淀粉替代劑在雙膠紙中的應(yīng)用

張小麗，馮桂平，田中粟，曾金枝，王松，耿金亮

（中冶紙業(yè)銀河有限公司，山東 臨清 252600）

淀粉替代劑在雙膠紙中的應(yīng)用

張小麗，馮桂平，田中粟，曾金枝，王松，耿金亮

（中冶紙業(yè)銀河有限公司，山東 臨清 252600）

探討了淀粉替代劑部分替代淀粉進(jìn)行表面施膠，使雙膠紙質(zhì)量有一定提高，并降低了生產(chǎn)成本。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)?shù)矸厶娲鷦┨娲壤秊?0%時(shí)，方案最佳，噸紙成本可節(jié)約22.09元，膠液成膜性比未使用替代劑要好，而且成紙的表面強(qiáng)度和裂斷長分別比未使用替代劑時(shí)提高21%（正面）/17%（反面）和24%，透氣度也有所降低，平滑度與之前相當(dāng)，表面施膠劑烷基烯酮二聚體（AKD）的用量比未使用替代劑時(shí)節(jié)約3.1 kg/t（紙）。

淀粉替代劑；膠液黏度；表面強(qiáng)度；裂斷長；透氣度；烷基烯酮二聚體

目前，大部分造紙廠均采用淀粉進(jìn)行表面施膠，因此每年淀粉的需求量很大。由于世界糧食資源的危機(jī)，致使我國的玉米淀粉出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，價(jià)格一漲再漲，廠家的生產(chǎn)成本大幅度提高。因此，積極尋找廉價(jià)的淀粉替代品成了當(dāng)務(wù)之急。

近來，市場上出現(xiàn)了一種新產(chǎn)品——淀粉替代劑。它能替代表面施膠中的部分淀粉，是一種高分子水溶性固體粉狀聚合物，與淀粉性質(zhì)相似，具有比淀粉更高的黏結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)具有對(duì)紙板挺度大、干燥速度快等優(yōu)點(diǎn)；并且，它的價(jià)格低廉、操作簡單、無污染和無腐蝕。

我公司在2012年1月引進(jìn)淀粉替代劑D 188，并在一期八缸進(jìn)行了中試。

1 試驗(yàn)

1.1 工藝參數(shù)

1760型紙機(jī)，車速為190 m/min，產(chǎn)品為定量58 g/m2的雙膠紙。

1.2 原料及藥品

玉米淀粉：臨清德能金玉米生物有限公司提供；淀粉替代劑D 188：聊城冠縣振華輕化有限公司提供；液體淀粉酶WH-015：棗莊杰諾生物酶有限公司提供；表面增強(qiáng)劑：SIZE 800；AKD：固含量12.5%，pH=4.2，銀河有限公司自制。

1.3 熬膠工藝

向淀粉反應(yīng)罐中加入一定量的風(fēng)干淀粉，開動(dòng)攪拌器，加入一定量的淀粉替代劑及淀粉酶，攪拌均勻，通氣升溫至68～72℃時(shí)，保溫20 min，二次升溫至95～98℃，保溫10 min，加水稀釋至質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%左右，待膠液溫度降到70℃時(shí)加入表面增強(qiáng)劑SIZE 800，攪拌均勻后送入紙機(jī)和AKD混合使用。

1.4 紙機(jī)使用工藝

試驗(yàn)前后漿料的配比、填料的用量和施膠工藝等技術(shù)參數(shù)都未改變。

1.5 性能檢測

膠液及成紙性能指標(biāo)均按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。

2 結(jié)果與討論

表1為沒有使用淀粉替代劑之前膠液和成紙的性能指標(biāo)。

表1 未使用淀粉替代劑之前膠液和成紙的性能指標(biāo)

