CN104313949A - 高质量纸板以及由其制得的产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包含至少两层的高质量纸板，具有良好表面性能和强度的第一层，以及给纸板提供松厚性的第二层；其中，所述第二层包含阔叶木CTMP。所述纸板的内部强度和抗弯强度可与基于针叶木CTMP的传统高质量纸板相当。另外，本发明还涉及由所述纸板制备的产品。

Description

高质量纸板以及由其制得的产品
本申请是中国发明专利申请(申请日：2006年2月9日；申请号：200680004567.X；发明名称：高质量纸板以及由其制得的产品)的分案申请。
本发明涉及高质量纸板以及由其制得的产品。
发明背景
就纸板的应用而言有多种用途。所有这些用途对纸板均有其特定的需求，因此，根据预定的最终用途，纸板的性能必须不同。
将在高速运行的自动机器上进行转换(例如涂覆、印刷、切割、皱摺和折叠)的纸板必须具有所需求的强度，以便耐得住在转换期间产生的张力和应力。另外，在转换期间，如平整性和尺寸稳定性这样的性能也是十分重要的。这些性能通常通过增强抗弯强度(bending resistance)而得以改进。
用于图形用途的纸板(明信片，小册子，书皮等等)应当具有高的宣传(promotion)能力。这种纸板的用途通常是传递信息。由于纸板本身是信息的一部分，因此，纸板的表观是非常重要的。因此，纸板必须有良好的可视外观，如高亮度，高平滑度和高清洁度。
纸板典型的包装用途是固体食品(米、谷物等等)，液体(牛奶，果汁，热液体等等)，工具(配件等等)，香烟，药物，肥皂等等。包装应当主要保护内容物免遭周围环境损坏，即存在着高度保护的需要。包装必须保护内容物在加工、运输和保存期间免受各种冲击，免遭堆叠的压力和极端温度及水分。因此，用于包装用途的纸板必须满足通常的强度要求,例如，高的抗弯强度，层间结合力以及高的撕裂强度和抗张强度。另外，对高级消费品包装打印质量的需要应当与高档杂志的打印质量一样高。
此外，纸板的重量也应当尽可能低，因为必须考虑运输成本。
某些物品如香烟，巧克力，饮用水等等对污染和气味的改变特别敏感。因此，用于这些物品的包装必须保证包装产品的味道。因此，所用的纸板必须具有高的化学纯度以及在污染和气味试验中的高质量。对于某些产品，例如牛奶，光线也能够使其品质劣化，因此，纸板必须能够提供遮光能力。
表1示出了许多包装用途重要性能的例子。
表1：对于某些特定包装用途重要性能的例子。
可获得的质量最好的纸板完全由化学浆例如SBS(固体漂白的硫酸盐浆)制造。这样的纸板具有很好的外观，然而还需要有高的克重(grammage)以便给出所需的抗弯强度。这种固体纸板通常用于例如香烟或者酒瓶的包装。然而，由这种纸板制造的包装由于较高的材料成本，因此成本-效率较低。由于并不是所有用途均需要这种特殊的质量，因此，业已开发出了具有不同质量的其它种类的纸板。
纸板通常包括1-5层。由三层或更多层组成的纸板包括：顶层和底层(back ply)，以及一层或更多层中间层。高质量纸板的一个重要的性能是抗弯强度，它是在转换(例如包装的印刷，皱摺，切割和成型)期间达到良好的运行性能所必需的。高抗弯强度有利于在包装机上良好的运行性能。另外，对于包装外部的保护性能而言，也需要抗弯强度。在包装中，高的抗弯强度将有助于刚性和强度。
通过增加克重最容易改进抗弯强度，这是因为较高的克重通常意味着较高的抗弯强度。然而，由于成本将增加(每件包装的成本)，因此增加克重是所不希望的。因此，存在着保持抗弯强度的同时减小克重这样的动机。
通常，化学浆用于纸板的顶层和底层，特别是具有良好强度性能的针叶木浆。另外，化学浆还使顶层和底层具有良好的印刷性能。阔叶木浆也可以添加至外层中，以便改善表面性能。化学浆通常具有高的纯度，这在许多应用中是十分重要的。纸板的中间层可以包含机械浆和/或化学浆。机械浆，如CTMP，是所希望的原料，其中的一个原因是它与化学浆相比能够以更低成本生产。另外，机械浆具有更高的产率，因此其原料的利用率更高。在高质量纸板中，针叶木CTMP是最通常的用于中间层的机械浆，因为除高松厚性以外，针叶木CTMP还具有能够提供良好内部结合的长纤维。由于化学浆的高强度性能，因此，作为增强材料其通常还与机械浆一起用于中间层。因此，基于该概念生产的纸板在保持强度的同时还具有高的松厚性。在WO9902777A中描述了这种类型的纸板的实例。
