一种含有微片晶纤维素颗粒的纸板，其改善了表面平滑度、美学性质、弯曲刚度和强度性能。当微片晶纤维素颗粒用于纸板的表面处理时，微片晶填充板表面上的纤维之间的空隙。结果，处理后的纸板提高了强度和表面性质如平滑度、不透明性、涂层保持性和适印性而不损害弯曲刚度。此外，本发明专利技术涉及不需增稠来改善纸板强度、表面平滑度和／或弯曲刚度而保持其它所需性能的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有微片晶纤维素颗粒的纸板该非临时申请基于2006年9月12日提交的美国临时申请系列号为 No.60/825,311的提交日，其在此引入作为参考，已在其提交日的12个 月之内提交，并根据35 USCgl.l9(e)要求其优先权。
技术介绍
造纸工艺通常包括将由网前箱(headbox)获得的纤维素纤维 的稀的水浆料传送至移动筛(即大家所熟知的长网)上，以通过该筛从 浆料中排水，使得形成充分固化的纤维垫，然后使用施胶压榨挤压纤维 垫，其中垫中剩余的大量的水通过滚距(roll nip)挤压除去，最后将得 到的垫通过造纸机的干燥段使剩余的水分热力学地除去。纸基产品例如纸和纸板通常被涂布以提高其表面性质。纸的 涂布通常需要复杂和昂贵的设备且其通常从造纸工艺离线进行。结果， 涂布步骤对纸的生产工艺增加了显著的成本。为了充分提高纸的表面性 质，通常所需的涂层重量为约2-6 lb/1000 ft2。因为低的涂层重量一般地 是不够均匀以提供表面性质的所需的改善，通常需要如此高的涂层重量 水平。这种相对高的涂层重量不仅充分提高了纸的生产成本，而且同样 提高了纸的基本重量并因此提高了纸的运输成本。纸板一般具有的厚度大于0.3 mm,层厚(caliper)的范围约 0.3 mm至约1.2 mm,基础重量范围为约120 g/m2至约500 g/m2。纸板 通常被分类成5个等级固体漂白硫酸盐，涂布的未漂白牛皮纸，粘土 涂布的新闻纸，折叠纸板和未涂布的再生硬纸板。当用于包装应用时，为了高的印刷质量，经常需要包装纸板 具有优良的表面性质。因此，包装纸板通常用颜料基配方来涂布。为了 赋予不透明性，包装纸板通常用不透明的颜料如在颜料粘合剂中的二氧 化钛和粘土来涂布。木制纤维之间的表面间隙在50-100pm范围内，而 不透明颜料的尺寸小于lpm。为了填充纤维的空隙和形成平滑的纸板表 面，需要高标准的不透明颜料，这极大增加了纸板生产的成本。另外， 由于遮光颜料比纤维素致密，它们往往增加纸板的基础重量从而导致高 的运输费用。此外，这种提高表面印刷质量的方法在多数情况下以损害包装纸板的强度性能如弯曲力和拉伸刚性为代价而实现的。为提高纸板的表面性质例如平滑度、不透明性、适印性而不 降低物理性能且不显著增加生产成本，已经作出了持续的努力。美国专 利No.6,645，616披露了具有提高的表面和强度性能的适于用作饮料包装 或包装纸板的层压纸板。该层压纸板通过将轻质涂布的未经印刷的白纸 层压至未漂白的或漂白的纸板基底上制成。在美国专利申请 No.2003/0,091,762中，通过层压薄的漂白纤维纸至未漂白的纸板基底上 制造白表面纸板。这些方法对于纸板生产过程需要额外的步骤，例如离 线涂布和层压，因此增加了生产成本。美国专利申请No. 2005/0,039,871 披露了将多层幕帘用于单步涂布操作来降低生产成本。另外一种降低生 产成本的途径是通过使用低成本填料代替二氧化钛颜料来提高不透明 性和表面平滑度。美国专利申请No.2006/0,065,379教导使用低成本的矿 物填料、漂白的纤维和粘合剂来制造白顶纸板。美国专利申请 No.2004/086,626在涂料配方中使用机械研磨纤维作为低成本空隙填料 来生产优良的印刷纸。在美国专利No.4,888,092中，具有可通过100目 筛网的颗粒尺寸的含有少于25%的纤维和纤维碎片的，并含有至少50 重量％的木射线细胞的纸浆细纤维被施加在原纸页的表面上形成一层 来提高纸的表面平滑度。使用超细纤维来填充纤维空隙并产生平滑的纸板表面已经 被开发过。PCT专利申请No.2004/087,411和美国专利申请No. 2004/223,040披露了将纳米直径的电纺丝制纤维应用到纸板表面。然而， 该方法一般地对于纸板的商业化生产过于昂贵。微晶纤维素(MCC)已 经被用于填充表面空隙及提供平滑表面(美国专利No. 7,037,405;美国 专利申请No. 2005/2,39,744; PCT专利申请No. 2006/034,837)。 美 国专利No.7,037,405披露了用组织化MCC悬浮液处理的纸板表面表现 出改善了的强度和表面适印性。所披露的组织化MCC通过酸水解低等 的纤维浆如南方松木和其它化学针叶树材木浆，接着通过机械组织纤维 分离制得。然而，由于这类组织化MCC实质上从酸预萃取的具有高a-纤维素含量的纤维素纤维分离并提纯，生产MCC是十分昂贵的。为了 控制流变性，MCC悬浮液必须被配制成具有淀粉(浆粉，starch)或其 它粘度调节剂的悬浮液，使得悬浮液可以被施加到纸和纸板的表面。微原纤化的纤维素(MFC)已经被研究用于纸板的表面处理6以提高表面特性。PCT专利申请NO.2004/055,267教导使用从纤维的酶 处理获得的MFC来改善包装材料的表面适印性而不会损害强度性质。 可是，所得到的酶MFC悬浮液是不稳定的，必须用羧甲基纤维素进行 分散和稳定。此外，需要羧曱基纤维素以改善MFC悬浮液的流变性能， 使得MFC悬浮液能够被涂到包装材料的干的表面。美国专利Nos. 4,861,427和5,637,197教导细菌纤维素MFC用于表面处理的应用。与 MCC相类似，MFC相对昂贵。目前，以生产规模制造MFC仍然是一个 挑战。美国专利No. 4,474,949披露了离散的片状物形式的微原纤 纤维素，也被称为微片晶(microplatelet)纤维素颗粒(MPC )。这些 MPC颗粒通过机械处理(打浆)纤维素纤维的稀的水性分散体至至少纤 维素纤维的次生壁的最外面基本完全碎裂成微原纤形式的程度来生产。 经打浆的分散体随后被冷冻干燥。所得到的MPC颗粒具有高吸附能力 和液体保持力，致使它们适合用于吸收产品例如用于吸收体液的卫生 巾、尿布、敷料及其类似物。日本专利申请No.2004/230,719披露了具有宽度为1-50,、 长度为l-50iim及厚度为0.1-10nm的MPC。这些易于取向和均匀分散的 MPC颗粒通过研磨纤维素物质得到。合成聚合物、脂肪酸和水或有机溶 剂的混合物可与纤维素物质 一起机械研磨。合成聚合物可以是多元醇、 聚醚、聚烯烃和聚酰胺。适用于研磨方法的有机溶剂包括链烷烃、醇、 酮、醚和芳香烃。由于所得到的MPC是无味和无嗅的，它们可用作用 于增稠，改善保水性和增加触觉的食品添加剂。此外，它们可^f皮用作药 物和化妆品的填料。由于用于涂层的颜料的量通常与在其上被涂布的基底的平 滑度有关。几种方法已经被用来提高纸板的平滑度，并因此降低所需的 不透明颜料的量。干或湿法压光制得的纸板具有增强的表面平滑度。在 压光过程中，纸板结构被压缩导致厚度减小(即，降低层厚)。层厚和 弯曲刚度之间的关系如方程所示Sb = t3xE/12 其中Sb为弯曲刚度(stiffness);E为弹性^t数；和t为厚度或层厚。纸板的弯曲刚度性能与纸板厚度的立方直接相关。通过压光导致层厚厚度的减少提高了纸板的表面平滑度，并由此极大地减小了弯 曲刚度。另外，湿法压光由于需要使纸板再湿和再干，常常使机器的速 度降低。对于包装应用，除表面平滑度外，需要纸板具有几种性能适 于高的印刷质量和美感外观，例如高的弯曲刚度和极好的强度。高的弯曲刚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纸板，包括位于纸板的至少一个表面上的微片晶纤维素颗粒，其中微片晶纤维素颗粒所具有的体积平均粒度范围为从约２０微米至约１５０微米，数均粒度范围为从约５微米至约２０微米，且第９５百分位数的体积平均粒度不超过约３００微米。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：PJ祖劳，MA约翰逊，DE克诺克斯，DM怀特，
申请(专利权)人：米德韦斯瓦科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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