УПАКОВОЧНЫЙ ЛАМИНАТ
PACKING LAMINATE

Данное изобретение относится к упаковочному ламинату, его получению и применению и к упаковке для пищевых продуктов и ее изготовлению.
Упаковочный ламинат, включающий, по меньшей мере, один слой бумаги или бумажного картона, широко применяется для упаковочных контейнеров для продовольственных продуктов. Примеры такого ламината раскрыты, например, в WO 02/090206, WO 97/02140, WO 97/02181 и WO 98/18680.
Окончательно отделанные контейнеры могут быть изготовлены из упаковочных ламинатов современными набивающими и заполняющими машинами, которые формируют, заполняют и герметизируют упаковки. В сочетании с созданием и заполнением упаковки упаковочный ламинат может быть обработан дезинфицирующим средством, таким как водный пероксид водорода. Когда пищевой продукт пакуют на длительный срок хранения, всю упаковку можно обработать в реторте при высокой температуре и сверхатмосферном давлении, например, нагретым паром и затем быстро охладить прямым контактом с водой. В любом из этих случаев жидкость или влага могут проникнуть в слой бумаги или картона, где края свободно выставлены. Были раскрыты разные попытки для решения данной проблемы.
Ранее упомянутая WO 02/090206 раскрывает, что бумага или картон должны быть приведены в состояние гидрофобности пропитыванием исходного материала водной дисперсией алкилкетенового димера.
3
WO 03/021040 раскрывает бумажный картон для упаковок, составленный из одного или нескольких слоев с верхним слоем из беленой крафт-целлюлозы, имеющий значение глянца в 15-50%, минимальное изменение глянца, плотность в интервале от 700 до 850 кг/м и являющийся гидрофобным от обработки каждого слоя проклеивающим средством.
WO 2005/003460 раскрывает упаковку, предназначенную для тепловой обработки, включающую волокнистый упаковочный материал, обработанный гидрофобным клеем и содержащий один или несколько слоев для пониженного проникновения воды извне и/или изнутри волокнистого субстрата. Волокнистый субстрат обработан комбинацией клея с устойчивостью к влаге, гидрофобного клея и соединения алюминия и/или кальция.
WO 03/106155 раскрывает способ получения контейнера из упаковочного ламината для защиты кромок от проникновения влаги.
WO 2004/056666 раскрывает определенный цикл нагревания для упаковок, чтобы минимизировать проникновение влаги через кромки.
JP Laid Open No. 2002-254532 описывает контейнеры из бумаги, не проводящей тепло, которая содержит термопластические микросферы. Раскрыто, что кромочный фитиль улучшается блокирующим расширением микросфер на краях бумаги.
Другие раскрытия, относящиеся к использованию термопластических микросфер в бумаге для различных применений, включают патенты США: 3556934, 4133688, 5125996 и 6379497, JP Patent 2689787, JP Laid Open No. 2003-105693, WO 01/54988, WO 2004/099499, WO 2004/101888, WO 2004/113613 и WO 2006/068573, US Patent Appln. Publ. No. 2001/0038893 и O. Soderberg, “World Pulp & Paper Technology 1995/96, The International Review for the Pulp & Paper Industry” p. 143-145.
Различные композиции проклеивающих средств раскрыты, например, в патентах США: 4654386, 59609011, 6093217, 6165259, 6306255, 6444024, 6485555, 6692560, 6818100 и 6846384.
Задачей данного изобретения является создание упаковки для пищевых продуктов, изготовленной из упаковочного ламината с высокой сопротивляемостью против проникновения жидкости или влаги на краях ламината.
Еще одной задачей данного изобретения является создание бумаги или бумажного картона, содержащего упаковочный ламинат со свойствами, подходящими для такой упаковки.
Было установлено, что данные задачи могут быть достигнуты при помощи использования определенного типа проклеивающей композиции для пропитывания бумаги или бумажного картона.
Таким образом, один аспект данного изобретения относится к упаковочному ламинату, включающему, по меньшей мере, один основной слой бумаги или бумажного картона и, по меньшей мере, один барьерный слой для жидкости и предпочтительно, по меньшей мере, один барьерный слой для газа, причем указанная бумага или бумажный картон пропитывается композицией, содержащей проклеивающее средство, выбираемое из группы, состоящей из димеров и мультимеров кетена, янтарных ангидридов, канифолей и их смесей, и также содержащих полимер на основе акриламида.
