DD203926A1 - Papierstreichmasse

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DD203926A1

Publication number: DD203926A1
Application number: DD23689182A
Authority: DD
Inventors: Manfred Teppke; Eugen Schuster; Bernd Reinhardt; Lothar Mueller
Original assignee: Manfred Teppke; Eugen Schuster; Bernd Reinhardt; Lothar Mueller
Priority date: 1982-01-21
Filing date: 1982-01-21
Publication date: 1983-11-09

Die Erfindung bezweckt eine Vereinfachung bei der Verwendung v. Rueckstaenden der Proteingewinnung aus Einzeller-Biomasse als Bindemittel fuer Papierstreichmassen. Dies wird erfindungsgemaesz erreicht, dasz das Bindemittel durch einfache Extraktion ganzer oder zerstoerter Zellen mit Saeure und/oder Alkali in der Waerme bzw. durch enzymatische Behandl. enthalten ist.

OOCQQI C -ή- Heidenau, den 15. 1. 1982

"^{DO31 J} 133P-212-HÖ/B1

Papierstreichmasse Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung "betrifft eine Papierstreichmasse bestehend aus einem Pigment und einem Bindemittel, die als Bindemittel ein. Gemisch aus Nueleinsaure bzw. ihren Abbauprodukte^ Protein, und Kohlenhydraten mikrobleiler Herkunft, insbesondere von Hefen, und Bakterien: enthält.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In. der DE-AS 2303656' wird die Zusammensetzung einer Papierstreichmasse beschrieben, die als Bindemittel für das Pigment ein Alkalizersetzungsprodukt einer Hefe enthält. Unter Hefen im. Sinne der Erfindung sind rohe, getrocknete und auch bearbeitete Hefen zu verstehen, welche z. B, durch die Entfernung von. Nucleinsäuren erhalten, worden sind. Die Streichmasse dient zur Herstellung von Papier mit ausgezeichneter Bedruckbarkeit. .

Das Terfahren- hat den. Nachteil, daß wertvolles mikrobielles Eiweiß der Ernährung von Mensch und Tier entzogen, wird.

Die Papierstreichmasse nach DD-WP 127510 nennt als Bindemittel eine Mischung von, Nucleinsäuren, und/oder deren Derivaten, z. B.- Salzen... in Form von Nucleiriaten sowie fticle'Ötiden. allein oder mit Proteinen und/oder Kohlenhydraten, ggf. in Kombination mit anderen, gebräuchlichen

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„Bindemittel, wie ζ. Β. thermoplastischen. Kunststoffen* Das bevorzugte Bindemittelgemisch setzt sich, "bezogen auf die Gesamttrockenmasse, aus bis zu 90 Gew. % Ifuoleinsäure und/oder Natriumnucleinat und/oder Nucleotid, bis zu. 30 Gew. %. aus Protein und bis zu 15 Gew. % aus Kohlenhydraten zusammen.

Es ist möglich,, solche Gemische aus mikrobieller Biomasse zu gewinnen und gleichzeitig den o. a. Haehteil der Yerwendung von. Protein für lediglich industrielle Zwecke zu. vermeiden.

Um zu der bevorzugten Ausführungsform des DD-WP 127510 zra gelangen, genügt es im. allgemeinen, nicht, beispielsweise Hefebiomassen einer einfachen Extraktion zu unterziehen. Die Gewinnung von Gemischen mit bis zu 15 % Kohlenhydraten. erfordert eine weitere Aufarbeitung eines derartigen Extraktes oder eine Yorbehandlung der Hefe.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein.billiges Bindemittel für Streichmassen zur Herstellung qualitativ hochwertiger Druckpapiere zu finden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ss wurde überraschenderweise gefunden, daß die bei der Isolierung von mikrobiellem Protein für Nahrungszwecke als !Nebenprodukte anfallenden nucl einsäurehaltigen. Extrakte aus Hefen oder Bakterien als Bindemittel für Papierstreichmassen eingesetzt werden können, auch wenn sie im Gegensatz zum DD-WP 127510 durch einstufige Extraktion und damit ohne weitere Aufarbeitung gewonnen werden. Solche Extrakte sind insbesondere durch einen Kohlenhydratanteil von. bis. zu 45 % der Trockenmasse gekennzeichnet.

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Des weiteren können sie bis zu. 50 % der Trockenmasse Nucleinsäuren bzw. deren Abbauprodukte und bis zu. 30 % der Trockenmasse Protein enthalten.

Diese gegenüber dem DD-WP 127510 erweiterte Grenze macht die. Herstellung des erfindungsgemäßen Bindemittels vom Zweck und den. Bedingungen der Aufarbeitung mikrobieller Biomasse weitgehend unabhängig. Auf Grund des geringen technologischen Aufwandes ist sie sogar nicht notwendigerweise an die gleichzeitige Gewinnung bestimmter Zellinhaltsstoffe gebunden. Sie kann erfolgen durch Extraktion ganzer oder zerstörter Zellen mit Säure und/oder Alkali in der Wärme bzw. auch durch enzymatische Behandlung, ggf. unter Terwendung von. Salzen und Detergentien. Der so erhaltene nucleinsäurehaltige Extrakt kann aufkonzentriert oder in getrockneter Porm eingesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Bindemittel ist Bestandteil pigmenthaltiger Papierstreichmasse, wobei die Pigmente die Kombinationen Kaolin/Blanc fixe, Kaolin/Blanc fixe/Satinweiß oder auch- Kaolin/Blanc fixe/synthetische Silicate darstellen können. Es kann, allein, aber auch in Kombination. 2. B. mit bekannten thermoplastischen Kunststoffen, wie Polyacrylsäure-Mischpolymerisaten, Butadien-Styrol-Copolymerisaten. oder Polyvinylacetaten, vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis, bezogen auf trockene Feststoffe, von 1 : 10 bis 4 : 1 verwendet werden. Eine Kombination mit wasserlöslichen. Bindemitteln, wie z. B, Stärke, Polyvinylalkohol o. a. ist ebenfalls möglich. Diese;neue ,Streichmasse eignet sich für -die. Herstellung hochwertiger gestrichener,Druckpapiere, wie Chromo- oder Kunstdruckpapier, wobei das erfindungsgemäße Bindemittel mikrobieller Herkunft. (Nucleinsäuren bzw. deren. Abbauprodukte/Protein/Kohlenhydrate) bisher verwendete natürliche Bindemittel, wie z. B. Kasein oder Carboxymethylcellulose, vollständig in diesen Streichrezepturen ersetzen kann..

Die erzielten Ergebnisse sind insbesondere hinsichtlich. Druckfarbenaufnahme, Glanz und Glätte der Papiere überraschend positiv.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Sine Suspension- nachfolgender Zusammensetzung wird im Labor mittels Sakelstab auf ein Streichrohpapier mit einer Masse je Flächeneinheit von 80 g/m. aufgetragen:

Blanc fixe . 540 Gewichtsteile

Streichkaolin ' 460 Gewichtsteile

Bindemittelkombination, bestehend aus dem erfindungsgemäßen Bindemittelgemisch 90 Gewichtsteile mit 12,0 Gewichts-?6 Gesamt-

Nucleinsäure 4,8 Gewichts-^ Protein. 35,8 Gewichts-^ Kohlenhydrate 19,5 Gewichts-% Asche

(Viskosität einer 30gewichtsprozentigen lösung mit einem pH-Wert von 7,7 bei. D * 146 s-¹ und 25° C : 108 mPa-s)

Polyacrylsäure-Mischpolymerisat' 90 Gewichtsteile

Fe ststo ff gehalt: 42,8 %

pH-Wert 8,0

"Viskosität (Rotationsviskosimeter "Rheotest", 25° C):

Stufe 10 a (D = 437 s"¹) 27 mPa»s

Stufe 12 b (D = 656 s~¹) 22.mPa*s

Stufe 12 a (D =1312 s-1) 15 mPa-s

Yiskositätsindes ||^|-~|| ¹>47 Wasserrückhaltevermögen . 7 s

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Diese Streichmasse weist vergleichsweise eine geringere Viskosität und ein geringeres Wasserrückhaltevermögen auf als eine mit gleichem Anteil an. natürlichem Bindemittel mit Kasein versehene Suspension..

Das damit oberfläcnengeleimte Papier weist folgende Strich— eigenschaften nach einer Laoorsatinage "bei einem Liniendruck von ca. 45 kli/cm auf:

Strichauftrag 8 g/mr

Weißgrad (Leukometer,

Blaufilter) 80,4 %

Hupfwiderstandszahl A

(IGS Leipzig) 1,0 m/s

Glanz (GM 70) 12 90

Das Papier weist gegenüber dem mit Kaseinanteil gestrichenem Tergleichsmuster einen um ca. 30 % höheren Glanz und eine um ca. 15 % geringere Rupfwiderstandszahl auf.

Beispiel 2

Analog dem Beispiel 1 wird ein Streichrohpapier mit 80 g/m verwendet. Die Streichmasse weist folgende Zusammensetzung auf:

Blanc fixe 540 Gewientstelle

Streichkaolin 460 Gewichtsteile

Bindemitteikomaination, Destehend aus dem erfindungsgemäßen Bindemittelgemisch 90 Gewichtsteile mit 26,5 Gewichts-^ Gesamt-

Nucleinsäure 4,4 Gewichts-;^ Protein., 14,9 Gewichts-^ Kohlenhydrate 22,6 Gewichts-^ Asche

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(Viskosität einer 29j9gewichtsprozentigen. Lösung mit einem pH-Wert von. 7,0 "bei J) = 146 s~1 und 25° C: 19 mPa*s)

Polyacrylsäure-Mischpolymerisat Ieststoffgehalt pH-Wert

«Rheotest"-Viskosität bei 25° ^G; Stufe 10 a (B = 437 s"¹) Stufe 12 Ix (D = 656 s~¹ ) Stufe 12 a (D * 1312 s"¹) Tisi:osität3index 12"b/i2a Was s e rrückkal t e ve rmö gen-

Im Vergleich zu einer Streicnmasse mit gleicnem Anteil an. natürlichem Bindemittel (Kasein) weist diese Suspension eine geringere Viskosität und ein. geringeres Wasserrückhaltevermogen auf.

Das gestrichene und satinierte Papier mit nachfolgenden Eigenschaften weist gegenüber dem Vergleichsmuster bei einer um ca. 20 % geringeren RupfWiderstandszahl und einer um ca. 50 % höheren Wasseraufnahme einen um ca. 15 % höheren Glanz auf.

90	G-ewichtsteile	S
42	,8 %	S
6	,9.	S
46	mPa·
34	mPa·
22	mPa·
1	,55
2	S

Strichauftrag	Co bb	7	7	g/m²
Weißgrad		81,		%
Wasseraufnähme nach	A
(10 s)		20	8	g/m²
Rupf Widerstandszahl	O₅		m/s
Glanz	15	%

*-ο υ υ

Beispiel 5

Eine Suspension nachfolgender Zusammensetzung wird analog:

dem. Beisp:

getragen:

dem. Beispiel 1 auf ein Streichronpapier von. SO g/m auf—

Blanc fixe 540 Gewichtsteile

Streichkaolin 460 Gewichtsteile

Bindemittelkombination, "bestehend aus dem erfindungsgemäßen Bindemittelgemisch 90 Gewichtsteile mit 34,3 Gewichts-% Gesamt-

Jtfucleinsaure 5,0 Gewichts-% Protein 9,9 Gewichts-% Kohlenhydrate 22,6 Gewichts-% Asche

(Viskosität einer 3O,2gewichtsprozentigen Lösung mit einem pH-Wert von 7,1 bei D = 146 s"¹ und 25° C: 31 mPa«s)

und

Polyacrylsäure st er-Mischpolymerisat.

Fe ststo ff gehalt, pH-Wert

ⁿHheotest"-Tiskosität tei 25 Stufe 10 a (D ». 437 s"¹ ) Stufe 12 la ( D= 656" s"¹} Stufe 12.a (D = 1312 s"¹ ) Tiskositätsindex 12b/12a Wasserrückhaltevermögen

Im Vergleich zu einer Streichmasse mit gleichem' Anteil an natürlichem Bindemittel weist diese Suspension eine etwas geringere Viskosität und ein geringeres Wasserrückhaltevermögen auf.

