淀粉替代剂在双胶纸中的应用

张小丽，冯桂平，田中粟，曾金枝，王松，耿金亮

（中冶纸业银河有限公司，山东 临清 252600）

淀粉替代剂在双胶纸中的应用

张小丽，冯桂平，田中粟，曾金枝，王松，耿金亮

（中冶纸业银河有限公司，山东 临清 252600）

探讨了淀粉替代剂部分替代淀粉进行表面施胶，使双胶纸质量有一定提高，并降低了生产成本。实验表明，当淀粉替代剂替代比例为20%时，方案最佳，吨纸成本可节约22.09元，胶液成膜性比未使用替代剂要好，而且成纸的表面强度和裂断长分别比未使用替代剂时提高21%（正面）/17%（反面）和24%，透气度也有所降低，平滑度与之前相当，表面施胶剂烷基烯酮二聚体（AKD）的用量比未使用替代剂时节约3.1 kg/t（纸）。

淀粉替代剂；胶液黏度；表面强度；裂断长；透气度；烷基烯酮二聚体

目前，大部分造纸厂均采用淀粉进行表面施胶，因此每年淀粉的需求量很大。由于世界粮食资源的危机，致使我国的玉米淀粉出现了供不应求的局面，价格一涨再涨，厂家的生产成本大幅度提高。因此，积极寻找廉价的淀粉替代品成了当务之急。

近来，市场上出现了一种新产品——淀粉替代剂。它能替代表面施胶中的部分淀粉，是一种高分子水溶性固体粉状聚合物，与淀粉性质相似，具有比淀粉更高的黏结强度，同时具有对纸板挺度大、干燥速度快等优点；并且，它的价格低廉、操作简单、无污染和无腐蚀。

我公司在2012年1月引进淀粉替代剂D 188，并在一期八缸进行了中试。

1 试验

1.1 工艺参数

1760型纸机，车速为190 m/min，产品为定量58 g/m2的双胶纸。

1.2 原料及药品

玉米淀粉：临清德能金玉米生物有限公司提供；淀粉替代剂D 188：聊城冠县振华轻化有限公司提供；液体淀粉酶WH-015：枣庄杰诺生物酶有限公司提供；表面增强剂：SIZE 800；AKD：固含量12.5%，pH=4.2，银河有限公司自制。

1.3 熬胶工艺

向淀粉反应罐中加入一定量的风干淀粉，开动搅拌器，加入一定量的淀粉替代剂及淀粉酶，搅拌均匀，通气升温至68～72℃时，保温20 min，二次升温至95～98℃，保温10 min，加水稀释至质量分数10%左右，待胶液温度降到70℃时加入表面增强剂SIZE 800，搅拌均匀后送入纸机和AKD混合使用。

1.4 纸机使用工艺

试验前后浆料的配比、填料的用量和施胶工艺等技术参数都未改变。

1.5 性能检测

胶液及成纸性能指标均按国家标准进行检测。

2 结果与讨论

表1为没有使用淀粉替代剂之前胶液和成纸的性能指标。

表1 未使用淀粉替代剂之前胶液和成纸的性能指标

2.1 淀粉替代剂的替代比例对胶液黏度及pH的影响

图1显示了淀粉替代剂的替代比例对胶液黏度（55℃）及pH的影响。

图1 淀粉替代剂的替代比例对胶液黏度（55℃）及pH的影响

图1表明：随着淀粉替代剂替代比例的增加，胶液的pH基本无变化；对于胶液的黏度来说，随着替代比例的增加，呈现出下降的趋势；当替代比例由10%提高到20%时，胶液黏度的变化趋势比较缓慢，而替代比例由5%提高到10%和替代比例由20%提高到25%时，胶液黏度急剧下降。这可能是因为淀粉替代剂本身含有大量的无机盐，加入后相当于替代了部分淀粉，而无机盐溶于水后对水的黏度无影响，故最终导致胶液黏度不断下降。

2.2 淀粉替代剂的替代比例对成纸表面强度和裂断长的影响

图2显示了淀粉替代剂的替代比例对成纸表面强度和裂断长的影响。

图2 淀粉替代剂的替代比例对表面强度和裂断长的影响

从图2可以看出：随着淀粉替代剂替代比例的增加，裂断长和表面强度都呈现出下降的趋势；当淀粉替代剂替代比例超过20%时，二者急剧下降。这可能是由于胶液黏度的不断下降，胶液成膜性也在变差，致使表面强度和裂断长不断地下降。同时，由图2和表1可知，当替代比例为20%时，成纸的表面强度、裂断长比未使用替代剂之前分别提高21%（正面）/17%（反面）和24%。

