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Die
Erfindung betrifft eine wässrige
adhäsive
Zusammensetzung, die ganz oder teilweise ein Mischprodukt enthält, das
wenigstens eine Leguminosenstärke
und wenigstens eine Getreide- und/oder Knollenstärke umfasst und zum Zusammenfügen von
Wellkartons vorgesehen ist.
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Insbesondere
betrifft sie eine wässrige
adhäsive
Zusammensetzung, die einen primären,
im Wesentlichen durch gelatinisierte und/oder gequollene Stärke(n) gebildeten
primären
Teil und einen im Wesentlichen durch nicht gelatinisierte und/oder
gequollene Stärke(n)
gebildeten sekundären
Teil aufweist.
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Genauer
gesagt betrifft sie eine wässrige
adhäsive
Zusammensetzung, die zum Zusammenfügen von Wellkartons vorgesehen
ist, bei der der sekundäre
Teil aus einem Mischprodukt hergestellt ist, das wenigstens eine
Leguminosenstärke
und wenigstens eine Getreide- und/oder Knollenstärke umfasst.
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In
diesem Fall kann der primäre
Teil aus einer einzigen Stärke,
insbesondere aus Erbsen, hergestellt sein, kann aber auch aus einem
Mischprodukt hergestellt sein, das wenigstens eine Leguminosenstärke und wenigstens
eine Getreide- und/oder Knollenstärke umfasst, insbesondere aus
demselben Gemisch, das auch in den sekundären Teil eingeht.
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Sie
betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen von Wellkarton unter
Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung,
die ein Mischprodukt wie oben definiert in ihrem sekundären Teil
und fakultativ in ihrem primären
Teil enthält.
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Sie
betrifft außerdem
den durch die erfindungsgemäßen Mittel
erhaltenen Wellkarton.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Mischprodukt aus wenigstens einer
Leguminosenstärke
und wenigstens einer Getreide- und/oder Knollenstärke und
dessen Verwendung für
die Herstellung des sekundären Teils
und fakultativ für
die Zubereitung des primären
Teils einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
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Unter „Leguminosen" im Sinne der vorliegenden
Erfindung wird insbesondere die Familie der Schmetterlingsblütler verstanden,
deren wichtigste Repräsentanten
Bohnen, Erbsen, Linsen, Ackerbohnen, Luzerne, Klee, Lupine sind.
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Unter „Leguminosenstärken" im Sinne der vorliegenden
Erfindung werden die Stärken
verstanden, die aus Leguminosen und vor allem aus Erbsen gewonnen
werden, die insbesondere einen hohen Stärkegehalt von insbesondere über 90%
(Trockenmasse/Trockenmasse) in Verbindung mit einem sehr geringen
Gehalt, vorteilhafterweise unter 1% (Trockenmasse/Trockenmasse),
an Kolloidmaterial und fasrigen Rückständen enthalten.
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Vorzugsweise
ist der Stärkegehalt
höher als
95% und besonders bevorzugt höher
als 98% (Trockenmasse/Trockenmasse).
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Parallel
dazu ist der Gehalt an Proteinen niedriger als 1%, vorzugsweise
niedriger als 0,5%, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,35% (Trockenmasse/Trockenmasse).
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Unter
einer „wässrigen
adhäsiven
Zusammensetzung" im
Sinne der vorliegenden Erfindung wird jede insbesondere für die Herstellung
von Wellkartons vorgesehene wässrige
adhäsive
Zusammensetzung verstanden, die einen Teil solubilisierte und/oder gequollene
Stärke(n),
als Träger-
oder primärer
Teil bezeichnet, der ausreichende Suspensivitätseigenschaften insbesondere
für granulare
Stärke
hat, und einen Teil nicht solubilisierte und/oder lediglich hydrierte
Stärke(n)
aufweist, der sich also lediglich im Zustand von unlöslichen Körnchen und/oder
wenigstens teilweise gequollenen Körnchen befindet, auch als sekundärer Teil
bezeichnet.
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Derartige
Zusammensetzungen, die im sekundären
Teil eine Stärke
im Zustand unlöslicher
Körnchen verwenden,
werden häufig
nach dem Fachmann unter der Bezeichnung „Stein-Hall-Verfahren" bekannten Prinzipien
hergestellt.
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Nach
den inhärenten
Regeln dieses Verfahrens oder anderer ihm ähnlicher, wie das so genannte „Minocar"-Verfahren (Europäisches Patent
EP 0 038 627 ), werden in
einem ersten Schritt wenigstens eine Stärke, Wasser und ein alkalisches
Hilfsmittel zusammengebracht.
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Das
Erhitzen dieser Gesamtheit, gemäßigt in
offenem Behälter
oder heftig, mit Dampf oder mit Hilfe eines Durchlauferhitzers,
erlaubt es, eine einfache Verdickung zu erzielen oder zu einer kollidalen
alkalischen Lösung
zu gelangen, die passende Eigenschaften, insbesondere rheologischer
Art und in Bezug auf die Fähigkeit,
unlösliche
Partikel in Suspension zu halten, aufweist.
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Dieses
Verfahren bildet eine Art der Herstellung des so genannten „primären" oder „Träger"-Teils.
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Anderen
für diese
Verfahren befolgten Regeln zufolge wird bei der Temperatur der Wasserversorgung eine
Dispersion zubereitet, die wenigstens Wasser und eine oder mehrere
Stärken
im granularen Zustand enthält.
Meist wird ihnen ein Borderivat, üblicherweise Borax, zugesetzt.
Die erhaltene Milch bildet den „sekundären" Teil.
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Primärteil und
Sekundärteil
werden nach diversen Vorgehensweisen, kontinuierlich oder diskontinuierlich,
sorgfältig
gemischt.
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Einer
Variante zufolge ist es möglich,
dem Primärteil
nacheinander Wasser, granulare Stärke(n) und meistens Borax zuzusetzen.
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Einer
anderen Variante zufolge ist es möglich, ein verwendungsfertiges
Produkt in Form einer trockenen handelsfähigen Zusammensetzung herzustellen,
d.h. einer Zusammensetzung, die frei von anderem Wasser als dem
seine Bestandteile konstituierenden Wasser ist und für die ein
einfaches Dispergieren in Wasser ausreicht, um eine erfindungsgemäße Zusammensetzung
zu erhalten.
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Diese
vorformulierte Zusammensetzung umfasst ein vorgelatinisiertes Stärkematerial,
das aus einer Leguminosenstärke,
einer Knollenstärke,
einer Getreidestärke
oder einem Gemisch von diesen erhalten ist.
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Sie
umfasst außerdem
ein Stärkematerial
in Form von unlöslichen
und/oder gequollenen Körnchen, das
in der Lage ist, den sekundären
Teil zu bilden, und das ausgehend von einem Mischprodukt hergestellt
ist, das wenigstens eine Leguminosenstärke und wenigstens eine Getreide-
und/oder Knollenstärke
enthält.
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Sie
umfasst außerdem
einen Mineralanteil, der in der Lage ist, in Wasser die gewünschte Alkalinität zu erzeugen.
Hierbei kann es sich z.B. um ein Gemisch von Natriumcarbonat und
gelöschtem
Kalk handeln.
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Schließlich umfasst
sie meist ein borhaltiges Mittel wie etwa Borax.
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Selbstverständlich kann
die vorformulierte Zusammensetzung beispielsweise lediglich den
vorgelatinisierten und den körnigen
und/oder vorgequollenen Anteil enthalten. In diesem Fall werden
das alkalische Mittel und Borax zum Wasser oder zur Dispersion der
Zusammensetzung in Wasser zugesetzt.
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Diese
Verfahren führen
zu wässrigen
adhäsiven
Zusammensetzungen, deren Fertig-Trockenmassegehalt als wesentlicher
Parameter üblicherweise
zwischen 20 und mehr als 30% variiert.
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Ein
anderes Verfahren, das einen primären Teil mit wenigstens einer
solubilisierten Stärke
und einem aus wenigstens einer Stärke in granularer Form gebildeten
sekundären
Teil umfasst, ist unter dem Namen „Pristim
®" bekannt (Europäisches Patent
EP 0 209 741 im Namen der
Anmelderin).
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Im
Rahmen dieses Verfahrens wird der primäre Teil hergestellt durch deutliche
Erhöhung
der Temperatur ohne Zuhilfenahme eines alkalischen Hilfsmittels.
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In
bestimmten Fällen
wird jedoch eine sehr geringe Dosis des alkalischen Hilfsmittels
beibehalten, insbesondere um die zur Gelatinisierung erforderliche
Temperatur zu verringern und einzustellen.
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Unabhängig von
der für
die Gewinnung des primären
und des sekundären
Teils gewählten
Vorgehensweise hat die technologische Entwicklung der Materialien
den Fachmann dazu gebracht, sich häufig in Richtung auf wässrige adhäsive Zusammensetzungen
mit hohem Trockenmasseanteil zu orientieren, die meistens aus Getreide-
und/oder Knollenstärken
hergestellt sind.
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Ein
solcher Ansatz hat den Vorteil, dass die Menge an zu verdampfendem
Wasser verringert wird und eine günstigere Energie- oder Wärmebilanz
erreicht wird, erscheint aber dennoch unzureichend.
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Eine
andere Lösung
besteht darin, modifizierte oder nicht modifizierte Kartoffelstärke zu verwenden. Allerdings
hat die Kartoffelstärke,
egal ob solubilisiert oder lediglich gequollen, bei den betrachteten
Trockenmassegehalten, egal ob modifiziert oder nicht, keine ausreichende
Fähigkeit,
die Stärkekörnchen des
sekundären
Teils unabhängig
von deren Art, insbesondere wenn es sich um Kartoffelstärke handelt,
in Suspension zu halten.
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Daraus
ergibt sich, dass für
den primären
oder Trägerteil
zwingend die Anwesenheit eines anderen Stärkematerials als des aus Kartoffelstärke erhaltenen
vorgesehen werden muss, zum Beispiel einer Erbsenstärke. Dieser
Aspekt hat als direkte Konsequenz die Notwendigkeit, dass für solche
Zusammensetzungen wenigstens zwei verschiedene Stärkematerialen
bereit gestellt werden müssen,
was im Rahmen der gegenwärtigen
Anlagen für
Aufnahme und Herstellung, insbesondere im kontinuierlichen Betrieb,
einen erheblichen Nachteil für
deren Einsatz darstellen kann.
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Eine
andere Möglichkeit
bietet sich durch aus Leguminosenstärke hergestellte Zusammensetzungen. Unter
den diversen Quellen für
Stärkematerialien
können
nämlich
diejenigen der Leguminosenstärken,
insbesondere Erbsenstärke,
als unter guten, insbesondere wirtschaftlichen Bedingungen leicht
verfügbar
angesehen werden.
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Der
entsprechende Vorschlag, beschrieben in der im Namen der Anmelderin
eingereichten internationalen Patentanmeldung
WO2004/044082 ist zwar nützlich,
bietet aber dennoch nicht die Garantie einer vollauf befriedigenden
Antwort auf alle an moderne Materialien gestellten hohen Anforderungen,
insbesondere unter dem Gesichtspunkt der zum Kleben notwendigen
Energie.
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Der
Einsatz einer Leguminosenstärke,
insbesondere von Erbsenstärke,
wird dort als unabdingbar und wesentlich für die Bereitstellung von Zusammensetzungen
angesehen, die allen an moderne Materialien gestellten Anforderungen
genügen
können,
insbesondere im Hinblick auf die Einfachheit der Bevorratung, der Anwendung
sowie auch im Hinblick auf Rheologie und Leistungsfähigkeit.
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Dennoch
leidet die Erfindung, so wie beschrieben, an mehr oder weniger schwerwiegenden
Mängeln, die
unter bestimmten Umständen
prohibitiv sein können.
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Zwar
sind zum Beispiel die angegebenen Vorteile, insbesondere unter dem
Gesichtspunkt der Rheologie, unleugbar bei Zubereitungen nach dem „Stein-Hall"-Verfahren, doch
können
allein aus Leguminosenstärke
oder aus an dieser Stärke
sehr reichen Gemischen hergestellte Zusammensetzungen ungeeignet
sein, wenn sie nach dem „Minocar"-Verfahren hergestellt
werden.
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Der
diesem Verfahren eigentümliche
Zubereitungsmodus führt
nämlich
zu Zusammensetzungen, die zu besonders kurzen, prohibitiven Texturen
führen,
die auf einer Maschine unmöglich
zu benutzen sind. Die Lösung
des Problems der ungeeigneten Textur beruht in einer deutlichen
Verringerung der Dosierung des Borderivats, im Allgemeinen des Borax,
das sich als sehr störend
für die
Klebeigenschaften erweist.
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Dennoch
weisen aus Leguminosenstärke
allein oder aus an dieser Stärke
sehr reichen Gemischen hergestellte Zusammensetzungen nicht alle
erforderlichen Gütemerkmale,
insbesondere im Hin blick auf die Stabilität ihrer Viskosität und die
Beständigkeit
ihrer Textur auf, wenn sie nach dem „Pristim"-Verfahren hergestellt werden.
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In
diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann dazu
neigt, immer schwierigere Pflichtenhefte und Anforderungen aufzustellen,
denen diese Anmeldung nicht entspricht.
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In
erster Linie sucht der Fachmann nämlich nach befriedigenden Lösungen auf
technischer Ebene, unabhängig
insbesondere vom Profil seiner Maschine. Diese Anforderungen drücken sich
insbesondere aus durch die Maschinengeschwindigkeit, aber darüber hinaus
auch durch Energiekosten, die hier so niedrig wie möglich sein
sollen, sowohl im Hinblick auf die Zufuhr des Zellulosematerials
und dessen eventuelle Vorheizung als auch für die Klebung von Mikorippen
und Nanorippen (zum Beispiel vom Typ G, N, O oder anderen) oder
für schwere
Kartons.
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Unter
diesen Gesichtspunkten stellen die Erhöhung der Trockenmasse der Zusammensetzung
oder die Verringerung des Gelatinisierungspunkts, auch wenn sie
mit einem guten Lauf der Maschine kompatibel sein können, der
mit der Abwesenheit von unerwünschten
Verdickungen des Klebers zusammenhängt, nur partielle Lösungen dar,
die insbesondere dann unzureichend sind, wenn die Zusammensetzung
im wesentlichen Erbsenstärke
im primären
und/oder sekundären
Teil enthält.
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Deren
hoher Gehalt an Amylose kann nämlich,
sei es bei der Zufuhr der Papiere oder bei ihrem Kleben, zu einem
Energieaufwand führen,
den der Fachmann nicht akzeptiert.
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Außerdem wurde
in den letzten Jahren unter einem rein technischen Gesichtspunkt
festgestellt, dass die an den Heizplatten der Maschine eingesetzten
Temperaturen, die die Gelatinisie rung der Stärke des Sekundärteils der
adhäsiven
Zusammensetzung ermöglichen,
von höchster
Bedeutung sind.
