淀粉胶粘剂的生产方法

一哥(东方)

淀粉胶粘剂是近年来采用较多的一种瓦楞纸箱生产用胶粘剂,主要原料是玉米淀粉或木薯淀粉。由于生产淀粉胶粘剂原料来源广、价格低、粘接性能较好,所以,目前世界上大多数瓦楞纸厂都用它制作胶粘剂。生产淀粉胶粘剂的方法有多种,且各有其特点,下面就对生产淀粉胶粘剂的各种方法加以介绍。
1淀粉胶粘剂生产方法
1.1碱糊法
它是将水与淀粉、稀碱混合,升温到40℃,连续搅拌即成。该方法工艺简单,所用原材料少,但是因淀粉的功能基没有变化,粘合力不理想,故很少采用。
1.2糊精法
此方法是将淀粉直接焙烧(190～230℃),或在少量盐酸、硝酸存在下于110～140℃焙烧,或经过微生物发酵而成。它制成的胶粘剂流动性能好,ｐＨ值接近中性,腐蚀性小,但它不能使淀粉的功能基发生变化,粘结力和防腐防霉能力差,不能贮存,工艺较复杂,终点难以控制,相对分子质量大小波动大,质量不稳定。所以,目前应用也比较少。
1.3主体—载体法
它是将少量氧化淀粉加氢氧化纳,糊化后的稀糊物为载体,再将未糊化的淀粉或氧化淀粉作为主体混合在一起,靠上胶后的突然高温将生淀粉或氧化淀粉爆裂而糊化。该方法生产的瓦楞纸质量好较好,但仅适宜高速连续机生产。
1.4氧化淀粉法
它是利用氧化剂将淀粉氧化,使原来淀粉的葡萄糖单元6位碳上的羟甲基变为醛基和羧基,这种功能基的变化既增加了淀粉与纸纤维的粘结力,又提高了它的防腐防霉能力。同时氧化又可使淀粉的长分子链变成短分子链,使制得的胶粘剂流动性提高,便于在机上涂布,根据氧化时采用的工艺方法不同,又可分为热制法和冷制法两种。(正常生产的氧化淀粉)
1.4.1热制法
氧化剂通常是过氧化氢、次氯酸钠,反应在60℃左右进行,反应时间为2ｈ。该法生产的胶粘剂粘结力和防霉能力都较好,但是该法是在60℃热制的,必须热制热用,不能贮存运输,要随制随用,这无疑给生产带来了麻烦。（随产随用）
1.4.2冷制法
即在常温制造常温使用,制造温度与使用温度一致,粘度稳定,并且该法是冷法生制再加上醛基的存在,不易发霉、腐烂,可长期贮存运输。虽然冷制法生产胶粘剂的优点很多,但是,在低温下实现氧化反应是一个不利因素,所以,要使氧化反应顺利进行必须选择合适的催化剂。生产实践证明,采用冷法生产氧化淀粉最适宜的催化剂是硫酸镍。
2淀粉胶粘剂生产新方法
上述介绍了几种淀粉胶粘剂的生产方法,虽然采用上述生产方法生产的胶粘剂在生产中应用的比较普遍,但是这些胶粘剂也存在一定的不足。如采用过氧化氢、次氯酸钠为催化剂氧化程度不易控制、成品的质量不够稳定,干燥速度较慢,耐水性差等等。随着科学技术的不断发展,目前,科研人员已经研究出了许多生产淀粉胶粘剂的新方法,下面分别加以介绍。
2.1改进主体—载体法
采用通常的主体—载体方法生产的淀粉胶粘剂粘合纸板后再浸在水中,大约20ｍｉｎ瓦楞纸与地面纸就分离,纸板便破坏,这种纸板很不适合制特殊要求的纸箱,如包装蔬菜、水果食品类所使用的纸箱,经常与水接触,并放在冰库储存或冷藏车内运输,因此,要提高纸箱的使用寿命,必须要提高胶粘剂的耐水性。改进的主体—载体法是在淀粉胶粘剂中加入一定量的脲醛,即生产出的是脲醛—淀粉胶粘剂。在加入脲醛之前必须先用盐酸中和,使ｐＨ值达到91～92,然后加入1%～2%的脲醛,采用这种方法生产的淀粉胶粘剂其粘度明显增大,对于提高纸板的抗水性有一定的效果,如利用日本生产的瓦楞纸做成的纸板浸水后2ｈ以上仍不分离,合乎生产的要求。
