CN117480299A - 用于瓦楞纸板的多片层盒纸板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于瓦楞纸板的多片层盒纸板,所述多片层盒纸板包括:第一外片层,第二外片层,和夹在第一和第二外片层之间的至少一个中间片层,其中所述第一和第二外片层包含基于干重至少70重量%的中性亚硫酸盐半化学(NSSC)浆,并且其中所述中间片层包含基于干重至少30重量%的未漂白牛皮纸浆和至少一种纤维素基强度增强剂,并且其中所述中间片层包含基于干重小于30重量%的NSSC浆。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于瓦楞纸板的多片层盒纸板(containerboard)。
背景技术
瓦楞纸板(有时也称为瓦楞硬纸板或瓦楞纤维板)是一种可以转化为不同类型的包装方案的包装材料。瓦楞纸板是一种由纤维素纤维制成的基于纤维的材料。纤维可以是原生纤维或再循环纤维,诸如来自用过的瓦楞硬纸板或其他材料的纤维。
瓦楞纸板包括至少一张瓦楞原纸(corrugated medium)(瓦楞芯纸(fluting))和至少一张胶合到瓦楞原纸的表面上的非瓦楞原纸(挂面纸或挂面纸板)。例如,瓦楞纸板可以由胶合在两层挂面纸之间以形成夹层结构的一层瓦楞芯纸组成。夹层结构可以以不同方式形成,诸如以单壁、双壁和三壁形成,如Kirwan M.,J.,Paper andPaperboard.Packaging Technology,Blackwell Publishing 2005中所述的。
生产瓦楞纸板时的一个困难是挂面纸与瓦楞芯纸的粘着。过低的粘着力会导致分层,并且添加过多粘合剂以确保粘着力充足可导致瓦楞纸板的皱缩(washboarding,洗衣板化)和卷曲。重要的是,将添加的胶吸附到挂面纸和/或瓦楞原纸中是最佳的。如果粘合剂没有被瓦楞芯纸/挂面纸吸附,则会发生分层,并且如果它被过多地吸附到瓦楞芯纸/挂面纸中,也会发生同样的情况。
存在不同种类的瓦楞纸板品质,并且这些可包括不同类型的挂面纸和瓦楞原纸。盒纸板(也称为CCM或瓦楞纸箱材料)是一种专门为生产瓦楞纸板而制造的纸板。它包括挂面纸板和瓦楞原纸(或瓦楞芯纸)二者——两种类型的构成瓦楞纸板的纸。由于盒纸板主要由未漂白的天然木纤维制成,因此通常为棕色,尽管其色度可依据木材的类型、制浆工艺、再循环率和杂质含量而变化。
不同类型的挂面纸的实例是牛皮挂面纸(kraftliner)和再生挂面纸(testliner)。牛皮挂面纸通常由可以被漂白或未被漂白的牛皮纸浆生产,并且可包括一个或多个层/片层(ply),其中通常对顶部层/片层进行优化以提供良好的印刷表面和良好的防潮性。再生挂面纸主要由再循环的瓦楞纸板生产,并且通常以两个层/片层制造。由于再循环纤维的存在,再生挂面纸通常可具有比牛皮挂面纸更低的机械强度,特别是更低的破裂强度。牛皮挂面纸经常用于对强度性质有更高要求的包装盒。
瓦楞芯纸是由纸或纸板形成的,所述纸或纸板使用瓦楞形成机,通过加热、加湿和加压而成瓦楞形。
瓦楞芯纸常常由中性亚硫酸盐半化学(NSSC)浆制备。NSSC浆(其通常由阔叶木物种制成)以其特殊的挺度和高硬度而闻名,使其适合用于瓦楞芯纸。中性亚硫酸盐半化学法(NSSC)制浆是纸制浆领域中众所周知的一种旧工艺。使用NSSC制浆的原因之一是通常在60%以上的高产率。在NSSC制浆中,蒸煮液包含亚硫酸盐诸如Na2SO3或(NH4)2SO3,和碱诸如NaOH或Na2CO3。“中性”是指NSSC蒸煮液的pH值通常在6和10之间。浆可以在分批或连续蒸煮器中蒸煮。通常,蒸煮时间在5分钟和3小时之间,并且蒸煮温度为160-200℃。NSSC浆包含相对高量的残余木质素,诸如15-20%,这使得NSSC浆变硬。NSSC浆的卡伯(Kappa)值通常在70以上。NSSC制浆是“半化学”的,因为它还包括浆的机械精磨。精磨可以例如在煮解器压力下或在大气压下使用盘式精磨机进行。
目前,通过向机械浆中添加少量化学浆来提高瓦楞芯纸和瓦楞原纸的强度和机械性质。通常,添加5-15%的化学浆。这当然不仅增加了成本,而且导致脱水速度降低。一种潜在的途径是将半化学浆诸如NSSC与未漂白牛皮纸浆混合,尽管这可能导致不希望的光学斑点和阴影变化,以及感官特性的变化。
