瓦楞紙板淀粉粘合劑是將瓦楞紙與面紙，或夾芯紙牢固粘結(jié)在一起而構(gòu)成瓦楞紙板的粘結(jié)材料，其粘結(jié)性能的好壞，對瓦楞紙板及紙箱的耐破強(qiáng)度、邊壓強(qiáng)度、戳穿強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度等有直接影響，是關(guān)系到瓦楞紙板、紙箱質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素。
1935年，斯坦霍爾首先提出生產(chǎn)淀粉粘合劑的理論，隨后各國包裝界在瓦楞紙箱包裝領(lǐng)域研究和應(yīng)用淀粉粘合劑方面取得了長足發(fā)展。我國從七十年代開始，一些大專院校、科研院所也相繼提出了一些理論探討，各種淀粉粘合劑在全國紙箱包裝企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，為我國包裝事業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。
純凈的淀粉是一種白色的、顆粒直徑約為4—50um的多糖粉末，不溶于冷水，也沒有粘性。利用淀粉作為紙板粘結(jié)材料，必須通過加熱、加入其它化學(xué)物質(zhì)，改變淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)，使其溶脹散布于水中，改變淀粉的物理和化學(xué)特性，改善淀粉分子與紙纖維的親和性，改善淀粉膠體的流動(dòng)性及滲透性，才能滿足瓦楞紙板生產(chǎn)工藝的要求。至今已開發(fā)應(yīng)用的淀粉粘合劑的制作方法有：直接加熱法、堿糊法、糊精法、氧化法、司推因赫爾調(diào)制法等多種。由于直接加熱法淀粉粘合劑只適合于手工涂布、堿糊法淀粉粘合劑粘結(jié)力差，現(xiàn)已很少使用，本文將簡述部分糊精制作機(jī)理、氧化淀粉制作機(jī)理、司推因赫爾調(diào)制法淀粉粘合劑制作機(jī)理，并對廣泛應(yīng)用的司推因赫爾調(diào)制法淀粉粘合劑的應(yīng)用作一簡單介紹，以期為進(jìn)一步研究、改進(jìn)包裝粘合工藝、材料提供參考。
氧化淀粉制作機(jī)理
糊精的分子結(jié)構(gòu)與淀粉相同，與紙纖維的親和性不太強(qiáng)，且糊精是細(xì)菌的好飼料，抗腐防霉能力差，而氧化淀粉則表現(xiàn)出膠體與紙纖維良好的親和性及抗腐防霉能力，其制作機(jī)理如下：
淀粉是由α－葡萄糖脫水縮合而成的高分子碳水化合物，其分子鏈未端有一個(gè)甙羥基，其余的則為仲醇基和伯醇基，由于淀粉的分子鏈長，分子量大，少量的甙羥基的作用顯得微不足道，所以沒有葡萄糖分子那樣的還原性，既不能發(fā)生鋃鏡反應(yīng)，也不能使氫氧化銅還原成氧化亞銅。人們制作氧化淀粉通常是在淀粉的乳液中加入適量的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉與淀粉分子中的醇基結(jié)合，破壞了部分氫鏈，使大分子間的作用減弱。同時(shí)在乳液中加入雙氧水(或次氯酸鈉、氧化鈉、高錳酸鉀)強(qiáng)氧化劑，當(dāng)雙氧水溶解于水便會產(chǎn)生氧化性很強(qiáng)的雙氧氫離子H02(或次氯酸根離子CL0-、高錳酸根離子Mn04)，這種氧化性很強(qiáng)的離子便可使淀粉分子未端的甙羥基氧化成羧基，并將伯醇基氧化成醛基，甚至將其進(jìn)一步氧化成羧基，從而大大增強(qiáng)了淀粉分子的活力，使淀粉分子從糖甙鏈位置(即1.4碳位)斷鏈，使淀粉分子鏈變短，分子量變小。