用于生产经涂覆的包括纤维素纤维的基底的方法技术

本发明专利技术涉及用于生产经涂覆的包含纤维素纤维的基底的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供包含纤维素纤维并且干含量小于50％的第一基底；ii)按涂层组合物的干重计算，以大于5g/m

Method for producing coated substrates comprising cellulosic fibers

The present invention relates to a method for the production of the substrate containing cellulose fibers coated by the method comprises the following steps: I) providing a first substrate comprising cellulose fiber and stem content is less than 50%; ii) on weight of coating composition, with more than 5g/m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产经涂覆的包括纤维素纤维的基底的方法
本专利技术涉及用于生产经涂覆的包括纤维素纤维的基底的方法，涉及通过该方法生产的纸或板以及涉及所生产的纸或板作为包装材料的用途。
技术介绍
纸和板的包装材料已长期用于不同物品的包装，以向物品提供机械和/或化学保护。例如，已将易腐产品如食品、保健产品和电子设备包装在提供有屏障的纸或板包装物中，该屏障提供抗化学影响，例如抗气体(例如，氧气)、液体、气味、油和/或油脂的保护。包装物以双向方式起作用，这意味着防止来自包装物内部的液体漏出并且防止包装物外部的液体漏入包装物内。这同样适用于氧气、气味、油和油脂。重要的是，包装材料可以提供氧气屏障，尤其是在对氧气敏感的易腐产品的情况下，因为细菌是需氧的并因此需要氧气以生长。因此，需要抗氧气的屏障以向经包装的产品提供延长的保存期限。例如，可以以多种聚合物涂层的形式提供氧气屏障如乙烯乙烯醇(EVOH)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、尼龙MXD6、聚偏二氯乙烯(PVDC)和液晶聚合物(LCP)涂层。例如可通过挤压涂覆或者作为例如铝箔将涂层施用至基底上。然而，挤压涂覆的缺点是，其难以以有效的方式组合在用于纸和/或板材料的现有生产线中，因为与挤压相关，基底首先需要干燥，然后涂覆然后干燥。这样的生产线不是能量有效的。因此，需要能够以能量有效的方式将涂覆方法组合或整合至现有纸或板生产线。提供屏障的其他可能性是将铝箔层施用至基底。铝提供了优异的屏障但是增加了产品的二氧化碳负荷(碳足迹)并且还使产品难以再循环。鉴于现有技术，期望的是用更加能量有效和环境友好的方法以及涂覆材料至少部分代替现有的涂覆方法和涂覆材料。包装材料还应当是容易地可再循环的和/或可生物降解的，以减少环境负荷和碳足迹。WO2011056130公开了用于通过将包括以下的分散涂层组合物施用在基底的表面上生产经涂覆的包括纤维素纤维的基底的方法：量为0.5重量％至20重量％的MFC(微纤化纤维素)；和可以为聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚乙烯醇(PVOH)、乙烯乙烯醇(EVOH)、丙烯酸酯共聚物、改性的苯乙烯、丁二烯、聚烯烃、丙烯腈、富马酸和马来酸二酯、纤维素酯、淀粉醚、不同丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、乙酸乙烯酯的聚合物的胶粒；源自马铃薯、玉米、谷物、木材、木糖胶或类似产品的聚合物或者任意这些聚合物的组合物。涂层提供了屏障。然而，如上所述，所公开的组合物包括主要量的聚合物的胶粒，期望的是至少部分地替代这样的涂覆材料。此外，已提及涂覆可以在线或离线进行，但是没有公开如何在线或离线进行生产。WO2013027103公开了用于提供具有屏障的基底的方法，所述方法包括用包括以下的涂层组合物涂覆基底：至少一种水溶性聚合物，如PVOH、羧甲基纤维素(CMC)和/或半纤维素；和纳米-颗粒，为纳米粘土、MFC、硅酸铝、纳米沉淀碳酸钙、纳米滑石、纳米二氧化钛、二甲苯、羧甲基纤维素和/或二氧化硅。通过泡沫涂覆、刮涂或者通过施胶压榨将组合物涂覆在基底上。然后，干燥经涂敷的基底，并且向基底添加水性屏障活化溶液。然而，未提及这种涂覆方法可以以容易的方式整合到用于纸和/或板材料的现有生产线中。此外，由于经涂覆的基底在干燥之后需要活化，所以在造纸机中需要另外的干燥和活化部分。因此，即使存在用于涂覆方法的现有技术解决方案，仍然需要改进将涂覆操作以简单且能量有效的方式结合至造纸方法中。还需要将涂覆方法组合或整合至现有纸或板生产线中。此外，需要提供起基底屏障功能的涂层的环境友好方法。还需要容易可再循环同时包括高质量屏障的环境友好包装材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供满足上述需要的涂覆方法。因此，本专利技术的目的是改进提供屏障并且使关于现有技术解决方案的上述问题最小化的在线涂覆方法。特别地，本专利技术的目的是提供用于生产经涂覆的包括纤维素纤维的基底的方法，此方法是有效的并且可以用现有纸或板生产方法在线进行并且提供包括屏障的环境友好的最终经涂覆的基底。根据本专利技术，通过根据所附权利要求的用于生产经涂覆的包括纤维素纤维的基底的方法来达到上述目的。所述方法包括以下步骤：i)提供包括纤维素纤维并且干含量小于50％的第一基底；ii)按涂层组合物的干重计算，以大于5g/m2的量将涂层组合物施用至所述第一基底，其中涂层组合物包括：-微纤化纤维素(MFC)，以及-任选地保水剂，选自：羧甲基纤维素(CMC)、阴离子聚丙烯酰胺(A-PAM)、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸衍生物、瓜尔胶、藻酸盐/酯、由羧甲基化纤维制备的MFC、由氧化纤维制备的MFC、通过CMC-官能化纤维制备的MFC、和/或其组合；以及iii)对第一基底进行机械脱水。出乎意料地发现，涂层中的微纤化纤维素的量(下文中称为MFC)可以由于本专利技术的涂覆方法而显著增加，其中将MFC添加至湿表面，即未脱水或者仅部分脱水并且干含量小于50％的表面。在纸幅(web)形成之后但在压榨和干部之前，在造纸机的湿部基底具有低的干含量，并因此涂层的施用可被整合至现有造纸机/纸板机。这是巨大的优势，因为不需要额外的干燥部分并且可以使用现有压榨和干燥部分。因此，可以在整合方法中同时脱水并干燥基底及其涂层。此外，由于MFC自身为成本有效且环境友好的产品并且表现出超过市场上的大多数商业屏障产品的特殊氧气屏障性质(T.,Aulin,C.,Naderi,A.和Ankerfors,M.2014.MicrofibrillatedCellulose.EncyclopediaofPolymerScienceandTechnology.1至34)，可以提供高质量经涂覆的基底以及进而包装产品。此外，MFC为非食品产品，从而可以避免与基于食品的产品在工业应用中使用相关的问题。然而，以前主要由于MFC的低固体含量和高粘度，因此几乎难以在涂层和涂覆方法中使用大量的MFC。MFC倾向于快速排水，这使涂层保持性(hold-out)劣化，并且难以在基底上获得连续的膜。此外，可以在膜中产生涂层中的问题如小孔。这使得膜不连续，因此不是良好的屏障。然而，通过本专利技术的方法，其中将大于5g/m2的量施用至干含量小于50％的湿基底，涂层保持性和小孔的问题可以减少或消除。量可适当地大于10g/m2。本专利技术的另一个优势在于所述方法可以在一般造纸机或纸板机中在造纸机/造纸板机的常规高速度下在线进行。此外，不需要重大的投入，即可以使用一般可用的设备。此外，与其中将涂层添加至干基底然后干燥的现有技术的涂覆方法相比，所提供的屏障具有同等的品质，这是另外出乎意料的特征。在上述步骤i)中，所述方法还可以包括提供包括纤维素纤维并且干含量按重量计小于50重量％的第二基底。在提供第二基底的情况下，上述步骤iii)还包括将第二基底附接至第一经涂覆的基底，使得涂层组合物位于第一基底与第二基底之间，并且随后对附接的第一基底和第二基底进行机械脱水。以这种方式提供三明治结构，从而在第一基底与第二基底之间提供屏障功能。因此，可以保护涂层免受外部影响。此外，在生产期间，可以将含有MFC的涂层至少部分地封装在第一基底与第二基底之间，因此可以保护造纸机免受MFC的污染。按涂层组合物的干重计算，上述步骤ii)还可包括以大于5g/m2的量将涂层组合物施用至第二基底。以这种方式，可以将大量的涂层组合物同时施用至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产经涂覆的包含纤维素纤维的基底的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供包括纤维素纤维并且干含量为按重量计小于50％的第一基底；ii)按涂层组合物的干重计算，以大于5g/m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.18 SE 1451581-11.一种用于生产经涂覆的包含纤维素纤维的基底的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供包括纤维素纤维并且干含量为按重量计小于50％的第一基底；ii)按涂层组合物的干重计算，以大于5g/m2的量将涂层组合物施用至所述第一基底，其中所述涂层组合物包括：-微纤化纤维素(MFC)，以及-任选地保水剂，所述保水剂选自羧甲基纤维素(CMC)、阴离子聚丙烯酰胺(A-PAM)、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸衍生物、瓜尔胶、藻酸盐/酯、由羧甲基化纤维制备的MFC、由氧化纤维制备的MFC、通过CMC-官能化纤维制备的MFC、和/或其组合；以及iii)对所述第一基底进行机械脱水。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括在步骤i)中提供包括纤维素纤维并且干含量按重量计小于50％的第二基底，在步骤iii)中将所述第二基底附接至所述第一基底，使得所述涂层组合物位于所述第一基底与所述第二基底之间，并且随后对附接的所述第一基底和所述第二基底进行机械脱水。3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤(ii)还包括：按所述涂层组合物的干重计算，以大于5g/m2的量将所述涂层组合物施用至所述第二基底。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中按干重计算，所述涂层组合物包括按重量计至少90％的量的所述微纤化纤维素。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中按干重计算并且基于所述MFC的干重，所述涂层组合物包括按重量计至少1％的量的所述保水剂。6.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在步骤ii)中按所述涂层组合物的干重计算，以大于15g/m2的量施用所述涂层组合物的情况下，按干重计算并且基于所述MFC的干重，所述涂层组合物包括按重量计至少2％的量的所述保水剂。7.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在步骤ii)中按所述涂层组合物的干重计算，以大于10g/m2的量施用所述涂层组合物的情况下，按干重计算并且基于所述MFC的干重，所述涂层组合物包括按重量计至少3％的量的所述保水剂。8.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在步骤ii)中按所述涂层组合物的干重计算，以大于20g/m2的量施用所述涂层组合物的情况下，按干重计算并且基于所述MFC的干重，所述涂层组合物包括按重量计至少1％的量的所述保水剂。9.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，按所述涂层组合物的干重计算，以大于25g...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·奥林，拉尔斯·阿克斯鲁普，格兰·弗洛德贝里，马格努斯·希勒格伦，汤姆·林德斯特伦，卡尔亨利克·永奎斯特，格兰·斯特伦，
申请(专利权)人：斯道拉恩索公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI