淀粉在表面施胶中的应用技术
天然淀粉改性机制及应用概述
Overview of Modification Mechanism and Application of Natural Starch
Chen Yan-shuang
性就是通过各种特定方法改变其颗粒的结构分布，使其具有 的产品成膜性、光亮度、稳定性流动性好，可较好地应用于
新的且符合要求的特性。目前这些方法大体可分为物理改性、 造纸行业和纺织工业，并且能代替琼脂和阿拉伯胶制造果冻
化学改性、复合改性以及生物酶改性四种，以下对四种方法 和软糖，建材方面还可作黏合剂制造墙板、纸板等。高锰酸
分子材料与工程。
1.2.2 醚化、酯化淀粉 这两种改性方法都是通过在特定反应条件下引入功能性
基团，使改性后的淀粉具有特定的性质。醚化是天然淀粉分
·165·
第47卷第7期
2021年7月
资源与环境
Resources and Environment
化工设计通讯
Chemical Engineering Design Communications
天然淀粉来源广泛，价格低廉，对环境污染小且具有和 纤维类似的结构，因此被广泛应用于造纸行业 [8]。改性后的天 然淀粉能赋予纸张优良的性能，例如改善表面纹理，提高纸 张强度等。据文献报道磷酸酯淀粉可用于纸页表面施胶，能 够改善纸张的平滑度，提高成膜性能，并且淀粉改性填料与 纤维的黏结性和接触性较好，粒径较大，研究表明当在纸张 配料中添加量为 10% 时，可使纸张强度提高约 15%。
由于淀粉具有无毒无害，良好的生物相容性，且容易被 人体吸收的特性，因此被广泛应用于生物制药行业。根据不 同需要可制成功能不同的药物制剂。例如靶向给药载体“接 枝交联淀粉纳米粒”具有较高的膨胀性，能有效传递药物至 病灶处，有助于药物的精确吸收达到良好的药效，在癌症肿
淀粉类表面施胶剂
轻工业出版社， １９９９， ［ ２］ 姚献平， 郑丽萍．淀粉衍生物及其在造纸
中的应用技术．北京： 中国轻工业出版社， １９９９， ［ ３］ 劳 嘉 葆．湿 部 添 加 剂 对 ＡＫＤ 留 着 及 反 应 效率的影响．造纸化学品， ２００３， （ ２） ： ［ ４］ 孙泽海， 陈新爱， 汤海波．表面施胶淀粉的 制备与应用．造纸化学品， １９９６， （ １） ： ［ ５］ 侯 光 英．低 粘 度 聚 乙 烯 醇 （ ０３８８ＰＶＡ） 用 于 纸张涂布与表面施胶的试验． 四川造纸， １９９４， （ ３） ： ［ ６］ 尹 继 明 ， 周 伟 明．ＣＭＣ 在 表 面 施 胶 工 艺 中 的应用技术．造纸化学品， ２００２， （ ２） ： ［ ７］ 莫立焕， 陈克复， 杨仁党， 方观瑞．羧甲基 纤维素钠对纸和纸板的表面施胶试验．纸 和造纸， ２００２， （ ４） ： ［ ８］ 韩克青， 马雷明， 毛祥学．氟丙烯基系化合 物与表面施胶．湖南造纸， ２００２， （ ４） ： ［ ９］ 张国运．表面施胶的作用及影响 因 素．天 津造纸， ２００３， （ ２） ： ［ １０］ 常 红 ． 现 代 表 面 施 胶 ． 天 津 造 纸 ， １９９６，
Ｓｏｕｔｈ Ｗｅｓｔ Ｐｕｌｐ Ａｎｄ Ｐａｐｅｒ ２００５．Ｖｏｌ．３４， Ｎｏ．６
改善油墨吸收性能， 特别是提高纸 张的印刷光泽度， 使印刷产品鲜亮， 减少墨耗。 １．２ 阳离子氧化淀粉
阳离子淀粉最初是作为纸浆的 湿部助剂， 主要的作用是助留助滤 和增强， 特别是当中性施胶成为造 纸浆内施胶的主流技术， 而且 ＡＫＤ 得到广泛的使用时， 作为 ＡＫＤ 的理 想 助 留 剂 ［３］， 阳 离 子 淀 粉 更 是 成 为 了造纸业界研究和开发的热点。除 了以上用途外， 将氧化淀粉进一步 阳离子化后， 它也作为一种优良的 表面施胶剂。而且这种阳离子淀粉 的制备工艺简单， 条件温和， 适合于 在造纸厂自行制备， 其工艺流程如 图 １［４］．
