第三节　淀粉黏合剂的质量控制

影响淀粉黏合剂质量的因素很多，人员操作对黏合剂质量影响尤为重要，在制备过程中需要重点把握几个关键参数：黏度、糊化温度、固含量、初黏力、储存适用期。

一、淀粉黏合剂性能检测

制作好的成品淀粉黏合剂为乳白色或米黄色液体，胶质均匀不浑浊，无结块现象，泡沫少，食指与拇指沾黏合剂摩擦接触后分开，拉丝应达15～20mm。

1．黏度

黏度是黏合剂的重要质量指标，直接影响黏合剂的稳定性和对瓦楞楞峰的施胶量。只有黏度稳定，才能保证瓦楞纸板生产状况及黏结质量稳定。所以，应定时对其进行检测。

黏度检测：以一定体积的黏合剂在一定温度下从规定直径的孔中所流出的时间（单位一般为s）来表示黏度。黏度杯测量的黏度是条件黏度。

仪器：涂-4黏度杯、秒表。

检测：擦干净涂-4黏度杯，在空气中干燥或用冷风吹干。将涂-4黏度杯和50mL量筒垂直固定在支架上，流出孔距离量筒底面20cm。用手堵住涂-4黏度杯流出孔，将试样倒入涂-4黏度杯。松开手指，同时立即开动秒表，测定试样流出所用时间为样品的黏度。按操作规程测定2次以上，计算平均值为样品的黏度。两次测定值之差不得大于平均值的5%，取三位有效数字。

2．糊化温度

糊化温度是淀粉黏合剂开始变稠和由于黏合剂原料中生淀粉逐渐糊化而显示黏合性质的温度。

仪器：100mL烧杯、搅拌棒、温度计。

检测：将样品倒入小烧杯约一半的位置，将小烧杯浸入70℃以上的热水浴中，用温度计不停搅拌，并观察温度上升情况。

注意事项：水面要高于黏合剂面。待接近糊化温度时，黏合剂黏度会剧增，并搅拌困难，当达到糊化温度时，几乎已经不能搅拌了，此时记录黏合剂的糊化温度。在生产时应根据季节变化控制烧碱用量来调整黏合剂的糊化温度，冬季可将糊化温度调低至56～59℃，夏季则可将糊化温度调高至60～63℃。

3．固含量

固含量一般用倍水率表示。所谓倍水率就是指黏合剂内的淀粉与水的质量比例。黏合剂中的淀粉固含量对黏合剂的成膜、瓦楞纸板的黏合强度、制胶生产成本都有较大影响。故测定固含量对于掌握和控制黏合剂的技术指标有很大作用。

仪器：天平、烘箱。

检测：精确称量黏合剂，置于131℃±2℃烘箱中，烘干至恒重时，测其质量，求出剩余质量占原质量的百分比，即为固含量。

固含量=（g3-g1）∕（g2-g1）×100%　　（3-1）

式中　g1——称量皿的质量，kg；

g2——烘干前黏合剂+称量皿的质量，kg；

g3——烘干后黏合剂+称量皿的质量，kg。

4．初黏力

黏合剂初黏力是保证瓦楞纸板质量和提高工效的重要因素，初黏力大可以避免纸箱的开胶和跑边现象。在瓦楞纸板线生产中，加大原纸预热面积，增加烧碱用量，或者在制作主体胶中添加交联剂以及提高黏合剂的固含量，都可以使黏合剂涂布后在较短的时间内迅速糊化并开始固化产生黏合力，其黏合剂可快速浸入原纸表面纤维。

氧化淀粉黏合剂的初黏力比自动线的黏合剂形成初黏力所需时间长，而初黏力时间过长对后续工序生产和纸板质量有一定影响，应作为一个指标进行控制。

检测：主要用于测定氧化淀粉黏合剂的初黏力。取30～40cm2正方形纸板一块，均匀涂上黏合剂，与另一块同样大小、品种的纸板黏合，并加压5～10N，10min后检查黏结情况，凡没有出现拉毛处为未黏结。剥离两片纸的黏结面，按剥离时纸纤维破坏的面积与该纸片面积的百分比值作为测定结果。测定结果百分比越大，初黏性越好。计算初黏力（N/cm2）。

