瓦楞纸箱用淀粉粘合剂的制造与研究.docx

瓦楞纸箱用淀粉粘合剂的制造与研究岳阳湖滨纸箱厂黄亚文瓦楞纸箱是现代包装中用量最大的包装容器 。瓦楞纸箱的强度 、耐湿性和加工性能等均 与粘合瓦楞芯纸和箱板纸时所使用的粘合剂性能有密切关系 。因此 ,制造性能优良的粘合剂 一直是瓦楞纸箱生产的重要课题 。一些先进国家的瓦楞纸箱生产主要使用淀粉粘合剂 ,一些特殊用途的纸箱采用合成树脂 型或淀粉与合成树脂复合型粘合剂 。现行的淀 粉粘合剂的制造方法主要有两种 ,即 Stein Hall 法和氧化法 。前者适用于自动化和半自动化生 产装置 ,后者适用于单机 。Stein Hall 法又有两 步法 ,一步法及温糊化 、冷糊法之分 。对我国的 自动化和半自动化生产设备 ,采用两步温糊法 效果更好 。本文将对两步温糊法的配方和工艺 进行探讨 。欢迎同仁不吝指正 。1试验部分111 原料(1) 玉米 、小麦 、木薯等淀粉均可作为该粘 合剂的原料 。不同来源的淀粉的胶化温度 、颗粒大小等不完全相同 。我国主要采用玉米淀 粉 。用于粘合剂的玉米淀粉颗粒平均直径为 2150 微米 。颗粒太大易产生凝胶 , 并使粘合 强度下降 。合格的淀粉通过 100 筛目的应占98 %以上 。另外 ,淀粉中蛋白质含量高时易产 生凝胶 。蛋白质分子之间的范德华力使形成次价交联 ,使原本在水分子之间自由移动的胶粒形成长链 , 进一步形成网状 , 使分子被围在其 中 ,形成具有一定弹性的凝胶 。淀粉中蛋白质含量应控制在 015 % 。酸度 、水分 、灰分 、斑点等应符合工业淀粉 指标要求 。等 。112反应装置 反应装置如图 1 所示 。113工艺过程(1) 载体的制备向载体反应器加入定量 的水 , 并加热至一定温度 ( 如 60 ) , 然后在搅拌下加入定量淀粉 (约总量 1/ 5) ,搅拌至均匀 。 再慢慢加入定量已知浓度的碱溶液 。随着碱液 的加入 ,淀粉浆液由稀变稠 ,当稠度达到高峰时又开始下降 ,最后变成透明均匀的载体胶液 。(2) 主体的制备向主体反应器中加入一 定体积的水 ,并加热至一定温度 ( 如 30 ) 。在搅拌下加入定量硼砂至全溶 。再加入定量淀粉(约总量 4/ 5) 并搅拌 10 min , 即制得淤浆状主 体 。图 1 两步温糊法制淀粉粘合剂流程图11 溶碱罐 21 载体反应器 31 主体反应器41 双面机贮罐 51 单面机贮罐 61 热水槽( 3) 混合 将载体在搅拌下以一定速度加 入到主体中 ,待全部加完后再搅拌 15 min ,然后 用泵打入贮罐 。两个贮罐分别贮存单面机用和 双面机用粘合剂 。114分析测试(1) 粘度我们使用国际通用的 Stein - Hall 杯测粘 度 。用一定体积的粘合剂从杯下部小孔流出所需时间来表示粘度的大小 。因粘度随温度的变化而改变 ,所以欲测粘度的样品温度与规定温 度之差不得大小 1 。(2) 胶化温度 粘合剂开始变稠和由于粘 合剂原料中生淀粉逐渐“熟化”,而显示粘合剂(2) 碱工业级氢氧化纳 。注意避免吸潮 。使用吸潮碱应适当调整碱量 。( 3 )硼 砂工 业 级 水 合 硼 砂 ,Na2B4 O7 10 H2 O 或 Na2B4 O7 5 H2 O 。本试验用十水分合硼砂 。(4) 防腐剂高温天气制备粘合剂时应加 入少量防腐剂 ,如苯甲酸盐 、甲醛 、苯酚等 。(5) 消泡剂24壬醇 、磷酸三丁酯 、硬脂酸 1999 年第 1 期 ( 总 103 期) 技术交流的温度为胶化温度 。