CN104487633A - 经涂布的衬底和系统以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种经涂布的纸板(100)，其包含∶基础衬底(102)，使用TAPPIT452测知，所述基础衬底的亮度为约65或更小；和位于所述基础衬底的至少一侧上的涂布物(104)，其中所述基础衬底包含∶一个或多个包括白色填料的不透明层(114)，其中所述不透明层覆盖所述基础衬底，使得所述基础衬底透过所述不透明层的可见度基本上被消除；覆盖所述不透明层的屏障层(116)；其中所述屏障层基本上防止水性流体接触所述不透明层，并且其中所述经涂布的纸板在所述基础衬底具有所述涂布物的侧面的亮度使用TAPPI T452测知为约65或更大，并且在所述基础衬底具有所述涂布物的侧面的湿亮度下降值使用湿亮度下降值测试测知为约30或更小。

Description

经涂布的衬底和系统以及其制造方法
领域
本教义涉及一种具有所需光学性质的经涂布衬底，并且具体地说涉及一种经涂布的纸板，所述经涂布的纸板在将水施加到涂布物上时保持所需光学性质。
背景
本教义是基于提供用于产生具有所需光学性质的低成本经涂布纸板的系统和方法，所述经涂布纸板在涂布物被润湿时基本上保持其光学性质，诸如亮度。通常，纸板可包括一个或多个褐色层。所述褐色层可由一个或多个较浅色层(诸如白色纤维层)覆盖，并且所述较浅色层可由一个或多个涂层覆盖。当前购买白色纤维的成本逐渐增加并且降低经涂布纸板的成本的压力逐渐增大。一种降低纸板成本的方法是通过去除白色纤维层来进行。已尝试从经涂布纸板上去除白色纤维层；然而，当不在褐色层与涂层之间施加白色纤维层时，褐色层通过涂层可以是可见的，褐色层在将水施加到涂层上时透过涂层可变得可见，或两者情况均有。褐色层透过涂层的可见性使光学性质劣化并且造成经涂布纸板不合格或减价出售。
用于涂布纸板的装置、方法和/或组合物的实例可见于美国专利号5,837,762、6,982,003、7,101,592、7,169,445、7,425,246、7,473,333以及国际专利申请号WO2009/042371和WO2010/042162中，所有所述文献出于所有目的以引用的方式并入本文中。在一个实例中，美国专利号7,425,246论述了一种通过以具有类似涂布重量的界面层(即下层)和内层(即上层)的组合涂布板状物来实现所要性质的观念。本教义设法通过证明用于产生具有所需光学性质的经涂布纸板的系统和方法所产生的经涂布纸板具有较低量的和/或不含亮纤维层或白色纤维层并且在将水施加到涂布物上时保持其光学性质来解决这些问题。具有可在将水施加到涂布物上时保持自身光学性质的改进型经涂布纸板将是具有吸引力的。具有用于同时施加不透明层和屏障层以使得不透明层由屏障层保护并且纸板保持其所需光学性质并且在纸板上提供改进的涂布物的系统和方法将是具有吸引力的。
概要
本教义提供∶一种经涂布的纸板，其包含∶基础衬底，使用TAPPI T452测知，所述基础衬底的亮度为约65或更小；和位于基础衬底的至少一侧的涂布物，其中基础衬底包含∶一个或多个包括白色填料的不透明层，其中不透明层覆盖基础衬底，使得基础衬底透过不透明层的可见度基本上被消除；覆盖不透明层的屏障层；其中屏障层基本上防止水性流体接触不透明层，并且其中经涂布纸板在基础衬底具有涂布物的侧面的亮度使用TAPPI T452测知为约65或更大，并且在基础衬底具有涂布物的侧面的湿亮度下降值使用湿亮度下降值测试测知为约30或更小。
本教义提供一种方法，其包括∶形成多层自由流动性幕帘；用多层自由流动性幕帘涂布基础衬底，使得当基础衬底移动到与自由流动性幕帘接触时，多层自由流动性幕帘涂布基础衬底，从而形成本文教义中的经涂布纸板。
本教义提供一种用于涂布基础衬底的系统，其包含∶用于沿行进路径馈送基础衬底的传输系统，所述基础衬底的亮度使用TAPPIT452测知为约65或更小；多层幕帘涂布系统，其包含∶与行进路径相邻安置的用于形成涂布的多个自由流动性液体幕帘，其中涂布物包括∶具有第一涂布材料的第一液体幕帘和在行进路径中位于第一液体涂布物下游的第二液体幕帘，第二液体幕帘具有第二涂布材料；用于选择性地使基础衬底与多个自由流动性液体幕帘接触的啮合系统；并且其中第一液体幕帘涂布基础衬底并且形成不透明层，而第二液体幕帘涂布不透明层并且形成屏障层；其中屏障层基本上防止水性流体接触不透明层；并且其中经涂布基础衬底在基础衬底具有涂布物的侧面的亮度使用TAPPI T452测知为约65或更大，并且在基础衬底具有涂布物的侧面的湿亮度下降值使用湿亮度下降值测试测知为约30或更小。
