DE1184290B

DE1184290B - Verfahren zur Herstellung eines Staerkebindemittels

Info

Publication number: DE1184290B
Application number: DEC28027A
Authority: DE
Inventors: Robert Wm Satterthwaite
Original assignee: Unilever Bestfoods North America
Current assignee: Unilever Bestfoods North America
Priority date: 1961-09-28
Filing date: 1962-09-26
Publication date: 1964-12-23
Also published as: GB971665A; US3234037A; NL283684A; FR1335340A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C131

Deutsche Kl.: 89k-5

Nummer: 1184 290

Aktenzeichen: C 28027IV a/89 k

Anmeldetag: 26. September 1962

Auslegetag: 23. Dezember 1964

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines verbesserten Stärkebindemittels. Insbesondere bezieht sie sich auf die Herstellung eines Stärkebindemittels, welches aus einer dickkochenden Stärke und einem nichtionisierten Ester einer Fettsäure mit einem mehrwertigen Alkohol besteht.

Das Stärkebindemittel gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt, wenn es gelatiniert ist, eine größere Viskosität und eine größere Viskositätsstabilität als andere Stärken und eignet sich daher besonders zur Verwendung in der Herstellung von akustischen Verschalungsziegeln und anderen Ziegelprodukten, hergestellt aus einer Mischung von Wasser, Gips, Mineralwolle und anderen Zusätzen. Stärke und Stärkeprodukte werden seit langen Jahren als Klebemittel zum Verbinden der verschiedenen Bestandteile des Ziegels zwecks Bildung einer plastischen Masse benutzt. Die sich ergebende plastische Masse wird dann zu einer Platte geformt, danach geschnitten, in einem Ofen getrocknet und für den Verkauf behandelt.

Die Stärkeprodukte, die im allgemeinen als Bindemittel in dem Ziegelherstellungsverfahren benutzt werden, sind sogenannte dickkochende Stärken, d. h. unmodifizierte Stärken, die direkt aus dem Naßmahlprozeß erhalten werden. Diese Stärken sind billig und besitzen hinreichende Klebeeigenschaften, um in der Ziegelindustrie nützlich zu sein. Übermäßig dickkochende Stärken wurden aus den dickkochenden Stärken, z. B. durch chemische Umsetzung, hergestellt. Solche Produkte bilden, wenn sie gekocht werden, schwerere Pasten als jene von unbehandelten Stärken. Diese übermäßig dickkochenden Stärken besitzen auch die Fähigkeit, mehr Wasser als unmpdifizierte Stärken zu absorbieren und zurückzuhalten. Wenn Pasten dieser Produkte mit der Ziegelmasse gemischt werden, erhöhen sie wegen dieser Eigenschaften die Feuchtigkeitsfestigkeit und setzen die Zeit, die für ein Trocknen der Ziegel notwendig ist, herab. '

Dieses Herstellungsverfahren unter Verwendung" r von herkömmlichen dickkochenden. Stärken und übermäßig dickkochenden Stärken als Bindemittel ist jedoch zeitverbrauchend und teuer wegen des hohen Anfalles an teilweise getrockneten Ziegeln, welche nach dem üblichen Trockenverfahren erhalten werden und welche einer nochmaligen Trocknung unterworfen werden müssen.

Es wurde nunmehr ein Verfahren gefunden, um diese Nachteile auszuschalten und um die Eigenschäften der sich ergebenden Ziegel zu verbessern, das darin besteht, daß der Ziegelmischung eine Zu-Verf ahren zur Herstellung eines
Stärkebindemittels

Anmelder:

Corn Products Company, New York, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. van der Werth, Patentanwalt,

Hamburg-Harburg, Wilstorf er Str. 32

Als Erfinder benannt:

Robert Wm. Satterthwaite, Brookfield, JIl.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 28. September 1961

sammensetzung, bestehend aus einer übermäßig dickkochenden Stärke und einem nichtionisierten Ester einer Fettsäure mit einem mehrwertigen Alkohol zugesetzt wird. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird hergestellt, indem zuerst eine Stärke in bekannter Weise in einem wäßrigen System bei einer Temperatur unterhalb ihrer Gelatinierungstemperatur behandelt wird, um die Tendenz der Stärkekörnchen zum Quellen bei Erhitzung in einem wäßrigen Medium herabzusetzen. Dann wird der Ester zugegeben und das sich ergebende Produkt wird abfiltriert, gewaschen und in herkömmlicher Weise getrocknet. Die Zugabe der Zusammensetzung zu der Ziegelmischung führt zu einer Herabsetzung der Trocknungszeit und einer starken Herabsetzung der erzeugten Menge von feuchten Ziegeln, so daß die Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit der Herstellung wegen der schnelleren Trocknungszeit der Ziegel und der Ausschaltung von schlechten Ziegeln, welche eine nochmalige Behandlung erfordern, erhöht werden. Außerdem zeigt der fertige Ziegel eine erhöhte Feuchtfestigkeit, eine erhöhte Dichte und eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Verwerfen oder Absacken.