斷鏈后新產(chǎn)生的甙羥基將繼續(xù)被氧化成羧基，就這樣淀粉分子的甙羧基被氧化成羧基繼而發(fā)生糖甙鏈斷鏈，出現(xiàn)新的甙羥基，新的甙羥基又被氧化成羧基，這種反應(yīng)不斷進(jìn)行，使淀粉分子鏈越來越短，羧基、醛基不斷增加當(dāng)?shù)矸廴橐褐羞@種羧基、醛基達(dá)到一定濃度后，便對紙纖維有足夠的親和力，并有足夠的抗腐防霉能力。但實(shí)際應(yīng)用又得控制這種羧基、醛基的濃度。濃度過低，抗腐能力差，與紙纖維的親和性不強(qiáng)。濃度過高，就意味著淀粉的長分子鏈被斷成很短的分子鏈，雖然與紙纖維的親和性很強(qiáng)，但由于分子鏈過短，淀粉分子間的相互交織系數(shù)變小，分子間的作用力變小，粘結(jié)成膜的韌性和強(qiáng)度反而下降。所以人們通常要控制淀粉被氧化的程度，所采取的辦的辦法是控制氧化劑投放量、氧化溫度及反應(yīng)時(shí)間。
氧化淀粉就是氧化淀粉分子的官能團(tuán)，改善其與紙纖維的親和性及抗腐防霉能力，在氧化過程中淀粉分子發(fā)生斷鏈現(xiàn)象，分子量變小，故國外也有人將氧化淀粉稱為糊精。所須說明的是，氧化淀粉的官能團(tuán)與淀粉的官能團(tuán)是不同的，而糊精的官能團(tuán)則和淀粉完全相同，故與紙纖維的親和性及抗腐防腐能力是不同的。嚴(yán)格地講，氧化淀粉若稱作氧化糊精倒是比較確切，但鑒于人們傳統(tǒng)習(xí)慣，仍稱其為氧化淀粉為宜。
司推因赫爾法淀粉粘合劑制作機(jī)理及應(yīng)用
堿糊法、糊精法、氧化法淀粉粘合劑的共同缺點(diǎn)是倍水量大，膠體中固體含量低，不適合現(xiàn)代瓦楞紙板生產(chǎn)線高速涂布、瞬時(shí)粘結(jié)、快速烘干的生產(chǎn)工藝要求。司推因赫爾提出調(diào)制方法，提高淀粉濃度，不損壞淀粉鏈長度，又不提高淀粉膠體的粘度，滿足了瓦楞紙板生產(chǎn)線的特殊生產(chǎn)工藝要求，這種方法在各國瓦楞紙板生產(chǎn)線上得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)對司推因赫爾調(diào)制法淀粉粘合劑的制作機(jī)理及應(yīng)用作簡單介紹。
(一)司推因赫爾調(diào)制法淀粉粘合劑的制作機(jī)理
在一個(gè)罐內(nèi)將水、淀粉、氫氧化鈉按一定比例糊化成載體膠，同時(shí)在另一個(gè)罐內(nèi)將淀粉、硼砂、水按一定比例攪拌成主體淀粉液，然后將兩種混合攪拌均勻即可。其制作機(jī)理是：利用少量的淀粉糊化成粘度較大的載體膠，而將大量沒有糊化、沒有粘性，體積小的主體淀粉顆粒吸附并分散于膠體之中既有利于加大淀粉的濃度、降低倍水量，沒有破壞淀粉分子鏈，又沒有提高膠體整體粘度、使得膠體的流動(dòng)性，滲透性、粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到良好的綜合效果。氫氧化鈉可以調(diào)節(jié)和控制淀粉粘合劑的糊化溫度并改善淀粉的親水性，硼砂則可絡(luò)合淀粉分子的甙羥基和伯醇基，增強(qiáng)粘合劑初粘性和結(jié)膜韌性。在生產(chǎn)過程中，具有良好流動(dòng)性的膠體被涂布在瓦楞楞峰上，與面紙和夾芯紙貼合后被加熱到糊化溫度以上，主體淀粉迅速吸收周圍的水份而糊化，產(chǎn)生極高的粘性。特別是滲透到紙纖維縫隙中的體積細(xì)小的主體淀粉顆粒，受熱后從紙纖維縫隙中糊化并與外圍的淀粉分子、紙纖維、硼氧中心離子一道共同交織形成不同一般填充式的粘結(jié)層，隨著熱量的迅速增加，水份很快蒸發(fā)到大氣中，或向紙纖維內(nèi)擴(kuò)散，淀粉膠體干燥成為水份較少的韌性很強(qiáng)的粘結(jié)膜，于是瓦楞紙與面紙或夾芯紙便被牢固地粘連在一起而構(gòu)成瓦楞紙板。
