CN107109798A

CN107109798A - 改进的纸板施胶

Info

Publication number: CN107109798A
Application number: CN201580071077.0A
Authority: CN
Inventors: J.迈尔斯
Original assignee: Meadwestvaco Corp
Current assignee: WestRock MWV LLC
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-08-29
Also published as: US20160186381A1; MX364552B; EP3237677A1; JP2018500479A; CA2972263A1; BR112017013822A2; WO2016106300A1; US9689115B2; MX2017008532A

Abstract

具有改进的浆内施胶的纸板包装基底，其包括使用分散松香施胶剂（DRS）与烯基琥珀酸酐施胶剂的组合以使用较少施胶剂降低边缘芯吸。

Description

改进的纸板施胶

对相关申请的交叉引用

本申请依据35 U.S.C. §119(e)要求2014年12月26日提交的美国临时申请序号62/096,956的优先权，其全文经此引用并入本文。

本公开涉及用施胶剂的某些组合处理纸板的方法，其在使用比替代性的方法更少的施胶材料的同时改进或保持某些性质。

在一个实施方案中，公开了一种制造纸板幅的方法，其包括提供纸板幅和向所述纸板幅施加包含第一剂量的分散松香施胶剂（DRS）和第二剂量的烯基琥珀酸酐（ASA）的组合的浆内施胶剂。

在另一实施方案中，公开了一种纸板，其包括以干基计2至8 lb/t纸板的第一量的分散松香施胶剂（DRS）；和以干基计2至5 lb/t纸板的第二量的烯基琥珀酸酐（ASA）。

在另一实施方案中，公开了一种纸板，其包括以干基计2至8 lb/t纸板的第一量的分散松香施胶剂（DRS）；以干基计2至5 lb/t纸板的第二量的烯基琥珀酸酐（ASA）；其中所述纸板的Hercules施胶测试（Hercules Size Test）（HST）值与含有以干基计至少12 lb/t的第三量的DRS并且基本不含ASA的纸板的HST至少一样高。

发明背景

1. 发明领域

本发明涉及具有施加到纸板上的浆内施胶剂的纸板包装基底。浆内施胶剂为纸板附加耐湿性并通常降低纸板中的边缘芯吸（edgewicking）。边缘芯吸是在无菌液体包装和纸杯纸（cupstock）中不想要的现象，其中液体经包装或纸杯的内部切边渗入并可能弱化该包装。

2. 相关技术描述

造纸机系统通常根据供给该机器的纸浆的pH被分类为酸性或碱性。该系统是酸性还是碱性决定了在配料（furnish）中或在机器上可以使用哪种施胶剂来为纸板附加耐液体性。对于酸性系统，可以使用分散松香施胶剂（“DRS”或“松香”）。对于碱性系统，可以使用烷基烯酮二聚物（AKD），但更多的系统取而代之地使用烯基琥珀酸酐（ASA）。ASA也可用于酸性系统。

施胶剂附着到纤维素纤维上的能力对施胶剂的效率而言是重要因素。ASA的直接纤维素施胶机制（direct to cellulose sizing mechanism）优于松香，并且没有与AKD的使用相关的某些负面属性。

在一定程度上加入更多施胶剂会改进耐液体性（例如边缘芯吸）行为，但需要额外的费用。

发明概述

本发明的一般目的是使用双施胶（dual sizing）法，其中在酸性造纸机系统中施加分散松香施胶剂（DRS）和烯基琥珀酸酐（ASA）的组合。本发明提供为纸杯纸、无菌（液体包装）和屋顶盒（gable top）纸板等级提供令人满意的抗边缘芯吸性、摩擦性质和聚合物附着性的新型方法。

附图简述

图1图解将浆内施胶剂施加到纸板幅上的方法；

图2图解在各种剂量下的施胶剂对Hercules施胶测试（HST）的影响；

图3图解在各种剂量下的施胶剂对1小时乳酸边缘芯吸（1-Hour Lactic Acid EdgeWick）（LAEW）的影响；

图4图解在各种剂量下的施胶剂对24小时乳酸边缘芯吸（24-Hour Lactic Acid EdgeWick）（LAEW）的影响；和

图5图解在各种剂量下的施胶剂对过氧化物边缘芯吸（Peroxide Edge Wick）（PEW）的影响。

发明详述

图1图解使用造纸机制造浆内施胶的纸板幅310的示例性方法。循环带形式的成形网（forming wire）110经过紧邻流浆箱120旋转的胸辊115。流浆箱提供具有相当低的稠度（例如大约0.5%固含量）的在水中的纤维浆，其转移到移动的成形网110上。在第一距离230的过程中，水穿过成形网110从该浆料中沥出，以形成湿纤维纸幅。该浆料在距离130的过程中仍可具有湿外观，因为在其表面上存在游离水。在某一时刻，由于沥水继续，游离水可从表面消失，并且经距离231，水可继续沥出，尽管表面看起来无水。

该纸幅最终由引纸毛毯（transfer felt）或压榨毛毯承载经过一个或多个压榨装置，如压榨辊130，其有助于通常在施加压力、真空和有时热下将该纸幅进一步脱水。在压榨后，将仍相对较湿的纸幅300干燥，例如使用干燥器或干燥段401, 402, 403，以产生干纸幅（“原纸（raw stock）”310，其随后可经过施加表面施胶剂的施胶压机410。迄今描述的这些步骤是造纸领域中公知的。该纸幅在区域230, 231处越湿，施胶剂越多渗入纸幅中。但是，在这些区域中，一些施胶剂可能流失到从该纸幅中沥出的水中。随着该纸幅变干，施胶剂无法再渗入纸幅中。因此在施胶压机410处施加浆内施胶剂（如DRS、AKD或ASA）可能不切实际，并且在此后不切实际，因为表面施胶剂抗水分渗透。

作为一个实例，浆内施胶剂可以在流浆箱120处或之前添加到配料中，或在区域230或231中在该纸幅相对较湿时或在施胶压机410之前的其它位置添加。浆内施胶剂如果施加到纸幅上，可通过幕涂机440以一片液体的形式或通过喷雾器450以液滴形式施加。该施胶剂可以在施胶压机之前施加但不是必须在“湿部”施加。例如，该施加可以在该压机后或顶网成形器（top former）后。

图2-5图解通过手抄纸（handsheet）测试测得的在各种剂量下的施胶剂的影响。用于ASA、松香或ASA/松香的手抄纸使用酸性配料制成，而用于AKD或AKD/松香的手抄纸使用中性配料制成。配料之间的差异列在表1中。手抄纸结果预计在一定程度上代表在造纸机上可能实现的结果。

表1. 配料性质

	酸性配料	中性配料
			pH	4.7	6.5
明矾	10+ lb/t	5 lb/t

图2显示纸板的Hercules施胶测试（HST）的结果，越高的值越好。x轴是改变的试剂剂量，“松香(14)”线除外，当松香剂量为14 lb/t时其HST值为250。

对于仅ASA，随着剂量从2提高至4 lb/t，HST值改进，从大约100提高至大约300。

对于ASA与恒定7 lb/t松香的组合 - 因此图例“ASA/Rosin(7)” – 随着ASA剂量从2提高至4 lb/t，HST略好，从大约200提高至大约370。因此3 lbs ASA + 7 lb/t松香（总共10 lb/t）产生与14 lb/t松香所提供的一样好的HST。

对于仅AKD，随着剂量从2提高至3 lb/t，HST值改进，从大约0提高至大约800。

对于松香与恒定2 lb/t AKD的组合 - 因此图例“AKD(2)/Rosin” – 随着AKD剂量从4提高至6 lb/t，HST值改进，从大约80提高至大约120。

图3图解在各种剂量下的施胶剂对1小时乳酸边缘芯吸（LAEW）的影响，越低的值越好。仍作为比较，14 lb/t的松香剂量产生大约5.8的LAEW值。

对于仅ASA，LAEW明显好于仅松香的值，并随着剂量从2提高至4 lb/t，其从大约1.8改进（降低）至大约0.6。

对于ASA与恒定7 lb/t松香的组合，LAEW也良好，随着ASA剂量从2提高至4 lb/t，其从大约2.1降至1.8。因此甚至2 lb/t ASA + 7 lb/t松香（总共9 lb/t）也产生比14 lb/t松香所提供的好得多的LAEW。

对于仅AKD，在2 lb/t剂量下8.5的LAEW不像松香值（在14 lb/t下）一样好，但随着AKD剂量降至3和4 lb/t，实现大约3至几乎0的LAEW值。

对于松香与恒定2 lb/t AKD的组合，随着松香剂量从4变成6 lb/t，LAEW在大约6.4到大约7变化。

图4图解在各种剂量下的施胶剂对24小时乳酸边缘芯吸（24-LAEW）的影响，越低的值越好。仍作为比较，14 lb/t的松香剂量产生大约11的LAEW值。

对于仅ASA，24-LAEW明显好于仅松香的值，并随着剂量从2提高至4 lb/t，其从大约6改进（降低）至大约3.5。

对于ASA与恒定7 lb/t松香的组合，24-LAEW也良好，随着ASA剂量从2提高至4 lb/t，其从大约5.5降至5。因此2 lb/t ASA + 7 lb/t松香（总共9 lb/t）产生比14 lb/t松香所提供的好得多的24-LAEW。

对于仅AKD，随着剂量从2提高至4 lb/t，24-LAEW从9降低（改进）至2.5。

对于松香与恒定2 lb/t AKD的组合，在4至6 lb/t的松香剂量下，24-LAEW为大约9。

图5图解在各种剂量下的施胶剂对过氧化物边缘芯吸（PEW）的影响。图5图解在各种剂量下的施胶剂对过氧化物边缘芯吸（PEW）的影响，越低的值越好。仍作为比较，14 lb/t的松香剂量产生大约9.5的PEW值。

对于仅ASA，PEW明显好于仅松香的值，并随着剂量从2提高至4 lb/t，其从大约5.2改进（降低）至大约1.7。

对于ASA与恒定7 lb/t松香的组合，PEW也良好，随着ASA剂量从2提高至4 lb/t，其从大约3.7降至1.4。因此3 lb/t ASA + 7 lb/t松香（总共10 lb/t）产生比14 lb/t松香所提供的好得多的PEW。

因此，已经发现，组合使用松香和ASA将纸板浆内施胶通过比仅用松香时所需的量少的总施胶剂带来相当或更好的纸板性质。与仅使用分散松香施胶剂相比，本发明的方法更经济，因为需要较少施胶剂。尽管在图2-5中显示特定的示例性剂量，但松香与ASA的组合的益处不一定限于该示例性数据所代表的值而是也可扩展至其它剂量。

除使用较少施胶剂外，还可实现另一些益处。ASA倾向于水解并形成可积聚在机器表面上的粘性材料。与仅使用ASA相比，与松香一起使用ASA的本发明的方法导致较少水解产物积聚在造纸机表面上。

与AKD相比，发现本发明的方法对摩擦系数的影响较小。AKD本身可降低摩擦系数，以使纸板“滑溜”，这是不合意的。使用ASA没有这种有害作用。也与AKD相比，本发明的方法提供更好的聚合物附着性，特别当施加的聚合物是聚乳酸或聚丙烯时。

与仅使用分散松香施胶剂相比，本发明的方法预计具有较低干燥需求，因为较少的水留在湿纸幅内。

最后，与松香一起使用ASA应提供比仅松香更高的对与明矾媒染剂反应的渗透剂的抵抗力。

一旦给出上文的公开，许多其它特征、修改或改进是本领域技术人员显而易见的。因此，这样的特征、修改或改进被视为本发明的一部分，本发明的范围由所附权利要求书确定。

尽管已经描述和图解了本发明的优选实施方案，但应该看出，可以对本发明的实施方案和执行过程作出许多修改而不背离本发明的精神或范围。因此要理解的是，本发明不限于本文中公开的（或由该公开显而易见的）特定实施方案，而是仅受所附权利要求书限制。

Claims

1.一种制造纸板幅的方法，其包括：

提供纸板幅；

向所述纸板幅施加包含第一剂量的分散松香施胶剂（DRS）和第二剂量的烯基琥珀酸酐（ASA）的组合的浆内施胶剂。

2.权利要求1的方法，其中所述第二剂量小于所述第一剂量。

3.权利要求2的方法，其中所述第二剂量为以干基计2至5磅ASA/吨纸板幅，且所述第一剂量为以干基计大约2至8磅DRS/吨纸板幅。

4.权利要求3的方法，其中所述第一剂量为以干基计大约6至8磅DRS/吨纸板幅。

5.通过权利要求3的方法制成的纸板。

6. 一种纸板，其包含：

以干基计2 至8 lb/t纸板的第一量的分散松香施胶剂（DRS）；和

以干基计2至5 lb/t纸板的第二量的烯基琥珀酸酐（ASA）。

7. 如权利要求6中的纸板，其中所述第一量为以干基计6至8 lb/t纸板的DRS。

8.如权利要求6中的纸板，其中1-小时乳酸边缘芯吸测试具有小于大约2的值。

9.如权利要求8中的纸板，其中所述1-小时乳酸边缘芯吸测试具有小于大约1的值。

10.如权利要求6中的纸板，其中24-小时乳酸边缘芯吸测试具有小于大约6的值。

11.如权利要求10中的纸板，其中所述24-小时乳酸边缘芯吸测试具有小于大约5的值。

12.如权利要求6中的纸板，其中过氧化物边缘芯吸测试具有小于大约6的值。

13.如权利要求12中的纸板，其中所述过氧化物边缘芯吸测试具有小于大约2的值。

14.如权利要求6中的纸板，其中1-小时乳酸边缘芯吸测试具有小于大约1的值，24-小时乳酸边缘芯吸测试具有小于大约5的值，且过氧化物边缘芯吸测试具有小于大约2的值。

15.一种纸板，其包含：

以干基计2至8 lb/t纸板的第一量的分散松香施胶剂（DRS）；

以干基计2至5 lb/t纸板的第二量的烯基琥珀酸酐（ASA）；

其中

所述纸板的Hercules施胶测试（HST）值与含有以干基计至少12 lb/t纸板的第三量的DRS并且基本不含ASA的纸板的HST至少一样高。

16. 如权利要求15中的纸板，其中所述第一量为以干基计6至8 lb/t纸板的DRS。

17. 如权利要求15中的纸板，其中所述第二量为以干基计3至4 lb/t纸板的ASA，并且所述第三剂量为以干基计13至14 lb/t纸板的DRS。

18.如权利要求15中的纸板，其中1-小时乳酸边缘芯吸测试具有小于大约1的值。

19.如权利要求15中的纸板，其中24-小时乳酸边缘芯吸测试具有小于大约5的值。

20.如权利要求15中的纸板，其中过氧化物边缘芯吸测试具有小于大约2的值。