本文中的教义通过提供可在将水施加到涂布物时保持自身光学性质的改进型经涂布纸板而出人意料地解决了这些问题中的一个或多个。本教义提供一种用于基本上同时施加不透明层和屏障层以使得不透明层由屏障层保护并且纸板保持其所需光学性质的系统和方法。
图式简单说明
图1说明包括如本文所教导的系统的完整造纸机的一个实例。
图2说明如本文所教导的经涂布纸板的一种可能的构造的截面。
图3说明本文所教导的一种可能的涂布系统的特写图。
图4说明一片纸在已进行折裂面积比测试之后的一个实例。
详细说明
本文所呈现的解释和说明意在使其他本领域技术人员熟悉本教义、其原理以及其实际应用。本领域技术人员可修改本教义并且以其如对特定用途的要求来说可能最适合的多种形式进行应用。如所阐述的本教义的具体实施方案不意在为详尽的或具限制性的。本教义的范围不应参考以上描述来确定，而实际上应参考所附权利要求以及这些权利要求所享有的等同原则的全部范围来确定。所有文章和参考文献(包括专利申请和出版物)的公开内容出于所有目的以引用的方式并入。如由以下权利要求将获悉其它组合也是可能的，所述其它组合也特此以引用的方式并入此书面描述中。
本教义包括具有所需光学性质的经涂布纸板，其不含覆盖较低亮度的纤维层的较高亮度的纤维层。较低亮度的纤维层(即非白色纤维层)可以是褐色材料、再循环材料、未处理材料、机械浆、化学浆或其组合。优选地，较低亮度的纤维层是经涂布纸板的基础衬底的一部分。本文教义中的经涂布纸板可在褐色基础衬底纤维层上具有较低含量的和/或基本上不含可辨别的白色纤维。本文教义中的经涂布纸板至少包括基础衬底、不透明层以及屏障层。基础衬底可以是可支撑涂布物的任何低成本的层。低成本的层可为低亮度的层。基础衬底当使用TAPPI T452测量时可具有亮度(β)。当使用TAPPI T452测量时，所述亮度(β)可为约65或更小，约60或更小，约50或更小，约40或更小，或约30或更小。基础衬底的亮度(β)当使用TAPPI T452测量时可为约10至约65，约20至约50，或约30至约40。优选地，基础衬底可由高含量的非白色纤维制成。非白色纤维可以是未处理的、再循环的或两者。基础层可主要由诸如以下的非白色纤维制成：旧瓦楞箱(OCC)、混合办公废纸、未处理牛皮纸、机械浆、化学浆、热机浆料、报纸、工业后材料、消费后材料、杂志、复印纸或其组合(例如约20重量％或更多，约50重量％或更多，约70重量％或更多，约85重量％或更多，或约92重量％或更多)。基础衬底可能不含外加较浅的纤维、填料或两者(即浅色纤维或填料不存在于本文所论述的非白色纤维中)。优选地，基础衬底具有低量的漂白牛皮纸、脱墨浆、混合办公废纸、白色纤维或其组合(即40重量％或更少，优选10重量％或更少，或更优选约5重量％或更少，或甚至更优选约1重量％或更少)。更优选地，基础衬底在褐色纤维层上不含浅色纤维层(例如漂白牛皮纸和/或纸浆、脱墨浆、混合办公废纸、白色纤维或其组合)。基础衬底可包括预涂物、预涂层或两者。
预涂物可以是直接施加到基础衬底上并且变成基础衬底的一部分的任何涂布物。基础衬底可不含预涂物。预涂物可以是能改善最终经涂布的纸板的物理性质的任何层。预涂物可以是在基础衬底上形成一层的任何薄的非纤维涂层。预涂物可以是与基础衬底相比具有较高亮度的任何涂布物。预涂物和基础衬底当使用TAPPI T452测量时可具有亮度(β’)。预涂物可以是所具有的亮度β’当使用TAPPI T452测量时可为约β或更大，优选约β+5或更大，或更优选约β+10或更大的任何涂布物。预涂物的亮度β’当使用TAPPI T452测量时可为约β+40或更小，约β+30或更小，或约β+20或更小。预涂物可由可在将预涂物施加到基础衬底时增加基础衬底亮度的任何组合物制成。预涂物可由与不透明层、屏障层或两者相同的材料制成。优选地，预涂物由与不透明层、屏障层或两者不同的材料制成。预涂物与不透明层、屏障层或两者可有一些材料重叠。优选地，预涂物基本上不含纤维。更优选地，预涂物由粘土、碳酸钙、氧化钛或其组合以及粘合剂和添加剂制成。可在施加一个或多个涂层之前、期间将预涂物施加到基础衬底上，或两种情形皆有。预涂层可以是施加到基础衬底上以形成光滑表面、提供与褐色纤维层相比较高亮度的表面、改善光学性质或其组合以使得一个或多个涂层可施加到基础衬底上以便形成如本文所教导的经涂布纸板的任何层。
涂层可以是施加于基础衬底上以使得基础衬底的光学性质得以改善的任何层(例如涂层可以是施加于褐色纤维层上的任何层或褐色纤维层和预涂物)。涂布物可以是同时、依序施加或两种情形皆有下施加的两个或更多个层。优选地，涂布物是基本上同时施加到基础衬底、预涂层或两者上的至少两个层。涂层可以是如本文所论述提供高亮度、低亮度下降值或两者的任何层。所述至少两个层至少是不透明层和屏障层。
