用于造纸的表面施胶剂和改善纸张强度的造纸方法与流程

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。

因此，整个造纸工业一直在寻找一种比淀粉更经济有效的“淀粉替代剂”，例如，早在1994年,美国专利us5362573公开了一项使用锆、铪和钛的金属盐类物质与淀粉表胶溶液反应，以提高表胶的抗水性和表面强度，但该技术的成本较高。美国专利申请us20030037894公开了使用改性多糖(modifiedpolysaccharide)来替代淀粉改善表面施胶的方法，包括纤维素、瓜尔胶、聚壳糖等。该方法同样有成本高的缺陷。

中国发明专利申请cn103388286a描述了一种用无机矿纤环压增强的表面施胶剂，所述施胶剂由表面施胶淀粉和无机矿纤组成，所述无机矿纤为复合矿纤、改性硅灰石、硅灰石中的一种，包括硅灰石纤维、海泡石纤维、和凹凸棒粘土。中国发明专利申请cn103374857a公开了使用由水合铝硅酸盐构成的矿物(粒径控制在小于1μm)、滑石粉和碳酸钙等矿物替代部分淀粉。彭鹏杰等人(pengetal(2011),water-glassstarchforlinerboard,《bioresources》6:4158-4167)发现表胶中添加水玻璃可显著提高纸张环压指数，因而替代部分淀粉作为表胶助剂；但是，该研究也表明添加水玻璃后对纸张的耐破度有严重的负面作用。中国专利申请cn201210594688.1描述了使用硫酸亚铁、组合聚合物和淀粉交联剂能够替代部分淀粉并能提升纸页的品质，可根据不同纸页要求，在糊化工艺中能替代15-30％的淀粉，较传统的表面施胶增强剂不仅在抗水性能上有了大幅度提升，同时在纸页环压指标上均有明显提升，具有一定的防止纸页返潮变型的问题。

但是，迄今还没有找到一种既经济又有效的材料部分甚至完全替代淀粉作为表面施胶剂应用，该表面施胶剂应比淀粉有更显著的增强效果，还应具有更高的抗水性。开发这种新技术将对中国造纸工业的可持续性发展具有十分重大的意义，而且能为中国的粮食安全保障作出积极的贡献。

我国是一个农业大国，每年生产数亿吨的粮食，更是世界上最大的水稻种植国家，据国家统计局公布的资料，2016年我国稻谷总产量为2.07亿吨(http://www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201612/t20161208_1439012.html)。按照刘天福主编的《技术经济手册(农业卷)》推算，稻谷平均出壳率为19％～23％，全国的稻壳年产量超过2000万吨。

目前，稻壳主要作为农产品副产品被烧掉。近年来，国内对稻壳的利用开展了大量的研究，迄今这些研究方向可以分为大致四个方向，即稻壳纤维素/半纤维素的利用、稻壳硅的利用、稻壳碳的利用、和稻壳整体利用。

稻壳纤维素的利用包括：(1)用稻壳生产木糖和木糖醇，(2)用稻壳生产糠醒和糠醇，(3)用稻壳生产饲料，但是稻壳所含营养物质很少，而且稻壳硬度高，不宜直接作为饲料，需要加工处理，使纤维软化或酵解，制成粗饲料。

稻壳中硅的利用与开发主要是根据稻壳中约含10～21％的二氧化硅(sio2)，且是无定型结构。目前稻壳硅的利用主要是将其制成各种含硅产品，如水玻璃、白炭黑、稻壳水泥、高纯纳米二氧化硅、高温耐火材料等，也可制备硅溶胶和高纯度硅等产品。

