无碳复写纸CB涂料中淀粉间隔基的研究

2015-12-16金惠平

湖州职业技术学院学报 2015年1期

关键词：尿素

无碳复写纸CB涂料中淀粉间隔基的研究

金惠平

(湖州职业技术学院, 浙江　湖州　313000)

摘要：采用小麦淀粉进行精制，三聚磷酯钠进行磷酸酯化生产无碳复写纸CB涂料淀粉间隔基。试验结果表明：当氢氧化钙用量在0.3-0.4 %时，蛋白质含量达到0.3 %以下；当上层淀粉取样在70-80 %时，粒径在15-25 μm范围的达65 %左右，大于40 μm粒径小于1 %，；当三聚磷酸钠的加入量为4 %，尿素2 %时其留着率可达0.8 %以上。

关键词：无碳复写纸；CB涂料；淀粉间隔基；三聚磷酸钠；尿素；留着率

收稿日期：2014-07-08

作者简介：金惠平(1963-)，男，江苏吴江人，教授，主要从事淀粉深加工技术研究。

中图分类号：TQ420.6

Research on Starch Spacer in CB Coating of CCP

JIN Hui-ping

(Huzhou Vocational and Technological College, Huzhou313000,China)

Abstract:The starch spacer in CB coating of NCR paper was made from refining wheat starch and phosphorylating sodium tripoly phosphate ester. Experiment shows that the protein content is below 0.3 % when the amount of calcium hydroxide is between 0.3% to 0.4 %; the content is about 65% for particles whose sizes are ranging from 15μm to 25μm, and less than 1% for those bigger than 40μm when the upper starch is sampled by 70-80 %; and the retention can be up to 0.8% when adding 4% sodium tripoly phosphate ester and 2% urea.

Key words:carbonless copy paper; coated back coating; starch spacer; sodium tripoly phosphate ester; urea; retention

无碳复写纸是一种不用有色色素的复写纸[1]，当配联好的无碳复写纸受到外来压力时，微胶囊破裂溢出隐色染料油溶液，与显色剂接触发生显色反应。而淀粉间隔基是为了防止微胶囊在涂布过程中受外力影响过早破裂。间隔基主要有低分子量和低粘度的纤维素纤维和天然小麦淀粉二种，纤维素纤素具有粒度均匀、原料纯净，使用方便等特点，但其在固含量较高时粘度增加，造成涂布不均匀；小麦淀粉其淀粉粒子球形结构优点，且粘度较低，但由于其粒度分布不均匀，大于40 μm的颗粒量较大，对纤维的附着力较低等缺点也影响了其在无碳复写纸CB涂料中应用[2]。因此，要对小麦淀粉通过适当的变性以达到最佳的性状。由于磷酸酯淀粉具有较好的保水性、附着性和稳定性，所以通常采用轻度交联的磷酸酯淀粉作为无碳复写纸CB涂料中间隔基。

本文主要对小麦淀粉进行精制，去除蛋白质和大颗粒，并进行磷酸酯化的研究，使其粒度范围、蛋白含量、粘度、保水性等符合无碳复写纸CB涂料中间隔基的要求。

1　淀粉间隔剂的质量指标与生产工艺

玉米淀粉粒子其结构为多角形，马铃薯淀粉粒子为卵形，大米淀粉粒子为多角形，木薯淀粉粒子为半球形，而只有小麦淀粉粒子具有球形结构，比较适合用作CB涂层的间隔剂[2]。除了形状之外粒径是一个最重要的指标，一般要求粒径在15-25 μm范围的应占60-80 %，大于40 μm粒径小于1 %，粒径太大在涂料中容易沉降，导致显色图文间断，粒径太小起不到保护胶囊的作用，导致显色图文模糊[2、3]。另外，蛋白质含量小于0.3 %，在夏天蛋白质含量过高，涂料容易变质，同时水份要求小于13 %，糊化温度大于60 ℃，PH值(2 %水溶液)7.0-7.5。

小麦淀粉间隔剂生产工艺可分成四个工段：(1)小麦淀粉精制工艺，(2)小麦淀粉酯化工艺，(3)气流干燥工艺，(4)超声波振动筛分工艺。其工艺流程如图1。

图1　小麦淀粉间隔剂生产工艺流程

先将淀粉乳放在沉淀槽里，用一定量的氢氧化钙浸渍处理，按一定比例取上层淀粉转送去水洗(剩余部分用作其他用途)，采用水洗型的喷嘴分离器进行水洗，经多次水洗除去碱和蛋白质，然后再以雾状喷入三聚磷酸溶液，混合均匀后加热至100-105 ℃进行酯化反应1-1.5 h。反应结束后进行气流干燥烘干到水份13 %以下，经冷却后用超声波振动筛进行筛分，去除直径大于40 μm的颗粒及杂质，然后包装成产品。

2　小麦淀粉精制工艺

由于国内淀粉生产厂家生产的小麦淀粉粒径在15-25 μm范围的只占30-40 %，大于25 μm的比例在25 %以上，所以必须采取分级处理，去除大颗粒，减少小颗粒。且蛋白质含量也偏高，有些甚至接近1 %，需经碱处理去除蛋白质，使蛋白质含量小于0.3 %。

先将淀粉乳放在沉淀槽里，用0.1-0.7 %的氢氧化钙浸渍处理，取上层50 -80 %转送去水洗(剩余部分用作其他用途)，采用水洗型的喷嘴分离器进行水洗，经多次水洗除去碱和蛋白质，然后经离心机分离脱水，使淀粉的粒径和蛋白质含量基本达到所要求的质量指标。

图2　氢氧化钙用量对淀粉中蛋白质含量的关系　　　　　　　　　　图3　上层淀粉提取率对淀粉粒度的关系

由图2可知，当氢氧化钙用量在0.3-0.4 %时蛋白质去除效果最佳，蛋白质含量可去除到0.3 %以下；由图3可知，当上层淀粉取样在70-80 %时粒度基本达到要求。

3　小麦淀粉磷酸酯化工艺

为了使精制小麦淀粉对小纤维具有较大的留着力，需要进行磷酸酯化。采用三聚磷酸钠作为酯化剂，同时加入少量尿素作为催化剂以提高酯化速度和酯化度。采用占淀粉量的1-7 %三聚磷酸钠并加入1-4 %的尿素溶解于水中配成溶液待用[4]。称取精制定量小麦淀粉加入到反应锅中，并加入适量的水不停搅拌，用5 %氢氧化钠溶液调节PH值到8-10，并加入上述配制好的三聚磷酸钠和尿素溶液；在常温下搅拌30 min，使酯化剂与淀粉充分混合、渗透；用离心机分离多余的液体，滤饼加入到螺旋式反应器中进行酯化反应，温度加至100-105 ℃，反应时间为1-1.5 h，反应结束后经气流干燥机烘干到水分13 %以下[5~7]。

图4　三聚磷酸钠用量与留着率的关系　　　　　　　　　　　　　图5　尿素用量与留着率的关系

由图4可知，当单纯三聚磷酸钠的加入量为淀粉量的4 %时其留着率最佳，可达0.7 %左右；由图5可知，在确定了三聚磷酸钠的加入量为4 %时，再添加尿素2 %时其留着率可达0.8 %以上。

在小麦淀粉精制时，氢氧化钙用量在0.3-0.4 %时，蛋白质含量可处理到0.3 %以下；当上层淀粉取样在70-80 %时，粒径在15-25 μm范围的达65 %左右，大于40 μm粒径小于1 %；在小麦淀粉进行磷酸酯化时，三聚磷酸钠的加入量为4 %，尿素2 %时其留着率可达0.8 %以上。通过以上工艺加工，可基本达到无碳复写纸CB涂料对淀粉间隔基质量的要求。国内生产的淀粉间隔基价格是进口产品的一半，价格上具有一定优势，但其质量与进口产品还存在一定的差距，进口产品其蛋白质含量和大于40 μm粒径颗粒均为零；因此，在生产工艺上还需继续改进，例如采用超声波振动筛增加分级工艺等。