DE69705410T2

DE69705410T2 - Verfahren und vorrichtung zur kontuinierlichen herstellung von wellpappenklebstoff

Info

Publication number: DE69705410T2
Application number: DE69705410T
Authority: DE
Inventors: George C. Karras
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2001-10-11
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: EP0914396B1; US5899563A; WO1998004643A1; EP0914396A1; AU3731197A; CA2261661A1; CA2261661C; DE69705410D1; US5840108A; JP2000516276A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft Wellpappen-Klebstoffe und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung für die kontinuierliche Herstellung von Wellpappen-Klebstoff, um Abfall zu minimieren, die Eigenschaften zu verbessern und Kosten einzusparen.

Stand der Technik

Klebstoffe für die Herstellung von Wellpappe bestehen meist aus Stärke, einer Bor enthaltenden Verbindung, Ätznatron oder einer anderen Grundsubstanz und fakultativ einem wasserabweisenden Zusatz, wenn Wasserbeständigkeit gefordert ist, alle in einer wässrigen Lösung. Hauptbestandteil des Klebstoffes ist Stärke, die im Zuge der Wellpappenherstellung nach ihrem Eintritt in die Papierfaser verkleistert. Die weiteren Komponenten sind die natürlichen Eigenschaften der Stärke verändernde Substanzen. Zum Beispiel ändern Ätzmittel meist in Form von Natriumhydroxid die Verkleisterungstemperatur der Stärke. Bor enthaltende Verbindungen werden eingesetzt, wenn die Klebkraft angepasst oder verändert werden soll, wobei sie außerdem als Puffermittel und zur Beibehaltung der Viskosität dienen. Wahlweise verwendete wasserabweisende Zusätze stammen in der Regel aus Harnstoff-Formaldehyd, Keton-Formaldehyd oder Melamin- Formaldehyd. Auch die Verwendung anderer Polyhydroxid- Verbindungen anstelle von Stärke oder zusätzlich zur Stärke in den Klebstoff-Mischungen ist möglich. Beispielsweise wirkt Polyvinylalkohol mit den Bor enthaltenden Verbindungen ähnlich wie Rohstärke.
Klebstoffe auf Stärkebasis werden standardmäßig im Chargenbetrieb hergestellt, indem zunächst zwei getrennte Ansätze aufbereitet werden, ein gekochter Stärkeanteil, hier als Trägerstärke bezeichnet, und einem ungekochten Anteil, hier "Rohstärke" genannt. Dies ist erforderlich, damit nicht Klebstoff mit einer für die gute Verarbeitung zu hohen Viskosität entsteht.
Die Trägerstärke wird in der Regel in einem ersten Tank durch Zusatz von Klarwasser zur Stärke angesetzt, die entweder als Rohstärke oder modifizierte Stärke Verwendung findet. Die Mischung wird verrührt, um einen dünnen Stärkebrei zu bilden. Ein Ätzmittel wird dann dem Stärkebrei zugesetzt und erwärmt, um den Gelatinierungsvorgang einzuleiten und so den pastösen Anteil der Trägerstärke zu bilden.
In einem zweiten Tank werden Wasser und Stärke, meist eine nicht modifizierte Rohstärke, verrührt, um einen Rohstärkebrei zu bilden, dem die Bor enthaltende Verbindung zugesetzt wird, in der Regel Borsäure oder Borax. Nach gründlicher Durchmischung des Rohstärkeanteils wird der Trägerstärkeanteil zugesetzt und beides wird gründlich durchgemischt, damit der Wellpappenklebstoff entsteht, der generell einen Feststoffanteil von etwa 17 bis 35% Gewichtsanteil und eine Viskosität im Bereich von etwa 150 bis 650 Centipoise aufweist.
Der vermischte Stärkeklebstoff befindet sich meist in einem Tank mit einem Fassungsvermögen von etwa 565 bis 7.570 Liter, von dem die Mischung dem jeweiligen Verbrauch entsprechend an die Wellpappenmaschine weitergeleitet wird.
Ein Problem beim herkömmlichen Chargenbetrieb besteht darin, dass das Ansetzen des Klebstoffes nach Zeitpunkt, Menge, spezifischer Zusammensetzung, Viskosität, Gelierungs- und Lagerungstemperatur geplant werden muss. Meist sind hierfür große Lagertanks erforderlich, deren Anzahl und Größe von den unterschiedlichen Zubereitungen und der Anzahl der Verwendungsorte in einer Einrichtung abhängig sind.
Nachdem der Klebstoff angesetzt wurde, unterliegt seine Viskosität starken Veränderungen aufgrund variabler Einflüsse wie Grad der Durchmischung in den Tanks, in den Leitungen zirkulierende Menge, Aufrechterhaltung bestimmter Temperaturen und die fortlaufende Wirkung der Grundsubstanz (Natriumhydroxid) auf die Stärke in der Paste sowie Feuchtigkeitsverlust usw. Darüber hinaus sind die Kosten bei Chargenbetrieb hoch, weil mehrere Vorratstanks und Spezialausrüstung für die Verarbeitung des viskosen Klebstoffs erforderlich sind, während gleichzeitig die verschiedenen Parameter überwacht werden müssen, um nachteilige Veränderungen der Viskosität zu vermeiden.
Beispielsweise setzt nach Fertigstellung der Mischung bereits die Alterung des Klebstoffes ein, der sich entweder verdickt oder verdünnt und Viskosität einbüßt, was die Eigenschaften des Wellpappenprodukts nachhaltig verschlechtern kann. Zwar gibt es bereits verschiedene Methoden der Temperaturregelung, um die Verschlechterungen der Eigenschaften im Zeitverlauf zu reduzieren, doch verbleibt allgemein eine erhebliche Menge nicht verwendeten Klebstoffes, der am Ende eines Durchlaufs beseitigt oder in einer neuen Charge Klebstoff verarbeitet werden muss. Da der vollständige Verbrauch einer Charge Zeit beansprucht, kann sich die Qualität des Wellpappenprodukts ändern, weil sich die vorteilhaften Eigenschaften des Wellpappen-Klebstoffs mit der Zeit verschlechtern.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren für die Herstellung eines Wellpappen-Klebstoffes für den jeweils unmittelbaren Verbrauch zu schaffen, um dadurch die Verweilzeit im System zu minimieren und Abfall zu vermeiden.
Ferner soll durch die Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Wellpappen-Klebstoffen geschaffen werden, das die Beibehaltung der optimalen Eigenschaften des Klebstoffes während einer Wellpappen- Verarbeitungsperiode ermöglicht.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zum Wechseln auf eine andere Klebstoffrezeptur durch quasi sofortigen Rückgriff auf einzeln gespeicherte Bestandteile, um Stillstand zwischen den Verarbeitungsperioden zu minimieren.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Wellpappen-Klebstoffes auf Stärkebasis gelöst. Der Klebstoff wird jeweils im Maße wie von der Vorrichtung zur Herstellung der Wellpappe angefordert zubereitet. Viskosität und Temperatur werden ständig überwacht und direkt vor Auftrag auf die Papierbahn reguliert, so dass der Klebstoff kaum verweilt und die Probleme bezüglich Alterung und anderen qualitätsmindernde Abbaufaktoren ausgeräumt werden.
