CN106245427A - 一种涂布淀粉及生产工艺以及使用该涂布淀粉的涂布涂料 - Google Patents

一种涂布淀粉及生产工艺以及使用该涂布淀粉的涂布涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种涂布淀粉，所述涂布淀粉为固含量大于50％、粘度为300～600cp的乳液状；制备原料各组分按质量份比：300‑400质量份原淀粉；450‑550质量份水；原淀粉质量2.5‑3.5％的氢氧化钠；原淀粉质量1‑10％的氧化剂；原淀粉质量10‑20％交联剂；其中，所述氧化剂为过氧化物或次氯酸盐或过硫酸盐,所述交联剂为丙烯酸丁酯或醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯。所述涂布淀粉固含量高、粘度低、流动性好、粘结力强、使用方便、成本低廉；同时还公开了涂布淀粉的简单方便，节能减耗的生产工艺，及使用所述涂布淀粉制得的低定量涂布纸涂布涂料以及低定量机内涂布纸涂布涂料。

Description

一种涂布淀粉及生产工艺以及使用该涂布淀粉的涂布涂料
技术领域
本发明涉及造纸行业，特别是一种涂布淀粉及其生产工艺以及使用该涂布淀粉的涂料。
背景技术
低定量涂布纸(轻涂纸)：以针叶浆、阔叶浆、化学机械浆为原料配抄，添加阳离子淀粉、助留助滤剂等化学品抄成的原纸在经烘缸预干燥后，利用膜转移施胶机将涂料转移到纸上，再经烘干压光成为成品纸辊，涂料的涂布量两面共计20-25g/m2。
低定量机内涂布纸：以针叶浆、阔叶浆、化学机械浆为原料配抄，添加阳离子淀粉、助留助滤剂等化学品抄成的原纸在经烘缸预干燥后，利用帘式涂布机将涂料转移到纸上，初步干燥，再经过两道刮刀涂布后，干燥压光卷取成纸辊，帘式涂布机涂布量在15-20g/m2，刮刀涂布总量在25-30g/m2。
目前，造纸行业经济形势不佳，需求减少、产能过剩、价格下滑、成本上涨，造成许多纸企都出现了巨大的亏损，造纸企业为了生存，采取各种手段降低成本，对于涂布纸而言，涂料中的无机盐类成分价格远远低于纸浆，若能在生产过程中使用较多的涂料提高成纸涂布量，将可有效降低生产成本，并改善产品的印刷适性提高企业竞争能力。然而现有技术中，针对涂布纸的生产来讲，并没有很好的通过在生产过程中使用较多的涂料提高成纸涂布量的方法。有人采用纯氧化的涂布淀粉通过调整涂料配方，希望能够满足生产要求的同时降低成本，然而氧化的涂布淀粉固含量较低，通常仅为30-35％，而且非常容易老化，粘度升高较快，必须保温处理，不能有效的降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高固含量、低粘度、流动性好、粘结力强、使用方便、成本低廉的涂布淀粉及其生产工艺；使用所述涂布淀粉获得高固含量、低粘度、流变性能和保水性好的涂料，所述涂料可提高涂布量且能够满足在多种高速涂布设备上的涂布生产运行，可得到高涂布量和良好的成纸指标。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种涂布淀粉，所述涂布淀粉为常温下固含量大于或等于50％、粘度为300～600cp的乳液状；制备原料包括以下组份：
各组分按质量份比：
300-400质量份原淀粉；
450-550质量份水；
原淀粉质量2.5-3.5％的氢氧化钠；
原淀粉质量1-10％的氧化剂；
原淀粉质量10-20％交联剂；
其中，所述氧化剂为过氧化物或次氯酸盐或过硫酸盐,所述交联剂为丙烯酸丁酯或醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯等。
进一步地，制备原料包括以下组份：
各组分按质量比：
350质量份淀粉
500质量份水
原淀粉质量3.0％的氢氧化钠
原淀粉质量5％的氧化剂
原淀粉质量15％交联剂
更进一步地，所述氧化剂为双氧水或次氯酸钠或过硫酸铵。
一种涂布淀粉的生产工艺，包括以下步骤：
(1)氧化反应：将300-400质量份原淀粉和450-550质量份水加入到反应容器中，形成淀粉浆，用为原淀粉质量分数2.5-3.5％的氢氧化钠调节所述淀粉浆的pH为8.0-10.0，然后加入原淀粉质量1-10％的氧化剂反应2.0-3.0小时；
(2)交联反应：在步骤(1)得到的物质中加入原淀粉质量10-20％的交联剂，升温至70-90℃反应1.5-2.5小时，加入杀菌剂，得到乳液状的涂布淀粉。
进一步地，所述氧化剂为过氧化物或次氯酸盐或过硫酸盐,所述交联剂为丙烯酸丁酯或醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯等。
更进一步地，所述涂布淀粉为常温下固含量大于50％、粘度为300～600cp的乳液状。
