NL8900816A - Werkwijze voor het bereiden van lijm en inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het bereiden van lijm en inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van lijm door zetmeel onder roeren in reactie te brengen met loog en borax in een waterbevattend mengsel. De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van een werkwijze ter bereiding van lijm.

Een dergelijke werkwijze en inrichting is bekend uit de Europese octrooiaanvrage 51.883, waarin een inrichting is beschreven voor het continue bereiden van lijm uit zetmeel, in welke inrichting met name het mengvat van belang is waarin de reactie wordt uitgevoerd. De daarbij toegepaste reactor is door aangebrachte tussenwanden verdeeld in een aantal op elkaar volgende cellen die met elkaar in verbinding staan en de roerders zijn in elke cel excentrisch geplaatst. Daarbij is ten minste één cel voorzien van een keerschot. Met deze inrichting kan op continue wijze lijm van een goede kwaliteit worden verkregen, maar de daarbij toegepaste inrichting is ingewikkeld en duur. De werkwijze voor het bereiden van lijm zoals uitgevoerd volgens de Europese octrooiaanvrage 51.883 is gebaseerd op het Steinhall-lijmprocédé dat in de golfkartonindustrie algemeen bekend is. De lijm die wordt bereid volgens dit procédé wordt dan ook meestal gebruikt voor het vervaardigen van golfkarton. Volgens het Steinhall-procédé wordt gewerkt in een mengvat waaraan de uitgangsstoffen zoals zetmeel, loog en borax worden toegevoegd. In het mengvat is een roerder geplaatst ' zodat de uitgangsstoffen en het reagerende mengsel worden onderworpen aan afschuif-krachten. De lijiribereiding heeft daarbij in principe plaats in twee fasen, te weten de bereiding van de primaire drager waartoe zetmeel, water en natronloog worden gemengd, welke primaire drager de functie heeft om het secundair toegevoegd zetmeel in suspensie te houden. Hiertoe wordt water in het mengvat gebracht, waaraan zetmeel wordt toegevoegd en op een bepaalde temperatuur wordt gebracht. Vervolgens wordt natronloog aan de suspensie toegevoegd en deze grondstoffen worden gedurende ongeveer 20 minuten geroerd zodat het mengsel wordt onderworpen aan afschuifkrachten. Hierdoor ontstaat een verlaging van de viscositeit van het mengsel. Voor een goed eindprodukt is het noodzakelijk dat dit een stabiele viscositeit heeft, hetgeen kan worden bereikt wanneer de uit te oefenen afschuifkrachten zo hoog zijn dat men na menging van de uitgangsstoffen komt in het lineaire viscositeitsgebied. Dit is moeilijk tot vrijwel ónmogelijk door het uitvoeren van het Steinhall-procédé. Nadat het primaire mengsel gedurende ongeveer 20 minuten is geroerd wordt secunair water en zetmeel toegevoegd. Het secundaire water heeft als belangrijkste functie het bepalen van het droge stofgëhalte van de lijm. Dit wordt ook bepaald door het secundair toegevoegde zetmeel dat tevens van invloed is op de droogsnelheid en op de kleefkracht. Na het toevoegen van het secundaire zetmeel wordt borax toegevoegd waardoor een plotselinge viscositeitsverhoging optreedt. Deze plotselinge viscositeitsverhoging wordt veroorzaakt door de reactie tussen borax en het verstijfselde zetmeel. Na verloop van tijd, meestal ook ongeveer 20 minuten, ontstaat er een evenwicht tussen de viscositeitsverhogende invloed van borax en de viscositeitsverlagende invloed van het roeren. Daarbij is borax opgelost en kan de viscositeit van de lijm weer dalen. Het roeren wordt dan voortgezet tot een stabiele viscositeit ontstaat. Enkele nadelen van dit op grote schaal toegepaste Steinhall-procédé zijn dat relatief grote verschillen optreden in de viscositeit van het eindprodukt en daardoor in de kwaliteit van het eindprodukt en het is moeilijk, gericht bepaalde lijmsamenstellingen te verkrijgen voor verschillende papiersoorten.

Dit bekende, op grote schaal toegepaste Steinhall-procédé is verbeterd door het gebruik van apparatuur zoals beschreven in de bovenvermelde Europese octrooiaanvrage 51.883, doch thans wordt gestreefd naar een inrichting en werkwijze die een verbetering geeft ten opzichte van het Steinhall-procédé, doch waarbij het niet noodzakelijk is dergelijke kostbare apparatuur te gebruiken als beschreven in de genoemde Europese octrooiaanvrage 51.883.

