CN101643633A - 一种以马铃薯渣为原料制备瓦楞纸板用粘合剂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种以马铃薯渣为原料制备瓦楞纸板用粘合剂的方法，属于胶粘剂制备技术领域。本发明以工业上生产马铃薯淀粉的废弃物马铃薯渣为主要原料，通过胶体磨湿法超微粉碎和高压蒸汽处理物理改性手段，结合氧化变性处理，然后添加一系列的助剂，最终得到一种性能优良、成本低廉的瓦楞纸板用粘合剂。本发明制备的瓦楞纸板用粘合剂的主要粘接性能均与淀粉基粘合剂相近，符合瓦楞纸板生产的要求，可广泛应用于瓦楞纸板的生产、粘接等方面，且由于本发明以废弃物马铃薯渣为主要原料，不仅显著降低了生产成本，还有效地减少了对环境的污染。
Description
技术领域
一种以马铃薯渣为原料制备瓦楞纸板用粘合剂的方法，属于胶粘剂制备技术领域。
背景技术
瓦楞纸板作为一种重要的材料其性能优良，具有轻便、牢固、便于装卸运输等特点，被广泛运用于家用电器、纺织品、食品等运输包装。瓦楞纸板生产用粘合剂是用于粘合纸芯和面纸所用的粘合剂并对其性能有一定的决定作用。
我国纸箱行业中最早使用的粘合剂是NaSiO3(又称水玻璃、泡花碱)。虽然使用它结膜快、价格低，但是用它粘合的纸箱碱性大，容易吸潮开层，具有腐蚀性，使包装的商品受到损坏，还会对环境造成污染。
我国目前主要使用的瓦楞纸板用粘合剂为以淀粉为原料的淀粉基粘合剂，虽然淀粉粘合剂有来源广、资源丰富、价格低、无毒无污染等优点，不过由于淀粉价格上涨，淀粉粘合剂的生产成本也越来越高，现已有人着手研究利用更为廉价的原料或工业生产过程中的废料来替代淀粉生产粘合剂，以达到减少生产成本，提高企业经济效益的目的。
马铃薯渣是在马铃薯淀粉生产过程中产生的副产物，其成分主要是水、细胞碎片和残余淀粉颗粒，不易储存与运输，腐败变质后产生恶臭，造成污染。通常将生产中产生的马铃薯渣作为饲料或废渣掩埋处理，利用程度很低并造成土壤和地下水污染。
本发明将工业生产马铃薯淀粉产生的不易处理的残余废渣进行改性并替代淀粉制备成本低廉的瓦楞纸板生产用粘合剂，本发明工艺制备出的粘合剂具有成本低廉、环保等优点，且其粘接强度、耐水性等主要指标均符合了瓦楞纸板生产的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种以马铃薯渣为原料制备瓦楞纸板用粘合剂的方法，要求制备出一种粘接性强、耐水性好、流动性佳、成本低廉的新型瓦楞纸板用粘合剂。该制备方法以废弃物马铃薯渣为主要原料，处理方法简单易行，并且该胶适应现有瓦楞纸板的生产工艺条件，能够迅速推广应用。
本发明的技术方案：一种以马铃薯渣为原料制备瓦楞纸板用粘合剂的方法，依次采用胶体磨、高压灭菌锅对马铃薯渣原料进行超微粉碎及高压蒸汽处理，并在氧化剂的作用下进行氧化改性提高其流动性，再与多种助剂混合而成；
所述瓦楞纸板用粘合剂以重量计的配方为：
以湿基计马铃薯渣 100
氧化剂 1-4
尿素 4-8
聚乙烯醇 0.5-1.5
消泡剂 1-5
硼砂 0.4-1.2
所用的以湿基计马铃薯渣的水分质量含量控制为90％，
所用聚乙烯醇配料时先用水配制成质量浓度为10％的溶液，
制备步骤如下：
(1)胶体磨超微粉碎处理：以马铃薯渣为原料，调节pH至7.0-10.0，调节胶体磨齿距为2μm-12μm，超微粉碎15-30min；
(2)高压蒸汽处理：将经过胶体磨超微粉碎处理的马铃薯渣装入反应器中，反应器封口后，放入高压灭菌锅中，115-130℃高压蒸汽处10-30min；
(3)氧化变性处理：高压蒸汽处理过的马铃薯渣中加入消泡剂和氧化剂，搅拌反应1h-2h，温度控制在25-35℃；
(4)添加助剂混合成胶粘剂：氧化变性后的反应液中和至中性，依次加入聚乙烯醇，硼砂和尿素，混合均匀后，出料得瓦楞纸板用粘合剂成品。
马铃薯渣原料为工业上生产马铃薯淀粉的废弃物马铃薯渣，其成分主要是水、细胞碎片、残余淀粉颗粒、果胶、纤维素等。
氧化剂选用过氧化氢或次氯酸钠。聚乙烯醇选用PVA 1788、PVA 1799、PVA2488或PVA2499。消泡剂选用磷酸三丁酯或辛醇。
制备的瓦楞纸板用胶粘剂，应用于瓦楞纸板的生产、粘结。
本发明的主要原理利用马铃薯渣中所含的淀粉、纤维素、果胶等大分子物质提供粘接性。通过胶体磨超微粉碎的机械剪切作用和高压蒸汽处理，破坏马铃薯渣中的残存细胞壁，使纤维素、果胶、淀粉等具有粘接性的大分子物质释放出来，并破坏纤维素等大颗粒物料，减小其粒径，提高物料体系的均匀程度。再通过氧化改性处理改善物料的流动性，并通过添加聚乙烯醇提高初粘力，添加硼砂改善耐水性，添加尿素改善储藏稳定性。
