Biogas Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Verbundvorhaben: Modifizierte Stärken: Teilvorhaben 6: Entwicklung hydrophober Stärken

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
Kontakt
Dr. Jörg Bohrisch
Tel: +49 331 568-1331
E-Mail: joerg.bohrisch@iap.fraunhofer.de
FKZ
22002298
Anfang
01.07.1998
Ende
30.06.2001
Ergebnisdarstellung
Im Vorhaben wurde eine Vielzahl hydrophober Stärken sowohl in heterogener (Slurry-Verfahren) als auch in homogener (Autoklav-Verfahren) Reaktionsführung synthetisiert. Dabei wurden native Kartoffel- bzw. Maisstärke sowie abgebaute Maisstärke eingesetzt. Als Hydrophobierungsmittel kamen Benzylchlorid und Styroloxid zum Einsatz. Es existieren nunmehr optimierte Arbeitsvorschriften zur Umsetzung von Kartoffel- und Maisstärke im Slurry-Verfahren sowohl mit Benzylchlorid als auch mit Styroloxid. Hier konnten DS-Werte bis 0,27 und Reaktionsausbeuten bis ca. 80 % realisiert werden. Auch für das Autoklav-Verfahren wurden die Verfahrensvorschriften hinsichtlich der Verwendung von Benzylchlorid für native Kartoffel- und Maisstärke sowie abgebaute Maisstärke im DS-Wert-Bereich 0,06-0,22 optimiert. Die erhaltenen Stärkederivate wurden auf vielfältige Art und Weise zu Dispersionen verarbeitet. Die Druckkochung im Jet-Kocher liefert bis zu DS-Werten von 0,23 hydrophobe Dispersionen, wobei der Partikeldurchmesser in der Regel < 1 µm beträgt. Optimale Ergebnisse werden hier mit Benzyl-Kartoffelstärken mit DS-Werten im Bereich 0,17-0,22 erreicht. Diese Dispersionen sind ohne weitere Zusätze über viele Monate stabil. Ferner konnte gezeigt werden, dass mittels Extrusion prinzipiell dispergierfähige Stärken hergestellt werden können. Diese Ergebnisse wurden im Upscaling bei der Emsland-Stärke GmbH an Benzyl-Stärken im DS-Wert-Bereich 0,17-0,22 bestätigt. Allerdings geht dabei die Partikelfragmentierung mit einem deutlichen Abbau der Molmasse einher. Durch direkte Verdünnung von im Autoklav-Verfahren erhaltenen Stärkederivaten konnten ebenfalls Dispersionen mit DS-Werten bis 0,18 und Trockensubstanzgehalten bis 40 % bei abgebauten Benzyl-Maisstärken hergestellt werden.
Aufgabenbeschreibung
Inhalt des Vorhabens ist die Entwicklung geeigneter Rezepturen zur Hydrophobierung verschiedener nativer Stärken mit dem Ziel einer deutlichen Verbesserung der Nassfestigkeit der Derivate. Durch systematische Variation der Hydrophobierungsagenzien und des Substitutionsgrades am Stärkemolekül sollen die für die Zieleigenschaften optimalen Parameter ermittelt werden. Gleichzeitig ist eine Bewertung hinsichtlich des geeigneten Verfahrensprinzips (Slurry-Verfahren, Extruder, Mikrowelle) zu treffen. Begleitend findet eine umfassende Charakterisierung der Ausgangsstärken und der Derivate vor allen hinsichtlich der Molmassenverteilung, des DS-Wertes, der Hydrophobizität und der Feuchteaufnahme statt. Die Applikationsuntersuchungen enthalten die Herstellung und Prüfung von Coatings auf Papier, die Herstellung von Dispersionen für den Einsatz als Bindemittel und als Klebstoff. Die erreichbare Qualität eines Dispersionsklebstoffes aus hydrophober Stärke wird mit der Qualität von Polyvinylacetatdispersionen verglichen. Die in enger Zusammenarbeit mit den Praxispartnern stattfindenden Applikationsuntersuchungen führen zur Auswahl der zu bevorzugenden Syntheseprinzipien, zur Optimierung des entsprechenden Laborverfahrens und gegebenenfalls zur Überführung ins Technikum.

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