高分子表面活性剂在表面施胶中的应用
摘要：表面活性剂在造纸中有很大的应用，例如在制浆、湿部、脱墨、涂布加工等方面。
本文主要综述了几种主要的高分子表面活性剂如：阳离子淀粉，AKD 专用高分子表面活性剂，壳聚糖，聚乙烯醇，羧甲基纤维素等在表面施胶中的应用。
关键词：造纸、高分子表面活性剂、表面施胶。
表面施胶也叫纸面施胶，纸页形成后在半干或干燥后的纸页或纸板的表面均匀涂上胶料。
施胶剂分松香型和非松香型两大类，非松香型施胶剂主要用于表面施胶。
常用的表面施胶剂含有疏水基和亲水基，因此广义地说都是表面活性剂。
表面施胶剂主要有变性淀粉、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素(CMC)和聚丙烯酰胺(PAM)等。
可根据不同的需要选择不同的表面活性剂，如：提高抗水性，可用AKD、分散松香、石蜡、硬脂酸氯化铬、苯乙烯马来酸酐共聚物及其他合成树脂胶乳等；提高抗油性，可加入有机氟化合物，如全氟烷基丙烯酸酯共聚物，全氟辛酸铬配合物，全氟烷基磷酸盐等；增加防黏性，可加入有机硅树脂；改善印刷性能，主要用变性淀粉、CMC、PVA等[1]；改进干湿强度，可加入PAM、变性淀粉等；改善印刷光泽度和印刷发色性，主要用CMC、海藻酸钠、甲基纤维素、氧化淀粉等。
为了提高表面施胶效果，通常采用两种或几种表面活性剂共用的方法。
1. 淀粉是一种天然高分子化合物，它是一种重要的表面施胶剂和纸张增强剂。
在造纸工业中，薯类淀粉使用效果较好。
天然未改性的淀粉粘度较高，流动性差，容易凝聚，用水稀释后易沉淀，故在表面施胶中常用各种改性淀粉。
改性淀粉在较高浓度时仍有较低的粘度，并保持良好的溶解性、粘着力和成膜性能。
用于表面施胶的改性淀粉主要有氧化淀粉、阳离子淀粉、阳离子型磷酸酯淀粉、羟烷基淀粉、双醛淀粉、乙酸酯淀粉、酸解淀粉。
以下主要介绍阳离子淀粉。
阳离子淀粉通常是指淀粉在一定条件下与阳离子试剂反应制得的产物，阳离子试剂主要有叔胺盐类和季铵盐类阳离子试剂。
阳离子淀粉还可以通过淀粉与阳离子型乙烯基单体通过自由基共聚法制得。
淀粉酶在造纸中的应用
淀粉酶在造纸中的应用
淀粉酶在造纸中有着广泛的应用，主要涉及纸张表面施胶和淀粉糊的制备。
淀粉酶可以改善纸张的品质，增加纸张的白度和不透明度，使纸张更加光滑和细腻。
在表面施胶过程中，淀粉酶能够将淀粉水解成可溶性糖，然后通过脱水作用将其转化为薄膜状物质，覆盖在纸张表面，增加纸张的防水性和抗油性。
同时，淀粉酶还可以改善纸张的抗张强度和耐破度等物理性能，提高纸张的使用寿命。
此外，淀粉酶还可以用于淀粉糊的制备。
在制浆过程中，淀粉糊是一种重要的粘合剂，用于将纸张纤维粘合在一起。
淀粉酶可以将淀粉水解成可溶性糖，增加淀粉糊的粘度和稳定性，提高纸张的强度和耐破度。
总之，淀粉酶在造纸中具有广泛的应用，可以提高纸张的品质和使用寿命，同时也可以降低生产成本和环境污染。
随着环保意识的不断提高和技术的不断进步，淀粉酶在造纸中的应用将会更加广泛和重要。
表面施胶剂制备及工艺
表面施胶剂制备及加入工艺
一、配制过程：
1. 向溶解桶加入2立方米的清水，液位显示在85%左右，开始通
入蒸汽进行加热；
2. 加入PV A30公斤，溶解后，加入淀粉7包，溶解后，加入石蜡
40公斤；
3. 在80-90度左右的温度下进行溶解糊化60分钟，然后保温10