胶化温度值的测定对瓦楞纸板层合机台温度的控制有指导意义 。 胶化温度的测定是将粘合剂样品加热 ,并测定粘度开始迅速增加时的温度 。具体方法 是 :将样品中装入一个长 150 mm , 直径 25 mm的硬质玻璃管中 ,样品填装一半体积 。将试管 浸入 到 77 的 热 水 池 中 , 用 一 最 小 刻 度 为015 ,量程为 0 100 的特制温度计搅拌 。 当试样粘稠到无法搅拌并温度停止上升时 ,记录下这一温度即为该样品的胶化温度 。(3) 固体含量 粘合剂的固体含量对粘合 力 、粘度 、固化时间 、成本都有重要影响 。可采 用重量法测定 :表 3 氢氧化钠用量对粘度的影响表注 :载体淀粉 27g ,主体淀粉 123g ,硼砂 219g ,其他同表 1 。由表 1 、表 2 和表 3 的数据可见 ,当总淀粉 用量不变 ,其它条件完全相同时 ,只增加载体淀粉的比例 ,降低主体淀粉比例及增加硼砂量 ,则 总粘度会增加 。212硼砂用量的影响表 4 硼砂用量对粘度的影响固体 % = g3 - g1 100 %g2 - g1g1 为铝制称量皿的重量 (克) ;g2 为湿粘合剂加称量皿的重量 (克) ;g3 为干燥后粘合剂加称量皿的重量 (克) 。 样品烘干温度为 121 + 1 , 烘干时间为30 min 。注意样品必须盖满称量皿底部 。2试验数据及结果讨论211氢氧化钠用量的影响 氢氧化钠能促使淀粉胶化 。提高氢氧化钠用量可降低淀粉胶化温度并能提高内聚性和初 粘力 。此外 ,碱性介质可使纸张纤维发生润胀 , 有利于纸材的粘合 。当氢氧化钠用量不足时 , 使淀粉在机台上不易胶化 ,浪费淀粉并达不到粘合强度 。但碱用量过多会破坏淀粉颗粒的完 整性 ,在贮罐中易产生凝胶 ,失去作业适性 。表 1 氢氧化钠用量对粘度的影响表注 :载体温度 55 ,氢氧化钠 310g ,河南淀粉 , 其他同表 1 。表 4 结果表明 ,增加硼砂用量可以提高最 终粘度 。从瓦楞纸板剥离强度看 ,适当增加硼 砂用量可以增加湿粘性和粘合强度 。硼砂用量 太少时会使粘合剂过多渗入纸板 ,引起纸板边 缘松脱 。但硼砂用量过多时会大大降低流动 性 ,易产生凝胶 。213载体温度对粘合剂的影响 我们进行了载体温度为 50 、55 、57 、58 、60 、62 、64 、65 、70 的对比试验 , 结果表明载体温度太低时 ,不能确保所有的载 体淀粉颗粒都膨胀 ,全部熟化 ,表现出载体的透明性和均匀性较差 。当载体水温高时 ,载体和 主体混合不好 ,并会引起主体淀粉的过早膨胀 。综合各方面指标 , 我们认为载体温度为 60 1 为最好 ,这时制得的载体均匀 、透明 、粘度适 宜并能与主体混合均匀 。214固体淀粉含量的影响试验结果表明 ,淀粉用量增加时会增加粘 合剂的湿粘合强度及粘合强度 。但如果淀粉含量过高 ,即水分不定时 ,会出现生淀粉胶化量低 于最佳胶化量的浪费现象 。注意在淀粉用量增加的同时 ,氢氧化纳和硼砂的用量也要相应增 加 。综合粘合强度 、成本 、作业适性等指标 ,当 纸速在 100 m/ min 以下时 , 单面机用粘合剂中 淀粉含量以 1715 % 19 %为宜 ; 双面机用粘合 剂中淀粉含量以 1815 %20 %为宜 。当粘合强度足够好 ,但粘度偏低时 ,可以不改变淀粉总25表注 :载体水 250g ,载体淀粉 23g ,载体温度 60 ,主体水 350g ,主体水 350g , 主 体 淀 粉 127g , 主 体 温 度30 ,硼砂 26g ,国产淀粉 。