本发明的有益效果：本发明制备的新型瓦楞纸板用粘合剂同现有的粘合剂相比，粘接强度、初粘力、环保性等主要指标均接近于淀粉基粘合剂，而耐水性要优于淀粉基粘合剂，并且由于以生产马铃薯淀粉的废弃物马铃薯渣为主要原料，不仅大大降低了成本，还减轻了对环境的污染。
具体实施方式
实施例1
配方(以质量计)：
马铃薯渣(以湿基计) 100
次氯酸钠 1.5
尿素 5
聚乙烯醇PVA 1799 0.8
磷酸三丁酯 2
硼砂 0.6
工艺过程：调节马铃薯渣pH为8.0，调节胶体磨齿距为8μm，超微粉碎处理15min，将处理完的物料装入烧杯中，用牛皮纸或报纸封口后于高压灭菌锅中121℃高压蒸汽处理20min，冷却至室温后加入消泡剂磷酸三丁酯和氧化剂次氯酸钠，30℃搅拌反应2h，依次加入PVA 1799，硼砂，尿素，搅拌均匀后出料。所制得的瓦楞纸板用粘合剂呈淡黄色(与瓦楞纸板颜色相近)，流动性较好，粘结强度为338N/楞·m。
实施例2
配方(以质量计)：
马铃薯渣(以湿基计) 100
过氧化氢 2
尿素 6
聚乙烯醇PVA 1788 1.2
辛醇 2
硼砂 0.8
工艺过程：调节马铃薯渣pH至10.0，调节胶体磨齿距为2μm，超微粉碎处理30min，将处理完的物料装入烧杯中，用牛皮纸或报纸封口后于高压灭菌锅中121℃高压蒸汽处理25min，冷却至室温后加入消泡剂辛醇和氧化剂过氧化氢(浓度30g/100g)，30℃搅拌反应1.5h，依次加入PVA 1788，硼砂，尿素，搅拌均匀后出料。所制得的瓦楞纸板用粘合剂粘结性能与常用的淀粉基粘合剂及泡花碱的性能比较见表1。
表1马铃薯渣粘合剂与淀粉粘合剂及泡花碱的性能比较
| 指标 | 马铃薯渣粘合剂 | 淀粉粘合剂 | 泡花碱 |
| 外观 | 乳白色 | 浅黄色半透明 | 浅灰色 |
| 固含量 | 10.2％ | 16.2％ | 44.7％ |
| 初粘力 | 92％ | 92.5％ | 60.6％ |
| 粘度(涂-4杯)/秒 | 65-70 | 45-55 | 30-45 |
| 耐水性实验 | 32min14s | 15min7s | 10min 32s |
| 粘合强度(N/楞·m) | 389 | 416 | 202 |
Claims (6)
1、一种以马铃薯渣为原料制备瓦楞纸板用粘合剂的方法，其特征是依次采用胶体磨、高压灭菌锅对马铃薯渣原料进行超微粉碎及高压蒸汽处理，并在氧化剂的作用下进行氧化改性提高其流动性，再与多种助剂混合而成；
所述瓦楞纸板用粘合剂以重量计的配方为：
以湿基计马铃薯渣 100
氧化剂 1-4
尿素 4-8
聚乙烯醇 0.5-1.5
消泡剂 1-5
硼砂 0.4-1.2
所用的以湿基计马铃薯渣的水分质量含量控制为90％，
所用聚乙烯醇配料时先用水配制成质量浓度为10％的溶液，
制备步骤如下：
(1)胶体磨超微粉碎处理：以马铃薯渣为原料，调节pH至7.0-10.0，调节胶体磨齿距为2μm-12μm，超微粉碎15-30min；
(2)高压蒸汽处理：将经过胶体磨超微粉碎处理的马铃薯渣装入反应器中，反应器封口后，放入高压灭菌锅中，115-130℃高压蒸汽处理10-30min；
(3)氧化变性处理：高压蒸汽处理过的马铃薯渣中加入消泡剂和氧化剂，搅拌反应1h-2h，温度控制在25-35℃；
(4)添加助剂混合成胶粘剂：氧化变性后的反应液中和至中性，依次加入聚乙烯醇，硼砂和尿素，混合均匀后，出料得瓦楞纸板用粘合剂成品。
2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是马铃薯渣原料为工业上生产马铃薯淀粉的废弃物马铃薯渣。
3、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是氧化剂选用过氧化氢或次氯酸钠。
4、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是聚乙烯醇选用PVA 1788、PVA1799、PVA2488或PVA2499。
5、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是消泡剂选用磷酸三丁酯或辛醇。
6、权利要求1所述方法制备的瓦楞纸板用胶粘剂的应用，其特征是应用于瓦楞纸板的生产、粘结。
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