CN102892951A - 用于层合板的面纸/芯纸/纸张 - Google Patents

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Abstract

涂敷有三个层的纸张所形成的层合板。纸张可以选自面纸、芯纸或其它纸张。第一层包括含丙烯酸的聚合物、粘土、合成聚乙烯、消泡剂、交联剂、水、和任选存在的颜料。第二层包括聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、合成聚乙烯、粘土、消泡剂、和水。第三层包括胶态二氧化硅、脲、水、和消泡剂。还公开了与发泡聚苯乙烯块粘结的上述纸张的复合材料。

Description

用于层合板的面纸/芯纸/纸张
技术领域
以下涉及层合板的涂层，更具体地涉及用于层合构造板的涂层。
背景技术
如通过引用结合在此的授予Propst，Jr.等U.S.7,429,309 B2中所描述的，现代“造纸”技术领域的发展产生了广泛接受的福德林尼尔(Fourdrinier)方法(一般性地可参见通过引用结合在此的Kirk-Othmer Encyclopedia ofChemical Technology，第3版，卷9，846-7页，John Wiley & Sons，NewYork 1980，)，其中“配料(furnish)”(“配料”主要为水，例如99.5重量%的水和0.5%的“原料(stock)”，即木纤维的原浆、再生浆或原浆和再生浆的混合浆，填料、施胶剂和/或染料)从机头箱在“网线(wire)”(快速移动的多孔传送带或筛网)上沉积形成纸张，所述网线用作工作台。随着配料的移动，重力和网线下的吸水箱将水吸出。材料的体积和密度以及其流动到网线上的速度决定了纸张的最后重量。典型地，在纸张离开造纸机的该“湿端”后，其仍含有大量的水。因此，纸张进入压榨部，压榨部通常包括一系列重的旋转筒，所述旋转筒将水从纸张压出，进一步将其压实，并减少其水含量，典型地至70重量%。然后，纸张进入干燥部。典型地，干燥部是造纸机的最长部分。例如，热空气或蒸汽加热的圆筒可以与纸张的两面接触，将水蒸发至相对较低的水平，例如不大于纸张的10%，典型地为2-8%，优选为5重量%。在干燥部之后，任选使纸张通过施胶液，以使其不那么多孔，并促进印刷油墨留在表面上而不穿透纸张。纸张可以经过能将施胶和涂层中的任何液体蒸发掉的另外的干燥装置。砑光机或抛光钢辊可使纸张甚至更平滑并且更紧密。虽然大部分砑光机可增加光泽，但是也有一些砑光机可用来产生无光泽或糙面的饰面。纸张可以绕到“母”卷轴上，并从造纸机取出。母卷轴上的纸张可以例如在切刀/分卷机上进一步加工成较小尺寸的卷或输送给切纸机(sheeter)，例如对开或切裁尺寸的切纸机，用于印刷最终用途或甚至办公应用。然后可以对纸张进行涂敷。
商业的屋面底层(sub-roofing)可以包括层合到发泡聚苯乙烯(EPS)层的面纸(liner)/芯纸(medium)/纸张。面纸/芯纸/纸张可以包含玻璃纤维，典型地，其量为面纸/芯纸/纸张总重量的10~25重量%。有些情况下，玻璃纤维可以提供阻燃性能。耐火值大约可以是A类表面火焰传播性。最终的层合屋面底层板的厚度范围可以是1~4英寸。典型板的尺寸为4英尺×8英尺，其对应于建筑业所使用的标准尺寸。也可以得到用于屋面轧边(edgefinishing)或用户尺寸屋面的其他尺寸。如果EPS没有层合，电锤、气锤或手锤会更容易损坏EPS。有了层合，当屋面钉或铆钉敲进表面时，就不会招致EPS表面损坏。
面纸/芯纸/纸张的颜色典型地为中灰。面纸/芯纸/纸张的构造可以是当暴露于组件时抗翘曲的。当前的层压衬板/介质/纸EPS产品的标准测试方法包括将厚度可变的4'×8'标准样堆叠(on block)放置并用水淹没，使其在烈日或冷风天气下干燥，并且没有翘曲。
向这类面纸/芯纸/纸张加入玻璃纤维是不利的，因为要求用特殊的研磨机使玻璃纤维和纸纤维结合，产生用于EPS屋面底层市场的当前的层合产品。有利为使任何和所有造纸厂都能供应非玻璃纤维共混物，作为屋面底层市场的货源。有利为开发模仿目前层合到EPS而用作商业屋面底层的现有面纸/芯纸/纸张的功能和特性的面纸/芯纸/纸张。面纸/芯纸/纸张应能在恶劣天气条件下抵抗EPS翘曲；保持现有产品的灰色(如通过训练有素的人眼或各类计算机化配色系统所测得的)；在处理和包装过程中不会滑动；最终产品堆放时不会引起结块或粘连；实现合适的滑动角；一致地保持合适的耐天气条件试验性能；并且具有合适的耐燃性和火焰传播性。
