一种新型蜂窝纸板用淀粉粘合剂技术


 一种新型蜂窝纸板用淀粉粘合剂技术
蜂窝纸板自问世以来因其广泛的应用性与良好的性能受到人们极大的重视,而用于粘合芯纸和面纸所用的黏合剂可以说对蜂窝纸板性能具有一定的决定作用,因此研究性能优良的黏合剂具有很重要的价值。目前广受关注的玉米淀粉粘合剂作为一种性能好、无毒害、价廉的天然粘合剂在纸制包装行业中越来越多的使用,以淀粉胶取代泡花碱、白乳胶和PVA已成发展趋势。但在实际生产中,淀粉粘合剂固含量低,干燥速度慢,初粘力低等问题都为淀粉粘合剂进一步推广带来了障碍,也给蜂窝纸板的生产带来了很多的问题。针对此问题,本人进行了大量的试验研究,*后研制出的淀粉粘合剂固含量可达到35%,明显的提高了干燥速度并改善了初粘力,降低了成本。

  一、工艺流程及步骤

  (一)氧化阶段

  称一定量的淀粉,加入一定量的水(淀粉:水为1:3),温度即为室温。用搅拌机搅动,再加入一定量的NaOH溶液,调整PH值在10左右,*后加入CuSO4溶液、H2O2溶液与适量的消泡剂,搅拌1h。

  (二)糊化阶段

  在上述溶液中加入适量填料,然后加入NaOH溶液,使发生糊化反应,并充分反应。反应时间控制在20min左右。

  (三)中止阶段

  加入稳定剂使反应中止,搅拌5min左右。

  (四)络和阶段

  加入硼砂配成的溶液,缓缓加入液体中,并搅拌5min。

  二、实验分析

  (一)氧化阶段

  1、氧化剂

  为了增加淀粉的溶解性、流动性,防止胶液凝沉等,在制备玉米淀粉胶粘剂时经常采用氧化降解的方法。综合考虑氧化条件控制的难易,原料成本以及对产物的颜色要求等因素,本实验采用的是H2O2氧化法制得的淀粉粘合剂,而且为了缩短氧化时间,采用的是催化氧化法。本研究所用的催化剂是CuSO4。

  用30%的H2O2氧化玉米淀粉时,在淀粉中有羧基、羰基和醛基官能团生成。三种官能团的生成比率与反应体系的pH值有关系,当pH在9~10范围时,生成的羧基量相对较多。而当pH在7左右时,羰基和醛基的生成量相对较多,由于羧基对纤维类物质的粘附力较强。用羧基在碱性条件下呈阴离子性,可以减少淀粉分子间的缔合,改善淀粉黏合剂的贮存稳定性,因此反应体系的pH值应控制在10左右,以利于生成较多的羧基。因此开始时加入适当的NaOH溶液的原因就在于此。本实验氧化剂用量控制在4%左右。

  2、催化剂

  铜离子对双氧水氧化淀粉具有明显的催化作用。当未用催化剂时,氧化淀粉的羧基含量相当低。一旦加入催化剂,羧基含量迅速增加,随着催化剂用量的增加,羧基含量增加。这主要是由于催化剂的加入破环了淀粉的团粒结构,使氧化剂与淀粉分子接触机会增加,改善了氧化效果,使羧基含量增加。

  3、消泡剂

  在生产及使用过程中,由于在淀粉的氧化阶段产生大量的气泡,影响黏合剂正常施胶,特别是用双氧水做氧化剂,更易产生泡沫,这样须加适量消泡剂消泡,消泡剂可选用硅油或磷酸三丁酯、正辛醇等,本研究选用磷酸三丁酯。需特别注意的是消泡剂用量不宜过多,过量会使黏合剂表面张力降低,失去粘性,粘合强度达不到要求,*佳用量为淀粉量的 0.3~0.5%。

  (二)糊化阶段

  1、填料

  国内蜂窝纸箱主要是用草浆纸生产的,它表面粗糙,吸水率大。如黏合剂本身的水分较大时,施胶后大部分水分被草浆纸吸收,自然干燥速度就会明显减慢。在玉米淀粉黏合剂中加入一定量的膨润土做填料,增加固含量,减少水分,也可有效的堵塞瓦楞纸纤维表面的孔隙,阻止水分向纸内渗透,以达到快速干燥的目的。

  2、糊化剂

  NaOH作糊化剂,它与氧化淀粉中的未被氧化的羟基结合,破坏氢键,使淀粉分子间的作用力减弱,使其溶解糊化,而且与氧化淀粉的官能团反应形成钠盐而增加了淀粉的亲水性与溶解性,增加黏合剂的粘度和硬度,同时它又提高了淀粉胶抗凝冻性,增加了淀粉胶的流动性,并且使之易于储存。若用量过多,虽然黏合剂透明性好,流动性好,但胶液粘度会下降并且影响粘性,且易产生泡沫,造成脱胶现象,且碱性太强,对纸纤维有一定的腐蚀作用,纸面易泛黄。若用量太少,会造成淀粉糊化不充分,粘结力小,流动性差。实验表明碱量控制在淀粉用量的8%~10%为宜。

  3、中止阶段

  加入稳定剂,中和未反应的多余NaOH溶液,防止糊化反应继续发生,否则粘合剂粘度降低,会影响产品的稳定性。

  4、络合阶段

  为提高黏合剂的交联度和初粘性,加入硼砂作交联剂。利用交联剂把线型结构大分子或带支链的线型结构小分子淀粉进行交联,由线型结构转变为网型结构,所以选用的交联剂为硼砂黏合剂。糊化后加入硼砂,它可以使短链的氧化淀粉以其羟基或羟基与硼原子形成络合物,通过这些不规则的交联,形成网状结构,具有交联增粘作用,有利于提高初粘力和加快干燥速度,另外还起到防腐、防渗及终止反应作用。但用量并不是越多越好,过多会使黏合剂流动性变差,呈胶冻状,难以上胶,胶质发脆。过少络合不够,粘接力差。实验确定硼砂用量控制在淀粉量的0.5%左右为宜。

  结语

  用这种方法生产的淀粉粘合剂固含量可达35%,有效的解决了干燥速度慢,初粘度低等问题,并且在高温高湿(温度30℃,湿度90%)的条件下可保存25天左右,生产工艺简单,质量较高,极大的保证了高质量蜂窝纸板的生产,有较大的市场价值。

img29
上海企元包装科技有限公司
电话:021-54872053 021-54872063    传真:021-54872063
地址:上海闵行区浦雪路179弄7号楼, Email:qiyuan386@126.com  邮编:200110
沪ICP备09036170号
  
主营产品:泡沫粒子塑料薄膜包装材料泡沫板珍珠棉缠绕膜生产厂家

沪公网安备 31012002003965号