谷物的种子:玉米、小麦、黑、大麦、燕麦、高粱、稻、 西米等;
块茎:马铃薯、甘薯等;
根:木薯、甜薯、竹芋、山药等;
豆籽:豌豆、蚕豆等;
果实:苹果、香蕉、芒果等;
叶子:烟叶等.
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谷物的种子:玉米、小麦、黑、大麦、燕麦、高粱、稻、 西米等;
块茎:马铃薯、甘薯等;
根:木薯、甜薯、竹芋、山药等;
豆籽:豌豆、蚕豆等;
果实:苹果、香蕉、芒果等;
叶子:烟叶等.
在预定的加热和冷却过程中的粘度变化趋势,以及测定凝胶化温度、粘度峰值,并依据粘度变化趋势判断淀粉的稳定性与颗粒破裂性.
(1)
(2)
(3)
(4)
凝胶化现象是淀粉具有的一种普遍现象,凝胶化温度与淀粉源有关。
淀粉通常有直链和支链之分。直链淀粉由葡萄糖单元在C-1,C-4位置联接得到;支链则是葡萄糖单元C-1,C-4位置与葡萄糖单元C-1,C-6位置支联联接获得;直联联接和支联联接比例取决于淀粉来源,见图5.5及表5.1.
表5.1各种有代表性的淀粉中直链淀粉部分和支链淀粉部分的比例
| 淀粉种类 |
直联部分(%) |
支联部分(%) |
| 马铃薯 |
20 |
80 |
| 玉米 |
24 |
76 |
| 小麦 |
25 |
75 |
| 木薯 |
17 |
83 |
(a)
(b)
一. 阳离子淀粉
淀粉的改性由专门变性淀粉工厂完成或纸厂现场完成二种办法.淀粉变性途经很多.最常见的处理是改变淀粉的粘度、稳定性、离子性.如何改性将讨论.
正常情况下,造纸纤维悬浮于液体中带负电荷,负电荷颗粒相互间具排斥性。Z-电位是一种测定造纸过程胶体粒子之间排斥作用的一种参数.增加水相中的离子浓度将降低水相中的Z-电位,舒尔莰-哈代(Schultz-Hardy)规则陈述,阳离子化合价越高, 越能降低水相中的Z-电位.
阳离子淀粉在整个纸机运行性能方面的改善作用,包括助滤助留性能的改善与压榨脱水性能的改善。纸机的运行性更加稳定及对提高车速提供保证.由于阳离子淀粉与纤维素表面的紧密作用,排放水中BOD方面的上升趋势可以被忽略。
表5.2(1) 印刷适性的改善 纸机条件(见表5.2)
| 阳离子淀粉(%) |
灰分(%) |
键强度(斯考特(Scott)层间结合强度)
(焦耳/平方米) |
蜡棒(Dennision)强度 正面 |
|
| 0.4 |
12.2 |
229 |
8 |
9 |
| 1.0 |
17.1 |
282 |
10 |
10 |
| 阳离子淀粉(%) |
灰分(%) |
键强度(斯考特(Scott)层间结合强度)
(焦耳/平方米) |
| 0.0 |
20.0 |
328 |
| 0.6 |
21.1 |
455 |
| 阳离子淀粉(%) |
白水回用率(%) |
撕裂因子(千帕/克/平方米) |
Cobb(60秒) (克/平方米) |
施胶剂加入(%) |
| 0 |
84.1 |
4.60 |
28 |
1.7 |
| 0.3 |
93.9 |
4.58 |
20 |
1.7 |
| 0.6 |
95.2 |
4.80 |
20 |
1.7 |
| 0.9 |
95.1 |
5.00 |
23 |
1.3 |
50克/平方米双胶纸印刷
100%脱墨浆
酸性施胶
(b)
122克/平方米涂布原纸
30%损纸浆
中性施胶
( C)纸张性能及施胶效率的改善,见表5.4。
137克/平方米
49%阔叶木,21%针叶木,30%涂布损纸
中性施胶
二.阴离子淀粉
典型羧酸基淀粉示意式:
典型磷酸基淀粉
只要使用条件正确, 阴离子淀粉可基本完全被纤维吸收,并获得同阳离子淀粉同样的效果.即印刷适性的改善,结合强度的改善, 纸张性能及施胶效率的改善,留着性能,滤水性能的改善。
一些在纸厂试验获得的诘果见表5.5及表5.6:
实例.1
纸种:双胶
纸机种类:长网
纸机车速:320米/分
纤维配比:阔叶木针叶木和高岭土
PH值:4.4
总酸度:300毫克/升
助留剂: 0.15%聚乙烯亚胺
实例.2
纸种:无碳复写原纸性能
纸机种类:长网
纸张定量:47克/平方米
添加前的稀浆一些测定结果
电导率:500 Micro S
硬度:160毫克/升{CaCo3}
氯根:200毫克/升
硫酸根150毫克/升
COD550毫克/升
PH值4.5
试验结果清楚表明, 阴离子淀粉可基本完全被纤维吸收,并获得同阳离子淀粉同样的结果。
表5.5双胶纸印刷性能
| 阴离子淀粉(%) |
首程保留率(%) |
灰分首程保留率(%) |
纸张灰分(%) |
耐破强度 千帕 |
蜡棒强度(Dennison Wax) |
| 0 |
73.5 |
60.2 |
18.5 |
132 |
11 |
| 1.3(浓浆相) |
79 |
72.3 |
18.7 |
168 |
13 |
| 0.3(冲浆泵) |
81.9 |
74.9 |
18.4 |
153 |
12 |
表5.6无碳复写原纸性能
| 阴离子淀粉(%) |
首程保留率(%) |
白水COD (毫克/升) |
键结合强度(Scott强度(焦/平方米) |
Cobb(60秒)值 (克/平方米) |
| 0 |
52 |
550 |
108 |
17.5 |
| 0.5 |
56 |
400 |
121 |
16.2 |
| 0.8 |
59 |
375 |
133 |
16.6 |
| 1.0 |
65 |
375 |
139 |
16.2 |
三.两性淀粉
两性淀粉分子结构中既有阳离子也有阴离子基团。两性淀粉比阳离子淀粉适应使用PH范围广, 两性淀粉形成广泛的三维网络,从而增加了纤维与纤维之间的结合键。必须指出,不象前述的Z-电位理论描述的情形那样简单,实际各类纸机系统会有各种组成,除了纤维、填料、施胶剂、染料等,并非常常可用纯净水中加球形胶体颗粒获得的理论进行解释。尽管大多数造纸纸料总的表现为阳离子需求性,但配料中的某些部分胶粒甚至纤维却是具有阴离子需求性。当这类情况出现时,两性淀粉就有机会去与配料中的各种胶体单元反应。
最常见的两性淀粉为“阳离子”马铃薯淀粉。马铃薯淀粉本来就含有阴离子磷酸根基团,因此马铃薯淀粉的两性化一步反应就可获得。
由于马铃薯淀粉的两性化性质, 两性马铃薯淀粉在欧洲为最常用的淀粉种类,如今更多品种的两性玉米淀粉己被开发。 两性玉米淀粉需要二步反应,首先接上阳离子剂作用,然后与阴离子剂作用。很明显,这样制得的两性淀粉将昂贵得多,但二步法两性玉米淀粉使淀粉的性质更能紧紧地与某些特殊的湿部系统相配合。
一 增强
1/T∝1/B+1/F
T=抗张强度,F=纤维长度,B=键合强度。添加淀粉可以增加纤维之间的键合强度,因为纸张干燥过程中,阳离子淀粉与纤维间的氢键增加了。
有人用一个光学实验对这一结论进行了验证,发现光学键合区域并未增加,但键合强度得到提高,这可以归功于阳离子淀粉增加了纤维在光学键合处的联接。
有人作过验证,在填料用量较高的场合,纸张纤维内部的结合强度很弱,通过采用阳离子淀粉,可使此强度获得大幅度提高。通过与一些阴离子助留剂化合物结合,阳离子淀粉在纸张上的保留率最高达到10%。
有一试验测定不同阳离子淀粉用量对高填料纸的抗张强度影响。通过在含50%高岭土的纸料中加入4%的阳离子淀粉用量,成纸的抗张强度可提高250%。见图5.7。
图5.7 不同淀粉用量时成纸抗张强度的变化
二. 助留助滤作用
三 湿部淀粉的选择与应用
淀粉应用前首要的一步是应对浆料进行分析,典型的分析报告如表5.7。浆料应取自生产现场,试验仪器包括动态滤水仪、中试纸机或高浓抄片器等,稀释过程用水也应使用生产用白水,助剂添加程序及搅拌过程应尽可能与生产实际接近。
表5.7 供淀粉选用用典型纸料的分析报告
| 测定项目 |
数值 |
| 浆料配比 |
混合废纸 |
| 总固含量 |
17.0克/升 |
| 可溶性固体 |
2.6克/升 |
| 总灰分 |
3.0 克/升 |
| 可溶性灰分 |
0.9克/升 |
| PH值 |
6.5 |
| 总酸度 |
<<0.1克/升 |
| 电导率 |
1390 微西门子 |
| 阴离子需求 |
0.45 |
| 阳离子需求 |
1.7 |
| 阴离子需求/阳离子需求A.D./C.D. |
0.26 |
| 化学需求量C.O.D. |
2010毫克/升 |
| 硬度 |
159毫克/升(CaCO3) |
只要保持淀粉质量稳定,添加淀粉的浆料类型或条件不变,系统通常可维持稳定。可是当改变添加淀粉时的湿部条件,妈浆料种型等,淀粉的效率将受到影响。
为保证淀粉的效用优化,定期对纸机系统的参数进行检测是必须的。最常发生的情形是,当湿部系统由酸性向中性过渡,或其它助剂应用时如湿强剂、染料、定着剂乃至杀菌剂,都将使所用淀粉的效果无法预料。.
造纸厂应用的淀粉一般是需糊化湿部淀粉。此类淀粉需要在应用前糊化，糊化操作相当重要,因为被糊化淀粉是否完全溶解于水溶液,将决定淀粉的效果可否最优发挥。
类似表面施胶淀粉与涂布淀粉,湿部淀粉糊化也有间隙式与连续式二种。在间隙糊化制备中,淀粉浆被,在连续搅拌下用蒸汽加热至95°C,糊化过程时间应保持在20分钟以上,以保证淀粉颗粒充分被浸润;淀粉分子充分被展开。淀粉溶胶在应用前必须稀释至1%或以下。
一种更为便利的方法便是采用连续糊化蒸煮器。