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Sind
sie zu hoch, führen
sie zu Klebeproblemen, insbesondere einer übertriebenen Beschränkung auf die
Oberfläche
des Papiers, wodurch der Karton brüchig wird.
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Diese
Beobachtungen haben dazu geführt,
dass eine Verringerung der Heizkapazitäten der Heizplatten in Betracht
gezogen wurde, was den Fachmann auch in seinem Bemühen, den
Energieaufwand zu verringern, befriedigt.
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Diese Überlegungen
haben eine umso höhere
Bedeutung, als man feststellen kann, dass an bestimmten Maschinen
die Heizprofile stark oder sogar extrem reduziert sind und neue
Ansätze
für Formulierungen
der verwendeten Zusammensetzungen erfordern.
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Die
Dampfzufuhr kann nämlich
in bestimmten Fällen
unter geringem Druck, zum Beispiel begrenzt auf maximal zwei Bar,
oder sogar sehr geringem Druck auf eventuell als kalt zu bezeichnenden
Platten durchgeführt
werden.
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Derartige
Bedingungen machen den Fachmann in diesen thermischen Gesichtspunkten
immer anspruchsvoller. Parallel möchte er natürlich die Geschwindigkeiten
der Maschine auf ihrem höchsten
Niveau halten und so den Kriterien der Produktivität und Rentabilität entsprechen.
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Unter
diesem Gesichtspunkt erlauben es die Lehren der internationalen
Patentanmeldung
WO2004/044082 nicht,
allen diesen Anforderungen zu entsprechen. Sie entsprechen ihnen
umso weniger, je niedriger die Temperatur ist, auf der sich die
der Maschine zugeführte
Zusammensetzung befindet.
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Insbesondere
kann der relativ hohe Amyloseanteil der Erbsenstärke in vielen Fällen ein
Hindernis darstellen, da er zu einem übermäßigen oder gar prohibitiven
Energiebedarf führt.
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Dies
trifft umso mehr zu, je schwerer der Karton ist und je höher die
Zahl der durchgeführten
Klebungen ist, aufgrund der Geometrie des erzeugten Kartons im Abstand
von den Platten der Maschine.
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Die
Gesamtheit der untersuchten Randbedingungen führt zu der Annahme, dass neue
Verbesserungen nötig
sind und dass ein reelles Bedürfnis
existiert, die Einsatzbedingungen der Leguminosenstärken weiter zu
untersuchen und besser zu beherrschen.
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Das
Verdienst der Anmelderin liegt darin, dass sie nach zahlreichen
auf Grundlage der Verwendung von Leguminosenstärken und insbesondere Erbsenstärke durchgeführten Arbeiten
hat feststellen können, dass
es besondere Lösungen
gibt, die einen sehr hohen Nutzwert für die Herstellung von Klebverbindungen an
den leistungsfähigsten
und höchst
entwickelten Materialien haben, insbesondere im Rahmen von besonders
wirtschaftlichen Produktionen, vor allem für die Herstellung von schweren
Kartons und die Klebung von Mikrorippen.
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Sie
hat nämlich
feststellen können,
dass binäre
Gemische von Leguminosen-, vor allem Erbsenstärken und Knollenstärke, insbesondere
Kartoffel- oder Maniokstärke,
sich insbesondere unter dem Gesichtspunkt des Energiebedarfs oder
der für
den Beginn der Gelatinisierung des Gemischs erforderlichen Temperatur
aber selbstverständlich
auch im Hinblick auf die Einhaltung aller anderen für den Fachmann
erforderlichen Kriterien, der Einfachheit sowie der Zahl der zu
verwendenden Materialien, der Kosten, der Vorratshaltung sowie der
Leistungsfähigkeit
als besonders interessant erweisen.
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Bestimmte
andere binäre
Gemische von Leguminosen-, insbesondere Erbsenstärke und Getreidestärken, insbesondere
Mais- oder Weizenstärke
weisen ebenso einen unleugbaren Nutzen im Hinblick auf den Energieaufwand
bei gleichzeitiger Kompatibilität
mit der Gesamtheit der anderen Anforderungen auf.
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Aus
der Gesamtheit der Beobachtungen ergibt sich, dass als „ternär" bezeichnete Gemische,
die gleichzeitig Leguminosenstärke(n),
Knollenstärke(n)
und Getreidestärke(n)
enthalten, ähnliche
Vorteile aufweisen.
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Diese
Aspekte sind umso überraschender
und unerwarteter, als die Stärken
von Leguminosen, Knollen und Getreide jeweils für sich diese Vorteile nicht
aufweisen.
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Mit
anderen Worten betrifft die vorliegende Erfindung eine wässrige adhäsive Zusammensetzung
zum Kleben von Wellkarton, die als primär und sekundär bezeichnete
Teile umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass der aus nicht
gelatinisierten Stärken
und/oder gequollenen Stärken
gebildete sekundäre
Teil im wesentlichen ein Mischprodukt aus Leguminosenstärke(n) und
Getreide- und/oder Knollenstärke(n)
derart umfasst, dass das Verhältnis
zwischen Leguminosenstärke
und Getreide- und/oder Knollenstärke
zwischen 30/70 und 90/10, vorzugsweise zwischen 40/60 und 80/20,
besonders bevorzugt zwischen 45/55 und 75/25 liegt.
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Einer
besonderen Abwandlung zufolge betrifft die vorliegende Erfindung
eine wässrige
adhäsive
Zusammensetzung, die ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass der
durch gelatinisierte und/oder gequollene Stärken gebildete primäre Teil
seinerseits ebenfalls im wesentlichen ein Mischprodukt aus Leguminosenstärke(n) und
Getreide- und/oder Knollenstärke(n)
derart umfasst, dass das Verhältnis
zwischen Leguminosenstärke
und Getreide- und/oder Knollenstärke
zwischen 30/70 und 90/10, vorzugsweise zwischen 40/60 und 80/20
und besonders bevorzugt zwischen 45/55 und 75/25 liegt.
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So
betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere jedes Verfahren
zur Herstellung einer Zusammensetzung, die einen primären Teil
wie oben erläutert
enthält,
vom Typ „Stein-Hall", „Minocar", „Pristim" oder eines beliebigen
Produkts in Form einer trockenen kommerziellen Zusammensetzung.
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Die
Anmelderin weist außerdem
darauf hin, dass die Idee von Gemischen es erlaubt, jedes geeignete Mittel
einzusetzen, egal, ob es sich um Pulvermischer für kontinuierlichen oder diskontinuierlichen
Betrieb, thermische Reaktoren in trockener Phase („VOMM"-Mischer) oder in
Milchphase (zum Beispiel die sogenannte Temper-(Annealing)-Technik)
oder um thermomechanische Reaktoren (zum Beispiel Einzelschnecken-
oder Doppelschneckenextruder) handelt.
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Diese
Mischmöglichkeiten,
die gleich viele Möglichkeiten
der Umwandlung bei minimalen Kosten, weil in einem gleichen Schritt
durchgeführt,
darstellen, können
sowohl für
das Stärkematerial
des primären
Teils als auch für
das des sekundären
Teils eingesetzt werden.
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Sie
können
sowohl im primären
als auch im sekundären
Teil insbesondere zur Verwendung von Stärken führen, die eine Mehrheit an
gequollenen und für
Alkalieinwirkung empfindlichen Körnchen
aufweisen.
