЕР0690170В2 не подходит для нанесения пленочного покрытия.
В табл. 2 показано, что вязкость при сильном сдвиге референтного покрытия Р2 настолько высока, что вязкость нельзя было измерить ни ротационным вискозиметром (Hercules), ни методом капиллярной вискозиметрии (ACAV). С другой стороны, показано, что композиция для нанесения покрытия с CPK в качестве единственного связующего согласно настоящему изобретению (П2) обладает приемлемыми реологическими свойствами (ACAV <70 мПа) для нанесения пленочного покрытия. Пример 2В. Улучшенное водоудержание для нанесения пленочного покрытия.
Таблица 3
Композиции для нанесения покрытия для нанесения пленочного покрытия
Приме чания
Hydrocarb 75
78%
100
100
100
100
Р35
35%
Р55
35%
СРК
35%
C*lcoat
35%
Styronal DL517
50%
Сухие твердые вещества
[%]
[°С]
Брукфильд 100 об./мин @25°С
[мПаск аль]
660
1240
100
208
Водоудержание
[г/м2]
В табл. 3 показано, что композиция для нанесения покрытия с CPK показывает более слабое водо-удержание (более высокий показатель) в сравнении с другими крахмалами, используемыми в покрытиях, с такими же содержанием крахмала, сухих твердых веществ и температурой, что лучше для нанесения в пленочном прессе.
Пример 3. Бумага с нанесенным покрытием для оценки связывающей способности CPK.
Данный пример показывает, что CPK в качестве связующего может быть нанесен при высоком содержании сухих твердых веществ в увеличивающихся отношениях CPK/латекс при сохранении одной и той же поверхностной прочности. Получали различные композиции для нанесения покрытия (см. табл. 4). Композицию для нанесения покрытия наносили на 80 г/м2 чистоцеллюлозную основную бумагу, полученную от компании Burgo Ardennes, применяя лезвие шаберного типа полученного от компании Dixon устройства для нанесения покрытия при скорости 50 м/мин. Наносили приблизительно 10 г/м2 покрытия. Sterocoll FS добавляли для регулирования вязкости по Брукфильду при необходимости. Бумагу высушивали до содержания влаги 5%. До испытаний бумагу держали при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Как понятно из табл. 4, составы с CPK продемонстрировали большую поверхностную прочность в сравнении с составом с обычным крахмалом с низкой вязкостью (Perfectacote 35).
Пример 4. Применение составов для нанесения покрытия при нанесении пленочного покрытия.
Данный пример показывает, что нанесение композиций для нанесения покрытий согласно настоящему изобретению (П1 и П2 по примеру 2) с помощью операции нанесения пленочного покрытия на бумажную ленту приводит к повышению содержания сухих твердых веществ, повышению способности материала подвергаться обработке и улучшению свойств бумаги в сравнении с референтными композициями для нанесения покрытий Р1 и Р2.
Композиции для нанесения покрытий Р1, Р2, П1, П2 (см. пример 2) наносили на 66 г/м2 тонкую бумагу-основу (Burgo Ardennes), применяя пленочный пресс для нанесения покрытия с заданным размером (Optisizer) со скоростью 1300 м/мин, нанося 13 г/м2/сторона, используя гладкий валик 25 мм. Бумагу сушили до влажности 4%. Образцы бумаги хранили и испытывали при температуре 23°С и относительной влажности 50%. В таблице 5 показана способность подвергаться обработке, а также качество одной бумаги с нанесенным покрытием, полученной с помощью устройства для нанесения пленочного покрытия с заданным размером.
Хотя Р2 можно было получить при высоком содержании твердых веществ, его было необходимо разбавить для придания приемлемой способности материала подвергаться обработке в устройстве для нанесения пленочного покрытия. Таким образом, композицию для нанесения покрытия разбавляли до содержания твердых веществ 61,9% на машине до достижения приемлемого давления валика и возможности нанесения целевой массы покрытия. Однако вследствие низкого содержания твердых веществ покрытие дало сильное пыление.