由于针叶木CTMP结合高松厚性的能力和高内部结合性能，因此，它是生产高质量纸板的主要原料。令人遗憾的是，高质量针叶木仅仅能够在世界有限的地方获得，并且能够生产纸板的针叶木CTMP供应量与全世界所需的高质量纸板相比明显不足。由于运输成本所致，在许多国家，使用针叶木CTMP成本效率也是很低的。这当然是生产高质量纸板产品的主要障碍。
因此，需要可以用于生产高质量纸板的、针叶木CTMP的替代品。因此，本发明的目的在于提供一种高质量纸板的制备方法，其中，不需要针叶木CTMP，并且所生产出的纸板具有可与传统高质量纸板相当的质量。该目的通过如权利要求1中所限定的高质量纸板来实现。
发明内容
本发明的目的在于解决找到用于生产高弯曲挺度的高质量纸板的、针叶木CTMP替代品的问题。该目的通过如权利要求1中所限定的本发明的高质量纸板来实现。高质量纸板至少包括两层：具有良好表面性能和强度的第一层，以及给纸板提供松厚性的第二层；其中第二层包含阔叶木CTMP。所述纸板的内部强度和抗弯强度可与基于针叶木CTMP的传统高质量纸板相当。
所述纸板的第二层优选包含：7-100重量％的阔叶木CTMP和0-93重量％的化学浆和/或针叶木CTMP，所有百分比均以所述第二层的纤维总重量计，由此，内部结合能量至少为80焦耳/平方米，抗弯强度指数至少5Nm6/kg3且z-强度至少为200千帕，因此，满足了制备许多不同用途的高质量纸板的需求。
更为优选的是，第二层包含50-90重量％的阔叶木CTMP和10-50重量％的化学浆和/或针叶木CTMP，或者，最优选的是，60-80重量％的阔叶木CTMP和20-40重量％的化学浆和/或针叶木CTMP，所有百分比均以所述第二层的纤维总重量计，由此获得了更为经济的高质量纸板。
所述纸板还可以包含排列在纸板中的第三层，以致使第二层位于所述的第一层和第三层之间，从而获得了纸板的高弯曲挺度。所述纸板还可以包含位于所述第一层和第三层之间、除第二层以外的层。这些中间层可以包含与第二层相同或不同的纤维组分。例如，所述纸板可以包含总计四层或五层。
有利的是，第二层的阔叶木CTMP包含桉树CTMP，这是因为桉树易于在全球范围内提供，特别是新兴市场如亚洲和南美洲，且使用费用低廉。
在本发明的一实施方案中，纸板的内部结合能量为120-350焦耳/平方米，抗弯强度指数为8-20Nm6/kg3，当从纸板制造起一周后进行测量时己醛值低于600ppb，并且EWT(乳酸)值低于2千克/平方米和/或EWT(过氧化氢)值低于2千克/平方米。该实施方案的纸板适于用作液体包装纸板，这是因为它满足该用途纸板的要求。
在本发明的另一实施方案中，以所述第二层纤维总重量计，所述第二层包含7-80重量％，优选20-60重量％的阔叶木CTMP。该实施方案的纸板的抗弯强度指数至少为5Nm6/kg3，内部结合能量值至少为160焦耳/平方米，当从纸板制造起一周后进行测量时己醛值低于600ppb，优选低于400ppb，并且EWT(奶油咖啡)值低于1.8千克/平方米。该实施方案的纸板适用于制备保存液体的杯子，这是因为它满足该用途纸板的要求。
在本发明的另一实施方案中，纸板的抗弯强度指数至少为5Nm6/kg3，内部结合能量值至少为130焦耳/平方米，CD断裂伸长率至少为2.5％，并且当从纸板制造起一周后进行测量时己醛值低于600ppb，优选低于400ppb。该实施方案的纸板适于用作饮食服务的纸板，这是因为它满足该用途纸板的要求。
在本发明的另一实施方案中，所述纸板的第二层包含阔叶木CTMP，并且该纸板的内部结合能量值至少为80焦耳/平方米，且未涂布纸板的亮度(ISO-UV；利用420nm滤波器进行测量)至少为82％。该实施方案的纸板适于用作图形纸板，这是因为它满足该用途纸板的要求。
在本发明的另一实施方案中，所述纸板的第二层包含阔叶木CTMP，并且该纸板的内部结合能量值至少为80焦耳/平方米，当从纸板制造起一周后进行测量时己醛值低于300ppb，优选低于200ppb，且未涂布纸板的亮度(ISO-UV；利用420nm滤波器进行测量)至少为82％。该实施方案的纸板适用于香烟纸板，这是因为它满足该用途纸板的要求。