2.1 淀粉替代劑的替代比例對(duì)膠液黏度及pH的影響

圖1顯示了淀粉替代劑的替代比例對(duì)膠液黏度（55℃）及pH的影響。

圖1 淀粉替代劑的替代比例對(duì)膠液黏度（55℃）及pH的影響

圖1表明：隨著淀粉替代劑替代比例的增加，膠液的pH基本無變化；對(duì)于膠液的黏度來說，隨著替代比例的增加，呈現(xiàn)出下降的趨勢；當(dāng)替代比例由10%提高到20%時(shí)，膠液黏度的變化趨勢比較緩慢，而替代比例由5%提高到10%和替代比例由20%提高到25%時(shí)，膠液黏度急劇下降。這可能是因?yàn)榈矸厶娲鷦┍旧砗写罅康臒o機(jī)鹽，加入后相當(dāng)于替代了部分淀粉，而無機(jī)鹽溶于水后對(duì)水的黏度無影響，故最終導(dǎo)致膠液黏度不斷下降。

2.2 淀粉替代劑的替代比例對(duì)成紙表面強(qiáng)度和裂斷長的影響

圖2顯示了淀粉替代劑的替代比例對(duì)成紙表面強(qiáng)度和裂斷長的影響。

圖2 淀粉替代劑的替代比例對(duì)表面強(qiáng)度和裂斷長的影響

從圖2可以看出：隨著淀粉替代劑替代比例的增加，裂斷長和表面強(qiáng)度都呈現(xiàn)出下降的趨勢；當(dāng)?shù)矸厶娲鷦┨娲壤^20%時(shí)，二者急劇下降。這可能是由于膠液黏度的不斷下降，膠液成膜性也在變差，致使表面強(qiáng)度和裂斷長不斷地下降。同時(shí)，由圖2和表1可知，當(dāng)替代比例為20%時(shí)，成紙的表面強(qiáng)度、裂斷長比未使用替代劑之前分別提高21%（正面）/17%（反面）和24%。

2.3 淀粉替代劑的替代比例對(duì)成紙平滑度的影響

圖3顯示了淀粉替代劑的替代比例對(duì)成紙平滑度的影響。

圖3 淀粉替代劑的替代比例對(duì)平滑度的影響

圖3表明：隨著淀粉替代劑替代比例的增加，成紙平滑度基本沒發(fā)生變化。

2.4 淀粉替代劑的替代比例對(duì)成紙灰分的影響

圖4顯示了淀粉替代劑的替代比例對(duì)成紙灰分的影響。

圖4 淀粉替代劑的替代比例對(duì)灰分的影響

從圖4可以看出：隨著淀粉替代劑替代比例的增加，成紙灰分呈現(xiàn)出直線上升的趨勢。這是由于此類淀粉替代劑主要是由無機(jī)鹽和一定量的高分子聚合物組成，而無機(jī)鹽則在高溫灼燒過程中會(huì)殘留下來，導(dǎo)致灰分增加。

2.5 淀粉替代劑的替代比例對(duì)成紙透氣度的影響

圖5顯示了淀粉替代劑的替代比例對(duì)成紙透氣度的影響。

圖5 淀粉替代劑的替代比例對(duì)透氣度的影響

圖5表明：隨著淀粉替代劑替代比例的增加，成紙透氣度不斷增加；當(dāng)?shù)矸厶娲鷦┑奶娲壤闯^20%時(shí)，透氣度增加比較緩慢；替代比例超過20%時(shí)，透氣度迅速增加。這是由于淀粉液在紙張表面成膜比滲入紙張中對(duì)透氣度的影響更大[1]；故隨著淀粉替代劑替代比例的增加，膠液黏度的不斷下降，膠液成膜性也在變差，雖然滲入紙張中的膠液也在增多，但相對(duì)成膜性對(duì)透氣度的影響來說后者影響更大些。

