無碳復寫紙CB涂料中淀粉間隔基的研究

2015-12-16 01:20:30金惠平

湖州職業技術學院學報 2015年1期

無碳復寫紙CB涂料中淀粉間隔基的研究

金惠平

(湖州職業技術學院, 浙江　湖州　313000)

摘要：采用小麥淀粉進行精制，三聚磷酯鈉進行磷酸酯化生產無碳復寫紙CB涂料淀粉間隔基。試驗結果表明：當氫氧化鈣用量在0.3-0.4 %時，蛋白質含量達到0.3 %以下；當上層淀粉取樣在70-80 %時，粒徑在15-25 μm范圍的達65 %左右，大于40 μm粒徑小于1 %，；當三聚磷酸鈉的加入量為4 %，尿素2 %時其留著率可達0.8 %以上。

關鍵詞：無碳復寫紙；CB涂料；淀粉間隔基；三聚磷酸鈉；尿素；留著率

收稿日期：2014-07-08

作者簡介：金惠平(1963-)，男，江蘇吳江人，教授，主要從事淀粉深加工技術研究。

中圖分類號：TQ420.6

Research on Starch Spacer in CB Coating of CCP

JIN Hui-ping

(Huzhou Vocational and Technological College, Huzhou313000,China)

Abstract:The starch spacer in CB coating of NCR paper was made from refining wheat starch and phosphorylating sodium tripoly phosphate ester. Experiment shows that the protein content is below 0.3 % when the amount of calcium hydroxide is between 0.3% to 0.4 %; the content is about 65% for particles whose sizes are ranging from 15μm to 25μm, and less than 1% for those bigger than 40μm when the upper starch is sampled by 70-80 %; and the retention can be up to 0.8% when adding 4% sodium tripoly phosphate ester and 2% urea.

Key words:carbonless copy paper; coated back coating; starch spacer; sodium tripoly phosphate ester; urea; retention

無碳復寫紙是一種不用有色色素的復寫紙[1]，當配聯好的無碳復寫紙受到外來壓力時，微膠囊破裂溢出隱色染料油溶液，與顯色劑接觸發生顯色反應。而淀粉間隔基是為了防止微膠囊在涂布過程中受外力影響過早破裂。間隔基主要有低分子量和低粘度的纖維素纖維和天然小麥淀粉二種，纖維素纖素具有粒度均勻、原料純凈，使用方便等特點，但其在固含量較高時粘度增加，造成涂布不均勻；小麥淀粉其淀粉粒子球形結構優點，且粘度較低，但由于其粒度分布不均勻，大于40 μm的顆粒量較大，對纖維的附著力較低等缺點也影響了其在無碳復寫紙CB涂料中應用[2]。因此，要對小麥淀粉通過適當的變性以達到最佳的性狀。由于磷酸酯淀粉具有較好的保水性、附著性和穩定性，所以通常采用輕度交聯的磷酸酯淀粉作為無碳復寫紙CB涂料中間隔基。

本文主要對小麥淀粉進行精制，去除蛋白質和大顆粒，并進行磷酸酯化的研究，使其粒度范圍、蛋白含量、粘度、保水性等符合無碳復寫紙CB涂料中間隔基的要求。

1　淀粉間隔劑的質量指標與生產工藝

玉米淀粉粒子其結構為多角形，馬鈴薯淀粉粒子為卵形，大米淀粉粒子為多角形，木薯淀粉粒子為半球形，而只有小麥淀粉粒子具有球形結構，比較適合用作CB涂層的間隔劑[2]。除了形狀之外粒徑是一個最重要的指標，一般要求粒徑在15-25 μm范圍的應占60-80 %，大于40 μm粒徑小于1 %，粒徑太大在涂料中容易沉降，導致顯色圖文間斷，粒徑太小起不到保護膠囊的作用，導致顯色圖文模糊[2、3]。另外，蛋白質含量小于0.3 %，在夏天蛋白質含量過高，涂料容易變質，同時水份要求小于13 %，糊化溫度大于60 ℃，PH值(2 %水溶液)7.0-7.5。

