DE4401529A1 - Stärkeleim mit vermindertem Wassergehalt - Google Patents
Stärkeleim mit vermindertem WassergehaltInfo
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- D21H17/20—Macromolecular organic compounds
- D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
- D21H17/24—Polysaccharides
- D21H17/28—Starch
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung und Zusammensetzung eines
Stärkeleimes mit vermindertem Wassergehalt bzw. erhöhtem
Feststoffgehalt, wobei die Viskosität des Leimes gegenüber normalem
Leim gleichbleibt. Der Leim ist geeignet die Ökobilanz für die
Herstellung von Wellpappe zu verbessern.
Unter einem Leim versteht man nach DIN 16 920 eine wäßrige
Lösung eines Klebstoffs, wobei ein Klebstoff ein nichtmetallischer
Werkstoff ist, der Körper durch Flächenhaftung (Adhäsion) und
innere Festigkeit (Kohäsion) miteinander verbindet.
In der Papierindustrie insbesondere bei der Wellpappeherstellung
haben Leime aus Stärken (Weizen-, Kartoffel-, Maisstärken) eine
besondere Bedeutung. Ein Grund ist, daß die Stärkeleime aus
nachwachsenden Rohstoffen bestehen, daß sie untoxisch,
umweltfreundlich, voll biologisch abbaubar sind, und was ebenfalls
wichtig ist, den Prozeß beim Recycling von Altpapier nicht stören.
Denn bei der Verarbeitung von beispielsweise Wellpappe werden bis
zu 75% des Papiers aus Altpapier hergestellt.
Den genannten Vorteilen steht allerdings der Nachteil entgegen, daß
Wasser als Lösungsmittel verwendet wird. Wasser wird zunehmend
zu einem knappen und damit kostbaren Gut. Ein weiterer Nachteil
von Wasser als Lösungsmittel ist, daß bei dessen Verdampfung ein
hoher Energieaufwand nötig ist. Da ein großer Teil des bei der
Herstellung des Stärkeleimes benötigten Wassers wieder während des
Klebevorganges verdampft werden muß, stellt auch dieser
Energiebedarf einen nicht unerheblichen Kostenfaktor dar. Man kann
diese Probleme nicht einfach dadurch umgehen, daß man den
Wasseranteil im Stärkeleim vermindert, um dann bei entsprechend
geringerer Auftragsmenge weniger Wasseranteil im Leim zu haben.
Bei zu geringem Wasseranteil wird nämlich die Viskosität des Leimes
so hoch, daß er sich bei der Wellpappeherstellung nicht mehr
auftragen läßt. So ist es im hohen Maße die Viskosität, die über den
minimalsten Wasseranteil im Stärkeleim entscheidet.
Da die erwähnten Vorteile des Stärkeleimes, wie er beispielsweise für
die Wellpappeherstellung verwendet wird, ein starkes Argument für
die Beibehaltung dieses Klebstoffs sprechen, war es die Aufgabe des
im folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, die
Nachteile, die aus dem zu hohen Wasseranteil des Leimes (hoher
Wasserverbrauch, hoher Energieverbrauch) ergeben zu vermeiden
oder wenigstens zu verringern, ohne die geforderte Viskosität (40 bis
60 Sekunden für die Wellpappeherstellung) des Leimes wesentlich zu
beeinträchtigen. Dies ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
gelungen. Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen
Stärkeleimes erlaubt es, bei etwa gleichleibender Viskosität, den
relativen Wasseranteil um über 25% zu senken, was eine erhebliche
Verbesserung gegenüber der bisher üblichen Zusammensetzung
bedeutet.
Versetzt man einen nach üblicher Vorschrift hergestellten Standard-
Stärkeleim mit geringen Mengen eines Tensids, so stellt man fest, daß
der Leim nach kurzem Rühren so viskos wird, daß sich eine Art
dicker Pudding bildet. Überraschenderweise wurde nun gefunden,
daß man einen genau gegenteiligen Effekt, nämlich eine Verringerung
der Viskosität des Stärkeleims erhält, wenn man den tensidhaltigen
Stärkeleim derart herstellen, daß man das Stärkepulver oder die
Stärkepulvermischung in eine wäßrige Lösung des Tensids
einrührt. Diese Herstellung ist bevorzugt. Man kann aber auch das
Tensid gleichzeitig mit dem Stärkepulver oder kurz nach dem
Einrühren des Stärkepulvers das Tensid zugeben, bevor die Stärke
ausgequollen ist. Daß sich die Viskosität bei lediglich andersartiger
Zugabe des Tensids zu der Stärke so wesentlich und zwar
gegensätzlich unterscheidet war auch für den Fachmann nicht
vorhersehbar und somit überraschend. Hinzukommt, daß das Tensid
an sich die Viskosität seiner wäßrigen Lösung nicht verändert, wie
Vergleichsmessungen gegenüber reinem Wasser zeigten.
