DE4344139A1 - Verfahren zur Herstellung von Papier, Karton und Pappe mit verbesserten Gebrauchseigenschaften - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papier, Karton und Pappe mit verbesserten Gebrauchseigenschaften.

Der Verbrauch von Papier, Karton und Pappe ist weltweit von steigender Tendenz. Daher ist es notwendig, zur Herstellung von Papier, Karton und Pappe auf Rohstoffe zurückzugreifen, die leicht beschaffbar, in praktisch unbegrenzter Menge zur Verfügung stehen und kostengünstig sind. Es ist be­ kannt, daß sowohl Stärke als auch Stärkederivate bei der Papierherstellung eingesetzt werden. Da die Gewinnung von Stärke verhältnismäßig aufwendig ist und dabei eine ganze Reihe von Nebenprodukten mit anfallen, stellt der Einsatz von Stärke keine optimale Lösung für einen Rohstoff für die Papier­ herstellung dar. Dabei beträgt der Einsatz von Stärke ca. 16,2 kg/t Papier. Der Einsatz von Stärke bei der Papierherstellung dient der Retention, der Anbindung von Füllstoff- und Feinstoffteilchen, der Entwässerung und der Verbesserung der Festigkeit.

Es ist bereits versucht worden, Getreidemehl einzusetzen und so auf den Einsatz von Stärke zu verzichten. Dabei wird das Getreidemehl in Form einer wäßrigen Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 5-15% thermisch und/oder alkalisch verkleistert und dann der Faserstoffmasse zugesetzt.

Dabei hat sich gezeigt, daß Getreidemehle bei der Dispergierung stark zur Klumpenbildung neigen, was auch durch starkes Rühren nicht behebbar ist und auch bei der sich anschließenden Verkleisterung die Klumpen bestehen bleiben. Dazu ist Mehl ein recht heterogenes Gemisch, was sich an sich un­ günstig auf die Qualität des entstehenden Papieres auswirkt, da es noch zusätzlich über zahlreiche Inhaltsstoffe verfügt, die für die Papierher­ stellung unnötig bis störend sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Stärke bei der Herstellung von Papier durch Getreidemehle zu substituieren, wobei das Getreidemehl in eine homogene Substanz zu überführen ist und so die Dispergierung in Was­ ser zu verbessern und die Klumpenbildung zu vermeiden ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dargelegt. Weitere Merkmale der Ausgestaltung der Erfindung sind aus den Ansprüchen 2 bis 6 zu entnehmen.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß das vermahlene Extrudat ein praktisch homogenes Pulver ergibt. Die im Getreidemehl enthaltene Stärke ist durch den Extrusionsprozeß hydrothermisch und mechanolytisch modifiziert worden, was den Verkleisterungsvorgang überflüssig macht. Das vermahlene Extrudat kann sofort in kaltem Wasser dispergiert werden, was ohne Klumpenbildung in jedem Fall gelingt. Bei einer Verkleisterung kommt es zu keiner mechano­ lytischen Modifizierung, das ist eine im Extruder durch mechanische, nicht hydrothermische, Einwirkung erfolgende Denatuierung der Stärke. Dieser Vor­ gang ist für die Vermeidung einer Klumpenbildung wesentlich. Die Zugabe der so hergestellten Suspension zum Papierstoff läßt eine gleichmäßige Vertei­ lung zu und hat damit ein fehlerfreies Papier im Gefolge. Neben der mechano­ lytischen Modifizierung erfolgt im Extruder zwangsläufig auch eine hydro­ thermische Modifizierung der Stärke.

Es ist auch möglich, die aus vermahlenem Extrudat in Wasser gebildete Sus­ pension unter Normaldruck bis etwa 120°C zu erhitzen. Das ist aber von der Zusammensetzung des Papierstoffes abhängig und dient der besseren Vertei­ lung in diesem. Um Papiere für verschiedene Verwendungszwecke zu erhalten, sind Zugaben von Farbstoffen, Hilfs- und Füllstoffen sowie die Zugabe von zusätzlichen Retentionsmitteln vorgesehen. Als Retentionsmittel werden ka­ tionische, synthetische oder natürliche Polymere zugesetzt und sie dienen der Anbindung von Füllstoff- und Feinstoffteilchen, der Entwässerung und der Verbesserung der Festigkeit.

Die Erfindung ist an Hand zweier Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Diese zeigen zunächst die Aufbereitung des Roggenmehles und anschließend einige Daten der damit hergestellten Papiere.

Das Mehl wird auf eine Feuchte von 18% aufgenetzt und einem Extruder zu­ geführt. Es wird ein gleichläufiger Doppelschneckenextruder eingesetzt, in dem die mechanolytische und hydrothermische Modifizierung erfolgt. Die Extrusionstemperatur liegt dabei bei 150°C. Bei einer Drehzahl von 300 min^-1 beträgt der Massedruck 4,8 MPa. Das so gewonnene Extrudat wird auf herkömmlichen Trocknungsanlagen getrocknet und anschließend auf eine Korngröße < 80 µm vermahlen. Nach der Vermahlung wird das so gewonnene pulverförmige Extrudat in kaltem Wasser dispergiert, was problemlos, ohne Klumpenbildung vor sich geht. Hier können Trennmittel, wie Kiesel­ säure oder auch ein- oder mehrwertige Alkohole, zugesetzt werden. Im vor­ liegenden Fall ist der durch diese Zusätze erreichbare Effekt durch in­ tensives Rühren erreicht worden. Diese Suspension wird dem Papierstoff zugesetzt, wobei vorher noch ein Retentionsmittel zugesetzt wird. Es wird das Papier auf einem Laborblattbildner erzeugt, wobei die Gegenüberstel­ lung mit herkömmlich hergestelltem Papier (0-Probe) ohne Zusatz erfolgt.

Beispiel 2

Die Verfahrensführung erfolgt wie bei Beispiel 1, nur mit den nachfolgend genannten Daten. Die Papierherstellung erfolgt auf einer Langsiebpapier­ maschine, wobei Vergleichswerte ohne Zusätze, bei Verwendung von Stärke und zwei bei unterschiedlicher Zugabe von der aus dem Extrudat gewonnenen Suspension aufgeführt sind.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Papier, Karton und Pappe mit verbesserten Gebrauchseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß Getreidemehl, vor­ zugsweise Roggenmehl mit einer Anfangsfeuchte von 15-30% bei 50-180°C, vorzugsweise bei 90-150°C extrudiert wird und das erhaltene Extrudat getrocknet und anschließend auf eine Korngröße von < 180 µm vermahlen und in kaltem Wasser eingerührt wird und von dieser Suspension anschließend 0,3-8%, bezogen auf die Masse des Papierstoffes, demsel­ ben zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einrühren des vermahlenen Extrudats in Wasser Trennmittel wie Kieselsäure zugesetzt bzw. mit Wasser mischbare Lösungsmittel wie ein- oder mehrwertige Alkoho­ le zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Anrühren des vermahlenen Extrudats in kaltem Wasser hergestellte Suspen­ sion vor der Zugabe zum Papierstoff bei Normaldruck auf 50-120°C in einem Autoklaven erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Suspension vor Zugabe zum Papierstoff mit Hilfs- und Füllstoffen ge­ mischt wird oder nach Zugabe zum Papierstoff Retentionsmittel zugesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfs­ stoffe wahlweise Farbstoffe zugesetzt werden können und als Füllstoffe Kaolin oder Kreide dienen.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Reten­ tionsmittel kationische, synthetische oder natürliche Polymere einge­ setzt werden.