CN101310075A - 含功能层的纸基板及制造和使用其的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及造纸技术以及特别涉及纸或纸板基板、含纸物品如具有功能层的多层纸或纸板或瓦楞基包装材料的制造，以及制造和使用它们的方法。

Description

含功能层的纸基板及制造和使用其的方法

在先申请的交叉参考

本发明涉及，并要求于2005年7月11日提交的题名为“MULTILAYEREDPAPER OR PAPERBOARD SUBSTRATE HAVING IMPROVED SULFURDIOXIDE HOLDOUT”的美国临时专利申请序列号60/698,274中119(e)优先权的权益，因此其全部内容在此并入作为参考。本申请也涉及和要求于2005年11月4日提交的题名为“PAPER SUBSTRATE CONTAINGING AFUNCTIONAL LAYER，AS WELL AS METHODS OF MAKING AND USINGTHE SAME”的美国临时专利申请序列号60/734,021中119(e)优先权的权益，因此其全部内容在此并入作为参考。

技术领域

本发明涉及造纸技术，并特别涉及纸或纸板基板、含纸物品如具有功能层的多层纸或纸板或瓦楞基包装材料的制造，以及制造和使用它们的方法。

背景技术

含功能层的纸基板是许多细分市场所想要的。每个功能层可以根据消费品包装需要特定的适合于每一市场的要求和规格。这些包装要求具体由与包装和在全国和世界范围内运输这些货物有关的风险来决定的。然而，来自这些市场的这些要求可能需要在纸基板功能层内编制功能性，当将纸基板结合到包装物中时，所述功能性自身阻止了和/或使制造基板和/或转换基板以便掺混到纸基包装物中高成本和/或低效率。所以，对于所有市场都需要能够给予纸基板涂层特制的功能性(例如，基于要包装和/或运输的消费品性质)使得当将纸基板结合到这些包装中时，制造/转换效率损失很小或没有损失，并因此在这些包装物生产的日常开支上增加很少或没有增加。

附图说明

图1：一个包括在本发明纸基板中的纸基板示范实施方案的第一横截面示意图。

图2：一个包括在本发明纸基板中的纸基板示范实施方案的第二横截面示意图。

图3：一个包括在本发明纸基板中的纸基板示范实施方案的第三横截面示意图。

图4：含有本发明基板的空白包装用纸的示范实施方案。

图5：图4所示空白包装用纸的折边部分的近图，其中处理过的部分显示为覆盖至少部分折边。

图6：沿图5剖面线6-6所示的图5中折边部分中未处理部分的剖面图。

图7：沿图5剖面线7-7所示的图5中折边部分中处理部分的剖面图。

发明内容

发明人意外地发现，通过提高制造/转换效率，含功能层的纸基板，在结合到用于运输的包装中时，能使该功能性对于下游制造/转换要求的成本影响最小化，否则会使成本禁止该功能性的使用。

所述纸基板含有纤维素纤维幅。所述纤维的来源可以是任何含纤维植物。在某些实施方案中，至少部分纸浆纤维可以由非木本草本植物提供，所述植物包括，但不限于，洋麻、大麻、黄麻、亚麻、剑麻、或马尼拉麻，不过法律上的限制和其它考虑可能使利用大麻和其它纤维来源不切实际或不可能。本发明的纸基板可以包含再循环纤维和/或原生纤维。再循环纤维与原生纤维的不同在于纤维可能已经过至少一次，优选数次的干燥加工。

本发明的纸基板可以包含的纤维素纤维的量，基于基板总重量，为1-99重量％，优选5-95重量％，最优选60-80重量％，包括1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和99重量％，并包括任意和所有其中的范围和子范围。

优选地，纤维素纤维的来源是来自软木和/或硬木。基于纸基板中纤维素纤维总量，本发明的纸基板可以包含1-100重量％、优选5-95重量％的来自于软木种的纤维素纤维。基于纸基板中纤维素纤维总量，此范围包括1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

基于纸基板总重量，纸基板可以二选一地或重叠地包含0.01-100重量％、优选0.1-95重量％、最优选1-90重量％的来自软木种的纤维。基于纸基板总重量，纸基板包含不超过0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％的来自软木种的纤维，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

基于纸基板中纤维素纤维总量，本发明纸基板可以包含1-100重量％、优选5-95重量％的来自于硬木种的纤维素纤维。基于纸基板中纤维素纤维总量，此范围包括1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

基于纸基板中纤维素纤维总量，纸基板可以二选一地或重叠地包含0.01-100重量％的来自硬木种的纤维，优选5-95重量％的来自于硬木种的纤维素纤维。基于纸基板总重量，纸基板包含不超过0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％的来自硬木种的纤维，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

当纸基板既包含硬木纤维又包含软木纤维时，优选硬木/软木比为0.001-1000。此范围可以包括0.001、0.002、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、200、300、400、500、600、700、800、900、和1000，这包括其中任意和所有的范围和子范围及其反比中的任意范围和子范围。

此外，本发明纸基板所含软木和/或硬木纤维可以通过物理和/或化学方法进行改性。物理方法的实例包括，但不限于，电磁和机械方法。电改性的方法包括，但不限于，涉及将纤维与电磁能源如光和/或电流接触的方法。机械改性的方法包括，但不限于，涉及将无生物与纤维接触的方法。所述无生物实例包括那些带有利边和/或钝边的。这些方法也包括，例如，切割、捏合、震击、刺穿等方法。

化学方法实例包括，但不限于，常规的化学纤维改性方法，所述方法包括在纤维上交联和沉淀络合物。这种纤维改性的实例可以是，但不限于，在下列专利中记载的：6,592,717、6,592,712、6,582,557、6,579,415、6,579,414、6,506,282、6,471,824、6,361,651、6,146,494、H1,704、5,731,080、5,698,688、5,698,074、5,667,637、5,662,773、5,531,728、5,443,899、5,360,420、5,266,250、5,209,953、5,160,789、5,049,235、4,986,882、4,496,427、4,431,481、4,174,417、4,166,894、4,075,136、和4,022,965，这些专利在此完全并入作为参考。

“细小纤维”的来源可见于白水回收纤维、再循环流、废料流、废纤维流。纸基板中存在的“细小纤维”的量可以通过调节将所述流添加到造纸工艺中的速率而进行改变。

纸基板优选包含硬木纤维、软木纤维和“细小”纤维的混合物。“细小”纤维，如上所述，进行再循环，并且通常平均长度不超过100μm，优选不超过90μm，更优选长度不超过80μm，最优选长度不超过75μm。细小纤维的长度优选不超过5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、和100μm，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

基于基板总重量，纸基板包含0.01-100重量％、优选0.01-50重量％、最优选0.01-15重量％的细小纤维。基于纸总重量，纸基板包含的细小纤维的量不超过0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

基于纸基板所含的纤维总重量，纸基板可以二选一地或重叠地包含0.01-100重量％、优选0.01-50重量％、最优选0.01-15重量％的细小纤维。基于纸基板所含的纤维总重量，纸基板包含的细小纤维的量不超过0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

纸基板也可以包含功能层。

所述功能层可以包含使该层为不渗透层的添加剂。不渗透层的实例可以是那些阻止或降低油脂、水、水蒸气、含盐空气、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、或其它对例如金属物体、消费品如水果和蔬菜以及其它消费/制造品的表面构成威胁的固体/气体/液体的渗透的。含有不渗透层的纸基板的实例包括美国公开的专利申请20020182381、20040221976和2005年7月11日提交的USSNs为60/698,274和2005年10月31日提交的USSNs为60/731,897的美国临时申请，其在此完全并入作为参考。所述功能层可以含有在这些申请中提到的添加剂，以便在层、基板、和由它们得到的包装物中赋予功能性。