稻壳的碳利用主要是用稻壳制备高容量锂离子电池的含硅炭材料、活性炭吸附剂和碳化硅特种材料。

稻壳的整体利用之一是用稻壳制作压缩燃料块。稻壳的堆积密度小，一般为100-140kg/m³，如果加入粘接剂或助燃剂，通过压缩成型制成燃料块，这种压缩燃料块火力强，发热时间长，可极大提高稻壳的燃烧效率。另一个应用是用稻壳气化发电和稻壳蒸汽发电：稻壳气化发电是指稻壳在气化炉中气化生成可燃气体，经过净化，供给内燃机或小型燃气轮机带动发电机发电；稻壳蒸汽发电是以稻壳为燃料，在蒸汽锅炉内将稻壳充分燃烧产生高压蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。但是，稻壳的可燃成分只有70％左右，燃烧热值12～17mj/kg，仅仅约为标准煤(30mj/kg)的一半，即2kg稻壳相当于1kg标准煤的发热量。很显然，这是一种低价值的应用。

对稻壳整体利用研究比较多的是聚合物基/稻壳粉复合材料，即采用稻壳粉作为增强材料，经预处理后与热塑性树脂复合而成的一种新型绿色环保复合材料，用于制作门、窗、地板等装饰材料。

迄今，未见到将稻壳应用于制浆造纸的相关研究的报道。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的之一是提供一种用于造纸的表面施胶剂。

具体技术方案如下：

一种用于造纸的表面施胶剂，所述表面施胶剂的活性成分由淀粉和稻壳粉制备而成，所述淀粉和稻壳粉的重量百分比为99.5％～30％：0.5％～70％。

在其中一些实施例中，所述淀粉和稻壳粉的重量百分比为95％～40％：5％～60％。

在其中一些实施例中，所述淀粉和稻壳粉的重量百分比为90％～50％：10％～50％。

在其中一些实施例中，所述淀粉和稻壳粉的重量百分比为90％～60％：10％～40％。

在其中一些实施例中，其特征在于，所述稻壳粉的粒径为0.2～300μm。

在其中一些实施例中，所述稻壳粉包括将稻壳通过机械加工所制作得到的粉末、将稻壳粉通过化学或生物处理所制作得到的改性稻壳粉。

在其中一些实施例中，所述淀粉为玉米淀粉和/或木薯淀粉。

本发明的另一目的在于提供一种改善纸张强度的造纸方法。

具体技术方案如下：

一种改善纸张强度的造纸方法，包括如下步骤：

(1)制备淀粉溶液；

(2)制备稻壳粉分散液；

(3)将所述稻壳粉分散液和所述淀粉溶液混合，得混合溶液，将所述混合溶液进行反应，得表面施胶溶液；所述混合溶液中活性成分的浓度(固含量)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％；

