DE2365952C2

DE2365952C2 - Dispergierendes und konservierendes Mittel für Protein-Kaltleime

Info

Publication number: DE2365952C2
Application number: DE2365952A
Authority: DE
Inventors: Ronald W. Florissant Mo. Long (V.St.A.)
Original assignee: Ralston Purina Co
Current assignee: Nestle Purina PetCare Co
Priority date: 1972-07-14
Filing date: 1973-07-16
Publication date: 1980-11-27
Also published as: CA990454A; IT989903B; DE2336052B2; GB1428721A; DE2365952B1; FR2193075B1; DE2336052A1; DE2336052C3; US3844805A; FR2193075A1

Description

Protein-Kaltleime sind bereits für industrielle Zwecke als Klebstoffe verwendet worden. Kaltleimkleber bieten gegenüber Warmleimen viele Vorteile: es sind keine Investitionen für Erhitzungsausrüstungen erforderlich und sie sind leichter herzustellen. Typische Kaltleimkleber sind die in den amerikanischen Patentschriften 3206320 und 3206 321 beschriebenen Schwefelkohlenstoff-Kleber sowie die in den amerikanischen Patentschriften 2810657 und 28y4847 beschriebenen Sojaproteinkleber. Protein-Kaltleimkleber der in den vorgenannten Patentschriften beschriebenen Art erfordern eine Behandlung bei hohem pH-Wert, um dem Leim hinreichende Bindeeigenschaften zu erteilen.

Diese pH-Behandlung, so notwendig sie ist, führt zu einer Reihe von Problemen und Eigenschaften, die überwunden bzw. aufeinander abgestimmt werden müssen. Beispielsweise hydrolisiert die Behandlung mit hohem pH-Wert das Protein und setzt die Bindeeigenschaften des Leims herab. Einen hohen pH-Wert erzeugende Reagenzien neigen auch dazu, das Protein zu einer halbfesten Masse gelieren zu lassen, die als Leim nicht geeignet ist. Diese Reagenzien, insbesondere die Alkalimetall- und Erdalkalimetallhydroxyde, beeinträchtigen auch die Netzeigenschaften des Proteins und bewirken bei der Herstellung des Leims die Bildung von Klumpen und unvollständigen Proteindispersionen. Das Gelieren und Hydrolysieren des Proteins begrenzt die Zeit, in der der Leim verwendbar ist. Diese Zeit, auch unter dem Begriff »Topfzeit« bekannt, hängt von einem zusätzlichen Faktor ab, nämlich der Verderblichkeit. Ein typischer Leim auf Proteinbasis hat einen Feuchtigkeitsgehalt von 84 bis 90 Gew.% und bei dieser Feuchtigkeit stellt das Protein einen hervorragenden Nährboden für das Wachstum von Mikroorganismen dar. Der Verderb führt dazu, daß die Klebeeigenschaften zerstört werden und Farbe und Geruch des Leims unbefriedigend werden, wenn der Leim nicht innerhalb kurzer Zeit verwendet wird. Ein typischer Protein-Leim kann innerhalb von vier bis 24 Stunden verderben.

Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Mittel zur Verfügung zu stellen, das die Dispersion des Proteins fördert und die Haltbarkeit des Leims verlängert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mittel gelöst, das zu 45 bis 75 Gew.-% aus einem Alkalisilicat mit einem Alkalioxid/SiO₂-Verhältnis gleich oder größer als 1:1,10 bis 20 Gew.-% Barium metaborat und zu den restlichen Anteilen aus Leim-Weichmacher, Antischaummittel, Netzmittel und Staubbindungsmittel besteht.

ίο Vorzugsweise enthält das Mittel bis zu 30 Gew.-% Leim-Weichmacher.

Als ein derartiger Weichmacher ist insbesondere Talkum geeignet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform

ι i enthält das Mittel bis zu 10 Gew. % Antischaummittel, Netzmittel und Staubbindungsmittel.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Mittel ergibt einen stark verbesserten »Protein-Kaltleim«. Das Protein wird einem hinreichend hohen pH-Wert zu einer wäßrigen Aufschlämmung dispergiert, um die gewünschten Klebeeigenschaften zu erhalten. Dabei wird das Protein derart dispergiert, daß es nicht zu einer Zusammenballung oder Klumpenbildung kommt und ein glatter Leim mit den gewünschten Viskositäts- und Fließeigenschaften entsteht. Ein Gelieren des Leims wird bei der angegebenen Behandlung verhindert. Der mit dem dispergierenden Mittel hergestellte Leim ist durch eine konservierend wirkende Komponente gegen Verderb durch Mikroorganismen

ίο geschützt. Der Leim hat eine lange, gleichbleibende »Topfzeit« und kann durch Vermischen des dispergierenden Mittels in Mengen von 2 bis 5 Gew.-% mit einer wäßrigen Aufschlämmung eines Proteinklebers hergestellt werden. Die wäßrige Aufschlämmung soll

J5 12 bis 15% Klebstoff auf Proteinbasis enthalten. Der erfindungsgemäße Leim geliert nicht, hydrolisiert nicht und ist gegen mikrobiologischen Verderb beständig. Die »Topfzeit« des Leims kann 48 Stunden und mehr betragen. Mit dem Mittel konnte ein Leim

■to mit einer »Topfzeit« von 25 Tagen hergestellt werden. Mil dem Mittel versetzte Leime zeigten gute Eigenschaften beim Laminieren von Papiergut, insbesondere für tuben- und kegelförmige Artikel. Der Leim zeigte gute Eigenschaften bei der Verwendung in mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden automatischen Klebemaschinen und ermöglicht die Herstellung laminierter Gegenstände, die dicht, bruchfest und wasserbeständig sind.