使用所述涂布淀粉制备的低定量涂布纸涂布涂料，所述低定量涂布纸涂布涂料包括背面涂料和正面涂料，所述背面涂料固含量为60～66％，粘度600cps～800cps，pH8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙100份、涂布淀粉5～8份、胶乳5～8份；所述正面涂料固含量68～72％，粘度1000cps～1200cps，pH 8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙70～100份、高岭土0～30份、胶乳6～9份、涂布淀粉5～8份。
进一步地，所述背面涂料、正面涂料中所述重质碳酸钙，背面涂料中60％颗粒小于2μm，33％颗粒小于1μm；正面涂料中95％颗粒小于2μm，83％颗粒小于1μm。正面涂料中所述高岭土99％颗粒小于2μm，90％颗粒小于1μm。
使用所述的涂布淀粉制备的低定量机内涂布纸涂布涂料，其特征在于：所述低定量机内涂布纸涂布涂料包括预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料，所述预涂涂料固含量在60～66％，粘度600cps～800cps；pH8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙100份、涂布淀粉5～8份、胶乳5～8份；所述面涂涂料固含量在68～72％，粘度1000cps～1200cps，pH8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙70～100份、高岭土0～30份、胶乳6～9份、涂布淀粉5～8份；所述中涂涂料固含量在60～65％，粘度700cps～900cps，pH 8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙100份、胶乳5～8份、涂布淀粉5～7份。
进一步地，所述预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料中所述重质碳酸钙，预涂涂料中60％颗粒小于2μm，33％颗粒小于1μm；中涂涂料中80％颗粒小于2μm，50％颗粒小于1μm；面涂涂料中95％颗粒小于2μm，83％颗粒小于1μm。面涂涂料中所述的高岭土99％颗粒小于2μm，90％颗粒小于1μm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1，所述乳液状的涂布淀粉固含量高、粘度低、流动性好、粘结力强、使用方便、成本低廉；可有效提高纸面平滑度、光泽度，以降低后续压光所需的能源损耗和厚度损失。
2，本发明所述乳液状的涂布淀粉的生产工艺简单方便，节能减耗。
3，使用所述涂布淀粉制得的低定量涂布纸涂布涂料以及低定量机内涂布纸涂布涂料具有固含量高、粘度低、流变性能好、保水度好的优点，可以适用于计量施胶机、帘式涂布机、刮刀涂布机等多种设备，提高涂布量的同时可以减轻设备的磨损，减少背流、涂布不均、刮线、刮痕等问题出现的机率。通过优化涂布淀粉的用量可以改善随涂布量提高造成纸面孔隙度不足的问题，并且获得高的涂布量和良好的成纸指标。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行详细的说明。
一种涂布淀粉，制备原料包括以下组份，各组分按质量份比：300-400质量份原淀粉；450-550质量份水；原淀粉质量2.5-3.5％的氢氧化钠；原淀粉质量1-10％的氧化剂；原淀粉质量10-20％交联剂。
一种涂布淀粉的生产工艺，包括以下步骤：
(1)氧化反应：将300-400质量份原淀粉和450-550质量份水加入到反应容器中，形成淀粉浆，加入为原淀粉质量分数2.5-3.5％的氢氧化钠调节淀粉浆的pH为8.0-10.0，加入为原淀粉质量1-10％的氧化剂，反应2.0-3.0小时；
(2)交联反应：在步骤(1)得到的产物中加入为原淀粉干基质量10-20％的交联剂，在70-90℃反应1.5-2.5小时，加入杀菌剂，得到乳液状的涂布淀粉。
其中，步骤(1)中氧化剂可为过氧化物、次氯酸盐、过硫酸盐，比如可为双氧水、次氯酸钠、过硫酸铵等。步骤(2)中交联剂为现有技术中化工合成的淀粉聚合剂，比如可采用丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯等；所述杀菌剂为氧化性复合杀菌剂，如溴氯海因、二氯异氰尿酸钠、三氯异氰尿酸。
本发明所述涂布淀粉的生产工艺简单，节能减耗。所述涂布淀粉经氧化、交联反应后固含量不小于50％，同时具有低粘度、流动性好、粘结力强、使用方便、成本低廉的优点。
使用本发明所述涂布淀粉制备低定量涂布纸涂布涂料，所述低定量涂布纸涂布涂料主要包括背面涂料和正面涂料，所述背面涂料固含量为60～66％，粘度600cps～800cps；pH8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙100份、涂布淀粉5～8份、胶乳5～8份及其他助剂；所述正面涂料固含量在68～72％，粘度1000cps～1200cps，pH 8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙70～100份、高岭土0～30份、胶乳6～9份、涂布淀粉5～8份和其他助剂。
使用本发明所述涂布淀粉制备低定量机内涂布纸涂布涂料，所述低定量机内涂布纸涂布涂料主要包括预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料，所述预涂涂料固含量在60～66％，粘度600cps～800cps；pH8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙100份、涂布淀粉5～8份、胶乳5～8份及其他助剂；所述面涂涂料固含量在68～72％，粘度1000cps～1200cps，pH8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙70～100份、高岭土0～30份、胶乳6～9份、涂布淀粉5～8份和其他助剂。所述中涂涂料固含量在60～65％，粘度700cps～900cps，pH 8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙100份、胶乳5～8份、涂布淀粉5～7份和其他助剂。其中，所述背面涂料、正面涂料中所述重质碳酸钙，背面涂料中60％颗粒小于2μm，33％颗粒小于1μm；正面涂料中95％颗粒小于2μm，83％颗粒小于1μm。正面涂料中所述高岭土99％颗粒小于2μm，90％颗粒小于1μm。
所述预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料中所述重质碳酸钙，预涂涂料中60％颗粒小于2μm，33％颗粒小于1μm；中涂涂料中80％颗粒小于2μm，50％颗粒小于1μm；面涂涂料中95％颗粒小于2μm，83％颗粒小于1μm。面涂涂料中所述的高岭土99％颗粒小于2μm，90％颗粒小于1μm。
所述原淀粉可为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉等。
实施例1
一种涂布淀粉，生产工艺包括以下步骤：
1)氧化反应：将300Kg原淀粉和450Kg水加入到反应容器中，形成淀粉浆，在搅拌的状态下，加入原淀粉质量2.5％的氢氧化钠(将氢氧化钠配成浓度为2.5％的氢氧化钠溶液)，调节淀粉浆的pH为8.0，然后加入原淀粉质量1％的过硫酸铵反应2.0小时；
2)交联反应：在步骤(1)得到的物质中加入淀粉质量10％的丙烯酸丁酯(交联剂)，在80℃反应1.5小时，然后加入溴氯海因(杀菌剂)，制得固含量为50％、粘度为300cp的乳液状的涂布淀粉。
实施例2
一种涂布淀粉，生产工艺包括以下步骤：
1)氧化反应：将400Kg原淀粉和550Kg水加入到反应容器中，形成淀粉浆，在持续搅拌的状态下，加入为原淀粉质量3.5％的氢氧化钠(将氢氧化钠配成浓度为5％的氢氧化钠溶液)，调节淀粉浆的pH为10.0，然后加入原淀粉质量10％的双氧水，反应3.0小时；
2)交联反应：在步骤(1)得到的物质中加入为原淀粉质量20％的丙烯酸丁酯(交联剂)，在90℃反应2.0小时，然后加入二氯异氰尿酸钠(杀菌剂)，制得固含量为55％、粘度为600cp的乳液状的涂布淀粉。
实施例3
一种涂布淀粉，生产工艺包括以下步骤：
1)氧化反应：将350Kg淀粉和500Kg水加入到反应容器中，形成淀粉浆，在持续搅拌的状态下，加入原淀粉质量分数为3.0％的氢氧化钠(将氢氧化钠配成浓度为3.5％的氢氧化钠溶液)，调节淀粉浆的pH为9.0，然后加入为淀粉质量5％的次氯酸钠(氧化剂)，反应2.5小时；
2)交联反应：在步骤(1)得到的物质中加入淀粉质量15％的丙烯酸丁酯(交联剂)，80℃反应2小时，然后加入三氯异氰尿酸(杀菌剂)，得到固含量为50％、粘度为400cp的乳液状的涂布淀粉。
实施例4
使用实施例1中所述的涂布淀粉，制备一种低定量涂布纸涂布涂料，所述低定量涂布纸涂布涂料主要包括背面涂料和正面涂料；所述背面涂料、正面涂料中各组分的比例及背面涂料、正面涂料的固含量、PH值、粘度如表1所示。
表1
