DE2336052C3 - Protein-Kaltleim und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Protein-Kaltleim und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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- C09H—PREPARATION OF GLUE OR GELATINE
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- C09J189/00—Adhesives based on proteins; Adhesives based on derivatives thereof
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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 28 10 657 und 28 94 847 beschriebenen Sojaproteiii-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 Kaltleimkomponenlen 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-Patentschrift 28 94 847 enthält deshalb als einzige alkalische
Komponente Natronwasserglas mit einem Na2OZSiCh-Verhältnis von 14 bis 4,0. Natriummetasilicat mit einem
Na2O/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 Schurvnelrasens
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.
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
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
•to 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.
so Als Alkalisicate kommen Natrium- end Kaliumortho-,
-sesqui- und -metasilicate in Betracht, bei denen das Verhältnis Alkalioxid/SiOj I : 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 IO 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
44 kg Silicon-Antischaummittel
2,25 kg Netzmittel auf der Basis von äthoxyliertem
Alkylphenol
9 kg Athylenglykol 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 ι ο 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 iO 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^%igen Borsäurjlösung zu und verdünnt mit soviel
Wasser, daß der Leim etwa 9 Ge\v,-% 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 Ya. ■ s und
eignete sich gut zur Herstellung von Mehriagen-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 ρH-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 (4)
1. Protein-Kaltleim auf der Basis eines nichthydrolysierten 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/SiOr
Verhältnis gleich oder größer als 1 :1 sowie (c) 0,2
bis 1 Gew.-% Bariummetaborat und gegebenenfalls (d) bis zu 30 Gew.-% 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.-% nichihydrolisiertes Pflanzenprotein mit (b) 1 bis 4 Gew.-% eines
Alkalisilicate mit einem Base/SiC>2-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 Gcw.-% 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.-% Leim weichmacher sowie bis zu 10 Gew.-% 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
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