喷雾淀粉及其连续流态化生产工艺

詹灵江

（杭州纸友科技有限公司，浙江 杭州 310018）

1 概述

喷雾淀粉是四大类造纸淀粉之一，是提高纸张层间结合力最有效的助剂。纸张层间结合强度主要指纤维之间通过氢键结合而产生的z向强度，它是除纤维自身强度之外影响纸张强度的另一重要因素。由于纤维接触点越多，产生的氢键结合越多，结合强度越大，所以打浆的程度、纤维的种类等对纤维间结合力的大小都有较大的影响。

国内外现在普遍采用的解决纸板分层、提高层间结合强度的方法就是层间喷洒喷雾淀粉。由于其独特的兼具提高纸和纸板的层间结合强度和物理强度等多种功能，又具有投资少、见效快、操作简单、维修方便等各种优点而备受人们的青睐。

喷雾淀粉的作用机理是：当纸和纸板在纸机湿部成形时，把淀粉颗粒分散在水中形成一种浆状物喷在纸或纸板上，淀粉颗粒被纤维构成的纸页裹住，随后从烘缸处获得热量而凝胶化[1]。

浙江省内造纸厂家比较多，所用原料基本以废纸为主，有利用原淀粉直接作为喷雾淀粉的情况存在，但未改性的淀粉有糊化温度高、黏结力差的缺点，因此利用改性后的淀粉作为喷雾淀粉，具有使用量省、纸张的层间结合强度好的优点，针对纸张的定量相对偏大，纸张车速相对比较慢，所使用的喷雾淀粉主要以改善纸张的层间结合强度为主。

本文比较了喷雾淀粉和玉米淀粉的黏度和胶化温度，讨论了喷雾淀粉和玉米淀粉对层间结合强度的影响，并介绍了喷雾淀粉的连续流态化生产工艺。

2 喷雾淀粉和玉米淀粉的黏度、胶化温度比较及对层间结合强度的影响

2.1 样品及仪器设备

玉米淀粉（骊骅淀粉股份有限公司），喷雾淀粉1（杭州纸友科技有限公司），喷雾淀粉2（杭州纸友科技有限公司），Brookfield黏度仪（LVDV-II+,美国博勒飞公司），旋转黏度仪（NDJ-79，上海同济大学），数控超级恒温槽（CS-15，宁波天恒仪器厂），层间剥离强度测定仪（M-IBT-5A+10A，BTG 公司）。

2.2 淀粉黏度的测定

将淀粉配制成质量分数为3%的乳液（按干基计算），在温度95℃下搅拌加热糊化40 min后冷却至温度80℃，迅速用Brookfield黏度仪检测淀粉糊黏度，结果见图1。

图1 喷雾淀粉和玉米淀粉的黏度

从图1可以看出，喷雾淀粉黏度比玉米淀粉黏度上升近300 mPa·s，黏度意味着相对分子质量的大小和内聚力的强弱。

2.3 淀粉胶化温度的测定

将淀粉配制成质量分数为8%的乳液（按干基计算），将乳液倒入旋转黏度仪的测试筒中，使液面与测试筒锥形面下部边缘齐平，将转子全部浸入乳液中，测试筒放在仪器托架上，同时将转子悬挂在仪器的联轴器上，此时转子应全部浸没在乳液中，开启电机，转子旋转可能伴有晃动，此时可前后、左右移动托架上的测试筒，使与转子同心从而使指针稳定即可读数，开启数控超级恒温槽，加热数控超级恒温槽中的循环水，并使循环水通过测试筒给测试筒中的乳液加热，当旋转黏度仪的指针读数出现跳跃式的增长，记录此时的温度即为胶化温度，结果见图2。

图2 喷雾淀粉和玉米淀粉的胶化温度

从图2可以看出，喷雾淀粉的胶化温度比玉米淀粉下降20℃左右，胶化温度低意味着淀粉在纸层中的糊化更完全、彻底。

2.4 喷雾淀粉和玉米淀粉的层间结合强度测试

将废纸浆打浆，打浆度为35°SR，浆浓为1%质量分数；淀粉浆液浓度为5%质量分数（按干基计算，下同），喷雾量按吨纸添加量为20 kg，在方型抄片机上成形纸页，利用喷壶把淀粉浆液雾化状态下喷到湿纸页上，2层纸页复合后压榨，在滚筒干燥机上干燥，干燥温度105℃。纸张定量设定100 g/m2，单张纸的质量为6.25 g（尺寸为25 cm×25 cm），每张纸需喷雾质量分数为5%的淀粉浆液2.5 g。使用层间剥离强度测定仪测定层间结合强度，结果见图3。

图3 喷雾淀粉和玉米淀粉的层间结合强度

由图3层间结合强度应用效果上看，更能发现喷雾淀粉优于玉米淀粉。

3 喷雾淀粉连续流态化生产工艺

喷雾淀粉连续流态化生产工艺见图4。

图4 喷雾淀粉连续流态化生产工艺流程图

如图4所示，玉米淀粉经螺杆输送与试剂预反应后进入卧釜搅拌，使试剂能更好地渗透到淀粉当中，进入气流干燥将淀粉中的水分拔除，当淀粉中水分小于质量分数10%（按总质量计算）后进入高温（110～160℃）反应装置（高温卧式反应釜或高温双锥反应釜）反应，反应结束后进行筛分分离淀粉颗粒，筛上的粗颗粒粉碎后再次进行筛分，筛下淀粉进行包装得喷雾淀粉。