Другой аспект данного изобретения относится к способу получения упаковочного ламината, включающему стадию нанесения, по меньшей мере, одного барьерного слоя для жидкости, и предпочтительно, по меньшей мере, одного барьерного слоя для газа на лист или ленту бумаги или бумажного картона, которые пропитывают композицией, содержащей проклеивающее средство, выбираемое из группы, состоящей из димеров и мультимеров кетена, янтарных ангидридов, канифолей и их смесей, и также содержащей полимер на основе акриламида.
Еще другой аспект данного изобретения относится к применению упаковочного ламината, как в настоящем описании, для изготовления герметичных упаковок для пищевых продуктов и напитков.
Следующий аспект данного изобретения относится к способу получения герметичной упаковки, включающему стадии формирования контейнера из упаковочного ламината, описанного выше, заполнения контейнера пищевым продуктом или напитком и герметизации контейнера.
Дальнейший аспект данного изобретения относится к герметичной упаковке, полученной из упаковочного ламината, описанного выше.
В одном варианте осуществления упаковка является подходящей для упаковывания пищевых продуктов или напитков, которым не требуется тепловая обработка после того, как упаковка заполнена и запечатана. Обычно такую упаковку используют для напитков, таких как молоко, сок и другие безалкогольные напитки, и поэтому используемый упаковочный ламинат будет относиться в настоящем описании к упаковочному ламинату для жидкостей или упаковочному картону для жидкостей. Требуемые свойства упаковочного ламината для жидкостей включают способность выдерживать жидкое содержимое упаковки а также жидкие дезинфицирующие средства, а именно водные растворы пероксида водорода.
В другом варианте осуществления упаковка является подходящей для пищевых продуктов и напитков, где заполненная и запечатанная упаковка подвергается тепловой обработке для повышения срока хранения содержимого. Такие упаковки могут быть использованы для всех видов пищевых продуктов, в частности тех, которые традиционно упаковываются в жестяные банки, и будут упоминаться в настоящем описании как стерилизуемые упаковки и материал, следовательно как стерилизуемый упаковочный ламинат или стерилизуемый картон. Требуемые свойства стерилизуемого упаковочного ламината включают способность выдерживать обработку насыщенным паром при высокой температуре и давлении, например, от примерно 110 до примерно 150°С за время от примерно 30 минут до примерно 3 часов.
2
2
2
2
3
3
3
Упаковочный ламинат по данному изобретению включает один или несколько основных слоев из бумаги или бумажного картона, обычно содержащего волокна целлюлозы. Предпочтительно, основной слой бумаги или бумажного картона имеет массу бумаги в граммах на квадратный метр, составляющую от примерно 30 до примерно 2250 г/м или от примерно 50 до примерно 1500 г/м, наиболее предпочтительно от примерно 65 до примерно 500 г/м или от примерно 100 до примерно 300 г/м. Плотность принимает значение предпочтительно от примерно 100 до примерно 1200 кг/м, наиболее предпочтительно от примерно 150 до примерно 1000 кг/м или от примерно 200 до примерно 900 кг/м.
Бумага или бумажный картон могут быть получены из различных типов пульпы, таких как беленые или небеленые пульпы на основе неочищенных волокон и/или древесных отходов. Пульпа может быть на основе целлюлоз, таких как сульфатная, сульфитная и органозольная пульпа, механической древесной массы, такой как термомеханическая древесная масса (ТМР), химико-термомеханическая древесная масса (СТМР), рафинерная древесная масса и древесная масса как от лиственных древесных, так и хвойных древесных, и может быть также на основе древесных отходов, необязательно пульп, очищенных от краски (DIP), и их смесей. Бумага или бумажный картон может содержать один или несколько слоев от одинаковых или различных видов пульпы. Примеры многослойных комбинаций включают: беленый целлюлозный верх/DIP, CTMP или механическая древесная масса посередине/беленая целлюлоза внизу; беленый целлюлозный верх/DIP, CTMP или механическая древесная масса посередине/механическая древесная масса внизу; беленый целлюлозный верх/DIP, CTMP или механическая древесная масса посередине/небеленая целлюлоза внизу; и беленый целлюлозный верх/небеленый целлюлозный низ, причем верхняя сторона необязательно с покрытием и нижняя сторона необязательно с покрытием. Верхняя сторона относится к стороне, предназначенной для того, чтобы представлять внешнюю сторону законченной упаковки. В многослойной бумаге или бумажном картоне, по меньшей мере, один слой пропитан проклеивающей композицией, описанной в данном описании. В бумаге или бумажном картоне с тремя или более слоями предпочтительно один из средних слоев пропитан проклеивающей композицией, описанной в данном описании.
