[发明专利]用于造纸的表面施胶剂和改善纸张强度的造纸方法

说明书

本发明涉及一种用于造纸的表面施胶剂和改善纸张强度的造纸方法，所述表面施胶剂的活性成分由淀粉和稻壳粉配制而成，所述淀粉和稻壳粉的重量百分比为99.5％～30％：0.5％～70％。造纸方法为：制备淀粉溶液和稻壳粉分散液；将所述稻壳粉分散液和所述淀粉溶液混合，进行反应，得表面施胶溶液；所述表面施胶溶液中活性成分的浓度为5‑40wt％；所述活性成分为稻壳粉和淀粉，所述淀粉和稻壳粉的重量百分比为99.5％～30％：0.5％～70％；将表面施胶溶液施加到未施胶的原纸表面，得施胶纸页，烘干，即可。将本发明所述表面施胶剂用于造纸，制得的纸张强度得到显著提高，同时还可显著降低制成品回收时的COD。

技术领域

本发明涉及造纸领域，特别是涉及一种用于造纸的表面施胶剂和一种改善纸张强度的造纸方法。

背景技术

箱板纸和瓦楞纸主要应用于包装行业，是中国消费量最大的两类纸品。2016年中国1.1亿吨的纸及纸板产量中，箱板纸和瓦楞纸占总比重在45％。由于纸浆原料短缺，中国生产箱板纸和瓦楞原纸的企业大都采用废旧纸箱进行生产，然而中国这种多次重复利用的废纸品原料所生产的纸张强度低，质量差。为了满足用户对纸张强度和其他性能的需求，一般造纸企业采用表面施胶，以提高纸和纸板的各种性能指标，包括纸张强度如耐破度、环压强度、抗张强度、耐折度等。

表面施胶是在纸或纸板的两面，以含一种或多种表面施胶剂的水分散液，在特定的设备中进行施胶的一种方法。表面施胶剂大多数是由对水有抵抗性的疏水基和对浆有亲和性的亲水基构成。疏水基有苯乙烯、烯烃、醋基等；亲水基有含有羧基(阴离子性)的马来酸、丙烯酸等以及含有氨基(阳离子性)的二甲基氨基丙烯酸醋等。当他们涂于纸张表面时，一部分表面施胶液将渗透在纸层中，填充纸页中的空隙；另一部分将留在纸页表面。在干燥过程中，由于聚合物的玻璃化温度低于环境温度，聚合物表现为热塑性。这样，聚合物粒子会在纤维表面伸展。此时，表面施胶剂中的阴离子集团(-COOR)被纸层内的硫酸铝或是阳离子性聚合物带有阳离子性活化了的部位吸附，而形成一层连续的膜，因而表现出施胶性。另外，表面施胶可以改善纸张的表面强度，内部结合程度，IGT拉毛速度、减少透气度、增加挺度、平滑度、改进印刷性，以及提高纸的耐脂、耐油性能等。

表面施胶的亲水基材料目前一般造纸企业主要采用淀粉，用量在20-80公斤/吨纸。由于造纸用的淀粉的来源主要是粮食作物，比如玉米、小麦、薯类等作物，是人们赖以生存的粮食和生活必需品，而中国是众所周知的粮食大国，也是缺粮国，造纸消耗大量淀粉对中国粮食安全带来隐患。中国商务部的数据显示，中国粮食进口2012年全年超过了7000万吨，其中，淀粉谷物(玉米，小麦和大米)净进口1320万吨，有关研究显示这种增长趋势将会持续。中国农业部预测，到2020年，中国的粮食产量缺口将加大到1亿吨以上。根据英国《经济学人》智库发布的《2013年世界粮食安全指数报告》，西方国家占领了全球粮食安全系数排行榜第一梯队，中国则位列第42位，甚至连粮食严重依赖进口的日本(18位)和韩国(24位)，也大大领先于中国的粮食安全。

按照箱板纸/瓦楞纸生产需平均50公斤/吨纸和全国箱板纸和瓦楞纸每年近5000万吨产量计，中国造纸工业每年所消耗的淀粉达到250万吨。很明显，造纸使用大量的淀粉给中国粮食安全增加负担。

此外，当废旧纸箱(OCC)被回收应用时，淀粉在制浆过程中大部分被溶解或分散在水中而流失，导致废水的高COD浓度，根据国内典型的OCC纸厂生产数据估计：废水COD的30-50％来自于淀粉。赋予纸张表面抗水性的表胶剂随着淀粉的溶解或分散而进入白水中，除了增加COD负荷外，这些合成化学物质在废水处理时不易降解，增加废水处理的难度和成本。可见，淀粉的大量使用对造纸工业的环保带来了极大的负面影响。