瓦楞紙板淀粉粘合劑的制作機(jī)理與應(yīng)用要點(diǎn)

1、瓦楞紙板淀粉粘合劑的制作機(jī)理與應(yīng)用（轉(zhuǎn)貼瓦楞紙板淀粉粘合劑是將瓦楞紙與面紙或夾芯紙牢固粘結(jié)在一起而構(gòu)成瓦楞紙板的 粘結(jié)材料，其粘結(jié)性能的好壞，對(duì)瓦楞紙板及紙箱的耐破強(qiáng)度、邊壓強(qiáng)度、戳穿強(qiáng) 度及抗壓強(qiáng)度等有直接影響，是關(guān)系到瓦楞紙板、紙箱質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素。1935年，斯坦霍爾首先提出生產(chǎn)淀粉粘合劑的理論，隨后各國(guó)包裝界在瓦楞紙箱 包裝領(lǐng)域研究和應(yīng)用淀粉粘合劑方面取得了長(zhǎng)足發(fā)展。我國(guó)從七十年代開(kāi)始，一些 大專(zhuān)院校、科研院所也相繼提出了一些理論探討，各種淀粉粘合劑在全國(guó)紙箱包裝 企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，為我國(guó)包裝事業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。純凈的淀粉是一種白色的、顆粒直徑約為 4-50um的多糖粉末，

2、不溶于冷水，也沒(méi) 有粘性。利用淀粉作為紙板粘結(jié)材料，必須通過(guò)加熱、加入其它化學(xué)物質(zhì)，改變淀 粉的顆粒結(jié)構(gòu)，使其溶脹散布于水中，改變淀粉的物理和化學(xué)特性，改善淀粉分子 與紙纖維的親和性，改善淀粉膠體的流動(dòng)性及滲透性，才能滿足瓦楞紙板生產(chǎn)工藝 的要求。至今已開(kāi)發(fā)應(yīng)用的淀粉粘合劑的制作方法有：直接加熱法、堿糊法、糊精 法、氧化法、司推因赫爾調(diào)制法等多種。由于直接加熱法淀粉粘合劑只適合于手工 涂布、堿糊法淀粉粘合劑粘結(jié)力差，現(xiàn)已很少使用，本文將簡(jiǎn)述部分糊精制作機(jī) 理、氧化淀粉制作機(jī)理、司推因赫爾調(diào)制法淀粉粘合劑制作機(jī)理，并對(duì)廣泛應(yīng)用的 司推因赫爾調(diào)制法淀粉粘合劑的應(yīng)用作一簡(jiǎn)單介紹，以期為進(jìn)一步研究、改

3、進(jìn)包裝 粘合工藝、材料提供參考。氧化淀粉制作機(jī)理 糊精的分子結(jié)構(gòu)與淀粉相同，與紙纖維的親和性不太強(qiáng)，且糊 精是細(xì)菌的好飼料，抗腐防霉能力差，而氧化淀粉則表現(xiàn)出膠體與紙纖維良好的親 和性及抗腐防霉能力，其制作機(jī)理如下：淀粉是由a-葡萄糖脫水縮合而成的高分子碳水化合物，具分子鏈未端有一個(gè)西羥基，其余的則為仲醇基和伯醇基，由于淀 粉的分子鏈長(zhǎng)，分子量大，少量的花羥基的作用顯得微不足道，所以沒(méi)有葡萄糖分 子那樣的還原性，既不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，也不能使氫氧化銅還原成氧化亞銅。人們 制作氧化淀粉通常是在淀粉的乳液中加入適量的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉與淀粉分 子中的醇基結(jié)合，破壞了部分氫鏈，使大分子間的作用減弱

4、。同時(shí)在乳液中加入雙 氧水（或次氯酸鈉、氧化鈉、高鈕酸鉀）強(qiáng)氧化劑，當(dāng)雙氧水溶解于水便會(huì)產(chǎn)生氧 化性很強(qiáng)的雙氧氫離子 HO2 （或次氯酸根離子CLO-、高銳酸根離子MnO4,這種 氧化性很強(qiáng)的離子便可使淀粉分子未端的正羥基氧化成竣基，并將伯醇基氧化成醛 基，甚至將其進(jìn)一步氧化成竣基，從而大大增強(qiáng)了淀粉分子的活力，使淀粉分子從糖花鏈位置（即1.4碳位）斷鏈，使淀粉分子鏈變短，分子量變小。斷鏈后新產(chǎn)生 的巾羥基將繼續(xù)被氧化成竣基，就這樣淀粉分子的正竣基被氧化成竣基繼而發(fā)生糖 花鏈斷鏈，出現(xiàn)新的花羥基，新的花羥基又被氧化成竣基，這種反應(yīng)不斷進(jìn)行，使 淀粉分子鏈越來(lái)越短，竣基、醛基不斷增加當(dāng)?shù)矸廴橐褐?/p>

