本發(fā)明涉及造紙行業(yè)，特別是一種涂布淀粉及其生產(chǎn)工藝以及使用該涂布淀粉的涂料。
背景技術(shù)：
低定量涂布紙(輕涂紙)：以針葉漿、闊葉漿、化學(xué)機(jī)械漿為原料配抄，添加陽離子淀粉、助留助濾劑等化學(xué)品抄成的原紙在經(jīng)烘缸預(yù)干燥后，利用膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)將涂料轉(zhuǎn)移到紙上，再經(jīng)烘干壓光成為成品紙輥，涂料的涂布量兩面共計20-25g/m2。
低定量機(jī)內(nèi)涂布紙：以針葉漿、闊葉漿、化學(xué)機(jī)械漿為原料配抄，添加陽離子淀粉、助留助濾劑等化學(xué)品抄成的原紙在經(jīng)烘缸預(yù)干燥后，利用簾式涂布機(jī)將涂料轉(zhuǎn)移到紙上，初步干燥，再經(jīng)過兩道刮刀涂布后，干燥壓光卷取成紙輥，簾式涂布機(jī)涂布量在15-20g/m2，刮刀涂布總量在25-30g/m2。
目前，造紙行業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢不佳，需求減少、產(chǎn)能過剩、價格下滑、成本上漲，造成許多紙企都出現(xiàn)了巨大的虧損，造紙企業(yè)為了生存，采取各種手段降低成本，對于涂布紙而言，涂料中的無機(jī)鹽類成分價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于紙漿，若能在生產(chǎn)過程中使用較多的涂料提高成紙涂布量，將可有效降低生產(chǎn)成本，并改善產(chǎn)品的印刷適性提高企業(yè)競爭能力。然而現(xiàn)有技術(shù)中，針對涂布紙的生產(chǎn)來講，并沒有很好的通過在生產(chǎn)過程中使用較多的涂料提高成紙涂布量的方法。有人采用純氧化的涂布淀粉通過調(diào)整涂料配方，希望能夠滿足生產(chǎn)要求的同時降低成本，然而氧化的涂布淀粉固含量較低，通常僅為30-35％，而且非常容易老化，粘度升高較快，必須保溫處理，不能有效的降低生產(chǎn)成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高固含量、低粘度、流動性好、粘結(jié)力強(qiáng)、使用方便、成本低廉的涂布淀粉及其生產(chǎn)工藝；使用所述涂布淀粉獲得高固含量、低粘度、流變性能和保水性好的涂料，所述涂料可提高涂布量且能夠滿足在多種高速涂布設(shè)備上的涂布生產(chǎn)運(yùn)行，可得到高涂布量和良好的成紙指標(biāo)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種涂布淀粉，所述涂布淀粉為常溫下固含量大于或等于50％、粘度為300～600cp的乳液狀；制備原料包括以下組份：
各組分按質(zhì)量份比：
300-400質(zhì)量份原淀粉；
450-550質(zhì)量份水；
原淀粉質(zhì)量2.5-3.5％的氫氧化鈉；
原淀粉質(zhì)量1-10％的氧化劑；
原淀粉質(zhì)量10-20％交聯(lián)劑；
其中，所述氧化劑為過氧化物或次氯酸鹽或過硫酸鹽,所述交聯(lián)劑為丙烯酸丁酯或醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯等。
進(jìn)一步地，制備原料包括以下組份：
各組分按質(zhì)量比：
350質(zhì)量份淀粉
500質(zhì)量份水
原淀粉質(zhì)量3.0％的氫氧化鈉
原淀粉質(zhì)量5％的氧化劑
原淀粉質(zhì)量15％交聯(lián)劑
更進(jìn)一步地，所述氧化劑為雙氧水或次氯酸鈉或過硫酸銨。
一種涂布淀粉的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：
(1)氧化反應(yīng)：將300-400質(zhì)量份原淀粉和450-550質(zhì)量份水加入到反應(yīng)容器中，形成淀粉漿，用為原淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5-3.5％的氫氧化鈉調(diào)節(jié)所述淀粉漿的pH為8.0-10.0，然后加入原淀粉質(zhì)量1-10％的氧化劑反應(yīng)2.0-3.0小時；
