无氟防油淀粉JT-3260在防油纸生产中的应用_翟红周.pdf

摘要：在表面施胶部位或涂布机施涂无氟防油淀粉或其复配液，可以增强纸张表面纤维间的密闭性，提高纸张的抗油脂性能，满足纸张防油等级不高于6级的要求。关键词：无氟防油淀粉；防油等级；表面密闭性Abstract:Applying fluorine free oil proof starch or its compound solution to the surface sizing part of the paper machine or coating machine can enhance the tightness between the fibers on the paper surface,improve the oil-resistance performance of the paper,and meet the requirements of the oil proof grade no higher than level 6.Key words:fluorine free oil proof starch;oil proof grade;surface tightness无氟防油淀粉JT-3260在防油纸生产中的应用 翟红周1 吴江瑞21.镇江大东纸业有限公司，江苏镇江 212001；2.骏德环保科技（宁波）有限公司，浙江宁波 315200The Application of Fluorine Free Oil Proof Starch JT-3260 in Oil ProofPaper Production Zhai Hongzhou1,Wu Jiangrui2(1.Zhenjiang Dadong Paper Co.,Ltd.,Zhenjiang 212001,Jiangsu,China;2.Junde Environmental Protection Science&Technology(Ningbo)Co.,Ltd.,Ningbo 315200,Zhejiang,China)中图分类号：TS727+.5;TS761.2 文献标志码：B 文章编号：1007-9211(2023)01，02-0077-03翟红周 先生 高级工程师，公司研发处副处长；主要负责公司生产纸品工艺、品质改善以及新产品、新物料的开发。用于食品包装的纸张的环保性能越来越受到消费者和市场的重视，尤其是送餐行业用于包装含油脂类食品的纸张更是需求量大幅增加。目前市场上的防油剂种类众多，主要以硅氟类为主，有试验表明硅氟类防油剂内的微量PFOA会转移到食品内部，对人体有致癌风险。在我国已开始引起重视，减少含氟类防油剂在食品防油纸上的使用。市场上现售的无氟类防油剂的价格明显偏高，根据不同防油等级的要求进行添加量调整则成为防油纸生产中的工艺控制重点。不少生产厂家用阳离子氧化淀粉复配防油剂或者用阳离子淀粉、羧甲基纤维素复配防油剂，也有在浆内添加少量A K D配合在表面施胶添加防油剂的；对于有涂布生产线的则可以在纸张表面涂布少量优质无塑涂料来达到防油效果。对比防油等级较高的纸张来说采取上述工艺是必不可少的，当纸张的防油等级不高于6级要求时则可以采用表面施胶涂覆无氟防油淀粉的方法来实现并能达到降低成本的目的。本课题以无氟防油淀粉为主要原料作为抗油脂的主要助剂，采用造纸表面施胶常用的方法进行表面处理，赋予纸张优良的成膜性，达到一定的防油效果。生产实践PRoDucTIoN77Jan.,2023 Vol.44,No.1/2China Pulp&Paper Industry1 实验1.1原料及仪器原 料：骏德 J T-32 6 0 无 氟防 油淀 粉、防 油剂TURBO-226、TY-20表面施胶剂、本公司生产的未施胶的50 g/m2单面光白牛皮纸、酸性50 g/m2单面光白牛皮纸、中性50 g/m2单面光白牛皮纸，蓖麻油、正庚烷、甲苯均为分析纯。仪器：HH-ZK6恒温水浴锅、RW20置顶搅拌器、DV-E转子黏度计、25#不锈钢刮棒。1.2实验方法1.2.1无氟防油淀粉液及其复配液的制备JT-3260无氟防油淀粉的技术参数：化学成分：淀粉合成聚合物 黏度（10%，50）：20200 mPa.s 外观：白色粉状颗粒粉末 pH：5.07.5无氟防油淀粉糊化：称取50 g无氟防油淀粉放入1000 ml的玻璃烧杯中，加入450 g水，边加水边搅拌，烧杯和水一起进行称重。将称重后烧杯放置于恒温水浴锅中，开始逐步升温到95，并在此温度下保温30 min。期间用顶置搅拌器不断搅拌，后在烧杯中加水至糊化前的重量，此时淀粉糊化液的浓度控制为质量分数9.0%。实验室刮涂时的温度必须控制在6065，防止淀粉表面结皮影响涂布纸面的致密性能。表胶助剂TY-20/无氟防油淀粉复配液:称取适量的防油淀粉糊化液，在6065 条件下按一定质量比加入表胶助剂TY-20并搅拌10 min,形成不同TY-20含量的淀粉复配液。防油剂TURBO-226/无氟防油淀粉复配液:称取适量的防油淀粉糊化液，在6065 条件按一定质量比加入防油剂并搅拌10 min,形成不同防油剂含量的淀粉复配液。1.2.2防油等级测试纸张根据防油能力的差异可划分为不同的防油等级，防油等级测试采用Oil Kit Test-TAPPI T559cm-12的国际通用标准检测方法。防油测试液按照蓖麻油、甲苯、正庚烷三种试剂的不同体积比配制而成，具有不同的表面张力，防油等级最高为12级，最低为1级（如表表1 Oil Kita试验液体的组成防油等级123456789101112甲苯体积/ml050100150200250300350400450500450蓖麻油质量/g969872.1775.2678.3581.4484.5387.6290.7193.896.900庚烷体积/ml0501001502002503003504004505005501）。根据目前食品包装行业用纸的要求，防油等级为67级基本能满足防油包装的需求。其测定方法是：将其中一种防油测试液从2.54 c m的高度滴落到待检测纸品的表面上，15 s后用棉球擦拭，检查试样无明显透油点且编号最高的那一种等级号，即为待测纸品的防油等级数值。为保证测试的准确性，选取5个点作为检测点，其间防油等级不能相差1级，否则要重新取样检测。2 结果与讨论2.1无氟防油淀粉涂布量对纸张抗油脂作用的影响图1显示，随着无氟防油淀粉液的单面涂布量的增加，纸张的抗油脂效果有一定的增加，当其单面涂布量达到3.5 g/m2以上时，酸性施胶的纸张抗油等级最高可以达到6级。因为纸张施胶后在纤维之间存在憎液性能，可以减少防油淀粉向纸张内部渗透，防油淀粉逐步在纸张的表面形成一层致密的膜层，封住纤维表层以及纤维之间的空隙，随着涂布量的不断增加,纸页的抗油脂性能可提升到56级；而未施胶纸张的抗油脂性能则同比明显低于已施胶纸张。2.2表胶助剂TY-20/无氟防油淀粉复配液对纸张抗油脂作用的影响图2显示，随着TY-20/无氟防油淀粉复配液中TY-20的比例增加，涂布液的黏度未有明显增加；当复配液中TY-20质量比例达到17%且单面涂布量达到3.0 g/m2时，酸性纸张的抗油脂效果基本稳定在56级。因为复配液中生产实践PRoDucTIoN78第44卷第1期/第2期 2023年1月TY-20的主要成分为烷基烯酮二聚物，在6065 温度下加快了其向纤维之间以及纤维交织层间的渗透，提高了纸页纤维间的抗渗透性能，减少了无氟防油淀粉向纸页内部迁移的量。当无氟防油淀粉的涂布量达到一定的数值后，酸性纸张的抗油脂的能力基本稳定在6级。2.3防油剂TURBO-226/无氟防油淀粉复配液对纸张抗油脂作用的影响图3显示，鉴于薄型纸的表面施胶涂布量低的实际情况，在模拟现有纸机表面施胶上胶量的前提下，随着复配液中防油剂含量的增加，纸张防油等级逐步增加。考虑到防油剂的成本偏高以及防油纸的抗油脂等级不高于6级的要求，对复配液中防油剂的含量控制在8%左右。由于纸张的纤维组织结构疏松，具有多孔性，表面涂布的防油淀粉首先封闭了表面的孔隙，防止防油剂渗透到纸张内部，使其基本停留在纸张表层，提高了纸张的防油性能。当复配液的单面涂布量达到2.0 g/m2时，酸性纸张的抗油脂效果最高可以达到7级。目前市场上的防油剂类型众多，对于复配液的防油性能有一定影响，必须根据纸张的防油等级进行合适的配伍试验。3 无氟防油淀粉JT-3260试用结论本研究通过将无氟防油淀粉J T-3260单独淀粉原液、无氟防油淀粉J T-3260/表胶助剂T Y20或防油剂TURBO-226分别进行复配混合后配制成新型复配防油淀粉液，将复配防油淀粉液或防油淀粉原液对纸张进行表面施胶处理后，赋予纸张一定等级的防油性能。3.1研究发现当无氟防油淀粉JT-3260淀粉原液单面涂布量达到3.5 g/m2以上时，已酸性施胶的纸张抗油等级最高可以达到6级。3.2当复配液中T Y-20质量比例达到17%且单面涂布量达到3.0 g/m2时，酸性纸张的抗油脂效果基本稳定在56级。3.3当复配液中防油剂TURBO-226的含量在8%左右，单面涂布量达到2.0 g/m2时，酸性纸张的抗油脂效果最高可以达到7级。本实验中研制的无氟防油淀粉JT-3260在满足无无硅氟以及低成本的条件下,通过实验室调整涂布量以及复配助剂的比例，可以达到目前食品纸6级左右的防油性能，实现可再生、可回收的新型绿色环保食品包装材料。参考文献1彭慧,龙柱.防油剂中阳离子淀粉对抗油脂食品包装纸张性能影响C.第147场中国工程科技论坛:217-220.2董凯辉,王习文.无硅无氟型食品防油纸的制备及其性能研究J.中华纸业.2020,41(2):30-34.3李德军,刘军钛.氟类抗油抗脂剂的作用机理及其应用J.造纸化学品,2003,22(5):51-57.收稿日期:2022-07-16图1 表胶防油淀粉涂布量对抗油性能的影响图2 表胶防油淀粉复配液中TY-20含量对抗油性能的影响图3 表胶防油淀粉复配液中防滑油剂TURNO-226对抗油性能的影响生产实践PRoDucTIoN79Jan.,2023 Vol.44,No.1/2China Pulp&Paper Industry