功能层也可以包含可释放添加剂。可释放添加剂的实例可以是蒸气腐蚀抑制剂。该抑制剂实的例可见于美国专利6,833,334、6,617,415、6,555,600、6,444,595、6,420,470、6,331,044、6,292,996、6,156,929、6,132,827、6,054,512、6,028,160、5,937,618、5,896,241、5,889,639、5,773,105、5,736,231、5,715,945、5,712,008、5,705,566、5,486,308、5,391,322、5,324,448、5,139,700、5,209,869、5,344,589、4,313,836、4,312,768、4,151,099、4,101,328、6,429,240、6,273,993、6,255,375、和4,685,563以及2005年10月31日提交的USSN为60/731,897的美国申请，其在此完全并入作为参考。

功能层也可以包含防垢剂和/或抗微生物剂，并可以用来防垢和/或抗微生物。或者，它可以用来将这种防垢剂和/或抗微生物剂释放到局部环境中。该抗微生物剂的实例为那些记载于美国公开的专利申请20020182381、20040221976、和USSNs为60/585757、11/175899、和11/175700的美国申请，其在此完全并入作为参考。

在一个具体的实施方案中，本发明纸基板可以包含含有成膜化合物的功能层。虽然所述成膜化合物可以是任何成膜化合物，但优选的成膜化合物实例可以是那些具有Tg(玻璃化转变温度)不高于350℃的。Tg可以是任何Tg，但优选不高于350、340、330、325、320、310、300、290、280、275、270、260、250、225、200、175、150、125、和100，这包括其中任意和所有的范围和子范围。所述成膜化合物的实例为含苯乙烯丙烯酸酯的化合物如Dow latex 229804和/或淀粉如Ethylex 2035 Starch。基于功能层的总重量，成膜化合物可在功能层中存在的量为0-100％，优选为50-150ppm，包括0、1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、和95重量％，这包括其中任意和所有的范围和子范围。以ppm表示，成膜化合物在功能层中可以任意量存在，基于功能层总重量，所述量优选为50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、和150ppm，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

功能层可以任意重量存在。功能层的重量可以为1-25gsm，优选为2-20gsm，更优选为3-18gsm(克每平方米)，并最优选为5-15gsm。这包括，但不限于，其中将功能层在施胶压榨和/或涂布机上添加到纤维中的实施方案。功能层的量包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、和25gsm，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

此外，功能层可以包含任何交联剂。优选的一种交联剂比如CartabondTSI。还有，功能层可以包含颜料，所述颜料能作为防结块剂。任何粘土或防结块剂都是可接受的。优选的颜料是粘土。优选的一种粘土比如NuClay。另外，功能层可以包含消泡剂。基于功能层的总重量，交联剂存在的量可以为0.1-10ppm，优选0.1、0.2、0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、3、4、5、6、7、8、9、和10ppm，这包括其中任意和所有的范围和子范围。基于功能层总重量，颜料存在的量可以为50-150ppm，优选50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、和150ppm，这包括其中任意和所有的范围和子范围。基于功能层总重量，消泡剂存在的量可以为50-150ppm，优选50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、和150ppm，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

当功能层与纸基板纤维接触时，功能层可以具有任意pH，优选4-8，包括4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5和8，这包括其中任意和所有的范围和子范围。当与纤维接触时，功能层可以含有任意％固体，优选％固体为1-65％，更优选为10-60％固体，包括10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、和60％固体，这包括其中任意和所有的范围和子范围。当与纤维接触时，功能层可具有的布鲁克菲尔德粘度(Brookfield Viscosity)在100rpm时≤1000 cps，优选≤300cps，更优选为50-200cps，包括50、55、60、65、70、75、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、和200cps，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

图1-3表示了本发明纸基板中纸基板1的不同实施方案。但本发明不限于这些实施例。图1表示具有纤维素纤维幅3和功能层2的纸基板1，其中功能层2具有最小限度的纤维素纤维幅3的渗透或没有纤维素纤维幅3的渗透。例如，当将功能层涂布在纤维素纤维幅上时，可进行该实施方案。添加点可以在，例如，施胶压榨或涂布机处。

图2表示具有纤维素纤维幅3和功能层2的纸基板1，其中功能层2渗透纤维素纤维幅3。纸基板1的渗透层4限定其中至少功能层渗入的区域并在纤维素纤维之间。渗透层可以占至少部分纸基板表面的整个横截面的1-99％，优选小于50％，更优选小于25％，包括纸基板的1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、和99％，这包括其中任意和所有的范围和子范围。例如，当在涂布法之前将功能层添加到纤维素纤维中，并且，如果需要，可以与随后的涂布法相结合时，可进行该实施方案。添加点可以在，例如，施胶压榨处。

图3表示具有纤维素纤维幅3和功能层2的纸基板1，其中功能层2近似均匀分布于整个纤维素纤维幅3。例如，当在涂布法之前将功能层添加到纤维素纤维中，并且，如果需要，可以与随后的涂布法相结合时，可进行该实施方案。举例说明的添加点可以在造纸工艺的湿部、稀浆料、和浓浆料处。

本发明纸幅的密度、定量和厚度可以在宽范围内改变，并且可以根据由纸幅形成的纸基产品而采用常规的纸张定量、密度和厚度。本发明的纸或纸板在经过纸压光，以及任何比如可与随后的涂布相关联的压平或压榨之后，优选具有的最终厚度为约1mils-约35mils，不过，如果需要，纸厚度可以超出此范围。更优选的纸厚度为约4mils-约20mils，最优选为约7mils-约17mils。具有或没有任何功能层的纸基板厚度可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、17、20、22、25、27、30、32、和35，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

本发明纸基板显示的纸张定量优选为约10lb/3000ft²-约500lb/3000ft²，不过，如果需要，纸幅定量可以超出此范围。更优选的纸张定量是约30lb/3000ft²-约200lb/3000ft²，最优选为约35lb/3000ft²-约150lb/3000ft²。纸张定量可以是10、12、15、17、20、22、25、30、32、35、37、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、500lb/3000ft²，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

纸的最终密度可以通过任意上述纸张定量除以任意上述纸厚度进行计算，这包括其中任意和所有的范围和子范围。优选地，纸的最终密度，即纸张定量除以纸厚度，优选为约6lb/3000ft²/mil-约14lb/3000ft²/mil，不过，如果需要，纸幅密度可以超出此范围。更优选的纸幅密度是约7lb/3000ft²/mil-约13lb/3000ft²/mil，最优选是约9lb/3000ft²/mil-约12lb/3000ft²/mil。

根据ASTM D-3285(TAPPI T-441)，通过Cobb施胶度试验法测定的本发明基板优选具有的Cobb值小于50g/m²，优选小于35g/m²，更优选小于30g/m²，最优选小于25g/m²。Cobb值可以是50、45、40、35、34、33、32、31、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1g/m²，或更少，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

教科书比如在“Handbook for pulp and paper technologists”G.A.Smook著(1992)，Angus Wilde Publication中描述的那些，其在此完全并入作为参考。另外，以上引用的G.A.Smook和其中引用的参考文献提供了一系列纸基板以及因此本发明纸制品中可以包含的常规添加剂。根据以上引用的G.A.Smook和其中引用的参考文献，这些添加剂可以在任何传统造纸工艺中掺混到纸以及因此本发明的纸包装(和包装物质)中。