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Die
Erfindung schließt
den Grenzfall nicht aus, wo sich die Stärke des primären Teils
und die Stärke des
sekundären
Teils in benachbarten physischen Zuständen, vor allem der Quellung
und des räumlichen Platzbedarfs,
insbesondere in alkalischem Medium, befinden.
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Nach
den angegebenen Aufteilungen ausgelegte Zusammensetzungen erlauben
es, unter Berücksichtigung
der Diversität
der Maschinen, sowohl hinsichtlich ihrer Konstruktion als auch ihres
Betriebs, die Vorteile der Erbsenstärke zu wahren, ohne unter dem
Nachteil des hohen Amylosegehalts zu leiden.
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Die
Verwendung von im primären
Teil und im sekundären
Teil identischen Gemischen hat außerdem einen besonderen Nutzen
für die
Bereitstellung eines einzigen Ausgangsmaterials.
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Es
ist zu betonen, dass es sich unter Berücksichtigung der Vorteile der
Kartoffelstärke
unter energetischen Gesichtspunkten und des oben Beschriebenen betreffend
das fehlende Suspensionsvermögen
der solubilisierten oder gequollenen Kartoffelstärke insbesondere für Stärkekörnchen als
sehr nützlich
erweisen kann, in der Konzeption des primären Teils ein Gemisch von Kartoffelstärke und
Erbsenstärke
vorzusehen, für das
sich die gewählten
Proportionen allein aus diesem Kriterium des Suspensionsvermögens ergeben
und zur Berücksichtigung
eines Zusatzes an Leguminosen-, insbesondere Erbsenstärke führen, der
eventuell geringer ist als bei den oben betrachteten Gemischen empfohlen.
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Andere Überlegungen
veranlassen, auf den Nutzen des Vorhandenseins der Kartoffelstärke im sekundären Teil
hinzuweisen. Insbesondere bei der Zufuhr der Papiere und im Fall
ihrer Vorerhitzung führt
sie zu einer geringen Wasserspeicherung, die die Reizbarkeit der
Papiere verbessert, und einem niedrigen Gelatinisierungspunkt, der
eine gute Klebung bei geringer Vorerhitzung ermöglicht.
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Unter
diesen Gesichtspunkten können
sich Verhältnisse
von Kartoffelstärke/Erbsenstärke zwischen 45/55
und 70/30 sowohl für den
primären
als auch den sekundären
Teil als interessant erweisen.
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Darüber hinaus
finden derartige Auswahlen von hohen Anteilen an Kartoffelstärke im primären Teil
ihre Berechtigung in einer verbesserten Stabilität der Zubereitungen.
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Auf
jeden Fall und genauer gesagt sind die wässrigen adhäsiven Zusammensetzungen dadurch
gekennzeichnet, dass die Leguminosenstärke, insbesondere die Erbsenstärke aufweist:
- – einen
Stärkegehalt
von über
90% (Trockenmasse/Trockenmasse), vorzugsweise über 95% und besonders bevorzugt über 98%,
- – einen
Gehalt an Kolloidmaterial und Faserresten von unter 1% (Trockenmasse/Trockenmasse),
- – einen
Gehalt an Proteinen von unter 1%, vorzugsweise unter 0,5%, besonders
bevorzugt zwischen 0,1 und 0,35% (Trockenmasse/Trockenmasse).
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Die
Erfindung betrifft insbesondere eine Zusammensetzung, die dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Leguminosenstärke, insbesondere die Erbsenstärke, einen
Amylosegehalt zwischen 15 und 60%, vorzugsweise zwischen 20 und
55%, besonders bevorzugt zwischen 30 und 52% aufweist.
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Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
ist vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen
10 und 40 Gewichtsprozent des Mischprodukts im Verhältnis zu
Gesamtheit der Zusammensetzung umfasst.
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Diese
Merkmale sind umso wichtiger, als sich die betreffende Herstellung
als schwierig erweist.
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Man
kann nämlich
ganz allgemein annehmen, dass die Herstellung von so genanntem einseitigem (Simple
Face SF) oder doppelsei tigern (Double Face DF) Wellkarton wesentlich
weniger Schwierigkeiten aufwirft als die von „Doppel-Doppel"-Kartons (Double-Double
DD) oder dreifach oder vierfach geripptem Karton oder solchem mit
einer noch größeren Rippenzahl,
mit Mikrorippen, Nanorippen oder von schweren Kartons.
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Es
ist auch das Verdienst der Anmelderin, ein Verfahren zur Herstellung
von Wellkarton vorzuschlagen, das an diese Zusammensetzungen angepasst
ist und dadurch gekennzeichnet ist, dass es wenigstens einmal die
Schritte umfasst, die darin beruhen, die erfindungsgemäße adhäsive Zusammensetzung
auf den Scheitel der Rippen eines vorgeformten Papierbandes zu verteilen,
auf den so beschichteten Scheiteln der Rippen ein flaches Papier
oder einen flachen Karton anzubringen und eine Trocknung vorzunehmen.
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Es
ist durch Anwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und mit
geeigneten Mitteln möglich
und einfach, Wellkartons herzustellen, die den Anforderungen der
Technik genügen,
einschließlich
der Herstellung von schweren und/oder vielfach gerippten Kartons
oder solchen mit Mikrorippen.
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Die
Gemische im Sinne der Erfindung stellen wie gewünscht ein einfaches und, insbesondere
wenn die Möglichkeit
der Verwendung eines gleichen Materials als primärer und sekundärer Teil
genutzt wird, preiswertes und leicht zu beschaffendes, insbesondere
im Vergleich zu Knollenstärken
wenig reglementierungsempfindliches und leistungsfähiges Mittel
dar, wenn im Rahmen von angepassten Formulierungen die Gemische
in den empfohlenen Anteilsverhältnissen
hergestellt werden.
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So
stellt man fest, dass die Tatsache, dass ein erfindungsgemäßes Stärkegemisch
im Wesentlichen als Sekundärteil
und eventuell als Primärteil
der adhäsiven
Zusammensetzung bereitgestellt wird, einen sehr positiven Einfluss
auf die Gesamtheit der oben angegebenen Kriterien hat, das heißt, die
Gesamtheit der Betriebsparameter sowie alle Nutzmerkmale der Wellkartons
verbessert, insbesondere die Klebrigkeit („tack"), die sog. Grünklebung („collage à vert"), die Entwicklungsgeschwindigkeit der
Klebung und die Qualität
der Klebung, und dabei gleichzeitig den zur Erzielung der erhofften
Ergebnisse erforderlichen Energieaufwand erheblich verringert.
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Unter
diesem letzteren Aspekt ist hervorzuheben, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geeignet
und kompatibel mit dem Auftreten, an bestimmten Maschinen, von reduzierten
Heizprofilen, insbesondere der Dampfzufuhr bei verringertem Druck
von zum Beispiel maximal zwei Bar und sogar von so genannten kalten
Platten sind.
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In
etwas anderer Weise wurde festgestellt, dass es bei konventionelleren
Maschinen möglich
und sogar wünschenswert
war, die Zahl und/oder die Temperatur der Heizplatten deutlich zu
verringern.
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Außerdem hat
sich erwiesen, dass die Beobachtungen ihren Nutzen behalten oder
sogar besonders nützlich
sind, wenn die Zusammensetzung bei einer relativ niedrigen Temperatur
aufgebracht wird.
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Die
Anmelderin nimmt außerdem
an, dass es für
die Herstellung von erfindungsgemäßen adhäsiven Zusammensetzungen möglich ist,
sich mit der Verwendung von Stärkegemischen
von Leguminosen, Knollen und/oder Getreide, nicht modifiziert, chemisch
oder auf beliebigem anderen Wege, zu begnügen.