Bei der Erfindung wird ein Trägeranteil eines Stärkebreis kontinuierlich durch Vermischen mit einer Grundsubstanz (Natriumhydroxid) hergestellt, so dass eine niedrigvolumige glatte weiche Klebstoffpaste erhalten wird. Diese wird dann fortlaufend mit anderen Klebstoffbestandteilen vermischt, die alle voneinander getrennt bei Raumtemperatur in flüssiger oder pastenförmiger Form in Konzentrationen vorrätig gehalten werden, die eine sofortige Vermischung mit unterschiedlicher Kombination einzelner Bestandteile ermöglichen, unmittelbar vor Übergabe an die Wellpappenmaschine. Der Klebstoff verweilt lediglich in einem kleinen, eine Misch- und Messkammer enthaltenden Gefäß, von dem aus der Klebstoff an die Wellpappenmaschine abgegeben wird, wobei das Gefäß Mittel zur Überwachung der Viskosität und zur Einstellung der mit der Grundsubstanz zu vermischenden Menge der Stärkesuspension aufweist, so dass der Klebstoff optimale Viskosität unmittelbar vor Abgabe an die Wellpappenmaschine aufweist.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung (Aufschlämmung) von Wellpappen- Klebstoff mit folgenden Verfahrensschritten geschaffen: Abgabe einer ersten dosierten Füllmenge einer Grundsubstanz, Abgabe eines Anteils einer zweiten dosierten Füllmenge eines Rohstärkebreis, Durchmischen der beiden Füllmengen, Zufuhr der Mischung in eine erste Kammer, wahlweise Zusatz einer dritten Füllmenge Rohstärkebrei in die erste Kammer in einem der Füllmenge der Grundsubstanz entsprechenden Verhältnis, wahlweise Zusatz von Wasser in entsprechendem Verhältnis in die erste Kammer und Zusatz einer Bor enthaltenden Verbindung in einem ähnlichen Verhältnis in die erste Mischkammer, Durchmischen des Inhalts in der ersten Kammer zum Klebstoff, Anordnung einer zweiten zur ersten Kammer benachbarten Kammer, Anordnung eines Viskositätssensors in der zweiten Kammer, Anordnung von Mitteln zur Regulierung der Zusatzmengen der dosierten Füllmengen zur Herstellung einer Mischung mit exakt dosierten Bestandteilen in der ersten Kammer in Mengen, die im Wesentlichen dem Klebstoffverbrauch entsprechen, Übergabe des Klebstoffes in die zweite Kammer, Ermittlung der Viskosität und Einstellen der Füllmenge des Anteils der zweiten Füllmenge an Rohstärke zur Viskositätsregulierung zwecks Abgabe einer dosierten Menge kontinuierlich hergestellten Klebstoffes an die Wellpappenmaschine.
Durch Regelung des Zustroms jedes Bestandteils des Wellpappen-Klebstoffes wird die Stoffmischung im benötigten Mengenverhältnis zur Grundsubstanz hergestellt und sehr kleine Mengen des Wellpappen-Klebstoffes erzeugt, die dann fast sofort gemischt und in eine Kammer weitergeleitet werden, in der sich ein Viskosimeter befindet. Aufgrund eines von der Vorrichtung erzeugten Steuersignals wird sodann der Zufluss des zweiten Rohstärke Mischgut-Stroms in die Mischung eingestellt, so dass die gewünschte Viskosität des Klebstoffes vor seiner Weiterleitung an eine Klebstoffwanne der Vorrichtung zur Herstellung der Wellpappe erreicht wird. Die Gesamtmenge der zugeführten Bestandteile entspricht fast genau der Klebstoffaufnahme in der Vorrichtung, so dass zwischen dem Mischen der Bestandteile und ihrem Auftrag auf das Wellpappenpapier kaum Zeit vergeht und die Eigenschaften sich folglich nicht verschlechtern können. Demzufolge ist frischer Klebstoff während einer Verarbeitungsperiode ständig verfügbar. Außerdem können Änderungen bei Verfahrensparametern wie Zusatz eines wasserabweisenden Agens oder Änderung der Hafteigenschaft des Klebstoffes oder anderer Eigenschaften gleichsam sofort vorgenommen werden, um so beispielsweise einen Wechsel von einem Wellpappenprodukt zum anderen zu vereinfachen. Vergeudung von Klebstoff kommt also kaum vor, während Eigenschaften und Ausbeute optimiert werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Wellpappen-Herstellverfahrens;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung einer Klebstoffwanne für die Herstellung von Wellpappe;
Fig. 3 ist eine Ablaufdarstellung der kontinuierlichen Herstellung eines Wellpappen-Klebstoffes;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Hubzylinderanordnung für die Zufuhr der Bestandteile des Klebstoffes;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer Prüfeinrichtung zur Durchführung von Versuchen; und
Fig. 6 ist eine andere Ausführung eines für die Erfindung eingesetzten Mischtanks.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt den Fertigungsablauf von Wellpappe. Bei diesem Vorgang wird ein Klebstoff auf die Spitzen der Wellen eines gewellten Mediums aufgebracht.
Eine als Wellpappenmaschine 1 bezeichnete Vorrichtung hat eine erste Station 2, in der ein Kraftpapier 3 zwischen einem Paar ineinandergreifender Walzen 4 und 5 hindurchläuft, durch welche die Wellen 6 eingeformt werden. Eine Klebstoffpaste 7 wird auf die Spitzen 8 der Wellen auf einer Seite der Papierbahn aufgetragen, die dann mit einer ersten Decklage 9 unter Hitze und Druck verbunden wird. Die erste Decklage 9 läuft über einen Vorheizer 10 und anschließend über eine Walze 11, wo die Decklage mit der gewellten Papierbahn verbunden wird. Die Klebverbindung an diesem Punkt muss ausreichend biegefest sein, um die starke Beanspruchung bei der weiteren Behandlung auszuhalten. Die Klebverbindung wird als "Frischklebung" bezeichnet.
In einer zweiten Station 12 wird Klebstoff 13 auf die Spitzen 14 der Wellen auf der Rückseite der Papierbahn aufgebracht, die dann mit einer zweiten Decklage 15 verbunden wird, die über einen Vorheizer 16 läuft. Die fertige Wellpappe 17 läuft dann zwischen zwei parallelen, ebenen horizontalen und einen leichten Druck ausübenden Flächen 18 und 19 hindurch, von denen eine dampfbeheizt ist, um den Klebstoff vollständig zu verkleistern, so dass die Wellpappe beim Austritt aus der Wellpappenmaschine eine fertige ebene Platte 20 ist, die mit einem Schneider 21 zugeschnitten und als fertige Platte 22 gestapelt wird.
Das von der ersten Station 2 abgegebene Produkt mit einer gewellten Bahn auf einer Seite und einer Decklage auf der anderen Seite wird als "einseitige Wellpappe" bezeichnet. Diese einseitige Wellpappe kann in diesem Zustand verwendet werden oder wird in der zweiten Station 12 weiterverarbeitet, wo Klebstoff auf die Wellenspitzen der einseitigen Wellpappe aufgebracht und eine zweite Lage aufgelegt wird, um so eine "doppelseitige" Wellpappe oder Wellpappe "mit Doppel-Decklage" zu ergeben.
Wie Fig. 2 zeigt, wird der Klebstoff 7 auf die Spitzen 8 über den Kontakt mit einer Walze 23 aufgebracht, die mit einem Teil in eine Wanne 24 eintaucht, die den Klebstoff 7 enthält, so dass nur die Spitzen der Wellen mit dem Klebstoff überzogen werden und zwar nur mit dem von der Walze aufgenommenen Klebstoff, wobei sich die Walze dreht, um die Wellenspitzen mit frischem Klebstoff zu versorgen. Die Wanne wird mit ausreichender Menge Klebstoff aufgefüllt, um ein benötigtes Niveau in der Wanne beizubehalten. Dies geschieht generell durch kontinuierliche Zufuhr von Klebstoff in die Wanne über einen Eintrag durch Schwerkraft oder eine Pumpe, die auch überschüssigen Klebstoff in einen nicht dargestellten Klebstoff-Vorratsbehälter zurückführt.
Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung zur Herstellung eines Wellpappenklebstoffes nach der Erfindung umfasst einen Tank 25 mit einer Mischkammer 26 und einer Messkammer 27, die durch eine Leitplatte 28 voneinander getrennt sind, an deren Unterseite eine Strömung von der Mischkammer 26 in die Messkammer 27 erfolgt. Die Mischkammer enthält ein Rührwerk 29 mit hoher Scherwirkung zur Durchmischung der verschiedenen Bestandteile des Klebstoffes. Ein Viskositätssensor 30 ist in der Messkammer 27 vorgesehen, über den die Viskosität des Klebstoffes ermittelt wird.
Die einzelnen Bestandteile zur Erzeugung des Wellpappen-Klebstoffes 7 werden in die Mischkammer geleitet. Jeder Bestandteil wird als Flüssigkeit, Brei oder als Paste in vorbestimmten Verhältnissen der Mischkammer zugeführt. Hierzu können jedem einzelnen Stoffstrom zugeordnete Dosierpumpen eingesetzt werden, die über einen Mikroprozessor mit zugeordneten Stromventilen oder anderen dem Fachmann bekannten oder zur Verfügung stehenden Mitteln gesteuert werden. Der Viskositätssensor 30 übermittelt einem Wegeventil 32 ein Steuersignal 31, um einen zufließenden Rohbreistrom 33 in bestimmter Zumessung aufzuteilen, dem dann dosiert eine Grundsubstanz 34 über ein Mischer-T-Stück 35 zugesetzt wird, um das Aufquellen den Stärke zu erhöhen oder zu vermindern, oder der direkt in die Mischkammer eingeleitet wird. Mit anderen Worten, für eine bestimmte Zusammensetzung gelangt eine vorbestimmte Menge des Rohstärkebreis über das Wegeventil, von dem der Rohstärkebrei entweder gänzlich oder zum Teil in das Mischer-T-Stück oder die Mischkammer gelangt, je nach der Viskosität des aufzubereitenden Klebstoffes.
Ein Abschnitt 35a des Mischer-T-Stücks ist lang genug, um die Interaktion der gemischten Ströme zu ermöglichen, bevor diese in die Mischkammer eintreten. Eine mechanische Durchmischung ist nicht erforderlich, da sich die niedrigen Volumina untereinander gründlich durchmischen und keine Agglomeration auftritt, so dass eine niedrigvolumige Paste gebildet wird. Der Abschnitt 35a kann unkompliziert als kurzes Rohrstück ausgebildet sein, das für eine gewisse Verweilzeit sorgt. Im allgemeinen reagieren die Bestandteile sofort, wenngleich bis zu etwa fünf Sekunden Verweilzeit vorgesehen werden sollten.
Die verbleibenden Komponenten, hier wiedergeben durch Materialströme, nämlich einen Rohbreistrom 36, Wasser 37, Bor enthaltende Verbindung 38 und ein wasserabweisend wirkendes Mittel 39 werden sämtlich einer bestimmten Rezeptur entsprechend zugesetzt und zwar im Verhältnis zu der zugeführten Menge des Rohstärkebreis zum Wegeventil oder der Menge der in die Mischkammer eingeleiteten Grundsubstanz. Die Gesamtmenge der in die Mischkammer eingeleiteten Zusatzstoffe entspricht im Wesentlichen der jeweiligen Klebstoffaufnahme an den äußeren Bögen der Wellungen der Materialbahn.
Durch den Rohstärkebreistrom 36 soll die Menge des zum Wegeventil geleiteten Rohbreis verringert werden, so dass der in das Mischer-T-Stück gelangende Teil gut regulierbar wird, obwohl auch der gesamte Rohbrei dem Wegeventil zugeführt werden kann. Dementsprechend ist der Wasserstrom 37 notwendig oder nicht, je nach dem ausgewählten Rezept, da Wasser zusammen mit dem Rohstärkebrei zugesetzt wird. Die Bor enthaltende Komponente ist ein notwendiger Bestandteil, während das wasserabweisende Mittel fakultativ ist. Unabhängig von der gewählten Kombination von Bestandteilen werden alle diese proportional und kontinuierlich in die Mischkammer, wie zuvor beschrieben, geleitet.
Die Größe der Mischkammer ist zwischen dem eins- bis dreifachen des Durchflusses pro Minute aller zufließenden Bestandteile gewählt, d. h. wenn der Strom der Gesamtbestandteile etwa 20 Liter pro Minute beträgt, dann hat die Mischkammer ein Fassungsvermögen von 20 bis 60 Liter.
Die Klebstoffaufnahme richtet sich nach den verwendeten Vorrichtungen und dem herzustellenden Produkt, d. h. einseitige oder doppelseitige Wellpappe (eine bzw. zwei Wannen) usw. Die Gesamtdurchflussmengen bewegen sich jedoch zwischen etwa 1,5 bis 30 Liter pro Minute und entsprechen in etwa der Geschwindigkeit der Wellpappenmaschine von bis zu 400 m/Min. Folglich kann eine Mischkammer in der Größe von 1,5 bis 90 Liter eingesetzt werden, vorzugsweise von 20 bis 60 Liter. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung kleinbauend modular ausgeführt ist, können selbstverständlich in der Produktionsstätte mehrere Vorrichtungen vorhanden sein, beispielsweise jeweils eine für eine einzige Wanne anstelle einer größeren Vorrichtung für die Versorgung mehrerer Wannen.
Die Größe der Messkammer ist ausreichend, um eine Messvorrichtung für die Viskosität aufzunehmen und mindestens ein kleines Reservoir zur Wiedervermischung des aus der Klebstoffwanne zurückgeleiteten Klebstoffes, um eine gleichmäßige Mixtur zu erhalten. Die Größe der Messkammer kann zwischen 1,5 bis 90 Liter variieren, obwohl die Größe nicht kritisch ist und an den Bedarf in der Produktionsstätte angepasst werden kann. Standard-Viskositätsmesser haben Platz in der Messkammer von etwa 20 bis 60 Liter. Folglich liegt die Größe des ganzen Tanks mit beiden Kammern zwischen 3,8 bis 115 Liter.
Die Fig. 3 zeigt auch, dass die Messkammer 27 einen Überlauf-Ablass 40 aufweist, der Klebstoff an eine Klebstoffwanne 41 abgibt. Das Niveau des Klebstoffes muss verhältnismäßig gleichbleibend sein und überschüssiger Klebstoff wird in die Messkammer 27 durch eine Überlaufleitung 42 zurückgeführt. In der Messkammer befindet sich eine Füllstandsanzeige 43, die mit einer Steuervorrichtung 44 in Verbindung steht oder diese enthält. Bei hohem Niveau unterbindet die Steuervorrichtung 44 vorübergehend alle ankommenden Gutströme und gibt diese wieder frei, wenn sich der Pegel unter den Höchstpunkt absenkt oder auf einen voreingestellten Mindestpegel.
Üblicherweiserweise wird auf eine große Rücklaufmenge gesetzt, um eine zu starke Erwärmung des Klebstoffes in der Wanne zu vermeiden. Rücklaufmengen vom zwei- oder dreifachen der Klebstoffaufnahme sind nicht ungewöhnlich und die Erfindung lässt sich an ein solches System anpassen, da der zurückgeflossene Klebstoff rasch mit frischem Klebstoff in der Messkammer vermischt wird. Natürlich können auch Systeme ohne Rückfluss bedient werden. Die Erfindung ist durch solche Abwandlungen also nicht eingeschränkt.
Die Zuführmittel für die einzelnen Bestandteile werden nachstehend beschrieben. Wiederum zeigt Fig. 3 die der Vorrichtung zur Herstellung eines Wellpappen-Klebstoffes zugeordneten Materialströme, nämlich den Strom der Grundsubstanz 34, die in das Mischer-T-Stück 35 während des Fülltaktes in dosierter Menge zufließt. Bei dieser Ausführung der Erfindung steht ein Pneumatikkolben 45 mit einem Füllkolben 46 in Verbindung, der mit einem Füllhub eine exakte Menge der Grundsubstanz aus einem nicht dargestellten Vorratstank entnimmt. Diese exakte Menge der Grundsubstanz wird dann in das Mischer-T- Stück beim Hub des Kolbens 46 in entgegengesetzter Richtung eingespritzt.
