CN110128969A - 低温纸品淀粉粘合剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了低温纸品淀粉粘合剂及其制备方法，低温纸品淀粉粘合剂包括以下组分：淀粉、溶剂水、碱液、硼砂溶液、稳定剂、低温添加剂，淀粉与溶剂水混合制得淀粉浆液；制备方法包括以下步骤：将溶剂水注入制胶容器，水温控制在35‑40度；将碱液注入制胶容器中搅拌与溶剂水混合均匀；在制胶容器中加入淀粉，搅拌混合均匀制得淀粉浆；在淀粉浆内缓慢加入碱液继续搅拌，测试淀粉浆粘度；当淀粉浆达到预定粘度时，加入稳定剂继续搅拌；稳定剂与淀粉浆混合均匀后，在淀粉浆内加入硼砂溶液继续搅拌，随后加入低温添加剂搅拌得成品低温纸品淀粉粘合剂。本发明改变了胶粘剂的耐低温性能，提高了胶粘剂的耐低温性能。

Description

低温纸品淀粉粘合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种纸品粘合剂及制备方法，具体涉及低温纸品淀粉粘合剂及其制备方法。

背景技术

瓦楞纸板是一个多层的黏合体，它最少由一层波浪形芯纸夹层及一层纸板构成。它有很高的机械强度，能抵受搬运过程中的碰撞和摔跌。瓦楞纸箱的实际表现取决于三项因素:芯纸和纸板的特性及纸箱本身的结构。楞纸板的粘合强度是对瓦楞纸板进行物理性能检验的一个重要指标。瓦楞纸板的粘合过程包含着复杂的物理变化和化学变化，主要取决于粘合剂的质量，粘合剂的理化指标包括粘度、pH值、糊化温度、固体含量等指标，这些指标的变化直接影响瓦楞纸板的粘合强度。

现有的粘合剂低温低压条件下，性能不稳定；粘合剂对温度特别敏感，温度影响了粘合剂的粘度、粘合力，温度过低，胶水就被冻住，丧失了粘性，生产出来的纸板质量差，生产效率低；因此，现有的纸板生产线的温度和气压都相对较高，纸张的纤维容易受到破坏，生产出来的纸板的质量差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的纸板生产线的温度和气压都相对较高，纸张的纤维容易受到破坏，生产出来的纸板的质量差，目的在于提供低温纸品淀粉粘合剂及其制备方法，解决现有的粘合剂低温低压条件下性能不稳定，纸板生产线的温度和气压都相对较高，纸张的纤维容易受到破坏，生产出来的纸板的质量差的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

低温纸品淀粉粘合剂，包括以下组分：淀粉、溶剂水、碱液、硼砂溶液、稳定剂、低温添加剂，淀粉与溶剂水混合制得淀粉浆液。

本发明通过在淀粉粘合剂中添加低温添加剂、稳定剂，改变了胶粘剂的耐低温性能，提高了胶粘剂的耐低温性能，从而降低了纸板生产线的温度及气压，生产出来的纸板具有极强的防潮性、耐破性、耐水性，粘合强度明显优于国家标准。

所述的低温纸品淀粉粘合剂，包括以下重量份数的组分：100-135份淀粉、300-450份溶剂水、5-7份浓度30％的烧碱液、10-19份浓度10％的烧碱溶液、5-26份浓度10％的硼砂溶液、0.7-1.2份稳定剂、2.4-3.3份低温添加剂。本发明根据纸板的综合性能，优选出了粘合剂中各个组分的最佳配比范围。硼砂对粘合剂指标的影响，无法用仪器进行测量，只能根据瓦楞纸板粘合效果进行调整，而且气候中空气湿度变化，硼砂量需要相应调整，调整范围根据淀粉含量而定，空气湿度越高，硼砂量应该越多。稳定剂、低温添加剂的加量是胶粘剂耐低温性能的重要因素。

所述的低温纸品淀粉粘合剂，包括以下重量份数的组分：100-120份淀粉、350-450份溶剂水、5-6份浓度30％的烧碱液、13-16份浓度10％的烧碱溶液、10-15份浓度10％的硼砂溶液、1-1.2份稳定剂、2.8-3.3份低温添加剂。本发明根据纸板的综合性能，进一步优选出了粘合剂中各个组分的最佳配比范围。

