随着我国啤酒工业的迅速发展 ,各啤酒生产 厂家为了扩大产量和提高产品档次 ,有的将国产 商标贴标机加以改造 ,有的引进国外先进的包装 生产线 ,不仅贴标机速由原来的每小时几千瓶提 高到几万瓶 ,而且纷纷采用铝箔或锡箔作为封口 和商标标签[1 ] 。目前 ,我国啤酒生产工业所用的淀等贴标胶粘剂 ,虽然价格低廉 ,生产工艺 简单 ,但是仅能用于贴标机速在小于每小时 2 万 瓶的情况 ,且上述贴标胶粘剂干燥速度慢 ,耐水性 差 ,不能满足使用要求 ,各啤酒厂家大多依赖进 口。虽然近几年干酪素高速贴标胶粘剂引起了人 们广泛的关注 ,并能适用于高速贴标机的要求 ,但 由于其原料价格高 ,增大了生产成本。为此 ,开发 适用高速啤酒生产线需要的价格低廉的贴标胶粘 剂迫在眉睫。本研究经过反复实验 ,研制出了以 PVA 为改性剂 ,新型氰化物为交联剂 ,粘度大小 适中 ,性能稳定 ,干燥速度快 ,价格低廉 ,耐冷藏性 能优良 ,能适应于每小时 3 万瓶以上车速的改性 干酪素标签胶粘剂。 1 实验部分 1. 1 主要原料、规格及配比 新型 PVA 改性干酪素高速贴标胶粘剂的主 要原料、规格及配比见表 1。 表 1 胶粘剂的主要原料、规格及配比原料名称 规格 质量百分比/ % 干酪素 工业 8. 0 PVA (17288) 工业 7. 8 玉米淀粉 工业 6. 8 尿素 工业 22. 5 增稠剂 工业 1. 2 新型交联剂 工业 0. 3 氨水 工业 1. 9 防腐剂 工业 0. 16 水 深井 51. 4 1. 2 制备方法 在装有电动搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏 斗的四口烧瓶中加入水量的 71 %和 PVA ,搅拌 升温至 95 ℃,保温 115 h ,使 PVA 完全溶解。降 温至 75 ±2 ℃,慢慢加入干酪素、尿素及 9 %的 水 ,将 3/ 4 的氨水滴加入烧瓶中 ,使之保温反应 1 h。将新型交联剂和 10 %的水加入反应瓶中 ,保 温反应 1 h。把增稠剂和 10 %的水加入反应瓶 , 搅拌均匀 ,滴加剩余的氨水 ,调 p H 值在 718～ 812 ,搅拌 15 min ,再用 PHS23 型酸度计测量产品 酸度值 ,如 p H 值维持在 718～812 之间 ,再加入 防腐剂 ,搅拌 10 min ,则制得新型 PVA 改性干酪 素高速标签胶粘剂。 1. 3 性能测试 (1) 固含量按 GB2793281 测定 ,其中电热恒 温干燥箱恒温温度为 135 ±2 ℃。 (2) 粘度用 NDJ21 型旋转粘度计按 GB22794 测定。其中水浴温度为 30 ±2 ℃。 (3) p H 值用 PHS23 型酸度计测定。 (4) 耐水性的测定是将标签胶以 30 g ·m - 2 涂布量均匀涂布在标签上 ,贴在预先洗净的啤酒 瓶上并压平 ,或者直接从啤酒厂家贴标流水线上 取下贴好标签的啤酒瓶。将贴有标签的啤酒瓶在 20 ℃以上 ,相对湿度低于 65 %的环境中放置 3 d 后 ,垂直浸在冰水中 ,每隔 12 h 旋转啤酒瓶数次 , 看标签有无翘边或脱落 ,以 3 个平行样品中至少 有 1 个翘边或脱落前的时间为耐水时间。 (5) 冷藏稳定性按文献[ 2 ]方法测定。 (6) 储藏稳定性按文献[ 2 ]方法测定。 (7) 初粘强度与干燥速度均在高速贴标计上