Dit is mogelijk geworden door het toepassen van een werkwijze volgens de uitvinding en deze wordt hierdoor gekenmerkt dat de werkwijze batch-gewijs wordt uitgevoerd, waarbij het reactiemengsel wordt toegevoerd aan een eerste, relatief groot mengvat, voorzien van een roerder en uit het eerste mengvat naar een tweede, kleiner vat wordt geleid, waar het reactiemengsel wordt onderworpen aan een hogere afschuifspanning dan in het eerste mengvat en dan wordt gerecirculeerd naar het eerste mengvat.

Volgens de uitvinding wordt tijdens de reactie tussen zetmeel, loog en borax het reactiemengsel, bij voorkeur met behulp van een pomp, uit het eerste mengvat gevoerd naar een tweede, kleiner mengvat waarin het reactiemengsel sterker wordt geroerd en dan weer wordt gerecircu-leerd naar het grote mengvat. Door deze afwisselend sterkere en minder sterke roering van het reactiemengsel waarbij in het kleine vat hoge afschuifkrachten worden uitgeoefend op het reactiemengsel is het mogelijk gebleken binnen een kortere tijdsduur dan de eerder vermelde periode van 20 minuten volgens het Steinhall-procédé een stabiele lijm te verkrijgen met apparatuur die aanzienlijk goedkoper is dan toegepast bij de werkwijze volgens de Europese octrooiaanvrage 51.883.

Volgens de uitvinding wordt de werkwijze dan ook uitgevoerd in een inrichting bestaande uit een mengvat met roerder, voorzien van toe-voerleidingen voor het toevoeren van de uitgangsstoffen, zetmeel, loog, borax en water en een afvoerleiding voor het afvoeren van een lijmprodukt, welke inrichting hierdoor wordt gekenmerkt, dat het mengvat is voorzien van een recirculatieleiding in welke recirculatieleiding een tweede, naar verhouding kleiner vat is opgenomen voorzien van een orgaan voor het uitoefenen van een af schuif spanning die hoger is dan uitgeoefend in het eerste mengvat. Omdat met name in het tweede mengvat vooral de afschuifkrachten belangrijk zijn die worden uitgeoefend op het reactiemengsel zal het voor een deskundige duidelijk zijn op welke wijze dit in het tweede vat kan plaatshebben. Een ander belangrijk verschilpunt tussen de werkwijze volgens de uitvinding en de werkwijze zoals beschreven in de Europese octrooiaanvrage 51.883 is dat volgens de uitvinding een batch-gewijze werkwijze wordt uitgevoerd, terwijl de werkwijze volgens de genoemde Europese octrooiaanvrage continue wordt uitgevoerd.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de volgende beschrijving, waarbij is verwezen naar de tekening waarin schematisch een opstelling is weergegeven van de inrichting zoals bij voorkeur wordt toegepast volgens de uitvinding.

In de figuur is het naar verhouding grote mengvat 1 weergegeven voorzien van roerder 3 en het naar verhouding kleine mengvat 2 voorzien van roerder 4. Deze twee vaten 1 en 2 vormen samen met het recircula-tiesysteem de reactor waarin de lijmbereiding plaatsvindt door uit te gaan van de uitgangsstoffen zetmeel, loog, borax en rater die worden toegevoerd aan mengvat 1. Zetmeel wordt toegevoerd vanuit houder 5, welke houder is voorzien van een doseersysteem 22. Loog/ met name natronloog wordt toegevoerd vanuit houder 6 met behulp van pomp 23 en een doseerklep 20. In de tekening zijn de pompen aangegeven met 23, de doseerkleppen met 20 en de kranen met 21. De waterige oplossing van de loog wordt uit houder 6 via buffervat 7 toegevoerd aan mengvat 1. Water kan worden toegevoerd via leiding 11. De borax wordt toegevoerd aan mengvat 1 vanuit houder 8.

Mengvat 1 kan worden verwarmd door het toevoeren van stoom die kan worden toegevoerd via leiding 10 en de kranen 21 en regelklep 20. De temperatuur wordt tijdens de reactie gehouden op 20-60 °C. Het reactiemengsel dat zich bevindt in mengvat 1, waarbij de diverse componenten onder roeren worden toegevoegd, wordt via recirculatieleiding 12 toegevoerd aan mengvat 2, welke recirculatie plaatsheeft met behulp van pomp 9. In mengvat 2 wordt het reactiemengsel geroerd met een hogere rota-tiesnelheid dan in mengvat 1, zodat grotere afschuifkrachten worden uitgeoefend op het reactiemengsel en daardoor een snellere instelling wordt verkregen van de gewenste viscositeit. Het is mogelijk dat een deel van het reactiemengsel via leiding 13 wordt verpompt zonder dat dat deel in mengvat 2 komt. Dit is van voordeel wanneer de roersnelheid in mengvat 2 relatief hoog is en men toch de roersnelheid wil handhaven voor een deel van het mengsel.

