Гофрированный картон, содержащий клейкое вещество, содержащее крахмал и тонкую микрофибриллированную целлюлозу
Настоящее изобретение относится к гофрированному картону, содержащему клейкое вещество, предназначенное для присоединения рифленого гофрированного материала к облицовочному слою, в котором клейкое вещество содержит крахмал и микрофибриллированную целлюлозу. Настоящее изобретение также относится к способу производства упомянутого гофрированного картона. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к гофрированному картону, содержащему клейкое вещество, предназначенное для присоединения рифленого гофрированного материала к облицовочному слою, в котором клейкое вещество содержит крахмал и микрофибриллированную целлюлозу. Настоящее изобретение также относится к способу производства упомянутого гофрированного картона.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Гофрированный картон представляет собой упаковочный материал, который может быть преобразован в различные типы упаковочных решений. Гофрированный картон является материалом на основе волокна, содержащим гофрированный материал (флютинг) и по меньшей мере один плоский облицовочный слой или облицовочный картон, присоединенный к поверхности гофрированного материала, формируя таким образом слоеную конструкцию. Центральный бумажный слой, называемый гофрированным материалом, формируется путем применения тепла, влаги и давления в гофрированную форму с использованием гофрировочной машины. Один или два листа плоской бумаги, называемые облицовочными слоями, приклеиваются к сторонам гофрированного материала. Эта слоеная конструкция может быть сформирована различными способами, например как одностенная, двухстенная и трехстенная, как описано в публикации Kirwan M., J., Paper and Paperboard. Packaging Technology, Blackwell Publishing 2005.
Существуют различные виды гофрированного картона, и они могут содержать различные типы облицовочных слоев и гофрированного материала. Примерами различных типов облицовочных слоев являются оклеечная крафт-бумага, белая верхняя оклеечная крафт-бумага и целлюлозно-макулатурная бумага. Оклеечная крафт-бумага обычно производится из крафт-целлюлозы, которая может быть отбеленной или небеленой и содержит один или более слоев, причем верхний слой часто оптимизируется для того, чтобы обеспечить хорошую поверхность для печати и хорошую влагостойкость. Целлюлозно-макулатурная бумага производится главным образом из переработанного старого гофрированного картона и обычно делается двуслойной. В то время как первый слой обычно всегда содержит переработанные волокна, верхний слой может содержать, например, первичные волокна для обеспечения более высокого качества. Для гофрированных материалов обычно используются переработанные или полухимические волокна.
Общим для всех видов гофрированного картона является то, что они делаются по большей части из возобновляемых материалов, что делает его экологичным упаковочным материалом по сравнению со многими другими упаковочными материалами.
Гофрированный материал присоединяется или приклеивается к плоскому облицовочному слою клейким веществом. Вторая стадия нанесения клея может использоваться для обработки гофрированного материала с обратной стороны перед присоединением второго облицовочного слоя для производства двустороннего гофрированного картона. В производстве гофрированных картонов обычно используются клейкие вещества на основе крахмала. Клейкие вещества на основе крахмала обычно представляют собой 4-компонентные системы, состоящие из носителя или вареного крахмала, сырого крахмального компонента, едкого натра и буры. Физические свойства и химическая реакционная способность окончательного клейкого вещества могут быть отрегулированы различными средствами, такими как использование модифицированного крахмала, изменение концентрации буры или использование других сшивающих средств.
Обычная проблема с произведенными гофрированными картонами состоит в том, что они имеют тенденцию выгибаться вверх или вниз. Эту проблему также называют короблением. Наиболее распространенной причиной коробления гофрированных картонов является дисбаланс влаги между облицовочными слоями. Коробление часто приводит к проблемам на стадии преобразования гофрированного картона, где картон заминается и не может пройти через картонажную машину, вызывая тем самым производственные потери. Одним способом управления короблением гофрированного картона является управление влагосодержанием во время производства картона. Это описано, например, в патентном документе US4134781. Другой способ управления или уменьшения коробления состоит в том, чтобы тщательно выбирать используемое клейкое вещество и способ его нанесения. Это описано, например, в патентном документе WO11160049, который описывает определенный тип клея, используемого для уменьшения коробления картона.
