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本發(fā)明涉及一種制造淀粉粘合劑的深加工制備新工藝、在紙品包裝的制造中。目前我國絕大多數(shù)生產(chǎn)廠仍然采用泡化堿（水玻璃）作粘合劑，由于泡化堿堿性大、易吸潮、容易引起包裝紙箱泛“白霜”，變形破損，剝落等因而使大量商品損壞、變質(zhì)，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。國外早已推廣使用植物淀粉膠，淀粉是一種價格低、原料來源豐富、無毒的水溶性化合物，常用玉米淀粉、紅薯淀粉、土豆淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉、馬鈴薯淀粉等等作為粘合紙盒、酒盒、文件袋、材料袋等的材料?，F(xiàn)在我國大中型出口定點(diǎn)紙箱廠亦都自行生產(chǎn)與應(yīng)用玉米淀粉膠。由于分散生產(chǎn)工藝控制困難，并且制造該粘合劑是以玉米為原料，氧化劑采用過氧化氫、次氯酸鈉、高氯酸等?！　∮衩椎矸蹌┱澈蟿┑娜秉c(diǎn)：①主要質(zhì)量問題是貯存期短，質(zhì)量不穩(wěn)定，容易腐敗變質(zhì)、發(fā)霉。②玉米淀粉膠易被鼠咬、蟲蛀。③淀粉膠的粘結(jié)強(qiáng)度不高，紙箱時有開膠現(xiàn)象發(fā)生;含水率高，使紙箱干燥速度慢；黏稠度穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生凝膠現(xiàn)象。④該工藝要消耗大量糧食，并且耗能大，反應(yīng)程度難以控制。 　　為克服泡化堿和玉米膠的上述問題，本發(fā)明的任務(wù)是采用植物淀粉木薯一種可再生性天然高分子化合物，具有良好的粘結(jié)性和成膜特性，一種新工藝制造一種性能優(yōu)良的高強(qiáng)度快干型淀粉粘合劑?！　∧臼淼矸壅澈蟿┑膬?yōu)點(diǎn)：①原材料便宜來源廣泛，②天然植物制劑環(huán)境污染少，③無毒副作用，④制膠加工方便快捷，該工藝簡單、操作方便、產(chǎn)品干燥速度快、防潮性能好、性能穩(wěn)定。并且根據(jù)生產(chǎn)需要可隨時用冷水調(diào)制出性能優(yōu)良的紙品包裝用粘合劑，是一種較理想粘接劑新型材料。　　隨著紙箱工業(yè)的發(fā)展，紙箱用的粘合劑——泡化堿已逐步退出市場。一、工藝原理：　　木薯淀粉是一種多糖類的大分子化合物，其分子式為（C6H10O5）n.一般狀況下，由于淀粉中羥基間有極強(qiáng)的氫鍵作用。所以它不溶于水，在加熱或強(qiáng)堿作用下，淀粉鏈分子間氫鍵受破壞，淀粉分子得以運(yùn)動，呈現(xiàn)出一定的親水性，而變成半透明的膠狀物。但由于淀粉分子很大，分子運(yùn)動受到很大限制。因而流動性很差，為此，對淀粉進(jìn)行一定程度的氧化降解，使大分子鏈發(fā)生一定程度的斷裂，并使羧基的—CH2OH氧化成—CHO和—COOH。從而增加了淀粉的抗腐性和親水性，在堿性下呈現(xiàn)很好的流動性，易上機(jī)裱膠，通常所使用的氧化劑是H2O2、HCLO。但它們的氧化程度較難控制。生產(chǎn)出來的淀粉粘合劑性能不穩(wěn)定。為此，我們選用較為溫和的氧化劑，在酸催化下，紫色高錳酸鉀對淀粉進(jìn)行氧化完畢時便轉(zhuǎn)為白色。二、工藝流程：　　本工藝采用兩步法，即氧化淀粉的制取和糊化 三、原料配方：　?。ㄒ唬?、一噸粉劑原料配比：　　淀粉[（C6H10O5）n] 580　　氧化劑[KMnO4] 4.6　　催化劑[H2SO4] 20　　糊化劑[NaOH] 49　　填充料 360　　交聯(lián)劑[Na2B4O7、10H2O] 17　　（二）、一噸涂體糊劑原料配比：　　淀粉[（C6H10O5）n] 160　　填充劑 110　　氧化劑[KMnO4] 1.3　　催化劑[H2SO4] 6.2　　硼砂交聯(lián)劑[Na2B4O7、10H2O] 4.2　　糊化劑[NaOH] 14　　水[H2O] 712四、原料配方設(shè)計：1、 木薯淀粉　　淀粉是主要的膠粘物質(zhì)，顏色為白色無雜質(zhì)，細(xì)度要求100目，粘度太大，包裹在里面的分子不反應(yīng)，使膠粘劑變稠，蛋白質(zhì)含量高低，對膠粘劑質(zhì)量有較大影響。