本发明纸基板也可以包括任选的物质，其包括助留剂、施胶剂、粘合剂、填料、增稠剂、和防腐剂。填料实例包括，但不限于，粘土、碳酸钙、半水硫酸钙、和脱水硫酸钙。粘合剂实例包括，但不限于，聚乙烯醇、聚酰胺-环氧氯丙烷、多氯化物乳液、改性淀粉比如羟乙基淀粉、淀粉、聚丙烯酰胺、改性聚丙烯酰胺、多元醇、多元醇羰基加合物、乙二醛/多元醇缩合物、聚酰胺、环氧氯丙烷、乙二醛、乙二醛尿素、乙二醛、脂肪族聚异氰酸酯、异氰酸酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯、二异氰酸酯、聚异氰酸酯、聚酯、聚酯树脂、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯、羧甲基纤维素、尿素、硝酸钠、和甲基丙烯酸酯。其它任选物质包括，但不限于，硅石比如胶体和/或溶胶。硅石实例包括，但不限于，硅酸钠和/或硼硅酸盐。任选物质的另一实例为溶剂，其包括，但不限于，水。

此外，所述淀粉可以是任意类型的，其包括，但不限于，氧化的、乙基化的、阳离子的和珍珠淀粉，并优选用于水溶液中。对于实施本发明此优选实施方案，可用淀粉是，在玉米、木薯、马铃薯和其它植物中通过右旋糖单元聚合合成的自然存在的碳水化合物。所有这种淀粉和其改性的形式比如可以通过淀粉与适合的化学试剂或酶试剂反应得到的淀粉乙酸酯、淀粉酯、淀粉醚、淀粉磷酸酯、淀粉黄原酸酯、阴离子淀粉、阳离子淀粉等，可以用在本发明的实施中。

可用淀粉可通过已知技术来制备或从商业来源获得。适合的淀粉包括，但不限于，来自Penford Products的PG-280、来自St.Lawrence Starch的SLS-280、来自National Starch的阳离子淀粉CatoSize 270和来自Poly Sciences，Inc的羟丙基No.02382。

用在本发明实施中的淀粉可以是改性淀粉。还有，那些阳离子改性的淀粉或非离子淀粉比如CatoSize 270和KoFilm 280(均来自National Starch)和/或化学改性的淀粉比如PG-280乙基化淀粉和AP珍珠淀粉。用在本发明实施中的淀粉可以是阳离子淀粉和化学改性淀粉。

功能层与纤维素纤维的接触可以发生在造纸过程中的任何时候，包括，但不限于，湿部、浓浆料、稀浆料、网前箱、施胶压榨和涂布机，优选的添加点是在施胶压榨和/或涂布机。其它添加点包括造纸机贮浆池、调浆箱、和风扇式泵的抽吸。如上所述，并在图3中，当功能层组分朝着造纸湿部进行添加时，功能层可变成渗透和/或掺混到含有纤维的纸基板层中。

纸基板可以由其它任选的物质也与纤维素纤维接触进行制造。所述接触可以发生在造纸过程中的任何时候，包括，但不限于，浓浆料、稀浆料、网前箱、施胶压榨、水箱、和涂布机。其它添加点包括造纸机贮浆池、调浆箱、和风扇式泵的抽吸。纤维素纤维、功能层、和/或任选的/额外的组分可以逐次、连续、和/或同时以任意彼此混合的方式进行接触。在添加前或在造纸过程中，纤维素纤维和功能层可以任意混合方式预混合。

纸基板可以在含有一个或多个压区的压榨部中进行压榨。不过，可以应用造纸领域中公知的任何压榨方法。所述压区可以是，但不限于，压机中的单毛毯、双毛毯、辊、和延伸压区。然而，可以应用造纸领域中公知的任何压区。

纸基板可以在干燥部中进行干燥。可以应用造纸领域中公知的任何干燥方法。干燥部可以包括和包含烘缸、烘缸干燥、Condebelt干燥、红外、或本领域已知的其它干燥方法和机制。纸基板可以进行干燥以便含有任何选择量的水。优选地，干燥基板以含有小于或等于10％的水。

纸基板可以经过施胶压榨，其中造纸领域中公知的任何施胶方法都是可接受的。施胶压榨，例如，可以是槽式施胶压榨(例如，倾斜的、垂直的、水平的)或计量施胶压榨(例如，刮刀计量、杆计量)。在施胶压榨上，施胶剂比如粘合剂可以与基板接触。任选地，这些相同的施胶剂可以按需要在造纸工艺的湿部进行添加。施胶后，纸基板可以按上述示例方法和其它造纸领域中公知的干燥方法再次进行干燥或可以不进行再次干燥。纸基板可以进行干燥以便含有任何选择量的水。优选地，干燥基板以含小于或等于10％的水。

除了在施胶压榨/涂布机部添加淀粉和/或聚乙烯醇之外，少量的其它添加剂也可以存在于胶料组合物中。这些包括，但不限于，分散剂、荧光染料、表面活性剂、除沫剂(deforming agent)、防腐剂、颜料、粘合剂、pH控制剂、涂料防粘剂、光学增亮剂、消泡剂、填充剂比如可膨胀微球等。所述添加剂可以包括任何和所有的上述任选物质，或它们的混合物。

纸基板可以采用造纸领域中公知的任何压延方法进行压延。更具体地说，其可以应用(例如)湿堆积压延(wet stack calendering)、干堆积压延、钢压区压延、热软压延或延时压区压延、等。

纸基板可以包含多层纤维素纤维幅。优选地，基板包含至少有六个主要表面的三层纤维素纤维幅或有八个主要表面的四层纤维素纤维幅。任何的这些表面可以是波纹的、以任何常规的方式彼此层压的、胶合的、或粘附的，以便形成多层基板。优选地，多层纸基板可以是瓦楞纸基板。在本发明的一个实施方案中，瓦楞纸基板可以由本发明纸基板制成并进一步转换/折叠/冲切成例如包装和/或运输材料，即单层和/或多层纸或纸板材料。所述包装和/或运输材料优选包括至少三层纸基板，每一层含有纤维素纤维幅并且至少一层在其中和/或其上还包含功能层。

上述这些制造本发明纸基板的方法可以加入到任何常规的造纸工艺中，以及转换方法中，包括压制波纹、研磨、砂磨、切条、折叠、穿孔、点火、压延、纸张修整、转换、涂层、层压、印刷等。优选的常规方法包括适于生产能用作涂布和/或未涂布的纸品、纸板、和/或基板的纸基板的那些。教科书比如在“Handbook for pulp and paper technologists”G.A.Smook(1992)，AngusWilde Publication中描述的那些，在此完全并入作为参考。

在上述常规的造纸工艺以及转换方法中，多层纸基结构(如上述的那些)形成和/或折叠成可用于包装和/或运输的形状。在此时间内，需要将这些层连接到一起的方法。该方法可以是将这些层胶粘、层压、粘合和/或折叠到一起的并且部分需要粘合剂。

所以，由此制成的纸基板和物品优选包含粘合剂层。

图6显示了其中可包含纤维素纤维幅3和功能层2和粘合剂层5的本发明纸基板的一个实施方案。自然，上述图1-3是关于所述功能层存在时。该实施方案也可以适用于除了功能层还使用粘合剂层时。事实上，在每一纸基板内可以有多层结构(例如，纤维幅、功能层、和/或粘合剂层)，而且这些层可以任何顺序和/或方式涂敷。另外，所述幅、功能层、和粘合剂层可以是一层和/或可以分别0-100％得相互渗透在渗透层4内，和/或彼此任何程度的独立。对于幅、功能层和粘合剂层中的任何两层或更多层的渗透状态可以是纸基板的1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、和99％，这包括其中任意和所有的范围和子范围。