其中，背面涂料、正面涂料的配方中还包括分散剂、消泡剂、抗水剂、润滑剂和火碱，其中分散剂是指：聚丙烯酸盐，质量份数为0.2；消泡剂是指：磷酸酯类，质量份数为0.2；抗水剂是指：聚酰胺聚脲PAPU型，质量份数为0.5；润滑剂是指：硬酯酸类，质量份数为0.5；火碱，质量份数为0.2。
背面涂料和正面涂料中所述的重质碳酸钙，背面涂料中60％颗粒小于2μm，35％颗粒小于1μm；正面涂料中95％颗粒小于2μm，80％颗粒小于1μm；正面涂料中所述的高岭土99％颗粒小于2μm，90％颗粒小于1μm。
本实施例中，采用计量施胶机对所述低定量涂布纸涂布涂料进行膜转移涂布，在幅宽为10m的纸机上进行涂布，涂背面涂料时涂布车速为1100～1300m/min，单面涂布量8～12g/m2，涂正面涂料时涂布车速为1100～1300m/min，单面涂布量10～18g/m2，在纸机上应用本发明后，极大地提高涂布量，降低吨纸成本并提高成纸质量。
实施例5
使用实施例2中所述的涂布淀粉，制备一种低定量机内涂布纸涂布涂料，所述低定量机内涂布纸涂布涂料主要包括预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料；所述预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料中各组分的比例及预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料的固含量、PH值、粘度如表2所示。
表2
实施例6
使用实施例3中所述的涂布淀粉，制备一种低定量机内涂布纸涂布涂料，所述低定量机内涂布纸涂布涂料主要包括预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料；所述预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料中各组分的比例及预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料的固含量、PH值、粘度如表3所示。
表3
实施例5及实施例6中预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料中所述的重质碳酸钙，预涂涂料中60％颗粒小于2μm，33％颗粒小于1μm；中涂涂料中80％颗粒小于2μm，50％颗粒小于1μm；面涂涂料中95％颗粒小于2μm，83％颗粒小于1μm。面涂涂料中所述的高岭土99％颗粒小于2μm，90％颗粒小于1μm。
实施例5中，预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料配方还包括分散剂、消泡剂、抗水剂、润滑剂和火碱，其中分散剂是指：聚丙烯酸盐，质量份数为0.1；消泡剂是指：磷酸酯类，质量份数为0.1；抗水剂是指：聚酰胺聚脲PAPU型，质量份数为0.4；润滑剂是指：硬酯酸类，质量份数为0.4；火碱，质量份数为0.1。利用刮刀涂布机进行预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料的涂布，在幅宽为10m的纸机上进行机上涂布。涂布预涂涂料时车速1000-1200米/min,涂布量8-12g/m2；涂布中涂涂料时车速1000-1200米/min,涂布量10-13g/m2；涂布面涂涂料时车速1000-1200米/min,涂布量10-15g/m2。
实施例6中，预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料配方还包括分散剂、消泡剂、抗水剂、润滑剂和火碱，其中分散剂是指：聚丙烯酸盐，质量份数为0.2；消泡剂是指：磷酸酯类，质量份数为0.2；抗水剂是指：聚酰胺聚脲PAPU型，质量份数为0.5；润滑剂是指：硬酯酸类，质量份数为0.5；火碱，质量份数为0.2。在幅宽为10m的纸机上进行机上涂布，所述预涂涂料采用帘式涂布机进行涂布，所述中涂涂料、面涂涂料采用刮刀涂布机进行涂布。涂布预涂涂料时车速1500-1600米/min,涂布量15-20g/m2；涂布中涂涂料时车速1500-1600米/min，涂布量10-15g/m2；涂布面涂涂料时车速1500-1600米/min,涂布量10-15g/m2。
本发明中制得的所述涂布淀粉制得的涂布涂料，具有固含量高、粘度低、流变性能好保水度好的优点，可以适用于计量施胶机、帘式涂布机、刮刀涂布机等多种机器，提高涂布量的同时可以减轻设备的磨损，减少刮刀背流、涂布不均、刮线、刮痕等问题出现的机率。通过优化涂布淀粉的用量可以改善随涂布量提高造成纸面孔隙度不足的问题，并且获得高的涂布量和良好的成纸指标，进而提高油墨吸收性，提高涂布量可有效提高纸面平滑度、光泽度，降低后续压光所需的能源损耗和厚度损失。节约能源，降低成本。

