Xylanhaltige Stärkeformulierungen für die Oberflächenleimung von Papieren

Das Ziel des geplanten Projektes war es, bisher stofflich ungenutzte arabinoxylanhaltige Nebenprodukte aus der Stärkegewinnung stofflich als viskositätssenkendes Mittel für eine effizientere Stärkeoberflächenleimung zu nutzen. Durch eine kationische chemische Modifizierung der arabinoxylanhaltigen Produkte sollte das Wirkungsspektrum im Zusammenhang mit der Stärke erweitert und insbesondere ein positiver Effekt bei der CSB-Abgabe erzielt werden.

Für die Arbeiten zum Projekt wurden sehr unterschiedliche Arabinoxylanproben (AX) getestet. Diese konnten in zwei Gruppen eingeteilt werden. Ein Teil der Proben zeigt einen sehr deutlichen viskositätssenkenden Effekt, der andere Teil der Proben nur insofern, dass die Viskosität einer Stärke/Xylanmischung bei gleichem Feststoffgehalt gegenüber der reinen Stärkevergleichslösung aufgrund des sehr geringen Viskositätsbeitrags des Xylans sinkt.

Als Grund für den sehr deutlichen viskositätssenkenden Effekt der ersten Gruppe der Proben konnten anhaftende enzymatische Verunreinigungen identifiziert werden. Überraschenderweise werden die in diesen Xylan vorliegenden Amylasen gegenüber pH-Wert-Änderungen im Bereich von pH 5 bis pH 9 sowie gegenüber erhöhten Temperaturen stabilisiert. Auch bei der Zugabe einer Amylase zu einer nicht enzymhaltigen Xylancharge konnte ein temperaturstabilisierender Effekt bis 120°C nachgewiesen werden.

Für die meisten Xylanchargen auf Weizenbasis konnten im Gegensatz zu den haferbasierten Xylanchargen deutliche Festigkeitssteigerungen im Laborrakelauftrag und ähnliche Werte im Leimpressenversuch erreicht werden, auch wenn die Stärke deutlich molekular abgebaut wurde. Einzig die Scott-Bond-Werte lagen bei den Papieren mit den enzymatisch behandelten Stärken etwas höher. Zudem zeigte sich, dass bei annähernd gleich eingestellter Viskosität, Stärke-AX-Lösungen tiefer ins Papier penetrieren als enzymatisch abgebaute Stärkelösungen. Es wurde zusätzlich festgestellt, dass enzymatisch abgebaute Stärkelösungen eine größere Neigung zur Retrogradation zeigen als AX haltige Stärkelösungen.

Die Zugabe von kationisierten kAX zur Stärke bei der Oberflächenleimung führt bei der Wiederaufbereitung dieser Papiere zu geringeren CSB-Abgaben als die mit reinen Stärkelösungen geleimten Papiere (DS kAX > 0,10). Die Anlagerung der Stärke-kAX-Polymere an die Fasern hat eine höhere Stabilität und führt zu geringfügig höhere Festigkeiten.