新型蜂窩紙板用淀粉粘合劑技術(shù)
發(fā)布時(shí)間：2024-06-28 點(diǎn)擊：74
蜂窩紙板自問世以來因其廣泛的應(yīng)用性與良好的性能受到人們極大的重視，而用于粘合芯紙和面紙所用的黏合劑可以說對蜂窩紙板性能具有一定的決定作用，因此研究性能優(yōu)良的黏合劑具有很重要的價(jià)值。目前廣受關(guān)注的玉米淀粉粘合劑作為一種性能好、無毒害、價(jià)廉的天然粘合劑在紙制包裝行業(yè)中越來越多的使用，以淀粉膠取代泡花堿、白乳膠和pva已成發(fā)展趨勢。但在實(shí)際生產(chǎn)中，淀粉粘合劑固含量低，干燥速度慢，初粘力低等問題都為淀粉粘合劑進(jìn)一步推廣帶來了障礙，也給蜂窩紙板的生產(chǎn)帶來了很多的問題。針對此問題，本人進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，最后研制出的淀粉粘合劑固含量可達(dá)到35％，明顯的提高了干燥速度并改善了初粘力，降低了成本。
一、工藝流程及步驟
（一）氧化階段
稱一定量的淀粉，加入一定量的水（淀粉：水為1：3），溫度即為室溫。用攪拌機(jī)攪動，再加入一定量的naoh溶液，調(diào)整ph值在10左右，最后加入cuso4溶液、h2o2溶液與適量的消泡劑，攪拌1h。
（二）糊化階段
在上述溶液中加入適量填料，然后加入naoh溶液，使發(fā)生糊化反應(yīng)，并充分反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)間控制在20min左右。
（三）中止階段
加入穩(wěn)定劑使反應(yīng)中止，攪拌5min左右。
（四）絡(luò)和階段
加入硼砂配成的溶液，緩緩加入液體中，并攪拌5min。
二、實(shí)驗(yàn)分析
（一）氧化階段
1、氧化劑
為了增加淀粉的溶解性、流動性，防止膠液凝沉等，在制備玉米淀粉膠粘劑時(shí)經(jīng)常采用氧化降解的方法。綜合考慮氧化條件控制的難易，原料成本以及對產(chǎn)物的顏色要求等因素，本實(shí)驗(yàn)采用的是h2o2氧化法制得的淀粉粘合劑，而且為了縮短氧化時(shí)間，采用的是催化氧化法。本研究所用的催化劑是cuso4。
用30%的h2o2氧化玉米淀粉時(shí)，在淀粉中有羧基、羰基和醛基官能團(tuán)生成。三種官能團(tuán)的生成比率與反應(yīng)體系的ph值有關(guān)系，當(dāng)ph在9～10范圍時(shí)，生成的羧基量相對較多。而當(dāng)ph在7左右時(shí)，羰基和醛基的生成量相對較多，由于羧基對纖維類物質(zhì)的粘附力較強(qiáng)。用羧基在堿性條件下呈陰離子性，可以減少淀粉分子間的締合，改善淀粉黏合劑的貯存穩(wěn)定性，因此反應(yīng)體系的ph值應(yīng)控制在10左右，以利于生成較多的羧基。因此開始時(shí)加入適當(dāng)?shù)膎aoh溶液的原因就在于此。本實(shí)驗(yàn)氧化劑用量控制在4％左右。
2、催化劑
銅離子對雙氧水氧化淀粉具有明顯的催化作用。當(dāng)未用催化劑時(shí)，氧化淀粉的羧基含量相當(dāng)?shù)汀Ｒ坏┘尤氪呋瘎然垦杆僭黾樱S著催化劑用量的增加，羧基含量增加。這主要是由于催化劑的加入破環(huán)了淀粉的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使氧化劑與淀粉分子接觸機(jī)會增加，改善了氧化效果，使羧基含量增加。
3、消泡劑