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Auf
jeden Fall ist klar, dass die – gleichzeitig
oder getrennt – modifizierten,
insbesondere veretherten oder veresterten Stärken noch besser geeignet sind
und im Rahmen der Erfindung in Betracht gezogen werden.
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Diese
Materialien, die normalerweise kostspieliger sind, können dennoch
ihre Berechtigung durch die rheologischen Eigenschaften und die
Stabilität
der Kleber für
die Grünklebung,
die Entwicklung und Qualität der
Klebung, sowie deren Festigkeit im Vergleich zu den mit nicht modifizierten
Stärken
erhaltenen Eigenschaften finden.
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Insbesondere
ist es möglich,
Gemische von modifizierten oder nicht modifizierten, durch Einwirkung wenigstens
einer Säure
oder eines Enzyms teilweise oxidierten oder hydrolysierten Stärken für die Herstellung von
Gemischen mit hohem Trockenmasseanteil zu verwenden, um deren Viskosität anzupassen.
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Eine
andere für
die Herstellung des primären
Teils nützliche
Lösung
beruht darin, den Träger
unter Verwendung einer so genannten Direktdampf-Kochvorrichtung,
insbesondere kontinuierlich, herzustellen.
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Andere
Abwandlungen, insbesondere physikalischer Art sind möglich, zum
Beispiel die thermomechanischen Operationen wie etwa die Vorgelatinisierung
auf Trockentrommeln oder die Extrusion, oder thermische Operationen
wie die dem Fachmann unter der Bezeichnung „Hot Moisture Treatment, (HMT)" oder „Tempern" bekannten.
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Polymere
mit im Allgemeinen hohen Viskositäten, die für derartige Anwendungen bekannt
sind, wie etwa die Derivate der Zellulose, der Polyvinylalkohole,
der Polyvinylacetate oder des Polyvinyl-Pyrrolidons können einen
ergänzenden
Zusatz, insbesondere zum primären
Teil, bilden.
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Wenn
die industriellen Anforderungen erforderlich machen, dass die durch
Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen erhaltenen
Klebverbindungen feuchtigkeits- oder wasserbeständig sind, wird auf Vernetzungsmittel
oder vorgeformte Harze zurückgegriffen.
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Insbesondere
entsprechen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
auf einfachere Weise den besonderen Anforderungen der Feuchtigkeits-
oder Wasserfestigkeit, ohne der Umwelt zu schaden, ohne den Anforderungen
an Hygiene oder gesundheitliche Zuträglichkeit zuwiderzulaufen,
wenn sie ein geschickt gewähltes
formaldehydhaltiges oder -freies Harz oder ein nicht synthetisches,
formaldehydfreies Wasserfestigkeitsmittel enthalten.
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Insbesondere
wurde beobachtet, dass der gewählte
Anteil an Leguminosenstärke,
insbesondere Erbsenstärke
bei ansonsten gleich bleibenden Bedingungen erlaubte, den durch
die Leguminosenstärke
unter dem Gesichtspunkt der Feuchtigkeitsbeständigkeit oder Wasserfestigkeit
verliehenen Vorteil aufrecht zu erhalten, wenn der Amylosegehalt
dieser Stärke
zwischen 15 und 60%, vorzugsweise zwischen 20 und 55%, besonders
bevorzugt zwischen 30 und 52% lag.
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Außerdem wurde
festgestellt, dass es unter geeigneten Bedingungen möglich war,
die Mengen an formaldehydhaltigem oder -freiem Harz und/oder nicht
synthetischem, formaldehydfreiem Wasserfestigkeitsmittel zu verringern.
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So
wurde genauer gesagt festgestellt, dass es einfach anzuwendende
Mittel gab, die insbesondere darin beruhen, komplementär und in
geringen Mengen bei minimalen Abwandlungen der Formeln die Wasserfestigkeit
verbessernde Hilfsstoffe zu verwenden, die z.B. ausgewählt sind
unter Salzen, wie etwa den Sulfaten, insbesondere des Zinks, des
Kupfers oder des Aluminiums, dem Diammoniumphosphat oder auch einer zirkoniumhaltigen
Verbindung.
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Insbesondere
ist es im Rahmen einer erfindungsgemäßen adhäsiven Zusammensetzung möglich, die gegenwärtig zur
Erzielung einer günstigen
Wasserfestigkeit zugesetzten Harze wie etwa diverse formaldehydfreie
oder -haltige Harze vom Typ Harnstoff-Formaldehyd, Keton-Formaldehyd,
Resorcin-Formaldehyd oder Phenol-Formaldehyd, die im Allgemeinen
eine Brückenbildungskapazität und/oder
einen intrinsischen hydrophoben Charakter haben, und Sulfate, insbesondere
des Zinks oder des Aluminiums einzusetzen.
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Einer
Variante zufolge ist eine unter diesem Gesichtspunkt befriedigende
erfindungsgemäße adhäsive Zusammensetzung
dadurch gekennzeichnet, dass sie frei von formaldehydhaltigem oder
sogar synthetischem Harz ist und eine wirksame Menge eines chemischen
Hilfsmittels enthält,
das unter den Sulfaten, insbesondere von Zink, Aluminium oder Kupfer,
den zirkoniumhaltigen Verbindungen oder dem Diammoniumphosphat ausgewählt ist.
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Unter
einer „wirksamen
Menge" wird eine
Menge an Harz oder chemischem Hilfsmittel verstanden, die wenigstens
gleich derjenigen ist, die es der adhäsiven Zusammensetzung erlaubt,
dem fertigen Welikarton Wasserfestigkeitseigenschaften entsprechend
dem Test FEFCO Nr. 9 zu verleihen.
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Die
verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffend die
Formulierung und Herstellung der üblichen adhäsiven Zusammensetzungen werden
im Folgenden anhand von in keiner Weise einschränkenden Beispielen genauer
beschrieben.
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Beispiel 1:
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Es
werden zwei adhäsive
Zusammensetzungen vom Typ „Stein-Hall" hergestellt, die
eine ausgehend allein von nativer, das heißt nicht modifizierter Erbsenstärke (AP)
nach der Lehre des Doku ments
WO 2004/044
082 , die andere von der ersten dadurch verschieden, dass
sie im sekundären
Teil ein Gemisch von nativer Erbsenstärke (AP) und nativer Kartoffelstärke (FPT)
im Verhältnis
80/20 enthält.
-
Die
Erbsenstärke
hat einen Stärkegehalt
von über
95%, einen Proteingehalt von 0,30% und einen Gehalt an Kolloidmaterial
von unter 1%.
-
Der
Amylosegehalt der Stärke
beträgt
35,7%.
-
Die
zwei erhaltenen, insbesondere zum Kleben eines so genannten dreifach
gerippten Wellkartons verwendeten Zusammensetzungen werden mit einer
herkömmlichen
Formel verglichen, die primär
native Maisstärke
AM und sekundär
native Kartoffelstärke
FPT verwendet.