Пример 5. Типичные составы для нанесения покрытия.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения бумаги с покрытием, включающий этапы:
a) обеспечение пигментированного влажного состава для нанесения покрытия, содержащего воду, от 2 до 20 частей связующего и 100 частей пигмента, причем по меньшей мере 50% связующего составляет сильно разветвленный крахмал (CPK), характеризующийся молекулярной массой от 0,5х105 до 1х106 Да и обладающий степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получают путем обработки клейстеризованного крахмала или производного крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18); причем по меньшей мере 70% пигмента составляет карбонат кальция; и
b) нанесение указанного пигментированного влажного состава для нанесения покрытия на бумагу путем нанесения пленочного покрытия и сушка бумаги с пленочным покрытием.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пигментированный влажный состав для нанесения покрытия наносят со скоростью по меньшей мере 1200 м/мин в количестве по меньшей мере 7 г/м2/сторона методом нанесения пленочного покрытия.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что молекулярная масса CPK составляет от 0,8х105 г/моль до 1,8х105 г/моль, предпочтительно от 1х105 до 1,6х105 г/моль.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что CPK не содержит остатков амилозы.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанный крахмал или производное крахмала выбраны из нативного, немодифицированного и химически модифицированного крахмала, полученного из не содержащих ГМО, а также содержащих ГМО сортов растений, причем предпочтительно крахмал или производное крахмала получен из картофеля, кукурузы, пшеницы, тапиоки, восковидного картофеля, восковидной кукурузы, восковидной тапиоки, предпочтительно картофельный крахмал с высоким содержанием амилозы, кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы и модифицированные крахмалы, включая мальтодекстрины с низким ДЭ и крахмал, обработанный амиломальтазой.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что производные крахмала выбраны из группы, состоящей из продуктов кислотного или ферментного гидролиза крахмала и продуктов химических и физических модификаций крахмала любого типа, причем предпочтительно производное крахмала представляет собой катионный крахмал, окисленный крахмал или фосфатированный крахмал.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что гликоген-ветвящий фермент представляет собой термостойкий гликоген-ветвящий фермент, полученный из мезофильного или термофильного микроорганизма, предпочтительно гликоген-ветвящий фермент Aquifex aeolicus или Rhodothermus obamensis.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что CPK является единственным связующим.
9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что пигментированный влажный состав для нанесения покрытия содержит 100 частей пигмента, от 2 до 20 частей СРК, от 0 до 10 частей другого модифицированного крахмала и от 0 до 8 частей связующего из эмульсионного полимера на основе стирола, причем пигмент представляет собой карбонат кальция.
10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что содержание твердых веществ во влажном составе для нанесения покрытия составляет по меньшей мере 60 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 65 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 70 мас.%.
11. Пигментированная влажная композиция для нанесения покрытия на бумагу, содержащая воду, от 2 до 20 частей связующего и 100 частей пигмента, в которой по меньшей мере 50% связующего составляет сильно разветвленный крахмал (СРК), характеризующийся молекулярной массой от 0,5х105 до 1 х 106 Да и обладающий степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получен путем обработки крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18), и в которой по меньшей мере 70% пигмента составляет карбонат кальция.
12. Композиция для нанесения покрытия по п.11, в которой содержание сухих твердых веществ составляет по меньшей мере 65 мас.%, содержащая по меньшей мере 80 мас.% карбоната кальция в качестве пигмента и модифицированный крахмал в качестве связующего, причем модифицированный крахмал состоит из сильно разветвленного крахмала (CPK).
13. Композиция для нанесения покрытия по п.11 или 12, отличающаяся тем, что молекулярная масса CPK составляет от 0,8х105 до 1,8х105 г/моль, предпочтительно от 1х105 до 1,6х105 г/моль.
14. Композиция для нанесения покрытия по любому из пп.11-13, содержащая 100 частей пигмента, от 2 до 20 частей CPK, от 0 до 10 частей другого модифицированного крахмала и от 0 до 8 частей связующего из эмульсионного полимера на основе стирола, и в которой пигмент представляет собой карбонат кальция.
15. Композиция для нанесения покрытия по любому из пп.11-14, отличающаяся тем, что содержит 100 частей пигмента, от 5 до 20 частей связующего, в котором CPK составляет по меньшей мере 50%, предпочтительно по меньшей мере 60%, более предпочтительно 70% от массы связующего, и в которой указанный пигмент представляет собой карбонат кальция.
16. Бумага с покрытием, содержащая композицию для нанесения покрытия по любому из пп.11-15,
в которой снижено содержание воды или вода удалена.
17. Композиция для нанесения покрытия по любому из пп.11-15 для применения для нанесения пленочного покрытия на бумагу или картон.
18. Применение сильно разветвленного крахмала (CPK), характеризующегося молекулярной массой от 0,5х105 до 1х106 Да и обладающего степенью разветвленности молекул по меньшей мере 6%, который получен путем обработки крахмала или производных крахмала гликоген-ветвящим ферментом (ЕС 2.4.1.18), для повышения эффективности процесса нанесения пленочного покрытия или устройства для нанесения пленочного покрытия.
19. Применение по п.18, где повышение эффективности процесса нанесения пленочного покрытия или устройства для нанесения пленочного покрытия включает уменьшение пыления, уменьшение водо-удержания, повышение прочности поверхности бумаги, повышение яркости бумаги, повышение способности материала подвергаться обработке, повышение скорости фиксации или любую комбинацию.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
028114
- 1 -
028114
- 1 -
028114
- 1 -
028114
- 1 -
028114
- 4 -
028114
- 14 -
028114
- 15 -
|