不透明层可以是具有高不透明度以使得基础衬底的较低亮度的层透过涂层不显示的任何层。不透明层可以是提供足够的覆盖率以使得基础衬底在观察时基本上被阻挡住(即基础衬底的可见度基本上被消除)的任何层。优选地，不透明层提供足够的覆盖率以使得基础衬底在观察时完全被阻挡住。不透明层可具有充足涂布重量以使得不透明层基本上阻止或完全阻止基础衬底可见。不透明层的涂布重量可以为约6g/m2或更大，优选约15g/m2，更优选约18g/m2，或最优选约20g/m2或更大。不透明层的涂布重量可以为约40g/m2或更小，约35g/m2或更小，或约30g/m2或更小。不透明层的涂布重量可以为约6g/m2至约40g/m2，优选约12g/m2至约30g/m2，或更优选约15g/m2至约22g/m2。不透明层可增加经涂布纸板的亮度。不透明层当施加到基础衬底上时可具有使得具有不透明层的纸板的亮度(θ)为约65或更高、优选约70或更高、更优选约80或更高、或甚至更优选约82或更高的光学性质。具有不透明层的经涂布纸板的亮度(θ)可为约100或更小，约95或更小，或约90或更小。具有不透明层的纸板的亮度(θ)可以是使用TAPPI T425测知为约β或β’或更大，约(β或β’)+5或更大，约(β或β’)+10或更大，优选约(β或β’)+15，更优选约(β或β’)+20或更大，甚至更优选约(β或β’)+30或更大，或最优选约(β或β’)+40或更大。不透明层可包含一个或多个层、一种或多种材料或其组合，使得不透明层提供足够覆盖率以基本上降低和/或消除基础衬底的可见度。不透明层可通过将一个或多个涂层调配在一起来形成。不透明层可将一个或多个层调配在一起同时维持其功能。可调配不透明层以提供下层与上层组合使用的性质。
不透明层可不含下层性质、上层性质或两者。优选地，不透明层可包括下层性质、上层性质或两者，其帮助不透明层附着到基础衬底、增加不透明层的不透明度，或两者皆有。不透明层可合并有下层性质、上层性质或两者，其可促进基础衬底在施加涂布物期间润湿。不透明层可合并有下层性质、上层性质或两者，其可提供润湿、改善功能性能，诸如附着、上浆、刚度或功能组合。不透明层可合并有下层性质、上层性质或两者，其可增加不透明层的不透明度。不透明层可合并有一种或多种本文所论述的组分以合并下层、上层或两者的一种或多种性质。
不透明层可包括以下中的一种或多种∶粘土、高岭土、滑石、碳酸钙、二氧化钛、缎光白、合成聚合物颜料、氧化锌、硫酸钡、石膏、二氧化硅、三水合氧化铝、云母、硅藻土以及其它矿物颜料、光学增亮剂、粘合剂、聚乙烯醇以及其它添加剂。
不透明层将由屏障层覆盖。屏障层可以是覆盖不透明层以使得不透明层基本上维持和/或维持其光学性质的任何层。屏障层可防止或完全防止流体接触不透明层。优选地，屏障层可基本上防止或完全防止水性流体接触不透明层。流体可包括水、醇、油、溶剂或其组合。屏障层可以是疏水的或无孔的，使得屏障层能防止水、醇类渗透，抗油，抗溶剂，或具有其组合特征。优选地，屏障层防止毛细管作用或扩散使水性流体移动到不透明层，使得不透明层的亮度不因此类流体的存在而降低。
屏障层可由能保护不透明层不受水性流体影响的任何材料制成。屏障层可以是疏水性成膜树脂，其形成不允许吸收水性流体以渗透屏障层的膜。屏障层可由可以薄膜形式施加于不透明层上的任何材料制成。优选地，屏障层可以是可防止水性流体渗透到不透明层中的任何层，但可施加印刷物(例如文本、图形或其一些组合)到屏障层或顶部涂层。屏障层可由胶乳、橡胶、苯乙烯丁二烯或其混合物制成。
对于各个实施方案，能提供良好的膜形成而没有粘着性或胶粘性的胶乳是优选的。用于第一涂布组合物中的此类胶乳的实例可选自苯乙烯-丁二烯胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯胶乳、苯乙烯-丙烯酸胶乳、苯乙烯马来酸酐、苯乙烯-丁二烯丙烯腈胶乳、苯乙烯-丙烯酸酯-乙烯基丙烯腈胶乳、乙酸乙烯酯胶乳、乙酸乙烯酯-丙烯酸丁酯胶乳、乙酸乙烯酯-乙烯胶乳、丙烯酸胶乳、乙酸乙烯酯-丙烯酸酯胶乳、丙烯酸酯共聚物、含亚乙烯基的胶乳、含偏二氯乙烯/氯乙烯的胶乳以及其混合物。以上胶乳中的若干的羧化型式也是可能的，其中胶乳是通过使单体与诸如以下的羧酸共聚合来制备：丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸等或其组合。其它可能用于第一涂布组合物中的胶乳还可以包括描述于美国专利4,468,498和6,896,905中的那些胶乳，所述专利以引用的方式并入本文中。
