CN105263708A - 可再制浆和可回收的复合包装制品及相关方法 - Google Patents

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Abstract

特别独特和环境友好型的复合材料结构，及由其制造存储制品和相关方法。该复合结构包括至少一个或多个含纤维层，例如具有从天然和/或合成来源的纤维板或其他板，还包括一种或多种含矿物层。含矿物层包含热塑性粘合剂代替固定矿物颗粒。所述含纤维层和含矿物层可以被成形，定尺寸和加工，使得所述其形成的复合结构能够被加工以形成存储制品。该复合结构可再制浆并再循环且不用使用分散液、乳液或水溶液。此外，相比于聚合物层，该复合材料减少用于热密封，障碍物，和纤维粘附对层质量的要求。该复合结构还具有抗张强度和其它结构特征，从而使其易于加工成所需的存储制品的形式。

Description

可再制浆和可回收的复合包装制品及相关方法
技术领域
本发明主要涉及可再制浆和可回收的复合包装材料和/或成品包装结构。
背景技术
用于零售和运输目的的包装和包装材料通常被设计得足够耐用，以使得能够可靠地使用材料和保护包装物品。由于环境和经济的原因，制浆和再循环特性是这种包装和材料开发中关键的考虑因素。其它重要的考虑因素包括阻隔性能、制造过程中的热密封、表面能以及制造效率。
发明内容
本发明实施方式具有几个特征，其中没有单个特征就能够产生其期望的特性。在不限制如后述的权利要求所表达的现有实施方式范围的前提下，其更突出的特征，现在将予以简述。阅读了以下论述，尤其是在阅读了“具体实施方式”部分之后本领域技术人员将理解本实施例的特征如何产生本文中所描述的有益效果。
任何或所有的下列方面均可以是本发明实施方式的一部分：
含矿物层的聚合物基质内矿物颗粒密度可为约2.4g/cm3至约4.9g/cm3。
含矿物层的聚合物基质内矿物颗粒可以包含立方体类和块类。
所述含矿物层的聚合物基质中的碳酸钙颗粒可以有约18-80％颗粒直径小于6微米和约33-96％颗粒直径小于10μm。
含矿物层的聚合物基质中的矿物颗粒的硬度可为约2.0至4.0莫氏硬度。
含矿物层的聚合物基质中的矿物颗粒在325目上每个ASTMD1199的最大百分比为约0.05-0.5。
含矿物层的聚合物基质中的矿物颗粒具有约8.5至约10.5的pH。
含矿物层内的聚合物粘接剂具有约0.908g/cm至约1.60g/cm的密度。
含矿物层内的聚合物粘接剂可具有约4g/m2/10min至约16g/m2/10min的物理熔体流动指数。
矿物可以是完全分散在聚合物粘结剂基质内。
含矿物层内的聚合物粘接剂可具有约150,000至约300,000(Mz)的分子量。
含矿物层的聚合物含量重量可为约3.5lbs/3msf至约50lbs/3msf。
含矿物层可具从约1.8GPa至约4.5GPa的模量。
约40-60％的含矿物层热膨胀系数为约1×106in/in至约8×106in/in。
含矿物层可以涂层重量约3g/m2至约20g/m2被应用于纤维层。
含矿物层表面静摩擦系数可为约0.18至约0.59。
含矿物层可以包括结晶的、半结晶和无定形结构的混合物。
含矿物层内的聚合物粘接剂结晶度可以为约60％至约85％。
含矿物层可含有从约0.05％至约15％重量比的偶合剂。
含矿物层可含有约0.5％至约10％的塑性体和弹性体，密度为约每ASTMD7920.86g/cm3至约0.89g/cm3。
含矿物层在约59℃至约110℃有差示扫描量热(DSC)熔化峰。
该含矿物层的分子量范围(Mw)为可为约10,000至约100,000。
约10％至约70％的含矿物层可以具有约0.99或更小的支化指数(g')，在粘接剂的Z均分子量(Mz)测得。
含矿物层的聚合物粘接剂可具有从约1至约40的全同立构链长度。
含矿物层的聚合物粘接剂在约180℃至约410℃下具有约1-10000的剪切率。
含矿物层可具有约0.5lbs/msf到约175lbs/msf的基重。
含矿物层的聚合物粘接剂可具有约20％至约60％的无定形结构和约20％至约55％结晶结构。
含矿物层的聚合物粘接剂可包含具有无定形组分约40％至约85％的聚乙烯。
含矿物层用DSC法测得的共聚物等规度指数约20％至约50％。
含矿物层的聚合物基质中矿物颗粒的平均表面积为约1.0-1.3m2/g至约1.8-2.3m2/g。
含矿物层的聚合物基质中矿物颗粒绿色亨特反射率范围为约91％至约97％，和一个蓝亨特反射率范围为约89％至约96％。
含矿物层可以含有无机矿物涂料和填料，包括但不限于高岭土、云母、硅土、TiO2和其它颜料。
含纤维层含有乙烯和聚合物填料。
含纤维层的表面平滑度在约150至约200别克秒的范围内。
含纤维层的灰分含量为约1％到约40％。
含纤维层可具有任何或所有的下表中呈现的特征：
纤维长径比(均值) 5-100
纤维厚度(软木) 1.5-30mm
纤维厚度(硬木) 0.5-30mm
填充纤维容量 1％-30％
纤维密度 0.3-0.7g/cm2
纤维直径 16-42微米
纤维粗度 16-42mg/100m
纤维浆种(单层到三层) 机械、热机械、化学热机械及化学
渗透性 0.1-110m2×1015
氢离子浓度 4.5-10
撕裂强度(Tappi 496,402) 56-250
撕裂强度(Tappi 414) m49-250
水分含量 2％-18％重量比
含纤维层可具有任何或所有的下表中呈现的特征：
含矿物层可包括混合挤压多层，如多达六个层，带从约每层具有约0％至约70％重量比的具有聚合物粘接剂的矿物含量。
整体复合材料的重量计可为约2.5lbs/3msf至约150lbs/3msf。
含矿物层的聚合物粘接剂可包括直链、支链、和/或高度支化的聚合物。
含矿物层的聚合物粘接剂可以包括聚烯烃，具有约5500到约13000的平均分子量分布(Mn)，具有约170000至约490000的重均分子量(Mz)，和/或约170000到约450000的Z均分子量(Mz)。
含矿物层可具有约6.50至约9.50的Mw/Mn比。
含矿物层的聚合物基质内的矿物颗粒可以进行表面处理，使用约1.6至约3.5mg/m2的表面剂。
含矿物层的聚合物基质中的无机颗粒可以具有颗粒顶切为约4-15微米D98和表面积为约3.3m2/g至约10m2/g。
含矿物层的聚合物基质中的无机颗粒可包括涂覆有约8至约24个碳原子脂肪酸的CaCO3，用表面处理水平为约0.6％至约1.5％重量比处理，或用约90％至约99％重量比的CaCO3。
含矿物层为约0.5密耳厚到大约5密耳厚。
含纤维层中的非纤维含量例子包括，但不限于，约50-95％的#1粘土或#1细粘土，约3-20％的部分煅烧粘土，约3-40％部分的TiO2，约2-45％的乙烯基丙烯酸类，和从约1％至约35％的蛋白质粘合剂，助粘合剂，或三重粘合剂。
含矿物层可以含有增量石英二氧化硅。
本发明的一种可回收复合包装结构具有起始复合纸的重量不合格率约10-25％，筛网清洁效率达到60-100％左右，筛选板可以选择孔状、割缝状或波形状筛网，且在筛网的背面具有最小穿孔的A板，B板穿孔为中间，而C板往往具有最大的穿孔。使用过程包括：从纤维中将含有杂质的矿物在高密度、正向和通流的清洁剂中有效地处理，这些清洁剂的直径为70mm-400mm。这些纤维粒子加工处理后废品率大约在0.1-1％到5-30％。颗粒去除率以质量百分比达到计50％-90％的，粒径约150mm-0.05mm。
发明一种用于可回收复合结构可馈接受压力在约2kPa-12kPa的光滑波状，或严重的波状外形的筛网。
目前所述复合材料具有的碎浆稠度从约3-30％，制浆温度约为100°F-200°F，打浆时间约为10-60分钟左右，用浆pH值约为6到9.5±0.5。工艺压力筛为0.050-0.075”左右且插槽为0.006-0.020”。滚筒制浆转速为有9-20转/分钟。滚筒制浆采用4-8mm的孔，孔式筛网筛孔为0.8-1.5mm，还包括由粗到细为0.150-2.8mm的筛孔和槽，和筛网转速为10m/s-30m/s。
本发明实施例包括可回收复合包装结构。该可回收复合包装结构包括含纤维层、和粘接含纤维层的隔层，所述隔层包括均匀地分散在聚烯烃粘接剂的基质中的矿物颗粒。所述隔层具有从约4lbs/3msf至约60lbs/3msf的基重。所述含纤维层具有从约0.010"至约0.030"的厚度，并具有从约136lbs/3msf至约286lbs/3msf的基重。所述含纤维层具有从约0.010"至约0.030"的厚度，并具有从约136lbs/3msf至约286lbs/3msf的基重。所述隔层具有重量百分比为约30％至约70％的聚烯烃含量。所述可回收复合包装结构可包括约1％-40％的无机物。所述可回收包装复合结构包含高达98％的再制浆总回收率。所述矿物颗粒包括具有超细纳米粒子的硅藻土，其密度为约2.4g/cm3至约4.9g/cm3，其粒径为约100nm至约10μm。所述聚烯烃粘接剂具有从约10000Mw至约100000Mw的分子量，并具有在该聚烯烃的Z均分子量(Mz)下测得的从约0.99至约0.65的支化系数(g’)。所述聚烯烃粘接剂具有从约1至约40的全同立构链长度。所述聚烯烃粘接剂在约180℃至约410℃下具有约1-10000的剪切率。所述矿物颗粒是立方体或块状颗粒。所述矿物颗粒具有从约1-1.3m2/g至约1.8-2.3m2/g的平均表面积。所述矿物颗粒包含碳酸钙颗粒，具有约18％-80％的粒径小于6μm，和约33％-96％的粒径小于10μm，和约4-15μm的d98顶切，以及从约3.3m2/g至约10m2/g的表面积，处理剂的重量百分比约0.6％至约1.5％或所述碳酸钙的重量百分比约99％的表面处理水平。所述含纤维层包含具有晶体含量为约40％-70％的纳米纤维素，该纳米纤维素包括纳米原纤维、微原纤维、及非原纤维束，所述非原纤维束具有从约4nm-30nm的横向尺寸和从约100nm-1000nm的高度结晶纳米晶须，具有约3nm至约15nm的纤维宽度，具有从约0.5meq/g至约1.5meq/g的电荷密度，并且所述纳米纤维素具有从约140Gpa至约220GPa的硬度和从约400MPa至约600MPa的拉伸强度。所述矿物颗粒中的一部分包含有脂肪酸和硬脂酸涂层，具有约91％-97％的绿色亨特反射，约89％-96％的蓝色亨特反射，具有从约2.75至约4.0的莫氏硬度，在5％浆液中于23℃的水中颗粒pH值为约8.5-10.5；在23℃的水中，颗粒电阻为约5,000欧姆至约25000欧姆，325目上的一个ASTMD1199的最大百分比为约0.05-0.5，20℃下的体积电阻率为109至约1011欧姆，在25℃下，其元素的标准生成热为约288.45-288.49kg-cal/mol，其元素的标准生成自由能为约269.53-269.78kg-cal/mol，1℃下，1g的比热(从0℃-100℃)为约0.200至约0.214，在20℃的导热系数为约0.0071g-ca/sec/cm2/1cm厚度，线性膨胀系数为：25℃-100℃下为C＝9x10-6，以及25℃-100℃下为C＝11.7x10。