表 2 氢氧化钠用量对粘度的影响表注 :硼砂 213g ,河南淀粉 ,载体温度 55 , 其他同表1 。氢氧化钠 ( g)粘度 ,39 ( s)21832310423125031250氢氧化钠 ( g)粘度 ,39 ( s)21831031231228314142硼砂 ( g)粘度 ,39 ( s)21331216512175321960氢氧化钠 ( g)粘度 ,39 ( s)310393125031462 1999 年第 1 期 ( 总 103 期) 包装科技用量 ,相对增加载体淀粉的比例 ; 反之 ,当粘度偏高时 ,可相对增加主体淀粉的比例 。总的原 则是在满足粘合强度和作业适性的前提下 ,尽量减少淀粉用量 ,以降低成本 。3结果根据小试验和试生产结果 ,我们认为下面 的配方及工艺条件是较好的 :(1) 单面机用粘合剂的配方及工艺 :当空气相对湿度 、纸速 、纸板纤维情况及加热温度等条件改变时 ,还应适当调整配方 。4淀粉粘合剂耐湿性能的改进的讨论对于某些耐湿要求高的瓦楞纸箱 ,必须使 用耐湿性粘合剂 。脲醛树脂可以在使用硼砂及较高 p H 值条 件下添加到粘合剂时 ,大大改善其耐水性 。脲醛树脂的加入量以淀粉总量的 4 % 10 % 为佳 。如果脲醛树脂用量再增加 ,对耐水性的改 进并不大 ,但却引起粘度不稳定 ,使机器速度降 低 。另外需注意 ,不可在熟化载体淀粉加入之前 ,将脲醛树脂加入生淀粉淤浆中 ,应小心加入 脲醛树脂 ,避免粘度过快增加 。也可采用酮醛树脂 , 加入量一般为 215 %4 % 。过多加入会妨碍生淀粉的胶化 。 国外还有添加氰氨化钙/ 甲醛或间苯二酚/甲醛用以提高淀粉粘合剂耐水性 。收稿日期1999 - 01 - 10(2)双面机用粘合剂的配方和工艺 :怎样控制油墨印刷粘度广西容县在塑料印刷中 ,油墨印刷粘度的控制是关 键 。特别是在高速轮转凹印中 ,油墨印刷粘度 控制是否适当 ,直接与颜料的转移 、脏版 、印品 光泽度 、颜料粘接牢固度 、静电等绝大多数质量 问题关系极大 ,影响着印品的成品率以及工作 效率 。应怎样控制油墨印刷粘度 ,才能多方面 兼顾 ,保证印品质量 。这就要我们了解油墨印 刷粘度与这些质量问题之间的关系 。我们知道油墨是由有机溶剂 、连结料 、颜 料 、添加剂 、助料等组成 。当这些原料已定 ,加 工程度 、方法以及各成分组成已定 。颜料的转 移好坏主要跟油墨的印刷粘度有关 。实践证明 油墨印刷粘度在一定范围 ( 11 24 S ,使用察恩 粘度杯 3 号) 内 ,油墨印刷粘度越大 ,颜料转移26区理云的效果就越差 。因为溶剂的作用是溶解树脂或 添加剂及助剂等 , 给予流动性 , 使颜料容易分 散 。当油墨印刷粘度过大时 ,整个油墨体系就 处于过饱和状态 。颜料等物质流动性就差 ,没 能均匀分散 ,而是成团出现 ,容易堆积在一起 。 这样颜料就不能顺利地进出网眼 。油墨印刷粘 度太大时 ,颜料甚至根本就不能进入网眼内 ,就 更谈不上转移了 。这就是所谓的堵版现象 。因 此 ,我们只要让树脂 、颜料等与有机溶剂所组成 的胶体体系不是处于过饱和状态 。而是饱和状 态或非饱和状态 ,让颜料等物质能很好地分散 在其中形成均匀细腻的胶体体系 。这样颜料进 出网眼就顺利了 ,问题便可解决 。有些油墨厂 家建议油墨印刷粘度在 1518 S (察恩粘度杯 3组分 纸速 2050m/ min60 的水320 kg载体 淀粉30 kg 氢氧化纳419 kg