Claims (10)

1.一种涂布淀粉，其特征在于：所述涂布淀粉为常温下固含量大于或等于50％、粘度为300～600cp的乳液状；制备原料包括以下组份：
各组分按质量份比：
300-400质量份原淀粉；
450-550质量份水；
原淀粉质量2.5-3.5％的氢氧化钠；
原淀粉质量1-10％的氧化剂；
原淀粉质量10-20％交联剂；
其中，所述氧化剂为过氧化物或次氯酸盐或过硫酸盐,所述交联剂为丙烯酸丁酯或醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯。
2.如权利要求1所述的涂布淀粉，其特征在于：制备原料包括以下组份：
各组分按质量比：
350质量份淀粉
500质量份水
原淀粉质量3.0％的氢氧化钠
原淀粉质量5％的氧化剂
原淀粉质量15％交联剂。
3.如权利要求2所述的涂布淀粉，其特征在于：所述氧化剂为双氧水或次氯酸钠或过硫酸铵。
4.一种涂布淀粉的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)氧化反应：将300-400质量份原淀粉和450-550质量份水加入到反应容器中，形成淀粉浆，用为原淀粉质量分数2.5-3.5％的氢氧化钠调节所述淀粉浆的pH为8.0-10.0，然后加入原淀粉质量1-10％的氧化剂反应2.0-3.0小时；
(2)交联反应：在步骤(1)得到的物质中加入原淀粉质量10-20％的交联剂，升温至70-90℃反应1.5-2.5小时，加入杀菌剂，得到乳液状的涂布淀粉。
5.如权利要求4所述的涂布淀粉的生产工艺，其特征在于：所述氧化剂为过氧化物或次氯酸盐或过硫酸盐,所述交联剂为丙烯酸丁酯或醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯。
6.如权利要求4或5所述的涂布淀粉的生产工艺，其特征在于：所述涂布淀粉为固含量大于50％、粘度为300～600cp的乳液状。
7.使用如权利要求1～4所述的涂布淀粉制备的低定量涂布纸涂布涂料，其特征在于：所述低定量涂布纸涂布涂料包括背面涂料和正面涂料，所述背面涂料固含量为60～66％，粘度600cps～800cps，pH8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙100份、涂布淀粉5～8份、胶乳5～8份及其他组份；所述正面涂料固含量68～72％，粘度1000cps～1200cps，pH8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙70～100份、高岭土0～30份、胶乳6～9份、涂布淀粉5～8份及其他组份。
8.如权利要求7所述低定量涂布纸涂布涂料，其特征在于：所述背面涂料、正面涂料中所述重质碳酸钙，背面涂料中60％颗粒小于2μm，33％颗粒小于1μm；正面涂料中95％颗粒小于2μm，83％颗粒小于1μm。正面涂料中所述高岭土99％颗粒小于2μm，90％颗粒小于1μm。
9.使用如权利要求1～4所述的涂布淀粉制备的低定量机内涂布纸涂布涂料，其特征在于：所述低定量机内涂布纸涂布涂料包括预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料，所述预涂涂料固含量在60～66％，粘度600cps～800cps；pH8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙100份、涂布淀粉5～8份、胶乳5～8份及其他组份；所述面涂涂料固含量在68～72％，粘度1000cps～1200cps，pH 8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙70～100份、高岭土0～30份、胶乳6～9份、涂布淀粉5～8份及其他组份；所述中涂涂料固含量在60～65％，粘度700cps～900cps，pH 8.5～9.5，配方各组份质量份数计：重质碳酸钙100份、胶乳5～8份、涂布淀粉5～7份及其他组份。
10.如权利要求9所述的低定量机内涂布纸涂布涂料，其特征在于：所述预涂涂料、中涂涂料和面涂涂料中所述重质碳酸钙，预涂涂料中60％颗粒小于2μm，33％颗粒小于1μm；中涂涂料中80％颗粒小于2μm，50％颗粒小于1μm；面涂涂料中95％颗粒小于2μm，83％颗粒小于1μm。面涂涂料中所述的高岭土99％颗粒小于2μm，90％颗粒小于1μm。
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