所述的低温纸品淀粉粘合剂，包括以下重量份数的组分：100份淀粉、400份溶剂水、5.8 份浓度30％的烧碱液、15份浓度10％的烧碱溶液、12.5份浓度10％的硼砂溶液、1.2份稳定剂、3.2份低温添加剂。本发明根据纸板的综合性能，优选出了粘合剂中各个组分的最佳配比。

所述稳定剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇缩甲醛55％-75％、羟乙基纤维素 25％-45％。

所述低温添加剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇40％-55％、脲醛树脂30％-40％、轻质碳酸钙5-15％、其它树脂3-10％。

聚乙烯醇、脲醛树脂大大缩短干燥时间，降低蒸汽用量，其憎水基团有利于水分子挥发，改善淀粉粘合剂的抗水性，同时可以增加胶水成膜的柔韧性，改善胶水干燥过程中易变脆的特性；轻质碳酸钙作为填料进入纸品孔隙，阻止水分渗向纸内，提高纸品干燥速度。

所述的低温纸品淀粉粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将溶剂水注入制胶容器，水温控制在35-40度；

S2、将碱液注入制胶容器中搅拌与溶剂水混合均匀；

S3、在制胶容器中加入淀粉，搅拌混合均匀制得淀粉浆；

S4、在淀粉浆内缓慢加入碱液继续搅拌，测试淀粉浆粘度；

S5、当淀粉浆达到预定粘度时，加入稳定剂继续搅拌；

S6、稳定剂与淀粉浆混合均匀后，在淀粉浆内加入硼砂溶液继续搅拌，随后加入低温添加剂搅拌得成品低温纸品淀粉粘合剂。

本发明制成的粘合剂在气温10℃以上粘度稳定性特好，放置不沉淀，在气温低到2℃-10℃下存放24小时仅需短暂搅拌即可快速恢复到成品初始粘度及性能，通过增减NaOH和特制低温添加剂的配比可在54-62℃之间按需调整，生产的纸板具有极强的防潮性，粘合强度明显优于国家标准，中高速机生产三层板气压2.8-3.3Mpa即可正常机速生产，5层板气压4.2-5.5即可正常机速生产，本发明原料易得且价格低，制备方法简单，易于规模化生产，特别适合瓦楞纸板线低温低压生产用胶。

步骤S2中加入的碱液为浓度30％的烧碱，步骤S4中加入的碱液为浓度10％的烧碱溶液。两段碱液的加量，能够合理控制碱液在粘合剂中的残余量，在相同的蒸汽温度，可以使粘合剂糊化反应速度加快，此外，控制碱液的加量能够有效降低胶粘剂的糊化温度并能够稳定控制粘合剂的粘度变化。

所述稳定剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇缩甲醛55％-75％、羟乙基纤维素 25％-45％，所述低温添加剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇40％-55％、脲醛树脂 30％-40％、轻质碳酸钙5-15％、其它树脂3-10％。聚乙烯醇、脲醛树脂大大缩短干燥时间，降低蒸汽用量，其憎水基团有利于水分子挥发，改善淀粉粘合剂的抗水性，同时可以增加胶水成膜的柔韧性，改善胶水干燥过程中易变脆的特性；轻质碳酸钙作为填料进入纸品孔隙，阻止水分渗向纸内，提高纸品干燥速度。

所述淀粉采用玉米淀粉或木薯淀粉。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明低温纸品淀粉粘合剂耐低温性能好，降低了纸板生产线的温度及气压，生产出来的纸板具有极强的防潮性、耐破性、耐水性，粘合强度明显优于国家标准；

2、本发明低温纸品淀粉粘合剂中稳定剂改善了淀粉粘合剂的抗水性，同时增加了胶水成膜的柔韧性，改善了胶水干燥过程中易变脆的特性；

3、本发明低温纸品淀粉粘合剂的制备方法原料易得且价格低，制备方法简单，易于规模化生产，特别适合瓦楞纸板线低温低压生产用胶，制成的粘合剂在气温10℃以上粘度稳定性特好，放置不沉淀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本发明低温纸品淀粉粘合剂，包括以下组分：淀粉、溶剂水、碱液、硼砂溶液、稳定剂、低温添加剂，淀粉与溶剂水混合制得淀粉浆液。

