[發明專利]用于造紙的表面施膠劑和改善紙張強度的造紙方法

有效

• 申請號: 201711185662.0
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN109826048B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 王祥槐;胡維維;張福山
• 申請（專利權）人: 瑞辰星生物技術（廣州）有限公司
• 主分類號: D21H19/54
• 分類號: D21H19/54;D21H19/52;D21H19/40;D21H19/44;D21H19/46;D21H21/16
• 代理公司: 廣州廣典知識產權代理事務所(普通合伙) 44365
• 代理人: 萬志香;曾銀鳳

本發明涉及一種用于造紙的表面施膠劑和改善紙張強度的造紙方法。本發明的表面施膠劑的功效成分由包括A組分和B組分的原料制備而成，所述表面施膠劑的功效成分由包括A組分和B組分的原料制備而成，所述A組分和B組分的重量百分比為99.5％～40％：0.5％～60％；所述A組分為淀粉；所述B組分由以下重量百分比的成分組成：纖維素5?50％，木質素15?35％，半纖維素10?28％，蛋白質0.6?5％，蠟酯0.5?3％，二氧化硅5?25％。將本發明所述表面施膠劑用于造紙，制得的紙張強度得到顯著提高，同時還可顯著降低制成品回收時的COD。

技術領域

本發明涉及造紙領域，特別是涉及一種用于造紙的表面施膠劑和一種改善紙張強度的造紙方法。

背景技術

箱板紙和瓦楞紙主要應用于包裝行業，是中國消費量最大的兩類紙品。2016年中國1.1億噸的紙及紙板產量中，箱板紙和瓦楞紙占總比重在45％。由于紙漿原料短缺，中國生產箱板紙和瓦楞原紙的企業大都采用廢舊紙箱進行生產，然而中國這種多次重復利用的廢紙品原料所生產的紙張強度低，質量差。為了滿足用戶對紙張強度和其他性能的需求，一般造紙企業采用表面施膠，以提高紙和紙板的各種性能指標，包括紙張強度如耐破度、環壓強度、抗張強度、耐折度等。

表面施膠是在紙或紙板的兩面，以含一種或多種表面施膠劑的水分散液，在特定的設備中進行施膠的一種方法。表面施膠劑大多數是由對水有抵抗性的疏水基和對漿有親和性的親水基構成。疏水基有苯乙烯、烯烴、醋基等；親水基有含有羧基(陰離子性)的馬來酸、丙烯酸等以及含有氨基(陽離子性)的二甲基氨基丙烯酸醋等。當他們涂于紙張表面時，一部分表面施膠液將滲透在紙層中，填充紙頁中的空隙；另一部分將留在紙頁表面。在干燥過程中，由于聚合物的玻璃化溫度低于環境溫度，聚合物表現為熱塑性。這樣，聚合物粒子會在纖維表面伸展。此時，表面施膠劑中的陰離子集團(-COOR)被紙層內的硫酸鋁或是陽離子性聚合物帶有陽離子性活化了的部位吸附，而形成一層連續的膜，因而表現出施膠性。另外，表面施膠可以改善紙張的表面強度，內部結合程度，IGT拉毛速度、減少透氣度、增加挺度、平滑度、改進印刷性，以及提高紙的耐脂、耐油性能等。

表面施膠的親水基材料目前一般造紙企業主要采用淀粉，用量在20-80公斤/噸紙。由于造紙用的淀粉的來源主要是糧食作物，比如玉米、小麥、薯類等作物，是人們賴以生存的糧食和生活必需品，而中國是眾所周知的糧食大國，也是缺糧國，造紙消耗大量淀粉對中國糧食安全帶來隱患。中國商務部的數據顯示，中國糧食進口2012年全年超過了7000萬噸，其中，淀粉谷物(玉米，小麥和大米)凈進口1320萬噸，有關研究顯示這種增長趨勢將會持續。中國農業部預測，到2020年，中國的糧食產量缺口將加大到1億噸以上。根據英國《經濟學人》智庫發布的《2013年世界糧食安全指數報告》，西方國家占領了全球糧食安全系數排行榜第一梯隊，中國則位列第42位，甚至連糧食嚴重依賴進口的日本(18位)和韓國(24位)，也大大領先于中國的糧食安全。

按照箱板紙/瓦楞紙生產需平均50公斤/噸紙和全國箱板紙和瓦楞紙每年近5000萬噸產量計，中國造紙工業每年所消耗的淀粉達到250萬噸。很明顯，造紙使用大量的淀粉給中國糧食安全增加負擔。

此外，當廢舊紙箱(OCC)被回收應用時，淀粉在制漿過程中大部分被溶解或分散在水中而流失，導致廢水的高COD濃度，根據國內典型的OCC紙廠生產數據估計：廢水COD的30-50％來自于淀粉。賦予紙張表面抗水性的表膠劑隨著淀粉的溶解或分散而進入白水中，除了增加COD負荷外，這些合成化學物質在廢水處理時不易降解，增加廢水處理的難度和成本。可見，淀粉的大量使用對造紙工業的環保帶來了極大的負面影響。

因此，整個造紙工業一直在尋找一種比淀粉更經濟有效的“淀粉替代劑”，例如，早在1994年,美國專利US5362573公開了一項使用鋯、鉿和鈦的金屬鹽類物質與淀粉表膠溶液反應，以提高表膠的抗水性和表面強度，但該技術的成本較高。美國專利申請US20030037894公開了使用改性多糖(modified polysaccharide)來替代淀粉改善表面施膠的方法，包括纖維素、瓜爾膠、聚殼糖等。該方法同樣有成本高的缺陷。