(4)将表面施胶溶液施加到未施胶的原纸表面，得施胶纸页；

(5)将施胶纸页烘干，即可。

在其中一些实施例中，所述淀粉和稻壳粉的重量百分比为95％～40％：5％～60％。

在其中一些实施例中，所述淀粉和稻壳粉的重量百分比为90％～50％：10％～50％。

在其中一些实施例中，所述淀粉和稻壳粉的重量百分比为90％～60％：10％～40％。

在其中一些实施例中，所述混合溶液中活性成分的浓度为5～10％。

在其中一些实施例中，所述稻壳粉的粒径为0.2～300μm。

在其中一些实施例中，所述稻壳粉包括将稻壳通过机械加工所制作得到的粉末、将稻壳粉通过化学或生物处理所制作得到的改性稻壳粉。

在其中一些实施例中，所述淀粉为玉米淀粉和/或木薯淀粉。

在其中一些实施例中，步骤(4)中所述表面施胶溶液的施加量为：按表面施胶溶液中的活性成分计，每吨干浆料中施加5～100kg的活性成分。

在其中一些实施例中，步骤(4)中所述表面施胶溶液的施加量为：按表面施胶溶液中活性成分计，所述每吨纸施加10～80kg的活性成分。

在其中一些实施例中，步骤(3)中所述反应的温度为20～90℃，时间为2～200min。

在其中一些实施例中，步骤(3)中所述反应的温度为40～85℃。

在其中一些实施例中，步骤(3)中所述反应的温度为50～70℃，时间为40～80min。

在其中一些实施例中，步骤(1)所述制备淀粉溶液时的制备温度为80～100℃。在其中一些实施例中，步骤(1)所述淀粉溶液中淀粉的重量百分比为3～20wt％。

在其中一些实施例中，步骤(2)所述制备稻壳粉分散液时的制备温度为10～40℃。

在其中一些实施例中，步骤(2)所述稻壳粉分散液中稻壳粉的重量百分比为1～55wt％。

在其中一些实施例中，步骤(4)中所述施加的方法为刮刀法、浸泡法、喷雾法或薄膜转移法。

本发明的用于造纸的表面施胶剂和改善纸张强度的造纸方法具有以下优点和有益效果：

(1)本发明经发明人大量的实验和研究，得出将淀粉和稻壳粉复配而成的表面施胶剂用于造纸，所制得的纸张的各种物理强度(包括抗张强度、环压强度、耐破强度和耐折度)均得到显著提高。

(2)本发明所述表面施胶剂采用稻壳粉替代部分淀粉，有利于中国的粮食的稳定供应，减少粮食进口的依赖性，提高中国的战略安全性。

(3)本发明所述造纸方法，通过控制表面施胶溶液中活性成分的浓度及活性成分中稻壳粉和淀粉的含量，即可制得抗张强度强、抗压强度高的纸张；进一步的，通过控制表面施胶溶液的施加量和/或淀粉和稻壳粉的反应条件，制得耐破强度更高、抗压强度更强的纸张。

(4)本发明所述稻壳粉为农业副产品，是纯天然绿色产品，对人体和环境无任何负面影响；更重要的与现行的生产方法相比，用本发明的方法生产的纸产品再回收应用时，废水中的cod得到显著降低，有利于环保低碳的发展。

附图说明

图1为实施例2中的保持总施胶量为80kg/t，稻壳粉b替代淀粉对纸张的环压指数的影响；

图2为实施例2中的保持总施胶量为80kg/t，稻壳粉b替代淀粉对纸张的耐破度的影响图；

图3为实施例3中的保持总施胶量为80kg/t，稻壳粉c替代淀粉对纸张的环压指数的影响；

图4为实施例3中的保持总施胶量为80kg/t，稻壳粉c替代淀粉对纸张的耐破度的影响图；

图5为实施例4中的稻壳粉d的添加量对纸张纵向耐折度的影响图；

图6为实施例4中的稻壳粉d的添加量对纸张横向耐折度的影响图；

图7为实施例4中的稻壳粉d的添加量对纸张耐破度的影响图；

图8为实施例5中的稻壳粉b的添加量对h200纸张纵向耐折度的影响图；

图9为实施例5中的稻壳粉b的添加量对b100纸张纵向耐折度的影响图；

图10为实施例7中的稻壳粉b替代淀粉对成纸cod的影响；

附图中的a、b、c、d分别是指稻壳粉a、稻壳粉b、稻壳粉c、稻壳粉d。

具体实施方式

本发明所用稻壳粉包括将稻壳通过机械加工(比如粉碎、球磨和筛分分级)所制作得到的粉末、将稻壳粉通过化学或生物处理(包括漂白、脱脂或者脱硅等)所制作得到的改性稻壳粉。稻壳粉的主要成分如下：纤维素5-45％，木质素20-26％，半纤维素16-21％，蛋白质2-3％，蜡酯0.5-1.5％，二氧化硅10-21％，水分6-15％，其它成分为余量。

淀粉(starch)

淀粉的化学通式是(c6h10o5)n，水解到二糖阶段为麦芽糖，完全水解后得到单糖(葡萄糖)。淀粉可分为直链淀粉(糖淀粉)和支链淀粉(胶淀粉)。

(1)直链淀粉：α-葡萄糖以α(1-4)糖苷键依次相连成长而不分开的葡萄糖多聚物。典型情况下由数千个葡萄糖线基组成，分子量从150000到600000，为无分支的螺旋结构。

(2)支链淀粉：在直链的基础上每隔20-25个葡萄糖残基就形成以α-1,4-糖苷键首尾相连而成，在支链处为α-1,6-的糖苷键。

直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色。

纤维素(cellulose)