本发明通过在淀粉粘合剂中添加低温添加剂、稳定剂，改变了胶粘剂的耐低温性能，提高了胶粘剂的耐低温性能，从而降低了纸板生产线的温度及气压，生产出来的纸板具有极强的防潮性、耐破性、耐水性，粘合强度明显优于国家标准。

实施例2

基于实施例1，所述的低温纸品淀粉粘合剂，包括以下重量份数的组分：100份淀粉、300 份溶剂水、5份浓度30％的烧碱液、10份浓度10％的烧碱溶液、5份浓度10％的硼砂溶液、0.7份稳定剂、2.4份低温添加剂。所述稳定剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇缩甲醛 55％-75％、羟乙基纤维素25％-45％。所述低温添加剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇 40％-55％、脲醛树脂30％-40％、轻质碳酸钙5-15％、其它树脂3-10％。硼砂对粘合剂指标的影响，无法用仪器进行测量，只能根据瓦楞纸板粘合效果进行调整，而且气候中空气湿度变化，硼砂量需要相应调整，调整范围根据淀粉含量而定，空气湿度越高，硼砂量应该越多。稳定剂、低温添加剂的加量是胶粘剂耐低温性能的重要因素。本实施例中粘合剂在气温10℃以上粘度稳定性特好，放置不沉淀，在气温低到2℃-10℃下存放24小时仅需短暂搅拌即可快速恢复到成品初始粘度及性能。

实施例3

基于实施例1，所述的低温纸品淀粉粘合剂，包括以下重量份数的组分：135份淀粉、450 份溶剂水、7份浓度30％的烧碱液、19份浓度10％的烧碱溶液、26份浓度10％的硼砂溶液、 1.2份稳定剂、3.3份低温添加剂。所述稳定剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇缩甲醛 55％-75％、羟乙基纤维素25％-45％。所述低温添加剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇 40％-55％、脲醛树脂30％-40％、轻质碳酸钙5-15％、其它树脂3-10％。本实施例中粘合剂在气温10℃以上粘度稳定性特好，放置不沉淀，在气温低到2℃-10℃下存放24小时仅需短暂搅拌即可快速恢复到成品初始粘度及性能。

实施例4

基于实施例1，所述的低温纸品淀粉粘合剂，包括以下重量份数的组分：100份淀粉、400 份溶剂水、5.8份浓度30％的烧碱液、15份浓度10％的烧碱溶液、12.5份浓度10％的硼砂溶液、1.2份稳定剂、3.2份低温添加剂。所述稳定剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇缩甲醛55％-75％、羟乙基纤维素25％-45％。所述低温添加剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇40％-55％、脲醛树脂30％-40％、轻质碳酸钙5-15％、其它树脂3-10％。本实施例中粘合剂在气温10度以上粘度稳定性特好，放置不沉淀，在气温低到2度-10度下存放24小时仅需短暂搅拌即可快速恢复到成品初始粘度及性能。

实施例5

所述的低温纸品淀粉粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将溶剂水注入制胶容器，水温控制在35-40度；

S2、将碱液注入制胶容器中搅拌与溶剂水混合均匀；

S3、在制胶容器中加入淀粉，搅拌混合均匀制得淀粉浆；

S4、在淀粉浆内缓慢加入碱液继续搅拌，测试淀粉浆粘度；

S5、当淀粉浆达到预定粘度时，加入稳定剂继续搅拌；

S6、稳定剂与淀粉浆混合均匀后，在淀粉浆内加入硼砂溶液继续搅拌，随后加入低温添加剂搅拌得成品低温纸品淀粉粘合剂。

本发明制成的粘合剂在气温10度以上粘度稳定性特好，放置不沉淀，在气温低到2度-10 度下存放24小时仅需短暂搅拌即可快速恢复到成品初始粘度及性能，通过增减NaOH和特制低温添加剂的配比可在54-62℃之间按需调整，生产的纸板具有极强的防潮性，粘合强度明显优于国家标准，中高速机生产三层板气压2.8-3.3Mpa即可正常机速生产，5层板气压4.2-5.5 即可正常机速生产，本发明原料易得且价格低，制备方法简单，易于规模化生产，特别适合瓦楞纸板线低温低压生产用胶。

步骤S2中加入的碱液为浓度30％的烧碱，步骤S4中加入的碱液为浓度10％的烧碱溶液。两段碱液的加量，能够合理控制碱液在粘合剂中的残余量，在相同的蒸汽温度，可以使粘合剂糊化反应速度加快，此外，控制碱液的加量能够有效降低胶粘剂的糊化温度并能够稳定控制粘合剂的粘度变化。

所述稳定剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇缩甲醛55％-75％、羟乙基纤维素 25％-45％，所述低温添加剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇40％-55％、脲醛树脂 30％-40％、轻质碳酸钙5-15％、其它树脂3-10％。聚乙烯醇、脲醛树脂大大缩短干燥时间，降低蒸汽用量，其憎水基团有利于水分子挥发，改善淀粉粘合剂的抗水性，同时可以增加胶水成膜的柔韧性，改善胶水干燥过程中易变脆的特性；轻质碳酸钙作为填料进入纸品孔隙，阻止水分渗向纸内，提高纸品干燥速度。

所述淀粉采用玉米淀粉或木薯淀粉。

对比例1

传统淀粉粘合剂是水、生淀粉、熟浆糊、苛性钠、硼砂和甲醛的混合物，比例是：水80％；淀粉20％(其中生淀粉占85％，熟淀粉占15％)；苛性钠(淀粉总量的)2.4-2.8％；硼砂(淀粉总量的)2.7-3.2％，约10摩尔；甲醛微量。本实施例将实施例2-4中的淀粉粘合剂与传统淀粉粘合剂进行了性能测试，测试结果如下：

(1)粘合速度测试

在实验室规模，粘合速度按照以下标准程序进行测定：

将常用的复印纸(80克/平方米)剪成纸条(40×150厘米)，使用衬条在纸条上涂一层约200 微米厚的粘合剂；

将纸片倒放(粘合剂面朝下)在一张完整的相同纸质的纸上，该纸置于一个平的不导热的表面上，并且盖上另一张这样的纸(以防止与加热设备粘合)；

将加热设备(具有平的电热金属表面，能温控)调在80℃，在一个预设的时间周期内，手工施压于顶部的纸；

移走加热设备后立即进行一个(标准的)撕开实验。如果粘合剂没有粘住，采用更长的加热时间(加热时间增加1～2秒)重复进行实验。如果粘合剂发生粘合，在一个更短的加热时间 (加热时间缩短1～2秒)重复进行实验，以这种方式通过增加/缩短加热时间就可以测定临界的加热时间，这个时间是获得完全粘合所需的最短的加热时间(因此，这时间也被称为临界粘合时间)。这个临界加热时间典型的为数秒，这与工业装置使用的加热时间相一致。结果如下表1所示。

表1粘合速度测试结果

淀粉粘合剂配方	临界加热时间(秒)
		实施例2	2
实施例3	2
		实施例4	1
对比例1(传统淀粉粘合剂)	5

这些胶粘实验的结果清楚的表明，本发明实施例2-4的粘合剂具有很强的粘合能力以及很高的粘合速度，其中实施例4中的粘合剂为最佳。

(2)增稠速度的测定

当淀粉基粘合剂被加热时，粘合剂的粘度增加，并且在胶粘过程的初期，粘合剂的粘度增加上升非常迅速。因此，粘合剂的粘度增加的速度，以增稠速度来表示，是胶粘(粘合)过程开始的一个良好标志。增稠速度的值越大，粘合过程越好。结果如下表2。

表2增稠速度测试结果

淀粉粘合剂配方	最大增稠速度(％/℃)
		实施例2	178
实施例3	176
		实施例4	182
对比例1(传统淀粉粘合剂)	93

最大增稠速度的值越大，粘合发生就越快；粘合发生得越快，在工业规模的复合瓦楞纸板的生产就越好。本发明中的粘合剂粘合过程比传统粘合剂粘合过程好。

(3)粘合剂薄膜厚度及瓦楞纸板生产速度

三层瓦楞纸板生产过程中，对其粘合速度及粘合剂薄膜厚度进行检测，检测结果如下表 3。

表3瓦楞纸板粘合速度及粘合剂薄膜厚度检测结果

淀粉粘合剂配方	粘合速度(m/min)	粘合剂薄膜厚度(mm)
			实施例2	280	0.14
实施例3	278	0.14
			实施例4	281	0.12
对比例1(传统淀粉粘合剂)	252	0.24

