專利名稱：含功能層的紙基板及制造和使用其的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙技術(shù)，并特別涉及紙或紙板基板、含紙物品如具有功能層的多層紙或紙板或瓦楞基包裝材料的制造，以及制造和使用它們的方法。

背景技術(shù)：
含功能層的紙基板是許多細(xì)分市場所想要的。每個功能層可以根據(jù)消費品包裝需要特定的適合于每一市場的要求和規(guī)格。這些包裝要求具體由與包裝和在全國和世界范圍內(nèi)運輸這些貨物有關(guān)的風(fēng)險來決定的。然而，來自這些市場的這些要求可能需要在紙基板功能層內(nèi)編制功能性，當(dāng)將紙基板結(jié)合到包裝物中時，所述功能性自身阻止了和/或使制造基板和/或轉(zhuǎn)換基板以便摻混到紙基包裝物中高成本和/或低效率。所以，對于所有市場都需要能夠給予紙基板涂層特制的功能性(例如，基于要包裝和/或運輸?shù)南M品性質(zhì))使得當(dāng)將紙基板結(jié)合到這些包裝中時，制造/轉(zhuǎn)換效率損失很小或沒有損失，并因此在這些包裝物生產(chǎn)的日常開支上增加很少或沒有增加。



圖1一個包括在本發(fā)明紙基板中的紙基板示范實施方案的第一橫截面示意圖。
圖2一個包括在本發(fā)明紙基板中的紙基板示范實施方案的第二橫截面示意圖。
圖3一個包括在本發(fā)明紙基板中的紙基板示范實施方案的第三橫截面示意圖。
圖4含有本發(fā)明基板的空白包裝用紙的示范實施方案。
圖5圖4所示空白包裝用紙的折邊部分的近圖，其中處理過的部分顯示為覆蓋至少部分折邊。
圖6沿圖5剖面線6-6所示的圖5中折邊部分中未處理部分的剖面圖。
圖7沿圖5剖面線7-7所示的圖5中折邊部分中處理部分的剖面圖。


發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，通過提高制造/轉(zhuǎn)換效率，含功能層的紙基板，在結(jié)合到用于運輸?shù)陌b中時，能使該功能性對于下游制造/轉(zhuǎn)換要求的成本影響最小化，否則會使成本禁止該功能性的使用。
所述紙基板含有纖維素纖維幅。所述纖維的來源可以是任何含纖維植物。在某些實施方案中，至少部分紙漿纖維可以由非木本草本植物提供，所述植物包括，但不限于，洋麻、大麻、黃麻、亞麻、劍麻、或馬尼拉麻，不過法律上的限制和其它考慮可能使利用大麻和其它纖維來源不切實際或不可能。本發(fā)明的紙基板可以包含再循環(huán)纖維和/或原生纖維。再循環(huán)纖維與原生纖維的不同在于纖維可能已經(jīng)過至少一次，優(yōu)選數(shù)次的干燥加工。
本發(fā)明的紙基板可以包含的纖維素纖維的量，基于基板總重量，為1-99重量％，優(yōu)選5-95重量％，最優(yōu)選60-80重量％，包括1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和99重量％，并包括任意和所有其中的范圍和子范圍。
優(yōu)選地，纖維素纖維的來源是來自軟木和/或硬木?；诩埢逯欣w維素纖維總量，本發(fā)明的紙基板可以包含1-100重量％、優(yōu)選5-95重量％的來自于軟木種的纖維素纖維?；诩埢逯欣w維素纖維總量，此范圍包括1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
基于紙基板總重量，紙基板可以二選一地或重疊地包含0.01-100重量％、優(yōu)選0.1-95重量％、最優(yōu)選1-90重量％的來自軟木種的纖維?；诩埢蹇傊亓?，紙基板包含不超過0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％的來自軟木種的纖維，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
基于紙基板中纖維素纖維總量，本發(fā)明紙基板可以包含1-100重量％、優(yōu)選5-95重量％的來自于硬木種的纖維素纖維。基于紙基板中纖維素纖維總量，此范圍包括1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
基于紙基板中纖維素纖維總量，紙基板可以二選一地或重疊地包含0.01-100重量％的來自硬木種的纖維，優(yōu)選5-95重量％的來自于硬木種的纖維素纖維?；诩埢蹇傊亓?，紙基板包含不超過0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％的來自硬木種的纖維，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
當(dāng)紙基板既包含硬木纖維又包含軟木纖維時，優(yōu)選硬木/軟木比為0.001-1000。此范圍可以包括0.001、0.002、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、200、300、400、500、600、700、800、900、和1000，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍及其反比中的任意范圍和子范圍。
此外，本發(fā)明紙基板所含軟木和/或硬木纖維可以通過物理和/或化學(xué)方法進(jìn)行改性。物理方法的實例包括，但不限于，電磁和機(jī)械方法。電改性的方法包括，但不限于，涉及將纖維與電磁能源如光和/或電流接觸的方法。機(jī)械改性的方法包括，但不限于，涉及將無生物與纖維接觸的方法。所述無生物實例包括那些帶有利邊和/或鈍邊的。這些方法也包括，例如，切割、捏合、震擊、刺穿等方法。
化學(xué)方法實例包括，但不限于，常規(guī)的化學(xué)纖維改性方法，所述方法包括在纖維上交聯(lián)和沉淀絡(luò)合物。這種纖維改性的實例可以是，但不限于，在下列專利中記載的6,592,717、6,592,712、6,582,557、6,579,415、6,579,414、6,506,282、6,471,824、6,361,651、6,146,494、H1,704、5,731,080、5,698,688、5,698,074、5,667,637、5,662,773、5,531,728、5,443,899、5,360,420、5,266,250、5,209,953、5,160,789、5,049,235、4,986,882、4,496,427、4,431,481、4,174,417、4,166,894、4,075,136、和4,022,965，這些專利在此完全并入作為參考。
“細(xì)小纖維”的來源可見于白水回收纖維、再循環(huán)流、廢料流、廢纖維流。紙基板中存在的“細(xì)小纖維”的量可以通過調(diào)節(jié)將所述流添加到造紙工藝中的速率而進(jìn)行改變。
紙基板優(yōu)選包含硬木纖維、軟木纖維和“細(xì)小”纖維的混合物?！凹?xì)小”纖維，如上所述，進(jìn)行再循環(huán)，并且通常平均長度不超過100μm，優(yōu)選不超過90μm，更優(yōu)選長度不超過80μm，最優(yōu)選長度不超過75μm。細(xì)小纖維的長度優(yōu)選不超過5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、和100μm，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
基于基板總重量，紙基板包含0.01-100重量％、優(yōu)選0.01-50重量％、最優(yōu)選0.01-15重量％的細(xì)小纖維?；诩埧傊亓?，紙基板包含的細(xì)小纖維的量不超過0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
基于紙基板所含的纖維總重量，紙基板可以二選一地或重疊地包含0.01-100重量％、優(yōu)選0.01-50重量％、最優(yōu)選0.01-15重量％的細(xì)小纖維。基于紙基板所含的纖維總重量，紙基板包含的細(xì)小纖維的量不超過0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和100重量％，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
