DE3005197A1 - Verfahren und anlage zur kontinuierlichen herstellung von staerkeleimen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von insbesondere für die Herstellung von Wellpapier oder -pappe verwendbaren Stärkeleimen der eingangs bezeichneten Art, eine Anlage zur automatischen und kontinuierlichen Durchführung dieses Verfahrens, sowie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Stärkeleime.

Derzeit werden Leime auf Stärkebasis, insbesondere für die Herstellung von Wellpappe zu verwendende Stärkeleime im allgemeinen nach einem der folgenden Verfahren hergestellt:

1) Das älteste und gebräuchlichste Verfahren zur Herstellung von Stärkeleimen ist das sogenannte Stein/Hall-Verfahren, bei dem ein Teil der Stärke in Form einer wäßrigen Suspension bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines alkalischen Mittels bzw. einer Base, in der Regel Ätznatron, verkleistert wird, wodurch man einen Primär—Stärkekleister erhält, der als "Träger" für die restliche Stärke dient, die dem Gemisch in Pulverform oder in Form einer wäßrigen Suspension zugesetzt wird. Die Natronlauge wird entweder nur dem Träger zugesetzt oder in den Stärkeleim teils mit dem Träger und teils mit dem sogenannten "Rohstärkeanteil" eingebracht,· der in diesem Fall in Form einer sogenannten "Stärkemilch" vorliegen sollte. In beiden Fällen soll jedoch die Gesamtmenge an Alkali bzw. Natronlauge so gewählt werden, daß sie keinerlei Quellung der Rohstärke im fertigen Stärkeleim verursacht, der sonst instabil bzw. keine ausreichende Viskositätsstabilität aufweisen würde. Nach dem "Kochen" der Trägerkomponente liegt diese bei einer ziemlich hohen Temperatur, von in der Regel über 6o C vor und muß daher, bevor die Rohstärke zugesetzt wird, auf eine Temperatur von höchstens h*j C abgekühlt werden, wenn man die Gefahr vermeiden will, daß die Rohstärke quillt. Dies wird in der Praxis durch Zusatz von kaltem Wasser zum Primär-Stärkekleister bzw. Träger bewirkt.

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Man muß daher während des ganzen Herstellungsgangs darauf achten, daß der Notwendigkeit, eine für den erforderlichen Kühleffekt ausreichende Menge Kaltwasser zuzusetzen, Rechnung getragen wird, so daß der Primär-Stärkekleister für den Träger vor der Verdünnung verhältnismäßig hochkonzentriert sein muß, d.h. größenordnungsmäßig etwa 1O % Stärke enthält, und somit sehr viskos ist. Diese hohe Viskosität ist jedoch bezüglich der Konstruktion eines automatischen und kontinuierlich arbeitenden Kochers ein schwerwiegender Nachteil.

2) Das sogenannte "No-Carrier-Verfahren.", bei dem die gesamte Stärke durch Alkali- und Temperatureinwirkung partiell gequollen wird.

Der Quellungs- bzw. Verkleisterungsgrad der Stärke wird dabei durch Viskositätsmessung verfolgt, wobei man die Reaktion bzw. Quellung beim Erreichen des gewünschten Ausmaßes durch Zusatz einer sauren Verbindung, z.B. Aluminiumsulfat, abbricht. Verfahren dieses Typs lassen sich nur schwer kontinuierlich ausgestalten.

3) Kaltverfahren unter Verwendung von Fertigmischungen, die Rohstärke, vorverkleisterte Stärke und Zusatzchemikalien enthalten. Der Leim wird dabei erhalten, indem man einfach die pulverförmige Mischung in Wasser dispergiert, wobei die vorverkleisterte Stärke den Träger bildet. Dieses Verfahren läßt sich zwar ohne weiteres einer automatisch geregelten kontinuierlichen Leimherstellung anpassen, ist aber mit dem Nachteil behaftet, daß einerseits die vorverkleisterte Stärke und damit die eingesetzten Fertigmischungen vergleichsweise teuer sind, und daß das Verfahren hinsic htlich der Wahlfreiheit der Leimrezeptur nicht flexibel ist.

k) Das sogenannte "Kaltverkleisterungs-Verfahren" ("Cold Bursf'-Process), bei dem körnige, modifizierte oder unmodifizierte Stärke in einem wäßrigen Medium durch Ein-

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• τ ·

wirkung einer Base, in der Regel Ätznatron und nicht durch Temperaturerhöhung verkleistert wird. Dieses Verfahren weist in verschiedener Hinsicht eine Reihe von Vorteilen auf, z.B. insofern, als nicht bei hohen Temperaturen gekocht und keine teure vorverkleisterte Stärke verwendet zu werden braucht, sowie daß die Herstellungsdauer des Stärkeleims bzw. des Kleisters verkürzt und die Temperaturüberwachung und -regelung vereinfacht ist, und damit die Betriebskosten verringert sind.