5、這種竣基、醛基達(dá)到一定 濃度后，便對(duì)紙纖維有足夠的親和力，并有足夠的抗腐防霉能力。但實(shí)際應(yīng)用又得 控制這種竣基、醛基的濃度。濃度過(guò)低，抗腐能力差，與紙纖維的親和性不強(qiáng)。濃 度過(guò)高，就意味著淀粉的長(zhǎng)分子鏈被斷成很短的分子鏈，雖然與紙纖維的親和性很 強(qiáng)，但由于分子鏈過(guò)短，淀粉分子間的相互交織系數(shù)變小，分子間的作用力變小， 粘結(jié)成膜的韌性和強(qiáng)度反而下降。所以人們通常要控制淀粉被氧化的程度，所采取 的辦的辦法是控制氧化劑投放量、氧化溫度及反應(yīng)時(shí)間。氧化淀粉就是氧化淀粉分子的官能團(tuán)，改善其與紙纖維的親和性及抗腐防霉能力， 在氧化過(guò)程中淀粉分子發(fā)生斷鏈現(xiàn)象，分子量變小，故國(guó)外也有人將氧化淀粉稱(chēng)為 糊精。所

6、須說(shuō)明的是，氧化淀粉的官能團(tuán)與淀粉的官能團(tuán)是不同的，而糊精的官能 團(tuán)則和淀粉完全相同，故與紙纖維的親和性及抗腐防腐能力是不同的。嚴(yán)格地講， 氧化淀粉若稱(chēng)作氧化糊精倒是比較確切，但鑒于人們傳統(tǒng)習(xí)慣，仍稱(chēng)其為氧化淀粉 為宜。司推因赫爾法淀粉粘合劑制作機(jī)理及應(yīng)用 堿糊法、糊精法、氧化法淀粉粘合劑的 共同缺點(diǎn)是倍水量大，膠體中固體含量低，不適合現(xiàn)代瓦楞紙板生產(chǎn)線高速涂布、 瞬時(shí)粘結(jié)、快速烘干的生產(chǎn)工藝要求。司推因赫爾提出調(diào)制方法，提高淀粉濃度， 不損壞淀粉鏈長(zhǎng)度，又不提高淀粉膠體的粘度，滿足了瓦楞紙板生產(chǎn)線的特殊生產(chǎn) 工藝要求，這種方法在各國(guó)瓦楞紙板生產(chǎn)線上得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)對(duì)司推因赫爾 調(diào)制法淀粉

7、粘合劑的制作機(jī)理及應(yīng)用作簡(jiǎn)單介紹。（一）司推因赫爾調(diào)制法淀粉粘合劑的制作機(jī)理 在一個(gè)罐內(nèi)將水、淀粉、氫氧化 鈉按一定比例糊化成載體膠，同時(shí)在另一個(gè)罐內(nèi)將淀粉、硼砂、水按一定比例攪拌 成主體淀粉液，然后將兩種混合攪拌均勻即可。其制作機(jī)理是：利用少量的淀粉糊 化成粘度較大的載體膠，而將大量沒(méi)有糊化、沒(méi)有粘性，體積小的主體淀粉顆粒吸 附并分散于膠體之中既有利于加大淀粉的濃度、降低倍水量，沒(méi)有破壞淀粉分子 鏈，又沒(méi)有提高膠體整體粘度、使得膠體的流動(dòng)性，滲透性、粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到良好的 綜合效果。氫氧化鈉可以調(diào)節(jié)和控制淀粉粘合劑的糊化溫度并改善淀粉的親水性， 硼砂則可絡(luò)合淀粉分子的花羥基和伯醇基，增強(qiáng)粘合劑初

