无木纤维组合物及在纸板包装中的用途制造技术

一种纸板包装材料包括：包含与木材纤维共混的非木材纤维的顶层，其中所述非木材纤维占所述顶层的5％至100％；包含与木材纤维共混的非木材纤维的背层，其中所述非木材纤维占所述背层的5％至100％；以及设置在所述顶层和所述背层之间的中间层。所述中间层可以包含5％至100％的非木材填料纤维。所述非木材填料纤维可以是麦秆。非木材纤维可以是竹子。

Wood free fiber composition and its use in cardboard packaging

Including a cardboard packaging material includes: top and wood fiber blend of non wood fiber, wherein the non wood fiber accounted for the top 5% to 100%; the back layer contains a blend of wood fiber and non wood fiber, wherein the non wood fiber for the back layer of 5% to 100%; and set in the middle layer between the top layer and the back layer. The middle layer may contain 5% to 100% non wood fillings. The non wood packing fiber can be a straw. Non wood fibers can be bamboo.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无木纤维组合物及在纸板包装中的用途
技术介绍
本公开涉及非木材替代天然纤维在用于纸板包装的瓦楞原纸中的用途。常规硬木纤维的替代通过为纸板包装应用提供足够机械强度的混合纤维组合物来实现。传统上来源于诸如松树的快速生长树木的纸浆已经被用作纸板包装的原材料。近年来，由于对环境可持续性的担忧，使用再循环利用的旧瓦楞纸箱(OCC)材料越来越受欢迎。然而，OCC经常需要再制浆和脱墨过程。因此，随着再循环利用次数的增加，再循环利用的纤维变短、变弱并且被污染。再加上许多生产商对再循环利用的纤维的需求和使用量的增加，再循环利用的纤维的成本也在增加。朝向单流再循环利用的发展导致现有回收纤维流中纤维的污染物(短纤维、塑料带和热熔粘合剂)增加及纤维的混合增加。使用再循环利用的纸或纸板可能更难以实现诸如强度(压缩、边缘压碎、破裂和拉伸强度)、硬度、刚度、耐湿性、耐油脂性和冻/融耐受性的关键性能要求。固体未漂白硫酸盐(SUS)或固体漂白硫酸盐(SBS)是由含有至少80％原生长短漂白木浆的配料生产的优质纸板等级。大多数的漂白纸板涂覆有高岭土薄层，以改善其印刷的表面光滑度。SBS在美国最受欢迎。不幸的是，作为长纤维的NBSK(北方漂白软木牛皮纸)的供应在经济和环境两方面都面临着巨大的压力。因此，NBSK纤维的成本显著飞涨，从而产生寻找优化纸板强度的替代品的需要。这些方法依赖于基于树木的纤维。使用在较短生命周期内生长的纤维原料以及使用来自农业或工业加工的残余物的能力可以帮助实现企业的可持续发展目标，并减小对森林的环境影响以及碳足迹(以eCO2单位计量)。非木材天然纤维的制浆工艺依赖于原材料，并且详细的步骤可以在Sridach,W.(2010),TheEnvironmentallyBenignPulpingProcessofNon-woodFibers,SuranareeJ.Sci.Technol.,17(2),105-123，以及授予Hurter和Byrd的美国专利6,302,997B1中见到。替代的非木材天然纤维，诸如使用大田作物纤维或农业残余物代替木材纤维，被认为是更加可持续的。这些天然原料的例子有洋麻、亚麻、竹子、棉花、黄麻、大麻、剑麻、蔗渣、玉米秆、稻秆、麦秆、桔梗、柳枝稷、芦苇、芦荻和海水或淡水藻类/海藻或水生植物如水葫芦。由于包括季节性可用性、化学回收问题、纸浆亮度、二氧化硅含量等的多种原因，非木材纤维来源占全球纸浆产量的约5-10％。然而，它们提供了一种选择，任何产品制造商都可以探索在其最终产品中添加绿色组分。包括来源于海藻、藻类、玉米秆、麦秆、稻秆、竹子、洋麻等的非木材替代性天然纤维的混合纤维组合物可以是通过产生无树木产品来解决上述问题的一种选择。先前的方法(参见Darling的美国专利号1,829,852)使用切碎的麦秆(不是纤维本身)来制造纸板。在另一方法(参见Huang和Peng的美国专利公开号2006/0070295)中描述了用于农业种植和栽培中的杂草控制的非木质纤维(玉米或小麦)覆盖垫。最后，除农业残余纤维之外，还使用壳聚糖来改善瓦楞原纸的抗压扁性(参见授予Dzurik的美国专利号4,102,738)。因此，需要提供替代木材的纸浆材料来替换纸板包装中使用的常规纤维材料。另外，对于允许减小包装重量的更坚固、更轻材料的需要日益增长。虽然先前的一些努力已经尝试使用替代纤维生产应用于建筑和家具的复合板，但是缺乏生产用于纸板包装应用的非木材天然纤维的可持续尝试。因此，本公开通过提供可用于环境可持续的纸板包装的替代木材的材料来填补这种空白。
技术实现思路
