CN115467187A - 包装纸及其制备方法 - Google Patents

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E·施魏格尔
J·罗森沃斯
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Abstract

本发明涉及一种包装纸，它包括未漂白的牛皮纸作为原纸，其Kappa值根据ISO 302:2015在38和60之间、优选在40和58之间，其任选至少在一侧经涂布，其中该牛皮纸有至少90％由原生浆制成，具有根据ISO 536:2019在60g/m2和150g/m2之间的基重，以及根据ISO 5636‑5:2013(Gurley)在5至30秒的空气阻力，其特征在于，所述原纸根据ISO 1924‑3:2005的在机器方向上的断裂伸长率在2.5％至8.5％之间，并且根据ISO 8791‑2:2013的Bendtsen粗糙度在70ml/min至600ml/min之间、优选在150ml/min至550ml/min之间、尤其在200ml/min至500ml/min之间；以及还涉及制备该包装纸的方法。

Description

包装纸及其制备方法
发明领域
本发明涉及一种包装纸，它包括未漂白的牛皮纸作为原纸，其Kappa值根据ISO302:2015在38和60之间、优选在40和58之间，其任选在至少一面经涂布，其中该牛皮纸有至少90％由原生浆
Figure BDA0003687676180000011
制成，具有根据ISO 536:2019在60g/m2和150g/m2之间的基重
Figure BDA0003687676180000012
以及根据ISO 5636-5:2013(Gurley)在5至30秒的空气阻力；以及还涉及用于生产包装纸的方法，其中使用有至少90％由原生浆制成的未漂白的牛皮纸作为基础材料，所述原生浆含有至少80％、优选至少85％、特别是至少88％的纸浆(Zellstoff)(根据ISO 16065-2:2014，其平均长度加权的纤维长度在2.0mm至2.9mm之间)，以及具有少于4.5％、优选少于4.2％、特别是少于4.0％的填料和用量为原纸的0.5重量％到1.5重量％、特别是原纸的0.6重量％至1.4重量％的阳离子淀粉以及其他加工助剂，所述未漂白牛皮纸浆的Kappa值根据ISO 302:2015在38至60之间、优选在40至58之间。
背景技术
包装纸被用于各种领域，并且必须根据要包装的物品而具有某些特性。所有包装纸的共同点是，它们不容许被撕裂，必须能稳定抵抗机械负荷，而且在一定程度上也能抵抗化学和水分的负荷，以便包装在内的物品既不损坏也不丢失，例如由于撕裂袋子或其他容器而丢失。由牛皮纸(牛皮纸是具有最高强度的纸种)制成的包装通常能特别好地满足这些要求。牛皮纸可用于制作承重袋，如建筑材料的承重袋，用于装载诸如砂石或螺栓等具有锋利边缘的材料的囊袋，也可用于制作购物袋、包装食品的袋子或囊或玩具的容器。此外，牛皮纸和牛皮纸浆被用于生产瓦楞纸板或纸板箱，但在这种情况下，通常使用基重超过120g/m2的纸张。
除了其高抗性外，牛皮纸或包装纸一般还必须易于印刷，而且其所具有的材料特性应精确地适应要包装或储存的物品。例如，牛皮纸可以在Clupak设备中被(微)起绉((mikro)gekreppt)，由此增加它的断裂伸长率，特别是在机器方向上的断裂伸长率，由此例如可以将沙子等重的材料装入牛皮纸制成的容器中，而不用担心它们会被撕裂，即使填充和密封的包装或容器掉到地上，例如从超过一米的高度掉落在地也不会撕裂。然而，就建筑材料用牛皮纸制成的包装而言，必须确保包装的其他重要性能，如有足够的透气性、防潮性或水分阻隔性以及包装纸的可印刷性，以确保包装如袋、囊或包一方面可以被快速填充，在运输和储存过程中足够稳定，另一方面重要信息可以快速和持久地印刷在包装上，而不会出现例如褪色或渗色。
技术人员已知，通常在改善包装纸的一种特性的同时，也会使另一种特性变差，例如纸张的断裂伸长率越高(例如在Clupak设备中通过(微)起绉而实现)，则由于(微)起绉的表面和由此产生的较高的粗糙度，纸张的可印刷性会越差。另一个已知的相关性是，例如纸张的基重越高，则其透气性就越低，除非在生产过程中通过调节相应的磨浆率来抵消这种情况，然而这通常又会对纸张的强度特性产生负面影响。
在这种情况下，技术人员知道，牛皮纸的特性可以受到有目的地选择的添加剂或加工步骤的影响，正如形成纸张的纤维所来自的木材的选择可以影响纸张的特性一样。例如，经压光的牛皮纸的至少一面是非常光滑的，因此可以很容易地印刷。因此，过度的压光可以在纸张的至少一面上形成光滑的表面，但另一方面，这种措施通常会使纸张的断裂伸长率劣化，特别是在机器方向上的，正如纸张的许多其他机械性能那样，由此包装失去弹性并在大负荷下有撕裂的危险。另一个已知的确保纸张性能可以保持尽可能均匀的措施是，例如，为了在提高纸张的基重的同时不使透气性劣化，改变形成纸张的纤维悬浮液的打浆度，例如降低打浆度，以便在基重变化的情况下尽可能保持纸张的透气性。