附图说明
为了进一步解释说明本发明的各个方面、实施例、和发明实施方案，以下提供了附图。
图1描绘了根据一个实施方案的面纸/芯纸/纸张的实施方案示意图。
图2描绘了根据一个实施方案的面纸/芯纸/纸张层合到发泡聚苯乙烯层的示意图。
应当理解，各个实施方案不限于附图所示的布置和方法。
具体实施方式
本说明书中所有的数值均假定为被术语“约”所修改，无论是否明确指示。术语“约”通常是指本领域技术人员会认为等同于所述值的数值范围(即具有相同作用或结果)。在许多实例中，术语“约”可以包括可取整到最接近的有效数字的数。数值范围包括该范围内的所有值。例如，1~10的范围支持、公开、并且包括5~9的范围。类似地，至少为10的范围支持、公开、并且包括至少为15的范围。应当理解，贯穿本说明书和权利要求的始终，“涂敷”-是指“涂覆”或“浸渍”，除非另有指定。
以下公开内容描述了涂敷发泡聚苯乙烯(EPS)的面纸/芯纸/纸张的各个实施例和实施方案。许多其它实施例和其它特性可从以下说明书而变得明显。
一个实施方案包括加入至少一种烃类二聚体，例如烷基乙烯酮二聚物(AKD)、和/或烷基琥珀酸酐(ASA)，作为本说明书中所使用，“ASA”也可以包括烯基琥珀酸酐。“AKD”也可以包括烯基乙烯酮二聚物。例如在施胶机或压延机叠层(stack)中，并且最常见是在湿端中。加入至少一种烃类二聚体或类似的湿端添加剂可以产生零边吸水(wicking)特性，并且可以完全满足使纸张(芯纸)成功起作用、并提供耐候性和抗卷曲性的要求。
另一个实施方案涉及涂敷面纸/芯纸/纸张。面纸/芯纸/纸张可以但不一定必须包括如前面所讨论的烃类二聚体。一个或多个涂层，例如三个涂层可以涂敷到面纸/芯纸/纸张。涂层可以以任何次顺涂敷，例如，第一涂层可以涂敷到面纸/芯纸/纸张上，第二涂层可以涂敷到第一涂层上，第三涂层可以涂敷到第二涂层。
第一涂层可以包括：21~39重量%的含丙烯酸聚合物，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(以下简称为“PΜΜA”)，例如30重量%的PΜΜA；28~52重量%的水基聚合物，例如40重量%的水基聚合物；11.9~22.1重量%的粘土粉末，例如17重量%的粘土粉末；1.4~2.6重量%的合成物PE，例如2重量%的合成聚乙烯(以下简称为“PE”)；0.35~0.65重量%的消泡剂，例如0.5重量%的消泡剂；2.1~3.9重量%的交联剂，例如3重量%的交联剂；5.25~9.75重量%的水，例如7.5重量%的水；以及任选存在的1.47~2.73重量%的颜料，例如2.1重量%的颜料。可以选择比例，产生30分钟的目标Cobb。通过Cobb试验(参见TAPPI T 441，其通过引用结合在此)可以测得30分钟内的表面吸水率，单位为g/m2。
水基聚合物可以是苯乙烯丁二烯橡胶胶乳(以下称为“SBR”胶乳)，聚对苯二甲酸乙二酯(以下称为“PET”)水基聚合物，例如可以从EVCOChemical得到的，以及聚偏氯乙烯(以下称为“PVDC”)，例如可以从DOWChemical得到的。
交联剂可以是有机或无机物。所述交联剂选自以下组中：氧化铵、氧化钙、氧化镁、硬脂酸镁、异硬脂酸盐、硬脂酸钙、氧化亚锡、氧化钨、脱水钨酸钠钨酸钠、辛酸锌、硬脂酸铝、氧化铝、脂肪酸的锌盐、氧化锌、氧化锆、异硬脂酸锌、脂肪酸的钙盐、脂肪酸的镁盐、和脂肪酸的铝盐；以及木纤维；其中含丙烯酸材料为聚(甲基丙烯酸甲酯)。不想受制于任何特定的理论，存在氧化锌被认为可赋予面纸/芯纸/纸张所希望的阻燃性能。存在氧化锌可以改善层合物的防火等级。
可以加入任选的颜料，使面纸/纸张/芯纸与行业中使用的现有纸张/玻璃纤维混合物的灰色匹配，以促进用户认可产品。颜料可以包括：0.01148~0.02132重量%的TiO2粉末，例如0.0164重量%的TiO2粉末；0.00266~0.00494重量%的悬浮在水分散体中的黑色颜料，例如0.0038重量%的悬浮在水分散体中的黑色颜料；及0.00028~0.00052重量%的有机黄色颜料，例如0.0004重量%的有机黄色颜料。黑色颜料可以是炭黑。