90	⁰ C:	50	Gewichtsteile
43	37	%
6	24	,8
1
3	mpa« s
mPa«s
mPa* s
,54
S

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Das damit oberfläehenveredelte Papier "besitzt folgende Stricheigenschaften nach einer Labors at in age analog Beispiel 1 :

Strichauftrag	8	7	g/m²
Weißgrad	81,		%
Was s e raufηahme	19	0	g/m²
Rupfwiderstandszahl A	1,		m/s
Glanz	14	%

Gegenüber dem mit gleichem Anteil an natürlichem. Bindemittel kaseingestrichenen Vergleichsmuster besitzt das Papier bei gleicher RupfWiderstandszahl einen um. ca. 10 % höheren Glanz und eine um ca. 40 % höhere Wasseraufnähme.

Beispiel 4

Analog Beispiel 1 wird folgende Streichmassenrezeptur auf

Streichrohpapier von. 80 g/m aufgetragen::

Blatte fixe 540 Gewichtsteile

Streichkaolin 460 Gewichtsteile

Bindemittellconibiiiation, bestehend aus dem erfindungsgemäßen. Bindemittelgemisch 90 Gewiehtsteile mit 33,1 Gewichts-7^ Gesamt, Sfuclein-

säure

10,9 Gewichts-^ Protein 25,0 Gewichts-^ Kohlenhydrat. 17,2 Gewichts-% Asche

(Tisko-sität einer 3Q,4gewichtspro2envtigen. Lösung mit einem pH-Wert von 7,0 bei D = 146 s~¹ und 25° G: 46 mPa«s)

2 3 6 8 9 1 5

Polyacrylsäureester-Miseh-

polymerisat 90 Gewi ciit st eile

Peststoffgehalt 43,0 % pH-Wert 7,4

»Bheotest"-Yiskositat bei 25° G:

Stufe 10 a (D = 437 s-1) 32 mPa«s

Stufe 12 b (D = 656: s~¹ ) 25 mPa«s

Stufe 12 a (D = 1312 s~¹) 16 mPa*s

Yiskositätsindex 12b/12a 1,56

Wasserrüekhaltevermögen. 4 s

Im Yergleich zu. einer Streichmasse mit gleichem. Anteil an natürlichem Bindemittel (Kasein) weist diese eine geringere; Yiskosität, und ein. geringeres WasserrücldtialtevermÖgen auf.

Las damit oberflächenrveredelte und anschließend gemäß Beispiel 1 satinierte Papier besitzt folgende Stricheigen— schäften:

Strichauftrag	8	5	g/m-
We iß gr ad	81,	8	%
RupfWiderstandszahl A	ο,		m/s
Glanz	12;	%

Im Yergleich. zu. dem anteilig mit Kasein oberflach.en.Teredelten Papier weist es eine um. ca. 30 % geringere Siipfwiderstandszahl und einen um ca. 30 % höheren Glanz auf.

Beispiel 5

Im halbtechnischen. Maßstab wurden auf einem einseitig vorgestrichenen Kunstdruckpapier mit einer Masse ^e Flächen— einheit von. ca. 90 g/m folgende Streichmassen mittels

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Luftbürsten-Streichaggregat (mit anschließenden Yerreibewalzen.) "bei einer Maschinengescnwindigkeit. von. 80 m/min aufgetragen.;

Blanc fixe 400 Gewientsteile

Streicnkaolini 340 Gewichtsteile

Satinweiß 260 Gewichtsteile

Bindemi tt elko mbination, bestehend aus dem erfindungsgemäßen. Bindemittelgemisch 34 (A) bzw.

50 (B) Gewichtsteile mit 33,1 Gewichts-^ Gesamt-

Uucleinsäure 10,9 Gewichts-^. Protein 25,0 Gewichts-^ Kohlenhydrat 17,2 Gewichts-^ Asche

(Viskosität einer 39,5gewichtsprozentigen, Lösung mit einem pH-Wert τοη, 9,2: bei. D= 146 s"^1; und 25° G: 209 mPa»s)

Butadien-Styrol-Copolymerisat 197 Gewichtsteile

Polyrinylalkohol 12 Gewichtsteile

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IiT!

