最火氧化淀粉粘合剂在瓦楞纸箱的制作及使用

氧化淀粉粘合剂在瓦楞纸箱的制作及使用

瓦楞纸箱的质量在纸质和加工工艺相同的情况下，蛋白石的外观为致密的玻璃状块状体主要取决于所使用的粘合剂。因此，粘合剂在瓦楞纸箱生产中起着关键性的作用。

目前，我国大部分纸箱厂都是小型企业，没有烘干设备。所以，尽管用硅酸钠作瓦楞纸箱粘合剂具有碱性大、易吸潮泛碱、腐蚀性大等缺点，而且国家严格限制使用，但因硅酸钠具有价廉且干燥迅速的特点，大部分企业还是使用硅酸钠作粘合剂，而不愿意使用干燥速度相对较慢的淀粉粘合剂。因此，如何尽快研制出干燥速度和硅酸钠相当，且价格低廉的淀粉类粘合剂是亟待解决的问题。我们经过10多年的研究探索，研制出快干型的淀粉粘合剂，并且经湖南包装企业多年的使用，证明其制作工艺简单、质量稳定、贮存期长、不易胶凝、干燥速度和硅酸钠相当，每吨粘合剂成本大约为350元左右，生产费用比硅酸钠降低25－30％。用该粘合剂制作的纸箱，经湖南出入境检验检疫局检测，各项指标超过出口包装纸箱的标准。

一、粘合剂的氧化反应机理

氧化淀粉糊稳定性高，凝沉性大为减弱，凝结成凝胶的倾向较小，流动性高，透明度好，胶粘力强。我们研制的粘合剂是在常温下，以硫酸镍为催化剂，以次氯酸钠为氧化剂，当淀粉氧化达到一定深度后，添加其它辅料制成氧化淀粉糊。次氧酸钠在水溶液中受热或催化剂的作用下分解，释放出具有很强氧化能力的初生态[O]，淀粉在初生态[O]的作用下，进行了氧化反应，氧化作用使淀粉葡萄糖基环间的甙键部分断裂而降解，致使聚合度降低，分子量减少，水溶性和亲和力增加，从而可制出含较高固体含量的粘合剂，提高了干燥能力。同时，因氧化作用使淀粉中羟甲基变成醛基。进一步氧化，还可使部分变为羟基，这样使其与纸纤维中的结合力强的羟基基数增加，从而使氧化淀粉的粘合力大大提高。另外，因氧化后产生的醛基，制止了微生物对淀粉的发酵及生物降解作用，使制出的粘合剂提高了防腐、防霉能力。

氧化反应的速度随着温度及氧化剂量的增加而加快。在常温下，为了提高氧化反应的速度，添加硫酸镍作为催化剂，使氧化反应即使是在低于10℃下也能进行。对于自制自用的中小型企业来说，因每天粘合剂用量不多，为了降低生产成本，可适当减少氧化剂用量，以延长氧化时间来达到氧化深度。一般可以在晚上让其静止氧化12小时左右。

二、粘合剂的制作

1．原料和配方 淀粉：可用玉米淀粉或木薯淀粉，色白，100目以上，含水14％以下，含蛋白质0.5％以下，不发霉，不结块。

液碱：含量30％±0.02的工业品(固碱亦可)。

氧化剂：有效氯含量为10％的工业级次氯酸钠。

氧化催化剂：工业级硫酸镍，使用时配制成0.5％的水溶液。

交联剂：工业级硼砂，使用时用冷水配制成2％的水溶液。

添加剂：含硫、氮、磷、有机物等物质，均为工业级。

基本配方如表1所示。

2．主要设备和工艺流程

主要设备为反应器和电动搅拌器。因反应过程是在常温及弱碱性下进行，故腐蚀性不大，可用薄钢板焊制或用砖砌水泥披档。电机功率视产量大小可选3－5千瓦，搅拌转速为60－70转／分。整个生产过程在反应器中进行。

粘合剂的生产工艺流程如图1所示。

3、生产方法

氧化：在反应器中先加水100公斤，在不断搅拌下加入14公斤次氯酸钠，再加入100公斤木薯淀粉搅匀，最后加入25克0.5％硫酸镍溶液，搅拌5分钟左右，让其静止氧化过夜。

糊化：先加入100公斤水，搅匀后，加入30公斤用30％的液碱预先配好的10％的溶液进行糊化，搅拌20分钟左右，使其成为均匀透明的淡黄色胶体，随后加入3公斤配成5％浓度的催干剂，及3公斤的稳定剂。

