專(zhuān)利名稱(chēng)：具有增強(qiáng)表面性質(zhì)的沒(méi)有瓦楞紙芯層的組合紙板的制作方法
具有增強(qiáng)表面性質(zhì)的沒(méi)有瓦楞紙芯層的組合紙板相關(guān)申請(qǐng)的參考
本申請(qǐng)按照35 U. S. C. § 119(e)要求了 2008年5月15日申請(qǐng)的臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào) 61/053，245和2008年8月18日申請(qǐng)的序列號(hào)61/089，582的優(yōu)先權(quán)的利益，它們以全部?jī)?nèi) 容被引入這里供參考。
背景技術(shù)：
Miniflute組合紙板通常用于高質(zhì)量商品的包裝，其中需要良好的印刷用表面。該 組合紙板的一個(gè)缺點(diǎn)是在其表面上可看見(jiàn)與中間層的折疊(folds)對(duì)應(yīng)的線條(line)。因 此，組合紙板表面與白紙的層壓是典型需要的，以提供具有高的印刷質(zhì)量但沒(méi)有不希望有 的線條的紙板。這顯著地提高生產(chǎn)成本。具有高的紙厚度的漂白或未漂白的紙板可用于高 質(zhì)量商品的包裝；然而，高厚度紙板是相當(dāng)昂貴的。因此，需求低成本，但提供適合于高質(zhì)量商品的包裝的優(yōu)異或增強(qiáng)的印刷表面的 組合紙板。還希望具有提供增強(qiáng)的粘結(jié)勁度的組合紙板。

發(fā)明內(nèi)容
已公開(kāi)低成本的組合紙板，它具有適合于高質(zhì)量印刷的表面但沒(méi)有在普通的瓦楞 紙板(corrugated board)的表面上明顯的特征線。該組合紙板包括粘合劑配制劑層和被粘 合劑粘合在一起的至少兩個(gè)掛面紙板(liner boards) 0該粘合劑配制劑包括粘合劑組分、 發(fā)泡組分和填料。任選地，該粘合劑配制劑可包括間隔劑(spacer)組分以控制在所公開(kāi)的 組合紙板中的兩個(gè)掛面紙板層之間的距離。也公開(kāi)的是具有增強(qiáng)的表面性質(zhì)和彎曲勁度的沒(méi)有瓦楞紙芯層(medium)的低成 本組合紙板。所公開(kāi)的組合紙板包括被粘合劑的圖案粘合在一起的至少兩個(gè)掛面紙板，該 粘合劑的圖案包括具有約2個(gè)點(diǎn)至約20個(gè)點(diǎn)的直徑范圍的粘合劑線條。該粘合劑線條可 包括硬的填料以進(jìn)一步增強(qiáng)彎曲勁度和降低粘合劑成本。
具體實(shí)施例方式該組合紙板現(xiàn)在更完全地進(jìn)行描述，然而不必顯示全部的實(shí)施方案。實(shí)際上，該組 合紙板能夠以許多不同的形式來(lái)實(shí)施并且不應(yīng)該認(rèn)為限于這里所述的實(shí)施方案；相反，提 供這些實(shí)施方案以使得本公開(kāi)物滿(mǎn)足可適用的法規(guī)要求。盡管參考各種舉例性實(shí)施方案來(lái)描述組合紙板，但是本領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員可 以理解，在不脫離本公開(kāi)物的范圍的前提下可以作各種變化并且等同物可以替代實(shí)施方案 的要素。另外，在不脫離本公開(kāi)物的主要范圍的前提下可以根據(jù)本公開(kāi)物的教導(dǎo)，做許多改 進(jìn)以適合具體的情形或材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開(kāi)物的組合紙板包括