本发明还涉及一种由本发明的纸板生产的、用于保存液体的包装。
本发明还涉及一种由本发明的纸板生产的、用于保存食品的包装。在所述包装的一实施方案中，优选保存冷冻食品。
本发明还涉及一种由本发明的纸板生产的、用于保存香烟的包装。
本发明还涉及一种由本发明的纸板生产的、用于保存药物的包装。
本发明还涉及一种由本发明的纸板生产的、用于保存化妆品的包装。
发明详述
本发明具体涉及以下方面：
项1.一种至少包括两层的高质量纸板：具有良好表面性能和强度的第一层，以及给纸板提供松厚性的第二层；其特征在于：第二层包含7-100重量％的阔叶木CTMP和0-93重量％的化学浆和/或针叶木CTMP，所有百分比均以所述第二层的纤维总重量计，由此，获得的内部结合能量至少为80焦耳/平方米，抗弯强度指数至少5Nm6/kg3且z-强度至少为200千帕。
项2.项1的纸板，其中，第二层包含50-90重量％的阔叶木CTMP和10-50重量％的化学浆和/或针叶木CTMP，或者，优选60-80重量％的阔叶木CTMP和20-40重量％的化学浆和/或针叶木CTMP；所有百分比均以所述第二层纤维总重量计。
项3.项1-2任一项的纸板，其中，所述纸板包含：排列在产品中的第三层，以致使第二层位于所述的第一层和第三层之间。
项4.项1-3任一项的纸板，其中，第二层的阔叶木CTMP包含桉树CTMP。
项5.项3或4任一项的纸板，用作液体包装纸板，其内部结合能量为120-350焦耳/平方米，抗弯强度指数为8-20Nm6/kg3，当从纸板制造起一周后进行测量时己醛值低于600ppb，并且EWT(乳酸)值低于2千克/平方米和/或EWT(过氧化氢)值低于2千克/平方米。
项6.项3或4的纸板，用于制备保存液体的纸杯，其中，以所述第二层的纤维总重量计，第二层包含7-80重量％，优选20-60重量％的阔叶木CTMP；所述纸板的抗弯强度指数至少为5Nm6/kg3，内部结合能量值至少为160焦耳/平方米，横向断裂伸长率至少为2.5％，优选至少3.5％，当从纸板制造起一周后进行测量时己醛值低于600ppb，优选低于400ppb，并且EWT(奶油咖啡)值低于1.8千克/平方米。
项7.项3或4任一项的纸板，用作饮食服务纸板，所述纸板的抗弯强度指数至少为5Nm6/kg3，内部结合能量值至少为130焦耳/平方米，横向断裂伸长率至少为2.5％，优选至少3.5％并且当从纸板制造起一周后进行测量时己醛值低于600ppb，优选低于400ppb。
项8.项3或4任一项的纸板，用作图形纸板，其中，所述纸板的第二层包含阔叶木CTMP，并且该纸板的内部结合能量值至少为80焦耳/平方米，且未涂布纸板的亮度(ISO-UV；利用420nm滤波器进行测量)至少为82％。
项9.项8的纸板，用作香烟纸板，当从纸板制造起一周后进行测量时，所述纸板的己醛值低于300ppb，优选低于200ppb。
项10.一种保存液体的包装，其特征在于：该包装由项1-6任一项的纸板生产。
项11.一种保存食品的包装，其特征在于：该包装由项1-4或7任一项的纸板生产。
项12.根据项11的包装，其中，所述包装保存冷冻食品。
项13.一种保存香烟的包装，其特征在于：该包装由项9的纸板生产。
项14.一种保存药物的包装，其特征在于：该包装由项1-4或8任一项的纸板生产。
项15.一种保存化妆品的包装，其特征在于：该包装由项1-4或8任一项的纸板生产。
本发明的高质量纸板包括至少两层：具有良好表面性能和强度的第一层，以及给纸板提供松厚性的第二层。第一层(也可以称之为顶层)由高密度和高弹性模数的原料制成，优选化学浆，其使产品具有良好的强度。另外，第一层也具有良好的印刷性能，并且提供具有可印刷表面的产品。纸板的第二层也可以称之为中间层,并且提供具有松厚性和足够强度的产品。根据本发明，第二层包含阔叶木CTMP。第一层和第二层的组合使纸板具有高的抗弯强度。在某些优选实施方案中，纸板包含第三层，其也可以称为底层。第三层能够使纸板结构最佳化并且仍然能够获得高的抗弯强度，例如，即使使用较低内部强度的第二层，纸板的抗弯强度也能够保持在高水平。本发明的纸板还可以有利地包含排列在第一层和第三层之间的一层或多层。这些层与第二层一起可以称为中间层。根据纸板所希望的性能，中间层可以与第二层具有相同或不同的组成。根据制备多层纸板的常识来生产本发明的纸板。
