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Potenzial von kaltlöslichen kationischen Quellmehlen mittels Reaktiv-Extrusion

Kationische Stärken und Mehle werden bereits erfolgreich als festigkeitssteigernde Additive im Wet-End in der Papiererzeugung eingesetzt. Die positive Ladung der Stärkemoleküle wechselwirkt mit den negativen Ladungszentren der Zellstofffasern unter Ausbildung weiterer Bindungspunkte und verbessert somit wesentlich die Papiereigenschaften bspw. durch erhöhte Festigkeiten.

Derzeitiger Stand der Technik ist, die kationischen Stärken bzw. Mehle vor dem Wet-End- Einsatz in der Papierfabrik in einem Jetkocher aufzuschließen. Dazu benötigt der Papiererzeuger sowohl die Technik und das dazugehörige Knowhow als auch Dampfenergie.

Projekttitel: » „Entwicklung eines neuartigen kationischen Quellmehls für die Anwendung in der Papierindustrie“

Laufzeit: » 01.10.2018 – 31.12.2020

Projektträger: » ZIM-KF 4156905WZ8

Forschungsstellen: » Dr. Franziska Mai, Uwe Wieneke & Tamás Wenzlow von der ceresan Erfurt GmbH Birgit Kießler & Dr. Alexander Feldner von der Papiertechnischen Stiftung (PTS)

In einem ZIM-Kooperationsprojekt mit dem KMU ceresan Erfurt GmbH wurde für kationische Mehle nach einem neuen Entwicklungsansatz gesucht, um ein einfaches Aufbereiten ohne energieintensive Technik mit gleicher oder besserer Festigkeitswirkung im Papier zu ermöglichen. Dabei sollten die etablierten Technologien Extrusion und Trockenmodifizierung genutzt und angepasst werden. Alternativ sollte die Möglichkeit der Vereinigung dieser beiden Technologien durch Reaktivextrusion eruiert werden. Im Rahmen dieses Projektes konnten kaltwasserquellende kationische Mehle entwickelt werden, die verglichen mit Standard-Mehlen nahezu identische Festigkeitssteigerungen im Papier zeigten.

Abb. 1: Verfahren zur Herstellung von Wet-End-Produkten

Der für die Erzeugung der Kaltquellbarkeit im Technikums-Extruder aufgewendete Gesamtenergieverbrauch lag allerdings über dem der Jetkochung. Grundlegende Untersuchungen zur Reaktivextrusion hingegen lassen nach Optimierung der Technologie eine energieeffizientere und damit kostengünstigere Produktion eines kaltquellenden kationischen Mehles erwarten.Die Reaktivextrusion von Getreidemehlen birgt somit ein vielversprechendes Potenzial. Wir bleiben gemeinsam dran!

Das ZIM-Forschungsvorhaben ZF- 4156905WZ8 wurde aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, BMWi gefördert.

Ceresan Erfurt GmbH ist ein mittelständisches Unternehmen in Markranstädt, welches ein fi rmeneigenes Verfahren zur trockenchemischen Modifi zierung von herkömmlichen Getreidemehlen nutzt, um spezifi sche technische Mehlprodukte für die Papier- und Gipskartonplattenindustrie herzustellen. Im Gegensatz zur konventionellen Stärkemodifi zierung in Suspension, zeichnet sich das trockenchemische Verfahren durch eine hohe Ausbeute und geringe Reaktionstemperaturen aus. Die Bei- und Nebenprodukte verbleiben im Endprodukt. Es entstehen bei diesem Verfahren keine Abwässer und die Trocknung entfällt.

Birgit Kießler,

PTS: birgit.kiessler@ptspaper.de

Dr. Alexander Feldner,

PTS: alexander.feldner@ptspaper.de

Tamás Wenzlow,

ceresan: wenzlow@ceresan-erfurt.de

Dr. Franziska Mai,

ceresan: mai@ceresan-erfurt.de

Uwe Wieneke,

ceresan: wieneke@ceresan-erfurt.de