所述含纤维层包含乙烯和无机矿物涂料和填料。所述含纤维层具有从约1.50至约3.15的表面平滑度，具有从约150至约200别克秒的光滑度，具有从约1％至约40％的灰分，具有约0.02-0.50的静摩擦系数μS，并具有导热系数为约0.034-0.05W/mk的纤维素含量。在所述含纤维层中的一些初始和再生纤维类型包括：机械的，热机械的，化学-热-机械的和化学的，具有约5-100的平均长宽比，约1.5mm-30mm的软木纤维厚度，约0.5mm-30mm的硬木纤维厚度，约1％-30％的填充纤维含量，约0.3g/cm3-0.7g/cm3的密度，约16μm-42μm的纤维直径，约16mg/100m至约42mg/100m的纤维粗度，约0.1x1015m2-110x1015m2的渗透性，约4.5-10的氢离子浓度，约56-250的Tappi496,402标准的撕裂强度，约m49-m250的Tappi414标准的耐撕裂性，重量百分比为约2％-18％的水分含量。所述含纤维层包含：回收纤维、原生纤维、热机械浆体“TMP”、原生牛皮纸纤维、粘土涂覆工艺纤维、粘土涂覆未漂白牛皮纤维和固体漂白硫酸盐纤维的结合。所述隔层包含TappiT410标准的约5.5g/m2-52.2g/m2的重量，TappiT464标准的约0.46g/100in2-37.7g/100in2的隔潮值，TappiT441标准的约0.00-0.40的柯布2分钟吸水率，T441标准的约0.00-0.45的柯布30分钟吸水率，以及TappiT559标准的为12的耐油性。
本发明实施例包括一种可回收复合包装结构的制备方法，所述可回收复合包装结构包括含纤维层和含矿物层。
所述制备方法包括将含有矿物的矿物颗粒分散在聚烯烃粘合剂中，形成含矿物树脂，并将所述含矿物树脂挤出涂覆到含纤维层上。挤压过程在下列条件下实施：树脂的熔体流动指数约4g/10min至约g/10min；熔化温度约440°F-640°F；挤出机螺杆或管筒压力约1，200psi-2500psi；气隙约4"-16"；模隙约0.020"-0.050"；机筒和模头区温度约400°F-640°F；挤出生产线速度约100FPM-3500FPM；和挤出复合线速度约100FPM-3500FPM。含矿物树脂包含重量百分比为20％-70％矿物含量。所述含矿物树脂可包含微丸。所述含矿物层被涂覆到所述含纤维层，其涂覆重量为约4lbs/3msf-30lbs/3msf。所述可回收复合包装结构不包含：水基分散体、水性分散体、水性涂料、含乳剂涂料、含水分散体、线压应用、或离线混合工艺。所述矿物层的重量在约15g/m2-50g/m2之间，在挤出涂覆机上成行共挤，并通过挤出粘结到所述含纤维层。所述含矿物层的密度约1.22g/cm3-1.41g/cm3。所述矿物层有约25％-75％非晶态的，在热条件下每天约5g/m2-22g/m2的水蒸气传递速率(WVTR)。
附图说明
本实施方式现将详细地突出强调并有益的技术特征进行讨论。在附图中的这些实施例描述了具备新颖的和非显而易见的可再制浆和可回收复合包装制品和相关的制备方法，这仅用于说明的目的示出。这些附图包括以下附图，其中相同的标号表示相同的部件：
图1是根据本实施例的一个多层可再制浆包装复合材料的侧剖示意图；
图1A是图1的由圆圈1A-1A表示的部分的详细视图；
图2是根据本实施例的另一种多层可再制浆包装复合材料的侧剖示意图；
图3是根据本实施例的可再制浆的含矿物材料的侧剖示意图；
图4是根据本实施例的使用具有分散在聚烯烃粘接剂中的矿物颗粒的含矿物树脂的示意图；
图5是根据本实施例的一个多层可再制浆包装材料侧横断面观察示意图；和
图6是根据本实施例的另一个多层可再制浆包装材料侧横断面观察示意图；
图7是根据本实施例的复合材料制成的容器；
图8是根据本发明实施例的复合材料制成的容器内衬；
图9是根据本发明实施例形成的复合材料的包膜；及
图10是根据本发明实施例形成的一种复合材料的展出托盘。
具体实施方式
本发明涉及的方法和组合物含有可再制浆和可回收的消费品包装，例如但不限于，食品，干货，洗涤剂等，更具体的说，本实施例包括使用矿物层提供可再浆化和可回收消费品包装，矿物质由热塑性聚合物键合，并随后粘附于纤维层，采用挤压涂料，挤出复合，或层压连续且极大地附着在矿物层的表面或天然纤维层的表面，使得成品包装罐可以有效地再浆化和回收并同时使用消费前和消费后的收集方法。本发明实施例提供的可重复使用的纸浆，从而提供可重用性和再加工处理能力转化为有价值的循环利用的含纸包装产品。目前的包装复合材料可用于形成一个或多个层的所有类型的单层和多层封装结构，例如折叠纸盒等，包括使用单壁或多壁波纹结构作为复合包装材料的一个或多个内或外衬和/或波纹介质。
现有的做法，例如，对纸基材添加聚乙烯薄膜(PE)，聚丙烯(PP)，聚酯，蜡，或聚偏二氯乙烯(PVDC)以提供隔潮层。此外，各种类型的乳剂和水性涂料出于同样的原因被施加到纸基材中。然而，针对上述技术据信不存在可再制浆和可回收的解决方案，即不能提供一种高效率的热塑性挤出涂布形成含颗粒的矿物层。本发明实施例提供的复合材料具有高防渗性能，高热密封性能，高性能的纤维粘结，强度高，再制浆性，而且制造成本低。此外，其它树脂如聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯和类似物可用于包装材料以提高阻隔性能。然而，这些材料比蜡，聚乙烯和PVDC更昂贵。主要地阻隔替代物被认为通过回收(再制浆)纸厂是不可能再制浆，主要是因为他们在纤维回收过程中存在的质量问题，或者在通过打乱的过程中，例如通过堵塞滤网，或通过污染的成品。大约20％的已知的纸板片与上述列出的材料或类似的材料是被层压的，从而导致在那些回收行业内不兼容的产品。
聚烯烃和其它聚合物涂料的如蜡、丙烯酸酯、聚乙烯苯二甲酸乙二醇酯(PET)分散和PVDC阻挡层，主要缺点是，他们难以重新处理或回收从而通常被丢弃，或只能在回收厂的专用设备加工处理，如果对这些材料采取再加工处理，制得的包装物品可能具有低劣的阻隔性能和较差的热密封性能，如杯子或热密封折叠纸盒。出于环境和成本的原因，如果处理包装材料的隔潮层已成为造纸厂和他们的顾客的一个重要问题。如何再制浆这些材料构成了行业的特殊问题。具体体现在从包防潮层中回收有用的纤维的问题。目前，几乎所有的这些包装材料都被最终丢弃到垃圾填埋场或焚烧，这引起了关于对环境和公众健康，特别是对PVDC材料的问题。再加工包装以回收木纤维是木纤维的重要来源，有助于避免高质量和昂贵的纤维的浪费。
当形成包装材料包装食品和干货时，热密封性包往往是至关重要的。此外，该包装结构优选用于湿气，氧气，油和脂肪酸的阻隔层。其他的理想特性包括机械性能，美观性、脂粉性能，耐化学品性，可回收性，热密封性，表面能，油墨附着力，油墨润湿能力，薄膜对纤维的附着力，胶水和粘合剂应用的表面改进，和阻隔性能(对氧水，湿度等)。因此，使用聚合物挤出涂层(聚烯烃纤维表面，是最常见的)和生物聚合物是常见的做法。
两种常用于木材纤维再加工处理的方法。第一种方法打破了木纤维的来源，如包装材料，通过碎浆，而其他材料被过滤掉。第二种方法打破了包装材料，如将任何非纤维材料破碎成小块(一般小于1.6毫米)，然后通过过滤网与木纤维构成的纸浆。第二种方法是经常经常使用化学添加剂和/或附加设备，使其制造价格昂贵，因此不可取。
然而，没有任何已知的树脂采用我们的不覆蜡层材料用于制备高性能的阻隔层，可以在不增加制造步骤的情况下重新处理。这些材料回收困难，即使并非不可能。此外，蜡与树脂共存经常导致在回收过程中较低数量的可用纸浆，因此增加了大量的浪费。
在再浆化过程中，废旧材料可能会分解成非常细小的颗粒，通常小于0.7mm。这些细小的颗粒通过滤网(S)并被发送到造纸机污染纸浆。碎浆蜡存在的问题包括堵塞毛毡，浸入烘干机引起卷筒纸破裂，粘滞有关不合格纸张表面的脂粉，造成产量减少。
PE和PP阻隔层的再制浆(与大多数聚合物)是非常困难的。后处理期间，聚烯烃是在碎浆机中，从纤维和聚烯烃中分离并破碎成大块估计的宽度约0.3cm-3.0cm，或更大的碎片和颗粒密度约0.875g/cm3至0.995g/cm3的范围以及更高。这些碎片会导致筛网堵塞，需要宝贵的停机时间进行清理，并会产生固体废物。然而，当矿化层再制浆时，从密度约1.10g/cm3-4.75g/cm3或更大，分解成优异的约35％-99％的约0.0005mm2-2mm2或更小更密集尺寸的片段。这些独特的颗粒提供了再制浆和回收处理的好处。因此，矿物层可以通过改进再制浆成功地应用到纤维层。矿物层上聚合物层施加的涂层基重约4lbs/3msf-25lbs/3msf(磅每一千平方英尺)。矿化层复合材料的加工可使用行业标准的再浆化和再循环设备，其中大部分在本说明书中进一步描述来完成。
另外，对于正常的处理是很重要的，包括使用一个标准的碎浆机配备了蒸汽管道，使用不同大小的常规筛网和操作离心机。PVDC涂层也具有与PE大致相同的处理问题。此外，其它的选项，如乳剂和内含乙烯基的水基涂料不能提供阻隔相当或高成本低性能的热密封性能。另外，混合的生产往往是必要的，通常需要和单层或多层乙烯加上矿物单独的层，例如，在可能需要时。此外，与聚烯烃不同的是，在改装或后续使用过程中使用这些具有封装应力或断裂点类型的阻隔层失效是相当普遍的。最后，PVDC和相关的涂层具有重要的环境毒性危害，因此作为阻隔层是一项糟糕的选择。
在碎浆过程中，非纤维阻隔层必须是脆性结构足以打破成足够小的碎片，确保纤维有效地从阻挡层释放并通过筛网。同时，浆化了的阻隔层的碎片不能太小，因为如何通过筛网和生成工序是造纸机的工艺难点。最后，打浆的阻隔层的碎片不能大到堵塞的筛网或污浊过滤过程。
在制浆过程中，将矿物含量通过加入适当规格的颗粒和适量的矿物质添加到热塑性阻隔层中，含矿物的聚烯烃层取的结构属性使其在制浆过程中具有高效、清洁，和适当的处理。此外，有20％-70％的矿化层容易通过筛网释放纤维含量，从而获得高的纤维产率。进一步地，高速、高效通过使用挤压涂覆热塑性塑料在纤维上涂覆阻挡层，也可以使用普通方法如挤出涂覆。而不需要水基分散体、水性分散体、线压应用、乳液、或使用包含乙烯基的单层、多层助剂或类似的材料或矿物质的附加层，该热塑性内容物用作为颗粒的粘接剂，将矿物颗粒粘结一起，将它们固定在复合热塑性材料和矿物树脂颗粒适当的位置中，在高于400°F温度下加热，在很高的速度约100FPM-3500FPM(每分钟英尺)下挤出涂覆在一个单块设备或挤出层压在单台设备，并在纸卷上以超过30"-140"宽卷起。
将含有层状树脂的矿物挤压为一种预混合或母料颗粒，并在挤压后保持其原有的完整性。因此，与水性或乳液型涂料不同，在涂布之前不需要进行混合，在印刷和加工的过程中不需要进行干燥。矿化聚烯烃或聚合物层还具有额外的优点，如高速热封性和改进的阻隔性能。高速热合性和改善的阻隔性能。当形成一个封装、高含量的湿度、油和脂肪酸的阻隔性能时，额外的优点还可以包括一个极好的表面具有室温和热熔粘合剂的应用。
可再制浆复合材料的纤维组分可包括它们的软木纤维，硬木纤维，或它们的混合物。例如，该纸基材可以从5-95％(如25-90％)的软木纤维和从约5-95％(如25-90％)硬木纤维。纸基材还可以具有，例如，在一个重量的基础上为30lbs/3000sq-200lbs/3000sq和卡尺(厚度)为0.006”-0.048”。
在纸碎浆和加工的过程中，纤维通过一个或多个筛网经过清洗和滤波处理，从再制浆纤维除去中不需要的物质。筛网通常设计成孔状、割缝状或波形状。拒收和筛除的材料的数量和类型可能对筛网清洁造成影响。如果筛网变得阻塞，他们无法运行，必须进行清洗，从而造成在处理过程中产生宝贵的停机时间。
这些板材通常是在一个在后面发现具有最小穿孔的A板，B板穿孔为中间，而C板往往具有最大的穿孔。由于碎浆过程中产生的尺寸和塑料涂层碎片形态，塑料废品堵塞和弄脏筛选系统，造成的停机一般来说不能高效地处理。然而，矿物层的颗粒密度约5-0.01mm2。因此，基于起始复合体的重量不合格率约10-25％，筛网清洁效率达到60-100％左右，包括压力筛网设备。因此，实现了筛网清洁度效率为约60％-100％，其中压力筛装置。此外，压降，表示为馈接受压力，可以为约2千帕至约12千帕上光滑，异形，或严重的波状外形的筛网。
后筛网处理包括离心筛的清洗。这个纸浆清洗过程中使用流体压力来创建一个旋转的流体运动在一个锥形缸，导致更密集的颗粒比轻颗粒更快的向外边缘移动。在清洗过程中，优质纤维产向内和向上抬到接受浆料入口。杂质如灰尘，金属，油墨，砂，和任何杂质被保持在向下流动并从清洁器的底部排出。在纤维中矿物层的杂质接受并拒绝具有约1.01-4.25g/cm3的密度。由于颗粒与水具有较大的密度差和尺寸特性，颗粒被有效地除去，并在清洗过程中清洗干净。从纤维中将含有杂质的矿物在高密度、正向和通流的清洁剂中有效地处理，这些清洁剂的直径为70mm-400mm。此外，这些纤维粒子加工处理后废品率大约在0.1-1％到5-30％。此外，由于颗粒的形状通常有球形(预期的)他们将更有效地在离心清洗。最后，由于颗粒尺寸较小、普遍密集，它们往往能达到以质量计50％-95％的去除率，粒径约150mm-0.05mm采用单独或组合，专用的比重活化浮选离心吸尘器，洗衣机，超分散洗涤、具有碎浆稠度从约3-30％的可再浆化和可回收复合材料，制浆温度约为100°F-200°F，打浆时间约为10-60分钟左右，用浆pH值约为6到9.5±0.5。工艺压力筛为0.050-0.075”左右且插槽为0.006-0.020”。
下表1展示了估算的结合了矿化层的含纸层复合材料的再制浆范围。该表也适用于当采用纸层的纤维的精细含量占该纸的重量百分比为约0.5％-60％的情形。使用各种制浆间歇和连续制浆方法的此数据是一致的，包括低浓度持续，转子去抖动，以9-20RPM滚筒打浆，高一致性滚筒打浆，以及含有4毫米到8毫米孔的滚筒打浆，从约3％＞至约20％的碎浆浓度，还有使用磁盘、压力和圆柱形筛类型，所述筛具有约0.8mm-1.5mm的孔式筛孔和约0.1mm-0.4mm的槽型和异型开口，还包括约0.150mm-2.8mm的从细到粗筛孔和槽，以及筛转子圆周速度为从约10m/s-30m/s。
表1复合材料再浆化能力
注释：百分比为总复合材料的重量百分比。MSF是千平方英尺。无机物的％是基于行业标准的灰分测试。再浆化能力数据基于Tappi和光纤盒协会行业标准测定，并由佐治亚理工学院IPST报道。
各种硅藻土矿物填料和颜料在该复合结构内的再制浆含矿物层中都可供使用，包括：仅举几例为云母，二氧化硅，粘土，高岭土，碳酸钙，白云石，和二氧化钛。该填充物提供改善的性能用于阻挡，不透明度，增加的刚性，导热性，和强度。填料通常比聚合物更便宜且因此成为所述聚合物层的一个非常经济的成分。最常用的矿物填料具有的密度为2.4g/cm3-4.9g/cm3。大多数聚合物具有0.8g/cm3-1.85g/cm3的密度，且其中许多可作为热塑性粘合剂使用。
填料颗粒具有不同尺寸和形状。其尺寸为具有从0.1微米-10.0微米的平均粒径。非常细的矿物颗粒的一个例子为包括纳米沉淀碳酸钙，其尺寸小于100纳米。超细纳米粒子的粒径为0.06微米-0.15微米。这些超细颗粒适用于控制流变性能，如粘度、松弛和下降。矿物填料颗粒可以具有各种形状，例如包括球状、棒状、立方体、块状、片状，薄片状，和各种比例的不规则形状。粒子的最大和最小尺寸之间的关系被称为长宽比。长宽比和形状共同显著影响影响了在复合聚合物基质里的粒子的效果。在另外其它实施例中，颗粒硬度涉及粗糙度，颜色层装饰和不透明度。适合于本实施例的颗粒形态主要为但不限于，盐和方解石的立方体和块形状，具有如下表2所示的特性，立方结构的例子包括方解石和长石。块结构的例子包括方解石，长石，二氧化硅，重晶石和霞石。
表2-矿物物理特性
矿物颗粒还经常有高于聚合物的比重。因此，该密度通过提高质量增加了成本。许多颗粒表面经过了脂肪酸或其它有机材料处理，例如硬脂酸和其它材料，以在混合过程中改善聚合物分散。表面处理也影响干流动性，减少表面吸收，并改变加工特性。使用在本实施例中的，矿物质的潜在比重范围包括颜料，从约1.8-4.85g/cm3。
有利的是分散填料和颜料(它提供了不透明性和白度给聚合物复合材料)有效地以获得良好的性能。对于填料，冲击强度，光泽，和其它性质通过良好的分散性都得到了改进。对于颜料，斑纹表示不均匀的分散，而着色力丢失可以观察到，如果如果颜料不是完全去凝聚的。结块作为缺陷，能够引发裂纹的形成，从而降低冲击强度。在此实施例中，结块优选小于约30微米至优选小于约10微米。
树脂和复合挤出对热灵敏度在在挤出涂覆过程和挤出层压生产期间变得重要。处理过程中的小的改变对之前和之后的挤出结果产生有一个较大的影响。表3是一个样品，但不限于对于确定的矿物填充树脂的挤出涂覆生产范围。在表3中，熔融指数的测量根据ASTM方法D1238-04规则表明，而密度根据ASTM标准方法D1501-03规则下测定。
表3-操作参数，矿化复合材料树脂，单层，共挤出，和多层含矿物复合材料，至光纤容纳层
结晶区域的分子链有些彼此平行地布置。在非晶地区，它们是随机的。结晶区和非晶区的该混合物对于挤出良好的挤出涂层是至关重要的。在基质中，该晶体可以作为填料，所以可以矿化，改进一些机械性能。一个完全的无定形聚烯烃是油脂状并具有差的物理性能。一个完全结晶聚合物将是非常硬而脆。高密度聚乙烯(HDPE)树脂具有的分子链具有比较少的侧链分支。因此，链条都挤满紧密地联系在一起。聚乙烯，聚丙烯，和聚酯是半结晶。结果是结晶度高达95％。低密度聚乙烯(LDPE)树脂通常具有从60％至75％的结晶度，而线性低密度聚乙烯(LLDPE)树脂具有从60％至85％的结晶度。为挤出涂布树脂的密度范围，包括LDPE数值具有0.915g/cm3至0.925g/cm3，LLDPE树脂具有的密度为0.910g/cm3至0.940g/cm3，以及中密度聚乙烯(MDPE)树脂具有的密度为0.926g/cm3至0.940g/cm3。HDPE树脂的密度为0.941g/cm3至0.955g/cm3。PP树脂的密度为0.890g/cm3至0.915g/cm3。
加入无机填料到聚合物导致了粘度增加。填料的加入也许也改变了聚合物中结晶度的量。由于聚合物结晶对于低分子量物质是不可渗透的，增加结晶度还导致改进的阻隔性能，通过增加弯曲度。这种效应预计将常见于诱导横晶高度的填料。一些矿物质能够改变一些热塑性塑料的结晶行为，并因此聚合物相的性质不是那些原生材料，在制作期间，在成品复合结构的性能中提供新的特点。热塑性塑料在冷却阶段和凝固阶段结晶。凝固对于半结晶聚合物，主要是由于晶体的形成，围绕该聚合物基质的非晶区创造坚固区域。当正确使用时，矿物填料能作为成核剂使用，通常在较高温度下。这个过程可以提供机械性能在聚合物复合材料中，有利高阻隔性能以及粘附于纤维表面，而对热密封特性没有不利影响。矿物质可以开始显著影响结晶，当使用所述聚合物复合材料的约15％-70％的重量百分比时。一些影响机械粘附于纸的因素包括挤出温度，氧化和渗透到纤维中。聚合物挤出的矿物起始温度影响从模具出口到轧辊的冷却速度，其可由挤出机气隙设置调节。其他关键因素包括聚合物界面层的聚合物质量。结晶起始温度各不相同，然而，例子见下表4。
表4-选择的聚合物与估计的矿物起始温度
未填充的聚丙烯 120-122℃
碳酸钙 120-125℃
白云石 120-131℃
云母石 120-134℃
硅土 120-122℃
矿物纤维 120-122℃
云母石 120-124℃
此外，固体烯烃聚合物的均匀的共混物具有不同密度和熔融指数，可混合于矿物复合层内，无论是穿插或通过共挤非穿插。所述含矿物的复合层可被大幅度并不断地施加并粘结到至少一个含纤维层上，使用挤出或挤出层压，包括吹膜，浇注，挤出或涂布方法。含矿物的层的聚合物含量可用作粘结层，用于穿插和非穿插结构以及每个单独层中的颗粒粘合剂，这些粘接剂或粘接层可以单独包括或在混合物中包括单烯烃和二烯烃的聚合物，例如，聚丙烯，聚异丁烯，聚丁-1-烯，聚-4-甲基戊-1-烯，氢化聚苯乙烯，聚异戊二烯，聚丁二烯，均相茂金属共聚物，以及环烯烃聚合物，例如：环戊烯或降冰片烯，聚乙烯，交联聚乙烯，环氧乙烷和高密度聚乙烯，中等分子量的高密度聚乙烯，超高分子量的高密度聚乙烯，低密度聚乙烯，极低密度聚乙烯，超低密度聚乙烯；单烯烃和二烯烃彼此的共聚物或与其它乙烯基单体，例如：乙烯/丙烯共聚物，线性低密度聚乙烯，和它们的共混物与低密度聚乙烯，烯丁-1-烯共聚物，乙烯，丙烯/异丁烯共聚物，乙烯/丁-1-烯共聚物，乙烯/己烯共聚物，乙烯/辛烯共聚物，乙烯/甲基戊烯共聚物，乙烯/辛烯共聚物，乙烯/乙烯基环己烷共聚物，乙烯/环烯烃共聚物，COC，乙烯/1-烯烃共聚物，实地所生产的所述1-烯烃；丙烯/丁二烯共聚物，异丁烯/异戊二烯共聚物，乙烯/乙烯基环己烯共聚物，乙烯醋酸乙烯酯共聚物，乙烯/甲基丙烯酸烷基酯共聚物，乙烯/丙烯酸共聚物或乙烯/丙烯酸共聚物及其盐(离聚物)，以及乙烯与丙烯和二烯的三元共聚物，例如己二烯，双环戊二烯或乙叉降冰生烯；可能具有任何所需的三维结构的均聚物和共聚物，例如，间同立构，全同立构，半等规或无规立构聚合物也是可能的。聚苯乙烯，聚甲基苯乙烯，聚α-甲基苯乙烯，芳族均聚物和衍生自乙烯基芳族单体的共聚物，包括：苯乙烯，α-甲基苯乙烯，乙烯基甲苯的所有异构体，特别是对乙烯基甲苯，乙基苯乙烯，丙基苯乙烯，乙烯基联苯，乙烯基萘的所有异构体及其混合物，可能具有任何所需的三维结构均聚物和共聚物，包括：间同立构，全同立构，半等规或无规立构聚合物；共聚物，包括上述乙烯基芳族单体和选自乙烯，丙烯，二烯，腈，酸，马来酸酐，醋酸乙烯酯和乙烯基氯化物或丙烯衍生物及其混合物的普通单体，例如：苯乙烯/丁二烯，苯乙烯/丙烯腈，苯乙烯/乙烯(互聚物)苯乙烯/丙烯酸甲基酯，苯乙烯/丁二烯/丙烯酸烷基酯，苯乙烯/丁二烯/甲基丙烯酸烷基酯，苯乙烯/马来酸酐，苯乙烯共聚物；由所述聚合物饱和衍生而得到的氢饱和的芳香族聚合物，包括聚环己基乙烯；衍生自α，β-不饱和酸及其衍生物的聚合物；不饱和单体，例如丙烯腈/丁二烯共聚物丙烯酸酯共聚物，卤共聚物和酰基衍生物或缩醛胺；烯烃共聚物，均聚物，以及环醚的共聚物；聚酰胺和共聚酰胺，衍生自二胺和二羧酸以及酰胺和相应的内酰胺，聚酯和衍生自二羧酸和二醇和羟基羧酸或相应的内酯的聚酯；阻断共聚醚，从羟基封端聚醚衍生；聚酮，聚砜，聚醚砜和聚醚酮；交联聚合物，衍生自一方面是酚的醛类，脲，和三聚氰胺，例如：酚/甲醛树脂和衍生自实质性丙烯酸酯的交联的丙烯酸类树脂，例如：环氧丙烯酸酯，聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯和淀粉；聚合物和这些材料的共聚物，聚乳酸及其共聚物，纤维素，聚羟基癸酸盐，聚己内酯，聚丁二酸丁二醇酯，聚合物和N-乙烯基吡咯烷酮的共聚物，例如：聚乙烯吡咯烷酮和交联聚乙烯吡咯烷酮，乙基乙烯基醇。适合于含矿物的复合材料的热塑性聚合物的更多的例子包括：聚丙烯，高密度聚乙烯结合MS0825纳米增强的POSS聚丙烯，热塑性弹性体，热塑性硬橡皮，聚氯乙烯，聚乳酸，初始和再生的聚酯，纤维素，聚酰胺，聚碳酸酯，聚对苯二甲酸丁二醇，聚酯弹性体，热塑性聚氨酯，环烯烃共聚物；可生物降解聚合物，例如：Cereplast公司-聚乳酸，Purac公司-乳酸PLA，NEC公司PLA，三菱化学公司GSPLS树脂，NatureWorks公司PLA，Cereplast公司-生物聚丙烯，Spartech公司PLARejuven8，由淀粉、纤维素、聚羟基癸酸盐、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯或它们的混合物制成的树脂，例如，来自巴斯夫公司的EcoflexFBX7011和EcovioL树脂，聚氯乙烯和再循环和再生聚酯，例如，来自宝洁公司的Nodax生物可降解聚酯。
所述含矿物层可包括占该含矿物层重量百分数为约0.05％-15％的偶联剂。该试剂有助于混合和填充矿物到聚合物基质中。功能耦合基团包括：(Pyro-)磷酸根，苯磺酰基和乙二胺。这些可以被添加到热塑性塑料，包括聚乙烯，聚丙烯，聚酯，以及乙基乙烯醇，铝酸盐，硅氧烷，硅烷，氨基，恶意酐，乙烯基和甲基丙酸烯基。这些混合的结果提高了纤维的粘结性，热封强度，热封活化温度，表面能，不透明度和装饰性。矿物质成分可包括但不限于：钙硅石，水合和非水合的硅酸镁，硫酸钡，铁酸钡，氢氧化镁，碳酸镁，氢氧化铝，碳酸镁，氢氧化铝，天然二氧化硅或沙，英石，硅藻土，均密石英岩，石英的黎波里粘土烧结，白云母，正长岩，长石，硫酸钙石膏，石膏粉，硒，英石，硅藻土，云母，水解了的硅酸铝，焦炭，蒙脱土，绿坡缕石(AT)的碳黑，山核桃坚果粉，纤维素颗粒，木粉，粉煤灰，淀粉，二氧化钛以及其它颜料，碳酸钡，石膏粉，亚硒酸钠，霞石，正长岩，蕈毒碱，针钠钙，温石棉，硼酸盐，硫酸盐，纳米颗粒，以上这些的粒径为0.01-0.25μm，并沉淀和重质碳酸钙。其中，但不限于，法通常涉及使用聚合反应催化剂的引发剂，对于丁烯-1单体进行聚合，而得到高分子量聚合物，这种过程中优选的催化剂系统是金属烷基化合物的反应产物，如三乙基铝，以及重金属化合物，如元素周期表IV-VI族金属的三卤化物，例如，钛，钒，铬，锆，钼和钨。聚合物的形成表现出实质性等规性以及分子量的变化和聚合催化剂的性质，共反应剂，和反应条件。合适的，但不限于，全同立构聚丁烯在常温下是相对刚性的，但加热时容易流动，并且它们最优选地，应在加热时表现出良好的流动性，表达于在熔流中。适用的全同立构聚丁烯该显示的熔体流动为0.1-500，优选0.2-300，更优选0.4-40，最优选1-4。在本说明书的内容中描述的其它聚合物也应这些参数范围内考虑。
关于含矿物的复合层，在大幅度不断粘结于含纤维层，使用挤出涂覆或挤出层压技术，这些都可以被用来形成层压结构，其中的含矿物层可作为一剥离涂层到所期望的基材。最好的剥离密封，例如，至该复合物的含矿物层，可选自聚-4-甲基戊烯，尼龙，高密度聚乙烯(HDPE)，铝箔，聚碳酸酯聚苯乙烯，聚氨酯。聚氯乙烯，聚酯，聚丙烯腈，聚丙烯(PP)和纸。挤压工艺的一个例子中，可用螺钉或气动管完成。有时矿化聚合物可与这些材料相结合：增塑剂润滑剂，稳定剂，和用班伯里混合机的手段混合的着色剂。由此产生的混合随后通过棒状的模具挤压，并被削成颗粒。颗粒化的矿化聚合物，之后能够增强矿物和其他成分，通过在送入螺杆型挤出机的端部之前，使用嵌入式或离线混合能力使树脂粒料混合下降，加热，并在挤出机机筒内混合成粘性流体或半流体，用于进一步处理到模具。此外，当矿物颗粒和聚合物的含量之间的无共价键相互作用适当分散时，造成提升了范德华力，在该材料之间提供了吸引力。这种相互作用导致挤出期间一些粘附在复合材料中，导致在填料表面上的吸附性聚合物层。
这些注意事项结分散在单层和多层矿物复合层的聚合基质中的合矿物质含量的独特属性，影响了施加热，所述施加热引起了半结晶聚合物的熔融，使聚合物分子更好地穿过界面扩散。如果有足够的时间，扩散聚合物会形成缠结在跨表面层。这种效果有可能在挤出生产线速度为高达约100FPM且挤出层压速度高达约3500FPM时发生，使用半结晶矿化树脂用挤出设备模具搅拌，而筒区温度为从约540℉至约615℉。由于改进的矿物热性能，挤出物在退出模头而在纤维接触之前时的氧化，从大约10-50％提高了，从而在正常设备运行工况下大幅度增强纤维粘合特性。
含矿物层的聚合物粘接剂成分的分子量范围为约10000-100000Mw。另外，约10％-70％的聚合物粘接剂可以具有约0.99或更小的支化系数(g1)，这是在该聚合物的Z均分子量(Mz)下测得的。一些、部分或全部的含矿物层的聚合物粘结剂优选但不限于具有全同立构运行长度为约1-40。另外，所述含矿物层的聚合物粘结剂在约180℃-410℃下具有约1-10000的剪切速率范围。
表5-碳酸钙的颗粒特性
同样地，纳米纤维素可以在含矿物的复合层中使用，具有的晶体含量为约40％-70％，包括纳米纤维，微纤维，纳米纤维束，其横向尺寸为约0.4-30nm到几μm，以及高度结晶纳米晶须为从约100至1000纳米。纳米纤维素纤维宽度为约2-5nm和约5-15nm，具有的电荷密度为约0.5meq/g-1.5meq/g，并且所述纳米纤维素具有从约140Gpa至约220GPa的硬度和从约400MPa至约600MPa的拉伸强度。
含矿物散布或或非散布聚合物复合材料层可使用挤出涂布或挤出层压被大体上和连续地直接粘合到一个纤维表面，或粘合到纤维表面的界面粘合层。此外，所述含纤维层可以含有无机矿物涂料和填料，例如，粘土，高岭土，CaCO3，云母，二氧化硅，的TiO2和其他颜料等。所述含纤维层中发现的其他材料包括：烯和聚合物填料和表面处理，例如，淀粉和乳胶。粘结到所述含矿物层的所述含纤维层的优选特征包括但不限于：从约150至约200别克秒的光滑度，具有从约1％至约40％的重量百分比的灰分。同样地，在此实施例中，所述含纤维层具有约0.02-0.50的静摩擦系数μS。所述含纤维层内认定的纤维素优选具有的导热系数为约0.034-0.05W/m-k。如果使用无尘纸或无纺纤维，所述纤维含量优选为约占所述层重量的40％-65％。其他优选的，但非限制性的所述含纤维层的特性见于下表6。
表6-光纤层特性
共挤方法提供了在含矿物层中的非散布接触层的可能性。基于性能和结构要求，复合结构成品可以包含单独的层，在可以根据矿物类型和每一层的矿物含量，每一层的无定形度和晶体含量，以及每一层聚合物树脂和树脂混合类型而不同的复合材料中。挤出机向一个通用模具组件加料越多，层状选件就变得越适用于非散布含矿物的层。挤出机的数量取决于不同的材料的数量，包括共挤塑膜。例如，一非散布含矿物复合材料可能包含三层至六层共挤，包括一种阻隔材料芯，例如可以是高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混合，第一基底层具有重量百分数为25％-65％的矿物含量，这层与纤维表面相接触。后续层可以含有不同的矿物含量，净LDPE或聚丙烯，另一例子是六层共挤，包括LDPE的底层，粘结层树脂，20％至65％的含矿物的聚丙烯阻隔性树脂，一粘结层，和EVA共聚物层，以及聚酯的最后一层。根据本实施例所述的任何含矿物隔层，可具有约4lbs/3msf至约60lbs/3msf的基重，具有从约1.10g/cm3至约1.75g/cm3的密度，和/或具有从约0.30mil至约3mil的厚度。粘结层常常是在多层结构的共挤出涂覆中使用，其中含矿物的聚合物或其它树脂不会粘结，否则粘结层被应用于这些材料的层之间，以获得所期望的粘合。另一个实施例中，多层膜构造为25％-65％的矿物含量，LLDPE/粘结层/EVOH隔层/粘结层/EVA。散布着，例如单层以及非散布，例如多层共挤出可包括所述含矿物层的从1到6层，大体上不断地跨越一个含纤维层的表面进行贴合。所述层可被设计为提高热粘性，热封性，密封活化温度，以及挤出物对纤维的粘合，矿物阻隔性能增强，表面能，冷热胶水的粘合性的改进，等等。
下表7显示了(但不限于)示例层结构，发现于含矿物的树脂和挤出涂覆或层压复合结构。优选的单层范围包含0％-65％重量百分比的矿物含量，25％-80％重量百分比的非晶体含量至25％-80％重量百分比的晶体结构，以及25％-65％重量百分比的纤维素，纳米纤维素，或纳米矿物。同样，所述含矿物层的矿物含量可以包括不同的填充物，具有不同的密度、尺寸和形状，取决于期望的最终的复合材料结构的结果。
表7-非散布(多层)矿物复合材料层的示例
此外，在含矿物的复合层中，如果相对清晰度是所需的，以下树脂是可能的，但不限于这些材料的粘结剂：羧基聚亚甲基，聚丙烯酸聚合物和共聚物，羟丙基纤维素，纤维素醚，为聚(甲基乙烯基醚-共-马来酸酐)的盐，非晶形尼龙，甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，丙烯腈-苯乙烯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸酯，聚乙烯吡咯烷酮，聚(乙烯基吡咯烷酮-共-乙酸乙烯酯)，聚酯，聚对二甲苯，聚乙烯绒毛邻苯二甲酸酯，乙烯-乙烯醇，以及包含约10％-65％矿物含量的聚乳酸。各种含矿物层聚合物，并且可以基于性能来确定矿物含量，而鉴于上表7所示的所需含量。支化的，高度支化的，和直链聚合物的组合适用于所有复合层结构中。不包括粘结层的散布和非散布含矿物的层结构的示例如表7所示(并不限于表中的结合)。层的组合取决于共挤模具设计，流动性能，和加工温度，考虑到共挤熔融层和/或随后挤出层压或层压所述层到最终含矿物质的组合物中，其中的个体(非散布)或层的总结合具有的矿物含量的重量百分比为20％-65％。层可以在机器方向(MD)被单轴或双向取向(包括拉伸)约1.2倍至约7倍，并在横跨机器(贯轴)的方向(CD),为约5-10倍，并且在MD方向和CD方向都拉伸约10％-75％。通常地，虽然没有限制，聚烯烃矿物含量黏结剂具有数均分子量分布(Mn)为5500-13000，重均分子量(Mw)为170,000-490,000，以及Z均分子量(Mz)为170,000-450,000。共挤含矿物层可能有不同的分子量，密度，熔化指数，和/或成品层结构中的多分散性指数。多分散指数是重均分子量(Mw)除以数均分子量(Mn)而得到的。仅举例来说，但不限于，含矿物层可具有Mw/Mn比为约6.50-9.50。使用湿或干碳酸钙作为一个例子，它可以约1.6-3.5mg表面剂/碳酸钙的水平被表面处理。所述表面处理在磨碎之前、期间或之后都可以被应用。平均粒径为，但不限于，约0.7μm-2.5μm，具有约d894-15微米的顶切，还具有约3.3m2/g-10.0m2/g的表面积。为了提高分散到聚烯烃粘接剂中，所述碳酸钙矿物成分可以涂覆有脂肪酸的范围为，但不限于，约8-24碳原子。
优选的表面处理范围占处理剂的约0.6％-1.5％的重量百分比，或占碳酸钙的重量百分比为约90％-99％。具有较低分子量和高熔化指数的聚烯烃粘接剂提供了改进的下游隔潮特性。优选的矿物层含量可能包括细碎的湿地上的大理石，在65％固体的聚丙烯酸钠分散剂，干燥，表面处理的存在下，也表面分散在20％的固体中，干燥，并进行表面处理。
用于测量湿气传输速率和水蒸气传输速率的测试方法(MVTR/WVTR)经常包括热带条件(100°F和90％RH)，根据TAPPI测试方法T-464，朝向腔环境的湿度较高的方向定向屏蔽涂层，当其存在于表面时。为了防水，标准短(2分钟)和长(20分钟)Cobb测试被经常使用。对于油，两个测试是常用的。第一个是每TAPPIT-559的3M试剂盒测试标准，依据TAPPI410标准测量涂层膜重。第二个是，红色染色的低芥酸菜子油和蓖麻油暴露于涂层表面，使用2分钟和20分钟的科布环。
根据本实施例所述的挤出的含矿物散布和不散布复合材料层，表现出了高阻隔性能特点，当大体上和连续地粘结到含纤维层时。所述含纤维的层可以包含于其组合物或表面上，但不限于，矿物和聚合的浸润剂，表面处理，涂层和矿物填料。所述含纤维层的非纤维含量的一些优点包括：改进纤维层可印刷性，油墨保持，动态吸水性，耐水性，纸页光泽度，洁白度，光泽度增量，拾取强度，以及表面平滑度。通常，矿物含量包含在一个或多个相对的含纤维层的表面之内或之上，可包括但不限于：粘土，煅烧粘土，或它们的组合。矿物经常被施加到所述含纤维层的表面，通过一个刮板或空气涂覆工艺。常见的矿物结合的方法包括使用蛋白质系统，例如，乙烯基丙烯酸/蛋白共同粘合剂的混合物。另一个非限制性实例三-粘合剂体系，例如，SB/聚醋酸乙烯酯/蛋白质。还有，如二氧化钛的颜料可被包括用于改进白度的特性。纤维层的矿物和粘结剂含量的性质可以影响非散布和散布含矿物的层特性的选择，当大体上和连续地粘接到所述含纤维层的一个或多个侧面时，其构成该复合结构的一部分。在含纤维层中的非纤维成分的例子，包括但不限于，50％-95％的1号粘土或1号细粘土，3％-20％的部分煅烧粘土，3％-40％的部分二氧化钛，2％-45％的乙烯丙烯酸，约1％-35％的蛋白粘合剂，助粘合剂，或三-粘合剂。
同样地，所述含纤维层的表面可具有约55％-88％的TAPPI452标准的表面亮度。示例如下表8所示，展示了可接受的，但非限于此的，含纤维层特性，用于基本上连续地粘结到含矿物层。表面粗糙度值均基于派克印刷面(μm)和Bendtsen(mls/min)每TAPPIT-479(中压)，TAPPIT-538和TAPPI555(印刷表面法)。每TAPPIT-414标准的撕裂强度以毫牛顿(niN)表达。表面光亮度基于每TAPPI452标准表达。爆裂强度依据TAPPI403标准表达。爆裂强度表达为：爆率＝爆裂强度(lbs/in2)/基重(lbs/令)。所述含纤维层的内结合强度或层间强度是一个重要的特性，以TAPPIT-403和T-569标准作为代表。优选的含纤维层的内部强度为，但不限于，约125J/m-150J/m。此外，依据TAPPIT-541测试标准的含纤维层的Z方向的抗拉强度为约45-50Nm/g-950Nm/g。最终，优选地，但不限于，含纤维层的空气阻力，依据每个TAPPI547标准，为约0-1500mls/min，由Bendsten法为代表。
表8-含纤维层的特性
下表9展示了成品复合板阻隔性能范围，但不限于，复合材料结构具有约20％-70％的含矿物层粘结到含纤维层的至少一面上。所述含矿物层例如可以是分散的单层的或不散布共挤。
表9-形成的复合材料结构的隔离值
注释：1密尔mil＝1/1000英寸inch
下表10展示了一个具有单层HDPE、PE组合成形复合材料的阻隔性能，具有约0.925-0.960gm/cm3的密度并包含约36％-45％的重量百分比的矿物含量。
表10-中间散布(单)含矿物层的一个成形的复合结构的隔离值单层40％-60％的矿物含量(HDPE-PE混合)
下表11显示了本实施例的预测的隔潮性能(MVTR,WVTR)，相较于一个粘结到一个含纤维层的表面的共挤塑含矿物层，所述含矿物层同时具有单层和多层(共挤出)结构。表11中所示的含纤维层，列出Klabin原生牛皮纸的纤维。然而，该数据适用于这两个原生和再生纤维表面的范围，以包括类似的本领域的各种重量和密度。通过共挤得到的最大MVTR预测的数值见表11，在含矿物层中低至12g/m2的层重。该数据示出了两个不同的MVTR值。第一个值是共挤出值。共挤出可提供优异的结果，由于灵活地改变每层中使用的聚合物的类型，密度，支链或直链分子的性质，以及结晶度，等等。同样地，由于在更多的单层结构中发现了应力断裂，作为弯曲，刻痕和处理的结果，采用共挤来改进性能是可能的。在共挤出中的基层可以是更密集和结晶的，例如，与外层不同，其更加的无定形，具有更高的光密度并且更线性，因而在基质中不容易受到应力断料，防止渗滤通过该层。为提高处理其他选择包括加入到含矿物的混合物中的添加剂，其包括但不限于弹性体。
表11-粘结到基于散布(单层)和非散布(共挤)的含纤维层的含矿物层的隔离性
图1是根据本发明的实施例得到的一种多层可再制浆包装复合材料20的示意性侧面剖视图。所示实施例包括含矿物层22，其具有外或可热封表面24。图1A是图1中由圆圈1A-1A表示的部分的细节视图。如图1所述，多个矿物颗粒26被穿插在一种粘接剂28中，它可以是热塑性的。参考图1，含矿物层22可以是基本上连续地粘接到含纤维层32的第一表面30。另一含矿物层22可以基本上连续地粘接在所述含纤维层32的第二表面34，所述第二表面34与所述第一表面30相对。参考图1A，所述含有纤维层32包括多个纤维颗粒36，其分散在一种粘接剂38中，所述粘接剂可以是一种热塑性的。含矿物层22和含纤维层32的其中之一或两者的所述热塑性粘接剂可以包括但不限于，例如聚烯烃、聚酯、或任何其它热塑性或含聚合物的树脂。
所述含矿物层(多个)22可以包括约30％至约65％的矿物质，所述矿物质可以包括任何在整个本说明书中描述的矿物质及其它们的组合。所述含矿物层(多个)22可附着在所述含纤维层32中，通过共挤、挤塑层压、或任何其它合适的方法或工艺。挤塑层压可包括在含矿物层和含纤维层之间分别施加粘合剂。图1所示的复合材料20可有利地用作单个或多个波纹衬垫(多个)或介质(多个)，在单层或多层的波纹结构中。
图2是根据本发明的实施例得到的另一种多层可再制浆包装复合材料40的示意性侧面剖视图。所示实施例包括含矿物层22，其基本上连续地粘结到含纤维层32的第一表面30上。不同于图1所示的实施例，图2所示的实施例中的含纤维层32的第二表面34粘结到含矿物层22上。
图3是根据本发明的实施例得到的一种可再制浆的含矿物材料的示意性侧面剖视图。所述实施例包括：具有未被含矿物层22覆盖的第一和第二表面30，34的含矿物层22。
图4是根据本发明的实施例得到的一种含矿物树脂中的粘接剂内分散矿物颗粒的微丸42的示意性细节视图。微丸，如图4所示，可以被用于在挤出过程中附着到含矿物层22和含纤维层32上彼此连接。参考图4，在微丸42中，所述矿物颗粒26穿插在粘接剂28内。
图5是根据本发明实施例得到的另一种多层可再制浆包装复合材料的示意性侧面剖视图。所示实施例包括一个第一含矿物层22，其基本上连续地粘结到含纤维层32的第一表面30。第二含矿物层44基本上连续地粘结到含纤维层32的第二表面34。所述第二含矿物层44包括三个层或第一含矿物层片层22。所述第一和第二含矿物层22，44可以被固定到含纤维层32上，通过这里描述的任何过程，例如共挤、挤塑层压等、或通过任何其它过程。所述第二含矿物层44的片层22可被固定到彼此，通过任何本文所述的方法，如共挤、挤塑层压等，或通过任何其它过程。一个或多个片层22可以包括矿物含量和/或粘接剂，其不同于其它一个或多个片层22中的矿物含量和/或粘接剂。此外，所示的实施例，即其中第二含矿物层44包括三层或片层22，仅仅是一个例子。在其它实施方案中，所述第二含矿物层44可具有任何数目的层或片层22，如2层或片层、4层或片层、5层或片层等。在进一步的实施方案中，所述含纤维层32可以具有多层含矿物层44粘接到第一和第二表面30，32中。
图6是根据本发明实施例得到的另一种多层可再制浆包装复合材料46的示意性侧面剖视图。图6的材料46包括任何本文所描述的材料层中的多个层，例如一个第一双层48和一个第二双层50与它们之间的一个波纹层52。
上述图示所出和上述所述的复合材料非常适合用作包装材料，如用于包含一种或多种产品的包装袋。例如，但不限于，这样的包装可以包括折叠箱和/或盒。该包装材料具有高性能的热封特性、高温阻隔性能，是再浆化的，并提供卓越的化妆品和良好的经济性。本发明的复合材料也可以用作多层包装结构的组分或层，如瓦楞纸箱，和/或用作单层或多层的波纹衬板或介质。
实施例1
要形成一种可再制浆复合物，38.5％的重量矿化且含有添加剂的HPDE聚乙烯树脂，被利用湿磨混配，并被涂覆以用于分散精细研磨，范围约为5-14微米的平均颗粒大小的石灰岩原始的CaCO3颗粒，具有增量结晶二氧化硅含量约为0.2％至3.5％的范围。研磨CaCO3颗粒的比热为约0.19至约之间。所述高密度聚乙烯具有范围为约0.939到0.957g/cm3的密度，所述PE具有的密度为约0.916g/cm3到0.932g/cm3的范围。所述高密度聚乙烯-聚乙烯粘接剂具有14克/10分钟的熔体流动指数。完成并造粒矿化化合物有一个近似密度的范围为约0.125-1.41克/厘米。所述化合物被共挤出，通过使用所述矿化的HDPE-PE复合层作为基层并以22g/m的22g/m被应用，接触320克/米重量克拉宾处女纸张表面的未涂覆侧，其具有74的TAPPIT-441Sheffield平滑度，7.5％的水分含量，以及分别为39.9和17.4的TAPPIT556MD-CD的Taber刚度。次要层，或顶面，外层，共挤出聚合物粘结剂含矿物层约为8克/米的重量，具有约4％至约65％的矿物含量，所述基层为主要是结晶通过使用顶层以提供额外的湿气阻挡在框弯曲、胶合、和折叠接头。基层的挤出处理条件熔融温度大约为560°F至610°F，机筒温度从区1到区6从约405°F至600°F。基础层模温区分别为约575°F至600°F。挤出机模头间隙设定为0.025“-0.046”的范围。未填品牌顶部整齐的PE含矿物层处理是用纯LDPE一致。挤出机的空气间隙为大约4“-10”，提供足够的基层的氧化和优良的粘合用气体预热，但没有臭氧或底漆层。挤出线速度为每分钟150-600米的范围内，横跨纤维网在50“-118”的范围。交的电晕处理被使用。卷材在过程中进行质量控制检查用于粘附性通过使用“磁带”，以及被和饱和应用引脚入座。涂层重量测试是使用实验室仪器进行持续。成品和涂布卷材被倒带并送去转换。成功的加工和包装制品形成，如折叠箱/盒，分别进行长达八个月的后挤压涂布。转换过程中使用室温下的粘合剂时，卷材在高速洗涤剂盒的生产线上以约100至500箱每分钟的速度运行。封闭的洗涤剂，对湿气曝光敏感，在热带潮湿的条件运行。胶接缝和小型，中型和大型纸箱尺寸被成功形成具有足够的纤维撕裂，达到标准与室温和热熔胶，包括制造商的接缝。湿气屏障测试完成对大尺寸的取样尺寸，其中包括具有13.91克/平方米/24小时，至少13.03克/平方米/24个小时的MVTR性能，具有0.86标准差的充分转换并形成壳体的样品。这些结果相比于40g/m的内联底漆，然后涂敷在同一克拉宾板上生物水性PVDC涂层，具有18.92克/平方米/24小时的平均MVTR，其中最少为16.83克/平方米/24小时，最大为20.89克/平方米/24小时，且2.00的标准偏差；并且还相对于20微米厚的BOPP底漆和辊对辊层叠在同一克拉宾板，具有15.03克/平方米/24小时的平均MVTR，其中最少为13.20克/平方米/24小时，最大为16.64克/平方米/24小时，且1.41的标准偏差。
实施例2
为了形成可再制浆和可回收的复合物，由含有添加剂的重量矿化为43.5％的PE树脂，通过利用湿磨被混配并被涂覆用含脂肪酸酸类材料，以用于分散和精细研磨约4-12微米的平均颗粒尺寸的石灰石始发的CaCO3颗粒，具有小于约0.2％-5％的增量结晶二氧化硅的含量。树脂共混物也有5％(重量)的二氧化钛(TiO2)，用于约48.5％的总矿物含量。研磨CaC03颗粒的比热为0.21千卡/千克℃。PE具有0.919克/立方厘米至约93.1克/立方厘米的密度。PE粘合剂具有16克/10分钟的熔体流动指数。成品并造粒矿化化合物具有1.38克/立方厘米的近似密度。该化合物然后用矿化PE和的TiO2复合层作为岩期限约100％)再循环纤维板为78磅/MSF的标称单位面积重量的未涂覆侧接触施加在32磅/3msf涂层重量的单层挤压，与具有TAPPIT-441Sheffield平滑度约为68-72，5％至7.5％的水分含量，以及320和105，分别在的MD-CD的Taber刚度克-厘米的纸张表面。挤出处理条件熔融温度约为585°F。机筒温度从区1至区6从约400°F至约585°F。模温区分别为约575°F至585°F。挤出机模头间隙设定为0.025“-0.030”的范围内。挤出机的空气间隙为大约6“-10”，提供优良的挤出物纤维粘附未经气体预热，臭氧，或底漆层。挤出生产线速度为每分钟150-1400英尺跨越80°“-118”的范围内腹板宽度。交的电晕处理被使用。卷材在过程中的使用“磁带”检测质量控制检查的粘附性和饱和视觉脚入座。后期制作涂层重量测试是使用实验室仪器进行持续。成品和涂布卷材被倒带并送去转换。成功的加工和包装成形时进行长达三个月后挤压涂布。转换过程中，卷采上涨的速度运行用于高阻隔MVR要求冷冻海鲜箱生产线，250盒每分钟。形成成品复合材料，弯曲，胶合，并加工以标准生产速度。含矿物表面层，有效地抵消使用行业标准油墨和水性涂料按印。矿物涂层是高度不透明，提高原纸表面的亮度约59亮到约76亮。矿物层具有44-48的居民达因电平范围在后期制作的测试测量。湿气屏障测试完成对大尺寸的取样尺寸，其中包括具有12至16克/平方米/24小时100％湿度与矿物复合层涂层重量热带条件从12lbs/3msf到16lbs/3msf的MVTR性能充分转换以及形成壳体样本。
实施例3
实施例3示出了含有漂白处女板的SBS纸卡尺范围为约0.014“至约0.028”具有一个含矿物的层挤出包覆到含纤维层三种不同成品再制浆复合材料。这些复合材料的灰分含量与TAPPI标准T211进行了分析，并再制浆用一个内部程序由佐治亚技术研究所研制。结果表明，从约2.21％变化到约21.44％的灰分含量。屏幕收率和总回收率似乎取决于至少在上开始纸张的灰分一部分。40％(重量)的矿化的PE树脂和47％(重量)的矿化的PE树脂，既含有添加剂，使用湿磨进行复合并涂覆用于分散细磨约5.0至13.0微米平均颗粒尺寸的石灰石始发的CaCO3颗粒，具有增量结晶二氧化硅小于约5％(重量)的含量。研磨CaCO3颗粒的比热为0.21千卡/公斤─℃。PE具有的密度为约0.919克/立方厘米至约93.2克/立方厘米。PE粘合剂具有16克/10分钟的熔体流动指数。成品并造粒矿化化合物有一个近似的密度为约1.34克/立方厘米至约1.41克/立方厘米。然后该化合物被挤压成国际纸业堡垒SBS和清水纸CandesceSBS具有大致未涂覆侧接触的单层，基本上和连续地施加所述含纤维层上以约7.5lbs/3msf到16lbs/3msf的层重量89％到约100％，漂白处女纤维板标称基重约182磅到约为2,330磅，与具有TAPPIT-441Sheffield平滑度约为68-72，5％至7.5％的水分含量在纸张表面，和TAPPIT556MD-CDTaber刚度g-cm分别为375和105以上。挤出处理条件熔融温度为约565°F至约610°F，机筒温度从区1至区6约400°F至约605°F。模具温度区分别为约575°F至610°F。挤出机模头间隙设定为约0.020“-0.040”的范围内。挤出机气隙是大约4“-16”，提供优良的挤出纤维粘连，无气体预热，臭氧，或底漆层。挤出线速度为每分钟150-1600英尺跨越55°“-118”的范围内腹板宽度。交的电晕处理被使用。卷材在过程中使用“磁带”检测质量控制检查的粘附性和饱和视觉脚入座。后期制作涂层重量测试是使用实验室仪器进行持续。成品和涂布辊股票被倒带并送去转换。成功的加工和包装成形时进行长达三个月后挤压涂布。转换期间，卷材被运行于高阻隔MVR要求冷冻海鲜箱生产线以高达每分钟250-500箱的速度，杯材以及冰淇淋包装材料从约150至600形成的单元转换每分钟。形成成品复合材料，弯曲，胶合，并加工以标准生产速度。含矿物表面层，有效地抵消使用行业标准油墨和水性涂料按印。矿物涂覆层是高度不透明并保持约80至约90亮的原纸表面的纤维层的亮度。矿物层具有42-56范围的后电晕处理居民达因电平在后期制作的测试测量。湿气屏障测试完成对大尺寸的取样尺寸，其中包括具有约8克/平方米/24小时至约16克/平方米/24小时的MVTR性能100％湿度在热带条件下与矿物复合充分转换并形成壳体的样品，从约7.5lbs/3ms到16lbs/3msf的层涂层重量。包装袋被关闭，并使用在杯成型和折叠纸盒生产线中的标准热封过程密封。
实施例4-再制浆实验
1、灰分
灰分的测定按照以下TAPPI标准T413。最高温度下的时间延长到八个小时，以确保完全灰。
表12为六纸张样品的灰/固含量
上述结果表明，样品1#灰分含量为21.44％，在六个样品中最高的，而样品3#仅为2.21％。可以预期的是在表12中所示的值可通过约±50％而变化。
2、再制浆
约25克烘干的纸样品被撕裂成1“×1”片并称重到预热(约52℃)华林搅拌器，其配备有特殊的刀片，以减少纤维切割。1500毫升，(约52℃)的热水加入后，纸在低速(15000转)解体4分钟。内容物然后定量移入英国崩解剂使用500ml的热水作为清洗液，从而使纸浆浆料在约52℃的温度下进行。纸浆悬浮液，然后在英国崩解剂中脱片状5分钟，以3,000rpm的速度。崩解纸浆筛选20分钟，通过使用具有0.01“槽开口的谷平网。在筛选中，水头在网上保持在3”和水流量保持恒定。接受和拒绝被收集并用来计算网产量(接受/启动纸*100)和总回收率((接受+拒绝)/首发纸*100)。接受和拒绝的图像被带到以检查纤维和片。全面完成再制浆循环之后，整个过程被完成，是不使用酸洗涤清洁网在试验期间，也不拆除压力网来清洁它们在完成测试前。另外，没有可见的沉积在任何部分或在测试过程中的崩解剂。
表13为纸张样品再制浆数据
样品 启动纸，g 接受，g 拒绝，g 网产量，％ 总回收率，％
#2 26.448 20.511 1.754 77.55 84.18
#3 25.203 19.421 1.963 77.06 84.85
#5 26.235 20.700 2.044 78.90 86.69
将样品粉碎为70000转。可以设想，表13所示的值可通过约±50％而变化。
3、测定纤维，塑料，和灰的成分-对分数的测定灰分按照下列规定的1(上图)的程序称量约0.2g到50的塑料瓶。溶液中加入1.8毫升72％的硫酸后，将内容物充分混合并样品质量转向糊状。将小瓶然后在30℃加热并进行1小时设定，将内容物周期性地搅拌。通过加热处理结束时，将水加入小瓶中，直至总共50ml的体积达到。将小瓶封盖并在121℃高压釜中两小时置位。这将完全水解碳水化合物组分和溶解的酸可溶的无机物。通过水解结束时，酸不溶物收集在一个柏油玻璃过滤器，将其预热至550℃过夜。将收集的物质是塑料加酸不溶性无机物(灰)，这是由上述标题1所述的程序来确定。因此，纤维含量从水解减去酸溶无机物后起始材料和物质的重量差算出。无机物的这部分是从上文标题3所述的灰分含量，减去不溶于酸的无机物确定。塑料是酸不溶物减酸不溶无机物的重量差。
验证-在验证运行中，1.5克起始材料首先被水解用15ml的72％的硫酸，在室温下搅拌1小时，然后用3％硫酸水解4小时在沸腾温度下。
4、胶粘分析
约0.3克材料水解按照标题3规定的程序。水解后的内容通过黑色滤纸(直径15厘米)过滤。留存白色残余物用水充分洗涤直至中性。当滤纸被干燥，黑色滤纸过滤残渣进行扫描用HP扫描仪。一种已知的尺寸形状被放置在扫描仪作为参考。这样获得的图像被输入到图像-J软件。在125/255之间设定阈值和插入基准的基础上设定规模。这些粒子进行了分析和输出，输入到MSExcel中进行进一步的计算。该胶粘物含量表示为指定胶粘面积，将其定义为总胶粘面积在mm2/起始材料的重量克。
5、松香酸
称量每一级分的适量质量于15ml小瓶中。加入10mlDCM中和3滴的2M盐酸中之后，将小瓶牢固封端特氟隆内衬帽，并振荡3分钟。将小瓶放置在室温过夜。通过一层硫酸钠1ml的提取物过滤，并100μl澄清的滤液被测定在1毫升的GC小瓶中。将内容物在氮气流中干燥后，将残留物在50℃下进行衍生用MSTFA(N-甲基-N-(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺)，30分钟的周期性摇动。1μl衍生混合物注入到GC/MS进行分析。GC被装备以60米SPBDB-5熔融石英毛细管柱和氦气用作载气。气相色谱的操作条件设定如下：初始温度120℃，初始时间5分钟，速度15℃/分钟，最终温度315℃，最终时间30分钟后，注入端口温度250℃。使用在EI模式的HP5975C质量检测器组件进行分析。操作参数进行了适当的设置，以实现最大的检测限。标识基于所述商业质谱库和内部库单个化合物。峰面积用于预测的松香酸的总质量。
6、淀粉测定
约0.2克材料称入到10ml的小瓶后，加入5毫升的水，将小瓶封盖并放置在一个105℃的烘箱中过夜。大约2毫升的水萃取物转移到试管中并加入2滴0.1M的碘溶液。如果测试管内的溶液变成蓝色，它表示，淀粉存在。
结果：
1、可再制浆
涂布纸板和产品被再制浆和回收以三个组分：接受，拒绝和洗出。烘箱干燥每一级分的重量，接受收率和总收率，列于下表14。
表14为纸张样品再制浆数据
结果表明，对所有研究的样品的接受收率是接近80％。样品的CS-1具有最高的接受率和最少量的洗出。这个结果可能是由于基于纸张的脱壳特征。对于所有的样品，总产率几乎达到100％，表明起始材料的三个级分的优异的恢复。所有接受具有各种尺寸的杂质颗粒。接受一些样品也含有的塑料可能已经从塑料涂层分解片段。从基准标尺判断，这些颗粒的尺寸小于1毫米。该废品还含有少量的纤维。整个过程，被完成不使用酸洗涤来清洗平面网在可再制浆测试中，或不拆除压力网来清洗它们在完成可回收测试前。此外，在再浆化能力测试期间或在可回收测试的期间，没有任何部分崩解剂的不可见的沉积。可以预期的是在表14中所示的值可通过约±50％而变化。
2、三个组分的组成
组分的组合物被分为三类：纤维，塑料和无机物，可能来自于原纸的填料和无机涂料在涂层。通过酸水解灰操作，纤维，塑料和无机物可以区分和量化。这是基于这样的事实：纤维由碳水化合物和它们在升高的温度下的硫酸溶液容易水解。塑料，然而，一般都是对这种抗水解，将被回收的不溶物。在灰化过程中，纤维和塑料将被烧毁。无机物在这个过程保留下来，并作为灰被回收。
表15，下面列出了实验结果，表示每个样品中的每个组分的百分比。
表15为在三个组分的百分比成分
注：数据括号内为验证运行。塑料列可以表示矿化层片段或分离的塑料材料或两者。可以预期的是在表15中所示的值可通过约±50％而变化。
为了获得可靠的结果，分析，以接受样品CLWR-2和CLWR-8的三重峰，进行运行：重复运行，以产生结果的平均值，并在大样本的第三次运行以用作验证。如图所示，多数人的接受是纤维，占比超过92％>的质量。灰和塑料是在小颗粒的形式存在的可能的次要成分。比较样品的CS-1，所有接受来自其他三个样品中含有较高量的无机物的。至于塑料组件，IP混合有大量的高质量比CS-1，而那些之间的CS-1，CLWR-2和CLWR-8.1具有可比性。塑料是在拒绝馏分中占主导地位的成分，特别是在样品的CS-1。样品IP混合，CLWR-2和CLWR-8.1有越来越多的金额在拒绝无机物。目前还不知道，如果这些无机物紧密堆积的塑料内或呈现为分离的颗粒。在洗出，纤维的主要成分，特别是在样品的CS-1和IPMIX。样品CLWR-2和CLWR-8.1具有日益量无机物，大概表示为在洗涤液中的胶体粒子。
3、胶粘分析
接受的杂质在回收纸浆纤维中是主要问题。虽然第2部分的成分分析提供了关于这些杂质的信息，但是可视化分析可以提供杂质更多的细微特征。因此，进行胶粘物分析(一些颗粒也可简称为“弄脏”)以显示颗粒含量和它们的尺寸分布。
表16为胶粘分析结果
表16胶粘计数被表示为一个数目所含胶粘物接收之前的任何进一步处理采样。因此，3克手抄纸随后由从所述接受的纤维所含的胶粘物和其他杂项100％的颗粒在接受制浆的手抄纸被压，并干燥后，立即但之前进一步净化或处理，例如清洗，浮选等在350°F和500磅上Carver压机进行5分钟，并测试其性能与TAPPIT277，TAPPI815，和TAPPIT563一致。可以预期的是在表16中所示的值可通过约±50％而变化。
表17为样品6#的接受收率图片
结果表明，在这两个CLWR-2和CLWR-8.1的胶粘物的内容是相当的。粒度分布图表明，所有的胶粘物的尺寸小于0.422毫米。具有区域面积小于0.05毫米的颗粒全部为显性的，其中大约80％或更多的颗粒为0.0015毫米“或更小。然而，这个结果与已被观察到的每个取样的接受在同一高度。由于线路无进一步的处理，例如清洗，反向清洗，浮选，高密度清洗，侧壁洗涤，过氧化物分散体中，亚硫酸氢钠脱色，水力筛洗涤，或交浮选在指定的pH水平，等等，的接受发生后，胶粘或弄脏的100％居住在未处理接受直接通过到手抄纸通过。一旦所述手抄纸完成时，从该处女控制板样品看到没有实质性的或重要的视觉或化妆品的差别。这种特殊的化妆品结果主要是由非常小的驱动的因子总体粒径和白色，不透明，彩色这紧密地匹配在手抄纸和对照样品中发现的漂白纸板的SBS的纤维。另外，100％的颗粒小于或等于0.4毫米并因此将不被认为足够大化妆品方面的考虑。据预计，矿化板测试样品的CS-1，IPMIX，CLWR8.1CLW2和手抄纸将被认为是基于结构，化妆品完全回收的纤维，以及其它考虑因素包括可加工内约pH6至8±0.5的pH水平，纤维加工温度水平的约110°F至约135°F，约1.2％至30％的碎浆机的一致性，约10分钟制浆时间约40分钟，纤维对纤维产量为约60％至约95％和手片的干燥温度在约240°F至约290°F的范围内，成品片材的水分含量为约5％至9％，根据由TAPPlT220，T815，T826，T403，T831，T537，T277，T563建立测试标准可回收测试方法。
4、松香酸
松香是给一组化学物质，包括松香酸(abieticacid)，海松酸(pimaricacid)，isopiniirc酸(isopimircacid)，长叶松酸(palustricacid)，脱氢松香酸(dehydroabieticacid)等。在造纸过程中使用的松香，也可以氧化成不同形式的总称。尽管如此，羧酸易于通过在酸性介质中使用DCM萃取，并且可以通过使用中性的GC毛细管柱容易地分离。
GC/MS分析的三个组分从样品CLWR-2和CLWR-8.1中的结果示于表16中，以上。下面的表18示出的是DCM提取物的典型的总离子谱图。
表18为DCM的总离子光谱从样品CLWR-2的冲刷组分提取物
探测器响应
如图所示，松香酸是通过GC完全分离。由峰面积判定，纤维馏分含有最高量的松香，随着冲洗和废品。可以预期的是在表18中所示的值可通过约±50％而变化。
5、淀粉的下落
这三个组分中淀粉的行踪是由碘检测确定。它公知的是淀粉将会把包含碘溶液变成蓝色。基于这种现象，淀粉在两个纤维级分和洗脱级分中，但不是在废品馏分，如表3所示。
实施例5
按重量计算矿化树脂是通过挤压涂40％至60％的无涂层和粘土涂处女漂白板与权重从每千平方尺(MSF)约57磅至约77MSF并再制浆生产三个部分：在接受中，废品，洗出。进行一个完整的研究，包括再制浆，不同的部分组成，胶粘物的分析，松香酸命运和淀粉。结果表明，接受产率为78％以上，且接受时，所述不合格品和洗出汇编几乎100％的总回收率达到。在一般情况下，接受了支配有纤维，占质量的92％以上。然而，少量的塑料和无机物(填料和涂料)也出席了会议。该废品主要是塑料，但也发现了一些样品中显著量无机物。洗出从洗涤液收集含有显著量的纤维和无机物与所述塑料小部分。在便笺内容不接受任何清洗，筛选，清洗，或漂浮于毫米/g的确定，为108和123分别为样本CWR-2和CWR-8.1。该胶粘物或非纤维颗粒在组合物中相当独特的，因此，例如，它们不包含粘合剂，热熔体，蜡，或油墨的不符合标准的业定义。他们被代替由小而密零散矿物颗粒具有不同的PE粘接剂的附着量，形成主要出现可以很容易地分散成接受纤维内的单个颗粒的结构。其他特征包括相对高的表面能和几乎没有，粘性。他们似乎抵抗变形，似乎很少有可能造成问题的沉积，片材的质量和工艺效率。该胶粘物和其它各种颗粒是不透明和白色的，其密度投影到从约1.10克/立方厘米至约4.71克/立方厘米落入一个范围内。由于胶粘物的性质，更高的处理pH水平或过氧化物漂白不会有增加粘合性的效果。多数胶粘物可以被定义为“微胶粘物”，因为他们的颗粒尺寸落在下面150微米的颗粒和以上0.001微米大小。因为胶粘组合物的良性性质，预期他们将有小的倾向在加工过程中粘或坚持设备。数据表明，松香酸中发现几乎所有的三部分，但其中大多数的相关联的接受和洗出。碘检测技术发现，淀粉是在接受并洗出，而废品几乎为自由淀粉。
这里所描述的复合结构非常适合于形成为各种类型的容器。例如，图7示出一个容器，包括一个盒60。盒60可以具有许多应用，如，但不限于，零售和运输。这个盒子60可以是多维数据集或其他平行六面体大小被确定为包含零售销售和/或运输项目的形式。该盒60可以通过执行如上所述的研磨步骤和/或其它处理步骤，切割所述结构成所需的形状，然后折叠和/或在一个柔韧薄片的形式制备复合结构体，例如可以形成折皱的片材，手动或通过机器，诸如经由一个自动化装盒过程，以形成最终的三维盒状。盒子60的邻接表面可以彼此固定使用本文所述的本领域中已知的和/或其它热密封过程中的各种热密封工艺。在图7所示的实施例中，复合结构形成的盒60的壁，包括一个底壁62，一个或多个侧壁64，以及一个翻折盖部66。
在其它实施方案中，本文所述的复合结构可以形成为容器衬里70用于零售和/或船运的使用，如图8所示。衬垫70可用于在船或零售容器72内，以缓冲和/或保护在容器72内的产品，以及以提供耐湿性和阻止啮齿动物和其它害虫的浸润。复合结构形成的衬垫70可以是足够柔性和柔韧使得其能够至少部分地符合于容器72的形状。
在其它实施方案中，本文所述的复合结构可以形成为航运邮差80，如信封，其可以用于船舶的文件和/或其它物品，如图9所示。所述复合结构体可以用于形成邮件收发器结构80的一部分或甚至所有，并且可以通过使用一系列折叠，折皱来制造，和/或粘合剂/热封步骤制备所需的邮件收发器的形状。
在其它实施方案中，本文所述的复合结构可以形成为陈列盒90和/或其它销售显示器，如图10所示。例如，该复合结构可被切割，成形和/或折叠成显示盘90能够保持和显示产品的零售的形状。该复合结构可以通过弯曲和/或折叠，以及通过热-和/或真空成型以形成显示器90的所需部分被模制。
其它非限制性实例的应用为其中本实施例非常适合于在一个下列出版物，其各自引入本文作为参考将其整体的一个或多个中描述：美国专利申请公开号2009/0047499，2009/0047511，和2009/0142528。
上面的描述呈现的各种本发明的实施例，和方式和制备和使用它们，在这种完整，清楚，简洁和确切的术语的过程中，是以使所属领域的技术人员其所涉及能够制造和使用本发明。然而，本发明在上述中中的修改和替换结构也是完全等同的。因此，本发明不局限于所公开的具体实施方案。与此相反，本发明覆盖所有修改和替代构造为通常由下列权利要求所表达的本发明，特别指出并清楚地要求本发明的主题的精神和范围内的。

Claims (28)

1.一种可回收复合包装结构，包含：
含纤维层；和
粘接含纤维层的隔层，所述隔层包括：均匀地分散在聚烯烃粘接剂的基质中的矿物颗粒；
其中，所述隔层具有从约4lbs/3msf至约60lbs/3msf的基重，具有从约1.10g/cm3至约1.75g/cm3的密度，并具有从约0.30mil至约3mil的厚度。
2.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述隔层是挤塑成型的。
3.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述含纤维层具有从约0.010"至约0.030"的厚度，并具有从约136lbs/3msf至约286lbs/3msf的基重。
4.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述隔层具有重量百分比为约30％至约70％的聚烯烃含量。
5.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，包含约1％至约40％的无机物。
6.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，包含高达98％的再制浆总回收率。
7.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述矿物颗粒包括具有超细纳米粒子的硅藻土，其密度为约2.4g/cm3至约4.9g/cm3，其粒径为约100nm至约10μm。
8.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述聚烯烃粘接剂具有从约10000Mw至约100000Mw的分子量，并具有在该聚烯烃的Z均分子量(Mz)下测得的从约0.99至约0.65的支化系数(g’)。
9.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述聚烯烃粘接剂具有从约1至约40的全同立构链长度。
10.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述聚烯烃粘接剂在约180℃至约410℃下具有约1-10000的剪切率。
11.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述矿物颗粒是立方体或块状颗粒。
12.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述矿物颗粒具有从约1-1.3m2/g至约1.8-2.3m2/g的平均表面积。
13.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述矿物颗粒包含碳酸钙颗粒，具有约18％-80％的粒径小于6μm，和约33％-96％的粒径小于10μm，和约4-15μm的d98顶切，以及从约3.3m2/g至约10m2/g的表面积，处理剂的重量百分比约0.6％至约1.5％或所述碳酸钙的重量百分比约99％的表面处理水平。
14.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述含纤维层包含具有晶体含量为约40％-70％的纳米纤维素，包括：纳米原纤维，微原纤维，及非原纤维束，所述非原纤维束具有从约4nm-30nm的横向尺寸和从约100nm-1000nm的高度结晶纳米晶须，具有约3nm至约15nm的纤维宽度，具有从约0.5meq/g至约1.5meq/g的电荷密度，并且所述纳米纤维素具有从约140Gpa至约220GPa的硬度和从约400MPa至约600MPa的拉伸强度。
15.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述矿物颗粒中的一部分包含有脂肪酸和硬脂酸涂层，具有约91％-97％的绿色亨特反射，约89％-96％的蓝色亨特反射，具有从约2.75至约4.0的莫氏硬度，在5％浆液中于23℃的水中颗粒pH值为约8.5-10.5；在23℃的水中，颗粒电阻为约5,000欧姆至约25000欧姆，325目上的一个ASTMD1199的最大百分比为约0.05-0.5，20℃下的体积电阻率为109至约1011欧姆，在25℃下，其元素的标准生成热为约288.45-288.49kg-cal/mol，其元素的标准生成自由能为约269.53-269.78kg-cal/mol，1℃下，1g的比热(从0℃-100℃)为约0.200至约0.214，在20℃的导热系数为约0.0071g-ca/sec/cm2/1cm厚度，线性膨胀系数为：25℃-100℃下为C＝9x10-6，以及25℃-100℃下为C＝11.7x10。
16.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述含纤维层包含乙烯和无机矿物涂料和填料。
17.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述含纤维层具有从约1.50至约3.15的表面平滑度，具有从约150至约200别克秒的光滑度，具有从约1％至约40％的灰分，具有约0.02-0.50的静摩擦系数μS，并具有导热系数为约0.034-0.05W/mk的纤维素含量。
18.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，在所述含纤维层中的一些初始和再生纤维类型包括：机械的，热机械的，化学-热-机械的和化学的，具有约5-100的平均长宽比，约1.5mm-30mm的软木纤维厚度，约0.5mm-30mm的硬木纤维厚度，约1％-30％的填充纤维含量，约0.3g/cm3-0.7g/cm3的密度，约16μm-42μm的纤维直径，约16mg/100m至约42mg/100m的纤维粗度，约0.1x1015m2-110x1015m2的渗透性，约4.5-10的氢离子浓度，约56-250的Tappi496,402标准的撕裂强度，约m49-m250的Tappi414标准的耐撕裂性，重量百分比为约2％-18％的水分含量。
19.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述含纤维层包含：回收纤维、原生纤维、热机械浆体“TMP”、原生牛皮纸纤维、粘土涂覆工艺纤维、粘土涂覆未漂白牛皮纤维和固体漂白硫酸盐纤维的结合。
20.根据权利要求1所述的可回收复合包装结构，其特征在于，所述隔层包含TappiT410标准的约5.5g/m2-52.2g/m2的重量，TappiT464标准的约0.46g/100in2-37.7g/100in2的隔潮值，TappiT441标准的约0.00-0.40的柯布2分钟吸水率，T441标准的约0.00-0.45的柯布30分钟吸水率，以及TappiT559标准的为12的耐油性。
21.一种制备包括有含纤维层和含矿物层的可回收复合包装结构的方法，所述方法包括：
使用具有分散在聚烯烃粘接剂中的矿物颗粒的含矿物树脂，挤出涂覆所述含矿物层到所述含纤维层上；
其中，挤出过程在下列条件下实施：
具有约4g/10min至约16g/10min的熔体流动指数的树脂；
约440℉-640℉的熔化温度；
约1,200psi-2,500psi的挤出机螺杆或管筒压力；
约4"-16"的气隙；
约0.020"-0.050"的模隙；
约400℉-640℉的机筒和模头区温度；
约100FPM-3,500FPM的挤出生产线速度；
约100FPM-3,500FPM的挤出复合线速度。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述含矿物树脂包含质量百分比为20％-70％的矿物含量。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述含矿物树脂包含微丸。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述含矿物层被涂覆到所述含纤维层，其涂覆重量为约4lbs/3msf-30lbs/3msf。
25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述可回收复合包装结构不包含：水基分散体、水性分散体、水性涂料、乳液、含乳剂涂料、含水分散体，线压应用或离线混合工艺。
26.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述含矿物层的重量在约15g/m2-50g/m2之间，在一台挤出涂覆机上成行共挤，并通过挤出粘结到所述含纤维层。
27.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述含矿物层具有1.22g/cm3-1.41g/cm3的密度。
28.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述含矿物层约25％-75％为非晶形的，并具有在热条件下每天约5gm/m2-22gm/m2的水蒸汽传递速率(WVTR)。
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