抗弯强度和弯曲挺度是相关的性能，其取决于原料的弹性模量和纸板的厚度。为了节约成本，我们的目标是利用最少量的原料来制造纸板，使之达到最大厚度。弯曲挺度可根据描述于(Deutsche norm DIN 53121∶1996-12，formula 5.1.2.2)的公式来计算。为获得最佳弯曲挺度而使原料利用最佳化的通常方法是：在表面层(顶层和底层)中使用具有高密度和高弹性模量的原料，并且在中间层中使用具有高松厚性(低密度)的原料。因此，中间层的目的在于使表面层彼此保持最大距离，同时仍保持足够的z-方向刚性。
为了能够经受转换，高质量纸板是具有高强度，还具有良好保护性能以及良好外观的的纸板。
在生产高质量纸板中，针叶木机械浆至今一直用于中间层，这是因为长且强韧的针叶木纤维与阔叶木短纤维相比具有更好的内部结合性能，因此，在保持强度性能的同时，针叶木浆赋予产品高的松厚性。
在更好产品质量和成本效率的总体追求中，阔叶木CTMP由于其全球良好的可获得性，已成为研究的焦点。
CTMP(化学-热磨机械浆(chemi-thermomechanical pulp))应当解释为用于所有种类的化学机械浆的通用术语，其与制造过程中使用的化学品，温度和/或压力无关。因此，CTMP例如可以是：BCTMP，APTMP，APMP，PRC-ATMP或CMP。所生产的CTMP的产率在70％以上，优选在75％以上。
就纸板用途而言，阔叶木CTMP的强度性能次于针叶木CTMP。因此，阔叶木CTMP一直不认为是用于高质量纸板中间层的替代物，这是因为中间层的目的在于在保持纸板强度的同时赋予产品以松厚性。
令人惊奇的是,业已发现，在高质量纸板的生产过程中，阔叶木CTMP能够用作中间层的组成，并且，当与具有针叶木CTMP中间层的纸板相比时，不会使最终纸板的强度出现任何明显的下降。考虑到阔叶木CTMP较差的强度性能，该结果是令人意想不到的。一种解释是：当使用阔叶木CTMP时，与由针叶木CTMP形成的层相比，可能是形成了结构更为均匀的层。
业已发现，在中间层中包含阔叶木CTMP的纸板的主要强度性能可与具有类似配料成分的参照的针叶木CTMP纸板的强度性能相当。以可接受的水平获得了关键的内部结合能量强度，该水平仅仅稍低于包含参照针叶木CTMP的纸板，而该内部结合能量强度一直被认为是使用阔叶木CTMP时最有可能的障碍，此外，还令人惊奇的发现，阔叶木CTMP纸板的z-强度处于优异的水平，该水平甚至高于包含参照针叶木CTMP的纸板，尽管事实上阔叶木CTMP的z-强度低于针叶木CTMP的z-强度。这表明，本发明的阔叶木CTMP纸板的内部强度很好。另外，与弯曲挺度有关的抗弯强度指数也处于良好的水平。
阔叶木CTMP另外的优点是良好的表面性能和光学性能。当与包含针叶木CTMP的纸板相比时，包含阔叶木CTMP的纸板的亮度更好，匀度(formation)以及表面平滑度更好。这些优点在将原纸板(base board)压光(calender)至所希望的密度时仍被保持。通过在中间层中使用阔叶木CTMP，由此增加纸板的亮度。由于阔叶木CTMP具有更好的光学性能并提供更好的匀度,因此，对于外层光学性能的需求降低，并且纸板的顶层和/或底层可以制得更薄。这是在高质量纸板生产中的一个重要方面，因为适印性和良好的表面性能十分重要。
皱摺和耐折试验表明：本发明的阔叶木CTMP纸板与参照的针叶木CTMP纸板具有类似的性能。当用乳酸溶液来模拟液体包装边缘渗透进行试验时，与参照的针叶木CTMP纸板相比，本发明的阔叶木CTMP原纸板显示出更好的尺寸稳定性。
除了良好的总体强度性能(内部结合能量和z-强度)和良好的表面性能(印刷性能和平滑度)以外，考虑到污染和味道，高质量纸板应当具有高的纯度。在这方面，阔叶木CTMP优于针叶木CTMP，这是因为，与传统的针叶木CTMP相比，阔叶木CTMP具有更少的抽提物含量和更低的己醛值，因此，涉及污染和味道的风险很低。与传统的云杉CTMP相比，绝大多数抽提物，尤其是不饱和脂肪酸组分(其是形成己醛的主要原因)从阔叶木CTMP中以较大程度被除去。这意味着最终纸板具有良好的污染和味道性能。