(2)交聯(lián)反應(yīng)：在步驟(1)得到的物質(zhì)中加入原淀粉質(zhì)量10-20％的交聯(lián)劑，升溫至70-90℃反應(yīng)1.5-2.5小時，加入殺菌劑，得到乳液狀的涂布淀粉。
進(jìn)一步地，所述氧化劑為過氧化物或次氯酸鹽或過硫酸鹽,所述交聯(lián)劑為丙烯酸丁酯或醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯等。
更進(jìn)一步地，所述涂布淀粉為常溫下固含量大于50％、粘度為300～600cp的乳液狀。
使用所述涂布淀粉制備的低定量涂布紙涂布涂料，所述低定量涂布紙涂布涂料包括背面涂料和正面涂料，所述背面涂料固含量為60～66％，粘度600cps～800cps，pH8.5～9.5，配方各組份質(zhì)量份數(shù)計：重質(zhì)碳酸鈣100份、涂布淀粉5～8份、膠乳5～8份；所述正面涂料固含量68～72％，粘度1000cps～1200cps，pH 8.5～9.5，配方各組份質(zhì)量份數(shù)計：重質(zhì)碳酸鈣70～100份、高嶺土0～30份、膠乳6～9份、涂布淀粉5～8份。
進(jìn)一步地，所述背面涂料、正面涂料中所述重質(zhì)碳酸鈣，背面涂料中60％顆粒小于2μm，33％顆粒小于1μm；正面涂料中95％顆粒小于2μm，83％顆粒小于1μm。正面涂料中所述高嶺土99％顆粒小于2μm，90％顆粒小于1μm。
使用所述的涂布淀粉制備的低定量機(jī)內(nèi)涂布紙涂布涂料，其特征在于：所述低定量機(jī)內(nèi)涂布紙涂布涂料包括預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料，所述預(yù)涂涂料固含量在60～66％，粘度600cps～800cps；pH8.5～9.5，配方各組份質(zhì)量份數(shù)計：重質(zhì)碳酸鈣100份、涂布淀粉5～8份、膠乳5～8份；所述面涂涂料固含量在68～72％，粘度1000cps～1200cps，pH 8.5～9.5，配方各組份質(zhì)量份數(shù)計：重質(zhì)碳酸鈣70～100份、高嶺土0～30份、膠乳6～9份、涂布淀粉5～8份；所述中涂涂料固含量在60～65％，粘度700cps～900cps，pH 8.5～9.5，配方各組份質(zhì)量份數(shù)計：重質(zhì)碳酸鈣100份、膠乳5～8份、涂布淀粉5～7份。
進(jìn)一步地，所述預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料中所述重質(zhì)碳酸鈣，預(yù)涂涂料中60％顆粒小于2μm，33％顆粒小于1μm；中涂涂料中80％顆粒小于2μm，50％顆粒小于1μm；面涂涂料中95％顆粒小于2μm，83％顆粒小于1μm。面涂涂料中所述的高嶺土99％顆粒小于2μm，90％顆粒小于1μm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
1，所述乳液狀的涂布淀粉固含量高、粘度低、流動性好、粘結(jié)力強(qiáng)、使用方便、成本低廉；可有效提高紙面平滑度、光澤度，以降低后續(xù)壓光所需的能源損耗和厚度損失。
2，本發(fā)明所述乳液狀的涂布淀粉的生產(chǎn)工藝簡單方便，節(jié)能減耗。
3，使用所述涂布淀粉制得的低定量涂布紙涂布涂料以及低定量機(jī)內(nèi)涂布紙涂布涂料具有固含量高、粘度低、流變性能好、保水度好的優(yōu)點，可以適用于計量施膠機(jī)、簾式涂布機(jī)、刮刀涂布機(jī)等多種設(shè)備，提高涂布量的同時可以減輕設(shè)備的磨損，減少背流、涂布不均、刮線、刮痕等問題出現(xiàn)的機(jī)率。通過優(yōu)化涂布淀粉的用量可以改善隨涂布量提高造成紙面孔隙度不足的問題，并且獲得高的涂布量和良好的成紙指標(biāo)。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