2
2
2
3
3
3
В бумаге или бумажном картоне с одним слоем масса бумаги в граммах на квадратный метр предпочтительно составляет от примерно 50 до примерно 1500 г/м, наиболее предпочтительно от примерно 100 до примерно 700 г/м или от примерно 150 до примерно 500 г/м. Плотность принимает значение предпочтительно от примерно 100 до примерно 1200 кг/м, наиболее предпочтительно от примерно 150 до примерно 1000 кг/м или от примерно 200 до примерно 800 кг/м.
2
2
2
2
2
2
3
3
3
В бумаге или бумажном картоне с двумя слоями масса бумаги на лист в граммах на квадратный метр предпочтительно составляет от примерно 25 до примерно 750 г/м, наиболее предпочтительно от примерно 50 до примерно 400 г/м или от примерно 100 до примерно 300 г/м. Общая масса бумаги в граммах на квадратный метр предпочтительно составляет от примерно 50 до примерно 1500 г/м, наиболее предпочтительно от примерно 100 до примерно 800 г/м или от примерно 200 до примерно 600 г/м. Общая плотность предпочтительно от примерно 300 до примерно 1200 кг/м, наиболее предпочтительно от примерно 400 до примерно 1000 кг/м или от примерно 450 до примерно 900 кг/м.
2
2
2
3
3
3
2
2
2
3
3
3
2
2
2
3
3
3
В бумаге или бумажном картоне с тремя или более слоями наружные слои предпочтительно имеют массу бумаги в граммах на квадратный метр от примерно 10 до примерно 750 г/м, наиболее предпочтительно от примерно 20 до примерно 400 г/м или от примерно 30 до примерно 200 г/м. Плотность наружных слоев принимает значение предпочтительно от примерно 300 до примерно 1200 кг/м, наиболее предпочтительно от примерно 400 до примерно 1000 кг/м или от примерно 450 до примерно 900 кг/м. Центральный или ненаружный слой или слои предпочтительно имеют массу бумаги в граммах на квадратный метр от примерно 10 до примерно 750 г/м, наиболее предпочтительно от примерно 25 до примерно 400 г/м или от примерно 50 до примерно 200 г/м. Плотность центрального, ненаружного слоя или слоев принимает значение предпочтительно от примерно 10 до примерно 800 кг/м, наиболее предпочтительно от примерно 50 до примерно 700 кг/м или от примерно 100 до примерно 600 кг/м. Общая масса бумаги в граммах на квадратный метр предпочтительно составляет от примерно 30 до примерно 2250 г/м, наиболее предпочтительно от примерно 65 до примерно 800 г/м или от примерно 110 до примерно 600 г/м. Общая плотность предпочтительно от примерно 100 до примерно 1000 кг/м, наиболее предпочтительно от примерно 200 до примерно 900 кг/м или от примерно 400 до примерно 800 кг/м.
Вариант осуществления стерилизуемого упаковочного ламината включает основной слой из двухслойной бумаги или бумажного картона, изготовленного из беленой и небеленой, соответственно, крафт-целлюлозы хвойных деревьев. Однако могут быть использованы также другие комбинации однослойной или многослойной бумаги или бумажного картона из разных композиций.
Вариант осуществления упаковочного ламината для жидкостей включает основной слой из трехслойной бумаги или бумажного картона, из которых предпочтительно, по меньшей мере, средний слой пропитан проклеивающей композицией, описанной в настоящем описании. Примеры комбинаций слоев включают комбинации, упомянутые выше.
Бумагу или бумажный картон пропитывают, наиболее предпочтительно измеренное исходное сырье, проклеивающим средством из одного или нескольких кетеновых димеров и мультимеров, янтарных ангидридов и канифолей. В многослойной бумаге и бумажном картоне это означает, что, по меньшей мере, один слой пропитан таким проклеивающим средством. Одинаковые или разные проклеивающие средства могут применяться для различных слоев в бумаге или бумажном картоне. Например, можно использовать AKD и ASA в одном или нескольких слоях и канифоль в одном или нескольких других слоях. Количество применяемого проклеивающего средства составляет предпочтительно от примерно 0,1 до примерно 10 кг/т бумаги, предпочтительнее от примерно 0,3 до примерно 5 кг/т бумаги и наиболее предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 4,5 кг/т бумаги или от примерно 2 до примерно 4 кг/т бумаги.