2.2高锰酸钾法
通常的氧化淀粉是以过氧化氢、次氯酸钠为氧化剂与淀粉作用而制得胶粘剂,但是其具有氧化程度不易控制、成品的质量不稳定的缺点,而使用高锰酸钾、过氧化氢为氧化剂,可通过高锰酸钾的自身显色控制反应程度,而且制得的产品质量优于前者。酸性高锰酸钾使淀粉中部分还原醇基被氧化为羧基、醛基及酮基,这种氧化降解深度可以通过氧化剂的加入来控制,从而制得一定深度的氧化淀粉,再加入氢氧化钠使之与淀粉中未氧化的醇基结合,发生溶胀糊化具有胶粘性,最后加入络合剂硼砂,使成品具有交联增粘作用,利于加速粘合,锰离子与氢氧化钠作用可生成一种胶体固化膜,可提高胶粘剂的抗水性。
2.3固体胶粘剂
生产法这种胶粘剂是以变化淀粉(氧化淀粉16%～21%)、氢氧化钠(13%)和硼砂(04%)为主要原料混合而成。其中氧化淀粉的制取可采用以次氯酸钠、过氧化氢为氧化剂的方法。在具体使用时,可根据不同的用途,按配方称好各种组分,分取不同的水量(一般用量在76%～81%),分别将氢氧化钠、硼砂配成一定浓度的溶液,并将氧化淀粉调成浆液,徐徐加入氢氧化钠溶液,搅拌2ｍｉｎ后静置,待浆液完全糊化后,加入硼砂溶液,并用剩余的水稀释至合适的稠度,搅拌均匀,略加静置即成所需的胶粘剂。这种胶粘剂的最大优点是运输费用非常低,且易于包装贮存,较液体胶粘剂有许多的先进性。
2.4α—淀粉酶的应用
通常的淀粉胶粘剂固体含量较低,在使用时使纸板干燥时间延长,从而导致生产效率降低,生产条件控制不好,有时不会引起淀粉胶粘剂在贮存期失效。为了增大淀粉胶粘剂的固体含量,最简单的方法就是用α—淀粉酶将淀粉长链分子水解为短链分子,使淀粉的粘度控制在一定的范围以适应纸箱行业的需要。研究结果发现,用从枯草杆菌中所获得的α—淀粉酶水解淀粉的最佳温度为90℃,反应的ｐＨ值为60～62,反应结束后,用ＥＤＴＡ在100℃以上结束反应最为有效,它可以将残余酶活力降至最低,从而抑制胶粘剂在贮存过程中的粘度降低。
2.5高分散性淀粉胶粘剂生产法
这种淀粉胶粘剂是采用酶解—复合变性方法制得的一种新型淀粉胶粘剂,可用于纸箱、木材、金属包装物的外表面彩色水性涂料的配制,是阿拉伯胶及桃胶的理想替代品。其生产大致工艺是,先将淀粉以水调成25%左右的粉浆,调整粉浆的ｐＨ值为60～65,加入液化淀粉酶,加热后在90～92℃保温液化15～60ｍｉｎ,所得液化液冷却后进行变性处理,然后经过脱色、过滤、去杂、浓缩,再添加分散剂、润滑剂、消泡剂、杀菌剂等,调和均匀即得浅棕褐色不透明的粘稠液体。涂布对比试验证明,这种淀粉胶粘合剂对于各种颜料来讲,效果均较好,可以作为阿拉伯胶和桃胶的替代品。
另外液体淀粉胶粘剂可以经过干燥、粉碎而成为固体细粉,便于保存和运输,并且有利于克服液体产品粘度逐渐增大的弊病,具有广阔的应用前景。
3 结语
上述主要介绍了淀粉胶粘剂生产的一般方法和新方法,可以看出,生产淀粉胶粘剂的新方法和一般方法相比具有明显的优点,是未来淀粉胶粘剂的发展方向,将其加以应用和推广对我国包装行业的发展具有重要的意义。