Jede übermäßig dickkochende Stärke kann in der Zusammensetzung verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Stärke eine Scott-Viskosität von zumindest 60 Sekunden auf der Basis von 11 g Stärke besitzt. Die übermäßig dickkochende Stärke, welche in der Zusammensetzung verwendet wird, kann durch Behandlung von Maisstärke in wäßriger Aufschlämmung oder in trockenem Zustand mit Halogen, halo-

409 759/258

genierten Verbindungen oder anderen ähnlichen Reagenzien hergestellt werden. Die Vergrößerung des offenbaren Körpers der Stärke beim Kochen in Wasser kann leicht durch den Scott-Viskositätstest gemessen werden. Ein anderes Verfahren zur Herstellung einer übermäßig dickkochenden Stärke ist die Behandlung der Stärke in einer wäßrigen Alkaliaufschlämmung mit Reagenzien, wie Epichlorhydrin, Phosphoroxychlorid, Cyanurchlorid, Trinatriummetaphosphat und Formaldehyd od. a., welche eine Vernetzung der Stärkemoleküle bewirken. Irgendeines dieser Verfahren kann zur Herstellung eines Stärkeproduktes verwendet werden, welches von mindestens zwei- bis mehr als zehnmal die Viskosität der ursprünglichen unmodifizierten Stärke besitzt, gemessen nach dem Scott-Test.

Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung einer übermäßig dickkochenden Stärke besteht darin, daß eine Stärkeaufschlämmung hergestellt wird, welche eine Dichte von 20 bis 22 Be bei 15,6° C besitzt, und daß der pH-Wert mit verdünnter Chlorwasserstoffsäure auf 3,6 bis 3,7 eingestellt wird. Natriumhypochlorit wird zu der wäßrigen Aufschlämmung zugesetzt, um 0,5% verfügbares Chlor zu liefern, berechnet auf Stärke-Trockenbasis, und der pH-Wert wird während 1 bis IV2 Stunden bei 3,6 bis 3,7 gehalten. Eine wäßrige Lösung von Natriumbisulfit (0,15% berechnet auf Stärke-Trockenbasis) wird zugegeben, und die Aufschlämmung wird auf einen pH-Wert von 5,0 mit 15° Be mit Natriumcarbonatlösung eingestellt. Die sich ergebende Aufschlämmung wird filtriert, und das Produkt wird gewaschen und auf 10 bis 12% Feuchtigkeit getrocknet. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Maisstärke beschränkt und kann ebenso mit Tapioka-, Kartoffel- oder anderen im Handel erhältlichen Stärken durchgeführt werden.

Der nichtionisierte Ester einer Fettsäure mit einem mehrwertigen Alkohol wird zu der übermäßig dickkochenden Stärke in Mengen zwischen 0,1 und l°/o, berechnet auf Stärke-Trockenbasis, zugesetzt; vorzugsweise sollen etwa 0,5% des Esters in der Zusammensetzung vorliegen. Der Ester kann während der Herstellung der übermäßig dickkochenden Stärke durch direkte Zugabe zu der Aufschlämmung während der Behandlung der Stärke zugegeben werden_s oder er kann zu der Aufschlämmung des Stärkeproduktes nach der Behandlung, aber vor dem Waschen des Stärkeproduktes zugesetzt werden, oder nachdem die Stärke getrocknet worden ist. Der Ester kann auch zu dem Stärkeprodukt zugegeben werden, nachdem die Stärke vollständig behandelt worden ist, oder der Ester kann zu der Ziegelmischung zugegeben werden, in welcher das Stärkeprodukt verwendet werden soll.

Von den erfindungsgemäß zu verwendenden nichtionisierten Estern einer Fettsäure mit einem mehrwertigen Alkohol werden vorzugsweise Laurinsäure, Stearinsäure- oder Palmitinsäureester von Diglykol verwendet. Vorzugsweise wird die flüssige Form solcher Produkte verwendet, aber die sogenannten wachsartigen Produkte mit etwa 2 bis über 100 Äthylenbindungen können ebenfalls Anwendung finden.

Ein Vergleich von einigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Stärkezusammensetzungen mit den Eigenschaften von übermäßig dickkochender Stärke und dickkochender Stärke ist in Tabelle I wiedergegeben.

Die folgende Methode wurde zur Bestimmung der Viskositätsstabilität der in Tabelle I beschriebenen Produkte verwendet. 55 g Stärke wurden in Wasser auf geschlämmt, welches 7 g Borsäure enthielt, und das Gesamtgewicht wurde auf 1000 g eingestellt. Die Aufschlämmung wurde gerührt und auf 93° C in einem »Corn-Industry-Viskosimeter« erhitzt. Die Viskosität (in Gramm Zentimetern) wurde zu verschiedenen Zeitabständen aufgezeichnet, wobei die Temperatur konstant gehalten wurde. Die Ergebnisse sin in Tabelle II zusammengefaßt.

Tabelle I

Übermäßig dickkochende Maisstärke-Ester-Zusammensetzung Übermäßig

dickkochende

Maisstärke

Dickkochende
Maisstärke

Form

Farbe

Geruch

Mikroskopisch

Scott-Viskosität

pH

CCl₄ Extrahierbares, % ..