用于纸板的纤维通常是新鲜纤维。新鲜纤维是没有在用户的产品中使用过的纤维，这与废纸中的回收纤维相反。因此，规定内部废纸(internal broke)为新鲜纤维。对于打算用作食品等的包装的纸板，通常不允许使用回收纤维材料。回收纤维材料并不像新鲜纤维那样干净并且在所述各种应用中对回收纤维材料存在限制条件。根据本发明，可使用所有种类的阔叶木，例如，桉树、白杨、山杨、枫树或桦木。特别优选的是桉树CTMP，这是因为它给出了良好的结果，并且易于在全球范围内获得，特别是在新兴市场如亚洲和南美洲易于获得，并且使用费用低廉。
用于生产本发明纸板的阔叶木CTMP可具有下表2中所示的性能。
表2.阔叶木CTMP的性能
用于生产保存液体的纸板的阔叶木CTMP优选具有下表3中所示的性能。
表3.用于生产保存液体的纸板的阔叶木CTMP的性能
如上所述，纸板的第二层或中间层包含阔叶木CTMP。另外，还优选包含增强纸浆。增强纸浆通常是化学浆，其类型与传统针叶木CTMP纸板制备中使用的相同。另外，增强纸浆还可以是针叶木CTMP或化学浆和针叶木CTMP的混合物。对于纸板的第一层和任选的第三层(顶层和底层)，如传统的针叶木CTMP纸板一样，使用阔叶木和/或针叶木化学浆。
在纸板由三层以上组成的情况下，例如4-5层的情况下，至少一个中间层包含阔叶木CTMP。作为例子，纸板的顶层和底层可以包含化学浆，而最接近顶层的中间层包含针叶木CTMP，并且最接近底层的层包含阔叶木CTMP。通过仔细选择各层的组成，最终纸板的性能可以根据预定的最终用途而最佳化。
根据其预定的最终用途，高质量纸板被分成许多不同的种类。每种应用对纸板的性能都有不同的需求，因此每种纸板隐含着一定的特性，如强度性能，内部结合性能(内部结合能量(焦耳/平方米))，抗弯强度指数(Nm6/kg3)，z-强度(kPa)；污染/味道(己醛值(ppb))；亮度(ISO)(％)；边缘渗透；CD(横向)断裂伸长率(％)等等。因此，本发明纸板的不同用途利用与其预定的最终用途相应的各种参数来表征。下列方法和标准均用于所附权利要求书的界定,并用于如下实施例中所进行的各种测量。
边缘渗透是疏水性和施胶性能的量度并且根据如下方法、由边缘渗漏试验-EWT(边缘灯芯测试(edge wick test))来测量：纸板试样两面用防水带覆盖，并切割成特定的尺寸。在23℃，50％RH对试样调理10分钟，然后，测量试样的厚度和重量。然后，将试样放入测试液(浴)中一定的时间：乳酸(浓度1％，1小时)，过氧化氢(浓度35％，70℃，10分钟)，奶油咖啡(1升自来水，9.5克速溶咖啡，17.5克干奶油(dry cream)，80℃，10分钟)。然后通过下式计算出灯芯指数：
E＝(W2-W1)/t×l
式中
E＝灯芯指数(kg/m2)
W1＝浴前重量(mg)
W2＝浴后重量(mg)
T＝厚度(微米)
l＝试样边缘的总长
己醛是根据气相色谱法，在纸板生产一周后进行测量的，其中，试样在预留空间(headspeace)(Perkin Elmer HS 40XL)中加热至90℃保持40分钟，并将形成的气体导入气相色谱(带有FID的AutoSystem XL)，其中将试样的各组分分离。己醛量以ppb(微克/千克)测量。
匀度指数是利用AMBERTECβ匀度测试仪、根据内标法进行测量的。
抗弯强度是根据SCAN-P 29:95(L&W 15度)测量的。
抗弯强度指数(F)的计算:F＝10∧6*Fb/w∧3(Nm6/kg3),式中w＝克重(g/m2)且Fb＝抗弯强度(mN)。抗弯强度指数指的是几何抗弯强度指数,其计算值F(Geom)＝(Fmd*Fcd)∧0.5,式中Fmd是纵向抗弯强度指数，而Fed是横向抗弯强度指数。
为评估纸板的转换性，进行皱摺和耐折试验。为进行测量，使用1.3毫米的皱摺宽度。试样的尺寸为38毫米宽，50毫米长。皱摺深度选择0、100和200微米加上纸板厚度。耐折试验用10毫米的试样，120度的弯曲角和90度/秒的速率，利用L&W方法来进行。
根据所示的标准测量如下性能：
内部结合能量:TAPPI UM-403。
Z-方向抗张强度:SCAN-P 80:98
CSF:ISO 5267-2
松厚性(SCAN)∶ISO 534
抗拉强度指数:SCAN-P 67
撕裂指数∶ISO 1974
光散射系数∶ISO 9416
Roughness bendtsen∶SCAN-P84
亮度(ISO):ISO 2470
z-强度:SCAN-P 80
CD断裂伸长率:SCAN-P 67
密度:ISO 534
根据本发明，以第二层纤维的总重量计，第二层(中间层)优选包含7-100重量％的阔叶木CTMP。在该层中其余的纤维材料为化学浆和/或针叶木CTMP。取决于纸板希望的最终用途，每层的组成可根据所述特定最终用途的需求而进行选择。第二层优选包含50-90重量％的阔叶木CTMP和10-50重量％的化学浆和/或针叶木CTMP。更为优选的是，第二层包含60-80重量％的阔叶木CTMP和20-40重量％的化学浆和/或针叶木CTMP，使得纸板例如特别适于用作折叠箱板(FBB)。所得到的纸板均为高质量纸板，其内部结合能量为80-400焦耳/平方米，抗弯强度指数为5-20Nm6/kg3，且z-强度为200-500kPa。
在本发明的一优选实施方案中，纸板的内部结合能量为120-350焦耳/平方米，抗弯强度指数为8-20Nm6/kg3，当从纸板制造起一周后进行测量时己醛值低于600ppb，并且EWT(边缘灯芯测试)(乳酸)值低于2千克/平方米和/或EWT(过氧化氢)值低于2千克/平方米。该实施方案的纸板具有高的清洁度，高强度和良好的过氧化氢和/或乳酸渗透值，所有这些对于含有液体的包装均是十分重要的。其满足了用作液体包装纸板的需求，因此，适于制备保存液体的包装，如牛奶或果汁的纸板盒。
在本发明的另一实施方案中，以所述第二层纤维总重量计，所述第二层包含7-80重量％，优选20-60重量％的阔叶木CTMP。该实施方案的纸板的抗弯强度指数至少为5Nm6/kg3，内部结合能量值至少为160焦耳/平方米，CD(横向)断裂伸长率至少为2.5％，优选3.5％，当从纸板制造起一周后进行测量时己醛值低于600ppb，优选低于400ppb，并且EWT(奶油咖啡)值低于1.8千克/平方米。该等级的纸板具有高的匀度，高的清洁度以及良好的CD伸长率值，满足了杯原料纸板的需求，因此适用于制备保存液体如咖啡或其它饮料的包装。
在本发明的另一实施方案中，纸板的抗弯强度指数至少为5Nm6/kg3，内部结合能量值至少为130焦耳/平方米，CD断裂伸长率至少为2.5％，优选3.5％并且当从纸板制造起一周后进行测量时己醛值低于600ppb，优选低于400ppb。该实施方案的纸板具有高的清洁度以及良好的强度和CD伸长率，并且满足了饮食服务纸板的需求，这使之适用于制备食品的包装，尤其是其中食品与纸板直接接触的包装。
在本发明的另一实施方案中，所述纸板的第二层包含阔叶木CTMP，并且该纸板的内部结合能量值至少为80焦耳/平方米，且未涂布纸板的亮度(ISO-UV；利用420nm滤波器进行测量)至少为82％。该实施方案的纸板具有良好的强度和光学性能，并且满足图形纸板的需求，因此适用于例如保存药物或化妆品的包装。
在本发明的另一实施方案中，所述纸板的第二层包含阔叶木CTMP，并且该纸板的内部结合能量值至少为80焦耳/平方米，当从纸板制造起一周后进行测量时己醛值低于300ppb，优选低于200ppb，未涂布纸板的亮度(ISO-UV；利用420nm滤波器进行测量)至少为82％。该实施方案的纸板具有良好的强度和光学性能以及特别好的清洁度，并且满足保存香烟的纸板的需求。
实施例
为了评估本发明的高质量纸板产品，进行一系列的测试，其中将三种不同组成的阔叶木CTMP纸板与相应的针叶木CTMP纸板进行对比。在该测试中所有纸板均为三层结构，顶层和底层以及中间层。
对不同纸板的强度/表面性能和折叠/折皱性进行调查研究。所有测试均根据如上所述的方法和标准进行，并且在23℃，50％RH调理之后根据现有标准进行分析。
纸浆
用于中间层的CTMP是桉树CTMP和云杉CTMP。这两种纸浆的性能与传统纸浆一样，并且将最为重要的性能列于下表4中。
表4.桉树CTMP和云杉CTMP的性能
由表4可以看出，两种纸浆之间最大的不同点在于内部强度(内部结合能量和z-强度)，撕裂强度(撕裂指数)，抗张强度指数和光学性能(光散射系数和ISO亮度)。强度性能的不同可归因于纤维形态，即桉树纤维与云杉纤维相比要短得多且小得多。