Предпочтительные кетеновые димеры имеют общую формулу (I):
1
2
где R и R представляют собой одинаковые или различные насыщенные или ненасыщенные углеводородные группы, такие как алкил, алкенил, циклоалкил, арил или аралкил. Углеводородные группы могут представлять собой разветвленную или прямую цепь и предпочтительно содержат от 6 до 36 атомов углерода, наиболее предпочтительно от 12 до 20 атомов углерода. Примеры углеводородных групп включают октильную, децильную, додецильную, тетрадецильную, гексадецильную, октадецильную, эйкозильную, докозильную, тетракозильную, фенильную, бензильную, бета-нафтильную, циклогексильную и гексадецильную группы с разветвленной и прямой цепью. Применимые кетеновые димеры включают димеры, полученные из органических кислот, таких как монтановая кислота, нафтеновая кислота, 9,10-дециленовая кислота, 9,10-додециленовая кислота, пальмитолеиновая кислота, олеиновая кислота, рицинолеиновая кислота, линолевая кислота, стеариновая кислота, изостеариновая кислота, элеостеариновая кислота, смеси из жирных кислот природного происхождения, найденных в кокосовом масле, багассовом масле, пальмоядровом масле, пальмовом масле, оливковом масле, арахисовом масле, рапсовом масле, говяжьем жире, свином жире, китовом жире, и смеси любых из вышеназванных жирных кислот с каждой из них. В зависимости от углеводородных групп кетеновые димеры могут быть твердыми или жидкими при комнатной температуре (25°С).
Было установлено, что неожиданно хорошие результаты получаются, если кетеновый димер или мультимер, алкилянтарный ангидрид, канифоль или их смесь включены в проклеивающую композицию, также содержащую полимер на основе акриламида, особенно заряженный и наиболее предпочтительно катионный полимер на основе акриламида. Однако также могут быть использованы анионные, амфотерные и неионные полимеры на основе акриламида. Подходящая проклеивающая композиция представляет собой предпочтительно водную дисперсию с предпочтительно сухим содержимым от примерно 5 до примерно 40 мас.%, наиболее предпочтительно от примерно 15 до примерно 30 мас.%. Предпочтительно от примерно 50 до примерно 99 мас.%, наиболее предпочтительно от примерно 75 до примерно 95 мас.% сухого содержимого композиции составлено из проклеивающего средства, описанного выше. Количество полимера на основе акриламида составляет предпочтительно от примерно 1 до примерно 50 мас.%, наиболее предпочтительно от примерно 5 до примерно 30 мас.% или от примерно 10 до примерно 20 мас.% в расчете на сухое содержимое проклеивающего средства.
Проклеивающая композиция может также содержать другие обычно применяемые добавки, такие как соединения, действующие в качестве диспергаторов, эмульгаторов или стабилизаторов, примеры которых включают органические соединения, такие как нафталинсульфонаты, лигносульфонаты, четвертичные аммониевые соединения и их соли, целлюлозу и ее производные и неорганические соединения, а именно соединения полиалюминия, такие как хлорид полиалюминия, сульфат полиалюминия или силикат сульфат полиалюминия. Другие добавки включают различные типы биоцидов и пеногасителей. Используемые добавки в проклеивающих композициях также описаны в, например, US 6165259, US 5969011, US 6306255 и US 6846384. Количество органических соединений, действующих как диспергаторы, эмульгаторы или стабилизаторы, может составлять, например, от примерно 0,1 до примерно 10 мас.% сухого содержимого. Количество соединений полиалюминия может составлять, например, от примерно 0,1 до примерно 10 мас.% сухого содержимого. Количество биоцида может составлять, например, от примерно 0,01 до примерно 2 мас.% сухого содержимого.
Предпочтительные полимеры на основе акриламида имеют средневесовую молекулярную массу, по меньшей мере, примерно в 10000 или, по меньшей мере, примерно в 50000. В большинстве случаев предпочтительно, что молекулярная масса составляет не более чем примерно 100000 или не более чем примерно 500000. В большинстве случаев предпочитают, что молекулярная масса составляет не более чем примерно 50 миллионов, или не более чем примерно 20 миллионов, или не более чем примерно 5 миллионов.
