DE1567373A1

DE1567373A1 - Klebeverfahren unter Verwendung von konzentriertem Staerkeleim

Info

Publication number: DE1567373A1
Application number: DE19651567373
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Hans Rueggeberg
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1965-09-30
Filing date: 1965-09-30
Publication date: 1971-01-14
Also published as: CH480426A; AT273337B; NL6612428A; GB1143504A; SE329135B; ES331742A1; BE687520A

Description

"Klebeverfahren unter Verwendung von konzentriertem Stärkeleim."

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben von porösen cellulosehaltigen Materialien unter Verwendung eines Leimes auf der Basis von verkleisterter Stärke sowie die Herstellung eines solchen Leimes.

Die Verwendung von Stärkekleistern auf der Basis von nativer Stärke wird oft dadurch beeinträchtigt, daß die Kleister bei Konzentrationen oberhalb von etwa 20 bis 25 % Peststoffgehalt zu viskos werden, während Lösungen von oxidativ oder hydrolytisch abgebauter Stärke höherer Konzentration so 3tark-zum.Nachdicken neigen, daß sie in einen elastischen, nicht mehr fließfähigen Zustand übergehen. In vielen Fällen sind aber Stärkeleime mit einem möglichst geringen Gehalt an Wasser wünschenswert· So kann man zu konzentrierten Leimen dadurch gelangen, daß man eine 25- bis 50#ige Stärkesuspension unter Anwendung starker Rühr- bzw. Scherkräfte und unter Einhaltung einer , bestimmten Verkleisterungstemperatur in einen in bekannter Weise frisch hergestellten Stärkekleister einträgt und verkleistert (DAS 1 06l 710). Aber auch mit diesem Verfahren können die

vorstehend erwähnten Nachteile nicht behoben werden, und man

SLÜ.3/1

AD ORIQiNAL

kann verarbeitbare Stärkekleister mit mehr als 30 % Stärke auch auf diese Weise nicht herstellen.

Weiterhin ist es bekannt, konzentrierten Stärkeklebstoff da-' durch herzustellen, daß man unverkleisterte Stärke in Lösungen von verkleisterter Stärke suspendiert (DBP OGH 76O). Bei diesem Verfahren wird die unverkleisterte Stärke erst am Ort dor KIe-φ buns selbst , also z.B. auf der Papierbahn, durch Anwendung von Hitze verkleistert. Das erwähnte Verfahren viird beispielsweise bei der Wellpappenherstellung verwendet. Es ist aber auf die Verklebung solcher Materialien beschränkt, die die zur Verkleisterung notwendige Temperatureinwirkung aushalten. Auch hierbei können Feststoffkonzentrationen des Klebstoffs von etwa 25 % nicht überschritten werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Ausschaltung der bekannten Nachteile ein Verfahren zum Verkleben ™ von porösen cellulosehaltigen Materialien zu entwickeln, das unter Verwendung von konzentriertem Stärkeleim eine schnell anfassende und materialschonende Verbindung bewirkt.

Diese Aufgabe wurde dadurch /gelöst, daß man

a) eine wässrige Suspension von Stärke und/oder abgebauter Stärke, welche aus etwa 35 bis 65 Gewichts- . teilen Stärke und/oder abgebauter Stärke (berechnet als wasserfreie Stärke) und 65 bis 35 Gewichtsteilen

BADORfGlNAL

009883/1661

V/asser besteht, gegebenenfalls unter Zusatz von die Verlcleisterung erleichternden Chemikalien' in an sich bekannter V/eise durch Erhitzen verkleistert und b) den noch wenigstens 50⁰ C warmen Kleister auf die zu

verklebenden Materialien-aufbringt und diese in üblicher Weise zusammenfügt.

Als Ausgangsmaterial zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich alle nativen Stärkesorten, beispielsweise Kartoffelstärke, Tapiokastärke, Maisstärke, Weizenstärke; vorteilhaft können die genannten Stärken auch in Form ihrer durch Oxidation, thermische "oder hydrolytische Behandlung erhaltenen Abbauprodukte eingesetzt v/erden, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung "dünnkochende Stärke" im Handel sind (vergl. die Zeitschrift "Die Stärke" (1964), Band 16, Hr. 7,. Seite 232). Schließlich sind auch stärke-^; haltige Materialien, wie z.B. Maniokamehl, geeignet, überwiegend kaltwasserlösliche Stärkederivate wie Dextrin und Quellstärke zählen nicht zu den erfindungsgemäß einzusetzenden Stärkeabbauprodukten.

Die Herstellung der Stärkesuspension erfolgt durch Vermischen der genannten Stärkeprodukte mit Wasser im vorstehend angegebenen Verhältnis in mit Mischeinrichtung versehenen Gefäßen oder Knetern, Um ein Absetzen der Stärkesuspension zu verhindern, können Schutzkolloide zugesetzt werden, wie z.B. wasserlösliche Celluloseäther, wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxy-Üthylcellulose oder Alginate. Weiterhin sind für diesen Zweck geeignet verkleisterte' wasserlösliche Stärke oder auch Dextrin. Die zuletzt genannten wasserlöslichen Stärkederivate werden den

BAD ORIGINAL

oben erwähnten Mengen an unverkleisterter Stärke wegen ihrer Uanscrlöslichkeit nicht hinzugerechnet. Ihr Anteil kann aber unter Umstünden relativ hoch sein.