Das letztgenannte Verfahren ist anscheinend am ehesten dazu geeignet, mittels einer automatischen und kontinuierlich arbeitenden Anlage durchgeführt zu werden, da der Primär-Stärkekleister bzw. der Träger nicht gekühlt werden muß und somit mit einer vergleichsweise niedrigen Konzentration, nämlich einem Stärkegehalt von etwa 5 %» hergestellt werden kann und daher eine nicht besonders hoch viskose Lösung bildet, die leicht gegossen bzw. gepumpt werden kann.

Das Kaltverkleisterungs-Verfahren hat jedoch, wenn man es unter Verwendung nativer Stärken durchführt, auch schwerwiegende Nachteile, unter anderem die mangelnde Stabilität der danach hergestellten Stärkeleime bzw. -kleister unter der Einwirkung der Scherkräfte, die in einer Wellpappenherstellungsanlage unvermeidbar auftreten, wenn der Leim unter der Einwirkung von Umwälzpumpen zwischen der Leimmaschine und dem Leimbehälter zirkuliert. Die Veränderung des Stärkeleims wird dabei durch die Temperaturerhöhung auf 35 bis 38 C, wenn der Leim über die Leimwalzen geht, noch verschärft. Das Ergebnis ist ein Viskositätsabfall des Stärkeleims und somit eine Änderung der Dicke des auf die Pappe aufgetragenen Leimfilms und dadurch eine mangelhafte Leimung der Pappe.

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Um diesen Mangel zu vermeiden, genügt es nicht, den Stärkeleim oder gar nur den Träger, der den empfindlichsten Teil des Stärkeleims bildet, nach der Verkleisterung in einem herkömmlichen alkalischen Medium mechanisch zu beanspruchen, und zwar selbst dann nicht, wenn man eine sehr intensive mechanische Bearbeitung durchführt, wie sie etwa mit einem kräftigen Rührer in einer Kammer mit dem im Hinblick auf die gewünschte Fließrate kleinstmöglichen Volumen erzielt werden kann; man muß vielmehr eine Stärke verwenden, deren Scherstabilität durch eine strukturelle Modifizierung, nämlich entweder durch eine Verflüssigung oder durch Vernetzen mit einer polyfunktionellen Verbindung, wie Epichlorhydrin, Phosphoroxichlorid, Natriumtrimetaphosphat usw., wobei die Vernetzung in situ durch die Verwendung eines alkalischen Mediums, das die Reaktion katalysiert, durchgeführt werden kann, verbessert ist. Die Verwendung einer modifizierten Stärke erhöht jedoch die Kosten des Stärkeleims beträchtlich.

Es ist weiterhin bekannt, daß Stärkeleime eine gewisse Menge Borax enthalten sollen, und zwar insbesondere dann, wenn sie zur Herstellung von Wellpappe verwendet werden sollen.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Stärkeleimen zu schaffen, das die vorstehend erläuterten Nachteile vermeidet und dennoch ein Produkt mit den gewünschen Eigenschaften liefert und wirtschaftlich und kontinuierlich durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art gelöst, das im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß der Primär-Stärkekleister bzw. Träger aus einem ersten Teil einer wäßrigen Stärkesuspension hergestellt wird, die man der Einwirkung einer Base im Überschuß unterwirft, daß der Träger mit einem zweiten Teil der Stärkesuspension gemischt wird, und daß mindestens ein Teil der im Überschuß vorhandenen Base mit Borsäure neutralisiert wird.

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Weitere, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung kennzeichnende Merkmale bestehen darin, die Kontaktzeit zwischen der verkleisterten Stärke und dem zweiten Teil_ der Stärkesuspension zu verlängern und/oder gewünschtenfalls den erhaltenen fertigen Stärkeleim zu verdünnen und/oder vollständig zu neutralisieren.

Vorteilhafterweise geht man beim Verfahren der Erfindung von auf eine Temperatur von etwa 38 bis k2 C erwärmtem Wasser aus und stellt zunächst eine konzentrierte Basenlösung her. Das wärme Wasser wird dabei sowohl zum Verdünnen der Basenlösung auf die gewünschte Konzentration als auch zum Ansetzen der Stärkesuspension sowie, erforderlichenfalls, zum Verdünnen des fertigen Stärkeleims verwendet.

Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung gestellt, die einen Wasserbehälter für auf einer wähl- bzw. einstellbaren Temperatur konstant gehaltenes Warmwasser, eine Anordnung von drei Dosierpumpen zur Erzeugung des Primär—Stärkekleisters aus einem ersten Teil der w.äßrigen Stärkesuspension, wobei die erste Dosierpumpe mit dem Auslaß eines Behälters für konzentrierte Basenlösung, die zweite Dosierpumpe mit dem Wasserbehälter und die dritte Dosierpumpe mit dem Auslaß eines Ansetzbehälters zur Herstellung der wäßrigen Stärkesuspension, der gegenüber einem Aufgabetrichter angeordnet ist, verbunden ist und die Auslässe der drei Dosierpumpen mit Mischeinrichtungen zum Inberührungbringen der Komponenten des Trägers verbunden sind, eine vierte, mit dem Ansetzbehälter verbundene Dosierpumpe, deren Auslaß an einen Mischer zum Vermischen des Trägers und der zweiten Teilmenge der wäßrigen Stärkesuspension verbunden ist, wobei der Auslaß des Mischers seinerseits an einen mit einer Borsäure-Dosiereinrichtung ausgerüsteten Zwischenlagerungs- bzw. Reifungsbehälter angeschlossen ist, dessen Auslaß mit mindestens einem mit Niveaufühlern, die mit Regelorganen für die Auslässe der vier Dosierpumpen verbunden sind, ausgerüsteten Leimbehälter für den fertigen Stärkeleim verbunden ist, aufweist.