Als Tenside kommen insbesondere ionische Tenside wie anionische
und kationische Tenside in Frage.
Auch einige nichtionische (nonionics) Tenside auf Basis von
Alkylpolyglykolethern oder Alkylphenylpolyglykolether zeigen den
beschriebenen viskositätserniedrigenden Effekt von Stärkeleimen,
wenn auch nicht so stark. Dagegen sind Tenside mit betainartiger
Struktur (zwitterionische Tenside) für diesen Zweck als nicht geeignet
einzustufen. Als bevorzugte Tenside sind die anionischen
Alkylsulfate, Alkylsulfonate Alkylarylsulfonate und
Fettalkoholethersulfate sowie die kationischen quatären
Alkyl- bzw. Alkylaiylammoniumsalze zu nennen.
In den folgenden genannten Beispielen wurde als anionisches Tensid
beispielhaft das vielfach gebräuchliche und toxikologisch
unbedenkliche Natriumlaurylsultat (Dodecylsulfat, SDS) eingesetzt.
Als Kationentensid das Dodecylethyldimethylammoniumbromid.
Tabelle 1 zeigt den Einfluß wechselnder Mengen Tensid (SDS) auf
die Viskosität einer Standardmischung aus 150 g Stärke und 450 g
Wasser. Bei der Stärke handelte es sich um eine für die
Wellpappeherstellung verwendete Fertigmischung auf Basis
Kartoffelstärke und einer kaltquellenden Stärke mit Konservierungs-,
Antistaubmittel und allen anderen notwendigen Zusätzen wie
beispielsweise Borax und Natronlauge. Es kann sich aber auch um
eine andere Stärkemischung handeln. Der tensidhaltige Leim mit
geringerer Viskosität wurde derart hergestellt, daß die
Stärkemischung als Pulver in die wäßrige Lösung des Tensids
eingerührt wurde. Weitere Bedingungen: Raumtemperatur (21°C),
zwei-Liter-Becherglas, Rührmotor mit vierflügeligem Metallrührer,
Drehzahl: 533 Upm.
Wie ersichtlich zeigen bereits wenige Gew.% Tensid deutliche
Viskositätserniedrigungen. Die anfänglichen Viskositätserhöhungen ab
0.9% SDS sind anfängliche geringfügige Schaumentwicklung
zurückzuführen.
Es ist allgemein üblich, die Viskosität von Wellpappenklebstoff mit
einem sogenannten Steinhall-Becher zu messen. Dieses ist ein
einfacher Metallbecher von 150 mm Länge und 50 mm lichter Weite,
der am Boden mit einer 2,4 mm weiten Düse aus V2A-Stahl versehen
ist. Dieses Viskosimeter ist auf eine Auslaufzeit von 15 s für
100 ml Wasser bei 20°C geeicht.
Die folgenden Tabellen 2-5 zeigen das Verhalten der Viskositäten
bei stufenweiser Verminderung des Wassergehaltes des Stärkeleimes.
Dabei bedeuten beispielsweise 10 Gew.% Wasserreduktion
10 Gew.% weniger Wasser bezogen auf Wasser im Normalleim
(beispielsweise statt 450 g Wasser wie im Normalleim 405 g
Wasser); die Stärkepulvermenge bleibt wie im Standard-Normalleim
gleich (150 g). Das Stärkepulver wurde jeweils in die wäßrige
Lösung des Tensids eingerührt.
Bereits mit 0.2 g% Tensid wurde bei einem um 10% vermindertem
Wasseranteil, eine für die Anwendung akzeptable Viskosität erreicht.
Mit 0.3% Tensid wurde bei einem um 15% verminderten
Wasseranteil eine ausreichende Viskosität erzielt.
Sogar bei einer Verminderung des Wasseranteils um 20 Gew.%, läßt sich
bei Zugabe von 1.0% SDS ein für die Wellpappeherstellung
geeigneter Stärkeklebstoff herstellen.
Beachtenswert ist die sehr hohe Viskosität ohne Tensidzusatz.
25 Gew.% Wasser könnten in einigen Fällen noch zu einem
anwendungsfähigen Stärkekleber führen.
