CN117136263A - 纸和纸板产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及诸如纸和纸板产品的产品，其包括含有回收的含纤维素材料的基材和包含一种或多种无机颗粒材料的顶层片；还涉及制备此类纸和纸板产品的方法，以及此类纸和纸板产品的相关用途。所述微纤化纤维素和无机颗粒材料在当包含湿纸浆幅的基材处于在造纸机的网上形成的过程中时的阶段被施加，从而避免了更广泛的设备和机器以及涂层的单独干燥的额外成本。所述微纤化纤维素有利于将无机颗粒施加到湿纸或纸板基材的表面上。

Description

纸和纸板产品
技术领域
本发明涉及纸或纸板产品，其包含含有回收的含纤维素材料的基材和包含微纤化纤维素和一种或多种无机颗粒材料的复合物的至少一个顶层片，任选地也由回收的含纤维素材料制造，其量适于赋予此类纸或纸板产品以改进的光学、表面、耐油和耐油脂性和/或机械特性，以使它们适于印刷和其他最终用途需求；涉及通过将微纤化纤维素和一种或多种无机颗粒材料的复合物施加到造纸机湿端的网上的湿基材上的过程而由回收的含纤维素材料制备此类双层片纸或纸板产品的方法；并且涉及此类双层片纸或纸板产品的相关用途。
背景技术
纸和纸板产品种类繁多。不断需要对具有光学、表面和/或机械特性的纸和纸板产品进行质量改进，以使它们适于印刷和其他最终用途需求，并改进用于制备具有改进的可印刷性和表面特性的此类纸和纸板产品的方法，例如通过降低成本、使所述方法更节能和环境友好，和/或改进纸产品的可回收性。
白顶挂面纸板按照惯例在多形式造纸机(multiformer paper machine)上制备。白顶挂面纸板的顶层通常包含轻度精制的漂白硬木牛皮纸(短)纤维，其可以最多约20重量％的量含有填料。顶层按照惯例被施加以用一层来覆盖基底，以改进挂面纸板的光学外观，并实现适于印刷的高亮度表面或作为涂层的基底。按照惯例使用基于纸浆(pulp)的层，因为所述基底层通常包括未漂白的牛皮纸浆或回收的纸板(“OCC”，旧瓦楞纸箱)，因此非常粗糙，且不适于用常规设备涂布。白顶挂面纸板最通常采用柔版印刷，但是也使用一些平板印刷，并且喷墨技术也越来越重要。
随着传统印刷和书写等级的下降，许多工厂一直在寻求将其绘图纸造纸机转换成制备挂面纸板或其他包装产品。将单层机器转换成多形式需要大量的改造和投资，并且如果没有这些，机器将局限于制备简单的挂面纸板等级。通过在造纸机的湿端操作的合适的涂布装置施加合适的涂布复合物以生产白顶挂面纸板产品，将为机器提供经济地生产白顶挂面纸板产品的简单和低成本的可能性。在挂面纸板生产过程中的这一点上，将微纤化纤维素和有机颗粒材料的低固体含量浆料施加到挂面纸板基材的表面上，将允许使用现有的排水元件将白顶挂面纸板排水，并将所得白顶挂面纸板作为常规片材进行压制和干燥。
在湿的、新形成的基材上涂布存在挑战。在这些挑战中，一个事实是湿基材的表面将比经压制和干燥的片材粗糙得多。在基材包含回收的含纤维素材料的情况下尤其如此。为此，微纤化纤维素和一种或多种有机颗粒材料的复合物的顶层片浆料必须以合适的流速产生复合材料的均匀流或帘。此外，顶层片浆料必须被均匀地引入到湿幅上以获得轮廓涂层。一旦压制和干燥，顶层片必须呈现适于直接印刷或单涂层的表面。因此，低孔隙率和良好的表面强度对于最终的白顶挂面纸板来说是非常重要的特性。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种制备纸或纸板产品的方法，所述方法包括：
一种制备纸或纸板产品的方法，所述方法包括：
(a)提供包含湿纸浆幅的基材，其中湿纸浆幅包含回收的含纤维素材料，所述含纤维素材料包括回收纸浆或造纸厂损纸和/或来自造纸厂的富含矿物质填料和纤维素材料的纸流和/或化学纸浆、或化学-热机械纸浆、或机械纸浆、或其组合；
(b)提供与涂布器流体连通的顶层片浆料，所述涂布器具有位于基材上方的狭槽，以在造纸机的湿端处的网上的所述基材的顶部上形成膜；
其中顶层片浆料以范围为15g/m2至50g/m2的量提供；
其中顶层片浆料包含足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约5重量％至约30重量％微纤化纤维素的所述顶层片的产品；
其中顶层片浆料包含足够量的无机颗粒材料，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少67重量％无机颗粒材料的所述顶层片的产品；
其中顶层片浆料的总固体含量为约5重量％至约12重量％；
其中由纤维图像分析仪测量的微纤化纤维素的加权平均纤维长度(Lc(w)ISO)小于0.7mm；
(c)在造纸机上对纸或纸板产品进行脱水和压制；以及
(d)回收包含所述顶层片的所述纸或纸板产品，所述顶层片包含微纤化纤维素和一种或多种无机颗粒材料。
根据本发明的第二方面，提供了一种纸或纸板产品，其包含：
(i)回收的含纤维素材料，其中所述回收的含纤维素材料包括回收纸浆或造纸厂损纸和/或来自造纸厂的富含矿物质填料和纤维素材料的纸流和/或化学纸浆、或化学-热机械纸浆、或机械纸浆、或其组合；以及
(ii)顶层片，其包含一种或多种无机颗粒材料和基于顶层片的总重量计为至少5重量％至30重量％的微纤化纤维素，其中无机颗粒材料的含量为基于顶层片的总重量计的67重量％至92重量％，
其中由纤维图像分析仪测量的微纤化纤维素的加权平均纤维长度(Lc(w)ISO)为小于0.7mm；并且其中在顶层片上测得的亮度(根据ISO标准11475(F8；D65-400nm))为至少约60％；并且其中顶层片具有约15g/m2至约40g/m2的克重。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，包括溶解纸浆、红麻纸浆、商品纸浆、部分羧甲基化纸浆、蕉麻纸浆、铁杉纸浆、桦木纸浆、草纸浆、竹纸浆、棕榈纸浆、花生壳。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，回收的含纤维素材料包括回收纸浆。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，回收纸浆包括旧瓦楞纸箱。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，基于湿纸浆幅的总重量计，湿纸浆幅包含最多约1重量％的助留剂。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，所述产品包括或者是白顶硬纸板产品。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约5重量％微纤化纤维素的顶层片的纸产品。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约10重量％微纤化纤维素的顶层片的纸产品。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约15重量％微纤化纤维素的顶层片的纸产品。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约20重量％微纤化纤维素的顶层片的纸产品。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约25重量％微纤化纤维素的顶层片的纸产品。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约30重量％微纤化纤维素的顶层片的纸产品。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，使用在造纸机湿端的网上的湿纸浆幅的顶部上的加压狭槽开口来施加顶层片浆料。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，在步骤(ii)中提供的顶层片浆料的速度与造纸机湿端的湿纸幅的速度之比为约0.7至1.8。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，狭槽具有约0.1mm至1mm的厚度。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，在步骤(ii)中提供的顶层片浆料与在步骤(1)中提供的湿纸浆幅的速度之间的绝对速度差为-150至+300m/min。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，所述纸板产品是白顶挂面纸板产品(white top liner board product)。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，所述基材具有适用于硬纸板产品的克重，包括在约50g/m2至约500g/m2范围的克重。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，基于顶层片的总重量计，无机颗粒材料和微纤化纤维素构成大于95重量％的顶层片。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片包含基于顶层片的总重量计为至少70重量％的无机颗粒材料。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片包含基于顶层片的总重量计为至少80重量％的无机颗粒材料。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，湿纸浆幅包含基于湿纸浆幅的总重量计为最多约1重量％的助留剂。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片包含基于顶层片的总重量计为至少约10重量％至约20重量％的微纤化纤维素。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片包含选自由以下组成的组的一种或多种无机颗粒材料：碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏、无水高岭石组粘土、高岭土、珍珠岩、硅藻土、硅灰石、滑石、氢氧化镁、二氧化钛、或三水合铝、或其组合。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，无机颗粒材料包含或者是碳酸钙。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片总计包含最多约2重量％的添加剂，所述添加剂选自由以下组成的组：絮凝剂、成形/助滤剂、水溶性增稠剂、淀粉、助留剂及其组合。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，所述产品具有在顶层片上测得的不超过约6.0μm的1000kPa下的PPS粗糙度，和/或在顶层片上测得的比没有所述顶层片的基材的PPS粗糙度小至少2.0μm的1000kPa下的PPS粗糙度。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，所述产品进一步包括所述层片上的包含基于顶层片的总重量计为至少约5重量％至约30重量％的微纤化纤维素的另外的一个层或层片或者另外的多个层或层片。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，所述另外的多个层或层片中的至少一个是阻挡层或层片、或者蜡层或层片、或者硅层或层片。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片不含额外的有机化合物。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片不含阳离子聚合物、阴离子聚合物、或多糖水胶体。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片是外层片。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片不含蜡、聚烯烃和硅酮。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，顶层片基本上由无机颗粒和微纤化纤维素组成。
在本发明的第一和第二方面的实施方案中，在顶层片上测得的亮度(根据ISO标准11475(F8；D65-400nm))为至少约60％。
根据本发明的另一方面，提供了一种纸或纸板产品，其包含：
(i)含纤维素的基材；以及
(ii)顶层片，其包含无机颗粒材料和基于顶层片的总重量计为至少约5重量％的微纤化纤维素；
其中顶层片中无机颗粒材料与微纤化纤维素的重量比为约20:1至约3:1，并且进一步地，其中顶层片具有根据ISO标准11475的至少约60％的亮度。
在某些实施方案中，纸板产品是白顶纸板或白顶挂面纸板(white toplinerboard)。
根据本发明的另一方面，提供一种纸或纸板产品，其包含：
(i)含纤维素的基材；以及
(ii)包含基于顶层片的总重量计在约67重量％至约90重量％范围内的无机颗粒材料以及至少约10重量％的微纤化纤维素的顶层片，其中顶层片以在约15g/m2至约40g/m2范围内的量存在于纸或纸板产品中。
在第二方面的某些实施方案中，顶层片以在约20g/m2至约30g/m2范围内，特别是至少约30g/m2的量存在于产品中。
在第一和第二方面的某些实施方案中，在顶层片上测得的亮度(根据ISO标准11475(F8；D65–400nm))与在基材上与顶层片相对的表面上测得的亮度相比有所增加。
有利的是，在某些实施方案中，顶层片在深色基材上提供良好的光学和物理覆盖，例如，亮度为15-25的基材，其中在约30g/m2的涂层重量下，有可能产生至少约60％、至少约65％、至少约70％、或至少约80％的改进亮度。
在某些实施方案中，所述产品包括或者是纸板产品，并且在一些实施方案中，所述产品是白顶纸板、硬纸板或挂面纸板产品。此外，在通常5-15重量％的较低填料装载下，与通常需要50-60g/m2的常规白顶涂层相比，在约30g/m2的覆盖率下利用第一和第二方面可以实现亮度的改进，以达到80％或更高的亮度水平。
根据另一方面，提供了一种纸或纸板产品，其包含：
(i)含纤维素的基材；以及
(ii)包含基于顶层片的总重量计在约67重量％至约92重量％范围内的无机颗粒材料以及在5重量％至约30重量％范围内的微纤化纤维素的顶层片。
在某些实施方案中，顶层片中无机颗粒与微纤化纤维素的重量比为约8:1至约1:1、或约6:1至约3:1、或约5:1至约2:1、或约5:1至约3:1、或约4:1至约3:1。
根据本发明的另一方面，提供了一种制备纸或纸板产品的方法，所述方法包括：(a)提供湿纸浆幅；(b)将顶层片浆料提供到湿纸浆幅上，其中：(i)顶部浆料以在15g/m2至40g/m2范围内的量提供，和(ii)顶层片浆料包含足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约5重量％微纤化纤维素的顶层片的产品；(iii)并且顶部浆料包含无机颗粒材料和微纤化纤维素。在另外的实施方案中，基于顶层片的总重量计，顶层片占至少约10重量％、至少约20重量％、或最多约30重量％。
根据另一方面，本发明涉及顶层片作为纸板基材上的白顶层的用途，所述顶层片包含基于顶层片的总重量计为至少约20重量％的微纤化纤维素。在另外的实施方案中，本发明涉及顶层片作为纸板基材上的白顶层的用途，所述顶层片包含基于顶层片的总重量计为最多约30重量％的微纤化纤维素。
在某些实施方案中，本发明涉及顶层片的用途，所述顶层片包含基于顶层片的总重量计在约67重量％至约92重量％范围内的无机颗粒材料以及在约5重量％至约30重量％范围内的微纤化纤维素。
根据另一方面，本发明涉及通过在造纸机湿端的网上的湿基材的顶部上的非加压或加压狭槽开口形成帘或膜，以将顶层片施加到基材上，从而制造前述方面的纸或纸板产品。
在某些另外的实施方案中，可以将微纤化纤维素和无机颗粒材料的复合物施加作为白顶层或其他顶层。有利的是，与将常规的第二纤维层或涂层施加到干燥或半干燥的纸或纸板产品相比，该过程可以利用低成本的施加设备(诸如帘式涂布机、加压挤出涂布机、二级流浆箱或加压或非加压狭槽涂布机)来进行。此外，造纸机的现有排水元件和压挤部，诸如长网造纸机的排水台，可以用于除水。微纤化纤维素和无机颗粒材料的顶层片能够保持在基材的顶部，并且在纸或纸板产品的低基重下提供良好的光学和物理覆盖。
附图说明
图1显示根据实施例1在不同克重下生产的片材的形成。
图2是总结根据实施例1在不同克重下生产的片材的亮度的图。
图3是总结根据实施例1在不同克重下生产的片材的PPS粗糙度的图。
图4是实施例2的试验1-4的亮度相比于涂层重量水平的曲线图。
图5是涂布有35g/m2顶层片的基材的扫描电子显微镜图像，所述顶层片包含在试验点T2施加到85g/m2基材的20重量％微纤化纤维素和80重量％研磨碳酸钙。
图6是涂布有48g/m2顶层片的基材的扫描电子显微镜图像，所述顶层片包含在试验点T4施加到85g/m2基材的20重量％微纤化纤维素、20重量％研磨碳酸钙和60重量％滑石。
图7呈现了柔性版印刷样品的截面。
图8是2层片片材的棕色面和2层片片材的白色面的亮度相比于涂层重量的曲线图。图8还显示了根据Kubelka Munk理论计算的亮度作为涂层gsm的函数，假设涂层具有500cm2 g-1的散射系数和60cm2 g-1的吸收系数。
图9呈现了针对白顶层实际gsm标绘的PPS粗糙度值。
图10显示了实施例6的实验室片材和来自实施例7的高速试点试验的片材两者的亮度相比于涂层gsm。图10还显示了根据Kubelka Munk理论计算的亮度作为涂层gsm的函数，假设涂层具有1170cm2 g-1的散射系数和0cm2 g-1的吸收系数。
图11显示了实施例6的实验室片材和来自实施例7的高速试点试验的片材两者的PPS粗糙度相比于涂层gsm。
图12显示了实施例7的试点试验纸(涂层重量31.4gsm)的截面的SEM图像。
图13相比于如通过来自Malvern Instruments Ltd的Malvern Institec激光散射所测量的>300μm的纤维的比例来比较了使用Valmet纤维分析仪(FS5)测定的加权平均纤维长度(Lc(w)ISO)。
图14A是实施例8中生产的纸的截面的扫描电子显微镜图像。图14B是实施例8中生产的纸的表面的光学图像。
图15A是实施例9中生产的纸的截面的扫描电子显微镜图像。图15B是实施例9中生产的纸的表面的光学图像。
图16A是实施例10中生产的纸的截面的扫描电子显微镜图像。图16B是实施例10中生产的纸的光学图像。
图17A是实施例12中生产的纸的截面的扫描电子显微镜图像。图17B是实施例12中生产的纸的光学图像。
图18A是实施例12中生产的纸的截面的扫描电子显微镜图像。图18B是实施例12中生产的纸的光学图像。
图19A是实施例13中生产的纸的截面的扫描电子显微镜图像。图19B是实施例13中生产的纸的光学图像。
图20是实施例7中生产的纸的光学图像。
具体实施方式
令人惊讶地发现，包含无机颗粒材料和微纤化纤维素的复合物的层片可以在湿线形成后立即添加到造纸机(诸如长网造纸机)的湿端中的纸幅上，其中所述幅仍然小于10-15重量％固体。通过所公开的方法制备的顶层片纸或纸板提供了有利的光学特性(例如，亮度)以及轻量化和/或表面改进(例如，光滑度和低孔隙率)，同时保持了合适的机械特性(例如，用于最终应用的强度)。
“顶”层片(“top”ply)意指顶层片施加在基材上或施加到基材，所述基材可以具有顶层片下面的中间层片或层。在某些实施方案中，顶层片是外层片，即在顶部没有另一层片。在某些实施方案中，顶层片具有至少约15g/m2至约40g/m2的克重。
“微纤化纤维素”意指与预微纤化纤维素的纤维相比，其中纤维素的微纤维作为单独物质或作为较小聚集体释放或部分释放的纤维素组合物。微纤化纤维素可以通过将纤维素微纤化来获得，包括但不限于本文所述的方法。适用于造纸的典型纤维素纤维(即，预微纤化纸浆或尚未纤维化的纸浆)包括数百或数千个单独的纤维素微纤维的较大聚集体。通过使纤维素微纤化，赋予微纤化纤维素和包含微纤化纤维素的组合物以特定的特征和特性，包括但不限于本文所述的特征和特性。
存在许多类型的纸或纸板可以用所公开的微纤化纤维素和无机颗粒材料的组合物以及通过本文所述的制造方法来制备。纸和纸板产品之间没有明确的界限。后者往往是更厚的纸基材料，具有增加的克重。纸板可以是单层片，可以在其上施加微纤化纤维素和无机颗粒材料的复合物的顶层片，或者纸板可以是多层片基材。本发明涉及多种形式的纸板，包括作为示例而非限制性的纸盒纸或盒用纸板，包括折叠纸盒和刚性装配盒以及折叠纸盒纸；例如液体包装板。纸板可以是刨花板或白衬刨花板。纸板可以是牛皮纸板、层压板。纸板可以是实心漂白板或实心未漂白板。各种形式的硬纸板均归入本发明的纸板产品中，诸如瓦楞纤维板(其是一种建筑材料，并且本身不是纸或纸板产品)、挂面纸板或装订板。本文所述的纸板可以适用于包裹和包装各种最终产品，包括例如食品。
在某些实施方案中，所述产品是或包括硬纸板，并且基材和顶层片适于在硬纸板中使用或用作硬纸板。在某些实施方案中，所述产品是或包括棕色牛皮纸衬垫、白顶牛皮纸衬垫、测试衬垫、白顶测试衬垫、棕色轻量化回收衬垫、斑驳测试衬垫(mottled testliner)和白顶回收衬垫中的一种。
在某些实施方案中，所述产品是纸板或包含纸板。
在某些实施方案中，所述产品是牛皮纸或包含牛皮纸。
在某些实施方案中，基材包括纸板产品或者适于在纸板产品中使用或用作纸板产品。在某些实施方案中，基材适用于白顶纸板产品，例如，作为挂面纸板。在某些实施方案中，所述产品包括或者是纸板产品，例如挂面纸板。在某些实施方案中，所述产品包括或者是白顶纸板产品，例如挂面纸板。在此类实施方案中，纸板产品可以是瓦楞纸板，例如，具有作为挂面纸板的包括基材和顶层片的产品。在某些实施方案中，纸板产品是单面、单壁、双壁或三壁瓦楞的。
除非另有说明，否则量是基于顶层片和/或基材的总干重计的。
除非另有说明，否则本文针对无机颗粒材料提及的粒度特性是通过使用由Micromeritics Instruments Corporation,Norcross,Ga.,USA(电话：+1 770 6623620；网址：www.micromeritics.com)供应的Sedigraph 5100机器(在本文中称为“MicromeriticsSedigraph 5100单元”)，通过在水性介质中完全分散的条件下沉降颗粒材料而以公知的方式测量的。这种机器提供具有小于给定e.s.d值的尺寸的颗粒的测量值和累积重量百分比曲线，所述尺寸在本领域中称为“当量球径”(e.s.d)。平均粒度d50是以此方式测定的颗粒e.s.d的值，在该值下50重量％的颗粒具有小于该d50值的当量球径。
可替代地，在说明的情况下，本文针对无机颗粒材料提及的粒度特性是通过激光散射领域中采用的公知常规方法，使用由Malvern Instruments Ltd供应的MalvernInsitec机器(或通过其他方法，结果基本相同)测量的。在激光散射技术中，粉末、悬浮液和乳液中的颗粒的尺寸可以基于米氏理论的应用，使用激光束的衍射来测量。这种机器提供具有小于给定e.s.d值的尺寸的颗粒的测量值和累积体积百分比曲线，所述尺寸在本领域中称为“当量球径”(e.s.d)。平均粒度d50是以此方式测定的颗粒e.s.d的值，在该值下50体积％的颗粒具有小于该d50值的当量球径。
除非另有说明，否则微纤化纤维素材料的粒度特性是通过激光散射领域中采用的公知常规方法，使用由Malvern Instruments Ltd供应的Malvern Insitec机器(或通过其他方法，结果基本相同)测量的。
下面提供了使用Malvern Insitec机器表征无机颗粒材料与微纤化纤维素的混合物的粒度分布的程序细节。
顶层片
在某些实施方案中，顶层片包含基于顶层片的总重量计为至少约5重量％的微纤化纤维素。在某些实施方案中，顶层片包含基于顶层片的总重量计为约5重量％至约30重量％的微纤化纤维素，例如5重量％至约25重量％、或约10重量％至约25重量％、或约15重量％至约25重量％、或约17.5重量％至约22.5重量％的微纤化纤维素。
在某些实施方案中，顶层片包含基于顶层片的总重量计为至少约67重量％的无机颗粒材料、或至少约70重量％的无机颗粒材料、或至少约75重量％的无机颗粒材料、或至少约80重量％的无机颗粒材料、或至少约85重量％的无机颗粒材料、或至少约90重量％的无机颗粒材料，以及任选地，0至3重量％的其他添加剂。
在某些实施方案中，微纤化纤维素和无机颗粒材料提供约15g/m2至约40g/m2的顶层片克重。在这个和其他实施方案中，顶层片中无机颗粒与微纤化纤维素的重量比为约20:1、或约10:1、或约5:1、或约4:1、或约3:1或约2:1。
在某些实施方案中，顶层片包含基于顶层片的总重量计为约70重量％至约90重量％的无机颗粒材料和约10重量％至约30重量％的微纤化纤维素，以及任选地最多3重量％的其他添加剂。
在某些实施方案中，顶层片任选地可以含有额外的有机化合物，即除了微纤化纤维素之外的有机化合物。
在某些实施方案中，顶层片任选地可以含有阳离子聚合物、阴离子聚合物和/或多糖水胶体。
在某些实施方案中，顶层片任选地可以含有蜡、聚烯烃和/或硅酮。
在某些实施方案中，顶层片不含光学增白剂。
在某些实施方案中，顶层片基本上由无机颗粒材料和微纤化纤维素组成，因此包含不超过约3重量％，例如不超过约2重量％、或不超过约1重量％、或不超过约0.5重量％的除了无机颗粒材料和微纤化纤维素之外的添加剂。在此类实施方案中，顶层片可以包含最多约3重量％的添加剂，所述添加剂选自由以下组成的组：絮凝剂、成形/助滤剂(例如，聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵，)、水溶性增稠剂、淀粉(例如，阳离子淀粉)、施胶剂、例如松香、烷基烯酮二聚物(“AKD”)、烯基琥珀酸酐(“ASA”)或类似材料及其组合；例如最多约2重量％的此类添加剂，或最多约1重量％的此类添加剂，或最多约0.5重量％的此类添加剂。
在某些实施方案中，我们已经发现，添加少量的助留剂/助滤剂，诸如聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(聚(DADMAC))或阳离子聚丙烯酰胺溶液(聚(DADMAC))，与常态造纸中使用的大得多的量相反，降低的助留剂的量提供了微量的絮凝作用，对基材的形成没有可见的负面影响，但对脱水产生了积极的影响。这导致脱水速度显著提高。
在某些实施方案中，顶层片由无机颗粒材料和微纤化纤维素组成，因此包含小于约0.25重量％，例如，小于约0.1重量％或者不含除了无机颗粒材料和微纤化纤维素之外的添加剂，即选自絮凝剂、成形/助滤剂(例如，聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)溶液())、水溶性增稠剂、淀粉(例如，阳离子淀粉)及其组合的添加剂。
微纤化纤维素可以来源于任何合适的来源。
在某些实施方案中，微纤化纤维素具有在约5μm至约500μm范围内的d50，如通过激光散射所测量。在某些实施方案中，微纤化纤维素具有等于或小于约400μm，例如等于或小于约300μm、或等于或小于约200μm、或等于或小于约150μm、或等于或小于约125μm、或等于或小于约100μm、或等于或小于约90μm、或等于或小于约80μm、或等于或小于约70μm、或等于或小于约60μm、或等于或小于约50μm、或等于或小于约40μm、或等于或小于约30μm、或等于或小于约20μm、或等于或小于约10μm的d50。
在某些实施方案中，微纤化纤维素具有在约0.1-500μm范围内的莫代尔纤维粒度。在某些实施方案中，微纤化纤维素具有至少约0.5μm，例如至少约10μm、或至少约50μm、或至少约100μm、或至少约150μm、或至少约200μm、或至少约300μm、或至少约400μm的莫代尔纤维粒度。
另外或可替代地，微纤化纤维素可以具有等于或大于约10的纤维陡度，如通过Malvern所测量。纤维陡度(即，纤维粒度分布的陡度)由下式确定：
陡度＝100x(d30/d70)
微纤化纤维素可以具有等于或小于约100的纤维陡度。微纤化纤维素可以具有等于或小于约75、或等于或小于约50、或等于或小于约40、或等于或小于约30的纤维陡度。微纤化纤维素可以具有约20至约50、或约25至约40、或约25至约35、或约30至约40的纤维陡度。
无机颗粒材料可以例如是碱土金属碳酸盐或硫酸盐，诸如碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏、含水高岭石族粘土诸如高岭土、埃洛石或球粘土、无水(煅烧的)高岭石族粘土诸如偏高岭土或完全煅烧高岭土、滑石、云母、碳酸钙镁石、水菱镁矿、磨玻璃、珍珠岩或硅藻土、或硅灰石、或二氧化钛、或氢氧化镁、或三水合铝、石灰、石墨、或其组合。
在某些实施方案中，无机颗粒材料包含或者是碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏、无水高岭石族粘土、珍珠岩、硅藻土、硅灰石、氢氧化镁、或三水合铝、二氧化钛或其组合。
用于本发明的示例性无机颗粒材料是碳酸钙。此后，本发明可能倾向于根据碳酸钙以及与碳酸钙被加工和/或处理的方面有关的方面进行讨论。本发明不应被解释为限于此类实施方案。
本发明中使用的颗粒状碳酸钙可以通过研磨而从天然来源获得。研磨碳酸钙(GCC)通常通过粉碎然后研磨矿物质源诸如白垩、大理石或石灰石来获得，随后可以进行粒度分级步骤，以获得具有所期望细度的产物。其他技术诸如漂白、浮选和磁选也可以用于获得具有所期望细度和/或颜色的产物。颗粒状固体材料可以自体研磨，即通过固体材料颗粒本身之间的摩擦，或者可替代地，在包含与待研磨的碳酸钙不同材料的颗粒的颗粒状研磨介质的存在下研磨。这些过程可以在存在或不存在分散剂和杀生物剂的情况下进行，所述分散剂和杀生物剂可以在所述过程的任何阶段添加。
沉淀碳酸钙(PCC)可以用作本发明中颗粒状碳酸钙的来源，并且可以通过本领域可用的任何已知方法产生。TAPPI Monograph Series No 30,"Paper Coating Pigments",第34-35页描述了用于制备沉淀碳酸钙的三种主要商业工艺，所述沉淀碳酸钙适用于制备用于造纸工业的产品，但也可以用于实践本发明。在所有三个工艺中，首先将碳酸钙给料(诸如石灰石)煅烧以产生生石灰，然后将生石灰在水中熟化以产生氢氧化钙或石灰乳。在第一工艺中，石灰乳直接用二氧化碳气体碳酸化。此工艺的优点是不形成副产物，并且碳酸钙产物的性质和纯度比较容易控制。在第二工艺中，使石灰乳与纯碱接触，以通过复分解产生碳酸钙沉淀和氢氧化钠溶液。如果此工艺在商业上使用，则氢氧化钠可以大体上与碳酸钙完全分离。在第三主要商业工艺中，石灰乳首先与氯化铵接触，得到氯化钙溶液和氨气。然后使氯化钙溶液与纯碱接触，以通过复分解产生碳酸钙沉淀和氯化钠溶液。根据所使用的具体反应过程，晶体可以多种不同的形状和尺寸产生。PCC晶体的三种主要形式是霰石、菱面体和偏三角面体(例如，方解石)，它们都适用于本发明，包括其混合物。
在某些实施方案中，PCC可以在生产微纤化纤维素的过程中形成。
碳酸钙的湿法研磨包括形成碳酸钙的水性悬浮液，然后可以将其任选地在合适的分散剂存在下研磨。可以参考例如，EP-A-614948(其内容通过引用整体并入本文)以获得关于碳酸钙湿法研磨的更多信息。
当本发明的无机颗粒材料是从天然存在的来源获得时，一些矿物质杂质可能会污染研磨材料。例如，天然存在的碳酸钙可以与其他矿物质一起存在。因此，在一些实施方案中，无机颗粒材料包括一定量的杂质。然而，一般而言，本发明中使用的无机颗粒材料将含有小于约5重量％、或小于约1重量％的其他矿物质杂质。
无机颗粒材料可以具有这样的粒度分布，其中至少约10重量％的颗粒具有小于2μm的e.s.d，例如，至少约20重量％、或至少约30重量％、或至少约40重量％、或至少约50重量％、或至少约60重量％、或至少约70重量％、或至少约80重量％、或至少约90重量％、或至少约95重量％、或约100％的颗粒具有小于2μm的e.s.d。
在另一个实施方案中，无机颗粒材料具有这样的粒度分布(如使用MalvernInsitec机器所测量)，其中至少约10体积％的颗粒具有小于2μm的e.s.d，例如，至少约20体积％、或至少约30体积％、或至少约40体积％、或至少约50体积％、或至少约60体积％、或至少约70体积％、或至少约80体积％、或至少约90体积％、或至少约95体积％、或约100体积％的颗粒具有小于2μm的e.s.d。
下面提供使用Malvern Insitec机器表征无机颗粒材料与微纤化纤维素的混合物的粒度分布的程序细节。
在某些实施方案中，无机颗粒材料是高岭土粘土。此后，本说明书的这一部分可能倾向于根据高岭土以及与高岭土被加工和/或处理的方面有关的方面进行讨论。本发明不应被解释为限于此类实施方案。因此，在一些实施方案中，高岭土以未加工的形式使用。
本发明中使用的高岭土粘土可以是来源于天然来源的加工材料，所述天然来源即原始的天然高岭土粘土矿物质。加工高岭土粘土通常可以含有至少约50重量％的高岭石。例如，大多数商业加工的高岭土粘土含有大于约75重量％的高岭石，并且可以含有大于约90重量％、在一些情况下大于约95重量％的高岭石。
本发明中使用的高岭土粘土可以通过本领域技术人员熟知的一种或多种其他工艺，例如通过已知的精制或富集步骤，由原始的天然高岭土粘土矿物质制备。
例如，粘土矿物质可以用还原性漂白剂诸如连二亚硫酸钠漂白。如果使用连二亚硫酸钠，则在连二亚硫酸钠漂白步骤之后，漂白的粘土矿物质可以任选地脱水，任选地洗涤并再次任选地脱水。
可以例如通过本领域熟知的絮凝、浮选或磁选技术处理粘土矿物质以除去杂质。或者，在本发明第一方面中使用的粘土矿物质可以固体形式或作为水性悬浮液未经处理。
本发明中使用的颗粒状高岭土粘土的制备方法还可以包括一个或多个粉碎步骤，例如研磨或碾磨。用粗高岭土的轻粉碎来对其进行适当的分层。可以通过使用塑料(例如尼龙)的珠子或颗粒、沙子或陶瓷研磨或碾磨助剂来进行粉碎。可以使用熟知的程序精制粗高岭土，以除去杂质并改进物理特性。可以通过已知的粒度分级程序，例如筛分和离心(或两者)来处理高岭土粘土，以获得具有所期望d50值或粒度分布的颗粒。
基材
基材(和微纤化纤维素)可以来源于含纤维素的纸浆，其可以通过本领域熟知的任何合适的化学或机械处理、或其组合来制备。纸浆可以来源于任何合适的来源，诸如木材、草(例如，甘蔗、竹子)或碎布(例如，纺织废料、棉花、大麻或亚麻)。纸浆可以根据本领域技术人员熟知的方法漂白，并且适用于本发明的那些方法将是显而易见的。在某些实施方案中，纸浆是未漂白的。漂白或未漂白的纤维素纸浆可以打浆、精制或两者兼有，以达到预定的游离度(在本领域中报告为单位为cm3的加拿大标准游离度(CSF))。然后由漂白或未漂白和打浆的纸浆制备合适的原料。
在某些实施方案中，基材包括或来源于天然(即，未漂白)着色的牛皮纸浆。在某些实施方案中，基材包括或来源于深色牛皮纸浆、回收纸浆、或其组合。在某些实施方案中，基材包括或来源于回收纸浆。在某些实施方案中，基材来源于旧瓦楞纸板或造纸厂损纸和/或工业废料，或来自造纸厂的富含矿物质和纤维素材料的纸流及其组合。
基材和任选的微纤化纤维素也可以来源于回收的含纤维素材料。回收的含纤维素材料可以包括回收纸浆(例如旧瓦楞纸箱)，或造纸厂损纸和/或来自造纸厂的富含矿物质填料和纤维素材料的纸流及其组合。
含纤维素纸浆物品(诸如旧瓦楞纸箱(OCC))的回收正在成为一个环境挑战。如果合适的复合材料可以从回收纸浆或造纸厂损纸和/或工业废料、或来自造纸厂的富含矿物质填料和纤维素材料(统称为“回收的含纤维素材料”)的纸流产生，以便由这种回收的含纤维素材料和任选地，包含微纤化纤维素和无机颗粒材料的顶层片制造双层片纸和纸板材料，则这种工艺可以实现对现有挂面纸板产品的成本有效和环境敏感的替代品。
术语回收的含纤维素材料意指回收纸浆或造纸厂损纸和/或来自造纸厂的富含矿物质填料和纤维素材料的纸流。
可以将回收的纤维素纸浆打浆(例如在Valley打浆机中)和/或以其他方式精制(例如，在锥形或板式精制机中加工)至任何预定的游离度，在本领域中报告为加拿大标准游离度(CSF)，单位为cm3。CSF意指通过纸浆悬浮液可以排出的速率所量度的纸浆游离度或排水率的值，并且此测试是根据T 227cm-09TAPPI标准进行的。例如，纤维素纸浆在被微纤化之前可以具有约10cm3或更高的加拿大标准游离度。回收的纤维素纸浆可以具有以下CSF：约700cm3或更低，例如等于或小于约650cm3、或等于或小于约600cm3、或等于或小于约550cm3、或等于或小于约500cm3、或等于或小于约450cm3、或等于或小于约400cm3、或等于或小于约350cm3、或等于或小于约300cm3、或等于或小于约250cm3、或等于或小于约200cm3、或等于或小于约150cm3、或等于或小于约100cm3、或等于或小于约50cm3。回收的纤维素纸浆可具有约20至约700的CSF。然后可以通过本领域熟知的方法将回收的纤维素纸浆脱水，例如，可以通过筛网过滤纸浆以获得包含至少约10％固体，例如至少约15％固体、或至少约20％固体、或至少约30％固体、或至少约40％固体的湿片材。回收纸浆可以在未精制的状态下(即未经打浆或脱水)利用，或以其他方式精制。
由其制备基材的原料可以含有本领域已知的其他添加剂。例如，所述原料含有非离子、阳离子或阴离子助留剂或微粒助留系统。它还可以含有施胶剂，所述施胶剂可以是例如长链烷基烯酮二聚物(“AKD”)、蜡乳液或琥珀酸衍生物，例如烯基琥珀酸酐(“ASA”)、松香加明矾或阳离子松香乳液。基材组合物的原料还可以含有染料和/或光学增白剂。所述原料还可以包含干和湿强度助剂，例如像淀粉或表氯醇共聚物。
本方法的一个优点是由包含回收的含纤维素材料的基材产生双层片纸和纸板，其中顶层片包含微纤化纤维素和任选地一种或多种无机颗粒材料，这些材料本身可以在其使用寿命结束时回收，从而为由本发明的双层片纸板和片材制成的物品提供循环生命周期。
产品
在某些实施方案中，基材具有适于在硬纸板产品中使用或用作硬纸板产品的克重，例如，在约50g/m2至约500g/m2范围内的克重。在这个和其他实施方案中，顶层片可以具有在约10g/m2至约50g/m2，特别是约15g/m2至40g/m2，并且更特别是约20g/m2至30g/m2范围内的克重。
在某些实施方案中，基材具有约75g/m2至约400g/m2，例如约100g/m2至约375g/m2、或约100g/m2至约350g/m2、或约100g/m2至约300g/m2、或约100g/m2至约275g/m2、或约100g/m2至约250g/m2、或约100g/m2至约225g/m2、或约100g/m2至约200g/m2的克重。在这个和其他实施方案中，顶层片可以具有在约15g/m2至40g/m2、或约25g/m2至35g/m2范围内的克重。
在某些实施方案中，顶层片具有等于或小于40g/m2、或等于或小于约35g/m2、或等于或小于约30g/m2、或等于或小于25g/m2、或等于或小于22.5g/m2、或等于或小于20g/m2、或等于或小于18g/m2、或等于或小于15g/m2的克重。
在某些实施方案中，顶层片具有等于或小于40g/m2、或等于或小于约35g/m2、或等于或小于约30g/m2、或等于或小于25g/m2、或等于或小于22.5g/m2、或等于或小于20g/m2、或等于或小于18g/m2、或等于或小于15g/m2的克重。
有利的是，包含无机颗粒材料和微纤化纤维素的顶层片的施加使得能够制造具有所期望光学、表面和机械特性的组合的产品，例如纸板或硬纸板，其可在使用相对少量的具有高填料含量的顶层片的同时获得，从而与常规顶层片/基材构造相比提供产品的轻量化。此外，施加顶层片后可能发生的机械特性的任何降低可以通过增加基材的克重来抵消，所述基材是相对较便宜的材料。
因此，在某些实施方案中，所述产品具有以下中的一项或多项：
(i)在顶层片上测得的亮度(根据ISO标准11475(F8；D65–400nm))与没有顶层片的基材或在基材上与顶层片相对的表面上测得的亮度相比有所增加，和/或根据ISO标准11475(F8；D65–400nm)在顶层片上测得的亮度为至少约60.0％；
(ii)在顶层片上测得的PPS粗糙度(在1000kPa下)不超过约6.0μm，和/或在顶层片上测得的PPS粗糙度(在1000kPa下)比没有所述顶层片的基材的PPS粗糙度小至少2.0μm。
在某些实施方案中，在顶层片上测得的亮度为至少约65％、至少约70.0％，例如至少约75％、或至少约80％、或至少约81％、或至少约82％、或至少约83％、或至少约84％、或至少约85％。可以使用Elrepho分光光度计测量亮度。
在某些实施方案中，所述产品具有在顶层片上测得的小于约5.9μm，例如小于约5.8μm、或小于约5.7μm、或小于约5.6μm、或小于约5.5μm的PPS粗糙度(在1000kPa下)。在某些实施方案中，PPS粗糙度为约5.0μm至约6.0μm，例如约5.2μm至约6.0μm、或约5.2μm至约5.8μm、或约5.2μm至约5.6μm。
在某些实施方案中，顶层片具有约30至50g/m2的克重、至少约60％或至少约65.0％的亮度，以及任选地小于约5.6μm的PPS粗糙度。
在某些实施方案中，所述产品包括在层片上的包含至少约50重量％的微纤化纤维素的另外的一个层或层片或者另外的多个层或层片。例如，一个或多个层或层片、或至少两个另外的层或层片、或最多约五个另外的层或层片、或最多约四个另外的层或层片、或最多约三个另外的层或层片。
在某些实施方案中，另外的层或层片中的一个或至少一个是阻挡层或层片、或者蜡层或层片、或者硅层或层片，或者两个或三个此类层的组合。
所公开的包含微纤化纤维素和无机颗粒材料的顶层片涂布基材的另一个有利特征是顶层片上的印刷得到改善。常规的白顶挂面(white top liner)通常具有由具有相对低的填料含量(通常在5-15％的填料范围内)的白纸组成的白色表面。因此，此类白顶挂面往往非常粗糙，并且开口具有粗孔隙结构。这对于接收印刷油墨并不理想。
下图6说明了通过施加包含微纤化纤维素和有机颗粒材料的本发明顶层片实现的印刷改进。
总的来说，使用这种层片可以提供“更绿色”的包装产品，因为所述层片的低孔隙率可以允许在阻隔应用中的改善特性，使得不可回收的蜡、PE和硅等涂层能够被可回收配制品替代，以获得与不可回收对应物整体相同或改善的性能。
制造方法
提供了一种制备纸产品的方法。其包括：
(a)提供湿纸浆幅；以及
(b)将顶层片浆料提供到湿纸浆幅上。
层顶片浆料(i)以在15g/m2至40g/m2范围内的量提供，和(ii)顶层片浆料包含足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含至少约5重量％微纤化纤维素的顶层片的产品，以及(iii)顶层片浆料包含至少约67重量％的无机颗粒材料。
这种方法是“湿对湿(wet on wet)”方法，其不同于常规的纸涂布方法，在所述纸涂布方法中，水性涂层被施加到基本上干燥的纸产品(即，“湿对干(wet on dry)”)。
在某些实施方案中，顶部浆料以在15g/m2至40g/m2范围内的量提供。
在某些实施方案中，顶层片浆料包含足够量的微纤化纤维素，以获得具有满足最终用途需求所需的强度特性的产品。通常，这将意味着顶层片包含基于顶层片的总重量(即，纸产品顶层片的总干重)计为至少约5重量％的微纤化纤维素。
顶层片浆料可以通过任何合适的施加方法施加。在一个实施方案中，顶层片浆料通过非加压或加压狭槽涂布器施加，所述涂布器具有位于造纸机湿端的网上的湿基材的顶部上的开口。可以采用的已知涂布器的实例包括但不限于气刀涂布机、刮刀涂布机、棒式涂布机、刮棒涂布机、多头涂布机、辊式涂布机、辊式或刮刀涂布机、流延涂布机、实验室涂布机、凹版涂布机、吻合式涂布机、狭槽模涂布器(包括，例如非接触式计量狭槽模涂布器)、喷射涂布机、液体应用系统、反向辊式涂布机、流浆箱、二级流浆箱、帘式涂布机、喷雾涂布机和挤出涂布机。
在某些实施方案中，使用帘式涂布机施加顶层片浆料。此外，在顶层片浆料被施加作为白顶挂面层的某些实施方案中，帘式涂布机的使用可以消除对双流浆箱造纸机以及相关的成本和能量的需要。
在某些实施方案中，顶层片浆料通过喷涂施加，例如使用喷雾涂布机。
在所述方法中使用高固体含量的组合物是期望的，因为其留下较少的水待排出。然而，如本领域所熟知的，固体水平不应太高，以免引入高粘度和流平问题。
施加方法可以使用合适的涂布器进行，以将顶层片浆料施加到基材上，所述涂布器诸如为气刀涂布机、刮刀涂布机、棒式涂布机、刮棒涂布机、多头涂布机、辊式涂布机、辊式或刮刀涂布机、流延涂布机、实验室涂布机、凹版涂布机、吻合式涂布机、狭槽模涂布器(包括，例如非接触式计量狭槽模涂布器和非加压或加压狭槽涂布器)、喷射涂布机、液体应用系统、反向辊式涂布机、流浆箱、二级流浆箱、帘式涂布机、喷雾涂布机或挤出涂布机。
在一个实施方案中，通过造纸机(例如长网造纸机)湿端的网上的湿基材的顶部上的非加压或加压狭槽开口，将顶层片浆料施加涂层到基材上。
在某些实施方案中，湿纸浆幅包含基于湿纸浆幅的总重量计为大于约50重量％的水，例如基于湿纸浆幅的总重量计为至少约60重量％、或至少约70重量％、或至少约80重量％、或至少约90重量％的水。通常，湿纸浆幅包含约85-95重量％的水。
在某些实施方案中，顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约5重量％微纤化纤维素的顶层片的纸产品，并且使得纸产品具有足够的微纤化纤维素，以获得具有其最终应用所需的强度特性的纸产品。在某些实施方案中，顶层片浆料包含足够量的无机颗粒材料，以获得具有包含基于纸产品的顶层片的总重量计为至少约67重量％无机颗粒材料的纸产品。在此类实施方案中，目的是将尽可能少的微纤化纤维素与尽可能多的无机颗粒材料结合在基材材料的表面上作为顶层。因此，顶层片中无机颗粒材料与微纤化纤维素的比率为4:1或更高是优先的。
在某些实施方案中，顶层片浆料具有最多约20重量％，例如最多约15重量％、或最多12重量％、或最多约10重量％、或约1重量％至约10重量％、或约2重量％至12重量％、或约5重量％至约10重量％、或约1重量％至约20重量％、或约2重量％至约12重量％的总固体含量。无机颗粒材料和微纤化纤维素的相对量可以根据最终产品中所需的每种组分的量而变化。
在施加顶层片浆料和适当的停留时间后，使用任何合适的方法压制和干燥纸产品。
制造微纤化纤维素和无机颗粒材料的方法
在某些实施方案中，微纤化纤维素可以在存在或不存在无机颗粒材料的情况下制备。
微纤化纤维素来源于包含纤维素的纤维基材。包含纤维素的纤维基材可以来源于任何合适的来源，诸如木材、草(例如，甘蔗、竹子)或碎布(例如，纺织废料、棉花、大麻或亚麻)。包含纤维素的纤维基材可以呈纸浆的形式(即，纤维素纤维在水中的悬浮液)，其可以通过任何合适的化学或机械处理或其组合来制备。例如，纸浆可以是化学纸浆、或化学-热机械纸浆、或机械纸浆、或回收纸浆、或造纸厂损纸、或造纸厂废物流、或来自造纸厂的废物、或溶解纸浆、红麻纸浆、商品纸浆、部分羧甲基化纸浆、蕉麻纸浆、铁杉纸浆、桦木纸浆、草纸浆、竹纸浆、棕榈纸浆、花生壳、或其组合。可以将纤维素纸浆打浆(例如，在Valley打浆机中)和/或以其他方式精制(例如，在锥形或板式精制机中加工)至任何预定的游离度，所述游离度在本领域中报告为加拿大标准游离度(CSF)，单位为cm3。CSF意指通过纸浆悬浮液可以被排出的速率所量度的纸浆游离度或排水速率的值。例如，纤维素纸浆在被微纤化之前可以具有约10cm3或更高的加拿大标准游离度。纤维素纸浆可以具有以下CSF：约700cm3或更低，例如等于或小于约650cm3、或等于或小于约600cm3、或等于或小于约550cm3、或等于或小于约500cm3、或等于或小于约450cm3、或等于或小于约400cm3、或等于或小于约350cm3、或等于或小于约300cm3、或等于或小于约250cm3、或等于或小于约200cm3、或等于或小于约150cm3、或等于或小于约100cm3、或等于或小于约50cm3。
然后可以通过本领域熟知的方法将纤维素纸浆脱水，例如，可以通过筛网过滤纸浆以便获得包含至少约10％固体，例如至少约15％固体、或至少约20％固体、或至少约30％固体、或至少约40％固体的湿片材。纸浆可以在未精制的状态下利用，也就是说，没有被打浆或脱水，或以其他方式被精制。
在某些实施方案中，纸浆可以在无机颗粒材料诸如碳酸钙的存在下打浆。
为了制备微纤化纤维素，可以将包含纤维素的纤维基材以干燥状态添加到研磨容器或均化器中。例如，可以将干燥的损纸直接添加到研磨机容器中。研磨机容器中的水性环境将促进纸浆的形成。
微纤化步骤可以在任何合适的设备中进行，包括但不限于精制机。在一个实施方案中，微纤化步骤在湿磨条件下在研磨容器中进行。在另一个实施方案中，微纤化步骤在均化器中进行。以下更详细地描述了这些实施方案中的每一个。
湿磨
以常规方式适当地进行研磨。研磨可以是在颗粒状研磨介质存在下的摩擦研磨过程，或者可以是自体研磨过程，即不存在研磨介质的研磨过程。研磨介质意指除了无机颗粒材料之外的介质，其在某些实施方案中可以与包含纤维素的纤维基材共研磨。
当存在颗粒状研磨介质时，其可以是天然或合成材料。研磨介质可以例如，包括任何硬矿物质、陶瓷或金属材料的球、珠粒或丸。此类材料可以包括例如氧化铝、氧化锆、硅酸锆、硅酸铝或富莫来石的材料，其通过在约1300℃至约1800℃范围内的温度下煅烧高岭石粘土来生产。例如，在一些实施方案中，使用了研磨介质。可替代地，可以使用具有合适粒度的天然砂颗粒。
在其他实施方案中，可以使用硬木研磨介质(例如，木粉)。
通常，待选择用于本发明的研磨介质的类型和粒度可以取决于特性，例如像待研磨材料的进料悬浮液的粒度和化学组成。在一些实施方案中，颗粒状研磨介质包含平均直径在约0.1mm至约6.0mm范围内，例如在约0.2mm至约4.0mm范围内的颗粒。研磨介质(或多种介质)可以最多为装料的约70体积％的量存在。研磨介质可以装料的至少约10体积％，例如装料的至少约20体积％、或装料的至少约30体积％、或装料的至少约40体积％、或装料的至少约50体积％、或装料的至少约60体积％的量存在。
研磨可以在一个或多个阶段中进行。例如，可以在研磨容器中将粗无机颗粒材料研磨至预定的粒度分布，之后添加包含纤维素的纤维材料，并继续研磨，直到获得所期望的微纤化水平。
无机颗粒材料可以在存在或不存在研磨介质的情况下进行湿磨或干磨。在湿磨阶段的情况下，粗无机颗粒材料在研磨介质的存在下在水性悬浮液中研磨。
在一个实施方案中，无机颗粒材料的平均粒度(d50)在共研磨过程中减小。例如，无机颗粒材料的d50可以减小至少约10％(如通过Malvern Insitec机器所测量)，例如，无机颗粒材料的d50可以减小至少约20％、或减小至少约30％、或减小至少约50％、或减小至少约50％、或减小至少约60％、或减小至少约70％、或减小至少约80％、或减小至少约90％。例如，在共研磨前d50为2.5μm且在共研磨后d50为1.5μm的无机颗粒材料将经历40％的粒度减小。
在某些实施方案中，在共研磨过程中，无机颗粒材料的平均粒度未显著减小。“未显著减小”意指无机颗粒材料的d50减小小于约10％，例如，无机颗粒材料的d50减小小于约5％。
可以任选地在无机颗粒材料的存在下将包含纤维素的纤维基材微纤化以获得具有在约5μm至约500μm范围的d50的微纤化纤维素，如通过激光散射所测量。可以任选地在无机颗粒材料的存在下将包含纤维素的纤维基材微纤化以获得具有以下d50的微纤化纤维素：等于或小于约400μm，例如等于或小于约300μm、或等于或小于约200μm、或等于或小于约150μm、或等于或小于约125μm、或等于或小于约100μm、或等于或小于约90μm、或等于或小于约80μm、或等于或小于约70μm、或等于或小于约60μm、或等于或小于约50μm、或等于或小于约40μm、或等于或小于约30μm、或等于或小于约20μm、或等于或小于约10μm。
可以任选地在无机颗粒材料的存在下将包含纤维素的纤维基材微纤化以获得具有在约0.1-500μm范围的模态纤维粒度和在0.25-20μm范围的模态无机颗粒材料粒度的微纤化纤维素。可以任选地在无机颗粒材料的存在下将包含纤维素的纤维基材微纤化以获得具有以下模态纤维粒度的微纤化纤维素：至少约0.5μm、例如至少约10μm、或至少约50μm、或至少约100μm、或至少约150μm、或至少约200μm、或至少约300μm、或至少约400μm。
可以任选地在无机颗粒材料的存在下将包含纤维素的纤维基材微纤化以获得具有如上所述的纤维陡度的微纤化纤维素。
可以在研磨容器中进行研磨，所述研磨容器诸如为滚磨机(例如，棒磨机、球磨机和自磨机)、搅拌磨机(例如，SAM或Isa Mill)、塔式磨机、搅拌介质碎屑机(SMD)或包含旋转平行研磨板(待研磨的进料在所述研磨板之间进料)的研磨容器。
在一个实施方案中，研磨容器是塔式磨机。塔式磨机可以包括在一个或多个研磨区上方的静止区。静止区是朝向塔式磨机内部的顶部定位的区域，在所述区域中很少或没有研磨发生，并且包含微纤化纤维素和任选的无机颗粒材料。静止区是研磨介质颗粒沉降到塔式磨机的一个或多个研磨区中的区域。
塔式磨机可以包括在一个或多个研磨区上方的分级器。在一个实施方案中，分级器安装在顶部，并邻近静止区定位。分级器可以是水力旋流器。
塔式磨机可以包括在一个或多个研磨区上方的筛网。在一个实施方案中，筛网邻近静止区和/或分级器定位。筛网的尺寸可以设计成从包含微纤化纤维素和任选的无机颗粒材料的产物水性悬浮液中分离研磨介质并增强研磨介质的沉降。
在一个实施方案中，在塞流条件下进行研磨。在塞流条件下，通过塔的流动使得通过塔的研磨材料的混合受到限制。这意味着在沿塔式磨机长度的不同点处，水性环境的粘度将随着微纤化纤维素细度的增加而变化。因此，实际上，塔式磨机中的研磨区域可以被认为包括具有特征粘度一个或多个的研磨区。本领域技术人员将理解，就粘度而言，相邻研磨区之间没有明显的边界。
在一个实施方案中，在研磨机的接近在一个或多个研磨区上方的静止区或分级器或筛网的顶部处添加水，以降低包含微纤化纤维素和任选的无机颗粒材料的水性悬浮液在研磨机中这些区域处的粘度。已经发现，通过在研磨机中的这一点稀释产物微纤化纤维素和任选的无机颗粒材料，改善了防止研磨介质携带到静止区和/或分级器和/或筛网上。此外，通过塔的有限混合允许在较高固体下在塔的下部进行处理，并在顶部处稀释，同时稀释水有限回流到塔的下部而进入一个或多个研磨区。可以添加有效稀释包含微纤化纤维素和任选的无机颗粒材料的产物水性悬浮液粘度的任何合适量的水。水可以在研磨过程中连续添加，或者定期添加，或者不定期添加。
在另一个实施方案中，水可以经由沿塔式磨机长度定位的一个或多个注水点添加到一个或多个研磨区，或者每个注水点均位于对应于一个或多个研磨区的位置处。有利的是，在沿塔的不同点添加水的能力允许在沿研磨机的任何或所有位置处进一步调整研磨条件。
塔式磨机可以包括立式叶轮轴，在其整个长度上配备有一系列叶轮转子盘。叶轮转子盘的动作在整个研磨机中产生了一系列离散的研磨区。
在另一个实施方案中，在筛分研磨机(诸如搅拌介质碎屑机)中进行研磨。筛分研磨机可以包括一个或多个标称孔径为至少约250μm的筛网，例如，所述一个或多个筛网可以具有至少约300μm、或至少约350μm、或至少约400μm、或至少约450μm、或至少约500μm、或至少约550μm、或至少约600μm、或至少约650μm、或至少约700μm、或至少约750μm、或至少约800μm、或至少约850μm、或至少约900μm、或至少约1000μm的标称孔径。
上面刚刚提到的筛网尺寸适用于上述塔式磨机实施方案。
如上所述，可以在研磨介质的存在下进行研磨。在一个实施方案中，研磨介质是包含平均直径在约1mm至约6mm范围内，例如约2mm、或约3mm、或约4mm、或约5mm的颗粒的粗介质。
在另一个实施方案中，研磨介质具有至少约2.5，例如至少约3、或至少约3.5、或至少约4.0、或至少约4.5、或至少约5.0、或至少约5.5、或至少约6.0的比重。
在另一个实施方案中，研磨介质包含平均直径在约1mm至约6mm范围内的颗粒，并且具有至少约2.5的比重。
在另一个实施方案中，研磨介质包含平均直径为约3mm且比重为约2.7的颗粒。
如上所述，研磨介质(或多种介质)可以最多为装料的约70体积％的量存在。研磨介质可以装料的至少约10体积％，例如装料的至少约20体积％、或装料的至少约30体积％、或装料的至少约40体积％、或装料的至少约50体积％、或装料的至少约60体积％的量存在。
在一个实施方案中，研磨介质以装料的约50体积％的量存在。
术语“装料(charge)”意指作为进料加入研磨机容器中的组合物。装料包括水、研磨介质、包含纤维素和任选的无机颗粒材料的纤维基材，以及如本文所述的任何其他任选的添加剂。
使用相对粗和/或致密的介质具有提高(即，更快的)沉积速率和减少介质携带通过静止区和/或分级器和/或一个或多个筛网的优点。
使用相对较粗的研磨介质的另一个优点是，在研磨过程中，无机颗粒材料的平均粒度(d50)可能不会显著减小，使得赋予研磨系统的能量主要消耗在使包含纤维素的纤维基材微纤化上。
使用相对较粗的筛网的另一个优点是，在微纤化步骤中可以使用相对较粗或致密的研磨介质。此外，使用相对较粗的筛网(即，具有至少约250μm的标称孔径)允许相对较高固体含量的产物被处理并从研磨机中移除，这允许相对较高固体含量的进料(包括包含纤维素和无机颗粒材料的纤维基材)以经济可行的方法被处理。如下所讨论，已经发现，就能量充足性而言，具有高初始固体含量的进料是期望的。此外，还发现在较低固体含量下(在给定能量下)生产的产物具有较粗糙的粒度分布。
可以在研磨容器的级联中进行研磨，所述研磨容器中的一个或多个可以包括一个或多个研磨区。例如，包含纤维素和无机颗粒材料的纤维基材可以在两个或更多个研磨容器的级联，例如三个或更多个研磨容器的级联、或四个或更多个研磨容器的级联、或五个或更多个研磨容器的级联、或六个或更多个研磨容器的级联、或七个或更多个研磨容器的级联、或八个或更多个研磨容器的级联、或九个或更多个串联研磨容器的级联、或包含多达十个研磨容器的级联中研磨。研磨容器的级联可以串联或并联或者串联和并联的组合可操作地连接。级联中一个或多个研磨容器的输出和/或输入可以经历一个或多个筛选步骤和/或一个或多个分级步骤。
所述回路可以包括一个或多个研磨容器和均化器的组合。
在一个实施方案中，研磨在闭路中进行。在另一个实施方案中，研磨在开路中进行。研磨可以分批模式进行。研磨可以再循环分批模式进行。
如上所述，研磨回路可以包括预研磨步骤，其中将粗无机颗粒在研磨容器中研磨至预定的粒度分布，之后将包含纤维素的纤维材料与预研磨的无机颗粒材料组合，并在相同或不同的研磨容器中继续研磨，直到获得所期望的微纤化水平。
由于待研磨材料的悬浮液可以具有相对较高的粘度，因此可以在研磨之前将合适的分散剂添加到悬浮液中。分散剂可以是例如水溶性缩合磷酸盐、聚硅酸或其盐、或聚电解质例如聚(丙烯酸)或聚(甲基丙烯酸)的水溶性盐，其具有不大于80,000的数均分子量。基于干燥无机颗粒固体材料的重量计，所用分散剂的量通常将在0.1至2.0重量％的范围内。悬浮液可以适当地在4℃至100℃范围内的温度下研磨。
可以在微纤化步骤期间被包括的其他添加剂包括：羧甲基纤维素、两性羧甲基纤维素、氧化剂、2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)、TEMPO衍生物和木材降解酶。
待研磨材料的悬浮液的pH可以为约7或大于约7(即，碱性)，例如，悬浮液的pH可以为约8、或约9、或约10、或约11。待研磨材料的悬浮液的pH可以小于约7(即，酸性)，例如，悬浮液的pH可为约6、或约5、或约4、或约3。待研磨材料的悬浮液的pH可以通过添加适量的酸或碱来调节。合适的碱包括碱金属氢氧化物，例如像NaOH。其他合适的碱是碳酸钠和氨。合适的酸包括无机酸，诸如盐酸和硫酸，或有机酸。示例性酸是正磷酸。
待共研磨的混合物中的无机颗粒材料(当存在时)和纤维素纸浆的量可以变化，以便产生适于用作顶层片浆料或层片浆料的浆料，或者所述浆料可以进一步改性，例如添加另外的无机颗粒材料，以产生适于用作顶层片浆料或层片浆料的浆料。
均质化
包含纤维素的纤维基材的微纤化可以在湿条件下任选地在无机颗粒材料的存在下通过如下方法完成：其中纤维素纸浆和任选的无机颗粒材料的混合物被加压(例如，至约500巴的压力)，然后通过低压区。混合物通过低压区的速率足够高并且低压区的压力足够低以引起纤维素纤维的微纤化。例如，可以通过迫使混合物穿过具有窄入口孔和宽得多的出口孔的环形开口来实现压降。随着混合物加速进入更大的体积(即低压区)，压力的急剧下降会引起空化，从而导致微纤化。在一个实施方案中，包含纤维素的纤维基材的微纤化可以任选地在无机颗粒材料的存在下在湿条件下在均化器中完成。在均化器中，纤维素纸浆和任选的无机颗粒材料被加压(例如，至约500巴的压力)，并被迫使穿过小喷嘴或孔。可以将混合物加压至约100至约1000巴的压力，例如加压至等于或大于300巴、或等于或大于约500、或等于或大于约200巴、或等于或大于约700巴的压力。均质化使纤维经受高剪切力，使得当加压的纤维素纸浆离开喷嘴或孔时，空化造成纸浆中的纤维素纤维发生微纤化。可以添加额外的水以改善悬浮液通过均化器的流动性。可以将所得的包含微纤化纤维素和任选的无机颗粒材料的水性悬浮液送回均化器的入口，以便多次通过均化器。当存在时，并且当无机颗粒材料是天然板状矿物质(诸如高岭土)时，均质化不仅有利于纤维素纸浆的微纤化，而且也有利于板状颗粒材料的分层。
示例性均化器是Manton Gaulin(APV)均化器。
在已经进行微纤化步骤之后，可以对包含微纤化纤维素和任选的无机颗粒材料的水性悬浮液进行筛分以除去超过某一尺寸的纤维并除去任何研磨介质。例如，可以使用具有选定标称孔径尺寸的筛对悬浮液进行筛分，以除去未能通过筛的纤维。标称孔径尺寸意指方形孔径相对两侧的标称中心间距或圆形孔径的标称直径。所述筛可以是BSS筛(根据BS1796)，其标称孔径尺寸为150μm，例如，标称孔径尺寸为125μm、或106μm、或90μm、或74μm、或63μm、或53μm、45μm、或38μm。在一个实施方案中，水性悬浮液使用具有125μm标称孔径的BSS筛进行筛分。然后可以任选地将水性悬浮液脱水。
因此，应理解，在研磨或均质化之后水性悬浮液中微纤化纤维素的量(即，重量％)可以小于在研磨或均质化的悬浮液被处理以除去超过选定尺寸的纤维的情况下纸浆中干纤维的量。因此，进料到研磨机或均化器的纸浆和任选的无机颗粒材料的相对量可以根据在除去超过选定尺寸的纤维后水性悬浮液中所需的微纤化纤维素的量来调整。
在某些实施方案中，微纤化纤维素可以通过以下方法来制备，所述方法包括通过在研磨介质(如本文所述)存在下研磨而在水性环境中将包含纤维素的纤维基材微纤化的步骤，其中研磨在不存在无机颗粒材料的情况下进行。在某些实施方案中，可以在研磨后添加无机颗粒材料以产生顶层片浆料或层片浆料。
在某些实施方案中，在研磨后移除研磨介质。
在其他实施方案中，研磨介质在研磨后被保留，并且可以用作无机颗粒材料或其至少一部分。在某些实施方案中，可以在研磨后添加额外的无机颗粒以产生顶层片浆料或层片浆料。
以下程序可以用于表征无机颗粒材料(例如，GCC或高岭土)和微纤化纤维素纸浆纤维的混合物的粒度分布。
-碳酸钙
将足以产生3g干物质的共研磨浆料样品称入烧杯中，用去离子水稀释至60g，并与5cm3的1.5w/v％活性的聚丙烯酸钠溶液混合。在搅拌下进一步添加去离子水，以达到80g的最终浆料重量。
-高岭土
将足以产生5g干物质的共研磨浆料样品称入烧杯中，用去离子水稀释至60g，并与5cm3的1.0重量％碳酸钠和0.5重量％六偏磷酸钠的溶液混合。在搅拌下进一步添加去离子水，以达到80g的最终浆料重量。
然后，将1cm3等份的浆料添加到与Insitec附接的样品制备单元中的水中，直到显示出最佳的遮蔽水平(通常为10％-15％)。然后进行光散射分析程序。选择的仪器范围为300RF：0.05-900，并且光束长度设置为2.4mm。
对于含有碳酸钙和纤维的共研磨样品，使用碳酸钙的折射率(1.596)。对于高岭土和纤维的共研磨样品，使用高岭土的RI(1.5295)。
由Mie理论计算粒度分布，并且作为基于不同体积的分布给出输出。两个不同峰的存在被解释为来自矿物质(较细的峰)和纤维(较粗的峰)。
将更精细的矿物质峰拟合到所测量的数据点，并从分布中在数学上减去以留下纤维峰，将所述纤维峰转换为累积分布。类似地，从原始分布中在数学上减去纤维峰以留下矿物质峰，也将所述矿物质峰转换为累积分布。然后可以使用这两条累积曲线来计算平均粒度(d50)和分布的陡度(d30/d70 x 100)。可以使用微分曲线来找出矿物质和纤维部分两者的模态粒度。
制造方法
被发现对于将包含微纤化纤维素或包含微纤化纤维素和一种或多种无机颗粒材料的顶层片浆料施加到造纸机湿端的成形纸幅来说重要的主要工艺条件包括涂层克重、用于所述涂层的包含微纤化纤维素或包含微纤化纤维素和一种或多种无机颗粒材料的顶层片浆料的固体含量、MFC含量(纸浆的百分比；％POP)、所使用的无机颗粒材料、涂布器狭槽厚度和射流/幅速度比。这些条件在某种程度上是相互依赖的，但可以规定在本发明方法的可接受范围内。
MFC含量(％POP)。对于白顶挂面，通常为20％ POP和15％ POP。基于顶层片的总重量计，浆料组合物的％MFC最佳地在约15重量％和约25重量％之间。基于顶层片的总重量计，浆料组合物的％MFC可以在约5重量％至约30重量％之间。
对于白顶施用，克重通常在15gsm和40gsm之间的范围内。此范围内的覆盖足以实现在典型的原纸或纸板上60-80的亮度。对于由回收纸浆等级制成的纸和纸板产品，可能需要更大的克重来产生更高的亮度。
矿物质类型。通常，所述一种或多种无机颗粒材料的粒度为25重量％和95重量％之间小于2μm当量球径(“esd”)。某些无机颗粒材料，例如偏三角面体PCC，最大化排水率。为了提高排水率，应使用具有陡峭粒度分布的矿物质，和/或硬聚集矿物质。硬聚集的方法包括煅烧(对于高岭土)和在合适的条件下沉淀碳酸钙。吸油测试对于聚集的矿物质是有用的。
固体含量。对于20％ POP的纸和纸板产品，最佳范围是约5％至12％的总固体，例如20％ POP对应于1.4-2％ MFC。
射流/幅速度比。理想地，射流/幅速度比高于约0.7。最佳范围在0.7和1.6之间，理想地在0.8和1.4之间。
狭槽厚度。狭槽宽度并不独立于前述变量。所需的典型狭槽宽度等于克重/(射流幅比率x涂层固体)。使用以上指定的范围，对于使用12％固体浆料的15gsm涂层，在1.6的射流幅比率下，最窄的狭槽为0.08mm，并且对于使用7％固体浆料的50gsm涂层，在0.7的射流幅比率下，最宽的狭槽为1.0mm。狭槽厚度的最佳工作范围为约0.1-1mm。
在本发明中优化顶层片浆料的施加的最终工艺参数是利用具有小于0.7mm的加权平均纤维长度(在仪器输出中称为Lc(w)ISO)的MFC，以避免狭槽堵塞。Valmet FS5纤维图像分析仪可以用于测量研磨前原始纤维以及研磨后MFC颗粒的几何参数。Valmet FS5纤维图像分析仪(从这里开始被称为“纤维分析仪”)是一种用于评估纤维尺寸(诸如长度和宽度分布)的机器。在这样的测试中，产生大约0.002重量％纤维固体的大约500mL悬浮液，并将其装载到机器中。所述机器混合悬浮液，并且将其泵送通过一些透明的管道并经过相机。所述相机拍摄了数千张照片，并且纤维分析仪软件使用各种算法来确定纤维尺寸以及其他几何和形态学特性。
实施例
实施例1
1.在手抄片材成形机中生产由原始未漂白软木牛皮纸浆制成的150g/m2棕色片材。基于最终手抄片材的总固体计，以600ppm Percol(RTM)292用作助留剂。
2.一旦棕色片材形成，则通过用三张吸墨纸手动按压所述片材来除去一些残留的水。在吸墨纸和片材之间没有观察到粘附。
3.然后将棕色的基底片材翻转过来，以便使其较光滑的一面在上面。
4.测量特定量的微纤化北方漂白软木牛皮纸浆(Metsa)和碳酸钙(60)，总固体含量为7.88重量％(18％微纤化纤维素)，以便获得对于白顶层所期望的克重(以20g/m2、25g/m2、30g/m2、40g/m2和50g/m2制备片材)。然后使用自来水将微纤化纤维素/碳酸钙样品稀释至300ml的最终体积。
5.将样品倒在棕色片材上，并施加真空。
聚(DADMAC)(1ml的0.2％溶液)用于帮助形成白顶层。
6.然后收集废弃的水，并将其加回到成形的片材中，施加真空1分钟。
7.将两层片片材转移到Rapid Kothen干燥器(约89℃，1巴)中15分钟。
8.将保留在残留水中的样品(参见步骤6)收集在滤纸上，并且用于计算每张单独片材的白顶层的实际克重。
9.然后，在测试之前，将每张片材在有条件的实验室中放置过夜。
结果：
在不同克重下生产的片材的形成在图1中示出。图片是在相同条件下使用常规扫描仪通过反射扫描获得的，因此它们可以直接相互比较。
所生产片材的亮度在图2中示出。亮度随着白顶挂面的g/m2的增加而增加。两层片片材的棕色面的亮度测量表明并未发生白顶层渗透穿过棕色片材。
PPS粗糙度随着白顶层的克重增加而降低(参见图3)。单独的棕色片材的粗糙度值为7.9μm。这表明随着顶层克重的增加，表面变得更光滑。
实施例2
试验1-4
使宽度为11.5英寸(29cm)且速度为60ft/min的中试规模的常规长网造纸机以60ft/min(18m/min)运行。使用“二级流浆箱”来施加涂层。这是一种定制的装置，其中配料流入一系列的“池塘”，然后越过堰流到幅上。定制的二级流浆箱不需要像GL&V Hydrasizer那样高的流速来形成帘，因此可以增加所使用的微纤化纤维素和无机颗粒材料固体，并且仍实现目标涂层重量。以更高的固体工作意味着二级流浆箱可以位于离主流浆箱更远的位置，在所述位置，片材更加紧实，并且被施加作为顶层片的微纤化纤维素和无机颗粒材料浆料仍可以在压制之前充分脱水。
当二级流浆箱在湿线后的短距离处就位时，施加1:1比率的微纤化纤维素与有机颗粒材料，以便探究所述过程的边界。很明显，1:1比率的微纤化纤维素与无机颗粒材料的浆料比1:4比率的微纤化纤维素与有机颗粒材料排水更快，即使施加到基材的微纤化纤维素的克重更高。涂层最初以15g/m2施加，然后逐渐增加至30g/m2，而没有问题。尽管在1:1比率的微纤化纤维素与有机颗粒材料下，覆盖是良好的，但填料含量不足以产生所期望的亮度。
以以下方式完成由片材重量和灰分含量计算顶层g/m2。
W＝重量，A＝灰分含量
下标t＝顶层，b＝底层，s＝两层片材。
片材的总灰分是每层的灰分含量和重量的乘积之和，除以总片材重量。
对未涂布的对照片材测量底层的灰分含量，并且顶层的灰分含量与微纤化和无机颗粒物质浆料的重量％直接相关。因为对片材和SEM截面的观察表明并未发生微纤化和无机颗粒物质的顶层片浆料复合物渗透到基底中，因此上述分析假设实现了微纤化纤维素和无机颗粒材料的100％保留率。底层的重量可以从上述方程中去掉，因为
Wb＝Ws-Wt
并且因此，可以重新排列，以便以已知量给出顶层的重量。
试验1-4
用试验1中使用的装置运行一系列附加试验。使用长网造纸机，其中在精制至约500ml CSF的100％软木未漂白牛皮纸基底的顶部上具有不同的涂层重量。顶层片由20％微纤化纤维素、80％矿物质和少量絮凝剂组成。
结果：
在表1中报告了结果。表1中使用了以下缩写。
BP：无涂层原纸
T1：大约28g/m2复合顶涂层、20％微纤化纤维素、80％ GCC。
T2：大约35g/m2复合顶涂层、20％微纤化纤维素、80％ GCC。
T3：大约42g/m2复合顶涂层、20％微纤化纤维素、80％ GCC。
T4：大约48g/m2复合顶涂层、20％微纤化纤维素、20％ GCC、60％滑石。
表1
BP T1 T2 T3 T4
涂层重量(g/m2) - 28,4 34,6 42,1 48,3
F8亮度(％) 15,2 74,3 78,4 81,2 79,4
Bendtsen孔隙率(ml/min) 1939 66 33 30 47
Bendtsen光滑度(ml/min) 1585 517 520 448 289
Scott粘合(J/m2) 199 194 183 207 215
破裂强度(KPa) 265 300 325 314 353
SCT指数CD(Nm/g) 11,4 10,5 11,0 10,4 10,8
SCT指数MD(Nm/g) 22,4 18,5 19,1 18,4 19,0
抗张指数CD(Nm/g) 26,5 22,3 19,3 17,5 19,4
抗张指数MD(Nm/g) 79,5 60,7 63,7 59,0 58,2
试验显示了在范围为28g/m2至48g/m2的各种涂层重量下的亮度、孔隙率和光滑度的结果。对Scott粘合没有影响，因为z方向强度测试中的断裂总是发生在基底片材中，即顶层片比基底更坚固。亮度相比于涂层重量绘制在图4中。
在图5中描绘了在点T2的涂布基材的扫描电子显微成像。顶层片以35g/m2施加，由施加到85g/m2基材的20％重量的微纤化纤维素和80重量％的研磨碳酸钙组成。在图5中很明显的是，顶层片形成为不同的顶层，而没有[渗透到基底基材中]。在图6中，描绘了在试验点4的SEM图像。涂层以48g/m2施加，并且顶层片包含施加到85g/m2基材的20重量％的微纤化纤维素和20重量％的研磨碳酸钙和60重量％的滑石(即，微纤化纤维素和无机颗粒材料的比率为1:4)。图6清楚地表明了，顶层片被施加以理想地作为一个层停留在基材的表面上。
对比试验：
下表2呈现了在类似造纸机上生产但使用了施加到82g/m2基底基材的常规顶层片的常规白顶挂面纸板的数据。基底由未漂白的软木牛皮纸纤维制成，并且白顶层由漂白的硬木(桦木)牛皮纸纤维制成，其中填料装载的典型范围高达20％。基底的目标是80g/m2，并且白色层的目标是60g/m2。表2显示了没有微纤化纤维素的典型结果，其中在白色层中使用了15重量％装载的偏三角面体PCC(光学HB)。该基底比上述试验1-4更坚固，但可以看出，由于顶层的添加，机械特性指数的下降也相当大。假定试验1-4顶层片层可以在比常规白顶基材更低的克重下达到目标亮度，则对于固定的总克重，微纤化纤维素和无机颗粒材料复合物的使用应允许纸板制造商在产品中使用更高比例的未漂白长纤维，从而获得更坚固、更硬挺的产品。
下表2呈现了各种常规挂面纸板等级的典型纸特性。
表2
挂面纸板等级的典型纸特性
展示本发明的白顶挂面纸板的印刷特性。图7呈现了柔性版印刷样品的截面。油墨位于顶层片的顶部，如其所应该的。
实施例3
根据实施例1和2中列出的装置和参数，研究了具有不同涂层重量的涂布基材以及基底基材的连续生产。试验5-7使用由一起精制至大约400ml CSF的70％硬木和30％软木制成的原纸(BP)，目标克重为70g/m2。试验5-7中施加到BP的涂层鉴定为：
T5，原纸BP上的大约20g/m2复合涂层(20％ MFC、80％ GCC、无添加剂)
T6，原纸BP上的大约30g/m2复合涂层(20％ MFC、80％ GCC、无添加剂)
T7，原纸BP上的大约40g/m2复合涂层(20％ MFC、80％ GCC、无添加剂)
表3呈现了试验5-7中获得的数据。
表3
从表4中呈现的数据明显看出，在运行的所有试验5-7中均实现了涂布在深色基材上的顶层片的目标亮度。
实施例4
表4呈现了涂布有顶层片的挂面纸板基材的印刷性能数据。
对比参考1和2分别包括商业涂布的喷墨纸和商业未涂布的喷墨纸。印刷样品包括：
多孔基底(70％硬木和30％软木，大约400ml CSF，70g/m2)上的30g/m2复合涂层(20％ MFC，80％ GCC)。在连续生产过程中获得的纸。根据实施例3制备印刷样品。如以50m/min施加的卷对卷(roll-to-roll)喷墨印刷。
表4呈现了对比参考样品1(专用喷墨纸，涂布和压延)和2(适于喷墨的未涂布纸)相比于本发明实施方案的印刷样品的印刷结果。
表4
实施例5
施加到回收基底的用回收纤维制成的微纤化纤维素(MFC)。
以实施例1中所述的方式，由75％回收纤维(testliner等级，从挪威的Ranheim造纸厂获得)和25％未漂白的软木牛皮纸制成原纸。基重160gsm。
如本说明书中其他地方所述，由50％未漂白的回收纤维(OCC，来源于英国的回收纤维商)和50％研磨碳酸钙(GCC)(指定的IC60填料(Imerys Minerals Limited))的共混物制备微纤化纤维素。将回收纤维和GCC在中试规模的搅拌介质粉碎机(SMD；Supermill)中研磨。研磨完成时的MFC具有146μm的Malvern d50和26的纤维陡度。通过添加GCC(IC60)填料，将MFC和GCC组合物调节至20％纸浆百分比(POP)。
片材特性在表5和图8中示出。图8还显示了根据Kubelka Munk理论计算的亮度作为涂层gsm的函数，假设涂层具有500cm2 g-1的散射系数和60cm2 g-1的吸收系数。
表5
涂层重量/gsm 亮度F8/％ PPS1000/μm
0 22.7 6.6
19 47.9 5.9
23 52.2 5.6
28 53.6 5.7
37 57.6 5.6
46 58.5 5.6
图9呈现了针对白顶层实际gsm标绘的PPS粗糙度值。
实施例6
在回收基底上由新生态纤维(virgin fibre)制备的微纤化纤维素-实验室方法。
根据实施例1的程序，由75％回收纤维(testliner等级，从挪威的Ranheim造纸厂获得)和25％未漂白的软木牛皮纸制成原纸。基重170gsm。
MFC由50％ Botnia RM90 NBSK和50％ GCC(IC60)填料的共混物制成。将MFC研磨至Malvern d50为125μm且纤维陡度为26。通过添加Omya Syncarb S240 PCC填料，将MFC和GCC组合物调节至20％纸浆百分比(POP)，以得到7.5％的最终固体含量。
片材特性在下表6中示出。
表6
实施例7
在回收基底上由新生态纤维制备的微纤化纤维素-试点制造试验。
在本实施例中，使用了带有标准长网部的试点造纸机，所述长网部带有可调节的箔排水元件，其后是一系列的七个真空箱。在“湿”线之后，立即将MFC/无机颗粒复合浆料施加到移动的幅，使用具有矩形截面的窄槽的加压喷射涂布器，所述浆料可以以受控的速度通过所述狭槽递送。喷射的速度由流速和狭槽的厚度决定。狭槽以15-25°的角度与移动的纸幅对齐，使得射流在接触所述幅之前行进大约2英寸(5cm)的短距离。在与MFC/无机颗粒复合浆料接触后，纸幅通过5个真空箱和常规伏辊，并且然后充分脱水以通过机器的压挤部而不粘附。
根据实施例6的程序，由50％北方漂白软木牛皮纸浆(NBSK)(Metsa)和50％GCC(IC60)填料的共混物制成MFC。所述MFC具有125μm的Malvern d50和26的纤维陡度。通过添加Omya Syncarb S240 PCC填料，将MFC和GCC组合物调节至20％纸浆百分比(POP)，以得到7.5％的最终固体含量。片材特性在下表7中示出。
表7
基底重量/gsm 涂层重量/gsm 亮度 PPS1000
70.8 0 23.2 6.3
71.9 27.3 76.8 5.37
70.7 26.8 76.8 5.56
69.9 31.4 79.6 5.54
以400m/min的速度操作试点造纸机。从挪威的Ranheim mill获得回收的“testliner(高耐破纸板)”产品，并再制浆以形成原纸的配料。在41°SR下测量纸浆的游离度。将配料进料到流浆箱，以便生产70gsm基重的原纸。安装狭槽涂布器，使得狭槽以与纸幅成大约15°的角度取向。含有20％MFC的涂层配制品由共研磨漂白软木牛皮纸浆和50％研磨碳酸钙矿物质(Intracarb 60，Imerys)制成，随后添加沉淀碳酸钙(Syncarb 240，Omya)以实现总固体含量为7.6％下的所期望80％/20％矿物质/MFC比率。将配制品以足够的速率进料到涂布器，以形成大约30gsm的涂层。使用大约0.5mm的狭槽厚度，从而导致大约330m/min的喷射速度(射流/幅比率为0.82，速度差为70m/min)。如图12所示，在这些条件下，在图20A中实现了优异的成形，其中涂层很少渗透到原纸中。
图10显示了实施例6的实验室片材和来自实施例7的高速试点试验的片材两者的亮度相比于涂层gsm。图10还显示了根据Kubelka Munk理论计算的亮度作为涂层gsm的函数，假设涂层具有1170cm2 g-1的散射系数和0cm2 g-1的吸收系数。
图11显示了实施例6的实验室片材和来自实施例7的高速试点试验的片材两者的PPS粗糙度相比于涂层gsm。
图12显示了试点试验纸(涂层重量27.3gsm)的截面的SEM图像。
实施例8：在300m/min机器速度下MFC/无机颗粒浆料固体含量和喷射速度的影响
此实施例根据实施例7进行。以300m/min的速度操作试点造纸机。将未漂白的软木牛皮纸浆精制至27°SR，并进料到流浆箱，以便生产75gsm基重的原纸。将通过共研磨20％漂白软木牛皮纸浆和80％研磨碳酸钙矿物质(Intracarb 60，Imerys)以10％总固体含量制成的含有20％ MFC的涂层配制品以足够的速率进料到涂布器，以形成30gsm的涂层。Malvernd50为105μm且纤维陡度为27。将涂布器安装成狭槽与纸幅成25°的角度，并且使用大约0.7mm的狭槽厚度，从而导致大约130m/min的喷射速度(射流/幅比率为0.43，速度差为170m/min)。以这种方式生产的纸的截面的扫描电子显微镜图像在图14A中示出，并且表面的光学图像在图14B中示出。虽然涂层在纸的表面上保持良好，没有明显的渗透，但涂层的形成很差，具有许多明显可见的裸片。
实施例9：重复实施例8，改变工艺条件如下。通过添加水将配制品的固体含量降低至5％，并重复涂布过程。增加流速以保持30gsm的涂层重量，因此喷射速度增加至大约260m/min(射流/幅比率为0.87，速度差为40m/min)。以这种方式生产的纸的截面的扫描电子显微镜图像在图15A中示出，并且表面的光学图像在图15B中示出。在这种施加固体水平下，涂层已经部分渗透到原纸中，但涂层的形成大大改善。
实施例10：在500m/min机器速度下MFC/无机颗粒浆料固体含量和喷射速度的影响
在此实施例中，以500m/min的速度操作试点造纸机。将未漂白的软木牛皮纸浆精制至26°SR，并进料到流浆箱，以便生产75gsm基重的原纸。将通过共研磨漂白软木牛皮纸浆和80％研磨碳酸钙矿物质(Intracarb 60，Imerys)以10％总固体含量制成的含有20％ MFC的涂层配制品以足够的速率进料到涂布器，以形成30gsm的涂层。Malvern d50为115μm且纤维陡度为26。将涂布器安装成狭槽与纸幅成20°的角度，并且使用大约0.7mm的狭槽厚度，从而导致大约220m/min的喷射速度(射流/幅比率为0.44，速度差为280m/min)。以这种方式生产的纸的截面的扫描电子显微镜图像在图16A中示出，并且表面的光学图像在图16B中示出。同样，涂层在纸的表面上保持良好，没有明显的渗透，但同样涂层的形成很差，在截面和光学图像两者中均具有许多明显可见的裸片。
实施例11：重复实施例10，但工艺条件以下列方式改变。
将配制品的固体含量保持在10％，并且将狭槽厚度减小至0.4mm，以便将喷射速度增加至大约390m/min(射流/幅比率为0.78，速度差为110m/min)。可以在图17A中看到少量涂层渗透到原纸中，这可能是由于射流的垂直速度分量增加(130m/min)，并且在图17B中，成形得到改善，但仍然很差。
实施例12：然后重复实施例10，但工艺条件以下列方式改变。然后通过添加水将配制品固体含量降低至7.5％，并将狭槽厚度重置为0.7mm。重新调节流速以保持涂层重量为30gsm，从而导致大约290m/min的喷射速度(射流/幅比率为0.58，速度差为210m/min)。与图17A中相同狭槽厚度的等效涂层相比，图18A中所示的成形得到改善，并且仅极少量地渗透到原纸中，如图18B所示。
实施例13：重复实施例10，但工艺条件以下列方式改变。
将配制品的固体含量保持在7.5％，并且将狭槽厚度减小至0.4mm，以便将喷射速度增加至大约510m/min(射流/幅比率为1.02，速度差为-10m/min)，同时保持相同的流速，以便实现相同的涂层克重。在图19A中，成形得到显著改善，并且保持性是可接受的，尽管同样的是喷射速度的垂直分量增加(175m/min)似乎已经导致稍微更多地渗透到原纸中，如图19B所示。
实施例14：涂布器运行性能
通过共研磨50％纸浆纤维和50％碳酸钙(Intracarb 60，Imerys)制成的一系列MFC产品在不同条件下制成。使用Malvern Insitec激光衍射仪和Valmet纤维分析仪两者对每个样品进行分析。产品特征在表中示出。具有所指示的MFC固体含量的产品通过加压狭槽涂布器递送，其中狭槽宽度为50cm且厚度为0.5mm，流速范围为50至150l/min。对于每种产品，评估纤维聚集体堵塞狭槽的趋势，其中差的性能指示每2-3分钟形成堵塞，而好的性能指示在超过1小时的运行中没有堵塞。所述表显示了如通过纤维分析仪所测量的纤维长度Lc(w)ISO之间的明确相关性，其中所有产品均显示此参数小于0.7mm，运行无堵塞。相比之下，在固体含量或中值纤维尺寸或如通过激光衍射所测量的％>300μm之间没有观察到相关性。图13是产品的Lc(w)ISO相对于通过激光衍射测量的％>300μm的图，说明了堵塞倾向和Lc(w)ISO之间的强相关性，以及与％>300μm缺乏相关性。
表8
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Claims (51)

1.一种制备纸或纸板产品的方法，所述方法包括：
(a)提供包含湿纸浆幅的基材，其中所述湿纸浆幅包含回收的含纤维素材料，所述含纤维素材料包括回收纸浆或造纸厂损纸和/或来自造纸厂的富含矿物质填料和纤维素材料的纸流和/或化学纸浆、或化学-热机械纸浆、或机械纸浆、或其组合；
(b)提供与涂布器流体连通的顶层片浆料，所述涂布器具有位于所述基材上方的狭槽，以在造纸机湿端的网上的所述基材的顶部上形成膜；
其中所述顶层片浆料以范围为15g/m2至50g/m2的量提供；
其中所述顶层片浆料包含足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约5重量％至约30重量％微纤化纤维素的所述顶层片的产品；
其中所述顶层片浆料包含足够量的无机颗粒材料，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少67重量％无机颗粒材料的所述顶层片的产品；
其中所述顶层片浆料的总固体含量为约5重量％至约12重量％；
其中由纤维图像分析仪测量的微纤化纤维素的加权平均纤维长度(Lc(w)ISO)小于0.7mm；
(c)在所述造纸机上对所述纸或纸板产品进行脱水和压制；以及
(d)回收包含所述顶层片的所述纸或纸板产品，所述顶层片包含微纤化纤维素和一种或多种无机颗粒材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述回收的含纤维素材料包括回收纸浆。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述回收纸浆包括旧瓦楞纸箱。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述湿纸浆幅包含基于所述湿纸浆幅的总重量计为大于约50重量％的水。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述湿纸浆幅包含基于所述湿纸浆幅的总重量计为最多约1重量％的助留剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约5重量％微纤化纤维素的所述顶层片的纸产品。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约10重量％微纤化纤维素的所述顶层片的纸产品。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于顶层片的总重量计为至少约15重量％微纤化纤维素的所述顶层片的纸产品。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于所述顶层片的总重量计为至少约20重量％微纤化纤维素的所述顶层片的纸产品。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于所述顶层片的总重量计为至少约25重量％微纤化纤维素的所述顶层片的纸产品。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片浆料包含无机颗粒材料和足够量的微纤化纤维素，以获得具有包含基于所述顶层片的总重量计为至少约30重量％微纤化纤维素的所述顶层片的纸产品。
12.根据权利要求1所述的方法，其中使用在造纸机湿端的网上的湿纸浆幅的顶部上的加压狭槽开口来施加所述顶层片浆料。
13.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(ii)中提供的所述顶层片浆料的速度与所述造纸机湿端的所述湿纸幅的速度之比为约0.7至1.8。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述狭槽具有约0.1mm至1mm的厚度。
15.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(ii)中提供的所述顶层片浆料与在步骤(1)中提供的所述湿纸浆幅的速度之间的绝对速度差为-150至+300m/min。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述纸板产品是白顶挂面纸板产品。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材具有适用于硬纸板产品的克重，包括在约50g/m2至约500g/m2范围的克重。
18.根据权利要求11所述的方法，其中基于所述顶层片的总重量计，所述无机颗粒材料和所述微纤化纤维素构成大于95重量％所述顶层片。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片包含基于所述顶层片的总重量计为至少70重量％的无机颗粒材料。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片包含基于所述顶层片的总重量计为至少约80重量％的无机颗粒材料。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片包含基于所述顶层片的总重量计为至少约10重量％至约20重量％的微纤化纤维素。
22.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片包含选自由以下组成的组的一种或多种无机颗粒材料：碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏、无水高岭石族粘土、高岭土、珍珠岩、硅藻土、硅灰石、滑石、氢氧化镁、二氧化钛、或三水合铝、或其组合。
23.根据权利要求1所述的方法，其中所述无机颗粒材料包含或者是碳酸钙。
24.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片总计包含最多约2重量％的添加剂，所述添加剂选自由以下组成的组：絮凝剂、成形/助滤剂、水溶性增稠剂、淀粉、助留剂及其组合。
25.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片不含额外的有机化合物。
26.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片不含阳离子聚合物、阴离子聚合物、或多糖水胶体。
27.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片是外层片。
28.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片不含蜡、聚烯烃和硅酮。
29.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶层片基本上由无机颗粒和微纤化纤维素组成。
30.根据权利要求1所述的方法，其中在所述顶层片上测得的亮度(根据ISO标准11475(F8；D65-400nm))为至少约60％。
31.一种纸或纸板产品，其包含：
(i)回收的含纤维素材料，其中所述回收的含纤维素材料包含回收纸浆或造纸厂损纸和/或来自造纸厂的富含矿物质填料和纤维素材料的纸流和/或化学纸浆、或化学-热机械纸浆、或机械纸浆、或其组合；以及
(ii)顶层片，其包含一种或多种无机颗粒材料和基于所述顶层片的总重量计为至少5重量％至30重量％的微纤化纤维素，其中所述无机颗粒材料的含量为基于所述顶层片的总重量计为67重量％至92重量％，
其中由纤维图像分析仪测量的微纤化纤维素的加权平均纤维长度(Lc(w)ISO)为小于0.7mm；并且其中在所述顶层片上测得的亮度(根据ISO标准11475(F8；D65-400nm))为至少约60％；并且其中所述顶层片具有约15g/m2至约40g/m2的克重。
32.根据权利要求31所述的纸或纸板产品，其中所述微纤化纤维素来源于从回收纸浆、造纸厂损纸、造纸厂废物流或来自造纸厂的废物获得的回收的含纤维素材料。
33.根据权利要求31或权利要求32所述的纸或纸板产品，其中所述回收的含纤维素材料包括回收的纸板。
34.根据权利要求33所述的纸或纸板产品，其中所述回收的纸板是旧瓦楞纸箱。
35.根据权利要求31或32中任一项所述的产品，其中所述产品包括或者是白顶硬纸板产品。
36.根据权利要求31或32所述的产品，其中所述基材具有适用于挂面纸板产品的克重，包括在50g/m2至500g/m2范围的克重。
37.根据权利要求31或32所述的产品，其中基于所述顶层片的总重量计，所述无机颗粒材料和所述微纤化纤维素构成大于95重量％的所述顶层片。
38.根据权利要求31或32所述的产品，其中基于所述顶层片的总重量计，所述顶层片包含至少70重量％的无机颗粒材料。
39.根据权利要求31或32所述的产品，其中基于所述顶层片的总重量计，所述顶层片包含至少80重量％的无机颗粒材料。
40.根据权利要求31或32所述的产品，其中基于所述顶层片的总重量计，所述顶层片包含至少10重量％至20重量％的微纤化纤维素。
41.根据权利要求31或32所述的产品，其中所述顶层片包含选自由以下组成的组的一种或多种无机颗粒材料：碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏、无水高岭石族粘土、高岭土、珍珠岩、硅藻土、硅灰石、滑石、氢氧化镁、二氧化钛、或三水合铝、或其组合。
42.根据权利要求41所述的产品，其中所述无机颗粒材料包括或者是碳酸钙。
43.根据权利要求31或32所述的产品，其中所述产品具有
在所述顶层片上测得的不超过约6.0μm的1000kPa下的PPS粗糙度，和/或
在所述顶层片上测得的比没有所述顶层片的基材的PPS粗糙度小至少2.0μm的1000kPa下的PPS粗糙度。
44.根据权利要求31或32所述的产品，其中所述顶层片总计包含最多2重量％的添加剂，所述添加剂选自由以下组成的组：絮凝剂、成形/助滤剂、水溶性增稠剂、淀粉、助留剂、施胶剂、及其组合。
45.根据权利要求31或32所述的产品，其中所述顶层片不含额外的有机化合物。
46.根据权利要求45所述的产品，其中所述顶层片不含阳离子聚合物、阴离子聚合物、或多糖水胶体。
47.根据权利要求31或32所述的产品，其中所述顶层片不含蜡、聚烯烃和硅酮。
48.根据权利要求31或32所述的产品，其中基于所述基材的总重量计，所述基材包含最多1重量％的助留剂。
49.根据权利要求31或32所述的产品，其中所述顶层片基本上由无机颗粒和微纤化纤维素组成。
50.根据权利要求31或32所述的产品，其进一步包括所述层片上的包含基于所述顶层片的总重量计为至少约5重量％至约30重量％的微纤化纤维素的另外的一个层或层片或者另外的多个层或层片。
51.根据权利要求50所述的产品，其中所述另外的多个层或层片中的至少一个是阻挡层或层片、或者蜡层或层片、或者硅层或层片。
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