Eigenschaften, der Streiclimasse

Yergleichsrezeptur mit Gewichtsteilen. Kasein

"bei. Einsatz des e rf in dun. g s gemäß en Bindemittelgemische s

Gewichtsteile 34 (A) 50 (B)

Festatoffgehalt, %	38,0	35,0	37,2
pH-Wert	10,5	10,2	9,4
Wasserrückhalte-vermogen, s	9,2	2,6	2,9
"Bheotest"-Viskosität, mPa*s
(25° C):
Stufe 10 (D = 437 s"¹)	25	25	23
Stufe 12 to. (D « 656 s"^1:)	23	24	20
Stufe 12 a (D = 1312 s-¹)	20	20	.16
Yiskositätsindex
12to/12a	1,15	1,20	1,25

Die gestrichenen (Strichauftrag ca. 19 g/m. ) und anschließend labor satiniert en.. Papiere weisen folgende Eigenschaften, auf: ' "."

Stricheigenschaften

Yergleichspapier mit

Sas einanteil

Tersuchspapier mit variiertem Anteil an erfindungsgemäßen Bindemittelgemisch A B

Weißgrad (leukometer,	85,6	84,4	84,6
Blaufilter), %
Ölaufnahme (10 s)	4	4	5
nach Cobb-Ünger, g/m
Glätte naeh Bekk	245,5	325	258
(ca,. 10 N), s	17	26	19
Glanz nach Gardner, %

236891 5 Stricheigenschaften

Yergleichspapier mit; Sas ein ant eil

12

Yersuchspapier mit variiertem Anteil an erfindungsgemäßen Bindemittelgemisch A B

Das Yersuchspapier mit einem Anteil an. erfindungsgemäßem Bindemittelgemisch weist bei etwa gleicher Bnpfwiderstands— zahl eine höhere Glätte, einen höheren Glanz und eine höhere Druckf arbenaufnähme auf.

Das mit dem. Anteil A an. erfindungsgemäßem Bindemittelanteil gestrichene und anschließend praxissatinierte Papier wurde dem. Yergleichspapier (anteilig mit Kasein gestrichen) hinsichtlich der Druckeignung gegenübergestellt:

Druckeigenschaften;

Yergleiehspapier mit Kaseinanteil

Yersuchspapier mit Anteil A an. erfindungsgemäßem Bindemittel gemi s ch

Labordruck:	32,	2	29,	7
Glanz (GM 70), %
Rupfwiderstand, m/s	4		4
(Probedruckgerät nach
Dürner)	0,	52	2i	71
Wischtest, optische Dichte

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Druckeigenschaft en.	Yergleichs-	Versuchspapier mit
	papier mit	Anteil A an. erfin-
	Kaseinanteil	dungsgemäßem Binde
		mittelgemisch
Praxisdruck (Benotung):
"Pa/Khan na.h πι«
- Schwarzdruck	3	3
- Botdruck	2 ... 3	3 ... 4
Gleichmäßigkeit
- Scliwarzdruck	1 ... 2	2
- Eotdruck	2	1 ... 2
Aufbauen der Farbe	2	1

Beide Papiere wurden von der Druckerei als qualitativ gleichwertig und drucktechnisch geeignet eingestuft.

Rupfwiderstandszahl A

(IGT Leipzig)

K+M-Druckfarbenaufnahme, ^;

Erfindungsansprüehe

1. Papierstreiciimasse, "bestehend aus einem Pigment und einem Bindemittel, die als Bindemittel ein. Gemisch aus Nucleinsäuren "bzw. ihren. A"b"bauprodukten, Protein und Kohlenhydraten mikrobieller Herkunft, insbesondere von. Hefen und Bakterien, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel durch einfache Extraktion ganzer oder zerstörter Zellen mit Saure und/oder Alkali in. der Wärme "bzw. durch enzymatische Behandlung, ggf. unter Verwendung von Salzen und Detergentien, erhalten ist.
2. Papierstreichmasse nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel "bis zu 50 % der Trockenmasse aus Fueleinsäuren "bzw. deren Abbauprodukten, bis zu 45 % der Trockenmasse aus Sohlenhydraten und bis zu 30 % der Trockenmasse aus Protein besteht.
3. Papierstreichmasse nach Punkten. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel zur Bindung von. Kombinationen aus bis zu 3 Pigmenten allein oder im Gemisch mit herkömmlichen Bindemitteln eingesetzt ist.