Ein Gutstrom eines Rohbreis 33 wird entsprechend dosiert unter Verwendung eines pneumatisch betätigten Kolbens 47 und eines Füllkolbens 48 durch den der Rohbrei an das Wegeventil geleitet wird, wobei die Hübe der Kolben so koordiniert sind, dass in der Mischkammer eine Mischung in bestimmtem Verhältnis entsteht, wobei allerdings die dem Mischer-T-Stück tatsächlich zugeführte Menge unterschiedlich sein kann, da das Wegeventil 32 den Durchfluss des Rohbreis in das Mischer-T- Stück an die Viskosität des Klebstoffes anpasst, wie nachstehend erläutert wird.
Ein großer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Bestandteile voneinander getrennt verbleiben, ehe sie in die Mischkammer eintreten, was die Lagerfähigkeit erhöht. Diese Bestandteile einschließlich des Rohstärkebreis können bei Raumtemperatur gelagert werden und bedürfen kaum der Wartung.
Für die erfindungsgemäße Anordnung muss jeder Materialstrom in Form von Flüssigkeit, Brei oder Paste vorliegen. Hierzu muss für den Rohbrei Stärke mit Wasser angesetzt werden. Auch die Bor enthaltende Verbindung muss gemischt werden, um einen Brei zu bilden, und muss dann zur Bildung einer Paste behandelt werden (d. h. vollständig gelatinierte Stärke enthaltend), da diese Verbindungen generell in Wasser unlöslich sind. Bei Ansatz zu einer Paste bleibt die Dispersion des Bors erhalten.
Bei einer bevorzugten Ausführung wird die Bor enthaltende Verbindung mit einem Anteil Stärkepaste gemixt, der für eine fließfähige Substanz ausreicht, in der die Borverbindung gleichmäßig verteilt ist. Beispielsweise kann eine 2-5% Trocken-Gewichtsanteile aufweisende Stärkepaste angesetzt werden, der die Verbindung zugesetzt wird, wobei die Verbindung zwischen 5-25%, vorzugsweise etwa 15 bis 25% Gewichtsanteile der Paste enthält. Die mit der Verbindung fließende Rohstärkemenge wird im Klebstoff durch Verringerung der zugesetzten Rohbreimenge in den Strömen 33 oder 36 ausgeglichen.
Rohbrei 36, Wasser 37 und der Borverbindung/Brei 38 werden in ähnlicher Weise der Mischkammer zugemessen unter Verwendung jeweils der Pneumatikkolben 50, 51 und 52 mit den zugehörigen Füllkolben 53, 54, und 55, wobei wiederum die Hubgeschwindigkeit und das Hubvolumen so koordiniert und gesteuert werden, dass sie der zugesetzten Menge des Rohstärkestroms 33 an das Wegeventil oder an den Materialstrom 34 der Grundsubstanz und der geforderten Rezeptur entsprechen. Natürlich lassen sich unterschiedliche Zubereitungen herstellen, indem die Hubgeschwindigkeit oder das Hubvolumen für jeden Bestandteil eingestellt werden. Beispielsweise durch Einstellung des Rohbreizusatzes 36 über die Kolben 50 und 53 für einen Klebstoff mit einem Stärkeanteil zwischen etwa 15 bis 34% Gewichtsanteilen.
Selbstverständlich gibt es zahlreiche Additive, die je nach Art des Endproduktes erforderlich sind oder nicht, und diese können nach Bedarf in die Mischkammer geleitet werden, wodurch sich die Kosten für Additive verringern und gleichzeitig ihre Verwendung optimiert wird. Im vorliegenden Fall wird ein wasserabweisendes Additiv im Gutstrom 39 nach Bedarf mittels einer Dosierpumpe 56 in die Mischkammer geliefert.
Die zugesetzten Bestandteile gelangen dann in die Mischkammer, wo das Rührwerk 29 mit hoher Scherkraft die Bestandteile des Klebstoffes gründlich durchmischt. Die Misch- und Messkammern werden durch einen Dampfmantel 57 auf einer bestimmten Temperatur gehalten.
Alle geregelten Materialströme durchlaufen die Mischkammer auf einem definierten Pfad, nämlich von einem oberen Teil 58 der Kammer nach unten über die Blätter des Rührwerks zum Boden 59 der Kammer, wo die vermischten Bestandteile dann unter der Leitplatte 28 hindurch in die Messkammer 27 in Richtung des Pfeiles 60 strömen.
Die Messkammer enthält den Viskositätssensor 30, der in diesem Fall eine Vorrichtung zur Messung des Widerstandes gegen die Drehung der über einen Motor 63 mit gleichbleibender Drehzahl angetriebenen Propeller 61 auf der Welle 62 ist.
Die Stromaufnahme des Motors steigt oder fällt im Verhältnis zur Viskosität des Klebstoffes. Die Anzeige der Stromaufnahme wird über einen Messwandler 64 zur Erzeugung des Steuersignals 31 umgesetzt, das die Rohstärkemenge reguliert, die der Grundsubstanz zufließt und sich mit dieser verbindet, wenn das Wegeventil 36 zielgerichtet geöffnet bzw. geschlossen wird, wobei der nicht über das Ventil geleitete Teil in die Mischkammer gelangt. Je größer die dem Mischer-T-Stück zugeführte Menge, desto höher wird die Viskosität des Klebstoffes.
Die Füllstandsanzeige 43 sorgt für das automatische Ein- und Abschalten des Klebstoff-Herstellvorganges. Da alle Materialströme gleichzeitig einander zugemessen werden, ist es verhältnismäßig einfach, die Materialströme im Bedarfsfall zu unterbinden, die Bestandteile ohne Einbußen ihrer Eigenschaften aufzubewahren, da die unvermischten Gutströme eine viel längere Haltbarkeit haben als der vermischte Klebstoff. Bei einem Verbleib von nur 3,8-115, besser noch etwa 7-60 und am günstigsten 20-30 Liter im System gibt es viel weniger Abfall, die Kapitalkosten werden verringert und die Eigenschaften des Klebstoffes durch die Erfindung optimiert.
Ehe die erfindungsgemäße Vorrichtung weiter beschrieben wird, ist eine Darstellung der Bestandteile und der Eigenschaften von Wellpappen-Klebstoffen erforderlich.
Stärke ist der Rohstoff für den Wellpappen-Klebstoff und stammt vorzugsweise aus Mais oder Weizen. Die Stärkeprodukte sind meist als granuliertes weißes Pulver verfügbar.
Jedes Stärkekorn weist eine geordnete, dicht gedrängte starre Zusammenballung von polymeren Stärkemolekülen auf, die durch intermolekulare Kräfte zusammengehalten werden. Diese Bindungen werden durch thermische, mechanische oder chemische Energie aufgeschlossen. Damit aus Stärke ein Klebstoff wird, müssen diese Bindungen aufgebrochen werden, damit sich die einzelnen Moleküle möglichst vollständig voneinander lösen.
Wird Stärke in Anwesenheit von Wasser erwärmt, werden die Bindungen geschwächt und Wasser dringt in die Räume zwischen den Stärkemolekülen. Hierdurch quillt das Korn allmählich auf. Diese Wasserbindung führt zu einer höheren Viskosität. Schließlich führt die fortschreitende Wärmeanwendung zum Bersten der gequollenen Körner, welche die sie aufbauenden Moleküle sowie das gebundene Wasser freisetzen, wodurch sich die Viskosität abrupt verringert. Dies nennt man Gelierungspunkt. Bei Maisstärke liegt dieser bei etwa 74º.
Wird eine Grundsubstanz wie Natriumhydroxid dem Brei zugesetzt, liegt der Gelierungspunkt bei niedrigeren Temperaturen, was dadurch bestimmt und reguliert werden kann, indem man ein geeignetes Verhältnis von Stärke zu Wasser zu Natriumhydroxid wählt. Eine gleichmäßige Feinverteilung ist natürlich sehr wichtig, um die gewünschten Eigenschaften im Klebstoff zu erreichen. Ist beispielsweise beim Mischen der Bestandteile die Verwirbelung unzureichend, können hohe Konzentrationen von Natriumhydroxid an manchen Stellen auftreten, so dass einige Körner bevorzugt quellen, andere nicht, was zu den bekannten glasigen Stellen - Fischaugen - führt. Daher ist eine starke mechanische Scherung erforderlich, um die Bindungen aufzubrechen und um den jeweils exakten Grad der Viskosität des Klebstoffes feststellen zu können, nämlich den, der sich im Wesentlichen auf den bei Gelierungstemperatur dispergierten Stärkeanteil bezieht. Es ist jedoch wegen der hohen Viskosität vor der Gelierung schwierig, eine gleichmäßige Dispersion sicherzustellen.
Die Viskosität ist das wichtigste Kriterium für einen optimalen Wellpappen-Klebstoff, da hiervon die Einstellung abhängt wie, wo und wie viel vom Klebstoff auf das Wellpappenpapier beim Kontakt mit der Walze aufzubringen ist.
Die Klebstoffbindung erfolgt durch weitgehenden Entzug des Wassers im Klebstoff, so dass sich die Stärkemoleküle aneinander heften und an die Fasern des Wellpappenpapiers. Zur Verringerung der Trocknungszeit muss der Wassergehalt im Ansatz auf einem Minimum gehalten werden. Bei diesem Minimumanteil, wenn die gesamte erforderliche Stärke in einer einzigen Charge dispergiert werden soll, käme eine für die Verarbeitung zu stark viskose Paste heraus. Infolgedessen war es notwendig, den Klebstoff so zuzubereiten, dass nur ein Teil der Stärke in der gesamten Wassermenge gelöst wird, um eine Suspension mit verarbeitungsfähiger Viskosität zu erreichen, wobei dieser Anteil als Träger bezeichnet wird und als ein Medium dient, in dem der Hauptanteil der nicht dispergierten Rohstärke nicht dispergierten Rohstärke suspendiert ist und der Wellpappenmaschine zugeführt wird, wo er durch das Papier selbst erwärmt wird. Da Wärme nur begrenzt zur Verfügung steht, bleibt nur sehr wenig Zeit für den Fortgang der Verkleisterung und deshalb ist Natriumhydroxid im Ansatz enthalten, um den Gelierungspunkt des Klebstoffes auf etwa 59-65ºC abzusenken.
Ist der Gelierungspunkt zu niedrig, kann es sein, dass der Rohanteil der Stärke durch von der Maschine abstrahlende Wärme geliert, ehe der Klebstoff auf das Papier aufgetragen ist. Auch ist der Wasserentzug aus dem Ansatz zwecks Beschleunigung der Trocknung nur begrenzt möglich, da das Wasser entzogen werden könnte, bevor es zur Dispersion der Rohstärke kommen kann.
Modifizierte oder unmodifizierte Stärke kann verwendet werden. Bei modifizierter Stärke sind die Klebeeigenschaften verbessert, um eine festere Leimung oder schnellere Aushärtung zu erreichen oder um Viskositätsänderungen über der Zeit zu verhindern. Die Mehrkosten hierfür werden durch schnellere Maschinengeschwindigkeit und durch die Minimierung der Viskositätsschwankungen im Klebstoff ausgeglichen. Generell werden modifizierte Stärken in dem Trägeranteil der Paste verwendet, während der Rohanteil aus nicht modifizierter Stärke besteht. In vielen Betrieben werden jedoch nicht modifizierte Stärken für beide Komponenten des Ansatzes verwendet. Die gespeicherte Rohstärkesuspension bei der Erfindung enthält in der Regel bis zu 38% und mehr, vorzugsweise etwa 25 bis 38% Gewichtsanteile Stärke. Eine hohe Stärkekonzentration ist vorzuziehen, da dies die nachfolgende Verdünnung auf die Einsatzkonzentration des Klebstoffes in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt.
Ein weiterer Bestandteil ist Wasser, das sowohl Frischwasser als auch Brauchwasser, besser bekannt als Flexo oder Maschinenwaschwasser sein kann, das zum Waschen der Ausrüstungen in den Fertigungseinrichtungen verwendet wurde und daher auch Tinten oder andere Komponenten enthalten kann, die die Viskosität beeinflussen können. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung Viskositätsänderungen ausgleicht, können diese Komponenten sowie Wasser mit unterschiedlichem pH-Wert ohne Vorbehandlung eingesetzt werden.
Der nächste Bestandteil ist eine starke Grundsubstanz, mit Vorzug Natriumhydroxid. Auch andere Grundsubstanzen können verwendet werden. Natriumhydroxid ist in Form von Flocken, Körnern oder Pulver oder als eine 50%ige Lösung erhältlich, die vorzugsweise auf etwa 2 bis 15%, vorzugsweise 5% Gewichtsanteile, Trockenmasse verdünnt wird. Der Grad der Verdünnung ist von den Volumenanteilen jedes Bestandteils abhängig.
Eine Bor enthaltende Verbindung wie Borax oder Borsäure dient meist zur Beeinflussung der Struktur, Klebrigkeit und anderer funktionaler Eigenschaften des Klebstoffes. Andere Additive zur Änderung der Eigenschaften oder zur Erzeugung bestimmter Produkte können zugesetzt werden, wobei am verbreitetsten Additive zur Erhöhung der Wasserfestigkeit der Wellpappe sind.
Eine wichtige Rolle beim Ansatz eines Wellpappenklebstoffes spielt dessen Neigung zur Alterung, wodurch die Zeit zwischen dem Ansatz und der Anwendung im Hinblick auf gleichbleibende Eigenschaften kritisch wird. Beispielsweise treten Veränderungen bei der Viskosität des Klebstoffes durch mechanischen Aufschluss infolge von Pumpen oder Rühren der Mischung auf, durch Temperaturänderungen, biologische Verunreinigung, Additivreaktionen und Feuchtigkeitsverlust.
Die bei der Erfindung verwendete Kolbendosiervorrichtung zeigt Fig. 4 in vergrößerter Darstellung. Dem Fachmann ist natürlich bekannt, dass zahlreiche Vorrichtungen und Anordnungen sowohl handelsüblich erhältlich als auch technisch verfügbar sind, die koordinierte, anteilsmäßig abgestimmte oder dosierte Gutströme ermöglichen und die Erfindung ist daher nicht auf eine Anordnung mit Kolben beschränkt.
Eine Pneumatikkolben-Anordnung 65 weist einen Zylinder 66 mit einem darin verschieblichen Kolben 67 auf. Die Kolbenbewegung erfolgt durch einen von einem Ventil 68 erzeugten Druckunterschied, das Luft auf die eine oder andere Seite des Kolbens liefert. Wird Luft durch die Leitung 69 zugeführt, bewegt sich der Kolben nach oben und bewegt sich nach unten, wenn die Luft über die Leitung 70 strömt.
Der Kolben ist mit einer Stange 71 verbunden, die zu einem Füllkolben 72 führt, der in einem Zylinder 73 angeordnet ist. Ein Paar Stromventile 74 (a) und 74 (b) bestimmen den Durchfluss eines Bestandteils über einen Einlass 75 und einen Auslass 76. Der Zylinder besitzt eine Entlüftung 77, damit sich der Kolben widerstandsfrei verschieben kann.
Da die beiden Kolben miteinander verbunden sind, wird bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 67 der Kolben 72 mitgeführt, so dass ein Materialbestandteil in den Zylinder 73 einströmt. Beim Hub nach unten wird dieser Materialbestandteil durch den Auslass 76 ausgebracht.
Weiterhin ist gezeigt, dass eine einzige Pneumatikkolben-Anordnung 78 mit zwei Füllkolben 79 und 80 verbunden ist, so dass eine exakte Dosierung eines Rohbreis und einer Grundsubstanz in die Mischkammer möglich ist. Das Verhältnis dieser beiden Bestandteile ist über einen einstellbaren Anschlag 82 mit einem einstellbaren Joch 83 regulierbar. Ein Wegeventil 84 dient dazu, einen Anteil oder den gesamten Rohbrei in Abhängigkeit von einem Steuersignal vom Viskositätssensor abzuzweigen, wobei der abgezweigte Rohbrei in ein Mischer-T- Stück 81 eintritt, in dem die Grundsubstanz und der Rohbrei vermischt werden.

BEISPIEL

Mit Bezug auf Fig. 5 wurde ein Test durchgeführt für den Nachweis, dass der Einsatz von einstellbaren kontinuierlichen Materialströmen zu einem zufriedenstellenden Wellpappen-Klebstoff führt.
In einen Tank 85 mit einem Rührwerk hoher Scherwirkung und veränderlicher Drehzahl 86, einem Temperaturfühler 87 und einem Temperaturregler 88 wurden die Bestandteile durch Spritzen mit Gradeinteilung eingebracht. Eine Anzeige 89 für die Motordrehzahl und eine Anzeige 90 für die Stromaufnahme wurde mit einem Geschwindigkeitsregler für die Steuerung des Rührwerks eingesetzt. Über den Temperaturregler 88 und ein Heizband 92 wurde die Tanktemperatur gesteuert, die auf einer Messwertanzeige 93 ablesbar war. Der Tank hat ein Ablassventil 94.
Ziel der Tests war der Nachweis, dass durch entsprechenden Aufbau einer Anordnung die kontinuierliche Herstellung von Wellpappen-Klebstoff auf Stärkebasis machbar ist. Bei einer solchen Anordnung wird der fertige von der Klebstoffwanne aufgenommene Klebstoff sofort durch frisch hergestellten Klebstoff ergänzt, dessen Herstellgeschwindigkeit (g/Min.) gleich dem Verbrauch entspricht. Darüber hinaus wird in der Anordnung der Klebstoff mit anteilsmäßig exakten Bestandteilen, geregelter Temperatur und mit hoher Scherkraft des Rührwerks zur Steuerung der Viskosität hergestellt.

Verfahren (für Klebstoff mit Trägersubstanz)

Zur Simulation eines kontinuierlichen Betriebs können die Tests nur bei bereits mit Klebstoff gefülltem Tank beginnen.
Ein Tank von 1700 cm³ wird mit zuvor angesetztem Klebstoff mit den gewünschten Anteilen der einzelnen Bestandteile gefüllt und auf 42ºC gebracht. Die Viskosität beträgt etwa 55 Sek. (Kugelfallviskosimeter, hier Stein-Hall Becher), was einem Mittelwert zu den 20-70 Sek. bei industrieller Herstellung entspricht.
100 cm³ Klebstoff wird aus dem Ablassventil abgelassen. Danach wird ein Rohanteil des Breis (38% Trockenmasse) in den Tank eingespritzt. Eine Trägerpaste wurde aus 38% Trockenmasse Stärkebrei und 5,3% Trockenmasse Natriumhydroxidlösung hergestellt und ebenfalls in den Tank eingespritzt. Diese beiden können in dem Mischer- T-Stück zusammengeführt werden, ehe sie in den Tank eintreten, um die Viskosität zu erhalten oder zu erhöhen oder sie werden getrennt in den Tank eingespritzt, um die Viskosität zu verringern. Erforderlichenfalls wird ein Wasseranteil in den Tank eingespritzt. Borax wird ebenfalls in den Tank eingespritzt, wobei die Borax-Mischung aus 10 g Trockenborax zusammen mit 50 cm³ Rohbrei mit 2-5% Trockenmasse in Pastenform besteht. Nach einem anfänglichen Temperaturabfall, weil alle Bestandteile Raumtemperatur haben, wird der Tank auf der Seite automatisch beheizt, um die Temperatur in 2 Min. auf 42ºC zu bringen. Eine anfangs einsetzende Viskositätsänderung stabilisiert sich in 4 Min. 100 cm³ Klebstoff wird abgelassen und der Vorgang wiederholt.