Die
wesentlichen Parameter sind die folgenden: | Erbsenstärke (AP) WO2004/044082 | Erbsenstärke (AP)
+ Kartoffelstärke
(FPT) (Erfindung) | Maisstärke (AM)/Kartoffelstärke (FPT) |
Primärer Teil: | |
Wasser | 370
ml | 370
ml | 370
ml |
Stärke | AP:
35 g | AP:
33 g | AM:
42 g |
Erhitzung | 32°C | 32°C | 32°C |
Reines Soda/Wasser | 6,3
g/10 ml | 6,2
g/10 ml | 4,6
g/10 ml |
Rühren | 11
Minuten | 11
Minuten | 11
Minuten |
Sekundärer Teil: | |
Wasser | 665
ml | 665
ml | 665
ml |
Stärke | AP:
414,5 g | AP: 333 g
FPT: 83,5
g | FPT:
407,5 g |
Borax | 3,08
g | 3,08
g | 2,08
g |
Rühren | 12
Minuten | 12
Minuten | 12
Minuten |
Lory-Viskosität
Brookfield-Viskosität
Brechungsindex | 30
Sekunden
480 mPa·s
4,3 | 21,5
Sekunden
430 mPa·s
4,1 | 24,5
Sekunden
550 mPa·s
4,3 |
-
Im
Labor wird eine Klebung vom Typ „doppelseitig" vorgenommen:
Gelatinisierungspunkt – sekundärer Teil
nach Zusammenfügen | 45°C | 46°C | 48,5°C |
Grünklebung – 95°C auf Strohlein-Apparat
Offenzeit O.T. 0 | 17,5
Sek. | 16
Sek. | 12,9
Sek. |
Offenzeit
O.T. 5 | 12
Sek. | 12,9
Sek. | 11
Sek. |
-
Man
stellt fest, dass im Rahmen von bei niedriger Temperatur, hier 32°C, erhaltenen
und gehaltenen Zusammensetzungen die Lehren des Standes der Technik
aus der internationalen Patentanmeldung
WO 2004/044082 es im Labor nicht
erlauben, den Nutzen der Verwendung von Erbsenstärke allgemein zu belegen und
auch nicht den eines im sekundären
Teil verwendeten Gemischs von 80% Erbsenstärke und 20% Kartoffelstärke.
-
Umgekehrt
zeigen die auf der Maschine möglichen
Beobachtungen, insbesondere im Hinblick auf die Geschwindigkeit
der Maschine und die Qualität
der Klebung deutlich, vor allem bei der Herstellung der sogenannten „Doppel-Doppel"-Kartons, dreifach
gerippter und vierfach gerippter Kartons den Nutzen der Verwendung
der Erbsenstärke
und der Gemische von Erbsenstärke
und Kartoffelstärke
in den im Rahmen der Erfindung vorgeschlagenen Anteilsverhältnissen.
-
Darüber hinaus
werden die Grenzen der Zusammensetzungen nach dem Stand der Technik,
egal ob aus Maisstärke
und Kartoffelstärke
oder allein aus Erbsenstärke
hergestellt, deutlich bei der Absenkung oder bei Schwankungen der
Energiezufuhr, wie sie zum Beispiel durch eine Absenkung des Drucks
des die Maschine versorgenden Dampfes hervorgerufen werden.
-
Beispiel 2:
-
Um
das festgestellte Phänomen
zu begreifen, wird ein direkter Vergleich auf der Maschine bei der
Herstellung von sogenannten dreifach gerippten Kartons auf der Grundlage
von Zusammensetzungen vom Typ „Stein-Hall" vorgenommen, die
beide im primären
Teil aus nativer Maisstärke
entwickelt sind und jeweils in ihrem sekundären Teil native Erbsenstärke oder
ein erfindungsgemäßes Gemisch
mit 70% nativer Erbsenstärke und
30% nativer Kartoffelstärke
umfassen.
-
Ein
zweiter, ähnlicher
Vergleich wird ausgehend von einer für die Klebung von „Doppel-Doppel"-Kartons entwickelten
Formel vorgenommen.
Materialien: primär/sekundär | Formel
für dreifache
Rippung (TC) | Formel
für Doppel-Doppel-Karton (DD) |
Primärer Teil: | |
Wasser
Erbsenstärke | 600
73 | 600
82 |
Erwärmung | 30°C | 30°C |
Soda
auf | 29
Liter | 29
Liter |
Rühren | 50
Minuten | 50
Minuten |
Sekundär: | |
Wasser | 1500 | 1575 |
Borax
(1. Zusatz) | 7 | 6 |
Stärkematerial | A:
AP 775
B: AP 542,5 + FPT 232,5 | A:
AP 655
B: AP 458,5 + FPT 196,5 |
Borax
(2. Zusatz) | 5 | 4 |
Rühren | 15
Minuten | 15
Minuten |
Gesamt:
Wasser | 2100 | 2175 |
Gesamtstärke | 848 | 737 |
Trockenmasse
gesamt | 28,8% | 26,5% |
Lory-Viskosität
Gelatinisierungstemperatur | 30
Sek.
48°C | 27
Sek.
49°C |
-
Im
Falle der Verwendung von Zusammensetzungen vom Typ „B", die im sekundären Teil
ein Gemisch von Erbsenstärke
und Kartoffelstärke
im Verhältnis
70/30 umfassen, stellt man auf der Maschine eine sehr deutliche
Erhöhung
der Maschinengeschwindigkeit im Vergleich zur Zusammensetzung vom
Typ „A" fest. Sie ist bei
identischer Regelung der Heizplatten um ca. 50% erhöht.
-
Der
beobachtete Produktionszuwachs führt
zu einem Bedarf an Wärmeenergie
zum Erzielen einer Qualitätsklebung,
der im Fall der Verwendung von erfindungsgemäßen Formeln vom Typ B im Vergleich
zu Formeln vom Typ A wesentlich geringer ist.
-
Die
Energiebilanz erscheint somit sehr günstig für das Gemisch von Erbsenstärke und
Kartoffelstärke.
-
Außerdem stellt
man fest, dass die Formulierungen A und B ähnliche rheologische Eigenschaften
aufweisen und dass es deshalb möglich
ist, die gleiche Klebstoffauftragung und Filmdicke beizubehalten.
-
Beispiel 3:
-
Es
werden zwei adhäsive
Zusammensetzungen vom Typ Stein-Hall hergestellt, die für die Klebung von
Doppel-Doppel-Kartons („DD") entwickelt sind
und beide in dem primären
Teil allein native Maisstärke
enthalten.
-
Die
Formel C umfasst im sekundären
Teil ein Gemisch von nativer Maisstärke und nativer Kartoffelstärke.
-
Die
Formel D betrachtet im sekundären
Teil und zum Vergleich ein Gemisch von nativer Maisstärke und
nativer Erbsenstärke.
Materialien:
primär/sekundär | Formel
C – sekundär: Maisstärke – Kartoffelstärke | Formel
D – sekundär: Mais- und Erbsenstärke |
Primärer Teil: | |
Wasser | 960 | 960 |
Maisstärke | 145 | 147 |
Erwärmung | 40°C | 42°C |
Soda | 48
kg | 45
kg |
Rühren | 15
Minuten | 15
Minuten |
Sekundär: | |
Wasser | 1710 | 1710 |
Borax
(1. Zusatz) | 6 | 6 |
Stärkematerial | AM:
300
FPT: 600 | AM:
300 (40%)
AP: 500 (60%) |
Borax
(2. Zusatz) | 5 | 5 |
Rühren | 18
Minuten | 18
Minuten |
Gesamt:
Wasser | 2670 | 2670 |
Gesamtstärke trocken | 884 | 860 |
Trockenmasse
gesamt | 23,35% | 23,15% |
Lory-Viskosität
Gelatinisierungstemperatur | 25
Sekunden
51°C | 25
Sekunden
51°C |
-
Auf
der Maschine stellt man fest, dass die Anwendung der Formel D, die
das Gemisch nativer Mais- und Erbsenstärke umfasst, es bei gleichen
Geschwindigkeiten und vergleichbaren Klebequalitäten erlaubt, die Klebstoffauftragung
zu verringern und einen trockneren Karton zu erzeugen.
-
Die
Energiebilanz ist auch hier sehr günstig für die Verwendung eines erfindungsgemäßen Gemischs, das
Erbsenstärke
und dieses Mal Maisstärke
enthält.
-
Beispiel 4:
-
Es
werden zwei Zusammensetzungen, E gemäß der Erfindung und F nach
dem Stand der Technik, hergestellt, die im sekundären Teil
jeweils ein Gemisch native Maisstärke/native Erbsenstärke bzw.
ein Gemisch native Maisstärke/native
Kartoffelstärke
enthalten.
-
Die
Formel E weist ferner einen primären
Teil auf, der seinerseits auch durch ein Gemisch native Maisstärke/native
Kartoffelstärke
gebildet ist, wobei letztere den größeren Teil bildet, wohingegen
die Formel F im primären
Teil nur Maisstärke
enthält.
-
Derartige
Zusammensetzungen sind nützlich
für das
sogenannte einseitige Kleben (simple face, „SF").
Materialien:
primär/sekundär | Formel
E – primär und sekundär: AM/AP | Formel
F – sekundär: AM/FPT |
Primärer Teil: | |
Wasser | 1200 | 1200 |
Stärkematerial | AP:
100 (62,5%)
AM: 60 (37,5%) | AM:
167 |
Erwärmung | 40°C | 33°C |
Soda | 52,5
kg | 48
kg |
Rühren | 15
Minuten | 15
Minuten |
Sekundär: Wasser | 2100 | 2100 |
Borax
(1. Zusatz) | 7,8 | 7,8 |
Stärkematerial | AM:
650 (74%)
AP: 230 (26%) | AM:
805
FPT: 250 |
Borax
(2. Zusatz) | 5,4 | 5,4 |
Rühren | 15
Minuten | 15
Minuten |
Gesamt:
Wasser | 3300 | 3300 |
Gesamtstärke trocken | 915 | 1060 |
Trockenmasse
gesamt | 20,7% | 23,1% |
Lory-Viskosität
Gelatinisierungstemperatur | 18
Sekunden
52°C | 21
Sekunden
52°C |
-
Auch
hier ist die Energiebilanz günstig.
Dies kann anders gesagt werden, indem hervorgehoben wird, dass bei
gleicher Fertigungsgeschwindigkeit die Qualität der Klebung mit der Zusammensetzung
E gemäß der Erfindung
im Vergleich zur Formel F deutlich besser ist.
-
Beispiel 5:
-
Die
zwei Zusammensetzungen E und F des Beispiels 4 werden nun für die Klebung
einer Mikro-Rippung vom Typ G verwendet. Zum Erhalt einer befriedigenden
Klebung mit der Formel F ist die Verwendung sämtlicher Heizplatten der Maschine,
das heißt
20 Platten, versorgt mit Dampf bei 14 bar, erforderlich. Die Formel
E hingegen hat es erlaubt, das Heizprofil erheblich zu verändern. Es
war dadurch möglich,
den Dampfdruck für
die vier ersten und die sechs letzten auf 5 bar zu verringern.
-
Beispiel 6:
-
Ein
Industrieversuch wird angesetzt, um die vergleichenden Leistungsdaten
zwischen einerseits Erbsenstärke
allein, verwendet im primären
und im sekundären
Teil, und andererseits einem Gemisch von 50% Erbsenstärke und
50% Kartoffelstärke,
ebenfalls sowohl im primären
als auch im sekundären
Teil verwendet, zu erfassen.
-
Es
wird entschieden, diese zwei Typen von Zusammensetzungen im Rahmen
eines als besonders beweiskräftig
angesehenen Tests einzusetzen, das heißt an zwei unterschiedlichen,
schweren Qualitäten
von sogenannten „Doppel-Doppel"-Karton.
-
Ausgehend
von Zubereitungen mit 33% Trockenmasse und einem Gelatinisierungspunkt
nahe 48°C ist
die Überlegenheit
der aus dem Gemisch hervorgegangenen Zusammensetzung leicht festzustellen.
-
Der
Geschwindigkeitszuwachs erreicht nämlich 40 Meter pro Minute.
Dieser Vorteil wird insbesondere darauf zurückgeführt, dass wenn das Gemisch
Kartoffelstärke
enthält,
die Vorheizung der Papiere, wenn vorhanden, effizienter und die
Gelatinisierung des sekundären
Teils schneller ist.
-
Die
drei ersten Beispiele zeigen die Nützlichkeit, im Rahmen einer
Zubereitung vom Typ „Stein-Hall", der aus Erbsenstärke hergestellten
Gemische, wenn sie in dem sekundären
Teil der Zusammensetzung verwendet werden, egal, ob sie ansonsten
vom Typ „Leguminosenstärke-Knollenstärke" oder „Leguminosenstärke-Getreidestärke" sind.
-
Die
drei folgenden betreffen Zusammensetzungen, wo die Gemische gleichzeitig
im primären
und im sekundären
Teil vorhanden sind.
-
Die
aus erfindungsgemäßen Gemischen
hervorgegangenen Zusammensetzungen haben gesicherte Vorteile im
rheologischen Verhalten, der Klebleistung und/oder finanzieller
Art gegenüber
dem Stand der Technik. Die Schlussfolgerung bleibt gültig, insbesondere
wenn man sie mit Zusammensetzungen vergleicht, die die Erbsenstärke allein
im primären
und/oder sekundären
Teil enthalten.
-
Beispiel 7:
-
Es
wird eine adhäsive
Zusammensetzung vom Typ „Minocar" ausgehend allein
von nativer Erbsenstärke
nach den Lehren des Dokuments
WO
2004/044082 hergestellt.
-
Die
Erbsenstärke
ist diejenige des Beispiels 1 mit einem Stärkegehalt von über 95%,
einem Proteingehalt von 0,30% und einem Anteil an Kolloidmaterial
von unter 1%. Der Amylosegehalt ist 35,7%.
-
Nach
dem dieses Verfahren bestimmenden Prinzip wird, im Gegensatz zum „Stein-Hall"-Verfahren, bei dem
die primäre
Stärke
sorgfältig
gelatinisiert wird, im Labor die nur partielle und gesteuerte Quellung
in Wasser einer relativ großen
Stärkemenge
vorgenommen, die den primären
Teil oder Träger
bilden wird.
-
Die
die Zubereitung des primären
Teils der Zusammensetzung betreffenden Elemente sind die folgenden:
Primär: | |
Wasser | 765 |
Erbsenstärke | 143 |
Temperatur | 33°C |
Soda/Wasser
(g/g) Zugabe in 5 Minuten | 4,9/10 |
-
Das
Ganze wird bei 1750 Umdrehungen pro Minute gerührt. Die Reaktion wird nach
9 Minuten durch Zufügung
von für
den sekundären
Teil vorgesehenem Wasser angehalten.
Sekundär: | |
Wasser | 209 |
Erbsenstärke | 285 |
Wasser | 79 |
Borax | 4,0 |
-
Die
nun vollständige
Zubereitung wird 15 Minuten lang bei 1750 Umdrehungen pro Minute
gerührt.
-
Anschließend werden
die herkömmlichen
Viskositätsmessungen,
nämlich
der Lory- und der Brookfield-Viskosität vorgenommen.
