DE2336052B2

DE2336052B2 - Protein-Kaltleim und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2336052B2
Application number: DE2336052A
Authority: DE
Inventors: Ronald W. Florissant Mo. Long
Original assignee: Ralston Purina Co
Current assignee: Nestle Purina PetCare Co
Priority date: 1972-07-14
Filing date: 1973-07-16
Publication date: 1981-05-07
Also published as: FR2193075A1; DE2365952B1; CA990454A; DE2336052A1; FR2193075B1; DE2365952C2; DE2336052C3; IT989903B; US3844805A; GB1428721A

Description

Kaltleime bieten gegenüber Warmleimen den Vorteil, daß bei ihrer Verwendung keine Einrichtungen zum Erwärmen erforderlich sind und daß sie sich leichter herstellen und anwenden lassen. Typische Kaltleime sind beispielsweise die in den US-Patentschriften 06 320 und 32 06 321 beschriebenen schwefelkohlenstoffhaltigen Kaltleime sowie die in den US-Patentschriften 2810 657 und 28 94 847 beschriebenen Sojaprotein-Kaltleime. Die aus den beiden letztgenannten Patentschriften bekannten Protein-Kaltleime müssen einen verhältnismäßig hohen pH-Wert haben, damit sie ein ausreichend hohes Klebevermögen entwickeln. Dieser hohe pH-Wert, obwohl notwendig, bietet jedoch auch Nachteile. Das Protein wird hydrolysiert, und der Leim verliert dadurch sein Klebevermögen. Außerdem neigen Kaltleimkomponenten mit hohem pH-Wert dazu, das Protein in eine halbfeste Masse überzuführen, die als Leim nicht mehr brauchbar ist. Stark alkalische Stoffe, wie Alkali- und Erdalkalioxide, beeinträchtigen die Netzeigenschaften des Proteins und versuchen die Bildung von Klumpen sowie eine unvollständige Dispersion des Proteins bei der Herstellung des Kaltleims. Der Protein-Kaltleim nach der US-Patentschrifi 28 94 847 enthält deshalb als einzige alkalische Komponente Natronwasserglas mit einem Na2O/SiC>2-Verhältnis von 1,5 bis 4,G. Natriummetasilicat mit einem NajO/SiO₂-Verhältnis von 1:1 wird bereits als zu alkalisch und wegen seiner hydrolysierenden Wirkung auf das Protein als nicht brauchbar bezeichnet

Die bekannten Protein-Kaltleime sollen eine Gebrauchsdauer von einem Tag bis zu mehreren Wochen haben; tatsächlich ist ihre Haltbarkeit jedoch sehr

ίο beschränkt. Nach der Herstellung tritt vielfach alsbald eine Erhöhung der Viskosität bis zum Gelieren ein, wodurch die Verwendung erschwert oder unmöglich wird, gefolgt von einer Verflüssigung durch Hydrolyse des Proteins mit Abnahme der Klebkraft. Diese ist nicht nur durch eine alkalische Hydrolyse, sondern auch durch eine Zersetzung des Proteins durch Mikroorganismen, Bakterien wie Schimmelpilzen, bedingt. Der Leim verfärbt sich, zeigt oft die Bildung eines Schimmelrasens und nimmt einen unangenehmen Geruch an. Ein Kaltleim dieser Art ist deshalb höchstens 24 Stunden halt- und verwendbar.

Es stellte sich somit die Aufgabe, einen Protein-Kaltleim zur Verfügung zu stellen, in dem die Feststoffe gleichmäßig und homogen dispergiert sind, der nicht geliert, keine Hydrolyse erleidet und gegen den Verderb durch Mikroorganismen beständig ist. Ferner war ein Verfahren zum Herstellen dieses Protein-Kaltleims anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 3 gekennzeichneten Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 4 angegeben.