(a)包括粘合劑組分、發(fā)泡組分和填料的粘合劑配制劑的層；和
(b)被粘合劑粘合在一起的至少兩個(gè)掛面紙板。
幾種已知的天然和合成粘合劑化合物可以用作粘合劑組分。這些包括，但不限于， 淀粉，乙烯-乙酸乙烯酯聚合物(EVA)，聚乙酸乙烯酯(PVAc)，和聚乙烯醇(PVOH)。發(fā)泡組分可包括膠乳乳液(latex emulsion)和任選的泡沫穩(wěn)定劑。用于所公開(kāi) 的粘合劑配制劑中的發(fā)泡組分的合適膠乳乳液可包括，但不限于，苯乙烯-丁二烯乳液，丙 烯酸-苯乙烯-丁二烯乳液，和它們的組合。可從Hercules，Inc.商購(gòu)的纖維素型泡沫穩(wěn) 定劑如Aerowhip 可用作泡沫穩(wěn)定劑。該發(fā)泡組分可包括通過(guò)攪拌作用實(shí)現(xiàn)的機(jī)械誘導(dǎo)的 泡沫。機(jī)械攪打(whipped)的膠乳可以用作泡沫。該填料可以包含在所公開(kāi)的粘合劑配制劑中以便賦予另外的剛性/勁度特性或 降低配制劑成本。該填料可以是礦物或纖維。用于本公開(kāi)物中的合適填料可包括，但不限 于，顆粒狀淀粉，碳酸鈣，鋸屑，石膏，燒石膏，粘土，玉米籽皮，谷蛋白飼料(gluten feed), 纖維素絕熱材料(cellulosic insulation)(如可從 Cell-Pak LLC 或 Nu-Wool Company, Inc.獲得的那些)，木粉，鋸屑，纖維素漿，人造絲纖維，和合成纖維。纖維素絕熱材料是從 回收?qǐng)?bào)紙制造的低成本產(chǎn)品。氣體散發(fā)型化合物如小蘇打可以被添加到淀粉填料中用于發(fā)泡和氣泡產(chǎn)生。例 如，碳酸氫鈉(小蘇打)和鹽晶體形式的酸與淀粉填料進(jìn)行干燥混合，產(chǎn)生混合物。該酸式 鹽晶體可以是用于發(fā)泡的高溫酸式鹽如鋁鹽，和磷酸鈣鋁。在將混合物溶于水中后，該酸和 碳酸氫鈉進(jìn)行反應(yīng)和散發(fā)出二氧化碳?xì)怏w，它使混合物膨脹和發(fā)泡。為了間隔作用，幾種材料可以被引入該粘合劑配制劑中，以將組合紙板中的掛面 紙板保持在一定間距。這些可包括，但不限于，木材顆粒；鋸屑；纖維素纖維；天然纖維如 棉，大麻，黃麻，亞麻，苧麻，和亞麻(linen)；以及玉米制造過(guò)程的副產(chǎn)物如玉米籽皮，谷蛋 白飼料，胚芽和種毛(hull)。當(dāng)玉米制造的副產(chǎn)品被引入到所公開(kāi)的粘合劑配制劑中時(shí)，可 實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的強(qiáng)度特性。玉米制造過(guò)程的副產(chǎn)品在粘合劑配制劑中的量可以是在2-50wt% 范圍內(nèi)。玉米制造過(guò)程的副產(chǎn)品可以在造紙的精磨步驟中或在用陶瓷研磨平臺(tái)的研磨設(shè)備 中被精磨到在50-500微米范圍內(nèi)的粒度。該粘合劑配制劑可包括能夠產(chǎn)生穩(wěn)定泡沫的表面活性劑。該表面活性劑可產(chǎn)生具 有在約15% —約60%的范圍內(nèi)的空隙體積的泡沫。在一個(gè)實(shí)施方案中，該表面活性劑可產(chǎn) 生具有大于25%的空隙體積的泡沫?？障扼w積被定義為被泡沫內(nèi)的空氣置換的粘合劑的重 量百分?jǐn)?shù)。例如，40%的空隙體積是指每100克粘合劑中有40克已經(jīng)被空氣置換。任選地，公開(kāi)的粘合劑配制劑可進(jìn)一步包括？？？。