P=F/M　　（3-2）

式中　M——纸板涂胶面积，cm2；

F——拉开正方形纸板所需的最大力，N。

5．储存适用期

淀粉黏合剂的储存稳定性主要表现在耐腐蚀性和抗凝沉性上，可通过测定在规定储存期内黏度变化来判断。黏合剂的储存适用期，用试样每放置一定时间后的黏度变化率表示。计算公式为：

X=Y2/Y1×100%　　（3-3）

式中　X——黏度变化率，%；

Y1——黏合剂初黏度，s；

Y2——一定时间（如24h）后的黏度，s。

按黏合剂黏度和对纸板黏结强度值确定适用期。以黏度达到规定变化值和瓦楞纸板黏合强度小于规定值的时间取较短的时间，确定为淀粉黏合剂的适用期。试验结果黏度变化用低于多少变化率表示。

测试从适用起始时刻起，按一定时间间隔重复测定黏度。

二、影响淀粉黏合剂质量的主要因素

由于淀粉黏合剂的特殊性和性能的不稳定，使质量难以准确控制。在配制时，各种原料的配比、水的用量、配制工艺条件（如时间、温度等各项因素）都会对黏合剂的性能产生一定的影响。

1．淀粉黏合剂黏度影响因素

黏度可表征黏合剂的流动能力，是黏合剂的重要质量指标。黏合剂流动性决定了黏合剂的渗透性、上胶的均匀度和上胶量大小，直接影响到车速、纸板黏合、纸板平整度及黏合强度。黏度适中的黏合剂流动性好，渗透性好，在高速生产线中使用黏合效果更佳。

不同的纸质对黏合剂的黏度大小要求不同。纸张粗糙，易渗透，应用黏度稍大的黏合剂；纸张细密，应用黏度较小的黏合剂。黏度太大时，黏合剂的流动性较差，耗胶量增加，而且因芯纸吸入过多的水分，造成纸板变软，同时产生排骨及鸡皮现象；黏度太小，车速较慢时，上胶辊带不起胶，容易产生失糊现象，而且会使黏合剂过多渗入芯纸和纸板中，有时黏性太低会产生贴合不良现象。黏合剂异常时，会产生纸板两边贴合不良现象，车速无法提高。最简单的方法为增加淀粉用量，降低含水率。

影响黏合剂黏度的因素有烧碱用量、硼砂用量、黏合剂固含量、搅拌时间、储存温度与时间等。注意：不是黏合剂中淀粉含量越高，黏度越大。高固含量的黏合剂通过调整配制工艺，也可以保持很低的黏度。一般情况下，黏合剂在生产线循环使用过程中黏度有所降低，因此，应兑入新制作的黏合剂，混合使用来保持黏度稳定性。

黏度应根据原料纸的性能和瓦楞机的车速、加热能力调整。一般生产线用淀粉黏合剂黏度在50～90s范围内均能达到较好的效果，单机生产瓦楞纸板用淀粉黏合剂黏度在20～50s范围内较为合适。

（1）氧化剂用量、氧化时间和温度对黏度的影响　保持氢氧化钠、水比、硼砂的用量不变，在任何氧化时间条件下，黏合剂的黏度随氧化剂用量的增加而下降，这是由于氧化剂用量越大，淀粉的氧化程度越大，则其淀粉的分子越小，从而其黏度越小。当氧化剂用量小于2%（以淀粉重量计）时，黏合剂的黏度不但受氧化剂用量的影响，同时氧化时间还对其有较大的影响；而当氧化剂用量超过2.5%时，其黏度受氧化剂用量的影响较小，同时其黏度很小，这可能是淀粉的氧化趋于完全。

氧化温度的影响是多方面的，一方面可增加氧化反应的速度和程度，温度越高，氧化反应速度越快，在其他条件相同的情况下，制出的黏合剂黏度也愈低。另一方面，它又可使淀粉产生糊化和增加水的蒸发，使淀粉液变稠，不利于氧化剂的扩散和氧化，从而使黏合剂的黏度增大。

（2）氢氧化钠用量对黏度的影响　保持氧化剂用量、水比、硼砂的用量不变，不同氧化时间条件下，随着氢氧化钠用量的增加，其黏度增加。这是因为氢氧根与淀粉分子中羟基结合，破坏了淀粉大分子间和分子内原有的羟基和羟基之间的氢键结合，使大分子溶胀糊化。另外，氢氧化钠使氧化淀粉中的羧基变成羧酸钠基，增加了与水的溶解性。同时氢氧化钠在无氧的条件下，能稳定直链淀粉溶液，使黏合剂不易凝胶。

