表面淀粉膠凈化技術(shù)在箱紙板生產(chǎn)中的應用

食品行業(yè)對紙箱外觀和潔凈度具有較高的標準，且對紙箱的外觀也有更明確的要求。由于速凍食品和生鮮很多均在–5℃以下低溫環(huán)境下包裝[1]，因此，要求紙張具有較大的施膠度來防水防潮，要求表面施膠更加均勻才可以防止紙張水分的局部滲透，否則容易引起紙箱強度下降，造成塌箱等問題。根據(jù)市場上食品廠家及大型電器廠家采購要求可以明顯發(fā)現(xiàn)，大型

電器、食品生鮮等行業(yè)對紙箱的外觀要求明顯高于普通水果類、小型零部件等的紙箱包裝，所以紙板的表面潔凈度在很大程度上制約了產(chǎn)品的附加值[2-3]。箱板紙張（以下簡稱箱紙板）本身的潔凈度除了廢紙纖維原料本身的質(zhì)量影響以外，生產(chǎn)過程中表面淀粉膠的質(zhì)量和潔凈度也很大程度上決定了紙張的外觀質(zhì)量。在國內(nèi)廢紙纖維原料較差、工廠也在不斷地節(jié)省原料消耗、提升箱紙板灰分含量的情況下，提高紙張潔凈度變得越發(fā)困難。很多廠家也使用本色木漿掛面來提高紙張的表面潔凈度，提升整個紙板的面層外觀質(zhì)量，但是成本太高。

現(xiàn)代高速紙機多數(shù)使用膜轉(zhuǎn)移施膠機，因其可以大幅提升紙幅掛膠均勻性，提高箱紙板的物理指標和外觀質(zhì)量，該施膠機具有提高車速、降低后段蒸汽使用量、減少紙張破洞、膠料覆蓋均勻等優(yōu)點[4-6]。但是膜轉(zhuǎn)移施膠機一般正面膠和反面膠分別循環(huán)使用，必須定期清理、更換施膠機刮棒才能保證運行性能，這對生產(chǎn)運行的連續(xù)性和紙張質(zhì)量均造成一定的不良影響。產(chǎn)生這種問題的主要原因有兩個：一是由于紙張本身的吸收性，在表面淀粉膠的循環(huán)過程中將水分帶走，使表面淀粉膠在循環(huán)過程中黏度不斷升高。二是箱紙板表面的纖維進入表面淀粉膠液中，使表面淀粉膠濃度增加。根據(jù)筆者公司生產(chǎn)經(jīng)驗，在傳統(tǒng)的箱紙板施膠流程中，膠液中的纖維不斷累積，循環(huán)膠罐的膠液濃度在正常運行過程中從9%提高到17%，并且穩(wěn)定在16%，只能通過定期排放表面淀粉膠儲存罐的沉積物來降低雜質(zhì)含量。表面淀粉膠黏度從熬制新鮮膠黏度15~20mPa·s循環(huán)使用2天后達到200~260mPa·s，影響整個表面施膠的工藝運行。出現(xiàn)這種情況時會使整個膜轉(zhuǎn)移施膠機橫幅掛膠不勻，致使整幅紙的物理

指標出現(xiàn)很大偏差、堵塞膜轉(zhuǎn)移施膠機刮棒，導致紙張的漏涂等問題[7]。嚴重時使施膠機輥子局部磨損，不得已而更換輥子，造成維修費用的增加。

1表面淀粉膠料離心分離實驗

1.1實驗儀器和原料

987301L&W纖維分析儀，瑞典；80-1離心機，姜堰市新康醫(yī)療器械有限公司；FA2004電子天平，上海精密科科學儀器有限公司；DCP-KY3000電腦測控壓縮試驗儀，四川長江造紙儀器有限責任公司；DRK10913紙張耐破度儀、DRK110ACobb吸水性測定儀，濟南德瑞克儀器有限公司。

表面淀粉膠（以下簡稱淀粉膠），取自河南銀鴿實業(yè)投資股份有限公司箱紙板機反面膠罐。

1.2實驗方法

取箱紙板生產(chǎn)車間15g淀粉膠在75℃下、在設定轉(zhuǎn)速和時間下進行離心分離，然后稱量淀粉膠內(nèi)含有的雜質(zhì)質(zhì)量，結(jié)果見圖1和圖2。

由圖1和圖2可知，箱紙板的淀粉膠中含有很多雜質(zhì)，且可以利用離心的辦法將其分離。同樣的淀粉膠，離心機轉(zhuǎn)速越高、分離時間越長，雜質(zhì)分離的效果越好。