粘合剂层优选包含至少一种适合将两层纤维素纤维幅粘合在一起的粘合剂。任何常规的粘合剂都是适合的。适合的粘合剂实例包括通称热熔性粘合剂和/或冷固性粘合剂的那些。粘合剂的实例有含聚酰胺的那些、含聚酰胺的聚合物、含聚酰胺的共聚物、聚乙烯、含聚乙烯的聚合物、含聚乙烯的共聚物、乙烯乙酸乙烯酯、含乙烯乙酸乙烯酯的聚合物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、乙烯基、聚乙烯基、含乙烯基的聚合物、含乙烯基的共聚物、聚α-烯烃、烯烃、聚烯烃、含烯烃的聚合物、和含烯烃的共聚物。工业的热熔性粘合剂包括来自National Starch、Hercules、Henkel、Reynolds、Arizona ChemicalCompany、和HB Fuller的那些。具体实例有Henkel 80-8795、Chief 235 HP、National Starch 34-246A、Chief 235 Plus、HB Fuller HL9254、Henkel TB9-15-5、National Starch 34-6601、National Starch 34-379A、Forbo/Swifts、Pacific、H.B.Fuller G3556、和Henkel 51-1057-FD。粘合剂可以共同和/或单独使用。

在一个优选实施方案中，当使用单一粘合剂时，优选热熔性粘合剂。在另一个优选实施方案中，当使用多于一种的粘合剂时，优选应用至少一种热熔性粘合剂和至少一种冷固性粘合剂。粘合剂可以包含在单一层或多层中并可以上述图6中可假设多个不同粘合剂层5的方式来遵循上述关于图6的基板实施例。各个粘合剂层可以任何程度相互渗透，功能层和/或纤维素纤维幅也是如此。

当两层纤维素纤维幅掺混到上述本发明基板中时，部分的功能层有时可以插在两幅之间，这可能降低其上的粘合剂层将幅粘合在一起的胶粘性。因此，这种转换方法的效率在进行上述常规转换步骤时可能被纸基板上/中存在的功能层的功能性所折衷。在这样的情况下，可优选将至少一层纤维素纤维幅的至少部分在涂敷粘合剂层之前和/或之中和/或之后暴露于粘合剂层。可二选一地，和/或除了该暴露外，增大粘合剂层和功能层之间接触的表面积可能是理想的。优选地，增大表面积和暴露方法相结合是本发明的实施方案。纸基板的这部分可称作“处理过的”部分。

将至少一层纤维素纤维幅的至少部分暴露于粘合剂层的方法或增大粘合剂层和功能层之间接触表面积的方法，可包括任何牺牲至少部分功能层的方法。所述方法可包括，例如，用于穿透、研磨、切割(skiving)、穿孔(boring)、断裂(breaking)、粉碎(busting)、破胶(cracking)、扩散、钻孔、蚀穿(eatingthrough)、侵入(encroaching)、插入(entering)、戳(goring)、刺穿、渗入、嵌入、戳穿、切割、穿孔、渗透、蔓延、刺入(pop in)、刺(pricking)、刺破(puncturing)、纹孔(reaming)、戳(spearing)、刺透(stabbing)、磨损(wearing)、磨伤(chafing)、侵蚀(eroding)、摩擦(grating)、打磨(rubbing)、刮削(scraping)、刮擦、刮磨(scuffing)、压凹(denting)、分段(fragmenting)、切(nicking)、开槽(notching)、削(paring)、刮擦、刮屑、切片、和碎裂的方法。上述特别是造纸技术人员公知的任何常规的方法，包括其组合都是适合的。这些方法可加入到任何常规造纸工艺和/或转换方法，和/或在此提及的那些造纸和/或转换方法，尤其是那些产生纸基包装系统产品的方法中。

关于包含至少一个本发明基板的包装转换空白纸(converted blank)的实施例示于图4，也可能在2006年7月27日提交的USSN为60/702,879的美国临时专利申请中提及，其在此完全并入作为参考。图5是图4中包装空白纸折边部分的近图。为了将图4中空白纸折叠成包装物，将图5中折边与空白纸的另一部分，以其中部分空白纸必须相互接触并保持其附着力不受损伤的方式，进行接触可能是必要的。所以，在此实施例中，粘合剂层可涂敷到基板上。图6表示图5中所显示的折边的第一区域，其对应于可发生粘附的折边上的两个布局。图6显示未处理部分。图7显示如上定义的处理过的部分。在此这个具体实施例中，将处理的部分切片。

在某些情况下，不期望进行任何上述用于处理基板的方法，但功能层的存在很大程度上能减小基板互相粘附的性能。在此情况下，没有任何常规的粘合剂可用在粘合剂层中。优选地，粘合剂应当提供0.5-5，更优选1.5-3.5秒，最优选1.9-2.5秒的开放时间(open time)。此外和/或可选地，粘附应当提供0.25-1.5秒，优选0.5-1.25秒，更优选0.65-0.85秒的用于压缩的停留时间。此外和/或可选地，粘附必须满足下列提及的初始纤维撕裂度试验(下附的热熔粘合试验)，其采用Rock-Tenn热熔模拟器(参见实施例)，使用的设置为：300-450°F，优选350-380°F；上述开放时间(优选～2.5秒开放时间)；上述停留时间(优选～0.75秒停留时间)；停留时间后立即施加撕力以模拟由本发明基板制成的包装物在转化过程中的回弹力。

所述热熔粘合试验提供了在实验室中模拟热熔胶粘过程的值，以便确定主要变量比如基板、粘合剂、温度、开放和停留时间、和粘合剂量对粘合的影响。在本申请中，将两条纸分别CD(横向)长度切割成：2.5″×8″和1″×8″样品时，在实验室进行此试验。在350-400°F的温度下将粘合剂涂于2.5″× 8″样品的未涂布面，伴以1.5秒的开放时间。用1.0秒的压缩时间将第二个1″× 8″的涂布面压缩其上。将样品粘合、冷却、并在TAPPI标准条件(73°F、50％相对湿度)下沿粘边(glue bead)长度撕裂。

如果提及上述初期纤维撕裂度试验，纤维撕裂度试验得到：

a.50-75％初期纤维撕裂度，得到的加工解决方案会优选需要冷固性粘合剂(低于此水平人们甚至不可能达到足够的粘合来保持折边)。

b.75-100％初期纤维撕裂度，得到的加工解决方案可以或可以不需要冷固性粘合剂(参见项目#4)。冷固性粘合剂可以是任选的，如果这是初期纤维撕裂度结果。然而，随后开始对基板4小时的固化试验(4小时固化纤维撕裂度试验涉及Rock-Tenn热熔模拟器的使用，采用设置：300-450°F，优选350-380°F；上述开放时间(优选2.5秒开放时间)；上述停留时间(优选0.75秒停留时间)，样品在TAPPI标准条件下(73°F、50％RH)无施加负载情况下存放，随后在固化4小时后撕裂)。如果，在4小时试验后，仍有75-100％初期纤维撕裂度，那么充分的粘合发生于单独的第一粘合剂，优选热熔性粘合剂，而冷固性粘合剂是任选的。然而，如果在上述4小时试验后出现＜75％纤维撕裂度，那么除了第一粘合剂、优选热熔性粘合剂之外，冷固性粘合剂的辅助会是需要的。

本发明借助于以下实施例得以更详细的说明，但这些实施例不以任何方式对本发明范围进行限制。

实施例

用于水果和蔬菜的包装物具有的问题是它们不能保护其输送装置和其中包含的产品免于致命掠夺者侵害。所以，期望对包装物进行处理使得它们存在于其中的环境，在运输到消费者过程中，部分地导致其暴露于二氧化硫。