因此，氢氧化钠的用量和温度都要严格控制。用量太小，不利于淀粉的氧化，影响黏合剂的性能。用量过大，会使淀粉产生糊化，从而使淀粉分子产生溶胀、糊化，使淀粉液变稠，不利于氧化剂的扩散，影响淀粉的氧化程度，使其黏度增大。另外因碱度太高会破坏纸纤维，且当空气湿度大时易吸潮泛黄。

另外，氢氧化钠的浓度不能太高。浓度高，糊化时反应剧烈，极易糖化，使上胶机甩胶，瓦楞峰上出现花胶现象，从而引起纸板开胶且难以干燥。一般氢氧化钠的加入量（固体）为淀粉量的9%～10%，加入时的浓度以10%为宜。

（3）硼砂用量对黏度的影响　硼砂作为交联剂，在水溶液中水解时以硼、氧为中心离子，能与黏合剂的羟基、羧基结合为配位体，形成网状结构的多核络合物，从而使黏度增加，并能更好地固着在带有羧基的纸张表面上，增加了黏合剂的初黏力，并使生成的薄膜坚固，提高了抗水性和自然干燥的能力。但硼砂也不可加得过多，否则会使胶层发脆，造成脱胶现象。

（4）水比对黏度的影响　保持氧化剂用量和浓度、氢氧化钠的用量和浓度、氧化时间、硼砂的用量不变，随着水比的增加，其黏合剂的黏度迅速下降，但当水比超过6时，其黏度受水比影响比较小，这是因为此时黏度已经很小，几乎接近水的黏度。从图3-5可以得到，水比—般应控制在4.5～5.5之间。

（5）添加剂对黏度的影响　黏合剂中加入添加剂可以达到快干、稳定、抗胶凝的作用，以延长储存期。如在配方中加入一种无机复盐和溶于水的含氮有机物作催干剂，虽加入量不多，但确实起到了催干作用。在黏合剂中加有稳定剂，使黏合剂在存放一个半月后，其流动性、黏度及颜色都基本保持不变。

（6）储存温度和储存时间及环境对黏度的影响　氧化淀粉黏合剂除受制胶过程中的氧化剂用量、氢氧化钠用量、氧化时间等各种因素的影响外，同时储存温度和储存时间及环境对黏合剂黏度也有很大的影响。如图3-6所示：随储存温度升高，其黏度迅速下降。图3-7所示：当黏合剂储存于密闭容器中时，随储存时间的延长其黏度变化很小；而当储存于敞开的容器中时，其黏度受储存时间的影响比较大。这是由于在敞开容器中黏合剂受到空气中氧的氧化，同时水分不断挥发，从而使黏合剂的黏度变大。

以上所述均为不同因素对氧化淀粉黏合剂黏度的影响。对于瓦楞纸板生产线所用淀粉黏合剂来讲，影响黏度大小的因素主要有淀粉黏合剂的固体含量、主体与载体淀粉中的淀粉含量、载体淀粉配制时的氢氧化钠加入量、黏合剂温度等。同时，淀粉黏合剂黏度的稳定性也与反应程度、工艺配方密切相关。流水线生产要求黏合剂黏度适中，如黏度过大，难以涂布，特别在高速生产中更是如此；黏度过小，会造成上胶困难，特别在换纸需降速时，涂布不均匀，会影响黏结质量。

淀粉的蛋白含量也会严重影响黏度稳定性，当蛋白含量超过1%时，黏合剂易产生凝胶现象。

2．淀粉黏合剂黏结性能影响因素

黏结性能主要指涂胶过程中的性能，如初黏性、高速瓦楞纸板生产线用黏合剂的糊化温度、干燥速度和涂后使用过程中的黏结强度等。黏结性能的影响因素除黏合剂本身外，还涉及了涂胶操作工艺参数、原纸，甚至环境温、湿度等多方面因素，影响十分复杂。