這些是非官能化的？ ？添加 劑，它們可包括，但不限于，防腐劑；消泡劑；潤(rùn)濕劑；增塑劑；增溶劑；流變改性劑；水質(zhì) 調(diào)節(jié)劑；滲透控制劑(penetration control agents)；膠溶劑如尿素；膠凝溫度改進(jìn)劑 (gelatinization temperature modifiers)；惰性填料例如粘土和細(xì)磨的聚合物；增稠劑 如無(wú)機(jī)膠態(tài)粘土，瓜耳樹(shù)膠，羥乙基纖維素，藻酸鹽，聚乙烯醇，環(huán)氧乙烷的聚合物等等；著 色劑；和乳液如聚乙酸乙烯酯。這些添加劑能夠以少量存在。在一個(gè)實(shí)施方案中，該粘合劑配制劑可包括粘合劑，膠乳乳液如苯乙烯-丁二烯 或丙烯酸SRB膠乳，Aerowhip 泡沫穩(wěn)定劑，木粉，玉米蛋白質(zhì)纖維，碳酸鈣，和淀粉。為了進(jìn)一步降低所公開(kāi)的組合紙板(packaging board)的生產(chǎn)成本，可通過(guò)使用 已知的“Stein-Hall”工藝來(lái)制備粘合劑組分。與Mein-Hall工藝相結(jié)合使用的粘合劑 是由懸浮在膠凝淀粉(gelatinized starch)的水性分散體中的非膠凝淀粉所組成的傳統(tǒng)堿性粘合劑。該非膠凝淀粉促進(jìn)在干燥過(guò)程中的水的吸收以及在掛面紙板之間未干粘結(jié) (green bond)的快速形成。通過(guò)用氫氧化鈉將淀粉在水中膠凝得到膠凝淀粉載體的初級(jí)混 合物，然后將所得初級(jí)混合物慢慢地添加到非膠凝淀粉、硼砂和水的二級(jí)混合物中來(lái)生產(chǎn) 粘合劑。通過(guò)將72.0 g的玉米淀粉在600. 5g的水中在45°C下蒸煮，將由10.8 g氫氧化鈉 在33. 4 g的水中形成的水溶液添加進(jìn)去，然后將所得混合物攪拌5分鐘，來(lái)制備膠凝淀粉 載體的初級(jí)混合物。通過(guò)將967. 4 8水，9.6 g硼砂(五水合物)和520.0 g玉米淀粉在大 約35°C下混合來(lái)制備二級(jí)混合物。將所獲得的二級(jí)混合物添加到在攪拌下的初級(jí)混合物載 體中。除了賦予高粘度和促進(jìn)未干粘結(jié)的快速形成，由Mein Hall工藝制備的粘合劑組 分可用作間隔劑以將在所公開(kāi)的組合紙板中的掛面紙板保持以一定的間距被隔離。在組 裝后的組合紙板的干燥后，未膠凝的淀粉發(fā)生水合和隨后為成品紙板賦予附加的強(qiáng)度和勁度。通過(guò)讓具有0. 1 — 1. 0的取代度和約4% - 30%的水分含量的微粒狀水不溶性疏 水性淀粉衍生物在超過(guò)大氣壓的壓力和100°c — 250°C的溫度下進(jìn)行機(jī)械剪切和壓縮，將 物料加壓通過(guò)一個(gè)限制口和然后突然釋放壓力以使物料膨脹成破碎微粒的多孔性組合物， 和最終磨碎該多孔性泡沫狀組合物，來(lái)制備穩(wěn)定的膠態(tài)分散體。在一個(gè)實(shí)施方案中，該組合紙板可以是可生物降解的。該組合紙板可包括膨脹的 粘合材料，該粘合材料包括具有至少45wt%的總直鏈淀粉含量的膨脹直鏈淀粉產(chǎn)品。膨脹 的粘合劑具有低密度，閉孔結(jié)構(gòu)，兼有良好的回彈性和壓縮性能。本公開(kāi)物的膨脹的粘合劑 材料可具有至少約50%的回彈性和在約100 g/cm2至2，000 g/cm2范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)。