已知二氧化硫用来杀死产品的掠夺者和人类的害虫。一种这样的害虫是黑寡妇蜘蛛。有必要避开黑寡妇蜘蛛或当其与产品包装物和环境接触时使其死亡。因此，期望的是用于产品的包装材料在运输环境中不吸收、吸附二氧化硫、和/或与二氧化硫起化学反应。这种相互作用将不可避免地降低环境中活性二氧化硫的量；从而降低杀灭/控制对二氧化硫敏感的害虫比如黑寡妇蜘蛛的效力。

到目前为止，对于有效运输上述产品并阻止硫吸收、吸附、和/或与这种材料起化学反应的唯一有效的包装材料是聚苯乙烯泡沫塑料。然而，聚苯乙烯泡沫塑料不是环境友好的。因此，市场仍需要环境友好的包装材料能在低成本下运输产品并在运输环境中不吸收、吸附二氧化硫、和/或与二氧化硫起化学反应到使活性二氧化硫降低以致于无法避开害虫和/或杀死它们的程度。

作为本发明一个具体的非限制性实施方案，发明者意外地发现基于纤维素的包装材料能在低成本下运输产品并在运输环境中不吸收、吸附二氧化硫、和/或与二氧化硫起化学反应到使活性二氧化硫降低以致于无法避开害虫和/或杀死它们的程度。本发明这一非限制性实施方案是包含明确提高基板对于二氧化硫不渗透能力的功能层的纸基板。不渗透能力的测量如下所述。优选地，同不包含该非限制性实施方案功能层的基板相比，将不渗透性能力提高至少1％，更优选大于5％，最优选大于20％。另外，发明者意外地发现将纸基板功能层(例如，此实施例中的二氧化硫不渗透层)在制造/转换成本/问题上的影响最小化，同时保持其中结合基板的包装物的功能和结构性能。

二氧化硫试验装置如下所描述，包括物理上(比如粘合基板边)和化学上(改变基板功能层所含的化学品数量和类型)的初始试验。

SO₂试验装置

●树脂玻璃箱尺寸：14″×11″×8″＝1232 in³

●SO₂在500ppm下释放

●一旦样品在箱内，用螺杆和绝缘带密封，防止SO₂泄漏

●玻璃Drager二氧化硫20/a检测管用于在预定的时间后发现剩余的SO₂。基板：

●用于此试验的最通用基板为10″×12″片的纸板，一侧有白挂面层。

●一次使用6或1块板并且它们可以有粘合的边或未粘合的边。

记取的时间点(即环境中以ppm计二氧化硫的测量，因而不渗透性)

0分钟

5分钟

15分钟

用于功能层的物理障碍物和化学品的初期筛选

表1：初期障碍物筛选

上述时间点的测量为ppm计的二氧化硫。因此，数值越高，测量的环境中的二氧化硫越多，以及含功能层基板对二氧化硫的不渗透性越有效。

在该具体实施方案中，优选具有的功能层在5和/或15分钟时分别具有任何性质的二氧化硫不渗透性，基于环境中起始存在的二氧化硫总量，优选5-100％不渗透性，更优选10-100％不渗透性，最优选50-100％不渗透性。基于环境中起始存在的二氧化硫总量，不渗透量可以大于15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和99％不渗透，这包括其中任意范围和子范围。

初期筛选障碍物内容

表1、2、3中的结果是在不同条件下试验的。

表2：在3块板上而不是标准的6个测试条件12并在开始时净化2:45分钟

表3：条件31-33仅对中等板(9″×9″)的试验

SO ₂ 的饱和点

板中SO₂的饱和点通过吹扫板然后等待15分钟检验SO₂浓度进行测定。起始6块板(10″×12″)用1分钟吹扫，但需要太长时间达到饱和水平(每次吹扫增加5ppm)，所以我们将箱中样品削减成一块6″×10″板，用2分钟吹扫。

6″×10″纸板的饱和点。通常净化在先前SO₂测量后立即进行；不是的那些被指明。

目前可得产品的测验

●6块(10″×12″)，用SO₂吹扫1分钟

●起始浓度为260ppm

表4：目前可得产品

材料	5分钟时	15分钟时
			Carolia C1S Cover(非瓦楞-较少材料)	150	110
蜡板(波纹形)	200	130

筛选具有改进胶粘性能的颜料

表5：关于胶粘性能的颜料筛选。每个测试一块板(10″×12″)

pH对SO ₂ 屏障的影响

测试胶粘性能：表6

带颜料纸板：Dow制剂

表8：高固体涂层；Nuclay：Dow Latex 229805(1∶1比例)

和平常一样将板涂布，除了用50-57固体％溶液代替平常的20-30％的溶液。这应该增加干燥时间并使涂料停留在纸页顶部而不是被吸收到纤维中。

实施例2

将Dow latex基质和淀粉涂料涂敷到用于制造具有改进SO₂/水分屏障性能来用于葡萄包装的瓦楞箱的挂面层和芯层上。

原纸

-69 BTWS(12,000挂面层英尺)

-62ag(14,000挂面层英尺)

-2卷26c(总计50,000英尺)

表9：涂料制剂

化学品	涂料制剂A	涂料制剂B
				(测点1-C2S涂布机)	(测点3-C1S涂布机)
Dow latex 229804	100
			Cartabond TSI		1.5
NuClay	100
			Ethylex 2035Starch		100
消泡剂	200PPM	100PPM
			固体	57-58％	15％
目标pH	5-7	5-7
			Brookfield粘度，#2@100rpm(cps)	100-150	TBD

涂布机操作^*：功能层经由涂布机被涂敷

表10：挂面纸板和/褶边的涂布条件

涂布条件	A/测点1-C2S涂布机	B/测点3-C1S涂布机	原纸	烘箱温度	挂面层英尺数
						预试1	C1S-面1		62ag	TBD	试用不同杆，足以涂布重量校核
预试2	C2S		62ag	TBD
						预试3	C1S-面1	C1S-面2	62ag	TBD
						1	C1S-面1		62ag	TBD	4,000
2	C2S		62ag	TBD	4,000
						3	C1S-面1	C1S-面2	62ag	TBD	2,000
						4	C1S-面1		69BTWS	TBD	4,000
5	C2S		69BTWS	TBD	4,000
						6	C1S-面1	C1S-面2	69BTWS	TBD	2,000
						7**	C1S-面1		26c	TBD	14,000
8**		C1S-面2	26c	TBD	14,000

^＊涂布速度：起始在200英尺/分钟。目标：400英尺/分钟。

涂层重量：

制剂A，目标：9磅/3MSF(最小8磅，最大10磅)(即14.4gsm)

制剂B，目标：7磅/3MSF(或尽机器能承受的高)(即11.2gsm)

卷边控制：如果需要用蒸汽以得到平板

涂层宽度：76″

水分含量：4-6％

表11：其中包含下列三个基板^*的箱结构设计

成纹条件	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										C1S-62ag：涂层条件1							+	+	+
C2S-62ag：涂层条件2				+	+	+
										C1S/C1S-62ag：涂层条件3	+	+	+
										C1S-26c：涂层条件7			+	+					+
C1S-26c：涂层条件8	+				+			+
										无涂层的26c		+				+	+
										C1S-69BTWS涂层条件4							+	+	+
C2S-69BTWS涂层条件5				+	+	+
										C1S/C1S-69BTWS涂层条件6	+	+	+

在试验之前或之后采用两个无涂层的挂面层和芯层进行一个对照。

实施例3

和实施例2中提出的箱结构一样，只是用74磅纸基板代替69磅基板。然后下述条件3转换成包装物和/或箱使其为箱#3。所以，以下除非另外指明，DuraCool箱或International Paper箱#3对应于由下述条件#3制成的箱。