本发明中粘合剂在实际用量中少于传统淀粉粘合剂的用量，提高了瓦楞纸板的粘合效率。本发明与传统的粘合剂相比，使得复合瓦楞纸板的生产速度更快。

(4)蒸汽压力测定

在三层瓦楞纸板及五层瓦楞纸板生产过程中，测定了使用本发明实施例2-4中粘合剂及传统粘合剂的蒸汽压力，结果如下表4。

表4蒸汽压力检测结果

与传统的粘合剂相比，本发明这使得复合瓦楞纸板的生产使用更低的蒸汽压力。

综上所述，以下重量份数的组分：100-135份淀粉、300-450份溶剂水、4-7份浓度30％的烧碱液、10-19份浓度10％的烧碱溶液、5-26份浓度10％的硼砂溶液、0.7-1.2份稳定剂、2.4-3.3份低温添加剂，所述稳定剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇缩甲醛55％-75％、羟乙基纤维素25％-45％。所述低温添加剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇40％-55％、脲醛树脂 30％-40％、轻质碳酸钙5-15％、其它树脂3-10％；按照实施例5所述的制备方法制备出来的粘合剂粘合速度快、粘合过程好、粘合强度高、使用蒸气压低。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.低温纸品淀粉粘合剂，其特征在于，包括以下组分：淀粉、溶剂水、碱液、硼砂溶液、稳定剂、低温添加剂，淀粉与溶剂水混合制得淀粉浆液。

2.根据权利要求1所述的低温纸品淀粉粘合剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：100-135份淀粉、300-450份溶剂水、5-7份浓度30％的烧碱液、10-19份浓度10％的烧碱溶液、5-26份浓度10％的硼砂溶液、0.7-1.2份稳定剂、2.4-3.3份低温添加剂。

3.根据权利要求2所述的低温纸品淀粉粘合剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：100-120份淀粉、350-450份溶剂水、5-6份浓度30％的烧碱液、13-16份浓度10％的烧碱溶液、10-15份浓度10％的硼砂溶液、1-1.2份稳定剂、2.8-3.3份低温添加剂。

4.根据权利要求3所述的低温纸品淀粉粘合剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：100份淀粉、400份溶剂水、5.8份浓度30％的烧碱液、15份浓度10％的烧碱溶液、12.5份浓度10％的硼砂溶液、1.2份稳定剂、3.2份低温添加剂。

5.根据权利要求1所述的低温纸品淀粉粘合剂，其特征在于，所述稳定剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇缩甲醛55％-75％、羟乙基纤维素25％-45％。

6.根据权利要求1所述的低温纸品淀粉粘合剂，其特征在于，所述低温添加剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇40％-55％、脲醛树脂30％-40％、轻质碳酸钙5-15％、其它树脂3-10％。

7.如权利要求1-6中任意一项权利要求所述的低温纸品淀粉粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将溶剂水注入制胶容器，水温控制在35-40℃；

S2、将碱液注入制胶容器中搅拌与溶剂水混合均匀；

S3、在制胶容器中加入淀粉，搅拌混合均匀制得淀粉浆；

S4、在淀粉浆内缓慢加入碱液继续搅拌，测试淀粉浆粘度；

S5、当淀粉浆达到预定粘度时，加入稳定剂继续搅拌；

S6、稳定剂与淀粉浆混合均匀后，在淀粉浆内加入硼砂溶液继续搅拌，随后加入低温添加剂搅拌得成品低温纸品淀粉粘合剂。

8.根据权利要求7所述的低温纸品淀粉粘合剂及其制备方法，其特征在于，步骤S2中加入的碱液为浓度30％的烧碱，步骤S4中加入的碱液为浓度10％的烧碱溶液。

9.根据权利要求7所述的低温纸品淀粉粘合剂及其制备方法，其特征在于，所述稳定剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇缩甲醛55％-75％、羟乙基纤维素25％-45％，所述低温添加剂包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇40％-55％、脲醛树脂30％-40％、轻质碳酸钙5-15％、其它树脂3-10％。

10.根据权利要求7所述的低温纸品淀粉粘合剂及其制备方法，其特征在于，所述淀粉采用玉米淀粉或木薯淀粉。