Применимые полимеры на основе акриламида могут быть получены полимеризацией акриламида или мономеров на основе акриламида предпочтительно в комбинации с одним или несколькими этиленонезамещенными катионными, потенциально катионными, анионными или потенциально анионными мономерами. Термин “потенциально катионный мономер”, как применяется в настоящем описании, относится к мономеру, несущему потенциально ионизируемую группу, которая становится катионной при включении в полимер на применение к суспензии целлюлозы. Термин “потенциально анионный мономер”, как применяется в настоящем описании, относится к мономеру, несущему потенциально ионизируемую группу, которая становится анионной при включении в полимер на применение к суспензии целлюлозы.
Примеры акриламида и мономеров на основе акриламида включают метакриламид, N-акрил(мет)акриламиды, такие как N-метил(мет)акриламид, N-этил(мет)акриламид, N-пропил(мет)акриламид, N-изопропил(мет)акриламид, N-н-бутил(мет)акриламид, N-трет-бутил(мет)акриламид и N-изобутил(мет)акриламид; N-алкоксиалкил(мет)акриламиды, такие как N-н-бутоксиметил(мет)акриламид, и N-изо-бутоксиметил(мет)акриламид; N,N-диалкил(мет)акриламиды, такие как N,N-диметил(мет)акриламид; и диалкиламиноалкил(мет)акриламиды.
Применимые этиленонезамещенные катионные и потенциально катионные мономеры предпочтительно являются растворимыми в воде. Примеры таких мономеров включают галогениды диаллилдиалкиламмония, например хлорид диаллилдиметиламмония, и катионные мономеры, представленные общей структурной формулой (II):
1
3
2
3
4
4
2
6
5
-
где R представляет собой Н или СН; R и R представляют собой, независимо друг от друга, Н или, предпочтительно, углеводородную группу, в подходящем случае алкильную, имеющую от 1 до 3 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 2 атомов углерода; A представляет собой O или NH; B представляет собой алкильную или алкиленовую группу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, в подходящем случае от 2 до 4 атомов углерода, или гидроксипропиленовую группу; R представляет собой H или, предпочтительно, углеводородную группу, в подходящем случае алкильную, имеющую от 1 до 4 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 2 атомов углерода; или заместитель, содержащий ароматическую группу, в подходящем случае фенильную или замещенную фенильную группу, которая может быть присоединена к азоту посредством алкиленовой группы, обычно содержащей от 1 до 3 атомов углерода, в подходящем случае от 1 до 2 атомов углерода, причем подходящий R включает бензильную группу (-CH-CH); и Х представляет собой анионный противоион, обычно галогенидный, например хлоридный.
Примеры применимых мономеров, представленных общей структурной формулой (II), включают четвертичные мономеры, получаемые обработкой диалкиламиноалкил(мет)акрилатов, например, диметиламиноэтил(мет)акрилата, диэтиламиноэтил(мет)акрилата и диметиламиногидроксипропил(мет)акрилата, или диалкиламиноалкил(мет)акриламидов, например, диметиламиноэтил(мет)акриламида, диэтиламиноэтил(мет)акриламида, диметиламинопропил(мет)акриламида, и диэтиламинопропил(мет)акриламида, с метилхлоридом или бензилхлоридом. Предпочтительные катионные мономеры общей формулы (II) включают метилхлоридную четвертичную соль диметиламиноэтилакрилата, метилхлоридную четвертичную соль диметиламиноэтилметакрилата, бензилхлоридную четвертичную соль диметиламиноэтилакрилата и бензилхлоридную четвертичную соль диметиламиноэтилметакрилата.
Примеры применимых сополимеризуемых анионных и потенциально анионных мономеров включают этиленненасыщенные карбоновые кислоты и их соли, такие как (мет)акриловая кислота и ее соли; этиленненасыщенные сульфоновые кислоты и их соли, такие как 2-акриламидо-2-метилпропансульфонат, сульфоэтил(мет)акрилат, винилсульфоновая кислота и ее соли, стиролсульфонат, и паравинилфенол (гидроксистирол) и его соли. Могут быть использованы любые соли, такие как соли натрия или других щелочных металлов.
Амфотерные полимеры на основе акриламида могут быть получены полимеризацией смеси, содержащей один или несколько мономеров на основе акриламида, один или несколько этиленненасыщенных анионных или потенциально анионных мономеров и один или несколько водорастворимых этиленненасыщенных катионных или потенциально катионных мономеров. Примеры подходящих анионных и потенциально анионных мономеров включают мономеры, указанные выше.