-
Diese
ergeben 19,5 Sekunden bzw. 2425 mPa·s, was zeigt, dass eine Zusammensetzung
mit äußerst kurzer
Textur erhalten wurde.
-
Aus
dieser Beobachtung allein kann abgeleitet werden, dass sie zur Anwendung
absolut nicht geeignet ist.
-
Diese
Nichtkonformität
kann ausgedrückt
werden durch Aufstellung des Verhältnisses B/L (Brookfield-Viskosität/Lory-Viskosität), das,
bei 124 liegend, weit von den von der Anmelderin verwendeten Normen erscheint,
die bei ca. 40 bis 50 liegen.
-
Beispiel 8:
-
Es
wird nun ein Vergleich zwischen Zusammensetzungen in Betracht gezogen,
die jeweils sowohl im primären
Teil als auch im sekundären
Teil enthalten:
- – Erbsenstärke allein (Formel M1),
- – ein
Gemisch 75% Erbsenstärke – 25% Kartoffelstärke (Formel
M2),
- – ein
Gemisch 50% Erbsenstärke – 50% Kartoffelstärke (Formel
M3).
-
Diese
drei Formulierungen führen
zu Zusammensetzungen mit den folgenden Merkmalen:
| M1 | M2 | M3 |
Primär: | | | |
Wasser | 765 | 765 | 765 |
Erbsenstärke | 143 | 107,25 | 71,5 |
Kartoffelstärke | 0 | 35,75 | 71,5 |
Temperatur | 33°C | 33°C | 33°C |
Soda/Wasser
(g/g) | 5,1/10 | 5,1/10 | 4,9/10 |
Rührgeschwindigkeit (U/MIN) | 800 | 800 | 800 |
Reaktionszeit
(Minuten) | 10,5 | 9 | 7 |
-
Um
die Reaktion anzuhalten, wird das Wasser des Sekundärteils unter
starkem Rühren
(1750 U/Min) zugesetzt.
| M1 | M2 | M3 |
Sekundär: | | | |
Wasser | 209 | 209 | 209 |
Erbsenstärke | 285 | 213,75 | 142,5 |
Kartoffelstärke | 0 | 71,25 | 142,5 |
Wasser | 79 | 79 | 79 |
Borax | 4 | 4 | 4 |
-
Das
Rühren
wird 15 Minuten lang fortgesetzt. Die Viskositäten und das Verhältnis B/L
ergeben sich wie folgt:
| M1 | M2 | M3 |
Lory-Viskosität (Sekunden) | 16,5 | 18 | 19 |
Brookfield-Viskosität (mPa·s) | 2250 | 990 | 700 |
Verhältnis B/L | 154,5 | 55 | 37 |
Gelatinisierungspunkt | 45°C | 46°C | 46°C |
-
Es
bestätigt
sich, dass die Textur der Zusammensetzung vom Typ „Minocar" mit nur Erbsenstärke ungeeignet
ist, und es zeigt sich, dass 25% Kartoffelstärke genügen, um ein brauchbares B/L-Verhältnis wiederherzustellen.
-
Darüber hinaus,
und zwar insbesondere im Fall des Gemisches 50/50, ermöglichen
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
eine bessere Befeuchtung der Papiere, insbesondere, wenn eine Vorerwärmung bei
der Versorgung der Maschine stattfindet. Die Abbindegeschwindigkeit
des Klebers wird dadurch verbessert.
-
Insbesondere
ermöglichen
es solche Formulierungen, genauso wie die Zusammensetzungen vom
Typ Stein-Hall, den Energieaufwand erheblich zu verringern, und
ermöglichen
dabei eine Erhöhung
der Geschwindigkeit der Maschine.
-
Beispiel 9:
-
Es
werden zwei Zusammensetzungen P1 und P2 vom Typ „Pristim" hergestellt, für die der primäre Teil durch
Wärmewirkung
in Abwesenheit eines alkalischen Mittels erhalten wird.
-
P1
ist für
die alleinige Anwendung der nativen Erbsenstärke des Beispiels 1 ausgelegt
und P2 unter Verwendung, für
primären
und sekundären
Teil, eines Gemisches, das 50% Erbsenstärke und 50% Kartoffelstärke umfasst.
| P1
(Stand der Technik) | P2
(Erfindungsgemäß) |
Primär: Wasser
bei 50°C
Stärkematerial
1.
Erwärmung
Rühren
2000 U/Min
2. Erwärmung
Rühren
2000 U/Min | 618
73
66°C – 2 Min.
72°C – 20 Min. | 618
80
64°C – 2 Min
70°C – 20 Min |
Sekundär: Wasser
Borax
Stärkematerial
Soda/Wasser
Borax
Rühren
2000 U/Min | 1103
3
742
2,5/221
3
10
Min. | 1103
3
735
3,5/221
3
10
Min. |
-
In
diesem Stadium der Zubereitung erkennt man, dass die für die Gelatinisierung
erforderlichen Temperaturen bereits bei P1 relativ niedrig sind
im Vergleich zu denen, die mit anderen Stärkematerialien, insbesondere
Getreide-, Mais- oder Weizenstärke
erreicht werden müssen.
-
Mit
P2 und dem Zusatz von Kartoffelstärke in dem verwendeten Gemisch
sinkt die Gelatinisierungstemperatur noch weiter, um 2°C oder mehr.
-
Diese
Zubereitungsbedingungen ermöglichen
im industriellen Maßstab
eine Speicherung bei einer ausreichend niedrigen Temperatur (ca.
35°C), so
dass es nicht notwendig ist, eine an die Aufrechterhaltung der Temperatur
angepasste Anlage, wie insbesondere die Isolation des Behälters vorzusehen.
-
Die
die Viskosität
betreffenden Eigenschaften bezüglich
des Fließens
(Lory) und der Scherung (Brookfield) sowie das Verhältnis B/L
sind:
| P1 | P2 |
Lory
Viskosität
(Sekunden) | 15 | 17 |
Brookfield
Viskosität
(mPa·s) | 690 | 590 |
Verhältnis B/L | 46 | 35 |
-
Diese
Daten erlauben, mit Gewissheit ein zufrieden stellendes Verhalten
der frisch zubereiteten Zusammensetzungen zu diagnostizieren.
-
Darüber hinaus
werden die Zusammensetzungen P1 und P2 einem Alterungstest durch
mehrstündige Lagerung
bei Umgebungstemperatur und dann einer Scherung bei 2000 U/Min unterzogen,
um die Betriebsbedingungen auf einer Maschine zu simulieren und
ihre Reaktionsbereitschaft auf Wiederinbetriebnahme nach Halt und/oder
Lagerzeit zu beobachten.
| P1 | P2 |
5 Minuten bei 2000 U/Min. | |
Lory
Viskosität
(Sekunden)
Brookfield Viskosität (mPa·s)
Verhältnis B/L5 | Messung
unmöglich
4500
– | 46
1020
22 |
10
Minuten bei 2000 U/Min. | |
Lory
Viskosität
(Sekunden)
Brookfield Viskosität (mPa·s)
Verhältnis B/L10 | Größer 60
3900
– | 27,5
910
33 |
15
Minuten bei 2000 U/Min. | |
Lory
Viskosität
(Sekunden)
Brookfield Viskosität (mPa·s)
Verhältnis B/L15 | 41
2850
69,5 | 20
780
39 |
-
Diese
Tests der Alterung und Wiederinbetriebnahme der Zubereitungen zeigen
eine bessere Eignung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung im Vergleich
zu der allein Erbsenstärke
enthaltenden Zusammensetzung.