一種涂布淀粉，制備原料包括以下組份，各組分按質(zhì)量份比：300-400質(zhì)量份原淀粉；450-550質(zhì)量份水；原淀粉質(zhì)量2.5-3.5％的氫氧化鈉；原淀粉質(zhì)量1-10％的氧化劑；原淀粉質(zhì)量10-20％交聯(lián)劑。
一種涂布淀粉的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：
(1)氧化反應(yīng)：將300-400質(zhì)量份原淀粉和450-550質(zhì)量份水加入到反應(yīng)容器中，形成淀粉漿，加入為原淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5-3.5％的氫氧化鈉調(diào)節(jié)淀粉漿的pH為8.0-10.0，加入為原淀粉質(zhì)量1-10％的氧化劑，反應(yīng)2.0-3.0小時；
(2)交聯(lián)反應(yīng)：在步驟(1)得到的產(chǎn)物中加入為原淀粉干基質(zhì)量10-20％的交聯(lián)劑，在70-90℃反應(yīng)1.5-2.5小時，加入殺菌劑，得到乳液狀的涂布淀粉。
其中，步驟(1)中氧化劑可為過氧化物、次氯酸鹽、過硫酸鹽，比如可為雙氧水、次氯酸鈉、過硫酸銨等。步驟(2)中交聯(lián)劑為現(xiàn)有技術(shù)中化工合成的淀粉聚合劑，比如可采用丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯等；所述殺菌劑為氧化性復(fù)合殺菌劑，如溴氯海因、二氯異氰尿酸鈉、三氯異氰尿酸。
本發(fā)明所述涂布淀粉的生產(chǎn)工藝簡單，節(jié)能減耗。所述涂布淀粉經(jīng)氧化、交聯(lián)反應(yīng)后固含量不小于50％，同時具有低粘度、流動性好、粘結(jié)力強(qiáng)、使用方便、成本低廉的優(yōu)點。
使用本發(fā)明所述涂布淀粉制備低定量涂布紙涂布涂料，所述低定量涂布紙涂布涂料主要包括背面涂料和正面涂料，所述背面涂料固含量為60～66％，粘度600cps～800cps；pH8.5～9.5，配方各組份質(zhì)量份數(shù)計：重質(zhì)碳酸鈣100份、涂布淀粉5～8份、膠乳5～8份及其他助劑；所述正面涂料固含量在68～72％，粘度1000cps～1200cps，pH 8.5～9.5，配方各組份質(zhì)量份數(shù)計：重質(zhì)碳酸鈣70～100份、高嶺土0～30份、膠乳6～9份、涂布淀粉5～8份和其他助劑。
使用本發(fā)明所述涂布淀粉制備低定量機(jī)內(nèi)涂布紙涂布涂料，所述低定量機(jī)內(nèi)涂布紙涂布涂料主要包括預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料，所述預(yù)涂涂料固含量在60～66％，粘度600cps～800cps；pH8.5～9.5，配方各組份質(zhì)量份數(shù)計：重質(zhì)碳酸鈣100份、涂布淀粉5～8份、膠乳5～8份及其他助劑；所述面涂涂料固含量在68～72％，粘度1000cps～1200cps，pH 8.5～9.5，配方各組份質(zhì)量份數(shù)計：重質(zhì)碳酸鈣70～100份、高嶺土0～30份、膠乳6～9份、涂布淀粉5～8份和其他助劑。所述中涂涂料固含量在60～65％，粘度700cps～900cps，pH 8.5～9.5，配方各組份質(zhì)量份數(shù)計：重質(zhì)碳酸鈣100份、膠乳5～8份、涂布淀粉5～7份和其他助劑。其中，所述背面涂料、正面涂料中所述重質(zhì)碳酸鈣，背面涂料中60％顆粒小于2μm，33％顆粒小于1μm；正面涂料中95％顆粒小于2μm，83％顆粒小于1μm。正面涂料中所述高嶺土99％顆粒小于2μm，90％顆粒小于1μm。
所述預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料中所述重質(zhì)碳酸鈣，預(yù)涂涂料中60％顆粒小于2μm，33％顆粒小于1μm；中涂涂料中80％顆粒小于2μm，50％顆粒小于1μm；面涂涂料中95％顆粒小于2μm，83％顆粒小于1μm。面涂涂料中所述的高嶺土99％顆粒小于2μm，90％顆粒小于1μm。
