涂布的可再生纸或纸板及其生产方法技术

提供一种用于生产多种在各种应用中使用的高品质的涂布的可再生纸或纸板的方法。按照该方法，将纸或纸板在一个或多个从纸或纸板机离线的涂布站上涂布聚合物乳液。该方法提供具有增强阻隔性能的涂布纸或纸板制品。

Regenerative paper or paperboard coated and its production method

A method of producing high quality coated recycled paper or paperboard for various applications is provided. In accordance with this method, the paper or cardboard is coated with polymer emulsion at one or more coating stations off the paper or cardboard machine. The method provides coated paper or paperboard products with enhanced barrier properties.

【技术实现步骤摘要】
涂布的可再生纸或纸板及其生产方法本申请是原案申请日为2009年11月5日、申请号为200980154369.5(国际申请号为PCT/IB2009/007415)、专利技术名称为“涂布的可再生纸或纸板及其生产方法”的专利申请的分案申请。根据美国法典第35章第119(e)条，本申请要求2008年11月7日提交的美国临时申请号为61/112,526的权益，其内容通过全文引用结合到本文中。本专利技术涉及涂布的可再生纸或纸板制品及其生产方法。更详细地讲，是将纸或纸板在一个或多个从纸或纸板机离线的涂布站上涂布聚合物乳液。本专利技术的涂料组合物与方法可有效地用于提供具有增强阻隔性能的涂布纸或纸板制品。背景具有阻隔性能的涂布纸和纸板制品对包装食品或包装对环境影响敏感的其它制品是非常重要的。理想的阻隔性能，包括耐油性和低的渗水性，以及光滑和均匀的表面光洁度(finish)。在许多应用中，涂层也是可热密封的。已知的涂布方法包括分散涂布，其中将水溶性分散聚合物、颜料与其它的制剂的涂料组合物使用诸如刮刀涂布、棒(杆)式涂布、逆转辊(薄膜)式涂布或气刀涂布的涂布技术涂覆于基底。在纸板机上，可从许多涂料供应商中得到的预混涂料涂覆于纸板卷筒。预混的散装涂料组合物的使用对涂料组合物有限制，其达到的程度是涂料组合物可被用来定制设计达到要实现特殊包装或其它制品所需的阻隔性能和其它性能。通常纸和纸板是用机器生产的，其中涂布是在与纸张或纸板机直接整合的涂布站上完成的。使用在线涂布，涂覆涂料时，纸板卷筒处于高温下，将导致涂料较大量地渗透进纸板和降低有效涂层厚度，并使得难以在最低成本下始终如一地达到所需的涂层性能。由于在线涂布系统依赖于纸或纸板生产过程，它们相对缺乏灵活性又不易适应较小型生产运行，例如，将以相对小的生产运行制造的特种涂布纸板制品。利用在线涂布系统的传统的生产方法有其它的缺点，所述的缺点包括在纸或纸板的生产运行期间难以设计和测试新的涂料配方，以及难以修改现有的设备使其能提供特种产品如包含相同或不同涂料组合物的多个涂料层的制品和这样做的费用。改进的系统与工艺必需能容易地和经济地适于提供各种各样的具有一系列所需的阻隔性能涂布纸和纸板制品。该工艺应能经济地生产大批量的和小批量的高品质的分散涂布纸和纸板制品，所述的制品被优化为满足成品的特殊需要。此外,涂料组合物与工艺必需提供所需的阻隔性能，而且同时能提高废纸和纸板制品的回收量，以降低生产成本和减弱生产过程和成品对环境的影响。概述提供一种适应性强的用于生产各式各样的高品质的涂布的可再生纸或纸板的生产体系与方法，所述可再生纸或纸板用于多种应用。为获得更大的灵活性，在一个或多个可从纸板生产单元离线的涂布站(但优选位于相同的生产设备上)上将涂料组合物涂覆于纸或纸板。因此，纸或纸板卷筒在涂料涂覆时是凉的，这样就能更好控制涂布工艺并能降低实现理想阻隔性能所需的涂料量。由于涂布步骤可与纸板制造分离，因此涂布速度与其它条件可被控制为必要的独立于纸板制造机的操作参数。通过在连续式干燥站和间歇式干燥站中提供多个在线的或离线的涂布站以在涂覆下一涂料前将涂料干燥，以此使该系统易适用于生产多层制品。该系统在最后涂布站后也包括最终干燥站，然后是冷却站，以在制品被卷到卷轴上存储时将涂布纸或纸板冷却以防止热密封的表面粘附。也描述了一种用于生产涂布纸或纸板制品的改进工艺。提供混合系统用于将水基聚合物乳液、颜料和任选的添加剂以选择的比率组合，以达到要实现所需的涂层阻隔性能和其它性能所需要的固体含量、固体分散、粘度和其它性质。因此，各式各样的特定涂料组合物可就地生产，同被限制于使用一般可从工业涂料供应商得到的那些涂料组合物的系统相比，它们在成品的性质和性能上提供更大的灵活性。