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Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage sind durch folgende Merkmale gekennzeichnet ι

Die Dosierpumpeneinrichtungen sind mit Dreiwegventilen bzw. -halmen zur Rückführung des Ausstosses der Dosierpumpen in die jeweiligen Beschickungsbehälter ausgerüstet. Als Mischer sind sogenannte statische Mischer vorgesehen. Die Behälter und Tanks sind mit Regeleinrichtungen zum Konstanthalten der Füllstandshöhe ausgerüstet. Die Einrichtungen zum Umwälzen von Flüssigkeiten sind mittels in den Leimbehältern für den fertigen Stärkeleim angeordneter Niveaufühler automatisch regelbar ausgebildet.

Weitere bevorzugte Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, die eine erfindungsgemäße Anlage schematisch darstellt und das Verfahren der Erfindung erläutert, zu ersehen.

Erfindungsgemäß wird der Primär-Stärkekleister bzw. Träger aus einer nativen Stärke hergestellt, die in Gegenwart einer Menge Ätznatron oder einer anderen Base im Überschuß im Vergleich zu der normalerweise in einem Stärkeleim für Wellpappe oder Karton enthaltenen Basenmenge verkleistert wird.Die überschüssige Natronlaugenmenge wird dann neutralisiert, wobei dieser Arbeitsgang vorteilhafterweise dazu benutzt wird, um aus der zum Neutralisieren verwendeten Borsäure, die während oder unmittelbar nach dem Vermischen der verkleisterten Stärke mit der Rohstärke zugesetzt wird, Borax zu erzeugen, der in Leimen der fraglichen Art stets vorhanden ist.

Der Boraxgehalt der erfindungsgemäß hergestellten Stärkeleime kann in Abhängigkeit vom verwendeten Natronlaugeüberschuß nach Wunsch variiert werden. Unter den erfindungsgemäß angewandten Bedingungen wird die Stärke während der Verkleisterung des

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Trägeranteils in einem statischen Mischer und dem diesen nachgeschalteten Behälter ausreichend weit abgebaut, um einen Resistenzgrad zu erreichen, der es ihr ermöglicht, während der verschiedenen Einwirkungen, denen der Stärkeleim unterworfen wird, viskositätsstabil zu bleiben.

Das Wasser im Wasserbehälter wird auf einer konstanten Temperatur von größenordnungsmäßig 38 bis k2 C gehalten und dazu verwendet, um einerseits im Ansetzbehälter eine wäßrige Stärkesuspension mit einer konstanten Konzentration von 30 bis 43 °/o Stärketrockensubstanz herzustellen, die in diesem Bereich nach Wunsch einstellbar ist, und andererseits zum Verdünnen der Natronlauge von einer Konzentration von etwa ΊθΟ g/l/tr. auf eine Konzentration von etwa 10 bis 20 g/Ltr.

Die Dosierpumpenanordnung besteht vorzugsweise aus einer Vierkopf-Dosierpumpe, die eine perfekte Synchronisation gewährleistet und es ermöglicht, ein konstantes Verhältnis zwischen den Fließraten bzw. Fördermengen der verschiedenen Leimbestandteile einzuhalten. Wahlweise kann die Dosierpumpenanordnung auch aus vier kontinuierlich arbeitenden Dosierpumpen mit variablem Durchsatz bestehen, wobei die außerhalb der" Produktionsphase geförderten Flüssigkeitsmengen automatisch im Kreislauf zum jeweiligen Aufgabebehälter zurückgeführt werden. Somit können mittels dieser Anordnung gleichzeitig folgende Arbeitsgänge durchgeführt werden:

1) Dosieren der konzentrierten Natronlauge.

2) Dosieren des Verdünnungswassers für die Natronlauge, wobei das Durchmischen in einer Rohranordnung mittels eines T-Stücks oder, besser, mittels eines statischen Mischers bewirkt wird.

3) Dosieren der zur Herstellung des Trägers bzw. des Primär-Stärkekleisters benötigten Stärkesuspensionsmenge.

k) Dosieren der zur Bildung des Rohstärkeanteils des Stärkeleims benötigten Stärkesuspension. Diese zweite Stärke-

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Suspensionsteilmenge wird mit dem Trägerkleister in einem zweiten statischen Mischer vermischt. Die Homogenisierung wird vervollständigt, indem man die Suspension bzw. Mischung durch eine dem Mischer in Reihe nachgeschaltete und in der nachfolgend im einzelnen erläuterten Weise im Gegenstrom arbeitende Pumpe schickt.

