紙品用淀粉粘合劑生產工藝現狀及發展方向

＊牛永健

（甘肅省輕工研究院有限責任公司 甘肅 730000）

引言

目前我國最為廣泛的紙制品生產包含瓦楞紙箱生產，這類紙箱的生產方式絕大部分是使用泡花堿。泡花堿在使用過程中為直銷生產帶來優勢的同時也存在大量的缺點，例如容易返潮、紙箱容易變形等，這一系列的不利因素都會導致大量紙箱報廢。淀粉粘合劑是很好可以取代泡化堿的新型紙制品生產方式。

1.紙品生產中使用的淀粉粘合劑

對于淀粉粘合劑的使用來說，國外較我國應用的更早。我國在國外興起一段時間后，逐漸的開始研究對于淀粉粘合劑的使用與推廣，主要的推廣時間是在20世紀80年代，在這個時間內，大量的將其應用于紙品的生產中。但由于我國使用的淀粉粘合劑存在一定的不足，例如容易產生凝膠現象、固體含量不高以及不易干燥等缺點，都是我國在使用淀粉凝合劑過程中存在的劣勢[1]。

淀粉粘合劑在生產過程中會根據原材料的不同來源將其分為多種類型，主要將其應用在紙品的生產中。按照淀粉的本質差異可以將其分為玉米類、甘薯類以及木薯類等，不同來源的淀粉產生的效用也具有一定的差異。按照產生的淀粉粘合劑形態來分，可以將其分為大致兩種類型，粉狀以及液態狀，粉狀淀粉一般是改性淀粉，近幾年也非常流行將改性淀粉配制成液態，在形態上以及性能力上均可最大限度地滿足對于淀粉粘合劑的需要，是目前廣泛應用的一類配制方法。在我國早期應用的最為廣泛的粘合劑種類是直接用淀粉進行生產形成的液態粘合劑，受到各大紙制品生產商青睞的主要原因在于這類液態粘合劑可以在最大限度內滿足生產紙制品過程中對于淀粉粘合劑的需要。例如對粘合劑的黏度上的需求、流動程度和固體含量。但傳統工藝方法產生的粘合劑也存在著一定的不足，其中包括貯存的時間不能過長、在多種因素作用下容易分解、短時間內容易凝膠以及粘合度差等。通過在以往的生產工藝中添加一定的生產助劑以及高聚合物的方式，可以在最大限度內對以前的工藝進行改良，使改性后的淀粉粘合劑可以更好的彌補傳統的淀粉粘合劑在多個層面存在的不足[2]。

2.生產工藝現狀

對于目前我國的淀粉粘合劑生產工業來說，可以根據不同的需求生產較多的種類。不同種類的淀粉粘合劑，在配方和生產方式上都存在著一定的不同。目前我國使用較為頻繁的淀粉粘合劑生產方法包括一步法和兩步法。兩步法是指首先根據淀粉的特性對其進行需求性改性，改進完成后再利用這類淀粉進行配膠；一步法是指不需要對淀粉進行改性，直接用生的淀粉作為原料進行淀粉粘合劑的生產。除此之外，在兩種主要生產工藝的基礎上也可以不斷的添加多種助劑或者膏劑物來提升粘合劑的其他性能，在整體上改善和提高生產工藝。

(1)一步法工藝

一步法工藝包括多種方法，例如熱糊法，堿糊法以及氧化法等。每種方法都有其各自的優缺點，因此在生產過程中應該根據實際情況進行工藝手段的選擇，保證生產過程中的質量以及經濟效益的最大化。

①熱糊法

在我國最為常用的傳統淀粉粘合劑生產方法是熱糊法，主要的生產過程是將淀粉混濁液進行加熱，加熱的溫度需要達到一定的高度，使其糊化程度符合熱糊法的要求，利用這類方法產生的淀粉粘合劑在應用過程中只能將其用作為熱用，穩定性上與其他的工藝手段相比較差，除此之外還具有不高的粘合力和粘合強度，因此隨著淀粉粘合劑生產方法的不斷更新與發展，這類生產工藝的應用頻率也逐漸降低，不將其作為主要的生產手段之一。

②堿糊法

堿糊法是與熱糊法相比，具有一定工藝改進的淀粉粘合劑生產方法。根據生產溫度的不同，可以將其分作為冷制和熱制兩種類型。冷制的溫度主要是指在室溫下進行操作，熱制的溫度主要是指在60～62℃進行工作。冷制方法在操作過程中是在常溫下淀粉糊化成膠樣，活化過程中需要借助催化劑，如稀的氫氧化鈉。這種方法下生產的淀粉粘合劑可以將其應用在溫度較低的狀態下。主要優勢是工藝操作較為簡單、使用起來輕便；存在的不足主要是含有大量的水，導致干燥的速度較慢，除此之外粘合劑具有較差的流動性，不容易成型，在連接程度上也不夠強。熱制方法與冷制方法相比，不僅在溫度上存在差異，在生產過程中也需要添加額外的絡合劑，促進膠的凝固[3]。

③氧化法

氧化法與堿糊法的主要相同之處在于也可分為冷制和熱制兩種方法。冷制方法與熱制方法的主要區別在于反應的時間不同，冷制比熱制的時間較久一點。根據文獻顯示，反應時間的長短與多種因素有關，其中包括反應過程中的環境溫度，在冬天使用氧化法需要保證反應的溫度在10h以上，這樣才能使其達到穩定的反應速度以及反應質量。此方法受溫度影響十分大，因此室溫可以造成反應的巨大波動。在這種情況下，由于無法對室溫進行精準控制，在很大程度上導致產品的質量不穩定，容易產生殘次品。因而在兩種方法中更加傾向于使用熱制法。在選擇氧化劑上，也要根據實際情況進行篩選，常用的氧化劑包括次氯酸鈉、雙氧水以及高錳酸鉀等，使用過程中需要結合氧化劑的反應速度以及反應時間。這類方法生產的粘合劑在使用類別上可以作為冷用，與其他制作方法相比具有較好的粘合性，穩定的性能也使其成為生產瓦楞紙板優先會選擇的粘合劑制作方法，也漸漸的發展成為目前我國最為常用的生產粘合劑的方法。存在一定優勢的同時也存在某些不足，例如容易產生凝膠現象、儲存的時間不夠長以及干膠速度慢等，通過對氧化法進行工藝改進，在氧化法的基礎上更好的滿足于生產需求。

(2)典型改進工藝

對于淀粉粘合劑的生產來說有多種生產方法，目前我國會在多類方法的基礎上進行改進，使其更好地符合我國對于淀粉粘合劑的生產要求。其中最為常用的是在氧化法的基礎上進行改進。通過研究發現，一般會在幾個方面進行工藝改進。

①優化和嚴格控制工藝條件

在生產過程中淀粉是否可以更加均勻地進行氧化顯的十分重要，因此可以通過適當的添加氧化劑的方式促進淀粉適當地、合理地進行氧化。在生產過程中可以科學的添加一定的催化劑，使其對淀粉可以選擇性的進行氧化，促進淀粉的氧化速度。除此之外在淀粉需要終止氧化時，添加終止劑可以干擾這一過程的進行，確保氧化的時間以及氧化的程度在標準范圍內。氧化過度會嚴重地影響淀粉的氧化質量，終止氧化可以在最大限度內提高產品的穩定程度。氧化過程中對于氧化的pH溫度以及時間都有一定的要求，只有符合規范，才能不斷的對工藝條件進行優化和改良。例如某些研究者發現在進行快固化淀粉粘合劑生產過程中，大多數采用的方法是雙氧水氧化法，利用這類氧化方法，生產過程中需要添加的催化劑類別屬于金屬離子，在選擇終止劑時也更加傾向于選擇硫代硫酸鈉，再將溫度和反應時間控制在標準范圍內。

②加入水溶性高聚物共混

加入高聚物可以使粘合劑的形成過程中具有更強的粘合度，在一定程度上彌補其他方法存在的缺點。有文獻報道顯示，添加了一定的高聚物以后可以使淀粉凝膠的儲存時間從幾天提升到兩個月左右，在含有固體較多的淀粉粘合劑中添加共聚物可以大大的縮短干燥過程使用時間。一些研究者發現，在玉米淀粉膠中加入一定量的高聚物可以很好的提升淀粉膠的初粘性以及其他性能，不斷的進行性能優化[4]。

(3)兩步法工藝

兩步法工藝中食用的淀粉主要是改性淀粉，改性淀粉與生淀粉的主要區別在于通過多類處理方法使得淀粉在性質上具有很大的不同。更好的適應于生產工藝，在應用范圍上也更加廣泛。將改性淀粉與其他的改性劑進行融合，也可更好地提升粘合劑的性能以及粘合強度等。在進行紙制品生產過程中，主要使用的淀粉包括氧化淀粉以及酸變性淀粉等。獲得改性淀粉的渠道包括多種，一般情況下先從淀粉生產廠家進行大批量的生產，再從市場購買這類改性淀粉，整個過程可以更好的保證改性淀粉的質量。

改性淀粉粘合劑的配制過程較為簡單，首先是將變性后的淀粉與水進行均勻攪拌，獲得淀粉混合物。在此基礎上不斷的添加具有定量規格的糊化劑以及其他絡合劑，通過不斷的攪拌使其形成半透明的液體粘合劑，在進行糊化劑選擇時可以使用常用的糊化劑，例如氫氧化鈉。

通過這種方法配制的膠要具有較長的儲存時間和溫度適應性。

3.結束語

目前我國生產的淀粉粘合劑具有多項優點，通過對淀粉粘合劑生產的各種工藝進行比較和分析，有利于不斷的提升和改進生產方法。目前我國較為常用的淀粉粘合劑生產方法是熱氧化法，通過對其進行改進，使其成為我國重要的工藝生產路線。利用改性淀粉生成紙品粘合劑，也是目前我國粘合劑生產行業的主要方向。