纤维素由许多β-d-葡萄糖分子以β-(1-4)糖苷键相连而成直链。纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，占植物体总重量的1/3左右，也是自然界最丰富的有机物。

以下将结合具体实施例对本发明做进一步说明。

下述实施例中试验用的稻壳粉的样品材料如下：

稻壳粉a来源于湖南，颗粒的粒径小于80目；灰分为17.0％，水分为9.4％。

稻壳粉b来源于河北，粒径小于100目，灰分为21.9％，水分为11.5％。

稻壳粉c来源安徽，粒径小于100目，灰分为20.2％，水分为13.0％。

稻壳粉d来源安徽，粒径小于100目，灰分为22.4％，水分为11.8％。

稻壳粉f为稻壳粉b经过球磨60分钟，全部通过200目筛网并且干燥除水分后的产品。

实施例1稻壳粉a替代表胶淀粉在用occ原料生产瓦楞纸中的应用

一、材料

淀粉是玉米淀粉或木薯淀粉，来自东莞完美淀粉有限公司；原纸取自东莞旭丰纸业有限公司，为100％的occ国废生产的瓦楞纸(普瓦，未施胶)；稻壳粉为来源于湖南(稻壳粉a)。

二、表面施胶方法和试验步骤如下：

1.取1000ml的烧杯，称取940.0g去离子水于烧杯中，并将其放入95℃磁力水浴搅拌器中，在搅拌状态下加入60.00g淀粉，之后加入0.024g过二硫酸钾(淀粉降粘剂，用量相对于淀粉用量的0.04％)，然后用大小合适的表面皿将烧杯盖上，开始计时60分钟，计时结束后将淀粉放入62.2℃水浴中降温至62.2℃，制得6％的淀粉溶液，保存备用。

2.取一定量的稻壳粉a于烧杯中，室温下加去离子水至稻壳粉a的质量浓度为45％，配制成45％固体含量的稻壳粉a的分散液。

3.取2.00g纸厂取样的akd乳液于100ml烧杯中，加去离子水至100.00g，然后搅拌均匀，配制2％的akd溶液，存放备用。

4.准备纸样并计算施胶量：根据施胶机的工作尺寸和实验检测所需纸样大小，预先切好50cm*30cm大小的纸样，对每一张纸样进行称重，然后计算施胶剂用量和akd用量；

5.复配施胶剂并测试粘度：将步骤1中配制的淀粉溶液与步骤2中配置的稻壳粉a的分散液按照一定的取代/添加比例在烧杯中混合并通过添加去离子水配制成一定固含量的混合溶液(见表1中施胶液的固体浓度)(总量200g左右，便于测试粘度)，混合后将其放入62.2℃的水浴中，在转速105rpm下搅拌5分钟(目的是将稻壳粉a打散并与淀粉均匀混合)，之后将转速降至55rpm继续搅拌55分钟，即得表胶溶液，搅拌结束后取出烧杯测试表胶溶液的粘度和温度，对比实验淀粉溶液在相同条件下搅拌测试。

6.施胶方法：

a.根据步骤4中计算的施胶量称取表胶溶液的量和akd的量，并将二者均匀混合后，放入62.2℃水浴中保温1分钟(保证其上胶前温度)，得胶液；

b.将胶液用注射器均匀涂于纸张一测，开启施胶机进行施胶；

c.纸张第一面施胶结束后将纸张在架子上自然干燥；

d.待纸张胶面没有明显水分时将纸张放入105℃的加热板中加热5分钟；

e.加热结束后，取出纸样在空气中平衡一定时间后，进行纸张的第二面施胶，重复以上步骤；

f.施胶结束后，将所有纸样均匀摆放在架子上，放入50％rh,23℃的恒温恒湿环境中平衡一晚后，进行物理性能检测。

7.按照tappi方法测试纸张的环压强度和耐破度。

三、实验结果

实验结果如表1和表2所示，从表1可见，在不添加akd作为抗水剂时，对比100％的淀粉表胶施胶的纸样，稻壳粉a替代部分淀粉作为表胶施胶，纸张环压指数和耐破度都随着替代率增加而显著增加，当30％的淀粉被稻壳粉a替代时，环压指数和耐破度分别增加了32％和24％。

表1未添加akd时，稻壳粉a替代淀粉对纸张的环压和耐破强度的影响。

由表2可见，在加入抗水剂akd(添加量为5kg/t(吨纸)时，随着稻壳粉a替代淀粉的比例的增加，纸张环压指数和耐破度的提高趋势与不添加抗水剂akd时基本一样。

表2添加akd表胶剂时，稻壳粉替代淀粉对纸张的环压和耐破强度的影响。

实施例2稻壳粉b替代淀粉对纸张强度的影响

一、材料：

淀粉是玉米淀粉，来自东莞完美淀粉有限公司；原纸取自东莞旭丰纸业有限公司，为100％的occ国废生产的瓦楞纸(普瓦，未施胶)；稻壳粉来源于河北(稻壳粉b)。

二、表面施胶方法和实验步骤同实施例1。

三、实验结果

结果如图1和图2所示，如本领域技术人员所熟悉的，使用淀粉单独施胶，纸张强度特别是纸张的耐破度和抗张强度开始会随着淀粉的用量增加而有所增加，但是当淀粉用量达到一定值之后，纸张的物理指标(如抗张强度、耐破度等)达到“饱和值”而不再继续增加。对于大部分纸张品种，这个“饱和值”一般出现在淀粉用量在20-40kg/吨纸之间。

图1和图2显示相比于没有添加稻壳粉的淀粉表面施胶剂，以添加稻壳粉的淀粉表面施胶剂(保持总施胶量在80kg/t)进行施胶，纸张的环压强度和耐破度均随着稻壳粉添加量的增加而显著增加。

实施例3稻壳粉c替代淀粉的替代率对纸张强度的影响

一、材料：

淀粉是玉米淀粉，来自东莞完美淀粉有限公司；原纸取自东莞旭丰纸业有限公司，为100％的occ国废生产的瓦楞纸(普瓦，未施胶)；稻壳粉为来源于安徽(稻壳粉c)。

二、表面施胶方法和实验步骤同实施例1。

三、实验结果

试验结果见表3。由表3结果可见，随着稻壳粉c替代率的增加，纸张的环压指数和耐破度显著增加，在替代率30-40％时，环压指数和耐破度都达到最高值；之后随着稻壳粉的增加，环压指数和耐破度渐渐下降。

表3淀粉和稻壳粉c的混合比例对纸张的环压指数、耐破指数的影响。

图3和图4对比不同淀粉施胶用量下，添加稻壳粉c对纸张环压指数和耐破度的影响。可以看出，在淀粉施胶量达到50kg/t时，环压指数和耐破度都接近达到了最大值，进一步增加淀粉用量对环压和耐破的影响不大。但是，添加稻壳粉c却能显著提高环压指数和耐破度。例如，在48kg/t淀粉的基础上添加32kg/t稻壳粉c(总施胶量为80kg/t)，环压指数从4.9上升到7.0，而80kg/t淀粉施胶的环压指数只有5.9；同样地，耐破度从1.95上升到2.39，提高了20％，而增加淀粉到80kg/t，耐破度基本不变。

实施例4稻壳粉d的添加对纸张的耐折度的影响

一、材料：

淀粉是玉米淀粉，来自东莞完美淀粉有限公司；原纸取自东莞理文纸业有限公司，纸张级别为牛卡纸b100；稻壳粉为来源于安徽(稻壳粉d)。

二、表面施胶方法和实验步骤同实施例1。

三、实验结果

图5和图6显示不同添加量的稻壳粉d对纸张的耐折度的影响，图7显示对耐破度的影响。可见，随着稻壳粉d用量的增加，耐折度和耐破度都逐渐增加；当用量达到4-6kg/t时，耐折度和耐破度都接近达到了最大值；进一步增加用量对耐折和耐破的影响不大或稍稍有下降。在最佳稻壳粉d用量时，纵向耐折度从35提高到50，提高了42％；横向耐折度从7提高到11，提高了57％；耐破度从1.77上升到1.96，提高了10％。

实施例5稻壳粉b对不同纸张的耐折度的影响

一、材料：

淀粉是玉米淀粉，来自东莞完美淀粉有限公司提供；原纸取自东莞理文纸业有限公司，纸张级别为牛卡纸b100和高档牛卡h200。

二、表面施胶方法和实验步骤同实施例1。

三、实验结果

图8和图9显示不同用量的稻壳粉b对b100和h200纸张的耐折度的影响。可见，随着稻壳粉b用量的增加，耐折度显著增加；在最佳稻壳粉b用量时，h200纸张的纵向耐折度从305提高到438，提高了43.6％；b100纸张的纵向耐折度从34提高到了48，提高了41％。

实施例6稻壳粉的处理方法以及添加顺序对纸张强度的影响

一、材料：

淀粉是玉米淀粉，来自东莞完美淀粉有限公司；原纸取自东莞旭丰纸业有限公司，为100％的occ国废生产的瓦楞纸。

二、表面施胶方法的步骤如下：

i、稻壳粉b和淀粉一起蒸煮的施胶方法的步骤如下：

1.配制复合施胶剂：按照一定的取代/添加比例分别称取淀粉和稻壳粉b，并将其均匀混合，得复合施胶剂，保存备用。

2.蒸煮并复配6％的复合施胶剂：

a.蒸煮10％复合施胶剂：取250ml高型烧杯，根据实验所需称取去离子水(如，108g)，将其放于95℃磁力水浴搅拌器中，在搅拌状态下加入复合施胶剂(如，12g)，称量并记录此时烧杯的总重量，然后用大小合适的表面皿将烧杯盖上，开始计时40分钟；

b.计时结束后将烧杯取出，称重并补加去离子水(如，80g)至溶液浓度为6％，然后将其放入62.2℃水浴中，在转速105rpm下搅拌5分钟(目的是与之前实验保持条件一致)，之后将转速降至55rpm继续搅拌55分钟，即得表胶溶液，搅拌结束后取出烧杯测试其粘度和温度(也做过直接蒸煮6％浓度的复合施胶剂的实验，该实验分为添加和不添加过二硫酸钾的两种，添加过二硫酸钾的实验中添加量按照淀粉用量的0.04％，在加入复合施胶剂后加入蒸煮)。

3.取2.00g纸厂取样的akd乳液于100ml烧杯中，加去离子水至100.00g，然后搅拌均匀，配制2％的akd溶液，存放备用：

4.准备纸样并计算施胶量：根据施胶机的工作尺寸和实验检测所需纸样大小，预先切好50cm*30cm大小的纸样，对每一张纸样进行称重，然后计算施胶剂用量和akd用量；

5.施胶方法：

a.根据步骤4中计算的施胶量称取表胶溶液的量和akd的量，并将二者均匀混合后，放入62.2℃水浴中保温1分钟(保证其上胶前温度)，得胶液；

b.将胶液用注射器均匀涂于纸张一测，开启施胶机进行施胶；

c.纸张第一面施胶结束后将纸张在架子上自然干燥；

d.待纸张胶面没有明显水分时将纸张放入105℃的加热板中加热5分钟；

e.加热结束后，取出纸样在空气中平衡一定时间后，进行纸张的第二面施胶，重复以上步骤；

f.施胶结束后，将所有纸样均匀摆放在架子上，放入50％rh,23℃的恒温恒湿环境中平衡一晚后，进行物理性能检测。

6.按照tappi方法测试纸张的环压强度、耐破度。

ii、分别蒸煮稻壳粉b和淀粉，然后再将蒸煮后的稻壳粉b与淀粉混合的施胶方法的步骤如下：

1.蒸煮淀粉：取1000ml的烧杯，称取940.0g去离子水于烧杯中，并将其放入95℃磁力水浴搅拌器中，在搅拌状态下加入60.00g淀粉，之后加入0.024g过二硫酸钾(淀粉降粘剂，用量相对于淀粉用量的0.04％)，然后用大小合适的表面皿将烧杯盖上，开始计时60分钟，计时结束后将淀粉放入62.2℃水浴中降温至62.2℃，制得6％的淀粉溶液，保存备用。

2.蒸煮稻壳粉b：取一定量的稻壳粉b于烧杯中，加去离子水至稻壳粉b的质量浓度为45％，将其放入95℃磁力水浴搅拌器中，在搅拌状态下配制成45％固体含量的稻壳粉b的分散液。

3.取2.00g纸厂取样的akd乳液于100ml烧杯中，加去离子水至100.00g，然后搅拌均匀，配制2％的akd溶液，存放备用。

4.准备纸样并计算施胶量：根据施胶机的工作尺寸和实验检测所需纸样大小，预先切好50cm*30cm大小的纸样，对每一张纸样进行称重，然后计算施胶剂用量和akd用量；

5.复配施胶剂并测试粘度：将步骤1中配制的淀粉溶液与步骤2中配置的稻壳粉b按照一定的取代/添加比例在烧杯中混合并通过添加去离子水配制成一定固含量的混合溶液(见表4或表5中施胶液的固体浓度)(总量200g左右，便于测试粘度)，混合后将其放入62.2℃的水浴中，在转速105rpm下搅拌5分钟(目的是将稻壳粉b打散并与淀粉均匀混合)，之后将转速降至55rpm继续搅拌55分钟，即得表胶溶液，搅拌结束后取出烧杯测试表胶溶液的粘度和温度，对比实验淀粉溶液在相同条件下搅拌测试。

6.施胶方法：

a.根据步骤4中计算的施胶量称取表胶溶液的量和akd的量，并将二者均匀混合后，放入62.2℃水浴中保温1分钟(保证其上胶前温度)，得胶液；

b.将胶液用注射器均匀涂于纸张一测，开启施胶机进行施胶；

c.纸张第一面施胶结束后将纸张在架子上自然干燥；

d.待纸张胶面没有明显水分时将纸张放入105℃的加热板中加热5分钟；

e.加热结束后，取出纸样在空气中平衡一定时间后，进行纸张的第二面施胶，重复以上步骤；

f.施胶结束后，将所有纸样均匀摆放在架子上，放入50％rh,23℃的恒温恒湿环境中平衡一晚后，进行物理性能检测。

7.按照tappi方法测试纸张的环压强度和耐破度。

三、实验结果

表4和表5显示稻壳粉b和淀粉一起蒸煮或者稻壳粉b预先蒸煮然后再与蒸煮后的淀粉混合，不同添加量下施胶对纸张的物理指标的影响。与未蒸煮的稻壳粉b相比，纸张的物理指标的提高幅度不明显，即使淀粉替代率为40％，纸张的物理指标也基本没有受到影响。

表4稻壳粉b和淀粉一起蒸煮对表胶效果的影响

b取代20％是指用稻壳粉b替代20％的淀粉(总施胶量为40kg/t)，其它类推；b添加20％是指在相同用量的淀粉(40kg/t)中添加20％的稻壳粉b，其它类推。

表5稻壳粉b预先蒸煮后，再和淀粉混合对表胶效果的影响

b取代20％是指用稻壳粉b替代20％的淀粉(总施胶量为40kg/t)，其它类推；b添加20％是指在相同用量的淀粉(40kg/t)中添加20％的稻壳粉b，其它类推。

实施例7稻壳粉的添加量和施胶液的固体含量对表面施胶的影响

一、材料：

淀粉是玉米淀粉，来自东莞完美淀粉有限公司；原纸取自东莞旭丰纸业有限公司，为100％的occ国废生产的瓦楞纸。

二、表面施胶方法的步骤如下：

1.蒸煮淀粉：取1000ml的烧杯，称取800.0g去离子水于烧杯中，并将其放入95℃磁力水浴搅拌器中，在搅拌状态下加入200.00g淀粉，之后加入2.0g二硫酸钾(淀粉降粘剂，用量相对于淀粉用量的1.0％)，然后用大小合适的表面皿将烧杯盖上，开始计时60分钟，计时结束后将淀粉放入62.2℃水浴中降温至62.2℃，制得20％的淀粉溶液，保存备用。

2.稻壳粉f分散液的制备：取一定量的稻壳粉f于烧杯中，室温下加去离子水至稻壳粉f的质量浓度为45％，在搅拌状态下配制成45％固体含量的稻壳粉b的分散液。

3.取2.00g纸厂取样的akd乳液于100ml烧杯中，加去离子水至100.00g，然后搅拌均匀，配制2％的akd溶液，存放备用。

4.准备纸样并计算施胶量：根据施胶机的工作尺寸和实验检测所需纸样大小，预先切好50cm*30cm大小的纸样，对每一张纸样进行称重，然后计算施胶剂用量和akd用量；

5.复配施胶剂并测试粘度：将步骤1中配制的淀粉溶液与步骤2中配置的稻壳粉f按照一定的取代/添加比例在烧杯中混合并通过添加去离子水配制成一定固含量的混合溶液(见表6中施胶液的固体浓度)(总量200g左右，便于测试粘度)，混合后将其放入62.2℃的水浴中，在转速105rpm下搅拌5分钟(目的是将稻壳粉f打散并与淀粉均匀混合)，之后将转速降至55rpm继续搅拌55分钟，即得表胶溶液，搅拌结束后取出烧杯测试表胶溶液的粘度和温度，对比实验淀粉溶液在相同条件下搅拌测试。

6.施胶方法：

a.根据步骤4中计算的施胶量称取表胶溶液的量和akd的量，并将二者均匀混合后，放入62.2℃水浴中保温1分钟(保证其上胶前温度)，得胶液；

b.将胶液用注射器均匀涂于纸张一测，开启施胶机进行施胶；

c.纸张第一面施胶结束后将纸张在架子上自然干燥；

d.待纸张胶面没有明显水分时将纸张放入105℃的加热板中加热5分钟；

e.加热结束后，取出纸样在空气中平衡一定时间后，进行纸张的第二面施胶，重复以上步骤；

f.施胶结束后，将所有纸样均匀摆放在架子上，放入50％rh,23℃的恒温恒湿环境中平衡一晚后，进行物理性能检测。

7.按照tappi方法测试纸张的环压强度和耐破度。

三、实验结果

表6显示在较高淀粉浓度和不同稻壳粉f添加量下,施胶溶液固体含量和稻壳粉添加量对纸张的物理指标的影响。可见，当不添加稻壳粉时，随着总固体浓度增加，表胶溶液的粘度大幅度增加，降低施胶活性成分在纸张的渗透，从而降低纸张强度；当总固体含量达到和超过20％时，纸张的各项强度指标降低，显示过高的施胶浓度对表面施胶不利。当添加稻壳粉f时，稻壳粉f的添加可以降低表胶溶液的粘度，从而使制备得到的纸张具有更好的强度。

表6施胶液固体浓度和稻壳粉添加量对施胶液粘度和施胶效果的影响

实施例8稻壳粉b的替代淀粉对纸张回收再生利用的影响

试验方法：

(1)将实施例6中的施胶纸张剪成碎片之后，放在水里碎浆机中，加纯净水至6％的固体浓度(浆浓)。

(2)开启碎浆机，碎浆时间为5分钟，得浆液；

(3)取步骤(2)所制作的浆液，用标准滤纸过滤，得到滤液，然后按照常规方法测试滤液的化学耗氧量(cod)浓度。

结果如图10所示：在相同的施胶量条件下，随着稻壳粉b的替代率的增加，纸张回收所产生的cod逐步下降。当稻壳粉b的替代率达到50％时，其cod只有纯淀粉的72％。这些结果表明，本发明的表胶技术将大大减少废纸回收的cod的释放，对中国造纸工业的环保绿色发展有重大积极的作用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。