Der Protein-Kaltleim gemäß der Erfindung hat einen ausreichend hohen pH-Wert zur Entwicklung der vollen

)5 Klebkraft des Proteins; ein Gelieren des Leims wird jedoch vermieden. Das Protein ist gleichmäßig und homogen dispergiert, so daß der Leim die gewünschten Viskositäts- und Fließeigenschaften hat. Durch seinen Gehalt an Bariummetaborat ist der Leim gegen den Verderb durch Mikroorganismen geschützt Die HaIt- und Brauchbarkeit des Leimes, ausgedrückt durch die »Topfzeit«, beträgt 48 Stunden bis 25 Tage.

Der Leim eignet sich besonders für die Herstellung von Schichtpapieren und Schichtpappen aus mehreren Lagen und für die Herstellung rohr- und kegelförmiger Artikel aus Papier und Pappe. Er läßt sich auch auf schnellaufenden automatischen Leim- oder Verklebungsmaschinen verwenden und ergibt Klebverbindungen, die dicht, bruchfest und wasserbeständig sind.

Als Alkalisicate kommen Natrium- und Kaliumortho-, -sesqui- und -metasilicate in Betracht, bei denen das Verhältnis Alkalioxid/SiO2 1 :1 oder mehr beträgt. Die Feststoffkomponenten können zunächst gemischt und dann in Wasser dispergiert werden. Zur Erleichterung der Verarbeitung kann man der Mischung bis zu 10 Gew.-% Netzmittel, Antischaummittel und Staubbindungsmittel zusetzen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zunächst eine Vormischung aus folgenden Komponenten hergestellt:

45 kg Natriumorthosilicat
18 kg Bariummetaborat
10,25 kg Talkum
o5 4,5 kg Silicon-Antischaummittel

2,25 kg Netzmittel auf der Basis von äthoxyliertem

Alkylphenol
9 kg Äthylenglvkol als Staubbindungsmittel

Diese Komponenten werden in einem Bandmischer zu einer gleichmäßigen Mischung vermischt. Das Äthylenglykol verhindert ein Stauben des Gemisches und Reizwirkungen durch Staub. Das Netz- und das Antischaummittel unterstützen das Dispergieren der Leimkomponenten durch Verbesserung der Benetzbarkeit des Proteins.

Die Vormischung kann nun mit einer wäßrigen Aufschlämmung des Protein-Leimgrundstoffs gemischt werden. Dies kann durch Zusatz der trockenen Vormischung oder einer Dispersion der Vormischung in Wasser zu der Aufschlämmung des Protein-Leimgrundstoffs geschehen. Der mit einer Dispersion der Vormischung hergestellte Leim kann ein etwas besseres Aussehen als der mit der trockenen Vormischung bereitete Leim haben. Das Verhältnis von Vormischung zu Protein beträgt am besten etwa 1 :3, wobei ein Anteil der Vormischung an den Gesamtfeststoffbestandteilen von 10 bis 25 Gew.-% typisch ist In einer typischen Ausführungsform enthält die wäßrige Leimdispersion 12 bis 16 Gew.-% Feststoffbestandteile und 84 bis 87,5 Gew.-% Wasser.

Am besten werden Vormischung und Proteingrundstoff getrennt mit dem Wasser gemischt. So kann man beispielsweise 22,5 kg nichthydrolysiertes Sojaprotein, das 0,227 kg Isooctylalkohol als Netzmittel enthält, zu 135 kg Wasser geben und die Komponenten durch Rühren vermischen. Danach setzt man 4,5 kg der Vormischung zu und vermischt sie ebenfalls. Hierbei steigt der pH-Wert des Gemischs im Laufe von 5 bis 10 Minuten auf 12,0 bis 13,0. Nun setzt man 9 kg einer 37,5%igen Borsäurelösung zu und verdünnt mit soviel