8、粘性和結(jié)膜韌性。在生產(chǎn) 過(guò)程中，具有良好流動(dòng)性的膠體被涂布在瓦楞楞峰上，與面紙和夾芯紙貼合后被加 熱到糊化溫度以上，主體淀粉迅速吸收周?chē)乃荻?，產(chǎn)生極高的粘性。特別 是滲透到紙纖維縫隙中的體積細(xì)小的主體淀粉顆粒，受熱后從紙纖維縫隙中糊化并 與外圍的淀粉分子、紙纖維、硼氧中心離子一道共同交織形成不同一般填充式的粘 結(jié)層，隨著熱量的迅速增加，水份很快蒸發(fā)到大氣中，或向紙纖維內(nèi)擴(kuò)散，淀粉膠 體干燥成為水份較少的韌性很強(qiáng)的粘結(jié)膜，于是瓦楞紙與面紙或夾芯紙便被牢固地 粘連在一起而構(gòu)成瓦楞紙板。（二）司推因赫爾調(diào)制法淀粉粘合劑應(yīng)用舉例 司推因赫爾調(diào)制法淀粉粘合劑的種 類(lèi)很多，但按制作溫度不同可分為熱

9、制法和冷制法兩種，另外，株洲外貿(mào)包裝廠研 制出了一個(gè)Y型耐水增強(qiáng)添加劑，在粘合劑中加入這種耐水增強(qiáng)添加劑，制成了 耐水膠，使瓦楞紙板具有較好的耐水性和機(jī)械強(qiáng)度，現(xiàn)各介紹一例。1.熱制法應(yīng)用舉例 載體膠制作A.將432L水加熱至62C,注入載體罐內(nèi)；B.將 62.5kg淀粉倒入載體罐內(nèi)攪拌成淀粉乳.；C.向載體罐內(nèi)加入20%的氫氧化鈉溶 液62.5kg,攪拌15分鐘，至膠體呈淡黃色；D.再向載體罐內(nèi)注入178L水?dāng)嚢? 分鐘稀釋。主體乳制作A.將1327L水加熱至32 C,注入主體罐內(nèi)。B.將硼砂 9.5kg加入主體罐內(nèi)。C.將400kg淀粉加入主體罐內(nèi)攪拌15分鐘?；旌险{(diào)制 將載體膠用15分鐘

10、注入主體罐內(nèi)，并攪拌30分鐘即成為成品膠。2.冷制法應(yīng)有 舉例載體膠制作A.向載體罐內(nèi)加入320kg水；B.向載體罐內(nèi)加入30kg淀粉， 攪拌成乳液；C.向載體缸內(nèi)加入20%的氫氧化鈉溶液24.5kg,攪拌15分鐘，至 膠體呈淡黃色。主體乳制作A向主體罐內(nèi)注入420kg水；B向主體罐內(nèi)加入 150kg淀粉攪拌成乳液；C向主體罐內(nèi)加入3.7kg硼砂（10水硼砂）攪拌5分 鐘?；旌险{(diào)制 將載體膠用5分注入到主體罐內(nèi)，攪拌25分鐘即成為成品膠。3.耐水膠應(yīng)用舉例 載體膠制作A.向載體罐內(nèi)加入水350kg; B.向載體罐內(nèi)加入 淀粉25kg,攪拌成乳液；C.向載體罐內(nèi)加入30%氫氧化鈉15kg攪拌15

11、分鐘至 膠體呈淡黃色。主體乳制作A.向主體罐內(nèi)加入水350kg; B.向主體罐內(nèi)加入硼 砂（10水硼砂）3kg.; C.向主體罐內(nèi)加入淀粉150kg,攪拌成乳液；D.向主體罐 內(nèi)加入Y型添加劑1.8L,攪拌2分鐘使其分散均勻。混合制作 將載體膠用5分鐘注入主體罐，攪拌30分鐘即為成品膠。 需要特別指出的是：淀粉粘合劑的制作 方法很多，適合于各種材料、生產(chǎn)工藝條件的粘合劑配方并不是一成不變的，限于 篇幅，本文只作簡(jiǎn)單介紹。自動(dòng)化紙板生產(chǎn)線（或單面機(jī)）淀粉膠粘劑制作的技術(shù)訣竅目前，國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化紙板生產(chǎn)線（或單面機(jī)）所用膠粘劑，俗稱(chēng)生膠”。所謂生膠”是指在室溫下無(wú)粘合力、*紙張上的高溫將其加熱變成熟

