PL199323B1

PL199323B1 - Laminat papierowy lub kartonowy i sposób jego wytwarzania

Info

Publication number: PL199323B1
Application number: PL346425A
Authority: PL
Inventors: Leif Norlander; Annika Karlsson; Mats Fredlund
Original assignee: Stora Enso Ab
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2008-09-30
Also published as: ES2386805T3; BR9913134B1; BR9913134A; AU5893899A; CA2342227A1; EP1117869B1; EP1117869A1; RU2202021C2; JP2002524315A; JP4694691B2; US6537680B1; CA2342227C; CN1136362C; NZ510171A; ATE553919T1; CN1316030A; PL346425A1; WO2000014333A1

Abstract

Laminat papierowy lub kartonowego zestawiony jest z co najmniej jednej nadaj acej obj etosc warstwy, tu zwanej warstw a obj eto sciow a, przy czym na co najmniej jednej stronie warstwy obj eto- sciowej jest co najmniej jedna warstwa wtórna; warstwa wtórna i warstwa obj eto sciowa s a laczone z sob a bezpo srednio lub po srednio zasadniczo na ca lo sci ich powierzchni zwróconych do siebie. 40-95% warstwy obj eto sciowej sk lada si e z w lókien celulozowych o chudo sci 550-950 ml CSF, war- stwa wtórna/warstwy wtórne ma/maj a wieksz a g estosc ni z warstwa obj eto sciowa, a laminat ma indeks sztywno sci zginania wy zszy ni z 2,5 Nm 7 /kg 3 , lecz mniejszy ni z 14 Nm 7 /kg 3 , obliczony jako warto sc sredniej geometrycznej dla maszyny i kierunku poprzecznego. Wynalazek dotyczy tak ze sposobu wytwarzania takiego laminatu. PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy laminatu papierowego lub kartonowego zestawionego z co najmniej jednej nadającej objętość warstwy, tu zwanej warstwą objętościową, i na co najmniej jednej stronie warstwy objętościowej jest co najmniej warstwa wtórna, przy czym warstwa wtórna i warstwa objętościowa są łączone z sobą bezpośrednio lub pośrednio zasadniczo na całości ich powierzchni zwróconych do siebie. Wynalazek dotyczy także sposobu wytwarzania takiego laminatu. Jedną z najważniejszych cech materiału kartonowego, gdy jest stosowany jako materiał do pakowania jest jego sztywność. Sztywność laminatu papierowego lub kartonowego jest proporcjonalna do jego grubości podniesionej do trzeciej potęgi. Proporcja ta oznacza, że znaczną oszczędność materiału można osiągnąć przez zmniejszenie gęstości mniej obciążonych warstw środkowych w laminacie. Proporcja ta była znana od dawna, lecz trudność polegała na tym, by wytworzyć wystarczająco sztywne i silne warstwy środkowe, które równocześnie wykazują niską gęstość.

Pofałdowany karton jest klasycznym przykładem laminatu kartonowego o dobrej sztywności zginania w odniesieniu do gęstości laminatu. Wskutek mikropofałdowania nadającej objętość warstwy środkowej, można także wytwarzać stosunkowo cienkie laminaty, które nie są jednak uważane za spełniające maksymalne wymogi dotyczące materiału do pakowania. Zatem wzór o falistym kształcie może często być zauważony, co obniża wartość estetyczną materiału.

W „Weyerhaeuser Paper Company introduces HBA (High Bulk Additive)” [Firma papiernicza Weyerhaeuser wprowadza HBA (Dodatek o dużej objętości)], Elston i Graef opisują możliwość stosowania chemicznie usieciowanych włókien w materiale kartonowym. Przez dodanie do wsadu 10% HBA (dodatku o dużej objętości), gramaturę materiału kartonowego można zmniejszyć o 25%, przy arkuszu o tej samej sztywności zginania co próbka kontrolna bez dodania HBA. Grubość arkusza może być utrzymana, a gęstość zmniejszona, w jednym przykładzie z 705 do 500 kg/m³. Wykazano, że sztywność Tabera zwiększyła się o około 40% przy dodaniu 15% HBA. Jednak prowadzi to do zmniejszonej wytrzymałości na rozciąganie, około -25%. Domieszkę wykonano m.in. w trójwarstwowym laminacie i całość HBA wprowadzano do środkowej warstwy.

Podobnie WO 95/26441 opisuje zastosowanie chemicznie usieciowanych włókien w laminacie papierowym o dwóch lub więcej warstwach. Celem stosowania usieciowanego włókna (HBA) jest osiągnięcie struktury o zwiększonej objętości przy zachowaniu wytrzymałości na rozciąganie. Materiał papierowy o niskiej gęstości (duża objętość) w normalnym przypadku daje niższą wytrzymałość na rozciąganie. Aby zmniejszyć ten negatywny wpływ niskiej gęstości, proponuje się użycie spoiw przenoszonych przez wodę, takich jak skrobia, zmodyfikowana skrobia, octan poliwinylu i alkohol poliwinylowy itp. Proponuje się ich stosowanie przy zawartości procentowej między 0,1 i 6% ciężaru materiału. Uzyskaną sztywność zginania wyraża się w jednostkach Tabera. Jeśli ten sam sposób jest stosowany do konwersji sztywności, jak opisano poniżej przy metodach badania, to wynik w WO 95/26441, Przykład 5, odpowiada wskaźnikowi sztywności zginania około 1,6 Nm⁷/kg³.

Kształtowanie na sucho przy wytwarzaniu papieru opisano w literaturze w dużej liczbie artykułów i patentów. We „Wstępie do kształtowania papieru na sucho”, Tappi, 1978, str. 3-6, m.in., Swenson opisuje różne techniki tworzenia struktury stosując powietrze jako ośrodek dyspergujący dla włókien drzewnych. Podane są tu przykłady produktów wytwarzanych przez kształtowanie na sucho, takich jak np. miękkie ręczniki do rąk, sztywny karton i masonit.

W GB 1,430,160 i GB 1,435,703 opisano technikę kształ towania do wytwarzania materiał u papierowego o szeregu warstwach. Zaproponowano m.in. łączenie kształtowanych na sucho lub mokro warstw z sobą. Zaproponowano, by zestalanie arkusza (składającego się z szeregu warstw) wykonywać stosując spoiwa, wilgoć i prasowanie w wysokiej temperaturze. Cechy produktu w przypadku produktów wysuszonych są charakteryzowane przez dużą objętość, prostokątność (tzn. takie same właściwości w różnych kierunkach arkusza na płaszczyźnie) i dobrą stabilność wymiarów. Ponadto, uważa się za możliwe, by osiągnąć cechy produktu podobne do typowo kształtowanego kartonu. Uważa się, że technika wytwarzania zmniejsza koszty inwestycji, wody i zużycie energii.

W „Where research pays off” [„Gdzie badania się opłacają ”], PPI, March 1977, str. 42-26, Haas opisuje pewne ważne cechy produktu w przypadku kartonu typowo kształtowanego na mokro i kształtowanego na sucho. Haas opisuje cechy kształtowanych na sucho arkuszy, jako mające równą powierzchnię przy braku śladów filcu i drutu i aprobowaną wytrzymałość na rozdarcie. Sztywność podaje się stosując wartości liczbowe dla różnych technik wytwarzania, lecz nie komentując ich w tekście. Kształtowane na sucho materiały wielowarstwowe nie dały zwiększonej sztywności. Interpretując tu

PL 199 323 B1 dokument założono, że „sztywność %” lub „sztywność X” oznacza sztywność arkuszy w kierunku poprzecznym lub wzdłużnym (TR lub MR). W przypadku konwersji dla lepszego porównania między różnymi materiałami, wskaźnik sztywności zginania można obliczyć jako wartość średniej geometrycznej MR i TR (pierwiastek kwadratowy MR*TR), przy czym maksymalny wskaźnik sztywności zginania osiągnięty według wartości podanych przez Haasa wynosi około 1,2 Nm⁷/kg³. Zatem zauważa się tu, że techniki kształtowania na sucho, takie jak użyto, nie przyczyniły się do zwiększenia sztywności zginania. Haas podaje także gramaturę i grubość różnych struktur papieru, przy czym 550 kg/m³wydaje się być najniższą gęstością uzyskaną dla struktur w pełni lub częściowo kształtowanych na sucho.

W „Kształ towanie na sucho kartonu: spojrzenie na jego historię i technologię”, Pulp and Paper, 54, 1980:4, str. 120-123 Attwood opisuje eksperymenty m.in. ze strukturami papieru, będącymi połączeniem warstw kształtowanych na sucho i kształtowanych na mokro. Wyniki podane dla sztywności i grubości (przy tej samej gramaturze) wskazują na duże róż nice w sztywnoś ci w kierunku maszyny (MR) i poprzecznym do maszyny (TR). Maksymalną sztywność po konwersji jako pierwiastek kwadratowy sztywności MR*TR uzyskano dla materiału, który wytworzono przy użyciu warstw zewnętrznych kształtowanych na mokro i warstw środkowych kształtowanych na sucho, nie uzyskując jednak wartości ponad 1 Nm⁷/kg³. Ponadto Attwood opisuje różne propozycje sposobów zaprojektowania procesu, który łączy kształtowane na sucho warstwy środkowe z kształtowanymi na mokro warstwami zewnętrznymi. Attwood podaje także gramaturę i grubość różnych konstrukcji papierowych, przy czym około 600 kg/m³ wydaje się być najniższą gęstością uzyskaną dla struktur całkowicie lub częściowo kształtowanych na sucho.

US 4,914,773 podaje sposoby wytwarzania sztywnego materiału kartonowego stosując suche eksponowane włókna o chudości 500 CSF. Włókna, które mają być ukształtowane w środkową warstwę w arkuszu, są dyspergowane w piance. Ma to na celu zapobieżenie zwilżaniu wodą w zbyt dużym stopniu. Dodanie różnych typów spoiwa, takich jak lateks, skrobia, żywice itp. podano jako niezbędne warunki wstępne dla uzyskania odpowiedniej wytrzymałości arkusza. Gdy podane sztywności zginania podda się konwersji jasne jest, że maksymalny osiągnięty wskaźnik sztywności zginania wynosi około 1,8 Nm⁷/kg³.

Laminat papierowy lub kartonowy według wynalazku, składający się z co najmniej jednej warstwy nadającej objętość, zwanej warstwą objętościową, na co najmniej jednej stronie której znajduje się co najmniej jedna warstwa wtórna, przy czym warstwa wtórna i warstwa objętościowa są połączone ze sobą bezpośrednio lub pośrednio na zasadniczo całych ich zwróconych do siebie powierzchniach, charakteryzuje się tym, że 40-95% warstwy objętościowej stanowią włókna celulozowe o chudości 550-950 ml CSF, że przynajmniej jedna warstwa wtórna ma gęstość większą , niż warstwa objętościowa i że laminat ma wskaźnik sztywności zginania, obliczony jako średnia geometryczna z wartoś ci w kierunku wytwarzania i w kierunku poprzecznym, wyż szy niż 2,5 Nm⁷/kg³, lecz mniejszy niż 14 Nm⁷/kg³.

Korzystnie, co najmniej 60% warstwy objętościowej składa się z włókien o chudości wyższej, niż 600 ml CSF, a laminat ma wskaźnik sztywności zginania wyższy, niż 3,0 Nm⁷/kg³. Ewentualnie, co najmniej 60% warstwy objętościowej składa się z włókien o chudości wyższej niż 650, a korzystnie co najmniej 700, lecz mniejszej niż 850 ml CSF, a laminat ma wskaźnik sztywności zginania wyższy niż 4,0 Nm⁷/kg³.

Laminat korzystnie ma wskaźnik sztywności zginania, obliczony jako średnia geometryczna z wartości w kierunku wytwarzania i w kierunku poprzecznym, wyż szy niż 5,0 Nm⁷/kg³.

Warstwa objętościowa korzystnie ma gęstość 50-300 kg/m³, korzystnie 70-200 kg/m³, najkorzystniej 100-180 kg/m³ .

Warstwy wtórne korzystnie mają gęstość, która jest co najmniej dwa razy większa, korzystnie co najmniej trzy razy większa, a najkorzystniej co najmniej cztery razy większa niż gęstość warstwy objętościowej.

Ewentualnie, warstwy wtórne mają gęstość 300-1500 kg/m³, korzystnie 400-850 kg/m³. Laminat korzystnie ma gęstość 100-500 kg/m³, ewentualnie maksymalnie 400 kg/m³, jeszcze korzystniej 125-350 kg/m³, najkorzystniej 150-250 kg/m³.

W innym wariancie laminat może mieć gęstość 200-400 kg/m³, korzystnie 250-350 kg/m³, ewentualnie 300-500 kg/m³, korzystnie 350-450 kg/m³.

Włókna celulozowe w warstwie objętościowej korzystnie stanowią głównie włókna celulozowe wytwarzane metodą produkcji masy włóknistej, która jest z definicji mechaniczna, termomechaniczna

PL 199 323 B1 lub chemotermomechaniczna, korzystnie o wydajności drewna >75%, najkorzystniej >80%. Włókna celulozowe w warstwie objętościowej korzystnie stanowią głównie włókna z masy TMP i/lub CTMP o wspomnianej chudoś ci.

Warstwa objętościowa, oprócz co najmniej włókien z wysokowydajnej masy włóknistej TMPi/lub CTMP, zawiera ogółem maksymalnie 40% w odniesieniu do suchej masy, ścieru chemicznego i/lub mielonego, głównie wysuszonego włókna z laminatu papierowego i kartonowego.