（1）初黏度对黏结性能的影响　初黏度是指黏合剂黏结两层纸板时尚未固化成胶膜这一阶段的黏结强度。由于芯纸与面纸结合后，往往需要在动态情况下使黏合剂黏合固化，初黏性好可避免纸板在生产过程中开胶和跑边的现象。

（2）糊化温度对黏结性能的影响　糊化温度是指淀粉黏合剂开始变稠和由于黏合剂原料中生淀粉逐渐熟化而显示黏性的温度，影响黏合剂糊化温度的主要因素是烧碱用量。当黏合剂的糊化温度低时，在生产工艺中所消耗的热量就少，因而可以提高车速。糊化温度太低，会造成黏合剂过早糊化而影响黏合剂的流动性与渗透性，造成黏合不良；糊化温度太高，黏合剂不易熟化，瓦楞楞峰结成白色粉状，也会造成黏合不良。

由于不同的淀粉或淀粉质量不同，造成糊化温度不同，因此在实际操作中需对糊化温度高低进行调节：提高糊化温度可适当降低烧碱用量，反之亦然。但切记不要在已制得的黏合剂中加入烧碱。一般黏合双瓦楞纸板用黏合剂的糊化温度较单瓦楞的要低，这是因为双面机的热传递不如单面机好，但过低的糊化温度常会使黏合层变脆和形成表层黏合。

糊化温度对黏结质量的影响在高速化生产中尤为重要。当机器加速时，黏合剂通过热板时接受的热量降低，此时如果黏合剂的糊化温度较高，将不能被充分糊化，黏结力下降，造成脱胶。

（3）固含量对黏结性能的影响　黏合剂的固含量对其黏结性能、黏度和固化时间等都有很大影响。黏合剂的固含量应根据设备精度、运行速度及原纸实际情况来确定。

固含量在一定范围内提高有利于干燥速度和黏结强度。固含量高必然使得黏合剂的黏度升高，流动性降低。同时，固含量高则淀粉浓度高，对黏结的配制工艺要求也高。高速宽幅瓦楞纸板生产线要求黏合剂的固含量要高，水分就相对减少，干燥速度快，并且瓦楞纸板较小的水分变化可以减轻瓦楞纸板翘曲。目前纸板生产企业黏合剂粉水比通常在（1:3）～（1:4）之间。

（4）车速对黏结性能的影响　淀粉黏合剂配制好后，由于受环境的影响，黏度会发生一定变化，在使用过程中必然对车速造成影响。

车速的快慢对涂胶量、黏结性能都有影响，因此我们要根据淀粉黏合剂的黏度控制车速，以利于黏合剂的使用效果。车速过快，易造成涂胶不均，上胶量不足，影响黏结效果；车速过慢，黏合剂渗透到纸板各层中，造成纸板含水量高，直接影响到成箱的抗压强度等物理性能。

实际生产中，随着车速的提高，黏结强度有所下降。所以在高车速下，黏合剂的初黏力要大，干燥速度要更快，糊化温度要适当降低，才能在高车速情况下保证更好的黏结强度。

若黏合剂质量稳定、涂胶量一定，热板平均温度在115℃以下时，车速越高，黏合强度越低；热板平均温度在120℃以上时，车速越高，黏合强度越高。因此，在实际生产中，要根据热板温度高低，调整车速，以利于黏合效果。

（5）原纸对黏结强度的影响　在使用同一种黏合剂的情况下，原纸种类对黏结质量也有一定影响，高车速下这种影响较低车速时明显。相同速度下，相同定量的纸，由于造纸时所用纸浆、填料不同，造成内在性质紧度、渗透力的不同。纸浆粗、紧度小的纸，一般渗透力强，胶量就不宜过大；纸浆细、紧度大的纸，渗透力就较差，胶量就不应过小。相同速度下，相同质量的原纸，定量低者有更强的黏结强度。同理，定量高的原纸同中低定量的原纸相比，不易在高速下完成良好黏结。

3．淀粉黏合剂储存性能的影响因素

黏合剂随着储存时间延长而变质，黏合剂会出现黏度变稀、淀粉与水分层、糊化温度升高等问题。氧化淀粉黏合剂则出现胶体变稀、胶体水分含量升高、黏性下降、瓦楞纸板裱胶后出现大量开胶等问题。影响黏合剂储存期的因素很多，如淀粉产地与成分、添加剂中杂质的性质及含量、配方与工艺因素、储存条件等。因此制定黏合剂的储存适用期是一个不可缺少的指标，以利于调整黏合剂制作工艺和控制黏合剂的生产数量，确保瓦楞纸板成品黏合质量，并杜绝黏合剂出现浪费。黏合剂失效主要表现在三个方面：腐败变质、凝胶化失去流动性甚至失去黏性、分层沉淀。失效原因分析如下。