作为增加纸浆，使用打浆度为25°SR的针叶木牛皮纸浆和打浆度为35°SR的桉树牛皮纸浆。打浆是在带有JC00匀浆机(refiner)的实验室造纸机中进行的。顶层和底层使用针叶木牛皮纸浆和桉树牛皮纸浆。
纸板
生产六张三层结构的纸板，每一纸板有由牛皮纸配料组成的顶层和底层，以及由不同组成的CTMP/牛皮纸配料组成的中间层。该纸板的定量(basisweight)约为170gsm，其重量分配(weight split)为：顶层-中间层-底层＝34-108-28克。所有纸板的顶层和底层均由相同的配料组成：针叶木牛皮浆/桉树牛皮浆＝30/70。
强度
针对具有含60-70-80％云杉CTMP(参照)的中间层的纸板和含60-70-80％桉树CTMP(发明)的纸板进行对比试验。所测试的强度性能是内部结合性能(内部结合能量和z-强度)，抗弯强度指数(其与弯曲挺度有关)和撕裂指数。各种测试在压光前进行。在压光之后抗弯强度下降。压光前纸板的组成及其性能列于表5中。
表5.压光前纸板的组成和性能
比较表明：本发明纸板的内部结合性能(内部结合能量)(包含桉树CTMP)(测试号4-6)可与参照纸板(包含云杉CTMP)(测试号1-3)的内部结合性能相当，考虑到桉树CTMP本身的内部结合能量值(参见表4)，这是令人惊奇的。对于包含桉树CTMP的纸板，其z-强度甚至比包含云杉CTMP的纸板更好。
本发明纸板的撕裂强度与参照纸板不同。然而，考虑到桉树CTMP和云杉CTMP纤维长度巨大的差异，撕裂强度的差异比预期的要小。
本发明纸板的抗弯强度指数值甚至高于参照纸板。其原因可能是：包含桉树CTMP的纸板与包含云杉CTMP的纸板相比具有更高的松厚性。
表面性能
根据前述标准方法测量纸板的匀度指数和表面粗糙度。表面粗糙度是评估表面平滑度的一种方法，它是一个重要的印刷参数。匀度指数通过Ambertec设备的克重改变来测量，该设备测量小规模定量改变。
表6.纸板的匀度指数和表面粗糙度
匀度指数显示本发明纸板改善的匀度。在80％的高CTMP添加量时匀度改善最为明显。
本发明纸板的表面平滑度与参照纸板的表面平滑度类似。随着增强纸浆添加量的增加，表面将变得更为粗糙，这可能是由于长的化学针叶木纤维匀度更差的缘故。
施胶性能
在保持表面施胶(surface sizing)(外层)恒定的同时，纸板的施胶性能(液体吸收性能)通过将不同量的AKD添加至中间层中而进行研究。用先前所述的方法，进行乳酸的EWT(边缘灯芯测试)。参照纸板在中间层中包含60％云杉CTMP，AKD添加量为2.5千克/吨。本发明的纸板包含60％的桉树CTMP，以及不同的AKD添加量。所有纸板试样均是卷筒固化的(roll cured)，这指的是，当纸板以卷筒形式保存时进行固化。乳酸溶液浴的浓度为1％并且浴处理持续1小时。
表7.不同AKD添加量的液体吸收
纸板 AKD添加量(kg/t) EWT乳酸(kg/m2)
云杉60(参照) 2.5 0.199
桉树60 1.5 0.223
桉树60 2.5 0.135
桉树60 3.5 0.146
AKD添加量为2.5千克时，与相应的参照纸板相比，本发明的纸板显示出了更好的施胶结果。通过增加AKD的添加量，施胶结果没有进一步的改进。
折叠和皱摺
在表8中，对于所测试的纸板的组成，云杉80指中间层含有80％云杉CTMP，桉树80指中间层含有80％桉树CTMP，等等。其它层的组成以及纸板的克重与上述相同。
表8.纸板CD方向的皱摺力和折叠力矩。
皱摺测试表明：本发明的纸板与参照纸板具有类似的性能。当增加增强纤维的添加量时，将纸板折叠至给定深度所需的力更小。皱摺后的耐折试验表明：本发明的纸板与参照纸板具有类似的性能。
业已根据优选的实施方案对本发明进行了描述。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围下能够对本发明进行许多变更和改进。

Claims (22)

1.一种至少包括两层的高质量纸板：
具有良好表面性能和强度的第一层，以及
给纸板提供松厚性的第二层；
其中所述第二层包含大于50重量％且小于90重量％的阔叶木CTMP和至少10重量％且不大于50重量％的化学浆、针叶木CTMP或其混合物，所有百分比均以所述第二层的纤维总重量计，由此，获得的内部结合能量至少为120焦耳/平方米，抗弯强度指数至少5Nm6/kg3且z-强度至少为200千帕。
2.权利要求1的纸板，其中，所述纸板包含：排列在产品中的第三层，以致使所述第二层位于所述第一层和第三层之间。
3.权利要求1的纸板，其中，所述第二层的阔叶木CTMP包含桉树CTMP。
4.权利要求2的纸板，用作液体包装纸板，其内部结合能量为120-350焦耳/平方米，抗弯强度指数为8-20Nm6/kg3，当从纸板制造起一周内进行测量时己醛值低于600ppb，并且EWT(乳酸)值低于2千克/平方米和/或EWT(过氧化氢)值低于2千克/平方米。
5.权利要求2的纸板，用于制备保存液体的纸杯，其中，所述第二层的内部结合能量值至少为160焦耳/平方米，横向断裂伸长率至少为2.5％，当从纸板制造起一周内进行测量时己醛值低于600ppb，并且EWT(奶油咖啡)值低于1.8千克/平方米。
6.权利要求2的纸板，用作饮食服务纸板，所述纸板的内部结合能量值至少为130焦耳/平方米，横向断裂伸长率至少为2.5％，并且当从纸板制造起一周内进行测量时己醛值低于600ppb。
7.权利要求2的纸板，用作图形纸板，其中，未涂布的所述纸板的亮度(ISO-UV；利用420nm滤波器进行测量)至少为82％。
8.权利要求7的纸板，用作香烟纸板，当从纸板制造起一周内进行测量时，所述纸板的己醛值低于300ppb。
9.一种保存液体的包装，其由权利要求1的纸板生产。
10.一种保存食品的包装，其由权利要求1的纸板生产。
11.根据权利要求10的包装，其中，所述包装保存冷冻食品。
12.一种保存香烟的包装，其由权利要求8的纸板生产。
13.一种保存药物的包装，其由权利要求1的纸板生产。
14.一种保存化妆品的包装，其由权利要求1的纸板生产。
15.权利要求1的纸板，其中所述第二层包括60-80重量％的阔叶木CTMP和20-40重量％的化学浆、针叶木CTMP或其混合物。
16.权利要求6的纸板，其中所述纸板具有横向断裂伸长率至少为3.5％，当从纸板制造起一周内进行测量时己醛值低于400ppb。
17.权利要求3的纸板，用作液体包装纸板，其内部结合能量为120-350焦耳/平方米，抗弯强度指数为8-20Nm6/kg3，当从纸板制造起一周内进行测量时己醛值低于600ppb，并且EWT(乳酸)值低于2千克/平方米或EWT(过氧化氢)值低于2千克/平方米。
18.权利要求3的纸板，用于制备保存液体的纸杯，其中，所述纸板的内部结合能量值至少为160焦耳/平方米，横向断裂伸长率至少为2.5％，当从纸板制造起一周内进行测量时己醛值低于600ppb，并且EWT(奶油咖啡)值低于1.8千克/平方米。
19.权利要求3的纸板，用作饮食服务纸板，所述纸板的内部结合能量值至少为130焦耳/平方米，横向断裂伸长率至少为2.5％，并且当从纸板制造起一周内进行测量时己醛值低于600ppb。
20.权利要求3的纸板，用作图形纸板，其中，未涂布的所述纸板的亮度(ISO-UV；利用420nm滤波器进行测量)至少为82％。
21.一种至少包括三层的高质量纸板：
具有良好表面性能和强度的第一层；
第三层；以及
在所述第一和第三层之间的给所述纸板提供松厚性的第二层；
其中所述第二层包含大于50重量％的阔叶木CTMP和小于50重量％的化学浆、针叶木CTMP或其混合物，所有百分比均以所述第二层的纤维总重量计，所述纸板的内部结合能量为120-350焦耳/平方米，抗弯强度指数为8-20Nm6/kg3。
22.一种至少包括三层的高质量纸板：
第一层；
第三层；以及
在所述第一和第三层之间的第二层，所述第二层包括60-80重量％的阔叶木CTMP和20-40重量％的化学浆、针叶木CTMP或其混合物，所有百分比均以所述第二层的纤维总重量计；
所述纸板的内部结合能量为120-350焦耳/平方米，抗弯强度指数为8-20Nm6/kg3，并且当从纸板制造起一周内进行测量时己醛值低于600ppb。
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