Quellvermögen

Lösliches °/o Durchschnitt

Stärke-Puder

weiß

kern fremder

Ungelatinierte

Maisstärkekörnchen

11g —70 Sekunden

5,0 bis 6,0

0,5

12 bis 22

Stärke-Puder

weiß

kein fremder

Ungelatinierte

Maisstärkekörnchen

11g — 65 Sekunden

5,0 bis 6,0

0,0

11 bis 12
30

Stärke-Puder

weiß

kern fremder

Ungelatinierte

Maisstärkekörndhen

12 g — 70 Sekunden

4,7 bis 5,1

0,0
11,0
45

	Tabelle Π Viskosität in Gramm Zentimetern	Übermäßig dick kochende Stärke-Ester- Zusammensetzung	Übermäßig dickkochende Stärke	Dickkochende Stärke
		160 205	130 160	150 144
Erhitzungszeit 10 Minuten		184	140	120
15 Minuten		10	13	20
30 Minuten
% Verlust an Viskosität vom	Maximum-...

Die obigen Ereignisse zeigen, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung, die den Ester enthält, nicht nur eine größere Viskosität, sondern auch eine relativ größere Viskositätsstabilität bei längerem Kochen aufweist als die dickkochenden Stärken, welche keinen Ester enthalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Erfindung so durchgeführt, daß etwa 0,55% (berechnet auf Stärke) eines nichtionischen Esters einer Fettsäure mit einem mehrwertigen Alkohol, wie z. B. Diäthylenglykolmonolaurat, durch Sprühen auf eine übermäßig dickkochende Stärke in Trockenform damit gemischt wird. Die sich ergebende Mischung wird zu einer Ziegelmischung zugegeben, welche aus Wasser, Gips, Borsäure und Paraffinwachs besteht,

10 und auf 93° C erhitzt. Die Mischung wird mit Wasser verdünnt und gekühlt und sodann wird die Mineralwolle zugesetzt, die Mischung wird vermengt und zu Platten geformt. Der Ziegel wird dann in Abschnitte geschnitten, in einem Ofen getrocknet, gekühlt, geschnitten und für den Verkauf behandelt. Die vorstehende Verfahrensweise wurde angewendet mit der Ausnahme, daß die Menge an Diäthylenglykolmonolaurat verändert wurde. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle DI zusammengefaßt und zeigen, daß die Zugabe von 0,5% Diäthylenglykolmonolaurat die Trocknungszeit des Ziegels herabsetzte und kein, nasser Ziegel hergestellt wurde, wodurch die Notwendigkeit eines nochmaligen Trocknens ausgeschaltet wurde.

Tabelle EU

Stärketyp

Diäthylenglykolmonolaurat, %
Ziegeltrocknungszeit, Minuten
Feuchtigkeit im Ziegel, %

kein

17,625

30 bis 0,25

17,625

14 bis 25

0,5

17,5
kein

1,0

17,5
kein

kein

17,625

81 bis 100

0,5

17,5
kein

Stärketyp I ist eine übermäßig dickkochende Stärke, die gemäß der bevorzugten Ausführungsform, wie sie im vorstehenden wiedergegeben wurde, hergestellt wurde.

Stärketyp II ist eine übermäßig dickkochende Stärke, die gemäß der Verfahren, welches in der vorliegenden Beschreibung angegeben wurde, hergestellt wurde mit der Ausnahme, daß Formaldehyd als Vernetzungsmittel an Stelle von Natriumhypochlorit verwendet wurde.

Im wesentlichen dieselben Ergebnisse werden erhalten, wenn andere Fettsäureester anstatt des Diäthylenglykolmonolaurats verwendet werden. PoIyoxyäthylenmonostearat, Glycerinmonostearat und Sorbitanmonostearat ergeben im wesentlichen dieselben Resultate wie Diätiiylenglykolmonolaurat.

Zusätzlich zu der hohen Viskosität und der verbesserten Viskositätsstabilität besitzt das erfindungsgemäß hergestellte Stärkebindemittel verbesserte Filmbildungseigenschaften, bessere Bindeeigenschaften und ist weniger löslich, wenn es in einem wäßrigen System gekocht wird, als herkömmliche Stärken.

Bei Benutzung zur Ziegelherstellung verbessert die erfindungsgemäß hergestellte Stärkezusammensetzung die Feuchtziegeleigenschaften, erhöht die Naßfestigkeit und Dichte der Ziegel und erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen Einfallen oder Verwerfen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Stärkebindemittels, dadurch gekennzeichnet, daß eine dickkochende Stärke, wie Mais-, Kartoffel- oder Tapiokastärke, mit einem nichtionisierten Ester einer Fettsäure mit einem mehrwertigen Alkohol vermischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dickkochende Stärke eine solche mit einer Scott-Viskosität von mindestens 60 Sekunden auf der Basis von 11 g Stärke verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fettsäureester Diäthylenglykolmonolaurat verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fettsäureester verwendet wird, welcher eine Fettsäure mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fettsäureester verwendet wird, dessen Fettsäure in Mengen zwischen 0,1 bis 1%, berechnet auf Stärke-Trockenbasis, anwesend ist