（1）糊化的影响

①糊化不足　糊化不足可能有两种情况，一是糊化剂用量偏少；二是因糊化温度低或糊化时间短，致使糊化反应未达到适宜程度。原因在于未经糊化的淀粉分子比糊化的淀粉分子更容易受细菌的侵蚀。受糊化程度的影响，黏合剂储存期（以出现腐败变质为限）可在三天至六个月之间变化。由此可见，糊化反应越完全，储存时间越长。

②储存过程中的糊化反应　糊化反应已达到适宜程度，但胶液中仍含有多余的未参加反应的糊化剂，即糊化剂过量。此时胶中所含多余的糊化剂将伴随着储存过程进行缓慢的糊化反应，当储存温度高时，糊化反应进行得要快一些。黏合剂在储存期间发生了缓慢糊化反应将导致黏合剂黏度持续大幅度上升，甚至失去流动性（但此时胶仍有黏性）而不能使用。受储存期间糊化反应的影响，黏合剂储存期可在—周至四个月之间变化（以胶黏度太高不能使用为限）。

综合上述两种情况，应采用以下综合措施：糊化剂要有足够的用量，并可适当过量；糊化过程中多次检查胶液黏度，确保糊化反应达到所需要求，必要时可提高糊化温度或延长糊化反应时间；有效地终止糊化反应，添加反应终止剂（低浓度酸液）中和多余的糊化剂。

（2）硼砂用量与络合　黏合剂一般使用硼砂作为络合剂，络合的目的是使胶液产生轻度凝胶，从而使胶液在储存过程中黏度稳定且防止分层。当硼砂用量偏小或络合时间太短，造成络合不足时，黏合剂在储存期间将出现不同程度的沉淀分层。当络合剂过量时，如属于络合完全（即络合剂全部参与结合），则胶在冷却后即呈现过度凝胶化。如属于络合程度适宜但仍有未参与络合的多余的络合剂存在，则出胶后24～72h内，黏合剂出现过度凝胶化。

黏合剂的过度凝胶化表现为黏性差、黏度高、流动性差、胶有弹性，严重时黏合剂可成为富有弹性的凝胶体。黏合剂的凝胶化还会伴随着储存过程中的缓慢糊化而进一步加深。

（3）pH值　当pH=7时，黏合剂将很快分层沉淀，但由于糊化剂和络合剂均为碱性物质，故一般不会出现这种情况。当用酸性试剂中和多余的糊化剂时，应注意pH值一般控制在9～11。

（4）消泡　黏合剂在生产和运输过程中会混入气体形成气泡，气泡不仅影响胶的使用，还将促进胶的腐败，必须加以消泡。黏合剂的消泡剂应兼有消泡和抑泡功能。

（5）防腐剂　在糊化和消泡能达到要求的前提下，适量添加防腐剂可有效抑制黏合剂的腐败。黏合剂一般使用甲醛、苯甲酸钠作为防腐剂。在黏合剂里面添加防腐剂是最有效的抑制黏合剂腐败、变质、发霉的办法。苯甲酸钠用量为黏合剂总量的0.15%～0.3%。由于苯甲酸钠的防腐机理不同于杀菌剂，因而过量添加苯甲酸钠并不能提高其防腐效果。

当按正常用量添加防腐剂后，黏合剂在储存期内仍然有腐败，则应当从糊化、消泡、储存方面查找原因。

（6）储存温度　黏合剂储存温度过高，将促使胶液的腐败和凝胶化；温度过低则促使胶液分层，储存环境温度冷热交替变化对胶液的凝胶化有促进作用，且温差越大，影响就越明显。

黏合剂储存温度以20～25℃为宜，应放在通风阴凉、环境温度平稳、温差变化小的地方，避免放在窗户边被日光直接照射，造成温度增高。黏合剂的储存容器要求密封不漏气，以防止其接触空气氧化变质。