在采用Boix MP-S设备用若干热熔性粘合剂伴以冷胶助剂时，上述箱坯料成功地转换成托盘(trays)。存在三个主要胶合情况，全部都产生充分粘结的DEFOR Black Widow葡萄托盘：

1.采用National 34-6601热熔得到最高程度的初期纤维撕裂度。甚至在380°F的gun温度时此粘合剂由于其高粘度仍难以涂敷。需要在Boix MP-S上进行时间调整以适应其经Nordson喷嘴进料的延迟。

2.HB Fuller Advantra HL9254和新配方Chief 235Plus粘合剂也产生充分粘结的托盘；然而，这些严重依赖于冷固性粘合剂(Henkel 51-1057-FD)以达到纤维撕裂度。离开Boix的托盘被充分粘结但直到冷固性胶固化才显示出纤维撕裂度。这些热熔粘合剂在350°F的gun温度下更易于涂敷。

3.附加条件在试验过程中被设计并有可能是低成本解决方案：托盘粘结折边的切割，这暴露了未涂层的挂面纸板表面，并使用标准Henkel热熔性粘合剂(Henkel 80-7883)伴以冷胶助剂。采用该方法形成的托盘是充分粘结的并达到高度的完整性和纤维撕裂度。

初始试验

由HenkeL Chief Adhesives和National Starch推荐的初始热熔性粘合剂经过Boix MP-S设备没有足够快得固化以保持托盘折边在一起并/或具有差的粘结和纤维撕裂度。第一次试验中试验的粘合剂如下所列。

表12：初始转换结果

热熔性粘合剂	性能注解
		Henkel 80-8795	高初始粘附成为乳胶涂层的挂面，但没有足够快得固化以保持托盘折边在一起。难以在360F进料的高粘度产品。试验了很多温度、压力，很少成功。此粘合剂通常用于粘合聚丙烯瓦楞纸板
Chief 235HP	固化时间最快但纤维撕裂度不够。比用于家禽箱的Chief粘合剂(261HP)作用好。
		National 34-246A	比Henkel 80-8795更不成功。在短压缩时间不能得到粘附。尝试了很多粘结温度，很少成功。

第一次试验揭露的主要问题如下：

1.Boix MP-S提出的挑战在于：其起作用是在1.9-2.5秒的长开放时间(粘合开始至胶边涂敷结束)，随后在典型运转速度下仅0.75秒的压缩停留时间(其中由设备将折边保持在一起的时间)的情况下。热熔性粘合剂在这一长开放时间中必须保持熔化，然后在随后的压缩时间中迅速固化和凝固。在Boix上低速运行会稍微增加压缩时间，却降低转换效率。

根据上述进行实验室粘合剂评定

实验室热熔性粘合剂试验

为了更好模拟Boix设备，对采用Rock-Tenn模拟器的热熔性粘合试验进行修改使得在压缩循环后手动施加回弹力(参见所附FORHTE ROCK-TENNLAB TESTER INFORMATION AND METHODOLOGY)。在下列试验中用最新的乳胶涂布挂面层作基板并伴以3秒开放时间和0.75秒压缩时间。

表13热熔性选择物的实验室比较

粘合剂	直接纤维撕裂程度	4小时后纤维撕裂程度	涂敷温度&浓度	每磅预算价格
					Chief 235plus	好(＞75％)	无(干净去皮)	350F/低粘度	$1.50
HB Fuller HL9254	极好(～100％)	无(干净去皮)	350F/低粘度	$1.50
					Henkel TB9-15-5	无(仍未干)	极好(～100％)	350F/中粘度	TBD
National 34-6601	极好(～100％)	好(＞75％)	380F/高粘度	$3.50
					National 34-379A	好(＞75％)	极好(～100％)	380F/高粘度	$3.50

实验室热熔粘合剂结果

●所有热熔粘合剂除Henkel外均迅速固化。所有初始均表现出可足够保持托盘折边在一起的明显的纤维撕裂度和粘性(压缩后10秒内试验)。

●给出最差初始结果的热熔粘合剂是Henkel TB9-15-5。其在压缩和回弹后仍是粘性的和橡胶状的。然而，一旦固化就给出非常高的具有完全纤维撕裂度的粘合力。问题在于其经过Boix设备不能足够快的固化。

●假设在该托盘设计上我们有冷固性粘合剂辅助的事实，Chief 235Plus和HB Fuller HL 9254可以保持托盘折边在一起足够长以使树脂粘合剂渗透和显示出纤维撕裂度。

●National Starch(34-6601和34-379A)的两个产品是具有最好性能的聚酰胺热熔粘合剂。然而，它们太粘以致将其输送到Boix机器上的Nordson设备和实现均匀长度和宽度的胶边成为问题。这两个中，34-6601粘度较小并仍具有很好的性能。注意这些必须在380°F而不是350°F时涂敷以便通过我们的实验室Nordson装置进料。

实验室冷固性粘合剂试验

冷固性粘合试验的目的是测定用乳胶涂布挂面层达到的纤维撕裂程度和达到完全纤维撕裂的时间。用0.015-英寸Bird棒将树脂(聚乙酸乙烯酯制剂)粘合剂涂敷到乳胶涂布挂面层的毛毯面，并且将处理的挂面层的第二个样本毛毯面朝下置于第一试片上并在0.3psi下压缩整个试验过程。时间从5-28分钟间隔地变化，记录每一试验的纤维撕裂程度。下表显示了对于每一中粘合剂达到100％纤维撕裂的最小时间：

表14用于黑寡妇蜘蛛的冷固性粘合剂的实验室比较

冷固性粘合剂	显现100％纤维撕裂最小时间(分钟)
		Forbo/Swifts*	8
Pacific*	12
		H.B.Fuller G3556	16
Henkel 51-1057-FD*	26

^*HB Fuller G3556粘合剂是用在折叠纸盒级别的的高性能工业粘合剂，用于参考。

关于未处理的挂面纸板，显现100％纤维撕裂的时间为10-30秒。因此，乳胶涂层明显阻滞了水基粘合剂的吸收速率，但仍能达到完全纤维撕裂。

基于以上所述，此时，当与热熔粘合剂一起使用时，推荐冷固性粘合剂甚至对箱提供其耐高温性。当葡萄箱有时在超过110°F的温度中储存和封装时，除非有冷固粘合剂以提供可以抵抗极端温度的强粘合，否则单独的热熔粘合剂会软化导致爆开。

虽然比较达到完全纤维撕裂的时间对理解吸收动力学是有用的，但可取之处也必须考虑每一种冷固性粘合剂产生足够厚的膜来跨接胶粘折边区域中涂布挂面纸板两面之间的间隙的能力。结果是，具有最慢吸收速率的产品产生持续足够长来有效粘合板的两面的最厚的膜。

第二转换试验

第二转换试验的目的是为了对各种热熔性粘合剂进行评价并生产足够用于长期储存的托盘。

有两个试验的纸板条件(条件号涉及前面的涂层和压制波纹试验)：

●条件3在上表11中(即CIS latex 74ag/无涂布26c芯层/无涂布26c芯层/62ag C1S latex)

●条件5在上表11中(即无涂布74ag/乳胶涂层的26c芯层/乳胶涂层的26c芯层/62ag CIS latex)

条件3表示最低涂层成本情况，其中单面(74ag)和对折(62ag)挂面层在它们的外表面上进行涂布(无凹槽接触面)而双拱芯层(26c/26c)未涂布。

条件5是设计为易于在Boix装置上粘结的条件，因为其芯层和仅对折(62ag)面上具有乳胶。计划采用更新的热熔性粘合剂转换条件3和采用标准Henkel粘合剂转换条件5来比较。结果是，即便条件5托盘在DB挂面侧上具有一个包含乳胶涂层的胶粘折边，也需要更高性能的热熔粘合剂。标准热熔粘合剂不与胶粘折边的乳胶涂层部分粘合，因此这不是可行的低成本工业解决方案。