本公开涉及一种纸板包装材料，该纸板包装材料包括：包含与木材纤维共混的非木材纤维的顶层，其中非木材纤维占顶层的5％至100％；包含与木材纤维共混的非木材纤维的背层，其中非木材纤维占背层的5％至100％；以及设置在顶层和背层之间的中间层。中间层可以包含5％至100％的非木材填料纤维。非木材填料纤维可以选自玉米秆、秸秆、其他陆上天然纤维及其组合。秸秆可以选自小麦、稻、燕麦、大麦、黑麦、亚麻、草及其组合。其他陆上天然纤维选自亚麻、竹子、棉花、黄麻、大麻、剑麻、蔗渣、洋麻、枳实、柳枝稷、芒草及其组合。非木材填料纤维可以是麦秆。非木材纤维可以是竹子。本公开还涉及一种纸板包装材料，该纸板包装材料包括：包含与木材纤维共混的非木材纤维的顶层，其中非木材纤维占顶层的50％至85％，其中非木材纤维是竹子；包含与木材纤维共混的非木材纤维的背层，其中非木材纤维占背层的50％至85％，其中非木材纤维是竹子；以及设置在顶层和背层之间的中间层。本公开还涉及一种纸板包装材料，该纸板包装材料包括：包含与木材纤维共混的非木材纤维的顶层，其中非木材纤维占顶层的50％至85％，其中非木材纤维是竹子；包含与木材纤维共混的非木材纤维的背层，其中非木材纤维占背层的50％至85％，其中非木材纤维是竹子；以及设置在顶层和背层之间的中间层，其中中间层包含5％至100％的非木材填料纤维。附图说明通过参考以下说明、所附权利要求书和附图，本公开的前述及其他特征和方面以及实现它们的方式将变得更显而易见，并且本公开本身将得到更好的理解，其中：图1示出典型纸板结构的示意图；图2示出宽离子束技术(150X)的显微照片纸板截面图；以及图3示出本申请的纸板的SEMC-染色的显微照片纸板截面图。在本说明书和附图中反复使用参考字符旨在表示本公开相同或类似的特征或元件。附图是表示性的，并且未必按比例绘制。图中的某些比例可能被放大了，而其他部分则可能被最大程度缩小了。具体实施方式虽然本说明书以特别指出且清楚地要求保护本公开的权利要求书结束，但是据信，通过以下说明将更好地理解本公开。如本文所用，“包括”意指可增加不影响最终结果的其他步骤和其他成分。该术语涵盖术语“由...组成”和“基本上由...组成”。本公开的组合物和方法/工艺可包括以下方面、由以下方面组成和基本上由以下方面组成：本文所述的本公开的基本要素和限制，以及本文所述的任何附加或任选成分、组分、步骤或限制。如本文所用，术语“非木材”、“无树木”和“木材替代品”通常是指来自农作物如麦秆，湿地非树木植物如芦苇，水生植物如水葫芦，微藻类如螺旋藻，以及海藻类如红藻或褐藻的加工残余物。本公开的非木材天然材料的例子包括但不限于麦秆、稻秆、亚麻、洋麻、竹子、棉花、黄麻、大麻、剑麻、蔗渣、桔梗、柳枝稷、芒草、海水或淡水藻类/海藻，以及它们的组合。如本文所用，术语“OCC”是指具有与波纹状内层胶粘在一起的纸层的旧瓦楞纸箱。这是用来制造瓦楞纸板箱(国内再循环利用最多的产品)的材料。OCC纸浆的四种主要组分是未漂白的软木牛皮纸浆(主要来自衬板)、半化学硬木纸浆(来自有凹槽的原纸)、淀粉(作为粘合剂)和水(常常为8％或更多)。如本文所用，术语“纸浆”或“纸浆纤维”是指通过本领域已知的常规制浆工艺获得的纤维材料。这可以用于木质材料和非木质材料。如本文所用，术语“细粒”是指穿过200目筛(75μm)的部分。中等大小的细粒是几微米。细粒由纤维素、半纤维素、木质素和提取物组成。存在两种类型的细粒：一次细粒和二次细粒。一次细粒含量似乎是植物的遗传特性。对于硬木纸浆，一次细粒含量为约20％至约40％，而对于麦秆，一次细粒含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纸板包装材料，其包括：包含与木材纤维共混的非木材纤维的顶层，其中所述非木材纤维占所述顶层的5％至100％；包含与木材纤维共混的非木材纤维的背层，其中所述非木材纤维占所述背层的5％至100％；以及设置在所述顶层和所述背层之间的中间层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.30 US 62/1869261.一种纸板包装材料，其包括：包含与木材纤维共混的非木材纤维的顶层，其中所述非木材纤维占所述顶层的5％至100％；包含与木材纤维共混的非木材纤维的背层，其中所述非木材纤维占所述背层的5％至100％；以及设置在所述顶层和所述背层之间的中间层。2.根据权利要求1所述的纸板包装材料，其中所述中间层包含5％至100％非木材填料纤维。3.根据权利要求2所述的纸板包装材料，其中所述非木材填料纤维选自玉米秆、秸秆、其他陆上天然纤维及其组合。4.根据权利要求3所述的纸板包装材料，其中所述秸秆选自小麦、稻、燕麦、大麦、黑麦、亚麻、草及其组合。5.根据权利要求3所述的纸板包装材料，其中所述其他陆上天然纤维选自亚麻、竹子、棉花、黄麻、大麻、剑麻、蔗渣、洋麻、枳实、柳枝稷、芒草及其组合。6.根据权利要求2所述的纸板包装材料，其中所述非木材填料纤维为麦秆。7.根据权利要求1所述的纸板包装材料，其中所述非木材纤维为竹子。8.根据权利要求1所述的纸板包装材料，其还包括在所述顶层和所述背层中的一者或两者上的涂层。9.根据权利要求8所述的纸板包装材料，其中所述涂层选自胶乳、高岭土和碳酸钙。10.根据权利要求1所述的纸板包装材料，其中所述非木材纤维占所述顶层的50％至85％。11.根据权利要求1所述的纸板包装材料，其中所述非木材纤维占所述背层的50％至85％...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·石，M·M·姆莱茨瓦，庄礼宗，
申请(专利权)人：金伯利克拉克环球有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US