分钟备用；
4. 泵至供料槽使用。
二、加入量的控制：
1. 上料辊转速控制在600-800转/分；
2. 根据纸张表面施胶情况调整背涂刮刀角度以控制表面施胶量的
大小，以控制在0.5—1.0克/平方米为宜。
三、注意事项：
1. 严格计量并控制各类药品及清水的加入量；
2. 严格控制糊化温度和时间，若控制不当，会直接影响其成膜性
和流动性。
宁波牡牛纸业有限公司
生产技术部
2002年10月
12月18日PV A由1899改为2499；12月21日石蜡乳液改加20KG;12月26日石蜡改加30KG（浓度38%左右）。
03年1月13日根据客户对表面施胶要求较高，改加PV A20KG(PV A1899)。
造纸工业表面施胶剂的研究进展
造纸工业表面施胶剂的研究进展造纸工业是全球重要的制造业之一，对于经济发展和社会生活都有着巨大的影响。
表面施胶剂是造纸工艺中不可或缺的一部分，能够改善纸张的性能和品质，提高其抗压、抗水、抗腐蚀等能力。
本文将重点造纸工业表面施胶剂的研究进展，以期为相关产业的发展提供参考。
表面施胶剂在造纸工业中主要分为天然生物质施胶剂和合成高分子施胶剂两类。
其中，天然生物质施胶剂以植物淀粉和蛋白质为主要原料，具有环保性能好、易生物降解等优点，但耐水性和耐候性较差。
而合成高分子施胶剂则具有优异的耐水性和耐候性，能够提高纸张的防水、抗腐蚀等性能。
目前，造纸工业表面施胶剂的研究主要集中在以下几个方面：施胶剂的合成与改性、施胶剂在纸张表面的应用与性能研究、施胶剂对纸张生物降解性能的影响等。
虽然取得了一定的进展，但仍存在以下问题：对表面施胶剂的作用机制了解不足、缺乏环保型高效表面施胶剂的开发、对新型表面施胶剂的研发力度不够等。
表面施胶剂的研究方法主要包括：化学实验法、物理实验法、电化学方法、计算机模拟方法等。
其中，化学实验法主要用来研究施胶剂的合成与改性，通过调整实验条件，探究最佳的合成路径和改性方法；物理实验法则主要用于研究施胶剂在纸张表面的应用和性能，通过观察和测量纸张的物理特性，评估施胶剂的效果；电化学方法则用于研究施胶剂对纸张生物降解性能的影响，通过分析纸张在微生物作用下的电化学反应，判断施胶剂的环保性能；计算机模拟方法则通过建立数学模型，预测施胶剂的性能和作用机制，为实际实验提供指导。
近年来，随着环保意识的增强和技术的不断发展，表面施胶剂的研究也取得了一些新的进展。
一方面，研究者们开始尝试开发更加环保的生物质施胶剂，如基于天然植物淀粉和蛋白质的施胶剂、基于微生物菌体的施胶剂等。
这些新型的生物质施胶剂具有更好的环保性能和生物降解性，能够满足越来越严格的环保要求。
另一方面，新型的合成高分子施胶剂也不断被开发出来，这些施胶剂具有更加优异的耐水性、耐候性和防水性能，能够满足造纸工业对高性能纸张的需求。
淀粉酶酶解处理改善表面施胶性能的研究
件 。 对 新 闻 纸 进 行 表 在
面 施 胶 时 ， 解 淀 粉 不 酶
仅 能 改 善 纸 张 的 施 胶
（ ） 度 的 测 定 方 法 ２粘
根 据 ＧＢ／Ｔ ｌ ０ ８ ９ ９ 准 进 ２ ９ 一ｌ ８ 标 行 测 定 ， 上 海 昌 吉 地 质 仪 器 有 限 公 用
司 生 产 的 Ｎ ＤＪ一 ７ 型 旋 转 式 粘 度 仪 ９ 测定。
素 。 一淀 粉 酶 酶 用 量 对 酶 解 后 淀 粉 粘 度 的 影 响结 果 见 图 ｌ 。
由 图 ｌ 果 可 知 ， 着 淀 粉 酶 用 结 随
度 ， 且 还 能 改 善 纸 张 而
的 强度 性 能 。
关 键 词 ： 一淀 粉 酶 ； 薯 淀 粉 ； 木