Смесь мономеров для получения полимера на основе акриламида может также содержать один или несколько агентов сшивания в дополнение к вышеуказанным этиленненасыщенным мономерам. Присутствие полифункционального агента сшивания в смеси мономеров повышает способность полимера к диспергированию в воде. Полифункциональные агенты сшивания могут быть неионными, катионными, анионными или амфотерными. Примеры подходящих полифункциональных агентов сшивания включают соединения, содержащие, по меньшей мере, две этиленненасыщенные связи, например N,N-метилен-бис(мет)акриламид, ди(мет)акрилат полиэтиленгликоля, N-винил(мет)акриламид, дивинилбензол, триаллиламмониевые соли и N-метилаллил(мет)акриламид; соединения, содержащие этиленненасыщенную связь и реакционную группу, например глицидил(мет)акрилат, акролеин и метилол(мет)акриламид; и соединения, содержащие, по меньшей мере, две реакционные группы, например диальдегиды, такие как глиоксаль, диэпоксисоединения и эпихлоргидрин. Подходящие вододиспергируемые полимеры могут быть приготовлены при использовании, по меньшей мере, 4 мол.ч./млн полифункционального агента сшивания на основе мономеров, присутствующих в мономерной смеси, или на основе мономерных единиц, присутствующих в полимере, предпочтительно от примерно 4 до примерно 6000 мол.ч./млн, наиболее предпочтительно от 20 до 4000. Примеры применимых вододиспергируемых полимеров включают полимеры на основе акриламида, раскрытые в US 5167766.
Соотношение между акриламидом или мономерами на основе акриламида и заряженными или потенциально заряженными мономерами выбирают так, чтобы получить полимер на основе акриламида с подходящей плотностью заряда. Для катионного полимера на основе акриламида плотность заряда предпочтительно составляет от примерно 0,1 до примерно 11 мэкв/г или от примерно 0,5 до примерно 10 мэкв/г, наиболее предпочтительно от примерно 0,6 до примерно 8 мэкв/г или от примерно 1 до примерно 5 мэкв/г. В некоторых случаях плотность заряда катионного полимера на основе акриламида предпочтительно составляет от примерно 3 до примерно 8 мэкв/г. Для анионного полимера на основе акриламида плотность заряда предпочтительно составляет от примерно 0,5 до примерно 10 мэкв/г, наиболее предпочтительно от примерно 2 до примерно 8 мэкв/г.
Полезные свойства могут быть достигнуты в варианте осуществления, где бумага или бумажный картон содержит термопластические микросферы, предпочтительно увеличенные в объеме или не увеличенные, но способные к увеличению в объеме микросферы, предпочтительно, по меньшей мере, на краях бумаги или бумажного картона. В многослойной бумаге или бумажном картоне, по меньшей мере, один слой предпочтительно содержит термопластические микросферы. В бумаге или бумажном картоне с тремя или более слоями, предпочтительно, по меньшей мере, один из средних слоев содержит термопластические микросферы.
Термопластические микросферы предпочтительно увеличивают в объеме и добавляют к исходному материалу в течение изготовления бумаги или бумажного картона либо в виде предварительно увеличенных в объеме микросфер, либо в виде не увеличенных но способных термически к увеличению в объеме микросфер, которые предпочтительно увеличиваются в объеме нагреванием в течение процесса изготовления бумаги или бумажного картона, например, в течение стадии сушки, где применяется нагревание, или на стадии процесса выделения, например, в цилиндрическом нагревателе или ламинаторе. Микросферы могут увеличиваться в объеме, когда бумага или бумажный картон еще влажные или когда бумага или бумажный картон полностью или почти полностью высохли. Микросферы предпочтительно добавляют в виде их водной взвеси, которая необязательно может содержать другие добавки, требуемые для снабжения исходного материала. Количество добавляемых термопластических микросфер составляет предпочтительно от примерно 1 до примерно 100 кг/т бумаги, наиболее предпочтительно от примерно 1 до примерно 50 кг/т бумаги или от примерно 4 до примерно 40 кг/т бумаги.
Термопластические микросферы, термически способные к увеличению в объеме, как называются в настоящем описании, предпочтительно содержат термопластическую полимерную оболочку, инкапсулирующую пропеллент. Пропеллент представляет собой предпочтительно жидкость, имеющую температуру кипения не выше, чем температура размягчения термопластической полимерной оболочки. При нагревании пропеллент увеличивает внутреннее давление в то же самое время, когда размягчается оболочка, приводя к значительному расширению микросфер. Микросферы, как способные к увеличению в объеме, так и предварительно увеличенные в объеме, коммерчески доступны под торговой маркой Expancel (Akzo Nobel) и продаются на рынке в различных формах, например в виде сухих свободно плавающих частиц, водной взвеси или в виде частично обезвоженного мокрого брикета. Они также хорошо описаны в литературе, например в патентах США: 3615972, 3945956, 4287308, 5536756, 6235800, 6235394 и 6509384, в US Patent Applications Publication 2005/0079352, в ЕР 486080 и ЕР 1288272, в WO 2004/072160, WO 2007/091960 и WO 2007/091961 и в JP Laid Open No. 1987-286534, 2005-213379 и 2005-272633.
Термопластическая полимерная оболочка термопластических микросфер предпочтительно делается из гомо- или сополимера, получаемого полимеризацией этиленненасыщенных мономеров. Такие мономеры могут представлять собой, например, нитрилсодержащие мономеры, такие как акрилонитрил, метакрилонитрил, α-хлоракрилонитрил, α-этоксиакрилонитрил, фумаронитрил или кротонитрил; акриловые сложные эфиры, такие как метилакрилат или этилакрилат; метакриловые сложные эфиры, такие как метилметакрилат, изоборнилметакрилат или этилметакрилат; винилгалогениды, такие как винилхлорид; виниловые сложные эфиры, такие как винилацетат, виниловые простые эфиры, такие как алкилвиниловые эфиры, например метилвиниловый эфир или этилвиниловый эфир, другие виниловые мономеры, такие как винилпиридин; винилиденгалогениды, такие как винилиденхлорид; стиролы, такие как стирол, галогенированные стиролы или α-метилстирол; или диены, такие как бутадиен, изопрен и хлоропрен. Можно также использовать любые смеси вышеупомянутых мономеров.
Пропеллент термопластических микросфер может содержать углеводороды, такие как пропан, бутан, изобутан, н-пентан, изопентан, неопентан, гексан, изогексан, неогексан, гептан, изогептан, октан или изооктан или их смеси. Кроме них можно также использовать другие типы углеводородов, такие как петролейный эфир или хлорированные или фторированные углеводороды, такие как метилхлорид, метиленхлорид, дихлорэтан, дихлорэтилен, трихлорэтан, трихлорэтилен, трихлорфторметан, перфторированные углеводороды и т.д.
start
max
Расширяемые термопластические микросферы, подходящие для данного изобретения, предпочтительно имеют диаметр среднего объема от примерно 1 до примерно 500 мкм, предпочтительно от примерно 5 до примерно 100 мкм, наиболее предпочтительно от примерно 10 до примерно 50 мкм. Температура, при которой начинается увеличение объема, называемая как T, предпочтительно принимает значение от примерно 60 до примерно 150°С, наиболее предпочтительно от примерно 70 до примерно 100°С. Температура, при которой достигается максимальное увеличение объема, называемая как T, предпочтительно принимает значение от примерно 90 до примерно 180°С, наиболее предпочтительно от примерно 115 до примерно 150°С.
3
3
start
Предварительно увеличенные в объеме термопластические микросферы, подходящие для данного изобретения, предпочтительно имеют диаметр среднего объема от примерно 10 до примерно 120 мкм, наиболее предпочтительно от примерно 20 до примерно 80 мкм. Плотность принимает значение предпочтительно от примерно 5 до примерно 150 г/дм, наиболее предпочтительно от примерно 10 до примерно 100 г/дм. Даже если предварительно увеличенные в объеме термопластические микросферы являются коммерчески доступными как таковые, также возможно предоставить их на месте путем термического расширения не увеличенных в объеме, но способных к увеличению в объеме термопластических микросфер, например, непосредственно перед тем, как их добавляют к исходному материалу, и это облегчается, если способные к увеличению в объеме микросферы имеют T ниже примерно 100°С, и, таким образом, пар может быть использован в качестве среды для нагревания.
Бумага или бумажный картон могут дополнительно содержать средство, противодействующее влаге, которое добавляют к исходному материалу перед обезвоживанием. Подходящие средства, противодействующие влаге, включают канифоли из полиаминоэпигалоидгидрина, полиамидоэпигалоидгидрина, полиаминоамидоэпигалоидгидрина, мочевины/формальдегида, мочевины/меламина/формальдегида, фенола/формальдегида, полиакрилового амида/глиоксалевого конденсата, поливиниламина, полиуретана, полиизоцианата, и их смеси, из которых особенно предпочителен полиаминоамидоэпихлоргидрин (РААЕ). Количество средства, противодействующего влаге, предпочтительно составляет от примерно 0,1 до примерно 10 кг/т бумаги, наиболее предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 5 кг/т бумаги.