Zur Vermeidung bakterieller Veränderungen können den Stärkesuspcn-, s.ionen gegebenenfalls bekannte Konservierungsmittel zugefügt werden. Weiterhin können den Suspensionen Modifizierungsmittel zugegeben werden, v/elche den fertigen Stärkekleister in seinen Klebeeigenschaften verbessern. So kann die Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit bzw. Wasser durch Melamin- und/oder Harnstoffharz bzw. deren Bildungskomponenten verbessert werden. Eine v/eichmachende Wirkung wird durch mehrwertige Alkohole, wie etwa Glycerin und GIykol, erzielt.

Die wässrigen Stärkesuspensionen werden durch Erwärmen auf Temperaturen zwischen etwa BO und 120° C verkleistert, beispielsweise in Rührgefäßen. Zweckmäßig ist jedoch die Verwendung solcher Apparaturen, die eine kontinuierliche Arbeitsweise gestatten, wie etwa eine Schneckenpresse oder ein mit Schikanen versehenes Rohr. Der Transport der Stärkesuspensionen bzw. des entstandenen Stärkekleisters wird im Extruder durch den Druck der Schnecke und im Fall eines mit Schikanen versehenen Rohres durch Druckluft bewirkt. Der Auftrag des Stärkekleisters auf die zu verklebenden Ilaterialien erfolgt zweckmäßig über eine isolierte und gegebenenfalls beheizte Rohrleitung durch Schlitze und Düsen. Die Auftragsaggregate selbst können mit regelbaren Ventilen ausgestattet werden, wodurch" ein ' intermittierender Leimauftrag ermöglicht wird. Der Stärkekleister ; soll mit etwa 60 bis 95° C auf die au verklebenden Materialien

'AH«Tw1G ^v

009883/1 6 6*1" ' - 5 -

BAD OFUQtNAL

.. aufgebracht werden. Aus diesem Grundo erfolgt der Auftrag zweckmäßig unmittelbar nach der Verkleisterung. Es ist auf Jeden Fall

/dafür zu sorgen, daß nicht durch Abkühlen oder Verdunsten von Uassui nach der Verkleisterung eine unerwünschte Eindickung des Kleisters eintritt.

Gegebenenfalls .kann die Verkleisterung in an sich bekannter V/eise erleichtert werden durch Zugabe von Alkalien oder Salzen wie Calciumchlorid oder Zinkchlorid.

Das erfindungsgemäße Klebeverfahren eignet sich zum Verkleben der verschiedensten cellulosehaltigen Materialien, wie Papier, Pappe, Faservliese und gegebenenfalls Textilien. Die genannten Stoffe können miteinander verklebt werden, aber auch mit anderen, nicht porösen Werkstoffen, wie z.B. Glas oder Metall.

Gegenüber den bekannten Stärkeleimen enthalten die erfindungsgemäßen Stärkeklebstoffe infolge des hohen Peststoffgehaltes nur relativ geringe Mengen an Feuchtigkeit. Somit bleiben die zu verklebenden Materialien trocken, und die Verklebung zieht in sehr kurzer Zeit an. Daher eignet sich das vorliegende Verfahren insbesondere bei der Herstellung von Verklebungen auf schnellaufenden Maschinen,d.h., das erfindungsgemäße Verfahren gestattet auf an sich bekannten Maachinen eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit. Es kann also vorteilhaft eingesetzt werden bei der Herstellung von Beuteln, Faltschachteln, Papiersäcken, bei der Wicklung von Hülsen und Behältern sowie bei der maschinellen Etikettierung. Schließlich ist das erfindungs- ■ ' gemäße Verfahren geeignet zur Herstellung von Wellpappenverklebun-

gen. . ··

BAD OFtIQINAt Beispiel 1:

In einem Kneter wurden 5 kg einer thermisch abgebauten Kartoffelstärke mit 4 kg kaltem Wasser zu einem zähflüssigen Teig verarbeitet. Dieser Teig wurde in eine Schneckenpresse mit aufgesetztem Druckbehälter eingefüllt und unter einen Preßluftdruck von 1,5 atü gesetzt. Die in der Schneckenpresse vorhandene regelbare elektrische Heizung wurde so eingestellt, daß das Material

P kurz vor dem Austritt aus der Presse eine Temperatur von 100 C erreichte. Aus einer mit H Löchern von je 1 mm Durchmesser versehenen Düse, die über ein kurzes isoliertes Zwischenstück mit der Austrittsöffnung der Schneckenpresse verbunden war, trat ein' homogener dünnfließender Leim aus, der auf eine laufende Papierbahn aufgetragen wurde. Diese beleimte Papierbahn wurde unmittelbar danach mit einer zweiten nicht beleimten Papierbahn zusammengeführt und während kurzer Zeit zusammengedrückt. Nach etwa 4 Sekunden hafteten die Bahnen bereits aufeinander, nach 35 Sekunden

b war eine verfilzte Klebung entstanden.