通过在瓦楞原纸和挂面纸之间设置粘合剂来将瓦楞芯纸和挂面纸相互附接。挂面纸通过粘合剂附接到瓦楞原纸的至少一个表面。粘合剂优选施加在有凹槽的瓦楞原纸的至少一个表面上,并且然后挂面纸附接到所述表面。可以使用该领域中的任何常规粘合剂。粘合剂可以是例如基于可从多种植物提取的淀粉的胶。一些最常见的植物是玉米、小麦、大麦、水稻、马铃薯、木薯和豌豆。淀粉优选是天然的,即没有进行淀粉的改性。粘合剂还可包含水、氢氧化钠和硼酸。还可加入其他添加剂,诸如改善湿强度或粘合剂粘合强度的添加剂。还有,可加入为了改善例如防潮性或凝胶行为的其他功能性化学品,例如硼砂、乙二醛或其混合物。
在制作瓦楞原纸和瓦楞纸板时一个重要挑战是防潮性。当瓦楞纸板暴露于湿气时,水和水蒸气可扩散通过挂面纸并软化瓦楞原纸。该问题的常见解决方案是增加瓦楞芯纸和/或挂面纸的克重,但这与需要消耗较少原材料的较低克重材料的环境需求相冲突。
另一种解决方案是在挂面纸上提供阻隔层以减少水和水蒸气的渗透。然而,这只是部分解决方案,因为水分扩散仍可发生在相对侧上或经由边缘发生,并且因此影响瓦楞纸板的机械稳定性。阻隔层还增加了成本并且通常降低了材料的再循环能力。
瓦楞芯纸或瓦楞原纸也可以用疏水化学物质处理或涂覆,但这通常会增加成本,并且还可对瓦楞芯纸的机械性质产生负面影响。高水平的疏水化学物质也可损害瓦楞芯纸和挂面纸之间的粘着。特别地,NSSC浆需要高水平的疏水化学物质,以在成品瓦楞芯纸中获得所需的防水性水平。
新的机器概念和提高的机器速度,再加上对源头削减的增加需求,进一步增加了对具有改善性质的浆(pulps,纸浆)的需求。
仍然需要结合了强度、低克重、防水性/防潮性、低化学品消耗、低成本和/或高再循环能力的新的和改进的瓦楞芯纸和挂面纸材料。
具体实施方式
本公开内容的一个目的是提供一种改进的基于NSSC浆的盒纸板,优选用于瓦楞纸板的瓦楞芯纸,其解决或改善了至少一些上述问题。
本公开内容的另一个目的是提供一种具有改善的强度性质,特别是破裂强度的基于NSSC浆的盒纸板,其可以以高脱水速度制造。
本公开内容的另一个目的是提供一种具有改善的化学保留性的基于NSSC浆的盒纸板,其可以以高脱水速度制造。
本公开内容的又一个目的是提供一种制造优选用于瓦楞纸板的瓦楞芯纸的基于NSSC浆的盒纸板的改进方法,其解决或改善了至少一些上述问题。
上述目的以及本领域技术人员根据本公开内容将意识到的其他目的通过本公开内容的各个方面而实现。
本发明是基于以下创造性认识:可以在不降低脱水速度的情况下,通过形成多片层盒纸板来提高基于NSSC浆的盒纸板的强度和机械性质,所述多片层盒纸板具有主要包含中性亚硫酸盐半化学(NSSC)浆的外片层和包含至少30重量%未漂白牛皮纸浆(UBKP)和至少一种纤维素基强度增强剂的中间片层。在不受任何特定科学理论约束的情况下,设想,将UBKP和纤维素基强度增强剂放置在中间片层中不会阻碍脱水,达到与将UBKP和纤维素基强度增强剂与NSSC浆混合时相同的程度。纤维素基强度增强剂在中间片层中的保留也通过未漂白牛皮纸浆的存在而增强。此外,在中间片层中使用未漂白牛皮纸浆也有助于减少瓦楞芯纸中的开裂倾向。
根据本文所示的第一方面,提供了一种用于瓦楞纸板的多片层盒纸板,所述多片层盒纸板包括:
第一外片层,
第二外片层,和
夹在第一和第二外片层之间的至少一个中间片层,
其中所述第一和第二外片层包含基于干重至少70重量%的中性亚硫酸盐半化学(NSSC)浆,并且
其中所述中间片层包含基于干重至少30重量%的未漂白牛皮纸浆和至少一种纤维素基强度增强剂,并且
其中所述中间片层包含基于干重小于30重量%的NSSC浆。
由于NSSC浆的高含量,本公开内容的盒纸板特别地可用作瓦楞纸板中使用的瓦楞芯纸的瓦楞原纸。因此,在优选实施方案中,盒纸板是瓦楞芯纸。也就是说,对于其中NSSC浆的高含量是可接受的应用,本公开内容的盒纸板也可以用作瓦楞纸板中的挂面纸。
本公开内容的盒纸板是一种多片层盒纸板,其包括至少3个片层,第一外片层(也称为顶片层)、中间片层(也称为中间片层)和第二外片层(也称为背片层)。多片层盒纸板的外表面,即背离中间片层的顶片层和背片层的表面,分别称为顶侧和背侧。
本公开内容的盒纸板是包括至少3个片层的多片层盒纸板。该盒纸板可以在适于制造多片层盒纸板的造纸机或纸板机中制造。用于制造盒纸板的造纸机或纸板机在本领域中是众所周知的。通常,机械配置(layout)包括储备料处理部、湿端部、压榨部和干燥部以及任选的压延部和/或涂布部。在湿端部,多个片层可以使用不同的流浆箱单独形成并在湿状态下层叠,或者在多片层流浆箱中一起形成。如果单独形成,则多个片层通常在造纸机的压榨部和干燥部之前被层叠。
在一些实施方案中,第一外片层、第二外片层和中间片层中的每一个的克重在20-100g/m2的范围内、优选在30-80g/m2的范围内。多片层盒纸板的总克重优选在60-300g/m2的范围内。
