有机改性填料在文化纸表面施胶中的应用

冯桂平 田中粟

（中冶纸业银河有限公司，山东 临清，252600）

有机改性填料在文化纸表面施胶中的应用

冯桂平 田中粟

（中冶纸业银河有限公司，山东 临清，252600）

介绍了一种采用甲壳素进行有机改性的填料部分替代玉米淀粉在文化纸表面施胶中的应用情况。实践表明：采用有机改性填料部分替代玉米淀粉后，胶液稳定性良好，胶液黏度稍有增加；在保证成纸实际灰分与试验前一致的情况下，成纸各主要物理指标与试验前相当。在有机改性填料替代比例为15%时，吨纸施胶成本节省17．1元。

文化纸 玉米淀粉 有机改性填料 表面施胶

目前，市场上出现一种用于替代造纸表面施胶淀粉的有机改性填料，主要成分为NaSO4，并采用甲壳素等有机助剂进行改性，使其能部分替代玉米淀粉而用于表面施胶【1-2】。现主要介绍有机改性填料在我公司文化纸表面施胶中的应用情况。

1 有机改性填料成分分析

在试验室通过观察、高温灼烧及滴定等方法对其成分进行分析：有机改性填料为白色粉末状晶体，在空气中易吸潮，遇热水迅速溶解，遇冷水易结晶；取一定量的有机改性填料于900℃灼烧3h，其烧失量仅1%左右，由此判断，该有机改性填料主要成分为无机物。取一定量有机改性填料溶解完全，加入过量的BaCl2后出现白色沉淀，对其进行过滤、洗涤、烘干并称其质量而推断出该无机物为NaSO4，且NaSO4含量占有机改性填料比例92%左右。[1]

2 试验

2.1 原料及药品

（1）原料：玉米淀粉，临清德能公司；水分12%。

（2）药品：有机改性填料D188，郑州和达公司提供；

α-淀粉酶，诺维信Aquazym 240L。

2.2 试验设备及仪器

磁力加热搅拌器、电热恒温水浴锅、NDJ-5S旋转黏度计。

2.3 试验方法

称取计算好的淀粉、淀粉酶及有机改性填料，置于1 000 mL的烧杯中，将烧杯放在CJJ78-1磁力加热搅拌器上，开动搅拌，边搅拌边加水；将搅拌均匀的悬浊液移到水浴锅中进行加热，升温至70℃时保温20min，保温结束后继续升温至95℃，保温30min，糊化完毕。

2.4 检测方法

使用NDJ-5S旋转黏度计检测淀粉胶液黏度，检测温度为65℃。

3 试验结果与分析

有机改性填料替代比例及α-淀粉酶用量对胶液黏度的影响，见表1。由表1可知，随着有机改性填料替代比例的增大，胶液黏度呈上升趋势，且胶液出现分层现象。在替代比例一定的情况下，淀粉酶用量增加会使得胶液黏度降低。综合来看，适宜的有机改性填料替代比例为10%～15%，淀粉酶用量为（275～300）×10-6。

表1 有机改性填料替代比例及α-淀粉酶用量对胶液黏度的影响

4 有机改性填料中试

4.1 表面胶制备过程

向淀粉反应罐中加入一定量的玉米淀粉和有机改性填料，开动搅拌，加入一定量的淀粉酶，搅拌均匀，通汽升温至68～72℃时保温20min，二次升温至95～98℃保温10min，加水稀释至刻度，待胶液温度降到70℃时加入表面增强剂SIZE800（试验前后SIZE800吨纸用量不变），搅拌均匀后送纸机使用。

4.2 有机改性填料使用前后胶液指标对比

在胶液浓度稳定的情况下，为保证胶液黏度与试验前一致，随着有机改性填料替代比例的增加，淀粉酶对吨纸用量有所增加。有机改性填料使用前后胶液指标见表2。

表2 胶液指标对比

4.3 有机改性填料对成纸指标的影响

（1）有机改性填料对成纸灰分的影响。采用有机改性填料部分替代玉米淀粉进行表面施胶时，应保证成纸实际灰分（炉烧灰分-由有机改性填料引起的假灰分）在工艺指标范围内，即保证碳酸钙加填量与未替代时一致。此处特别强调炉烧灰分是因为采用有机改性填料后直烧灰分和炉烧灰分无相关性。

成纸实际灰分含量计算公式：以定量68g/m2为例，测得成纸挂胶量为4．6 g/m2，当有机改性填料替代比例为10%时，则有机改性填料所占假灰分含量为：4．6×10%÷68×100%=0．67%，即成纸的炉烧灰分应该在原有炉烧灰分的基础上增加0．67个百分点。

（2）有机改性填料使用前后成纸指标对比。有机改性填料使用期间，成纸灰分工艺指标为16．5±1%，未采用有机改性填料期间，成纸灰分工艺指标为16±1%，实际生产时通过控制碳酸钙流量稳定一致来实现。由表3可知，有机改性填料使用前后成纸灰分均控制在指标范围内。同时，由表2还可以看出，试验前后成纸各主要物理指标相当。

4.4 经济效益分析

试验前吨纸淀粉用量按95kg计，默认试验前后吨纸挂胶量相同，则当有机改性填料替代比例为15%时，吨纸施胶成本节省17．1元，见表4。

5 有机改性填料使用注意事项

（1） 由于有机改性填料在空气中易吸潮结块，因此不宜存放在潮湿的地方。

（2） 使用有机改性填料期间，替代比例较高时，成纸有发脆的倾向，正常使用时替代比例应控制在15%以内[2]。

表3 成纸指标对比

表4 经济效益分析表

（3）为达到使用有机改性填料节约成本的目的，须严格控制成纸的实际灰分。由于有机改性填料所占假灰分与替代比例及成纸定量有关，因此，后续使用时应根据替代比例及成纸定量调整成纸灰分指标。

（4）有机改性填料采用与玉米淀粉一同加入，因此，有机改性填料pH不能过高（建议＜8），否则会导致淀粉酶失去活性。

6 结束语

（1）采用有机改性填料部分替代玉米淀粉后，胶液稳定性良好，胶液黏度稍有增加；在保证成纸实际灰分与试验前一致的情况下，成纸各主要物理指标与试验前相当。

（2）当有机改性填料替代比例为15%时，吨纸施胶成本节省17．1元。

[1] 冯桂平，田中粟，李翠．α-淀粉酶在轻型纸表面施胶中的应用[J]．中华纸业，2012,33（4）：76-77．

[2] 曾金枝，王长建，田中粟．改性填料在瓦楞原纸表面施胶中的应用[J]．中华纸业，2012,33（6）：22-24．

The Application of Organical Modified Filler in Surface Sizing of Culture Paper

FENG Guiping TIAN Zhongsu

（MCC Paper Yinhe Co．, Ltd．, Linqing 252600, Shandong, China）

This article introduces a kind of chitin modified organical filler that partially substitutes for corn starch in surface sizing of culture paper． Practice shows that: using organical modified filler partially substitute for corn starch, glue has good stability, glue’s viscosity increases slightly, in the case of ensuring paper ash, each main physical indicators are well-matched before and after experiment． When the organical modified filler’s substitution ratio reach to 15%, the cost of surface sizing is saved 17．1 Yuan per ton paper．

organical modified filler ; surface sizing