元明粉在纸张表面施胶的运用

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本文作者：田中粟李翠作者单位：中冶纸业银河有限公司

目前，市场上出现了一种用于替代造纸表面施胶淀粉的改性元明粉，其主要成分为Na2SO4，并采用甲壳素等有机助剂对其进行改性，使其能部分替代玉米淀粉用于表面施胶[1,2]。本文主要介绍了改性元明粉在我公司文化纸表面施胶中的应用情况。

1实验

1.1原料及药品

玉米淀粉，水分12%；改性元明粉D188；α-淀粉酶Aquazym240L。

1.2实验设备及仪器

磁力加热搅拌器、电热恒温水浴锅、NDJ-5S旋转黏度计。

1.3实验方法

称取计算好的淀粉、淀粉酶及改性元明粉，置于1000mL的烧杯中，将烧杯放在CJJ78-1磁力加热搅拌器上，开动搅拌，边搅拌边加水；将搅拌均匀的悬浊液移到水浴锅中进行加热，升温至70℃时保温20min，保温结束后继续升温至95℃，保温30min，糊化完毕[3]。

1.4检测方法

使用NDJ-5S旋转黏度计检测淀粉胶液黏度，检测温度为65℃。

1.5结果与分析

由表1可知，随着改性元明粉替代比例的增大，胶液黏度呈上升趋势，且胶液出现分层现象。在替代比例一定的情况下，淀粉酶用量增加会使得胶液黏度降低。综合来看，适宜的改性元明粉替代比例为10%~15%，淀粉酶用量为275~300mg•kg-1。

2中试

2.1表面胶的制备

向淀粉反应罐中加入一定量的水、玉米淀粉和改性元明粉，开动搅拌；加入一定量的淀粉酶，搅拌均匀；通汽升温至68~72℃时保温20min，二次升温至95~98℃，保温10min，加水稀释至刻度，待胶液温度降到70℃时加入表面增强剂SIZE800（试验前后SIZE800的吨纸用量不变），搅拌均匀后送纸机使用。

2.2改性元明粉使用前后施胶液的指标

在胶液浓度稳定的情况下，为保证胶液黏度与试验前一致，随着改性元明粉替代比例的增加，淀粉酶吨纸用量有所增加。改性元明粉使用前后胶液指标见表2。

2.3添加改性元明粉对成纸指标的影响

2.3.1对成纸灰分的影响

采用改性元明粉部分替代玉米淀粉进行表面施胶时，应保证成纸实际灰分在工艺指标范围内，即保证碳酸钙加填量与未替代时一致，此处特别强调炉烧灰分(由改性元明粉引起的假灰分)是因为采用改性元明粉后直烧灰分和炉烧灰分无相关性。成纸实际灰分含量计算如下所示：以定量68g•m-2为例，测得成纸施胶量为4.6g•m-2，当改性元明粉替代比例为10%时，改性元明粉所占假灰分含量为：4.6×10%÷68×100%=0.67%，即成纸的炉烧灰分应该在原有炉烧灰分的基础上增加0.67个百分点。

2.3.2改性元明粉使用前后成纸指标对比

使用改性元明粉的成纸灰分为(16.5±1)%，未采用改性元明粉成纸灰分为(16±1)%，实际生产时通过控制碳酸钙流量稳定一致来实现。由表3可知，改性元明粉使用前后成纸灰分均控制在指标范围内；同时，由表3看出，试验前后成纸各主要物理指标相当。

2.4经济效益分析

试验前吨纸淀粉用量按95kg计，默认试验前后吨纸挂胶量相同，则当改性元明粉替代比例为15%时，吨纸施胶成本节省17.1元（见表4）。

3改性元明粉使用注意事项

3.1由于改性元明粉在空气中易吸潮结块，因此不宜存放在潮湿的地方。

3.2改性元明粉替代比例较高时，成纸有发脆的倾向，正常使用时替代比例应控制在15%以内。

3.3为达到使用改性元明粉节约成本的目的，必须严格控制成纸的实际灰分。由于改性元明粉所占假灰分与替代比例及成纸定量有关，因此，后续使用时应根据替代比例及成纸定量调整成纸灰分指标。

3.4改性元明粉采用与玉米淀粉一同加入，因此，改性元明粉pH不能过高（建议<8），否则会导致淀粉酶失去活性。

4结论

4.1采用改性元明粉部分替代玉米淀粉后，施胶液稳定性良好，胶液黏度稍有增加；在保证成纸实际灰分与试验前一致的情况下，成纸各主要物理指标与试验前相当。

4.2当改性元明粉替代比例为15%时，吨纸施胶成本节省17.1元。