詹靈江
(杭州紙友科技有限公司,浙江 杭州 310018)
噴霧淀粉是四大類造紙淀粉之一,是提高紙張層間結(jié)合力最有效的助劑。紙張層間結(jié)合強度主要指纖維之間通過氫鍵結(jié)合而產(chǎn)生的z向強度,它是除纖維自身強度之外影響紙張強度的另一重要因素。由于纖維接觸點越多,產(chǎn)生的氫鍵結(jié)合越多,結(jié)合強度越大,所以打漿的程度、纖維的種類等對纖維間結(jié)合力的大小都有較大的影響。
國內(nèi)外現(xiàn)在普遍采用的解決紙板分層、提高層間結(jié)合強度的方法就是層間噴灑噴霧淀粉。由于其獨特的兼具提高紙和紙板的層間結(jié)合強度和物理強度等多種功能,又具有投資少、見效快、操作簡單、維修方便等各種優(yōu)點而備受人們的青睞。
噴霧淀粉的作用機理是:當紙和紙板在紙機濕部成形時,把淀粉顆粒分散在水中形成一種漿狀物噴在紙或紙板上,淀粉顆粒被纖維構(gòu)成的紙頁裹住,隨后從烘缸處獲得熱量而凝膠化[1]。
浙江省內(nèi)造紙廠家比較多,所用原料基本以廢紙為主,有利用原淀粉直接作為噴霧淀粉的情況存在,但未改性的淀粉有糊化溫度高、黏結(jié)力差的缺點,因此利用改性后的淀粉作為噴霧淀粉,具有使用量省、紙張的層間結(jié)合強度好的優(yōu)點,針對紙張的定量相對偏大,紙張車速相對比較慢,所使用的噴霧淀粉主要以改善紙張的層間結(jié)合強度為主。
本文比較了噴霧淀粉和玉米淀粉的黏度和膠化溫度,討論了噴霧淀粉和玉米淀粉對層間結(jié)合強度的影響,并介紹了噴霧淀粉的連續(xù)流態(tài)化生產(chǎn)工藝。
玉米淀粉(驪驊淀粉股份有限公司),噴霧淀粉1(杭州紙友科技有限公司),噴霧淀粉2(杭州紙友科技有限公司),Brookfield黏度儀(LVDV-II+,美國博勒飛公司),旋轉(zhuǎn)黏度儀(NDJ-79,上海同濟大學),數(shù)控超級恒溫槽(CS-15,寧波天恒儀器廠),層間剝離強度測定儀(M-IBT-5A+10A,BTG 公司)。
將淀粉配制成質(zhì)量分數(shù)為3%的乳液(按干基計算),在溫度95℃下攪拌加熱糊化40 min后冷卻至溫度80℃,迅速用Brookfield黏度儀檢測淀粉糊黏度,結(jié)果見圖1。
圖1 噴霧淀粉和玉米淀粉的黏度
從圖1可以看出,噴霧淀粉黏度比玉米淀粉黏度上升近300 mPa·s,黏度意味著相對分子質(zhì)量的大小和內(nèi)聚力的強弱。
將淀粉配制成質(zhì)量分數(shù)為8%的乳液(按干基計算),將乳液倒入旋轉(zhuǎn)黏度儀的測試筒中,使液面與測試筒錐形面下部邊緣齊平,將轉(zhuǎn)子全部浸入乳液中,測試筒放在儀器托架上,同時將轉(zhuǎn)子懸掛在儀器的聯(lián)軸器上,此時轉(zhuǎn)子應全部浸沒在乳液中,開啟電機,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)可能伴有晃動,此時可前后、左右移動托架上的測試筒,使與轉(zhuǎn)子同心從而使指針穩(wěn)定即可讀數(shù),開啟數(shù)控超級恒溫槽,加熱數(shù)控超級恒溫槽中的循環(huán)水,并使循環(huán)水通過測試筒給測試筒中的乳液加熱,當旋轉(zhuǎn)黏度儀的指針讀數(shù)出現(xiàn)跳躍式的增長,記錄此時的溫度即為膠化溫度,結(jié)果見圖2。
圖2 噴霧淀粉和玉米淀粉的膠化溫度
從圖2可以看出,噴霧淀粉的膠化溫度比玉米淀粉下降20℃左右,膠化溫度低意味著淀粉在紙層中的糊化更完全、徹底。
將廢紙漿打漿,打漿度為35°SR,漿濃為1%質(zhì)量分數(shù);淀粉漿液濃度為5%質(zhì)量分數(shù)(按干基計算,下同),噴霧量按噸紙?zhí)砑恿繛?0 kg,在方型抄片機上成形紙頁,利用噴壺把淀粉漿液霧化狀態(tài)下噴到濕紙頁上,2層紙頁復合后壓榨,在滾筒干燥機上干燥,干燥溫度105℃。紙張定量設定100 g/m2,單張紙的質(zhì)量為6.25 g(尺寸為25 cm×25 cm),每張紙需噴霧質(zhì)量分數(shù)為5%的淀粉漿液2.5 g。使用層間剝離強度測定儀測定層間結(jié)合強度,結(jié)果見圖3。
圖3 噴霧淀粉和玉米淀粉的層間結(jié)合強度
由圖3層間結(jié)合強度應用效果上看,更能發(fā)現(xiàn)噴霧淀粉優(yōu)于玉米淀粉。
噴霧淀粉連續(xù)流態(tài)化生產(chǎn)工藝見圖4。
圖4 噴霧淀粉連續(xù)流態(tài)化生產(chǎn)工藝流程圖
如圖4所示,玉米淀粉經(jīng)螺桿輸送與試劑預反應后進入臥釜攪拌,使試劑能更好地滲透到淀粉當中,進入氣流干燥將淀粉中的水分拔除,當?shù)矸壑兴中∮谫|(zhì)量分數(shù)10%(按總質(zhì)量計算)后進入高溫(110~160℃)反應裝置(高溫臥式反應釜或高溫雙錐反應釜)反應,反應結(jié)束后進行篩分分離淀粉顆粒,篩上的粗顆粒粉碎后再次進行篩分,篩下淀粉進行包裝得噴霧淀粉。