CN112424422A - 用于生产纸或纸板、特别是适合用作饮料容器的包装材料的标签纸或纸板的方法，以及通过该方法生产的纸或纸板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生产用于包装饮料容器的标签纸或用于瓦楞纸板的纸或折叠纸盒的方法，包括步骤：‑将木纤维纸浆送入造纸工艺；‑形成网状混合物，该网状混合物包含木纤维纸浆、阳离子聚合物、阴离子聚合物和阳离子淀粉；其特征在于，在添加阴离子聚合物和阳离子聚合物之后才将阳离子淀粉添加到木纤维纸浆中。

Description

用于生产纸或纸板、特别是适合用作饮料容器的包装材料的 标签纸或纸板的方法，以及通过该方法生产的纸或纸板
技术领域
本发明涉及用于生产纸或纸板、特别是适合用作饮料容器的包装材料的标签纸或纸板的方法。
背景技术
适合用作饮料罐或饮料瓶的包装材料的标签纸和纸板需要满足特定要求，以确保包装材料的全部功能(二次包装材料通常将2个或更多个饮料容器(例如罐或瓶)固定在一起)。旨在粘在例如玻璃瓶上的饮料标签也是如此。
对于标签纸的主要要求是耐湿性，因为经常会在饮料容器的外表面上产生凝结，并且饮料瓶通常在户外存放较长时间。就印刷适性而言，明显暴露在湿气中不应影响标签质量，也不应损害标签纸的完整性。因此，高耐湿撕裂性和高湿抗张强度特性是标签纸的主要要求。
设计用作包装材料的纸板也是如此。这种纸板应满足湿抗张强度和耐湿撕裂性的严格要求，因为要在这种(二次)包装产品的整个使用寿命内确保包装的结构完整性，否则，饮料容器在被提起时有从包装中掉出的风险。
在工业造纸中，使用湿强度添加剂是众所周知的，为此目的使用的常见添加剂包括环氧氯丙烷、三聚氰胺和脲甲醛。
在造纸工艺中，木浆的其他典型的添加剂包括：i)干强度添加剂，例如阳离子淀粉；ii)增强印刷适性的粘合剂，例如羧甲基纤维素；iii)使填充材料粘合至纸张的助留剂，例如聚丙烯酰胺。
本发明解决了上述工业需求，并且提供了允许生产在保持纸/纸板基重恒定的同时具有纸的增加的湿抗张强度和耐湿撕裂性的标签纸和包装纸板的方法。
发明内容
本发明涉及生产用于包装饮料容器的标签纸或用于瓦楞纸板的纸或折叠纸盒的方法，包括步骤：
-将木纤维纸浆送入造纸工艺；
-形成网状混合物，该网状混合物包含木纤维纸浆、阳离子聚合物、阴离子聚合物和阳离子淀粉；
其特征在于，在添加阴离子聚合物和阳离子聚合物之后才将阳离子淀粉添加到木纤维纸浆中。
优选在添加阴离子聚合物之前，将阳离子聚合物添加到木纤维纸浆中。
根据本发明的一个优选方法，阳离子聚合物包含聚酰胺环氧氯丙烷(Polyamideamine epichlorohydrin，PAE)或阳离子聚合物为PAE，添加到木纤维纸浆中的PAE为1-40kg/吨木纤维纸浆(干重)，优选为1.5-4.5kg/吨木纤维纸浆(干重)。
阴离子聚合物优选包含羧甲基纤维素(Carboxy methyl cellulose，CMC)，添加到木纤维纸浆中的CMC为0.1-10kg/吨木纤维纸浆(干重)，优选为0.5-2kg/吨木纤维纸浆(干重)。
添加到木纤维纸浆中的阳离子淀粉的量为1-40kg/吨木纤维纸浆(干重)，更优选为5-15kg/吨木纤维纸浆(干重)。
本发明的方法优选包括在向木纤维纸浆的网状混合物中添加阳离子聚合物和添加阴离子聚合物之间提供反应时间和/或在向木纤维纸浆的网状混合物中添加阴离子聚合物和添加阳离子淀粉之间提供反应时间。
本发明还涉及纤维产品，包括：
纤维网；及
至少部分固化的树脂组合物，其中，优选在固化之前，该树脂组合物包含：
阳离子聚合物，优选为聚酰胺环氧氯丙烷(树脂)；
阴离子聚合物，优选为羧甲基纤维素(树脂)；及
阳离子淀粉，其中在添加阴离子聚合物和阳离子聚合物之后添加阳离子淀粉。
在一个优选的实施方式中，PEC聚合物是PEC树脂。
在一个优选的实施方式中，CMC聚合物是CMC树脂。
注意，术语“固化”是指将化学品(树脂组合物)与纤维(纤维网)混合的步骤。
根据本发明的纤维产品优选具有至少为7N·m/g(ISO3781：2011)的湿抗张强度和/或至少为9mN·m2/g、优选为至少9.5mN·m2/g(ISO1794：2012)的耐湿撕裂性。
附图说明
图1和图2示出了根据本发明的方法的两个可选的工艺方案；
图3示出了可用于根据本发明的方法的造纸机的成型部的机构；
图4至图10示出了在本发明方法的试验过程中制备的特定纤维产品的特性。
附图中示出了以下组件：
1：白水坑(Wire pit) 2：前槽 3：贮料槽
4：流浆箱泵 5：筛 6：流浆箱
7：未加工纤维 8：纤维回槽 9：从动辊
10：转向导件、张力测量 11：高真空
12：摩擦测量真空箱 13：转移真空箱
14：真空箱1 15：MB单元 16：裙板
具体实施方式
本发明涉及生产用于包装饮料容器的标签纸或瓦楞纸板或折叠纸盒的方法，包括步骤：
-将木纤维纸浆送入造纸工艺；
-形成网状混合物，该网状混合物包含木纤维纸浆、阳离子聚合物、阴离子聚合物和阳离子淀粉；
其特征在于，在添加阴离子聚合物和阳离子聚合物之后才将阳离子淀粉添加到木纤维纸浆中。
图1和图2示出了根据本发明的方法的两个可选的优选工艺方案，其中，在图1中，将化学品，特别是：阳离子聚合物(例如聚酰胺环氧氯丙烷(PAE))；阴离子聚合物(优选包含羧甲基纤维素(CMC))；以及阳离子淀粉，在线加料(dosed online)至在前槽和流浆箱之间的配料(furnish)。在图2中，将化学品按顺序加料到配料中，并且是分批加料至配料的贮料槽、前槽的下游和更下游的流浆箱。
这两种工艺方案都用于一些造纸试验，如下进行详细讨论。
原料以及化学品的应用
在试验中，使用由80％的“南方松，阿拉巴马河”和20％的硬木(桦木)组成的配料。将纸浆混合物一批精制至495ml的排水度(在Rautpohja的维美德(Valmet)精制1000kg)。显然，由于在不脱离本发明的情况下可以使用多种变型，因此该配料仅作为示例提供。
试验所使用的化学品为：
·PAE：Kymene 25X-Cel(Solenis)，1.5kg/吨、3.0kg/吨或4.5kg/吨
·CMC：Finnfix 5(CP Celco)，1.0kg/吨或2.0kg/吨
·阳离子淀粉：Raisamyl 5002(Chemigate)，5kg/吨或15kg/吨
·助留剂：阳离子聚丙烯酰胺cPAM，Fennopol 3400(Kemira)，200g/吨
可选择地，化学品在流浆箱之前在线加料(图1)或加料至配料批(图2)。
在在线添加化学品(图1)时，化学品彼此之间以及纸浆混合物(或配料)之间的相互作用时间为几秒钟，而在分批加料(图2)时，相互作用时间为几分钟。在这两种情况下，化学品的添加顺序相同：1.PAE(阳离子聚合物)、2.CMC(阴离子聚合物)、3.阳离子淀粉、4.C-PAM(助留剂)。在线加料(图1)和分批加料(图2)的示意性布局图中显示了成型部(流浆箱)之前的添加剂的添加位置和相互作用时间。
成型部设置和运行参数
先导机由流送系统组成，流送系统具有：不同种类容器；可在间隙、混合或长网模式下运行的成型部(图3)；以及压榨部(未显示)。在试验中，先导机以混合成型模式运行，速度为400m/min。流浆箱中配料的稠度为0.6％。成型部的配置如图3所示。
压榨部(图3)由一个扩展压区为350mm的1-压区靴形压榨机(1-nip shoe press)组成。压区压力在三个不同的水平上变化：400kN/m、800kN/m和1200kN/m。湿压后，将纸幅卷起，收集纸张(sheet)样品，并在转筒式干燥机中干燥以进行实验室分析。
线水、流浆箱中的配料、湿纸幅和干纸张的测量
对工艺条件和工艺投入进行测量并在线记录在Wedge数据采集系统中。
为了更容易查看结果，从机器方向(MD)数据和横向方向(CD)数据计算出几何平均值。
生产条件
在先导机试验中产生了不同的条件并进行了采样。表1列出了总计22个试验点。在试验期间，由于过低或过高的基重(表1中的缺失数字)而拒绝了一些试验点。
Figure BDA0002899713030000061
Figure BDA0002899713030000071
Figure BDA0002899713030000081
Figure BDA0002899713030000091
表1(表分为两部分)
配料分析
在试验中，没有对配料的pH或电导率进行化学修饰。在所有试验点中，配料的pH(从流浆箱配料样品进行的测量)为7.7至8.1。众所周知，PAE(湿强剂)在中性或碱性pH区域作用效果最佳。相应地，所有试验点中的电导率均为～180μS。pH和电导率值非常接近于在初步实验室规模试验中施加的值。
原始精制纸浆混合物的排水度为475ml。在图4中显示了从流浆箱采样的配料样品中测得的排水度值。在在线加料日，发现排水度值的水平达到约500ml。在第一试验点(仅测量参考点)，当纸浆在先导试验中循环时，1和3可能比5至15的试验点精细冲洗的更少就能至白水。在分批加料日(贯穿试验)，在运行参照点18之后更换了新的新鲜纸浆和水，因此，18和22中的配料基底应具有可比性。
β成型
在图5中可以看出，本发明的方法没有显著影响β成型值。该配料的80％由非常长的南方松纤维组成，因此，配料的絮凝度的增加将见于大大增加的β成型值。由于形成保持在同一水平，因此当在造纸厂/制板厂中使用新的强度助剂溶液时，预计产品的涂布性能或印刷适性不会发生显著变化。
脱水特征
在图6和图7中给出了成型部和压制部之后的干燥度值。基于在线加料试验点，本发明的方法对成型部中的总真空水平仅有很小的影响(不算上从分批加料试验日的取样)。相应地，通过根据本发明的方法在在线加料或分批加料试验点中，湿压后干燥没有明显改变。
结构特征
在线加料点中，试验点的平均克重(图8)为100±5g/m2。在分批加料试验点(贯穿试验)中，克重低于91±3g/m2。另外，执行了非常低克重的试验点53g/m2。低克重试验点提供了对利用根据本发明的方法减少克重的潜力进行初步估计的可能性。
根据本发明的方法对纸张的体积没有显著影响。因此，预期产品的抗弯强度没有变化。此外，在分批加料试验点中，通过本发明的方法不改变空气渗透系数。
湿纸张强度性能
常规干湿强度方案：与不含强度助剂的参照相比，发现含淀粉的PAE将湿撕指数提高至250％。根据本发明的方法使耐湿撕裂性进一步提高了28％(图9)。结果表明，与化学品相互作用时间短的在线加料是可以的。同样，根据本发明的方法增加了湿抗张指数(16％)(图10)。
结论
发现根据本发明的方法对成型部和压制部中的脱水没有影响或没有显著影响。另外，纸张成型不受本发明化学品的加料策略的影响。结果表明，湿强度助剂和干强度助剂可用于在线或分批加料系统。
总体来说，在先导试验中证明了本发明的方法可以带来优于常规强度助剂溶液的最终产品质量益处。纸张的湿强度性能显著提高(湿撕指数+28％，湿抗张指数+16％)。或者，在不降低湿撕强度的情况下，克重可降低25％(从95g/m2至70g/m2)。
上述特征使得根据本发明的纤维产品适合用作用于包装饮料容器的标签纸或瓦楞纸板或折叠纸盒，其中湿撕强度和湿抗张强度是关键特征。

Claims (10)

1.生产用于包装饮料容器的标签纸或瓦楞纸板或折叠纸盒的方法，包括步骤：
-将木纤维纸浆送入造纸工艺；
-形成网状混合物，所述网状混合物包含所述木纤维纸浆、阳离子聚合物、阴离子聚合物和阳离子淀粉；
其特征在于，在添加所述阴离子聚合物和所述阳离子聚合物之后才将所述阳离子淀粉添加到所述木纤维纸浆中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在添加所述阴离子聚合物之前，将所述阳离子聚合物添加到所述木纤维纸浆中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述阳离子聚合物包括聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，添加到所述木纤维纸浆中的PAE的量为1-40kg/吨木纤维纸浆(干重)，优选为1.5-4.5kg/吨木纤维纸浆(干重)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述阴离子聚合物包括羧甲基纤维素(CMC)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，添加到所述木纤维纸浆中的CMC的量为0.1-10kg/吨木纤维纸浆(干重)，优选为0.5-2kg/吨木纤维纸浆(干重)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，添加到所述木纤维纸浆中的所述阳离子淀粉的量为1-40kg/吨木纤维纸浆(干重)，优选为5-15kg/吨木纤维纸浆(干重)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在向所述木纤维纸浆的所述网状混合物中添加所述阳离子聚合物和添加所述阴离子聚合物之间提供反应时间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在向所述木纤维纸浆的所述网状混合物中添加所述阴离子聚合物和添加所述阳离子淀粉之间提供反应时间。
10.纤维产品，包括：
纤维网；及
至少部分固化的树脂组合物，其中，优选在固化之前，所述树脂组合物包含：
阳离子聚合物，优选为聚酰胺环氧氯丙烷；
阴离子聚合物，优选为羧甲基纤维素；及
阳离子淀粉，其中在添加所述阴离子聚合物和所述阳离子聚合物之后添加所述阳离子淀粉，其特征在于，所述纤维产品具有至少为7N·m/g(ISO3781：2011)的湿抗张强度和/或至少为9mN·m2/g、优选为至少9.5mN·m2/g(ISO1794：2012)的耐湿撕裂性。
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