Beschreibung der durchgeführten Tests (für Paste mit Trägersubstanz)

Alle Bestandteile wurden aus ihren jeweiligen Vorratsbehältern gewichtsanteilig entnommen, d. h. Trockengewicht zu Gesamtgewicht in Prozent.
Alle Temperatur- und Viskositäts-Messwerte wurden abgelesen, nachdem die Anordnung ausgeglichene Betriebsbedingungen erreicht hatte. Die Gelierungstemperatur der entnommenen Proben wurde periodisch geprüft und als im Bereich von 58-60ºC liegend ermittelt.
Test A Zur Herstellung einer fertigen Paste mit einer Konzetration von 33%, einer Temperatur von 42ºC und nicht modifizierter Maisstärke.
a. Ansetzen der Anfangscharge mit 1700 cm³, Konzentration von 33%, Temperatur 48ºC.
(1301 cm³ Rohstärke; 122 cm³ Trägerstärke; 258 cm³ Natriumhydroxid; 19 cm³ Borax)
Viskosität: 0.54 A (51-53 Sek. SH)
b. Entnahme von 100 cm³ durch Ablassventil. Auffüllen mit 76,5 cm³ Rohmaterial direkt in den Tank
7,2 cm³ Trägermaterial durch T-Stück
15,2 cm³ Natriumhydroxid durch T-Stück
1,1 cm³ Borax direkt in den Tank
0,0 Wasser
Momentane Motorlast 0,58 A, Temperatur 41ºC. Gleichgewicht nach 4 Min. erreicht.
Viskosität: 0,54 A (51-53 Sek. SH)
c. Schritt b dreimal wiederholen
Viskosität: 0,54 A (51-53 Sek. SH)
d. Entnahme von 100 cm³ über Ablassventil
Auffüllen mit 75,0 cm³ Rohmaterial direkt in den Tank
8,7 cm³ Trägermaterial durch T-Stück
15,2 cm³ Natriumhydroxid durch T-Stück
1,1 cm³ Borax direkt in den Tank
Momentane Motorlast bis 0,61 A, Temperatur bis 41ºC.
Gleichgewicht nach 4 Min. erreicht.
Viskosität: 0,57 A (69-71 Sek. SH)
e. Schritt d dreimal wiederholen
Viskosität: 0,60 A (83-85 Sek. SH)
f. Entnahme von 100 cm³ über Ablassventil
Auffüllen mit 76,6 cm³ Rohmaterial direkt in den Tank
7,2 cm³ Trägermaterial direkt in den Tank
15,2 cm³ Natriumhydroxid direkt in den Tank
1,1 cm³ Borax direkt in den Tank
0,0 cm³ Wasser
Momentane Motorlast bis 0,58 A, Temperatur bis 41ºC.
Gleichgewicht nach 3 Min. erreicht.
Viskosität: 0,58 A (76-76 Sek. SH)
g. Schritt f dreimal wiederholen
Viskosität: 0,47 A (32-34 Sek. SH)
I. Test eingestellt.
Test B Zur Herstellung einer fertigen Paste mit einer Konzentration von 18%, einer Temperatur von 42ºC, mit nicht modifizierter Maisstärke
a. Ansetzen der Ausgangsmenge 1700 cm³, 18% konz., 42º C(594 Roh; 139 cm³ Träger, 178 cm³ Soda, 11 cm³ Borax; 778 cm³ Wasser)
b. Entnahme von 100 cm³ über Ablassventil
Auffüllen mit 34,9 cm³ Rohmaterial direkt in den Tank 8,2 cm³ Trägermaterial durch Mischer-T- Stück
10,5 cm³ Natriumhydroxid durch Mischer- T-Stück
0,7 cm³ Borax direkt in den Tank
45,8 cm³ Wasser direkt in den Tank
Momentane Motorlast bis 0,55 A, Temperatur bis 41ºC.
Gleichgewicht nach 4 Min. hergestellt
Viskosität: 0.53 A (48-50 Sek. SH)
c. Schritt b dreimal wiederholen
Viskosität: 0,53 A (48-50 Sek. SH)
d. Entnahme von 100 cm³ über Ablassventil
Auffüllen mit 33,4 cm³ Rohmaterial direkt in den Tank
9,7 cm³ Trägermaterial durch Mischer-T- Stück
10,5 cm³ Natriumhydroxid durch Mischer- T-Stück
0,7 cm³ Borax direkt in den Tank
45,7 cm³ Wasserdirekt in den Tank
Momentane Motorlast bis 0,58 A, Temperatur bis 41ºC.
Gleichgewicht in 4 Min. hergestellt
Viskosität: 0,54 A (50-52 Sek. SH)
e. Schritt d dreimal wiederholen
Viskosität: 0,61 A (88-90 Sek. SH)
f. Entnahme von 100 cm³ über Ablassventil
Auffüllen mit 34,9 cm³ Rohmaterial direkt in den Tank
8,2 cm³ Trägermaterial direkt in den Tank
10,5 cm³ Natriumhydroxid direkt in den Tank
0,7 cm³ Borax direkt in den Tank
45,8 cm³ Wasser direkt in den Tank
Momentane Motorlast bis 0,64 A, Temperatur bis 41ºC.
Gleichgewicht in 4 Min. hergestellt.
Viskosität: 0,58 A (78-80 Sek. SH)
g. Schritt F dreimal wiederholen.
Viskosität: 0,45 A (28-30 Sek. SH)
I. Test eingestellt.

Test C und Test D

Diese beiden Tests waren identisch mit den Tests A und B, allerdings mit Weizenstärke für den Anteil Trägermaterial Rohstärke der Paste anstelle von Maisstärke. Ein geringerer Anteil Natriumhydroxid wurde verwendet. Ein Produkt mit gleichbleibender Viskosität wurde erreicht und die Ergebnisse wiesen die Wirksamkeit des Verfahrens nach, die Viskosität der Paste in einem kontinuierlichem System zu regulieren.

Test E und Test F

Diese beiden Tests waren identisch mit den Tests A und B, außer, dass Stärke mit hohem Amyloseanteil für den Trägermaterialanteil der Paste anstelle von Maisstärke verwendet wurde. Ein geringerer Anteil von Trägerstärke wurde verwendet. Das erreichte Produkt wies eine gleichbleibende Viskosität auf und die Ergebnisse wiesen die Wirksamkeit des Verfahrens nach, die Viskosität in der Paste in einem kontinuierlichen System zu regulieren.
Diese Tests bestätigen, dass mit dem Verfahren eine fertige Paste mit Konzentrationen mit 33% Stärke Feststoffanteil (Test A, C, E) bis 18% Stärke Feststoffanteil (Tests B, D, F) herstellbar ist, deren Viskosität über den gesamten Bereich der Anwendungen bei der Wellpappenherstellung regelbar ist.
Die Tests zeigen ferner auf, dass der fertige Klebstoff bei einer gewünschten Temperatur durch von der Temperatur der zufließenden Bestanteile unabhängige Mittel hergestellt werden kann, die Raumtemperatur oder etwa Raumtemperatur haben.
Obwohl nicht spezifisch geprüft, ist klar, dass die Gelierungstemperatur durch Änderung des kaustischen Boraxanteils änderbar ist, wie in der Industrie üblich, und dass die Prozessdauer durch die richtige Einstellung des Durchsatzes der einzelnen Bestandteile bei Beibehaltung ihrer jeweiligen Anteile regulierbar ist.
In Fig. 6 ist eine andere Ausführung eines Tanks 95 für die Erfindung gezeigt. Der Tank 95 besitzt eine Mischkammer 96 und eine Messkammer 97. Allerdings sind die Zuführung und das Leitblech für den Durchfluss durch die Kammern anders ausgebildet.
Jeder Materialstrom 33, 34, 36, 37, 38 und 39 gelangt am Boden 98 in die Kammer. Wie zuvor erläutert, wird die Beimengung im Mischer-T-Stück 35 hergestellt. Anstelle des Unterstroms werden hier die Bestandteile durch das Leitblech 100 gemäß Pfeil 99 von oben her in die Mischkammer geleitet. Durch ein zweites Leitblech 101 werden die vermischten Bestandteile wieder von unten her gemäß Pfeil 60a in die Messkammer geleitet.
Diese Anordnung ermöglicht einen gleichbleibenden Pegel in der Mischkammer, was eine gleichmäßige Durchmischung der Bestanteile fördert und das Rührwerk vollständig eingetaucht hält. Natürlich sind auch viele andere Anordnungen der Leitbleche möglich.
Zwar wurden bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben, doch kann der Fachmann selbstverständlich andere Abwandlungen vornehmen, ohne den Umfang der Erfindung zu ändern.

