本發(fā)明涉及通過泡沫成形制造紙板(paperboard)(在下文中也稱為“纖維紙幅”)的方法。該方法適于形成紙板材料的各種產(chǎn)品,其特別適于制造高松厚度紙箱板(cartonboard)產(chǎn)品,如折疊箱紙板(folding box board)或白漿襯里的粗紙板。本發(fā)明還涉及由此獲得的紙板。
背景技術(shù):
纖維紙幅可以通過泡沫成形來制造,這具有許多優(yōu)點(diǎn)。在泡沫中,纖維不會(huì)絮凝。當(dāng)紙幅由例如通過經(jīng)網(wǎng)(wire)向泡沫施加抽吸作用來脫水的纖維泡沫制成時(shí),纖維將保持它們的未絮凝狀態(tài),并形成具有良好勻度(formation)的紙幅。當(dāng)通過抽吸除水時(shí)泡沫施加于該結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)壓力遠(yuǎn)小于通過從纖維淤漿(slush)中常規(guī)除水所施加的壓力。該技術(shù)提供在產(chǎn)品中的高松厚度。
在許多專利文獻(xiàn)中公開了在有小孔的網(wǎng)上的泡沫成形以產(chǎn)生非織造纖維紙幅,所述專利文獻(xiàn)包括GB 1129757、GB 1329409、GB 1395757、GB 1397378、GB 1431603和US 4944843,所有專利均轉(zhuǎn)讓給Wiggins Teape(Radfoam)。
此外,US 3,326,745教導(dǎo)了可以在有小孔的成形網(wǎng)(forming fabric)和毛布(felt)之間進(jìn)行紙幅的成形,成形網(wǎng)和毛布由兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)向輥來承載,該布置使得成形網(wǎng)與毛布沿著它們的沿這些輥中的一者或兩者展開的紙幅成形區(qū)域?qū)嵸|(zhì)性地進(jìn)行接觸。在成形區(qū)域中脫水后,所形成的紙幅跟隨毛布并由其承載,并且隨后的脫水和向蒸汽加熱的干燥器的轉(zhuǎn)移在紙幅與毛布一起運(yùn)行時(shí)發(fā)生。
US 6,413,368 B1公開了用于生產(chǎn)泡沫成形的纖維紙幅的設(shè)備和方法,其中配料通過以下步驟來制造:混合稠度在大約0.5至大約7重量%纖維范圍內(nèi)的纖維稀水漿料與含有表面活性劑并具有大約55至大約80體積%范圍內(nèi)的空氣含量的足夠的含水泡沫混合以形成含有大約0.1至大約3重量%纖維的發(fā)泡纖維配料,其直接供應(yīng)至雙網(wǎng)造紙機(jī)的成型毛布或網(wǎng),添加補(bǔ)充的表面活性劑并根據(jù)需要從該過程中棄去過量的含水泡沫以保持其中發(fā)泡液體的所需體積。
此外,US 2005/0039870 A1教導(dǎo)了用于泡沫成形的方法和設(shè)備,其中纖維泡沫懸浮液從生產(chǎn)機(jī)器的流漿箱引入其紙幅成形部。在流漿箱中將至少一種固體材料混合到泡沫中。該方法和設(shè)備適于制造纖維素、玻璃纖維、芳綸、劍麻或其它相應(yīng)纖維材料的各種幅狀產(chǎn)品。
紙板包括具有高松厚度的多個(gè)層。盡管在現(xiàn)有技術(shù)中如此教導(dǎo)了通過具有高松厚度的泡沫成形來形成纖維非織造層,但是此類層的內(nèi)部強(qiáng)度性質(zhì)對(duì)于其中在層的z-方向上的強(qiáng)度非常重要的應(yīng)用(如紙板)而言仍不令人滿意。
GB 1431603公開了通過研磨、通過使用增強(qiáng)化學(xué)品和通過濕壓榨來提高內(nèi)部強(qiáng)度的方法,但是雖然在現(xiàn)有技術(shù)中獲得了一些改進(jìn),同時(shí)卻損失了松厚度。
其它現(xiàn)有技術(shù)公開在US 6419792中。
壁紙基底通常采用常規(guī)的水成形技術(shù)來制造。壁紙必須基本上尺寸穩(wěn)定以避免在施加濕膠粘糊劑(glue paste)時(shí)收縮,即壁紙基材的最小濕膨脹將是有益的。纖維素纖維基質(zhì)本身通常并不是特別尺寸穩(wěn)定的,因?yàn)樗謱?dǎo)致纖維的溶脹,并會(huì)破壞纖維之間的氫鍵。因此,合成纖維常用于在纖維素纖維基質(zhì)內(nèi)部形成尺寸穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
合成纖維通常傾向于不均勻地分布在纖維素纖維基質(zhì)中。首先,纖維素纖維和合成纖維主要沿造紙機(jī)的機(jī)器方向取向。其次,合成纖維更長、更硬、更疏水,并可能具有不同于纖維素纖維的密度。因此,合成纖維傾向于成束、絮凝或在紙幅的底部一側(cè)附近形成層。這可能導(dǎo)致對(duì)干燥器滾筒的粘附、表面起塵和紙幅的不均勻性(這會(huì)導(dǎo)致不均勻的吸水和膠合問題,以及導(dǎo)致不均勻的印刷密度)。合成纖維也不會(huì)彼此或與纖維素纖維形成氫鍵或其它強(qiáng)化學(xué)鍵。紙幅的內(nèi)部強(qiáng)度低,并且對(duì)成形的不利影響進(jìn)一步降低了內(nèi)部強(qiáng)度,使得對(duì)紙幅的留著率(retention)可能較差,造成起塵。
內(nèi)部強(qiáng)度對(duì)于壁紙加工和應(yīng)用也至關(guān)重要。低內(nèi)部強(qiáng)度可能在紙張加工(converting)過程(如印刷或?qū)訅海┲袑?dǎo)致紙幅斷裂。在施加到墻壁的過程中,在紙張大部分膠合到墻壁上之前,對(duì)準(zhǔn)錯(cuò)誤通常并不明顯。在這種情況下,在糊劑仍然濕潤時(shí)將壁紙扯下,然后重新施加該壁紙。有益的是避免紙的脫層。此外,所施加的干壁紙應(yīng)當(dāng)可以從墻壁上移除而不脫層。內(nèi)部粘合強(qiáng)度是防止在使用過程中脫層的關(guān)鍵。通常,使用試劑來防止?jié)櫇癖诩埰臅r(shí)的強(qiáng)度損失。
文獻(xiàn)WO 2008/040635 A1公開了用于壁紙的壁紙基材,所述壁紙可以以干燥方式剝離,具有最小濕膨脹,并由具有上側(cè)和下側(cè)的多層紙條組成,在其之間布置有基于纖維素的纖維混合物與合成纖維的纖維下層(lower layer)和基于纖維素的纖維混合物且不含合成纖維的纖維上層。
發(fā)明概述
技術(shù)問題
本發(fā)明涉及生產(chǎn)包含具有高松厚度的層的紙板產(chǎn)品。特別地,本發(fā)明解決了制造紙板產(chǎn)品的問題,其中需要高松厚度的層,該層同時(shí)表現(xiàn)出良好的內(nèi)部強(qiáng)度性質(zhì)(如通過改善的Scott Bond和改善的z-方向上的強(qiáng)度中的至少一種所證明的那樣)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供多層紙板如折疊箱紙板和白漿襯里的粗紙板的生產(chǎn),其中高松厚度層經(jīng)布置為紙板產(chǎn)品的中間層。
本發(fā)明的第三目的是制造具有通常為110至750 g/m2的表面重量的纖維層,其中該產(chǎn)品的至少一部分表現(xiàn)出高松厚度與良好的內(nèi)部強(qiáng)度的組合,特別是表現(xiàn)出具有a)松厚度 > 1.8 g/m3和b)Scott Bond > 100 J/m3的示例性紙箱板中間層的最小目標(biāo)值。
本發(fā)明的第四目的是提供通過在有小孔的網(wǎng)上的泡沫成形來制造滿足前述目標(biāo)值的紙板的方法。
此外,本發(fā)明的目的還在于具有一個(gè)或多個(gè)層的紙板,其中至少一個(gè)層滿足前述目標(biāo)值。
如下文所描述和要求保護(hù)的那樣,通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了這些和其它目的。
問題的解決方案
在一個(gè)方面,本發(fā)明涉及制造紙板的方法,其中提供至少一個(gè)發(fā)泡纖維層,并且所述至少一個(gè)發(fā)泡纖維層在紙板機(jī)的網(wǎng)上脫水以形成紙幅,其中水溶性或水分散性聚合物發(fā)泡劑(foaming polymeric agent)用作發(fā)泡劑。更具體而言,該聚合物發(fā)泡劑選自水溶性或水分散性聚糖,特別是多糖及其衍生物,以及其它親水性聚合物和共聚物,如聚(乙烯醇)和聚(乙酸乙烯酯)及其共聚物。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此類發(fā)泡劑能夠有效地在泡沫成形過程中粘合到纖維上以制造具有良好勻度的紙幅,其在脫水時(shí)產(chǎn)生具有高松厚度和優(yōu)異的內(nèi)部強(qiáng)度性質(zhì)的纖維基質(zhì)。
本文中公開的還有一種用于制造紙板的布置。包括在其中的優(yōu)選是以下的一個(gè)或數(shù)個(gè):至少一個(gè)用于由纖維淤漿、水和至少一種親水性聚合物產(chǎn)生纖維泡沫的泡沫發(fā)生器;用于由所述纖維泡沫制造紙幅的紙幅成形機(jī)(web former);用于紙幅的脫水單元;和用于干燥脫水的纖維紙幅的裝置。
本發(fā)明還涉及具有至少一個(gè)干燥的發(fā)泡纖維層的紙板,其中至少一個(gè)發(fā)泡纖維層由纖維淤漿與由水和至少一種親水性聚合物形成的泡沫的混合物來制造。
更具體而言,根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于權(quán)利要求1的特征部分中所述的內(nèi)容。
根據(jù)本發(fā)明的紙板(board)的特征在于權(quán)利要求12的特征部分中所述的內(nèi)容。
發(fā)明的有利效果
借助本發(fā)明獲得了顯著的優(yōu)點(diǎn)。使用親水性聚合物作為發(fā)泡劑提高了泡沫成形層的內(nèi)部強(qiáng)度。手抄紙測試(Hand sheet test)表明,通過使用親水性聚合物發(fā)泡劑如聚(乙烯醇),由不含淀粉或助留劑的化學(xué)熱磨機(jī)械漿(CTMP)制造的折疊箱紙板中間層具有123 J/m3的Scott Bond值和3.71 g/m3的松厚度值。此外,該層保持了通過泡沫成形所提供的高松厚度。
結(jié)果表明,可以采用親水性聚合物作為泡沫成形劑制造具有有利的強(qiáng)度性質(zhì)的折疊箱紙板的高松厚度中間層。
這還顯示了由未充分精制的CTMP紙漿形成折疊箱紙板的中間層以及使用聚乙烯醇來實(shí)現(xiàn)所需強(qiáng)度性質(zhì)的可能性。
在參照上文的測試中,樣品進(jìn)行濕壓榨。
本發(fā)明還能夠在高松厚度纖維紙幅中使用未充分精制的纖維材料。
本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)影響例如是化學(xué)消耗方面的節(jié)約。不需要其它強(qiáng)度化學(xué)品,如淀粉或助留劑,并且使用較粗的CTMP紙漿能夠節(jié)約精制能量。
使用泡沫成形通常還可以顯著降低生產(chǎn)成本并同時(shí)改善現(xiàn)有產(chǎn)品的性質(zhì)。本發(fā)明將保留通過泡沫成形獲得的益處。例如,與水成型技術(shù)相比,采用泡沫可以顯著提高成形稠度。泡沫成形技術(shù)與常規(guī)紙張和紙板制造相比需要少得多的水,這導(dǎo)致在處理廠中的原水進(jìn)水量和待處理的廢水量得以最小化。紙漿含有大量空氣,對(duì)影響最終產(chǎn)品的性質(zhì)提供了更好的機(jī)會(huì)。泡沫成形技術(shù)降低了能耗,同時(shí)節(jié)省了原材料,并且還顯著擴(kuò)充了原材料的選擇。
使用親水性聚合物作為發(fā)泡劑的應(yīng)用于紙板制造的泡沫成形技術(shù)對(duì)于纖維基產(chǎn)品而言進(jìn)一步引入了新的機(jī)會(huì)。因此,有可能改善現(xiàn)有包裝、紙箱板的性質(zhì),以及制造不同類型的高度多孔、輕質(zhì)和光滑的產(chǎn)品,如衛(wèi)生產(chǎn)品、絕緣體和過濾器。泡沫成形技術(shù)也可能是印刷智能和電子學(xué)應(yīng)用(electronics)以及微晶纖維素應(yīng)用的解決方案。
結(jié)果表明,例如在折疊箱紙板的高松厚度中間層中,可以用聚乙烯醇獲得所需的強(qiáng)度性質(zhì)。當(dāng)使用聚乙烯醇作為發(fā)泡劑時(shí),獲得尤其良好的Scott Bond值。相比之下,使用十二烷基硫酸鈉和非離子成形劑,可以實(shí)現(xiàn)發(fā)泡,但內(nèi)部強(qiáng)度并無特別改善。
結(jié)果還表明,可以使用親水性聚合物作為泡沫成形劑來制造具有有利的強(qiáng)度性質(zhì)的高松厚度壁紙片材。由于泡沫成形制造方法,合成纖維可以在壁紙的所有方向上均勻地取向,由此提供壁紙基材的有利的濕膨脹。此外,可以盡量減少對(duì)干燥機(jī)滾筒的粘附,可以減少表面起塵,并且可以改善紙幅的均勻性。這樣的壁紙還可以在紙張加工操作和最終使用二者中進(jìn)一步提供更好的視覺外觀和更好的功能性。
附圖概述
為了更完整地理解特定的實(shí)施方案,現(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下描述。在附圖中,
圖1示出了典型造紙機(jī)生產(chǎn)線的示意圖,以解釋生產(chǎn)紙箱板的步驟;
圖2顯示了包括在“紙板”概念中的各種類型的板;
圖3顯示了具有在實(shí)驗(yàn)室中根據(jù)本發(fā)明的測試獲得的折疊箱紙板中間層的值的表;和
圖4以示意的方式描繪了多層產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施方案描述
如上文所討論的那樣,本技術(shù)基本上涉及制造紙板的方法,其包括以下步驟:
- 由纖維素纖維或木質(zhì)纖維素纖維、水和發(fā)泡劑制造纖維泡沫;
- 在有小孔的網(wǎng)上使纖維泡沫成形為發(fā)泡層;
- 將有小孔的網(wǎng)上的纖維泡沫層脫水(例如通過抽吸)以形成脫水紙幅;和
- 干燥由此獲得的紙幅以獲得發(fā)泡纖維紙幅。
任選地,纖維紙幅可以成形為獨(dú)立的層,或者其可以成形為多層產(chǎn)品的一部分,例如通過將上述紙幅成形程序與2至5個(gè)紙幅的同時(shí)成形結(jié)合。
術(shù)語“紙板”或“紙箱板”用于指示通過本發(fā)明提供的纖維紙幅或纖維層。圖2顯示了包括在“紙板”的一般概念中的各種紙板類型。因此,包括在內(nèi)的是紙箱板、其它紙板和盒紙板(containerbords)。術(shù)語“紙板”或“紙箱板”還包括如下文中將要討論的壁紙。
至少一個(gè)纖維層的泡沫成形優(yōu)選通過以下步驟來進(jìn)行:將纖維淤漿與由水和發(fā)泡劑形成的泡沫混合以提供發(fā)泡纖維淤漿,將其進(jìn)料至網(wǎng)上以形成纖維層。纖維淤漿的優(yōu)選稠度為0.6重量%至7重量%。
水和發(fā)泡劑優(yōu)選用于形成具有按體積計(jì)40%至80%,例如55%至75%的空氣含量的泡沫。由液體的總重量計(jì)算,發(fā)泡劑的濃度優(yōu)選為100至5000 ppm,特別為150 ppm至1000 ppm。
至少一個(gè)發(fā)泡纖維層優(yōu)選經(jīng)過濕壓榨。隨后將至少一個(gè)發(fā)泡纖維層干燥以形成干燥的紙幅或紙板,例如通過滾筒干燥。干燥還可以通過抽吸空氣穿過紙幅來以空氣干燥形式進(jìn)行。
紙幅優(yōu)選是由多層紙漿構(gòu)成的紙箱板。頂層和/或底層優(yōu)選具有漂白的化學(xué)紙漿,并且可以涂布有顏料。
機(jī)械紙漿、半化學(xué)紙漿、化學(xué)紙漿、熱機(jī)械紙漿或化學(xué)熱機(jī)械紙漿或再循環(huán)紙漿可以包含在紙箱板的中間層中。
在本技術(shù)中,泡沫成形,特別是在紙板機(jī)上,采用能夠在成形的結(jié)構(gòu)中充當(dāng)表面活性試劑并同時(shí)充當(dāng)粘合劑的發(fā)泡劑來進(jìn)行。
通常,發(fā)泡劑選自陰離子、陽離子、非離子和兩性表面活性試劑和表面活性劑(surfactants),包括聚乙烯醇和可發(fā)泡淀粉、蛋白質(zhì)及其組合。
任選以0.005-10重量%、優(yōu)選0.05-0.5重量%、特別優(yōu)選1-2重量%的量使用至少一種另外的粘合劑。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,發(fā)泡劑是聚合物發(fā)泡劑,并選自天然或合成來源的親水性聚合物,其能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)泡和粘合二者。通常,合適的聚合物屬于在水中可溶或至少容易分散的類型。該聚合物含有直接連接到聚合物主鏈上或經(jīng)由側(cè)基連接到主鏈上的合適的極性基團(tuán)。
合適的天然和半天然聚合物由聚糖,特別是多糖以及其物理和化學(xué)衍生物來例示。實(shí)例包括細(xì)碎的纖維素或纖維素衍生物、生物聚合物如基于淀粉衍生物的粘合劑、天然橡漿、藻酸鹽、瓜爾膠、半纖維素衍生物、甲殼素、殼聚糖、果膠、瓊脂、黃原膠、直鏈淀粉、支鏈淀粉、交替糖、膠凝糖、變聚糖(mutan)、葡聚糖、普魯蘭多糖(pullulan)、果聚糖、刺槐豆膠、卡拉膠、糖原、糖胺聚糖、胞壁質(zhì)、細(xì)菌莢膜多糖等。
當(dāng)然,也可以使用聚合化合物的混合物。
其它親水性聚合物和共聚物的代表是羥基取代的合成聚合物及其共聚物,如聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯分散體、乙基乙烯基醇分散體、聚氨酯分散體、丙烯酸膠乳、苯乙烯-丁二烯分散體。
一種特別優(yōu)選的發(fā)泡劑是聚乙烯醇。下面給出了部分水解的聚乙烯醇的結(jié)構(gòu):
,
其中R = H或COCH3。
根據(jù)本發(fā)明用作發(fā)泡劑的聚乙烯醇優(yōu)選具有80%至最高99%,優(yōu)選85%至99%的水解度。
根據(jù)本發(fā)明用作發(fā)泡劑的聚乙烯醇具有10000克/摩爾至50000克/摩爾,特別是15000克/摩爾至40000克/摩爾,優(yōu)選20000克/摩爾至35000克/摩爾的分子量。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖中所示的實(shí)施方案,圖1描繪了用紙板機(jī)生產(chǎn)線生產(chǎn)紙箱板的常規(guī)流程,其可以細(xì)分為制漿、漿料預(yù)備、短循環(huán)、成形、壓榨、干燥、涂布、壓光和卷繞的步驟。圖1示出了3層紙箱板生產(chǎn)線,但是本發(fā)明可用于1至多層紙板機(jī)。
機(jī)械制漿例如用于制造纖維產(chǎn)品如印刷和書寫紙張、紙板、新聞紙或紙巾。機(jī)械紙漿提供高松厚度和良好的不透明度。機(jī)械紙漿可以與化學(xué)紙漿結(jié)合以產(chǎn)生性質(zhì)與特性的混合?;瘜W(xué)紙漿是由蒸煮過的木屑制成的紙漿?;旌现茲{法,例如化學(xué)熱磨機(jī)械制漿(CTMP),采用化學(xué)處理與熱處理的組合?;瘜W(xué)熱機(jī)械紙漿在本發(fā)明的方法和產(chǎn)品中是優(yōu)選的原材料,特別是未充分精制的CTMP。在多層產(chǎn)品中,一個(gè)或多個(gè)層可以具有該CTMP,而其它層可以由其它類型的紙漿制造。
紙漿可以例如由任何闊葉樹制成,如來自樺木科的樹,例如樺樹或山楊,來自楊柳科,來自桉樹、混合的熱帶硬木或松樹、或來自前述的任意組合。紙漿還可以例如由任何針葉樹,如云杉或松樹或由其任意組合制成。紙漿也可以由闊葉樹和針葉樹的組合制成。
針葉樹在紙漿中的百分比可以達(dá)到例如20%至100%、特別是50%至100%和優(yōu)選75%至100%。
紙漿還可以例如由任何一年生植物如稻草、蘆葦、草蘆、竹子、甘蔗或任何草類植物制成。
漿料預(yù)備系統(tǒng)以使得供應(yīng)至紙板機(jī)生產(chǎn)線的漿料匹配紙板機(jī)生產(chǎn)線的要求的方式將原材料改性。供應(yīng)至紙板機(jī)生產(chǎn)線的漿料的質(zhì)量影響紙箱板的質(zhì)量??梢韵蛟摑{料中加入添加劑如粘合劑、填料、施膠劑、助留劑或其它化學(xué)品。粘合劑可以是淀粉,其可以是改性或未改性的淀粉,優(yōu)選衍生自小麥、馬鈴薯、水稻、玉米或木薯的淀粉。
根據(jù)本發(fā)明,紙板通過以下步驟來制造:形成至少一個(gè)發(fā)泡纖維層,其中親水性聚合物用作接觸泡沫成形的發(fā)泡劑,和干燥所述至少一個(gè)發(fā)泡纖維層以形成所述紙幅。
至少一個(gè)纖維層的泡沫成形優(yōu)選通過以下步驟來進(jìn)行:將纖維淤漿與由水和發(fā)泡劑形成的泡沫混合以提供發(fā)泡纖維淤漿,將其進(jìn)料至網(wǎng)上并脫水以形成紙幅,隨后干燥紙幅以形成紙板。纖維淤漿的優(yōu)選稠度為0.6重量%至7重量%。水和發(fā)泡劑用于形成泡沫,該泡沫優(yōu)選具有按體積計(jì)40%至80%,例如55%至75%的空氣含量。由液體(特別是淤漿的液相)的總重量計(jì)算,發(fā)泡劑的濃度通常為150 ppm至1000 ppm。氣泡的尺寸可以變化。通常,氣泡直徑通常為10微米至300微米,特別是20微米至200微米,一般為20微米至80微米。
在本發(fā)明中,親水性聚合物在一個(gè)或數(shù)個(gè)紙板層中在漿料預(yù)備或短循環(huán)中與紙漿混合。通常,親水性聚合物可以添加到漿池(chests)中,或直接添加到短循環(huán)中的進(jìn)漿管(approaching pipe)中。在添加之后或與之同時(shí),將空氣與紙漿混合??梢岳绮捎没旌限D(zhuǎn)子或在流漿箱之前向進(jìn)漿管中泵入高壓空氣在普通碎漿機(jī)中產(chǎn)生空氣。由此生成發(fā)泡纖維淤漿。
發(fā)泡纖維淤漿從一個(gè)或數(shù)個(gè)流漿箱1傳導(dǎo)至一個(gè)或數(shù)個(gè)網(wǎng)部上。在網(wǎng)部上,發(fā)泡纖維淤漿通常用案板、脫水箱(foilboxes)、真空箱或真空輥排水。由此,形成紙板紙幅。在網(wǎng)部之后,由紙幅的總重量來計(jì)算,紙幅的干含量通常為18至30%。
紙幅從網(wǎng)部傳導(dǎo)至壓榨部,其中在輥隙中進(jìn)行脫水。干含量在壓榨部中提高至40至50%。
在壓榨部之后,將紙幅引導(dǎo)到干燥部(dryer section)上。在干燥器部上,通常使用熱滾筒以便從紙幅中蒸發(fā)水。
在干燥器部之后,紙板機(jī)通常還具有涂布和壓光單元,在其中產(chǎn)生紙板的最終表面。
實(shí)施例
本發(fā)明已在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了測試。圖2包含具有根據(jù)測試獲得的的折疊箱紙板的中間層的松厚度值和Scott Bond值的表格。
根據(jù)制造本發(fā)明的紙板的優(yōu)選實(shí)施方案,將纖維材料和納米纖維素混合物與使用聚乙烯醇制得的預(yù)制泡沫混合。該泡沫通常具有大約60%至70%的空氣含量,由該纖維泡沫制造紙幅(例如通過經(jīng)網(wǎng)抽吸該泡沫)。達(dá)到了優(yōu)異的勻度,因?yàn)樵诜€(wěn)定泡沫中,顆粒之間保持一定距離且不發(fā)生絮凝。在紙幅成形后,將纖維紙幅干燥,例如通過經(jīng)紙幅抽吸空氣(例如使用抽吸縫(suction slit))。
本發(fā)明的不同實(shí)施方案的測試(其使用不同的聚乙烯醇等級(jí)作為發(fā)泡劑以最大化聚乙烯醇的益處)已表明,在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下,例如當(dāng)使用第一聚乙烯醇等級(jí)和泡沫成形時(shí),可以用含有10%納米原纖化纖維素(NFC)的CTMP紙漿制造具有2.99 g/m3的松厚度值和153 J/m2的Scott Bond值的折疊箱紙板中間層。
本發(fā)明的第二實(shí)施方案的測試已表明,在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下,當(dāng)使用第二聚乙烯醇等級(jí)和泡沫成形時(shí),可以用含有10% NFC的CTMP紙漿制造具有2.60 g/m3的松厚度值和281 J/m2的Scott Bond值的折疊箱紙板中間層。
本發(fā)明的第三實(shí)施方案的測試已表明,在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下,當(dāng)使用第二聚乙烯醇等級(jí)和泡沫成形時(shí),可以用含有10% NFC的CTMP紙漿制造具有2.68 g/m3的松厚度值和314 J/m2的Scott Bond值的折疊箱紙板中間層。
本發(fā)明的第四實(shí)施方案的測試已表明,在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下,當(dāng)使用第二聚乙烯醇等級(jí)和泡沫成形時(shí),可以用不具有NFC、淀粉和助留劑添加的較粗的CTMP紙漿(574 CSF)制造具有3.71 g/m3的松厚度值和123 J/m2的Scott Bond值的折疊箱紙板中間層。
使用十二烷基硫酸鈉(SDS)作為發(fā)泡劑取代聚乙烯醇的含有10% NFC的折疊箱紙板中間層的參考值分別為例如3.11 g/m3和136 J/m2。
使用非離子型發(fā)泡劑取代聚乙烯醇的含有10% NFC的折疊箱紙板中間層的參考值(松厚度值和Scott Bond值)分別為例如3.15 g/m3和137 J/m2。
如從該表中可以看出,使用聚乙烯醇作為發(fā)泡劑提供了獲得具有至少高達(dá)3.90 g/m3的松厚度值的折疊箱紙板中間層的可能性。使用十二烷基硫酸鈉作為發(fā)泡劑取代聚乙烯醇,可以獲得具有2.45 g/m3至3.11 g/m3的松厚度值的折疊箱紙板中間層。使用非離子型發(fā)泡劑取代聚乙烯醇,可以產(chǎn)生具有3.15 g/m3至3.45 g/m3的松厚度值的折疊箱紙板中間層。
如從該表中可以看出,使用聚乙烯醇作為發(fā)泡劑提供了獲得具有105 J/m2至314 J/m2的Scott Bond值的折疊箱紙板中間層的可能性。使用十二烷基硫酸鈉作為發(fā)泡劑取代聚乙烯醇,可以獲得具有70 J/m2至149 J/m2的Scott Bond值的折疊箱紙板中間層。使用非離子型發(fā)泡劑取代聚乙烯醇,可以產(chǎn)生具有112 J/m2至137 J/m2的Scott Bond值的折疊箱紙板中間層。
本發(fā)明的第五實(shí)施方案的測試已表明,在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下,當(dāng)使用具有88.0%的水解度的聚乙烯醇時(shí),可以用不具有NFC、淀粉和助留劑添加的較粗的CTMP紙漿(574 CSF)來制造折疊箱紙板中間層,其匹配前述目標(biāo)值。聚乙烯醇可以具有另一水解度,例如87.0%或89.0%的水解度。
本發(fā)明的第六實(shí)施方案的測試已表明,在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下,當(dāng)使用具有27000克/摩爾的分子量的聚乙烯醇時(shí),可以用不具有NFC、淀粉和助留劑添加的較粗的CTMP紙漿(574 CSF)來制造折疊箱紙板中間層,其匹配前述目標(biāo)值。聚乙烯醇可以具有另一分子量,例如25000克/摩爾或35000克/摩爾的分子量。
在圖3中,示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明制得的多層產(chǎn)品。該產(chǎn)品可以例如是折疊箱紙板,由布置在頂層和底層(lower layer)之間的中間層組成。所述頂層和底層可以例如來自漂白或未漂白的化學(xué)紙漿。另一方面,所述中間層可以具有化學(xué)熱機(jī)械紙漿。頂層和/或底層可以進(jìn)一步涂布有任選的顏料涂層,其在圖3中未予顯示。
該紙板通常表現(xiàn)出大約50至750 g/ m2的克重(表面重量)。
根據(jù)本發(fā)明的折疊箱紙板中間層可以具有任何重量,特別是該重量可以為10 g/m2至300 g/m2。本發(fā)明的第七實(shí)施方案的測試已表明,在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下,可以用不具有NFC、淀粉和助留劑添加的較粗的CTMP紙漿(574 CSF)來制造折疊箱紙板中間層,其匹配上述目標(biāo)值并具有200 g/m2的重量。折疊箱紙板中間層可以具有另一重量,例如100 g/m2或300 g/m2的重量。
任何其它層,例如第一其它層、第二其它層、底層或頂層可以使用本發(fā)明的方法或任何其它方法來制造。第一其它層可以是底層,第二其它層可以是頂層。根據(jù)本發(fā)明的多層產(chǎn)品中的層數(shù)為至少兩層。根據(jù)本發(fā)明的折疊箱紙板例如還可以由五個(gè)層組成,即中間層、第一其它層、第二其它層、頂層和底層。
在多層產(chǎn)品的情況下,任何其它層,例如第一其它層、第二其它層、底層或頂層可以根據(jù)本發(fā)明具有任何重量。特別地,任何其它層的重量可以為10 g/m2至100 g/m2。本發(fā)明的第八實(shí)施方案的測試已表明,在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下,可以用不具有NFC、淀粉和助留劑添加的較粗的CTMP紙漿(574 CSF)來制造折疊箱紙板中間層,其匹配前述目標(biāo)值并連接到具有50 g/m2的重量的頂層。折疊箱紙板的頂層可以具有另一重量,例如20 g/m2或80 g/m2的重量。還可以用不具有NFC、淀粉和助留劑添加的較粗的CTMP紙漿(574 CSF)來制造折疊箱紙板中間層,其匹配前述目標(biāo)值并連接到具有50 g/m2的重量的底層。折疊箱紙板的底層可以具有另一重量,例如20 g/m2或80 g/m2的重量。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中,提供包含表現(xiàn)出以下組合的纖維層的壁紙:a)松厚度 > 1.8 g/m3和b)Scott Bond > 100 J/m3。換句話說,術(shù)語“紙板”和“板”根據(jù)本文的公開內(nèi)容也包括壁紙或在本發(fā)明的含義內(nèi)的其它紙產(chǎn)品。壁紙的克重(表面重量)可以為60 g/m2至200 g/m2,例如90 g/m2或110 g/m2。壁紙可以包括一個(gè)層或多于一個(gè)層。例如,壁紙可以包括兩個(gè)層。
此外,根據(jù)某些實(shí)施方案,壁紙可以包含合成纖維。合成纖維可以例如由聚酯制成。在纖維泡沫中使用合成纖維提供了纖維的各向同性,即纖維在所有方向上均勻地取向以承受張力。合成纖維在于成形部上去除泡沫之前由泡沫的三維結(jié)構(gòu)來承載。泡沫將纖維分隔開,由此減少絮凝和不良的成形。這樣更均勻的三維取向改善了合成纖維的留著率,構(gòu)建了更牢固的網(wǎng)絡(luò),因?yàn)楹铣衫w維在所有方向上彼此結(jié)合,并且還導(dǎo)致更均勻的成形。改善的合成纖維分布和紙幅中的粘合提供了在紙張加工操作和最終使用中都更好的尺寸穩(wěn)定性、更少的起塵、更好的視覺外觀和更好的功能性。
盡管已經(jīng)出于說明的目的詳細(xì)描述了本發(fā)明,但可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行各種改變和修改。不同的聚乙烯醇等級(jí)、不同的NFC百分比、淀粉和助留劑添加以及使用(較粗的)CTMP紙漿之外的其它紙漿例如可以獲得具有其它特性的其它實(shí)施方案。此外,要理解的是,本公開在可能的范圍內(nèi)預(yù)期,任何實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)特征可以與任何其它實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)特征組合。
工業(yè)適用性
根據(jù)本發(fā)明的纖維紙幅可用于廣泛的紙板。在本發(fā)明的范圍內(nèi),可以提及下列紙板:壁紙基底、雙面壁紙基底、石膏襯層和石膏紙板、以及芯紙板。盒紙板包括襯層,如牛皮紙板和強(qiáng)韌箱紙板(testliners),以及瓦楞紙(fluting)和芯紙(mediums),如半化學(xué)瓦楞紙和再循環(huán)芯紙。
但是在本文中,特別令人感興趣的是紙箱板,其包括折疊箱紙板、白漿襯里的粗紙板、灰紙板、液體包裝紙板和食品用紙板,以及實(shí)心漂白紙板和涂布的未漂白紙板和載紙板(carrier boards)。由此,纖維紙幅可以是折疊箱紙板、硬紙板產(chǎn)品、包裝、衛(wèi)生產(chǎn)品、絕緣體或過濾器的中間層。
根據(jù)本發(fā)明的纖維紙幅還可用于制備壁紙。
引文列表
專利文獻(xiàn)
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