CN102686802A - 用于制造纸或板产品的方法和根据所述方法制造的纸或板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制造包含至少两个片层的纸或纸板的方法，其中将微原纤化纤维素添加至第一片层的表面并将其它片层与第一片层附着，使得微原纤化纤维素位于所述片层之间。本发明还涉及根据所述方法制造的纸或板。

Description

用于制造纸或板产品的方法和根据所述方法制造的纸或板

技术领域

本发明涉及制造包含至少两个片层的纸或板的方法，其中将微原纤化纤维素添加在多个片层之间，以提高所述片层的粘合。本发明还涉及纸或板产品。

背景技术

由纤维素纤维制造的纸箱板经常由三个片层制造，或者在一些情况中由四个片层制造。通常，顶部和背部片层由化学纸浆制造。在纸箱板的一个或多个中间片层中经常使用机械纸浆如碎木、压力碎木、热机械纸浆(TMP)、化学机械纸浆(CTMP)、碱过氧化物机械纸浆(APMP)和机器打破纸浆。在中间片层中使用机械纸浆或低细化化学纸浆以得到最高可能的松厚度。此外，将顶部和背部片层的基础重量最小化，以实现高松厚度和用于降低原料成本。纸箱板可用于制造折叠板。折叠板的基础要求是一定水平的机械强度和刚度。一定光滑度水平的弯曲刚度，尤其是垂直于加工方向的弯曲刚度是重要的。弯曲刚度主要受板厚和其中的原料所给予的弹性模量影响。最佳结构是中间片层具有高松厚度以及顶部和背部片层具有高弹性模量。在给定的刚度可实现的基础重量越低，收率就越好。当满足这一点时，可由相同重量的纸浆制造更多的面积，即，纸或板。

当将板折起时，在板上作用有拉伸、压缩和剪切力。板表面的破裂应避免以及破裂倾向也受板结构影响。为了将破裂倾向最小化，达到顶部片层破坏的伸展应尽可能地大。此外，z向伸展是重要的。如果z伸展强度太低，那么板在印刷操作期间可脱层。另一方面，如果z强度太高，那么可发生破裂，这是由于如果中间片层在折起中不脱层，那么伸展对于顶部片层而言太大。

造板机的形成部分通常由长网造纸机辊提供各个片层的单独形成。中间片层长网造纸机经常配有顶部脱水单元，以改善形成和提高排水能力。

在z向上片材的细粉和填料分布在很大程度上取决于湿纸幅的脱水。例如，它取决于脱水在一个方向上进行(长网造纸机)或者在两个方向上进行(双网或MB型成形装置)。而且，纸幅的侧面部分(其为将水排出的地方)通常含有较少的细粉，即，这种侧面的细粉被洗干净。

如果将数个湿片材湿层叠，那么板的最弱的点通常在不同片层之间，这是由于在此点的低细粉含量和更疏松的结构。这导致以下情况：所述板在不同片层的折起期间脱层，从而导致不完善折起，其在转化操作中可导致破裂。

在现有技术中，存在数种处理这些问题的方式。

一种方式是通过提高顶部和底部片层的克重。以此方式，提高顶部和底部片层强度，这从而将防止破裂倾向。这种方式的缺点是，成本由于提高的化学纸浆用量而提高和弯曲刚度指数降低，即，考虑到弯曲刚度，结构不是最佳的。

另一种方式是通过提高在中间片层中纸浆的细化。提高的细化提高细粉的存在量，其导致位于不同片层之间的细粉量提高。然而，这不幸地降低板的厚度并由此也降低弯曲刚度指数。

又一种方式是通过降低由中间片层顶部脱水单元排出的水量。这导致较少的细粉由中间片层排出。然而，它不幸地降低形成。

解决上面讨论的问题的最常用的方式是在将片层层叠之前在片层之间喷射淀粉。不幸地，淀粉在片层之间形成伸展性很差的粘合，其提高板的破裂倾向。

因此需要改善的方法，用于制造具有降低的破裂倾向的多片层板，同时避免或减少板的片层的脱层。

发明内容

本发明的一个目的是提供制造多片层板的方法，所述多片层板在片层之间具有提高的粘合并由此具有降低的破裂和/或脱层倾向。

该目的以及其它目的和优点通过权利要求1的方法实现。本发明涉及制造包含至少两个片层的纸或板的方法，其中所述方法包括以下步骤：提供第一片层，将微原纤化纤维素添加至所述第一片层的表面，提供第二片层并将所述第二片层与所述第一片层附着，使得添加的微原纤化纤维素位于第一片层和第二片层之间。已经证实，在纸或板产品的片层之间添加微原纤化纤维素提高片层的粘合并减少产品的破裂和/或脱层。

