瓦楞纸板淀粉粘合剂的制作机理与应用

瓦楞纸板淀粉粘合剂的制作机理与应用(转贴)
瓦楞纸板淀粉粘合剂是将瓦楞纸与面纸或夹芯纸牢固粘结在一起而构成瓦楞纸板的粘结材料，其粘结性能的好坏，对瓦楞纸板及纸箱的耐破强度、边压强度、戳穿强度及抗压强度等有直接影响，是关系到瓦楞纸板、纸箱质量的一个关键因素。

1935年，斯坦霍尔首先提出生产淀粉粘合剂的理论，随后各国包装界在瓦楞纸箱包装领域研究和应用淀粉粘合剂方面取得了长足发展。

我国从七十年代开始，一些大专院校、科研院所也相继提出了一些理论探讨，各种淀粉粘合剂在全国纸箱包装企业得到了广泛的应用，为我国包装事业的发展作出了重要贡献。

纯净的淀粉是一种白色的、颗粒直径约为4-50um的多糖粉末，不溶于冷水，也没有粘性。

利用淀粉作为纸板粘结材料，必须通过加热、加入其它化学物质，改变淀粉的颗粒结构，使其溶胀散布于水中，改变淀粉的物理和化学特性，改善淀粉分子与纸纤维的亲和性，改善淀粉胶体的流动性及渗透性，才能满足瓦楞纸板生产工艺的要求。

至今已开发应用的淀粉粘合剂的制作方法有：直接加热法、碱糊法、糊精法、氧化法、司推因赫尔调制法等多种。

由于直接加热法淀粉粘合剂只适合于手工涂布、碱糊法淀粉粘合剂粘结力差，现已很少使用，本文将简述部分糊精制作机理、氧化淀粉制作机理、司推因赫尔调制法淀粉粘合剂制作机理，并对广泛应用的司推因赫尔调制法淀粉粘合剂的应用作一简单介绍，以期为进一步研究、改进包装粘合工艺、材料提供参考。

氧化淀粉制作机理糊精的分子结构与淀粉相同，与纸纤维的亲和性不太强，且糊精是细菌的好饲料，抗腐防霉能力差，而氧化淀粉则表现出胶体与纸纤维良好的亲和性及抗腐防霉能力，其制作机理如下：淀粉是由α-葡萄糖脱水缩合而成的高分子碳水化合物，其分子链未端有一个甙羟基，其余的则为仲醇基和伯醇基，由于淀粉的分子链长，分子量大，少量的甙羟基的作用显得微不足道，所以没有葡萄糖分子那样的还原性，既不能发生锒镜反应，也不能使氢氧化铜还原成氧化亚铜。

人们制作氧化淀粉通常是在淀粉的乳液中加入适量的氢氧化钠溶液，氢氧化钠与淀粉分子中的醇基结合，破坏了部分氢链，使大分子间的作用减弱。

同时在乳液中加入双氧水（或次氯酸钠、氧化钠、高锰酸钾）强氧化剂，当双氧水溶解于水便会产生氧化性很强的双氧氢离子HO2（或次
氯酸根离子CLO-、高锰酸根离子MnO4)，这种氧化性很强的离子便可使淀粉分子未端的甙羟基氧化成羧基，并将伯醇基氧化成醛基，甚至将其进一步氧化成羧基，从而大大增强了淀粉分子的活力，使淀粉分子从糖甙链位置（即1.4碳位）断链，使淀粉分子链变短，分子量变小。

断链后新产生的甙羟基将继续被氧化成羧基，就这样淀粉分子的甙羧基被氧化成羧基继而发生糖甙链断链，出现新的甙羟基，新的甙羟基又被氧化成羧基，这种反应不断进行，使淀粉分子链越来越短，羧基、醛基不断增加当淀粉乳液中这种羧基、醛基达到一定浓度后，便对纸纤维有足够的亲和力，并有足够的抗腐防霉能力。

但实际应用又得控制这种羧基、醛基的浓度。

浓度过低，抗腐能力差，与纸纤维的亲和性不强。

浓度过高，就意味着淀粉的长分子链被断成很短的分子链，虽然与纸纤维的亲和性很强，但由于分子链过短，淀粉分子间的相互交织系数变小，分子间的作用力变小，粘结成膜的韧性和强度反而下降。