Typische in dem Mittel verwendete Alkalisilicate

•30 sind Natrium- und Kaliumortho-, -sesqui- und -metasilicat. Um die Verarbeitungseigenschaften zu verbessern, kann dem dispergierenden Mittel bis 10% Netzmittel, Antischaummittel und Staubbindungsmittel zugesetzt werden. Das Bariummetaborat wirkt konservierend.

In einer bevorzugten Ausführungsform wurde das dispergierende Mittel durch Mischen folgender Komponenten hergestellt:

45 kg Natriumorthosilicat

18 kg Bariummetaborat

10,25 kg Talkum
4,5 kg Silikon-Antischaummittel
2,25 kg Netzmittel aus äthoxyliertem Alkylphenol 9 kg Äthylenglykol als Staubbindungsmittel.

Diese Bestandteile wurden in einem Gegenstrommischer zu einer einheitlichen Mischung gemischt. Das Staubbindungsmittel (Äthylenglykol) verhindert

ein Stäuben des Mittels bei der Verwendung und unterdrückt Reizungen durch Staub. Das Netzmittel und das Antischaummittel unterstützen den Dispersionsvorgang bei der Herstellung des Proteinleims durch Benetzung des Proteins.

Das dispergierende Mittel kann mit einer wäßrigen Aufschlämmung vermischt werden, der einen Leim auf der Basis eines Proteinisolats enthält. Das dispergierende Mittel kann der Aufschlämmung in trockener Form oder dispergiert in Wasser zugegeben werden. Der Leim, der aus einer Aufschlämmung des dispergierenden Mittels hergestellt wird, kann geringfügig besser sein. Ein Verhältnis des dispergierenden Mittels zu Protein von 1:3 ist am besten und ein Anteil von 10 bis 25 Gew.-% des dispergierenden Mittels in den Gesamtfeststoffbestandteilen des Leims ist typisch. In einer typischen Ausf ührungdform enthält der wäßrige Leim 12,5 bis 16 Gew.-% feste Leimbestandteile und 84 bis 87,5 Gew.-% Wasser.

Vorzugsweise werden bei der Leimherstellung das dispergierende Mittel und die Proteinbasis dem Wasser getrennt zugegeben. So werden z. B. 22,5 kg unhydrolisiertes Sojaprotein, das 0,675 kg Isooctylalkohol als Netzmittel enthält, zu 135 kg Wasser gegeben und die Bestandteile durch Umrühren miteinander vermischt. Anschließend wird das dispergierende Mittel in einer Menge von 4,5 kg zugegeben und ebenfalls vermischt. Im Laufe von 5 bis 10 Minuten steigt beim Mischen der pH-Wert der Mischung auf Werte von 12,0 bis 13,0 an. Dann werden 9 kg einer 37,5%igen Borsäure-Lösung und eine hinreichende

Menge Wasser zu der Leimdispersion gegeben, um den Leim auf einen Gehalt von 9% Protein und ca. 14% Feststoffbestandteile zu verdünnen. Der pH-Wert der Mischung wird durch die Borsäure auf etwa 9 zurückgepuffert (ein pH-Wert von 9 bis 11,5 ist zufriedenstellend). Ein derartig hergestellter Leim wurde einem Test hinsichtlich Verderb durch Mikroorganismen unterworfen und war 25 Tage haltbar. Der Leim gelierte und hydrolisierte nicht und hatte eine Viskosität von etwa 200 cP. Der Leim eignete sich gut für eine Konusaufwickelmaschine zur Herstellung von Mehrlagenpapier, führte zu einer guten Lagenbindung, Beständigkeit gegen Wasser und Stoßfestigkeit.

Die überraschend lange »Topfzeit« und Beständigkeit gegen Verderb durch Mikroorganismen ist auf den kombinierten Effekt der alkalischen Komponente und des konservierenden Metaborats zurückzuführen. Die alkalische Komponente erhöht den pH-Wert so weit, daß das Protein dispergiert und führt zu guten Leimeigenschaften. Der hohe pH-Wert führt außerdem zu einer Abtötung der Mikroorganismen bei der Herstellung und vermindert somit die Zahl der im Leim vorhandenen Organismen. Der pH-Wert wird dann durch das Puffermittel auf eine Höhe reduziert, bei der der Leim nicht geliert und hydrolisiert. Bei diesem pH-Wert würde aber der Leim das Wachstum von Mikroorganismen fördern. Dies verhindert das im Leim vorhandene Bariummetaborat. Die Kombination der konservierenden und alkalischen Komponenten führt somit zu einer langen Haltbarkeit.

Claims

Patentansprüche:

1. Dispergierendes und konservierendes Mittel für Protein-Kaltleime, dadurch gekennzeichnet, daß es zu 45 bis 75 Gew.-% aus einem Alkalisilicat mit einem AlkaIioxid/SiO,-Verhältnis gleich oder größer als 1:1, 10 bis 20 Gew.-% Bariummetaborat und zu den restlichen Anteilen aus Leim-Weichmacher, Antischaummittel, Netzmittel und Staubbindungsmittel besteht.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bis zu 30 Gew.-% Leim-Weichmacher enthält.

3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Weichmacher Talkum enthält.

4. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es bis zu 10 Gew.-% Antischaummittel, Netzmittel und Staubbindungsmittel enthält.