将微原纤化纤维素优选以0.1-5gsm的量(按干重计)添加至所述第一片层的表面。微原纤化纤维素的量取决于片层的性质，例如厚度、纤维含量等。

所述纸或板优选包含至少三个片层。然而，四个、五个、六个或更多个片层也是可能的。

如果纸或板包含至少三个片层，那么优选将微原纤化纤维素添加至所述片层的至少两个表面，使得微原纤化纤维素位于纸或板的各片层之间。

在添加微原纤化纤维素之前，纸或板片层的固体优选为7-13重量%。

微原纤化纤维素优选通过喷射添加。优选的是，通过喷射包含微原纤化纤维素的溶液将微原纤化纤维素添加至所述一个或多个片层。以此方式，容易控制微原纤化纤维素的添加，同时该添加为快速工艺步骤。

可将微原纤化纤维素仅仅添加至片层的部分表面。可将微原纤化纤维素仅仅添加至所述一个或多个片层的需要提高粘合的部分表面。

可将微原纤化纤维素以超过一个步骤添加至所述一个或多个片层的表面，从而在片层之间形成至少两个微原纤化纤维素层。以此方式可提高添加至所述一个或多个片层表面的微原纤化纤维素的量。从而甚至能够进一步提高片层之间的强度。而且，可添加具有不同电荷的微原纤化纤维素，例如可首先添加阴离子MFC，接着添加阳离子MFC。

可向至少一个片层的表面添加至少一种添加剂，优选为填料或强度增强剂，例如粘土、膨润土，硅石和/或交联剂，这些添加剂可单独添加或与微原纤化纤维素一起添加。也可将淀粉单独地或与微原纤化纤维素一起添加至至少一个片层的表面。以此方式，可在片层之间形成甚至更强的粘合。

本发明还涉及根据上述方法制造的纸或板。制造的产品在片层之间将具有降低的脱层倾向和提高的粘合。

具体实施方式

本发明涉及制造包含至少两个片层的纸或板(即，多片层纸或板产品)的方法。在至少两个片层之间添加微原纤化纤维素(MFC)，以减少在纸或板的不同片层之间的脱层。与如现有技术所述在片层之间添加淀粉的产品相比，MFC的添加得到柔韧得多的结构。结果，提高的结构柔性将在折起和/或折叠期间改善纸或板产品的柔性。由于柔性提高，减少产品的破裂和/或脱层。而且，在纸或板产品的片层(层)之间添加微原纤化纤维素(MFC)提高片层之间的粘合，其也促进脱层和/或破裂的减少。

在纸或纸板的两个或数个片层之间添加MFC。优选的是，将MFC添加至至少一个片层的至少一个表面并将另一个片层与包含微原纤化纤维素的片层附着，使得微原纤化纤维素位于所述片层之间。当使用三个片层时，将MFC添加至位于中间的片层的两个表面或添加至两个不同片层的一个表面，使得MFC位于各片层之间。优选的是，将微原纤化纤维素添加在纸或板产品的所有片层之间，由此提高所有片层之间的粘合，以提高强度和减少产品的脱层。

优选将MFC在形成部分中添加至片层，通常在水线(water line)后即将层叠不同片层之前。当层叠时纸幅固体可为约7-13重量%。当层叠两个基于纤维的纸幅时，这种固体被证实是有利的。添加的MFC用作不同片层之间的粘合剂。然而，在湿端添加MFC也可为优选的。

MFC可优选地通过以下方法添加：将包含MFC的溶液喷射至片层表面。也可通过使用细粉流浆箱(headbox)或通过使用将包含小材料(smallmaterials)如MFC的溶液施用至表面的任何其它已知方法，例如通过喷墨或涂覆设备如幕涂来添加微原纤化纤维素。

优选将MFC最佳化，以提高在不同纸或板片层之间的纤维粘合。

本发明的另一个大优点是，在两个片层之间的粘合差的地方，可精确地计量添加MFC。例如在细粉的量低的地方或在纸或板结构中损失细粉的地方。因此，可按需要局部地提高片层之间的粘合。通过测量纸或板的z-强度和/或Scott粘合，可评价在z-向上存在断裂点的地方。以此方式，可定位应添加MFC的地方以提高制造的纸或板产品的强度。因此可降低添加的MFC的量，这也将降低成本，以及也可制造具有改善的强度和降低的脱层和破裂倾向的纸或板产品。

而且，可将具有不同固体的MFC计量添加至湿纸幅上。以此方式可控制添加的MFC的吸收，以避免MFC被纸幅完全吸收。优选的是，MFC留在纸幅表面上，在这里它可用作粘合剂。