所述原淀粉可為玉米淀粉、木薯淀粉、馬鈴薯淀粉等。
實施例1
一種涂布淀粉，生產(chǎn)工藝包括以下步驟：
1)氧化反應(yīng)：將300Kg原淀粉和450Kg水加入到反應(yīng)容器中，形成淀粉漿，在攪拌的狀態(tài)下，加入原淀粉質(zhì)量2.5％的氫氧化鈉(將氫氧化鈉配成濃度為2.5％的氫氧化鈉溶液)，調(diào)節(jié)淀粉漿的pH為8.0，然后加入原淀粉質(zhì)量1％的過硫酸銨反應(yīng)2.0小時；
2)交聯(lián)反應(yīng)：在步驟(1)得到的物質(zhì)中加入淀粉質(zhì)量10％的丙烯酸丁酯(交聯(lián)劑)，在80℃反應(yīng)1.5小時，然后加入溴氯海因(殺菌劑)，制得固含量為50％、粘度為300cp的乳液狀的涂布淀粉。
實施例2
一種涂布淀粉，生產(chǎn)工藝包括以下步驟：
1)氧化反應(yīng)：將400Kg原淀粉和550Kg水加入到反應(yīng)容器中，形成淀粉漿，在持續(xù)攪拌的狀態(tài)下，加入為原淀粉質(zhì)量3.5％的氫氧化鈉(將氫氧化鈉配成濃度為5％的氫氧化鈉溶液)，調(diào)節(jié)淀粉漿的pH為10.0，然后加入原淀粉質(zhì)量10％的雙氧水，反應(yīng)3.0小時；
2)交聯(lián)反應(yīng)：在步驟(1)得到的物質(zhì)中加入為原淀粉質(zhì)量20％的丙烯酸丁酯(交聯(lián)劑)，在90℃反應(yīng)2.0小時，然后加入二氯異氰尿酸鈉(殺菌劑)，制得固含量為55％、粘度為600cp的乳液狀的涂布淀粉。
實施例3
一種涂布淀粉，生產(chǎn)工藝包括以下步驟：
1)氧化反應(yīng)：將350Kg淀粉和500Kg水加入到反應(yīng)容器中，形成淀粉漿，在持續(xù)攪拌的狀態(tài)下，加入原淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0％的氫氧化鈉(將氫氧化鈉配成濃度為3.5％的氫氧化鈉溶液)，調(diào)節(jié)淀粉漿的pH為9.0，然后加入為淀粉質(zhì)量5％的次氯酸鈉(氧化劑)，反應(yīng)2.5小時；
2)交聯(lián)反應(yīng)：在步驟(1)得到的物質(zhì)中加入淀粉質(zhì)量15％的丙烯酸丁酯(交聯(lián)劑)，80℃反應(yīng)2小時，然后加入三氯異氰尿酸(殺菌劑)，得到固含量為50％、粘度為400cp的乳液狀的涂布淀粉。
實施例4
使用實施例1中所述的涂布淀粉，制備一種低定量涂布紙涂布涂料，所述低定量涂布紙涂布涂料主要包括背面涂料和正面涂料；所述背面涂料、正面涂料中各組分的比例及背面涂料、正面涂料的固含量、PH值、粘度如表1所示。
表1
其中，背面涂料、正面涂料的配方中還包括分散劑、消泡劑、抗水劑、潤滑劑和火堿，其中分散劑是指：聚丙烯酸鹽，質(zhì)量份數(shù)為0.2；消泡劑是指：磷酸酯類，質(zhì)量份數(shù)為0.2；抗水劑是指：聚酰胺聚脲PAPU型，質(zhì)量份數(shù)為0.5；潤滑劑是指：硬酯酸類，質(zhì)量份數(shù)為0.5；火堿，質(zhì)量份數(shù)為0.2。
背面涂料和正面涂料中所述的重質(zhì)碳酸鈣，背面涂料中60％顆粒小于2μm，35％顆粒小于1μm；正面涂料中95％顆粒小于2μm，80％顆粒小于1μm；正面涂料中所述的高嶺土99％顆粒小于2μm，90％顆粒小于1μm。
本實施例中，采用計量施膠機(jī)對所述低定量涂布紙涂布涂料進(jìn)行膜轉(zhuǎn)移涂布，在幅寬為10m的紙機(jī)上進(jìn)行涂布，涂背面涂料時涂布車速為1100～1300m/min，單面涂布量8～12g/m2，涂正面涂料時涂布車速為1100～1300m/min，單面涂布量10～18g/m2，在紙機(jī)上應(yīng)用本發(fā)明后，極大地提高涂布量，降低噸紙成本并提高成紙質(zhì)量。
實施例5