2.6 淀粉替代劑的替代比例對(duì)AKD用量的影響

圖6顯示了淀粉替代劑的替代比例對(duì)AKD用量的影響。

圖6 淀粉替代劑的替代比例對(duì)AKD用量的影響

由圖6可知，當(dāng)?shù)矸厶娲鷦┑奶娲壤?%提高到20%時(shí)，AKD的用量增加比較緩慢；當(dāng)?shù)矸厶娲鷦┑奶娲壤^20%時(shí)，AKD的用量迅速增加。這可能是由于膠液黏度的下降，膠液成膜性越來越差，致使成紙的抗水性變差；而AKD屬纖維反應(yīng)型合成施膠劑，在中、堿性條件下，反應(yīng)性官能團(tuán)能夠和纖維素上的羥基發(fā)生反應(yīng)，形成共價(jià)鍵結(jié)合而固著在纖維上，在纖維表面形成一層穩(wěn)定的薄膜，使纖維由親水性變?yōu)槭杷?，從而使紙頁獲得抗水性，是一種優(yōu)異的高效施膠劑[2]，因此只有通過提高AKD的用量來降低成紙的表吸。同時(shí)，由圖6和表1可知，使用淀粉替代劑后表面施膠劑AKD的用量比未使用替代劑時(shí)節(jié)約3.1 kg/t（紙）。

3 結(jié)語

經(jīng)過此次試驗(yàn)，綜合各項(xiàng)指標(biāo)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)成本的最優(yōu)化來看：當(dāng)?shù)矸厶娲鷦┑奶娲壤秊?0%時(shí)，方案最佳，噸紙成本可節(jié)約22.09元。

當(dāng)?shù)矸厶娲鷦┑奶娲壤秊?0%時(shí)，膠液成膜性比未使用替代劑時(shí)要好，而且成紙的表面強(qiáng)度和裂斷長比未使用替代劑之前分別提高21%（正面）/17%（反面）和24%，透氣度也有所降低，表面施膠劑AKD的用量比未使用替代劑時(shí)節(jié)約3.1 kg/t（紙），其他成紙指標(biāo)平滑度與使用替代劑之前相當(dāng)。

使用此類淀粉替代劑不僅使成紙質(zhì)量在一定程度上有所提高，而且還帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益，從而增強(qiáng)了企業(yè)的市場競爭力。

［1］ 王芳，陳港，方志強(qiáng)．表面施膠淀粉與合成表面施膠劑協(xié)同作用的研究［J］．造紙科學(xué)與技術(shù)，2009，28（6）：56-60．

［2］ 江雄知，盧艷芳．烷基烯酮二聚體（AKD）中性施膠劑的研究進(jìn)展［J］．中國膠粘劑，2008，17（8）：51-54．

Application of Starch Alternative Agent in Offset Paper

ZHANG Xiao-li，F(xiàn)ENG Gui-ping，TIAN Zhong-su，ZENG Jin-zhi，WANG Song，GENG Jin-liang（MCC Paper Yinhe Co.，Ltd.，linqing 252600，China）

This paper discussed partial substitution of starch by a starch alternative agent for surface sizing，which improved offset paper quality and reduced production cost.The experiment showed that it was the best solution when substitution ratio was 20%.With the ratio，the cost of each ton of paper was saved by 22.09 yuan；paste film-forming was better than that without alternative agent；paper surface strength and breaking length were increased by 21%（top side）/17%（bottom side）and 24%than before；porosity was reduced too；smoothness did not change；and the amount of surface sizing agent（AKD）was decreased by 3.1 kg/t（paper）.

starch alternative agent；paste viscosity；surface strength；breaking length；porosity；AKD

TS761.1

A

1007-2225（2012）03-0028-04

2012-03-03（修回）

張小麗女士（1987-），本科，中冶紙業(yè)銀河有限公司研究員；主要負(fù)責(zé)新產(chǎn)品研發(fā)和工藝改進(jìn)；E-mail：xiaolizhang879@163.com。

本文文獻(xiàn)格式：張小麗，馮桂平，田中粟，等．淀粉替代劑在雙膠紙中的應(yīng)用[J]．造紙化學(xué)品，2012，24（3）∶28-31．