該粘合劑配制劑具有優(yōu)異的假塑性特性，適合于在掛面之間保持縫隙的低剪切 Brookfield(布魯克菲爾德)粘度，以及適合于應(yīng)用過(guò)程的高剪切粘度。該布魯克菲爾德粘 度可以是在約2，000 - 50, 000 cps范圍內(nèi)。該剪切粘度可以是在約100-5，000 cps范圍 內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，該粘度可以是大于10，000 cps，因此施涂的粘合劑可以進(jìn)一步用作 設(shè)計(jì)組分，該設(shè)計(jì)組分在將掛面的后續(xù)層放置于該粘合劑上時(shí)保持壓力。在一個(gè)實(shí)施方案 中，粘合劑配制劑的粘度所處于的范圍足以在層合輥隙的壓力下將掛面紙板之間的距離保 持在該粘合劑與填料一起的初始體積的至少約50%。本公開(kāi)物的組合紙板可通過(guò)包括下列步驟的方法來(lái)生產(chǎn)
(a)在第一掛面紙板的表面上施涂粘合劑配制劑的層，該粘合劑配制劑包括粘合劑組 分、發(fā)泡組分和填料；
(b)將第二掛面紙板放置在(a)的粘合劑配制劑的層上以提供組合的紙板組裝件；
(c)對(duì)組合的紙板組裝件施加壓力；和
(d)干燥在(c)中的紙板組裝件以提供組合紙板。該粘合劑層可以通過(guò)任何已知的涂布技術(shù)被施涂到掛面紙板的表面上。這些包 括，但不限于，棒式涂覆(rod coating)，刮涂，幕涂，噴涂，和擠出涂覆。當(dāng)纖維素絕熱材料 用作填料時(shí)，該粘合劑配制劑可以靠壓縮空氣被施涂以形成互鎖纖維的氈層。另外，纖維素 絕熱材料可以與其它填料混合在粘合劑配制劑中并且通過(guò)已知的涂布技術(shù)來(lái)施涂。粘合劑 層在干燥之后可具有約0. 1-30 lb/ft3的密度范圍。任選地，所公開(kāi)的紙板可包括一層以上的粘合劑層。在被施涂于掛面層表面上后，
6第一種粘合劑層可以被半干燥成約60-80%固體。然后，第二種粘合劑層可以施涂到第一種 粘合劑層的表面上，接著是另外的掛面紙板。該組裝件可以被壓縮至所需的厚度。當(dāng)噴涂技術(shù)用于將粘合劑配制劑涂覆到掛面紙板表面上時(shí)，該粘合劑配制劑 性能和噴涂條件可以?xún)?yōu)化，使得所得的掛面紙板的已涂覆表面具有所選擇的外形結(jié)構(gòu) (topography)0可以獲得具有所需尺寸的山和谷的已涂覆表面。粘合劑配制劑的液滴可以 凝聚以覆蓋該掛面紙板的一定表面積，因此將掛面紙板之間的距離設(shè)定成一定的縫隙。當(dāng) 掛面紙板放置于在涂有粘合劑的掛面紙板表面的上面時(shí)，在這些掛面之間存在一些空隙， 并且該粘合劑可用作填料來(lái)部分地填充在掛面紙板之間的縫隙。該粘合劑可以凝聚以覆蓋 總掛面紙板表面的約20-60%。通過(guò)使用特殊設(shè)計(jì)的施涂器，粘合劑層可以作為圖案被施涂到掛面紙板的表面 上。該圖案可包括曲線形狀的粘合劑線條。該線條可以是正弦曲線形狀或相對(duì)均勻地覆蓋 所要層壓的掛面紙板的表面的無(wú)規(guī)則形狀。所公開(kāi)的粘合劑的此按圖案施涂將會(huì)大大減少 在普通的層壓過(guò)程(其中紙板的整個(gè)表面被粘合劑覆蓋)中所典型需要的粘合劑的量。該粘合劑配制劑能夠以線條形式被施涂到掛面紙板上，使得可以實(shí)現(xiàn)粘合劑層的 均勻厚度。此外，施涂該線條使得在掛面紙板的表面上形成纖維狀的覆蓋，提供完全的覆 蓋但是具有不均勻的厚度，這歸因于僅僅在某些區(qū)域中相鄰線條的交叉/接觸。選擇粘合 劑性能，使得粘合劑的線條在層壓之后將保留它們的形狀并且在層壓步驟中當(dāng)施加壓力以 使紙板的片材貼合在一起時(shí)僅僅輕微地變形。在施涂到掛面紙板上后，該粘合劑可以干燥到規(guī)定的水平以產(chǎn)生足以在成品組裝 階段中維持壓縮力的強(qiáng)度。然后將附加的掛面紙板放置在粘合劑層的表面上，并壓縮至所 需厚度以提供成品紙板組裝件。在一個(gè)實(shí)施方案中，該掛面紙板在輥隙中被壓制到比沒(méi)有 粘合劑的組合掛面層的預(yù)期厚度大了約20-100%的厚度。所得到的成品紙板然后被干燥。 用于紙板的各種已知的干燥方法都可以用于本公開(kāi)物中。這些包括，但不限于，已加熱的空 氣，加熱板，紅外線，和它們的結(jié)合物。在對(duì)掛面紙板加壓和加熱之后，粘合劑的水分含量可 以是在20-30%的范圍內(nèi)。本公開(kāi)物的組合紙板具有適合于高質(zhì)量印刷的表面性質(zhì)并且不具有在普通瓦楞 紙板的表面上明顯的特征線。另外，本公開(kāi)物的組合紙板顯示出優(yōu)異的抓痕(scoring)性能。槽縫式施涂器用 來(lái)將所公開(kāi)的粘合劑配制劑的線條到掛面紙板之上。該排放強(qiáng)度可以?xún)?yōu)化，以在MD和CD 方向上降低組合紙板的勁度。另外，在線條之間的距離和在掛面紙板上的發(fā)泡粘合劑的厚 度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)(accomodate)在MD和/或CD方向上的抓痕(scores)。表1表明，在瓦楞的組合紙板中紙芯層的密度大于或等于F，G，N和K/S型紙板的 泡沫體的密度。本公開(kāi)物的組合紙板的所需重量可以顯著地低于普通瓦楞紙板的重量，因 此降低生產(chǎn)成本。表權(quán)利要求
1.組合紙板，包括 第一紙板；第二紙板；和包括粘合劑配制劑的線條圖案，該線條具有約2個(gè)點(diǎn)至約20個(gè)點(diǎn)的直徑范圍，該粘合 劑配制劑包括粘合劑組分和任選包括發(fā)泡組分和填料的至少一種； 其中第一紙板和第二紙板通過(guò)線條的圖案被粘合在一起，和 其中在第一和第二紙板之間沒(méi)有瓦楞紙芯層。
2.組合紙板，包括 第一紙板；第二紙板；粘合劑配制劑的層，該粘合劑配制劑包括粘合劑組分、發(fā)泡組分和填料； 其中第一紙板和第二紙板利用粘合劑配制劑被粘合在一起，和 其中在第一和第二紙板之間沒(méi)有瓦楞紙芯層。
3.權(quán)利要求1或2的紙板，其中粘合劑組分包括選自淀粉、乙烯-乙酸乙烯酯聚合物， 聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇，和它們的組合的材料。
4.權(quán)利要求1或2的紙板，其中該填料包括選自下列這些中的材料顆粒狀淀粉，碳酸 鈣，鋸屑，石膏，燒石膏，粘土，玉米籽皮，谷蛋白飼料，纖維素絕熱材料，木粉，鋸屑，纖維素 漿，人造絲纖維，合成纖維，和它們的組合。
5.權(quán)利要求1或2的紙板，其中該粘合劑配制劑覆蓋第一紙板的總表面的約20%-約60%。
6.權(quán)利要求2的紙板，其中粘合劑配制劑包括間隔劑組分以控制在第一紙板和第二紙 板之間的距離。
7.權(quán)利要求1的紙板，其中粘合劑圖案包括選自下列這些中的成員曲線形狀，正弦波 形狀，無(wú)規(guī)的形狀，峰/谷形狀，和它們的組合。
8.權(quán)利要求1的紙板，其中第一紙板和第二紙板通過(guò)層壓過(guò)程被粘合在一起，和粘合 劑的圖案在層壓過(guò)程之后保持它的形狀。
9.生產(chǎn)組合紙板的方法，包括以下步驟提供粘合劑配制劑的線條圖案，其中該線條具有約2個(gè)點(diǎn)至約20個(gè)點(diǎn)的直徑范圍； 將粘合劑圖案施涂到第一紙板上以提供涂覆的第一紙板；和將第二紙板施加到已涂覆的第一紙板上，使得該線條位于所述已涂覆的第一紙板與所 述第二紙板之間。
10.權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括對(duì)紙板組裝件施加壓力和干燥該紙板組裝件的步馬聚ο
11.權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括在施加第二個(gè)紙板之前至少部分地干燥該線條的步驟。
12.權(quán)利要求11的方法，進(jìn)一步包括在至少部分地干燥該線條之后和在施加第二紙板 之前施涂第二種粘合劑組分的步驟。
13.權(quán)利要求10的方法，其中在干燥該紙板組裝件之后，粘合劑的圖案保持與最初施 涂到第一紙板上的圖案基本上相同的形狀。
14.權(quán)利要求9的方法，其中粘合劑配制劑包括粘合劑組分和任選的至少一種的發(fā)泡 組分和填料。
15.生產(chǎn)組合紙板的方法，包括以下步驟在第一紙板的表面上施涂粘合劑配制劑的層，該粘合劑配制劑包括粘合劑組分、發(fā)泡 組分和填料；將第二紙板放置在粘合劑配制劑的層上以提供組合的紙板組裝件；對(duì)組合的紙板組裝件施加壓力；和干燥該紙板組裝件。
16.權(quán)利要求9一 15中任何一項(xiàng)的方法，其中粘合劑配制劑覆蓋第一紙板的總表面積 的約20%-約60%ο
17.權(quán)利要求14或15的方法，其中該粘合劑組分包括選自淀粉，乙烯-乙酸乙烯酯聚 合物，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇，和它們的組合的材料。
18.權(quán)利要求14或15的方法，其中該填料包括選自下列這些中的材料顆粒狀淀粉， 碳酸鈣，鋸屑，石膏，燒石膏，粘土，玉米籽皮，谷蛋白飼料，纖維素絕熱材料，木粉，鋸屑，纖 維素漿，人造絲纖維，合成纖維，和它們的組合。
19.權(quán)利要求9或15的方法，其中粘合劑配制劑具有在約2，000cps至約50，000 cps 范圍內(nèi)的布魯克菲爾德粘度。
20.權(quán)利要求9或15的方法，其中粘合劑配制劑具有在約100cps至約5，OOOcps范圍 內(nèi)的剪切粘度。
全文摘要
公開(kāi)了沒(méi)有瓦楞紙芯層的低成本的組合紙板，它具有增強(qiáng)的表面性質(zhì)和彎曲勁度。在某些實(shí)施方案中該組合紙板具有適合于高質(zhì)量印刷的表面并且沒(méi)有在普通瓦楞紙板的表面上明顯的特征線。組合紙板包括被粘合劑配制劑粘合在一起的至少兩個(gè)紙板。該粘合劑配制劑包括一種或多種的粘合劑組分、發(fā)泡組分和填料。該粘合劑可以是粘合劑的圖案，后者包括具有約2個(gè)點(diǎn)至約20個(gè)點(diǎn)的直徑范圍的粘合劑線條。任選地，該粘合劑配制劑可包括間隔劑組分以控制在所公開(kāi)的組合紙板中的兩個(gè)紙板層之間的距離。粘合劑可包括硬的填料以進(jìn)一步增強(qiáng)彎曲勁度和降低粘合劑成本。
文檔編號(hào)B32B21/00GK102099183SQ200980127422
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者B·W·巴布科克, V·A·巴賓斯基 申請(qǐng)人:米德韋斯瓦科公司