CN106471188B - 袋纸的生产 - Google Patents

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Abstract

提供了一种制备克重为50g/m2‑140g/m2且格利孔隙率(ISO5636/5)为2s‑10s的白色袋纸的方法，该方法包括以下步骤：a)提供漂白纸浆，诸如漂白硫酸盐纸浆；b)使该纸浆经受高浓(HC)磨浆和可选的低浓(LC)磨浆达到袋纸获得格利孔隙率的程度；c)以1.5kg/吨‑5.0kg/吨纸的量将阳离子聚合物诸如阳离子淀粉添加到纸浆；和d)以0.4kg/吨‑2.0kg/吨纸的量将胶料添加到纸浆；以及e)由纸浆形成袋纸，其中，将少于2kg/吨纸的阴离子淀粉添加到纸浆中。

Description

袋纸的生产
技术领域
本发明涉及袋纸(sack paper)的生产。
背景技术
在填充和存储诸如水泥的粉末材料期间，纸袋需要满足高标准。
首先，纸袋需要保持相当大的材料重量，即具有高抗张强度。为此，牛皮纸是合适的袋壁材料。袋通常具有两个或更多个壁，即纸材料的层，以进一步加强袋结构。袋的壁层通常被称为层片(ply)。例如在WO 99/02772中公开了层片材料(即袋纸)的制备。
其次，诸如水泥的材料在储存期间对湿气污染敏感。因此，水泥袋通常需要被保护以免受大气水蒸气渗透袋层片。这种保护通常通过在袋中，即在两层片的纸材料之间结合作为中间层的湿气屏障来实现。湿气屏障通常是例如由聚乙烯(PE)组成的塑料膜(“自由膜”)，该自由膜是不透水的。自由膜还可以提高对润滑脂的耐性并防止受微生物的污染。
第三，纸袋在填充期间应当排出空气。具体而言，由于递送材料的填充机以高生产吞吐率运作，因此，伴随粉末材料的空气应当有效地从袋中排出。通常，袋的排气能力实际限制了填充率。有效排气还防止了在袋中捕获空气并导致包装重量不足、袋破裂以及在将袋堆叠用于运输时的问题。
在填充过程中，在许多袋结构中，空气从袋内部逸出的唯一方式是通过袋的壁。具有高孔隙率的牛皮纸通常用于壁中以促进透气性。然而，增加的纸孔隙率通常导致降低总强度。特别地，如果必须在纸材料中制造孔以得到足够的透气性，那么强度可能显著降低。此外，使用自由膜可以减少填充期间的脱气，因为大多数这样的膜对空气是不可渗透的。因此，自由膜层已被设置有狭缝或开口以便于脱气。
传统上，建筑工人已经打开水泥袋并将它们的内容物添加到混合器中。然而，已经提出了一些替代的解决方案。
GB2448486讨论了由纸或另一种可溶性材料制成的可溶解袋，以容纳需要混合的建筑材料，诸如水泥、石灰或石膏。据说可以将可溶解袋直接添加到混合器中，当添加水时，混合器中的袋快速溶解，这减少了溢出、浪费、混乱和接触到建筑产品。以防水包装的形式将包装放置在一起，以确保产品在储存或运输过程中保持干燥。然而，没有讨论在袋中的湿气屏障。
WO 2004052746建议用不可渗透的防水涂覆对已经填充的袋的整个外部进行喷涂或浸涂。进一步建议将袋放置在也含有一定量水的混合器中，其中水侵入袋的结果导致袋的水溶性内层溶解，从而允许袋的防水外部在混合内分解。WO 2004052746并没有构思(devise)用于袋的内层和外层的任何材料。
US 2011/0315272指出，通过使用糊精胶粘剂来粘合袋的折叠端部，可以获得在潮湿环境中溶解的袋。还讨论了用于端部的折叠和粘合模式。但是没有讨论在袋中的湿气屏障。
JP5085565A建议可直接添加到混合器的水泥袋是由厚度为20-70μm的诸如PVOH的水溶性材料组成。FR2874598公开了一种类似的解决方案。
发明内容
本发明人已经解决了对可分解纸袋的需求，即，纸袋可以与其内容物，诸如水泥一起加入到混合器中，然后在混合器中分解达到混合器中的产品不受到明显损害的程度。
因此，不需要打开这样的袋并将其内容物清空到混合器中。由于袋重，内容物多尘，因此，建筑工人的工作环境可以大大改善。
此外，发明人已经认识到，现有技术的袋纸，例如WO 99/02772的袋纸或的商用袋纸并不是充分可分解的。特别地，如果涂覆了现有技术的袋纸，则在水泥混合器中的分解性就会不足。
因此，本公开的目的是提供一种袋纸，该袋纸在被涂覆之后被转换成填充有内容物的袋并且与内容物和水一起被加入到水泥混合器中，在水泥混合器中分解达到水泥混合器中的产品的所需性能不会明显受损的程度。
以下逐项的清单呈现了本公开的各种实施方式及其组合。
1.一种制造克重为50g/m2-140g/m2且格利孔隙率(Gurley porosity)(ISO5636/5)为2s-10s的白色袋纸的方法，该方法包括以下步骤：
a)提供漂白纸浆，诸如漂白硫酸盐纸浆；
b)使纸浆经受高浓(HC)磨浆(high consistency(HC)refining)并可地经受低浓(LC)磨浆(low consistency(LC)refining)达到袋纸获得所述格利孔隙率的程度；
c)以1.5-5.0kg/吨纸的量，诸如以2-4kg/吨纸的量，将阳离子聚合物诸如阳离子淀粉添加到纸浆；和
d)以0.4-1.9kg/吨纸的量，诸如以0.5-1.5kg/吨纸的量、诸如以0.7-1.3kg/吨纸的量，将胶料添加到浆料；以及
e)由纸浆形成袋纸，
其中，将少于2kg/吨纸的阴离子淀粉，诸如小于1.0kg/吨纸的阴离子淀粉添加到纸浆中。
2.根据项1的方法，其中，基本上不向纸浆中添加阴离子淀粉。
3.根据项1或2的方法，其中，在高浓磨浆的能量供应是在每吨纸100kWh与200kWh之间。
4.根据项1至3中任一项的方法，其中，低浓磨浆的能量供应为每吨纸小于50kWh，诸如每吨纸小于30kWh、诸如每吨纸小于20kWh。
5.根据项4的方法，其中，没有进行低浓磨浆。
6.根据项1至5中任一项的方法，其中，袋纸的至少一个表面的Cobb60S值(ISO535)为至少50g/m2，例如至少60g/m 2、例如至少70g/m2、例如75g/m2与110g/m2之间。
7.根据项1至6中任一项的方法，其中，袋纸的格利孔隙率为4s-10s，诸如4s-8s、诸如4s-7s、诸如5s-6.5s。
8.根据项1至7中任一项的方法，其中，纸的抗张能量吸收指数(ISO1924-3)在纵向(MD)和横向(CD)两者上为至少1.8J/g，诸如至少2J/g。
9.根据项1至8中任一项的方法，其中，步骤e)包括起皱。
10.根据项1至9中任一项的方法，其中，该方法还包括以下步骤：
f)将预涂覆组合物施加到袋纸上以形成预涂覆层；以及
g)将屏障涂覆组合物施加到预涂覆层上以形成屏障层。
11.一种由漂白硫酸盐纸浆形成的具有2s-10s的格利孔隙率(ISO5636/5)的白色袋纸，漂白硫酸盐纸浆中：
以1.5-5.0kg/吨纸的量，诸如以2-4kg/吨纸的量，添加了阳离子聚合物，诸如阳离子淀粉；
以0.4-2.0kg/吨纸的量，诸如以0.5-1.5kg/吨纸的量、诸如以0.7-1.3kg/吨纸的量，添加了胶料；以及
添加了少于2kg/吨纸的阴离子淀粉，诸如小于1kg/吨纸的阴离子淀粉、诸如小于0.5kg/吨纸的阴离子淀粉。
12.根据项11的白色袋纸，其中，格利孔隙率为4s-10s，诸如4s-8s、诸如4s-7s、诸如5s-6.5s。
13.根据项11或12的白色袋纸，其中，至少一个表面的Cobb 60S值(ISO535)最少为至少50g/m 2，诸如至少60g/m 2、诸如至少70g/m2、诸如在75g/m 2与110g/m 2之间。
14.根据项11至13中任一项的白色袋纸，其中，抗张能量吸收指数(ISO1924/2)在纵向(MD)和横向(CD)两者上为至少1.8J/g，诸如至少2J/g、诸如至少2.2J/g。
15.一种用于水硬性粘合剂的阀口袋的多层纸材料，包括由根据项11至14中任一项的白色袋纸组成的纸层和湿气屏障涂覆层。
16.根据项15的多层纸材料，其中，在纸层和湿气屏障涂覆层之间设置包括至少50wt.％(干物质)的无机填料的预涂覆层。
17.一种用于水硬性粘合剂如水泥的阀口袋，包括由根据项11至14中任一项的袋纸组成的层片。
18.一种用于水硬性粘合剂如水泥的阀口袋，包括由根据项15至16中任一项的多层纸材料组成的层片。
19.一种用于水硬性粘合剂例如水泥的多层片阀口袋，包括由根据项11至14中任一项的袋纸组成的内层片和由根据项15-16任一项的多层纸材料组成的外层片。
20.根据项17至20中任一项的袋，袋的尺寸设置成容纳20kg至600kg的水硬性粘合剂。
21.根据项17至20中任一项的袋，包括通过折叠和粘合层片材料形成的顶端，其中，顶端的一部分不通过粘合密封，使得在利用水硬性粘合剂填充袋期间，空气可以通过非密封部分逸出。
22.根据项17至21中任一项的袋用于生产水硬性组合物，诸如混凝土的用途。
23.一种根据项22的用途，其中，袋容纳水硬性粘合剂、骨料和/或矿物添加剂。
24.一种用于生产包括混合水、骨料和水硬性粘合剂的水硬性组合物的方法，其中，使用根据项17至21中任一项的袋，袋容纳水硬性粘合剂和并可选地容纳骨料。
具体实施方式
作为本公开的第一方面，提供了一种制备克重(ISO536)为50g/m2-140g/m2且格利孔隙率(ISO5636/5)为2s-10s的白色袋纸的方法。该方法包括以下步骤：
a)提供漂白纸浆，例如漂白硫酸盐纸浆；
b)使纸浆经受高浓(HC)磨浆和可选的低浓(LC)磨浆达到袋纸获得该格利孔隙率的程度；
c)以1.5-5.0kg/吨纸的量，诸如以2-4kg/吨纸的量将阳离子聚合物诸如阳离子淀粉添加到纸浆；和
d)以0.4-2.0kg/吨纸的量，诸如以0.6-1.7kg/吨纸的量、以0.8-1.3kg/吨纸的量，将胶料添加到浆料；以及
e)由纸浆形成袋纸。
在本公开的上下文中，“kg/吨纸”是指来自造纸工艺的每吨干纸的千克。这种干纸通常具有90％-95％的干物质含量(w/w)。
同样，“每吨纸kWh”(参见下文)是指来自造纸工艺的每吨干纸的千瓦时(kWh)。
步骤b)、步骤c)和步骤d)可以以任何顺序来进行。此外，步骤c)和步骤d)可以分成独立的添加，只要总量保持在限定的范围内即可。同样，步骤b)的磨浆可以分成多个子步骤。
优选地，首先进行高浓磨浆。如果采用低浓度，其优选在高浓磨浆之后但在添加步骤c)和步骤d)之前进行。如果使用阴离子淀粉，其优选在高浓磨浆和可选的低浓磨浆之后，但在步骤c)和步骤d)之前添加。步骤d)的胶料添加优选在步骤c)的阳离子聚合物添加之前进行。如果使用明矾(参见下文)，其优选在步骤c)和步骤d)之前，但在高浓磨浆、可选的低浓磨浆和可选的阴离子淀粉添加之后添加。
在另一种实施方式中，在至少部分胶料之前添加阳离子聚合物的第一部分，并且在至少部分胶料之后添加阳离子聚合物的第二部分。
在另一种实施方式中，在添加阴离子淀粉之前添加阳离子聚合物的第一部分，并且在添加阴离子淀粉后添加阳离子聚合物的第二部分。
在步骤d)中添加的胶料的示例是松香胶料、烷基烯酮二聚体(AKD)和烷基琥珀酸酐(ASA)。
在上述方法中，向纸浆中添加小于2kg/吨纸的阴离子淀粉、诸如小于1kg/吨纸的阴离子淀粉、诸如小于0.5kg/吨纸的阴离子淀粉。在一种实施方式中，不添加阴离子淀粉。如有添加，则本公开的阴离子淀粉可以具有例如0.030-0.100诸如0.050-0.080的取代度(DS)。
发明人已经意识到，纸浆的漂白增加了纸的可分解性。因此，本公开的袋纸是由漂白纸浆制成的白色袋纸。为了获得足够的强度，优选漂白硫酸盐(或“牛皮纸”)纸浆。本公开的纸浆可以包括例如至少50％的软木纸浆、诸如至少75％的软木纸浆、诸如至少90％的软木纸浆。在一种实施方式中，本公开的纸浆是软木纸浆。本公开的袋纸的克重为50g/m2-140g/m2。通常，优选在袋中添加另一纸层片，而不是将克重增加到高于140g/m2。优选地，本公开的袋纸的克重为50g/m2-130g/m2，诸如60g/m2-120g/m2、诸如60g/m2-110g/m2、诸如70g/m2-110g/m2。
根据格利(ISO5636/5)的空气阻力是测量100ml空气通过纸张的特定区域所花费的时间。时间短意味着高孔隙率的纸。
发明人已经意识到，孔隙率是纸的分解性的指示器。然后，漂白纸浆的磨浆和/或打浆的程度是控制所得白色袋纸的孔隙率的一个因素。通常，孔隙率随着磨浆的增加而降低。为了改善分解性而不损害其它性能，本发明人已经发现，漂白纸浆的高浓(HC)磨浆和可选的低浓(LC)磨浆应进行达到所得白纸的格利孔隙率为2s-10s，优选4s-10s、4s-8s、4s-7s或5s-6.5s的程度。在一种实施方式中，省略低浓度打浆/磨浆。
在生产中，因此可以通过进行一定程度的磨浆然后测量所获得的纸的格利值来优化磨浆程度。如果格利值低于目标范围(例如高于2s-10s或5s-6.5s)，那么增加磨浆程度。如果格利值高于目标范围，那么降低磨浆程度。
当本公开的白色袋纸没有被涂覆用于袋的内层片或中间层片并且在填充期间应当允许空气渗透时，10s或更低的格利值也是有益的。
高浓磨浆通常在按重量计15％或更高，诸如按重量计15％-40％的纤维悬浮液浓度下进行。低浓磨浆通常在按重量计10％或更低，例如2％-10％的纤维悬浮液浓度下进行。
因此，在第一方面的方法的一种实施方式中，不进行在纤维悬浮液浓度低于10％下的磨浆。
可替代地或作为补充，磨浆程度可表示为在其中所供应的能量的量。例如，高浓磨浆中的能量供应可以在100kWh/吨纸与200kWh/吨纸之间，诸如在100kWh/吨纸与160kWh/吨纸之间，例如在100kWh/吨纸与150kWh/吨纸之间。此外，如果进行低浓磨浆，其中的能量供应可以低于50kWh/吨纸、诸如低于30kWh/吨纸、诸如低于20kwh/吨纸。
作为本公开的第一方面的配置，因此提供了一种制备克重为50g/m2-140g/m2的白色袋纸的方法，包括以下步骤：
a)提供漂白纸浆，例如漂白硫酸盐纸浆；
b)使纸浆经受高浓(HC)磨浆和可选的低浓(LC)磨浆，其中，高浓磨浆中的能量供应为100kWh/吨纸与200kWh/吨纸之间，并且低浓磨浆中的能量供应低于50kWh/吨纸，诸如低于30kWh/吨纸、诸如低于20kWh/吨纸；
c)以1.5-5.0kg/吨纸的量诸如以2-4kg/吨纸的量，将阳离子聚合物诸如阳离子淀粉添加到纸浆；和
d)以0.4-2.0kg/吨纸的量，诸如0.5-1.5kg/吨纸的量、0.7-1.3kg/吨纸的量，将胶料如松香胶料添加到纸浆；以及
e)由纸浆形成袋纸，
其中，将少于2kg/吨纸的阴离子淀粉，诸如小于1kg/吨纸的阴离子淀粉、诸如小于0.5kg/吨纸的阴离子淀粉添加到纸浆中。在一种实施方式中，不添加阴离子淀粉。
在步骤d)中添加的胶料的示例是松香胶料、AKD和ASA。
发明人已经意识到，不需要大量的增强剂来获得足够的纸强度。特别地，本发明人已经意识到，当纸浆漂白时，不需要添加大量的阴离子淀粉。而且，已发现仅添加相对少量的增强剂可以改善分解性。例如，添加1.5kg/吨-5.0kg/吨纸的阳离子淀粉作为唯一的增强剂，得到具有足够强度的可分解纸。
本公开的阳离子淀粉可以具有例如0.005-0.1的取代度(DS)，诸如0.02-0.08的取代度、诸如0.3-0.7的取代度、诸如0.05-0.065的取代度。本领域技术人员理解，如果阳离子淀粉具有相对低的取代度，可能需要以相对高的量，即以范围1.5-5.0kg/吨纸的高位部分(the upper part)的量添加该阳离子淀粉。本领域技术人员还理解，较高的负载可以允许较低的量。根据本公开的教导，在没有过度负担的情况下，本领域技术人员能够找到适当量的、具有给定取代度的阳离子淀粉产品。例如，如果取代度为0.005-0.4，则量可以为3.0-5.0kg/吨纸，如果取代度为0.4-1.0，则量为1.5-4.0kg/吨纸。
此外，可以将向纸浆添加胶料保持在低水平以改善分解性。例如，胶料，诸如松香胶料的添加量可以是0.5-1.5kg/吨，诸如0.7-1.3kg/吨。
也可以向纸浆中添加明矾，例如以0.5-5kg/吨纸的量。当胶料为松香胶料时，添加明矾是特别有益的。明矾是指水合硫酸铝钾(钾明矾)。
根据一种实施方式，添加到纸浆中的增强剂如淀粉的总量低于6kg/吨。根据另一种实施方式，添加到纸浆中的增强剂和胶料的总量低于8kg/吨，诸如低于7kg/吨。
增强剂和胶料可以在过程中在网前箱(head box)之前的任何点添加。通常，在步骤b)的磨浆之后进行添加。如上，可以在不同点之间将上述的添加划分开。
纸性能通常在纵向(MD)上和横向(CD)上测量，因为取决于流出造纸机上的网前箱中的定向纤维，性能上可能存在显著差异。
如果需要某一性能的指数，那么该指数应当通过实际值除以所讨论的纸的克重来计算。
克重(有时称为基重)是通过重量和表面积来测量。
抗张强度是纸在断裂之前将要承受的最大力。在标准测试ISO1924-3中，使用具有15mm宽度和100mm长度的条带，该条带具有恒定的伸长率。抗张强度是测量抗张能量吸收(TEA)中的一个参数。在同样的测试中，获得抗张强度、伸展和TEA值。
TEA有时被认为是最好地代表纸袋壁的相关强度的纸性能。这由TEA和下落测试的相互关系支持。通过使袋下落，填充物品将在到达地板时移动。这种运动意味着在袋壁上的应变。为了承受应变，TEA应该高，这意味着纸中的高抗张强度和良好伸展的组合此时将吸收能量。
纸起皱改善了伸展性，从而改善了TEA指数。因此，在本公开的方法的一种实施方式中，步骤e)包括起皱。
使用本发明的方法，针对涂覆纸或未涂覆纸，可以在纵向(MD)上达到高于60kNm/kg(ISO1924-3)的抗张指数，并且在横向(CD)上达到高于40kNm/kg的抗张指数(参见表2和表3)。涂覆纸的抗张指数通常较低，因为所添加的涂覆重量通常提供很少的额外的抗张强度。此外，在纵向和横向两者(参见表2和表3)上可以达到高于2J/g(ISO1924-3)的抗张能量吸收指数。
在本公开的实施方式中，白色袋纸的抗张能量吸收指数(ISO1924-3)在纵向(MD)和横向(CD)两者上可以为至少1.8J/g，诸如至少2J/g、诸如至少2.2J/g。此外，本公开的涂覆或未涂覆的白色袋纸的抗张指数可以在纵向(MD)上例如为至少50kNm/kg(ISO1924-3)，诸如至少55kNm/kg，并且在横向(CD)上至少为35kNm/kg，诸如至少40kNm/kg。
Cobb值(ISO535)表示在给定时间内纸表面吸收的水量。最为通常采用的Cobb值是Cobb 60，其中，时间为60秒。发明人已经发现，较高的Cobb值通常与更好的分解性有关。较高的Cobb值可以通过例如脱木质素或漂白纸浆和/或减少添加到纸浆中的胶料的量来获得(参见上文)。
对于根据本公开的未涂覆的白色袋纸，两个表面的Cobb 60值优选为至少50g/m2，诸如至少60g/m2、诸如至少65g/m2。此外，优选的是根据本公开的未涂覆的白色袋纸的至少一个表面的Cobb 60值为至少65g/m2，诸如至少70g/m2、例如75g/m2与110g/m2之间。
对于根据本公开的涂覆的白色袋纸(即具有一个涂覆表面的白色袋纸)，未涂覆表面的Cobb 60值优选为至少50g/m2，诸如至少60g/m2、诸如至少70g/m2、诸如75与110g/m2之间。此外，涂覆白色袋纸的涂层表面的Cobb 60值优选为至少35g/m2，诸如至少40g/m2、诸如至少45g/m2。
如下所讨论，本公开的白色袋纸可以通过两个步骤进行涂覆。因此，本公开的一种实施方式还包括以下步骤：
f)将预涂覆组合物施加到袋纸上以形成预涂覆层；和
g)将屏障涂覆组合物施加到预涂覆层上以形成屏障层。
通过本公开的方法获得的袋纸具有独特的性能组合。因此，作为本公开的第二方面，提供了具有2s-10s的格利孔隙率(ISO5636/5)并包括阳离子聚合物(诸如阳离子淀粉)、胶料(例如松香胶料)和可选的阴离子淀粉的白色袋纸如白色袋牛皮纸。第二方面的白色袋纸是由漂白纸浆诸如漂白硫酸盐纸浆形成。
在优选的实施方式中，第二方面的白色袋纸是由漂白纸浆形成，该漂白纸浆中：
以1.5-5.0kg/吨纸的量诸如以2-4kg/吨纸的量添加了阳离子聚合物，诸如阳离子淀粉；
以0.4-2.0kg/吨纸的量，诸如0.5-1.5kg/吨纸的量、诸如0.7-1.3kg/吨纸的量添加了胶料；以及
添加了小于2kg/吨纸的阴离子淀粉、诸如小于1kg/吨纸的阴离子淀粉、诸如小于0.5kg/吨纸的阴离子淀粉。
上述根据第一方面描述的各种实施方式细节上作必要的修改适用第二方面的白色袋纸。
发明人已经意识到，可分解的袋不能具有聚乙烯自由膜，因为这样的膜在混合器中不能充分分解。发明人已经得出结论，相反，应当通过在袋的至少一个纸层片上，优选最外层片上的涂层来提供湿气屏障。
因此，本公开的白色袋纸可以设置有湿气屏障涂层。各种湿气屏障是本领域技术人员已知的。在一种实施方式中，在纸层和湿气屏障涂层之间提供包括至少50wt％(干物质)无机填料的预涂覆层。优选地，预涂覆层包括至少70wt％的无机填料。这种预涂覆防止湿气屏障渗透到纸中，从而改善涂覆纸的可分解性并减少获得足够屏障性能所需的屏障化学品的量。