除以上所提到的胶乳之外，用于形成水蒸气屏障层的第一涂布组合物可包括多糖、蛋白质、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、纤维素和纤维素衍生物、环氧丙烯酸酯、聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚氨基甲酸酯、聚醚丙烯酸酯、油树脂、硝酸纤维素、聚酰胺、乙烯共聚物、聚丙烯酸酯的各种形式以及乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸和叔碳酸乙烯酯的共聚物。另外，本公开的涂布组合物可进一步包括至少一种或更多种选自以下的基础聚合物：热塑性树脂，包括如典型地由聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚3-甲基-l-丁烯、聚3-甲基-l-戊烯、聚4-甲基-l-戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烷共聚物以及丙烯-1-丁烯共聚物代表的α-烯烃(诸如乙烯、丙烯、1-丁烯、3-甲基-l-丁烷、4-甲基-l-戊烯、3-甲基-l-戊烯、1-庚烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯以及1-十二烯)的均聚物和共聚物(包括弹性体)；如典型地由乙烯-丁二烯共聚物和乙烯-亚乙基降冰片烯共聚物代表的α-烯烃与共轭或非共轭二烯的共聚物(包括弹性体)；以及聚烯烃(包括弹性体)，诸如如典型地由乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、乙烯-丙烯-二环戊二烯共聚物、乙烯-丙烯-1,5-已二烯共聚物以及乙烯-丙烯亚乙基降冰片烯共聚物代表的两种或更多种lα-烯烃与共轭或非共轭二烯的共聚物；乙烯-乙烯基化合物共聚物，诸如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-氯乙烯共聚物、乙烯丙烯酸或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物以及乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物；苯乙烯系共聚物(包括弹性体)，诸如聚苯乙烯、ABS、丙烯腈-苯乙烯共聚物、ot-甲基苯乙烯-苯乙烯共聚物；以及苯乙烯嵌段共聚物(包括弹性体)，诸如苯乙烯-丁二烯共聚物和其水合物以及苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物；聚乙烯化合物，诸如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、氯乙烯偏二氯乙烯共聚物、聚丙烯酸甲酯以及聚甲基丙烯酸甲酯；聚酰胺，诸如尼龙(nylon)6、尼龙6,6以及尼龙12；热塑性聚酯，诸如聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯；聚碳酸酯、聚苯醚等。这些树脂可单独或以两种或更多种的组合形式使用。另外，烯烃嵌段共聚物也可以用作基础聚合物，诸如描述于美国专利号7,858,706和7,608,668中的烯烃嵌段共聚物，所述两个专利以引用的方式并入本文中。如本文所用，术语“共聚物”是指由两种或更多种共聚单体形成的聚合物。在特定实施方案中，诸如聚丙烯、聚乙烯的聚烯烃、其共聚物以及其掺合物以及乙烯-丙烯-二烯三元共聚物可以是涂布组合物中所包括的基础聚合物。涂布组合物还可以包括至少一种或更多种稳定剂和流体介质，以用于形成该涂布组合物。所述屏障层可包括一个或多个疏水层、一种或多种疏水性材料或两者。疏水层和/或疏水性材料可以是防止水渗入屏障层、进入不透明层或两种情形的任何层和/或材料。疏水层、疏水性材料或两者可以是蜡、烷基烯酮二聚体(AKD)、上浆剂、硅酮、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)、全氟化弹性体全氟弹性体(FFPM)、全氟聚醚(PFPE)或其组合。
