CN108411696A - 一种涂布淀粉及其制备方法、造纸涂料 - Google Patents

一种涂布淀粉及其制备方法、造纸涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种涂布淀粉及其制备方法、造纸涂料，其中，涂布淀粉的制备方法包括：提供木薯原淀粉浆液；在所述木薯原淀粉浆液中加入α‑淀粉酶、丙三醇，得到酶解淀粉；在所述酶解淀粉中加入碳酸锆铵，得到涂布淀粉。本发明通过对木薯原淀改性，使含有改性后的木薯原淀粉的涂料淀粉各项特性更适于涂布，尤其是适于应用在计量施胶压榨涂布工艺中。

Description

一种涂布淀粉及其制备方法、造纸涂料
技术领域
本发明涉及造纸领域，特别是涉及涂布淀粉及其制备方法、造纸涂料。
背景技术
目前造纸行业最常用的淀粉改性方法大致分为两类，一类主要通过醚化、酯化以及交联化等化学改性手段制各阳离子淀粉和交联淀粉等；另一类是通过酶、热化学、热机械、脂化、水解以及高温转化等方法对淀粉进行流变性改性，以上过程无疑提高了整个的造纸成本。虽然有些淀粉原料是无需经过酯化的，例如，木薯原淀粉，但是天然的木薯原淀粉因为粘度较高而且流动性较差，所以呈凝胶状，一旦用水稀释后，便会发生沉淀反应，容易老化，不能直接满足造纸工业需要。
计量施胶压榨涂布方式由于涂料膜经过了预计量，薄而均匀，在压区内纸幅承受的水力压力减小，减少了断头，提高了纸机的运行性，但随着车速的提升，计量施胶压榨涂布仍有计量棒压区涂料飞溅、转移压区的涂料雾化情况产生。木薯原淀粉应用于涂料后，其固有的特性(支链直链特性，保水性优、流动性差)对于涂布尤其是计量施胶压榨涂布变得更为困难。
发明内容
本发明主要提供一种涂布淀粉及其制备方法、造纸涂料，旨在解决目前的木薯原淀粉不适于直接应用在涂布尤其是计量施胶压榨涂布工艺的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种涂布淀粉的制备方法，包括：
提供木薯原淀粉浆液；
在所述木薯原淀粉浆液中加入α-淀粉酶、丙三醇，得到酶解淀粉；
在所述酶解淀粉中加入碳酸锆铵，得到涂布淀粉。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案是：提供一种涂布淀粉，利用上述所述的涂布淀粉的制备方法制备而得。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一种技术方案是：提供一种造纸涂料，包括颜料、权利要求7所述的涂布淀粉、丁苯胶乳、流质改变剂，其中，所述涂布淀粉的加入量为所述颜料重量的6-9％、所述丁苯胶乳的加入量为所述颜料重量的9-11.5％、所述流质改变剂的加入量为所述颜料重量的0.3-0.5％。
本发明的有益效果是：通过在木薯原淀粉中加入淀粉酶、丙三醇、碳酸锆铵等，对木薯原淀粉进行了改性，利用改性后的木薯原淀粉制备的涂料淀粉各项特性更适于涂布，尤其是适于应用在计量施胶压榨涂布工艺中，解决了木薯原淀粉不适于涂布尤其是计量施胶压榨涂布工艺的问题。
附图说明
图1是本发明涂布淀粉的制备流程图。
具体实施方式
为了降低造纸环节的成本，选用木薯原淀粉作为涂布淀粉原料，一种涂布淀粉的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：提供木薯原淀粉，加入水，制备木薯原淀粉浆液，调整木薯原淀粉浆液的pH值为6.5-7.5，固含量为33.5％-36.5％；
步骤S2：在木薯原淀粉浆液中加入木薯粉原淀粉重量的0.0015-0.0035％的α-淀粉酶、木薯粉原淀粉重量的12-25％的丙三醇，充分搅拌均匀，得到酶解淀粉；
步骤S3：将酶解淀粉缓慢升温至94-98℃，保温40-55min后冷却至58-65℃，进行淀粉糊化，加入木薯原淀粉重量的10-18％的碳酸锆铵，搅拌均匀后得到涂布淀粉。
不用用量的α-淀粉酶对于木薯原淀粉的切断作用不一样，导致产物特性方面产生差异。α-淀粉酶用量过大时，切断作用强烈，作用于直链淀粉，主要生成麦芽糖，可溶于水，而分解支链淀粉时，除生成麦芽糖、葡萄糖外，还生成分支部分具有α-1,6-键的α-极限糊精，不能进一步分解，造成分层现象；α-淀粉酶用量过小，淀粉链切断不充分，粘度过大。丙三醇溶液则对于淀粉粘度有较大影响，应用涂料后，随着丙三醇用量的增加，对应淀粉及涂料粘度均有提高，涂料高剪切粘度和保水值都增加。碳酸锆铵类物质可以有效提升自转化淀粉抗水性及强度特性，但用量不易过高，否则淀粉蒸煮过程易絮凝。