交联：在搅拌下加入3.5公斤的硼砂预先配成2％的溶液和适量的水，用4号杯测量其粘度为40－50S即可，最后视泡沫量加入消泡剂磷酸三丁酯20克左右。

三、影响粘合剂质量的主要因素

冷制催化氧化淀粉粘合剂质量的好坏，与许多因素有关。质量好的粘合剂外观必须是清彻透明，略带浅黄色，不起泡，有适当的粘度，稳定性高，贮存期长，干燥速度快，粘合力强。下面仅讨论影响质量的几种因素。

1．氧化剂用量和氧化时间．氧化温度之间的关系次氯酸钠是较强的氧化剂，对于一定量的淀粉来说，在其它条件相同的情况下，氧化剂用量增大，氧化速度将增快。也就是说，粘合剂的粘度将下降。所以要根据生产实际情况定出氧化剂的合适用量。如需缩短氧化时间，可适当增加氧化剂用量，当达到氧化深度后再加终止剂硫代硫酸钠，终止反应。中小企业自制自用，可利用晚上时间进行氧化，以延长氧化时间，这样可减少氧化剂用量，减少原材料消耗，达到降低成本的目的。

氧化反应的温度也影响氧化反应的速度，温度越高，氧化反应速度越快，在其它条件相同经考核合格前方能操作实验机的情况下，制出的粘合剂粘度也越小。因此要根据不同的温度条件，控制不同的氧化剂的用量和氧化时间。

2．氢氧化钠用量的影响

在冷制淀粉中，氢氧化钠作为糊化剂，能使不溶于水的氧化淀粉和水形成均匀、透明、有粘胶性的淀粉糊。这是因为加入氢氧化钠后，其氢氧根与淀粉分子中羟基结合，破杯了淀粉大分子间和分子内原有的羟基之间的氢键结合，使大分子溶胀糊化。另外，氢氧化钠使氧分子中的羧基变成羧酸钠基，增加了与水的溶解性。同时，氢氧化钠在无氧的条件下能稳定直链淀粉溶液，使胶粘剂不易胶凝。但氢氧化钠并不是加得越多越好，其用量和温度都要严格控制。用量过大时，因碱性太高会破坏纸纤维，而且当空气湿度大时，易吸潮泛黄。另一方面，加入氢氧化钠时，浓度也不能太高，因浓度高，糊化时反应剧烈，极易糖化，使上胶机甩胶，裱出的瓦楞峰上出现花胶现象，从而引起纸板开胶且难以干燥。一般氢氧化钠的加入量(固体)为淀粉量的9－10％，加入时的浓度为10％为宜。

3．羟基硼砂用量的影响

硼砂作为交联剂，它在水溶液中水解时以硼、氧为中心离子，能与粘合剂中的羟基、羧基结合为配位体，形成状结构的多核络合物，从而使粘度增加。并能更好地固着在带有羧基的纸张表面，增加粘合剂的初粘力，使生成的薄光雾度是薄膜混浊外观的1种量度膜坚固，提高了抗水性和自然干燥的能力。但硼砂也不可加得过多，否则会使胶层发脆，造成脱胶现象。

4．添加剂的作用

在粘合剂中，加入添加剂是为达到快干、稳定、抗胶凝的目的，以延长贮存期。我们在配方中加入一种无机复盐和溶于水的含氮有机物作催干剂，虽加量不多，但确实起到催干作用。我们将制作瓦楞纸板的原料纸裁成均匀的、规格为120×80mm的纸片，按每平方米100克粘合剂的量进行涂刷，每块纸板由5层纸粘成，所涂粘合剂的总量，控制误差在0.02克的范围，否则换纸重粘，把粘好的纸板放在温度为20℃，湿度为80％的条件下进行干燥。前期每隔30分钟称重一次，接近全干时，每隔6分钟称重一次，从而测出纯氧化淀粉粘合剂、加有催干剂的氧化淀粉粘合剂及硅酸钠的干燥数据，详见表2。

表2中的数据说明，加有催干剂的粘合剂，其初干性能优于纯氧化淀粉和硅酸钠，全干性能和硅酸钠相当。在粘合剂中加稳定剂，从而使粘合剂在存放1个半月后，流动性、粘度及颜色都基本保持不变。

五、实际使用情况

使用该配方生产的粘合剂，已在湖南省包装企业中使用了10多特别是在长时间的行动中年，效果反映良好：7分钟后撕裂粘合面可全部发毛，无跑楞，加压15分钟后可任意搬动；生产工艺简单，成本低廉，比用水玻璃节省成本30％以上。经湖南出入境检验检疫局检测，粘合强度平均达80N／楞 l0cm，超过国家标准(58.8N／楞 10cm)。(文/黄亚文)