Die Fließgeschwindigkeit, mit der der zweite Teil der Stärkesuspension dem statischen Mischer zugeführt wird, wird mittels eines Fühlers geregelt, der im Auslaß des Vorratsbehälters angeordnet ist, in dem die Verkleisterung des Trägers stattfindet. Die Zufuhr der Rohstärke kann auch mittels einer Verweilzeitregeleinrichtung bewirkt werden.

Das fertige Gemisch aus Trägerstärke und Rohstärke wird dann in einen Reifungsbehälter eingespeist, in dem es während einer bestimmten Verweilzeit, die mit Hilfe einer Niveauüberlauf— einrichtung festgelegt ist, bleibt.

Der am Ende des Kreislaufs angeordnete Reifungsbehälter ergibt eine gute Homogenisierung des Leims und bringt ihn in seinen endgültigen Gleichgewichtszustand. Alle gegebenenfalls erwünschten Zusätze, z.B. Harze zum Wasserfestmachen des Stärkeleims können leicht im Reifungsbehälter zugesetzt werden.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beispielshalber wie folgt erläutert:

Die Stärke wird aus einem Aufgabetrichter oder Silo 1 entnommen und über eine volumetrische Dosiervorrichtung 2 dem Ansetzbehälter für Stärkemilch (Stärkemilchbehälter 3) zugeführt. Dieser Stärkemilchbehälter ist mit einem schnelllaufenden Rührer k ausgerüstet und über eine Leitung 5 ^mi* einem Wasserbehälter 6 verbunden, in dem Wasser, beispielsweise mittels einer Dampfheizschlange 7 auf der gewünschten

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Temperatur gehalten wird. Der Stärkemilchbehälter 3 dient als Vorrichtung zur Herstellung der Stärkemilch und ist so ausgelegt, daß er kontinuierlich eine Stärkesuspension mit einer innerhalb eines weiten Bereiches in der Größenordnung von 30 bis h¹} Gew.-% Trockensubstanz einstellbaren konstanten Konzentration liefern kann.

Der Wasserbehälter liefert in Abhängigkeit vom Bedarf über automatisch geregelte Hähne (nicht dargestellt) Wasser mit einer aufgrund der thermostatischen Regelung der Dampfheizschlange 7 konstant auf dem gewählten Wert gehaltenen Temperatur, in der Regel im Bereich von größenordnungsmäßig 38 bis k2 C. Die Wassertemperatur wird so eingestellt, daß man ein Endgemisch erhält, das mit einer Temperatur von etwa 38 C in einem Reifungsbehälter 8 ankommt.

Ein Basenbehälter 9 für Natronlauge mit einer Konzentration von etwa 400 g/Ltr. ist über eine Leitung 1O an eine Dosierpumpe P1 angeschlossen, die Teil einer weiter unten beschriebenen Dosiereinrichtung PI, P2, P3, Ρ'* ist.

Diese Dosiereinrichtung kann aus einer Vierkopf-Dosierpumpe oder aus vier jeweils von einem mit variabler Geschwindigkeit laufenden Motor 11 angetriebenen Dosierpumpen bestehen und ermöglichtes, für jede der geförderten bzw. eingespeisten Flüssigkeiten die Fließgeschwindigkeit, die in an sich bekannter Weise mittels eines Durchflußmessers abgelesen wird, innerhalb eines bestimmten Bereiches zu wählen und einzustellen. Die Dosierpumpen arbeiten kontinuierlich, wobei außerhalb der Produktionszeit geförderte bzw. überschüssige Förder— mengen der Flüssigkeiten mittels eines Satzes automatisch gesteuerter Dreiwegventile bzw. —hähne, nämlich eines Drei— wegventils 12, das über eine Leitung 13 an den Basenbehälter 9 angeschlossen ist, ein Dreiwegventil 1k, das über eine Leitung 15 an den Wasserbehälter 6 angeschlossen ist und Dreiwegventile i6 und 17f die an den Stärkeinilchbehälter 3 über Leitungen 18 bzw. 19 angeschlossen sind, im Kreislauf

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in die jeweiligen Behälter zurückgeführt werden.

Der Einlaß der Dosierpumpe P2 ist über eine Leitung 21 mit dem Auslaß 20 des Wasserbehälters 6 verbunden, während die Einlasse der Pumpen P3 und Pk mit dem Auslaß des Stärkemilchbehälters 3 über eine Leitung 22 verbunden sind.

Die Dosierpurnpen P1 und P2 spritzen die durch sie geförderten Flüssigkeitsströme durch Leitungen 23 bzw.-24 an einem ersten Punkt A ein, worauf dann die Dosierpumpe P 3 eine erste Teilmenge der Stärkesuspension durch eine Leitung 25 an einem zweiten Punkt B stromaufwärts von einem ersten statischen Mischer 26, der die verschiedenen Komponenten homogenisiert und die Stärke verkleistert, einspritzt. Die Verkleisterung wird mit Hilfe einer an den Auslaß des statischen Mischers über eine Leitung 28 angeschlossene, als Schlange 27 ausgebildete Haltestrecke verlängert und vervollständigt, die so dimensioniert ist, daß die Verweilzeit mindestens eine Minute beträgt. Die Dosierpumpe Pk spritzt den zweiten Teil der Stärkesuspension in den ^Träger an einem dritten Punkt C über eine Leitung 29 knapp stromaufwärts von einem zweiten statischen Mischer 30 und am Ausgang der Schlange 27 ein. Die gleichzeitige Ankunft der beiden Ströme am Punkt C wird über einen nicht dargestellten Fühler geregelt, der am Auslaß der Schlange 27 angeordnet ist, oder, einfacher, mittels einer geeigneten Zeitreglereinrichtung. Der statische Mischer 30 homogenisiert das Träger/Rohstärkegemisch, wobei die Homogenisierung beispielsweise mittels einer im Gegenstromprinzip arbeitenden "In-Line'-Pumpe 31 vervollständigt wird.