所以人们通常要控制淀粉被氧化的程度，所采取的办的办法是控制氧化剂投放量、氧化温度及反应时间。

氧化淀粉就是氧化淀粉分子的官能团，改善其与纸纤维的亲和性及抗腐防霉能力，在氧化过程中淀粉分子发生断链现象，分子量变小，故国外也有人将氧化淀粉称为糊精。

所须说明的是，氧化淀粉的官能团与淀粉的官能团是不同的，而糊精的官能团则和淀粉完全相同，故与纸纤维的亲和性及抗腐防腐能力是不同的。

严格地讲，氧化淀粉若称作氧化糊精倒是比较确切，但鉴于人们传统习惯，仍称其为氧化淀粉为宜。

司推因赫尔法淀粉粘合剂制作机理及应用碱糊法、糊精法、氧化法淀粉粘合剂的共同缺点是倍水量大，胶体中固体含量低，不适合现代瓦楞纸板生产线高速涂布、瞬时粘结、快速烘干的生产工艺要求。

司推因赫尔提出调制方法，提高淀粉浓度，不损坏淀粉链长度，又不提高淀粉胶体的粘度，满足了瓦楞纸板生产线的特殊生产工艺要求，这种方法在各国瓦楞纸板生产线上得到了广泛的应用，现对司推因赫尔调制法淀粉粘合剂的制作机理及应用作简单介绍。

（一）司推因赫尔调制法淀粉粘合剂的制作机理在一个罐内将水、淀粉、氢氧化钠按一定比例糊化成载体胶，同时在另一个罐内将淀粉、硼砂、水按一定比例搅拌成主体淀粉液，然后将两种混合搅拌均匀即可。

其制作机理是：利用少量的淀粉糊化成粘度较大的载体胶，而将大量没有糊化、没有粘性，体积小的主体淀粉颗粒吸附并分散于胶体之中既有
利于加大淀粉的浓度、降低倍水量，没有破坏淀粉分子链，又没有提高胶体整体粘度、使得胶体的流动性，渗透性、粘结强度达到良好的综合效果。

氢氧化钠可以调节和控制淀粉粘合剂的糊化温度并改善淀粉的亲水性，硼砂则可络合淀粉分子的甙羟基和伯醇基，增强粘合剂初粘性和结膜韧性。

在生产过程中，具有良好流动性的胶体被涂布在瓦楞楞峰上，与面纸和夹芯纸贴合后被加热到糊化温度以上，主体淀粉迅速吸收周围的水份而糊化，产生极高的粘性。

特别是渗透到纸纤维缝隙中的体积细小的主体淀粉颗粒，受热后从纸纤维缝隙中糊化并与外围的淀粉分子、纸纤维、硼氧中心离子一道共同交织形成不同一般填充式的粘结层，随着热量的迅速增加，水份很快蒸发到大气中，或向纸纤维内扩散，淀粉胶体干燥成为水份较少的韧性很强的粘结膜，于是瓦楞纸与面纸或夹芯纸便被牢固地粘连在一起而构成瓦楞纸板。

（二）司推因赫尔调制法淀粉粘合剂应用举例司推因赫尔调制法淀粉粘合剂的种类很多，但按制作温度不同可分为热制法和冷制法两种，另外，株洲外贸包装厂研制出了一个Y型耐水增强添加剂，在粘合剂中加入这种耐水增强添加剂，制成了耐水胶，使瓦楞纸板具有较好的耐水性和机械强度，现各介绍一例。

1.热制法应用举例①载体胶制作 A.将432L水加热至62℃,注入载体罐内； B.将6
2.5kg淀粉倒入载体罐内搅拌成淀粉乳.； C.向载体罐内加入20%的氢氧化钠溶液62.5kg,搅拌15分钟，至胶体呈淡黄色； D.再向载体罐内注入178L水搅拌5分钟稀释。

②主体乳制作 A.将1327L水加热至32℃，注入主体罐内。

B.将硼砂9.5kg加入主体罐内。

C.将400kg淀粉加入主体罐内搅拌15分钟。

③混合调制将载体胶用15分钟注入主体罐内，并搅拌30分钟即成为成品胶。

2.冷制法应有举例①载体胶制作 A.向载体罐内加入320kg水； B.向载体罐内加入30kg淀粉，搅拌成乳液；
C.向载体缸内加入20%的氢氧化钠溶液24.5kg，搅拌15分钟，至胶体呈淡黄色。

②主体乳制作 A)向主体罐内注入420kg水； B)向主体罐内加入150kg淀粉搅拌成乳液； C)向主体罐内加入3.7kg硼砂（10水硼砂）搅拌5分钟。

③混合调制将载体胶用5分注入到主体罐内，搅拌25分钟即成为成品胶。

3.耐水胶应用举例①载体胶制作 A.向载体罐内加入水350kg； B.向载体罐内加入淀粉25kg，搅拌成乳液； C.向载体罐内加入30%氢氧化钠15kg搅拌15分钟至胶体呈淡黄色。

②主体乳制作A.向主体罐内加入水350kg； B.向主体罐内加入硼砂（10水硼砂）
3kg.； C.向主体罐内加入淀粉150kg，搅拌成乳液； D.向主体罐内加入Y型添加剂1.8L，搅拌2分钟使其分散均匀。

