RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 1629036 (13) T3 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 21.05.2004 04734216.7 (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 22.11.2006 Europejski Biuletyn Patentowy 2006/47 EP 1629036 B1 (51) Int. Cl. C08K3/32 C08L3/00 D21H17/21 (2006.01) (2006.01) (2006.01) (54) Tytuł wynalazku: Modyfikowana mączka zbożowa do wytwarzania papieru (30) Pierwszeństwo: DE20031025535 04.06.2003 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 01.03.2006 Europejski Biuletyn Patentowy 2006/09 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 30.04.2007 Wiadomości Urzędu Patentowego 04/2007 (73) Uprawniony z patentu: Mühle Rüningen GmbH & Co. KG, Braunschweig, DE PL/EP 1629036 T3 (72) Twórca (y) wynalazku: PLÜSCHKE Frank, Braunschweig, DE WITT Sigurd, Nordhorn, DE MACZYNSKI Jan-Peter, Wolfenbüttel, DE (74) Pełnomocnik: Kancelaria Patentowa rzecz. pat. Zbigniew Kamiński 02-011 Warszawa Al. Jerozolimskie 101/18 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
2 EP 1629036 U-2804n/06 Modyfikowana mączka zbożowa do wytwarzania papieru Opis [0001] Przedmiotem wynalazku jest modyfikowana mączka zbożowa o ulepszonych własnościach suspensyjnych, stosowana zwłaszcza do wytwarzania papieru, oraz sposób wytwarzania modyfikowanej mączki zbożowej i jej zastosowanie przy wytwarzaniu papieru. [0002] Niniejszy wynalazek nadaje się zwłaszcza do użycia przy stosowaniu znanych sposobów wytwarzania papieru, tektury albo kartonu, oraz dla używanych zwykle w tym celu ogólnie znanych urządzeń. Niniejszy wynalazek nadaje się zwłaszcza przy wytwarzaniu papieru czerpanego. [0003] Podczas wytwarzania papieru wytwarza się najpierw ścier, stanowiący wodną zawiesinę startych materiałów wyjściowych, na przykład ich składników włóknistych, oraz ewentualnie innych materiałów pomocniczych przy wytwarzaniu papieru. Ta masa papiernicza zostaje podana w postaci wstęgi na sito taśmowe, zawierające część odwadniającą. Po częściowym odwodnieniu wstęga przemieszcza się przez tak zwaną prasę klejarską, w której na częściowo wysuszoną wstęgę nakłada się skrobię w postaci wodnej zawiesiny, jako środek klejący dla podwyższenia wytrzymałości na rozrywanie wytwarzanego papieru. [0004] Ponieważ w przypadku skrobi jest to wyrób przetworzony, którego uzyskiwanie jest stosunkowo drogie i jest połączone z odpowiednimi kosztami, byłoby pożądane zastąpienie skrobi tańszym surowcem.
3 [0005] W niemieckim opisie patentowym nr DE 43 44 139 A1 jest omówiona propozycja zastąpienia skrobi mączką zbożową, na przykład mączką żytnią, przy czym mączka zbożowa, celem jej homogenizacji, jest wytłaczana, a następnie zmielona dla uzyskania wyrobu sproszkowanego. Wytłaczanie umożliwia uniknięcie tworzenia się grudek podczas wymaganego dyspergowania mączki zbożowej celem jej użycia podczas wytwarzania papieru. [0006] Dla zagwarantowania niezakłóconej pracy papierni i ponadto stałej jakości otrzymywanego papieru konieczne jest, by również w dłuższych okresach produkcyjnych zapewnić nakładanie równomiernie homogenizowanej, służącej jako środek klejący wodnej zawiesiny. Ponadto w zawiesinie nie powinna w ogóle następować sedymentacja. [0007] Dlatego też powinna być stosowana taka sama wodna zawiesina mączki zbożowej, jaka jest stosowana jako środek klejący podczas wytwarzania papieru, mająca wysoką stabilność suspensyjną, przy czym jej lepkość nie powinna się znacząco zmieniać w dłuższym czasie, a ponadto w ogóle albo zasadniczo w ogóle nie powinna następować sedymentacja. [0008] Niemiecki opis patentowy nr DE 197 29 272 dotyczy termoplastycznych mieszanin na bazie skrobi, przy czym skrobia jest modyfikowana fosforanem, między innymi trójmetafosforanem sodowym, a mieszania składników dokonuje się z doprowadzaniem energii cieplnej i mechanicznej, korzystnie w podwyższonej temperaturze i z równoczesnym stosowaniem sił ścinających. Mieszanie może być dokonywane w znanych wytłaczarkach jednoślimakowych i dwuślimakowych. Celem było otrzymywanie mas do formowania na bazie skrobi, wykazujących zachowanie termoplastyczne, które przy zastosowaniu znanych technik przeróbki tworzyw sztucznych mogą zostać przetworzone do postaci kształtek o do-
4 statecznych własnościach mechanicznych, na przykład o dostatecznej wytrzymałości i wystarczającej stabilności kształtu. Ponadto jest podane, że otrzymane wyroby, mogą zostać zastosowane między innymi jako kleje przyczepne do sklejania pojedynczych warstw papieru, jak to ma na przykład miejsce przy wytwarzaniu tektury falistej, składającej się z wielu warstw papieru. Bliższe dane dotyczące ich zdatności przy wytwarzaniu papieru, zwłaszcza do klejenia, nie są w tym opisie zawarte. [0009] Celem wynalazku było opracowanie modyfikowanej mączki zbożowej, która wykazuje ulepszoną stabilność suspensyjną. [0010] Celem wynalazku było zwłaszcza opracowanie modyfikowanej mączki zbożowej, która wykazuje ulepszoną stabilność suspensyjną i z tego względu może być również korzystnie użyta zwłaszcza przy wytwarzaniu papieru. [0011] Zadanie to zrealizowano przez opracowanie modyfikowanej mączki zbożowej, zawierającej mączkę zbożową i metafosforan sodu, przy czym modyfikowaną mączkę zbożową uzyskuje się przez wytłaczanie mączki zbożowej i metafosforanu sodu. [0012] W rozwiązaniu według wynalazku okazało się, że dzięki dodatkowi metafosforanu sodu może być znacznie podwyższona stabilizacja suspensyjna mączki zbożowej. Dzięki temu mączka zbożowa, zwłaszcza w postaci tłoczywa, może być korzystnie zastosowana jako substancja zastępcza zamiast skrobi przy wytwarzaniu papieru. Modyfikowana mączka zbożowa według wynalazku nadaje się do użycia jako środek klejący, który podczas wytwarzania papieru jest tak jak zwykle nakładany na wstęgę papieru za pomocą prasy klejarskiej. [0013] Metafosforan sodu ma wzór sumaryczny Na n [P n O 3n ], przy czym w przypadku niniejszego wynalazku n oznacza 3, 4 albo 5, zwłaszcza korzystnie n=3. Metafosforan sodu może być zastosowany dla niniejszego wynalazku w postaci
5 dostępnej w handlu. Poniżej metafosforan sodu jest oznaczany również NMP i trójmetafosforan sodu NTP. [0014] Według wynalazku modyfikowana mączka zbożowa zawiera zwykle wagowo 0,5% do 5% NMP w odniesieniu do mączki zbożowej, przy czym naturalna zawartość wody w mączce zbożowej nie jest wyliczona. Modyfikowana mączka zbożowa zawiera zwykle korzystnie wagowo 0,5% do 3% NMP, zwłaszcza wagowo 0,8% do 2,5%. [0015] Według wynalazku zasadniczo może zostać użyta dowolna mączka zbożowa. Jednakże mączka zbożowa powinna zawierać możliwie dużą ilość skrobi. Odpowiednimi przykładami są mączka żytnia i mączka pszeniczna. [0016] Mączka żytnia, albo mączka ze zboża takiego rodzaju, w którym zawartość skrobi i skład skrobi odpowiadają mączce żytniej, albo są podobne, oraz ich mieszaniny, są szczególnie korzystne. Zwłaszcza używa się mączkę żytnią. Jako mączka zbożowa może być użyta ogólnie dostępna w handlu mączka. [0017] Modyfikowana mączka zbożowa według wynalazku może dodatkowo zawierać wodę. Ta woda może pochodzić albo z jej naturalnej zawartości w mączce, albo ewentualnie może być dodawana w czasie procesu wytwarzania, a podczas końcowego suszenia nie całkowicie usuwana. [0018] W korzystnym wykonaniu zawartość wody w modyfikowanej mączce zbożowej wynosi wagowo 13% albo mniej, zwłaszcza wagowo 10% albo mniej. [0019] W chwili użycia modyfikowanej mączki zbożowej jej cząstki mają postać proszku albo granulatu. [0020] Odpowiednia wielkość ziarna wynosi poniżej 300 µm, zwłaszcza poniżej 300 µm do około 250 µm.
6 [0021] Wytwarzania modyfikowanej mączki zbożowej według wynalazku dokonuje się korzystnie przez mieszanie składników za pomocą wytłaczarki. W korzystnym wykonaniu jest w tym celu zastosowana wytłaczarka dwuślimakowa. Składniki, mączka zbożowa i NMP są wówczas dostarczane do wytłaczarki oddzielnie, oraz ewentualnie całkowicie albo częściowo zmieszane ze sobą. Podczas wytłaczania zwykle dodaje się jeszcze wodę. Ilość wody ustala się przy tym zawsze zgodnie z potrzebą. Odpowiednia zawartość wody w mączce zbożowej wynosi zwykle wagowo 10% do 50%. Zawartość wody wynosi korzystnie wagowo 20% do 40%, zwłaszcza wagowo 20% do 35%. [0022] Temperatura wytłaczania wynosi zwykle ponad 65 o C, aby zawarta w mączce zbożowej skrobia była wystarczająco skleikowana i dzięki temu zasadniczo rozpuszczalna. [0023] Otrzymane tłoczywo w miarę potrzeby może zostać poddane odpowiedniej zwykłej dalszej przeróbce, na przykład chłodzeniu, suszeniu i rozdrabnianiu celem uzyskania ziarna odpowiedniej wielkości. W tym celu mogą być dla tych operacji zastosowane ogólnie znane urządzenia. [0024] Modyfikowana mączka zbożowa według wynalazku może służyć jako materiał zastępczy dla skrobi w środku klejącym przy wytwarzaniu papieru. W tym celu z modyfikowanej mączki zbożowej według wynalazku wytwarza się wodną zawiesinę o odpowiedniej koncentracji, która następnie może zostać użyta przy wytwarzaniu papieru. [0025] Dla użycia w prasie klejarskiej lepkość wodnej zawiesiny z modyfikowaną mączką zbożową według wynalazku powinna wynosić poniżej 100 mpa, aby zawiesina była dostatecznie płynna. Przy większej lepkości może dochodzić do
7 odśrodkowego wyrzucania zawiesiny z prasy klejarskiej, z powodu jej zbyt małej płynności. [0026] Zależnie od rodzaju wytwarzanego papieru mogą być dodawane do mączki zbożowej, już w czasie wytłaczania, dalsze znane w papiernictwie dodatki do zawiesiny, ale tylko jeżeli nie kolidują z warunkami wytłaczania. Przykładami takich dodatków są barwniki, substancje pomocnicze, wypełniacze, substancje retencyjne i temu podobne. [0027] Poniżej zostanie bliżej wyjaśnione przykładami wytwarzanie środka klejącego według wynalazku. [0028] Dla wykonania przykładów została zastosowana znana mączka żytnia typu 815 oraz dostępny w handlu trójmetafosforan sodu o oznaczeniu Rhodia- PH05-M1-EMPIP-HOS-STP/D. We wszystkich przykładach została zastosowana dwuślimakowa wytłaczarka BCTG firmy Būhler o średnicy korpusu L/D20, przed którą umieszczono urządzenie BCTC również firmy Būhler do wstępnego kondycjonowania. [0029] Mączka i trójmetafosforan sodu były doprowadzane do wytłaczarki poprzez wstępne urządzenie do kondycjonowania. Część wody była doprowadzana również poprzez urządzenie do wstępnego kondycjonowania, a dalsza jej część bezpośrednio do wytłaczarki. Trójmetafosforan sodu był dodawany do mieszaniny jako mieszanina proszkowa wraz z częścią mączki. Odpowiednie ilości i warunki procesu są przedstawione w poniższej Tabeli 1. Temperatura ekstensji wynosiła około 200 o C, a ciśnienie masy około 33 bar. [0030] Uzyskane tłoczywa były suszone i miały ziarno o średniej wielkości 250 µm do 300 µm.
8 [0031] Do badania zmiany lepkości zawiesiny i własności sedymentacyjnych, z uzyskanych ochłodzonych i zmielonych tłoczyw została wytworzona za pomocą mieszarki prętowej 6-cio procentowa zawiesina, przy czym zawartość wody w tłoczywie nie była uwzględniana. Temperatura zawiesiny wynosiła 60 o C. Lepkość była mierzona przy 100 obrotach na minutę za pomocą wrzeciona 1 Tachometru Brookefield RV-DVIII. [0032] Lepkość była przy tym mierzona bezpośrednio po przyrządzeniu zawiesiny, oraz po 24 godzinach. Ponadto po 24 godzinach była mierzona sedymentacja. Wyniki są podane w Tabeli 2. [0033] Jak to wynika z Tabeli 2 lepkość była zasadniczo stabilna i nie występowała sedymentacja. [0034] Te wyniki ilustrują niewątpliwie, że przez dodatek trójmetafosforanu sodu ulepszona jest stabilność mączki w zawiesinie, oraz można uniknąć sedymentacji po dłuższym czasie. Tabela 1 Numer próby 1 2 3 4 Surowiec Mączka żytnia Mączka żytnia Mączka żytnia Mączka żytnia 815 815 815 815 Obroty ślimaka 550 550 450 650 [obr/min] Ciśnienie [bar] 33-35 33-35 33-34 33 Temperatura wytłaczania 201-205 202-204 199-201 195-201 [ o C] Prędkość noża 1500 1500 1500 1500 [obr/min] Dodatek mączki 180 160 160 180 [kg/h] Dodatek wody 10 10 10 20 [kg/h] Dodatek wody w 15 15 15 15 kondycjonowaniu wstępnym [kg/h] NTP/Miesz.mączki[ 22 44 44 22 kg/h] NTP [%] 1 2 2 1
9 Tabela 2 Numer próby 1 2 3 4 Lepkość po utworzeniu 51 55 69 84 zawiesiny [mps] Po 24 h [mps] 59 62 75 72 Sedymentacja po - - - - 24 h Zastrzeżenia patentowe 1. Modyfikowana mączka zbożowa zawierająca mączkę zbożową i metafosforan sodu Na n [P n O 3n ], znamienna tym, że modyfikowana mączka zbożowa jest wytwarzana przez wytłaczanie mączki zbożowej i metafosforanu sodu. 2. Modyfikowana mączka zbożowa według zastrz.1, znamienna tym, że we wzorze sumarycznym n oznacza 3, 4 albo 5. 3. Modyfikowana mączka zbożowa według zastrz.1 albo 2, znamienna tym, że mączka zbożowa jest mączką żytnią. 4. Modyfikowana mączka zbożowa według jednego z zastrz.1 do 3, znamienna tym, że zawartość wody w modyfikowanej mączce zbożowej nie przekracza wagowo 13%. 5. Modyfikowana mączka zbożowa według jednego z zastrz.1 do 4, znamienna tym, że modyfikowana mączka zbożowa zawiera wagowo 1% do 2% metafosforanu sodu i nie więcej niż wagowo 13% wody, przy czym modyfikowana mączka zbożowa jest uzyskiwana przez wytłaczanie mączki zbożowej i metafosforanu sodu z dodatkiem wody.
10 6. Sposób wytwarzania modyfikowanej mączki zbożowej według jednego z zastrz.1 do 5, znamienny tym, że mączkę zbożową poddaje się wytłaczaniu razem z metafosforanem sodu i z wodą. 7. Sposób według z zastrz.6, znamienny tym, że zawartość wody dodawanej podczas wytłaczania wynosi wagowo od 10% do 50% w odniesieniu do mączki zbożowej. 8. Sposób według jednego z zastrz.6 albo 7, znamienny tym, że jako mączka zbożowa jest zastosowana mączka żytnia. 9. Zastosowanie modyfikowanej mączki zbożowej zawierającej metafosforan sodu przy wytwarzaniu papieru. 10. Zastosowanie według zastrz.9, znamienne tym, że mączką zbożową jest mączka żytnia.