本公开内容的多片层盒纸板还可以包括在所述第二片层和第三片层之间布置为中间片层的其他片层,诸如第二中间片层。这种其他片层可以包含任何种类的纤维或浆组合。
在一些实施方案中,多片层盒纸板还包括在中间片层和一个或两个外片层之间的界面处施用的增强剂或粘合剂。优选地,该增强剂或粘合剂包含蒸煮的或明胶化的(gelatinzed)或未蒸煮的淀粉,或蒸煮的或明胶化的或未蒸煮的淀粉与微原纤化纤维素(MFC)的混合物。优选的增强剂或粘合剂是蒸煮的天然淀粉、或与微原纤化纤维素混合的煮熟的天然淀粉。在一些实施方案中,增强剂或粘合剂进一步包含交联剂。交联剂可以是例如柠檬酸。在一些实施方案中,增强剂或粘合剂进一步包含不溶粘料(insolubilizer)。不溶粘料可以是例如氨基树脂、乙二醛或锆盐不溶粘料。基于干重,在中间片层和一个或两个外片层之间的界面处施用的增强剂或粘合剂的量优选在0.1-5g/m2的范围内、更优选在0.5-3g/m2的范围内。
多片层盒纸板优选是基于NSSC的。这意味着该盒纸板总体上优选包含基于干重至少50重量%的NSSC浆。外片层包含比中间片层更高含量的NSSC浆。
“NSSC浆”是从“NSSC制浆”获得的,该NSSC制浆进而在背景部分中进行了定义。NSSC浆可以是阔叶木浆或针叶木浆,或其混合物。NSSC浆优选为阔叶木浆或具有小于15重量%针叶木、优选小于10重量%针叶木、并且更优选小于5重量%针叶木的阔叶木/针叶木浆混合物。阔叶木可以是例如山杨、赤杨、白杨、桉树、桦树、金合欢(acacia)或山毛榉。NSSC浆优选使用包含亚硫酸盐(优选Na2SO3或(NH4)2SO3)和碱(优选NaOH或Na2CO3)的蒸煮液进行蒸煮制备。在一些实施方案中,NSSC制浆的产率在60%以上、优选在65%以上、优选在70%以上、并且更优选在75%以上。术语“中性”是指NSSC蒸煮液的pH在6-10的范围内。蒸煮时间优选在5分钟至3小时的范围内。蒸煮温度优选在160-200℃的范围内。NSSC浆可以包含相对高量的残余木质素,诸如15-20%。根据ISO 3260,NSSC浆的卡伯值通常在70以上、优选在80以上、优选在95以上、并且更优选在100以上。NSSC制浆是“半化学”的,因为它还包括浆的机械精磨。精磨可以例如在煮解器压力下或在大气压下使用盘式精磨机进行。精磨可以在一个或多个步骤中在相同或不同的浆稠度下进行。第一精磨步骤可以优选在较高的稠度诸如5-35%下进行,并且第二精磨步骤可以优选在<5%的较低稠度下进行。
在一些实施方案中,NSSC浆具有在120-300%范围内、优选在120-270%范围内的保水值(WRV)。WRV值可以通过标准ISO 23714使用100目丝网来测定。
第一和第二外片层包含基于干重至少70重量%的NSSC浆。在一些实施方案中,所述第一和第二外片层包含基于干重至少80重量%、优选至少90重量%的NSSC浆。第一和第二外片层可以包含100重量%的NSSC浆,但更常见的是,所述片层还可以包含其他组分,使得第一和第二外片层包含基于干重95重量%或更低、90重量%或更低、85重量%或更低、或80重量%或更低、或75重量%或更低的NSSC浆。
第一和第二外片层的不是NSSC浆的部分可以包含任何种类的纤维,诸如阔叶木和/或针叶木纤维,并且可以包含例如化学浆、机械浆、热机械浆或化学-热机械浆(CTMP)。第一和第二外片层的不是NSSC浆的部分也可以例如包含再循环纤维。例如,本公开内容的第一和第二外片层可以基本上由NSSC浆或NSSC浆和再循环纤维的混合物组成。“再循环纤维”是指以前已被掺入某些纸或纸板产品中的纤维材料。可替代地,或者作为补充,浆的不是NSSC浆的部分可以例如包含渣浆(reject pulp)。例如,本公开内容的浆可以基本上由NSSC浆和渣浆组成。“渣浆”是指通过对来自制浆过程中的筛渣进行精磨而制备的浆。
在一些实施方案中,第一和第二外片层由相同的浆悬浮液形成,或由具有相同组成的浆悬浮液形成。在一些实施方案中,第一和第二外片层的组成是相同的,或几乎相同。在一些实施方案中,第一和第二外片层的组成和克重是相同的,或几乎相同。具有相同或几乎相同的第一和第二外片层减少了当暴露于湿度和温度变化时多片层盒纸板的变形问题。
中间片层包含基于干重至少30重量%的未漂白牛皮纸浆。在一些实施方案中,所述中间片层包含基于干重至少40重量%、优选至少50重量%、更优选至少60重量%的未漂白牛皮纸浆。中间片层可以完全由未漂白牛皮纸浆和纤维素基强度增强剂组成,但更常见的是,中间片层还可以包含其他组分,使得中间片层包含基于干重95重量%或更低、90重量%或更低、85重量%或更低、或80重量%或更低、或75重量%或更低的未漂白牛皮纸浆。
