CN1802469A - 用于制备施胶纸和纸板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备施胶纸和纸板的方法，其用施胶机在纸和纸板内加入胶料组合物，该组合物包含一种或一种以上的“疏水性聚合物”，其中疏水性聚合物、组合物内这种聚合物的量和淀粉与这种聚合物的重量比是这样选择的，以便纸和纸板显示出等于或小于大约25的Cobb值，本发明还涉及由该方法形成的施胶纸或纸板纸幅。

Description

用于制备施胶纸和纸板的方法
背景技术
技术领域
本发明涉及造纸技术，特别是制造具有改善抗水性的纸和纸板。
本发明也涉及由这种产品制造的制品，例如文件夹、非瓦楞纸箱等。
背景技术
厚纤维素纸和纸板纸幅(webs)和由其制造的产品例如文件夹和纸板文件箱在日常使用和长期储存期间经常遭受液体或水的侵害。如果水汽或水成液为纸或纸板材料所吸收，该材料将变得潮湿、翘曲和/或被损害，从而减少其有用性并且可能使液体接触和损害保存在用该纸或纸板材料制造的文件箱内的文件。
表面施胶，即，在至少部分干燥的纸张表面添加施胶剂，在造纸工业上被广泛应用，特别是用于印刷纸类改善抗水性(施胶)。最广泛使用的表面施胶剂是淀粉。然而，仅仅淀粉施胶不能有效地给纸和纸板制品提供抗水性。
因此，需要改善的基于纤维素的产品，特别是显示出改善的抗水性的相对厚的纸和纸板产品，并需要制造这种抗水的纤维素基产品的方法。
发明概述
本发明一方面涉及用于制备施胶纸和纸板的方法，其用施胶机在纸和纸板内加入胶料组合物，该组合物包含一种或一种以上的“疏水性聚合物”或者在疏水性聚合物外还结合有一种或一种以上的淀粉，这种聚合物的量和所述聚合物与所述淀粉的重量比是这样选择的，以便纸和纸板纸幅显示出等于或小于大约25的Cobb值，该值是通过如下所述的Cobb试验测定的，并优选具有等于或者大于大约128°的接触角，该接触角通过如下所述的接触角测定法测定的。
本发明另一方面涉及由本发明方法形成的施胶纸或纸板纸幅。本发明的施胶纸或纸板纸幅和由这种纸幅制造的产品显示出一种或一种以上的有益特性例如抗水性，其通过“Cobb试验”和优选通过“接触角测定法”测定。本发明的纸幅和产品更优选显示出具有可接受的可写性并且可再浆化。
附图简述
本发明的上述和其它方面以及优点现在将结合附图进一步描述，其中：
图1是由纸的正面所吸收的疏水材料的量与Cobb值之间的曲线图。
图2是由纸的反面所吸收的疏水材料的量与Cobb值之间的曲线图。
图3是由纸的正面所吸收的疏水材料的量与接触角之间的曲线图。
图4是由纸的反面所吸收的疏水材料的量与接触角之间的曲线图。
发明详述
在本发明的方法中，纸或纸板纸幅在施胶机上用胶料组合物处理，该胶料组合物包含至少一种疏水性聚合物而不含或基本上不含淀粉，或还同时含有一种或一种以上的淀粉和该疏水性聚合物。胶料组合物中疏水性聚合物的存在是获得发明优点的关键。此处所用的“疏水性聚合物”是均聚物、共聚物或三元共聚物，选自苯乙烯丙烯乳液(SAE)、苯乙烯丙烯酸(SAA)、苯乙烯马来酸酐(SMA)、其中烷基部分是支化或直线型并具有至少约7个碳原子的烷基化三聚氰胺、石蜡、聚氨酯类、改性淀粉(疏水性淀粉)、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯分散体(dispersion)、烷基乙烯酮二聚物、链烯基乙烯酮二聚物、分散松香和其组合。更优选的疏水性聚合物是石蜡、烷基化三聚氰胺，最优选是烷基化三聚氰胺，其中烷基部分是直线型的，更优选的是其中烷基部分是直线型并具有至少9个碳原子，最优选的是其中烷基部分是直线型的并具有至少大约13个碳原子，例如十八烷基化三聚氰胺、十二烷基化三聚氰胺、十四烷基化三聚氰胺、十六烷基化三聚氰胺和油酰化三聚氰胺，以及石蜡和烷基化三聚氰胺的组合。
有用的疏水性聚合物可以通过已知的方法制备或通过商品来源获得。这些来源和方法是现有技术所周知的，不再给予详细的描述。
在胶料组合物内的疏水性聚合物的量是这样选择的，以便由该方法获得的纸和纸板显示出等于或小于大约25的Cobb值，该值通过如下所述的Cobb试验测定，并优选显示出等于或大于大约128°的接触角，该接触角通过如下所述的接触角测定法测定。优选地，其量是这样的以便由该方法获得的纸和纸板显示出等于或小于大约23的Cobb值以及等于或大于大约130°的接触角，更优选地，其量是这样的以便由该方法获得的纸和纸板显示出等于或小于大约21的Cobb值以及等于或大于大约132°的接触角，和最优选地，其量是这样的以便由该方法获得的纸和纸板显示出等于或小于大约20的Cobb值以及等于或大于大约133°的接触角。据信可以获得这些Cobb值，和优选的所需可写性和接触角值，其中在胶料组合物中疏水性聚合物的量是这样的，以便由纸和纸板所吸收的这种聚合物的量优选为基于纸或纸板的总重量至少约0.4wt％，更优选为至少约0.5wt％，最优选为至少约0.9wt％，并且在所选实施方案中范围为大约1.3％至大约3.0wt％。