2.3 淀粉替代剂的替代比例对成纸平滑度的影响

图3显示了淀粉替代剂的替代比例对成纸平滑度的影响。

图3 淀粉替代剂的替代比例对平滑度的影响

图3表明：随着淀粉替代剂替代比例的增加，成纸平滑度基本没发生变化。

2.4 淀粉替代剂的替代比例对成纸灰分的影响

图4显示了淀粉替代剂的替代比例对成纸灰分的影响。

图4 淀粉替代剂的替代比例对灰分的影响

从图4可以看出：随着淀粉替代剂替代比例的增加，成纸灰分呈现出直线上升的趋势。这是由于此类淀粉替代剂主要是由无机盐和一定量的高分子聚合物组成，而无机盐则在高温灼烧过程中会残留下来，导致灰分增加。

2.5 淀粉替代剂的替代比例对成纸透气度的影响

图5显示了淀粉替代剂的替代比例对成纸透气度的影响。

图5 淀粉替代剂的替代比例对透气度的影响

图5表明：随着淀粉替代剂替代比例的增加，成纸透气度不断增加；当淀粉替代剂的替代比例未超过20%时，透气度增加比较缓慢；替代比例超过20%时，透气度迅速增加。这是由于淀粉液在纸张表面成膜比渗入纸张中对透气度的影响更大[1]；故随着淀粉替代剂替代比例的增加，胶液黏度的不断下降，胶液成膜性也在变差，虽然渗入纸张中的胶液也在增多，但相对成膜性对透气度的影响来说后者影响更大些。

2.6 淀粉替代剂的替代比例对AKD用量的影响

图6显示了淀粉替代剂的替代比例对AKD用量的影响。

图6 淀粉替代剂的替代比例对AKD用量的影响

由图6可知，当淀粉替代剂的替代比例由5%提高到20%时，AKD的用量增加比较缓慢；当淀粉替代剂的替代比例超过20%时，AKD的用量迅速增加。这可能是由于胶液黏度的下降，胶液成膜性越来越差，致使成纸的抗水性变差；而AKD属纤维反应型合成施胶剂，在中、碱性条件下，反应性官能团能够和纤维素上的羟基发生反应，形成共价键结合而固着在纤维上，在纤维表面形成一层稳定的薄膜，使纤维由亲水性变为疏水性，从而使纸页获得抗水性，是一种优异的高效施胶剂[2]，因此只有通过提高AKD的用量来降低成纸的表吸。同时，由图6和表1可知，使用淀粉替代剂后表面施胶剂AKD的用量比未使用替代剂时节约3.1 kg/t（纸）。

3 结语

经过此次试验，综合各项指标的稳定性和生产成本的最优化来看：当淀粉替代剂的替代比例为20%时，方案最佳，吨纸成本可节约22.09元。

当淀粉替代剂的替代比例为20%时，胶液成膜性比未使用替代剂时要好，而且成纸的表面强度和裂断长比未使用替代剂之前分别提高21%（正面）/17%（反面）和24%，透气度也有所降低，表面施胶剂AKD的用量比未使用替代剂时节约3.1 kg/t（纸），其他成纸指标平滑度与使用替代剂之前相当。

使用此类淀粉替代剂不仅使成纸质量在一定程度上有所提高，而且还带来了一定的经济效益，从而增强了企业的市场竞争力。

［1］ 王芳，陈港，方志强．表面施胶淀粉与合成表面施胶剂协同作用的研究［J］．造纸科学与技术，2009，28（6）：56-60．

［2］ 江雄知，卢艳芳．烷基烯酮二聚体（AKD）中性施胶剂的研究进展［J］．中国胶粘剂，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）

张小丽女士（1987-），本科，中冶纸业银河有限公司研究员；主要负责新产品研发和工艺改进；E-mail：xiaolizhang879@163.com。

本文文献格式：张小丽，冯桂平，田中粟，等．淀粉替代剂在双胶纸中的应用[J]．造纸化学品，2012，24（3）∶28-31．