Другой общей проблемой с гофрированным картоном является эффект стиральной доски, также известный как неровная ребристая поверхность. Этот эффект является более выраженным для гофрированного картона, имеющего верхний облицовочный слой (слои) с более низким граммажем. Эффект стиральной доски является нежелательным эффектом, получающимся в результате процесса производства гофрированного картона, который может стать еще более заметным после печати на этой поверхности. В дополнение к разнице в оптических плотностях печати это может также ухудшать качество печати.
Эффект стиральной доски обычно сопровождается эффектом распределения/поглощения и усадки клея между облицовочным слоем и флютингом во время сушки. По мере того, как клейкое вещество высыхает, облицовочный слой может принимать силуэт гофрировки. Такая поверхность произведенного гофрированного картона называется неровной ребристой поверхностью. Степень такой неровности зависит от многих различных особенностей, например от жесткости индивидуальных материалов гофрированного картона, от содержания сухого вещества в используемом клее, а также от количества наносимого клея. Эффект стиральной доски увеличивается, если во время производства гофрированного картона наносится избыток клея. Часто имеется баланс между нанесением слишком малого количества клея, что приводит к неадекватному ламинированию, и слишком большого количества клея, что увеличивает эффект стиральной доски. Кроме того, если клей имеет высокое содержание сухого крахмала и высокую вязкость, эффект стиральной доски может быть уменьшен. Однако прочность связывания уменьшается, когда в клее используется более высокое количество крахмала. Кроме того, эффект стиральной доски ухудшает качество печати, поскольку волнистая поверхность не оптимальна для печати, и это приводит к тому, что печать принимает очень неравномерный внешний вид.
Таким образом, существует потребность в решении проблем, упомянутых выше для гофрированного картона. Более предпочтительно, решение также должно быть как экономичным, так и экологичным.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является предложить гофрированный картон, который устраняет или облегчает по меньшей мере некоторые из недостатков гофрированных картонов предшествующего уровня техники. Более конкретные задачи включают в себя предложение гофрированного картона, который имел бы уменьшенную тенденцию к короблению и к проявлению эффекта стиральной доски.
Настоящее изобретение определяется независимыми пунктами прилагаемой формулы изобретения. Варианты осуществления сформулированы в зависимых пунктах прилагаемой формулы изобретения и в следующем описании.
Настоящее изобретение относится к гофрированному картону, содержащему гофрированный материал, облицовочный слой и клейкое вещество, предназначенное для присоединения рифленого гофрированного материала к облицовочному слою, в котором клейкое вещество содержит крахмал и микрофибриллированную целлюлозу, отличающемуся тем, что микрофибриллированная целлюлоза имеет значение Шоппер-Риглера (SR) более 97. Неожиданно было найдено, что клейкое вещество, содержащее крахмал и микрофибриллированную целлюлозу, в котором MFC имеет значение SR выше 97, может улучшить качество гофрированного картона. Было замечено, что как коробление, так и тенденция к проявлению эффекта стиральной доски сильно уменьшаются, когда используется клейкое вещество в соответствии с настоящим изобретением. Добавление этого конкретного вида микрофибриллированной целлюлозы к клейкому веществу позволило уменьшить расплывание клейкого вещества по гофрированному картону и внутрь его, что означает, что клейкое вещество более точно располагается там, где это необходимо, с меньшим проникновением клейкого вещества на флютинг и/или облицовочный слой гофрированного картона, а также внутрь них.
Клейкое вещество предпочтительно содержит крахмал в количестве выше 50 мас.% от общего содержания сухих веществ в клейком веществе, более предпочтительно выше 70 мас.%. Клейкое вещество предпочтительно содержит микрофибриллированную целлюлозу в количестве 0,5-50 мас.% от общего содержания сухих веществ в клейком веществе. Оптимальное количество крахмала и MFC в клейком веществе зависит, например, от качества используемой MFC, типа используемого крахмала и желаемых свойств окончательного клейкого вещества.