Włókna w warstwie objętościowej, oprócz co najmniej włókien z wysokowydajnej masy TMPi/lub CTMP, mogą obejmować maksymalnie 30% wagowych elastycznego włókna syntetycznego, korzystnie włókna dowolnego polimeru z grupy polimerów obejmujących polietylen, polipropylen i poliester, i/lub maksymalnie 30% chemicznie usieciowanych włókien z drewna miękkiego.

Korzystnie, co najmniej jedna ze wspomnianych warstw wtórnych składa się głównie z bielonej lub niebielonej chemicznej masy siarczanowej, siarczynowej lub masy wytwarzanej za pomocą rozpuszczalników organicznych - organosolv.

Warstwy wtórne mogą się składać głównie z bielonej lub niebielonej chemicznej masy celulozowej wytwarzanej z surowego materiału celulozowego składającego się głównie z drewna miękkiego i/lub drewna twardego.

Co najmniej po jednej stronie warstwy objętościowej laminat może mieć warstwę wtórną wykonaną z przepuszczalnego dla pary materiału papierowego, wykonanego ze wsadu o odporności na odwadnianie wyższej niż 20°SR, lecz niższej niż 65°SR, korzystnie wyższej niż 25°SR, lecz nie wyższej niż 40°SR, ponadto laminat po przeciwnej stronie warstwy objętościowej może mieć co najmniej jedną trzecią warstwę, która składa się z materiału, który jest znacznie mniej przepuszczalny dla pary, niż wspomniana warstwa wtórna materiału papierowego przepuszczalna dla pary utworzona ze wsadu o wspomnianej odpornoś ci na odwadnianie.

Korzystnie co najmniej jedna z warstw wtórnych jest wykonana z materiału papierowego, wykonanego i prasowanego w jednym lub więcej oddzielnych etapach przed jego złączeniem z warstwą objętościową.

Trzecią warstwę korzystnie stanowi folia polimerowa, folia metalowa, korzystnie folia aluminiowa lub metalizowana folia polimerowa.

Ewentualnie, trzecią warstwę stanowi folia polimerowa z polimeru wybranego z grupy obejmującej: polietylen, polipropylen, polibuten, poliester, chlorek poliwinylu i/lub chlorek poliwinylidenu, alkohol poliwinylowy, kopolimer polietylenu i alkoholu winylowego, kopolimer etylenu i octan winylu lub estry celulozy.

Trzecią warstwę może stanowić folia polimerowa, która ma granicę plastyczności przekraczającą 130°C, laminowana bezpośrednio na warstwie objętościowej.

₂

W korzystnym wariancie wynalazku warstwa obję toś ciowa ma gramaturę 30-300 g/m², co najmniej jedna warstwa wtórna ma gramaturę 30-150 g/m² i że laminat ma gramaturę 50-500 g/m².

Warstwa objętościowa może też mieć gramaturę 40-80 g/m², ewentualnie gramaturę 70-120 g/m².

Korzystnie, warstwa objętościowa ma grubość 0,1-6 mm, korzystnie 0,2-1,0 mm, zwłaszcza 0,3-0,7 mm.

Laminat według wynalazku korzystnie ma gramaturę 50-500 g/m², korzystnie 90-200 g/m², zaś wskaźnik rozciągania 25-150 Nm/g, korzystnie 50-100 Nm/g.

Korzystnie, co najmniej jedna warstwa wtórna ma grubość, która wynosi 5-20%, korzystnie najwyżej 15%, w szczególności maksymalnie 10% grubości warstwy objętościowej.

W korzystnym wariancie wynalazku warstwa objętoś ciowa jest połączona z inną co najmniej jedną warstwą włączoną do laminatu w procesie prasowania wykonywanego tak, że warstwa objętościowa zachowuje lub nabywa gęstość w odpowiednich granicach.

Korzystnie, warstwa objętościowa jest kształtowana na sucho, ewentualnie warstwa objętościowa może być kształtowana na mokro.

Warstwa objętościowa może zawierać również co najmniej jedno spoiwo, korzystnie spoiwo lateksowe, o zawartości 1-30% suchej masy, korzystnie 5-30% wagowych suchej masy, jeszcze korzystniej 7-30% wagowych suchej masy najkorzystniej 10-20% wagowych suchej masy laminatu.

Laminat według wynalazku korzystnie jest zestalony przez dodanie spoiwa, przede wszystkim do warstwy objętościowej, w ilości 1-30% wagowych suchej masy, dogodnie 5-30% wagowych suchej masy, korzystnie 7-30% wagowych suchej masy i najkorzystniej 10-20% wagowych suchej masy laminatu, a następnie tłoczony i suszony.

PL 199 323 B1

W kolejnym wariancie warstwa obję tościowa ma gramaturę 30-100 g/m², korzystnie 30-80 g/m², a zawartość spoiwa wynosi 1-5%, korzystnie 2-5% wagowych suchej masy laminatu.

Spoiwo korzystnie obejmuje co najmniej spoiwo wybrane z grupy obejmującej wodorozpuszczalne polimery lub polimery dyspergowane w wodzie, korzystnie octan poliwinylu, alkohol poliwinylowy, poliakrylany, kwas poliakrylowy, polietylen, poliakrylamid, polistyrene i pochodną kwasu maleinowego w formie homo- i kopolimerów wspomnianych polimerów, lub z grupy obejmującej skrobię, karboksymetylocelulozę i żywice. Spoiwo z grupy obejmującej skrobię, karboksymetylocelulozę i żywice może stanowić środek klejący między warstwą objętościową i wspomnianą co najmniej jedną warstwą wtórną. Korzystnie, laminat po falcowaniu ma trwałe zmniejszenie grubości o co najmniej 10%, korzystnie co najmniej 20% w warstwie objętościowej w obszarze zgięcia, co ułatwia marszczenie bez występującego w znacznym stopniu delaminowania lub pęknięć występujących w zewnętrznych warstwach w związku ze zginaniem.

Sposób według wynalazku, dotyczący wytwarzania papierowego lub kartonowego laminatu składającego się z co najmniej jednej warstwy nadającej objętość zwanej tu warstwą objętościową, na której co najmniej jedną stronę nakłada się co najmniej jedną warstwę wtórną, przy czym co najmniej jedną warstwę wtórną łączy się z warstwą objętościową bezpośrednio lub pośrednio zasadniczo na całości ich zwróconych do siebie powierzchni, charakteryzuje się tym, że jako warstwę objętościową wybiera się, ewentualnie wytwarza się warstwę, która w 40-95% wagowych składa się z włókien celulozowych o chudości 550-950 ml CSF, przy czym warstwę objętościową łączy się co najmniej na jednej z jej stron bezpośrednio lub pośrednio z warstwą wtórną, która ma większą gęstość niż warstwa objętościowa, wytwarzając laminat o wskaźniku sztywności zginania, obliczonym jako średnia geometryczna z wartości w kierunku wytwarzania i w kierunku poprzecznym, wyższym niż 2,5 Nm⁷/kg³, lecz niższym niż 14 Nm⁷/kg³.

Korzystnie, jako włókna celulozowe w warstwie objętościowej stosuje się włókna o chudości wyższej niż 600 ml CSF, korzystnie wyższej niż 650, a najkorzystniej co najmniej 700 ml CSF, lecz mniej niż 850 ml CSF.

Również korzystnie, jako co najmniej jedną warstwę wtórną wybiera się materiał papierowy o gęstości co najmniej dwa razy większej, korzystnie co najmniej trzy razy większej, a najkorzystniej co najmniej cztery razy większej, niż gęstość warstwy objętościowej.

Laminując warstwę objętościową do warstw wtórnych i konsolidując w ten sposób laminat, korzystnie dociska się warstwę objętościową i odpręża ją tylko na tyle, że gęstość warstwy objętościowej w laminacie po suszeniu utrzymuje się na poziomie 50-300 kg/m³, korzystnie 70-200 kg/m³, a najkorzystniej 100-180 kg/m³.

W korzystnym wariancie sposobu według wynalazku, do warstwy obję tościowej i do warstw wtórnych dodaje się spoiwo w ilości 1-30%, korzystnie 5-30%, korzystniej 7-30% i najkorzystniej 10-20% wagowych suchej masy laminatu, nie później niż zanim warstwy połączą się z sobą, powodując, że przenikanie i rozprowadzanie większości spoiwa w warstwie objętościowej. Spoiwo w ilości 1-5%, korzystnie 2-5% wagowych laminatu dodaje się do warstwy objętościowej i/lub do warstw wtórnych, korzystnie, gdy laminat ma gramaturę warstwy objętościowej 30-100 g/m², korzystnie 30-80 g/m².

Zaskakująco okazało się, że stosując włókna o chudości 550-950 ml CSF, korzystnie włókna o chudości wyższej niż 600 ml CSF, najlepiej wyższej niż 650 lecz niższej niż 850 ml CSF, i najkorzystniej wyższej niż 700 ml CSF, w warstwie nadającej objętość w laminacie w połączeniu z warstwą wtórną po jednej lub obydwu stronach warstwy objętościowej, można otrzymać laminat, który wykazuje bardzo dużą sztywność. Uzyskuje się zatem korzyść, taką że laminat ma niską gęstość, i przez niższe zużycie materiału w porównaniu z uprzednio znanymi laminatami kartonowymi zamierzonymi do tego samego celu zastosowań jak laminat według wynalazku, taki jak materiał do pakowania ciekłych i stałych artykułów spożywczych, a także do zawijania i pakowania wyrobów przemysłowych i innych towarów, lub jako półprodukt do wytwarzania takiego materiału lub innych produktów końcowych. Za pomocą wynalazku jest zaprezentowany laminat papierowy lub kartonowy o wskaźniku sztywności zginania większym niż 2,5 i mniejszym niż 14 Nm⁷/kg³, który to wskaźnik sztywności zginania jest ponad 2-7 razy wyższy w porównaniu z wielowarstwowym kartonem typowo wytwarzanym obecnie. Równocześnie, laminat ma wystarczającą wytrzymałość w warstwie objętościowej, która w normalnym przypadku tworzy środkową warstwę w laminacie, ułatwiając falcowanie i następnie marszczenie materiału. Szczególna korzyść wynalazku polega na tym, że po falcowaniu może być on marszczony bez przeszkód w kierunku do i od odcisku zginania. Warstwa objętościowa ma bardzo niską gęstość, 50-300 kg/m³, korzystnie 70-200 kg/m³, najlepiej 104-180 kg/m³ i gramaturę 30-300 g/m².

PL 199 323 B1

Według możliwego wykonania ma gramaturę 40-80 g/m², i według innego wykonania gramaturę 70-120 g/m². Według innego aspektu wynalazku, warstwa objętościowa ma grubość 0,1-6 mm, korzystnie 0,2-1,0 mm, najlepiej 0,3-0,7 mm.

Wspomniana wtórna warstwa ma znacznie większą gęstość i wytrzymałość na rozciąganie niż warstwa objętościowa, np. gęstość, która jest co najmniej dwa razy większa, korzystnie co najmniej trzy razy większa, a najlepiej co najmniej cztery razy większa niż gęstość warstwy objętościowej. Zatem wtórna warstwa może mieć gęstość 300-1500 kg/m³, korzystnie 400-850 kg/m³. Przeciętna grubość wtórnej warstwy/poszczególnych wtórnych warstw w typowym przypadku wynosi jedynie 3-20%, korzystnie maksymalnie 15%, najlepiej maksymalnie 10% grubości warstwy objętościowej.

Laminat według wynalazku składając się z jednej warstwy objętościowej i jednej warstwy wtórnej po co najmniej jednej stronie warstwy objętościowej, korzystnie po obydwu jej stronach, ma gramaturę między 50 i 500 g/m². We wspomnianym przedziale, laminat według wynalazku może mieć gramaturę, która zależy od odwrotnych zależności między grubościami i gęstościami warstwy objętościowej i warstw wtórnych. Zatem gdy warstwa objętościowa jest stosunkowo gruba, laminat może mieć gramaturę 75-400 g/m², korzystnie 100-350 g/m², najlepiej 100-250 g/m² lub 90-200 g/m². Jeśli z drugiej strony warstwa objętościowa jest stosunkowo cienka, laminat może mieć gramaturę 300-500 g/m², korzystnie 350-450 g/m². Innymi słowy, warstwa wtórna /warstwy wtórne dominują w tym przypadku pod względem ciężaru. Możliwy jest także przypadek pośredni, gdy laminat składający się ze wspomnianych warstw ma gramaturę 200-400 g/m², korzystnie 250-350 g/m². Wskaźnik rozciągania laminatu według wynalazku może wynosić 25-150 Nm/g, korzystnie 50-100 Nm/g.

Podczas wytwarzania, warstwa objętościowa jest laminowana przy użyciu spoiw i przy kontrolowanym ciśnieniu i czasie, by wspomniana warstwa wtórna o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie utworzyła laminat według wynalazku. Laminowanie można korzystnie wykonać równocześnie, gdy warstwa objętościowa ulega zestalaniu. Jednak to nie jest warunkiem wstępnym; z drugiej strony, jest również możliwe, by najpierw utworzyć i zestalić warstwę objętościową przez suszenie, która jest następnie laminowana do żądanej warstwy wtórnej. Wspomnianą warstwę objętościową o niskiej gęstości można korzystnie wytwarzać przez kształtowanie na sucho lub przez kształtowanie na mokro masy chemotermomechanicznej (CTMP) lub innej masy „mechanicznej” opartej na włóknach z drewna miękkiego, np. TMP, o dużej chudości. Kształtowanie na sucho jest korzystne z jednego punktu widzenia, a mianowicie, że jest możliwe stosowanie do tego celu dowolnej znanej techniki, lecz niezależnie od techniki kształtowania chudość masy powinna być wyższa niż 550 CSF, korzystnie wyższa niż 600 CSF i zwłaszcza wyższa niż 650 CSF, a w szczególności wyższa niż 700 CSF. Duża chudość materiału włóknistego dla wspomnianej pierwszej warstwy gwarantuje, że arkusz można tłoczyć przy odwadnianiu i zestalaniu arkusza bez wzrostu gęstości do niepożądanych wielkości. Do warstwy objętościowej można także w pewnym stopniu włączyć inne surowce włókniste o dużej sprężystości powrotnej na mokro, np. włókna chemicznie usieciowane, które często wykazują nieznaczną odporność na odwadnianie i dużą sprężystość powrotną po prasowaniu na mokro, lecz nie są korzystne przynajmniej ze względu na koszty.

Dalszymi możliwymi surowcami włóknistymi są włókna syntetyczne, np. włókna poliestrowe, polietylenowe i polipropylenowe, które także wykazują niską odporność na odwadnianie i wysoką sprężystość powrotną w stanie mokrym. W korzystnym wykonaniu, surowiec dla warstwy o niskiej gęstości jako warstwy objętościowej, która w normalnym przypadku tworzy środkową warstwę w laminacie, jest wybierany całkowicie lub głównie spośród wytwarzanych mechanicznie, tzw. mas wysokowydajnych, tzn. mas o co najmniej 75%, dogodnie co najmniej 80% wydajności drewna, takich jak np. masy CTMP i TMP, oparte głównie na włóknach z drewna miękkiego, przy takim warunku, że masy mają podane wyżej wartości chudości.

Można także dodawać do warstwy objętościowej substancje odpadowe do 40% suchej masy. Odpad jest tu określany jako odrzucony produkt - laminat papierowy lub kartonowy, który został rozdrobniony w maszynie do rozcierania na miazgę i o przeważnie eksponowanych włóknach.

Laminat według wynalazku może się składać z trzech warstw, przy czym są możliwe dwie lub ponad trzy warstwy, a wspomniana warstwa objętościowa jest korzystnie laminowana razem z warstwami wtórnymi po obydwu stronach. Jednak, jest możliwe, by warstwa wtórna była obecna jedynie po jednej stronie laminatu. Warstwy wtórne można wytwarzać w tej samej instalacji co warstwę objętościową, lecz można także wytwarzać je oddzielnie, aby można je było laminować do warstwy objętościowej w oddzielnej instalacji. Nie nakłada się żadnego restryktywnego znaczenia na wyrażenie warstwa „wtórna”. Mogą być zatem dalsze warstwy, np. warstwy barierowe, na warstwie wtórnej/warsPL 199 323 B1 twach wtórnych, lub między jakimikolwiek warstwami wtórnymi i warstwą objętościową. Należy także rozumieć, że warstwy wtórne/warstwy powierzchniowe; warstwa wtórna/warstwa powierzchniowa mogą być powlekane, by poprawić drukowność. W typowym przypadku korzystnie powlekane warstwy są powlekane z kolei warstwą tworzywa sztucznego lub mają być powlekane przez tworzywo sztuczne, jeśli laminat jest półproduktem, aby w znany sobie sposób uczynić laminat wodoodpornym i zgrzewalnym na gorą co, aby był o moż liwe jego stosowanie do opakowań cieczy. Warstwy wtórne/warstwy powierzchniowe mogą zatem mieć szereg funkcji w połączeniu z warstwą objętościową, takich jak powodowanie, że laminat jest nieprzepuszczalny dla cieczy i pary, zgrzewalny na gorąco i nadawanie pożądanej wytrzymał o ś ci na rozciąganie i na zginanie.

Według jednego aspektu wynalazku, co najmniej jedna warstwa wtórna laminatu jest przepuszczalna dla pary, przy czym ta warstwa wtórna jest utworzona przez wsad o odporności na odwadnianie wyższej niż 20°SR, korzystnie wyższej niż 25°SR, lecz nie wyższej niż 65°SR, korzystnie nie wyższej niż 40°SR, by zapewnić usunięcie wody po suszeniu termicznym. Zakłada się, że laminat po tej stronie warstwy objętościowej nie zawiera żadnej innej warstwy, która jest nieprzepuszczalna dla pary podczas procesu suszenia. Przepuszczalna warstwa powierzchniowa/warstwy powierzchniowe są najlepiej tworzone przez kształtowany na mokro papier o permeancji powietrza „Gurley'a” ponad 2 μm/Pa·s, który jest korzystnie wytwarzany jako masa chemiczna z drewna miękkiego i/lub drewna twardego.

Aby osiągnąć potrzebną wytrzymałość w kierunku grubości (kierunek z) i względem sztywności zginania, dodaje się spoiwa, korzystnie spoiwa lateksowe, w ilości 1-30% ciężaru laminatu, dogodnie 5-30%, korzystnie 7-30% i w szczególności 10-20% (obliczone jako sucha masa). Te spoiwa polimerowe można dodawać jako rozpuszczone i/lub dyspergowane w wodzie stosując rozpylanie bezpośrednio na warstwy objętościowe i/lub warstwy wtórne, aby były przeniesione z nimi do warstwy objętościowej i przenikały ją. Można także stosować różne typy układów powlekania, by dodawać spoiwa do warstw wtórnych. Powlekanie można zatem wykonywać stosując łopatkowe maszyny do powlekania, bezpośrednio lub pośrednio stosując powlekarki walcowe.

Według jednego wykonania wynalazku, wysoką sztywność zginania i dobrą wytrzymałość w kierunku grubości osiąga się w laminacie o stosunkowo niskich gramaturach warstwy objętościowej nawet przy niskich zawartościach procentowych spoiw, tzn. zawartościach procentowych spoiw korzystnie spoiw lateksowych zaledwie 1-5% ciężaru laminatu, korzystnie 2-5% ciężaru laminatu. Warstwa objętościowa powinna w tym przypadku mieć gramaturę 30-100 g/m², korzystnie 30-80 g/m². Bez ograniczania wynalazku do pewnej teorii, uważa się, że jednym z powodów, że niskie zawartości procentowe spoiwa są wystarczające przy niskich gramaturach warstwy objętościowej, jest to, że spoiwo nie postępuje z wodą do powierzchni w takim samym stopniu w związku z suszeniem, gdy grubość laminatu jest mniejsza. Ponieważ spoiwa stanowią stosunkowo kosztowny surowiec w laminacie, obniżenie każdej jednostki % spoiwa oznacza znaczne oszczędności.

Lateks jest najlepiej stosowany jako spoiwo w warstwie objętościowej przy wyżej podanej zawartości procentowej, oraz inne spoiwo, np. skrobia, karboksymetyloceluloza lub żywice, by osiągnąć wiązanie między warstwą wtórną i warstwą objętościową.

Dogodne spoiwa dla przenikania warstwy objętościowej mogą być rozcieńczone w wodzie, tzn. są rozpuszczalne lub dyspergowalne w wodzie i są wybierane korzystnie z grupy obejmującej wodorozpuszczalne polimery, lub wodne dyspersje polimerów, takich jak octan poliwinylu, alkohol poliwinylu, poliakrylany, kwas poliakrylowy, polietylen, akrylamid, polistyren i pochodna kwasu maleinowego w formie homo- i kopolimerów wspomnianych polimerów, lub możliwie z grupy obejmującej skrobię, karboksymetylocelulozę i żywice, przy czym ostatnia grupa jest szczególnie dogodna do stosowania w celu osiągnięcia wiązania między różnymi warstwami opartymi na włóknach.

Ponadto, różne warstwy z włóknami mogą zawierać dodatki nadające właściwości hydrofobowe, takie jak klej AKD (klej z dimeru alkiloketenu), klej żywiczny, substancje oparte na silikonach i związkach fluorowych itp. w ilości odpowiadającej maksymalnie 2% ciężaru odpowiedniej warstwy. Według jednego aspektu wynalazku, co najmniej jedna z warstw wtórnych może być utworzona i tłoczona w oddzielnym etapie/oddzielnych etapach przed laminowaniem do warstwy objętościowej. Celem jest zwiększenie suchej masy i zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie warstw powierzchniowych oddzielnie bez prasowania wspomnianej warstwy objętościowej w takim stopniu, wiążącym się z utratą jej niskiej gęstości. Zestalanie wielowarstwowego laminatu z pomocą spoiwa można zatem wykonać w warunkach prasowania, nie wynikających z potrzeby, by warstwy wtórne tłoczyć w celu zestalania. Można być może dodać etap suszenia przy użyciu ciepła, by dostosować suchą masę do żądanego poziomu przed kombinowaniem i łączeniem różnych warstw.

PL 199 323 B1

Aby rozprowadzić spoiwo w warstwie objętościowej, które w normalnym przypadku tworzy środkową warstwę, materiał jest najlepiej poddawany prasowaniu w jednym lub więcej zaciskach prasy przed suszeniem. Prasowanie wykonuje się w taki sposób, że gęstość warstwy objętościowej nie przekracza limitów ustalonych powyżej po suszeniu. Prasowanie przy laminowaniu można wykonać korzystnie między wałkami lub pasami bez usuwania wody. Ilość wody, którą należy usunąć w wyniku suszenia przez stosowanie ciepła można także zmniejszyć stosując profil prasy typu stosowanego w typowych maszynach papierniczych, lub kombinację. Jeśli woda jest usuwana w operacji prasowania, może jednak wystąpić ryzyko utraty spoiw, co stanowi wadę z punktu widzenia ekonomicznego i ochrony ś rodowiska.

Po prasowaniu, laminat jest suszony w typowym urządzeniu do suszenia, takim jak suszarka cylindrowa z lub bez drutem/filcem, suszarka przy użyciu powietrza, pas metalowy itp. Po suszeniu lub podczas dogodnej przerwy w procesie suszenia, materiał może być powlekany. Alternatywnie, warstwy wtórne są stosowane z jedną lub dwiema powlekanymi powierzchniami. Aby dalej wzmocnić jego cechy materiału do pakowania, laminat może być uzupełniony przez warstwy, które mogą być warstwami powierzchniowymi lub warstwami pośrednimi, i które stanowią warstwy barierowe w formie folii różnych polimerów, polietylenu, polipropylenu, polibutenu, poliestru, poliwinylu i/lub chlorku winylidenu, alkoholu poliwinylowego, kopolimeru polietylenu i alkoholu winylowego, kopolimerów etylenu i octanu winylu i estrów celulozy w jednej lub więcej warstwach lub folii aluminiowej lub metalizowanego polimeru. Wspomniane warstwy barierowe można także umieścić bezpośrednio przy porowatej warstwie objętościowej, przy czym spoiwo w tym przypadku przyczynia się do nadania finalnemu laminatowi potrzebnej wytrzymałości. W tym przypadku jednak, laminat musi być przepuszczalny dla pary po jednej stronie warstwy objętościowej, by zapewnić usunięcie pary. W przypadku, gdy warstwy barierowe w zamierzeniu mają być laminowane bezpośrednio do warstwy objętościowej, istotne jest także, by nie miały granicy plastyczności, niższej niż temperatura powierzchni cylindrów suszących, w normalnym przypadku 130-180°C.

Laminat według wynalazku jest korzystnie stosowany do pakowania żywności lub do pakowania towarów konsumpcyjnych różnych typów itp. Suszony laminat wspomnianego typu dobrze służy jako ochrona podczas przechowywania i transportu towarów do stosowania w przemyśle.

Nowy laminat papierowy daje zasadniczą korzyść polegającą na tym, że wytwarza się mniej odpadów surowców, dla osiągnięcia pewnego poziomu sztywności w materiale do pakowania. Oznacza to zmniejszone koszty i/lub zmniejszone zanieczyszczenie środowiska względem transportu drewna (jako surowca) i produktów końcowych. Całkowite zużycie energii jest dzięki temu zmniejszone przy wytwarzaniu laminatu papierowego według wynalazku w porównaniu z typowym wytwarzaniem kartonu. Zużycie energii elektrycznej jest także zmniejszone przy wytwarzaniu surowych materiałów włóknistych TMP lub CTMP o pożądanych cechach. Te surowe materiały włókniste są także znacznie tańsze do wytwarzania niż włókna chemicznie usieciowane i chemicznie wytwarzane masy z drewna miękkiego według procesów z użyciem siarczynów lub siarczanów.

Dalsze aspekty i cechy laminatu według wynalazku i sposób wytwarzania laminatu są widoczne z następujących zastrzeżeń patentowych i następującego opisu pewnych możliwych sposobów wytwarzania laminatu i pewnej liczby możliwych wykonań laminatu razem wykonanymi eksperymentami.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym:

Figura 1 przedstawia w formie schematu instalację doświadczalną według pierwszego możliwego wykonania do wytwarzania laminatu kartonowego według wynalazku; Fig. 1B przedstawia w formie schematu odmianę pierwszego wykonania według Fig. 1; Fig. 2 przedstawia w formie schematu instalację doświadczalną według innego możliwego wykonania do wytwarzania laminatu według wynalazku; Figura 3 przedstawia w formie schematu laminat w przekroju według pierwszego możliwego wykonania według wynalazku; Fig. 4 przedstawia w formie schematu laminat w przekroju według drugiego możliwego wykonania według wynalazku; Fig. 5 przedstawia w formie schematu laminat w przekroju według trzeciego możliwego wykonania według wynalazku; Fig. 6 przedstawia w formie schematu laminat w przekroju według czwartego możliwego wykonania według wynalazku; Fig. 7 przedstawia w formie schematu laminat w przekroju wedł ug pią tego moż liwego wykonania wedł ug wynalazku, a Fig. 8 to obraz uzyskany z fotografii naciętej części laminatu według wynalazku i przedstawia jak wygląda laminat po nacięciu i zgięciu o 90° z trwałą deformacją warstwy objętościowej lecz bez delaminowania lub pękania w warstwach wtórnych.

Warstwa objętościowa, oznaczona 1 na rysunkach, o bardzo niskiej gęstości, jest laminowana razem z kształtowanymi na sucho lub mokro warstwami wtórnymi o znacznie większej gęstości. Te

PL 199 323 B1 warstwy wtórne oznaczono na rysunkach przez 2, 2a i 2b. Mogą one korzystnie być wytwarzane w tej samej instalacji, lecz także mogą być wytwarzane oddzielnie, aby można je było laminować do warstwy objętościowej o niskiej gęstości w urządzeniu według wynalazku. Według jednego aspektu wynalazku, co najmniej jedna z warstw wtórnych została zatem utworzona i tłoczona w oddzielnym etapie/oddzielnych etapach przed jej laminowaniem do warstwy objętościowej 1. Celem jest zwiększenie suchej masy i zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie warstw wtórnych oddzielnie bez prasowania warstwy objętościowej w takim stopniu, że traci niską gęstość. Zestalanie wielowarstwowego laminatu z pomocą spoiw moż na dzięki temu wykonać w warunkach prasowania, które nie są określone potrzebą, by warstwy wtórne tłoczyć w celu zestalania. Można wprowadzić etap suszenia przy użyciu ciepła, jeśli ma to zastosowanie, by dostosować suchą masę do pożądanego poziomu w celu kombinowania i łączenia różnych warstw.

Aby osiągnąć wymaganą wytrzymałość w kierunku grubości (kierunek z) i względem sztywności zginania, spoiwa polimerowe, które są rozpuszczone i/lub dyspergowane, tzn. rozpuszczalne, w wodzie dodaje się bezpośrednio do warstwy objętościowej i/lub warstw wtórnych. Ilość spoiw wyniesie 1-30% ciężaru struktury, dogodnie 5-30%, korzystnie 7-30% i w szczególności 10-20%; lub też w przypadku niskich gramatur warstwy objętościowej, 1-5%, korzystnie 2-5% ciężaru struktury. Wspomniany roztwór i/lub dyspersję spoiwa można dodawać stosując rozpylanie bezpośrednio do warstwy objętościowej i/lub do warstw wtórnych. Są jednak możliwe inne techniki dodawania spoiw, w szczególności dodawania spoiw do warstw wtórnych, takie jak różne typy systemów powlekania. Zatem uważa się za możliwe wykonanie powlekania stosując powlekarki łopatkowe, bezpośrednio i bezpośrednio stosując powlekarki walcowe. Uważa się, że jest dogodne stosowanie spoiw lateksowych do przenikania warstwy objętościowej i innego spoiwa, np. skrobi, karboksymetylocelulozy i żywic, by uzyskać wiązanie między różnymi warstwami opartymi na włóknach, w tym między warstwą objętościową 1 i wspomnianymi warstwami wtórnymi 2, 2a, 2b.

Oprócz spoiw lateksowych, dogodnymi spoiwami dla przenikania warstwy objętościowej są inne wodorozpuszczalne polimery, lub wodne dyspersje polimerów, które są wybierane z grupy obejmującej octan poliwinylu, alkohol poliwinylowy, poliakrylany, kwas poliakrylowy, polietylen, akrylamid, polistyren i pochodną kwasu maleinowego w formie homo- i kopolimerów wspomnianych polimerów. Można także stosować środki zwilżające razem ze spoiwem lub środkami, np. dodecylosiarczan sodu, środki nadające hydrofobowość i dowolne inne pożądane składniki.

Aby spoiwo polimerowe przenikało i było rozprowadzone w warstwie objętościowej, najlepiej przed suszeniem tłoczyć materiał w jednym lub więcej zaciskach prasy. Prasowanie wykonuje się w taki sposób, by gę stość wspomnianych warstw obję toś ciowych po suszeniu nie przekraczał a ustalonych wyżej limitów. Np. prasowanie przy laminowaniu można korzystnie wykonywać między wałkami lub pasami bez usuwania w znaczącym stopniu wody. Ilość wody podlegającą suszeniu przy użyciu ciepła można także zmniejszyć stosując część prasy typu stosowanego w typowych maszynach papierniczych, lub też kombinację. Jeśli woda jest usuwana w operacji prasowania, może jednak wystąpić ryzyko tego, że spoiwa są tracone, co jest niekorzystne w aspekcie ekonomicznym i ochrony środowiska. Jednak prasowanie przy laminowaniu daje tę korzyść, że przyczynia się do dystrybucji spoiw w kierunku z arkusza.

Po prasowaniu, laminat jest suszony w typowym urządzeniu do suszenia, takim jak suszarka cylindryczna z/lub bez drutu/filcu, suszarka na powietrzu, pas metalowy itp. Po suszeniu lub podczas dogodnej przerwy w procesie suszenia, laminat może być powlekany. Alternatywnie, są stosowane warstwy wtórne, które są uprzednio powlekane po jednej lub obydwu stronach. Laminat można na koniec powlekać na powierzchni różnymi polimerami, by dalej wzmacniać jego cechy materiału do pakowania. Takie warstwy powlekające lub warstwy powierzchniowe wykazujące nieznaczną przenikalność (lub jej brak) dla wody, pary, dwutlenku węgla i tlenu i dzięki temu stanowiące warstwy barierowe dla takich płynów, mogą być utworzone przez folie różnych polimerów, takich jak polietylen, polipropylen, polibuten, poliester, chlorek poliwinylu i/lub winylidenu, alkohol poliwinylowy, kopolimery polietylenu i alkoholu winylowego, kopolimery etylenu i octanu winylu i estry celulozy w jednej lub więcej warstwach lub przez folię aluminiową lub metalizowaną folię polimerową. Wspomniane warstwy barierowe można także umieścić bezpośrednio przy porowatej warstwie objętościowej, a spoiwo w tym przypadku przyczynia się do nadania finalnemu laminatowi wymaganej wytrzymałości. W takim przypadku, warstwa wtórna i dowolne dalsze warstwy po przeciwnej stronie laminatu muszą być jednak przepuszczalne dla pary, by zapewnić usunięcie pary. W przypadku, gdy warstwy barierowe są laminowane bezpośrednio na warstwę objętościową 1, istotne jest także, by nie miały granicy plastyczności niższej niż zewnętrzna temperatura cylindrów suszących, która w normalnym przypadku wynosi 130-180°C.

PL 199 323 B1

Na Fig. 1, płaski drut w instalacji pilotowej jest opisany przez numer 10. Rura zasilająca 11 dostarcza wsad w postaci masy CTMP do skrzyni wlotowej 12. Masa CTMP wykazuje stopień chudości charakterystyczny dla wynalazku, który wyspecyfikowano powyżej i który także wskazano w poniższych zastrzeżeniach patentowych, tzn. zawiera 40-95% włókien celulozowych o chudości 550-950 ml CSF, przy czym chudość tę osiągnięto przez dopasowanie temperatury i energii dostarczanej przy wytwarzaniu masy według znanej technologii np. według zasad podanych w opublikowanym szwedzkim zgłoszeniu patentowym 9000515-8. Wsad CTMP jest kierowany ze skrzyni wlotowej 12 na drut 10. Pierwsza warstwa wtórna 2a jest zwilżana wodą za pomocą układu rozpylania 14 po stronie, która jest skierowana do warstwy objętościowej, która będzie utworzona przez wsad na drut 10, by zapobiec zawijaniu. Warstwa wtórna 2a składa się według wykonania wytwarzanego papieru zasadniczo z drewna miękkiego według chemicznego sposobu wytwarzania masy, korzystnie według sposobu z uż yciem siarczanu celulozy. Papier 2a moż e być wytwarzany w oddzielnej instalacji i takż e może być dostarczany przez zupełnie różnego wytwórcę i odwijany w tym przypadku z pierwszej rolki z dostawy 20. Alternatywnie, papier 2a można wytwarzać w maszynie zintegrowanej z układem według wynalazku dla wytwarzania laminatu według wynalazku w linii, takiej jak młyn do tektury falistej, przy czym warstwa wtórna 2a odpowiada wyłożeniu. Ponadto, warstwy wtórne 2a, 2b można bardzo dobrze utworzyć z papieru o tym samym charakterze jak wyłożenie w tekturze falistej.

Zwilżana warstwa wtórna 2a i warstwa objętościowa 1 utworzona na drucie są łączone powierzchniami między walcem wyżymaka 15 i walcem prasującym 16. Walec wyżymaka 15 i pierwszy walec prasujący 16 tworzą pierwszy zacisk prasy 22. Dwie złączone warstwy 1, 2a następnie przechodzą przez drugi zacisk prasy 17 w prasie o pojedynczym filcu z odwadnianiem składającej się walca 18 i walca 19. Woda jest tym samym przenoszona przez warstwy wtórne 2a do filcu prasy, który jest odwadniany z kolei przez typowe skrzynie odsysania filcu. Lateks lub inne spoiwo polimerowe jest dodawane do warstw po stronie warstwy objętościowej 1 jak powyżej jako wodna dyspersja/roztwór przez układ rozpylania 13. Druga warstwa wtórna 2b może być tego samego typu co pierwsza warstwa 2a i wytwarzana w oddzielnej instalacji, w którym to przypadku jest odwijana z drugiej rolki z dostawy 21, lub wytwarzana w linii, jak opisano dla pierwszej warstwy 2a powyż ej. Jednak moż liwy jest także materiał innego typu we wspomnianej drugiej warstwie wtórnej 2b, np. folia plastikowa. Zakłada się jednak w tym przypadku, że warstwa wtórna 2b jest także tworzona przez warstwę papieru, korzystnie papieru wytwarzanego z masy chemicznej. Warstwa wtórna 2b jest tu zwilżana za pomocą trzeciego układu rozpylania woda 23 po stronie, która jest skierowana do warstwy objętościowej 1 po przeciwnej stronie względem warstwy wtórnej 2a. Warstwa wtórna 2b jest następnie zaopatrywana po tej samej stronie w spoiwo w układzie powlekania 24, który może być utworzony przez układ rozpylania lub układ powlekania, np. powlekarkę łopatkową z bezpośrednim powlekaniem na warstwę 2b lub przez wałek (powlekarkę walcową). Skrobia jest najlepiej stosowana jako spoiwo w układzie powlekania 24 lub inne dogodne spoiwo, np. karboksymetyloceluloza i/lub żywice, aby osiągnąć wiązanie między warstwą wtórną 2b i warstwą objętościową 1. Trzy warstwy 2a, 1 i 2b są następnie łączone z sobą w trzecim zacisku prasy 26 między dwoma wałkami prasy 27 i 28 z nieznacznym odwadnianiem (lub przy jego braku), lecz przy tak dużym ciśnieniu prasowania, że jest stymulowana dystrybucja i przenikanie do warstwy obję toś ciowej 1 spoiwa dodanego przez wprowadzenie. Tak zestalony laminat, składający się z trzech warstw 2a, 1 i 2b jest następnie kierowany do układu suszenia w ogólnym przypadku oznaczonego 30, by na koniec został nawinięty na rolkę 31. Laminat 31 może być następnie w oddzielnej instalacji wyposażony w zewnętrzne warstwy barierowe. Alternatywnie, można to wykonać w linii po układzie suszenia dla zrolowania w rolkę lub do pocięcia na arkusze.

Jest także możliwe dodanie warstwy barierowej składającej się z folii aluminiowej 3, lub metalizowanej folii plastikowej między warstwą objętościową 1 i warstwą wtórną 2b, którą wykonuje się między wspomnianym drugim zaciskiem prasy 17 i wspomnianym trzecim zaciskiem prasy 26. W tym przypadku spoiwo jest dodane do wspomnianej folii/warstwy barierowej 3 po stronie, która jest skierowana do warstwy objętościowej 1 przez piąty układ rozpylania lub powlekania (nie uwidoczniony). Spoiwo to może mieć ten sam charakter jak dodane do warstwy wtórnej 2b w układzie 24. Należy rozumieć, że w tym przypadku suszenie warstwy objętościowej 1 w układzie suszenia 30 odbywa się poprzez warstwę wtórną 2a po przeciwnej stronie warstwy objętościowej 1 względem warstwy barierowej 3.

Figura 1B przedstawia odmianę wykonania opisanego powyżej z powołaniem na Fig. 1. W tym przypadku także kształtowanie wykonuje się na mokro, lecz warstwa objętościowa 1 jest odwadniana w prasie 17 przed kombinowaniem z warstwami wtórnymi 2a i 2b. Spoiwa dodaje się do warstw wtórPL 199 323 B1 nych w układach 13 i 24 po stronach, zwróconych do warstwy objętościowej 1. W tym przypadku także spoiwo można dodawać przez rozpylanie lub powlekanie.

Opisane sposoby wytwarzania laminatu według wynalazku, obejmujące kształtowanie na mokro warstwy objętościowej 1, niewątpliwie wykazują pewne korzyści, także z punktu widzenia kosztów. Jednak wynalazek dostarcza także sposób wytwarzania laminatu obejmujący kształtowanie na sucho warstwy objętościowej 1.

Z powołaniem na Fig. 2, która także przedstawia instalację doświadczalną , młyn młotkowy 2 jest oznaczony przez 40. Do niego jest wprowadzany suchy pył CTMP, który jest przetwarzany w młynie młotkowym, tak że włókna są wystawione na działanie. Masę (pulpę) CTMP walcowano lub wytworzono w oddzielnym procesie w taki sposób, że we wspomnianej masie uzyskano stopień chudości typowy dla wynalazku, jeśli jest ona rozbijana w wodzie. Co się tyczy chudości masy, która ma utworzyć warstwę objętościową, powołujemy się na powyższe i na następujące zastrzeżenia patentowe, co oznacza, że 40-95% warstwy objętościowej 1 stanowią włókna celulozowe o chudości 550-950 ml CSF, a co się tyczy sposobu wytwarzania takiej masy także powołujemy się na powyższe. Tak przetworzona puszysta masa jest transportowana przez transport w powietrzu 41 do kasety do kształtowania 42, skąd sucha masa włóknista jest kształtowana w arkusz na drucie 10. Do arkusza CTMP na drucie jest dodawany lateks lub inne spoiwo polimerowe, jak podano powyżej, jako wodna dyspersja/roztwór poprzez pierwszy układ rozpylania 13. Inne części sposobu wytwarzania laminatu są zasadniczo takie jak w wykonaniu według Fig. 1. Jednak spoiwa są także dodawane do pierwszej warstwy wtórnej 2a w wentylowanym aplikatorze spoiwa 43 po stronie zwróconej do warstwy objętościowej 1. Aplikator spoiwa 43 może być tego samego typu jak wentylowany aplikator spoiwa 24, i spoiwo lub środki dodane za pomocą aplikatora spoiwa 43 mogą być tego samego typu jak dodane za pomocą aplikatora spoiwa 24. Różnicą względem poprzedniego wykonania jest także to, że nie jest wymagane odwadnianie między prasami 22 i 26. Co się tyczy urządzeń i procedury ponadto odsyłamy do powyższego opisu instalacji według Fig. 1.

Niezależnie od techniki wytwarzania, podstawowa zasada sposobu według wynalazku polega na tym, że jest tworzona warstwa o dużej objętości, która ma w normalnym przypadku utworzyć środkową warstwę w laminacie, ponadto że ta warstwa objętościowa jest łączona z jedną lub więcej warstwami wtórnymi, które są same zestalane przy laminowaniu, i że laminowanie jest następnie wykonywane w taki sposób (niskie ciśnienie prasowania w połączeniu z wysoką sprężystością powrotną i odwadnianie warstwy obję toś ciowej), ż e zasadniczo nie traci się obję toś ci w warstwie obję toś ciowej. Należy także rozumieć w tym względzie, że wszystkie warstwy, które mają być włączone w laminat, mogą być same wytwarzane i wykonane, także włączając warstwę objętościową, aby następnie być razem laminowane przez wyłożenie. W tym procesie warstwa objętościowa ma wystarczającą wytrzymałość wskutek dodanego spoiwa, aby mogła być zwijana na rolkę, odwijana z rolki, prowadzona itp., i dołączona do warstw wtórnych przez przyklejanie.

Wykonanie laminatu według wynalazku

Figura 3 - Figura 7 przedstawiają pewną liczbę możliwych wykonań laminatu według wynalazku. Należy rozumieć, że przedstawione wykonania stanowią jedynie pewną liczbę ilustratywnych przykładów i jest możliwe wykonanie pewnej liczby innych wykonań w zakresie wynalazku. Zatem liczbę, charakter i położenie różnych warstw można np. zmienić i uzupełnić bez odchodzenia od podstawowej zasady wynalazku, takiej jak wyrażona w następujących zastrzeżeniach patentowych.

P r z y k ł a d 1 - Fig. 3

Laminat L1 według wykonania składa się jedynie z dwóch warstw, mianowicie warstwy objętościowej 1 o niskiej gęstości i wysokim stopniu chudości typowym dla wynalazku oraz warstwy wtórnej 2. Warstwa wtórna 2 składa się w typowym przypadku z warstwy papieru, lecz może być w zasadzie także kształtowana przez warstwę niewłóknistą, np. folię plastikową, o znacznie większej gęstości niż warstwa objętościowa 1 i także walcowana i łączona do warstwy objętościowej 1, tak że zestalony laminat zyskuje charakterystyczne cechy laminatu według wynalazku. Laminat L1 nie musi być produktem końcowym, lecz jest korzystnie półproduktem.

P r z y k ł a d 2 - Fig. 4

Wychodząc z laminatu L1, Fig. 3, w laminacie L2 dodano po pierwsze trzecią warstwę 3, która stanowi przegrodę i przylega do warstwy objętościowej 1 i może być utworzona np. przez folię aluminiową, a na zewnątrz parę warstw powierzchniowych 4a i 4b, składających się z folii plastikowej.

PL 199 323 B1

P r z y k ł a d 3 - Fig. 5

Przykład ten ilustruje materiał kartonowy, względem którego jest w pierwszym rzędzie zamierzone stosowanie wynalazku. Ten laminat L3 jest zbudowany z grubej lecz lekkiej, nadającej objętość środkowej warstwy włókien o wspomnianym stopniu chudości i - po obydwu jej stronach - warstwy wtórnej 2a lub 2b składającej się w normalnym przypadku z warstwy papieru o znacznie większej gęstości i wytrzymałości na rozciąganie niż warstwa objętościowa 1, korzystnie warstw papieru, które są znacznie cieńsze niż warstwa objętościowa 1 i wytwarzanych za pomocą chemicznego sposobu wytwarzania masy.

P r z y k ł a d 4 - Fig. 6

Różnica względem poprzedniego przykładu 3 polega na tym, że warstwa objętościowa 1 w laminacie L4 jest stosunkowo cienka, podczas gdy dwie wtórne warstwy są grubsze lub co najmniej mają znaczną grubość względem warstwy objętościowej.

P r z y k ł a d 5 - Fig. 7

Laminat L5 składa się z rdzenia z materiału nadającą objętość według wynalazku i na zewnątrz folii plastikowych 4a lub 4b. Najbliżej warstwy objętościowej 1 po jednej stronie jest warstwa barierowa 3 folii aluminiowej, a między folią aluminiową 3 i warstwą powierzchniową 4a tworzywa sztucznego jest warstwa papieru 2a wytwarzanego z masy chemicznej. Po drugiej stronie między warstwą objętościową 1 i warstwą powierzchniową 4b z tworzywa sztucznego jest warstwa wtórna 2b papieru, która może być tego samego typu co warstwa 2a.

Warstwy powierzchniowe 4a i 4b w typowym przypadku mają normalnie grubość 0,02-0,3 mm we wszystkich powyższych wykonaniach, a w przypadkach, gdzie jest obecna warstwa barierowa 3 folii aluminiowej, ma ona grubość 3-150 μm, w normalnym przypadku ponad 10 μm, korzystnie maksymalnie 40 nm.

Ujawnienie wykonanych eksperymentów

Wytwarzanie arkuszy laboratoryjnych

Arkusze laboratoryjne wytworzono z nadającą objętość warstwą środkową składającą się z masy CTMP lub TMP o bardzo wysokiej chudości i niskiej gęstości, zawierającej spoiwo lateksowe i, po obydwu stronach tej warstwy środkowej, silnymi wtórnymi warstwami papieru o znacznie wyższej gęstości niż warstwa objętościowa. Zbadano zarówno kształtowanie na sucho jak i kształtowanie na mokro warstwy objętościowej. Jako warstwy wtórne użyto różne papiery dostępne handlowo z chemicznej siarczanowej masy celulozowej wytwarzanej z bielonej masy siarczanowej z drewna miękkiego lub drewna twardego lub gatunków papieru z chemicznej masy wytwarzanej w eksperymentalnej maszynie papierniczej.

Kształtowanie warstwy objętościowej na sucho

Proszkową masę CTMP odwłókniono w młynie młotkowym Kamas HO1 stosując sita 6 mm przy 4500 obr/min. Kształtowanie warstwy objętościowej osiągnięto przez dyspergowanie eksponowanych włókien w powietrzu i kształtowanie włókien na drucie metalowym 100 mesh o średnicy 25 cm.

Kształtowanie warstwy objętościowej na mokro

Włókna CTMP lub TMP dyspergowano w wodzie o stężeniu 0,6%. Arkusze ukształtowano formie do arkusza do formatu A4. Arkusze wyżymano względem papieru chłonnego, przy czym zawartość suchej masy wzrosła do ok. 20-25%. Arkusze następnie osuszono zaciskając w filcu do suszenia przy cylindrze o temperaturze powierzchni 70°C przed naniesieniem spoiw i laminowaniem wtórnych warstw.

Laminowanie

Na kształtowane na sucho lub mokro warstwy objętościowe naniesiono spoiwo lateksowe zawierające 0,2% wag. dodecylosiarczanu sodu (środek zwilżający) stosując rozpylanie. Zawartość suchej masy spoiwa przy rozpylaniu może się zmieniać w szerokich granicach, lecz o ile nie wskazano inaczej sucha masa wyniosła około 10%. Wtórne warstwy zwilżono wodą i/lub rozpylano spoiwo - by uniknąć zwijania - po stronie, która w zamierzeniu miała być umieszczona do warstwy objętościowej. Następnie wtórne warstwy zestawiono razem z warstwą objętościową i 75 μm warstwy polietylenowej umieszczonej po każdej stronie, by zapobiec migracji woda/spoiwo. Warstwę polietylenową użyto tu jedynie jako pomoc przy manipulowaniu próbkami, a zatem nie spowodowano przyłączania do nich. Następnie materiał kompozytowy tłoczono pod ciśnieniem i przez czas odpowiedni do osiągnięcia pożądanej gęstości, w normalnym przypadku między 10 kPa a 300 kPa, i między 2 i 10 s.

Suszenie

Laminowane arkusze osuszono zaciskając w filcu do suszenia przy suszarce cylindrycznej o temperaturze powierzchni 70°C.

PL 199 323 B1

Metody badania i definicje

Poniżej opisano pewną liczbę cech produktu dla opisania właściwości materiałów kompozytowych pod względem gramatury, grubości, gęstości, wskaźnika wytrzymałości na rozciąganie, wytrzymałości w kierunku z, wskaźnika sztywności zginania. Wszystkie cechy zmierzono w znormalizowanym klimacie, 23°C i przy 50% wilgotności względnej, stosując następujące znormalizowane metody SCAN. O ile nie podano inaczej w odniesieniu do MR (kierunek maszyny) i TR (kierunek poprzeczny) co się tyczy charakterystyki wytrzymałości i wydłużenia materiałów, wartość średniej geometrycznej jest zawsze zamierzona dla maszyny i kierunku poprzecznego.

Gramatura

Grubość - gęstość

Wytrzymałość na rozciąganie - wydłużenie, sztywność przy rozciąganiu

Odporność na zginanie

Z-wytrzymałość

Odporność na powietrze, przenikalność (Gurley)

Szorstkość powierzchni, PPS

Chudość

Shopper - Rieglem

SCAN P 6:75

SCAN P 7:75

SCAN P 67:93

SCAN P 29:95

SCAN P 80:98

SCAN P 19:78

SCAN P 76:95

SCAN C 21:65

SR SCAN C 19:65

Wskaźnik sztywności zginania oblicza się z poniższych wzorów:

Wskaźnik sztywności zginania = S^b/w³ (Nm⁷/kg³) w przypadku taśmy o długości 50 mm, szerokości 38 mm i kącie 15° uzyskujemy:

S^b = FB*0,0837 (mNm)

FB = siła zginania (mN)

Sztywność według Kenleya i Tabera jest określona przez geometryczne ukształtowanie próbek i rozciąganie, które odpowiada tu użytej długości taśmy 50 mm o szerokości 38 mm i kacie 15°.

Zamiana sztywności według Kenleya na siłę zginania, przeliczona według informacji podanej dla kartonu Iggesunda (1979) daje:

Siła zginania Kenleya (g) = 0,1 * LoW (mN), co daje:

7 3

Wskaźnik sztywności zginania = Kenley*0,0837/0,1/gramatura³ (Nm⁷/kg³)

Zamiana sztywności według Tabera na siłę zginania, przeliczona według Finnboarda (1979) daje:

Taber (gcm) = 0,465*Low (mN). co daje:

7 3 wskaźnik sztywności zginania = Taber*0,0837/0,465/gramatura³ (Nm⁷/kg³)

Nisk = miernik sztywności zginania Lorentzen&Wettre (SCAN P29:95)

Eksperyment 1

Aby zilustrować znaczenie stosowania surowego materiału włóknistego o dużej chudości we wspomnianej warstwie objętościowej, wykonano ilustrujący eksperyment stosując TMP i CTMP o zmiennej chudości. Łatwo widać z Tabeli 1, że gęstość arkuszy wytwarzanych przez kształtowanie na mokro, patrz powyżej, spada wraz ze wzrostem chudości. Także znane jest, że wytrzymałość materiału włóknistego jest zasadniczo niska przy niskiej gęstości. Niemniej, aby osiągnąć warstwę o dużej objętości według wynalazku, wybrano korzystnie chudość masy ponad 600 ml CSF, dogodnie ponad 650 ml CSF, a w szczególności co najmniej 700 ml CSF.

T a b e l a 1

		Rodzaj masy
		CTMP	CTMP	TMP
Chudość	(ml CSF)	697	743	798
Zawartość suchej masy po powłoce	(%)	19,5	21,0	22,9
Zawartość suchej masy po 1 prasowaniu	(%)	43,4	40,6	50,2
Zawartość suchej masy po 2 prasowaniu	(%)	51,0	47,3	55,1
Gramatura	(g/m²)	102	102	100
Grubość	(mm)	0,51	0,64	0,70
Gęstość	(kg/m³)	199	159	143

PL 199 323 B1

Prasowanie = 5 min lub 2 min odp. przy ciśnieniu na arkusz 1,1 kg/cm²

Eksperyment 2

Wpływ różnych gramatur i stopni wtórnych warstw zbadano przez laminowanie razem ze środkową, kształtowaną na sucho warstwą objętościową z różnymi warstwami wtórnymi. Surowym materiałem włóknistym dla nadającej objętość warstwy środkowej była STORA Fluff CTMP 70HD o chudości 697 CSF. Zawartość suchej masy po dodaniu spoiw i laminowaniu warstw wtórnych do nadającej objętość warstwy środkowej wyniosła około 30% przed rozpoczęciem procesu suszenia.

Oznaczenie, skład i cechy różnych warstw wtórnych podano w Tabeli 2.

T a b e l a 2 - Róż ne warstwy

	1	2	3	4	5
Warstwa wtórna, nazwa:	X749:10	X749:20	X749:30	X749:40	Interleaving HT
Warstwa wtórna, skład:
Norrland 4 29,0 SR %	60	60
Norrland 4 26,0 SR %			60	60
Stora 61 33,0 SR %	40	40
Stora 61 28,0 SR %			40	40
Interleaving HT %					100
Gramatura g/m²	52	2	53	2	39
Grubość gm	96	79	94	80	59
Gęstość kg/m¹	545	535	566	518	651
Wytrzymałość na rozciąganie MR kN/m	5,2	4,3	5,8	4,0	4,5
Wytrzymałość na rozciąganie TR kN/m	2,0	1,5	1,9	1,4	2,7
Wskaźnik rozciągania MR Nm/g	100	101	109	96	115
Wskaźnik rozciągania TR Nm/g	38	35	35	33	69
Sztywność przy rozciąganiu MR kN/m	562	486	633	466	436
Sztywność przy rozciąganiu TR kN/m	194	154	207	160	264
Wskaźnik sztywności przy rozciąganiu MR kNm/g	10,7	11,5	11,9	11,2	11,3
Wskaźnik sztywności przy rozciąganiu TR kNm/g	3,7	3,7	3,9	3,8	6,8
Wydłużenie MR %	2,4	2,2	2,3	2,0	2,4
Wydłużenie TR %	5,3	4,3	4,4	3,3	2,9
Permeancja powietrza, Gurley μm/Pa*s	5,0	5,7	7,2	11,4	3,2
Odporność na powietrze, Gurley s	25,4	22,6	17,7	11,2	39,4
Szorstkość powierzchni PPS S 1,0 MPa S1 μm	7,4	7,8	7,3	7,1	2,9
Szorstkość powierzchni PPS S 2,0 MPa S1 gm.	6,5	7,1	6,4	6,0	2,7

X749:10-40 = Różne klasy papieru wytwarzane na eksperymentalnej maszynie papierniczej (szerokość 45 cm) z mas typu Norrland 4 i Stora 61.

Norrland 4 = Dostępna handlowo bielona chemiczna masa siarczanowa z drewna miękkiego z Stora Cell

Stora 61 = Dostępna handlowo bielona chemiczna masa siarczanowa z drewna twardego z Stora Cell

PL 199 323 B1

Interleaving HT = Dostępna handlowo klasa papieru z bielonej chemicznej masy siarczanowej z drewna miękkiego i twardego z STORA Gruvon MR = Kierunek maszyny TR = Kierunek poprzeczny

Tabela 3 przedstawia właściwości laminatów wytwarzanych przy zastosowaniu nadającej objętość warstwy środkowej z surowca włóknistego składającego się ze STORA Fluff CTMP 70 HD o chudości 697 CSF i różnych warstw wtórnych jak w tabeli 2. Kolumna 1 przedstawia wynik dla materiału składającego się jedynie z nadającej objętość warstwy środkowej, tzn. bez warstw wtórnych.

T a b e l a 3 - Laminaty z nadającą objętość warstwą środkową i różnymi warstwami wtórnymi

Warstwa wtórna	1	2	3	4	5	6
(jak w Tabeli 2):	Brak	Interleaving-HT	X749:10	X749:20	X749:30	X749:40
Warstwa wtórna
Gramatura g/m²		39	52	42	53	42
Grubość μιτι		59	96	79	94	80
Gęstość kg/m³		651	545	535	566	518
Spoiwo:
Appretan 0540 S %	25,0	14,1	11,9	13,6	12,1	13,4
Warstwa wtórna	1	2	3	4	5	6
Gramatura, całkowita g/m	107	177	201	185	207	180
Grubość μm	672	840	843	863	820	57
Gęstość kg/m³	160	211	238	214	253	237
Wytrzymałość na rozciąganie kN/m	2,4	6,9	5,4	4,4	5,7	4,7
Wskaźnik rozciągania Nm/g	23	39	27	24	27	26
Sztywność przy rozciąganiu kN/m	245	614	541	436	546	479
Wskaźnik sztywności przy rozciąganiu kNm/g	2,3	3,5	2,7	2,4	2,6	2,7
Wydłużenie %	1,7	3,4	3,8	3,7	4,0	3,2
Odporność na zginanie 50 mm 15° mN	94	485	470	454	478	381
Wskaźnik odporności na zginanie 50 mm 15° Nm⁶/kg³	75,5	87,1	58,2	71,9	53,6	66
Wskaźnik sztywności zginania 50 mm 15° Nm/kg³	5,97	6,89	4,60	5,69	4,24	5,21
Z-wytrzymałość kN/m²	152	59	46	36	61	56
Permeancja powietrza, Gurley μm/Pa*s	1524	1,3	2,4	1,8	3,6	6,1
Odporność na powietrze, Gurley s	0,1	100	54,0	72,2	36,0	20,9

Appretan 0540 S jest nazwą handlową dyspersji spoiwa z firmy Hoechst Perstorp, zawierającej octan poliwinylu jako spoiwo aktywne.

Z warstw wtórnych ocenionych w Tabeli 3, nr 5, Interleaving HT z STORA Gruvon, stanowi najlepszy wybór. Zatem w połączeniu z nadającą objętość warstwą środkową STORA Fluff CTMP 70 HD

PL 199 323 B1 i z dodatkiem spoiwa lateksowego, które przeniknęło i zostało rozprowadzone w warstwie objętościowej w sposób opisany wcześniej, warstwa wtórna Interleaving HT dała wskaźnik sztywności zginania 6,89 Nm⁷/kg³. Wydaje się, ze inne klasy papieru wytwarzanego z chemicznej masy papierniczej opartej na drewnie twardym i/lub drewnie miękkim także wydają się odpowiednie do stosowania jako warstwy wtórne na warstwie objętościowej; także warstwy wtórne z materiału wytwarzanego na eksperymentalnej maszynie papierniczej (nr 3-6 w Tabeli 3), w połączeniu z warstwą objętościową impregnowaną spoiwem dały znacznie wyższy wskaźnik sztywności zginania niż dotąd znany dostępny handlowo materiał kartonowy.

Eksperyment 3

Szereg spoiw oceniono pod względem dogodnych właściwości maksymalizowania sztywności laminatu według wynalazku stosując jako warstwę środkową - kształtowaną na sucho warstwę objętościową. Jako surowy materiał włóknisty w tym przypadku także użyto STORA Fluff CTMP 70HD o chudości 697 ml CSF. Interleaving HT 40 g/m² z STORA Gruvon utworzył warstwy wtórne po obydwu stronach. Cechy papieru tej warstwy wtórnej podano uprzednio w Tabeli 3, nr 5. Zawartość suchej masy po dodaniu spoiwa i laminowaniu warstw wtórnych wyniosła około 30% przed procesem suszenia. Wyniki podano w Tabeli 4.

T a b e l a 4 - Laminat składający się z nadającej objętość warstwy środkowej z STORA Fluff CTMP 70 HD, chudość 697 ml CSF i warstw wtórnych Interleaving HT z różnymi spoiwami

Spoiwo:	1 Appretan 0540 S	2 Appretan TS	3 Appretan TH 210 S	4 Appretan DM2	6 Appretan TA 2270 S	7 Appretan TA 2370 S	9 Appretan 9606
1	2	3	4	5	6	7	8
Właściwości spoiw:
Tg °C	29	29	28	10	50	50	6
MFT °C	18	18		7	60	50	0
Lepkość * mPa. S	500-2000	1000-4000	100-700	3500-8500	100-1300	100-1300	5500-9500
Aktywny polimer	PVAC	PVAC	PVAC XL	PVAC/ DBM/	PS/PACR	PMACR/ PACR	PVAC/PE
Spoiwo:	1 Appretan 0540 S	2 Appretan TS	3 Appretan TH 210 S	4 Appretan DM2	6 Appretan TA 2270 S	7 Appretan TA 2370 S	9 Appretan 9606

				PVOH
Ilość spoiwa** %	25	25	25	25	25	25	25
Właściwości laminatu:
Gramatura g/m²	173	170	167	169	169	167	168
Grubość μιτι	645	706	668	677	708	748	704
Gęstość kg/m³	268	241	250	249	239	223	239
Gramatura warstwa środkowa, (obl. dla warstwy objętościowej, ogółem) g/m²	103	100	97	99	99	97	98
Gęstość kg/m³	196	170	177	177	168	154	168
Wytrzymałość na rozciąganie kN/m	6,7	6,3	5,8	6,4	5,1	6,1	5,8

PL 199 323 B1 cd. tabeli 4

1	2	3	4	5	6	7	8
Wskaźnik rozciągania Nm/g	39	37	35	38	30	36	34
Sztywność przy rozciąganiu kN/m	560	553	473	486	499	607	426
Wskaźnik sztywności przy rozciąganiu kNm/g	3,2	3,3	2,8	2,9	3,0	3,6	2,5
Wydłużenie (średnia wartość MR	3,8	3,9	4,3	4,8	3,7	3,1	4,6
Spoiwo:	1	2	3	4	6	7	9
	Appretan 0540 S	Appretan TS	Appretan TH 210 S	Appretan DM2	Appretan TA 2270 S	Appretan TA 2370 S	Appretan 9606
TR) %
Odporność na zginanie 50 mm 15° mN	460	372	147	314	214	219	999
Wskaźnik sztywności przy zginaniu 50 mm 15° Nm⁶/k3	89	76	32	65	44	47	38
Wskaźnik sztywności przy zginaniu 50 mm 15° Nm⁷/k3'	7,02	6,00	2,50	5,16	3,51	3,74	2,98
Z-Wytrzymałość kN/m²	122	44	14	98	11	18	45

TG = temperatura zeszklenia

MFT = Minimalna temperatura tworzenia folii * wiskozymetr Brookfielda RVT, wrzeciono 2; 20 obr/min dla TH 210 S (wedł ug danych z arkusza) TA 2270 S i TA 2370 S.

, wrzeciono 3; 20 obr/min dla 0540 S i TS.

, wrzeciono 5; 20 obr/min dla DM 2 i 9606.

** obliczona zawartość procentowa ciężaru warstwy środkowej.

Appretan jest nazwą handlową dyspersji spoiwa z firmy Hoechst Perstorp, zawierającej polioctan winylu jako spoiwo aktywne.

PVAC = Polioctan winylu

PS = Polistyren

PACR = Poliakrylan

PMACR = Polimetakrylan metylu

PE = Polietylen

PVOH = Alkohol poliwinylowy

DBM = Maleinian dibutylu

Z Tabeli 4 widać , że wybór spoiwa znacznie wpływa na właściwości laminatów, zwłaszcza na wskaźnik sztywności lateksu. Może być szereg zasadniczych technicznych powodów dla tych zmian np. lepkość i napięcie powierzchniowe spoiwa może wpływać na dystrybucję spoiwa i jego działanie w laminacie. Ponadto, cechy polimerów, takie jak wytrzymałość mechaniczna i adhezja do materiałów włóknistych, przypuszczalnie wpływają na finalne właściwości laminatu. Niska lepkość sprzyja dobremu przenikaniu do grubej, nadającej objętość warstwy środkowej. Z drugiej strony, niska lepkość w warstwie granicznej do warstw wtórnych moż e sprzyjać dobrej adhezji i dzię ki temu dobremu zestalaniu się laminatu. Najwyższy wskaźnik sztywności zginania osiągnięto stosując Appretan 0540 S i Appretan TS jako spoiwa, kolumna 1 i 2 w Tabeli 4, które mają ś rednią lepkość. Niezależ nie od zasadniczych powodów, Tabela 4 pokazuje, że w laminacie według wynalazku osiągnięto wskaźnik sztywności zginania, który znacznie przewyższa dzisiejszy poziom sztywności zginania w materiałach dostępnych handlowo. Na przykład karton Triplex (nazwa handlowa) z STORA Skoghall, który jest stosowany w bardzo dużym stopniu do opakowań cieczy, ma wskaźnik sztywności zginania 73

1,3 Nm⁷/kg³. Ponadto, Fellers i Norman wspominają w Pappersteknik, 3. wyd., 1996, str. 315-318, że

PL 199 323 B1 materiał w postaci papieru w normalnym przypadku ma wskaźnik sztywności zginania między 0,5 i 2 Nm⁷/kg³. Wskaźnik sztywności zginania według wynalazku także znacznie przewyższa wartości znane w literaturze dla materiału wytwarzanego przez kształtowanie na sucho. Jest to przypuszczalnie spowodowane przez wybór surowego materiału włóknistego o dużej chudości, który jest łączony z procesem (głównie w połączeniu z prasą i suszarką), co oznacza, że gęstość laminatu może być utrzymywana na niskim poziomie. Spoiwa korzystne do stosowania w laminacie według wynalazku powinny mieć temperaturę zeszklenia wyższą niż 0°C i ponadto polimery powinny być wytwarzane przez polimeryzację etylenu, propylenu, butenu, chlorku winylu, octanu winylu, akrylanów, takich jak metakrylan metylu, metakrylan etylu itp. i jako kopolimery. W tych spoiwach lateksowych można także stosować zarówno środki powierzchniowo czynne jak i np. alkohol poliwinylowy i karboksymetylocelulozę jako dodatki stabilizujące dyspersję polimerów w wodzie. Te i podobne substancje, np. skrobia, służą także jako spoiwa.

Eksperyment 4

W celu zbadania wpływu gęstości i zawartości spoiwa w laminacie, wykonano serię eksperymentów w których zmieniano te zmienne. Jako warstwę środkową zastosowano kształtowane na sucho warstwy objętościowe, natomiast jako surowy materiał włóknisty - STORA Fluff CTMP 70 HD o chudości 697 CSF. Warstwy wtórne utworzono przez Interleaving HT 40 g/m² ze STORA Gruvon, przy cechach papieru jak w Tabeli 2, kolumna 5. Użyto spoiwo Appretan 5405, które dodano do warstwy środkowej. Zawartość suchej masy po dodaniu spoiwa i laminowaniu warstwy powierzchniowej wyniosła około 30% przed rozpoczęciem procesu suszenia. Wyniki podano w Tabeli 5.

T a b e l a 5 - Zmiana gęstości i ilości spoiwa w laminacie, składającym się z kształtowanej na sucho warstwy objętościowej, o chudości 697 ml CSF z warstwą wtórną z Interleaving HT

	1	2	3	4	5	6
Ilość spoiwa* %	25	25	35	35	30	20
Ilość spoiwa ** %	14,6	14,5	19,7	19,7	17,1	11,8
Gęstość nadającej objętość warstwy środkowej, wartość prowadząca kg/m³	160	220	160	220	200	160
Gęstość nadającej objętość warstwy środkowej (obl.) kg/m³	160	227	180	236	206	175
Gramatura nadającej objętość warstwy środkowej (obl.) g/m²	98	96	101	101	104	100
Właściwości laminatu:
Gramatura g/m²	168	166	179	179	182	170
Grubość pm	731	540	705	574	648	690
Gęstość kg/m³	229	307	253	312	280	246
Wytrzymałość na rozciąganie kN/m	7,5	7,8	7,4	8,5	8,1	7,2
Wskaźnik rozciągania Nm/g	45	47	42	47	45	43
Sztywność przy rozciąganiu kN/m	642	658	642	749	703	592
Wskaźnik sztywność przy rozciąganiu kNm/g	3,8	4,0	3,6	4,2	3,9	3,5
Wydłużenie %	3,7	3,9	3,4	3,6	3,6	3,9
Odporność na zginanie 50 mm 15° mN	446	346	502	495	521	443
Wskaźnik odporności na zginanie 50 mm 15° Nm⁶/kg³	95	76	88	86	87	91
Wskaźnik sztywności zginania 50 mm 15° Nm⁷/kg³	7,49	6,03	6,97	6,8	6,88	7,18
z-wytrzymałość kN/m²	65	140	63	168	158	47

* obliczona zawartość procentowa ciężaru nadającej objętość warstwy środkowej ** obliczona zawartość procentowa ciężaru laminatu

PL 199 323 B1

Z Tabeli 5 widać, że wzrost gęstości powoduje niższą sztywność zginania, ale zwiększoną z-wytrzymałość, tzn. wytrzymałość w kierunku grubości laminatu. Tabela wskazuje, że zawartość spoiwa można zmieniać w stosunkowo szerokich granicach, aby wraz z gęstością produktu utworzyć podstawową zmienną kontrolną właściwości laminatu. Przy wszystkich gęstościach i zawartościach procentowych spoiwa oceniony wskaźnik sztywności zginania laminatu znacznie przewyższa uprzednio znane dostępne handlowo materiały.

Eksperyment 5

Masę TMP (masa termomechaniczna) o chudości 798 ml CSF i masę CTMP (masa chemotermomechaniczna) o chudości 743 ml CSF kształtowano na mokro po dyspersji włókien w wodzie, by utworzyć nadające objętość warstwy środkowe w laminatach według wynalazku. Masa TMP zawierała 10% podłoża masy chemicznej do »27°SR zmieszanej z 90% masy TMP o chudości 798 ml CSF. Dodanie masy chemicznej zmniejszyło nieco chudość, lecz niemniej otrzymano warstwę objętościową o wysokiej chudości według wynalazku. Warstwy środkowe laminowano do warstw wtórnych, które składały się z wyżej wspomnianych warstw papieru o jakości Interleaving HT ze STORA Gruvon o cechach papieru jak w Tabeli 2, kolumna 5. W celu laminowania dodano do warstwy objętościowej spoiwo Appretan 5405. Zawartość suchej masy po dodaniu spoiwa i laminowaniu warstw powierzchniowych wyniosła około 30% przed rozpoczęciem procesu suszenia.

Z wyników w Tabeli 6 jasno widać, że wskaźnik sztywności zginania dla laminatów z kształtowanymi na mokro, nadającymi objętość warstwami o niskiej gęstości także znacznie przewyższa obecnie znane dostępne handlowo materiały. Z Tabeli 6 jest także oczywiste, że wysoki wskaźnik sztywności zginania uzyskuje się dla laminatów z warstwami objętościowymi o stosunkowo niskiej gramaturze nawet stosując małe ilości spoiwa.

T a b e l a 6 - Kształtowana na mokro warstwa objętościowa, laminowana po obydwu stronach papierem satynowanym maszynowo

	1	3	4	5	6	7	8
Masa w warstwie środkowej:	TMP**	TMP**	CTMP***	CTMP***	CTMP***	CTMP***	CTMP***
1	2	3	4	5	6	7	8
Ilość środka laminującego, wartość prowadząca %	25	25	25	10	10	15	15
Ilość spoiwa, warstwa środkowa	23	24	22	9	11	14	17
Ilość spoiwa %	13	12	11	3,3	6,0	5,1	9,3
Gramatura g/m²	175	158	162	128	180	128	181
Grubość - pojedynczy arkusz μιτι	735	630	619	400	690	398	772
Gęstość - pojedynczy arkusz kg/m³	239	251	261	319	262	322	235
Grubość STFI μm	760	642	606	376	720	401	769
Gęstość STFI kg/m³	231	246	266	340	250	320	236
Gramatura warstwy środkowej, ogółem (obl.) g/m²	96	78	82	48	101	49	102
Gęstość, warstwa środkowa, pojedynczy arkusz (obl.) kg/m³	152	150	159	169	175	172	155
Gęstość, warstwa środkowa - STFI (obl.)	146	146	164	184	167	170	155
Wytrzymałość na rozciąganie kN/m	11	8	12	8	9	8	10
Wskaźnik rozciągania Nm/g	60	51	76	64	50	65	52
Sztywność przy rozciąganiu kN/m	878	751	1033	708	766	755	811
Wskaźnik sztywności przy rozciąganiu kNm/g	5,0	4,8	6,4	5,6	4,3	5,9	4,5

PL 199 323 B1 cd. tabeli 6

1	2	3	4	5	6	7	8
Wydłużenie %	3,2	3,1	2,8	3,5	3,3	3,2	3,3
Odporność na zginanie 50 mm 15° Mn	480	472	449	203	461	179	459
Wskaźnik sztywności przy zginaniu 50 mm 15° Nm⁶/kg³	89	119	107	103	83	90	82
Wskaźnik sztywności przy zginaniu 50 mm 15° Nm⁷/kg³	7,0	10,0	8,9	7,7	6,3	6,7	6,1
z-Wytrzymałość kN/m²	89	74	107	55	44	63	60

* obliczona zawartość procentowa wzglę dem cał kowitego ciężaru arkusza

Warstwa powierzchniowa: Próbka 1 = Interleaving I-IT 136 110-Im 5/2-98

Warstwa powierzchniowa: Próbki 3-4 = Interleaving HT-1, 14/5-98. Próbki 5-8 = Interleaving HT-I 4/6-98 **TMP 10% podłoże masy chemicznej (80% St, 32,20% St,61) podłoże do -26°, chudość TMP = 798 ml.

*** CTMP o chudości 743 ml

Nierówne wartości z-wytrzymałości.

Eksperyment 6

W poprzednich eksperymentach zawartość suchej masy włączonej do suszenia termicznego była stosunkowo niska, około 30%. W celu opracowania procesu wytwarzania laminatów na skalę przemysłową, eksperyment 6 dąży do zwiększenia zawartości suchej masy spoiwa lateksowego przy nanoszeniu przez rozpylanie warstwy objętościowej i dzięki temu do obniżenia ilości wody w laminacie przy prasowaniu. Jako nadającą objętość warstwę środkową użyto kształtowany na sucho pył CTMP, a warstwy wtórne składały się z 40 g Interleaving HT wytworzonego z bielonej siarczanowej masy celulozowej z drewna miękkiego i drewna twardego. Dodano 15% spoiwa przez rozpylanie na nadającą objętość warstwę środkową (przed laminowaniem do warstw wtórnych). Wyniki podano w Tabeli 7.

T a b e l a 7 - Eksperyment z wyższą zawartością suchej masy w laminacie przed suszeniem

Ilość spoiwa*	%	14,0	14,0
Zawartość suchej masy przed suszeniem, ogółem	%	35	40
Gęstość, wartość prowadząca; nadająca objętość warstwa środkowa	kg/m³	200	200
Właściwości laminatu:
Gramatura, nadająca objętość warstwa środkowa, ogółem	g/m³	103	102
Gęstość, nadającą objętość warstwa środkowa (obl.)	kg/m³	204	191
Gramatura	g/m²	182	181
Grubość	p, m	609	638
Gęstość	kg/m³	300	284
Wytrzymałość na rozciąganie**	kN/m	12,6	10,9
Wskaźnik rozciągania	Nm/g	69	60
Sztywność przy rozciąganiu	kN/m	1026	928
Wskaźnik sztywności przy rozciąganiu	kNm/g	5,6	5,1
Wydłużenie	%	3,1	2,9
Odporność na zginanie 50 min 15°	mN	425	394
Wskaźnik odporności na zginanie 50 mm 15°	Nm⁶/kg³	70	66
Wskaźnik sztywności przy zginaniu 50 mm 15°	Nm⁷/kg⁶	5,9	5,5
z-wytrzymałość	kN/m²	184	N.A.***

* obliczona zawartość procentowa wzglę dem cał kowitej gramatury ** wytrzymałość na rozciąganie zbadano jedynie w kierunku maszyny, MR *** N.A. = nie analizowano

PL 199 323 B1

Z wyników w Tabeli 7 jest oczywiste, że nawet przy zawartości suchej masy 35 i 40% otrzymuje się materiał o bardzo wysokim wskaźniku zginania, który znacznie przewyższa wskaźnik sztywności zginania obecnie znanych, dostępnych handlowo materiałów.

Eksperyment 7

Właściwości materiału do pakowania pod względem przetwarzania, zdolności materiału do zmiany kształtu w opakowania na maszyny pracujące przy wysokiej prędkości, często w sposób ciągły, trudno ocenić na podstawie małych ilości materiału wytwarzanego w laboratorium. Podatność na zginanie i fałdowanie stanowią jednak zasadnicze cechy materiału do pakowania i można je badać dysponując także małymi ilościami dostępnego materiału. Aby ocenić te cechy, zbadano materiał według wynalazku, a ściślej laminat wytworzony w Eksperymencie 3 powyżej, Tabela 4, kolumna 1. Materiał ten nacięto, a następnie zgięto pod kątem 90° w linii nacięcia. Figura 8 przedstawia nacięty materiał. Z rysunku widać, że jest możliwe zagięcie materiału pod kątem 90° w kierunku nacięcia bez jego delaminowania lub wystąpienia pęknięcia. Jednak możliwe jest również bez przeszkód zginanie materiału w innym kierunku, tzn. w kierunku przeciwnym do nacięcia. Niska gęstość nadającej objętość warstwy środkowej 1 umożliwia osiągnięcie trwałej deformacji warstwy środkowej. Warstwy wtórne 2a i 2b uległy „zatopieniu” do warstwy środkowej 1 i z tego powodu uniknięto deformacji z boku miejsca zginania. Deformacja tego rodzaju przejawia się w typowym laminacie jako zewnętrzne wybrzuszenia, które powodują delaminację i/lub przeniesienie materiału w warstwie objętościowej, lub pękanie warstwy wtórnej, w kolejnych operacjach przetwarzania. Trwałe zmniejszenie grubości laminatu przy falcowaniu wynosi co najmniej 10%, korzystnie co najmniej 20%.

Wynalazek nie jest ograniczony do opisanego powyżej wykonania, ani nie jest ograniczony przez opisane eksperymenty, lecz może być zmieniany w zakresie zastrzeżeń.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Laminat papierowy lub kartonowy składający się z co najmniej jednej warstwy nadającej objętość, zwanej warstwą objętościową, na co najmniej jednej stronie której, znajduje się co najmniej jedna warstwa wtórna, przy czym warstwa wtórna i warstwa objętościowa są połączone ze sobą bezpośrednio lub pośrednio na zasadniczo całych ich zwróconych do siebie powierzchniach, znamienny tym, że 40-95% warstwy objętościowej (1) stanowią włókna celulozowe o chudości 550-950 ml CSF, że przynajmniej jedna warstwa wtórna (2, 2a, 2b) ma gęstość większą, niż warstwa objętościowa (1) i że laminat ma wskaźnik sztywności zginania, obliczony jako średnia geometryczna z wartości w kierunku wytwarzania i w kierunku poprzecznym, wyższy niż 2,5 Nm⁷/kg³, lecz mniejszy niż 14 Nm⁷/kg³.
2. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej 60% warstwy objętościowej (1) składa się z włókien o chudości wyższej, niż 600 ml CSF i że laminat ma wskaźnik sztywności zginania wyższy, niż 3,0 Nm⁷/kg³.
3. Laminat według zastrz. 2, znamienny tym, że co najmniej 60% warstwy objętościowej (1) składa się z włókien o chudości wyższej niż 650, a korzystnie co najmniej 700, lecz mniejszej niż 850 ml CSF, i że laminat ma wskaźnik sztywności zginania wyższy niż 4,0 Nm⁷/kg³.
4. Laminat według zastrz. 3, znamienny tym, że laminat ma wskaźnik sztywności zginania, obliczony jako średnia geometryczna z wartości w kierunku wytwarzania i w kierunku poprzecznym, wyższy niż 5,0 Nm⁷/kg³ .
5. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa objętościowa (1) ma gęstość 50300 kg/m³, korzystnie 70-200 kg/m³, najkorzystniej 100-180 kg/m³ .
6. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwy wtórne (2, 2a, 2b) mają gęstość, która jest co najmniej dwa razy większa, korzystnie co najmniej trzy razy większa, a najkorzystniej co najmniej cztery razy większa niż gęstość warstwy objętościowej (1).
7. Laminat według zastrz. 5, znamienny tym, że warstwy wtórne (2, 2a, 2b) mają gęstość 300-1500 kg/m³, korzystnie 400-850 kg/m³.
8. Laminat według zastrz. 5 albo 6, albo 7, znamienny tym, że ma gęstość 100-500 kg/m³, korzystnie maksymalnie 400 kg/m³, jeszcze korzystniej 125-350 kg/m³, najkorzystniej 150-250 kg/m³.
9. Laminat według zastrz. 5 albo 6, albo 7, znamienny tym, że ma gęstość 200-400 kg/m³, korzystnie 250-350 kg/m³.
10. Laminat według zastrz. 5 albo 6, albo 7, znamienny tym, że ma gęstość 300-500 kg/m³, korzystnie 350-450 kg/m³.

PL 199 323 B1
11. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna celulozowe w warstwie objętościowej (1) stanowią głównie włókna celulozowe wytwarzane metodą produkcji masy włóknistej, która jest z definicji mechaniczna, termomechaniczna lub chemotermomechaniczna, korzystnie o wydajności drewna >75%, najkorzystniej >80%.
12. Laminat według zastrz. 11, znamienny tym, że włókna celulozowe w warstwie objętościowej (1) stanowią głównie włókna z masy TMP i/lub CTMP o wspomnianej chudości.
13. Laminat według zastrz. 12, znamienny tym, że warstwa objętościowa (1), oprócz co najmniej włókien z wysokowydajnej masy włóknistej TMP- i/lub CTMP, zawiera ogółem maksymalnie 40% w odniesieniu do suchej masy, ścieru chemicznego i/lub mielonego, głównie wysuszonego włókna z laminatu papierowego i kartonowego.
14. Laminat według zastrz. 12 albo 13, znamienny tym, że włókna w warstwie objętościowej (1), oprócz co najmniej włókien z wysokowydajnej masy TMP- i/lub CTMP, obejmują maksymalnie 30% wagowych elastycznego włókna syntetycznego, korzystnie włókna dowolnego polimeru z grupy polimerów obejmujących polietylen, polipropylen i poliester, i/lub maksymalnie 30% chemicznie usieciowanych włókien z drewna miękkiego.
15. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna ze wspomnianych warstw wtórnych (2, 2a, 2b) składa się głównie z bielonej lub niebielonej chemicznej masy siarczanowej, siarczynowej lub masy wytwarzanej za pomocą rozpuszczalników organicznych.
16. Laminat według zastrz. 15, znamienny tym, że warstwy wtórne (2, 2a, 2b) składają się głównie z bielonej lub niebielonej chemicznej masy celulozowej wytwarzanej z surowego materiału celulozowego składającego się głównie z drewna miękkiego i/lub drewna twardego.
17. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej po jednej stronie warstwy objętościowej (1), ma warstwę wtórną (2, 2a, 2b), wykonaną z przepuszczalnego dla pary materiału papierowego, wykonanego ze wsadu o odporności na odwadnianie wyższej niż 20°SR, lecz niższej niż 65°SR, korzystnie wyższej niż 25°SR, lecz nie wyższej niż 40°SR, i że laminat po przeciwnej stronie warstwy objętościowej (1) ma co najmniej jedną trzecią warstwę (3, 4a, 4b), która składa się z materiału, który jest znacznie mniej przepuszczalny dla pary, niż wspomniana warstwa wtórna (2, 2a, 2b) materiału papierowego przepuszczalna dla pary utworzona ze wsadu o wspomnianej odporności na odwadnianie.
18. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna z warstw wtórnych (2, 2a, 2b) jest wykonana z materiału papierowego, wykonanego i prasowanego w jednym lub więcej oddzielnych etapach przed jego złączeniem z warstwą objętościową (1).
19. Laminat według zastrz. 17, znamienny tym, że trzecią warstwę (3, 4a, 4b) stanowi folia polimerowa, folia metalowa, korzystnie folia aluminiowa lub metalizowana folia polimerowa.
20. Laminat według zastrz. 19, znamienny tym, że trzecią warstwę (3, 4a, 4b) stanowi folia polimerowa z polimeru wybranego z grupy obejmującej: polietylen, polipropylen, polibuten, poliester, chlorek poliwinylu i/lub chlorek poliwinylidenu, alkohol poliwinylowy, kopolimer polietylenu i alkoholu winylowego, kopolimer etylenu i octan winylu lub estry celulozy.
21. Laminat według zastrz. 20, znamienny tym, że trzecią warstwę (3, 4a, 4b) stanowi folia polimerowa, która ma granicę plastyczności przekraczającą 130°C, laminowana bezpośrednio na warstwie objętościowej (1).
22. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa objętościowa (1) ma gramaturę 30-300 g/m², co najmniej jedna warstwa wtórna (2, 2a, 2b) ma gramaturę 30-150 g/m² i że laminat ma gramaturę 50-500 g/m².
23. Laminat według zastrz. 22, znamienny tym, że warstwa objętościowa (1) ma gramaturę 40-80 g/m².
24. Laminat według zastrz. 22, znamienny tym, że warstwa objętościowa (1) ma gramaturę 70-120 g/m².
25. Laminat według zastrz. 22, znamienny tym, że warstwa objętościowa (1) ma grubość 0,1-6 mm, korzystnie 0,2-1,0 mm, zwłaszcza 0,3-0,7 mm.
26. Laminat według zastrz. 22, znamienny tym, że ma gramaturę 50-500 g/m², korzystnie 90-200 g/m².
27. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że ma wskaźnik rozciągania 25-150 Nm/g, korzystnie 50-100 Nm/g.

PL 199 323 B1
28. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna warstwa wtórna (2, 2a, 2b) ma grubość, która wynosi 5-20%, korzystnie najwyżej 15%, w szczególności maksymalnie 10% grubości warstwy objętościowej (1).
29. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa objętościowa (1) jest połączona z inną co najmniej jedną warstwą (2, 2a, 2b) włączoną do laminatu w procesie prasowania wykonywanego tak, że warstwa objętościowa (1) zachowuje lub nabywa gęstość w odpowiednich granicach.
30. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa objętościowa (1) jest kształtowana na sucho.
31. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa objętościowa (1) jest kształtowana na mokro.
32. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa objętościowa (1) zawiera również co najmniej jedno spoiwo, korzystnie spoiwo lateksowe, o zawartości 1-30% suchej masy, korzystnie 5-30% wagowych suchej masy, jeszcze korzystniej 7-30% wagowych suchej masy najkorzystniej 10-20% wagowych suchej masy laminatu.
33. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że jest zestalony przez dodanie spoiwa (13, 24, 43), przede wszystkim do warstwy objętościowej (1), w ilości 1-30% wagowych suchej masy, dogodnie 5-30% wagowych suchej masy, korzystnie 7-30% wagowych suchej masy i najkorzystniej 10-20% wagowych suchej masy laminatu, a następnie tłoczony i suszony.
34. Laminat według zastrz. 1 albo 25, znamienny tym, że warstwa objętościowa (1) ma gramaturę 30-100 g/m², korzystnie 30-80 g/m², a zawartość spoiwa (13, 24, 43) wynosi 1-5%, korzystnie 2-5% wagowych suchej masy laminatu.
35. Laminat według zastrz. 32, znamienny tym, że spoiwo (13, 24, 43) obejmuje co najmniej spoiwo wybrane z grupy obejmującej wodorozpuszczalne polimery lub polimery dyspergowane w wodzie, korzystnie octan poliwinylu, alkohol poliwinylowy, poliakrylany, kwas poliakrylowy, polietylen, poliakrylamid, polistyrene i pochodną kwasu maleinowego w formie homo- i kopolimerów wspomnianych polimerów, lub z grupy obejmującej skrobię, karboksymetylocelulozę i żywice.
36. Laminat według zastrz. 35, znamienny tym, że spoiwo (13, 24, 43) z grupy obejmującej skrobię, karboksymetylocelulozę i żywice stanowi środek klejący między warstwą objętościową (1) i wspomnianą co najmniej jedn ą warstwą wtórną (2, 2a, 2b).
37. Laminat według zastrz. 1, znamienny tym, że po falcowaniu ma trwałe zmniejszenie grubości o co najmniej 10%, korzystnie co najmniej 20% w warstwie objętościowej (1) w obszarze zgięcia, co ułatwia marszczenie bez występującego w znacznym stopniu delaminowania lub pęknięć występujących w zewnętrznych warstwach (2, 2a, 2b, 3, 4a, 4b) w związku ze zginaniem.
38. Sposób wytwarzania papierowego lub kartonowego laminatu składającego się z co najmniej jednej warstwy nadającej objętość zwanej warstwą objętościową, na której co najmniej jedną stronę nakłada się co najmniej jedną warstwę wtórną, przy czym co najmniej jedną warstwę wtórną łączy się z warstwą obję tościową bezpośrednio lub pośrednio zasadniczo na całoś ci ich zwróconych do siebie powierzchni, znamienny tym, że jako warstwę objętościową (1) wybiera się, ewentualnie wytwarza się warstwę, która w 40-95% wagowych składa się z włókien celulozowych o chudości 550-950 ml CSF, przy czym warstwę objętościową łączy się co najmniej na jednej z jej stron bezpośrednio lub pośrednio z warstwą wtórną (2a, 2b), która ma większą gęstość niż warstwa objętościowa (1), wytwarzając laminat o wskaźniku sztywności zginania, obliczonym jako średnia geometryczna z wartości w kierunku wytwarzania i w kierunku poprzecznym, wyż szym niż 2,5 Nm⁷/kg³, lecz niż szym niż 14 Nm⁷/kg³.
39. Sposób według zastrz. 38, znamienny tym, że jako włókna celulozowe w warstwie objętościowej (1) stosuje się włókna o chudości wyższej niż 600 ml CSF, korzystnie wyższej niż 650, a najkorzystniej co najmniej 700 ml CSF, lecz mniej niż 850 ml CSF.
40. Sposób według zastrz. 38 albo 39, znamienny tym, że jako co najmniej jedną warstwę wtórną (2, 2a, 2b) wybiera się materiał papierowy o gęstości co najmniej dwa razy większej, korzystnie co najmniej trzy razy większej, a najkorzystniej co najmniej cztery razy większej, niż gęstość warstwy objętościowej (1).
41. Sposób według zastrz. 38, znamienny tym, że laminując warstwę objętościową (1) do warstw wtórnych (2, 2a, 2b) i konsolidując w ten sposób laminat, dociska się (17, 22, 26) warstwę objętościową i odpręża ją tylko na tyle, że gęstość warstwy objętościowej (1) w laminacie po suszeniu (30) utrzymuje się na poziomie 50-300 kg/m³, korzystnie 70-200 kg/m³, a najkorzystniej 100-180 kg/m³.

PL 199 323 B1
42. Sposób według zastrz. 38, znamienny tym, że do warstwy objętościowej (1) i do warstw wtórnych dodaje się spoiwo (13, 24, 43) w ilości 1-30%, korzystnie 5-30%, korzystniej 7-30% i najkorzystniej 10-20% wagowych suchej masy laminatu, nie później niż zanim warstwy połączą się z sobą, powodując, że przenikanie i rozprowadzanie większości spoiwa w warstwie objętościowej (1).
43. Sposób według zastrz. 42, znamienny tym, że spoiwo (13, 24, 43) w ilości 1-5%, korzystnie 2-5% wagowych laminatu dodaje się do warstwy objętościowej (1) i/lub do warstw wtórnych, korzystnie, gdy laminat ma gramaturę warstwy objętościowej 30-100 g/m², korzystnie 30-80 g/m².