热熔性粘合剂在Boix MP-S装置上的试验如下所列。重要的是注意甚至在最高运转速度(24箱每分(bpm))下托盘折边经过装置保持在一起。

表15BOIX MP-S上运行的试验条件

条件	热熔粘合剂	速度(箱/分)	槽压(psig)	槽温(F)	软管温度(F)	枪温(F)	采用冷粘合剂？
								3A	HB FullerHL9254	16	50	365	350	350	否
3B	HB FullerHL9254	24	50	365	350	350	否*
								3C	HB FullerHL9254	24	50	365	350	350	是
3D	Chief 235Plus	24	50	365	350	350	是
								3E	Chief 235Plus	24	50	365	350	350	是
3F	Chief 235Plus	16	50	365	350	350	否
								3G	National34-6601	16	75	390	380	380	否
3H	National34-6601	24	75	390	380	380	否
								3I	National34-6601	24	75	390	380	380	是

^*注：很少量的冷固性粘合剂滴流到部分的条件3B上，但这远远少于涂敷在条件3C、3D、3E和3I上的那样。

过夜堆垛

将在9个条件每个条件的堆垛上附加40磅重量的25托盘高堆垛置于车间外部进行阳光直射以确定是否任何折边会开。在阳光直射和大约90F的环境温度中条件#3A、B和C在外边大约3.5小时；条件#3D、E和F在外边大约3小时；条件#3G、H和I在外边大约1.5小时。然后在白天结束时将各堆垛置于车间内并在第二天早晨进行检验(9月7日)。在此过夜堆集检验上，所有托盘垛保持了其结构完整性，除了25中的2个箱有一个用Chief 235Plus热熔性粘合剂并且没有冷固性粘合剂制成的折边爆开。

胶粘折边的检验

同样，将各条件号的箱撕开并记录打开折边的主观力(subjective force)。有三个主要结果：

●采用任何类型的热熔性粘合剂和冷固性粘合剂的混合物制成的每个托盘显示出极好的纤维撕裂和为了撕扯开胶粘折边所需的强力。

●  用HB Fuller HL9254和Chief 235 Plus热熔粘合剂并且没有冷固性粘合剂制成的托盘失败在比用冷固性粘合剂制成的那些要明显低的力，并且它们没有显示出纤维撕裂。

●用National 34-6601聚酰胺热熔粘合剂并且没有应用冷固化制成的托盘也达到明显纤维撕裂和在强力下折边。

胶粘折边的切割影响

其中将空白纸的胶粘折边外表面变粗糙或打孔的条件用来确定，是否用在无涂布箱上的标准热熔性粘合剂(Henkel 80-7883)能成功粘合乳胶涂布箱(条件3)。采用刀片将若干托盘的胶粘这边打孔以模拟也可用在折叠纸板箱上作为冷粘合剂辅助工艺的切割操作。这些样品经生产并证明甚至采用较小侵蚀性的热熔性粘合剂也可以得到良好的纤维撕裂。

转换箱的二氧化硫不渗透性

二氧化硫熏蒸被加利福尼亚(California)鲜食葡萄工业用于控制昆虫和包装的鲜食葡萄的腐烂。对于腐烂控制的处理设计为达到100 CT(以ppm计的浓度x以小时计的时间)的最小剂量，这通过或者30分钟处理或者总应用处理来获得。对于黑寡妇蜘蛛控制的处理是用6％CO₂和1％SO₂的30分钟熏蒸。当在黑寡妇蜘蛛处理过程中对监视CTs没有官方要求时，实验室研究建议需要大约3,000-3,300ppm·hrs的CT用于高的蜘蛛死亡率。

所用的包装材料类型，由于包装材料吸收二氧化硫的潜力，可以影响处理过程中二氧化硫在熏蒸室中的浓度。纸板包装材料通常具有高的二氧化硫吸收率。事实上，为此纸板箱在黑寡妇蜘蛛协议中不再准予应用。

实施例4：各种箱类型的比较

初始试验包括两个实验箱，#1和#3。对于每个试验，将18磅凉鲜食葡萄用相同类型的两个箱包装，所述葡萄保持在20℃过夜以平衡于该温度，并在第二天进行熏蒸。将两个箱(各25.4升，0.90ft³)装入密封的165升室并且最终装载体积为30.8％。用1％二氧化硫(注入1,900ml 100％SO₂)在20℃下熏蒸箱30分钟。二氧化硫在室中的浓度采用快速气体分析仪在开始时和此后每5分钟进行一次监测。通过安装在熏蒸室上的橡胶隔板用注射器抽出10mL样品并注入分析仪。计算每次试验的随时间的二氧化硫浓度(CT)。这些试验的结果显示Styrofoam箱具有最高的CT，随后是条件#3，然后是条件#1和最后是常规纸板箱。

表16比较实验箱样品与Styrofoam和纸板葡萄箱对于二氧化硫吸收率和在模拟的黑寡妇蜘蛛熏蒸(环境中需要二氧化硫)之后最终CT值的初始试验

箱类型	未处理纸板	Styrofoam	条件#1	条件#3
					CT(ppm hours)	1,512	4,994	2,584	2,716

在这些初始试验中，将葡萄从冷室移出后就立即置于箱中并在箱中升温。这可能导致袋内冷凝，而可能降低所有试验的最终CT值。然而，清楚的是箱#3具有纸板箱的最好性能并因此随后的试验集中在箱#3上。应当重申的是箱#3是从表11的挂面层和芯层条件#3进行构造和转换的，其更详细描述在上文的第28-29页。我们想知道葡萄收获后在箱中的时间量是否会影响箱的水分吸收率和随后的二氧化硫吸收率。在下一个试验中，在将葡萄放入纸板箱前我们充分暖化和干燥葡萄。在上述1％二氧化硫熏蒸之前将葡萄在箱中保持不同的箱中2、4、8和12小时。对每一时间点有两个不同的箱。

表17二氧化硫熏蒸前葡萄在箱中的时间对箱重量和二氧化硫吸收率变化的影响

对葡萄延迟小时	箱重量增加(％)	CT(ppm*hours)
			2	0.79	2948
4	1.06	3400
			8	1.40	2950
12	1.56	2698

箱随时间吸收了额外的重量，但更多的重量增加发生在最初几小时并在此后减慢。对在箱中储藏葡萄至多8小时的二氧化硫吸收率没有太多影响，但在12小时时在CT上或许有轻微降低。结果表明采用箱类型#3和装载系数接近30.8％的最终CT会接近3,000 CTs，应该提供高的黑寡妇蜘蛛死亡率。

冷储藏的影响

最终试验涉及在0℃进行二氧化硫熏蒸之前将常规无处理纸板葡萄箱和实验箱#3与葡萄在0℃下储藏两星期。在冷储藏之前和之后对箱称重以确定此时间内增加的水分量。储藏后，将每个类型的两个箱用1％二氧化硫如上所述进行熏蒸并确定CT值。

表18在0℃下冷储藏葡萄两星期之后将常规纸板葡萄箱和实验箱#3用1％二氧化硫在0℃下熏蒸30分钟后的CT值。

箱类型	CT值	％箱增重
			常规纸板葡萄箱	581	10.12
实验箱#3	2,421	7.95

在冷储藏两星期之后对于熏蒸的两类型箱的CT值之间有明显差别，实验箱#3具有四倍高的CT值。常规纸板葡萄箱比实验箱#3吸收了更多的水。然而，虽然对于所述实验箱，增重也是大的，但这好像没有在很大程度上影响在二氧化硫熏蒸过程中达到的CT值。在冷储藏后的熏蒸过程中两箱类型间二氧化硫浓度上的下降模式如下所示。