Das fertige Gemisch fließt vom Auslaß der Pumpe 31 durch eine Leitung 32 zum Reifungsbehälter 8, der mit einem effizienten Rührer 33 ausgerüstet ist. Der Reifungsbehälter 8 ist außerdem mit einer automatisch gesteuerten volumetrischen Borsäuredosiereinrichtung 3^i zum Zudosieren der gewünschten Borsäure— menge, sowie mit einer, vorzugsweise als Überlaufniveauein-

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richtung ausgebildeten Verweilzeitregeleinrichtung 35 ausgerüstet, die dafür sorgt, daß der Leim 30 bis 4O Minuten im Reifungsbehälter 8 bleibt und dabei gerührt wird, bevor der Stärkeleim den Leimbehältern zugeführt wird.

Hierzu ist der Auslaß des Reifungsbehälters 8 über eine Leitung 36, die eine entsprechende Förder- bzw. Umwälzpumpe 37 enthält, an mindestens zwei Leimbehälter 38 und 39 angeschlossen. Die Leimbehälter werden anhand der Signale eines auf einem niedrigen Niveau angeordneten Niveaufühlers, der die Leimproduktion in Gang setzt, mit frischem Stärkeleim beschickt. In der Leitung 36 ist ein Dreiwegventil bzw. -hahn kO angeordnet, das bzw. der die Verteilung des Stärkeleims steuert, indem es bzw. er in die jeweils erforderliche Position verschwenkt bzw. gedreht wird.

Zweckmäßigerweise und insbesondere dann, wenn Stärkeleim für die Herstellung von Wellpappe erzeugt wird, wird dem Leimbehälter 38 der fertige Stärkeleim, der die Kenndaten eines sogenannten "zweiseitigen" Stärkeleims besitzt, direkt zugeführt. Der Leimbehälter 39 kann dann zur Aufnahme von sogenanntem "einseitigen" Stärkeleim vorgesehen sein, wobei dann sein Beschickungseinlaß *H an den Dreiweghahn ^O über eine Leitung hZ angeschlossen ist, in der ein Einlaß 4 3 für Verdünnungswasser angeordnet ist, der zweckmäßigerweise mit dem Wasserbehälter 6 verbunden sein kann. Weiterhin ist in der Beschickungsleitung kZ erforderlichenfalls ein Einlaß hk für die Zufuhr einer Säure, beispielsweise Salzsäure, vorgesehen. Diese Zusätze werden mit dem Stärkeleimmittel eines, vorzugsweise als statischer Mischer ausgebildeten Mischers 45 vermischt, dessen Auslaß den Beschickungseinlaß 41 des Leimbehälters 39 bildet. Die Salzsäure wird aus einem Neutralisierungsmittelbehälter k6 zugeführt.

In den Leimbehältern 38 und 39 sind auf hohem Niveau entsprechende Niveaufühler k7 bzw. k8 angeordnet, die dazu die-

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-ήβ-

nen, die Zuteilung von Stärkeleim anzuhalten und die Leimherstellung zu unterbrechen, wobei dann die Dosierpumpen P1 bis Ph über die Dreiweghähne 12, 1A, 16 und 17 ihr Fördergut in die jeweiligen Speisebehälter im Kreislauf zurückfördern, bis die Leimproduktion von einem der unteren Niveaufühler S wieder gestartet wird. Die nachstehenden Beispiele, die der Erläuterung dienen und in keiner Weise als beschränkend anzusehen sind, vermitteln ein besseres Verständnis des Umfangs und Werts der Erfindung. Prοζentangaben beziehen sich in den Beispielen stets auf das Gewicht, soweit nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Herstellung eines Stärkeleims mit einem Stärkegehalt von 20 °/o für die Wellpappenherstellung.

Dieser Versuch wird unter Verwendung einer nativen Maisstärke mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12,5 % durchgeführt. Die Temperatur des Wassers im Wasserbehälter wird bei 40 C gehalten. Die Konzentration der' Stärkemilch wird auf kO fo "Stärke HB", d.h. 35 Gew.-$ Stärke Trockensubstanz, eingestellt.

Es wird die weiter oben beschriebene Anlage mit folgender Einstellung der Dosierpumpen verwendet:

Dosierpumpe P1 liefert Natronlauge mit einem NaOH-Gehalt von ^20 g/Ltr. mit einer Geschwindigkeit von 36 Ltr./Std.

Dosierpumpe P2 führt aus dem Wasserbehälter (6) Wasser mit einer Geschwindigkeit von 1200 Ltr./Std. zu.