第二涂层可以包括：53.2~98.8重量%的PMMA，例如76重量%的PMMA；0.35~0.65重量%的合成PE；例如0.5重量%的合成PE；12.6~23.4重量%的粘土粉末，例如18重量%的粘土粉末；0.35~0.65重量%的消泡剂，例如0.5重量%的消泡剂；以及3.5~6.5重量%的水，例如5重量%的水。可以选择比例，产生30分钟的目标Cobb。通过Cobb试验(参见TAPPIT 441，通过引用结合在此)可以测得30分钟的单位为g/m2的表面吸水率。
第三涂层可以是不滑、非粘性的胶态二氧化硅层。第三涂层可以包括：28~52重量%的胶态二氧化硅，例如40重量%的胶态二氧化硅；11.9~22.1重量%的脲，例如17重量%的脲；30.1~55.9重量%的水，例如43重量%的水；以及0.35~0.65重量%的消泡剂，例如0.5重量%的消泡剂。胶态二氧化硅可以从任何来源，例如从DuPont或EKA Chemical得到。当来源为EKA Chemical时，具体的胶态二氧化硅配方可以是以Bindzil DP 3900 EC出售的配方。胶态二氧化硅还可以是Ludux CL-X，如可以从W.R.GraceCo.得到的。脲可以是颗粒状或以球丸形式的。
一些实施方案包括透明的聚乙烯拉伸缠绕膜。拉伸缠绕膜可以直接应用于面纸/芯纸/纸张，或者可以应用于最外面的涂层，例如第三涂层。包括透明的聚乙烯拉伸缠绕膜可以防止任何的滑动处理问题，并且可以避免结块，所述问题有可能发生在将4英尺×8英尺×1英寸厚的热板堆叠到4英寸厚的含透明聚乙烯拉伸缠绕膜的面纸/芯纸/纸张的层合EPS板的最终包装阶段阶段。
聚乙烯仅仅是用于板的贮存和从点A到点B运输的拉伸缠绕膜。不含第三涂层使用聚乙烯拉伸缠绕膜时，取出聚乙烯缠绕膜时已经观察到一定的“粘性”，EPS板已轻微粘在一起。通过将胶态二氧化硅薄层涂敷到所使用涂层的上表面，可以解决该问题。胶态二氧化硅可以去除粘性，并且有助于保证滑动角(在下文中称为“AOS”)不会太低，滑动角太低时将不能满足处理涂敷面纸/芯纸/纸张层压板的建筑人员的要求，会引起板滑动。
参考图1，其显示了根据一个实施方案的面纸/芯纸/纸张的实施方案示意图。面纸/芯纸/纸张(1)涂布第一涂层(2)。第一涂层(2)涂布第二涂层(3)。第二涂层(3)涂布第三涂层(4)。第三涂层涂布拉伸缠绕膜层(5)。
希望涂布量能够最小化，同时能保持耐候条件试验的耐受性。涂布量最小化可以改善产品的价格点。总表面涂布量可以是0%(其功能可通过湿端AKD或ASA得到)至10.0湿磅/1000平方英尺的最大表面涂布量，其中每个配方的平均固含量为40%~45%。
面纸/芯纸/纸张可以层合到发泡聚苯乙烯(EPS)块(block)上。EPS发泡的热以及具有控制EPS厚度的形状还可以使EPS与纸张结合。在标准的生产方法中没有将涂敷/处理过的面纸/纸张/芯纸粘结到EPS的问题。
图2描绘了根据一个实施方案的层合到发泡聚苯乙烯层(7)的面纸/芯纸/纸张(6)的示意图。
实施例
组分
配方A是指一种组合物，所述组合物包括30重量%的PMMA；40重量%的SBR胶乳；17重量%的粘土粉末；2重量%的合成PE；0.5重量%的消泡剂；3重量%的氧化锌；7.5重量%的H2O。
配方B是指一种组合物，所述组合物包括30重量%的PMMA；20重量%的SBR胶乳；20重量%的合成PE；15重量%的粘土粉末；0.5重量%的消泡剂；14.5重量%的H2O。
灰色色调配方是指一种组合物，所述组合物包括0.0164重量%的TiO2粉末；0.0038重量%的悬浮在水分散体中的黑色颜料；0.0004重量%的有机黄色颜料。
基底是指来自Greif Mill，Massillon，OH.的4Q#/MSF芯纸。基底可以用面纸或纸级原料(即多壁和单壁包装袋)代替。
Spectra-GuardTM Soft为C10-C18的醇乙氧基化合物。