12、膠，才有粘合力。其制作方法主要用淀 粉（以玉米淀粉為主，也有用木薯淀粉、小麥淀粉等其他淀粉），按二步法制成膠 粘劑。這類(lèi)純淀粉膠粘劑的缺點(diǎn)是：所生產(chǎn)的紙板強(qiáng)度硬度不高，防潮性能較差， 不耐水。自動(dòng)化紙板生產(chǎn)線（或單面機(jī)）膠粘劑的最佳粘度應(yīng)控制在45-95秒（涂4杯測(cè)量）之間，當(dāng)然30-300秒之間也能使用，實(shí)際上各廠家使用習(xí)慣五花八門(mén)，配方不同，所用膠的粘度相差很大，最小的粘度在 30秒左右，最大的在300秒左 右。為什么說(shuō)最佳粘度在45-95秒之間呢？這是因?yàn)椋赫扯冗^(guò)小，膠輾帶不上 膠，雙面復(fù)合時(shí)，滲透過(guò)快；粘度過(guò)大，流動(dòng)性差，涂膠不勻，滲透能力不強(qiáng)，這 兩種情況都會(huì)造成粘合不好。因此在實(shí)際

13、使用中，應(yīng)控制膠的粘度在合適的粘度范 圍內(nèi)。那么怎樣調(diào)整膠的粘度大小呢？首先應(yīng)了解影響膠的粘度大小的重要因素是什 么，且又是怎樣影響的。其影響因素和影響情況如下：一、載體淀粉（或膠粉）多，粘度大；載體淀粉（或膠粉）少，用量少，粘度 小。、加入的總水多，粘度??；總水少，粘度大、硼砂用量多，粘度大；用量少，粘度小四、制膠時(shí)，攪拌時(shí)間越長(zhǎng)，粘度越??；攪拌時(shí)間越短，粘度越大。另外，攪 拌時(shí)間不變的情況下，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速越快，粘度越小。五、燒堿用量在總淀粉的3.5%以下對(duì)膠的粘度影響不大，若過(guò)多，膠的粘度 極大，結(jié)成一團(tuán)，無(wú)法使用。六、淀粉自身粘度大小也不同。淀粉中含有支鏈和直鏈淀粉，支鏈淀粉多，粘 度大：

14、支鏈淀粉少，粘度小。不同產(chǎn)地和不同品種的玉米，含支鏈淀粉不同所加工 成的淀粉，粘度有大有小。通常，對(duì)一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，其所用制膠的設(shè)備一定、攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速一定，因受生 產(chǎn)線的條件所限，所用膠的水份基本不變，即總水加入量不變，硼砂的用量也不 變，這樣，在實(shí)際制膠過(guò)程中，只需要增加或減少載體淀粉的用量，掌握合適的攪 拌時(shí)間，就可以任意調(diào)整膠的粘度大小處在最佳粘度范圍內(nèi)。若淀粉的自身的粘度 大小有變化時(shí)，也只需適當(dāng)增加或減少載體淀粉的用量，就可以保持膠的粘度大小 基本不變。人們談到膠的粘度大小時(shí)容易和粘合好壞混為一談。膠的粘度大小和粘合好壞 是兩回事，粘度和粘合是完全不同的兩個(gè)概念。就紙板生產(chǎn)線膠粘劑來(lái)說(shuō)，在較大 的粘度范圍內(nèi)，膠的粘度大小基本上不影響粘合強(qiáng)度，決不是膠的粘度越大，粘合 強(qiáng)度越高，相反倒是流動(dòng)性好，滲透性好，即粘度偏小的膠在高速自動(dòng)化生產(chǎn)線中 使用，粘合效果更佳。不同的紙對(duì)膠的粘度大小要求不同，紙張粗糙，易滲透，應(yīng)用粘度稍大的膠;紙張細(xì)密，應(yīng)用粘度較小的膠。特別是進(jìn)口?？垺?，應(yīng)用滲透性高的膠。在不同季節(jié)，氣溫、濕度不同，對(duì)于膠的要求不同。如高溫干燥時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增 加水的用量：低溫潮濕時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少水的用量。水的用量一變，對(duì)應(yīng)的載體淀粉 的用量應(yīng)作