造纸行业替代淀粉的复合表面施胶剂及制备方法

摘要

本发明涉及纸浆造纸技术领域，特别涉及一种造纸行业替代淀粉的复合表面施胶剂，含有滑石粉、轻质碳酸钙、云母粉、高岭土、钙基膨润土、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素、非离子聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠。将滑石粉、轻质碳酸钙、云母粉、高岭土、钙基膨润土、可再分散乳胶粉投入混合器内，搅拌均匀，再将羟丙基甲基纤维素、非离子聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠投入到混合器中，搅拌10-20分钟，即得。本发明的施胶剂能够赋予纸张所必须的表面强度和基本的物理性能，通过调节粘合剂添加比例，可以调节表面施胶剂的成膜软硬程度，既玻璃化温度，使涉产品得到所希望的某些特定功能，既提环压强度又提高抗水效果耐折性能也有所提高。

说明书

技术领域    

本发明涉及纸浆造纸技术领域，特别涉及一种造纸行业替代淀粉的复合表面施胶剂，还涉及其制备方法。

背景技术   

目前我国的造纸业，由于纸浆短缺，用于生产纸板、瓦楞原纸的企业大都采用于多次重复利用的废旧纸箱进行造纸,这样的纸品原材料所生产的纸张强度低,质量差，需在纸品表面用淀粉进行表面施胶来提高强度，以满足用户的需求，造纸用表面施胶淀粉是用于提高纸和纸板表面强度及提高纸品硬度（环压强度）的主要添加剂，它是一种用量大、应用面很广的造纸添加剂。

淀粉的来源主要是通过人们日常必需的粮食作物，比如玉米、小麦、薯类等作物，经过加工生产出来的，淀粉也是人们赖以生存的粮食和生活必需品，长期以来粮食的短缺，越来越被世界所关注，中国是粮食大国，也是缺粮国，大量的淀粉用于造纸形成了极大的浪费和隐患。就瓦楞纸而言一吨纸需50-100公斤淀粉才行，全国高强瓦楞纸2000万吨产量计，每年所消耗的淀粉1-2亿公斤。因此寻找一种能够替代淀粉的产品刻不容缓。并且使用淀粉进行表面施胶时也因为其粘度较差、成膜性及抗水性，也不能满足要求，因此开发一种能够完全替代淀粉又能比淀粉增强效果更明显,抗水性更好的产品意义重大。

发明内容   

为了解决以上纸浆造纸技术领域淀粉施胶剂造成的粘度高、资源浪费、施胶剂效果差的问题，本发明提供了一种提高纸张的表面强度和物理指标，也能节约粮食、降低生产成本，粘度低、施胶效果好的造纸行业替代淀粉的复合表面施胶剂。

本发明还提供了所述复合表面施胶剂的制备方法，

本发明是通过以下措施实现的：

一种造纸行业替代淀粉的复合表面施胶剂，原料重量配比如下：

400目以上的滑石粉：20-40份，

400目以上的轻质碳酸钙：15-30份，

500目以上的云母粉：10-20份，

400目以上的高岭土：10-20份，

200目以上的钙基膨润土：20-40份，

可再分散乳胶粉：1-3份，

粘度为400-600 mPa·s的羟丙基甲基纤维素：0.05-0.5份，

非离子聚丙烯酰胺：0.1-0.5份，

聚乙烯醇17-99：1-10份，

分子量为1000-10000的聚丙烯酸钠：0.05-0.5份。

所述的造纸行业替代淀粉的复合表面施胶剂，优选原料重量配比如下：

400目以上的滑石粉：30份，

400目以上的轻质碳酸钙：20份，

500目以上的云母粉：16份，

400目以上的高岭土：14份，

200目以上的钙基膨润土：30份，

可再分散乳胶粉：2份，

粘度为500 mPa·s的羟丙基甲基纤维素：0.3份，

非离子聚丙烯酰胺：0.3份，

聚乙烯醇17-99：5份，

分子量为1000-10000的聚丙烯酸钠：0.25份。

上述造纸行业替代淀粉的复合表面施胶剂中使用的聚乙烯醇17-99又称浆纱树脂(Sizing resin)，简称PVA17－99，兰州维尼纶公司就有生产。白色或微黄色粉末或絮状物固体。玻璃化温度85℃，皂化值3～12mgKOH/g。溶于90～95℃的热水，几乎不溶于冷水。

上述可再分散乳胶粉产品为水溶性可再分散粉末，为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物，醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物，丙稀酸共聚物等等，以聚乙烯醇作为保护胶体。由于可再分散乳胶粉具有高粘结能力和独特的性能可再分散乳胶粉分散后成膜并作为第二种胶粘剂发挥增强作用。

