淀粉表面施胶液生产工艺及淀粉表面施胶液的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种淀粉表面施胶液生产工艺，其包括如下步骤：提供酶转化改性淀粉液；向所述酶转化改性淀粉液中加入质量为所述酶转化改性淀粉绝干量0.5%～1.5%的交联促进剂以及质量为所述酶转化改性淀粉绝干量1%～3%的交联剂，以使所述酶转化改性淀粉液在交联促进剂、交联剂的作用下发生交联反应得到淀粉表面施胶液。本发明还涉及淀粉表面施胶液。与现有技术相比，依照上述淀粉表面施胶液生产工艺所制备的淀粉表面施胶液的粘度稳定，同时还能够提高纸张的透气阻力及表面强度。
【专利说明】淀粉表面施胶液生产工艺及淀粉表面施胶液
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种淀粉表面施胶液生产工艺及淀粉表面施胶液。
【背景技术】
[0002] 印刷业的发展对文化纸、包装纸的表面性能提出了更高的要求，促使造纸工业不 断探求新的表面施胶技术。
[0003] 淀粉作为最主要的表面施胶剂一般经改性后使用，包括氧化淀粉、酶改性淀粉、酸 化淀粉、乙酰化淀粉、阳离子淀粉，羟烷基淀粉、阳离子淀粉、磷酸酯淀粉、醋酸酯淀粉、接枝 共聚淀粉等。目前在文化纸领域应用普遍的是酶转化改性淀粉，其原理是通过酶转化作用 将天然淀粉分子链进行一定程度的切断，以满足纸机表面施胶流动性和施胶量要求。
[0004] 酶转化改性淀粉表面施胶液可在原纸表面形成较好的膜覆盖，改善纸张表面密 闭性(可以透气阻力/透气度来衡量)，同时提高纸张的表面强度和抗水能力。但文化纸在 40g?200g/m2克重范围内，采用淀粉胶液的表面施胶对纸张表面密闭性改善效果存在较 大的差异。在施胶量相当情况下，单纯酶转化改性淀粉施胶对高克重(厚纸）表面密闭性改 善能力明显优于低克重纸张(薄纸)，即使提高低克重薄纸的施胶量，改善幅度也很有限。
[0005] 为解决此问题，工厂在对薄纸表面施胶时，一般会在淀粉胶液中添加一定比例的 合成表面施胶剂(如PVA等)，来提高表面施胶对薄纸幅的表面密闭性改善，但在淀粉胶液中 增加使用合成表面施胶剂，会造成表胶液粘度升高，用量稍大时将影响施胶操作(表面施胶 液的粘度需满足机械设备施胶粘度范围要求，粘度过高会引起施胶不均)，此外合成施胶剂 的添加造成表胶成本上升较多，因此对表面密闭性要求较高的低克重或者中高克重原纸表 面施胶时，施胶设备对淀粉胶液的粘度要求，以及成本控制方面的要求，限制了合成施胶剂 的使用量，造成对部分克重纸种的表面密闭性改善难以达到理想的控制范围。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，提供一种能够解决上述问题的淀粉表面施胶液生产工艺及淀粉表面施 胶液实为必要。
[0007] -种淀粉表面施胶液生产工艺，其包括如下步骤：提供酶转化改性淀粉液；向所 述酶转化改性淀粉液中加入质量为所述酶转化改性淀粉绝干量0. 5%?1. 5%的交联促进剂 以及质量为所述酶转化改性淀粉绝干量1%?3%的交联剂，以使所述酶转化改性淀粉液在 交联促进剂、交联剂的作用下发生交联反应得到淀粉表面施胶液。
[0008] 优选的，所述原淀粉选自木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉中的一种或 多种。
[0009] 优选的，所述酶转化改性淀粉液采用如下步骤制备：将原淀粉加水配制成浓度为 20?30%的淀粉悬浮乳液；向所述淀粉悬浮乳液中加入α -淀粉酶以配制第一混合液，其 中，相对原淀粉绝干量，所述ct-淀粉酶的使用量为IOOppm?120ppm;使所述第一混合液 在55?85°C下反应30min ;之后继续升温至105°C保持lOmin，以杀灭所述第一混合液中残 留的α -淀粉酶的活性，最后将所述第一混合液体系的温度调节至55?60°C保温，得到所 述酶转化改性淀粉液。
[0010] 优选的，所述交联促进剂为硫酸钾、硫酸钠或者氯化钠中的至少一种。
[0011] 优选的，所述交联剂选自乙二醛、硼酸以及硼酸盐中的一种或多种。
[0012] 优选的，所述交联剂为硼砂。
[0013] 优选的，在所述淀粉表面施胶液用于施胶前还进一步包括对所述淀粉表面施胶液 进行稀释的步骤。
[0014] 优选的，对所述淀粉表面施胶液进行稀释的步骤为：保持所述淀粉表面施胶液的 温度在55?60°C，同时在搅拌的条件下向所述淀粉表面施胶液中加水以对所述淀粉表面 施胶液进行稀释。
[0015] 一种淀粉表面施胶液，其采用如上所述的淀粉表面施胶液生产工艺制备而成。
[0016] 优选的，所述淀粉表面施胶液的固含量在10%?14%的范围时，其在60°C下的粘度 范围为IOcps?16cps。
[0017] 本发明在酶转化表胶淀粉制备工艺基础上，创新应用在线交联技术，在交联促进 剂存在下，利用交联剂与酶转化改性淀粉发生交联反应以形成网络状交联结构，通过本发 明所提供的上述工艺制备出来的淀粉表面施胶液具有如下优点：（1)由于交联剂及交联促 进剂的成本相对非常低，因此，与现有技术相比，本发明所提供的淀粉表面施胶液制备方法 所制备出来的淀粉表面施胶液的制备成本基本不增加；（2)交联剂与酶转化改性淀粉之间 的交联反应使得淀粉胶液由于酶转化程度差异或额外添加其他合成表面施胶剂而造成的 淀粉胶液粘度波动得到了很好的稳定，因此，与现有工艺所生产的淀粉表面施胶液相比，经 由本发明所提供的上述淀粉表面施胶液生产工艺所制得的淀粉表面施胶液粘度稳定，可直 接使用，无需再额外添加合成聚合物表面施胶剂；（3)交联剂与酶转化改性淀粉之间的交 联反应还能够赋予淀粉胶液部分性能的提高，与使用现有工艺所生产的淀粉表面施胶液的 纸张相比，使用本发明所提供的上述淀粉表面施胶液生产工艺所制得的淀粉表面施胶液所 得到的纸张的透气阻力提高80%以上，表面强度最多能够提高28%，因此，可以替代现有的 合成表面施胶剂，从而显著降低施胶成本。
【具体实施方式】
[0018] 本发明实施方式提供的淀粉表面施胶液生产工艺，其包括如下步骤：
[0019] Sl，提供酶转化改性淀粉液；
[0020] 在本实施方式中，所述酶转化改性淀粉是利用α -淀粉酶对原淀粉进行酶转化改 性而得到的，其具体制备过程包括如下步骤：将原淀粉加水配制成浓度为20?30%的淀粉 悬浮乳液；向所述淀粉悬浮乳液中加入α-淀粉酶以配制第一混合液，其中，相对原淀粉绝 干量，所述ct -淀粉酶的使用量为IOOppm?120ppm，即，Ikg的原淀粉中加入100?120mg 的α -淀粉酶；使所述第一混合液在55?85°C下反应30min ;之后继续升温至105°C保持 lOmin，以杀灭所述第一混合液中残留的α -淀粉酶的活性，最后将所述第一混合液体系的 温度调节至55?60°C保温，得到酶转化改性淀粉液。
[0021] 在本实施方式中，所述原淀粉选自木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉中 的一种或多种。
[0022] S2,向所述酶转化改性淀粉液中加入质量为所述原淀粉绝干量0. 5%?I. 5%的交 联促进剂以及质量为所述原淀粉绝干量1%?3%的交联剂，以使所述酶转化改性淀粉液在 交联促进剂、交联剂的作用下发生交联反应得到初级淀粉表面施胶液。
[0023] 在本实施方式中，是在55?60°C的条件下向所述酶转化改性淀粉液中加入质量 为所述原淀粉绝干量0. 5%?1. 5%的交联促进剂以及质量为所述原淀粉绝干量1%?3%的 交联剂的。
[0024] 在本步骤中，所述交联促进剂可以是为硫酸钾、硫酸钠或者氯化钠中的至少一种。 在淀粉交联过程中，所述交联促进剂的加入可以使反应更均匀和有效，且易控制。
[0025] 所述交联剂可以是硼砂等硼酸盐或者硼酸中的一种或多种。
[0026] S3,对所述初级淀粉表面施胶液进行稀释以配制质量百分浓度为10%?15%的淀 粉表面施胶液。
[0027] 在搅拌的条件下向所述初级淀粉表面施胶液中加水以配制质量百分浓度为 10%?15%的淀粉表面施胶液。
[0028] 在本实施方式中，对所述初级淀粉表面施胶液进行稀释是通过下述方式进行的： 保持所述初级淀粉表面施胶液的温度在55?60°C，同时在搅拌的条件下向所述初级淀粉 表面施胶液中加水以配制质量百分浓度为10%?15%的淀粉表面施胶液。