预涂覆的涂覆重量可以为5g/m2-12g/m2，并且屏障涂覆的涂覆重量可以为5g/m2-15g/m2。
当水蒸气透过率(WVTR，ISO2528)小于1400g/m2*24h，优选小于1200g/m2*24h时，可以认为湿气屏障性能是足够的。例如，第二方面的涂覆的白色袋纸的WVTR可以为700-1200g/m2*24h。
还提供了一种用于水硬性粘合剂诸如水泥的阀口袋，该阀口袋包括至少一个由第二方面的白色袋纸组成的层片。在多层片阀口袋中，最外层片优选是由第二方面的涂覆纸构成，而其它一个层片/多个层片是由未涂覆纸组成且对于空气来说是高度渗透的。
从经济的角度来看，可能优选的是在袋的内层片和外层片中使用同样类型的纸，唯一的区别是外层片被涂覆。因此，袋所需的所有纸可以用单一造纸工艺生产。然后，涂层用于袋的外层片的纸来获得湿气屏障。
因此，阀口袋可以包括由第二方面的未涂覆袋纸构成的内层片，而袋的外层片是由设置有屏障涂层的相同的纸材料构成。
在多层片阀口袋中，每个层片可以具有50g/m2-100g/m2，诸如60g/m2-90g/m2的克重。
袋通常是“25kg袋”、“35kg袋”或“50kg袋”，这些是本领域中最常用的袋大小。因此，本领域技术人员熟知25kg袋、35kg袋或50kg袋的合适尺寸。然而，袋也可以尺寸设置成用于10kg-100kg范围内的任何重量。在一种实施方式中，袋可以尺寸设置成容纳20kg-60kg的水硬性粘合剂诸如水泥。
袋的容积可以例如在10升-60升的范围内。“25kg袋”的容积通常为约17.4升。填充的25kg袋的尺寸可以是例如400mm×450mm×110mm。“50kg袋”的容积通常为约35升。
在本公开的袋中，外层片(例如最外层片)的涂覆侧面可以面向内或面向外。设置外层片或最外层片使得涂覆侧面向内的好处是有利于有效粘合。通常更容易将两个未涂覆的表面彼此粘合。这种定向的另一个好处是保护屏障免受损坏。设置最外层片使得涂覆侧面向外的好处是涂层可以提供防雨保护。
本公开的袋的一种实施方式包括通过折叠和粘合层片材料形成的顶端，使得顶端的一部分不被粘合密封。在这样的实施方式中，折叠和粘合使得在用水硬性粘合剂填充袋时空气可以通过非密封部分逸出。优选地，袋被设计成使得空气穿透最内层片，然后在以高吞吐率填充期间通过非密封部分逸出。
作为本公开的第三方面，提供了根据上述的袋的用途，用于生产水硬性组合物。在第三方面的一种实施方式中，袋容纳水硬性粘合剂和/或骨料。袋还可以容纳矿物添加剂。
水硬性组合物通常包括水硬性粘合剂、水、骨料和混合物。骨料包括粗骨料和/或砂。该骨料可以是矿物或有机材料。该骨料也可以是木材或再循环材料或具有废料基底。砂通常是具有小于或等于4mm的粒度的骨料。粗骨料通常是粒度大于4mm至例如20mm的骨料。
水硬性粘合剂包括通过水合反应凝固和硬化的任何化合物。水硬性粘合剂包括例如水泥、石膏或水硬性石灰。优选地，水硬性粘合剂是水泥。
因此，根据第三方面的袋优选含有水硬性粘合剂，诸如水泥，骨料和/或矿物添加剂。
根据第三方面使用的袋通常是具有这样材料的袋，材料具有足够的抵抗力以使得可以用颗粒材料填充袋、可以处理和运输所填充的袋，并且同时具有使得该袋在水硬性组合物的制备期间在水中溶解、分散或分解，优选为快速地在水中溶解、分散或分解的性质和结构。优选地，袋通过机械混合的作用在水中溶解、分散或分解。可溶性和分散性之间的差异在于，在分散的情况下，袋的小块(例如颗粒或纤维)保持完整，但是，当使用水硬性组合物时没有显著的负面影响。可分解袋通常由在混合期间失去其内聚力的材料制成。
优选地，本公开的袋包括选自以下列表中的一个或多个特征：
-用以容纳5kg至50kg的颗粒材料的足够的机械性能；
-冷分解(分解不需要加热)；
-通过混合作用的效果进行分解；以及
-对气体有足够的不渗透性，例如对空气中的氧和对二氧化碳的不渗透性。这种不渗透性在袋的存储期间特别重要，将容纳在袋中的颗粒材料的老化减至最小。
优选地，袋具有以上列出的所有特征。
优选地，第三方面的袋在混凝土混合器中在小于70的叶片转数下分解。
优选地，至少袋以质量计的80％在混凝土混合器中在10分钟或更短，诸如6分钟或更短时间内分解。
类似于第三方面，提供了一种用于生产包括混合水、骨料和水硬性粘合剂的水硬性组合物的方法，其中，使用容纳水硬性粘合剂和/或骨料的根据上述的袋。
用于生产水硬性组合物的方法可以例如包括如下步骤：
a.在混凝土混合器中引入水和骨料；
b.引入水硬性粘合剂；以及
c.可选地引入矿物添加剂和/或其它混合物；
其中，在步骤a期间和/或在步骤b期间和/或在步骤c期间引入袋，其中袋根据如上文所述的方法获得。
在一种实施方式中，步骤a中骨料的至少一部分和/或步骤b中的水硬性粘合剂的至少一部分和/或步骤c中的矿物添加剂的至少一部分容纳在袋中。
根据另一种实施方式，在步骤a期间添加可分解的袋。优选地，步骤a中的骨料的至少一部分容纳在可分解袋中。优选地，步骤a中的骨料全部容纳在可分解袋中。
根据另一种实施方式，在步骤b期间添加可分解袋。步骤b中的水硬性粘合剂的至少一部分优选容纳在可分解袋中。优选地，步骤b中的水硬性粘合剂全部容纳在可分解袋中。
根据另一种实施方式，在步骤c期间添加可分解袋。步骤c中矿物添加剂的至少一部分优选容纳在可分解袋中。优选地，步骤c中的矿物添加剂的全部容纳在可分解袋中。
根据另一种实施方式，在步骤a期间和在步骤b期间添加可分解袋。
根据另一种实施方式，在步骤a期间和步骤c期间添加可分解袋。
根据另一种实施方式，在步骤b期间和在步骤c期间添加可分解袋。
根据另一种实施方式，在步骤a期间、在步骤b期间和在步骤c期间添加可分解袋。
通过上述方法获得的水硬性组合物使得可以生产用于建筑工地的元件。
用于建筑工地的成形制品通常包括建筑的任何构成元件，例如地板、砂浆层、地基、壁、隔断壁、天花板、梁、操作面、柱、桥墩、混凝土块、管道、桩、檐口、道路工程的元件(例如路面的边界)、瓦(如屋顶瓦)、面层(如壁的面层)、糊墙板、(声和/或热)绝缘元件。
优选地，本发明的袋中的内容物包括颗粒材料，更优选为水硬性粘合剂、骨料或矿物添加剂，最优选水硬性粘合剂。根据一种实施方式，袋的内容物可以是水硬性粘合剂和/或骨料和/或矿物添加剂。
水硬性组合物通常是水硬性粘合剂与水(称为混合水)，可选地与骨料、可选地与添加剂以及可选地与矿物添加剂的混合物。水硬性组合物可以是例如高性能的混凝土、非常高性能的混凝土、自浇筑混凝土(self-placing concrete)、自流平混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、预混凝土、渗透性混凝土、绝缘混凝土、加速混凝土或有色混凝土。术语“混凝土”还包括已经经受精加工操作的混凝土，例如石锤修琢混凝土(bush-hammeredconcrete)、露石混凝土或洗涤混凝土(washed concrete)或抛光混凝土。预应力混凝土也包括在定义中。术语“混凝土”还包括砂浆。在该具体情况下，“混凝土”可以指水硬性粘合剂、砂、水、可选的添加剂和可选的矿物添加剂的混合物。术语“混凝土”包括新拌混凝土或硬化混凝土。优选地，根据本公开的水硬性组合物是水泥浆、砂浆、混凝土、石膏糊或水硬性石灰的浆料。更优选地，水硬性组合物选自水泥浆、砂浆或混凝土。水硬性组合物可以直接用于新鲜状态的工作坯料，并且倒入适于目标应用的框架中，或者在预制的工厂，或者用作固体载体上的涂层。
矿物添加剂通常是在水硬性粘合剂(例如，水泥)的水硬性组合物(例如混凝土)中使用的细碎材料，以便改善某些性能或为其提供特定的性能。该细碎材料可以是例如飞灰(例如，如《水泥》NF EN197-1标准，第5.2.4段中所定义的或如在《混凝土》EN450标准中所定义的)、火山灰材料(例如，如在2001年2月的《水泥》NF EN197-1标准，第5.2.3段中所定义的)、硅灰(例如，如在2001年2月《水泥》NF EN197-1标准第5.2.7段所定义的或如在prEN13263《水泥》标准：1998或NF P 18-502标准中所定义的)、矿渣(例如，如在《水泥》NFEN197-1标准，第5.2.2段中所限定的或如在NF P18-506《混凝土》标准中所定义的)、煅烧页岩(例如，如在2001年2月的《水泥》NF EN197-1标准，第5.2.5段中所定义)、石灰石添加剂(例如，在《水泥》NF EN197-1标准第5.2.6段或如在NF P18-508《混凝土》标准中所定义的)和硅质添加剂(例如，如在NF P18-509《混凝土》标准中所定义的)或其混合物。
实施例
实施例1
根据表1制备各种纸浆组合物，并且形成纸。在表2和表3中分别呈现出未涂覆纸和涂覆纸的性能。
在表1的所有试验中，进行了起皱。
在试验7中，从软木中得到了纸浆，约3.5kg/吨明矾添加到纸浆/配料中，纸浆/配料的pH在网前箱中为约5.7，纸浆/配料的浓度在网前箱中处于0.2-0.4的范围中。
表1.具有80g/m2克重的各种纸质量的生产。
*克重为90g/m2
表2.具有80g/m2克重的各种未涂覆纸质量的性能。
*克重为90g/m2
#来自Mondi的棕色袋纸(80g/m2)
表3.各种涂覆纸质量的性能。试验4的纸涂覆有单层(15g/m2)的湿气屏障。试验5的纸涂覆有两层(6+6g/m2)的包括胶乳和板状粘土的湿气屏障。试验6的纸涂覆有包括填料和粘合剂的预涂覆层(9g/m2)和包括胶乳和板状粘土的湿气屏障涂覆层(5g/m2)。试验7的纸涂覆有包括填料和粘合剂的预涂覆层(9g/m2)和包括胶乳和板状粘土的湿气屏障涂覆层(9g/m2)。
分解性测试1根据以下方案进行：
1.将纸(干重30.0g)撕成约1.5cm×1.5cm的小片，并将小片添加到2L水中；
2.2分钟后，将纸-水混合物添加到实验室纤维分离机中(L&W)；
3.运转5000转；
4.将来自纤维分离机的内容物添加到筛孔为0.15mm的实验室筛子设备中；
5.完成过滤后，收集剩余物；
6.在105℃下使上述剩余物干燥；
7.将干燥的剩余物称重；
8.使用公式((30-w)/30)*100计算分解性(％)，其中w是干燥的剩余物的重量(g)。
根据以下方案进行了分解性测试2：
1.在贝尔(混凝土)350L混合器中引入骨料(先粗，再细)。
2.在空间中添加预润湿水(总量的6％)30秒。
3.以正常速度混合30秒，且不超过45度倾斜(理想地20度至30度)。
4.暂停混合4分钟，以进行预润湿。
5.在混合器腔中整个添加25kg水泥袋并混合1分钟。
6.在30秒的时间内添加余下的水。
7.混合6分钟。
8.混合结束后，将整个装载物通过网格大小为4mm的筛子。通过使用水喷雾来帮助材料通过网格，该水喷雾将混合物稀释并分散。收集在所有细料都通过筛子后可见的纸。
9.将收集的纸放在一个更细的筛子上，该筛子本身放置在类似的稍大尺寸的容器中。向容器中添加足够的水以浸没收集的纸，从而去除先前捕获在纸表面上的水泥和其它细料。在浸没和旋转作用下的这种洗涤重复3至4次，直到纸明显没有异物。
9.将洗涤的纸在设定为40℃的烘箱中干燥24小时。
10.使用公式((w1-w2)/w1)*100计算分解性(％)，其中w1是袋的初始重量，并且w2是来自步骤9的纸的重量。
对于未涂覆纸和涂覆纸两者而言，根据测试1，分解性优选为至少99％。有时，需要根据测试1的100％的分解性。
根据顾客要求，根据测试2的分解性应为至少90％，优选至少95％。
实施例2
在实施例2中，使用含有表4配方的袋。
“袋I”包括两个纸层片并且具有25kg(400mm×450mm×110mm)的容量。外层片是由上表3中试验7的涂覆纸组成。内层片是由上表2中试验7的未涂覆纸组成。
“袋II”具有35kg(460mm×520mm×115mm/130mm)的容量，并且包括由与袋I相同的纸构成的内层片和外层片。
“袋III”包括两个纸层片，并且具有25kg(400mm×450mm×110mm)的容量。外层片是由上表2中的试验3的涂覆有包含粘土和胶乳(没有预涂覆)的屏障层(8g/m2)的纸组成。内层片是由上表2中试验3的未涂覆纸组成。
表4.砂浆或混凝土的配方。
根据以下方案制备混凝土和砂浆：
1.在贝尔(混凝土)350L混合器中引入骨料(先粗，再细)；
2.在30秒时间内添加预润湿水(骨料总量的6％)；
3.以正常速度(24RPM)混合30秒，且不超过45度倾斜(理想地20度至30度)；
4.暂停混合4分钟，以进行预润湿；
5.在混合器腔中整个添加25kg水泥袋并混合1分钟；
6.在30秒的时间内添加余下的水；
7.混合一段时间(“润湿混合”时间)，范围从3分钟至9分钟。
8.停止，从混合器中转移混凝土并进行测试。
检查了根据混合设计、袋类型和混合时间的可分解性性能变化。结果在表5中示出。
表5.分解性性能
在表5中通过在等同混合时间(6分钟)比较袋I和袋III的性能来说明袋类型的重要性。
还检查了在外部存储中的老化时间期间的性能。
使用Rotopacker填充机(Haver和Boecker)对在水泥厂填充的整个袋进行老化。将填充的袋放置在随后用聚乙烯膜(罩子)覆盖的托盘上。将托盘转移到测试位置并放置在水平盖(屋顶)下的敞开设施中以防止直接暴露于天气。表6给出了袋暴露的气候条件。
表6：老化测试的气候条件
如下是对应于老化研究的采样方法：采样周期被限定为0周、4周、8周、13周以及25周。在每个周期结束时，取两个袋进行测试。一个袋直接用于混凝土或砂浆生产和新鲜状态和硬化状态下的相关试验(即坍落度、空气含量、凝固时间、压缩和弯曲强度)。将第二个袋小心地打开以保持由袋赋予的水泥的形状。从约1mm的深度和约20cm×20cm的面积取出在表面处的几克样品。将该样品标记为“表面”。取出上述样品后，用手使用刮刀将袋中的剩余内容物混合以获得均匀的粉末。在这种混合状态下的水泥被标记为“主体”。然后将两个样品经受水蒸气吸附测量。
砂浆的常规测试按照相关标准进行，如下：
坍落度：基于改编混凝土标准NF EN12350-2的方法
空气含量：NF EN413-2；
凝固时间：NF EN413-2；
28天的压缩强度：NF EN196-1；
28天的弯曲强度：NF EN196-1。
根据以下进行存储期间通过水泥的水蒸气吸附的测量。
已经使用RC612多相碳、氢和湿气分析仪测量水泥颗粒上的水蒸气吸附。该装置定量存在于各种有机样品和无机样品中的碳和氢，并鉴定几种类型的碳含量的来源。该装置具有炉控制系统，该炉控制系统允许炉的温度从接近环境温度到1100℃进行编程。
取决于应用，多个炉步骤可以由操作者编程，并且炉可以用氧气或氮气净化以产生氧化或惰性条件，在上述条件中，存在的碳和氢气被燃烧或挥发。包括辅助氧化催化剂以确保完全氧化。红外检测用于将结果定量为重量百分比或涂覆重量(mg/in2)。
当在氧化气氛(O2)中燃烧时，所有形式的碳(除了一些碳化物例如SiC)转化为CO2。相反，有机形式的碳产生H2O和CO2两者。因此，有机碳的存在可以通过在H2O和CO2中找到重合峰值来进行验证。
当样品在惰性(N2)气氛中燃烧时，检测湿气和碳酸盐，炉催化剂温度为120℃。在这种模式下，通常不检测有机碳。另外的碳源通常可以通过碳源氧化或挥发的温度来进行区分。
可以使用以20℃每分钟从100℃至1000℃的缓慢升温程序来分析未知的样品。这种类型的分析可用于指示不同形式的碳被氧化的温度，从而使得操作者能够优化炉温程序以对该样品类型中存在的每种形式的碳提供更快速的定量结果。
表7总结了具体用于获得所引用的实施例的水蒸气测量的方法。
表7.
老化测试的结果示于下表8和表9中。
表8.老化测试的结果。在这种对照(control)情况下，水泥容纳在标准的褐色牛皮纸阀口袋中，该袋由两片70g/m2的纸层片和在纸层片之间的聚乙烯屏障膜制成。
*以平均值给出压缩强度和弯曲强度。括号中的值为标准偏差。
表9.袋I的老化测试的结果。
*以平均值给出压缩强度和弯曲强度。括号中的值为标准偏差。
作为存储中水泥反应性损失的主要原因的老化标志的水蒸汽吸附在整个可分解袋的测试期间保持有限，并且接近用两个纸层片的棕色牛皮袋纸以及聚乙烯屏障膜的标准情况测量的值。坍落度值表明，一些坍落度随时间消失，因此需要利用添加明智数量的额外的水或减少水的混合物来进行调整。空气也有所增加，但在大多数常见应用中是不紧要的。
作为水泥反应性的可靠指示器的凝固时间、压缩强度以及弯曲强度显示在储存期间，容纳在可分解袋中的水泥是基本不变的，特别是相对于水泥容纳在标准棕色牛皮袋纸中的基础情况下。

Claims (31)

1.一种制备克重为50g/m2-140g/m2且格利孔隙率(ISO 5636/5)为2s-10s的白色袋纸的方法，包括以下步骤：
a)提供漂白纸浆；
b)使所述纸浆经受高浓(HC)磨浆和可选的低浓(LC)磨浆达到所述袋纸获得所述格利孔隙率的程度；
c)以1.5-5.0kg/吨纸的量将阳离子淀粉添加到所述纸浆；和
d)以0.4-1.9kg/吨纸的量将胶料添加到所述纸浆；以及
e)由所述纸浆形成所述袋纸，
其中，将少于2kg/吨纸的阴离子淀粉添加到所述纸浆中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤e)包括起皱。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：
f)将预涂覆组合物施加到所述袋纸上以形成预涂覆层；以及
g)将屏障涂覆组合物施加到所述预涂覆层上以形成屏障层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述漂白纸浆为漂白硫酸盐纸浆。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，以2-4kg/吨纸的量将阳离子淀粉添加到所述纸浆；和
以0.5-1.5kg/吨纸的量将胶料添加到所述纸浆；以及
由所述纸浆形成所述袋纸，
其中，将小于1.0kg/吨纸的阴离子淀粉添加到所述纸浆中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，以0.7-1.3kg/吨纸的量将胶料添加到所述纸浆，以及将小于0.5kg/吨纸的阴离子淀粉添加到所述纸浆中。
7.一种由漂白硫酸盐纸浆形成的具有50g/m2-140g/m2的克重和2s-10s的格利孔隙率(ISO5636/5)的白色袋纸，所述漂白硫酸盐纸浆中：
以1.5-5.0kg/吨纸的量添加了阳离子淀粉；
以0.4-2.0kg/吨纸的量添加了胶料；以及
添加了少于2kg/吨纸的阴离子淀粉，
使所述纸浆经受高浓(HC)磨浆和可选的低浓(LC)磨浆达到所述袋纸获得所述格利孔隙率的程度。
8.根据权利要求7所述的白色袋纸，其中，所述格利孔隙率为4s-10s。
9.根据权利要求7或8所述的白色袋纸，其中，至少一个表面的Cobb 60s 值(ISO535)最少为至少50g/m2。
10.根据权利要求7所述的白色袋纸，其中，抗张能量吸收指数(ISO1924-3)在纵向(MD)和横向(CD)两者上为至少1.8J/g。
11.根据权利要求7所述的白色袋纸，所述漂白硫酸盐纸浆中：
以2-4kg/吨纸的量添加了阳离子淀粉；
以0.5-1.5kg/吨纸的量添加了胶料；以及
添加了小于1kg/吨纸的阴离子淀粉。
12.根据权利要求7所述的白色袋纸，所述漂白硫酸盐纸浆中：
以0.7-1.3kg/吨纸的量添加了胶料；以及
添加了小于0.5kg/吨纸的阴离子淀粉。
13.根据权利要求7所述的白色袋纸，其中，所述格利孔隙率为4s-8s。
14.根据权利要求7所述的白色袋纸，其中，所述格利孔隙率为4s-7s。
15.根据权利要求7所述的白色袋纸，其中，所述格利孔隙率为5s-6.5s。
16.根据权利要求7或8所述的白色袋纸，其中，至少一个表面的Cobb 60s 值(ISO535)为至少60g/m2。
17.根据权利要求7或8所述的白色袋纸，其中，至少一个表面的Cobb 60s 值(ISO535)为至少70g/m2。
18.根据权利要求7或8所述的白色袋纸，其中，至少一个表面的Cobb 60s 值(ISO535)在75g/m2与110g/m2之间。
19.根据权利要求7所述的白色袋纸，其中，抗张能量吸收指数(ISO1924-3)在纵向(MD)和横向(CD)两者上为至少2J/g。
20.根据权利要求7所述的白色袋纸，其中，抗张能量吸收指数(ISO1924-3)在纵向(MD)和横向(CD)两者上为至少2.2J/g。
21.一种用于水硬性粘合剂的阀口袋的多层纸材料，包括由根据权利要求7至10中任一项所述的白色袋纸组成的纸层和湿气屏障涂覆层。
22.根据权利要求21所述的多层纸材料，其中，在所述纸层和所述湿气屏障涂覆层之间设置有包括至少50wt.％(干物质)的无机填料的预涂覆层。
23.一种用于水硬性粘合剂的阀口袋，包括由根据权利要求7至10中任一项所述的白色袋纸组成的层片。
24.根据权利要求23所述的阀口袋，其中，所述水硬性粘合剂为水泥。
25.一种用于水硬性粘合剂的阀口袋，包括由根据权利要求21至22中任一项所述的多层纸材料组成的层片。
26.根据权利要求25所述的阀口袋，其中，所述水硬性粘合剂为水泥。
27.一种用于水硬性粘合剂的多层片阀口袋，包括由根据权利要求7至10中任一项所述的袋纸组成的内层片和由根据权利要求21至22中任一项所述的多层纸材料组成的外层片。
28.根据权利要求27所述的多层片阀口袋，其中，所述水硬性粘合剂为水泥。
29.一种根据权利要求23至28中任一项所述的袋用于生产水硬性组合物的用途，其中，所述袋容纳水硬性粘合剂、骨料和/或矿物添加剂。
30.根据权利要求29所述的用途，其中，所述水硬性组合物为混凝土。
31.一种用于生产包括混合水、骨料和水硬性粘合剂的水硬性组合物的方法，其中，使用根据权利要求23至28中任一项所述的袋，所述袋容纳所述水硬性粘合剂和/或所述骨料，所述方法包括以下步骤：
a)在混凝土混合器中引入水和骨料；
b)引入所述水硬性粘合剂；以及
c)可选地引入矿物添加剂和/或其它混合物；
其中，在步骤a期间和/或在步骤b期间引入所述袋。
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