Spectra-GuardTM NS-2为涂布层，该涂层可包括：28~52重量%的胶态二氧化硅，例如40重量%的胶态二氧化硅；11.9~22.1重量%的脲，例如17重量%的脲；30.1~55.9重量%的水，例如43重量%的水；以及0.35~0.65重量%的消泡剂，例如0.5重量%的消泡剂。
涂敷方法
Spectra-ShieldTM 48是指一种方法，通过该方法，配方A的第一涂层在棒式涂布机上用#4棒涂敷到基底上，然后配方A的第二涂层在棒式涂布机上用#8棒涂敷。第一涂层的#4棒和涂敷第二涂层的#8棒产生了10湿磅/MSF的涂布量。
Spectra-ShieldTM 88是指一种方法，通过该方法，配方A的第一涂层在棒式涂布机上用#8棒涂敷到基底上，然后配方A的第二涂层在棒式涂布机上用#8棒涂敷。该方法产生了更重的涂敷，具体地11湿磅/MSF的涂布量。
Spectra-ReleaseTM 410是指一种方法，通过该方法，配方A的涂层在棒式涂布机上用#4棒涂敷到基底上，然后配方B的涂层在棒式涂布机上用#10棒涂敷。该方法产生了12湿磅/MSF的涂布量，因为#10棒比任何前面的棒更粗糙。
Spectra-ReleaseTM 810是指一种方法，通过该方法，配方A的涂层在棒式涂布机上用#8棒涂敷到基底上，然后配方B的涂层在棒式涂布机上用#10棒涂敷。#8棒和#10棒的组合能涂敷更多的与Spectra-ReleaseTM 410涂敷中所使用的相同涂料，得到13湿磅/MSF的涂布量。
Spectra-ShieldTM 48w/Spectra-GuardTM NS-2(不滑及不结块的涂层)是指一种方法，通过该方法，配方A的第一涂层在棒式涂布机上用#4棒涂敷到基底上，然后配方A的第二涂层在棒式涂布机上用#8棒涂敷，最后Spectra-GuardTMNS-2的涂层用带有网纹辊的Gravure Press(凹版印刷机)以21BCM的泡孔体积涂敷，21 BCM等于1湿磅/MSF的涂敷。该方法产生了11湿磅/MSF的总涂布量，包括1湿磅/MSF的Spectra-GuardTMNS-2。
Sustaina-GuardTM 824w/Spectra-GuardTM NS-2是指一种方法，通过该方法，配方A的第一涂层在棒式涂布机上用#8棒涂敷至基底，然后配方A的第二涂层使用带有网纹辊的Graure Press以21 BCM的泡孔体积涂敷1湿磅/MSF，然后Spectra-GuardTMNS-2的涂层使用带有网纹辊的Graure Press以21 BCM的泡孔体积涂敷1湿磅/MSF。该方法产生了10湿磅/MSF的总涂布量，包括1湿磅/MSF是SG-NS-2。
Sustaina-GuardTM 424w/Spectra-GuardTM NS-2是指一种方法，通过该方法，配方A的第一涂层在棒式涂布机上用#4棒涂敷到基底上，然后配方A的第二涂层使用Graure压机anilox辊以21 BCM的泡孔体积涂敷1湿磅/MSF，然后Spectra-GuardTMNS-2的涂层使用Graure压机的anilox辊以21BCM的泡孔体积涂敷1湿磅/MSF。该方法产生了7湿磅/MSF的总涂布量。
实施例1-7
气候测试中操作的所有涂层及结块和滑动问题全使用Spectra-GuardTMNS-2解决，作为所有3个新条件下的顶涂层。
实施例1：根据Spectra-ShieldTM48涂敷基底，其中向涂料配方加入灰色色调配方。
实施例1A：根据Spectra-ShieldTM48涂敷基底，没有灰色色调配方。
实施例2：为了评价为最终用户减轻卷曲问题的可能性，将包括Spectra-GuardTM Soft的第一涂层(预涂敷层)涂敷到基底上。随后，根据Spectra-ShieldTM48涂敷基底，其中向涂料配方加入灰色色调配方。
实施例2A：将包括Spectra-GuardTM Soft的第一涂层涂敷到基底。随后，根据Spectra-ShieldTM48涂敷基底，没有灰色色调配方。
实施例3：根据Spectra-ShieldTM 88涂敷基底，其中向涂料配方加入灰色色调配方。
实施例3A：根据Spectra-ShieldTM 88涂敷基底，没有灰色色调配方。
实施例4：将包括Spectra-GuardTM Soft的第一涂层(预涂敷层)涂敷到基底。随后，根据Spectra-ShieldTM 88涂敷基底，其中向涂料配方加入灰色色调配方。