[0029] 可以理解的，在本步骤中，向所述初级淀粉表面施胶液中加水的目的是对所述初 级淀粉表面施胶液进行稀释以满足生产需要。根据不同的生产需要，对所述初级淀粉表面 施胶液进行稀释的程度也会发生变化，甚至，当所述初级淀粉表面施胶液被当做产品而直 接售卖时，也可不对所述初级淀粉表面施胶液进行稀释。
[0030] 本发明还提供了采用上述淀粉表面施胶液生产工艺所生产的淀粉表面施胶液。
[0031] 本发明所提供的采用上述淀粉表面施胶液生产工艺所生产的淀粉表面施胶液可 直接用于原纸表面施胶。通常状况下，本发明所提供的所述淀粉表面施胶液在使用状态下 的固含量保持在10%?14%的范围，在此范围内，所述淀粉表面施胶液在60°C下的粘度范围 为IOcps?16cps，其中，所述淀粉表面施胶液在10%固含时的粘度为10?12cps，在12% 固含时的粘度为13?15cps，在14%固含时的粘度为14?16cps。
[0032] 本发明在酶转化表胶淀粉制备工艺基础上，创新应用在线交联技术，在交联促进 剂存在下，利用交联剂与酶转化改性淀粉发生交联反应以形成网络状交联结构，通过本发 明所提供的上述工艺制备出来的淀粉表面施胶液具有如下优点：（1)由于交联剂及交联促 进剂的成本相对非常低，因此，与现有技术相比，本发明所提供的淀粉表面施胶液制备方法 所制备出来的淀粉表面施胶液的制备成本基本不增加；（2)交联剂与酶转化改性淀粉之间 的交联反应使得淀粉胶液由于酶转化程度差异或额外添加其他合成表面施胶剂而造成的 淀粉胶液粘度波动得到了很好的稳定，因此，与现有工艺所生产的淀粉表面施胶液相比，经 由本发明所提供的上述淀粉表面施胶液生产工艺所制得的淀粉表面施胶液粘度稳定，可直 接使用，无需再额外添加合成聚合物表面施胶剂；（3)交联剂与酶转化改性淀粉之间的交 联反应还能够赋予淀粉胶液部分性能的提高，与使用现有工艺所生产的淀粉表面施胶液的 纸张相比，使用本发明所提供的上述淀粉表面施胶液生产工艺所制得的淀粉表面施胶液所 得到的纸张的透气阻力提高80%以上，表面强度最多能够提高28%，因此，可以替代现有的 合成表面施胶剂，从而显著降低施胶成本。
[0033] 下面，通过具体实施例对本发明做进一步说明。
[0034] 对比例：普通淀粉表面施胶液的制备方法
[0035] 在烧杯中加入275g原淀粉(绝干240g)，加水525ml，搅拌均匀后加入稀释100倍 的α -淀粉酶2. 4ml，置于带搅拌器的水浴锅中升温反应，在85°C下反应30min，然后移至 高压锅中在105°C下灭活IOmin后取出，得到浓度为30%的混合物；取250g上述混合物将 温度冷却至60°C进行保温，同时在保温状态下持续搅拌；取另一烧杯加入250ml60°C热水， 将此250ml热水缓慢加入上述250g的浓度为30%的混合物中，混合均匀后在60°C进行保 温，以得到普通淀粉表面施胶液，测试所述淀粉表面施胶液的粘度；利用所述淀粉表面施胶 液对纸张进行施胶，并测试纸张的透气阻力及表面强度。
[0036] 实施例1 :
[0037] 在烧杯中加入275g原淀粉(绝干240g)，加水525ml，搅拌均匀后加入稀释100倍 的α -淀粉酶2. 4ml，置于带搅拌器的水浴锅中升温反应，在85°C下反应30min，然后移至高 压锅中在105°C下灭活IOmin后取出，得到浓度为30%的混合物；取250g上述混合物将温 度冷却至60°C进行保温，同时在保温状态下持续搅拌；取另一烧杯加入250ml60°C热水，同 时向水中加入〇. 35g硫酸钾、0. 75g硼砂充分溶解后配置成稀释液；将此250ml稀释液缓慢 加入上述250g浓度为30%的混合物中，在保温状态下使体系反应一定时间，之后得到本发 明所提供的淀粉表面施胶液，测试所述淀粉表面施胶液的粘度；利用所述淀粉表面施胶液 对纸张进行施胶，并测试纸张的透气阻力及表面强度。
[0038] 实施例2 :在烧杯中加入275g原淀粉(绝干240g)，加水525ml，搅拌均匀后加入稀 释100倍的α -淀粉酶2. 4ml，置于带搅拌器的水浴锅中升温反应，在85°C下反应30min，然 后移至高压锅中在105°C下灭活IOmin后取出，得到浓度为30%的混合物；取250g上述混合 物将温度冷却至60°C进行保温，同时在保温状态下持续搅拌；取另一烧杯加入250ml60°C 热水，同时向水中加入〇. 75g硫酸钾、I. 5g硼砂充分溶解后配置成稀释液；将此250ml稀释 液缓慢加入上述250g浓度为30%的混合物中，在保温状态下使体系反应一定时间，之后得 到本发明所提供的淀粉表面施胶液，测试所述淀粉表面施胶液的粘度；利用所述淀粉表面 施胶液对纸张进行施胶，并测试纸张的透气阻力及表面强度。
[0039] 实施例3 :在烧杯中加入275g原淀粉(绝干240g)，加水525ml，搅拌均匀后加入稀 释100倍的α -淀粉酶2. 4ml，置于带搅拌器的水浴锅中升温反应，在85°C下反应30min，然 后移至高压锅中在105°C下灭活IOmin后取出，得到浓度为30%的混合物；取250g上述混合 物将温度冷却至60°C进行保温，同时在保温状态下持续搅拌；取另一烧杯加入250ml60°C 热水，同时向水中加入I. 125g硫酸钾、2. 25g硼砂充分溶解后配置成稀释液；将此250ml稀 释液缓慢加入上述250g浓度为30%的混合物中，在保温状态下使体系反应一定时间，之后 得到本发明所提供的淀粉表面施胶液，测试所述淀粉表面施胶液的粘度；利用所述淀粉表 面施胶液对纸张进行施胶，并测试纸张的透气阻力及表面强度。
[0040] 对上述对比例及实施例所得到的纸张的透气阻力及表面强度测试对比结果如 下：
[0041]
【权利要求】
1. 一种淀粉表面施胶液生产工艺，其包括如下步骤： 提供酶转化改性淀粉液； 向所述酶转化改性淀粉液中加入质量为所述酶转化改性淀粉绝干量0. 5%?1. 5%的交 联促进剂以及质量为所述酶转化改性淀粉绝干量1%?3%的交联剂，以使所述酶转化改性 淀粉液在交联促进剂、交联剂的作用下发生交联反应得到淀粉表面施胶液。
2. 如权利要求1所述的淀粉表面施胶液生产工艺，其特征在于：所述原淀粉选自木薯 淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉中的一种或多种。
3. 如权利要求1所述的淀粉表面施胶液生产工艺，其特征在于，所述酶转化改性淀粉 液采用如下步骤制备：将原淀粉加水配制成浓度为20?30%的淀粉悬浮乳液；向所述淀粉 悬浮乳液中加入淀粉酶以配制第一混合液，其中，相对原淀粉绝干量，所述淀粉酶 的使用量为lOOppm?120ppm ;使所述第一混合液在55?85°C下反应30min ;之后继续升 温至105°C保持lOmin，以杀灭所述第一混合液中残留的a -淀粉酶的活性，最后将所述第 一混合液体系的温度调节至55?60°C保温，得到所述酶转化改性淀粉液。
4. 如权利要求1所述的淀粉表面施胶液生产工艺，其特征在于：所述交联促进剂为硫 酸钾、硫酸钠或者氯化钠中的至少一种。
5. 如权利要求1所述的淀粉表面施胶液生产工艺，其特征在于：所述交联剂选自硼酸 以及硼酸盐中的一种或多种。
6. 如权利要求1所述的淀粉表面施胶液生产工艺，其特征在于：所述交联剂为硼砂。
7. 如权利要求1所述的淀粉表面施胶液生产工艺，其特征在于：在所述淀粉表面施胶 液用于施胶前还进一步包括对所述淀粉表面施胶液进行稀释的步骤。
8. 如权利要求7所述的淀粉表面施胶液生产工艺，其特征在于，对所述淀粉表面施胶 液进行稀释的步骤为：保持所述淀粉表面施胶液的温度在55?60°C，同时在搅拌的条件下 向所述淀粉表面施胶液中加水以对所述淀粉表面施胶液进行稀释。
9. 一种淀粉表面施胶液，其特征在于：所述淀粉表面施胶液采用如权利要求1?8任 一项所述的淀粉表面施胶液生产工艺制备而成。
10. 如权利要求9所述的淀粉表面施胶液，其特征在于：所述淀粉表面施胶液的固含量 在10%?14%的范围时，其在60°C下的粘度范围为lOcps?16cps。
【文档编号】C08J3/24GK104452448SQ201310414040
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】陈剑, 闫培养, 杨露 申请人:金东纸业（江苏）股份有限公司