紙基板也可以包含功能層。
所述功能層可以包含使該層為不滲透層的添加劑。不滲透層的實例可以是那些阻止或降低油脂、水、水蒸氣、含鹽空氣、二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、或其它對例如金屬物體、消費品如水果和蔬菜以及其它消費/制造品的表面構(gòu)成威脅的固體/氣體/液體的滲透的。含有不滲透層的紙基板的實例包括美國公開的專利申請20020182381、20040221976和2005年7月11日提交的USSNs為60/698,274和2005年10月31日提交的USSNs為60/731,897的美國臨時申請，其在此完全并入作為參考。所述功能層可以含有在這些申請中提到的添加劑，以便在層、基板、和由它們得到的包裝物中賦予功能性。
功能層也可以包含可釋放添加劑?？舍尫盘砑觿┑膶嵗梢允钦魵飧g抑制劑。該抑制劑實的例可見于美國專利6,833,334、6,617,415、6,555,600、6,444,595、6,420,470、6,331,044、6,292,996、6,156,929、6,132,827、6,054,512、6,028,160、5,937,618、5,896,241、5,889,639、5,773,105、5,736,231、5,715,945、5,712,008、5,705,566、5,486,308、5,391,322、5,324,448、5,139,700、5,209,869、5,344,589、4,313,836、4,312,768、4,151,099、4,101,328、6,429,240、6,273,993、6,255,375、和4,685,563以及2005年10月31日提交的USSN為60/731,897的美國申請，其在此完全并入作為參考。
功能層也可以包含防垢劑和/或抗微生物劑，并可以用來防垢和/或抗微生物?；蛘?，它可以用來將這種防垢劑和/或抗微生物劑釋放到局部環(huán)境中。該抗微生物劑的實例為那些記載于美國公開的專利申請20020182381、20040221976、和USSNs為60/585757、11/175899、和11/175700的美國申請，其在此完全并入作為參考。
在一個具體的實施方案中，本發(fā)明紙基板可以包含含有成膜化合物的功能層。雖然所述成膜化合物可以是任何成膜化合物，但優(yōu)選的成膜化合物實例可以是那些具有Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)不高于350℃的。Tg可以是任何Tg，但優(yōu)選不高于350、340、330、325、320、310、300、290、280、275、270、260、250、225、200、175、150、125、和100，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。所述成膜化合物的實例為含苯乙烯丙烯酸酯的化合物如Dow latex 229804和/或淀粉如Ethylex 2035 Starch?；诠δ軐拥目傊亓?，成膜化合物可在功能層中存在的量為0-100％，優(yōu)選為50-150ppm，包括0、1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、和95重量％，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。以ppm表示，成膜化合物在功能層中可以任意量存在，基于功能層總重量，所述量優(yōu)選為50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、和150ppm，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
功能層可以任意重量存在。功能層的重量可以為1-25gsm，優(yōu)選為2-20gsm，更優(yōu)選為3-18gsm(克每平方米)，并最優(yōu)選為5-15gsm。這包括，但不限于，其中將功能層在施膠壓榨和/或涂布機(jī)上添加到纖維中的實施方案。功能層的量包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、和25gsm，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
此外，功能層可以包含任何交聯(lián)劑。優(yōu)選的一種交聯(lián)劑比如CartabondTSI。還有，功能層可以包含顏料，所述顏料能作為防結(jié)塊劑。任何粘土或防結(jié)塊劑都是可接受的。優(yōu)選的顏料是粘土。優(yōu)選的一種粘土比如NuClay。另外，功能層可以包含消泡劑?；诠δ軐拥目傊亓?，交聯(lián)劑存在的量可以為0.1-10ppm，優(yōu)選0.1、0.2、0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、3、4、5、6、7、8、9、和10ppm，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍?；诠δ軐涌傊亓浚伭洗嬖诘牧靠梢詾?0-150ppm，優(yōu)選50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、和150ppm，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍?；诠δ軐涌傊亓?，消泡劑存在的量可以為50-150ppm，優(yōu)選50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、和150ppm，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
當(dāng)功能層與紙基板纖維接觸時，功能層可以具有任意pH，優(yōu)選4-8，包括4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5和8，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。當(dāng)與纖維接觸時，功能層可以含有任意％固體，優(yōu)選％固體為1-65％，更優(yōu)選為10-60％固體，包括10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、和60％固體，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。當(dāng)與纖維接觸時，功能層可具有的布魯克菲爾德粘度(Brookfield Viscosity)在100rpm時≤1000 cps，優(yōu)選≤300cps，更優(yōu)選為50-200cps，包括50、55、60、65、70、75、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、和200cps，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
圖1-3表示了本發(fā)明紙基板中紙基板1的不同實施方案。但本發(fā)明不限于這些實施例。圖1表示具有纖維素纖維幅3和功能層2的紙基板1，其中功能層2具有最小限度的纖維素纖維幅3的滲透或沒有纖維素纖維幅3的滲透。例如，當(dāng)將功能層涂布在纖維素纖維幅上時，可進(jìn)行該實施方案。添加點可以在，例如，施膠壓榨或涂布機(jī)處。
圖2表示具有纖維素纖維幅3和功能層2的紙基板1，其中功能層2滲透纖維素纖維幅3。紙基板1的滲透層4限定其中至少功能層滲入的區(qū)域并在纖維素纖維之間。滲透層可以占至少部分紙基板表面的整個橫截面的1-99％，優(yōu)選小于50％，更優(yōu)選小于25％，包括紙基板的1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、和99％，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。例如，當(dāng)在涂布法之前將功能層添加到纖維素纖維中，并且，如果需要，可以與隨后的涂布法相結(jié)合時，可進(jìn)行該實施方案。添加點可以在，例如，施膠壓榨處。