胶料组合物可以任选包含一种或一种以上的淀粉。所使用的淀粉量不应当使由该方法所获得的纸和纸板显示出等于或小于约25的Cobb值，并优选显示出等于或大于约128°的接触角。在本发明优选实施方案中，胶料组合物中所使用的淀粉量是这样的以便由纸或纸板所吸收的淀粉与疏水性聚合物的重量比小于约3∶1。在本发明更优选实施方案中，胶料组合物中所使用的淀粉量是这样的以便由纸或纸板所吸收的淀粉与疏水性聚合物的重量比小于约2∶1。在本发明最优选实施方案中，胶料组合物中所使用的淀粉量是这样的以便由纸或纸板所吸收的淀粉与疏水性聚合物的重量比小于约1∶1，并且如果小于约0.5∶1是最好的。在所选实施方案中，在胶料组合物中没有或基本上没有使用淀粉，并且纸或纸板纸幅没有或基本上没有吸收淀粉。
淀粉可以是任何类型，包括但是并不局限于氧化的、乙基化的、阳离子的和颗粒状的，并且优选在水溶液中使用。对于本发明优选实施方案可实际所用的淀粉的例子有在玉米、木薯、马铃薯及其它植物中通过葡萄糖单元聚合而合成的天然存在的碳水化合物。所有这类淀粉和其改性形式，例如可以通过淀粉与适宜的化学或酶试剂反应衍生获得的淀粉醋酸酯、淀粉酯、淀粉醚、磷酸淀粉、淀粉黄原酸酯、阴离子淀粉、阳离子淀粉等等，都可以在本发明的实际中使用。
有用的淀粉可以通过已知的方法制备或通过商品来源获得。例如，适宜的淀粉包括来自Penford Products的PG-280，来自St.LawrenceStarch的SLS-280，来自National Starch的阳离子淀粉CatoSize 270和来自Poly Sciences，Inc的羟丙基淀粉No.02382。
在本发明中实际使用的淀粉优选是改性淀粉。更优选的淀粉是阳离子改性或非离子淀粉例如CatoSize270和KoFilm280(都来自NationalStarch)和化学改性淀粉例如PG-280乙基化淀粉和AP颗粒状淀粉。在本发明中实际使用的淀粉更优选是阳离子淀粉和化学改性淀粉。
除淀粉之外，在胶料组合物中也可以存在少量其它的添加剂。其包括但是不局限于分散剂、荧光染料、表面活性剂、变形剂、防腐剂、颜料、粘合剂、pH控制剂、涂布防粘剂、荧光增白剂、消泡剂等等。
用胶料组合物处理干燥的纸或纸板纸幅的方法和设备在纸和纸板技术领域内是众所周知的。例如参见G.A.Smook，Angus WildePublications(1992)出版的″Handbook For Pulp & Paper Technologies″第二版，以及其中引用的参考文献。可以使用任何常规的施胶处理方法和设备。因此，这些方法和设备在此将不再作任何详细的描述。举例来说，可用来涂布胶料组合物的施胶机可以是任何类型的涂敷或喷涂设备，但是最常用的是槽式(puddle)、门辊式(gate roller)或计量刀式施胶机。
本发明实际使用的可以是任何常规的纸或纸板纸幅。这种纸幅和用于其制造的方法和设备在本领域是众所周知的。例如参见上述参考的G.A.Smook和其中引用的参考文献。例如，纸或纸板纸幅可以由来源于阔叶树、针叶树或阔叶树和针叶树的结合的浆粕纤维制造，该浆粕纤维制备用于造纸配料，其可以通过任何已知的适宜蒸煮、精磨、漂白操作例如已知的机械、热机械、化学和半化学等操作、以及制浆和其它众所周知的制浆方法制备。在某些实施方案中，至少部分的浆粕纤维可以来自非木本的草本植物，包括但不限于洋麻、大麻、黄麻、亚麻、剑麻或马尼拉麻，尽管基于法律约束及其它考虑，利用大麻等纤维资源是不切实际或不可能的。在本发明的方法中，可以使用漂白或者未漂白的浆粕纤维。回收的浆粕纤维也适合使用。在一个优选实施方案中，纸中的纤维素纤维包括以干重计大约30％至大约100％的软木纤维和大约70％至大约0％的硬木纤维。
在本发明的优选实施方案中，除浆粕纤维和任选的添加剂之外，纸或纸板纸幅也包含分散于纤维和任何其它成分内部的膨胀的微球体。实验已经显示微球体和疏水性聚合物的结合使用提供一种纸或纸板纸幅及由其制造的产品，这些制品在抗水性方面比单独的淀粉和疏水性聚合物显示出非常显著的改进。
膨胀的和可膨胀的微球体在本领域是众所周知的。例如，下列文献描述了可膨胀微球体：共同未决的专利申请，2001年1月26日申请的No.09/770,340和2002年4月11日申请的No.10/121,301，美国专利Nos.3,556,934，5,514,429，5,125,996，3,533,908，3,293,114，4,483,889和4,133,688；和英国专利申请2307487，这些文献的内容在此一并引入作为参考。所有此类微球体都可以实际应用于本发明。
适宜的微球体包括其中心通常为球体且含有液体的合成树脂微粒。树脂微粒可以由下列化合物制造：甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，邻-氯苯乙烯，聚邻-氯苯乙烯，聚乙烯基苄基氯，丙烯腈，偏二氯乙烯，对-叔丁基苯乙烯，醋酸乙烯酯，丙烯酸丁酯，苯乙烯，甲基丙烯酸，乙烯基苄基氯和前述两种或两种以上的组合。优选的树脂微粒包含这样的聚合物，其包含大约65wt％至大约90wt％的偏二氯乙烯，优选包含大约65wt％至大约75wt％的偏二氯乙烯，和大约35wt％至大约10wt％的丙烯腈，优选大约25wt％至大约35wt％的丙烯腈。
微球体的数量可以广泛的变化，而这取决于在最终纸制品中所需的膨胀微球体的体积。优选地，以纸或纸板纸幅的干重计算，纸包含大约0.5wt至大约5.0wt％的膨胀微球体，更优选大约1.0wt％至大约2.0wt％。
该纸幅也可以包含其它的常规添加剂，例如，淀粉、矿物填料、施胶剂、助留剂和加强聚合物。其中可以使用的填料包括有机和无机颜料，例如聚合体微粒比如聚苯乙烯胶乳和聚甲基丙烯酸甲酯，和矿物比如碳酸钙、高岭土和滑石。其它的常规添加剂包括但是并非局限于湿强树脂、内胶料(internal sizes)、干强树脂、明矾、填料、颜料和染料。为在本发明的方法中获得最高水准的表面施胶，优选对纸张进行内施胶，也就是说在将纸浆转变为纸张之前将施胶剂添加到纸浆悬浮液中。内施胶有助于防止表面胶料渗入纸张，因而使胶料保持在表面，在表面上其具有最好的效果。内施胶剂包括任何通常在高级纸张造纸机的湿部所用的内施胶剂。其包括松香胶料、乙烯酮二聚物和多聚体，和烯基琥珀酸酐。内胶料通常在以纸张干重计大约0.05wt％至大约0.25wt％的水平使用。松香用于内施胶的方法和材料已经由E.Strazdins在W.F.Reynolds编辑的The Sizing of Paper，第二版，TappiPress，1989，pages 1-33中论及。用于内施胶的适宜乙烯酮二聚物已经在美国专利No.4,279,794中公开，在此全部引入作为参考，并且已经在英国专利Nos.786,543；903,416；1,373,788和1,533,434以及欧洲专利申请公开文献No.0666368 A3中公开。乙烯酮二聚物可以市售获得，例如从Hercules Incorporated，Wilmington，Del获得的Aquapel.RTM.和Precis.RTM.施胶剂。用作内胶料的乙烯酮多聚体已经在下列文献中描述：欧洲专利申请公开文献No.0629741 A1，其对应为1994年6月6日申请的美国专利申请Ser.No.08/254,813；欧洲专利申请公开文献No.0666368A3，其对应为1994年2月7日申请的美国专利申请Ser.No.08/192,570；和1996年2月16日申请的美国专利申请Ser.No.08/601,113。用于内施胶的烯基琥珀酸酐公开于下列文献：美国专利No.4,040,900，其在此全部引入作为参考文献，和C.E.Farley和R.B.Wasser在W.F.Reynolds编辑的The Sizing of Paper，第二版，TappiPress，1989，pages51-62中的文章。多种烯基琥珀酸酐可以从AlbemarleCorporation，Baton Rouge，La市售获得。
本发明的纸幅的密度、定量和厚度可以广泛地变化，而常规可以使用的定量、密度和厚度取决于由该纸幅形成的纸基产品。本发明的纸或纸板优选地在对纸进行压光以及可能与后续涂布有关的任何压缩或挤压之后获得大约2密耳至大约30密耳的最终厚度，然而如果需要，厚度可以超过该范围。更优选厚度从大约4密耳至大约20密耳，而最优选从大约7密耳至大约17密耳。本发明的纸优选显示大约17lb/3000ft2至大约300lb/3000ft2的定量，然而如果需要，定量可以超过该范围。更优选定量为大约30lb/3000ft2至大约200lb/3000ft2，最优选大约35lb/3000ft2至大约150lb/3000ft2。纸的最后密度，即定量除以纸的厚度，优选大约6lb/3000ft2/密耳至大约14lb/3000ft2/密耳，然而如果需要，纸幅密度可以超过该范围。更优选纸幅密度大约7lb/3000ft2/密耳至大约13lb/3000ft2/密耳，最优选大约9lb/3000ft2/密耳至大约12lb/3000ft2/密耳。因而，在本发明的优选实施方案中，与常规纸相比，相对于其重量，纸或纸板具有相对更大的厚度。在本发明的这些优选实施方案中，定量与厚度比值的减少被认为至少部分可归因于散布在纤维内的膨胀微球体所导致的纸内大量微小空隙，尤其是在膨胀过程中，微球体导致材料内空隙容积显著增大。此外，在干燥操作之后，将纸压光至足够达到最终所需的厚度，此处所讨论的该厚度随着与压光操作有关的对纸幅的任何所需的表面修整而变化。空隙容积的显著增加连同比较高的厚度具有减少纸的密度，同时保持优良的硬度及用于文件夹等的浆料所需的其它重要特性的效果。
优选地，该方法包括：a)提供纸浆水悬浮液；b)裁切(sheet)和干燥纸浆水悬浮液从而获得干的纸或纸板纸幅；c)将含有一种或一种以上的疏水性聚合物和淀粉的胶料组合物涂覆在纸幅的至少一个表面上处理干的纸或纸板纸幅，从而形成处理过的纸或纸板纸幅；和d)将纸干燥从而获得施胶的纸或纸板纸幅。
在本发明优选实施方案的步骤a)中，提供了一种纸浆水悬浮液。形成纸浆水悬浮液的方法是在纸和纸板技术领域内众所周知的，将不再给予任何详细的描述。例如参阅上述参考的G.A.Smook和其中的所引用的参考文献。可以使用任何常规的纸浆水悬浮法。配料的纤维素纤维成分适宜的是化学制浆的类型，比如漂白的牛皮纸浆，然而本发明不应当被认为局限于牛皮纸浆，并且与其它的纸浆一起使用将具有良好效果，其它的纸浆例如是：化学纸浆比如亚硫酸盐纸浆，机械纸浆比如细磨木浆，及其它纸浆种类和其混合物比如化学-机械以及热-机械纸浆。
虽然对于本发明不是必须的，但是优选漂白纸浆从而除去木质素并达到所需的纸浆亮度，漂白按照现有技术已知的一种或一种以上的漂白处理进行，其包括例如基于元素氯的漂白工序、基于二氧化氯的漂白工序、无氯漂白工序、无元素氯漂白工序和任何前述及其它漂白相关工序及阶段的结合或变化。漂白完成并洗涤和筛滤纸浆之后，通常还需经受一个或一个以上的精磨步骤。其后，将精制纸浆输送到混合浆池，在浆池之中与通常加入造纸配料的各种添加剂和填料以及其它的纸浆比如未漂纸浆和/或回收的或消费后的纸浆相混合。添加剂可以包括所谓的“内施胶”剂，其主要用于增加与纸的表面相接触的极性液体的接触角，“内施胶”剂例如链烯基琥珀酸酐(ASA)、烷基乙烯酮二聚物(AKD)和松香胶料。在该阶段也可以加入助留剂。优选阳离子助留剂；然而，阴离子助留剂也可以用于配料。
此外，在将配料提供到造纸机的流浆箱之前，如果需要，优选将聚合的微球体添加到纸浆配料混合物中作为纸或纸板纸幅的成分。在加入配料混合物之前，微球体可以预膨胀或基本上达到它们的最终尺寸。优选微球体在形成纸幅的最初的造纸配料中处于“未膨胀”状态，接着在纸或纸板的制造过程期间加热后，微球体直径发生膨胀以便在最终的施胶纸或纸板纸幅内其处于“膨胀”状态。应当理解该膨胀具有能够使最终纸制品厚度增加和密度减少的效果。在造纸配料内包括可膨胀的和已经膨胀的微球体(或已经基本上处于其最终尺寸状态的微球体)混合物以便部分的微球体将在干燥操作中膨胀到相当大的程度，而同时在干燥期间总尺寸基本保持相同，这样的方案也包括在本发明的范围之内。膨胀度可以很大地变化。基于未膨胀微球体的体积，优选膨胀度至少大约200％，更优选至少大约300％，尤其优选大约300％到大约600％。在其原始未膨胀状态，可膨胀微球体的中心可以包含挥发性液体发泡剂以便促进和维持所需的体积膨胀。优选，该发泡剂不是用于聚合树脂的溶剂。尤其优选发泡剂是低分子的直链或支链烷烃或烯烃，例如异丁烷，其含量足以产生所需的膨胀度。在优选实施方案中，其量可以在树脂微粒总重量的大约10wt％至大约25wt％之间变动。适宜的可膨胀微球体可以利用已知的方法制备或市售获得，比如从Georgia州Marietta的Akzo Nobel市售获得的EXPANCEL(商品名)。
在本发明方法的步骤(b)中，裁切并干燥步骤(a)的纸浆悬浮液从而获得干的纸或纸板纸幅。用于裁切和干燥纸浆悬浮液的方法和设备在纸和纸板技术领域是众所周知的。例如参阅上述参考的G.A.Smook和其中所引用的参考文献。可以使用任何常规的裁切和干燥方法。因此，这些方法在此将不再详细描述。举例来说，包含纸浆及其它添加剂的含水造纸浆料配料从适宜的造纸机的流浆箱沉积到造纸机比如长网造纸机或本领域公知以及未来将熟知的任何其它适宜造纸机上，形成单层或多层纸幅。例如，所谓的配料“切片”(slice)包括稠度相对较低的浆粕纤维的含水浆料和分散在其中的微球体和各种添加剂以及填料，将其从流浆箱排出到多孔无端活动成型板或网上，液体浆料在其中通过经由网内的小孔隙在成型部以真空方式逐渐排水而脱水，直到一层浆粕纤维和其它材料在网上形成。脱水后的湿磨木浆或纸幅从成型部传送到压榨部的特殊构造的毡上，并通过辊式压榨机的一系列压区从而除去水并固化湿纸幅。然后将纸幅输送到初始干燥部从而除去仍然保有的大部分水分并且进一步固化纸幅内的纤维。干燥部的加热也促进纸幅内可能包含的未膨胀微球体的膨胀。
在本发明方法的步骤(c)中，干纸或纸或纸板幅通过在至少一个表面上涂覆包含一种或一种以上疏水性聚合物的胶料组合物进行处理。用胶料组合物处理干燥的纸或纸板纸幅的方法和设备在纸和纸板技术领域是众所周知的。例如参阅上述参考的G.A.Smook和其中所引用的参考文献。如果需要，更详细如上所述，可以通过压榨机的作用，在纸幅中应用和加入其它的添加剂比如淀粉、颜料及另外的添加剂。
在本发明方法的最优实施方案的步骤(d)中，纸或纸板纸幅在用胶料组合物处理后干燥。用胶料组合物处理干燥的纸或纸板纸幅的方法和设备在纸和纸板技术领域是众所周知的。例如参阅上述参考的G.A.Smook和其中所引用的参考文献。可以使用任何常规的干燥方法和设备。因此，这些方法和设备在此将不再详细描述。干燥之后，可以对纸进行一次或一次以上的干燥后步骤，例如上述引用的参考文献G.A.Smook及其中引用的文献中所述的那些步骤。例如，可以对纸或纸板纸幅进行涂敷和/或压光，从而获得如上所讨论的最终所需厚度，由此改善纸幅的平滑度及其它特性。压光可以在足以提供所需厚度的压区压力下通过钢-钢压光(steel-steel calendaring)来实现。应当理解纸层的最后厚度将主要取决于压区压力的选择。
按照本发明制造的纸幅的一个重要特性是其对含水流体的抗水性(watershedability)或抗湿性。与除了没有用本发明的淀粉和疏水性聚合物的混合物表面施胶外与本发明的纸和纸板纸幅均相同的纸和纸板纸幅相比，由本发明方法生产的表面施胶纸和纸板纸幅具有大大改善的抗水性。纸幅对于含水流体的抗湿性可以通过Cobb施胶度试验按照ASTM D-3285(TAPPI T-441)测定。用于文件夹的常规施胶纸幅在测试用纸为每平方米大约50至70克时具有五分钟的吸水率。包含支持层12(holdout layer)和印刷层14(print receptive layer)的纸幅10优选在每平方米大约30克至大约40克时具有五分钟的吸水率。用于执行Cobb施胶度试验法的测定仪包括空心金属圆筒或环(内部面积为100、25或10cm2)。一个带有夹紧装置的金属底板用于倚着纸样品和氯丁橡胶垫固定该环。当试验样品不平时，氯丁橡胶垫可以用来倚着纸幅密封该圆筒。该试验设备的一个重要构件是实心不锈钢辊，该辊具有大约20cm宽的光滑表面和大约10kg的重量。用于该试验的还有100mL的量筒，精度为0.01g或更好的天平，吸水纸，和计时器或秒表。从被涂覆的纸幅切割为大约12.5×12.5cm的正方形纸或纸板材料试验样品。将称量后样品放置在氯丁橡胶垫上。通过适当地锁定横杆和紧固两个旋钮将圆筒夹紧在样品上。如果样品材料粗糙，则将垫圈放置在样品和圆筒之间，并小心地对准各自的内缘。将试验液体，在这种情况下优选为水，灌注入试验圆筒。试验液体的量对于100平方厘米圆筒优选100mL。较小的圆筒按比例使用较少的液体。在灌注液体之后，定时器开始计时进行五分钟试验。也可以提供更长或更短的试验周期。在预定试验周期结束之前的十五秒时，从圆筒快速倒出液体，操作时注意不要将任何液体滴落到试验样品未处理过的(外部)部分。从样品上移去圆筒，然后将样品浸湿的一面向上放置在一张吸水纸上。在预定试验周期恰好结束的时候，将第二张吸水纸放置在样品之上，从而通过在样品和吸水纸上向前向后各一次移动手压辊得以除去多余的液体。注意不要在辊上施加向下的压力。从吸水纸片之间取出样品，然后将其折叠，接着再称重，精确到0.01克。将样品的最后重量减去纸幅的最初重量，对于100cm2圆筒将增加的重量克数乘以100从而获得每平方米所吸收的液体重量克数。本发明的纸或纸板所显示的Cobb值等于或小于大约25，优选等于或小于大约23，更优选等于或小于大约21，最优选等于或小于大约20。
在本发明的优选实施方案中，纸幅对含水流体的抗湿性还可以由接触角测定法测定。在跨越样品对角切割的纸的窄带(1/4-1/3英寸)上进行接触角测定。将小水滴(或其它的液体)滴到纸的表面上。摄像机在大约4.5秒期间内记录该液滴。以0.1秒的间隔捕获帧。然后对视频图像进行图像分析，计算接触角。该测定是在室温下进行的。一般地，每份样品分析六小滴。使用的仪器是FTA，Instrument生产的First TenAngstroms。接触角等于或大于大约128°，优选等于或小于大约130°，更优选等于或小于132°，最优选等于或小于133°。
本发明的纸和纸板纸幅可以用于使用传统方法制造期望有抗水性的各类纸基产品。例如，按照本发明制成的纸和纸板纸幅可以用于各种办公室或文书方面的应用。优选纸幅用于制造文件夹、马尼拉折叠夹、合盖文件夹(flap folders)，例如基于Bristol的纸，及用于办公环境的其它基本上不可弯曲的纸板纸幅，其包括但不限于用于这种文件夹的纸板容器等。由纸幅制造这种文件夹对于在纸张加工领域的技术人员而言是众所周知的，并且通常包括由纸幅切割适当大小与形状的原纸(blanks)，一般用“反向”冲切，然后将原纸折叠成适当的文件夹形状，接下来是堆叠和包装步骤。如果希望便于折叠，也可以预先将原纸刻痕。刻痕、切割、折叠、堆叠和包装操作通常使用本领域熟练技术人员众所周知的自动机器，由退纸架供应给机器的纸幅材料卷开始，基本上连续地进行。
下列非限制性实施例阐明本发明的其它各方面。除非另有陈述，温度是摄氏温度，百分比是重量百分比，任何纸浆添加剂或水分的百分数基于材料总的烘干重量。
实施例I
由65％硬木和35％软木浆的混合物制备定量为124lb/3000ft2的一系列纸板样品。纸用ASA胶料内施胶并包含重质碳酸钙作为填料。在施胶之前，将纸干燥至大约3％含水量。胶料溶液包含乙基化淀粉，并且加入不同含量的疏水性聚合物，该溶液用于在造纸机的槽式施胶机上涂覆，将其驱压入通过施胶机压区的纸片内。淀粉和添加剂的吸收量(pick-up)使用淀粉与添加剂的比值和制造过程中在施胶机上测定的吸湿量计算获得。纸板样品在表1中更加详细的描述。
表I
基材  (1)疏水性聚合物吸收量wt％  (2)淀粉吸收量wt％  (3)可膨胀微球体wt％   施胶固体wt％   淀粉与添加剂比值
  1234567   0.00％0.21％0.52％0.88％0.98％1.35％1.27％   2.2％1.9％1.6％1.3％1.0％0.6％1.3％   0％0％0％0％0％0％0％   11％11％11％11％11％11％15％   仅淀粉9∶13∶11.5∶11∶10.42∶11∶1
  8910111213   未测出0.29％未测出未测出未测出1.58％   0.0％2.6％未测出未测出未测出0.7％   2％2％2％2％2％2％   11％11％11％11％11％11％   仅淀粉9∶13∶11.5∶11∶10.42∶1
通过上标标示的术语如下定义：
(1)“疏水性聚合物”是可以由RohmNova以商品名Sequapel414市售获得的硬脂酰化三聚氰胺/石蜡。
(2)“淀粉”是由Penford以商品名Penford 270市售获得的乙基化淀粉。
(3)“微球体”是由Expancel Inc.市售获得的微球体，商品名为“Expancel”。
实施例II
评定实施例I制备的纸板样品用以测定抗水性。所用的评定试验中Cobb试验和接触角测定法如上所述。也利用下列等级主观地评定样品：
(1)优秀(A)：
水呈珠状，就象水在涂蜡表面上一样，当纸抖落时，水几乎全部抖下。可能有相当少量的剩余水珠需要擦去。同时在20秒内也不会看到水渗入纸片。圆珠笔或铅笔可以在纸上书写而没有或只有最小限度的条痕(streaking)。
(2)良好(B)：
水在纸上呈珠状。当纸抖落时，剩余的水珠比优秀级稍微多一些，同时也可能获得一些轻微的水迹。在20秒内可能发现纸上有一些起皱，其中水刚开始渗入纸片。肯定能够在纸片上用圆珠笔或铅笔书写而没有或只有最小限度的条痕(streaking)。
(3)差(C)：
水并非珠状，当水从纸片流走时留下明显的水迹。在20秒内可能发现一些增加的起皱和水渗入纸内。
结果以附图和下面的表II阐明。
表II
  基材  2分钟Cobb施胶度试验   接触角   “抗水性”
  1234567  37.732.126.023.621.919.523.5   114.4128.1128.9130.2132.2133.0133.0   CCCBAAA
  8910111213  33.323.020.623.021.117.9   114.6131.7134.5135.0133.5131.9   CCBAAA
实施例III
利用实施例I的工序制备另外的基材。方法和产品的情况在下面表III中阐明。
表III
  基材编号   内施胶lb/Ton   是否添加淀粉，淀粉与添加剂的重量比   施胶固体   吸收量lb/Ton 添加剂   添加剂吸收量wt％  (3)可膨胀微球体wt％
  1   1.5   是1∶0   8   37   无   0.00％   0
  1B   1.5   是1∶0   12   62   无   0.00％   0
  2   3   是1∶0   12   64.4   无   0.00％   0
  3   4.5   是1∶0   12   50.8   无   0.00％   0
  4   4.5   是2.3∶1   8   32  (8)添加剂1   0.48％   0
  4B   4.5   是2∶1   8   33.7  (8)添加剂1   0.56％   0
  4C   4.5   是1∶1   8   34.3  (8)添加剂1   0.86％   0
  5   4.5   是2∶1   8   32.4  (7)添加剂2   0.53％   0
  5B   4.5   是1∶1   8   35.2  (4)添加剂3   0.88％   0
  6   4.5   是2∶1   8   31.1  (4)添加剂3   0.51％   0
  6B   4.5   是1∶1   8   31  (4)添加剂3   0.78％   0
  9   4.5   是2∶1   8   33.8  (5)添加剂5   0.56％   0
  9B   4.5   是1∶1   8   33.3  (5)添加剂5   0.83％   0
10 4.5 否0∶1 6 9.3  (1)添加剂4.6％固体 0.47％ 0
10B 4.5 否0∶1 6 12.4  (1)添加剂4.6％固体 0.62％ 0
  11   4.5   是2∶1   8   31.3  (1)添加剂4   0.52％   0
  11B   4.5   是1∶1   8   33.7  (1)添加剂4   0.84％   0
  12   4.5   是10∶1   8   31.2  (9)添加剂9   0.14％   0
  12B   4.5   是1∶1   8   31.8  (9)添加剂9   0.80％   0
  12C   4.5   是10∶1   8   31.5  (6)添加剂6   0.14％   0
  13   4.5   是2∶1   8   29.5  (1)添加剂4   0.49％   0
  13B   1.5   是2∶1   8   35  (1)添加剂4   0.58％   0
  13C   1.5   是1∶1   8   34.6  (1)添加剂4   0.87％   0
  14   1.5   是1∶1   8   36.6  (5)添加剂5   0.92％   0
  15   1.5   是1∶1   8   36.5  (4)添加剂3   0.91％   0
  16   1.5   是1∶1   8   42.2  (1)添加剂4   1.06％   2
  16B   1.5   是1∶1   8   36  (1)添加剂4   0.90％   2.5
  17   1.5   是1∶1   8   41.2  (5)添加剂5   1.03％   2
  17B   1.5   是1∶1   8   40  (5)添加剂5   1.00％   2.5
  18   1.5   是1∶1   8   40.9  (4)添加剂3   1.02％   2
  18B   1.5   是1∶1   8   39.4  (4)添加剂3   0.99％   2.5
通过上标标示的术语如下定义：
(1)“添加剂4”是可以由RohmNova以商品名Sequapel414市售获得的基于硬脂酰化三聚氰胺/石蜡的含水组合物。
(2)“淀粉”是由Penford以商品名Penford 270市售获得的乙基化淀粉。
(3)“微球体”是由Expancel Inc.市售获得的可膨胀微球体，商品名为“Expancel”。
(4)“添加剂3”是由Michelman以商品名Vaporcoat 2200r市售获得的基于苯乙烯-丁二烯共聚物的含水组合物。
(5)“添加剂5”是由Spectra Kote以商品名Spectra Guard 763 B市售获得的基于聚(甲基丙烯酸甲脂)/石蜡的含水组合物。
(6)“添加剂6”是由Hercules以商品名M 1322市售获得的基于苯乙烯-丙烯酸共聚物的含水组合物。
(7)“添加剂7”是由Michelman以商品名X300plus市售获得的基于SBR(苯乙烯-丁二烯)的含水组合物。
(8)“添加剂1”是由Progressive Coatings以商品名ProgressiveJ0819D市售获得的基于丙烯酸聚合物的含水组合物。
(9)“添加剂9”是由Hercules Incorporated以商品名Scripset 745市售获得的基于苯乙烯-马来酸酐共聚物的含水组合物。
实施例IV
使用实施例II的工序，评定实施例III基材的抗水性能。结果在下面表IV中阐明。
  试验编号   Cobb值，正面   Cobb值，反面   抗水性
  1   41.6   43.5   C
  1B   47.4   493   C
  2   46.9   48.5   C
  3   35.7   33   C
  4   30.8   31.6   C
  4B   29.9   29.8   C
  4C   30.8   31.6   C
  5   30   26.8   C
  5B   28.6   29.1   C
  6   27.7   27.1   C
  6B   23.4   25.7   B
  9   30   30.1   C
  9B   24.8   24.9   B
  10   25.2   19.6   A
  10B   22   25.3   A
  11   24.5   22.8   A
  11B   23.6   21.4   A
  12   31.7   31.8   C
  12B   31.7   31.2   C
  12C   31.6   32.3   C
  13   25.1   26.7   B
  13B   25.5   25.8   A
  13C   24.2   25.1   A
  14   26   27.8   C
  15   27.8   32.7   B
  16   18.4   21.2   A
  16B   18.5   20.2   B
  17   24.1   26.5   C
  17B   17.7   20.7   C
  18   B
  18B   22.6   23.2   B

Claims (27)

1.一种制备施胶纸和纸板纸幅的方法，其用施胶机在纸或纸板纸幅内加入胶料组合物，该组合物包含一种或一种以上的疏水性聚合物或者在疏水性聚合物之外还含有一种或一种以上的淀粉，其中疏水性聚合物、这种聚合物的量和所述聚合物与所述淀粉的重量比是这样选择的，以便纸和纸板纸幅显示出等于或小于大约25的Cobb值。
2.按照权利要求1的方法，其中所述聚合物的量是这样的，以便Cobb值等于或小于大约23。
3.按照权利要求2的方法，其中所述聚合物的量是这样的，以便Cobb值等于或小于大约21。
4.按照权利要求3的方法，其中所述聚合物的量是这样的，以便Cobb值等于或小于大约20。
5.按照权利要求1的方法，其中所述聚合物的量是这样的，以便纸或纸板纸幅显示出等于或大于大约128°的接触角。
6.按照权利要求5的方法，其中所述聚合物的量是这样的，以便纸或纸板纸幅显示出等于或大于大约130°的接触角。
7.按照权利求6的方法，其中所述聚合物的量是这样的，·以便纸或纸板纸幅显示出等于或大于大约132°的接触角。
8.按照权利要求7的方法，其中所述聚合物的量是这样的，以便纸或纸板纸幅显示出等于或大于大约133°的接触角。
9.按照权利要求1的方法，其中所述聚合物的量是这样的，以便纸或纸板纸幅显示出等于或大于大约132°的接触角。
10.按照权利要求1的方法，其中所述聚合物的量至少为大约0.4wt％，该百分比基于纸或纸板的干重。
11.按照权利要求10的方法，其中所述聚合物的量至少为大约0.5wt％。
12.按照权利要求11的方法，其中所述聚合物的量至少为大约0.9wt％。
13.按照权利要求12的方法，其中所述聚合物的量至少为大约0.9wt％。
14.按照权利要求13的方法，其中所述聚合物的量为大约1.3wt％至大约3.0wt％。
15.按照权利要求1的方法，其中所述胶料组合物不包含或基本上不包含淀粉。
16.按照权利要求1的方法，其中所述胶料组合物包含淀粉。
17.按照权利要求16的方法，其中由纸或纸板纸幅吸收的淀粉与疏水性聚合物的重量比小于大约3比1。
18.按照权利要求17的方法，其中由纸或纸板纸幅吸收的淀粉与疏水性聚合物的重量比小于大约2比1。
19.按照权利要求18的方法，其中由纸或纸板纸幅吸收的淀粉与疏水性聚合物的重量比小于大约1比1。
20.按照权利要求19的方法，其中由纸或纸板纸幅吸收的淀粉与疏水性聚合物的重量比小于大约0.5比1。
21.按照权利要求1的方法，其中所述疏水性聚合物选自苯乙烯丙烯乳液(SAE)、苯乙烯丙烯酸(SAA)、苯乙烯马来酸酐(SMA)、其中烷基部分是支化或直线型并具有至少约7个碳原子的烷基化三聚氰胺、石蜡、聚氨酯类、改性淀粉(疏水性淀粉)、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、烷基乙烯酮二聚物、链烯基乙烯酮二聚物、松香和其组合。
22.按照权利要求1的方法，其中疏水性聚合物选自其中烷基部分是支化或直线型并且具有至少约7个碳原子的烷基化三聚氰胺、石蜡和其组合。
23.按照权利要求1的方法，其中疏水性聚合物选自一种或一种以上的烷基化三聚氰胺和一种或一种以上的石蜡的组合，其中烷基化三聚氰胺是烷基部分是支化或直线型并且具有至少约7个碳原子的烷基化三聚氰胺。
24.按照权利要求1的方法，其中疏水性聚合物选自由一种或一种以上的烷基化三聚氰胺树脂和一种或一种以上的石蜡组成的混合物，其中烷基化三聚氰胺树脂是烷基部分是支化或直线型并且具有至少约13个碳原子的烷基化三聚氰胺树脂。
25.按照权利要求1的方法，其中纸和纸板纸幅包含微球体。
26.由权利要求1的方法形成的施胶纸或纸板纸幅。
27.用于制备施胶纸和纸板的方法，其包括：
a)提供纸浆水悬浮液；
b)裁切和干燥纸浆水悬浮液从而获得干的纸或纸板纸幅；
c)用含有一种或一种以上的疏水性聚合物的胶料组合物涂覆在纸幅的至少一个表面上处理干的纸或纸板纸幅，从而形成处理过的纸或纸板纸幅；和
d)将纸干燥从而获得施胶的纸或纸板纸幅，其显示的Cobb值等于或小于大约25。
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