实施例1：
称取150g(绝干量)木薯原淀粉，加入280-g去离子水，加入225mg的α-淀粉酶，加入22.5g丙三醇，制得淀粉溶液，缓慢升温至95℃保温45min，自然降温，制得酶解淀粉，缓慢冷却至60℃，加入18g碳酸锆铵，最终制得所需涂布淀粉。
实施例2：
称取150g(绝干量)木薯原淀粉，加入370g去离子水，加入300mgα-淀粉酶，加入30g丙三醇，制得淀粉溶液，缓慢升温至95℃保温45min，自然降温，制得酶解淀粉，缓慢冷却至60℃，加入22.5g碳酸锆铵，最终制得所需涂布淀粉。
实施例3：
称取150g(绝干量)木薯原淀粉，加入390g去离子水，加入525mgα-淀粉酶，加入37.5g丙三醇，制得淀粉溶液，缓慢升温至95℃保温45min，自然降温，制得酶解淀粉，缓慢冷却至60℃，加入27g碳酸锆铵，最终制得所需涂布淀粉。
实施例4：
称取150g(绝干量)木薯原淀粉，加入350g去离子水，加入300mgα-淀粉酶，加入20g丙三醇，制得淀粉溶液，缓慢升温至95℃保温45min，自然降温，制得酶解淀粉，缓慢冷却至60℃，加入18g碳酸锆铵，最终制得所需涂布淀粉。
如下表1为利用实施例1-4制备的涂布淀粉进行涂料制备并涂布测试胶黏剂强度数据。
表1
淀粉及涂料物性 某酯化淀粉 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
木薯原淀粉固含量，％ 35.42 35.25 35.37 35.48 35.48
粘度，cps，70℃ 100 147 135 158 160
pH值 6.72 6.83 6.92 6.86 6.72
涂料固含量，％ 65.0 65.0 65.0 65.0 65.0
颜料(研磨碳酸钙) 0.00 100 100 100 100
淀粉/胶乳比例 8/9 8/9 8/9 8/9 8/9
粘度,cps 1000 650 650 760 800
保水性，g/m2 56.25 38.75 38.75 40 36
高剪切粘度，cps 42.7 53.4 50.9 58.8 55.3
IGT强度 243 230 245 262 222
由表1数据可见，在相同配方组分、相同涂布淀粉用量情况下，涂料物性有较大差异，其中，实施例2中的涂布淀粉应用涂料后，较实施例4保水性相当，高剪切粘度下降，但其高剪切粘度仍高于酯化淀粉；成纸IGT强度而言，使用实施例2中的涂布淀粉应用强度较酯化淀粉略高；综合保水性、流动性及强度特性，实施例2中的涂布淀粉性能优于酶解淀粉标样，更接近酯化淀粉。
在淀粉制备工艺改善基础上，还可以通过调整涂料固含量以及不同用量羧甲基纤维素/羧甲基纤维素钠(CMC/CMS-NA)配比改善涂料特性，使之适用于计量施胶涂布工艺。涂料固含量提升，即提升涂料配制固含量，使涂料经过膜转移压区的时候，尽快的达成涂料的不动点固含量，固含量低于阈值时，涂料固化时间大大延长，涂料雾化几率增加，固含量高于阈值时，由于酶解淀粉的高剪切粘度特性，涂料高剪切粘度大大增加，易引起涂料膜层的不均匀，导致纸病。
具体的，该造纸涂料包括颜料、涂布淀粉、丁苯胶乳、流质改变剂，其中，流质改变剂包括任意比例混合的CMC/CMS-NA，颜料为研磨碳酸钙。涂布淀粉加入量为颜料重量的6-9％、丁苯胶乳加入量为颜料重量的9-11.5％、流质改变剂加入量为颜料重量的0.3-0.5％，并调整涂料固含量为64-66％，粘度为1000±100cps。
CMC对于涂料流动性具有一定的改善作用，但其保水性较差，易造成涂料胶黏剂向原纸的迁移，导致成纸IGT强度下降；CMS-NA具有良好的保水性，可以有效的降低涂料中胶黏剂的迁移，提升涂布纸的IGT强度，但对流动性有一定负面作用，且过分加大CMS-NA用量时，涂料流动性随着CMS-NA用量的提高而降低，保水性却基本保持不变相；基于CMC/CMS-NA的不同特性，以CMC/CMS-NA作为涂料的流质改变剂，兼顾两者优点应用到造纸涂料制备中，可使造纸涂料满足计量压榨涂布需求。