Dosierpumpe P3 beschickt den Kreis mit Stärkemilch für den Träger mit einer Geschwindigkeit von 1^0 Ltr./Std.

Dosierpumpe Pk liefert Roh- bzw. Sekundärstärkesuspension mit einer Geschwindigkeit Von 9^0 Ltr./Std.

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Borsäure wird dem in den Reifungsbehälter (8) eingespeisten Stärkeleimgemisch mit einer Geschwindigkeit von 5 kg/std. zugerührt .

Die verwendeten Komponenten weisen folgende Kenndaten auf:

Stärketrockensubstanzgehalt des Träger—

kleister = ^,05 °/o

Trägerstärkegehalt, bezogen auf Gesamtstärke = 13 ⁰Jo

NaOH-Gehalt nach Verdünnung = 12,2 g/Ltr.

Die Fließrate des fertigen unverdünnten Stärkeleims beträgt 232O Ltr./Std. Der im Leimbehälter 38 ankommende zweiseitige Stärkeleim weist folgende Kenndaten auf:

Stärkekonzentration = 20,1 °/o

Temperatur =

Stein/Hall-Viskosität bei 35°C

Brookfield-Viskosität bei 35°C (20 UpM) = Alkalinität in °/o NaOH/stärke =

Borax als $ Na B.0 ·10 H O/stärke =

Viskositätsstabilität des Stärkeleims:

Nach vierstündiger Einwirkung von einem mit 600 UpM laufenden Turbinenrührerblatt erzeugten Scherkräften keine merkliche Änderung der Viskosität bei 35 C.

Bei 96-stündigem Stehenlassen bei Umgebungstemperatur steigt die Stein/Hall-Viskosität in der Regel auf einen Wert von etwa 70 Sekunden an, nimmt aber nach Rühren und Einstellen der Temperatur auf 35 C wieder ihren ursprünglichen Wert an.

Verkleisterungstemperatur des Leims = 58 C.

Der einseitige Stärkeleim wird durch Verdünnen mit kaltem Wasser hergestellt, das mit einer Geschwindigkeit von 280 Ltr. pro Stunde zugeführt wird, und weist folgende Kenndaten auf:

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38	°C	70
50	Sek.	5
3OOO mPs
2,
1,

Fließrate = 2.600 Ltr./Std.

Stärkekonzentration = 18 ⁰Jo Temperatur = 35°C

Stein/Hall-Viskosität bei

35°C = 36 Sek.

^c/o Alkalinität/Stärke = 2,7 Borax in °/o Na B. O * 1 O H θ/

Stärke = 1,5

Verkleisterungstemperatur = 6O C

Viskositätsstabilität: Wie vorstehend für den zweiseitigen

Stärkeleim angegeben.

Beispiel 2

Herstellung eines Wellpappenleims mit einem Stärkegehalt von 25 i°.

Dieser Versuch wird wie Beispiel 1 unter Verwendung nativer Maisstärke mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12,5 °ß> durchgeführt. Die Temperatur des Wassers im Wasserbehälter wird bei 39 C gehalten und es wird eine Stärkemilch mit einer Konzentration von kO ⁰Jo Stärke Handelsbasis, d.h. einem Stärketrockensubstanzgehalt von 35 °/° hergestellt.

Die Dosierpumpe P1 fördert eine Natronlauge mit einer Konzentration von 4i5 g/Ltr. mit einer Geschwindigkeit von k3 Ltr./ Std.

Die Dosierpumpe P2 fördert Wasser mit einer Geschwindigkeit von 9^0 Ltr./Std.

Die Dosierpumpe P3 fördert Stärkemilch für den Träger mit einer Geschwindigkeit von 156 Ltr./std.

Die Dosierpumpe IPk fördert Rohstärkemilch mit einer Geschwindigkeit von 126O Ltr./Std.

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Die Borsäure wird dem Reifungsbehälter mit einer Rate von 6,55 kg/std. zugeführt.

Der Stärketrockensubstanzgehalt des Trägers beträ'gt 5,4 °/o. Das Trägerstärke/Gesamtstärke-Verhältnis beträgt 11 ^.

Die Konzentration der Natronlauge nach der Verdünnung beträgt 18,16 g/Ltr.

Die Fließrate des unverdünnten fertigen Stärkeleims beträgt 2400 Ltr./Std.

Dieser zweiseitige Stärkeleim weist folgende Kenndaten auf:

Stärkegehalt = 25 </o

Temperatur = 38°C

Stein/Hall-Viskosität bei 35°C = 52 Sek.

Alkalinität in # NaOH/Stärke = 2,4

Borax in °/o Na Β^0·10 H O/Stärke = 1,5

Verkleisterungstemperatur des Leims = 58 C

Viskositätsstabilität des Stärkeleims:

Weder nach vierstündiger Scherbeanspruchung analog Beispiel 1 noch nach zwei- bis viertägigem Absetzenlassen bei Raumtemperatur ist eine merkliche Änderung der Viskosität bei 35 C festzustellen.