淀粉是粘合劑的成膜物質(zhì)。淀粉量越大，成膜越快，即干燥越快。2、 氧化劑　　高錳酸鉀在酸性條件下有很強(qiáng)的氧化性，有別于直接觀察反應(yīng)的進(jìn)行程度，使用前必需進(jìn)行溶解、酸化、通過控制高錳酸鉀的量來控制膠粘劑的稀稠度即粘度。KMnO4加入量大則對粘合劑稀稠有很大影響，用量越大越稀，影響粘合力，用量越少，就越稠，上機(jī)難裱。為此，控制KMnO4的量很關(guān)鍵。3、 催化劑　　硫酸（H2SO4）是KMnO4氧化的催化劑，加入量越大，反應(yīng)越快，但加入量太大，反應(yīng)太劇烈，粘合劑變稀，所以，控制一定濃度，使用時，必須把濃硫酸用水稀釋到一定濃度，用它來溶解KMnO4。4、 填充劑　　填充劑選用鈉基型高嶺土，經(jīng)粉碎過篩為200目。它能降低粘合劑水份和干燥時間，又起抗?jié)B作用，同時由于具有多孔結(jié)構(gòu)活性物質(zhì)，能夠吸收氧氣和水份，起氣干作用，使膠粘劑干燥速度加快，并增加膠粘劑的粘合力，但加的量不要太多，太多會影響粘合力，太少作用不大。5、 交聯(lián)劑　　硼砂 [Na2B4O7°0H2O]溶解在水中，分解為以硼氧為中心的離子，與充分溶解后的氧化淀粉的羥基、醛基結(jié)合為配合體，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多核絡(luò)合物。具有交聯(lián)增稠，提高粘接力，使淀粉粘合劑粘度和表面張力增加，內(nèi)聚力和穩(wěn)定性改進(jìn)，并使其粘接力和抗水性提高。硼砂用量多少直接影響淀粉粘合劑的粘接力，但用量過多會使粘合劑變?yōu)橄鹌钍フ持?，過少則使粘合劑過稀易于滲到紙質(zhì)內(nèi)。6、 糊化劑　　燒堿能使淀粉分子分離，使粘液增加粘度并使其具有一定流動性，但是含量過高使粘度下降、PH值上升。燒堿量需要控制，太多容易使淀粉糖化，干燥速度慢，則粘合劑堿性過大，變稀且對紙有損壞、變黃，太少，糊化不完全，使粘合力變小，燒堿加入時一般需加水稀釋到10%溶液。五、生產(chǎn)操作過程（生產(chǎn)一噸粘合劑為例）　?。ㄒ唬?、液劑加工方法：　　1、在一只1000升的反應(yīng)缸中加入200kg公斤左右的水，然后，一邊攪拌一邊往池缸中加入150kg淀粉，攪拌均勻的乳白粉槳，并使淀粉粒很好地散成淀粉乳。　　2、稱取1.3kg的氧化劑KMNO4，用10kg的水溶解冷卻后，倒入24kg的27%的硫酸（27%的硫酸配制），待濃硫酸溫度控制在35ºC左右再慢慢沿著攪拌倒入?！　?、把酸化的高錳酸鉀溶液倒入淀粉液中，快速攪拌10分鐘，然后觀察乳液由深咖啡色逐步變淡，最后變?yōu)榧儼咨礊榉磻?yīng)終點(diǎn)。時間約1.5小時?！　?、反應(yīng)完畢后，加水洗滌待淀粉沉淀后把上層水排去，反復(fù)洗滌數(shù)次，至溶液PH值約5左右?！　?、補(bǔ)充足一定量水，然后，邊攪拌邊加入120kg左右的填充劑，攪拌均勻?！　?、用100kg水用來稀釋13kg糊化劑，完全溶解后邊攪拌邊倒入淀粉液中，攪拌約10分鐘停止攪拌（如果攪拌困難時，補(bǔ)加些水），糊化完畢?！　?、稱取4.5kg硼砂溶解于36kg水中，溶解后，加入反應(yīng)缸中，并攪拌5分鐘。　　8、視粘合劑的稀稠補(bǔ)加水到合適即可。婆美計在28Be為宜?！　。ǘ⒎蹌┘庸し椒ǎ骸　?、氧化淀粉經(jīng)反復(fù)兩次清洗后，進(jìn)行脫水的干燥，將氧化淀粉乳送入離心機(jī)脫水，脫水后的粉合水份約為35%。然后用真空泵或氣流干燥，控制干燥溫度在70ºC左右，在干燥過程中可適當(dāng)加入部分干料，以防止干燥開始時物料水分過大而造成局部糊化，含水份12-14%為宜?！　?、把經(jīng)過烘干的氧化淀粉經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，過100目篩。然后把填充劑、交聯(lián)劑按比例配方通過拌料機(jī)混合均勻，包裝即得成品。　?。ㄈ?、粉劑使用方法：　　將一袋粉劑倒入約有25kg的100升缸中或100kg裝的塑料桶。按比例稱取燒堿進(jìn)行溶解，然后邊攪拌邊倒入缸中，均勻后靜置10分鐘，讓它充分糊化，加水到合適攪拌均勻即可?！　