DE2553236B2 - Stärkeleimmischung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stärkeleimmischung, bestehend aus, bezogen auf das Gesamtgewicht, etwa bis 99 Gew.-% mindestens einer mit Alkalien gelatinierbaren Stärke, 0,5 bis 15 Gew.-% mindestens eines Alkalihydroxid-Lieferanten und, bezogen auf den Alkalihydroxid-Lieferanten, mindestens der halben stöchiometrischen Menge eines als dem Alkalihydroxid-Lieferanten in Gegenwart von Wasser Alkalihydroxid freisetzenden Mittels (Alkalicoagens), sowie gegebenenfalls einer Borationenquelle und/oder anderen üblichen Stärkeleim-Komponenten.

Stärkekleister wurde schon seit langem als Leim verwendet, konnte für eine Reihe wichtiger Anwendungszwecke jedoch deswegen in der technischen Praxis nicht eingesetzt werden, weil seine Konsistenz bereits beim Überschreiten recht geringer und vielfach unzureichender Stärkehöchstoehalte so hochviskos wird, daü er nicht mehr handhabbar ist. Hier wurde zwar bereits vor mehr als 3 Jahrzehnten mit dem sogenannten »Stein-Hall-Verfahren«, das auf dem genial-einfachen Kunstgriff beruht, Stärkeleime einzu- setzen, die ine wesentlichen aus wäßrigen, mit als sogenannter Träger dienender Quellstärke stabilisierten bzw. bis zur gewünschten Viskosität verdickten Suspensionen unverkleisterter Stärke bestehen, ein entscheidender Durchbmch erzielt, jedoch hafteten

ίο auch diesem bekannten Verfahren noch eine Reihe mehr oder weniger maßgeblicher Nachteile an. Beispielsweise lag die Temperatur, auf die die Klebs teilen erhitzt werden mußten, um die ungelatinierte Stärke zu verkleistern, relativ hoch. Dieses Problem konnte zwar durch Zusetzen von Chemikalien, nämlich eines Alkalihydroxid-Lieferanten und einer aus diesem in Gegenwart von Wasser Alkalihydroxid freisetzenden Verbindung, gelöst werden; dies führte zu einer Alkalisierung der Leimflotte und damit zu einer Senkung

der Verkleisterungstemperatur, jedoch blieben auch bei diesen verbesserten Stein-Hall-Leimen eine Reihe von Problemen ungelöst. Insbesondere haftete diesen modifizierten ebenso wie den klassischen Stein-Hall-Leimen der Nachteil an, daß zur Herstellung von Leimflotten mit individuell an den jeweiligen Verwendungszweck angepaßten Eigenschaften bezüglich Stärkegehalt und Viskosität in jedem Einzelfall besondere Ansätze hergestellt werden müssen, in denen die einzelnen Komponenten, insbesondere die Quell stärke und die unverkleisterte Stärke, in einem sorg fältig abgestimmten Mischungsverhältnis vorliegen, was natürlich die Verwendung von Fertigmischungen praktisch ausschließt und qualifiziertes, erfahrenes Personal sowie einen recht beträchtlichen Arbeits- Aufwand erfordert. Hinzu kommt, daß die Viskosi tätsstabilität dieser Leime und die Planlage damit hergestellter Wellpappenbogen zu wünschen übrig lassen. Eine weitere bekannte Stärkeleimart stellen die sogenannten »No-Carrier-Leime« (nachstehend kurz

als »NC-Leime« bezeichnet) dar, die keine Quellstärke bzw. verkleisterte Stärke enthalten, um der Leimflotte die Viskosität zu verleihen, die erforderlich ist, um nicht verkleisterte bzw. in kaltem Wasser nicht lösliche Stärke in Suspension zu halten, sondern soge nannte No-Carrier-Stärke (NC-Stärke) d. h. eine Stärke enthalten, bei der praktisch sämtliche Stärkekörner in schwach alkalischem Milieu angequollen aber nicht voll verkleistert sind, so daß wäßrige Dispersionen mit einem bei Stärkeleimflotten üblichen Stärkegehalt auch ohne Zusatz von Quellstärke als »Träger« eine ausreichende Viskosität besitzen, um absetzstabil zu sein. Diese NC-Leime stellen gegenüber den Stein-Hall-Leimen insbesondere insofern einen Fortschritt dar, als bei ihnen keine Entmi schungsprobleme auftreten und es prinzipiell möglich ist, durch mehr oder weniger starkes Anquellen Leimflotten anzusetzen, bei denen die Stärkekonzentration und die Viskosität unabhängig voneinander beliebig gewählt und eingestellt werden können.