Einseitiger Stärkeleim:

Der einseitige Stärkeleim wird aus dem zweiseitigen Stärkeleim durch Verdünnung mit kaltem Wasser mit eine.r Zufuhrrate von 29Ο Ltr./Std. und Zusatz von Salzsäure mit einer Dichte von 1,16 (HCl-Gehalt = 37Ο g/Ltr.) mit einer Fließrate von 6,46 Ltr./Std. hergestellt.

Dieser einseitige Stärkeleim weist folgende Kenndaten auft

Fließrate = 269Ο Ltr./Std.

Stärkegehalt = 22,5 Ί»

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-10-

Temperatur = 3k°C

Stein/Hall-Viskosität bei 35°C = 32 Sek.

Alkalinität in $ NaOH/Stärke = 2,0

Borax in $> Na₂B^O «10 H₂0/stärke = 1,5

Verkleisterungstemperatur = 6k C

Viskositätsstabilität des Stärkeleims: Die Viskositätsstabilität bei Scherbeanspruchung bei 35 C entspricht der des
zweiseitigen Stärkeleims und ist bezüglich des Viskositätsverhaltens, wenn man den Stärkeleim sich bei Raumtemperatur setzen läßt, sogar noch besser als diejenige des zweiseitigen Stärkeleims.

Das Verfahren und die Anlage der Erfindung ermöglichen eine echt kontinuierliche und automatische Herstellung von
Stärkeleimen und eine beträchtliche Verminderung der
Lagerkapazität.

Die erfindungsgemäße Anlage ist einfach und zuverlässig und das konstante Verhältnis zwischen den Fließraten der verschiedenen Bestandteile des Leims sichert die erforderliche Konstanz der Kenndaten der aus einer gegebenen Stärke erhaltenen Stärkeleime. Der Betrieb der Anlage braucht nicht
mittels einer ein Viskosimeter enthaltenden Einrichtung
überwacht und geregelt zu werden.

Die verschiedenen Betriebsparameter können genau und rasch
geregelt werden.

Die kalte Verkleisterung des Trägers bedeutet eine wirtschaftliche Verwendung von Dampf und erfordert nur entspannten Dampf, um das Wasser bei einer Temperatur von etwa kO C zu halten. Außerdem ermöglicht sie es, einen Träger
mit niedrigem Stärkegehalt herzustellen, der infolgedessen
nicht sehr viskos ist und leicht fließen kann.

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Die erfindungsgemäße Anlage ist im Betrieb ausserordentlich flexibel und ermöglicht es, Stärkeleime mit einstellbaren Stärkegehalten von 18 bis 30 ⁰Jo herzustellen, indem man die Alkalinität nach Wunsch variiert. Die Einrichtung zur Neutralisation mit Salzsäure ermöglicht es, die Alkalinität des einseitigen Stärkeleims unabhängig von der des zweiseitigen Stärkeleims einzustellen.

Die Verwendung von Borsäure anstelle von Borax ist ebenfalls in verschiedener Hinsicht vorteilhaft und stellt ein effektives Mittel zur Erhöhung des Abbaugrades der Trägerstärke durch die Verwendung von zusätzlichem Ätznatron in einer der zur Bildung des Borax (in situ) äquivalenten Menge, bis die Trägerstärke die gewünschte Stabilität erreicht, dar. Die Borsäure ist außerdem trocken leichter als Borax zu dosieren, da sie als Pulver ein besseres Fließverhalten aufweist, und ist vor allem insofern vorteilhaft, als sie sich rascher im Stärkeleim löst.

Der am Ende des Arbeitskreises angeordnete Reifungstank ermöglicht es, den Stärkeleim gut zu homogenisieren und bringt diesen in seinen endgültigen Gleichgewichtszustand, Sämtliche gegebenenfalls erwünschten Zusätze, z.B. Harze, die den Stärkeleim wasserfest machen, können im Reifungsbehälter leicht zugesetzt werden.

Hinsichtlich der Eigenschaften des Stärkeleims ermöglicht es das Verfahren der Erfindung insbesondere folgende Vorteile bzw. Eigenschaften zu erzielen:

Konstante Viskosität in gewünschter Höhe, gute Stabilität bezüglich Temperatur- und Scherbeanspruchung, gute Viskositätsstabilität über längere Zeit ohne merkliche Änderung zwischen 35°C und Raumtemperatur während einer Einlagerungsdauer von 96 Std,,
keine irreversible Retrogradition,
gute Wasserretention und keine Seperation bei Lagerung oder

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Absetzenlassen,

Es versteht sich natürlich von selbst, daß die vorstehend beschriebene Erfindung nur beispielshalber dargestellt und eiläutert ist, daß die Beschreibung somit in keiner Weise als Beschränkung zu verstehen ist und die Erfindung somit hinsichtlich aller beispielshalber im einzelnen erläuterten Merkmalen bzw. Maßnahmen durch technische Äquivalente abgewandelt werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu überschreiten«

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Claims (10)

1. MULLKIl-IlOItä · I)IHJI^IiI. · SCHÖN IIICHTKL

   T 4

   DR. WOLFGANG MOlLER-BORE (PATENTANWALTVON Ι9Ϊ7-1»75) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

   ZUGELAS5ENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGR^S PRES L'OFFICE EUROPEEN DES BREVETS

   C 3059

   CPC INTERNATIONAL, INC., International Plaza, Englewood Cliffs, New Jersey Ο7632, USA.