未漂白牛皮纸浆,或UBKP,通常是指基于松树和/或云杉的未漂白硫酸盐浆。UBKP的主要原材料优选是松树,但它也可以含有至多45重量%的云杉。在一些实施方案中,UBKP具有如根据SCAN ISOC-1测定的在55以上、优选在60以上、并且更优选在70以上的卡伯值。
在一些实施方案中,所述未漂白牛皮纸浆被精磨至如根据ISO 5267-1测定的在25-55范围内、优选在28-38范围内的Schopper Riegler值。
中间片层的不是未漂白牛皮纸浆的部分可以包含任何种类的纤维,诸如阔叶木和/或针叶木纤维,并且可以包含例如化学浆、机械浆、热机械浆或化学-热机械浆(CTMP)。中间片层的不是未漂白牛皮纸浆的部分也可以例如包含再循环纤维。例如,本公开内容的中间片层可以基本上由未漂白牛皮纸浆、或未漂白牛皮纸浆和再循环纤维以及至少一种纤维素基强度增强剂的混合物组成。“再循环纤维”是指以前已被掺入某些纸或纸板产品中的纤维材料。可替代地,或者作为补充,浆的不是未漂白牛皮纸浆的部分可以例如包含渣浆。例如,本公开内容的中间片层可以基本上由未漂白牛皮纸浆和渣浆以及至少一种纤维素基强度增强剂组成。“渣浆”是指通过对来自制浆过程中的筛渣进行精磨而制备的浆。
中间片层可以进一步包含NSSC浆,但含量低于第一和第二外片层。中间片层包含基于干重小于30重量%的NSSC浆。优选地,中间片层包含基于干重小于20重量%或小于10重量%的NSSC浆。可以优选的是,中间片层包含基于干重5-30重量%的NSSC浆、优选10-30重量%的NSSS浆,甚至更优选10-20重量%的NSSC浆。在一些实施方案中,中间片层不含NSSC浆。
由于外片层中的高含量NSSC浆,多片层盒纸板总体上仍具有高含量的NSSC浆。在一些实施方案中,所述多片层盒纸板包含基于干重至少50重量%、优选至少60重量%的NSSC浆。在一些实施方案中,多片层盒纸板包含基于干重50-95重量%、优选至少60-95重量%的NSSC浆。
在一些实施方案中,在多片层盒纸板中使用的NSSC浆是分级的NSSC浆。分级的NSSC浆通过将NSSC浆起始材料分级为细纤维部分和粗纤维部分而获得。与起始材料相比,细纤维部分具有更高量的更短和更薄的纤维。换言之,细纤维部分的NSSC浆的平均粒度低于粗纤维部分的NSSC浆的平均粒度。细纤维部分可以例如通过在压力筛中分离NSSC浆起始材料以获得具有更短和更薄纤维的部分来获得。
通过NSSC浆的尺寸分级而获得的细纤维部分尤其有利于在多片层盒纸板的外片层中使用,因为与NSSC浆中的未分级或粗纤维部分相比,它对挂面纸的光学性能具有较小的影响。粗纤维部分可以有利地用于中间片层中,在那里它不影响挂面纸的光学性能。在优选的实施方案中,用于第一和第二外片层的NSSC浆是分级的NSSC的细纤维部分。在优选的实施方案中,用于中间片层的NSSC浆是分级的NSSC浆的粗部分。在一些实施方案中,在第一和第二外片层中使用的NSSC浆的平均粒度低于在中间片层中使用的NSSC浆的平均粒度。
中间片层进一步包含至少一种纤维素基强度增强剂。纤维素基强度增强剂优选包含细纤维素材料诸如高度精磨的纤维素,或由其组成。纤维素浆的精磨或打浆是指纤维素纤维的机械处理和改性以为它们提供所需性质。纤维和纸板产品的强度可以通过增强纤维与纤维的接触来提高,诸如通过表面原纤化。增加较粗纤维混合物的强度的一种可能性是添加细纤维素材料诸如纤维素细料(例如在幅材形成期间从白水获得的)、高度精磨的纤维素或微原纤化纤维素(MFC)作为强度增强剂。
在一些实施方案中,纤维素基强度增强剂具有≥250%、更优选≥300%的保水(WRV)值。此外,WRV值优选≤500%、更优选≤450%或≤400%或≤350%。在一些实施方案中,纤维素基强度增强剂具有250-400%、或250-380%、或250-350%、或300-350%的WRV值。WRV值可以通过标准ISO 23714使用200目丝网来测定。
在一些实施方案中,纤维素基强度增强剂具有如通过标准ISO 5267-1测定的在70以上并且优选在70-98范围内的Schoper-Riegler(SR)值。
在一些实施方案中,纤维素基强度增强剂选自纤维素细料、具有在70-90范围内的Schopper Riegler值的高度精磨纤维素、微原纤化纤维素(MFC)及其混合物。
至少一种纤维素基强度增强剂优选在中间片层中与UBKP混合。当强度增强剂与UBKP混合时,中间片层中的纤维素基强度增强剂的保留得到改善。纤维素基强度增强剂和UBKP可以在形成中间片层之前在浆悬浮液中混合。可替代地,可以通过向包含UBKP的湿幅材中添加纤维素基强度增强剂而将纤维素基强度增强剂和UBKP在丝网上混合。
如本文中使用的术语纤维素细料通常是指尺寸明显小于纤维素纤维的纤维素颗粒。在一些实施方案中,如本文所用的术语细料是指细纤维素颗粒,其能够通过常规实验室分级装置(SCAN-CM 66:05)的200目筛网(等效孔直径76μm)。存在主要两种类型的纤维细料,即初级细料和次级细料。初级细料在制浆和漂白期间产生,其中它们通过化学和机械处理从细胞壁基质中去除。由于它们的起源(即复合胞间层、射线细胞、薄壁组织细胞),初级细料表现出仅具有少量纤维状材料的薄片状结构。相比之下,在浆的精磨期间会产生次级细料。
如本文中使用的术语“高度精磨纤维素浆”是指这样的纤维素浆,其已经经受相当多的精磨,但没有达到所有纤维素浆将通过常规实验室分级装置(SCAN-CM 66:05)的200目筛网(等效孔直径76μm)的程度。如本文中使用的术语高度精磨纤维素浆是指具有如通过标准ISO 5267-1测定的在70以上、并且优选在70-90范围内的Schoper-Riegler(SR)值的纤维素浆。
在该专利申请的上下文中,微原纤化纤维素(MFC)意指宽度或直径为20nm至1000nm的纤维素颗粒、纤维或原纤维。
存在制备MFC的各种方法,诸如单或多遍精磨、预水解接着是原纤维的精磨或高剪切崩解或释放。为了使MFC制造既节能又可持续,通常需要一个或若干个预处理步骤。因此,当生产MFC时使用的浆的纤维素纤维可以是天然的或经酶促或化学预处理的,例如以减少半纤维素或木质素的量。纤维素纤维可以在原纤化之前化学改性,其中纤维素分子含有不同于(或多于)原始纤维素中发现的官能团。此类基团尤其包括羧甲基(CM)、醛和/或羧基(通过N-氧基介导的氧化例如“TEMPO”获得的纤维素)或季铵(阳离子纤维素)。在上述方法之一中改性或氧化后,更容易将纤维崩解成MFC。
MFC可由来自阔叶木或针叶木纤维两者的木纤维素纤维制造。它也可由微生物来源、农业纤维诸如麦秸浆、竹子、甘蔗渣或其他非木纤维来源制造。它可由包括来自原生纤维的浆(例如机械浆、化学浆和/或热机械浆)在内的浆制成。它也可由损纸或再生纸制成。
中间片层中的纤维素基强度增强剂的量在中间片层中高于在外片层中。在一些实施方案中,纤维素基强度增强剂的量在中间片层中比在第一和第二外片层中更高,优选至少两倍高。在中间片层中具有较高量的强度增强剂而在外片层中具有较低量的强度增强剂提供了改善的脱水和强度增强剂在多片层盒纸板中的更好保留。在一些实施方案中,强度增强剂分布在整个中间片层中。在一些实施方案中,强度增强剂更多地分布在中间片层的一侧,或者甚至作为中间片层的单独的“亚片层”。
在一些实施方案中,基于中间片层的干重,中间片层中的纤维素基强度增强剂的量在0.5-100kg/tn范围内、优选在1-25kg/tn范围内。
在一些实施方案中,所述中间片层进一步包含淀粉。中间片层的淀粉可以例如包含蒸煮的或明胶化的或未蒸煮的淀粉,或其混合物。
在一些实施方案中,所述中间片层进一步包含内部施胶剂。内部施胶剂优选为疏水施胶剂。在一些实施方案中,内部施胶剂选自烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)、松香胶及其混合物。
在一些实施方案中,所述内部施胶剂的含量与所述纤维素基强度增强剂的含量的比率在0.1∶10至10∶0.1范围内、更优选在0.1∶5至5∶0.1范围内。
在一些实施方案中,所述内部施胶剂在中间片层中的含量比在第一和第二外片层中更高,优选至少两倍高。在盒纸板中添加内部施胶剂可能会导致当瓦楞芯纸随后胶合到挂面纸以形成瓦楞纸板时的差粘着力的问题。发明人已经发现,通过将内部施胶剂放置在多片层盒纸板的中间片层中,可以减少这些问题。在中间片层中具有较高量的内部施胶剂而在外片层中具有较低量的内部施胶剂提供了改善的脱水和内部施胶剂在多片层盒纸板中的更好保留。
在一些实施方案中,所述中间片层进一步包含基于聚合物的固定剂,优选阳离子聚合物。
多片层盒纸板可以进一步包含添加剂,诸如天然淀粉或淀粉衍生物、纤维素衍生物诸如羧甲基纤维素钠、填料、保留和/或排放(drainage,排水)化学品、絮凝添加剂、抗絮凝添加剂、干强度添加剂、柔软剂、交联助剂、施胶化学品、染料和着色剂、湿强度树脂、固定剂、消泡助剂、控制微生物和粘液的助剂或它们的混合物。
将更大量的添加剂(包括纤维素基强度增强剂和内部施胶剂)与UBKP一起放置在中间片层中,而不是将添加剂分布在整个多片层盒纸板中,可以在瓦楞形成机中提供更好的胶吸收(由于外片层的较高淀粉吸收)。将添加剂,特别是内部施胶剂,放置在中间片层中而不是外片层中也允许使用大量的添加剂,这可以导致成品瓦楞纸板中较少的机械吸附蠕变。
已经发现,多片层盒纸板受益于不被过度干燥。特别地,已经发现当多片层盒纸板被干燥到特定的水分含量时,获得了多片层盒纸板的更好断裂韧性。在一些实施方案中,多片层盒纸板的水分含量在3-17重量%范围内、优选在4-14重量%范围内、并且更优选在5-15重量%范围内。
在一些实施方案中,多片层盒纸板具有高于6Jm/kg、优选高于7Jm/kg、并且更优选高于8Jm/kg的断裂韧性指数GEOM(ISO/TS17958)。
在一些实施方案中,多片层盒纸板具有高于23Nm/g、优选高于24Nm/g、并且更优选地高于25Nm/g的SCT指数GEOM(ISO 9895)。
在一些实施方案中,多片层盒纸板的至少一个外片层被最优化以提供良好的印刷表面和良好的防潮性。在一些实施方案中,至少旨在作为瓦楞纸板的外表面的所述外片层被最优化以提供良好的印刷表面和良好的防潮性。在一些实施方案中,提供良好的印刷表面和良好的防潮性的最优化包括表面施胶。在一些实施方案中,多片层盒纸板是表面施胶的。在一些实施方案中,多片层盒纸板是用淀粉表面施胶的。在一些实施方案中,用淀粉和至少一种其他功能组分的组合对多片层盒纸板进行表面施胶,所述至少一种功能组分优选选自交联剂、增强剂和疏水施胶剂。交联剂可以是例如柠檬酸。增强剂可以是例如微原纤化纤维素(MFC)。疏水施胶剂可以是例如烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)、SMA(苯乙烯马来酸酐)、松香胶或其混合物。
瓦楞纸板包括至少一层非瓦楞状的挂面纸和至少一层瓦楞芯纸。在瓦楞纸板的正常生产中,瓦楞芯纸是瓦楞状的,然后胶合到挂面纸板。例如,瓦楞纸板可以由夹在两层挂面纸之间的一层瓦楞芯纸组成。
根据本文所示的第二方面,提供了一种瓦楞纸板,其包括如参考第一方面定义为瓦楞芯纸和/或挂面纸的多片层盒纸板。
盒纸板优选用作瓦楞纸板中的瓦楞芯纸。由于NSSC浆的高含量,本公开内容的盒纸板特别地可用作瓦楞纸板中使用的瓦楞芯纸的瓦楞原纸。因此,在优选实施方案中,盒纸板是瓦楞芯纸。可以使用任何类型的挂面纸板。
也就是说,对于其中NSSC浆的高含量是可接受的应用,本公开内容的盒纸板也可以用作瓦楞纸板中的挂面纸。
根据本文所示的第三方面,提供了一种用于制造用于在瓦楞纸板中使用的多片层盒纸板的方法,包括以下步骤:
a)由第一浆悬浮液形成第一幅材层,并使所述第一幅材层脱水以获得第一外片层;
b)由第二浆悬浮液形成第二幅材层,并使所述第二幅材层脱水以在第一外片层上获得中间片层;
c)由第三浆悬浮液形成第三幅材层,并使所述第三幅材层脱水以在中间片层上获得第二外片层;
其中所述第一和第三浆悬浮液包含基于干重至少70重量%的中性亚硫酸盐半化学(NSSC)浆,并且
其中所述第二浆悬浮液包含基于干重至少30重量%的未漂白牛皮纸浆和至少一种纤维素基强度增强剂,并且
其中所述第二浆悬浮液包含基于干重小于30重量%的NSSC浆。
术语第一、第二和第三幅材层不一定表示幅材层的形成顺序。幅材层可以同时形成或者以任何顺序单独形成。
在一些实施方案中,使用不同的流浆箱和一个或多个丝网单独形成第一、第二和第三幅材层并部分脱水,并且随后在湿状态下进行层叠。
在一些实施方案中,第一、第二和第三幅材层使用多片层流浆箱和单个丝网一起形成并部分脱水。例如,第三幅材层可以单独形成并部分脱水,随后在湿状态下与中间片层层叠,以在中间片层上获得第二外片层。可替代地,第三幅材层可以与第二幅材层一起形成并脱水。
在一些实施方案中,所述第一和第三浆悬浮液包含基于干重至少80重量%、优选至少90重量%的NSSC浆。
在一些实施方案中,第一和第三浆悬浮液的组成是相同的。在一些实施方案中,第一和第三外片层的组成和克重是相同的,或者几乎相同。
在一些实施方案中,所述多片层盒纸板包含基于干重至少50重量%、优选至少60重量%的NSSC浆。
在一些实施方案中,所述第二浆悬浮液包含基于干重至少40重量%、优选至少50重量%、更优选至少60重量%的未漂白牛皮纸浆。
在一些实施方案中,所述未漂白牛皮纸浆被精磨至如根据ISO 5267-1测定的在25-55范围内、优选在28-38范围内的Schopper Riegler值。
在一些实施方案中,所述纤维素基强度增强剂选自纤维素细料、具有在70-90范围内的Schopper Riegler值的高度精磨纤维素、微原纤化纤维素(MFC)及其混合物。
在一些实施方案中,基于第二浆悬浮液的干重,第二浆悬浮液中的纤维素基强度增强剂的量在0.5-100kg/tn范围内、优选在1-25kg/tn范围内。
在一些实施方案中,所述第二浆悬浮液进一步包含内部施胶剂,所述内部施胶剂优选选自烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)、松香胶及其混合物。
在一些实施方案中,所述内部施胶剂在第二浆悬浮液片层中的含量比在第一和第三浆悬浮液中更高,优选至少两倍高。
在一些实施方案中,所述第二浆悬浮液进一步包含基于聚合物的固定剂,优选阳离子聚合物。
该方法包括由浆悬浮液形成多个幅材并使其脱水。用于形成具有多个层的幅材并使其脱水的方法在本领域中是众所周知的。该盒纸板可以在适于制造多片层盒纸板的造纸机或纸板机中制造。用于制造多片层盒纸板的造纸机或纸板机在本领域中是众所周知的。通常,机械配置包括储备料处理部、湿端部、压榨部和干燥部以及压延部和/或涂布部。
幅材通常在湿端部中形成和脱水,所述湿端部包括一个或多个本领域常规的丝网。所述多个片层可以使用不同的流浆箱单独形成并在湿状态下层叠,或者在多片层流浆箱中一起形成。幅材通常形成在夹网成形机(gap former)中,但其也可以形成在fourdrinier型成形机中。如果单独形成,则湿片层通常在造纸机的压榨部和干燥部之前被层叠或铺(couched)在一起。在层叠之前,可以在中间片层和一个或两个外片层之间施加增强剂或粘合剂。优选地,该增强剂或粘合剂包含蒸煮的或明胶化的或未蒸煮的淀粉,或蒸煮的或明胶化的或未蒸煮的淀粉与微原纤化纤维素(MFC)的混合物。优选的增强剂或粘合剂是蒸煮的天然淀粉、或与微原纤化纤维素混合的蒸煮的天然淀粉。在一些实施方案中,增强剂或粘合剂进一步包含交联剂。交联剂可以是例如柠檬酸。在一些实施方案中,增强剂或粘合剂进一步包含不溶粘料。不溶粘料可以是例如氨基树脂、乙二醛或锆盐不溶粘料。增强剂或粘合剂优选使用非接触沉积技术诸如喷雾或泡沫或帘幕施加,以糊状物或水分散体的形式加入。优选地,水分散体的固体含量在0.5-50重量%范围内、并且更优选在1-30重量%范围内。所施加的增强剂或粘合剂的量优选在0.1-5g/m2范围内、更优选在0.5-3g/m2范围内。
幅材通常经受进一步脱水,这可以例如包括使形成的多层幅材通过造纸机的压榨部,在那里幅材在高压下在负载的大辊之间通过,以挤出尽可能多的水。压榨部可以由传统的压区(nip,辊隙)压榨单元和压榨织物毡组成和/或具有一个或多个靴式压榨机或延长的脱水压区。这些可以在不同的压区或压榨负载(包括不同的位置、温度和延迟时间)下运行。压榨部可以设置有一个或多个靴式压榨机,以最大化生产。如果使用一个或多个靴式压榨机,则这些可以在800kN/m以上、例如1000kN/m以上、例如1200kN/m以上或例如1450kN/m以上的压榨水平下运行。去除的水通常由织物或毡接收。
在压榨部之后,可以在干燥部中使多层幅材经受干燥。干燥可以例如包括通过使多层幅材围绕通过一系列加热的干燥筒来干燥多层幅材。干燥通常可将水含量降低至约1-15重量%,优选至约2-10重量%的水平。已经发现,多片层盒纸板受益于不被过度干燥。特别地,已经发现当多片层盒纸板被干燥到特定的水分含量时,获得了多片层盒纸板的更好断裂韧性。在一些实施方案中,多片层盒纸板的水分含量在3-17重量%范围内、优选在4-14重量%范围内、并且更优选在5-15重量%范围内。
该幅材可以进一步用热和蒸汽进行调节,并在大的瓦楞辊之间供给,以使成品瓦楞芯纸具有其瓦楞形状。
除非另有说明,否则本公开内容中讨论的物理性质是根据以下标准测定的:
亮度C/2°+UV ISO 2470-1
L*C/2°+UV ISO 5631-1
a*C/2°+UV ISO 5631-1
b*C/2°+UV ISO 5631-1
克重 ISO 536
厚度,单片材 ISO 534
松厚度(Bulk),单片材 ISO 534
空气渗透性G-H ISO 5636-5
Cobb 30s ISO 535
水分含量50%rh ISO 287
Scott-Bond TAPPI T569
抗张强度 ISO 1924-3
抗张指数 ISO 1924-3
抗张强度md/cd ISO 1924-3
伸长率 ISO 1924-3
抗张挺度 ISO 1924-3
抗张挺度指数 ISO 1924-3
E模量 ISO 1924-3
TEA ISO 1924-3
TEA指数 ISO 1924-3
TEA指数 ISO 1924-3
断裂韧性 ISO/TS 17958
断裂韧性指数 ISO/TS 17958
撕裂抗性 ISO 1974
撕裂指数 ISO 1974
SCT ISO 9895
SCT指数 ISO 9895
RCT ISO 12192
RCT指数 ISO 12192
破裂指数 ISO 2759
破裂强度 ISO 2759
除非另有说明,否则标准方法然后可用于测定横向(cd)和机器方向(md)上的物理和机械性质。
虽然已经参考各种示例性实施方案描述了本发明,但本领域技术人员将理解,在不脱离本发明的范围的情况下,可以进行各种改变,并且可以用等效物代替其要素。此外,在不脱离本发明的基本范围的情况下,可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此,意图是本发明不限于作为实施本发明所设想的最佳模式而公开的特定实施方案,而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施方案。
Claims (14)
1.用于瓦楞纸板的多片层盒纸板,所述多片层盒纸板包括:
第一外片层,
第二外片层,和
夹在第一和第二外片层之间的至少一个中间片层,
其中所述第一和第二外片层包含基于干重至少70重量%的中性亚硫酸盐半化学(NSSC)浆,并且
其中所述中间片层包含基于干重至少30重量%的未漂白牛皮纸浆和至少一种纤维素基强度增强剂,并且
其中所述中间片层包含基于干重小于30重量%的NSSC浆。
2.根据权利要求1所述的多片层盒纸板,其中所述第一和第二外片层包含基于干重至少80重量%、优选至少90重量%的NSSC浆。
3.根据前述权利要求中任一项所述的多片层盒纸板,其中所述第一和第二外片层由具有相同组成的浆悬浮液形成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的多片层盒纸板,其中所述中间片层包含基于干重至少40重量%、优选至少50重量%、更优选至少60重量%的未漂白牛皮纸浆。
5.根据前述权利要求中任一项所述的多片层盒纸板,其中所述多片层盒纸板包含基于干重至少50重量%、优选至少60重量%的NSSC浆。
6.根据前述权利要求中任一项所述的多片层盒纸板,其中所述未漂白牛皮纸浆被精磨至根据ISO 5267-1测定的在25-55范围内、优选在28-38范围内的Schopper Riegler值。
7.根据前述权利要求中任一项所述的多片层盒纸板,其中所述纤维素基强度增强剂选自纤维素细料、具有在70-90范围内的Schopper Riegler值的高度精磨纤维素、微原纤化纤维素(MFC)及其混合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的多片层盒纸板,其中基于所述中间片层的干重,所述中间片层中的纤维素基强度增强剂的量在0.5-100kg/tn范围内、优选在1-25kg/tn范围内。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多片层盒纸板,其中所述中间片层进一步包含内部施胶剂,所述内部施胶剂优选选自烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)、松香胶及其混合物。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多片层盒纸板,其中所述内部施胶剂在所述中间片层中的含量比在所述第一和第二外片层中更高,优选至少两倍高。
11.根据前述权利要求中任一项所述的多片层盒纸板,其中所述中间片层进一步包含基于聚合物的固定剂,优选阳离子聚合物。
12.瓦楞纸板,其包括根据前述权利要求中任一项所述的多片层盒纸板作为瓦楞芯纸和/或挂面纸。
13.根据权利要求12所述的瓦楞纸板,其包括作为瓦楞芯纸的多片层盒纸板。
14.用于制造用于在瓦楞纸板中使用的多片层盒纸板的方法,包括以下步骤:
a)由第一浆悬浮液形成第一幅材层,并使所述第一幅材层脱水以获得第一外片层;
b)由第二浆悬浮液形成第二幅材层,并使所述第二幅材层脱水以在所述第一外片层上获得中间片层;
c)由第三浆悬浮液形成第三幅材层,并使所述第三幅材层脱水以在所述中间片层上获得第二外片层;
其中所述第一浆悬浮液和所述第三浆悬浮液包含基于干重至少70重量%的中性亚硫酸盐半化学(NSSC)浆,并且
其中所述第二浆悬浮液包含基于干重至少30重量%的未漂白牛皮纸浆和至少一种纤维素基强度增强剂,并且
其中所述第二浆悬浮液包含基于干重小于30重量%的NSSC浆。
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