本发明专利技术提供了具有改进的强度、挺度和耐卷曲性能的三层复印纸及其制备方法。所述纸具有主要由纤维素制成并用疏松剂如二酰胺盐疏松化的中间芯层（１２）。在所述芯层的两侧压印了淀粉基计量施胶压榨涂层，其中的淀粉具有高固含量。涂层（１４）形成了具有围绕低密度芯层的高强度外层（１４）的工字梁结构的三层型纸。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及造纸技术并特别涉及纸基材的制造。本专利技术还涉及从本专利技术的纸基材制成的制品如印刷纸和纸板制品。相关申请本申请要求2002年9月13日提交的美国临时申请No.60/410,666的权益。
技术介绍
现代工作和家庭式办公使用大量纸制品，包括但不限于复印纸级产品和纸板，如书写纸、打印纸、复印纸和表格纸。不幸的是，这些纸和纸板产品呈现出一种或多种缺点。例如，这些产品中的一些的纸张定量较低或在弯曲中挺度不够或耐久性不足以承受整个复印机的运转过程。因而，为节约原料并能够提高产率，以较低的纸张定量但具有相同的挺度性能来制备复印纸一直是业内的目标。复印纸的其它重要性能是卷曲度即在纸平面外的运动和吸湿膨胀性即纸张随相对湿度的变化的膨胀和收缩。在纸张在复印机中堆积过程中以及为了正常的进纸，需要低卷曲度。需要低吸湿膨胀性是因为卷曲度是吸湿膨胀性的函数以及纸张中材料分布的函数(参见例如Carlsson，L.Astudyof the Bending Properties of Paper and their Relation to theLayered Structure，Doctoral thesis，Chalmers University ofTechnology，Department of Polymeric Materials，Gothenburg，Sweden，1980，ISBN 91-7032-003-9)。吸湿膨胀性和卷曲度还是造纸工艺的函数，特别在纤维幅的干燥过程中(参见例如T.Uesaka的Handbook of Physical Testing of Paper，第2版，第1卷，第3章，第115-117页，ISBN 0-8247-0498-3Dimensional Stabilityand Environmental Effects on Paper Properties)。纸张的弯曲挺度Sb是弹性模量E和厚度t的函数，如Sb正比于Et3。这意味着提高弯曲挺度的最有效方式是提高纸张厚度。然而，通常厚度必须保持在规格范围内。提高弯曲挺度的一个更有效的方式是形成工字梁效果，即高密度的外层和低密度芯层。三层结构的数学表达式表明，如果其它参数保持一致，与均匀结构相比，工字梁效果产生出显著较高的弯曲挺度(参见例如C.Fellers和L.A.Carlsson的Hand bookof physical Testing of Paper，第2版，第1卷，第3章，第233-256页，ISBN 0-8247-0498-3Bending Stiffness，with SpecialReference to paperboard)。这一认识被应用到多重纸板和低纸张定量的打印纸中，如复印纸(参见例如Hggblom-Ahnger，U.，1998，Three-ply office paper，Doctoral thesis，bo AkademiUniversity，Turku，Finland，1998)。现代造纸机的施胶压榨单元制备通常具有计量施胶的复印纸级产品。这些单元能够向纸张的其它层施用施胶淀粉(和/或其它增强组分)。已出版的文献中示范了这一技术(参见例如Lipponen J.等人Surface Sizing with Starch Solutions at High Solids Contents，2002 Tappi Metered Size Press Forum，Orlando，FL，May1-4，2002，Tappi Press 2002，ISBN 1-930657-91-9)。作者的结论是与较低的固含量(8，12和15％)相比，在18％固含量下进行淀粉溶液的施胶压榨显著改进了弯曲挺度。还常用的是溢流压区(也称作液池或液槽)施胶压榨单元。在此情况下，由于在溢流压区内向纸张内的渗透更深，淀粉溶液向外层施涂的潜力与计量施胶压榨单元不同。然而，文献中的结果建议淀粉固含量的提高也会造成渗透作用下降而仍具有改进弯曲挺度的可能(参见例如Bergh，N.O.的Surface Treatment on Paper with Starchfrom the Viewpoint of Production Increase，XXI EUCEPAInternational Conference，第2卷，Conferencias nos.23a 43，Torremolinos，Spain，第547-页，1984)。然而，相对文献中报告的结果，要在抗弯强度上做出显著改进并获得其它上述益处，仍存有余地。因此，存在对改进的纸张和纸板制品的需求，所述纸张和纸板制品减少或消除了这些缺点中的一或多种，同时能够在显著较低的纸张定量下，以较高的生产率，并从而以较低的生产成本制备纸板和复印纸级制品。这样的改进是受益于施胶前纸幅松厚度的提高(注纸张厚度对弯曲挺度的影响巨大)以及包含粘度调节剂和/或交联剂的高固含量淀粉溶液，以提高施胶压榨涂层的强度和提高维持表面对施涂层的附着作用。而且，本专利技术的目标是在单重纸中提供这些益处，由此消除与多纤维素层纸张所需要的附加机械有关的成本。专利技术概述因此，本专利技术的目标是提供具有改进的松厚度和挺度的纸或纸板，其具有顶层、中间层和底层的三层化的单重工字梁结构，其中的中间层是纤维素芯层，顶层和底层是淀粉基施胶涂层，其覆盖中间层的上下表面而向中间层的渗透最小，并具有渗透在纤维素芯层内的疏松剂。本专利技术的另一个目标是提供具有改进的松厚度和挺度的纸或纸板，其具有顶层、中间层和底层的三层化的单重工字梁结构，其中的中间层是纤维素芯层，顶层和底层是淀粉基施胶涂层，其覆盖中间层的上下表面，所述顶层和底层的淀粉涂层重量为2-10克/平方米，并具有渗透在纤维素芯层内的疏松剂。本专利技术的再一个目标是提供制备纸或纸板的方法，包含提供包括纤维素纤维和疏松剂的配料的步骤，由所述造纸配料形成纤维幅，干燥纤维幅形成干燥幅，用高强度淀粉基施胶压榨溶液对该干燥幅进行施胶压榨处理，在纤维幅的顶部和底部侧面上形成顶部和底部涂层，在施胶压榨处理后干燥纤维幅以形成具有工字梁型结构的三层化单重结构。当结合附图思考对本专利技术实施方案的描述时，本专利技术的其它目的、实施方案、特征和优点将变得显而易见，这应以示范而非限制的意味去理解。附图简述附图说明图1简要说明了本专利技术的三层化纸，其是通过疏松纸基材并采用包含粘度调节剂/交联剂的高固含量淀粉获得的。图2简要说明了造纸机工艺。专利技术详述图1中显示了根据本专利技术的一个实施方案的纸10，其中本文中使用的术语“纸”不仅包括纸及其生产，还包括其它纸幅状产品，如板和纸板及其生产。在平坦、疏松化的纤维素芯层12的两侧涂覆高强度淀粉基施胶压榨涂层14。所述纤维素纤维是由化学纸浆配料形成，其包含硬木和软木纤维与额外的填料如碳酸钙沉淀或本领域已知的其它纤维的混合物。还可以将表面活性剂、助留剂或典型地加入到纸制品中的其它添加剂分散在纤维中。软木与硬木纤维的精确比例可以在本专利技术的范围内变化。理想地，硬木与软木纤维的比值在3∶1-10∶1之间变化。然而，可以采用其它的硬木/软木比值或其它种类的纤纤，如得自化学纸浆如硫酸盐和亚硫酸盐纸浆，含木纸浆或机械本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有改进的松厚度和挺度的纸或纸板，包含： 三层化的单重工字梁结构，具有顶层、中间层和底层，其中的中间层是纤维素芯层，顶层和底层是淀粉基施胶涂层，其覆盖中间层的上下表面而向中间层的渗透最小，和 渗透在纤维素芯层内的疏松剂。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：A斯维林，宋建成，M赫尔曼，PF李，L贝德纳里克，S杨，
申请(专利权)人：国际纸业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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