DE4344139C2

DE4344139C2 - Verfahren zur Herstellung von Papier, Karton und Pappe mit verbesserten Gebrauchseigenschaften

Info

Publication number: DE4344139C2
Application number: DE19934344139
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Neisser; Gertrud Schramm; Vilmar Dr Webers
Original assignee: INST GETREIDEVERARBEITUNG
Current assignee: MüHLE RüNINGEN GMBH & CO. KG, 38122 BRAUNSCHWEIG,
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1993-12-23
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: DE4344139A1

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.

Nach der DD-PS 2 76 313 ist bereits versucht worden, bei der Papierherstellung Getreidemehl einzusetzen und so auf den Einsatz von Stärke zu verzichten. Dabei wird 0,5 bis 5% Getreidemehl, bezogen auf den Faserstoff, in Form einer wäßrigen Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 15% thermisch und/oder alkalisch verkleistert und dann der Faserstoffmasse vor der Blatt bildung zugesetzt. Die ausschließlich thermische Verkleisterung wird durch Erhitzen der wäßrigen Mehldispersion auf eine Temperatur oberhalb des für die jeweilige Mehlsorte charakteristischen Wertes erreicht, die alleinige alkalische Verkleisterung erfolgt durch Zugabe von 15 bis 25% Ätznatron, bezogen auf Getreidemehl, bei Normaltemperatur. Die thermisch-alkalische Ver kleisterung erfolgt bei Temperaturen von 60 bis 90°C und einer Zugabe von 5 bis 15% Ätznatron.

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 ungünstig auf die Qualität des entstehenden Papieres auswirkt, da es noch zusätzlich über zahlreiche Inhaltsstoffe verfügt, die für die Papierherstellung un nötig bis störend sind.

Nach der DE-PS 28 33 452 ist ein Verfahren zum Herstellen von Papier für Ver packungszwecke, insbesondere für die Herstellung von Wellpappe bekannt ge worden, nach dem einem Altpapieranteil von etwa 98% Zuschlagstoffe von etwa 2% aus Getreide und/oder getrockneten Knollen und/oder Wurzeln zugegeben werden, wobei die aus den Zuschlagstoffen abgetrennte Stärke nach deren teil weiser oder vollständiger Verkleisterung auf die Oberfläche der Papierbahn aufgebracht wird. Die dabei erhaltenen Faserstoffe werden in vorgegebener Menge dem Altpapieranteil zugesetzt.

Dieses Verfahren erfordert eine aufwendige Trennung von Stärke und Faserstof fen, wobei die Stärke zur Behandlung der Papierbahn genutzt und der verblei bende Rest an Faserstoffen dem Altpapieranteil zugeschlagen wird. Dieser Rest ist dabei verschwindend gering. Die Stärke hingegen wird in bekannter Weise eingesetzt, wodurch kaum ein Unterschied zu anderen bekannten Verfahren zu verzeichnen ist. Bemerkenswert ist dabei der hohe apparative Aufwand, mit dem herkömmliche Unternehmen der Papierherstellung überfordert erscheinen.

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

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst wie im kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 dargelegt. Weitere Merkmale der Ausgestaltung der Erfindung sind aus den Ansprüchen 2 bis 7 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 mechanolytischen Modifizierung, das ist eine im Extruder durch mechanische, nicht hydro thermischen Einwirkung erfolgende Denaturierung der Stärke. Dieser Vorgang ist für die Vermeidung einer Klumpenbildung wesentlich. Die Zugabe der so hergestellten Suspension zum Papierstoff läßt eine gleichmäßige Verteilung zu und hat damit ein fehlerfreies Papier im Gefolge. Neben der mechanolyti schen Modifizierung erfolgt im Extruder zwangsläufig auch eine hydrother mische 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 Ver teilung in diesem. Um Papiere für verschiedene Verwendungszwecke zu erhal ten, sind Zugaben von Farbstoffen, Hilfs- und Füllstoffen sowie die Zugabe von zusätzlichen Retentionsmitteln vorgesehen. Als Retentionsmittel werden kationische, 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 Gew.-% aufgenetzt und einem Extruder zugeführt. 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 Kieselsäure oder auch ein- oder mehrwertige Alkohole, zugesetzt werden. Im vorliegen den Fall ist der durch diese Zusätze erreichbare Effekt durch intensives 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 Gegenüberstellung mit her kömmlich 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.
Mahlgrad SR = nach Schopper-Riegler
Rohstoff: Roggenmehl
Asche: 0,64 Gew.-%
Extrusionsparameter:
Temperatur: 100°C
Massedruck: 6,3 MPa
Drehzahl: 300 min^-1
Feuchte: 25 Gew.-%

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Papier, Karton und Pappe mit verbesserten Gebrauchseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß Getreidemehl mit einer Anfangsfeuchte von 15 bis 30 Gew.% bei 50 bis 180°C extrudiert wird und das erhaltene Extrudat getrocknet und anschließend auf eine Korngröße von < 180 µm vermahlen und in kaltes Wasser eingerührt wird und von dieser Suspension anschließend 0,3 bis 8%, bezogen auf die Masse des Papierstoffes, demselben zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einrühren des vermahlenen Extrudats in Wasser Trennmittel wie Kieselsäure zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einrühren des vermahlenen Extrudats in Wasser mit Wasser mischbare Lösungsmittel wie ein- oder mehrwertige Alkohole zugesetzt werden.

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

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, 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.

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

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