液体容器纸板制造技术

通过加入最多达１０．０％重量的碳酸钙填料制造了降低边缘毛细上浆性质的改进的液体纸板产品。这种填料增进了上浆剂如烷基烯酮二聚物的滞留和反应活性，从而进一步阻止了对液体纸板底材的液体渗透。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及纸制品，特别是用于包装液体和溶液的纸容器。更具体说，本专利技术涉及用于生产这些液体容器的改进了的液体包装纸板以及其制造方法。
技术介绍
边缘毛细上浆(edgewick sizing)是在液体包装纸板中阻止液体渗透。这种在纸板容器内沿露出的边缘阻止液体渗透，有助于保持容器在其使用期中的强度和硬度。这种不加填料的纸板过去已经制成，因为认为填料对纸板强度，特别是上浆性质会有负面影响。在增强包装材料表观，以吸引消费者注意的艺术品设计，以及引人注意的概念发展中，每年花费大量的时间和费用。这种设计不仅包括包装的尺寸和形状，而且包括颜色和图形正确地结合，以决定包装产品销售的成功或失败。包装在纸储藏容器中的液体材料如乳制品、果汁和其它饮料必须克服在生产和储存的一些因素。诸如这些液体和油、脂和其它溶液能渗透包括包装品的纸板，结果污染了露出的包装表面并破坏了用于吸引消费者的外表面的图形、颜色和设计的美观，并破坏了容器的结构的整体性。显然，这是不希望的情况。过去的工作重点是克服液体、油脂和饮料对包装材料的渗透，工作的方向是阻止液体渗透进材料中。层压箔片的包装材料是一种方法，但是代价相当昂贵。其它的防止油脂渗透到包装材料已经使用的方法是聚烯烃涂层、氟碳涂层、用石蜡或微晶蜡饱和、用聚合物强化的蜡涂布材料的一或两侧等等。但是，这些方法已证实是昂贵的并且难以成功。包装液体产品，特别是乳制品如牛奶和奶制品的容器是由涂布的纸板制造的。涂层可以是在纸板的一侧，但一般是两侧，一般是涂以聚乙烯，当然也可以用其它防水物质。在这样的容器中有效的工作，纸板必须具有阻止液体的作用。对于乳制品，其中最具侵蚀性的渗透成分一般是乳酸。纸板的最脆弱的部分常常是其已切割的边缘。因此，纸板的制造商已经研究了纸板阻止边缘被含乳酸液体渗透的改进方法。众所周知，用烯酮二聚物(KD)上浆的纸板可以阻止含乳酸的液体对边缘渗透。在许多情况下，不希望使用金属化的底材作为包装材料，特别是在包装的表面上需要外部彩色和/或印刷，以及结构的整体是重要的情况下。利用阻止液体、油和/或脂吸收也常是不现实的和昂贵的。在这种情况下，就需要至少提供易印刷的包装材料，这种包装材料(能掩蔽难看的含油污秽的外观避免买主看到)会阻止液体渗透进纸板的发生。纸板的边缘毛细上浆性质仍有很大的改进的余地。过去，为了保持良好的边缘毛细上浆，特别是关于含乳酸的饮料(即牛奶)，将高级烷基烯酮二聚物(一种纤维素反应性上浆剂)、滞留助剂和热固性树脂(如KymeneHercules，Inc.Wilmington，Delaware)用于促进沿纸板边缘的硬上浆，因为纸板边缘对液体渗透和降解是最敏感的。大多数用于制造液体容器的纸板需要不加填料而制造，因为这会对纸板的强度和上浆性质产生负面影响。本专利技术的一个目的是经过加入填料改进用于液体容器制造和建造的纸板的边缘毛细上浆的性质。本专利技术还有一个目的是制造用于液体容器和包装的纸板，在这些纸板中填料占纸板的至多10％(包括或不包括滞留助剂)。
技术实现思路
本专利技术包括用于建造和制造液体容器、无菌包装和乳制品、果汁、碳酸和非碳酸软饮料、热饮料和其它液体包装纸板产品及其生产方法。经过加入碳酸钙填料可以增加上浆剂如烷基烯酮二聚物(AKD)或链烯基琥珀酸酐(ASA)(这些物质可阻止液体渗透)的滞留性和活性，从而改进纸板的边缘毛细上浆性能。专利技术的详细说明当矿物粒子，如碳酸钙用做制造和生产液体纸板的填料时，纸的内部粘聚性质受到削弱，因为矿物粒子比只用木纤维有较大的表面。矿物粒子填料预期会干扰纤维/纤维键，得到较弱的较次的产品。为了维持良好的对作为乳制品和果汁成分乳酸和柠檬酸的边缘毛细上浆性质，使用大量的纤维素活性上浆剂的烷基烯酮二聚物(AKD)、阳离子热固性树脂和滞留助剂以促进沿纸板边缘的“硬”上浆。其它上浆剂如链烯基琥珀酸酐(ASA)进行了试验，但是不能阻止乳酸的渗透。本专利技术通过加入碳酸钙填料，优选为研磨的碳酸钙或沉淀的碳酸钙(PCC)，加入量高达纸板的10％，改进了液体包装纸板的边缘毛细上浆性质。碳酸钙填料增加了上浆剂的效率、而且，在碳酸钙填料存在下，可以在这些纸板产品中使用烷基烯酮二聚物(AKD)或链烯基琥珀酸酐(ASA)，优选为AKD，以提供卓越的上浆性质。出人意料地发现，将碳酸钙作为填料用于液体包装的纸板中时，在碳酸钙和选自烷基烯酮二聚物、链烯基琥珀酸酐、阳离子聚酰氨基胺、苯乙烯马来酸酐以及它们的混合物上浆剂之间产生相互协同作用，从而，进一步增强了边缘毛细上浆性能。这种上浆剂为液体容器纸板提供了更大的湿强度、耐久性，如根据纸浆和纸工业技术联合会(TAPPI)的试验方法T456，OM-87测定的。当用硬脂酸钠、丙烯酸系共聚物或C12-C20脂肪酸的盐对沉淀的碳酸钙先进行表面处理时，则纸板的边缘毛细上浆性能还可进一步增强。优选的丙烯酸系共聚物包括由丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸乙烯基酯、氯乙烯和它们的混合物组成的丙烯睛共聚物。碳酸钙作为填料加入到液体容器纸板中，改进了烷基烯酮二聚物上浆的滞留性达28％，提高二聚物的活性达25％。这提供了两个优点，因为这样提高了纸板的边缘毛细上浆性质，同时，碳酸钙的加入造成纸板的体积增大，稳定了系统的碱性，随后降低了或完全消除了另外加入碳酸氢钠的需要。而这又降低了在纸料中加入昂贵的热固性树脂的需要。碳酸钙填料还造成纸板亮度、光滑度的增加以及使聚乙烯和蜡涂层的覆盖更好。因为碳酸钙稳定了纸板系统的碱性并改进了烷基烯酮二聚物的系统滞留性，从而纸板具有增强了的挺度和刚度。含碳酸钙填料的液体纸板的制造和生产和普通纸板的制造和生产非常相似。将木浆打碎、精制和稀释得到纤维浆或供料。将碳酸钙单独或同其它淀粉、树脂和上浆剂一起加入到供料中。研磨的碳酸钙(GCC)以及沉淀的碳酸钙(PCC)可以用作本专利技术的填料，沉淀的碳酸钙可以得到卓越的纸产品。控制粒子的大小、粒子表面积等能使制造商调节碳酸钙以适应专用的纸板产品。然后在造纸机上形成纸板片，从而将水压出，将产品经过一系列加热鼓使纸干燥。然后将纸在高速下压延，以压紧成所希望的平滑度。液体的纸板一般用聚乙烯薄膜用已知成膜技术涂在两侧。薄膜的厚度取决于要包括的液体。控制因素包括酸度和碱度、储存温度、曝露于阳光下等等。碳酸钙的加入到液体纸板中的量为纸板总重量的约0.5-10.0％。优选为约3.0-10％重量，最优选为约4.0-6.0％重量。其它成分包括湿强度剂如多胺表氯醇树脂以进一步将纸浆纤维拈合在一起，以增加纸的强度和牢度。天然的松脂也可以提供相同的粘合功能。滞留助剂如阴离子聚丙烯酰胺也能粘合和稳定系统的各成分。提供的下面的非限制性实施例以更专门地讨论和提出本专利技术的具体实施例。但是它们只是为了说明的目的，另外，应认为，对这里没有包括的过程参数和成分可以进行少量的变化和改变，但是，这种改变和变化的程度不能实质上改变或影响过程或最后的产品。应该理解，这些变化仍属于由下面的实施例所决定的本专利技术的精神实质和范围内。实施例1 PCC填充的液体包装纸板以改进边缘毛细上浆性能PCC填料用于液体包装纸板以测定它对边缘毛细上浆性能的影响。用以75％硬木/25％软木混合物的Princ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括碳酸钙的液体容器纸板，其中使用有效量的所说的碳酸钙以改进边缘毛细上浆性质并减少液体的渗透。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：RA吉尔，
申请(专利权)人：矿业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]