提供的涂料组合物包含如占涂料干重约70至约90重量%的水基聚合物乳液，以及占涂料干重约10至约30重量%的颜料。也可包含添加剂如消泡剂、分散剂和增稠剂。该涂料可有约400至约1000mPas的粘度和占涂料重量约40至约60重量%的固体含量。在本专利技术的另一方面，第一涂料组合物包含一种或多种分散聚合物用于提供良好的耐油性；制备第二涂料组合物用于提供良好的防水性能；以及可提供第三涂料组合物作为预涂层以提供水蒸气阻隔和一些耐油性。然后，这些涂料可以各种组合形式涂覆，以提供具有理想范围阻隔性能的多层涂布纸或纸板。将水性涂料涂覆于纸或纸板。优选纸或纸板至少有一侧温度为40℃或更低。干燥水性涂料用于提供涂布纸或纸板。将涂布纸或纸板冷却。可通过空气冷却或通过将涂布纸或纸板与滚筒接触实现冷却，以使涂布纸或纸板的温度为40℃或更低。该冷却的涂布纸可通过压光(calandering)进一步加工。所描述的方法可有效地用于提供涂布纸或纸板制品。该涂布纸或纸板制品包含在至少一侧上用由第一丙烯酸聚合物乳液形成的第一涂料层涂布的纸或纸板层。该涂布纸或纸板制品也包含与第一涂料层接触的第二涂料层。该第二涂料层包含由第二丙烯酸乳液形成的第二涂料层。将该涂布纸或纸板制品用Cobb吸水试验(时间30分钟按照ASTMD3285，其已通过引用结合到本文中)测定的防水性低于10g/m2，24小时内的水蒸气抗性(MVTR-值按照ASTME96,其已通过引用结合到本文中)低于120g/m2(温度25℃，相对湿度75%)和在200℃下15分钟后(按照本文实施例4所述的干燥试验)提供的油脂渗透率为0。此外，该涂层在220℃下保持其防水性以及水蒸气抗性的阻隔性能。在食物与涂层相接触时，该涂层或在涂层中的任何物质都不会迁移至食物中(按照欧洲FDA试验方法BfRXXXVI和BfRXXXVI/2所测定，其已通过引用结合到本文中)。同时，该涂层在80-100psi的压力，160-200℃的温度，时间为1-1.5秒条件时是可热密封的。另一方面，所述涂布纸或纸板制品包含在至少一侧上涂布由苯乙烯丁二烯聚合物乳液形成的第一涂料层的纸或纸板层。该涂布纸或纸板制品也包含与第一涂料层接触的第二涂料层。该第二涂料层包含由丙烯酸乳液形成的第二涂料层。将该涂布纸或纸板制品用Cobb吸水试验(时间30分钟)测定的防水性低于7g/m2，24小时内的水蒸气抗性(MVTR-值)低于30g/m2(温度25℃，相对湿度75%)和在200℃下15分钟后提供的油脂渗透率为0。此外，该涂层在220℃下保持其防水性以及水蒸气抗性的阻隔性能。在食物与涂层相接触时，该涂层或在涂层中的任何物质都不会迁移至食物中。同时涂层在压力为80-100psi和温度为160-200℃和时间为1-1.5秒下是可热密封的。另一方面，纸或纸板可包含多个涂料层。在第一层干燥后可涂覆第二涂料层。在最后的涂料层后进行冷却和压光。涂料层没有上限，但在实际中三层对于较大体积的就已是最大值了。第一层可在纸板机上通过表面上胶添加。然后，另外两层可用纸板机添加。将这三层加到板的背面以提供阻隔性能。涂料层可都包含相同的聚合物乳液或每个涂料层可由不同的聚合物乳液形成。可利用不同的涂料层对最终产品提供各种涂层性能。另一方面，纸或纸板可双面涂布。每一面可包含单个或多个涂料层。例如，根据本专利技术生产的制品一面上可含有可热密封的阻隔涂层和相反面上含有一种或多种颜料涂层。在一个优选的方法中，将多个离线的涂布站提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用包括用于表面上胶与压光的基板机的常规纸或纸板制造系统生产可再生纸或纸板的方法，特征在于，所述方法包括以下步骤：a) 在涂布之前，冷却所述纸或纸板至30℃至40℃的温度；b) 使用下述涂料涂布所述纸或纸板：所述涂料由相互接触而叠置的至少两层组成，并且具有占所述涂料重量的40至60重量%的固体含量，每个涂料层由水性聚合物分散体限定，所述水性聚合物分散体由占所述涂料干重70至90重量%的作为粘合剂的聚合物乳液和占所述涂料干重10至30重量%的作为颜料的滑石以及由添加剂构成的任何剩余部分组成，且在所述涂料中不存在可检测水平的蜡，使得颜料粘合剂比为0.1至0.43，所述添加剂选自增稠剂、消泡剂或防沫剂、分散助剂、交联剂、润滑添加剂、隔离剂和防粘连剂；c) 干燥每个涂料层至不超过110℃的高温；和d) 在涂覆所述涂料层后，在将涂布纸或纸板卷取到纸卷筒之前将涂布面冷却到30℃至40℃的温度，其中，所述步骤(a)至(d)产生这样的涂布纸或纸板：对于涂料重量5‑15 g/m2的涂布纸板制品上的涂料，所述涂布纸或纸板的防水性低于10 g/m2且水蒸气传输率低于120 g/m2，使得所述涂布纸或纸板在80‑100psi的压力和160‑200℃的温度下是可热密封的。...