2 结果与讨论 2. 1 高速贴标胶粘剂的性能与指标 通过反复实验和生产实际检验 ,获得了生产 标签胶粘剂的最佳配方 ,生产的产品性能和指标 见表 2。 表 2 新型高速标签胶粘剂的性能与指标项目 指标 外观 微黄色透明粘稠胶液 ,具有一定的流动 性 固含量/ % 45 ±2 p H 值 7. 8～8. 2 粘度(30 ±2 ℃) / Pa ·s > 75 储存稳定性 该产品放置半年 ,无明显干裂现象 ,粘 度变化小于 015 Pa ·s 冷藏稳定性 冰箱冷藏室 0～5 ℃放置 72 h ,标签无 翘边或脱落 2. 2 PVA 质量分数对改性干酪素标签胶性能的 影响 标签胶粘剂能否适应高速贴标机 ,主要取决 于以下两个因素 :初粘性能和干燥速度。要求贴:聚乙烯醇改性干酪素标签胶粘剂 标后应在 10 s 内不发生移标和掉标现象。PVA 具有增加初粘功能和一定的调节干燥速度的作 用。本实验采用 PVA 调节初粘性能 ,发现 PVA 质量分数与初粘强度的关系见表 3。 由表中可见 ,PVA 质量分数增加 ,初粘强度 增大 ,当 PVA 质量分数增加到一定量时 ,胶粘剂 的流动性变差 ,不利于涂胶 ,且胶粘剂的耐水性和 稳定性减弱。最佳的 PVA 质量分数为 810 %左 右。 表 3 聚乙烯醇质量分数与初粘强度的关系 (聚乙烯醇) / % 初粘强度 210 低 410 较低 610 高 810 高 1010 高 ,分散性好 ,流动性差 PVA 质量分数与干燥时间的关系见图 1。 由图 1 可以看出 ,PVA 质量分数增加 ,干燥时间 缩短 ,速度加快。当 PVA 质量分数增大到一定 值时 ,标签胶的粘度出现了返粘现象 ,从而影响了 干燥速度。适宜的 PVA 质量分数才能保证有好 的初粘性和干燥速度。经过正交试验得到了 PVA 的适宜质量分数为 810 %左右。 图 1 聚乙烯醇质量分数与干燥时间的关系 Fig. 1 Effect of amount of PVA on drying time 2. 3 反应温度对改性干酪素标签胶粘度和稳定 性的影响 由于 PVA 与干酪素的交互作用 ,升高温度 除了加速干酪素的水解和交联反应速度 ,缩短反 应时间外 ,还可以破坏解元酶 ,利于制备储存稳定 和粘度适中的干酪素溶液。随温度升高 ,标签胶 的粘度下降 ,当温度过高时 ,标签胶的粘度急剧下 降。图 2 给出了反应温度与干酪素标签胶粘剂粘 度的关系。 图 2 反应温度与干酪素标签胶粘剂粘度的关系
由图 2 可以发现 ,随反应温度升高 ,标签胶 的粘度减小 ,储存稳定性增加。此结果与文献[8 ] 一致。通过多次实验 ,确定 (70 ±2) ℃作为最佳 反应温度 ,反应时间为 115～210 h ,与文献[ 8 ]的 结果相差 10 ℃。当反应温度由 25 ℃增加到 100 ℃时 ,干酪素标签胶粘剂的储存稳定性由 25 d 提 高到 18 个月。 2. 4 分散剂对改性干酪素标签胶粘剂粘度的影 响 要制得流动性能好、固含量高 ,在常温下可 适用于啤酒瓶贴标机的标签胶粘剂 ,分散剂是必 不可缺少的。常用的分散剂有尿素、双氰胺、硫氰 酸铵等 ,本实验采用尿素作为分散剂。图 3 给出 了干酪素胶粘度与分散剂的质量分数的关系。 图 3 干酪素胶粘度与分散剂质量分数的关系
由图 3 可以发现 ,干酪素标签胶粘度与分散 剂的质量分数成反比。根据目前啤酒厂贴标机粘 度控制大多在 70～90 Pa ·s 之间 ,得到了分散剂
