專利名稱：用于造紙的改性面粉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有改善的懸浮性能的改性面粉，如特別可用于造紙的那種，以及涉及制備改性面粉的方法和其用于造紙的用途。
本發(fā)明特別適合用于在制造紙張、硬紙板或卡片紙的傳統(tǒng)方法中和用在對此通常使用的裝置中，正如它們通常已知的。特別地，本發(fā)明適合用于舊紙的制備。
在造紙中，首先制備纖維漿粥，它是一種由起始材料如纖維狀組分和非必要地其它的造紙助劑形成的含水懸浮體。這種紙物料呈幅狀鋪展在包含脫水元件的帶狀篩網(wǎng)上。部分脫水后紙幅通過所謂的上膠壓機(jī)，在其中淀粉作為用于提高待制備的紙張的斷裂強(qiáng)度的上膠劑以含水懸浮體涂敷到該部分干燥的紙幅上。
由于淀粉是一種加工過的產(chǎn)品，它的獲取相對比較麻煩和因此會帶來相當(dāng)大的成本，所以希望使用一種比較便宜的原料代替淀粉。
因此，在DE4344139中建議，用面粉例如黑麥粉代替淀粉，其中面粉擠塑進(jìn)行均化和隨后磨碎成粉末狀產(chǎn)物。擠塑的目的是在用于造紙中的面粉進(jìn)行必要的分散時避免發(fā)生結(jié)塊。
為了保證造紙時的操作不受干擾和同時所得紙張的質(zhì)量保持均勻，需要甚至經(jīng)過較長的操作時間也保證用作上膠劑的含水懸浮體被穩(wěn)定均勻地涂敷。為此，不應(yīng)在懸浮體中發(fā)生沉降。
因此，如在造紙中例如用作上膠劑使用的面粉的含水懸浮體應(yīng)該具有高的懸浮穩(wěn)定性，其中粘度即使在經(jīng)過較長的時間也不會發(fā)生實(shí)質(zhì)改變和此外沒有或基本上沒有沉降發(fā)生。
DE19729272涉及基于淀粉的熱塑性混合物，其中淀粉用磷酸鹽尤其是三偏磷酸鈉改性，和各組分的混合在引入熱能和機(jī)械能的情況下優(yōu)選在升高的溫度和同時施加剪切力進(jìn)行。這種混合可以在傳統(tǒng)的單或雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行。其目的是得到一種顯示熱塑性行為的基于淀粉的模塑組合物，使得它們使用已知的塑料加工技術(shù)就可以加工成具有足夠的機(jī)械性能，例如足夠強(qiáng)度和充分形狀穩(wěn)定性的模塑體。此外表明，得到的產(chǎn)物尤其可以用作用于紙張和波紋硬紙板的粘結(jié)材料。粘結(jié)材料用于粘合單個紙張層，如在由多個紙張層制備波紋硬紙板中所需要的。但沒有發(fā)現(xiàn)關(guān)于適合造紙，尤其上膠的詳細(xì)內(nèi)容。
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種具有改善的懸浮穩(wěn)定性的改性面粉。
特別地，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種具有改善的懸浮穩(wěn)定性和因此尤其也適合有利地用于造紙的改性面粉。
根據(jù)本發(fā)明，上述任務(wù)通過一種含有面粉和偏磷酸鈉的改性面粉而實(shí)現(xiàn)，其中改性的面粉可以通過將面粉和偏磷酸鈉擠出而得到。
根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，通過加入偏磷酸鈉能夠顯著地提高面粉的懸浮穩(wěn)定性。由此，面粉，特別是擠出形式的面粉，可以有利地在造紙中用作淀粉的替代品。尤其是，本發(fā)明的改性面粉適合用作上膠劑，正如傳統(tǒng)地在造紙中經(jīng)過上膠壓機(jī)涂敷在紙幅上的。
偏磷酸鈉的通式為Nan[PnO3n]，其中對于本發(fā)明來說n可以是3，4或5和尤其優(yōu)選n＝3。偏磷酸鈉在本發(fā)明中可以以市場常見的形式使用。在后面，“偏磷酸鈉”也叫作“NMP”，“三偏磷酸鈉”也叫作“NTP”。
根據(jù)本發(fā)明，改性的面粉通常含有0.5-5％重量的NMP，以面粉為基礎(chǔ)，其中面粉的天然水含量不被計算在外(herausrechnen)。優(yōu)選地，本發(fā)明的改性面粉含有的NMP的量為0.5-3％重量，尤其0.8-2.5％重量。
根據(jù)本發(fā)明，原則上，任意的面粉都可以使用。但是，面粉應(yīng)該有盡可能高的淀粉含量。適合的例子有黑麥粉和小麥面粉。
特別優(yōu)選的是黑麥粉或來自其淀粉含量和淀粉組成與黑麥相當(dāng)或相近的糧食類型的面粉或者它們的混合物。優(yōu)選使用黑麥粉。對于糧食面粉，可以使用通常市場可得到的面粉。
本發(fā)明的改性面粉另外可以含有水。這種水可以來自面粉的天然含量和/或在制備過程中加入的，并在最后的干燥時沒有完全被去除。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，改性面粉的水含量為13％重量或更少，特別是10％重量或更少，以改性面粉的含量為基礎(chǔ)。
對于用途，本發(fā)明的改性面粉呈粒子狀以粉末或顆粒存在。
一種合適的粒度是小于300微米，特別是小于300微米-約250微米。
本發(fā)明改性面粉的制備優(yōu)選通過用擠出機(jī)混合各組分進(jìn)行。根據(jù)一個優(yōu)選的實(shí)施方案，使用雙螺桿擠出機(jī)。對此，將組分面粉和NMP本身和/或完全或部分地相互混合而加入到擠出機(jī)。對于擠出，通常還可以添加水。在此，水含量根據(jù)需要而確定。適合的水含量一般為10-50％重量，以面粉的含量為基礎(chǔ)。水含量優(yōu)選為20-40％重量和尤其是20-35％重量。
擠出溫度一般是高于65℃，由此在面粉中含有的淀粉被充分糊化和從而基本上變得可溶。
得到的擠出物根據(jù)需要進(jìn)行常見的進(jìn)一步加工，例如冷卻、干燥和粉碎到適當(dāng)?shù)牧６?。為此，可以使用對于加工步驟通常已知的手段。
本發(fā)明的改性面粉可以作為淀粉的替代品用在造紙用的上膠劑中。對此，由本發(fā)明的改性面粉制備合適濃度的水性懸浮體，然后可以用于造紙中。
對于在上膠壓機(jī)中的應(yīng)用，含有本發(fā)明的改性面粉的水性懸浮體的粘度為小于100mPa，由此懸浮體可以充分流動。在較高的粘度下，由于流動性不足，懸浮體會從上膠壓機(jī)拋射出。
根據(jù)要制備的紙張的類型，可以向懸浮體中加入對于造紙已知的其它添加劑，但只要它們不會受到擠出條件的損害，在擠出的過程中也可以是已經(jīng)加入到本發(fā)明的面粉中。常見添加劑的例子是染料、助劑、填料、助留劑等。
下面，對本發(fā)明的試劑的制備根據(jù)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
在操作實(shí)施例時，使用傳統(tǒng)的黑麥粉815型和可根據(jù)商品名Rhodia-PH-05-M1-EMPIP-HOS-STP/D得到的三偏磷酸鈉。對于所有實(shí)施例，使用外殼直徑(Gehaeusedurchmesser)L/D20的Buehler公司的雙螺桿擠出機(jī)BCTG，在其上游連接Buehler公司的預(yù)調(diào)節(jié)器。
面粉和三偏磷酸鈉經(jīng)過預(yù)調(diào)節(jié)器輸送到擠出機(jī)。一部分水同樣經(jīng)過預(yù)調(diào)節(jié)器輸送和另一部分直接加入擠出機(jī)。三偏磷酸鈉作為與一部分面粉混合的粉末混合物添加。相應(yīng)的量和工藝條件從后面的表1中得到。擠出溫度為約200℃和物料壓力約33巴。
得到的擠出物干燥和其平均粒度為約250微米-300微米。
為研究懸浮體的粘度變化和沉降性能，從得到的已經(jīng)冷卻和研磨的擠出物借助棒混合機(jī)制備一種6％的懸浮體，其中擠出物的水含量當(dāng)然不用考慮。懸浮體的溫度調(diào)節(jié)到60℃。粘度然后在100轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)下以Brookefield RV-DVIII測量儀器的轉(zhuǎn)子1測量。
在此，粘度在懸浮體混配之后立即測量和在24小時之后測量。另外，在24小時之后測量沉降性。結(jié)果示于表2。
如表2所示，粘度基本保持不變，表明沒有沉降。
這些結(jié)果清楚地表明，通過加入三偏磷酸鈉改善了懸浮體中面粉的穩(wěn)定性，和在放置較長時間時也可以避免沉降。
權(quán)利要求
1.改性面粉，含有面粉和偏磷酸鈉Nan[PnO3n]，其中該改性面粉可通過擠出面粉和偏磷酸鈉而得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的改性面粉，其特征在于在通式中的n為3、4或5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的改性面粉，其特征在于面粉是黑麥粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的改性面粉，其特征在于改性面粉的水含量不超過13％重量，以改性面粉為基礎(chǔ)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的改性面粉，其特征在于改性面粉含有1-2％重量的偏磷酸鈉和不超過13％重量的水，其中該改性面粉可通過在加入水的條件下擠出面粉和偏磷酸鈉而得到。
6.制備根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的改性面粉的方法，其特征在于面粉與偏磷酸鈉和水一起進(jìn)行擠出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于用于擠出而加入的水含量為10-50％重量，以面粉為基礎(chǔ)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其特征在于使用黑麥粉作為面粉。
9.含有偏磷酸鈉的改性面粉的用途，用于造紙。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的用途，其特征在于面粉是黑麥粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及含有偏磷酸鈉Na
文檔編號D21H17/00GK1761707SQ200480007691
公開日2006年4月19日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)明者F·普呂施克, S·維特, J－P·馬琴斯基 申請人:米爾·龍吟根有限及兩合公司