Dies ist in der Praxis jedoch nur dann möglich, wenn zum Ansetzen einer Leimflotte ungequollene Stärke verwendet und beim Aufbereiten der Leimflotte in dem jeweils erforderlichen Ausmaß nach dem No-Carricr-Prinzip angequollen wird. Da dieses Verfah-

t,5 ren einen recht hohen apparativen Aufwand, eine extrem genaue und rasch ansprechende Regelung der Verfahrensbedingungen und gut geschultes und erfahrenes Personal erfordert, wenn Ausschußansätze

weitgehend vermieden werden sollen, haben sich NC-Leime trotz ihrer an sich vorhandenen Vorzüge in der Praxis bislang nicht durchsetzen können.

Es bestand somit ein Bedarf an einer Stärkeleimmischung, die entmischungs- und lagerungsbeständig ist. Stärkeleime mit verhältnismäßig niederer Verkleisterungstemperatur ergibt und es ermöglicht, mit relativ geringem apparativem Aufwand und ohne hochqualifiziertes Personal Leimflotten mit in einem weiten Bereich unabhängig voneinander wählbarer Stärkekonzentration und Viskosität anzusetzen, die eine überlegene Viskositätsstabilität, ein hervorragendes Wasserrückhaltevermögen und eine ausgezeichnete Verträglichkeit mit den üblichen Kunstharzzusätzen für die Naßiestverklebung besitzen und eine verbesserte Planlage damit hergestellter Wellpappennutzen ergeben, sowie eine Steigerung der Produktionsleistung bei.der Herstellung schwerer Qualitäten, insbesondere zwei- und mehrwelliger Wellpappen, ermöglichen.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine diesen Anforderungen genügende Stärkeleimmischung zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von der überraschenden Erkenntnis gelöst, daß Stärkeleimmischungen der eingangs bezeichneten Art, die als Stärkekomponente statt der für diesen Zweck bisher verwendeten Mischungen aus mindestens je einer in kaltem Wasser nicht quell- und/oder lösbaren Stärke und Quellstärke ausschließlich in kaltem Wasser nichtquellende und/oder -lösliche Stärke(n) enthalten, wenn man sie mittels beliebiger, für die Aufbereitung von Stärkeleimflotten gebräuchlicher Mischer in Wasser mit einer unter der Verkleisterungstemperatur liegenden Temperatur dispergiert, Leimflotten ergeben, in denen infolge einer allmählichen Umwandlung der Stärke in immer stärker angequollene NC-Stärke ein je nach der herrschenden Temperatur mehr oder weniger rasch verlaufender Viskositätsaufbau stattfindet, der selbst von nicht besonder.; qualifiziertem angelerntem Personal ohne Schwierigkeiten durch Messung der Viskosität, z. B. der Stein-Hall-Viskosität, verfolgt und in an sich bekannter Weise so abgebrochen werden kann, daß die aufbereitete Leimflotte die gewünschte Endviskosität aufweist, sowie daß diese neuen Stärkeleimmischungen bzw. die daraus aufbereiteten Leimflotten auch' alle übrigen vorstehend genannten Eigenschaften besitzen, die zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe erforderlich sind.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Stärkeleimmischung, bestehend aus, bezogen auf das Gesamtgewicht, etwa 50 bis 99 Gew.-% mindestens einer mit Alkalien gelatinierbaren Stärke, 0,5 bis 15 Gew.-% mindestens eines Alkalihydroxid-Lieferanten und, bezogen auf den Alkalihydroxid-Lieferanten, mindestens der halben stöchiometrischen Menge eines aus dem Alkalihydroxid-Lieferanten in Gegenwart von Wasser Alkalihydroxid freisetzenden Mittels (Alkalicoagens), sowie gegebenenfalls einer Borationenquelle und/oder anderen üblichen Stärkeleim-Komponente(n), die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie als Stärke(n) ausschließlich in kaltem Wasser nicht quellende und/oder lösliche Stärke(n) enthält.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen Stärkeleimmischungen bei der Wellpappenherstellung. Die Stärkeleime der Erfindung können auch auf anderen Anwendungsgebieten mit gutem Erfolg eingesetzt werden, z. B. in der Papierherstellung (Sprühtechnik), Mineralfaserplattenherstellung, Herstellung von Vliesstoffen, Suspensionsdüngerherstellung und der Herstellung von nied-