Beispiel 2:

In einem Kneter wurden 2 kg einer oxidativ abgebauten Maisstärke und 4 kg eines dünnkochenden Gelbdextrins mit 2 kg kaltem Wasser ι zu einem zähfließenden Brei verarbeitet. Der Brei wurde aus einen| Druckbehälter über eine kurze Zuleitung einem elektrisch beheizten Rohr von 12 mm Durchmesser unter einem Preßluftdruck von . 3 atü zugeführt. Das Rohr war mit einem zentral gelegenen. 8 nun

- 7 -BAD ORIGINAL*

dicken mit spiralförmig angeordneten Nocken besetzten festsitzenden Stab versehen. Mittels regelbarer elektrischer Mantelheizung wurde das Rohr so erwärmt, daß der Inhalt auf 90° C erhitzt wurde und mit ca. 80° C an der yprderen öffnung austrat. Wie in-Beispiel 1 wurde der heiße Leim auf eine laufende Papierbahn aufgebracht. In diesem Falle mußte das Zusammenführen der Papierbahnen sehr schnell vor sieh gehen, d.h. mit hoher Geschwindigkeit gefahren werden, da sonst die hochkonzentrierte Leimlösung zu früh erstarrte. Nach etwa 15 Sekunden war die Klebung bereits verfilzt. ·

Beispiel 3»

2,2 kg native Tapiokastärke und 30 g Carboxymethylcellulose wurden mit 3 kg kaltem Wasser so lange verknetet, bis die Carboxymethylcellulose gelöst und eine sämigfließende Suspension entstanden war. Diese wurde in der in Beispiel 2 beschriebenen Weise verkleistert und auf eine Papierbahn aufgetragen. Nach etwa 20 Sekunden hafteten die Papierbahnen aufeinander, und nach etwa 2 Minuten war eine verfilzte Klebung eingetreten.

Beispiel ¹J;

4 kg einer durch Säurebehandlung abgebauten Kartoffelstärke und 500 g eines Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensats wurden mit 4 kg kaltem Wasser zu einer, homogenen Masse verarbeitet, deren pH-Wert auf 5,5 eingestellt wurde. Bei der Verarbeitung entsprechend Bei-

0 0 9 8 8 3 / f 6'^V' ^;
BAD ORlOJNAL

spiel 1 wurden bei Verwendung naßfesten Natronkraftpapieres Verklebungen 'erzielt, die nach 4 Tagen so fest war, daß nach 24-stun· diger Wasserlageruhg nur noch Trennung unter Faserausriß möglich war.

Beispiel 5·

3 kg Maniokamehl und 1 kg thermisch abgebaute Maisstärke wurden mit 5 kg kaltem Wasser zu einer pastigfließenden Suspension verknetet. Die Verkleisterung wurde analog Beispiel 2 vorgenommen und der dickfließende, etwa 75° C heiße Leim auf eine Papier- bahn aufgetragen. Nach einer Andruckzeit von 10 Sekunden hafteten die Papierbahnen bereits gut aufeinander, und nach etwa 30 Sekunden war eine verfilzte Klebung eingetreten.

009883/1661 BAD

Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zum Verkleben von porösen cellulosehaltigen Materialien unter Verwendung von konzentriertem Stärkeleim, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) eine wässrige Suspension von Stärke und/Oder abgebauter Stärke, welche aus etwa 35 bis 65 Gewichtsteilen Stärke und/oder abgebauter Stärke (berechnet als wasserfreie Stärke) und 65 bis 35 Gewichtsteilen V/asser besteht, gegebenenfalls unter Zusatz von die Verkleisterung erleichternden Chemikalien in an sich bekannter Weise durch Erhitzen verkleistert und b) den noch wenigstens 50° C warmen Kleister auf die zu verklebenden Materialien aufbringt und diese in üblicher Weise zusammenfügt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß man die Verkleisterung bei Temperaturen zwischen 80 und 120° C durchführt und den Stärkekleister mit einer Temperatur, von etwa 60 bis 95° C auf die zu verklebenden Materialien aufbringt.

3) Verfahren nach Anspruch l.ünd 2, dadurch gekennzeichnet, daß man der zu verkleisternden Suspension die Klebeelgen- schaften des Leimes verbessernde Stoffe zusetzt.

4) Verfahren nach Anspruch 1— 3* dadurch gekennzeichnet, daß man der Stärkesuspension Schutzkolloide zusetzt.

■ ·· ■

- 1.0 -

* . 009803/1081

} ORtOiNAt ^Λ_Γ;;

- ίο -

5) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verkleisterunc -kontinuierlich in einer Schneckenpresse oder in einem mit Schikanen versehenen Rohr vornimmt.

II E IJ K E L S C I E . GmbH. i.V. ä ppa.

(Dr. IJkQeI) (Dr. Haas)

009883/1661
BAD ORIGINAL