CN103725223B - 纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂及其制备方法，该胶黏剂以水为载体，在常温（25℃）、常压下，经氧化糊化反应制得，主要用于纸和纸板复合加工，纸管、裱纸、纸质蜂窝材料等的生产。各组分及其重量百分比为：水：45%~67%、淀粉：20%~30%、填料：10%~20%、氧化剂：0.5%~0.65%、复型剂A：0.4%~1.07%、复型剂B：0.1%~0.2%、糊化剂：2%~2.5%。在常温下制备。本胶黏剂具有固含量高，储存期长，性能稳定，初始粘结力好等优良特性，用本胶黏剂复合加工的纸和纸板不易吸潮、变形，挺度高，车速高，干燥快。
Description
技术领域
本发明涉及胶黏剂及其制备方法，属于精细化工应用领域。具体涉及纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂及其制备方法。
背景技术
目前，国内的胶黏剂行业存在两方面的不足：一是行业的技术水平较低，产品的科技含量较低；二是非环保型产品占主导地位，而一些高性能的环保产品则主要需要进口。因此我们必须选择一种无污染、可二次利用的材料当作原材料，不断地改进生产工艺技术，达到高科技含量，开发出高性能的胶黏剂品种。而淀粉的优点是无毒无味、成膜性能好、具有很好的粘结能力，经过改性后，在一些领域中，完全可代替价格昂贵的进口胶以及污染比较严重的化学胶。
对于纸和纸板的复合加工采用的淀粉胶，均大多使用瓦楞纸板生产用的淀粉胶黏剂，但是市面上的淀粉胶黏剂，普遍存在固含量低，初始粘结力低、防潮能力差以及胶水本身稳定性差，储存时间短，易发生霉变等问题，部分甚至会引起废纸回收过程中的胶粘物问题。而且，传统方式制得的淀粉胶黏剂大都固含量在10%左右，而且对反应温度有一定要求，制作工序复杂，在工厂的实际应用中，干燥速度慢、车速低、易返潮变形，因此生产效率和产品质量得不到保证。于是，在现有技术中便出现了向淀粉胶中添加其他化学成分来改善其性能。然而，这些添加的化学成分中含有苯系物挥发性物质等对人体有害的成分，限制了产品在食品包装等领域的应用，且干燥过程中易变形，能耗高。
发明内容
本发明提供一种纸和纸板复合加工用高固含量的胶黏剂，该胶黏剂性能稳定，储存期长，用其生产出的纸和纸板不易吸潮，初始粘结强度高，纸板挺度高，施胶量少，并且它的固含量高可以提高车速，降低干燥成本。最关键的是此种淀粉基胶黏剂，绝对不含苯及相关产物，对人体无毒无害，属于环境友好型胶黏剂。该高固含量的水性胶粘剂主要用于各类纸与纸板复合加工以及纸管、裱纸、纸质蜂窝材料等纸质容器加工。
为实现上述发明目的，本发明的纸和纸板复合加工用高固含量胶黏剂，配比如下（按重量百分比计）：
水： 45%~67%
淀粉： 20%~30%
填料： 10%~20%
氧化剂： 0.5%~0.65%
复型剂A： 0.4%~1.07%
复型剂B ：0.1%~0.2%
糊化剂： 2%~2.5% 。
优选地，所述胶黏剂为水溶性；所述胶黏剂其固含量大于35%。
优选地，所述水为自来水，水温为20~35℃。
优选地，本发明所述淀粉为含叶绿素植物中提取的天然碳水化合物，是两种碳水化合物聚合体的混合物——直连淀粉和支链淀粉，可以从玉米、小麦、大米、马铃薯、木薯等众多植物中提取，综合考虑成本以及性能等因素，优选玉米淀粉或者木薯淀粉。
优选地，所述填料为轻质碳酸钙、高岭土或瓷土中的一种；所述填料颗粒度为800~1200目。
优选地，所述氧化剂为无机过氧化物、过硫酸铵、过硫酸钾或过碳酸钠。
优选地，所述复型剂A为羟甲基纤维素或聚乙烯醇。
优选地，所述复型剂B为硬脂酸或硬脂酸盐。
优选地，所述糊化剂为氢氧化钠；本发明采用采用无机过氧化物为氧化剂，比传统用的双氧水、次氯酸钠等氧化效果更好，氧化深度更易控制，填料以及复型剂的加入，易预先制成胶粉，方便运输、储存和使用，解决了传统淀粉胶稳定性差、干燥慢、强度低等问题。
本发明的另一目的是提供一种纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）按所述组分配比备料，供下述步骤使用；
（2）将糊化剂和水配成质量百分数为25%-35%的水溶液，然后将剩余的水加入反应釜中；
（3）将固体物料即淀粉、填料、氧化剂、复型剂A和复型剂B混合均匀得到胶粉，胶粉使用前密封并防潮保存，边搅拌边加入反应釜中，反应1-3小时；
（4）将配好的糊化剂水溶液加入反应釜，在100~200rpm的转速下，加入反应釜中，搅拌1~3min，停止搅拌，静置0.5-2小时，开动搅拌，在60-100rpm转速下，搅拌0.5-1小时，即可出料，得到纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂，所得的胶黏剂粘度在2200~2700cP（厘泊，25℃）。
与现有技术相比，本发明的优势为：
（1）采用本发明的成分、配比及步骤制得的胶黏剂，无毒无害，而且该淀粉胶初始粘结力强，制造工艺简单，产品质量稳定，车速快。
（2）采用无机过氧化物为氧化剂比传统用的双氧水、次氯酸钠等氧化效果更好，氧化深度更易控制，填料以及复型剂的加入，易预先制成胶粉，方便运输、储存和使用，解决了传统淀粉胶稳定性差、干燥慢、强度低等问题。
（3）本发明所得产品粘合得到的纸和纸板挺度好，耐破强度高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表达的范围。
实施例1：
组分及其重量百分比：
自来水：57.64%
玉米淀粉：28.82%
800目的轻质碳酸钙：8.65%
过硫酸铵：0.72%
羟甲基纤维素：0.58%
硬脂酸：0.14%
氢氧化钠：3.45%
（1）根据以上物料配比备料；
（2）将糊化剂配成质量百分数为30%的水溶液，然后将剩余的水加入反应釜中；
（3）将固体物料即将玉米淀粉，过硫酸铵，羟甲基纤维素，硬脂酸按上述比例混合均匀成胶粉边搅拌边将胶粉加入反应釜中，室温下反应1小时；
（4）将配好的糊化剂溶液加入反应釜，100rpm的转速下，加入反应釜中，搅拌1min，粘度急剧升高无法搅拌，停止搅拌，静置1小时，待粘度下降后，开动搅拌，在100rpm转速下，搅拌1小时，即可出料，得到纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂。
所得产品的各项参数如下：
样品粘度：2300cp（25℃），
初始粘结力：
载荷在断裂（标准的）/mN 为166.05
载荷/宽度在断裂（标准的）/mN/mm为6.64
最大值 载荷/N为191.96
载荷/宽度在最大值 载荷/mN/mm为7.68
样品固含量：38.72%
耐破度：2.3Kg/cm2(定量120g/m2)
挺度：79.2mN·m(纵向)，4.3 mN·m（横向）。
实施例2：
组分及其重量百分比：
自来水：64.69%
玉米淀粉：16.17%
1200目高岭土：16.17%
过碳酸钠：0.45%
聚乙烯醇：0.82%
硬脂酸：0.08%
氢氧化钠：1.62%
（1）根据以上物料配比备料；
（2）将糊化剂配成质量分数为30%的水溶液，然后将剩余的水加入反应釜中；
（3）将玉米淀粉，过碳酸钠，聚乙烯醇，硬脂酸按上述比例混合均匀成胶粉，边搅拌边加入反应釜中，反应1小时；
（4）将配好的糊化剂溶液加入反应釜，100rpm的转速下，加入反应釜中，搅拌3min，粘度急剧升高无法搅拌，停止搅拌，静置1小时，待粘度下降后，开动搅拌，在100rpm转速下，温度35℃搅拌1小时，即可出料，得到纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂。
样品粘度：2300cp（25℃）
初始粘结力：
载荷在断裂（标准的）/mN 为159.05
载荷/宽度在断裂（标准的）/mN/mm为7.32
最大值 载荷/N为189.36
载荷/宽度在最大值 载荷/mN/mm为7.33
样品固含量：35.14%
耐破度：2.9Kg/cm2(定量120g/m2)
挺度：78.5mN·m(纵向)，4.9 mN·m（横向）。
实施例3：
组分及其重量百分比：
自来水：64.52%
木薯淀粉：21.51%
1000目轻质碳酸钙：10.75%
过硫酸钾：0.54%
聚乙烯醇：0.43%
硬脂酸钠：0.10%
氢氧化钠：2.15%
（1）根据以上物料配比备料；
（2）将糊化剂配成30%的水溶液，然后将剩余的水加入反应釜中；
（3）将木薯淀粉，过硫酸钾，聚乙烯醇，硬脂酸钠按上述比例混合均匀成胶粉，边搅拌边加入反应釜中，反应1小时；
（4）将配好的糊化剂溶液加入反应釜， 200rpm的转速下，加入反应釜中，搅拌1min，粘度急剧升高无法搅拌，停止搅拌，静置1小时，待粘度下降后，开动搅拌，在100rpm转速下，30℃范围的室温下搅拌1小时，即可出料，得到纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂。
样品粘度：2500cp（25℃）
初始粘结力：
载荷在断裂（标准的）/mN 为194.05
载荷/宽度在断裂（标准的）/mN/mm为9.13
最大值 载荷/N为196.33
载荷/宽度在最大值 载荷/mN/mm为8.95
样品固含量：33.76%
耐破度：3.1Kg/cm2(定量120g/m2)
挺度：81.5mN·m(纵向)，5.8 mN·m（横向）。
对实施例3的方法进行5组平行试验，施胶前后纸板中大胶粘物含量的对照如下表：
。
Claims (8)
1.纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂，其特征在于，按照重量百分比计，胶黏剂各组分配比如下：
水： 45%~67%
淀粉： 20%~30%
填料： 10%~20%
氧化剂： 0.5%~0.65%
复型剂A： 0.4%~1.07%
复型剂B： 0.1%~0.2%
糊化剂： 2%~2.5% ；
所有组分配比总和为100%；
所述复型剂A为羟甲基纤维素或聚乙烯醇；所述复型剂B为硬脂酸或硬脂酸盐。
2.根据权利要求1所述纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂，其特征在于，所述胶黏剂为水溶性；所述胶黏剂的固含量大于35%。
3.根据权利要求1所述纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂，其特征在于，所述水为自来水，水温为20~35℃。
4.根据权利要求1所述纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉或木薯淀粉。
5.根据权利要求1所述纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂，其特征在于，所述填料为轻质碳酸钙或高岭土中的一种；所述填料颗粒度为800~1200目。
6.根据权利要求1所述纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过碳酸钠。
7.根据权利要求1所述纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂，其特征在于，所述糊化剂为氢氧化钠。
8.制备权利要求1-7任一项所述纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按所述组分配比备料，供下述步骤使用；
（2）将糊化剂和水配成质量百分数为25%-35%的水溶液，然后将剩余的水加入反应釜中；
（3）将固体物料即淀粉、填料、氧化剂、复型剂A和复型剂B混合均匀得到胶粉，胶粉使用前密封并防潮保存，边搅拌边加入反应釜中，反应1-3小时；
（4）将配好的糊化剂水溶液加入反应釜，在100~200rpm的转速下，加入反应釜中，搅拌1~3min，停止搅拌，静置0.5-2小时，开动搅拌，在60-100rpm转速下，搅拌0.5-1小时，即可出料，得到纸或纸板复合加工用高固含量胶黏剂，所得的胶黏剂粘度在25℃下为2200~2700cP。
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