rigviskosen Dispersionen mit hohem Feststoffgehalt. Zur Aufbereitung von Leimflotten aus erfindungsgemäßen Stärkeleimmischungen kann man diese mit - zweckmäßig vorgewärmten - Wasser in einem dem gewünschten Stärkegehalt der Leimflotte entsprechenden Mengenverhältnis mittels eines beliebigen zum Ansetzen von Stärkeleimflotten bekannten Mischers mischen, worauf man die Mischung unter Rühren so lange bei erhöhter, jedoch unter der Verkleisterungstemperatur liegender Temperatur reagieren läßt, bis die Viskosität, die ständig in kurzen Zeitintervallen — zweckmäßig mit dem sogenannten Stein-Hall-Becher - gemessen wird, den gewünschten Wert erreicht hat.

Als Stärke werden für die Stärkeleimmischungen der Erfindung vorzugsweise native Getreidestärke(n), insbesondere Mais- und/oder Weizenstärke und/oder wachsige Stärken und/oder Wurzel- oder Knollenstärke(n), insbesondere Kartoffel- und/oder Tapioka-Stärke, und/oder chemisch oder enzymatisch modifizierbare Stärken und/oder Mehle, insbesondere Weizen- oder Tapioka-Mehl, verwendet.

Als Alkalicoagens können für die erfindungsgemäßen Stärkeleimmischungen zwar grundsätzlich alle Mittel verwendet werden, die in der Lage sind, in Gegenwart von Wasser aus den Alkalihydroxid-Lieferanten Alkalihydroxid freizusetzen, z. B. Füllstoffe und/oder Kunstharz mit Anionaustauscherwirkung, jedoch sind schwach basische Oxide oder Hydroxide mehrwertiger Metalle und insbesondere der Erdalka-

J5 limetalle in der Regel besonders bevorzugt.

Als Alkalihydroxid-Lieferanten kommen für die Zwecke der Erfindung grundsätzlich alle Stoffe in Betracht, aus denen in Gegenwart von Wasser mit einem Alkalicoagens ein Alkalihydroxid und/oder -oxid freigesetzt werden kann, z. B. unter anderem Kationenaustauscher in der Alkaliform. Vorzugsweise werden den Stärkeleimmischungen der Erfindung als Alkalihydroxid-Lieferanten jedoch Alkalisalze einverleibt, und zwar insbesondere solche, deren Anionen mit den Kationen des jeweiligen Alkalicoagens in Wasser schwer-oder unlösliche Verbindungen bilden, z. B. Alkalicarbonate, -sulfate und/oder -phospate, oder Komplexverbindungen bilden, z. B. Natriumhexametaphosphat.

Wie bereits erwähnt, können die Stärkeleimmischungen der Erfindung gegebenenfalls eine Borationenquelle enthalten. Diese Ausführungsform der Erfindung ist sogar bevorzugt. Als Borationenquelle werden vorzugsweise Alkaliborate, insbesondere Borax, Borsäure und/oder andere unter Boration-;nbildung dissoziierbare Bor-Verbindungen verwendet.

Die erfindungsgemäßen Stärkeleimmischungen können, wie ebenfalls bereits erwähnt wurde, gegebenenfalls auch eine oder mehrere andere übliche Stär-

bo keleim-Komponente(n), z. B. Füllstoffe, insbesondere Kaolin oder Kalk, Weichmacher, insbesondere Harnstoff oder Polyalkohole, Konservierungsmittel, insl)esondere Paraformaldehyd oder Polychlorphe-ηοΐιε und/oder Polyvinylalkohol enthalten. Eine wei-

b5 tere Gruppe vielfach zweckmäßiger Zusätze sind die bekannten Kunstharzzusätze für die Naßfestverleimung. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß derartige Eventualkomponenten erfindungs-

gemäßer Stärkeleimmischungen fallweise auch zwei ader mehrere Funktionen und unter Umständen sogar zusätzlich die Funktion einer notwendigen Komponente erfüllen können. Beispielsweise kann Kalk gleichzeitig die Funktion des Alkalicoagens und eines Füllstoffs erfüllen.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Stärkeleimmischungen gegenüber den bezüglich der Zusammensetzung nächstvergleichbaren bekannten Stärkeleimen lassen sich kurz wie folgt zusammenfassen:

1. Es sind weder Quellstärke noch sonstige kaltquellende Produkte als vorbereitete Träger erforderlich.

2. Der Viskositätsaufbau von Stärkeleimflotten, die mit erfindungsgemäßen Stärkeleimmischungen angesetzt werden, läßt sich leicht durch entsprechende Wahl der Temperatur und/oder Quellzeit steuern.