可将微原纤化纤维素以超过一个步骤添加至一个或多个片层的表面，从而在纸或板的片层之间形成至少两个微原纤化纤维素层。可用两个，三个，四个或更多个步骤添加微原纤化纤维素，从而在纸或板的至少两个片层之间形成MFC的多个层。以此方式可提高添加至一个或多个片层表面的微原纤化纤维素的量。而且，可在纸或板的一个或多个片层之间添加具有不同电荷的微原纤化纤维素，例如首先添加阴离子MFC，接着添加阳离子MFC。

微原纤化纤维素(MFC)(也称为纳米纤维素)为通常由木质纤维素纤维制造的材料(或者它也可由微生物来源(特别是农业纤维)制造)，其中单独的微原纤维彼此之间部分或完全地分离。MFC通常非常细(-20nm)以及长度经常为100nm-10μm。然而，微原纤维也可较长，例如为10-200μm，但是由于宽的长度分布，可发现甚至2000μm的长度。在MFC的定义中包括已被原纤化和在表面上具有微原纤维的纤维以及被分离和位于浆液水相中的微原纤维。而且，在MFC的定义中也包括晶须(whiskers)。

在纸或板的片层之间的MFC的添加量通常为0.1-5gsm(按干重计)，优选为0.1-2gsm(按干重计)。

也可将添加剂添加至片层表面。可将添加剂单独添加至片层表面，或者与MFC一起作为混合物添加。添加剂优选为填料。可使用任何常规使用的填料。以此方式，可降低纸或板片层中的填料量，而不会损害纸或板的不透明性或印刷性质。

所述添加剂也可为强度增强剂，将其以小量添加至片层表面，优选添加量为1-10重量%。可将膨润土、粘土、硅石和/或交联剂的小粒子用作强度增强剂，并单独地或与微原纤化纤维素一起添加至片层表面。以此方式，将提高片层之间的粘合。此外，添加剂可在纸或板的片层之间形成阻挡层。

本发明方法将替代先前使用的喷射的淀粉的全部或部分。然而，可将淀粉单独地或作为与MFC的混合物添加至所述一个或多个片层的表面，使得它位于片层之间。然后可降低MFC的量。然而，将淀粉保持低量，这是因为高淀粉量将降低片层之间的粘合的弹性。

本发明可降低在中间片层中存在的纸浆的细化。因此可提高中间片层松厚度，这得到较高的纸或板弯曲刚度指数。由于片层之间的粘合更柔韧，本发明也可降低顶部和/或底部片层的克重，因此，顶部和底部片层将具有降低的破裂倾向。可将顶部和底部片层的克重降低几个百分点。因此也可基于弯曲刚度指数将板结构最佳化。从而，通过降低的制造的纸或板产品的克重和通过降低的使用的化学纸浆的量，实现主要的成本节省。

另一个优点是，通过向中间片层的顶部方向携带更多的水，可改善在顶部成形单元中的脱水。以此方式，将改善纸或板的形成，以及如果脱水限制生产速率，可提高造纸机或造板机的速度。

考虑到上面详述的本发明的描述，其它修饰和改变对于本领域技术人员而言将变得显而易见。然而，显然，这种其它的修饰和改变可在不脱离本发明的主旨和范围的情况下实现。

Claims (11)

1.制造包含至少两个片层的纸或板的方法，其中所述方法包括以下步骤：

-提供第一片层，

-将微原纤化纤维素添加至所述第一片层的表面，

-提供第二片层，和

-将所述第二片层与所述第一片层附着，使得所述添加的微原纤化纤维素位于所述第一片层和第二片层之间。

2.权利要求1的方法，其中将所述微原纤化纤维素以0.1-5gsm的量(按干重计)添加至所述第一片层的表面。

3.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述纸或板包含至少三个片层。

4.权利要求3的方法，其中将所述微原纤化纤维素添加至所述一个或多个片层的至少两个表面，使得所述微原纤化纤维素位于所述纸或板的多个片层之间。

5.前述权利要求中的任一项的方法，其中在添加所述微原纤化纤维素之前，所述纸或板片层的固体为7-13重量%。

6.前述权利要求中的任一项的方法，其中将所述微原纤化纤维素通过喷射添加。

7.前述权利要求中的任一项的方法，其中将所述微原纤化纤维素添加至所述一个或多个片层的部分表面。

8.前述权利要求中的任一项的方法，其中将所述微原纤化纤维素以超过一个步骤添加至所述一个或多个片层的表面，由此在所述片层之间形成至少两个微原纤化纤维素的层。

9.前述权利要求中的任一项的方法，其中将至少一种添加剂单独地或与所述微原纤化纤维素一起添加至片层的至少一个表面。

10.前述权利要求中的任一项的方法，其中也将淀粉单独地或与所述微原纤化纤维素一起添加至片层的至少一个表面。

11.根据权利要求1-10的方法制造的纸或板。