Крахмал в клейком веществе предпочтительно представляет собой нативный крахмал. Клейкое вещество может содержать компонент сырого крахмала. Клейкое вещество может также содержать среду носителя крахмала. Под компонентом сырого крахмала понимается гранула сырого крахмала, которая может быть по меньшей мере частично разбухшей за счет, например, щелочной или температурной обработки.
Облицовочный слой предпочтительно имеет граммаж менее 160 г/м2. Было показано, что возможно произвести гофрированный картон хорошего качества с меньшим количеством проблем волнистой поверхности (стиральной доски), даже когда используется облицовочный слой с низким граммажем.
Количество клейкого вещества в гофрированном картоне предпочтительно составляет 3-20 г/м2 (сухого).
Настоящее изобретение также относится к клейкому веществу для гофрированного картона, которое содержит крахмал и микрофибриллированную целлюлозу, и в котором микрофибриллированная целлюлоза имеет значение Шоппер-Риглера (SR) выше 97. Было найдено, что добавление микрофибриллированной целлюлозы с очень высоким значением SR уменьшает проникновение клейкого вещества в картон.
Клейкое вещество предпочтительно имеет содержание сухого вещества 10-45 мас.%, предпочтительно 20-40 мас.%. Использование микрофибриллированной целлюлозы показывает, что можно влиять на поведение вязкости при низких скоростях сдвига, что, как мы считаем, оказывает большое влияние на поведение схватывания клея, растекающегося на границе между гофрированным материалом и облицовочным слоем. Возможность управлять текучестью клейкого вещества при низких скоростях сдвига, например не изменяя текучести при более высоких скоростях сдвига, является важной для впитываемости клея на поглощающих или пористых подложках, таких как гофрированная бумага и/или облицовочный слой.
Клейкое вещество предпочтительно содержит более чем 50 мас.% крахмала по общему содержанию сухих веществ в клейком веществе. Клейкое вещество предпочтительно содержит как компонент сырого крахмала, так и среду носителя крахмала, то есть как приготовленный, так и сырой крахмал.
Клейкое вещество предпочтительно содержит 0,1-50 мас.% микрофибриллированной целлюлозы по общему содержанию сухих веществ в клейком веществе.
Клейкое вещество дополнительно характеризуется особенностями, появляющимися в вариантах осуществления, относящихся к гофрированному картону, содержащему упомянутое клейкое вещество.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу для производства гофрированного картона, содержащему стадии: обеспечения гофрированного материала и облицовочного слоя, обеспечения клейкого вещества, содержащего крахмал и микрофибриллированную целлюлозу, в котором микрофибриллированная целлюлоза имеет значение Шоппер-Риглера (SR) выше 97, и добавления этого клейкого вещества между гофрированным материалом и облицовочным слоем так, чтобы гофрированный материал был присоединен к упомянутому облицовочному слою.
Клейкое вещество, обеспечиваемое в этом способе, предпочтительно делается путем разбухания крахмала при щелочной или температурной обработке и добавления микрофибриллированной целлюлозы до, во время или после разбухания крахмала. Клейкое вещество может также включать приготовление крахмала для формирования среды носителя крахмала и добавление микрофибриллированной целлюлозы до, во время или после приготовления крахмала. Температура добавляемой микрофибриллированной целлюлозы предпочтительно составляет выше 30°C, предпочтительно выше 50°C. Важно, чтобы температура крахмала увеличивалась, когда MFC добавляется во время или после приготовления крахмала, то есть когда температура крахмала также увеличивается. Таким образом произведенное клейкое вещество является более однородным, что приводит к более качественному клейкому веществу, которое позволяет произвести гофрированный картон, имеющий меньше проблем с короблением и эффектом стиральной доски.