±荷a(chǎn)一噸液劑，稱取270kg干粉（其中150kg氧化淀粉120kg填充劑和4.5kg硼砂）用570kg的水溶解，攪拌均勻。然后，用13kg的燒堿溶于120kg水中，完全溶解后邊攪拌邊加入淀粉液中，攪拌10分鐘，靜置10分鐘即可。六、工藝特點(diǎn)：　　1、稀硫酸的配制：按H2SO4:H2O=1：2.7來配。例如：生產(chǎn)壹噸粘合劑需6kg硫酸，則需用水為6*2.7=16.2kg來稀釋。配制時，注意必須把濃硫酸引攪拌棒倒入水中，并不斷攪拌，硫酸溶于水時，放出大量熱量，因此要等溶液冷卻后再加入氧化劑?！　∽⒁猓汗I(yè)用硫酸濃度為98%（對人有腐蝕作用，注意安全）2、 10%燒堿溶液配制：　　如果燒堿是固何，則按堿：水=1：9來配。如：生產(chǎn)壹噸粘合劑需13kg固堿，則需水為13*9=117kg.3、 反應(yīng)速度的控制：　　（1）、硫酸的量：所用硫酸的量越大，反應(yīng)速度越快?！　。?）、攪拌：攪拌越多，反應(yīng)速度越快。4、影響粘合劑稀稠的因素：　?。?）淀粉的量：淀粉量越大，粘合劑越稠，干燥速度越快?！　。?）氧化劑的量越大，粘合劑越稀，反之，粘合劑越稠?！　±褐迫∫紘嵳澈蟿?，出現(xiàn)稀的現(xiàn)象，有三種方法可彌補(bǔ)：　?、僭黾拥矸?0-15kg 　?、陴B(yǎng)活氧化劑的量。　?、墼跓龎A糊前加5kg左右的生淀粉。　　如果出現(xiàn)稠的現(xiàn)象：不增加水，只能在下一次反應(yīng)時多加點(diǎn)氧化劑?！　?、 加填充劑時，填充劑的細(xì)度最好在100目以上，加入填充劑后，一定要攪拌成均勻的乳槳，如存在凝塊，糊化后會影響粘合劑的質(zhì)量?！　?、 氧化結(jié)束后，用水清洗一至二次（最好是二、三次）是必要的，主要是降低它的PH值，以保證質(zhì)量的穩(wěn)定性。　　7、 粘合劑過稀時，成膜慢，干燥也慢，粘合劑過稠時，流動性差，不利使用。因此控制好稀稠度很重要。　　8、 送樣時，最好找天氣好些，要求紙箱廠上膠時施膠薄些（比泡化堿少30%左右）　　9、 加燒堿和硼砂時，攪拌久些?！　?0、 關(guān)于先用原料要求：　?、?選購一級淀粉，其灰份0.1%以下。②淀粉含蛋白質(zhì)嚴(yán)格控制在0.5%以下。③含水份12-14%。④細(xì)度為100目。⑤酸度為20CC/100克⑥顏色應(yīng)潔白。⑦灰鏈淀粉含量在17-22%左右。七、制成產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)為：　　1、 產(chǎn)品外觀：呈乳白，淺棕或米黃色乳膠液體?！　?、 比重: 1.0-1.20左右?！　?、 不揮物含量： 25-28%　　4、 堿含量： 7.5-11%　　5、 粘度： 100-150厚薄　　6、 婆美度： 24-28Be左右　　7、 粘著力： 1分鐘初粘，5-10分鐘全粘?！　?、 干燥時間： 在瓦楞紙板裱膠后在自然所溫下2-4小時即可送入下道式序加工為準(zhǔn)。　　9、 施膠量: 80-100g/m2　　可見，使用淀粉粘合材料代替聚乙烯醇或聚醋酸乙烯（白乳膠）等有機(jī)膠粘劑，由于粘合劑的費(fèi)用大幅度下降可降低包裝盒的生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的市場競爭能力。結(jié) 語 　　淀粉在包裝業(yè)的使用，大大減少了不可降解材料在包裝業(yè)的應(yīng)用，在一定的程度上緩解了生態(tài)環(huán)境的壓力，節(jié)約了資源，減少了環(huán)境的污染，在包裝業(yè)上具有重大意義。但我國目前淀粉在包裝業(yè)上還存在問題，如產(chǎn)品不太穩(wěn)定，應(yīng)用范圍不廣泛。淀粉在特種包裝上的技術(shù)與國外還存在一定差距，因而加強(qiáng)淀粉的研究特別是多功能淀粉粘合材料的研究尤為重要。隨著包裝行業(yè)的發(fā)展，對膠粘劑的需求必將增大，因此粘合劑的類型會不斷變化，性能會不斷提高，而且會朝著經(jīng)濟(jì)性的環(huán)保粘合劑發(fā)展，淀粉在包裝業(yè)上具有廣闊的發(fā)展前景?！　　　　　∽髡?中國管理科學(xué)研究院綜合所化工研究室主任、客座研究員：龔經(jīng)強(qiáng)