【技术特征摘要】
2008.11.07 US 61/1125261.一种使用包括用于表面上胶与压光的基板机的常规纸或纸板制造系统生产可再生纸或纸板的方法，特征在于，所述方法包括以下步骤：a)在涂布之前，冷却所述纸或纸板至30℃至40℃的温度；b)使用下述涂料涂布所述纸或纸板：所述涂料由相互接触而叠置的至少两层组成，并且具有占所述涂料重量的40至60重量%的固体含量，每个涂料层由水性聚合物分散体限定，所述水性聚合物分散体由占所述涂料干重70至90重量%的作为粘合剂的聚合物乳液和占所述涂料干重10至30重量%的作为颜料的滑石以及由添加剂构成的任何剩余部分组成，且在所述涂料中不存在可检测水平的蜡，使得颜料粘合剂比为0.1至0.43，所述添加剂选自增稠剂、消泡剂或防沫剂、分散助剂、交联剂、润滑添加剂、隔离剂和防粘连剂；c)干燥每个涂料层至不超过110℃的高温；和d)在涂覆所述涂料层后，在将涂布纸或纸板卷取到纸卷筒之前将涂布面冷却到30℃至40℃的温度，其中，所述步骤(a)至(d)产生这样的涂布纸或纸板：对于涂料重量5-15g/m2的涂布纸板制品上的涂料，所述涂布纸或纸板的防水性低于10g/m2且水蒸气传输率低于120g/m2，使得所述涂布纸或纸板在80-100psi的压力和160-200℃的温度下是可热密封的。2.权利要求1的方法，其中所述水性聚合物分散体作为涂料液被涂覆在温度为40℃或更低的纸或纸板卷筒上。3.权利要求2的方法，其中冷却步骤(a)通过空气冷却或通过用在温度30℃至40℃范围内的冷却滚筒包含所述涂布纸或纸板完成。4.权利要求1或3的方法，其中所述涂料有400至1000mPas的粘度和占所述涂料重量40至60重量%的固体含量。5.权利要求1的方法，其中所述聚合物乳液选自丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物、苯乙烯与丁二烯的共聚物、乙酸乙烯酯聚合物、聚乙烯醇、聚乙烯乙酸乙烯及其混合物。6.权利要求5的方法，其中所述丙烯酸聚合物选自丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯及其混合物。7.权...

【专利技术属性】
技术研发人员：SJ龙卡，
申请(专利权)人：芬兰优质纸板公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI