具有高内结合强度的低密度多层纸板的制造方法技术

本发明专利技术描述了纸板内结合强度的提高方法，所述纸板在至少一层中带有高于２５％的交联纤维。在该方法中，将添加剂以各种组合和顺序加入浆料中，同时将浆料的离子需求量保持在低于０。由此得到具有高ＺＤＴ、高Ｓｃｏｔｔ　　Ｂｏｎｄ和高Ｔａｂｅｒ刚度的纸板。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及提高多层(multi-ply)纸板的结合强度，所述多层纸板具有存在于至少一层内的高交联纤维素纤维。专利技术概述本申请涉及提高纸板的内结合强度，所述纸板在至少一层中具有高于25％的交联纤维。在本方法中，以各种组合和顺序向浆料中加入添加剂，同时将浆料的离子需求量(ionic demand)保持在低于0。得到了具有高ZDT、高Scott Bond和高Taber刚度的纸板。附图说明图1所示为各种化学物的添加对3％-3.2％浆料的离子需求量的影响。图2所示为化学物的添加对采用聚丙烯酸交联纤维素纤维的中间层模拟物(mid-ply simulation)的离子需求量的影响。图3所示为化学物的添加对采用柠檬酸交联纤维素纤维的中间层模拟物的离子需求量的影响。图4所示为适合于实施本专利技术方法的成浆池(machine chest)和添加剂进入点的图解表示。图5表示适合多层产品的多层纸板机。
技术实现思路
在内层含有高于约25％交联纤维素纤维的单或多层纸板中，层(stratum)的密度会降至0.4g/cm3以下。其结果使内结合强度降至如此低，以至不仅远低于将纸板转化成包装产品所需的水平，而且在常规提高内部强度的方法不能提供足以满足转化所需的最低水平的强度提高的水平以下。本申请提供了提高低密度纸板内结合强度的方法，使其内结合强度重新提高至可用于转化的范围。本申请中，在生产低密度纸板的同时验证了高浓度的湿端添加剂的使用。本申请的区别特征在于，无论是单层或是多层结构的纸板，其至少一层含有交联纤维素纤维和用于补偿因加入交联纤维素纤维而致的纸板强度损失的强度提高添加剂，所述添加剂例如阴离子和阳离子淀粉。交联纤维素纤维提高了板的绝缘纸板特性的堆积密度。纸板还含有化学纸浆纤维。如本文所定义，可用于本申请的化学纸浆纤维主要源自木浆。适合用于本申请的木浆纤维可由公知化学方法得到，例如具有或不具有后续漂白的牛皮纸浆制法和亚硫酸盐制浆方法。可使用软木和硬木。选择木浆纤维的详情对本领域技术人员是公知的。例如，可用于本申请的、产自南方松的合适纤维素纤维可购自包括Weyerhaeuser Company的多个公司，商品名为C-Pine、Chinook、CF416、FR416和NB416。漂白的Kraft Douglas Fir纸浆、KKT、Prince AlbertSoftwood和Grande Prairie Softwood是可使用的北方软木的实例，其全部由Weyerhaeuser制造。当与交联纤维素纤维一道使用时，由BuckeyeTechnologies，Memphis TN制造的丝光化纤维例如HPZ和丝光化快干纤维例如HPZ III，以及可购自Rayonier Performance Fibers Division，Jessup，GA的Porosinier-J-HP也适合用于本申请中。其他非交联纤维素纤维包括化学热磨机械浆纤维(CTMP)、漂白化学热磨机械浆纤维(BCTMP)、热磨机械浆纤维(TMP)、盘磨木浆(refiner groundwoodpulp)纤维、磨木浆纤维、由Weyerhaeuser，Federal Way，WA制造的TMP(热磨机械浆)，以及购自NORPAC，Longview，WA、商品名为CTMPNORPAC Newsprint Grade的CTMP(化学热磨机械浆)，由Weyerhaeuser Company通过2004年8月20日提交的美国申请10/923,447所述方法制造的喷射干燥纤维素纤维以及处理的喷射干燥纤维素纤维。这些纤维被缠绕成结并卷曲。其他的纤维包括快干纤维和处理的快干纤维，如美国专利6,837,970中所述。适合用于制造交联纤维的交联剂包括羧酸交联剂例如多元羧酸。多元羧酸交联剂(例如柠檬酸、丙烷三羧酸和丁烷四羧酸)和催化剂如美国专利3,526,048；4,820,307；4,936,865；4,975,209和5,221,285中所述。将含有至少三个羧基的C2-C9多元羧酸(例如柠檬酸和氧二琥珀酸)用作交联剂描述于美国专利5,137,537；5,183,707；5,190,563；5,562,740和5,873,979中。聚合多元羧酸也是适合制造交联纤维的交联剂。其包括如美国专利4,391,878；4,420,368；4,431,481；5,049,235；5,160,789；5,442,899；5,698,074；5,496,476；5,496,477；5,728,771；5,705,475和5,981,739中所述的聚合多元羧酸交联剂。作为交联剂的聚丙烯酸及其相关共聚物描述于美国专利5,549,791和5,998,511中。聚马来酸交联剂描述于美国专利5,998,511和美国专利申请第09/886,821号中。在本工作中使用作为柠檬酸交联纤维素纤维的CHB405和作为聚丙烯酸交联纤维素纤维的CHB505，二者均可购自Weyerhaeuser Company，Federal Way，WA。在单或多层纸板结构中，采用了木浆纤维和交联纤维素纤维的混合物。在一个实施方案中，交联纤维素纤维存在于至少一层中，其水平为板层纤维总重的25％-80％。在另一实施方案中，交联纤维的存在水平为板层纤维总重的40％-75％，在另一实施方案中，其存在水平为板层纤维总重的50％-70％。专利技术人制作了单层手抄纸(handsheet)，用以模拟低密度多层纸板的中间层。在该研究中采用了0.015％至0.035％稠度的浆料。手抄纸制造设备是标准的8”×8”片料成型模，其以扩展的流浆箱(headbox)进行修改，从而可使用两倍的原料正常体积。在采用用于产生高膨(high bulk)材料例如交联纤维素纤维时，该修改对于改进手抄纸的形成是必要的。纤维重量表示为纤维总干重的重量百分比；添加剂基于纤维的干重。采用不同水平的湿端(wet end)添加剂和不同添加顺序制造了一系列手抄纸，用以验证可由填充料片(web)的淀粉所产生的内结合强度水平。以经过每一样品行的顺序将添加剂加入浆料中，并在每次添加后搅拌浆料。阴离子淀粉AvebeAP25购自Carolina Starches，NorthCharleston，SC，阳离子淀粉Stay-Lok300和Stay-Lok330购自Tateand Lyle，Decatur的子公司A.E.Staley，IL Kymene购自Hercules，Wilmington DE，RediBOND3050购自National Starch，IndianapolisIN。然后以购自Celanese Ltd.，Houston，TX的聚乙烯醇(PVA)涂料Celvol V24203涂覆各手抄纸。总涂料重量为约50g/m2，并等量地分配至纸片的各侧面。将涂料添加至表面，以便于Z向张力(ZDT)和InternalScott Bond的测定，因为无涂料的低密度结构倾向于在带子(tape)处而不是纸片内分离开。对各纸片评价数个物理性能，包括基重、ZDT、Internal Scott Bond和Taber刚度(15°)。如下表I示出了这些关键特性的结果。表I 手抄纸配方和添加顺序 D.Fir，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成纸板的方法，其包含如下步骤：形成包含交联纤维的纤维素纤维浆料；加入阳离子固定剂并与所述浆料混合；在加入所述阳离子固定剂之后，加入阴离子淀粉；在加入所述阴离子淀粉之后，加入阳离子淀粉；其中在各添加步骤之后，浆料的离子需求量小于０；从所述浆料抽出液体，从而形成纤维质料片层；干燥所述料片从而形成纸板。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔T邦克，
申请(专利权)人：韦尔豪泽公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]