Reduktionen des Wassergehaltes ab 30 Gew.% führen zu nicht
akzeptablen Werten.
Viskosität bei Normalleim mit 0.2% Tensid sofort = 25 Sekunden
Viskosität bei 15 Gew. % Wasserreduktion mit 0.3% Tensid = 45 Sekunden (sofort)
Viskosität bei 15 Gew. % Wasserreduktion mit 0.3% Tensid = 45 Sekunden (sofort)
Verglichen mit SDS lassen sich mit dem kationischen Tensid noch
stärkere Wassereduktionen erreichen.
Viskosität von Normalleim mit 0.2% Tensid = 35 Sekunden (sofort)
und nach einem Tag 45 Sekunden
Viskosität bei 15 Gew.% weniger Wasser mit 0.3% Tensid = 112 Sekunden (sofort) und 204 Sekunden nach einem Tag.
Viskosität bei 15 Gew.% weniger Wasser mit 0.3% Tensid = 112 Sekunden (sofort) und 204 Sekunden nach einem Tag.
Viskosität von Normalleim mit 0.2% Tensid = 26 Sekunden (sofort)
und 29 Sekunden nach einem Tag.
Viskosität von Normalleim mit 0.2% Tensid = 34 Sekunden (sofort)
und von Leim mit 15% weniger Wasser und 0.3% Tensid 130 Se
kunden sofort.
Viskosität von Normalleim mit 0.2% Tensid = 27 Sekunden (sofort)
und 48 Sekunden nach einem Tag.
Viskosität bei einem Leim mit 15% weniger Wassergehalt = 68 Sekunden sofort und 190 Sekunden nach einem Tag.
Viskosität bei einem Leim mit 15% weniger Wassergehalt = 68 Sekunden sofort und 190 Sekunden nach einem Tag.
Claims (13)
1. Herstellung und Zusammensetzung eines Stärkeleimes für die
Papierindustrie, dadurch gekennzeichnet, daß
die Viskosität des Stärkeleimes welcher ohne Zusatz eine
bestimmte Viskosität besitzen würde, durch Zusatz eines
Tensids vermindert wird.
2. Herstellung und Zusammensetzung eines in der Viskosität
verminderten Stärkeleimes gemäß Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Stärke in eine wäßrige
Lösung eines Tensids eingerührt wird.
3. Herstellung eines in der Viskosität verminderten Stärkeleimes
gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Tensid zusammen mit der Stärke in Wasser eingerührt wird.
4. Herstellung eines in der Viskosität verminderten Stärkeleimes
gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Tensid kurz nach dem Einrühren der Stärke, noch vor deren
Quellung hinzugegeben wird.
5. Herstellung der Zusammensetzung eines Stärkeleimes gemäß
den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tensid ein anionisches Tensid ist.
6. Herstellung und Zusammensetzung eines Stärkeleimes gemäß
den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tensid ein kationisches Tensid ist.
7. Herstellung und Zusammensetzung eines Stärkeleimes gemäß
den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich um ein nichtionisches Tensid handelt.
8. Herstellung und Zusammensetzung eines Stärkeleimes gemäß
den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tensid ein anionisches oder kationisches Tensid
darstellt.
9. Herstellung und Zusammensetzung eines Stärkeleimes gemäß
den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich
bei dem Tensid um eine Mischung aus einem anionischen und
einem kationischen Tensid handelt.
10. Herstellung Zusammensetzung eines Stärkeleimes gemäß den
Ansprüchen 1, daß als Tensid Kombinationen von Mischungen
aus anionischen, kationischen und nichtionischen Tensiden
eingesetzt werden.
11. Herstellung und Zusammensetzung eines Stärkeleimes gemäß
den Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der
Wassergehalt gegenüber tensidfreiem Stärkeleim vermindert ist,
aber die Viskosität gegenüber tensidfreiem Leim trotzdem nicht
wesentlich verändert ist.
12. Stärkeleim mit verringertem Wassergehalt für die Wellpappeher
stellung.
13. Stärkeleim mit verringertem Wassergehalt für die Papierindustrie.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944401529 DE4401529A1 (de) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | Stärkeleim mit vermindertem Wassergehalt |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944401529 DE4401529A1 (de) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | Stärkeleim mit vermindertem Wassergehalt |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4401529A1 true DE4401529A1 (de) | 1995-07-27 |
Family
ID=6508280
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944401529 Withdrawn DE4401529A1 (de) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | Stärkeleim mit vermindertem Wassergehalt |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4401529A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-01-20 DE DE19944401529 patent/DE4401529A1/de not_active Withdrawn
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |