用于瓦楞纸板的轻重量挂面纸板的制作方法

1.本发明涉及生产用于瓦楞纸板(corrugated board)的挂面纸板(linerboard)的方法，挂面纸板，所述挂面纸板的用途，以及包含所述挂面纸板的瓦楞纸板。


背景技术：

2.瓦楞纸板是一种包装材料，其可转换成不同类型的包装解决方案。瓦楞纸板是基于纤维的材料，包含瓦楞原纸(medium，介质)(瓦楞芯纸，fluting)和附着至带瓦楞的原纸的表面上的至少一个饰面或挂面纸板，从而形成夹层结构。中央纸层，称为瓦楞原纸，是使用瓦楞成形机，通过使用热、水分和压力成形为瓦楞形状的。将一个或多个饰面，称为挂面纸(liner，衬垫)，胶合至瓦楞原纸的尖端。夹层结构可以不同方式形成，诸如单壁、双壁和三壁，其描述于kirwan m.,j.,paper and paperboard.packaging technology,blackwell publishing 2005中。
3.存在不同种类的瓦楞纸板等级，并且他们可包含不同类型的挂面纸和瓦楞原纸。不同类型的挂面纸的实例为：牛皮纸板(kraftliner)，白顶牛皮纸板和仿挂面纸板(testliner，废纸挂面纸)。牛皮纸板典型地是由可经漂白或未经漂白的牛皮纸浆生产的，并且可包含一个或多个层片，其中顶部层(layer)/层片(ply)通常经优化，以提供良好的印刷表面和良好的水分耐受性。仿挂面纸板主要是由经再循环的旧瓦楞纸板生产的，并且大部分是以两个片层实现的。牛皮纸板经常用于强度性质要求更高的瓦楞包装中。
4.环境关注已增加了对重量更轻、从而消耗更少原材料的挂面纸板的要求。然而，减少挂面纸板的克重可对强度性质造成负面影响。为了避免瓦楞间(interflute)屈曲和弛垂的问题，关键是挂面纸板展现高弯曲耐受性以及高压缩强度。瓦楞间屈曲的问题在瓦楞结构的挂面纸层片于负载下屈曲时发生，从而使结构强度减弱。弛垂是瓦楞包装的底部部分在负载下形变的结果。此外，克重较低的挂面纸板可更易于引起洗衣板化(washboarding)和印刷性差的问题。“洗衣板化”或“洗衣板效应”是不期望的效应，其由瓦楞纸板制造工艺导致，其在表面印刷之后可变得甚至更明显(可见)。所述洗衣板效应一般是与以下相关联的：界面胶铺展/吸收，以及干燥期间挂面纸和瓦楞芯纸之间的胶的收缩。随着胶粘剂干燥，挂面纸可采取瓦楞的轮廓，引起洗衣板外观。
5.与使用轻重量挂面纸板和瓦楞芯纸联系的另一问题是实现由其生产的瓦楞纸板的在柔版印刷中的良好印刷性质，但是仍维持瓦楞芯纸结构完整。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供轻重量挂面纸板，其展现高强度性质，并且消除或减轻现有技术的轻重量挂面纸板在瓦楞纸板中的使用的至少一些缺点。更具体的目的包括：提供挂面纸板和瓦楞纸板，其具有更高的对瓦楞间屈曲和洗衣板的耐受性，以及其还在使用柔版印刷、喷墨-和胶板印刷印刷时提供良好的印刷性质。
7.本发明是由所附独立权利要求定义的。实施方式在所附从属权利要求和以下说明
书中阐述。
8.在第一方面中，本发明涉及生产挂面纸板的方法，该方法包含以下步骤：
[0009]-通过向纸板机的第一成形用编织物上提供第一配料而形成顶部层片，所述顶部层片包含第一层，其中所述第一配料从第一流浆箱排出，
[0010]-通过向第二成形用编织物上提供第二和第三配料形成两层层片，所述两层层片包含第二层和第三层，其中所述第二和第三配料从多层流浆箱排出，
[0011]-将所述顶部层片和所述两层层片贴合在一起，使得所述第二层排列在所述第一层和所述第三层之间，形成多层片幅材，
[0012]-将所述多层片幅材脱水并干燥，
[0013]
其中，第一和第三配料展现根据iso 5267-1的在22
–
80之间、优选地在24
–
50之间的第一sr值，第二配料展现根据iso 5267-1的小于30、优选地小于25的第二sr，并且其中第一sr值比第二sr值高至少2个单位。
[0014]
通过本发明的方法制造的挂面纸板展现高弯曲耐受性和高压缩强度，这继而提供了对于由其形成的瓦楞纸板中的瓦楞间屈曲和弛垂的高耐受性。这是通过以下的创造性组合而实现的：挂面纸板各层中的配料的经优化的纤维精制水平，单独形成顶部层，以及使用多层流浆箱来形成两层背层片(back ply)。此外，根据本发明制造的挂面纸板在瓦楞芯纸结构未受负面影响的情况下提供了由所述挂面纸板生产的瓦楞纸板中的良好的印刷性质，尤其是在柔版印刷中。大体积(bulky，松厚)的中间层引起高压缩性，由此在印刷过程期间将缓解不期望的点扩大(dot gain)和对瓦楞芯纸的应力。该结构进一步降低了表面粗糙度，其进一步增强了印刷性质。
[0015]
在第二方面中，本发明涉及挂面纸板，该挂面纸板包含顶部层片和两层层片，该顶部层片包含第一层，该两层层片包含第二和第三层，其中
[0016]-第一层和第三层是由如下配料制得的：该配料展现根据iso 5267-1的在22
–
80之间、优选地在24
–
50之间的第一sr值，
[0017]-第二层是由如下配料制得的：该配料展现根据iso 5267-1的小于30、优选地小于25的sr值，其中所述第一sr值比所述第二sr值高至少2个单位，
[0018]-包含第二和第三层的两层层片是通过使用多层流浆箱形成的，
[0019]-第二层位于第一层和第三层之间，并且其中
[0020]-该挂面纸板展现根据iso 9895的至少20nm/g、优选地至少23nm/g的sct指数(cd)，以及根据iso 2493-1的至少7nm6/kg3的弯曲耐受性指数gm。
[0021]
在第三方面中，本发明涉及瓦楞纸板，该瓦楞纸板包含瓦楞芯纸和根据第二方面的挂面纸板的挂面纸板。
[0022]
本发明进一步涉及第二方面的挂面纸板在瓦楞纸板的生产中用于降低瓦楞间屈曲倾向的用途。
[0023]
测量和评估方法
[0024]
说明书和专利权利要求中引用了以下方法和评估方法。
[0025]
shopper riegler(
°
sr)值是根据iso 5267-1测量的。sr是对以下测量的：精制后的纤维配料，从未干燥的和精制的浆。
[0026]
sct指数(cd)是根据iso 9895测量的。
[0027]
弯曲耐受性指数是根据iso 2493-1，通过使用lorentzen&wettre仪器，在15
°
的角度下测量的。弯曲耐受性指数是以md和cd测量的。弯曲耐受性指数几何平均(gm)计算为以cd和md的弯曲耐受性指数的积的平方根。
[0028]
scott结合是根据tappi t569测量的。
[0029]
破裂(burst)指数是根据iso 2758测量的。
[0030]
密度是根据iso 534:2005测量的。
[0031]
bendtsen粗糙度是根据iso 8791-2测量的。
[0032]
克重或定量指的是表示为克/平方米、gsm或g/m2的重量，并且是根据iso 536测量的。如本文中所使用的，gsm和g/m2可互换使用。
[0033]
拉伸刚度指数是根据iso 1924-3测量的。拉伸刚度指数几何平均(gm)计算为以md和cd的拉伸刚度指数的积的平方根。
[0034]
所有测量均在根据iso 187的条件下完成，除非另有说明。
具体实施方式
[0035]
本文中所使用的“多层流浆箱”定义了包含若干(至少两个)单独的cd分布通道。流浆箱喷嘴配备有分离叶片，以防止层混合。优选地，该流浆箱为液压型流浆箱。
[0036]
本文中所使用的“配料”定义了包含如下的配料：纤维素纤维，以及潜在地常规用于挂面纸板生产中的填料和添加剂。
[0037]
本文中所使用的“填料”意图是定义无机填料，所述无机填料优选地由天然矿物制得，包括但是不限于研磨碳酸钙(gcc)、高岭土、沉淀碳酸钙(pcc)、滑石和二氧化钛。
[0038]
本文中所使用的“微原纤化纤维素(mfc)”意图是定义其中至少一个维度小于1000nm的纳米尺度纤维素颗粒纤维或纤丝。mfc包含部分或完全原纤化的纤维素或木质纤维素纤维。释放的纤丝具有小于1000nm的直径，而实际纤丝直径或粒度分布和/或长宽比(长度/宽度)取决于来源和制造方法。对于mfc存在不同的缩写，诸如纤维素微纤丝、原纤化纤维素、纳米原纤化纤维素、纤丝聚集物、纳米尺度纤维素纤丝、纤维素纳米纤维、纤维素纳米纤丝、纤维素微纤维、纤维素纤丝、微原纤纤维素、微原纤聚集物和纤维素微原纤聚集物。本发明公开了生产包含顶部层片和两层层片的挂面纸板的方法。优选地，本发明的挂面纸板是在常规的fourdrinier机械中生产的，该机械安装有两个成型单元，以及第一和第二流浆箱，其中第二流浆箱为多层流浆箱。
[0039]
根据本发明，顶部层片是由第一配料通过将所述第一配料从第一流浆箱排出到第一成形纤维上而形成的。第一流浆箱中的配料的稠度可为0.35％以下、优选地0.1
–
0.2％左右。
[0040]
在第二步骤中，包含第二和第三层的两层层片是由第二和第三配料通过将所述第二和第三配料从多层流浆箱排出到第二成形网上而形成的。优选地，所述两层片层是如下形成的：通过将配料从多层流浆箱排出，使得第三层在第二成形网上形成，并且第二层在第三层上形成。所述多层流浆箱中的配料的稠度可为0.45％以下、优选地0.2
–
0.35％左右。
[0041]
之后，将顶部层片和两层层片贴合在一起，以形成多层片幅材，使得第二层排列在第一层和第三层之间。在贴合之前，可将所述顶部层片和两层层片脱水，优选地脱水至大于7重量％，诸如在10
–
15重量％之间的固含量。
[0042]
在贴合之后，多层片幅材可进入压榨段，压榨段将额外的水移去，典型地达到37
–
42重量％左右的固含量。所述压榨段可包含至少一个靴式压榨(shoe press)单元，优选地两个或三个靴式压榨单元。所述多层片幅材可通过使用常规干燥技术而进一步干燥。根据本发明使用的纸板制造机的速度在湿端可最高达1300m/s。
[0043]
本发明的方法的特征进一步在于，形成第一和第三层的第一和第三配料展现根据iso 5267-1的在22
–
80之间、优选地在24
–
50之间、最优选地在24
–
30或22
–
26或24
–
26之间的第一sr值。形成第二层(中间层)的第二配料展现根据iso 5267-1的小于30、优选地小于25或小于23或小于21，诸如在15
–
23或17
–
22之间的第二sr。根据本发明，第一sr值比第二sr值高至少2个单位，优选地高至少5个单位，或者高至少7个单位。本发明进一步公开了根据所述方法生产的挂面纸板，以及包含所述挂面纸板的瓦楞纸板。
[0044]
根据本发明，所述顶部层片和所述两层层片(包含第二和第三层)的单独形成对于如下起到抵消作用：将顶部层片的较细材料与所述两层层片的第二层的较粗材料混合。以此方式，挂面纸板的表面粗糙度降低，改进了板的印刷性。本发明的发明人已进一步发现，挂面纸板需要展现高弯曲耐受性和高sct指数(cd)值两者，以降低由其形成的瓦楞纸板的瓦楞间屈曲倾向。本发明的挂面纸板可展现根据iso 2493-1的至少7nm6/kg3、优选地至少9nm6/kg3、并且最优选地至少10nm6/kg3的挂面纸板的弯曲耐受性指数(gm)，和/或根据iso 9895的至少20nm/g、优选地至少23nm/g、并且最优选地至少24nm/g的sct指数(cd)。sct指数(cd)可例如为在20
–
40nm/g或24
–
30nm/g之间。弯曲耐受性指数(gm)可例如为在7
–
20nm6/kg3或9
–
20nm6/kg3之间。优选地，弯曲耐受性指数md为至少12nm6/kg3、或至少13.5nm6/kg3、或至少15nm6/kg3。优选地，弯曲耐受性指数cd为至少5nm6/kg3、或至少6nm6/kg3、或至少7nm6/kg3。所述挂面纸板可进一步展现至少5.8knm/g、优选地至少6knm/g和最优选地至少6.1knm/g的拉伸刚度指数gm。
[0045]
还已进一步显示，通过使用本发明，可生产低密度挂面纸板并仍然实现高强度性质，尤其是高弯曲耐受性和高sct指数(cd)数值。本发明的挂面纸板的密度可为900kg/m3以下、优选地850kg/m3以下、并且更优选地800kg/m3以下。优选地，本发明的挂面纸板的定量在80
–
225gsm范围内。
[0046]
根据本发明生产的挂面纸板可进一步展现根据tappi t569的至少220j/m2、优选地至少250j/m2、或至少270j/m2的scott结合，和/或根据iso 2758的至少4.5kpam2/g、优选地至少4.8kpam2/g、最优选地5kpam2/g的破裂指数。
[0047]
根据一实施方式，通过本发明的方法生产的挂面纸板以小于5重量％、优选地小于4重量％、或小于3重量％的量包含填料，基于所述挂面纸板的总重量计算。在一实施方式中，所述挂面纸板不包含填料。
[0048]
生产挂面纸板的方法可进一步包含如下步骤：在将所述顶部层片和所述两层层片贴合之前，向所述顶部层施加胶粘剂，使得所述胶粘剂位于所述顶部层和所述两层层片的第二层之间。优选地，所述胶粘剂包含淀粉和任选地微原纤化纤维素(mfc)。以此方式，z方向的拉伸强度和脱层强度得到增强。所述胶粘剂可使用非冲击方法(诸如喷涂或帘涂)施加。所述胶粘剂可以50
–
100重量％、优选地70
–
99重量％的量包含淀粉，基于所述胶粘剂的总干重量计算。在一实施方式中，所述胶粘剂还可以1
–
100重量％干重量的量、优选地以1
–
30重量％的量包含微原纤化纤维素(mfc)。在层片之间使用mfc使得层间混合能够更少，导
致刚度性质增强。在一实施方式中，所述胶粘剂进一步包含包括纤维素纤维和细料的浆级分，该浆级分展现在60
–
90之间、优选地在70
–
90之间的sr值。所述胶粘剂可以1
–
100重量％的量或以1
–
30重量％的量包含所述浆级分。使用具有此特定sr值的浆级分对层间混合起到抵消作用，同时其仍不形成过紧的膜，所述过紧的膜可在板干燥时诱导开裂。细料级分可例如为接收自浆的分级的渣料级分(reject fraction)。浆可分级成较粗和较细的级分，其中较粗级分可用于纸板(诸如挂面纸板)生产中的中间层中，而较细级分(其展现在60
–
90之间的sr值)可用于纸板层片之间的胶粘剂中。
[0049]
在一实施方式中，将所述多层片幅材在压延段中压延，所述压延段包含形成于加热的压延辊和支撑辊或带之间的至少一个辊隙(nip，压区)，该辊隙形成了所述压延段的最高线载荷(line-load)，所述最高线载荷小于100kn/m、优选地小于50kn/m。此上下文中所使用的“最高线载荷”意指在所述压延段的任意辊隙中所使用的最高线载荷。
[0050]
所述压延段可包含软辊隙压延机和/或延伸的辊隙压延机诸如带压延机，或者超软辊隙压延机。所述压延段可包含若干辊隙，诸如两个或三个辊隙，并且可为在线或离线的。
[0051]
本发明的挂面纸板的结构使得能够在压延中使用较低线载荷，并且仍使得可实现低表面粗糙度。以此方式，松厚度(bulk，体积)以及弯曲耐受性仍保持在高水平，在其中第二层中几乎不使用或使用少量ctmp的实施方式中也是如此。为了进一步改进表面粗糙度，在压延中可使用高温。加热的压延辊的温度可在80-250℃范围中、优选地在100-200℃范围中。
[0052]
在其中挂面纸板的定量为在80
–
135gsm之间的实施方式中，所述挂面纸板的根据iso 8791-2的bendtsen粗糙度可为700ml/分钟以下、优选地650ml/分钟以下。
[0053]
在其中挂面纸板的定量为135gsm以上(诸如在135
–
225gsm之间)的实施方式中，所述挂面纸板的根据iso 8791-2的bendtsen粗糙度可为900ml/分钟以下、优选地800ml/分钟以下。
[0054]
本发明的挂面纸板可包含来自硬木或软木的未经漂白或经漂白的浆，包括未经漂白或经漂白的化学浆、化学-热机械浆(ctmp)和/或经再循环的浆(例如来自occ的)。在一实施方式中，第一和第三配料(形成所述挂面纸板的第一和第三层)包括未经漂白的牛皮纸浆，并且第二配料(形成所述挂面纸板的第二层)包含未经漂白的牛皮纸浆和/或化学-热机械浆(ctmp)和/或经再循环的纤维。所述第二层可进一步包含损纸(broke)。在优选实施方式中，第一和第三配料(形成所述第一和第三层)包含100重量％未经漂白的牛皮纸浆。优选地，第二层可以50
–
100重量％的量包含未经漂白的牛皮纸浆，以及以50
–
0重量％的量包含ctmp。优选地，所有层中使用的浆均由原生纤维制得，最优选地由从未干燥的浆制得。
[0055]
在一实施方式中，第二配料(形成所述挂面纸板的第二层)包含小于40重量％ctmp、或小于30重量％ctmp或小于20重量％ctmp，优选地包含小于10重量％、或小于5重量％或甚至小于1重量％ctmp。在一实施方式中，所述挂面纸板不包含ctmp。归功于本发明的方法，即便未使用或使用少量松厚(bulking，大体积)纤维(ctmp)，也可获得显示出低表面粗糙度和良好的刚度性质的挂面纸板。
[0056]
优选地，挂面纸板的第一层形成顶部层，其提供印刷表面，而第三层形成背层(back layer)，其适于附着至瓦楞原纸。优选地，第二层形成中间层。
[0057]
本发明进一步公开了根据本发明的第一方面的方法制造的挂面纸板。所述挂面纸板可进一步通过与所述方法相同的特征表征。
[0058]
本发明进一步公开了瓦楞纸板，所述瓦楞纸板包含瓦楞芯纸和根据本发明的挂面纸板。优选地，所述瓦楞纸板包含至少两个挂面纸和至少一个瓦楞原纸，其中所述挂面纸中的至少一者是由本发明的挂面纸板制得的。所述瓦楞纸板还可包含多于一个瓦楞原纸和多于两个挂面纸。所述挂面纸通过胶粘剂附着至所述瓦楞原纸的至少一个表面。本发明的挂面纸板旨在用作对牛皮纸板的轻重量替代物，并且从而用于高品质瓦楞纸板中。
[0059]
本发明进一步公开了所述挂面纸板在瓦楞纸板的生产中用于降低瓦楞间屈曲倾向的用途。