另外，使用非漂白的纸浆——与漂白纸浆相比，其具有相对较硬的纸浆纤维，同时减少了加工化学品的使用量，特别是漂白所需的化学品——提供了一种包装纸，它由于其可延展性而特别适合作为包装建筑材料等的纸张，其可延展性处于牛皮纸(例如麻袋牛皮纸(Sackkraftpapiere))可实现的断裂伸长率的平均范围，但其在表面光滑度和可印刷性方面有明显不足之处。
从WO 2020/120535 A1已知一种热提取纸(Heiβextraktionspapier)，它基本上由纸浆以及纸浆生产绝对必要的制造助剂组成，如基于酸和/或碱的pH值调节剂。这种热提取纸的起始材料既要经过高浓度磨浆，又要经过低浓度磨浆，还要经过其他生产牛皮纸的已知工艺步骤，但在牛皮纸所要求的机械性能方面有很大的不同。
此外，带有蒸汽屏障的麻袋纸(Sackpapiere)已经例如由EP 2 449 176 B1为人所知，这些蒸汽屏障可以通过施加聚合物材料如乙烯-丙烯共聚物来实现。
高延展性的纸张也已例如由US 2021/0102340 A1众所周知，其延展性是通过高浓度或低浓度磨浆步骤以及在Clupak设备上的压实或微起绉获得的。
EP 3 168 362 A1描述了一种用于立式成型灌装封口机(Formfüllsiegelmaschine)的纸，其中形成这种纸的起始材料既要经过高浓度磨浆，又要经过低浓度磨浆，其还进一步既要在靴形压机中压制，又要在Clupak设备中起绉。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种包装纸，它由非漂白牛皮纸制成，既具有传统牛皮纸质量的强度特性，又具有非常适合进一步加工步骤(如表面涂层和/或印刷，特别是用大规模印刷工艺进行印刷)的光滑表面。
为解决这一任务，该包装纸的基本特征在于，原纸中所含的原生浆包括至少80％、优选至少85％、特别是至少88％的纸浆(根据ISO 16065-2:2014，其平均长度加权的纤维长度在2.0mm至2.9mm之间)以及低于4.5％、优选低于4.2％、特别是低于4.0％的填料和用量为原纸的0.5重量％至1.5重量％、特别是0.5重量％到1.4重量％的阳离子淀粉和其他的加工助剂；根据ISO 1924-3:2005，原纸在机器方向上的断裂伸长率在2.5％至8.5％之间，根据ISO 8791-2:2013，包装纸的Bendtsen粗糙度在70ml/min至600ml/min之间、优选在150ml/min至550ml/min之间、尤其在200ml/min至500ml/min之间。如此构造该包装纸，使得原纸包括至少90％的原生浆(其含有至少80％、优选至少85％、特别是至少88％的纸浆，其平均长度加权的纤维长度根据ISO 16065-2:2014在2.0mm和2.9mm之间)，以及少于4.5％、优选少于4.2％、特别是少于4.0％的填料，以及阳离子淀粉和其他加工助剂，从而可以生产出具有极抗拉结构的牛皮纸，并且特别是由于最佳地利用了所用原生浆的纤维长度的长度分布，纸张的性能可以在机器方向和横向上尽可能精确地调整。由于其抵抗力和在Clupak设备上的(微)起绉可能性，这种类型的纸也可以安全、可靠地用于包装具有尖锐边沿的物体或重物材料，如沙石。此外，通过含有少于4.5％、优选少于4.2％、特别是少于4.0％(所述百分比在本发明的范围内始终应理解为重量百分比)的填料以及阳离子淀粉和加工助剂，有可能同时获得一种具有抗性但不过分刚性的原纸，其中因为原纸中残留的木质素和半纤维素以及与此相关的高数量的负电荷，所以可以使用高百分比的淀粉、特别是阳离子淀粉。由于原纸的这种高淀粉含量，能够提供纸张的极好的机械性能，同时保持纸张的高开孔性，从而抵消压光步骤中纸张结构的整体压实，从而为纸张的任何可能的后续涂层提供一个良好结构化但又平滑的表面。根据ISO 1924-3:2005，该包装纸在机器方向上的断裂伸长率在2.5％和8.5％之间，因此该包装纸具有足够的柔韧性，可以承受高伸长应力，例如当填装的包装物掉落时，同时成功地提供了一种包装纸，该包装纸具有光滑的表面且根据ISO 8791-2:2013在70ml/min和600ml/min之间的低的Bendtsen粗糙度。这些特性尤其可以通过使用根据ISO 302:2015的Kappa值在38至60之间、优选在40至58之间的未漂白的牛皮纸来实现，与漂白纸相比，所述未漂白的牛皮纸的纤维相对较硬，但由于没有漂白，其经历的制造条件较温和。通过应用这些较温和的制造条件，可以在纸中保留大量的残留木质素，与漂白纸相比，这导致纤维网络中出现更多的负电荷位点，并且与漂白纸相比，这些负电荷位点随后可以实现使纸张负载更多的淀粉。由于牛皮纸有至少90％由原浆制成，所以与市场上的传统牛皮纸品质相比，由于可能的回收或废纸纤维含量极低，因此有可能进一步提高撕裂强度，由此可以实现具有高TEA指数(拉伸能量吸收指数，根据ISO 1924-3:2005)的牛皮纸。高TEA指数对于纸的机械稳定性很重要，但另一方面，它们对于纸的可印刷性并不是最佳的，并且已经令人惊讶地表明，使用未漂白纸浆和与此相关的在牛皮纸中引入淀粉量增加的可能性，不仅可以保持高TEA指数，同时可以在纸张生产中使用温和的条件，而且因为使用了相对较高量的淀粉，特别是玉米淀粉、马铃薯淀粉等，所以还获得纸张的高开孔性以及由此获得其高透气性。与漂白牛皮纸相比，由于使用相对较高量的阳离子淀粉，通过带负电荷的纤维与带正电的淀粉之间的相互作用产生的絮凝可以保持较高的透气性(Gurley，根据ISO5636-5:2013)，或者保持以这种方式生产的包装纸的空气阻力很低，从而可以对纸张进行压光，以实现良好印刷所需的表面光滑度。压光导致压实并因此降低纸的透气性，但令人惊讶的是，组合使用经过压光的未漂白的(微)起绉的纸使得可以提供具有良好机械性能，例如在机器方向上的断裂伸长率在2.5％和8.5％之间，和优异的光滑度，特别是根据ISO8791-2:2013在70ml/min和600ml/min之间、优选在150ml/min至550ml/min之间、特别优选200ml/min至500ml/min的范围内的Bendtsen粗糙度的包装纸。
根据本发明的一个进一步的方案，包装纸的特征还在于，原纸在至少一面上涂覆有选自如下的涂层材料：聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯、基于聚烯烃的共聚物和三元共聚物以及离聚物，或不含聚烯烃的涂层材料如聚乳酸。通过在原纸的至少一侧涂布选自聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯、基于聚烯烃的共聚物和三元共聚物和离聚物或诸如聚乳酸的不含聚烯烃的涂层材料或其他本领域已知的涂层材料的涂层材料，可以提供柔性的阻隔涂层，其不仅进一步降低表面粗糙度并因此提高可印刷性，而且对包装纸的弹性或断裂伸长率没有负面影响。原纸的开孔性已被证明是特别有利的，例如在聚乙烯或其他基于聚烯烃的共聚物的挤出涂布中，因为这促进了聚乙烯熔体流入纸结构并因此促进了纸上或纸中的涂层材料的机械联锁(Verzahnung)和锚固。
在此，已经证明，包装纸还剩余的70至200ml/min之间的低粗糙度有利于包装纸与诸如聚合物熔体的机械联锁。在Bendtsen粗糙度在70和200ml/min之间的情况下，这种联锁惊人地好，同时也实现了大大改善和高质量的可印刷性(例如在柔版印刷中)。如果对可印刷性的要求不是很高，则也可以设置更高的Bendtsen粗糙度，而不会因此对包装纸的其他性能产生不利影响。
根据本发明的进一步的方案，通过在原纸的每一侧上施加其量在原纸基重的1％至7％之间、特别是在2％至6％之间的涂层，还可以在原纸上施加极薄的涂层，而不会对包装纸的延展性产生不利影响，但同时可以显著提高包装纸的可印刷性以及特别是还有防潮性。特别是，如果将涂层材料的用量选择在所要求用量的下端点区域，则可获得机械性能与无涂层的包装纸基本相同的包装纸，但其表面明显更光滑并因此具有改善的可印刷性和防潮性。这样的涂层可以作为所谓的光滑饰面层(Finish)存在于原纸的表面上，从而进一步积极影响到原纸的光学性能，即原纸的丝绒般的光泽和漂亮的光滑表面，同时具有甚至在50ml/min和500ml/min之间范围内的明显降低的Bendtsen粗糙度。通过施加例如聚乙烯，包装纸被额外设置有一个可热封的密封层，并且在纸-聚合物界面的单侧涂层和在聚合物-聚合物界面的双侧涂层的情况下，该密封都有足够的密封强度。此外，例如，在单侧涂布的纸张也可以在进一步加工中被折叠，以便在两个涂布区域之间产生接触，由此例如在由包装纸生产容器如麻袋、袋或囊时省去施加额外的粘合剂成分或粘合剂层。
特别是，为了防止回收纸浆以及来自废纸的纸浆对最终产品的性能可能产生的负面影响，如强度降低、TEA指数降低、断裂伸长率降低等(所有这些都是由于例如废纸纸浆的来源不明而无法预测的)，优选将根据本发明的包装纸进一步设计为所用纸浆的100％是原生浆。在食品包装材料领域，将100％原生浆用于包装材料的优势是技术人员所长久熟知的。这里只是举例说明，充分使用100％原生浆制成的包装纸可用于干燥、潮湿和高油脂的食品，而无需或很少对纸张材料进行额外测试和分析。这也要求谨慎选择工艺添加剂并减少其使用，正如根据本发明的本包装纸所实现的那样。
特别是，为了不仅积极影响包装纸的强度特性，而且积极影响其表面的光滑度，根据本发明的进一步方案，如此形成包装纸，使原生浆由由至少80％软木浆、更优选至少90％软木浆、特别是至少95％软木浆以及其余量的硬木浆组成的混合物构成，所述软木浆根据ISO16065-2:2014的平均长度加权的纤维长度至少为2.0mm，所述硬木浆根据ISO 16065-2:2014的平均长度加权的纤维长度为至少1.0mm。由于主要量是软木浆且其平均长度加权的纤维长度根据ISO 16065-2:2014为至少2.0mm，而其余量为硬木浆且其根据ISO 16065-2:2015的平均长度加权的纤维长度为至少1.0mm，所以强度性能可以受到软木浆的积极影响，而光滑度可以受到硬木浆的影响，并且通过有针对性地选择纸浆组成可以提供一种既具有优良的机械性能，特别是断裂伸长率，又具有良好光滑度(从而提供最佳的可印刷性)的包装纸。这两种纸浆优选作为原生浆使用，并特别适用于食品包装，但也适用于例如儿童玩具的包装领域，因为它们的工艺添加剂含量较低。
根据本发明的进一步的方案，由于如此构造包装纸，使得所包含的原生浆作为经磨的、特别是经高浓度磨浆且其根据ISO 5267-1:1999的Schopper-Riegler打浆度在13°SR到20°SR之间的纸浆的形式，因此可以进一步均匀化纸浆的平均纤维长度，从而特别是可以形成特别均匀的纸张，其中在纵向和横向上都可以实现纸张性能的最佳调整。在此，采用高浓度磨浆优选用于调整包装纸在横向上的断裂伸长率。除了高浓度磨浆外，还可以对纸张进行低浓度(LC)磨浆，且根据ISO 5267-1:1999的Schopper-Riegler打浆度在15和27°SR之间。通过这样的低浓度磨浆，纸张的强度特性，如纵向和横向的抗拉强度可以得到调整，因此通过HC和LC磨浆，纸张的特性可以进一步适应各个要求。
高浓度磨浆理解为固体总浓度在25％至40％之间的磨浆，低浓度磨浆理解为固体总浓度在2％至7％之间的磨浆。
本发明还涉及一种生产包装纸的工艺，该工艺能成功提供一种具有优良机械性能以及光滑表面的纸张。为了解决这个问题，如此进行根据本发明的方法，使得在Clupak设备中对基础材料进行起绉，直到达到根据ISO 1924-3:2005在2.5％到8.5％之间的机器方向上的断裂伸长率，然后将其干燥到水分含量最多为14％，最后将原纸进行压光步骤，由此形成的包装纸具有根据ISO 8791-2:2013在70ml/min至600ml/min之间、优选150ml/min至550ml/min之间、尤其优选200ml/min至500ml/min的Bendtsen粗糙度，根据ISO 536:2019在60g/m2和150g/m2之间的基重，以及根据ISO 5636-5:2013(Gurley)在5至30秒之间的空气阻力，并且任选地对所述包装纸进行至少一次单侧涂布。通过在Clupak设备中对基础材料进行起绉，可以实现机器方向上根据ISO 1924-3:2005在2.5％和8.5％之间的断裂伸长率，这个数值足以使包装材料用于包装例如建筑材料、沙子、砾石或颗粒、食品如大米等。通过使纸张干燥到最多14％的水分含量，可以确保纸张保持足够的弹性和可塑性，尽管其中包含的非漂白牛皮纸浆纤维总体上比较硬。通过进一步使纸经受压光步骤，确保在Clupak设备中处理之后纸的至少一侧再次被平滑化，并且该处理步骤以优选仅在一侧上进行平滑化的方式进行，其中特别是要注意确保由Clupak设备引入的(微)起绉不会被压光破坏，以保持纸张的高断裂伸长率。这样的程序可以生产这样的包装纸，其具有根据ISO 8791-2:2013在70ml/min和600ml/min之间、优选在150ml/min和550ml/min之间、特别优选在200ml/min到500ml/min的Bendtsen粗糙度，以及根据ISO 536:2019在60g/m2和150g/m2之间的基重。以这种方式生产的包装纸还表现出根据ISO 5636-5:2013(Gurley)的5到30秒的空气阻力，这一方面具有足够的透过性，例如在用填充材料快速填装不同类型的容器如袋子、麻袋或囊时让夹带的空气通过包装的孔隙逸出，另一方面又足够紧密，以便可以在高负荷下保持由纸制成的包装的稳定性，因为所形成的孔隙对于用作包装纸而言足够大，但又足够小而不会对纸张的稳定性产生不利影响。可选地，这些工艺步骤之后可以接着在一侧涂布包装纸的步骤。
根据本发明的进一步的方案，如此进行该方法，使得压光步骤是在线负荷(Linienlast)为200至1000kN/m、靴长为50mm至270mm的靴式砑光机(Schuhkalander)中或线负荷为18至80kN/m、特别是20至50kN/m的软压砑光机(Soft-Nip-Kalander)中进行的。在压光步骤中使用线负荷在200到1000kN/m之间的靴式砑光机确保纸张不会被过度压制，而且由Clupak设备引入的(微)起绉不会被靴式砑光机再次破坏。如果使用线负荷为18至80kN/m的软压砑光机，也是如此。通过进行额外的涂布步骤(在原纸上涂布烯烃类涂层，如聚丙烯、聚乙烯、基于聚烯烃的共聚物和三元共聚物以及离聚物，或者非聚烯烃类涂层如聚乳酸)，一方面可以进一步在至少一面上提高纸张的光滑度，另一方面可以进一步改善原纸或牛皮纸的特性，如可印刷性、防潮性等，并且因此可以生产出一种包装纸，其由于其光滑性而非常适用于印刷和涂布，但同时也具有满足现代包装纸所有要求的机械性能。
根据本发明的进一步的方案，涂布步骤是以这样的方式进行的，即在构成原纸的牛皮纸的每一个待涂覆侧施加上原纸基重的2％至7％、特别是2.5％至6％的涂层材料。使用如此少量的涂层材料可以确保并非包装纸的所有孔隙都被涂层材料粘住或封闭，并确保纸的表面光滑，便于印刷以及也可以进行例如热封。
根据本发明的进一步的方案，该方法是以这样的方式进行的，即至少在于Clupak设备中起绉的一面上施加涂层，从而确保涂层能很好地附着在表面上，但同时包装纸整体上不会太光滑，并且还有优异的可印刷性。这也特别体现在根据ISO 8791-2:2013在70ml/min到600ml/min的范围内的很低的Bendtsen粗糙度值。
实施例
下面将参照实施例更详细地解释本发明。
例1：生产基重(克重)为60g/m2的包装纸
工艺描述：
使用一种未漂白的纸浆，其包括95％的Kappa数为42的软木(云杉)原生浆，以及5％的Kappa数为40的硬木(桦木)原生浆，首先使其进行高浓度磨浆且磨浆率为190到210kWh/t，其中高浓度磨浆后的纸浆打浆度为17°SR，随后将该纸浆进行低浓度磨浆且磨浆率为75kWh/t，其中高浓度磨浆和低浓度磨浆后的纸浆打浆度为22°SR。
在造纸机的进料流(Konstantteil)中加入了添加剂(硫酸铝、阳离子淀粉以及烯基琥珀酸酐(ASA)和烷基化烯酮二聚体(AKD)的混合物)。在此，用硫酸铝调节pH值至6.8至7.1，以用量为10kg/t纸(绝干)(kg/t Papier atro)加入阳离子化程度DS为0.03的阳离子淀粉，以及1kg/t的干强剂(乙二醇化聚丙烯酰胺(G-PAM))并且使用用量为0.4kg/t纸(绝干)的ASA和AKD的混合物作为上浆剂。纸浆不含任何填料。流浆箱(Stofflauflauf)处的纸浆浓度为0.21％。脱水是在长网段(Foudrinier-Siebpartie)和有三个压头(Nips)的压榨段进行的，在这三个压头的线压力分别为55kN/m、80kN/m和80kN/m。在将仍然潮湿的纸张送入Clupak设备之前，先在回旋干燥段(Slalomtrockenpartie)对其进行预干燥，并在Clupak设备中以-5.2％的差速进行处理和微起绉。将纸张干燥到残余水分含量为9％，然后在线负荷为45kN/m且温度为100℃的软压砑光机中压光和最后收卷。该纸张可以按此状态使用。
该纸张具有下文表1中描述的纸张特性：
表1
纸张特性 标准 单位 方向 结果
克重 ISO 536:2019 g/m<sup>2</sup> 60
拉伸强度 ISO 1924-3:2005 kN/m MD 4.9
拉伸强度系数 ISO 1924-3:2005 Nm/g MD 81.7
拉伸强度 ISO 1924-3:2005 kN/m CD 3.3
拉伸强度系数 ISO 1924-3:2005 Nm/g CD 55
断裂伸长率 ISO 1924-3:2005 ％ MD 6.7
断裂伸长率 ISO 1924-3:2005 ％ CD 7.3
拉伸断裂功指数 ISO 1924-3:2005 J/g MD 3.4
拉伸断裂功指数 ISO 1924-3:2005 J/g CD 2,9
透气率Gurley ISO 5636-5:2013 s 14.3
Cobb值60s ISO 535:2014 g/m<sup>2</sup> 32
Bendtsen粗糙度 ISO 8791-2:2013 ml/min 光滑侧 298
Bendtsen粗糙度 ISO 8791-2:2013 ml/min 粗糙侧 819
毋庸赘言，纸张还可以进行涂布处理，例如用聚乙烯进行挤出涂布(例如4.0g/m2)，或者在用高岭土进行着色预涂后进行分散涂布(1.8g/m2)，这样可以进一步改变特性，特别是粗糙度和透气性。
实施例2：生产基重为81g/m2的包装纸。
工艺描述：
使用一种未漂白的纸浆，其包括100％的Kappa数为47的软木(云杉和松树的混合物)的原生浆，首先使其进行高浓度磨浆且磨浆率为210至220kWh/t，其中高浓度磨浆后的纸浆打浆度为18°SR，随后使该纸浆进行低浓度磨浆且磨浆率为80kWh/t，其中高浓度磨浆和低浓度磨浆后的纸浆打浆度为24°SR。
在造纸机的进料流中加入了添加剂。在此，用硫酸铝将pH值调整到6.6至7.1，以用量为13kg/t纸(绝干)加入阳离子化程度DS为0.03的阳离子淀粉，并且以用量0.5kg/t纸(绝干)使用烯基琥珀酸酐作为上浆剂。加入了2％的滑石形式的填充剂。流浆箱处的纸浆浓度为0.19％。脱水是在长网段和有三个压头的压榨段进行的，在这三个压头的线压力分别为60kN/m、80kN/m和80kN/m。在将仍然潮湿的纸张送入Clupak设备之前，先在回旋干燥段对其进行预干燥，并在Clupak设备中以-6.1％的差速进行处理和(微)起绉。将纸张干燥到残余水分含量为10.5％，然后在线负荷为57kN/m且温度为110℃的软压砑光机中压光和最后收卷。该纸张可以按此状态使用。
该纸张具有下面表2中描述的纸张特性：
表2：
纸张特性 标准 单位 方向 结果
克重 ISO 536:2019 g/m<sup>2</sup> 81
拉伸强度 ISO 1924-3:2005 kN/m MD 6.5
拉伸强度系数 ISO 1924-3:2005 Nm/g MD 80.2
拉伸强度 ISO 1924-3:2005 kN/m CD 4.7
拉伸强度系数 ISO 1924-3:2005 Nm/g CD 58.0
断裂伸长率 ISO 1924-3:2005 ％ MD 8.0
断裂伸长率 ISO 1924-3:2005 ％ CD 7.1
拉伸断裂功指数 ISO 1924-3:2005 J/g MD 3.4
拉伸断裂功指数 ISO 1924-3:2005 J/g CD 2.8
透气率Gurley ISO 5636-5:2013 s 18.7
Cobb值60s ISO 535:2014 g/m<sup>2</sup> 30
Bendtsen粗糙度 ISO 8791-2:2013 ml/min 光滑侧 241
Bendtsen粗糙度 ISO 8791-2:2013 ml/min 粗糙侧 857
纸张还可以额外历经涂布处理，例如用聚乙烯进行挤出涂布(例如在平滑侧上以4.0g/m2或至少一侧上为例如6.0g/m2)，从而可以改变其特性，特别是粗糙度和透气性。
在柔版印刷方法中对这样的纸张进行多色印刷。颜色显示出高度的光亮，而且没有观察到颜色溢出现象。
在另外两项试验中，由该纸制作了样品包装，更确切说一批中是纸的涂布侧构成包装的内侧，另一批中是纸的涂布侧构成包装的外侧。这两批包装都装了沙子25kg、砾石25kg、大米15kg、儿童棋子、木屑10kg，以及2kg钉子，将其密封并各自进行负载试验。负载试验在此为按照ISO 7965-1:1984在0.8米的恒定落差高度上以平抛进行下落测试。
在纸的涂布侧构成包装内部的情况下，即包装I的情况，密封是通过热封实现的；而在纸的涂布侧构成包装外部的情况下，即包装II的情况，密封是通过传统粘合剂进行的。
这些试验表明，用根据本发明的包装纸制成的包装I和II即使经过9到10次投掷也不会破裂，而且尖锐或锋利的填充材料也不会刺破纸。
这两组包装，即包装I和包装II，还都借助于柔版印刷在外侧进行了多色印刷。包装I可以很好印刷，颜色没有渗出，也没有互相漂移，色彩亮度很足。包装I的手感与例如天然棕色的纸袋的手感相符。与包装I相比，为印刷包装II所需的油墨明显减少，色彩鲜艳度很好，没有观察到颜色相互渗入或渗出。与包装I相比，油墨的干燥时间略长。在干燥和上述的下落测试之后，发现包装I和包装II上的彩色印刷既没有剥落，也没有变模糊或以任何方式损坏。
因此这些试验的结果是，根据所需的包装手感和施加于包装上的印刷的亮度，以及可能情况下还有其中待包装的物品，包装纸可以以其涂布侧朝内和朝外的方式使用。
实施例3：生产基重(克重)为138g/m2的包装纸
工艺描述：
使用一种未漂白的纸浆，其包括80％的Kappa数为45的软木原生浆(云杉和松树)以及15％的Kappa数为40的硬木原生浆(桦木和榉木)，首先使其进行高浓度磨浆且磨浆率为190至210kWh/t，其中高浓度磨浆后的纸浆打浆度为17°SR，随后对该纸浆进行低浓度磨浆且磨浆率为75kWh/t，其中高浓度磨浆和低浓度磨浆后的纸浆的打浆度为23°SR。同样使用了5％的回收纸成分，但是只在磨浆后才将其混入到料流中。
在造纸机的进料流中加入了添加剂。在此，用硫酸铝调节pH值至7.0至7.2，以用量13kg/t纸(绝干)加入阳离子化程度DS为0.04的阳离子淀粉，并且以用量0.7kg/t纸(绝干)(absolut trocken)使用烯基琥珀酸酐作为上浆剂。此外，没有添加任何填料。流浆箱处的纸浆浓度为0.25％。脱水是在长网段和有三个压头的压榨段进行的，其中一个可以是靴形压机，并且三个压头的线压力分别为60kN/m、90kN/m和500kN/m(在靴形压机中)。
在将仍然潮湿的纸张送入Clupak设备之前，先将其在回旋干燥段进行预干燥，并在Clupak设备中以-4.2％的差速进行处理和(微)起绉。将纸张干燥到残余水分含量为9％，然后在线负荷为37kN/m且温度为110℃的软压砑光机中压光和最后收卷。该纸张可以按此状态使用。
该纸张具有下面表3中描述的纸张特性：
表3：
Figure BDA0003687676180000141
Figure BDA0003687676180000151
所得的纸在光滑侧(朝向压光辊的一面)上被单侧挤出涂覆了7g/m2的聚乙烯。涂布后，光滑侧的Bendtsen粗糙度为78ml/min并且根据ISO 5636-5:2013(Gurley)的透气率已经下降到15400秒。
将这样的纸用柔版印刷工艺以多色印刷方式印刷。颜色显示出高度的光亮，并且没有观察到颜色的溢出现象。
在进一步的试验中，由纸做成诸如囊、袋或麻袋的样品包装，并且它们被填装上沙子25kg、砾石25kg、大米15kg、儿童棋子、木屑10kg以及钉子2kg，对其热封并各自进行负荷试验。负载试验在此为按照ISO 7965-1:1984在0.8米的恒定落差高度上以平抛进行下落测试。
这些试验表明，由根据本发明的包装纸制成的包装即使在9到10次投掷之后也没有破损，尖锐或锋利边缘的填充材料也没有刺穿纸张，并且最后彩印既没有剥落，也没有污损或以任何其他方式损坏。
例4：生产基重为80g/m2的包装纸：
工艺描述：
使用一种未漂白的纸浆，其包含Kappa数为52的100％软木(云杉和松木的混合物)的原生浆，首先使其进行高浓度磨浆且磨浆率为220至230kWh/t，其中在高浓度磨浆后的纸浆打浆度为17°SR，随后将该纸浆进行低浓度磨浆且磨浆率为90kWh/t，其中在高浓度磨浆和低浓度磨浆后的纸浆打浆度为22°SR。
在造纸机的进料流中加入了添加剂。在此，用硫酸铝将pH值调整到6.6至7.1，以用量13kg/t纸(绝干)加入阳离子化程度DS为0.03的阳离子淀粉，并且使用用量为0.5kg/t纸(绝干)的烯基琥珀酸酐作为上浆剂。加入了2％的滑石形式的填充剂。流浆箱处的纸浆浓度为0.19％。脱水是在长网段和有三个压头的压榨段进行的，其中三个压头的线压力为60kN/m、80kN/m和80kN/m。在将仍然潮湿的纸张送入Clupak设备之前，将其先在回旋干燥段进行预干燥，并在Clupak设备中以-6.1％的差速进行处理和(微)起绉。将纸张干燥到残余水分含量为10.5％，然后在线负荷为65kN/m且温度为120℃的、具有Ra值为0.03微米的上辊的软压砑光机中压光和最后收卷。该纸张可以按此状态使用。
该纸张具有下表4中描述的纸张特性：
表4：
纸张特性 标准 单位 方向 结果
克重 ISO 536:2019 g/m<sup>2</sup> 80
拉伸强度 ISO 1924-3:2005 kN/m MD 6.5
拉伸强度系数 ISO 1924-3:2005 Nm/g MD 80.2
拉伸强度 ISO 1924-3:2005 kN/m CD 4.7
拉伸强度系数 ISO 1924-3:2005 Nm/g CD 58.0
断裂伸长率 ISO 1924-3:2005 ％ MD 7.9
断裂伸长率 ISO 1924-3:2005 ％ CD 7.0
拉伸断裂功指数 ISO 1924-3:2005 J/g MD 3.4
拉伸断裂功指数 ISO 1924-3:2005 J/g CD 2.8
透气率Gurley ISO 5636-5:2013 s 20.2
Cobb值60s ISO 535:2014 g/m<sup>2</sup> 28
Bendtsen粗糙度 ISO 8791-2:2013 ml/min 光滑侧 93
Bendtsen粗糙度 ISO 8791-2:2013 ml/min 粗糙侧 790
还可以对纸张额外进行涂布处理，例如用聚乙烯进行挤出涂布(例如在平滑面上3.8g/m2或在至少一侧上为6.0g/m2)，从而改变其特性，特别是粗糙度和透气性。
实施例5：生产基重为100g/m2的包装纸。
工艺描述：
使用一种未漂白的纸浆，其包含Kappa数为53的100％的软木原生浆(云杉和松树的混合物)，使其首先进行高浓度磨浆且磨浆率为220至230kWh/t，其中高浓度磨浆后的纸浆的打浆度为17°SR，随后对该纸浆进行低浓度磨浆且磨浆率为90kWh/t，其中高浓度磨浆和低浓度磨浆后的纸浆打浆度为22°SR。
在造纸机的进料流中加入了添加剂。在这里，用硫酸铝将pH值调整到6.6至7.1，以用量13kg/t纸(绝干)加入阳离子化程度DS为0.03的阳离子淀粉，以用量0.5kg/t纸(绝干)使用烯基琥珀酸酐作为上浆剂。加入2％的滑石形式的填料。流浆箱处的纸浆浓度为0.2％。脱水是在长网段和有三个压头的压榨段进行的，并在一个有三个压头的压榨段上进行，其中三个压头的线压力为60kN/m、80kN/m和80kN/m。在将仍然潮湿的纸张送入Clupak设备之前，将其先在回旋干燥段进行预干燥，并在Clupak设备中以-6.1％的差速进行处理和(微)起绉。将纸张干燥到残余水分含量为10.5％，然后在线负荷为25kN/m且温度为120℃的、具有Ra值为0.03微米的上辊的软压砑光机中压光和最后收卷。该纸张可以按此状态使用。
该纸张具有下表5中描述的纸张特性：
表5：
Figure BDA0003687676180000171
Figure BDA0003687676180000181
还可以对纸张额外进行涂布处理，例如用聚乙烯进行挤出涂布(例如平滑面上为5.0g/m2或至少一侧上为7.0g/m2)，从而改变其特性，特别是粗糙度和透气性。
实施例6：生产基重(克重)为140g/m2的包装纸
工艺描述：
使用一种未漂白的纸浆，其包括80％的Kappa数为40的来自软木(云杉和松树)的原生浆以及15％的Kappa数为40的来自硬木(桦木和榉木)的原生浆，使其首先进行高浓度磨浆且磨浆率为180至200kWh/t，其中在高浓度磨浆后的纸浆打浆度为17°SR，随后对该纸浆进行低浓度磨浆且磨浆率为70kWh/t，其中高浓度磨浆和低浓度磨浆后的纸浆的打浆度为23°SR。
在造纸机的进料流中加入了添加剂。在这里，用硫酸铝将pH值调整到7.0至7.2，以用量13kg/t纸(绝干)加入阳离子化程度DS为0.04的阳离子淀粉，并使用用量0.7kg/t纸(绝干)(absolut trocken)的烯基琥珀酸酐作为上浆剂。此外，没有添加任何填料。流浆箱处的纸浆浓度为0.25％。脱水是在长网段和有三个压头的压榨段进行的，其中之一可以是靴形压机，并且三个压头的线压力分别为60kN/m、90kN/m和500kN/m(在靴形压机中)。
在将仍然潮湿的纸张送入Clupak设备之前，使其先在回旋干燥段进行预干燥，并在Clupak设备中以-4.2％的差速进行处理和(微)起绉。将纸张干燥到残余水分含量为9.5％，然后在线负荷为20kN/m且温度为110℃的软压砑光机中压光和最后收卷。该纸张可以按此状态使用。
该纸张具有下表6中描述的纸张特性：
表6：
Figure BDA0003687676180000182
Figure BDA0003687676180000191
将所得的纸在光滑侧(面向压光辊的那侧)上单面挤出涂布7g/m2的聚乙烯。涂布后，光滑侧的Bendtsen粗糙度为112ml/min并且根据ISO 5636-5:2013(Gurley)的透气率降至14900秒。
将这样的纸用柔版印刷工艺并以多色印刷的方式来印刷。颜色显示出高度的光亮，并且没有观察到颜色溢出。

Claims (11)

1.一种包装纸，它由未漂白的牛皮纸作为原纸构成，其Kappa值根据ISO 302:2015在38和60之间、优选在40和58之间，其任选在至少一侧经涂布，其中该牛皮纸有至少90％由原生浆制成，具有根据ISO 536:2019在60g/m2和150g/m2之间的基重，以及根据ISO 5636-5:2013(Gurley)在5至30秒的空气阻力，
其特征在于，所述原纸中含有的原生浆具有至少80％、优选至少85％、特别是至少88％的纸浆(根据ISO 16065-2:2014，其平均长度加权的纤维长度在2.0mm至2.9mm之间)，以及具有少于4.5％、优选少于4.2％、特别是少于4.0％的填料以及用量为原纸的0.5重量％到1.5重量％、特别是原纸的0.5重量％至1.4重量％的阳离子淀粉以及含有其他加工助剂，
所述原纸在机器方向上的根据ISO 1924-3:2005的断裂伸长率在2.5％至8.5％之间，并且
根据ISO 8791-2:2013，包装纸的Bendtsen粗糙度在70ml/min至600ml/min之间、优选在150ml/min至550ml/min之间、尤其在200ml/min至500ml/min之间。
2.根据权利要求1的包装纸，其特征在于，所述原纸至少在一侧上涂覆有选自如下的涂层材料：聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯、基于聚烯烃的共聚物和三元共聚物以及离聚物，或不含聚烯烃的涂层材料，例如聚乳酸。
3.根据权利要求1或2的包装纸，其特征在于，在所述原纸的每一侧上以原纸的基重的1重量％到7重量％之间、尤其2重量％到6重量％之间的量施加涂层。
4.根据权利要求1的包装纸，其特征在于，所述包装纸包含100％的原生浆。
5.根据权利要求1的包装纸，其特征在于，原生浆通过由至少80％软木浆、更优选至少90％软木浆、特别是至少95％软木浆以及其余量的硬木浆组成的混合物构成，所述软木浆根据ISO 16065-2:2014的平均长度加权的纤维长度为至少2.0mm，所述硬木浆根据ISO16065-2:2014的平均长度加权的纤维长度为至少1.0mm。
6.根据权利要求1至5任一项的包装纸，其特征在于，所包含的原生浆是经磨的、特别是经高浓度磨浆且其根据ISO 5267-1:1999的Schopper-Riegler打浆度在13°SR到20°SR之间的纸浆的形式。
7.制备包装纸的方法，其中使用有至少90％由原生浆构成的未漂白的牛皮纸浆作为原纸，所述原生浆含有至少80％、优选至少85％、特别是至少88％的纸浆(根据ISO 16065-2:2014，其平均长度加权的纤维长度在2.0mm至2.9mm之间)，以及具有少于4.5％、优选少于4.2％、特别是少于4.0％的填料以及用量为原纸的0.5重量％到1.5重量％、特别是原纸的0.6重量％至1.4重量％的阳离子淀粉以及其他加工助剂，所述未漂白的牛皮纸浆的Kappa值根据ISO 302:2015在38至60之间、优选在40至58之间，
其特征在于，在Clupak设备中对基础材料进行起绉，直到达到根据ISO 1924-3:2005在2.5％到8.5％之间的机器方向上的断裂伸长率，然后将其干燥到水分含量最多为14％，和使其经历压光步骤，
所述的包装纸具有根据ISO 8791-2:2013在70ml/min至600ml/min之间、优选150ml/min至550ml/min之间、尤其优选200ml/min至500ml/min的Bendtsen粗糙度，根据ISO 536:2019在60g/m2和150g/m2之间的基重，以及根据ISO 5636-5:2013(Gurley)在5至30秒之间的空气阻力，
并且任选地对所述包装纸进行至少一次单侧涂布。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，所述压光步骤在线负荷为200至1000kN/m、靴长为50mm至270mm的靴式砑光机中或线负荷为18至80kN/m、特别是20至50kN/m的软压砑光机中进行。
9.根据权利要求7或8的方法，其特征在于，使所述经压光的原纸历经涂布步骤，其中在原纸的至少一侧涂布、特别是挤出涂布涂层材料，所述涂层材料选自聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯、基于聚烯烃的共聚物和三元共聚物以及离聚物，或选自不含聚烯烃的涂层材料，例如聚乳酸。
10.根据权利要求7、8或9的方法，其特征在于，在所述涂布步骤中在原纸的每个待涂布侧上施加原纸基重的2％到7％、尤其是2.5％到6％的量。
11.根据权利要求7至10任一项的方法，其特征在于，至少在于Clupak设备中起绉的一侧上施加涂层。
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