所述的造纸行业替代淀粉的复合表面施胶剂的制备方法，将滑石粉、轻质碳酸钙、云母粉、高岭土、钙基膨润土、可再分散乳胶粉投入混合器内，搅拌均匀，再将羟丙基甲基纤维素、非离子聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠投入到混合器中，搅拌10-20分钟，即得。

在上述的整个制备方法中，只要简单的复配搅拌均匀即可，所涉生产工艺非常适合工业化操作，集中生产后装袋供应造纸企业使用。

在上述表面施胶淀粉替代剂，由于采用了价格低廉的无机矿物质和少量粘合剂，所生产的产品价格比淀粉低三分之一左右，既节约了淀粉又为企业带来了很大的经济效益。

使用时将得到的造纸行业复合表面施胶剂用水稀释到10%-15%质量浓度并加温到90-100℃，保温20-30分钟，待聚乙烯醇溶解后即可使用。

本发明的有益效果：

（1）采用价廉物美的矿物材料，施胶成本大幅降低，为企业带来明显的经济效益；

（2）本发明的施胶剂能够赋予纸张所必须的表面强度和基本的物理性能，通过调节粘合剂添加比例，可以调节表面施胶剂的成膜软硬程度，既玻璃化温度，使涉产品得到所希望的某些特定功能，既提环压强度又提高抗水效果耐折性能也有所提高；

（3）此外与传统的淀粉施胶相比，施胶剂分子链上的羟基很少，形成大量氢键，致使体系粘度低，可以提高施胶液的固含量在施胶辊残留很少，较高的车速也不会造成施胶障碍。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。

实施例1：

一种造纸行业替代淀粉的复合表面施胶剂，原料重量配比如下：

400目的滑石粉：20份，

400目的轻质碳酸钙： 30份，

500目的云母粉：10份，

400目的高岭土： 20份，

200目的钙基膨润土：20份，

可再分散乳胶粉： 3份，

粘度为400mPa·s的羟丙基甲基纤维素：0.05份，

非离子聚丙烯酰胺： 0.5份，

聚乙烯醇17-99：1份，

分子量为1000-10000的聚丙烯酸钠：0.5份。

制备方法：

将滑石粉、轻质碳酸钙、云母粉、高岭土、钙基膨润土、可再分散乳胶粉投入混合器内，搅拌均匀，再将羟丙基甲基纤维素、非离子聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠投入到混合器中，搅拌10-20分钟，即得。

实施例2：

造纸行业替代淀粉的复合表面施胶剂，原料重量配比如下：

400目的滑石粉：30份，

400目的轻质碳酸钙：20份，

500目的云母粉：16份，

400目的高岭土：14份，

200目的钙基膨润土：30份，

可再分散乳胶粉：2份，

粘度为500 mPa·s的羟丙基甲基纤维素：0.3份，

非离子聚丙烯酰胺：0.3份，

聚乙烯醇17-99：5份，

分子量为1000-10000的聚丙烯酸钠：0.25份。

制备方法同实施例1。

实施例3：

一种造纸行业替代淀粉的复合表面施胶剂，原料重量配比如下：

400目的滑石粉：40份，

400目以上的轻质碳酸钙：15份，

500目以上的云母粉：20份，

400目以上的高岭土：10份，

200目以上的钙基膨润土：40份，

可再分散乳胶粉：1份，

粘度为400-600 mPa·s的羟丙基甲基纤维素：0.5份，

非离子聚丙烯酰胺：0.1份，

聚乙烯醇17-99：10份，

分子量为1000-10000的聚丙烯酸钠：0.05份。

制备方法同实施例1。

施胶效果实验：

将上述实施例1-3中得到的造纸行业复合表面施胶剂，用水稀释到10%质量浓度并加温到90-100℃，保温20-30分钟，待聚乙烯醇溶解后备用。

山东某厂使用2400三圆网多缸纸机生产110g/m²瓦楞原纸，原表面施胶工艺使用50kg/T原料淀粉及降粘剂，现使用上述权利要求1-3制备得到的施胶剂进行表面施胶，用量50kg/T原料，纸浆原料为国产废纸箱抄造，检测指标如下表：

组别断裂长（m）耐折次数横向环压指数水分（%）施胶成本（元）实施例13224158.18.891实施例23250168.48.890实施例33232168.28.890淀粉2410127.27.4160

高强瓦楞原纸表面施胶所用的玉米淀粉可部分采用替代淀粉的复合表面施胶剂替代，当2400mm纸机生产110g/m²瓦楞原纸时，其最佳替代比例为100%（对淀粉）。使用替代淀粉的复合表面施胶剂替代玉米淀粉熬制胶液进行纸表面施胶，成纸环压强度提高20%以上，吨纸成本可节约70元。