圖3表示具有纖維素纖維幅3和功能層2的紙基板1，其中功能層2近似均勻分布于整個纖維素纖維幅3。例如，當(dāng)在涂布法之前將功能層添加到纖維素纖維中，并且，如果需要，可以與隨后的涂布法相結(jié)合時，可進(jìn)行該實施方案。舉例說明的添加點可以在造紙工藝的濕部、稀漿料、和濃漿料處。
本發(fā)明紙幅的密度、定量和厚度可以在寬范圍內(nèi)改變，并且可以根據(jù)由紙幅形成的紙基產(chǎn)品而采用常規(guī)的紙張定量、密度和厚度。本發(fā)明的紙或紙板在經(jīng)過紙壓光，以及任何比如可與隨后的涂布相關(guān)聯(lián)的壓平或壓榨之后，優(yōu)選具有的最終厚度為約1mils-約35mils，不過，如果需要，紙厚度可以超出此范圍。更優(yōu)選的紙厚度為約4mils-約20mils，最優(yōu)選為約7mils-約17mils。具有或沒有任何功能層的紙基板厚度可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、17、20、22、25、27、30、32、和35，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
本發(fā)明紙基板顯示的紙張定量優(yōu)選為約10lb/3000ft2-約500lb/3000ft2，不過，如果需要，紙幅定量可以超出此范圍。更優(yōu)選的紙張定量是約30lb/3000ft2-約200lb/3000ft2，最優(yōu)選為約35lb/3000ft2-約150lb/3000ft2。紙張定量可以是10、12、15、17、20、22、25、30、32、35、37、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、500lb/3000ft2，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
紙的最終密度可以通過任意上述紙張定量除以任意上述紙厚度進(jìn)行計算，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。優(yōu)選地，紙的最終密度，即紙張定量除以紙厚度，優(yōu)選為約6lb/3000ft2/mil-約14lb/3000ft2/mil，不過，如果需要，紙幅密度可以超出此范圍。更優(yōu)選的紙幅密度是約7lb/3000ft2/mil-約13lb/3000ft2/mil，最優(yōu)選是約9lb/3000ft2/mil-約12lb/3000ft2/mil。
根據(jù)ASTM D-3285(TAPPI T-441)，通過Cobb施膠度試驗法測定的本發(fā)明基板優(yōu)選具有的Cobb值小于50g/m2，優(yōu)選小于35g/m2，更優(yōu)選小于30g/m2，最優(yōu)選小于25g/m2。Cobb值可以是50、45、40、35、34、33、32、31、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1g/m2，或更少，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
教科書比如在“Handbook for pulp and paper technologists”G.A.Smook著(1992)，Angus Wilde Publication中描述的那些，其在此完全并入作為參考。另外，以上引用的G.A.Smook和其中引用的參考文獻(xiàn)提供了一系列紙基板以及因此本發(fā)明紙制品中可以包含的常規(guī)添加劑。根據(jù)以上引用的G.A.Smook和其中引用的參考文獻(xiàn)，這些添加劑可以在任何傳統(tǒng)造紙工藝中摻混到紙以及因此本發(fā)明的紙包裝(和包裝物質(zhì))中。
本發(fā)明紙基板也可以包括任選的物質(zhì)，其包括助留劑、施膠劑、粘合劑、填料、增稠劑、和防腐劑。填料實例包括，但不限于，粘土、碳酸鈣、半水硫酸鈣、和脫水硫酸鈣。粘合劑實例包括，但不限于，聚乙烯醇、聚酰胺-環(huán)氧氯丙烷、多氯化物乳液、改性淀粉比如羥乙基淀粉、淀粉、聚丙烯酰胺、改性聚丙烯酰胺、多元醇、多元醇羰基加合物、乙二醛/多元醇縮合物、聚酰胺、環(huán)氧氯丙烷、乙二醛、乙二醛尿素、乙二醛、脂肪族聚異氰酸酯、異氰酸酯、1，6-六亞甲基二異氰酸酯、二異氰酸酯、聚異氰酸酯、聚酯、聚酯樹脂、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸酯樹脂、丙烯酸酯、羧甲基纖維素、尿素、硝酸鈉、和甲基丙烯酸酯。其它任選物質(zhì)包括，但不限于，硅石比如膠體和/或溶膠。硅石實例包括，但不限于，硅酸鈉和/或硼硅酸鹽。任選物質(zhì)的另一實例為溶劑，其包括，但不限于，水。
此外，所述淀粉可以是任意類型的，其包括，但不限于，氧化的、乙基化的、陽離子的和珍珠淀粉，并優(yōu)選用于水溶液中。對于實施本發(fā)明此優(yōu)選實施方案，可用淀粉是，在玉米、木薯、馬鈴薯和其它植物中通過右旋糖單元聚合合成的自然存在的碳水化合物。所有這種淀粉和其改性的形式比如可以通過淀粉與適合的化學(xué)試劑或酶試劑反應(yīng)得到的淀粉乙酸酯、淀粉酯、淀粉醚、淀粉磷酸酯、淀粉黃原酸酯、陰離子淀粉、陽離子淀粉等，可以用在本發(fā)明的實施中。
可用淀粉可通過已知技術(shù)來制備或從商業(yè)來源獲得。適合的淀粉包括，但不限于，來自Penford Products的PG-280、來自St.Lawrence Starch的SLS-280、來自National Starch的陽離子淀粉CatoSize 270和來自Poly Sciences，Inc的羥丙基No.02382。
用在本發(fā)明實施中的淀粉可以是改性淀粉。還有，那些陽離子改性的淀粉或非離子淀粉比如CatoSize 270和KoFilm 280(均來自National Starch)和/或化學(xué)改性的淀粉比如PG-280乙基化淀粉和AP珍珠淀粉。用在本發(fā)明實施中的淀粉可以是陽離子淀粉和化學(xué)改性淀粉。
功能層與纖維素纖維的接觸可以發(fā)生在造紙過程中的任何時候，包括，但不限于，濕部、濃漿料、稀漿料、網(wǎng)前箱、施膠壓榨和涂布機(jī)，優(yōu)選的添加點是在施膠壓榨和/或涂布機(jī)。其它添加點包括造紙機(jī)貯漿池、調(diào)漿箱、和風(fēng)扇式泵的抽吸。如上所述，并在圖3中，當(dāng)功能層組分朝著造紙濕部進(jìn)行添加時，功能層可變成滲透和/或摻混到含有纖維的紙基板層中。
紙基板可以由其它任選的物質(zhì)也與纖維素纖維接觸進(jìn)行制造。所述接觸可以發(fā)生在造紙過程中的任何時候，包括，但不限于，濃漿料、稀漿料、網(wǎng)前箱、施膠壓榨、水箱、和涂布機(jī)。其它添加點包括造紙機(jī)貯漿池、調(diào)漿箱、和風(fēng)扇式泵的抽吸。纖維素纖維、功能層、和/或任選的/額外的組分可以逐次、連續(xù)、和/或同時以任意彼此混合的方式進(jìn)行接觸。在添加前或在造紙過程中，纖維素纖維和功能層可以任意混合方式預(yù)混合。
紙基板可以在含有一個或多個壓區(qū)的壓榨部中進(jìn)行壓榨。不過，可以應(yīng)用造紙領(lǐng)域中公知的任何壓榨方法。所述壓區(qū)可以是，但不限于，壓機(jī)中的單毛毯、雙毛毯、輥、和延伸壓區(qū)。然而，可以應(yīng)用造紙領(lǐng)域中公知的任何壓區(qū)。
紙基板可以在干燥部中進(jìn)行干燥?？梢詰?yīng)用造紙領(lǐng)域中公知的任何干燥方法。干燥部可以包括和包含烘缸、烘缸干燥、Condebelt干燥、紅外、或本領(lǐng)域已知的其它干燥方法和機(jī)制。紙基板可以進(jìn)行干燥以便含有任何選擇量的水。優(yōu)選地，干燥基板以含有小于或等于10％的水。
紙基板可以經(jīng)過施膠壓榨，其中造紙領(lǐng)域中公知的任何施膠方法都是可接受的。施膠壓榨，例如，可以是槽式施膠壓榨(例如，傾斜的、垂直的、水平的)或計量施膠壓榨(例如，刮刀計量、桿計量)。在施膠壓榨上，施膠劑比如粘合劑可以與基板接觸。任選地，這些相同的施膠劑可以按需要在造紙工藝的濕部進(jìn)行添加。施膠后，紙基板可以按上述示例方法和其它造紙領(lǐng)域中公知的干燥方法再次進(jìn)行干燥或可以不進(jìn)行再次干燥。紙基板可以進(jìn)行干燥以便含有任何選擇量的水。優(yōu)選地，干燥基板以含小于或等于10％的水。
除了在施膠壓榨/涂布機(jī)部添加淀粉和/或聚乙烯醇之外，少量的其它添加劑也可以存在于膠料組合物中。這些包括，但不限于，分散劑、熒光染料、表面活性劑、除沫劑(deforming agent)、防腐劑、顏料、粘合劑、pH控制劑、涂料防粘劑、光學(xué)增亮劑、消泡劑、填充劑比如可膨脹微球等。所述添加劑可以包括任何和所有的上述任選物質(zhì)，或它們的混合物。
紙基板可以采用造紙領(lǐng)域中公知的任何壓延方法進(jìn)行壓延。更具體地說，其可以應(yīng)用(例如)濕堆積壓延(wet stack calendering)、干堆積壓延、鋼壓區(qū)壓延、熱軟壓延或延時壓區(qū)壓延、等。
紙基板可以包含多層纖維素纖維幅。優(yōu)選地，基板包含至少有六個主要表面的三層纖維素纖維幅或有八個主要表面的四層纖維素纖維幅。任何的這些表面可以是波紋的、以任何常規(guī)的方式彼此層壓的、膠合的、或粘附的，以便形成多層基板。優(yōu)選地，多層紙基板可以是瓦楞紙基板。在本發(fā)明的一個實施方案中，瓦楞紙基板可以由本發(fā)明紙基板制成并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換/折疊/沖切成例如包裝和/或運輸材料，即單層和/或多層紙或紙板材料。所述包裝和/或運輸材料優(yōu)選包括至少三層紙基板，每一層含有纖維素纖維幅并且至少一層在其中和/或其上還包含功能層。
上述這些制造本發(fā)明紙基板的方法可以加入到任何常規(guī)的造紙工藝中，以及轉(zhuǎn)換方法中，包括壓制波紋、研磨、砂磨、切條、折疊、穿孔、點火、壓延、紙張修整、轉(zhuǎn)換、涂層、層壓、印刷等。優(yōu)選的常規(guī)方法包括適于生產(chǎn)能用作涂布和/或未涂布的紙品、紙板、和/或基板的紙基板的那些。教科書比如在“Handbook for pulp and paper technologists”G.A.Smook(1992)，AngusWilde Publication中描述的那些，在此完全并入作為參考。
在上述常規(guī)的造紙工藝以及轉(zhuǎn)換方法中，多層紙基結(jié)構(gòu)(如上述的那些)形成和/或折疊成可用于包裝和/或運輸?shù)男螤睢Ｔ诖藭r間內(nèi)，需要將這些層連接到一起的方法。該方法可以是將這些層膠粘、層壓、粘合和/或折疊到一起的并且部分需要粘合劑。
所以，由此制成的紙基板和物品優(yōu)選包含粘合劑層。
圖6顯示了其中可包含纖維素纖維幅3和功能層2和粘合劑層5的本發(fā)明紙基板的一個實施方案。自然，上述圖1-3是關(guān)于所述功能層存在時。該實施方案也可以適用于除了功能層還使用粘合劑層時。事實上，在每一紙基板內(nèi)可以有多層結(jié)構(gòu)(例如，纖維幅、功能層、和/或粘合劑層)，而且這些層可以任何順序和/或方式涂敷。另外，所述幅、功能層、和粘合劑層可以是一層和/或可以分別0-100％得相互滲透在滲透層4內(nèi)，和/或彼此任何程度的獨立。對于幅、功能層和粘合劑層中的任何兩層或更多層的滲透狀態(tài)可以是紙基板的1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、和99％，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。
粘合劑層優(yōu)選包含至少一種適合將兩層纖維素纖維幅粘合在一起的粘合劑。任何常規(guī)的粘合劑都是適合的。適合的粘合劑實例包括通稱熱熔性粘合劑和/或冷固性粘合劑的那些。粘合劑的實例有含聚酰胺的那些、含聚酰胺的聚合物、含聚酰胺的共聚物、聚乙烯、含聚乙烯的聚合物、含聚乙烯的共聚物、乙烯乙酸乙烯酯、含乙烯乙酸乙烯酯的聚合物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、乙烯基、聚乙烯基、含乙烯基的聚合物、含乙烯基的共聚物、聚α-烯烴、烯烴、聚烯烴、含烯烴的聚合物、和含烯烴的共聚物。工業(yè)的熱熔性粘合劑包括來自National Starch、Hercules、Henkel、Reynolds、Arizona ChemicalCompany、和HB Fuller的那些。具體實例有Henkel 80-8795、Chief 235 HP、National Starch 34-246A、Chief 235 Plus、HB Fuller HL9254、Henkel TB9-15-5、National Starch 34-6601、National Starch 34-379A、Forbo/Swifts、Pacific、H.B.Fuller G3556、和Henkel 51-1057-FD。粘合劑可以共同和/或單獨使用。
在一個優(yōu)選實施方案中，當(dāng)使用單一粘合劑時，優(yōu)選熱熔性粘合劑。在另一個優(yōu)選實施方案中，當(dāng)使用多于一種的粘合劑時，優(yōu)選應(yīng)用至少一種熱熔性粘合劑和至少一種冷固性粘合劑。粘合劑可以包含在單一層或多層中并可以上述圖6中可假設(shè)多個不同粘合劑層5的方式來遵循上述關(guān)于圖6的基板實施例。各個粘合劑層可以任何程度相互滲透，功能層和/或纖維素纖維幅也是如此。
當(dāng)兩層纖維素纖維幅摻混到上述本發(fā)明基板中時，部分的功能層有時可以插在兩幅之間，這可能降低其上的粘合劑層將幅粘合在一起的膠粘性。因此，這種轉(zhuǎn)換方法的效率在進(jìn)行上述常規(guī)轉(zhuǎn)換步驟時可能被紙基板上/中存在的功能層的功能性所折衷。在這樣的情況下，可優(yōu)選將至少一層纖維素纖維幅的至少部分在涂敷粘合劑層之前和/或之中和/或之后暴露于粘合劑層?？啥x一地，和/或除了該暴露外，增大粘合劑層和功能層之間接觸的表面積可能是理想的。優(yōu)選地，增大表面積和暴露方法相結(jié)合是本發(fā)明的實施方案。紙基板的這部分可稱作“處理過的”部分。
將至少一層纖維素纖維幅的至少部分暴露于粘合劑層的方法或增大粘合劑層和功能層之間接觸表面積的方法，可包括任何犧牲至少部分功能層的方法。所述方法可包括，例如，用于穿透、研磨、切割(skiving)、穿孔(boring)、斷裂(breaking)、粉碎(busting)、破膠(cracking)、擴(kuò)散、鉆孔、蝕穿(eatingthrough)、侵入(encroaching)、插入(entering)、戳(goring)、刺穿、滲入、嵌入、戳穿、切割、穿孔、滲透、蔓延、刺入(pop in)、刺(pricking)、刺破(puncturing)、紋孔(reaming)、戳(spearing)、刺透(stabbing)、磨損(wearing)、磨傷(chafing)、侵蝕(eroding)、摩擦(grating)、打磨(rubbing)、刮削(scraping)、刮擦、刮磨(scuffing)、壓凹(denting)、分段(fragmenting)、切(nicking)、開槽(notching)、削(paring)、刮擦、刮屑、切片、和碎裂的方法。上述特別是造紙技術(shù)人員公知的任何常規(guī)的方法，包括其組合都是適合的。這些方法可加入到任何常規(guī)造紙工藝和/或轉(zhuǎn)換方法，和/或在此提及的那些造紙和/或轉(zhuǎn)換方法，尤其是那些產(chǎn)生紙基包裝系統(tǒng)產(chǎn)品的方法中。
關(guān)于包含至少一個本發(fā)明基板的包裝轉(zhuǎn)換空白紙(converted blank)的實施例示于圖4，也可能在2006年7月27日提交的USSN為60/702,879的美國臨時專利申請中提及，其在此完全并入作為參考。圖5是圖4中包裝空白紙折邊部分的近圖。為了將圖4中空白紙折疊成包裝物，將圖5中折邊與空白紙的另一部分，以其中部分空白紙必須相互接觸并保持其附著力不受損傷的方式，進(jìn)行接觸可能是必要的。所以，在此實施例中，粘合劑層可涂敷到基板上。圖6表示圖5中所顯示的折邊的第一區(qū)域，其對應(yīng)于可發(fā)生粘附的折邊上的兩個布局。圖6顯示未處理部分。圖7顯示如上定義的處理過的部分。在此這個具體實施例中，將處理的部分切片。
在某些情況下，不期望進(jìn)行任何上述用于處理基板的方法，但功能層的存在很大程度上能減小基板互相粘附的性能。在此情況下，沒有任何常規(guī)的粘合劑可用在粘合劑層中。優(yōu)選地，粘合劑應(yīng)當(dāng)提供0.5-5，更優(yōu)選1.5-3.5秒，最優(yōu)選1.9-2.5秒的開放時間(open time)。此外和/或可選地，粘附應(yīng)當(dāng)提供0.25-1.5秒，優(yōu)選0.5-1.25秒，更優(yōu)選0.65-0.85秒的用于壓縮的停留時間。此外和/或可選地，粘附必須滿足下列提及的初始纖維撕裂度試驗(下附的熱熔粘合試驗)，其采用Rock-Tenn熱熔模擬器(參見實施例)，使用的設(shè)置為300-450°F，優(yōu)選350-380°F；上述開放時間(優(yōu)選～2.5秒開放時間)；上述停留時間(優(yōu)選～0.75秒停留時間)；停留時間后立即施加撕力以模擬由本發(fā)明基板制成的包裝物在轉(zhuǎn)化過程中的回彈力。
所述熱熔粘合試驗提供了在實驗室中模擬熱熔膠粘過程的值，以便確定主要變量比如基板、粘合劑、溫度、開放和停留時間、和粘合劑量對粘合的影響。在本申請中，將兩條紙分別CD(橫向)長度切割成2.5″×8″和1″×8″樣品時，在實驗室進(jìn)行此試驗。在350-400°F的溫度下將粘合劑涂于2.5″× 8″樣品的未涂布面，伴以1.5秒的開放時間。用1.0秒的壓縮時間將第二個1″× 8″的涂布面壓縮其上。將樣品粘合、冷卻、并在TAPPI標(biāo)準(zhǔn)條件(73°F、50％相對濕度)下沿粘邊(glue bead)長度撕裂。
如果提及上述初期纖維撕裂度試驗，纖維撕裂度試驗得到 a.50-75％初期纖維撕裂度，得到的加工解決方案會優(yōu)選需要冷固性粘合劑(低于此水平人們甚至不可能達(dá)到足夠的粘合來保持折邊)。
b.75-100％初期纖維撕裂度，得到的加工解決方案可以或可以不需要冷固性粘合劑(參見項目#4)。冷固性粘合劑可以是任選的，如果這是初期纖維撕裂度結(jié)果。然而，隨后開始對基板4小時的固化試驗(4小時固化纖維撕裂度試驗涉及Rock-Tenn熱熔模擬器的使用，采用設(shè)置300-450°F，優(yōu)選350-380°F；上述開放時間(優(yōu)選2.5秒開放時間)；上述停留時間(優(yōu)選0.75秒停留時間)，樣品在TAPPI標(biāo)準(zhǔn)條件下(73°F、50％RH)無施加負(fù)載情況下存放，隨后在固化4小時后撕裂)。如果，在4小時試驗后，仍有75-100％初期纖維撕裂度，那么充分的粘合發(fā)生于單獨的第一粘合劑，優(yōu)選熱熔性粘合劑，而冷固性粘合劑是任選的。然而，如果在上述4小時試驗后出現(xiàn)＜75％纖維撕裂度，那么除了第一粘合劑、優(yōu)選熱熔性粘合劑之外，冷固性粘合劑的輔助會是需要的。
本發(fā)明借助于以下實施例得以更詳細(xì)的說明，但這些實施例不以任何方式對本發(fā)明范圍進(jìn)行限制。
實施例 用于水果和蔬菜的包裝物具有的問題是它們不能保護(hù)其輸送裝置和其中包含的產(chǎn)品免于致命掠奪者侵害。所以，期望對包裝物進(jìn)行處理使得它們存在于其中的環(huán)境，在運輸?shù)较M者過程中，部分地導(dǎo)致其暴露于二氧化硫。
已知二氧化硫用來殺死產(chǎn)品的掠奪者和人類的害蟲。一種這樣的害蟲是黑寡婦蜘蛛。有必要避開黑寡婦蜘蛛或當(dāng)其與產(chǎn)品包裝物和環(huán)境接觸時使其死亡。因此，期望的是用于產(chǎn)品的包裝材料在運輸環(huán)境中不吸收、吸附二氧化硫、和/或與二氧化硫起化學(xué)反應(yīng)。這種相互作用將不可避免地降低環(huán)境中活性二氧化硫的量；從而降低殺滅/控制對二氧化硫敏感的害蟲比如黑寡婦蜘蛛的效力。
到目前為止，對于有效運輸上述產(chǎn)品并阻止硫吸收、吸附、和/或與這種材料起化學(xué)反應(yīng)的唯一有效的包裝材料是聚苯乙烯泡沫塑料。然而，聚苯乙烯泡沫塑料不是環(huán)境友好的。因此，市場仍需要環(huán)境友好的包裝材料能在低成本下運輸產(chǎn)品并在運輸環(huán)境中不吸收、吸附二氧化硫、和/或與二氧化硫起化學(xué)反應(yīng)到使活性二氧化硫降低以致于無法避開害蟲和/或殺死它們的程度。
作為本發(fā)明一個具體的非限制性實施方案，發(fā)明者意外地發(fā)現(xiàn)基于纖維素的包裝材料能在低成本下運輸產(chǎn)品并在運輸環(huán)境中不吸收、吸附二氧化硫、和/或與二氧化硫起化學(xué)反應(yīng)到使活性二氧化硫降低以致于無法避開害蟲和/或殺死它們的程度。本發(fā)明這一非限制性實施方案是包含明確提高基板對于二氧化硫不滲透能力的功能層的紙基板。不滲透能力的測量如下所述。優(yōu)選地，同不包含該非限制性實施方案功能層的基板相比，將不滲透性能力提高至少1％，更優(yōu)選大于5％，最優(yōu)選大于20％。另外，發(fā)明者意外地發(fā)現(xiàn)將紙基板功能層(例如，此實施例中的二氧化硫不滲透層)在制造/轉(zhuǎn)換成本/問題上的影響最小化，同時保持其中結(jié)合基板的包裝物的功能和結(jié)構(gòu)性能。
二氧化硫試驗裝置如下所描述，包括物理上(比如粘合基板邊)和化學(xué)上(改變基板功能層所含的化學(xué)品數(shù)量和類型)的初始試驗。

SO2試驗裝置 ●樹脂玻璃箱尺寸14″×11″×8″＝1232 in3 ●SO2在500ppm下釋放 ●一旦樣品在箱內(nèi)，用螺桿和絕緣帶密封，防止SO2泄漏 ●玻璃Drager二氧化硫20/a檢測管用于在預(yù)定的時間后發(fā)現(xiàn)剩余的SO2?；? ●用于此試驗的最通用基板為10″×12″片的紙板，一側(cè)有白掛面層。
●一次使用6或1塊板并且它們可以有粘合的邊或未粘合的邊。
記取的時間點(即環(huán)境中以ppm計二氧化硫的測量，因而不滲透性) 0分鐘 5分鐘 15分鐘 用于功能層的物理障礙物和化學(xué)品的初期篩選 表1初期障礙物篩選

上述時間點的測量為ppm計的二氧化硫。因此，數(shù)值越高，測量的環(huán)境中的二氧化硫越多，以及含功能層基板對二氧化硫的不滲透性越有效。
在該具體實施方案中，優(yōu)選具有的功能層在5和/或15分鐘時分別具有任何性質(zhì)的二氧化硫不滲透性，基于環(huán)境中起始存在的二氧化硫總量，優(yōu)選5-100％不滲透性，更優(yōu)選10-100％不滲透性，最優(yōu)選50-100％不滲透性?；诃h(huán)境中起始存在的二氧化硫總量，不滲透量可以大于15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和99％不滲透，這包括其中任意范圍和子范圍。
初期篩選障礙物內(nèi)容 表1、2、3中的結(jié)果是在不同條件下試驗的。
表2在3塊板上而不是標(biāo)準(zhǔn)的6個測試條件12并在開始時凈化2:45分鐘
表3條件31-33僅對中等板(9″×9″)的試驗
SO2的飽和點 板中SO2的飽和點通過吹掃板然后等待15分鐘檢驗SO2濃度進(jìn)行測定。起始6塊板(10″×12″)用1分鐘吹掃，但需要太長時間達(dá)到飽和水平(每次吹掃增加5ppm)，所以我們將箱中樣品削減成一塊6″×10″板，用2分鐘吹掃。

6″×10″紙板的飽和點。通常凈化在先前SO2測量后立即進(jìn)行；不是的那些被指明。
目前可得產(chǎn)品的測驗 ●6塊(10″×12″)，用SO2吹掃1分鐘 ●起始濃度為260ppm 表4目前可得產(chǎn)品 篩選具有改進(jìn)膠粘性能的顏料 表5關(guān)于膠粘性能的顏料篩選。每個測試一塊板(10″×12″)
pH對SO2屏障的影響
測試膠粘性能表6
帶顏料紙板Dow制劑
表8高固體涂層；NuclayDow Latex 229805(1∶1比例) 和平常一樣將板涂布，除了用50-57固體％溶液代替平常的20-30％的溶液。這應(yīng)該增加干燥時間并使涂料停留在紙頁頂部而不是被吸收到纖維中。

實施例2 將Dow latex基質(zhì)和淀粉涂料涂敷到用于制造具有改進(jìn)SO2/水分屏障性能來用于葡萄包裝的瓦楞箱的掛面層和芯層上。
原紙 -69 BTWS(12,000掛面層英尺) -62ag(14,000掛面層英尺) -2卷26c(總計50,000英尺) 表9涂料制劑 涂布機(jī)操作*功能層經(jīng)由涂布機(jī)被涂敷 表10掛面紙板和/褶邊的涂布條件 ＊涂布速度起始在200英尺/分鐘。目標(biāo)400英尺/分鐘。
涂層重量 制劑A，目標(biāo)9磅/3MSF(最小8磅，最大10磅)(即14.4gsm) 制劑B，目標(biāo)7磅/3MSF(或盡機(jī)器能承受的高)(即11.2gsm) 卷邊控制如果需要用蒸汽以得到平板 涂層寬度76″ 水分含量4-6％ 表11其中包含下列三個基板*的箱結(jié)構(gòu)設(shè)計 在試驗之前或之后采用兩個無涂層的掛面層和芯層進(jìn)行一個對照。
實施例3 和實施例2中提出的箱結(jié)構(gòu)一樣，只是用74磅紙基板代替69磅基板。然后下述條件3轉(zhuǎn)換成包裝物和/或箱使其為箱#3。所以，以下除非另外指明，DuraCool箱或International Paper箱#3對應(yīng)于由下述條件#3制成的箱。
在采用Boix MP-S設(shè)備用若干熱熔性粘合劑伴以冷膠助劑時，上述箱坯料成功地轉(zhuǎn)換成托盤(trays)。存在三個主要膠合情況，全部都產(chǎn)生充分粘結(jié)的DEFOR Black Widow葡萄托盤 1.采用National 34-6601熱熔得到最高程度的初期纖維撕裂度。甚至在380°F的gun溫度時此粘合劑由于其高粘度仍難以涂敷。需要在Boix MP-S上進(jìn)行時間調(diào)整以適應(yīng)其經(jīng)Nordson噴嘴進(jìn)料的延遲。
2.HB Fuller Advantra HL9254和新配方Chief 235Plus粘合劑也產(chǎn)生充分粘結(jié)的托盤；然而，這些嚴(yán)重依賴于冷固性粘合劑(Henkel 51-1057-FD)以達(dá)到纖維撕裂度。離開Boix的托盤被充分粘結(jié)但直到冷固性膠固化才顯示出纖維撕裂度。這些熱熔粘合劑在350°F的gun溫度下更易于涂敷。
3.附加條件在試驗過程中被設(shè)計并有可能是低成本解決方案托盤粘結(jié)折邊的切割，這暴露了未涂層的掛面紙板表面，并使用標(biāo)準(zhǔn)Henkel熱熔性粘合劑(Henkel 80-7883)伴以冷膠助劑。采用該方法形成的托盤是充分粘結(jié)的并達(dá)到高度的完整性和纖維撕裂度。
初始試驗 由HenkeL Chief Adhesives和National Starch推薦的初始熱熔性粘合劑經(jīng)過Boix MP-S設(shè)備沒有足夠快得固化以保持托盤折邊在一起并/或具有差的粘結(jié)和纖維撕裂度。第一次試驗中試驗的粘合劑如下所列。
表12初始轉(zhuǎn)換結(jié)果 第一次試驗揭露的主要問題如下 1.Boix MP-S提出的挑戰(zhàn)在于其起作用是在1.9-2.5秒的長開放時間(粘合開始至膠邊涂敷結(jié)束)，隨后在典型運轉(zhuǎn)速度下僅0.75秒的壓縮停留時間(其中由設(shè)備將折邊保持在一起的時間)的情況下。熱熔性粘合劑在這一長開放時間中必須保持熔化，然后在隨后的壓縮時間中迅速固化和凝固。在Boix上低速運行會稍微增加壓縮時間，卻降低轉(zhuǎn)換效率。
根據(jù)上述進(jìn)行實驗室粘合劑評定 實驗室熱熔性粘合劑試驗 為了更好模擬Boix設(shè)備，對采用Rock-Tenn模擬器的熱熔性粘合試驗進(jìn)行修改使得在壓縮循環(huán)后手動施加回彈力(參見所附FORHTE ROCK-TENNLAB TESTER INFORMATION AND METHODOLOGY)。在下列試驗中用最新的乳膠涂布掛面層作基板并伴以3秒開放時間和0.75秒壓縮時間。
表13熱熔性選擇物的實驗室比較 實驗室熱熔粘合劑結(jié)果 ●所有熱熔粘合劑除Henkel外均迅速固化。所有初始均表現(xiàn)出可足夠保持托盤折邊在一起的明顯的纖維撕裂度和粘性(壓縮后10秒內(nèi)試驗)。
●給出最差初始結(jié)果的熱熔粘合劑是Henkel TB9-15-5。其在壓縮和回彈后仍是粘性的和橡膠狀的。然而，一旦固化就給出非常高的具有完全纖維撕裂度的粘合力。問題在于其經(jīng)過Boix設(shè)備不能足夠快的固化。
●假設(shè)在該托盤設(shè)計上我們有冷固性粘合劑輔助的事實，Chief 235Plus和HB Fuller HL 9254可以保持托盤折邊在一起足夠長以使樹脂粘合劑滲透和顯示出纖維撕裂度。
●National Starch(34-6601和34-379A)的兩個產(chǎn)品是具有最好性能的聚酰胺熱熔粘合劑。然而，它們太粘以致將其輸送到Boix機(jī)器上的Nordson設(shè)備和實現(xiàn)均勻長度和寬度的膠邊成為問題。這兩個中，34-6601粘度較小并仍具有很好的性能。注意這些必須在380°F而不是350°F時涂敷以便通過我們的實驗室Nordson裝置進(jìn)料。
實驗室冷固性粘合劑試驗 冷固性粘合試驗的目的是測定用乳膠涂布掛面層達(dá)到的纖維撕裂程度和達(dá)到完全纖維撕裂的時間。用0.015-英寸Bird棒將樹脂(聚乙酸乙烯酯制劑)粘合劑涂敷到乳膠涂布掛面層的毛毯面，并且將處理的掛面層的第二個樣本毛毯面朝下置于第一試片上并在0.3psi下壓縮整個試驗過程。時間從5-28分鐘間隔地變化，記錄每一試驗的纖維撕裂程度。下表顯示了對于每一中粘合劑達(dá)到100％纖維撕裂的最小時間 表14用于黑寡婦蜘蛛的冷固性粘合劑的實驗室比較 *HB Fuller G3556粘合劑是用在折疊紙盒級別的的高性能工業(yè)粘合劑，用于參考。
關(guān)于未處理的掛面紙板，顯現(xiàn)100％纖維撕裂的時間為10-30秒。因此，乳膠涂層明顯阻滯了水基粘合劑的吸收速率，但仍能達(dá)到完全纖維撕裂。
基于以上所述，此時，當(dāng)與熱熔粘合劑一起使用時，推薦冷固性粘合劑甚至對箱提供其耐高溫性。當(dāng)葡萄箱有時在超過110°F的溫度中儲存和封裝時，除非有冷固粘合劑以提供可以抵抗極端溫度的強(qiáng)粘合，否則單獨的熱熔粘合劑會軟化導(dǎo)致爆開。
雖然比較達(dá)到完全纖維撕裂的時間對理解吸收動力學(xué)是有用的，但可取之處也必須考慮每一種冷固性粘合劑產(chǎn)生足夠厚的膜來跨接膠粘折邊區(qū)域中涂布掛面紙板兩面之間的間隙的能力。結(jié)果是，具有最慢吸收速率的產(chǎn)品產(chǎn)生持續(xù)足夠長來有效粘合板的兩面的最厚的膜。
第二轉(zhuǎn)換試驗 第二轉(zhuǎn)換試驗的目的是為了對各種熱熔性粘合劑進(jìn)行評價并生產(chǎn)足夠用于長期儲存的托盤。
有兩個試驗的紙板條件(條件號涉及前面的涂層和壓制波紋試驗) ●條件3在上表11中(即CIS latex 74ag/無涂布26c芯層/無涂布26c芯層/62ag C1S latex) ●條件5在上表11中(即無涂布74ag/乳膠涂層的26c芯層/乳膠涂層的26c芯層/62ag CIS latex)
條件3表示最低涂層成本情況，其中單面(74ag)和對折(62ag)掛面層在它們的外表面上進(jìn)行涂布(無凹槽接觸面)而雙拱芯層(26c/26c)未涂布。