Этот способ дополнительно характеризуется особенностями, появляющимися в вариантах осуществления, относящихся к гофрированному картону, содержащему упомянутое клейкое вещество, а также в вариантах осуществления упомянутого клейкого вещества.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение относится к гофрированному картону, содержащему гофрированную среду (флютинг), облицовочный слой и клейкое вещество. Клейкое вещество располагается между гофрированным материалом и облицовочным слоем так, чтобы гофрированный материал был присоединен к облицовочному слою. Гофрированный картон содержит по меньшей мере один гофрированный материал и по меньшей мере один облицовочный слой. Гофрированный картон предпочтительно содержит по меньшей мере два облицовочных слоя и по меньшей мере один гофрированный материал. Гофрированный картон может также содержать более одного гофрированного материала и более двух облицовочных слоев. Облицовочный слой присоединяется по меньшей мере к одной поверхности гофрированного материала клейким веществом. Клейкое вещество предпочтительно наносится по меньшей мере на одну поверхность рифленого гофрированного материала, и облицовочный слой после этого присоединяется к упомянутой поверхности.
За счет использования MFC в клейком веществе в соответствии с настоящим изобретением возможно иметь более широкое рабочее окно пресса в машине для нанесения клея без негативного влияния на схватывание и проникновение клея. Без привязки к какой-либо конкретной теории мы полагаем, что новые составы предотвращают инфильтрацию, и следовательно улучшают кроющую способность клея. Клейкая зона прессования может эксплуатироваться в более высоком диапазоне давлений и на более высокой скорости. Это также дает возможность иметь более высокое время схватывания между нанесением клейкого вещества и соединением поверхностей. Также считается, что влажное схватывание улучшается с помощью этого клея.
Клейкое вещество представляет собой клей, который основан на крахмале, который может быть извлечен из различных растений. Некоторыми из наиболее распространенных растений являются кукуруза, пшеница, рис, картофель, тапиока и горох. Крахмал предпочтительно является нативным, то есть для которого никакой модификации крахмала не выполнялось. Клейкое вещество может также содержать воду, гидроксид натрия и борную кислоту. Также могут быть добавлены другие добавки, такие как добавки для улучшения прочности во влажном состоянии или прочности клейкой связи. Кроме того, могут быть добавлены другие функциональные химикаты для улучшения, например, влагостойкости или желатинирования, например бура, глиоксаль или их смеси.
Клейкое вещество предпочтительно содержит компонент сырого крахмала. Клейкое вещество может также содержать среду носителя крахмала. Под компонентом сырого крахмала понимается гранула сырого крахмала, которая может быть частично разбухшей за счет, например, щелочной или температурной обработки и/или других обработок, известных в предшествующем уровне техники. Под средой носителя крахмала понимается приготовленный растворенный крахмал или растворимый в холодной воде крахмал.
Клейкое вещество также содержит микрофибриллированную целлюлозу, имеющую значение Шоппер-Риглера (SR) выше 97. Неожиданно было найдено, что клейкое вещество, содержащее микрофибриллированную целлюлозу со значением SR выше 97, уменьшает эффект стиральной доски, а также тенденцию гофрированного картона к короблению. MFC со значением SR выше 97 является очень тонким сортом MFC, и было удивительно, что присутствие такой мелкой MFC смогло уменьшить эффект стиральной доски, а также тенденцию к короблению в такой высокой степени. Значение по Шоппер-Риглеру может быть получено с помощью стандартного способа, определенного в EN ISO 5267-1.
Гофрированный картон предпочтительно содержит облицовочный слой, имеющий низкий граммаж, предпочтительно ниже 160 г/м2. Удивительно то, что даже при использовании облицовочного слоя с низким граммажем проблемы эффекта стиральной доски сильно уменьшаются при использовании клейкого вещества в соответствии с настоящим изобретением.
Вязкость клейкого вещества зависит от многочисленных параметров, включая тип крахмала, модификации, добавки, температуры, значения pH, содержание сухого вещества и ионную силу. Использование MFC в клейком веществе уменьшает неконтролируемую деградацию крахмала.
Настоящее изобретение также относится к способу для производства гофрированного картона, содержащему стадии: обеспечения гофрированного материала и облицовочного слоя, обеспечения клейкого вещества, содержащего крахмал и микрофибриллированную целлюлозу, в котором микрофибриллированная целлюлоза имеет значение Шоппер-Риглера (SR) выше 97, и добавления этого клейкого вещества между гофрированным материалом и облицовочным слоем так, чтобы гофрированный материал был присоединен к упомянутому облицовочному слою. Можно добавить клейкое вещество к поверхности облицовочного слоя и/или к гофрированному материалу, а затем соединить гофрированный материал и облицовочный слой друг с другом.
Клейкое вещество формируется путем смешивания компонентов клейкого вещества, включая крахмал и микрофибриллированную целлюлозу, любым обычным способом, описанным в предшествующем уровне техники и известным специалисту в данной области техники. Предпочтительно, чтобы клейкое вещество формировалось путем включения стадий разбухания крахмала при щелочной или температурной обработке для формирования компонента сырого крахмала и добавления микрофибриллированной целлюлозы до, во время или после разбухания крахмала. Клейкое вещество может также формироваться путем приготовления крахмала для формирования среды носителя крахмала и добавления микрофибриллированной целлюлозы до, во время или после приготовления крахмала. Микрофибриллированная целлюлоза предпочтительно добавляется к крахмалу в форме водной суспензии, в обезвоженной, концентрированной и/или сухой форме. Может быть предпочтительно увеличивать температуру добавляемой микрофибриллированной целлюлозы, предпочтительно содержащей MFC суспензии, перед ее добавлением к крахмалу. Это особенно важно, если температура крахмала увеличивается. За счет нагрева MFC перед добавлением также уменьшается разность температур между крахмалом и MFC, что приводит к формированию более однородного клейкого вещества. Температура добавляемой микрофибриллированной целлюлозы предпочтительно составляет выше 30°C, более предпочтительно выше 50°C, и еще более предпочтительно выше 70°C. Температура MFC может составлять 50-90°C, более предпочтительно 60-80°C. Кроме того, значение pH добавляемой микрофибриллированной целлюлозы, предпочтительно содержащей MFC суспензии, регулируется так, чтобы значение pH MFC было аналогично значению pH крахмала или содержащей крахмал смеси, к которой добавляется MFC.
Смесь MFC и крахмала также может быть механически или термически обработана во время формирования клейкого вещества. Например, может использоваться смешивание с высоким сдвигом и/или струйное приготовление.
Облицовочный слой (слои) и/или гофрированный материал гофрированного картона могут быть произведены с использованием любого вида целлюлозы, например химической целлюлозы, механической целлюлозы, термомеханической целлюлозы и химико-термомеханической целлюлозы (CTMP), а также нейтральной сульфитной полухимической (NSSC) целлюлозы. Целлюлоза также может быть любой из сырой и переработанной целлюлозы.
Микрофибриллированная целлюлоза (MFC) в контексте настоящей патентной заявки означает наномасштабные частицы целлюлозного волокна или фибрилл, у которых по меньшей мере один размер составляет меньше чем 100 нм. MFC содержит частично или полностью фибриллированные волокна целлюлозы или лигноцеллюлозы. Освобожденные фибриллы имеют диаметр меньше 100 нм, тогда как фактический диаметр фибриллы или распределение размера частиц и/или соотношение сторон (длина/ширина) зависят от источника и способов производства. Самая малая фибрилла называется элементарной фибриллой и имеет диаметр приблизительно 2-4 нм (см., например, публикацию Chinga-Carrasco, G., Cellulose fibres, nanofibrils and microfibrils: The morphological sequence of MFC components from a plant physiology and fibre technology point of view, Nanoscale research letters 2011, 6:417), в то время как общепринято, что агрегированная форма элементарных фибрилл, также определяемая как микрофибрилла (см. публикацию Fengel, D., Ultrastructural behavior of cell wall polysaccharides, Tappi J., March 1970, Vol 53, No. 3.), является главным продуктом, который получается при изготовлении MFC, например, путем использования процесса расширенного измельчения или процесс дезинтеграции при перепаде давления. В зависимости от источника и производственного процесса длина фибрилл может варьироваться от приблизительно 1 до более чем 10 мкм. Грубый сорт MFC может содержать значительную долю фибриллированных волокон, то есть фибрилл, выступающих из трахеиды (целлюлозного волокна), с некоторым количеством фибрилл, освобожденных из трахеиды (целлюлозного волокна).
Существуют различные синонимы для MFC, такие как микрофибриллы целлюлозы, фибриллированная целлюлоза, нанофибриллированная целлюлоза, агрегаты фибрилл, наноразмерные фибриллы целлюлозы, нановолокна целлюлозы, нанофибриллы целлюлозы, микроволокна целлюлозы, фибриллы целлюлозы, микрофибриллярная целлюлоза, агрегаты микрофибрилл и агрегаты микрофибрилл целлюлозы. MFC также может быть охарактеризована различными физическими или физико-химическими свойствами, такими как большая площадь поверхности или ее способность формировать гелеобразный материал с низким содержанием твердых веществ (1-5 мас.%) при диспергировании в воде. Целлюлозное волокно предпочтительно фибриллируется до такой степени, чтобы окончательная удельная поверхность сформированной MFC составляла от приблизительно 10 до приблизительно 300 м2/г, или более предпочтительно 30-200 м2/г при определении для высушенного сублимацией материала способом Брунауэра-Эммета-Теллера (BET).
Для получения MFC существуют различные способы, такие как однопроходное или многопроходное измельчение, предварительный гидролиз с последующим измельчением или высокосдвиговая дезинтеграция или освобождение фибрилл. Одна или несколько стадий предварительной обработки обычно требуются для того, чтобы сделать производство MFC как энергоэффективным, так и устойчивым. Целлюлозные волокна таким образом могут быть предварительно обработаны ферментативно или химически, например для уменьшения количества гемицеллюлозы или лигнина. Целлюлозные волокна могут быть химически модифицированы перед фибриллированием так, чтобы молекулы целлюлозы содержали другие функциональные группы (или в большем количестве), чем в первоначальной целлюлозе. Такие группы включают в себя, среди прочего, карбоксиметильную (CMC), альдегидную и/или карбоксильную группы (целлюлоза, получаемая путем опосредованного N-оксилом окисления, например «TEMPO»), или четвертичный аммоний (катионная целлюлоза). После модификации или окисления с помощью одного из вышеописанных способов становится легче раздробить волокна в MFC или нанофибриллярный размер или NFC.
Нанофибриллярная целлюлоза может содержать некоторое количество гемицеллюлозы; это количество зависит от источника установки. Механическая дезинтеграция предварительно обработанных волокон, например гидролизованного, предварительно разбухшего или окисленного целлюлозного сырья, выполняется с помощью подходящего оборудования, такого как измельчительная установка, дробилка, гомогенизатор, коллоидер, фрикционная дробилка, ультразвуковой измельчитель, устройство для флюидизации, такое как микрофлюидизатор, макрофлюидизатор или гомогенизатор флюидизационного типа. В зависимости от способа производства MFC продукт может также содержать мелочь, или нанокристаллическую целлюлозу, или, например, другие химикаты, присутствующие в древесных волокнах или в процессе бумажного производства. Продукт может также содержать различные количества частиц волокна микронного размера, которые не были эффективно фибриллированы.
MFC производится из волокон древесной целлюлозы, как мягкой древесины, так и твердой древесины. Она может также получаться из микробных источников, сельскохозяйственных волокон, таких как целлюлоза пшеничной соломы, бамбук, багасса, или других источников недревесного волокна. Она предпочтительно получается из целлюлозы, включающей целлюлозу из сырого волокна, например механической, химической и/или термомеханической целлюлозы. Она может также делаться из бумажных отходов или вторичной бумаги.
Вышеописанное определение MFC включает в себя, не ограничиваясь этим, новый предложенный стандарт TAPPI W13021 на целлюлозные нанофибриллы (CNF), определяющий материал из целлюлозного нановолокна, содержащего множественные элементарные фибриллы с кристаллическими и аморфными областями, имеющие высокое соотношение сторон, с шириной 5-30 нм и соотношение сторон обычно больше чем 50.
Пример
Клейкие вещества были приготовлены путем смешивания 5 мас.% MFC различного качества с пшеничным крахмалом (9,6 г), водой и NaOH с последующим перемешиванием и нагреванием при 45°C для формирования смеси. После этого дополнительный пшеничный крахмал (75,6 г) и вода были добавлены к смеси на второй стадии и перемешивались при 35°C в течение 30 мин. Если клейкое вещество содержит 10 мас.% MFC, еще 5 мас.% MFC было также добавлено на второй стадии вместе с дополнительным крахмалом и водой. Количество крахмала в каждом клейком веществе приведено в Таблице 1, где показано содержание сухого вещества клея, которое представляет количество крахмала и MFC в клейком веществе. Для сравнительных клейких веществ добавлялось 1,1 мас.% буры по общему количеству крахмала.
Добавляемый грубый сорт MFC имел значение SR ниже 97. Добавляемый тонкий сорт MFC имел значение SR выше 97.
Характеризация и нанесение клейкого вещества на гофрированный картон выполнялись при комнатной температуре (23°C) и при значении pH приблизительно 12. Вязкость клейкого вещества измерялась с использованием реометра (Malvern Kinexus pro), работающего со скоростью сдвига 0,01-1000 1/с.
Приготовленное клейкое вещество использовалось затем для производства гофрированного картона, содержащего один облицовочный слой, присоединенный к каждой стороне гофрированного материала. Нанесение клейкого вещества выполнялось в приборе для тестирования склеиваемости SUW, и прочность адгезии облицовочного слоя определялась с помощью испытания на адгезионную прочность PIN (PAT). Полученные гофрированные картоны сушились при двух температурах, то есть 110°C и 180°C, соответственно. Эффект стиральной доски, то есть неровность внешнего облицовочного слоя гофрированного картона, измерялся оптически с помощью прибора Optitopo. Optitopo создает два изображения одной и той же области образца путем освещения с малыми углами в двух противоположных направлениях. Карта высот после этого вычисляется с использованием «стереофотометрической» методики. Генерируются вариации топографии при различных классах длины волны, и средняя величина неровности вычисляется в мкм.
Можно заметить, что при более высоких скоростях сдвига вязкость клейких веществ крахмал-MFC подобна вязкости сравнительного образца крахмал-бура. Клейкое вещество в соответствии с настоящим изобретением, содержащее крахмал и MFC со значением SR выше 97, показывает более сильную псевдопластичность, то есть более высокую вязкость при низких скоростях сдвига, что является выгодным для схватывания клея.
Эффект стиральной доски также улучшается при добавлении MFC со значением SR выше 97. Кроме того, значение PAT увеличивается, что означает, что адгезия является очень хорошей.
Таблица 1:
| 1A | 1B | 2A | 3A | 3B | 4А (сравнительный) | 4В (сравнительный) | |
| Основной компонент | Крахмал | Крахмал | Крахмал | Крахмал | Крахмал | Крахмал | Крахмал |
| Добавка | Бура | Бура | |||||
| Количество/Сорт MFC (мас.%) | 5% грубой MFC | 5% грубой MFC | 10% грубой MFC | 5% тонкой MFC | 5% тонкой MFC | ||
| Содержание сухого вещества клея (мас.%) | 23,2 | 23,2 | 24,0 | 22,3 | 22,3 | 22,5 | 22,5 |
| pH | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 |
| Температура сушки, °C | 110 | 180 | 110 | 110 | 180 | 110 | 180 |
| Волнистость (мкм) | 163 | 289 | 133 | 124 | 251 | 161 | 272 |
| Вязкость (1 1/с) Па.с | 10 | 10 | 40 | 40 | 0,8 | 0,8 | |
| Вязкость (100 1/с) Па.с | 0,4 | 0,4 | 1 | 1 | 0,4 | 0,4 | |
| Адгезия PAT (Н/м) | 550 | 490 | 490 | 520 | 380 | 600 | 400 |
Следовательно, из Таблицы 1 ясно видно, что клейкое вещество, содержащее более тонкие сорта MFC, позволяет производить гофрированный картон улучшенного качества с хорошей прочностью и уменьшенной волнистостью.