实施例5：
提供100g研磨碳酸钙，加入上述实施例4中的涂布淀粉，9g丁苯胶乳，CMC/CMS-NA按照0/100比例加入0.5g，调整涂料粘度至1000±100cps，固含量至65％。
实施例6：
提供100g研磨碳酸钙，加入上述实施例2中的涂布淀粉，9g丁苯胶乳，CMC/CMS-NA按照50/50比例加入0.4g，调整涂料粘度至1000±100cps，固含量至65％。
实施例7：
提供100g研磨碳酸钙，加入上述实施例2中的涂布淀粉，9g丁苯胶乳，CMC/CMS-NA按照70/30比例加入0.35g，调整涂料粘度至1000±100cps，固含量至65％。
实施例8：
提供100g研磨碳酸钙，加入上述实施例2中的涂布淀粉，9g丁苯胶乳，CMC/CMS-NA按照100/0比例加入0.3g，调整涂料粘度至1000±100cps，固含量至65％。
对比例：
提供100g研磨碳酸钙，加入8g酯化淀粉，9g丁苯胶乳。
如下所示表2为利用实施例5-8及对比例制得的涂料制备涂布制品
的性能数据比对。
表2
从表2可见，实施例7的涂料雾化量为0.9g/5min，较为接近利用酯化淀粉制备涂料的对比例的涂料雾化量0.3g/5min。因此，将CMC/CMS-NA作为流质改变剂加入后，配合酶解淀粉制得的涂布淀粉，保水性能只是略有改善，但是大大降低了涂料的高剪切粘度，同时，在计量施胶压榨过程中的涂料雾化情况相比现有利用酯化淀粉制备的涂料的雾化情况，有较大的改善，减少了计量施胶过程中常见的涂料飞溅流失情况，提升了运转性，获得一定经济效益。
本发明通过淀粉酶、丙三醇、碳酸锆铵等物质不同比例组合，降低了转化后淀粉的静态粘度及高剪切粘度特性，对原有酶解淀粉强度特性进行提升；在应用于涂料过程中，又使用了流质改变剂提升了含有改性木薯原淀粉的涂料的流动性，极大的改善了该涂料在计量施胶涂布过程中的涂料雾溅情况，提高了改性木薯原淀粉的应用范围、运转性，降低了计量施胶涂布方式涂料流失的情况，节约了生产资源，减少了浪费。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种涂布淀粉的制备方法，其特征在于，包括：
提供木薯原淀粉浆液；
在所述木薯原淀粉浆液中加入α-淀粉酶、丙三醇，得到酶解淀粉；
在所述酶解淀粉中加入碳酸锆铵，得到涂布淀粉。
2.如权利要求1所述的涂布淀粉的制备方法，其特征在于，所述提供木薯原淀粉浆液包括：
在木薯原淀粉中加入去离子水制成浓度为33.5％-36.5％的木薯原淀粉浆液；
所述在所述木薯原淀粉浆液中加入α-淀粉酶、丙三醇，得到酶解淀粉包括：
在所述木薯原淀粉浆液中加入α-淀粉酶、丙三醇，保温50-70℃搅拌均匀，缓慢升温至94-98℃保温40-55min，自然降温，制得酶解淀粉；
所述在所述酶解淀粉中加入碳酸锆铵，得到涂布淀粉包括：
将所述酶解淀粉缓慢冷却至58-65℃，加入碳酸锆铵，得到涂布淀粉。
3.如权利要求1所述的涂布淀粉的制备方法，其特征在于，所述碳酸锆铵的加入量为所述木薯原淀粉重量的10-18％。
4.如权利要求1所述的涂布淀粉的制备方法，其特征在于，所述木薯原淀粉浆液的pH值为6.5-7.5。
5.如权利要求1所述的涂布淀粉的制备方法，其特征在于，所述α-淀粉酶的加入量为所述木薯粉原淀粉重量的0.0015-0.0035％。
6.如权利要求1所述的涂布淀粉的制备方法，其特征在于，所述丙三醇的加入量为所述木薯粉原淀粉重量的12-25％。
7.一种涂布淀粉，其特征在于，利用权利要求1-6任一项所述的涂布淀粉的制备方法制备而得。
8.一种造纸涂料，其特征在于，包括颜料、权利要求7所述的涂布淀粉、丁苯胶乳、流质改变剂，其中，所述涂布淀粉的加入量为所述颜料重量的6-9％、所述丁苯胶乳的加入量为所述颜料重量的9-11.5％、所述流质改变剂的加入量为所述颜料重量的0.3-0.5％。
9.如权利要求8所述的造纸涂料，其特征在于，所述流质改变剂包括任意比例混合的羧甲基纤维素和羧甲基纤维素钠，所述颜料为研磨碳酸钙。
10.如权利要求8所述的造纸涂料，其特征在于，所述涂料固含量为64-66％，粘度为1000±100cps。
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