條件5是設(shè)計為易于在Boix裝置上粘結(jié)的條件，因為其芯層和僅對折(62ag)面上具有乳膠。計劃采用更新的熱熔性粘合劑轉(zhuǎn)換條件3和采用標(biāo)準(zhǔn)Henkel粘合劑轉(zhuǎn)換條件5來比較。結(jié)果是，即便條件5托盤在DB掛面?zhèn)壬暇哂幸粋€包含乳膠涂層的膠粘折邊，也需要更高性能的熱熔粘合劑。標(biāo)準(zhǔn)熱熔粘合劑不與膠粘折邊的乳膠涂層部分粘合，因此這不是可行的低成本工業(yè)解決方案。
熱熔性粘合劑在Boix MP-S裝置上的試驗如下所列。重要的是注意甚至在最高運轉(zhuǎn)速度(24箱每分(bpm))下托盤折邊經(jīng)過裝置保持在一起。
表15BOIX MP-S上運行的試驗條件 *注很少量的冷固性粘合劑滴流到部分的條件3B上，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于涂敷在條件3C、3D、3E和3I上的那樣。
過夜堆垛 將在9個條件每個條件的堆垛上附加40磅重量的25托盤高堆垛置于車間外部進(jìn)行陽光直射以確定是否任何折邊會開。在陽光直射和大約90F的環(huán)境溫度中條件#3A、B和C在外邊大約3.5小時；條件#3D、E和F在外邊大約3小時；條件#3G、H和I在外邊大約1.5小時。然后在白天結(jié)束時將各堆垛置于車間內(nèi)并在第二天早晨進(jìn)行檢驗(9月7日)。在此過夜堆集檢驗上，所有托盤垛保持了其結(jié)構(gòu)完整性，除了25中的2個箱有一個用Chief 235Plus熱熔性粘合劑并且沒有冷固性粘合劑制成的折邊爆開。
膠粘折邊的檢驗 同樣，將各條件號的箱撕開并記錄打開折邊的主觀力(subjective force)。有三個主要結(jié)果 ●采用任何類型的熱熔性粘合劑和冷固性粘合劑的混合物制成的每個托盤顯示出極好的纖維撕裂和為了撕扯開膠粘折邊所需的強(qiáng)力。
● 用HB Fuller HL9254和Chief 235 Plus熱熔粘合劑并且沒有冷固性粘合劑制成的托盤失敗在比用冷固性粘合劑制成的那些要明顯低的力，并且它們沒有顯示出纖維撕裂。
●用National 34-6601聚酰胺熱熔粘合劑并且沒有應(yīng)用冷固化制成的托盤也達(dá)到明顯纖維撕裂和在強(qiáng)力下折邊。
膠粘折邊的切割影響 其中將空白紙的膠粘折邊外表面變粗糙或打孔的條件用來確定，是否用在無涂布箱上的標(biāo)準(zhǔn)熱熔性粘合劑(Henkel 80-7883)能成功粘合乳膠涂布箱(條件3)。采用刀片將若干托盤的膠粘這邊打孔以模擬也可用在折疊紙板箱上作為冷粘合劑輔助工藝的切割操作。這些樣品經(jīng)生產(chǎn)并證明甚至采用較小侵蝕性的熱熔性粘合劑也可以得到良好的纖維撕裂。
轉(zhuǎn)換箱的二氧化硫不滲透性 二氧化硫熏蒸被加利福尼亞(California)鮮食葡萄工業(yè)用于控制昆蟲和包裝的鮮食葡萄的腐爛。對于腐爛控制的處理設(shè)計為達(dá)到100 CT(以ppm計的濃度x以小時計的時間)的最小劑量，這通過或者30分鐘處理或者總應(yīng)用處理來獲得。對于黑寡婦蜘蛛控制的處理是用6％CO2和1％SO2的30分鐘熏蒸。當(dāng)在黑寡婦蜘蛛處理過程中對監(jiān)視CTs沒有官方要求時，實驗室研究建議需要大約3,000-3,300ppm·hrs的CT用于高的蜘蛛死亡率。
所用的包裝材料類型，由于包裝材料吸收二氧化硫的潛力，可以影響處理過程中二氧化硫在熏蒸室中的濃度。紙板包裝材料通常具有高的二氧化硫吸收率。事實上，為此紙板箱在黑寡婦蜘蛛?yún)f(xié)議中不再準(zhǔn)予應(yīng)用。
實施例4各種箱類型的比較 初始試驗包括兩個實驗箱，#1和#3。對于每個試驗，將18磅涼鮮食葡萄用相同類型的兩個箱包裝，所述葡萄保持在20℃過夜以平衡于該溫度，并在第二天進(jìn)行熏蒸。將兩個箱(各25.4升，0.90ft3)裝入密封的165升室并且最終裝載體積為30.8％。用1％二氧化硫(注入1,900ml 100％SO2)在20℃下熏蒸箱30分鐘。二氧化硫在室中的濃度采用快速氣體分析儀在開始時和此后每5分鐘進(jìn)行一次監(jiān)測。通過安裝在熏蒸室上的橡膠隔板用注射器抽出10mL樣品并注入分析儀。計算每次試驗的隨時間的二氧化硫濃度(CT)。這些試驗的結(jié)果顯示Styrofoam箱具有最高的CT，隨后是條件#3，然后是條件#1和最后是常規(guī)紙板箱。
表16比較實驗箱樣品與Styrofoam和紙板葡萄箱對于二氧化硫吸收率和在模擬的黑寡婦蜘蛛熏蒸(環(huán)境中需要二氧化硫)之后最終CT值的初始試驗 在這些初始試驗中，將葡萄從冷室移出后就立即置于箱中并在箱中升溫。這可能導(dǎo)致袋內(nèi)冷凝，而可能降低所有試驗的最終CT值。然而，清楚的是箱#3具有紙板箱的最好性能并因此隨后的試驗集中在箱#3上。應(yīng)當(dāng)重申的是箱#3是從表11的掛面層和芯層條件#3進(jìn)行構(gòu)造和轉(zhuǎn)換的，其更詳細(xì)描述在上文的第28-29頁。我們想知道葡萄收獲后在箱中的時間量是否會影響箱的水分吸收率和隨后的二氧化硫吸收率。在下一個試驗中，在將葡萄放入紙板箱前我們充分暖化和干燥葡萄。在上述1％二氧化硫熏蒸之前將葡萄在箱中保持不同的箱中2、4、8和12小時。對每一時間點有兩個不同的箱。
表17二氧化硫熏蒸前葡萄在箱中的時間對箱重量和二氧化硫吸收率變化的影響 箱隨時間吸收了額外的重量，但更多的重量增加發(fā)生在最初幾小時并在此后減慢。對在箱中儲藏葡萄至多8小時的二氧化硫吸收率沒有太多影響，但在12小時時在CT上或許有輕微降低。結(jié)果表明采用箱類型#3和裝載系數(shù)接近30.8％的最終CT會接近3,000 CTs，應(yīng)該提供高的黑寡婦蜘蛛死亡率。
冷儲藏的影響 最終試驗涉及在0℃進(jìn)行二氧化硫熏蒸之前將常規(guī)無處理紙板葡萄箱和實驗箱#3與葡萄在0℃下儲藏兩星期。在冷儲藏之前和之后對箱稱重以確定此時間內(nèi)增加的水分量。儲藏后，將每個類型的兩個箱用1％二氧化硫如上所述進(jìn)行熏蒸并確定CT值。
表18在0℃下冷儲藏葡萄兩星期之后將常規(guī)紙板葡萄箱和實驗箱#3用1％二氧化硫在0℃下熏蒸30分鐘后的CT值。
在冷儲藏兩星期之后對于熏蒸的兩類型箱的CT值之間有明顯差別，實驗箱#3具有四倍高的CT值。常規(guī)紙板葡萄箱比實驗箱#3吸收了更多的水。然而，雖然對于所述實驗箱，增重也是大的，但這好像沒有在很大程度上影響在二氧化硫熏蒸過程中達(dá)到的CT值。在冷儲藏后的熏蒸過程中兩箱類型間二氧化硫濃度上的下降模式如下所示。

此圖表示在用1％二氧化硫的30分鐘熏蒸過程中熏蒸室中二氧化硫的百分比。每次熏蒸中，在以30.8％的裝載系數(shù)裝入熏蒸室前將同類型的兩箱、未處理紙板箱或?qū)嶒炏?3與葡萄放置于冷室中兩星期。最終的CTs列舉在上表18中。
結(jié)論 我們的結(jié)果說明在模擬的黑寡婦蜘蛛熏蒸草案過程中實驗箱比標(biāo)準(zhǔn)的紙板葡萄箱吸收了較少的二氧化硫。最好的性能為在采用的試驗條件下達(dá)到高于標(biāo)準(zhǔn)紙板箱80％的CT值的箱#3。熏蒸之后箱#3中CTs為約3,000。因此，本發(fā)明涉及的紙基板能使箱具有大于2000、優(yōu)選大于2500、更優(yōu)選大于3000的CT。這些基板能夠結(jié)合到具有的CT為至少2000、2100、2200、2300、2400、250O5 2600、2700、2800、2900、3000、3100、3200、3300、3400、3500、3600、3700、3800、3900、和4000的箱中，這包括其中任意和所有的范圍和子范圍。前面實驗室試驗的結(jié)果認(rèn)為這些CT會提供大于90％的黑寡婦蜘蛛死亡率。在比較中，常規(guī)紙板葡萄箱給出的CT為1,500，這會提供約50％黑寡婦蜘蛛死亡率。冷儲藏兩星期之后，兩種箱類型都重了更多(可能是它們吸收了來自空氣和水果的水分)，但實驗箱顯示重量上增加得較小并達(dá)到比常規(guī)紙板葡萄箱高四倍的CT。箱#3所達(dá)到的CT(2421ppm·hours)應(yīng)提供大約80％的蜘蛛死亡率，而常規(guī)紙板箱所達(dá)到的CT會提供小于30％的死亡率。
