Das Projekt "Einsatzmoeglichkeiten von kationisierten Zellstoffen als umweltfreundliche Papierhilfsmittel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Makromulekulare Chemie, Fachgebiet Nachwachsende Rohstoffe durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der heterogenen Kationisierung von Cellulosefasern und deren Eignung als umweltfreundlichem Papierhilfsmittel. Verschiedene Tatbestaende in der Papierindustrie, wie z.B. die Umweltproblematik, steigende Papiermaschinengeschwindigkeiten, Stoerstoffbelastung der Betriebswaesser, niedrigere Flaechengewichte etc. fuehrten schon zu Beginn der achziger Jahre zu Ueberlegungen, chemisch modifizierte, kationische Zellstoffe als Papierhilfsmittel zur Erhoehung der Fuellstoff- und Staerkeretention einzusetzen, da sie unter bestimmten Bedingungen effektiver sind. Um einen Einsatz kationischer Zellstoffe bei der Papierherstellung rentabel zu gestalten, muss die Kationisierungsreaktion optimiert werden, indem z.B. eine Reaktion der Kationisierungsreagenzien im Inneren der Faser weitgehend vermieden, der Umsatz an der Faseroberflaeche jedoch moeglichst hoch gestaltet wird. Dies wurde durch Verwendung bestimmter Katalysatoren und neuer Reaktionsmethoden versucht. Des Weiteren wurde untersucht, ob die Kationisierung in den Bleichprozess eingebunden werden kann, um so einen zusaetzlichen technologischen Schritt zu vermeiden. Mit einer von drei Kationisierungsmethoden konnten hohe Oberflaechenselektivitaeten erreicht werden. Die Kationisierung von Zellstoffasern kann zu erheblichen Einsparungen von Mahlenergie fuehren, da waehrend der Reaktion eine chemische Mahlung stattfindet. Mechanische Festigkeiten von Papier koennen mit Hilfe kationischer Zellstoffe erhoeht werden. Kationische Zellstoffe adsorbieren Stoerstoffe z.T. besser als handelsuebliche Stoerstoffaenger und koennten diese somit effektiv aus dem Kreislaufwasser einer Papierfabrik entfernen. Die sog. Verhornungsneigung von Zellstoffen wird durch die Kationisierung vermindert, was zu verbesserter Recyclierbarkeit kationischer Zellstoffe fuehren koennte.
Das Projekt "Untersuchungen der biologischen Abbaubarkeit kationischer Staerken und kationisierter Getreidemehle und deren Einfluss auf aerobe biologische Reinigungsprozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung durchgeführt. Zur Papiererzeugung werden verstaerkt auch natuerliche Produkte, z.B. Staerken, eingesetzt. Natuerliche Staerken sind biologisch gut abbaubar, ueber das Abbauverhalten kationischer Staerken und deren Einfluss auf die aerobe biologische Abwasserbehandlung war bisher nur wenig bekannt. Zielstellung: Charakterisierung der biologischen Abbaubarkeit von nativen und modifizierten Staerken (bzw. Mehlen) nach verschiedenen Methoden (Charakterisierung durch analytische Parameter, Abbau in Versuchssystemen und manometrischen Abbautests). Es zeigte sich, dass durch chemische Modifizierung das Abbauverhalten geringfuegig verschlechtert wird. Unter optimalen Betriebsbedingungen ist in aeroben biologischen Anlagen mit adaptiertem Belebtschlamm jedoch nicht mit einer Beeintraechtigung der Reinigungsleistung zu rechnen.
Das Projekt "Herstellung von polymermodifizierten Staerken und Pruefung ihrer Einsatzmoeglichkeiten als Papierhilfsmittel zum Masseeinsatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Makromulekulare Chemie, Fachgebiet Nachwachsende Rohstoffe durchgeführt. Ziele des Projekts sind einerseits die Entwicklung eines chemischen Verfahrens zur Herstellung von schwach kationisch geladenen Pfropfcopolymeren auf Basis nativer Staerken zum Masseeinsatz bei der Papierherstellung. Ausserdem soll ein physikalisch wirkendes Verfahren entwickelt werden, mit dem analoge stabile Polymer-Komplexe - ebenfalls auf Basis von Staerke - hergestellt werden koennen. Es ist bei der Papierherstellung allgemein ueblich, Staerken (modifiziert und unmodifiziert) in loeslicher Form einzusetzen. Da es sich bei den Staerken um langkettige natuerliche Polymere handelt, kann die hohe Viskositaet ihrer Loesungen zu grossen Problemen fuehren. Um diese Probleme zu mindern, werden Staerken vor ihrem Einsatz abgebaut, was jedoch zu Einbussen in ihrer Wirksamkeit z.B. als Trockenfestmittel fuehrt. Ein neuer Weg, hohe Viskositaeten unter Beibehaltung hoher Wirksamkeiten zu umgehen, ist der Einsatz der Staerke als chemisch leicht vernetztes Korn, das erst bei hoeheren Temperaturen (z.B. Trockenpartie einer Papiermaschine) verkleistert und so seine volle Wirkung entfalten kann. Um den Staerken bestimmte papiertechnologisch wichtige Eigenschaften (Eigenretention, Fuellstoffretention, Stoerstoffadsorption etc.) zu verleihen, muessen sie in vernetzter Form kationisch modifiziert werden. Es konnte durch Variation des Vernetzungsgrades eine Erhoehung der Verkleisterungstemperatur gegenueber dem nativen Staerkekorn erreicht werden. Dies wurde viskosimetrisch und mikroskopisch analysiert. Die Hoehe dieser Temperatur ist abhaengig vom Grad der Vernetzung. Die vernetzten Staerkekoerner konnten durch radikalische Pfropfcopolymerisation kationisch modifiziert werden, wobei Staerken unterschiedlichen Kationisierungsgrades auf ihre papiertechnologisch wichtigen Effekte hin untersucht wurden.