酶 解 ； 面施 胶 表
量 增 加 ， 解 后 淀 粉 的 粘 度 显 著 下 酶
降 ， 酶 用 量 大 于 ０． ６ Ｕ／ 当 ０ Ｉ ｇ时 ， 度 粘
（ ） 解 工 艺 条 件 的 研 究 ３酶 先 用 冷 水 将 淀 粉 按 所 需 浓 度 调
植 物原 料 ， 毒安 全等 独特 的 优势 。 无 为 了 增 加 淀 粉 的 摄 取 量 ， 高 淀 粉 溶 提
体 积 在 新 闻纸 上 利 用 英 国 ＲＫ ｉ ｔ Ｐｒｎ
Ｃ ａ ｎ ｔ ｕ ｅ ｔ ｔ 生 产 的 Ｋ３ ３ ｏ ｔ Ｉ ｓ ｒ ｍ ｎ ｓ Ｌ ｄ． ０
液 的 固 含 量 ， 善 淀 粉 表 面 施 胶 效 改
ｇＹ ● 化 学 品 ●
的 淀 粉 糊 化 溶 液 。 常 用 于 表 面 施 胶 通 的淀粉液 粘度一 般在 １ ０～１ ｍＰａ・ ５ Ｓ 之 间， 验选 择淀粉 酶用量 为０ ． 试
淀粉在涂布纸板工艺中的应用
表面施胶的位置在纸页经过预干燥之后。胶料的粘度一般为30cps，固含量为10-13％，PH值为7.0左右，胶料温度50℃。
其次作为ASA的乳化淀粉：
(一)淀粉的蒸煮和添加：
酸性施胶剂ASA主要成分为连二烯琥珀（丁二）酸酐，外观为无色透明至淡黄色轻微混浊或琥珀色液体，这种活性物能贮存很长时间，它不溶于水。在使用之前要用阳性淀粉溶液进行现场乳化，乳化在连续操作的专业自动化设备中进行，阳性淀粉对ASA的比例为4：1，最适宜的乳化颗粒是1-2μm。
3.涂布变性淀粉
在涂布加工纸中粘胶剂是涂料制备中最重要的化学品之一。随着机内涂布技术的进步，纸机涂布要求涂层迅速固化、粘着，这样就要求提高涂料的固含量。由于变性淀粉在高固含量下的粘度低，而且成本低廉，在纸张涂布中逐渐占统治地位。
3#机在涂料中使用的是磷酸酯淀粉，型号为GSL DYNAKOTE68（泰国木薯）。这种淀粉是阴离子型，它与涂料颜色中阳离子有着很好的相溶性，具有辅助分散作用。而且流动性、稳定性、成膜性好；保水性能、粘结性能优良。但耐水性和涂布光泽性比较差。
不喷淀粉
150 J/M2
(二)细菌控制：
由于喷淋淀粉未经过蒸煮，适宜的环境会产生大量的细菌吸附于管壁内，在管内条件（如压力）改变后脱落堵塞喷头，或喷出形成斑点破洞。有必要使用杀菌剂控制细菌数。3#机在淀粉混合槽内加入的杀菌剂是赫克力士9098，用量200ml/BATCH，工作槽内加入的杀菌剂是亚马逊9094，用量2小时一次，1500ml/次。
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淀粉在表面施胶中的应用技术
所谓表面施胶，就是把施胶剂施加到纸的表面，使纤维与胶体粘接，并在纸面上附上一层近乎连续的薄膜的方法。
造纸工业上使用的主要施胶剂是淀粉及其衍生物，此外还有羧甲基纤维素（CMC）、聚乙烯醇（PV A）烷基烯酮二聚体（AKD）等；施胶有多重含义，不只是增加纸页的抗水性，在大多数情况下，是为了增加纸页的表面强度，并获得良好的施胶性能，此外还能提高耐破度、耐折度、抗张力、平压强度、抗分层强度、环压强度等纸张物理强度等指标。
最早使用的表面施胶剂是动物胶，包括骨胶和皮胶，而现在最常用的是淀粉及变性淀粉。
（一）淀粉的特性：
目前表面施胶淀粉主要来源于玉米，其次为木薯、马铃薯、小麦等，两种常用原淀粉的特性比较：
品种分子量糊化粘度糊澄清度老化速度成分
直链淀粉含量较多，不安定，玉米淀粉 48600 中等不透明快
成膜性好
直链淀粉含量较多，较安定，木薯淀粉 290000 高相当澄清慢
但成膜性差
原淀粉糊化后容易产生老化现象，老化后的特征：粘度增加、成为不透明或浊状、在热糊液中形成不可溶的一层薄膜、沉淀或形成不可溶的微粒等，所以表面施胶用的淀粉一般是变性淀粉，淀粉变性后可降低粘度、改善稳定性、可操造性及胶化的品质。
（二）适用于表面施胶的变性淀粉：
（1）热或热化学转化淀粉：通常利用机械能、热能或热—化学能在煮锅或转化器中把原淀粉制成低粘度溶液。
（2）酸变性淀粉：用酸对原淀粉进行降解，可制成不同粘度的产品。
（3）氧化淀粉：用双氧水或过硫酸铵或次氯酸盐对原淀粉进行氧化后制得。
还有（4）酶转化淀粉；（5）乙酰化淀粉；（6）阳离子淀粉；（7）阴离子双变性淀粉；（8）羟烷基淀粉
（三）影响施胶压榨的因素：
通常所谓的表面施胶，大多数是指施胶压榨。
施胶压榨是指纸幅在刚要进入压辊间压区之前先通过一胶料塘，借此施胶剂被施加到纸的表面，然后纸幅通过压辊，使胶料压入纸内，
并从纸面除去过量胶料的一种表面施胶方法，施胶压榨有竖式，卧式及斜式等型式。
影响施胶压榨的因素有：
○1纸的施胶度：完全未施胶的纸比施胶过的纸多吸收100%的胶液。
而施胶过的纸，松香胶的用量增加对胶液的吸收影响不太明显。
○2纸机车速的影响：应用试验表明，纸机车速从100m/min到大约300m/min之间，淀粉拾取量大大增加，但增加到650m/min后，淀粉拾取量（施胶量）没有明显增加。
○3纸的定量：用松香施胶的各种定量的纸，定量对淀粉的拾取量（施胶量）几乎没有影响。
○4纸的其他性能对淀粉拾取量影响；
a、越是精磨，淀粉的拾取量越低；
b、透气度越高，淀粉的拾取量越高；
c、表面越光滑，淀粉拾取量越低；
d、进入施胶前纸的水份越低，拾取量越多，水份在5—12%会获得最大的拾取量；
○5淀粉胶的粘度、温度、固含量（浓度）对淀粉胶的拾取量（施胶量）及环压强度（CMT）的影响：淀粉胶的温度越高渗透量越高，拾取量也越高；若纸机车速恒定，在14—40cps粘度的范围内，淀粉胶的粘度对淀粉的拾取量没有重大影响，通过提高淀粉的固含量的方法，可以增加淀粉的拾取量，提高环压强度。
淀粉拾取量（施胶量）（g/m2）环压提高率
固含量% 粘度cps 淀粉 CMT%
6 15 2 19
8 25 3 34
10 40 4 43
但淀粉固含量太高会产生甩胶的现象。
（四）注意事项：
（1）需正确选用表面施胶剂：造纸工业对表面施胶剂用淀粉的主要要求是粘度、粘接强度、离子性胶液稳定性，和成膜性等指标；一般应具备以下条件：
A、要求粘度可调范围广，以适用不同的纸种；
B、要求易于吸附在纤维上，经淀粉表面施胶过的纸，在损纸回用时，非阳离子化的淀粉易从纤维上脱离，溶解并进入白水中，不仅会造成白水中的BOD、COD值上升，而且会降低细小纤维和辅料的留着率。
比如采用氧化淀粉表面施胶，在损纸回用过程中，当成浆中
氧化淀粉含量达到2%时，助留剂量要加大8倍才能达到原有留着率。
C、要求冷却时不冷凝胶（即要求糊液稳定性好），且成膜性能要好。
（2）避免直链淀粉结晶现象的发生
一般淀粉糊液在67—89℃的临界凝胶内保温时，直链淀粉容易产生结晶，较难通过施胶而滞留于施胶槽中，增加了施胶液的粘度和固含量，严重时结晶的直链淀粉可达20—30%，从而造成上胶量的波动，另外，部分结晶体体通过施胶压榨区附在纸页上，由于结合力差，易脱落附在辊子上、烘缸和干网上，结果造成纸面不整洁。
解决的办法是避开直链淀粉的结晶敏感温度范围67—89℃；考虑到在较低温度下淀粉易发生胶凝和老化（凝沉）现象，因此建议贮存和使用时温度控制在63—66℃为宜。
另外，老化沉淀太久的淀粉胶要及时排掉，否则强行上胶会损坏施胶辊的胶面。