由International Paper研制的實驗箱#3已被證明比常規(guī)紙板鮮食葡萄箱吸收明顯少的二氧化硫并值得進(jìn)一步考慮作為鮮食葡萄工業(yè)的改進(jìn)包裝材料。二氧化硫吸收上的降低將可能有利于腐爛控制和黑寡婦蜘蛛控制。
實施例5更多試驗 為了找到適合的Styrofoam箱替代者用于鮮食葡萄長期儲藏，研制了若干不同涂布箱并在我們的實驗室中測試了它們在二氧化硫熏蒸過程中的性能。含有本發(fā)明基板的本發(fā)明箱顯示了最好的性能。與無涂布箱相比二氧化硫的吸收明顯降低。其性能也優(yōu)于對手箱。
檢測方法 在含空氣和二氧化硫混合物(0.7重量％)的氣密室中進(jìn)行檢測。將空箱置于檢測室中并用氣體混合物熏蒸直至室內(nèi)空氣完全被置換。熏蒸后，采用Drager管定期測量SO2濃度。
結(jié)果 下圖比較了不同箱的測量結(jié)果。為了確認(rèn)室是密封的，空室用氣體混合物熏蒸并在15和30分鐘時測量二氧化硫的濃度。SO2濃度在實驗誤差內(nèi)保持不變(見下表中藍(lán)線)。
下表中其余線顯示了不同類型的箱對二氧化硫的吸附。具有較好性能的箱將有較平的線，表明二氧化硫濃度上較小的變化。Styrofoam箱如預(yù)計的那樣顯示最小的SO2吸附。無涂布箱導(dǎo)致二氧化硫濃度明顯降低(表中橙色線)，僅5分鐘后就下降過半。GP箱(藍(lán)線)的表現(xiàn)類似于無涂布箱。Weyerhaeuser箱(綠線)顯示較小的二氧化硫吸附，和與其它兩個對手箱相比Maxco箱表現(xiàn)更好。
我們檢驗了兩個IP DuraCool箱(紅線)。它們一個被壓印，另一個未壓印。兩紅線的交疊表明良好的數(shù)據(jù)重現(xiàn)性。由本發(fā)明基板制成的本發(fā)明箱的性能優(yōu)于所有檢測的對手箱，并且當(dāng)與無涂布箱相比時顯示了性能上明顯的改進(jìn)。

本發(fā)明性箱也在加利福尼亞戴維斯大學(xué)的植物學(xué)系實驗室中進(jìn)行檢測。檢測在裝有葡萄的箱上進(jìn)行，采用與葡萄栽培者所用裝載相似的室。引入室中的二氧化硫量等于1重量％。這些檢測條件近似模擬儲藏前葡萄的熏蒸步驟。由于后勤學(xué)，我們未能以相同方式檢測對手箱，然而通過將我們實驗室中得到的發(fā)明箱數(shù)據(jù)(即Duracool)與來自UC Davis的結(jié)果聯(lián)系起來，我們能夠預(yù)測對手箱在相同條件下的性能。下圖列舉了計算的預(yù)測結(jié)果。箱性能表示為在處理過程中室中剩余的二氧化硫量，以單位CT(ppm x hr)計。關(guān)于DuraCool箱的實際檢測的CT值接近3000，而Maxco箱(表現(xiàn)最好的對手箱)預(yù)測的CT值為2570?；诳偟臋z測結(jié)果，具有大約2700或更高CT的箱將提供大于90％的黑寡婦蜘蛛死亡率。

根據(jù)以上所講，無數(shù)對本發(fā)明的更改和變化是可能的。因此，應(yīng)當(dāng)理解在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)，本發(fā)明可以不同于這里具體描述的進(jìn)行實施。
正如到處采用的，范圍用作對于在范圍內(nèi)的每個值描述的簡便方法，這包括其中所有的子范圍。
對于涉及本發(fā)明主旨和其所有實施方案的相關(guān)部分，所有參考文獻(xiàn)以及它們引用的參考文獻(xiàn)在此并入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種紙或紙板基板，其包括纖維素纖維幅和功能層，其中當(dāng)所述基板結(jié)合到箱中時，通過二氧化硫的30分鐘處理或者總應(yīng)用處理，箱獲得100CT(以ppm計的二氧化硫濃度x以小時計的時間)。
2.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述功能層包括至少一種成膜化合物和任選的淀粉。
3.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述功能層包括任選的淀粉和至少一種選自乳膠和苯乙烯丙烯酸酯的成膜化合物。
4.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述功能層包括至少一種Tg不大于350℃的成膜化合物。
5.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述功能層在基板中以5-15gsm的涂層重量存在。
6.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述功能層還包括至少一種選自交聯(lián)劑、粘土、顏料、防結(jié)塊劑、和消泡劑的成分。
7.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述功能層和纖維素纖維幅有滲透層。
8.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述功能層和纖維素纖維幅有滲透層并且所述滲透層小于基板整個橫截面的25％。
9.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述功能層和纖維素纖維幅有滲透層并且所述滲透層大于基板整個橫截面的25％。
10.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述功能層和纖維素纖維幅有滲透層并且所述滲透層占基板整個橫截面的100％。
11.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述功能層和纖維素纖維幅有滲透層并且所述滲透層大于基板整個橫截面的100％，并且所述功能層均勻分散于整個幅。
12.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述基板具有根據(jù)ASTM D-3285(TAPPI T-441)通過Cobb施膠度試驗測定的小于35g/m2的Cobb值。
13.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其中所述基板在二氧化硫不滲透性上的增加比不含纖維素纖維幅和功能層的基板高至少5％。
14.權(quán)利要求1的紙或紙板基板，其還包括粘合劑層。
15.權(quán)利要求14的紙或紙板基板，其中所述功能層位于所述粘合劑層和幅之間。
16.權(quán)利要求14的紙或紙板基板，其中所述功能層位于至少所述幅的表面上和位于所述粘合劑層和幅之間。
17.權(quán)利要求16的紙或紙板基板，其中所述功能層和幅還產(chǎn)生滲透層。
18.權(quán)利要求14的紙或紙板基板，其中部分所述功能層位于至少所述幅的表面上和位于所述粘合劑層和幅之間。
19.權(quán)利要求14的紙或紙板基板，其中部分所述功能層位于至少所述幅的表面上和位于所述粘合劑層和幅之間；并且所述幅表面也與部分粘合劑層相接觸。
20.權(quán)利要求19的紙或紙板基板，其中部分所述粘合劑層穿透部分幅表面。
21.一種瓦楞紙板，其包含權(quán)利要求1的紙或紙板基板。
22.一種包裝物、紙盒、或箱，其包含權(quán)利要求21的瓦楞紙板。
23.權(quán)利要求22的包裝物，其具有至少2500的二氧化硫CT。
24.權(quán)利要求22的包裝物，其具有至少2700的二氧化硫CT。
25.權(quán)利要求22的包裝物，其具有至少3000的二氧化硫CT。
全文摘要
本發(fā)明涉及造紙技術(shù)以及特別涉及紙或紙板基板、含紙物品如具有功能層的多層紙或紙板或瓦楞基包裝材料的制造，以及制造和使用它們的方法。
文檔編號D21H19/00GK101310075SQ200680025441
公開日2008年11月19日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月11日
發(fā)明者R·F·魯?shù)婪? 洪耀良, D·L·米勒, 黃衍初, 森 楊, 宋建成, B·T·利古金斯基, E·G·布赫, 征 譚, 桑迪普·庫爾卡尼, K·S·施 申請人:國際紙業(yè)公司