Учитывая вышеизложенное подробное описание настоящего изобретения, другие модификации и вариации будут очевидны специалистам в данной области техники. Однако должно быть очевидно, что такие другие модификации и вариации могут осуществляться без отступления от духа и области охвата настоящего изобретения.
1. Гофрированный картон, содержащий гофрированный материал, облицовочный слой и клейкое вещество, предназначенное для присоединения рифленого гофрированного материала к облицовочному слою, в котором клейкое вещество содержит крахмал и микрофибриллированную целлюлозу, отличающийся тем, что микрофибриллированная целлюлоза имеет значение Шоппер-Риглера (SR) более 97.
2. Гофрированный картон по п. 1, в котором клейкое вещество содержит крахмал в количестве выше 50 мас. % от общего содержания сухих веществ в клейком веществе.
3. Гофрированный картон по любому из предшествующих пунктов, в котором клейкое вещество содержит микрофибриллированную целлюлозу в количестве 0,5-50 мас. % от общего содержания сухих веществ в клейком веществе.
4. Гофрированный картон по любому из предшествующих пунктов, в котором крахмал в клейком веществе является нативным крахмалом.
5. Гофрированный картон по любому из предшествующих пунктов, в котором клейкое вещество содержит компонент сырого крахмала.
6. Гофрированный картон по любому из предшествующих пунктов, в котором клейкое вещество содержит среду носителя крахмала.
7. Гофрированный картон по любому из предшествующих пунктов, в котором облицовочный слой имеет граммаж менее 160 г/м2.
8. Гофрированный картон по любому из предшествующих пунктов, который содержит клейкое вещество в количестве 3-20 г/м2 (в пересчете на сухое вещество).
9. Клейкое вещество для гофрированных картонов, которое содержит крахмал и микрофибриллированную целлюлозу и в котором упомянутая микрофибриллированная целлюлоза имеет значение Шоппер-Риглера (SR) выше 97.
10. Клейкое вещество по п. 9, которое имеет содержание сухого вещества 10-45 мас. %.
11. Клейкое вещество по п. 9 или 10, которое содержит больше чем 50 мас. % крахмала по общему содержанию сухих веществ в клейком веществе.
12. Клейкое вещество по любому из пп. 9-11, которое содержит как компонент сырого крахмала, так и среду носителя крахмала.
13. Клейкое вещество по любому из пп. 9-12, которое содержит 0,1-50 мас. % микрофибриллированной целлюлозы по общему содержанию сухих веществ в клейком веществе.
14. Способ для производства гофрированного картона, содержащий стадии:
- обеспечения гофрированного материала и облицовочного слоя,
- обеспечения клейкого вещества, содержащего крахмал и микрофибриллированную целлюлозу, которая имеет значение Шоппер-Риглера (SR) выше 97, и
- добавления клейкого вещества между гофрированным материалом и облицовочным слоем так, чтобы гофрированный материал был присоединен к упомянутому облицовочному слою.
15. Способ по п. 14, в котором клейкое вещество делается путем разбухания крахмала при щелочной или температурной обработке и добавления микрофибриллированной целлюлозы до, во время или после разбухания крахмала.
16. Способ по любому из пп. 14, 15, в котором клейкое вещество делается путем приготовления крахмала для формирования среды носителя крахмала и добавления микрофибриллированной целлюлозы до, во время или после приготовления крахмала.
17. Способ по любому из пп. 15 или 16, в котором температура добавляемой микрофибриллированной целлюлозы составляет более 30°C.