实施例4A：将包括Spectra-GuardTM Soft的第一涂层涂敷到基底。随后，根据Spectra-ShieldTM 88涂敷基底，没有灰色色调配方。
实施例5：根据Spectra-ReleaseTM 410涂敷基底，其中向涂料配方加入灰色色调配方。
实施例5A：根据Spectra-ReleaseTM 410涂敷基底，没有灰色色调配方。
实施例6：将包括Spectra-GuardTM Soft的第一涂层(预涂敷层)涂敷到基底。随后，根据Spectra-ShieldTM 410涂敷基底，其中向涂料配方加入灰色色调配方。
实施例6A：将包括Spectra-GuardTM Soft的第一涂层涂敷到基底。随后，根据Spectra-ShieldTM 410涂敷基底，没有灰色色调配方。
实施例7：用作气候测试的对比，测试现有的灰纸(gray paper)的纤维/玻璃纤维混合物。
结果归纳在表1中。
Figure BDA00002396487000081
Figure BDA00002396487000091
将实施例1~7的每个都层合到发泡聚苯乙烯块上。用灌溉橡皮管浇湿板，并使其在极冷和极热下干燥。层合方法和随后的气候研究是成功的。这至少表明，不要求使用Spectra-GuardTM Soft来防止在湿到干燥的气候下纤维卷曲。
Spectra-ShieldTM 48在所有测试条件下表现出最低的涂布量。Spectra-ShieldTM 48的涂布量为10湿磅/1000平方英尺。Spectra-ShieldTM 88为11湿磅/1000平方英尺。Spectra-ReleaseTM 410为12湿磅/1000平方英尺。Spectra-ReleaseTM 810为13湿磅/1000平方英尺。
实施例8-10
进行另外的试验，以决定什么样的涂布量能保护EPS避免发生与气候相关的卷曲，并使所述方法的成本最小化。
实施例8：将包括含灰色色调配方的Spectra-ShieldTM 48的第一涂层涂敷到基底上，再次试验并且用作对比。换言之，再次试验实施例1，并且用作对比。
实施例9：将包括含灰色色调配方的Spectra-ShieldTM 824的第一涂层涂敷到基底上。
实施例10：将包括含灰色色调配方的Spectra-ShieldTM 424的第一涂层涂敷到基底上。
结果归纳在表2中。
Figure BDA00002396487000101
上述公开内容在权利要求范围内提供了涉及各种实施方案的实施例和方面，所述权利要求附在本说明之后或根据适用法律以后增添。然而，这些实施例不是对可以如何实施任何公开方面的限制，因为本领域技术人员可以以多种方法根据具体情况应用这些公开内容。尽管已经参考其一些优选方案相当详细地描述了本发明，但也可以有其它方案。因此，附后权利要求的精神和范围不应限于本说明书中所包括的优选方案的说明。本说明书中公开的全部特征可以被能服务于相同、等同或类似目的的替代特征所代替，除非另外明确说明。因此，除非另外明确说明，公开的每个特征只是等同或类似特征的通用系列的一个实例。

Claims (2)

1.一种面纸/芯纸/纸张，其涂敷有第一层、第二层、和第三层，
其中第一层包括21~39重量%的含丙烯酸聚合物；28~52重量%的水基聚合物；11.9~22.1重量%的粘土粉末；1.4~2.6重量%的合成聚乙烯；0.35~0.65重量%的消泡剂；2.1~3.9重量%的交联剂；5.25~9.75重量%的水；以及任选存在的1.47~2.73重量%的颜料，
其中第二层包括53.2~98.8重量%的PMMA；0.35~0.65重量%的合成PE；12.6~23.4重量%的粘土粉末；0.35~0.65重量%的消泡剂；以及3.5~6.5重量%的水，并且
其中第三层包括28~52重量%的胶态二氧化硅；11.9~22.1重量%的脲；30.1~55.9重量%的水；以及0.35~0.65重量%的消泡剂。
2.包括根据权利要求1的面纸/芯纸/纸张的层合产品，所述产品与发泡聚苯乙烯块粘结。
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