噴霧淀粉及其連續流態化生產工藝

詹靈江

（杭州紙友科技有限公司，浙江 杭州 310018）

1 概述

噴霧淀粉是四大類造紙淀粉之一，是提高紙張層間結合力最有效的助劑。紙張層間結合強度主要指纖維之間通過氫鍵結合而產生的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，產生的氫鍵結合越多，結合強度越大，所以打漿的程度、纖維的種類等對纖維間結合力的大小都有較大的影響。

國內外現在普遍采用的解決紙板分層、提高層間結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、紙張的層間結合強度好的優點，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合強度的影響，并介紹了噴霧淀粉的連續流態化生產工藝。

2 噴霧淀粉和玉米淀粉的黏度、膠化溫度比較及對層間結合強度的影響

2.1 樣品及儀器設備

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），旋轉黏度儀（NDJ-79，上海同濟大學），數控超級恒溫槽（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）。

2.2 淀粉黏度的測定

將淀粉配制成質量分數為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量的大小和內聚力的強弱。

2.3 淀粉膠化溫度的測定

將淀粉配制成質量分數為8%的乳液（按干基計算），將乳液倒入旋轉黏度儀的測試筒中，使液面與測試筒錐形面下部邊緣齊平，將轉子全部浸入乳液中，測試筒放在儀器托架上，同時將轉子懸掛在儀器的聯軸器上，此時轉子應全部浸沒在乳液中，開啟電機，轉子旋轉可能伴有晃動，此時可前后、左右移動托架上的測試筒，使與轉子同心從而使指針穩定即可讀數，開啟數控超級恒溫槽，加熱數控超級恒溫槽中的循環水，并使循環水通過測試筒給測試筒中的乳液加熱，當旋轉黏度儀的指針讀數出現跳躍式的增長，記錄此時的溫度即為膠化溫度，結果見圖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。

2.4 噴霧淀粉和玉米淀粉的層間結合強度測試

將廢紙漿打漿，打漿度為35°SR，漿濃為1%質量分數；淀粉漿液濃度為5%質量分數（按干基計算，下同），噴霧量按噸紙添加量為20 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，單張紙的質量為6.25 g（尺寸為25 cm×25 cm），每張紙需噴霧質量分數為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合強度，結果見圖3。

圖3 噴霧淀粉和玉米淀粉的層間結合強度

由圖3層間結合強度應用效果上看，更能發現噴霧淀粉優于玉米淀粉。

3 噴霧淀粉連續流態化生產工藝

噴霧淀粉連續流態化生產工藝見圖4。

圖4 噴霧淀粉連續流態化生產工藝流程圖

如圖4所示，玉米淀粉經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，當淀粉中水分小于質量分數10%（按總質量計算）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。