如本文所论述的屏障层可使用本文所论述的一种或多种材料，使得不透明层的亮度下降值减到最小。屏障层可包括矿物颜料。矿物颜料可以是粘土、高岭土、滑石、碳酸钙、二氧化钛、缎光白、合成聚合物颜料、氧化锌、硫酸钡、石膏、二氧化硅、三水合氧化铝、云母、硅藻土或其组合。屏障层可包括约80重量％颜料或更少，约50重量％颜料或更少，约40重量％颜料或更少，约20重量％颜料或更少，或甚至基本上约0重量％颜料。屏障层可包括本文关于不透明层所论述的矿物颜料中的任一种。屏障层可帮助保护不透明层，使得湿亮度下降值测试产生的亮度下降值为约30或更小，优选约20或更小，更优选约15或更小，甚至更优选约10或更小，或最优选约5或更小。屏障层可以充足量施加以使得屏障层能防止水性流体渗透。优选地，屏障层可以充足量施加以使得屏障层能防止水性流体渗透并且不透明层的光学性质基本上得以维持和/或免于减损。举例来说，当将屏障层施加于不透明层上时，不透明层的亮度在使用TAPPI T452测量时会降低8或更小，5或更小，3或更小或1或更小(即屏障层基本上不影响不透明层的光学性质)。屏障层可具有充足涂布重量，使得屏障层防止不透明层润湿。屏障层的涂布重量可为约0.1g/m2或更大，约0.5g/m2或更大，约1g/m2或更大，约2g/m2或更大，或约3g/m2或更大。屏障层的涂布重量可为约10g/m2或更小，优选约7g/m2或更小，更优选约5g/m2或更小，或甚至更优选约2g/m2或更小。具有不透明层和屏障层的经涂布纸板的亮度可与仅仅涂有不透明层的纸板的亮度基本上相同(即屏障层基本上不增加或降低经涂布纸板的亮度)。
可将顶部涂层施加于屏障层上。顶部涂层可与屏障层和不透明层同时施加到纸板上。优选地，顶部涂层可在独立步骤中施加。更优选地，顶部涂层可使用计量刮刀来施加，使得最终经涂布的纸板具有光滑表面。顶部涂层可以是能增加经涂布纸板的光泽度、光滑性或两者的任何层。具有顶部涂层的经涂布纸板可具有亮度“T.”。具有顶部涂层的经涂布纸板的亮度(T)可为约θ，约θ+5或更大，约θ+10或更大，约θ+20或更大，或约θ+30或更大。具有顶部涂层的经涂布纸板的亮度(T)可为约θ+50或更小，约θ+40或更小，或约θ+30或更小。顶部涂层可以充足量施加，使得顶部涂层提供∶光滑印刷表面；顶部涂层使纸板的亮度增加到本文所论述的亮度水平；表面光滑性、光泽度、可印刷性、板机械性质或其组合。顶部涂层可以充足涂布重量施加，使得不透明层和屏障层得以覆盖并且当涂布物湿润或干燥时基础衬底在观察时完全被阻挡住。顶部涂层的涂布重量可为约5g/m2或更大，约7g/m2或更大，约9g/m2或更大，或约10g/m2或更大。顶部涂层的涂布重量可为约30g/m2或更小，约20g/m2或更小，约15g/m2或更小，或约12g/m2或更小。顶部涂层可由将产生具有所要表面性质的纸板的任何材料制成。顶部涂层可包括粘土、二氧化钛、碳酸钙、分层粘土、漂白剂、光学增亮剂、粘合剂、苯乙烯丁二烯、聚乙烯醇或其组合。
不透明层至少包括白色填料和粘合剂。白色填料可以是当施加到本文所教导的基础衬底上时展现高亮度的任何白色填料。白色填料可以是粘土、高岭土、滑石、碳酸钙、二氧化钛、缎光白、合成聚合物颜料、氧化锌、硫酸钡、石膏、二氧化硅、三水合氧化铝、云母以及硅藻土或其组合。一种示例性细粘土的实例是以名称HG90出售，可购自KaMin LLC。一种示例性分层粘土的实例是以名称Capim NP出售，可购自Cameo Chemicals。一种示例性碳酸钙的实例是以名称Hydrocarb 90出售，可购自Omya。一种示例性二氧化钛的实例是以名称Kronos 4045出售，可购自Kronos Titan Gmbh。粘合剂可以是使白色填料粘附在一起并且使白色填料粘合到基础衬底上的任何粘合剂。粘合剂可以是可使白色填料粘附到纸板上的任何粘合剂。粘合剂可以是胶乳、聚乙烯醇、苯乙烯丁二烯或其组合。一种示例性聚乙烯醇是以名称Mowiol 6-98出售，可购自Kuraray America Inc.。可使用的两种示例性粘合剂是基于苯乙烯丁二烯的乳液，诸如可购自Stryon LLC的MLE4102和MLE4001。可使用的一种示例性光学增亮剂可以名称Leucophor UP获得，可购自Zhejiang Hondga Chemical Co.Ltd.。本文所论述的材料可以任何浓度施加到基础衬底，使得最终经涂布的纸板展现高亮度并且当湿润时展现低亮度下降值。
顶部涂层、预涂层或两者至少包括白色填料和粘合剂。顶部涂层、预涂层或两者可以是可施加到纸板上以改变纸板的光学性质的任何膜。白色填料可以是当施加到本文所教导的基础衬底上时展现高亮度的任何白色填料。白色填料可以是粘土、高岭土、滑石、碳酸钙、二氧化钛、缎光白、合成聚合物颜料、氧化锌、硫酸钡、石膏、二氧化硅、三水合氧化铝、云母以及硅藻土或其组合。一种示例性细粘土的实例是以名称HG90出售，可购自KaMin LLC。一种示例性分层粘土的实例是以名称Capim NP出售，可购自Cameo Chemicals。一种示例性碳酸钙的实例是以名称Hydrocarb 90出售，可购自Omya。一种示例性二氧化钛的实例是以名称Kronos 4045出售，可购自Kronos Titan Gmbh。