   Verfahren und Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Stärkeleimen

   Patentansprüche

   Verfahren zur Herstellung von Stärkeleimen, insbesondere für die Herstellung von Wellpapier oder —pappe, wobei in Gegenwart eines alkalischen Mittels (Base) kalt ein Primär-Stärkekleister (Träger) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man

   den Träger aus einer ersten Teilmenge einer wäßrigen Stärkesuspension herstellt, auf die man die Base im Überschuß einwirken läßt,

   den Träger mit einer zweiten Teilmenge der Stärkesuspension mischt

   und mindestens einen Teil der vorhandenen überschüssigen Base mit Borsäure neutralisiert.

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2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Stärkesuspension mit einer Temperatur im Bereich von etwa 38 bis 42 C und einer Konzentration von etwa 30 bis ^3 Gew.— °/o Stärketrockensubstanz an— bzw, eingesetzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger dadurch hergestellt wird, daß man die Stärkesuspension mit einer Lösung der Base, insbesondere Natronlauge, mit einer Konzentration von vorzugsweise etwa 10 bis 20 g/Ltr. in Berührung bringt.
4. k. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Borsäure in einer etwa 1,5 Gew.-?i Na B. 0 ·10 HpO, bezogen auf den Stärkegehalt, entsprechenden Menge zusetzt.
5. 5. Anlage zur kontinuierlichen,automatischen Herstellung von Stärkeleimen nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bia h_t gekennzeichnet durch

   einen auf eine wählbare konstante Temperatur heizbaren Wasserbehälter (6) ,

   eine Dosiereinrichtung mit drei Dosierpumpen (PI, P2, P3) zur Herstellung des Trägers aus der ersten Teilmenge der Stärkesuspension, wobei

   die erste Dosierpumpe (P1) an den Auslaß (lO) eines Behälters (9) für konzentrierte Base (Basenbehälter (9))» die zweite Dosierpumpe (P2) an den Wasserbehälter (6) und

   die dritte Dosierpumpe (P3) an einen Ansetzbehälter (3) zur Herstellung der wäßrigen Stärkesuspension (stärkemilchbehälter (3))» der gegenüber einem Aufgabetrichter (i) angeordnet ist,

   angeschlossen ist
   und
   die Auslässe der drei Dosierpumpen mit Einrichtungen zum In-

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   berührungbringen der Trägerkomponenten (26, 27» 28) verbunden sind,

   eine vierte Dosierpumpe (Ρ*0, ^di^e mit einem Mischer (30) zum Vermischen des Trägers mit der zweiten Teilmenge der wäßrigen Stärkesuspension verbunden ist, der seinerseits an einen Zwischenlagerungs- bzw. Reifungsbehälter (8) angeschlossen ist, der mit einer Borsäuredosiereinrichtung (3^) ausgerüstet und dessen Auslaß (36) an mindestens einen Leimbehälter (38, 39) für fertigen Stärkeleim angeschlossen ist, wobei der (die) Leimbehälter (38, 39) mit Niveaufühlem(S, ^7» **-8) ausgerüstet ist (sind), die mit Reglerorgangen (12, Iif, 16, 17) für die Auslässe der vier Dosierpumpen (P1 , P2, P3, P*l·) funktionell verbunden sind.
6. 6. Anlage nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß als durch die Niveaufühler (s, ^7, k8) gesteuerte Reglerorgane (12, 14, 16, 17) in den Auslässen der vier Dosierpumpen (PI, P2, P3, P^) angeordnete Dreiwegventile bzw. -hähne (12, 14, 16, 17) vorgesehen sind, die so ausgebildet und angeordnet sind, daß nicht benötigtes Fördergut der Dosierpumpen dadurch im Kreislauf zur Aufgabeseite bzw. den die jeweilige Dosierpumpe speisenden Behälter rückführbar ist.
7. 7· Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtungen zum Inberührungbringen der Trägerkomponenten ein statischer Mischer (26) und ein, vorzugsweise als Schlange (27) ausgebildetes Halterohr vorgesehen sind, das so ausgelegt ist, daß die Kontaktzeit mindestens eine Minute beträgt,
8. 8, Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (36) des Reifungsbehälters (8) über ein Dreiwegventil (4θ) mit einem Leimbehälter (38) und einem weiteren Leimbehälter (39) mit einer Beschickungsleitung (^2), die gegebenenfalls mit einem Einlaß (hk) für ein Neutralisier ungsmittel, insbesondere Salzsäure, und/oder einem Einlaß (43) für Verdünnungswasser, sowie einem Mischer

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   ausgerüstet ist, verbunden ist.
9. 9. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifungsbehälter (8) mit einer Verweilzeitregeleinrichtung (35) ausgerüstet ist, die eine Kontaktzeit von etwa ^O Minuten gewährleistet.
10. 10. Stärkeleim, dadurch gekennzeichnet, daß er nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis k hergestellt worden ist.

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