在生產(chǎn)及使用過程中，由于在淀粉的氧化階段產(chǎn)生大量的氣泡，影響?zhàn)ず蟿┱Ｊ┠z，特別是用雙氧水做氧化劑，更易產(chǎn)生泡沫，這樣須加適量消泡劑消泡，消泡劑可選用硅油或磷酸三丁酯、正辛醇等，本研究選用磷酸三丁酯。需特別注意的是消泡劑用量不宜過多，過量會使黏合劑表面張力降低，失去粘性，粘合強(qiáng)度達(dá)不到要求，最佳用量為淀粉量的 0.3～0.5％。
（二）糊化階段
1、填料
國內(nèi)蜂窩紙箱主要是用草漿紙生產(chǎn)的，它表面粗糙，吸水率大。如黏合劑本身的水分較大時(shí)，施膠后大部分水分被草漿紙吸收，自然干燥速度就會明顯減慢。在玉米淀粉黏合劑中加入一定量的膨潤土做填料，增加固含量，減少水分，也可有效的堵塞瓦楞紙纖維表面的孔隙，阻止水分向紙內(nèi)滲透，以達(dá)到快速干燥的目的。
2、糊化劑
naoh作糊化劑，它與氧化淀粉中的未被氧化的羥基結(jié)合，破壞氫鍵，使淀粉分子間的作用力減弱，使其溶解糊化，而且與氧化淀粉的官能團(tuán)反應(yīng)形成鈉鹽而增加了淀粉的親水性與溶解性，增加黏合劑的粘度和硬度，同時(shí)它又提高了淀粉膠抗凝凍性，增加了淀粉膠的流動性，并且使之易于儲存。若用量過多，雖然黏合劑透明性好，流動性好，但膠液粘度會下降并且影響粘性，且易產(chǎn)生泡沫，造成脫膠現(xiàn)象，且堿性太強(qiáng)，對紙纖維有一定的腐蝕作用，紙面易泛黃。若用量太少，會造成淀粉糊化不充分，粘結(jié)力小，流動性差。實(shí)驗(yàn)表明堿量控制在淀粉用量的8%~10%為宜。
3、中止階段
加入穩(wěn)定劑，中和未反應(yīng)的多余naoh溶液，防止糊化反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生，否則粘合劑粘度降低，會影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
4、絡(luò)合階段
為提高黏合劑的交聯(lián)度和初粘性，加入硼砂作交聯(lián)劑。利用交聯(lián)劑把線型結(jié)構(gòu)大分子或帶支鏈的線型結(jié)構(gòu)小分子淀粉進(jìn)行交聯(lián)，由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)型結(jié)構(gòu)，所以選用的交聯(lián)劑為硼砂黏合劑。糊化后加入硼砂，它可以使短鏈的氧化淀粉以其羥基或羥基與硼原子形成絡(luò)合物，通過這些不規(guī)則的交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有交聯(lián)增粘作用，有利于提高初粘力和加快干燥速度，另外還起到防腐、防滲及終止反應(yīng)作用。但用量并不是越多越好，過多會使黏合劑流動性變差，呈膠凍狀，難以上膠，膠質(zhì)發(fā)脆。過少絡(luò)合不夠，粘接力差。實(shí)驗(yàn)確定硼砂用量控制在淀粉量的0.5%左右為宜。
結(jié)語
用這種方法生產(chǎn)的淀粉粘合劑固含量可達(dá)35％，有效的解決了干燥速度慢，初粘度低等問題，并且在高溫高濕(溫度30℃，濕度90％)的條件下可保存25天左右，生產(chǎn)工藝簡單，質(zhì)量較高，極大的保證了高質(zhì)量蜂窩紙板的生產(chǎn)，有較大的市場價(jià)值。
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一、工藝流程及步驟
（一）氧化階段
稱一定量的淀粉，加入一定量的水（淀粉：水為1：3），溫度即為室溫。用攪拌機(jī)攪動，再加入一定量的naoh溶液，調(diào)整ph值在10左右，最后加入cuso4溶液、h2o2溶液與適量的消泡劑，攪拌1h。
（二）糊化階段
在上述溶液中加入適量填料，然后加入naoh溶液，使發(fā)生糊化反應(yīng)，并充分反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)間控制在20min左右。
（三）中止階段
加入穩(wěn)定劑使反應(yīng)中止，攪拌5min左右。
（四）絡(luò)和階段
加入硼砂配成的溶液，緩緩加入液體中，并攪拌5min。
二、實(shí)驗(yàn)分析
（一）氧化階段
1、氧化劑
為了增加淀粉的溶解性、流動性，防止膠液凝沉等，在制備玉米淀粉膠粘劑時(shí)經(jīng)常采用氧化降解的方法。綜合考慮氧化條件控制的難易，原料成本以及對產(chǎn)物的顏色要求等因素，本實(shí)驗(yàn)采用的是h2o2氧化法制得的淀粉粘合劑，而且為了縮短氧化時(shí)間，采用的是催化氧化法。本研究所用的催化劑是cuso4。
用30%的h2o2氧化玉米淀粉時(shí)，在淀粉中有羧基、羰基和醛基官能團(tuán)生成。三種官能團(tuán)的生成比率與反應(yīng)體系的ph值有關(guān)系，當(dāng)ph在9～10范圍時(shí)，生成的羧基量相對較多。而當(dāng)ph在7左右時(shí)，羰基和醛基的生成量相對較多，由于羧基對纖維類物質(zhì)的粘附力較強(qiáng)。用羧基在堿性條件下呈陰離子性，可以減少淀粉分子間的締合，改善淀粉黏合劑的貯存穩(wěn)定性，因此反應(yīng)體系的ph值應(yīng)控制在10左右，以利于生成較多的羧基。因此開始時(shí)加入適當(dāng)?shù)膎aoh溶液的原因就在于此。本實(shí)驗(yàn)氧化劑用量控制在4％左右。
2、催化劑
銅離子對雙氧水氧化淀粉具有明顯的催化作用。當(dāng)未用催化劑時(shí)，氧化淀粉的羧基含量相當(dāng)?shù)汀Ｒ坏┘尤氪呋瘎然垦杆僭黾樱S著催化劑用量的增加，羧基含量增加。這主要是由于催化劑的加入破環(huán)了淀粉的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使氧化劑與淀粉分子接觸機(jī)會增加，改善了氧化效果，使羧基含量增加。
3、消泡劑
在生產(chǎn)及使用過程中，由于在淀粉的氧化階段產(chǎn)生大量的氣泡，影響?zhàn)ず蟿┱Ｊ┠z，特別是用雙氧水做氧化劑，更易產(chǎn)生泡沫，這樣須加適量消泡劑消泡，消泡劑可選用硅油或磷酸三丁酯、正辛醇等，本研究選用磷酸三丁酯。需特別注意的是消泡劑用量不宜過多，過量會使黏合劑表面張力降低，失去粘性，粘合強(qiáng)度達(dá)不到要求，最佳用量為淀粉量的 0.3～0.5％。
（二）糊化階段
1、填料
國內(nèi)蜂窩紙箱主要是用草漿紙生產(chǎn)的，它表面粗糙，吸水率大。如黏合劑本身的水分較大時(shí)，施膠后大部分水分被草漿紙吸收，自然干燥速度就會明顯減慢。在玉米淀粉黏合劑中加入一定量的膨潤土做填料，增加固含量，減少水分，也可有效的堵塞瓦楞紙纖維表面的孔隙，阻止水分向紙內(nèi)滲透，以達(dá)到快速干燥的目的。
2、糊化劑
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結(jié)語
用這種方法生產(chǎn)的淀粉粘合劑固含量可達(dá)35％，有效的解決了干燥速度慢，初粘度低等問題，并且在高溫高濕(溫度30℃，濕度90％)的條件下可保存25天左右，生產(chǎn)工藝簡單，質(zhì)量較高，極大的保證了高質(zhì)量蜂窩紙板的生產(chǎn)，有較大的市場價(jià)值。
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