2表面淀粉膠雜質(zhì)的來源與成分

表1為淀粉膠灰分和固含量檢測結(jié)果。從表1中可以看出，新熬制的淀粉膠灰分含量為0.5%，由于熬制淀粉膠時加入了淀粉增強劑和固體施膠劑等其他化學品，所以灰分含量略大于固體淀粉的灰分含量。

新鮮淀粉膠在膜轉(zhuǎn)移施膠機穩(wěn)定運行2~3天的情況下，循環(huán)回流膠的灰分含量達到9.8%，固含量從8%~10%上升到18%左右。實驗室內(nèi)取15mL循環(huán)回流淀粉膠，用離心機在2000r/min的轉(zhuǎn)速下，離心20s后，將離心沉淀物用200目篩過濾，將沉淀物收集干燥后稱量，得到篩余沉淀物。篩余沉淀物的固含量為15%~17%(對絕干淀粉膠)。沉淀物采用纖維分析儀檢測后發(fā)現(xiàn)與廢紙纖維形態(tài)接近。另外篩余沉淀物灰分含量達60%（正常纖維灰分含量在5%），所以判斷淀粉膠中的沉淀物基本屬于廢紙纖維及細小沙石。

3表面淀粉膠凈化技術(shù)改造

在傳統(tǒng)的膜轉(zhuǎn)移施膠機流程中一般采用壓力篩對循環(huán)回流膠進行處理，可以除去一些沙石，但該方法基本無法除去膠料中的纖維。且在箱紙板生產(chǎn)的循環(huán)過程中隨著淀粉膠黏度和濃度增大，出現(xiàn)堵塞壓力篩篩板的情況，造成運行不暢。

3.1傳統(tǒng)膜轉(zhuǎn)移施膠機施膠流程

圖3為傳統(tǒng)施膠機施膠流程。采用正反面單獨循環(huán)，分別不斷地補充新熬制的淀粉膠。傳統(tǒng)施膠流程中，壓力篩采用0.15mm縫篩，只能除去直徑或者寬度比較大的膠塊，而纖維和細小纖維本身的寬度一般都明顯小于0.15mm（如針葉木漿纖維寬度一般為30μm，闊葉木漿纖維寬度為16μm），且纖維在淀粉膠內(nèi)基本是游離態(tài)，在壓力的作用下可以通過篩縫，所以壓力篩本身去除纖維效果不理想。再加上紙箱的生產(chǎn)過程中，要求紙板的背面要與其他的瓦楞紙進行黏合而需要有更好的吸收性，所以要求箱紙板本身反面的吸收性一般都在正面的兩倍以上，吸收性高，會帶走淀粉膠內(nèi)大量的水分，傳統(tǒng)施膠流程結(jié)果會使正反面膠循環(huán)罐中的淀粉膠黏度越來越大，生產(chǎn)過程中必須按時定期排出循環(huán)罐底部的淀粉膠，去除多余雜質(zhì)，以穩(wěn)定淀粉膠濃度和黏度，保證施膠機的正常運行。但在實際生產(chǎn)中，有時甚至不使用壓力篩，直接使淀粉膠走旁路，使壓力篩失去作用。

3.2 膜轉(zhuǎn)移施膠機施膠流程的優(yōu)化與凈化流程

圖4為優(yōu)化后的膜轉(zhuǎn)移施膠機施膠流程。與傳統(tǒng)流程完全不同，該流程主要有以下特點。

（1）淀粉膠凈化技術(shù)的應用：在反面回流膠上施膠機之前，添加一個自主研發(fā)設計的淀粉膠凈化機，該淀粉膠凈化機將淀粉膠中長時間累積的纖維和小沙石等雜質(zhì)除去，得到凈化后的潔凈膠料，尤其施膠機反面回流膠的潔凈度得到大幅度提升，不再產(chǎn)生膠液循環(huán)過程中濃度和黏度變大的問題，不再因為纖維和雜質(zhì)堵塞施膠機刮棒。

（2）不再需要壓力篩，節(jié)省動力消耗和維修成本。傳統(tǒng)流程中為了過濾淀粉膠，基本都采用0.15~0.2mm篩縫的壓力篩。但在冷鏈箱紙板的實際生產(chǎn)過程中，由于膠料的循環(huán)使淀粉膠黏度變大，壓力篩的運行不是很順暢，經(jīng)常出現(xiàn)篩縫堵塞的情況，壓力篩排渣情況不理想，所以膠料經(jīng)常直接從旁路經(jīng)過，不經(jīng)過壓力篩。優(yōu)化后的膜轉(zhuǎn)移施膠機膠料流程不再使用壓力篩，簡化了流程。

（3）只需紙張的正面持續(xù)添加新鮮淀粉膠，反面偶爾補充新鮮膠。經(jīng)過施膠機正面紙涂布之后，正面回流膠直接進入反面與反面的回流膠匯合，簡化了正面膠的流程，保證了冷鏈箱紙板的正面一直使用新鮮淀粉膠液，保證了膠液本身的潔凈度。

（4）杜絕了循環(huán)膠罐因黏度和濃度大而被迫外排表面淀粉膠的現(xiàn)象，降低了不必要的消耗。

（5）由于正面回流膠至反面循環(huán)罐進行上機使用，所以反面膠系統(tǒng)只需根據(jù)DCS設定好的液位提示，間斷添加新鮮淀粉膠。

4改造前后效果對比

4.1橫幅環(huán)壓指數(shù)的變化

箱紙板環(huán)壓指數(shù)決定了整個瓦楞紙板的環(huán)壓強度，整幅紙板局部環(huán)壓指數(shù)的降低會直接關(guān)系到紙箱的整體環(huán)壓強度。如果環(huán)壓強度較低，則冷鏈運輸紙箱在搬運過程和堆垛時容易塌箱。在筆者所在公司的瓦楞紙板生產(chǎn)中，采用表面淀粉膠凈化技術(shù)，箱紙板環(huán)壓指數(shù)的測定使用電腦測控壓縮試驗儀，按GB/T2679.8—1995進行，結(jié)果見圖5。由圖5可知，整幅紙左、中、右3個位置的環(huán)壓指數(shù)差值從2.5N·m/g下降到0.7N·m/g，箱紙板的環(huán)壓指數(shù)平均值提高了5%，表明紙機整幅紙張的環(huán)壓強度更加均一，整體指標有所提高。

4.2橫幅耐破指數(shù)的變化

耐破指數(shù)同樣是冷鏈運輸箱紙板的重要指標，采用優(yōu)化前后的施膠機對瓦楞紙板表面進行施膠，使用紙張耐破度儀測定箱紙板的耐破指數(shù)，按GB/T1539—2007進行，結(jié)果見圖6。由圖6可知，整幅紙板的淀粉膠分布更均一，使整幅紙板左、中、右3個位置的耐破指數(shù)差值從0.3kPa·m2/g下降到0.2kPa·m2/g。紙板的耐破指數(shù)平均值提高了1.3%。

4.3橫幅吸水性的變化

橫幅吸水性是冷鏈運輸箱紙板的關(guān)鍵指標，因為某一點的吸水會使吸水點迅速擴散將水分滲透到紙箱的內(nèi)部，使紙箱的強度下降，所以提高整幅的抗水均一性就顯得尤為關(guān)鍵。首先是用潑水實驗。將100mL水直接撒在紙幅上面，觀察第一個滲透點產(chǎn)生的時間，用來評價紙張整體的抗水性，結(jié)果見圖7。生產(chǎn)上吸水值的測定使用Cobb吸水性測定儀，按GB/T1540—2002中的方法進行測定，結(jié)果見圖8。

應用表面淀粉膠凈化技術(shù)使冷鏈箱紙板的主要指標都有不同程度的提升，尤其是相比改造之前，箱紙板物理指標薄弱點提升效果更加明顯。主要原因是表面淀粉膠經(jīng)過凈化后，整體性質(zhì)更均一，在箱紙板的全幅上分布更均勻穩(wěn)定，使物理指標的橫幅差變小。尤其表面淀粉膠中加入了表面施膠劑或AKD，使得箱紙板涂布量更均勻，化學品的分布也變均勻，使橫幅吸水時間和Cobb值波動性變小，箱紙板施膠更加均勻。

5結(jié)論

通過對箱紙板施膠機回流膠的成分及雜質(zhì)情況分析以及離心實驗驗證，表面淀粉膠內(nèi)的雜質(zhì)主要是從紙張上剝離下來的纖維和沙石，優(yōu)化后的膜轉(zhuǎn)移施膠機回流膠流程，添加淀粉膠凈化機來凈化反面循環(huán)回流膠，有效去除了表面淀粉膠中的纖維等雜質(zhì)，使紙機橫幅紙張的物理指標得到不同程度的提升，尤其是紙板的施膠均勻性得到更大提升，有效地解決了紙板施膠不均和因刮棒堵塞導致的漏涂問題。表面淀粉膠內(nèi)的纖維和沙石去除之后，減輕了膜轉(zhuǎn)移施膠機的刮棒磨損，減少因更換刮棒而停機的時間和次數(shù)，提升了紙機生產(chǎn)效率，同時也提高了公司的冷鏈運輸箱紙板外觀潔凈度。

本文來源：《中國造紙》：http://12-baidu.cn/w/zw/24523.html