CN117500974A - 具有改善印刷性能的纸板产品 - Google Patents
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Abstract
提供了形成多层纸板的方法，该纸板包括底层、顶层和置于顶层和底层之间的中间层，其中中间层由中间层纸料形成，中间层纸料包括按干重计至少30％的来自硬木和软木的混合物的HT‑CTMP，中间层纸料从中间层流浆箱进料至成形网，其中稠度高于0.30％，诸如高于0.40％，诸如至少0.43％。
Description
技术领域
本公开涉及纸板生产领域。
背景
纸板通常具有若干层，包括旨在被印刷的顶层、底层/背面层和至少一个中间层。顶层通常设置有颜料涂层以改善印刷性能。为了在相对低的纤维素纤维消耗下获得高弯曲刚度，(一个或多个)中间层通常具有相对高的松厚度(即低密度)。为了实现高松厚度，CTMP通常包括在用来形成中间层的纸浆混合物中。CTMP传统上是由软木(例如云杉)形成。用于形成顶层和底层的纸浆种类主要是硫酸盐浆。
发明内容
高流浆箱稠度通常与差的印刷性能相关。这不仅是用于形成顶层/印刷层的流浆箱稠度的情况，也是用于形成置于顶层/印刷层下方的中间层的流浆箱稠度的情况。尽管如此，在一些制造纸板的方法中，例如，当流浆箱具有特定的设计(即流浆箱供应商EscherWyss和现在的Voith采用的节能“低湍流”设计)时，当形成较高克重的中间层时和/或为了促进较高的机器速度时，建议具有相对高的流浆箱稠度。
本发明的发明人已经意识到印刷性能的改善不应该通过降低流浆箱稠度，而应该通过改变中间层纸料的组成。然而，改变后的纸料应仍生产出满足其他纸板要求的中间层。
据此，提供了形成多层纸板的方法，所述多层纸板包括底层、顶层和置于顶层和底层之间的中间层，其中，所述中间层由中间层纸料形成，所述中间层纸料包括按干重计至少30％的来自硬木和软木的混合物的HT-CTMP，所述中间层纸料从中间层流浆箱进料至成形网(wire)，其中稠度高于0.30％，诸如高于0.40％，诸如至少0.43％。
具体实施方式
本公开提供了形成多层纸板的方法，该多层纸板包括底层、顶层和中间层。如本领域技术人员所理解的，中间层置于顶层和底层之间。通常，中间层具有比顶层和底层更低的密度。顶层通常用来印刷，并因此可以被颜料涂层覆盖。颜料涂层可以有一层或者多层，诸如一层、两层或三层。在一个实施方式中，底层也覆盖有颜料涂层。在顶层上提供的颜料涂层的总涂层重量(干)可以为10-40g/m2。在底层上提供的颜料涂层的涂层重量(干)可以为4-15g/m2，诸如5-10g/m2。下面进一步讨论涂层组合物的应用。
该方法优选地在包括成形部、压榨部和干燥部的全尺寸纸板机中进行。全尺寸纸板机可以进一步包括置于干燥部下游的涂布部。在一个实施方式中，全尺寸纸板机包括置于干燥部下游或干燥部下游区域中的至少一个压光机。当包括涂布部时，压光机通常设置在其上游。全尺寸纸板机通常每年生产至少50,000吨纸板。
中间层由中间层纸料形成，该中间层纸料包括按干重计至少30％的HT-CTMP，该HT-CTMP的特征在于其由硬木和软木的混合物形成。在一个实施方式中，中间层纸料包括按干重计至少35％的HT-CTMP，诸如按干重计至少40％的HT-CTMP。通常上限可以是按干重计60％。
硬木可以是山杨、桦树或桉树。
术语HT-CTMP(高温化学热磨机械浆)是指在其生产过程中，在磨浆步骤之前已经加热到至少140℃、优选至少150℃、更优选至少160℃的温度的CTMP。
根据ISO 5267-2:2001测量的HT-CTMP的加拿大标准游离度(Canadian StandardFreeness)可以是500-650ml，诸如530-630ml。HT-CTMP可以被漂白。
中间层纸料可以进一步包括碎浆，诸如至少30％(按干重计)的碎浆，诸如至少40％(按干重计)的碎浆。
根据ISO 5267-1:1999测量的碎浆的肖伯尔-瑞格勒值(Schoper-Rieglernumber)可以是26-34，诸如28-32。
在一个实施方式中，中间层纸料进一步包括化学浆，诸如5-25％(按干重计)的硫酸盐浆。硫酸盐浆可以是软木硫酸盐浆。
为了形成中间层，中间层纸料从中间层流浆箱进料至成形网。在中间层流浆箱中，中间层纸料的稠度高于0.30％，诸如高于0.40％，诸如至少0.43％。中间层流浆箱中稠度的上限通常为0.80％，诸如0.70％。
在一个实施方式中，混合物包括20-80％软木和20-80％硬木。优选地，所包括的硬木的比例高于软木。
在一个实施方式中，中间层的克重是至少130g/m2，诸如至少140g/m2，诸如至少145g/m2。上限可以是210g/m2。造纸者知晓他/她生产的每层的克重。
完整的多层纸板(包括(一个或多个)任何颜料涂层)的克重可以为至少250g/m2，诸如至少260g/m2，诸如至少270g/m2。上限可以是400g/m2。
完整的多层纸板(包括(一个或多个)任何颜料涂层)的密度(ISO 534:2011)可以是低于800kg/m3，诸如低于750kg/m3，诸如低于725kg/m3。下限可以是650kg/m3。
中间层的密度(ISO 534:2011)可以是低于625kg/m3，诸如低于600kg/m3。
可以使用FORTUNA带刀分切机(Bandknife-Splitting Machine)(Type AB 320E/P)，以从多层纸板中分离中间层并从而进行密度测量。这样的被定制用于纸板分切的机器是可商购的并且被纸板领域的几家主要公司使用。
替代地，可以使用表面研磨技术以去除除正在讨论的中间层以外的所有层。这样的表面研磨是在瑞典斯德哥尔摩的RISE Bioeconomy(前身为Innventia)的可商购的服务之一。
在一个实施方式中，顶层是由顶层纸料形成的，该顶层纸料包括按干重计至少50％的硫酸盐浆，诸如按干重计至少80％的硫酸盐浆。顶层的硫酸盐浆可以被漂白。
进一步地，顶层纸料可以包括硬木浆和软木浆的混合物。
在一个实施方式中，硬木硫酸盐浆构成按干重计至少80％的顶层纸料。在其他实施方式中，硬木硫酸盐浆和软木硫酸盐浆一起构成按干重计至少80％的顶层纸料。
在一个实施方式中，底层是由底层纸料形成，该底层纸料包括按干重计至少50％的硫酸盐浆，诸如按干重计至少70％的硫酸盐浆。底层的硫酸盐浆通常为软木硫酸盐浆或硬木硫酸盐浆和软木硫酸盐浆的混合物。
在一个实施方式中，多层纸板包括置于顶层和底层之间的多于一层的中间层。
该方法可包括用至少一种颜料涂层组合物在线涂布多层纸板的步骤。涂布步骤可包括几个子步骤。作为实例，至少两个颜料涂层层可在至少两个子步骤中被添加到顶层。其他子步骤可以是涂布底层。适合于纸板的在线涂布的设备是技术人员已知的。
实施例
发明试验
本公开的方法的实施方式在纸板机中以全尺寸进行。
为了制备顶层纸料，对漂白的硬木硫酸盐浆进行LC磨浆(75kWh/吨)，使SR值为30。对漂白的软木硫酸盐浆也进行LC磨浆(150kWh/吨)，使SR值为30。磨浆之后，纸浆以干重比75/25(硬木/软木)混合。在顶层流浆箱之前，加入松香胶(0.9kg/吨)、明矾(2.3kg/吨，增强剂(阳离子淀粉，2.5kg/吨)、助留淀粉(3kg/吨)、助留聚合物(75g/吨)、二氧化硅(300g/吨)和黏土(75kg/吨)。在顶层流浆箱中，稠度是0.19％，且pH是6.8。
为了制备底层纸料，对漂白的软木硫酸盐浆进行LC磨浆(70kWh/吨)，使SR值为20。在底层流浆箱之前，加入松香胶(1.0kg/吨)、明矾(2.3kg/吨，增强剂(阳离子淀粉，2.5kg/吨)、助留淀粉(3kg/吨)、助留聚合物(100g/吨)、二氧化硅(300g/吨)和黏土(20kg/吨)。在底层流浆箱中，稠度是0.15％，且pH是6.8。
为了制备中间层纸料，对漂白的软木硫酸盐浆进行LC磨浆(90kWh/吨)，使SR值为20。进一步地，对由硬木和软木的混合物形成的漂白后的HT-CTMP进行LC磨浆(20kWh/吨)，得到580ml的CSF，并且将碎浆磨浆至SR值为30的程度。磨浆之后，纸浆以干重比15/40/45(软木硫酸盐浆/CTMP/碎浆)混合。在中间层流浆箱之前，加入松香胶(2.5kg/吨)、明矾(3.8kg/吨)、助留淀粉(3kg/吨)、助留聚合物(100g/吨)和二氧化硅(350g/吨)。在中间层流浆箱中，稠度是0.43％，且pH是6.8。用于形成中间层的成形网包括胸辊振动器。
在成形网部，为了层间粘合强度，将0.5g/m2淀粉喷涂到顶层幅材和底层幅材的每一个。在成形网部的末端，三个独立的幅材堆置(couched)在一起，形成了三层幅材。成形网速度为583m/min。在置于成形网部下游的压榨部中，三层幅材在三个压区中被压榨；第一靴式压榨压区(490kN/m)，接着是第二靴式压榨压区(750kN/m)，接着是硬压区(50kN/m)。
在压榨部下游，将三层幅材在干燥部中干燥，并然后在硬压区压光机中以30kN/m的线负载进行压光。压光之后，在具有四个站的涂布部中涂布幅材。在第一站，其是计量施胶压榨(MSP)，将5g/m2(干)颜料涂层组合物涂布到上表面。在第二站，其是刮刀涂布机，将另外的9g/m2的颜料涂层组合物涂布到上表面。在第三站，其是计量施胶压榨(MSP)，在干燥部中进行将7g/m2的颜料涂层组合物涂布到下表面。在第四站，其是刮刀涂布机，将另外的9g/m2的颜料涂层组合物涂布到上表面。因此，总共23g/m2涂布到上表面，以及总共7g/m2涂布到下表面。
所得纸板的性能见下表1。
参考试验
参考试验采用与上述发明试验相同的方式进行，但有以下例外：
使用LC磨浆至CSF为650ml的“常规”漂白软木CTMP代替由硬木/软木混合物形成的漂白的HT-CTMP。
硬压区压光机中的线负载是60kN/m而不是30kN/m。
所得纸板的性能见下表1。
表1
*在上侧进行测量
如表1所示，当与参考试验中生产的纸板的性能相比时，本发明试验产生的纸板具有至少相当的性能，且在一些情况下具有改善的性能。
此外，发明人对本发明试验的结果的印象是，其导致了他们在全尺寸机器试验中所见过的印刷性能的最大改善。
发明人的印象是令人惊讶的，因为与参考试验相比，发明试验中硬压区压光机中的线负载降低了，而降低的线负载通常与受损的印刷性能相关。
表1中示出的减小的密度可至少部分地用降低的线负载来解释。
值得注意的是，在发明试验中没有遇到有时与使用硬木CTMP相关的味道和气味问题。
印刷质量的视觉评分
在一项盲法研究(blinded study)中，招募了12人的小组对七个不同样品的印刷质量进行视觉分析和评分。根据上述参考试验生产的纸板用于样品2和3。样品2从中心卷中获得。样品3从边缘卷中获得。根据上述发明试验生产的纸板用于样品4和5。根据上述发明试验生产的纸板，但在硬压区压光机中的线负载为40kN/m，用于样品6和7。样品4和6从中心卷中获得，以及样品5和7从边缘卷中获得。样品1从使用“传统”软木CTMP的其他造纸机上生产的纸板中获得。
对于每个样品，制作了两个印刷品。第一个印刷品是女人的照片。第二个印刷品是花(蒲公英)的照片。
对于每个印刷品，每个参加者在完全不了解纸板特性的情况下对所有样品进行成对的视觉比较(盲法研究)。对于每一对，赋两分。如果一个印刷样品被认为比另一个具有更好的印刷质量，则给它两分，而另一个印刷样品则给零分。如果印刷质量被认为是相同的，则每个样品各给一分。
对于每个参加者，然后对给予每个样品的每个印刷品的分数进行总结(每个样品的每个印刷品都经过了六次成对比较并因此可以得到零(0)至十二(12)分)。结果见下表2和3。
表2第一个印刷品
表3第二个印刷品
表2和3表明，本发明的纸板产品毫无疑问地得到了比参考纸板好得多的印刷质量。表2和3因此证实了上文所讨论的发明人的印象。
Claims (11)
1.一种形成多层纸板的方法，所述纸板包括底层、顶层和置于所述顶层和所述底层之间的中间层，其中，所述中间层由中间层纸料形成，所述中间层纸料包括按干重计至少30％的来自硬木和软木的混合物的HT-CTMP，所述中间层纸料从中间层流浆箱进料至成形网，其中稠度高于0.30％，诸如高于0.40％，诸如至少0.43％。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中间层纸料包括按干重计至少35％的HT-CTMP，诸如按干重计至少40％的HT-CTMP。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述中间层纸料包括至少30％的碎浆，诸如至少40％的碎浆。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述中间层纸料包括5-25％的硫酸盐浆，诸如软木硫酸盐浆。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述混合物包括20-80％的软木和20-80％的硬木。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述中间层的克重是至少130g/m2，诸如至少140g/m2，诸如至少145g/m2。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多层纸板的克重是至少250g/m2，诸如至少260g/m2，诸如至少270g/m2。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多层纸板的密度低于800kg/m3，诸如低于750kg/m3，诸如低于725kg/m3。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述顶层由顶层纸料形成，所述顶层纸料包括按干重计至少50％的硫酸盐浆，诸如按干重计至少80％的硫酸盐浆。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述顶层纸料包括硬木浆和软木浆的混合物。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述底层由底层纸料形成，所述底层纸料包括按干重计至少50％的硫酸盐浆，诸如按干重计至少70％的硫酸盐浆。
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