(二)司推因赫爾調(diào)制法淀粉粘合劑應(yīng)用舉例
司推因赫爾調(diào)制法淀粉粘合劑的種類很多，但按制作溫度不同可分為熱制法和冷制法兩種，另外，株洲外貿(mào)包裝廠研制出了一個(gè)Y型耐水增強(qiáng)添加劑，在粘合劑中加入這種耐水增強(qiáng)添加劑，制成了耐水膠，使瓦楞紙板具有較好的耐水性和機(jī)械強(qiáng)度，現(xiàn)各介紹一例。
1．熱制法應(yīng)用舉例
（1）載體膠制作
A．將432L水加熱至62℃，注入載體罐內(nèi)；
B．將62.5kg淀粉倒入載體罐內(nèi)攪拌成淀粉乳；
C．向載體罐內(nèi)加入20％的氫氧化鈉溶液62.5kg，攪拌15分鐘，至膠體呈淡黃色；
D．再向載體罐內(nèi)注入1.78L水?dāng)嚢?分鐘稀釋。
②主體乳制作
A．將1327L水加熱至32℃，注入主體罐內(nèi)。
B．將硼砂9.5kg加入主體罐內(nèi)。 C．將400kg淀粉加入主體罐內(nèi)攪拌15分鐘。
③混合調(diào)制
將載體膠用15分鐘注入主體罐內(nèi)，并攪拌30分鐘即成為成品膠。
2．冷制法應(yīng)有舉例
①載體膠制作
A．向載體罐內(nèi)加入320kg水；
B．向載體罐內(nèi)加入30kg淀粉，攪拌成乳液；
C．向載體缸內(nèi)加入20％的氫氧化鈉溶液24.5kg，攪拌15分鐘，至膠體呈淡黃色。
②主體乳制作
A)向主體罐內(nèi)注入420kg水；
B)向主體罐內(nèi)加入150kg淀粉攪拌成乳液；
C)向主體罐內(nèi)加入3.7kg硼砂(10水硼砂)攪拌5分鐘。
③混合調(diào)制
將載體膠用5分注入到主體罐內(nèi)，攪拌25分鐘即成為成品膠。
3．耐水膠應(yīng)用舉例
①載體膠制作
A．向載體罐內(nèi)加入水350kg；
B．向載體罐內(nèi)加入淀粉25kg，攪拌成乳液；
C．向載體罐內(nèi)加入30％氫氧化鈉15kg攪拌15分鐘至膠體呈淡黃色。
②主體乳制作
A．向主體罐內(nèi)加入水350kg；
B．向主體罐內(nèi)加入硼砂(10水硼砂)3kg；
C．向主體罐內(nèi)加入淀粉150kg，攪拌成乳液；
D．向主體罐內(nèi)加入Y型添加劑1.8L，攪拌2分鐘使其分散均勻。
③混合制作
將載體膠用5分鐘注入主體罐，攪拌30分鐘即為成品膠。
需要特別指出的是：淀粉粘合劑的制作方法很多，適合于各種材料、生產(chǎn)工藝條件的粘合劑配方并不是一成不變的，限于篇幅，本文只作簡單介紹。
自動(dòng)化紙板生產(chǎn)線(或單面機(jī))淀粉膠粘劑制作的技術(shù)訣竅。
目前，國內(nèi)外自動(dòng)化紙板生產(chǎn)線(或單面機(jī))所用膠粘劑，俗稱“生膠”。所謂“生膠”是指在室溫下無粘合力、靠紙張上的高溫將其加熱變成熟膠，才有粘合力。其制作方法主要用淀粉(以玉米淀粉為主，也有用木薯淀粉、小麥淀粉等其他淀粉)，按二步法制成膠粘劑。這類純淀粉膠粘劑的缺點(diǎn)是：所生產(chǎn)的紙板強(qiáng)度硬度不高，防潮性能較差，不耐水。
自動(dòng)化紙板生產(chǎn)線(或單面機(jī))膠粘劑的最佳粘度應(yīng)控制在45—95秒(涂4杯測量)之間，當(dāng)然30—300秒之間也能使用，實(shí)際上各廠家使用習(xí)慣五花八門，配方不同，所用膠的粘度相差很大，最小的粘度在30秒左右，最大的在300秒左右。為什么說最佳粘度在45—95秒之間呢?這是因?yàn)椋赫扯冗^小，膠輥帶不上膠，雙面復(fù)合時(shí)，滲透過快；粘度過大，流動(dòng)性差，涂膠不勻，滲透能力不強(qiáng)，這兩種情況都會造成粘合不好。因此在實(shí)際使用中，應(yīng)控制膠的粘度在合適的粘度范圍內(nèi)。
那么怎樣調(diào)整膠的粘度大小呢?首先應(yīng)了解影響膠的粘度大小的重要因素是什么，且又是怎樣影響的。其影響因素和影響情況如下：
一、載體淀粉(或膠粉)多，粘度大；載體淀粉(或膠粉)少，用量少，粘度小。
二、加入的總水多，粘度?。豢偹?，粘度大。
三、硼砂用量多，粘度大；用量少，粘度小。
四、制膠時(shí)，攪拌時(shí)間越長，粘度越??；攪拌時(shí)間越短，粘度越大。另外，攪拌時(shí)間不變的情況下，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速越快，粘度越小。
五、燒堿用量在總淀粉的3.5％以下對膠的粘度影響不大，若過多，膠的粘度極大，結(jié)成一團(tuán)，無法使用。
六、淀粉自身粘度大小也不同。淀粉中含有支鏈和直鏈淀粉，支鏈淀粉多，粘度大；支鏈淀粉少，粘度小。不同產(chǎn)地和不同品種的玉米，含支鏈淀粉不同所加工成的淀粉，粘度有大有小。
通常，對一個(gè)企業(yè)來說，其所用制膠的設(shè)備一定、攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速一定，因受生產(chǎn)線的條件所限，所用膠的水份基本不變，即總水加入量不變，硼砂的用量也不變，這樣，在實(shí)際制膠過程中，只需要增加或減少載體淀粉的用量，掌握合適的攪拌時(shí)間，就可以任意調(diào)整膠的粘度大小處在最佳粘度范圍內(nèi)。若淀粉的自身的粘度大小有變化時(shí)，也只需適當(dāng)增加或減少載體淀粉的用量，就可以保持膠的粘度大小基本不變。
人們談到膠的粘度大小時(shí)容易和粘合好壞混為一談。膠的粘度大小和粘合好壞是兩回事，粘度和粘合是完全不同的兩個(gè)概念。就紙板生產(chǎn)線膠粘劑來說，在較大的粘度范圍內(nèi)，膠的粘度大小基本上不影響粘合強(qiáng)度，決不是膠的粘度越大，粘合強(qiáng)度越高，相反倒是流動(dòng)性好，滲透性好，即粘度偏小的膠在高速自動(dòng)化生產(chǎn)線中使用，粘合效果更佳。
不同的紙對膠的粘度大小要求不同，紙張粗糙，易滲透，應(yīng)用粘度稍大的膠；紙張細(xì)密，應(yīng)用粘度較小的膠。特別是進(jìn)口“?？垺?，應(yīng)用滲透性高的膠。
在不同季節(jié)，氣溫、濕度不同，對于膠的要求不同。如高溫干燥時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加水的用量：低溫潮濕時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少水的用量。水的用量一變，對應(yīng)的載體淀粉的用量應(yīng)作適當(dāng)?shù)脑黾?。保持膠的粘度大小基本不變。這里所說膠的粘度基本不變，決不是指制膠的配方不變，相反地制膠配方應(yīng)根據(jù)紙張、季節(jié)的不同和淀粉自身粘度大小不同等等因素變化，隨時(shí)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，但不宜作大的調(diào)整。絕對不改變配方反而并非科學(xué)。不同批次的淀粉，其粘度大小有可能不同，必要時(shí)也應(yīng)調(diào)整配方，只需增、減載體淀粉的量。
總之，制膠人員應(yīng)搞清制膠原理根據(jù)實(shí)際需要，靈活掌握，靈活運(yùn)用，可任意調(diào)整膠的粘度大小，滿足紙板生產(chǎn)的實(shí)際需要。
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