3. Die Stärkeleimmischungen drr Erfindung sind hinsichtlich der gewünschten Endviskosität damit angesetzter Leimflotten außerordentlich flexibel.

4. Aus den erfindungsgemäßen Stärkeleimmischungen aufbereitete Leimflotten weisen eine deutlich bessere Viskositätstabilität als die bekannten Stärkeleime auf.

5. Erfindungsgemäße Stärkeleimmischungen weisen ein verbessertes Wasserrückhaltevermögen auf.

6. Unter Verwendung von aus erfindungsgemäßen Stärkeleimmischungen aufbereiteten Leimflotten hergestellte Wellpappennutzen zeichnen sich durch verbesserte Planlage aus.

7. Die Verwendung von Leimflotten aus erfindungsgemäßen Stärkeleimmischungen ermöglicht eine Steigerung der Produktionsleistung bei der Herstellung von Wellpappen in schweren Qualitäten (2- und mehrwellige Wellpappen) um bis zu etwa 20%.

8. Ferner weisen Leimflotten aus erfindungsgemäßen Stärkeleimmischungen beim Zusatz von Kunstharzen, die Stärkeleimmischungen für die Herstellung naßfester Verklebungen üblicherweise einverleibt werden, eine bessere Verträglichkeit und außerdem eine verbesserte Viskositätsstabilität auf.

Die Beispiele erläutern die Erfindung:

Beispiel 1

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Stärkeleimmischung, aus der ohne Träger Leimflotten für Verklebungen von Wellpappe aufbereitet werden können, wobei die Stärkeleimmischung

1. innerhalb von 30 bis 60 Minuten bei 35 bis 40° C bis zu einer bestimmten Viskosität anquellbar ist,

2. nach dem Stoppen der Quellung eine Stein-Hall-Viskosität von 40 bis 50 see erreicht werden kann,

3. der Verkleisterungspunkt des Stärkeleims um 60° C liegt, und

4. die Leimflotte 18,6% HB Stärkeleimmischung enthält, wird ein Gemisch mit folgender Zusammensetzung hergestellt:

Maisstärke 89;0Gew.-%

Soda 4,4 Gew.-%

Weißkalkhydrat 4,4 Gew.-%

Borax 2,2 Gew.-%.

Zur Aufbereitung einer Leimflotte für die Verklebung von Wellpappen werden in. einem mit einer Heizung und einem Rührwerk ausgerüsteten Mischbehälter 438 kg Wasser vorgelegt (lind auf 43° C vorgewärmt, worauf man 100 kg einer wie vorstehend angegeben zusammengesetzten Stärkeleimmischung in das vorgewärmte Wasser einträgt und die dabei erhaltene Mischung dann ohne weitere Wärmezufuhr so lange weiterrührt, bis die in kurzen Abständen mit Hilfe eines sogenannten Stein-Hall-Bechers gemessene Auslaufviskosität in einem Bereich von 70 bis 80 Stein-Ha!l-Sekunden liegt. Dann wird der Quellvorgang durch Zugabe von 137 kg Kaliumaluminiumsulfat (Alaun) abgestoppt. Nach dem Abstoppen der Quellung liegt die Stein-Hall-Viskosität der

;5 Leimflotte bei etwa 40 bis 50 see

Wird die Aufbereitung der Leimflotte unter Verwendung von technischem Aluminiumsulfat an Stelle von Alaun zum Abstoppen der Quellung wiederholt, so kann der Salzgehalt der fertigen Leimflotte geringer gehalten werden, weil bei der Verwendung von Aluminiumsulfat zum Abstoppen des Quellvorgangs bereits eine Menge von 1 kg au-ireicht.

Beispiel 2

Es wird zunächst eine weitere erfindungsgemäße Stärkcleimmischung nach folgender Rezeptur hergestellt:

Maisstärke 45 Gew.-%

Soda 9 Gew.-%

jo Weißkalkhydrat 6Gew.-%

Kaolin 40 Gew.-%

Dann werden in einem Anrührgefäß 500 I kaltes Leitungswasser vorgelegt und IS8 kg der obigen Mischung unter Rühren eingetragen. Dieses Gemisch j5 wird so lange weitergerührt (etwa 10 Min.), bis eine deutliche Zunahme der Konsistenz festzustellen ist und die Auslauf-Viskosität nach Stein-Hall im Bereich von etwa 150—200 see liegt. Hierauf wird der Quellvorgang durch Zusatz von 2,2 kg techn. Aluminiumsulfat gestoppt. Danach weist die resultierende Leimflotte, deren Konzentration etwa 15,3% H.B. beträgt, eine Stein-Hall-Viskos;ität von etwa 130 see auf.

Beispiel 3

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird eine Stärkeleimmischung nach folgender Rezeptur hergestellt, aus der Stärkeleimflotten mit höheren Konzentrationen von etwa 20-30% aufbereitet werden kön-

nen.

Maisstärke

Natriumhexametaphosphat
Weißkalkhydrat
Kaolin

60 Gew.-%

12 Gew.-%

8 Gew.-%

20 Gew.-% In 500 1 Leitungswasser (kalt) werden 215 kg der obigen Mischung eingerührt und anschließend so lange weitergerührt, bis eine deutliche Verdickung der Leimflotte (bis zu einer breiigen Konsistenz) erfolgt. Das ist nach etwa 6 Minuten der Fall. Nach dem Stop-

_b0 pen der Quellung mit 2,3 kg techn. Aluminiumsulfat liegt eine Leimflotte mit etwa 30% Feststoffgehalt vor, die gerührt werden muß, wenn sie fließfähig bleiben soll. Wie festgestellt wurde,, behalten aus der gleichen Stärkeleimmischung auf analoge Weise zuberei-

_b5 tete Leimflotten mit niedrigeren Konzentrationen von etwa 20% H.B. dagegen ihre !Konsistenz auch ohne Rühreinwirkung bei.

Es sei darauf hingewiesen, daß es zweckmäßig ist,

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den erfindungsgemäßen Stärkeleimmischungen, bei- insbesondere Paraffinöl, in geringen Mengen einzuspielsweise Mischungen mit den in den Beispielen 1 verleiben, wenn die Produkte nicht wie in den Beibis 3 angegebenen Zusammensetzungen, ein Konser- spielen zum alsbaldigen Verbrauch bestimmt sind, um vierungsmittel, vorzugsweise Paraformaldehyd, und die Lagerungsbeständigkeit und Handhabungseigenein Antistaub- und entmischungshemmendes Mittel, ■-, schäften zu verbessern.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Stärkeleimmisch'ing, bestehend aus, bezogen auf das Gesamtgewicht, etwa 50 bis 99 Gew.-% mindestens einer mit Alkalien gelatinierbaren Stärke, 0,5 bis 15 Gew.-% mindestens eines Alkalihydroxid-Lieferanten und, bezogen auf den Alkalihydroxid-Lieferanten, mindestens der halben stöchiometrischen Menge eines aus dem Alkalihydroxid-Lieferanten in Gegenwart von Wasser Alkalihydroxid freisetzenden Mittels (Alkalicoagens), sowie gegebenenfalls einer Borationenquelle und/oder anderen üblichen Stärkeleim-Komponenten, dadurch ge kennzeichnet, daß sie als Stärke(n) ausschließlich in kaltem Wasser nicht quellende und/oder lösliche Stärke(n) enthält.

2. Stärkeleimmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Stärke native Getreidestärke(n) und/oder wachsige Stärke(n) und/oder Wurzel- oder Knollenstärke(n) und/ oder chemisch oder enzymatisch modifizierte Stärken und/oder Mehle enthält.

3. Stärkeleimmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Alkalicoagens mindestens ein schwach basisches Oxid oder Hydroxid eines mehrwertigen Metalls, insbesondere ein Erdalkalimetalloxid und/oder -hydroxid enthält.

4. Stärkeleimmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Alkalihydroxid-Lieferant(en) mindestens ein Alkalisalz enthält, dessen Anion mit den Kationen des Alkalicoagens in Wasser schwer- oder unlösliche Verbindungen, insbesondere Carbonate, Sulfate oder Phosphate, bildet, oder die Kationen des Alkalicoagens komplex bindet.

5. Stärkeleimmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Borationenquelle Alkaliborate, Borsäure und/ oder andere dissoziierbare Bor-Verbindungen enthält.

6. Verwendung einer Stärkeleimmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bei der Wellpappenherstellung.