Indien de gewenste viscositeit van de lijm is bereikt kan kraan 16 worden cmgeschakeld zodat het gewenste eindprodukt wordt af gevoerd naar de vaten 25 via leiding 15 en uit deze voorraadvaten 25 kan de lijm worden af gevoerd via het distributiesysteem 26.

Bij het eindprodukt zijn met name van belang de lijmstabili-teit (viscositeit) en de lijmkwaliteit en deze eigenschappen worden bepaald door drie parameters te weten de dynamische viscositeit, de uitloopvis-cositeit en de procentuele aantasting van het zetmeel.

Uit de gedane proefnemingen is gebleken dat met de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding een eindprodukt kan worden verkregen met een kwaliteit en stabiliteit vergelijkbaar met het produkt verkregen met de inrichting zoals beschreven in de Europese octrooiaanvrage 51.883 terwijl een beter produkt wordt verkregen dan volgens het conventionele Steirihall-procedé. Ook is het mogelijk thans sneller tot een gewenst eindprodukt te kernen dan via het conventionele Steirihall-procédé omdat de mengtijd thans kan worden gehalveerd of nog verder verlaagd ten opzichte van de mengtijd zoals toegepast in het Steinhall-procédé. Ook wordt thans een meer voorgezwollen zetmeelprodukt verkregen hetgeen een maat is voor de aantasting van het zetmeel en daarom ook voor de kwaliteit van de verkregen lijm.

Het mengvat 1 heeft bijvoorbeeld een inhoud van 1500 1 en kan worden geroerd met roerder 3 die werkt met een rotatiesnelheid van 1500 omwentelingen per minuut. Het naar verhouding kleine mengvat ' 2 heeft dan een inhoud van bijvoorbeeld 2,5 1 en de roerder werkt met een rotatiesnelheid van 3000 omwentelingen per minuut. Door het dwangmatig met een pomp 9, met een grote capaciteit voeden van het reactiemengsel aan het tweede vat 2, met de relatief kleine inhoud, blijkt het effect van de afbouw van de viscositeit vele malen groter te zijn dan volgens de methoden waarbij het tweede relatief kleine mengvat niet wordt gebruikt. De effectiviteit van het roeren in vat 2 is dan ook veel groter dan in vat 1. Met deze inrichting kan men na ongeveer 6 minuten mengen van het primaire gedeelte en 6 minuten mengen van de eindsamenstelling de gewenste stabiele eindviscositeit bereiken .

Claims (4)

1. Werkwijze voor het bereiden van lijm door zetmeel onder roeren in reactie te brengen met loog en borax in een water bevattend mengsel, met het kenmerk, dat de werkwijze batch-gewijs wordt uitgevoerd waarbij het reactiemengsel wordt toegevoerd aan een eerste relatief groot mengvat voorzien van een roerder en uit het eerste mengvat naar een tweede, kleiner vat wordt geleid, waar het reactiemengsel wordt onderworpen aan een hogere afschuifspanning dan in het eerste mengvat en dan wordt gerecirculeerd naar het eerste mengvat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweede vat bestaat uit een mengvat, waarbij het reactiemengsel wordt geroerd met een roersnelheid die nagenoeg twee keer zo groot is als de roersnelheid in het eerste mengvat.

3. Inrichting voor het uitvoeren van een werkwijze zoals aangegeven in conclusie 1 bestaande uit een mengvat met roerder voorzien van toevoerleidingen voor het toevoeren van de uitgangsstoffen, zetmeel, loog, borax en water en een afvoerleiding voor het afvoeren van een lijmprodukt, met het kenmerk, dat het mengvat (1) is voorzien van een reeirculatielei-ding (12) in welke recirculatieleiding een tweede naar verhouding kleiner mengvat is opgenomen voorzien van een orgaan voor het uitoefenen van een afschuifspanning die hoger is dan die uitgeoefend in het eerste mengvat (1).

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het tweede mengvat (2) is voorzien van een roerder (4) die werkt met een hogere rotatiesnelheid dan roerder (3) in mengvat (1).