③混合制作将载体胶用5分钟注入主体罐，搅拌30分钟即为成品胶。

需要特别指出的是：淀粉粘合剂的制作方法很多，适合于各种材料、生产工艺条件的粘合剂配方并不是一成不变的，限于篇幅，本文只作简单介绍。

自动化纸板生产线（或单面机）淀粉胶粘剂制作的技术诀窍 目前，国内外自动化纸板生产线（或单面机）所用胶粘剂，俗称“生胶”。

所谓“生胶”是指在室温下无粘合力、*纸张上的高温将其加热变成熟胶，才有粘合力。

其制作方法主要用淀粉（以玉米淀粉为主，也有用木薯淀粉、小麦淀粉等其他淀粉），按二步法制成胶粘剂。

这类纯淀粉胶粘剂的缺点是：所生产的纸板强度硬度不高，防潮性能较差，不耐水。

自动化纸板生产线（或单面机）胶粘剂的最佳粘度应控制在45-95秒（涂４杯测量）之间，当然30-300秒之间也能使用，实际上各厂家使用习惯五花八门，配方不同，所用胶的粘度相差很大，最小的粘度在30秒左右，最大的在300秒左右。

为什么说最佳粘度在45-95秒之间呢？这是因为：粘度过小，胶辊带不上胶，双面复合时，渗透过快；粘度过大，流动性差，涂胶不匀，渗透能力不强，这两种情况都会造成粘合不好。

因此在实际使用中，应控制胶的粘度在合适的粘度范围内。

那么怎样调整胶的粘度大小呢？首先应了解影响胶的粘度大小的重要因素是什么，且又是怎样影响的。

其影响因素和影响情况如下：
一、载体淀粉（或胶粉）多，粘度大；载体淀粉（或胶粉）少，用量少，粘度小。

二、加入的总水多，粘度小；总水少，粘度大。

三、硼砂用量多，粘度大；用量少，粘度小。

四、制胶时，搅拌时间越长，粘度越小；搅拌时间越短，粘度越大。

另外，搅拌时间不变的情况下，搅拌机转速越快，粘度越小。

五、烧碱用量在总淀粉的3.5%以下对胶的粘度影响不大，若过多，胶的粘度极大，结成一团，无法使用。

六、淀粉自身粘度大小也不同。

淀粉中含有支链和直链淀粉，支链淀粉多，粘度大：支链淀粉少，粘度小。

不同产地和不同品种的玉米，含支链淀粉不同所加工成的淀粉，粘度有大有小。

通常，对一个企业来说，其所用制胶的设备一定、搅拌机的转速一定，因受生产线的条件所限，所用胶的水份基本不变，即总水加入量不变，硼砂的用量也不变，这样，在实际制胶过程中，只需要增加或减少载体淀粉的用量，掌握合适的搅拌时间，就可以任意调整胶的粘度大小处在最佳粘度范围内。

若淀粉的自身的粘度大小有变化时，也只需适当增加或减少载体淀粉的用量，就可以保持胶的粘度大小基本不变。

人们谈到胶的粘度大小时容易和粘合好坏混为一谈。

胶的粘度大小和粘合好坏是两回事，粘度和粘合是完全不同的两个概念。

就纸板生产线胶粘剂来说，在较大的粘度范围内，胶的粘度大小基本上不影响粘合强度，决不是胶的粘度越大，粘合强度越高，相反倒是流动性好，渗透性好，即粘度偏小的胶在高速自动化生产线中使用，粘合效果更佳。

不同的纸对胶的粘度大小要求不同，纸张粗糙，易渗透，应用粘度稍大的胶；纸张细密，应用粘度较小的胶。

特别是进口“牛卡纸”，应用渗透性高的胶。

在不同季节，气温、湿度不同，对于胶的要求不同。

如高温干燥时，应适当增加水的用量：低温潮湿时，应适当减少水的用量。

水的用量一变，对应的载体淀粉的用量应作适当的增加。

保持胶的粘度大小基本不变。

这里所说胶的粘度基本不变，决不是指制胶的配方不变，相反地制胶配方应根据纸张、季节的不同和淀粉自身粘度大小不同等等因素变化，随时适当地调整，但不宜作大的调整。

绝对不改变配方反而并非科学。

不同批次的淀粉，其粘度大小有可能不同，必要时也应调整配方，只需增、减载体淀粉的量。

总之，制胶人员应搞清制胶原理根据实际需要，灵活掌握，灵活运用，可任意调整胶的粘度大小，满足纸板生产的实际需要。

摘自合肥雪公胶粘剂科技有限责任公司：薛章礼。