粘合剂可以是使白色填料粘附在一起并且使白色填料粘合到基础衬底上的任何粘合剂。粘合剂可以是胶乳、聚乙烯醇、苯乙烯丁二烯或其组合。一种示例性胶乳是基于苯乙烯丁二烯的乳液，其以名称DL1065出售，可购自Styron LLC。一种示例性聚乙烯醇是以名称Mowiol 6-98出售，可购自Kuraray America Inc.。可使用的一种示例性光学增亮剂可以名称Leucophor UP获得，可购自Zhejiang Hondga Chemical Co.Ltd.。本文所论述的材料可以任何浓度施加到基础衬底，使得最终经涂布的纸板展现高亮度并且当湿润时展现低亮度下降值。
最终经涂布的纸板的亮度可以是使用TAPPI T452测知为约65或更大，约70或更大，约80或更大，优选约90或更大，更优选约92或更大，或最优选约93或更大。最终纸板的亮度可以是使用TAPPIT452测知为约100或更小，约898或更小，或约95或更小。最终经涂布的纸板的亮度当将水置于涂布物上时可具有湿亮度下降值。优选地，湿亮度下降值是小的，使得当比较湿润样品与干燥样品时肉眼不能确定出亮度差异。优选地，30秒时的湿亮度下降值基本上等于1或更小，使得所述下降值为不能为肉眼所发觉的亮度。湿亮度下降值可以是当使用本文所论述的亮度下降值测试测量时约30或更小，约20或更小，约15或更小，优选约10或更小，更优选约8或更小，甚至更优选约5或更小，或最优选约3或更小。亮度下降值当使用本文所论述的亮度下降值测试测量时可为约0.5或更大，约1或更大，或约2或更大。在一个最优选的实施方案中，湿亮度下降值将基本上为零。如本文所论述的亮度下降值是最终经涂布的纸板的亮度与当将水施加到涂布物上时最终经涂布的纸板的亮度之间的差异。举例来说，如果最终经涂布的纸板的亮度是100并且亮度下降值是20，那么当湿润时最终经涂布的纸板的亮度是约80。使用本文所论述的方法进行湿亮度下降值测试。
湿亮度下降值测试是使用TAPPI T452的亮度测试与根据使用TAPPI T441进行的可勃测试(Cobb test)的标准通过施加水性液体将纸润湿的组合。在一个实例中，使用TAPPI T452测量初始亮度并且接着使用TAPPI T452进行可勃测试以使得涂布物湿润。一旦可勃测试完成，就再次测量亮度值并且两个亮度读数之间的差值是亮度下降值。如何进行测试的一个更具体的实例如下列示于表1中。
如本文所教导的涂布纸板可进行折裂面积比测试(FCAR)。使用表2中所列举的测试方法进行FCAR。
制造本教义的经涂布纸板的方法至少包括形成多层自由流动性幕帘的步骤和用多层自由流动性幕帘涂布基础衬底的步骤。多层自由流动性幕帘包括至少两个层。第一层是不透明层并且第二层是屏障层。不透明层和屏障层可基本上同时或依序施加。施加不透明层和屏障层，使得不透明层接触基础衬底并且接着屏障层覆盖不透明层以使得不透明层被保护。不透明层可以是单一涂布制剂。优选地，不透明层可以是至少两种涂布制剂的组合，所述至少两种涂布制剂被设计以使得当施加不透明层时保持两个层的功能。举例来说，可将下层和上层调配在一起并且施加到基础衬底。当基础衬底在涂布物的下面移动以使得涂布物涂布基础衬底时不透明层和屏障层可保持横向和/或纵向静态(即不透明层和屏障层垂直移动)。
在涂布过程期间，基础衬底沿纵向移动，以使得自由流动性幕帘连续涂布基础衬底。基础衬底可以任何速度移动，使得多层自由流动性幕帘均匀覆盖基础衬底并且使得本文所论述的涂布重量得以实现。基础衬底可以200m/s或更快、500m/s或更快、1000m/s或更快，或2500m/s或更快地移动。基础衬底可以5000m/s或更慢、4500m/s或更慢，或约4000m/s或更慢地移动。自由流动性幕帘可从多层幕帘涂布单元中溢出。优选地，当额外的涂布物被泵入多层幕帘涂布单元时，涂布物被替换并且从多层幕帘涂布单元中溢出。因此，施加到基础衬底上的涂布重量为机器速度和替换来自多层幕帘涂布单元的涂布物的泵速度的产物。不透明层和屏障层可由顶部涂层覆盖。
顶部涂层可与不透明层和屏障层同时施加。优选地，在施加不透明层和屏障层之后施加顶部涂层。更优选地，使用计量刮刀施加顶部涂层，使得最终经涂布的纸板具有光滑表面来用于印刷。在施加不透明层、屏障层、顶部涂层或其组合之后，纸板可经历一个或多个加工步骤。
可对经涂布纸板进行压光。经涂布纸板可被干式压光、湿式压光，或两种情形皆有。可对涂层进行表面处理。本领域技术人员将认识到本发明提供了一种成本有效型替代方案，用于形成适合用于包装工业的经涂布纸板。本发明的经涂布纸板适合于得到优质印刷应用并且在苛刻的环境(诸如∶雨、雪以及高湿度)中保持其强度。在最优选实施方案中，本教义的经涂布纸板通过去除白色纤维层的高成本来降低成本。
本领域技术人员将认识到本发明的最优选实施方案是针对对包装工业说来很重要的特征，即成本、印刷性能、强度、耐流体性以及折叠能力来定制。为形成用于消费产品的包装，经涂布纸板往往被印刷，冲切并且接着折叠成所要构造。重要的是，经涂布纸板中的折线不展现开裂并且涂层保持其有益性质。
图1说明造纸机2。可用于本教义的造纸机2的一个示例性实例可见于图1，其可在http://www.voith.com/en/products-services/pape r/process-steps/paper-machines-10484.html获悉。造纸机2具有用于形成具有一个或多个层的纸板的成形区段20、用于去除水的按压区段30、用于去除额外的水的干燥区段40、多层幕帘涂布区段50、刮刀涂布区段60以及卷盘70。
图2说明经涂布纸板100的一个实施方案的剖视图。经涂布纸板100的各个区段被不同着色，使得各区段可清楚识别。经涂布纸板100具有基础衬底102。基础衬底具有两个纤维层110和112。涂层104覆盖基础衬底102。涂层104具有由屏障层116覆盖的不透明层114以及覆盖屏障层116的顶部涂层118。
图3说明多层幕帘涂布单元200。多层幕帘涂布单元200包括第一幕帘202、第二幕帘204以及第三幕帘206。第一幕帘202、第二幕帘204以及第三幕帘206组合以形成单一多层自由流动性幕帘208。多层自由流动性幕帘208落到未涂布纸板99上并且形成经涂布纸板100。
图4说明在已进行折裂面积比测试之后的经涂布纸板100的一个实例。如所说明，经涂布纸板由黑色油墨220覆盖。在折叠样品之后，白色涂布物222透过黑色油墨220暴露出来并且测量所暴露的白色涂布物222的总面积。
实施例
使用导向涂布机(pilot coater)以800m/min的速度涂布预涂布基础衬底。使用四种不同制剂来涂布具有预涂物的基础衬底。四种不同制剂列示于表3中。
表3
1使用CAS No.7732-18-5和577-11-7。
2使用CAS No.7732-18-5和25322-68-3。
3使用CAS No.26102-56-7。
使用多层幕帘涂布机同时施加两个层。在没有屏障层的情况下涂覆制剂1并且用作测试的参考制剂。制剂2、3以及4具有能有效作为制剂1的下层与上层的掺合物的不透明层以及有1、2以及3g/m2涂布不透明层的屏障层。在具有80份CaCo3、20份分层粘土、10份胶乳以及1份聚乙烯醇的顶部涂层存在下涂布所有四种制剂。将具有涂布制剂1、2、3、4以及顶部涂层的样品用软夹压光机压光并且加以测试。
测试所有四种制剂的亮度(使用TAPPI T452)、亮度下降值(使用本文所描述的湿亮度下降值测试)并且进行折裂面积比测试。测试的结果列举于表4中。
表4
4朝向涂布侧折叠。
测试结果显示不透明层与屏障层的组合提供与制剂1相比湿不透明度下降值的显著改善以及较低折裂倾向。
本文所叙述的任何数值包括以一个单位为增量从下限值至上限值的所有值，前提条件是在任何下限值与任何更高值之间存在至少2个单位的间隔。举例来说，如果陈述某一组分的量或某一工艺变量(诸如温度、压力、时间等)的值为例如1至90，优选20至80，更优选30至70，那么诸如15至85、22至68、43至51、30至32等的值意在明确地列举于本说明书中。对于小于一的值来说，适当时一个单位被认为是0.0001、0.001、0.01或0.1。这些仅仅是具体意图是什么的实例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能组合被认为是以类似方式明确陈述于本申请中。
除非另外说明，否则所有范围包括两个端点和端点之间的所有数字。“约(about或approximately)”结合一个范围使用适用于所述范围的两端。因此，“约20至30”意在涵盖“约20至约30”，至少包括所指定的端点。
用于描述一个组合的术语“基本上由……组成”应包括所确定的要素、成分、组分或步骤以及实质上不影响该组合的基本特征和新特征的此类其它要素、成分、组分或步骤。本文中用于描述要素、成分、组分或步骤的组合的术语“包含”或“包括”的使用还涵盖基本上由所述要素、成分、组分或步骤组成的实施方案。本文中通过使用术语“可”意在指“可”包括的任何所描述的属性是任选的。
复数个要素、成分、组分或步骤可通过单数个整合要素、成分、组分或步骤来提供。或者，单数个整合要素、成分、组分或步骤可分为独立的复数个要素、成分、组分或步骤。用于描述某一要素、成分、组分或步骤的“一”或“一个(种)”的公开不意在排除额外的要素、成分、组分或步骤。
应了解，以上描述意在是说明性而非限制性的。除所提供的实施例之外的许多实施方案以及许多应用对本领域技术人员来说在阅读以上描述后将显而易见。因此，本教义的范围不应参考以上描述来确定，而应实际上参考所附权利要求以及这些权利要求所享有的等同原则的全部范围来确定。在以下权利要求中省略本文所公开的主题的任何方面并非放弃该主题，也不应认为本发明人不将该主题视为所公开的本发明主题的一部分。

Claims (15)

1.一种经涂布的纸板(100)，其包含∶
a.基础衬底(102)，其亮度使用TAPPI T452测知为约65或更小；以及
b.涂布物(104)，其位于所述基础衬底的至少一侧，其中所述基础衬底包含∶
i.一个或多个包括白色填料的不透明层(114)，其中所述不透明层覆盖所述基础衬底，使得所述基础衬底透过所述不透明层的可见度基本上被消除；
ii.覆盖所述不透明层的屏障层(116)；
其中所述屏障层基本上防止水性流体接触所述不透明层，并且
其中所述经涂布的纸板在所述基础衬底具有所述涂布物的所述侧面的亮度使用TAPPI T452测知为约65或更大，并且在所述基础衬底具有所述涂布物的所述侧面的湿亮度下降值使用湿亮度下降值测试测知为约30或更小。
2.如前述权利要求中任一项所述的经涂布的纸板，其中所述基础衬底(102)是具有预涂物的纸板。
3.如前述权利要求中任一项所述的经涂布的纸板，其中所述涂布物由顶部涂层(118)覆盖。
4.一种方法，其包括∶
a.形成多层自由流动性幕帘(208)；
b.用所述多层自由流动性幕帘涂布所述基础衬底(102)，使得当所述基础衬底移动到与所述自由流动性幕帘接触时，所述多层自由流动性幕帘涂布所述基础衬底，从而形成如权利要求1至3中任一项所述的经涂布的纸板。
5.如权利要求5所述的方法，其中所述一个或多个不透明层(114)是如下所形成的单一层：将下层与上层调配在一起，然后将所述单一不透明层施加到所述基础衬底上。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述基础衬底基本上不含漂白牛皮纸、脱墨浆、混合办公废纸、白色纤维或其组合。
7.如权利要求5至6中任一项所述的方法，其中所述基础衬底不含覆盖所述基础衬底的白色层。
8.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其中所述一个或多个不透明层和所述屏障层基本上同时被施加到所述基纸上。
9.如权利要求5至8中任一项所述的方法，其中所述方法包括用顶部涂层覆盖所述屏障层的步骤。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述顶部涂层、所述屏障层以及所述一个或多个不透明层所有基本上同时被施加。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述顶部涂层是在施加所述屏障层和所述一个或多个不透明层之后施加。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述屏障层具有约4g/m2或更小的涂布重量。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一个或多个不透明层具有约40g/m2或更小的涂布重量。
14.一种用于涂布基础衬底的系统，其包含∶
a.用于沿行进路径馈送基础衬底的传输系统，所述基础衬底的亮度使用TAPPI T452测知为约65或更小；
b.多层幕帘涂布系统，其包含∶
与所述行进路径相邻安置的用于形成涂布物的多个自由流动性液体幕帘，
其中涂布物包括∶
第一液体幕帘(202)，其具有第一涂布材料，以及
第二液体幕帘(204)，其位于所述行进路径中所述第一液体涂布物的下游，所述第二液体幕帘具有第二涂布材料；
c.用于选择性地使所述基础衬底与所述多个自由流动性液体幕帘接触的啮合系统；以及
其中所述第一液体幕帘涂布所述基础衬底(102)并且形成不透明层，而所述第二液体幕帘涂布所述不透明层并且形成屏障层；
其中所述屏障层基本上防止水性流体接触所述不透明层；并且
其中所述经涂布的基础衬底在所述基础衬底具有所述涂布物的所述侧面的亮度使用TAPPI T452测知为约65或更大，并且在所述基础衬底具有所述涂布物的所述侧面的湿亮度下降值使用湿亮度下降值测试测知为约30或更小。
15.用于涂布基础衬底的系统，其中所述系统使用如权利要求4至13中任一项所述的方法形成如权利要求1至3中任一项所述的纸板。
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