此图表示在用1％二氧化硫的30分钟熏蒸过程中熏蒸室中二氧化硫的百分比。每次熏蒸中，在以30.8％的装载系数装入熏蒸室前将同类型的两箱、未处理纸板箱或实验箱#3与葡萄放置于冷室中两星期。最终的CTs列举在上表18中。

结论

我们的结果说明在模拟的黑寡妇蜘蛛熏蒸草案过程中实验箱比标准的纸板葡萄箱吸收了较少的二氧化硫。最好的性能为在采用的试验条件下达到高于标准纸板箱80％的CT值的箱#3。熏蒸之后箱#3中CTs为约3,000。因此，本发明涉及的纸基板能使箱具有大于2000、优选大于2500、更优选大于3000的CT。这些基板能够结合到具有的CT为至少2000、2100、2200、2300、2400、250O5 2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900、和4000的箱中，这包括其中任意和所有的范围和子范围。前面实验室试验的结果认为这些CT会提供大于90％的黑寡妇蜘蛛死亡率。在比较中，常规纸板葡萄箱给出的CT为1,500，这会提供约50％黑寡妇蜘蛛死亡率。冷储藏两星期之后，两种箱类型都重了更多(可能是它们吸收了来自空气和水果的水分)，但实验箱显示重量上增加得较小并达到比常规纸板葡萄箱高四倍的CT。箱#3所达到的CT(2421ppm·hours)应提供大约80％的蜘蛛死亡率，而常规纸板箱所达到的CT会提供小于30％的死亡率。

由International Paper研制的实验箱#3已被证明比常规纸板鲜食葡萄箱吸收明显少的二氧化硫并值得进一步考虑作为鲜食葡萄工业的改进包装材料。二氧化硫吸收上的降低将可能有利于腐烂控制和黑寡妇蜘蛛控制。

实施例5：更多试验

为了找到适合的Styrofoam箱替代者用于鲜食葡萄长期储藏，研制了若干不同涂布箱并在我们的实验室中测试了它们在二氧化硫熏蒸过程中的性能。含有本发明基板的本发明箱显示了最好的性能。与无涂布箱相比二氧化硫的吸收明显降低。其性能也优于对手箱。

检测方法

在含空气和二氧化硫混合物(0.7重量％)的气密室中进行检测。将空箱置于检测室中并用气体混合物熏蒸直至室内空气完全被置换。熏蒸后，采用Drager管定期测量SO₂浓度。

结果

下图比较了不同箱的测量结果。为了确认室是密封的，空室用气体混合物熏蒸并在15和30分钟时测量二氧化硫的浓度。SO₂浓度在实验误差内保持不变(见下表中蓝线)。

下表中其余线显示了不同类型的箱对二氧化硫的吸附。具有较好性能的箱将有较平的线，表明二氧化硫浓度上较小的变化。Styrofoam箱如预计的那样显示最小的SO₂吸附。无涂布箱导致二氧化硫浓度明显降低(表中橙色线)，仅5分钟后就下降过半。GP箱(蓝线)的表现类似于无涂布箱。Weyerhaeuser箱(绿线)显示较小的二氧化硫吸附，和与其它两个对手箱相比Maxco箱表现更好。

我们检验了两个IP DuraCool箱(红线)。它们一个被压印，另一个未压印。两红线的交叠表明良好的数据重现性。由本发明基板制成的本发明箱的性能优于所有检测的对手箱，并且当与无涂布箱相比时显示了性能上明显的改进。

本发明性箱也在加利福尼亚戴维斯大学的植物学系实验室中进行检测。检测在装有葡萄的箱上进行，采用与葡萄栽培者所用装载相似的室。引入室中的二氧化硫量等于1重量％。这些检测条件近似模拟储藏前葡萄的熏蒸步骤。由于后勤学，我们未能以相同方式检测对手箱，然而通过将我们实验室中得到的发明箱数据(即Duracool)与来自UC Davis的结果联系起来，我们能够预测对手箱在相同条件下的性能。下图列举了计算的预测结果。箱性能表示为在处理过程中室中剩余的二氧化硫量，以单位CT(ppm x hr)计。关于DuraCool箱的实际检测的CT值接近3000，而Maxco箱(表现最好的对手箱)预测的CT值为2570。基于总的检测结果，具有大约2700或更高CT的箱将提供大于90％的黑寡妇蜘蛛死亡率。

根据以上所讲，无数对本发明的更改和变化是可能的。因此，应当理解在所附权利要求范围内，本发明可以不同于这里具体描述的进行实施。

正如到处采用的，范围用作对于在范围内的每个值描述的简便方法，这包括其中所有的子范围。

对于涉及本发明主旨和其所有实施方案的相关部分，所有参考文献以及它们引用的参考文献在此并入作为参考。

Claims (25)

1.一种纸或纸板基板，其包括纤维素纤维幅和功能层，其中当所述基板结合到箱中时，通过二氧化硫的30分钟处理或者总应用处理，箱获得100CT(以ppm计的二氧化硫浓度x以小时计的时间)。

2.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述功能层包括至少一种成膜化合物和任选的淀粉。

3.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述功能层包括任选的淀粉和至少一种选自乳胶和苯乙烯丙烯酸酯的成膜化合物。

4.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述功能层包括至少一种Tg不大于350℃的成膜化合物。

5.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述功能层在基板中以5-15gsm的涂层重量存在。

6.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述功能层还包括至少一种选自交联剂、粘土、颜料、防结块剂、和消泡剂的成分。

7.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述功能层和纤维素纤维幅有渗透层。

8.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述功能层和纤维素纤维幅有渗透层并且所述渗透层小于基板整个横截面的25％。

9.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述功能层和纤维素纤维幅有渗透层并且所述渗透层大于基板整个横截面的25％。

10.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述功能层和纤维素纤维幅有渗透层并且所述渗透层占基板整个横截面的100％。

11.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述功能层和纤维素纤维幅有渗透层并且所述渗透层大于基板整个横截面的100％，并且所述功能层均匀分散于整个幅。

12.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述基板具有根据ASTM D-3285(TAPPI T-441)通过Cobb施胶度试验测定的小于35g/m²的Cobb值。

13.权利要求1的纸或纸板基板，其中所述基板在二氧化硫不渗透性上的增加比不含纤维素纤维幅和功能层的基板高至少5％。

14.权利要求1的纸或纸板基板，其还包括粘合剂层。

15.权利要求14的纸或纸板基板，其中所述功能层位于所述粘合剂层和幅之间。

16.权利要求14的纸或纸板基板，其中所述功能层位于至少所述幅的表面上和位于所述粘合剂层和幅之间。

17.权利要求16的纸或纸板基板，其中所述功能层和幅还产生渗透层。

18.权利要求14的纸或纸板基板，其中部分所述功能层位于至少所述幅的表面上和位于所述粘合剂层和幅之间。

19.权利要求14的纸或纸板基板，其中部分所述功能层位于至少所述幅的表面上和位于所述粘合剂层和幅之间；并且所述幅表面也与部分粘合剂层相接触。

20.权利要求19的纸或纸板基板，其中部分所述粘合剂层穿透部分幅表面。

21.一种瓦楞纸板，其包含权利要求1的纸或纸板基板。

22.一种包装物、纸盒、或箱，其包含权利要求21的瓦楞纸板。

23.权利要求22的包装物，其具有至少2500的二氧化硫CT。

24.权利要求22的包装物，其具有至少2700的二氧化硫CT。

25.权利要求22的包装物，其具有至少3000的二氧化硫CT。

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