淀粉替代劑在雙膠紙中的應用

張小麗，馮桂平，田中粟，曾金枝，王松，耿金亮

（中冶紙業銀河有限公司，山東 臨清 252600）

淀粉替代劑在雙膠紙中的應用

張小麗，馮桂平，田中粟，曾金枝，王松，耿金亮

（中冶紙業銀河有限公司，山東 臨清 252600）

探討了淀粉替代劑部分替代淀粉進行表面施膠，使雙膠紙質量有一定提高，并降低了生產成本。實驗表明，當淀粉替代劑替代比例為20%時，方案最佳，噸紙成本可節約22.09元，膠液成膜性比未使用替代劑要好，而且成紙的表面強度和裂斷長分別比未使用替代劑時提高21%（正面）/17%（反面）和24%，透氣度也有所降低，平滑度與之前相當，表面施膠劑烷基烯酮二聚體（AKD）的用量比未使用替代劑時節約3.1 kg/t（紙）。

淀粉替代劑；膠液黏度；表面強度；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，致使我國的玉米淀粉出現了供不應求的局面，價格一漲再漲，廠家的生產成本大幅度提高。因此，積極尋找廉價的淀粉替代品成了當務之急。

近來，市場上出現了一種新產品——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，與淀粉性質相似，具有比淀粉更高的黏結強度，同時具有對紙板挺度大、干燥速度快等優點；并且，它的價格低廉、操作簡單、無污染和無腐蝕。

我公司在2012年1月引進淀粉替代劑D 188，并在一期八缸進行了中試。

1 試驗

1.1 工藝參數

1760型紙機，車速為190 m/min，產品為定量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

向淀粉反應罐中加入一定量的風干淀粉，開動攪拌器，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，保溫20 min，二次升溫至95～98℃，保溫10 min，加水稀釋至質量分數10%左右，待膠液溫度降到70℃時加入表面增強劑SIZE 800，攪拌均勻后送入紙機和AKD混合使用。

1.4 紙機使用工藝

試驗前后漿料的配比、填料的用量和施膠工藝等技術參數都未改變。

1.5 性能檢測

膠液及成紙性能指標均按國家標準進行檢測。

2 結果與討論

表1為沒有使用淀粉替代劑之前膠液和成紙的性能指標。

表1 未使用淀粉替代劑之前膠液和成紙的性能指標

2.1 淀粉替代劑的替代比例對膠液黏度及pH的影響

圖1顯示了淀粉替代劑的替代比例對膠液黏度（55℃）及pH的影響。

圖1 淀粉替代劑的替代比例對膠液黏度（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；對于膠液的黏度來說，隨著替代比例的增加，呈現出下降的趨勢；當替代比例由10%提高到20%時，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，膠液黏度急劇下降。這可能是因為淀粉替代劑本身含有大量的無機鹽，加入后相當于替代了部分淀粉，而無機鹽溶于水后對水的黏度無影響，故最終導致膠液黏度不斷下降。

2.2 淀粉替代劑的替代比例對成紙表面強度和裂斷長的影響

圖2顯示了淀粉替代劑的替代比例對成紙表面強度和裂斷長的影響。

圖2 淀粉替代劑的替代比例對表面強度和裂斷長的影響

從圖2可以看出：隨著淀粉替代劑替代比例的增加，裂斷長和表面強度都呈現出下降的趨勢；當淀粉替代劑替代比例超過20%時，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，致使表面強度和裂斷長不斷地下降。同時，由圖2和表1可知，當替代比例為20%時，成紙的表面強度、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成紙平滑度的影響

圖3顯示了淀粉替代劑的替代比例對成紙平滑度的影響。

圖3 淀粉替代劑的替代比例對平滑度的影響

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生變化。

2.4 淀粉替代劑的替代比例對成紙灰分的影響

圖4顯示了淀粉替代劑的替代比例對成紙灰分的影響。

圖4 淀粉替代劑的替代比例對灰分的影響

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鹽和一定量的高分子聚合物組成，而無機鹽則在高溫灼燒過程中會殘留下來，導致灰分增加。

2.5 淀粉替代劑的替代比例對成紙透氣度的影響

圖5顯示了淀粉替代劑的替代比例對成紙透氣度的影響。

圖5 淀粉替代劑的替代比例對透氣度的影響

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；當淀粉替代劑的替代比例未超過20%時，透氣度增加比較緩慢；替代比例超過20%時，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，但相對成膜性對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AKD用量的影響

圖6顯示了淀粉替代劑的替代比例對AKD用量的影響。

圖6 淀粉替代劑的替代比例對AKD用量的影響

由圖6可知，當淀粉替代劑的替代比例由5%提高到20%時，AKD的用量增加比較緩慢；當淀粉替代劑的替代比例超過20%時，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屬纖維反應型合成施膠劑，在中、堿性條件下，反應性官能團能夠和纖維素上的羥基發生反應，形成共價鍵結合而固著在纖維上，在纖維表面形成一層穩定的薄膜，使纖維由親水性變為疏水性，從而使紙頁獲得抗水性，是一種優異的高效施膠劑[2]，因此只有通過提高AKD的用量來降低成紙的表吸。同時，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節約3.1 kg/t（紙）。

3 結語

經過此次試驗，綜合各項指標的穩定性和生產成本的最優化來看：當淀粉替代劑的替代比例為20%時，方案最佳，噸紙成本可節約22.09元。

當淀粉替代劑的替代比例為20%時，膠液成膜性比未使用替代劑時要好，而且成紙的表面強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節約3.1 kg/t（紙），其他成紙指標平滑度與使用替代劑之前相當。

使用此類淀粉替代劑不僅使成紙質量在一定程度上有所提高，而且還帶來了一定的經濟效益，從而增強了企業的市場競爭力。

［1］ 王芳，陳港，方志強．表面施膠淀粉與合成表面施膠劑協同作用的研究［J］．造紙科學與技術，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展［J］．中國膠粘劑，2008，17（8）：51-54．

Application of Starch Alternative Agent in Offset Paper

ZHANG Xiao-li，FENG 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，中冶紙業銀河有限公司研究員；主要負責新產品研發和工藝改進；E-mail：xiaolizhang879@163.com。

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