使用實施例2中所述的涂布淀粉，制備一種低定量機(jī)內(nèi)涂布紙涂布涂料，所述低定量機(jī)內(nèi)涂布紙涂布涂料主要包括預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料；所述預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料中各組分的比例及預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料的固含量、PH值、粘度如表2所示。
表2
實施例6
使用實施例3中所述的涂布淀粉，制備一種低定量機(jī)內(nèi)涂布紙涂布涂料，所述低定量機(jī)內(nèi)涂布紙涂布涂料主要包括預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料；所述預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料中各組分的比例及預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料的固含量、PH值、粘度如表3所示。
表3
實施例5及實施例6中預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料中所述的重質(zhì)碳酸鈣，預(yù)涂涂料中60％顆粒小于2μm，33％顆粒小于1μm；中涂涂料中80％顆粒小于2μm，50％顆粒小于1μm；面涂涂料中95％顆粒小于2μm，83％顆粒小于1μm。面涂涂料中所述的高嶺土99％顆粒小于2μm，90％顆粒小于1μm。
實施例5中，預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料配方還包括分散劑、消泡劑、抗水劑、潤滑劑和火堿，其中分散劑是指：聚丙烯酸鹽，質(zhì)量份數(shù)為0.1；消泡劑是指：磷酸酯類，質(zhì)量份數(shù)為0.1；抗水劑是指：聚酰胺聚脲PAPU型，質(zhì)量份數(shù)為0.4；潤滑劑是指：硬酯酸類，質(zhì)量份數(shù)為0.4；火堿，質(zhì)量份數(shù)為0.1。利用刮刀涂布機(jī)進(jìn)行預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料的涂布，在幅寬為10m的紙機(jī)上進(jìn)行機(jī)上涂布。涂布預(yù)涂涂料時車速1000-1200米/min,涂布量8-12g/m2；涂布中涂涂料時車速1000-1200米/min,涂布量10-13g/m2；涂布面涂涂料時車速1000-1200米/min,涂布量10-15g/m2。
實施例6中，預(yù)涂涂料、中涂涂料和面涂涂料配方還包括分散劑、消泡劑、抗水劑、潤滑劑和火堿，其中分散劑是指：聚丙烯酸鹽，質(zhì)量份數(shù)為0.2；消泡劑是指：磷酸酯類，質(zhì)量份數(shù)為0.2；抗水劑是指：聚酰胺聚脲PAPU型，質(zhì)量份數(shù)為0.5；潤滑劑是指：硬酯酸類，質(zhì)量份數(shù)為0.5；火堿，質(zhì)量份數(shù)為0.2。在幅寬為10m的紙機(jī)上進(jìn)行機(jī)上涂布，所述預(yù)涂涂料采用簾式涂布機(jī)進(jìn)行涂布，所述中涂涂料、面涂涂料采用刮刀涂布機(jī)進(jìn)行涂布。涂布預(yù)涂涂料時車速1500-1600米/min,涂布量15-20g/m2；涂布中涂涂料時車速1500-1600米/min，涂布量10-15g/m2；涂布面涂涂料時車速1500-1600米/min,涂布量10-15g/m2。
本發(fā)明中制得的所述涂布淀粉制得的涂布涂料，具有固含量高、粘度低、流變性能好保水度好的優(yōu)點，可以適用于計量施膠機(jī)、簾式涂布機(jī)、刮刀涂布機(jī)等多種機(jī)器，提高涂布量的同時可以減輕設(shè)備的磨損，減少刮刀背流、涂布不均、刮線、刮痕等問題出現(xiàn)的機(jī)率。通過優(yōu)化涂布淀粉的用量可以改善隨涂布量提高造成紙面孔隙度不足的問題，并且獲得高的涂布量和良好的成紙指標(biāo)，進(jìn)而提高油墨吸收性，提高涂布量可有效提高紙面平滑度、光澤度，降低后續(xù)壓光所需的能源損耗和厚度損失。節(jié)約能源，降低成本。