小麥淀粉間隔劑生產工藝可分成四個工段：(1)小麥淀粉精制工藝，(2)小麥淀粉酯化工藝，(3)氣流干燥工藝，(4)超聲波振動篩分工藝。其工藝流程如圖1。

圖1　小麥淀粉間隔劑生產工藝流程

先將淀粉乳放在沉淀槽里，用一定量的氫氧化鈣浸漬處理，按一定比例取上層淀粉轉送去水洗(剩余部分用作其他用途)，采用水洗型的噴嘴分離器進行水洗，經多次水洗除去堿和蛋白質，然后再以霧狀噴入三聚磷酸溶液，混合均勻后加熱至100-105 ℃進行酯化反應1-1.5 h。反應結束后進行氣流干燥烘干到水份13 %以下，經冷卻后用超聲波振動篩進行篩分，去除直徑大于40 μm的顆粒及雜質，然后包裝成產品。

2　小麥淀粉精制工藝

由于國內淀粉生產廠家生產的小麥淀粉粒徑在15-25 μm范圍的只占30-40 %，大于25 μm的比例在25 %以上，所以必須采取分級處理，去除大顆粒，減少小顆粒。且蛋白質含量也偏高，有些甚至接近1 %，需經堿處理去除蛋白質，使蛋白質含量小于0.3 %。

先將淀粉乳放在沉淀槽里，用0.1-0.7 %的氫氧化鈣浸漬處理，取上層50 -80 %轉送去水洗(剩余部分用作其他用途)，采用水洗型的噴嘴分離器進行水洗，經多次水洗除去堿和蛋白質，然后經離心機分離脫水，使淀粉的粒徑和蛋白質含量基本達到所要求的質量指標。

圖2　氫氧化鈣用量對淀粉中蛋白質含量的關系　　　　　　　　　　圖3　上層淀粉提取率對淀粉粒度的關系

由圖2可知，當氫氧化鈣用量在0.3-0.4 %時蛋白質去除效果最佳，蛋白質含量可去除到0.3 %以下；由圖3可知，當上層淀粉取樣在70-80 %時粒度基本達到要求。

3　小麥淀粉磷酸酯化工藝

為了使精制小麥淀粉對小纖維具有較大的留著力，需要進行磷酸酯化。采用三聚磷酸鈉作為酯化劑，同時加入少量尿素作為催化劑以提高酯化速度和酯化度。采用占淀粉量的1-7 %三聚磷酸鈉并加入1-4 %的尿素溶解于水中配成溶液待用[4]。稱取精制定量小麥淀粉加入到反應鍋中，并加入適量的水不停攪拌，用5 %氫氧化鈉溶液調節PH值到8-10，并加入上述配制好的三聚磷酸鈉和尿素溶液；在常溫下攪拌30 min，使酯化劑與淀粉充分混合、滲透；用離心機分離多余的液體，濾餅加入到螺旋式反應器中進行酯化反應，溫度加至100-105 ℃，反應時間為1-1.5 h，反應結束后經氣流干燥機烘干到水分13 %以下[5~7]。

圖4　三聚磷酸鈉用量與留著率的關系　　　　　　　　　　　　　圖5　尿素用量與留著率的關系

由圖4可知，當單純三聚磷酸鈉的加入量為淀粉量的4 %時其留著率最佳，可達0.7 %左右；由圖5可知，在確定了三聚磷酸鈉的加入量為4 %時，再添加尿素2 %時其留著率可達0.8 %以上。

在小麥淀粉精制時，氫氧化鈣用量在0.3-0.4 %時，蛋白質含量可處理到0.3 %以下；當上層淀粉取樣在70-80 %時，粒徑在15-25 μm范圍的達65 %左右，大于40 μm粒徑小于1 %；在小麥淀粉進行磷酸酯化時，三聚磷酸鈉的加入量為4 %，尿素2 %時其留著率可達0.8 %以上。通過以上工藝加工，可基本達到無碳復寫紙CB涂料對淀粉間隔基質量的要求。國內生產的淀粉間隔基價格是進口產品的一半，價格上具有一定優勢，但其質量與進口產品還存在一定的差距，進口產品其蛋白質含量和大于40 μm粒徑顆粒均為零；因此，在生產工藝上還需繼續改進，例如采用超聲波振動篩增加分級工藝等。