Wasser, daß der Leim etwa 9 Gew.-% Protein und etwa 14 Gew.-% Gesamtfeststoffe enthält Durch den Zusatz der Borsäure wird die Mischung auf einen pH-Wert von etwa 9 zurückgepuffert (ein pH-Wert von 9 bis 11,5 ist zufriedenstellend). Ein derart hergestellter Leim wurde auf den Verderb durch Mikroorganismen getestet und erwies sich bei einer Lagerung von 25 Tagen als beständig. Der Leim gelierte nicht und hydropolysierte nicht. Er hatte eine Viskosität von etwa 0,2 Pa · s und eignete sich gut zur Herstellung von Mehrlagen-Schichtpapier auf einer Konusaufrollmaschine. Er ergab eine gute Verklebung der Papierlagen, Wasserbeständigkeit der Klebverbindung und gute Druckfestigkeit

Die überraschend lange Topfzeit des Leims und seine Beständigkeit gegen den Verderb durch Mikroorganismen ist auf die kombinierte Wirkung des alkalisierenden Mittels und des konservierenden Bariummetaborats zurückzuführen. Die alkalische Komponente erhöht den pH-Wert so weit, daß das Protein dispergiert wird und gute Klebeigenschaften entwickelt werden. Zugleich werden zunächst vorhandene Mikroorganismen weitgehend abgetötet, so daß ihre Anzahl vermindert wird. Danach wird der pH-Wert durch den zugesetzten Puffer auf eine Höhe zurückgeführt, bei der der Leim nicht geliert und nicht hydrolysiert. Bei diesem pH-Wert würde der Leim allerdings das Wachstum von Mikroorganismen fördern. Dies wird jedoch durch das in dem Leim vorhandene Bariummetaborat verhindert Die Kombination der alkalisierenden und konservierenden Komponenten führt daher zu einer langen Gebrauchsdauer des Leims.

Claims

Patentansprüche:

1. Protein-Kaltleim auf der Basis eines nichthydro- !ysierten Pflanzenproteins, Wasser und einem Alkalisilicate dadurch gekennzeichnet, daß er besteht aus einer wäßrigen Mischung (a) 12—15 Gew.-% eines nichthydrolysierten Pflanzenproteins, (b) bis 4 Gew.-% Alkalisilicat mit einem Base/SiO2-Verhältnis gleich oder größer als 1 :1 sowie (c) 0,2 bis 1 Gew.-% Bariummetaborat und gegebenenfalls (d) bis zu 30 Gew.-°/o Weichmacher sowie bis zu 10 Gew.-% Netzmittel, Antischaummittel und Staubbindungsmittel, jeweils bezogen auf (b) und (c), und auf einem pH-Wert von 9 bis 11,5 abgepuffert ist.

2. Protein-Kaltleim nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmacher Talkum enthalten ist

3. Verfahren zum Herstellen eines Protein-Kaltleims nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) 12 bis 15 Gew.-% nichthydrolisiertes Pflanzenprotein mit (b) 1 bis 4 Gew.-% eines Alkalisilicats mit einem Base/SiO2-Verhältnis gleich oder größer als 1:1 sowie (c) 0,2 bis 1 Gew.-% Bariummetaborat und 80 bis 87,5 Gew.-% Wasser sowie gegebenenfalls (d) bis zu 30 Gew.-% Weichmacher sowie bis zu 10 Gew.-% Netzmittel, Antischaummittel und Staubbindungsmittel, jeweils bezogen auf (b) und (c), mischt und den pH-Wert der Mischung durch Zusatz eines Puffers auf 9 bis 11,5 einstellt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem Alkalisilicat und Bariummetaborat zunächst eine Vormischung herstellt, die zu 45 bis 75 Gew.-% aus dem Alkalisilicat besteht und die noch bis zu 30 Gew.-% Leimweichmacher sowie bis zu 10 Gew.-°/o Netzmittel, Antischaummittel und Staubbindungsmittel enthalten kann, daß man diese Vormischung in einer Menge von 10 bis 25 Gew.-% der Gesamtfeststoffbestandteile mit der Leimgrundmasse vermischt und die Mischung auf einen pH-Wert von 9 bis 11,5 puffert.