Claims

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines Wellpappen-Klebstoffes bestehend aus:

- einem Mischtank (25) mit einer Mischkammer (26) und einer Messkammer (27);

- einer Mischkammer (26) und Messkammer (27) voneinander trennenden Leitplatte (28);

- einer ersten Zuführvorrichtung zum einstellbaren kontinuierlichen Eintrag einer Grundsubstanz in die Mischkammer (26);

- einer zweiten Zuführvorrichtung zum einstellbaren Eintrag einer Rohstärkesuspension (33) in die Mischkammer (26);

- mit der ersten und zweiten Zuführvorrichtung verbundene Mittel (35) zur Zumischung der Grundsubstanz und einer einstellbaren variablen Menge der Rohstärkesuspension (33) vor Eintritt in die Mischkammer (26);

- einem Verteiler (32) zur Umleitung der jeweils zugemessenen Menge der Rohstärkesuspension (33) in die Zugabevorrichtung, wobei ein nicht abgezweigter Teil der Mischkammer (26) zugeführt wird;

- einer dritten Zuführvorrichtung zur einstellbaren wahlweisen Zufuhr zusätzlicher Rohstärkesuspension (36) in die Mischkammer (26);

- einer vierten Zuführvorrichtung zur einstellbaren wahlweisen Zufuhr von Wasser (37) in die Mischkammer (26); und

- einer fünften Zuführvorrichtung zur einstellbaren wahlweisen Zufuhr einer Bor enthaltenden Verbindung (38) in die Mischkammer (26), wobei jede der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Zuführvorrichtungen einen vorbestimmten Anteil eines Bestandteils des Wellpappen-Klebstoffes abgibt;

- einem in der Mischkammer (26) vorgesehenen Rührwerk (29) zur gründlichen Durchmischung der Bestandteile in der Mischkammer zwecks Bildung des Wellpappen-Klebstoffes; und

- in der Messkammer (27) angeordneten Mittel (30) zur Ermittlung und Anzeige der Viskosität der vermischten Bestandteile und zur Erzeugung eines Steuersignals (31) zur Verstellung des Verteilers (32), um durch Änderung des Anteils der zugemischten Bestandteile die Viskosität zu regulieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Heizmittel (57) zum Beheizen des Mischtanks (25).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine sechste Zuführvorrichtung zum einstellbaren wahlweisen Eintrag eines die Eigenschaften ändernden Zusatzes (38) in einem vorgegebenen Verhältnis in die Mischkammer (26).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Füllstandsanzeige im Mischtank (25) und mit dem Mittel zur Füllstandsanzeige (43) verbundene Steuermittel (44), welche die Zuführung bei ermitteltem hohen Füllstand unterbinden und alle Zuführvorrichtungen reaktivieren, wenn ein niedriges Niveau ermittelt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (40) zur Abgabe des Klebstoffes an eine Wellpappenmaschine (1).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (42) zum Rückfluss eines Teils des abgegebenen Klebstoffes in den Mischtank (25).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Zuführvorrichtungen einen Hubzylinder (46) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Zuführvorrichtungen eine Dosierpumpe aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Zuführvorrichtungen einen Füllkolben (46) und einen pneumatisch betätigten Kolben (47) aufweist, die paarweise verschoben werden, um eine verhältnismäßig exakte Menge eines Bestandteils auszubringen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Viskositätssensor ein Motor (63) mit konstanter Drehzahl ist, der mit im Wellpappen-Klebstoff in der Messkammer (27) rotierenden Scheiben (61) verbunden ist, sodass die Stromaufnahme des Motors ein Maß für die Viskosität des Klebstoffes ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (26) ein Fassungsvermögen von 1,5 bis 90 Liter hat.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (26) ein Fassungsvermögen von 20 bis 60 Liter hat.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der dritten, vierten und fünften Zuführvorrichtungen proportional bezüglich der Ausbringrate entweder der ersten oder der zweiten Zuführvorrichtung gesteuert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk ein Rührer (29) mit hoher Scherwirkung ist.

15. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Wellpappen-Klebstoff in kleinen, im Wesentlichen vom Verbrauch einer Wellpappenmaschine abhängigen Mengen, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

- Abgabe einer ersten dosierten Füllmenge einer Grundsubstanz;

- Abgabe einer zweiten dosierten Füllmenge einer Rohstärkesuspension;

- Zumischen der ersten dosierten Füllmenge und eines einstellbaren Anteils der zweiten dosierten Füllmenge und Zufuhr der dritten dosierten Füllmenge in eine erste Kammer (26); Zusatz des verbleibenden Teils der zweiten dosierten Füllmenge in die erste Kammer;

- gleichzeitige Beigabe einer Bor enthaltenden Verbindung in die erste Kammer und gleichzeitig wahlweise Beigabe einer zusätzlichen Menge einer Rohstärkesuspension und Wasser in die erste Kammer (26), wobei die Zumischungen zur ersten Kammer jeweils proportional zum Durchsatz entweder der ersten dosierten Füllmenge oder der zweiten dosierten Füllmenge erfolgen;

- Durchmischen der Füllmengen in der ersten Kammer bei ihrem Eintritt zwecks Bildung eines Klebstoffes;

- Anordnung einer zweiten mit der ersten Kammer in Fluidverbindung stehenden Kammer (27);

- Anordnung eines Viskositätssensors (30) in der zweiten Kammer (27);

- Abgabe des Klebstoffes in einer der gesamten Zugabe der in die erste Kammer (26) eingeleiteten Stoffe entsprechenden Menge an die zweite Kammer (27);

- Ermittlung der Viskosität des Klebstoffes durch den Viskositätssensor (30) und Erzeugung eines Steuersignals (31) durch diesen;

- Einstellen der Menge des veränderbaren Anteils der zweiten dosierten Füllmenge in Abhängigkeit vom Steuersignal (31) zwecks Änderung der Viskosität des Klebstoffes; und

- Abgabe des Klebstoffes an die Wellpappenmaschine (1).

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kammer (26; 27) beheizt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Zusatz eines die Eigenschaften beeinflussenden Agens in die erste Kammer (26) in einer zum Durchsatz entweder der ersten oder der zweiten dosierten Füllmenge proportionalen Menge.

18. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Messung des Füllstandes in der ersten oder zweiten Kammer, Unterbinden des Zustroms jeder Füllmenge bei Erreichen eines hohen Niveaus und Neuzuschaltung jedes Zustroms bei Ermittlung niedriger Höhe.

19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des ausgebrachten Klebstoffes in die zweite Kammer (27) zurückfließt und mit dem in der zweiten Kammer (27) vorhandenen Klebstoff vermischt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gesamtmenge der zugeführten Teilmengen im Wesentlichen nach dem Verbrauch der Wellpappenmaschine richtet.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Zufuhr zwischen 1,5 bis 30 Liter pro Minute beträgt.

22. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bor enthaltende Füllmenge hergestellt wird, indem eine Bor enthaltende Verbindung einer Stärkesuspension in Form einer Paste zugesetzt wird.