Особенно предпочтительно, что, по меньшей мере, один из проклеивающего средства, предпочтительно кетеновый димер, и средства, противодействующего влаге, предпочтительно полиаминоамидоэпигалоидгидрин, добавляется к исходному материалу при изготовлении бумаги или бумажного картона.
Бумага или бумажный картон могут также содержать другие добавки, обычно используемые при изготовлении бумаги и добавляемые к исходному материалу перед обезвоживанием. Такие добавки могут включать один или несколько наполнителей, например минеральные наполнители, такие как каолин, белая глина, диоксид титана, гипс, тальк, мел, размельченный мрамор или осажденный карбонат кальция. Другие обычно используемые добавки могут включать вспомогательные удерживающие добавки, соединения алюминия, красители, оптически отбеливающие средства и т.д. Примеры соединений алюминия включают алюминиевые квасцы, алюминаты и соединения полиалюминия, например хлориды полиалюминия и сульфаты. Примеры вспомогательных удерживающих добавок включают катионные полимеры, анионные неорганические продукты в комбинации с органическими полимерами, такими как полимеры на основе акриламида, например бентонит в комбинации с катионными органическими полимерами или золи на основе кремнекислоты в комбинации с катионными органическими полимерами или катионными и анионными органическими полимерами.
Примеры катионных органических полимеров, применимых во вспомогательных удерживающих добавках, включают, например, полимеры, описанные в WO 2006/068576 и WO 2006/123989. В варианте осуществления катионный органический полимер содержит одну или несколько ароматических групп одинаковых или разных типов. Ароматическая группа может присутствовать в полимерном каркасе (главная цепь) или в группе-заместителе, которая присоединена к полимерному каркасу. Примеры подходящих ароматических групп включают арильную, аралкильную и алкарильную группы, такие как фенил, фенилен, нафтил, ксилилен, бензил и фенилэтил; азотсодержащие ароматические (арильные) группы, такие как пиридиний и хинолиний, а также производные данных групп, а именно бензил. Примеры катионно-заряженных групп, которые могут присутствовать в катионном полимере, а также в мономере, использованном для приготовления катионного полимера, включают четвертичные аммониевые группы, третичные аминогруппы и их кислотно-аддитивные соли.
Упаковочный ламинат содержит, по меньшей мере, предпочтительно, по меньшей мере, два барьерных слоя для жидкости на каждой стороне бумаги или основного слоя(ев) бумажного картона. Барьерный слой для жидкости может быть сделан из любого материала, который не обладает проницаемостью или незначительно проницаем для воды. Подходящие материалы включают полимеры полиэтилена повышенной плотности или линейного полиэтилена пониженной плотности, полипропилена, PVC, сложных полиэфиров, как полиэтилентерефталат, и физические или механические их смеси. Также могут быть использованы сополимеры, такие как сополимеры этилена и пропилена. Барьерный слой(и) для жидкости может быть нанесен любыми известными способами, такими как разные способы ламинации или тому подобные.
Упаковочный ламинат может дополнительно содержать барьерный слой для газа предпочтительно между основным слоем и непроницаемым слоем для жидкости, предназначенным для лицевой стороны внутри упаковки. Может быть использован любой материал, который не обладает проницаемостью или незначительно проницаем для молекулярного кислорода. Примеры материалов включают виды металлической фольги, такие как виды алюминиевой фольги, покрытие из диоксида кремния, например, используемое в покрывающей композиции, содержащей коллоидный диоксид кремния и необязательно различные добавки, описанные в WO 2006/065196, или получаемое плазменным осаждением. Другие возможные материалы включают полимеры, такие как поливиниловый спирт, или сополимеры этилена и винилового спирта. Барьерный слой для газа может быть внесен любыми известными способами, такими как разные способы ламинации или тому подобные.
Обычно слои являются раздельными с целью обеспечения барьеров для жидкости и газа, соответственно, но в варианте осуществления барьерный слой для жидкости и барьерный слой для газа предложен в виде одного слоя из материала, имеющего барьерные свойства как для жидкости, так и для газа.
Данное изобретение далее будет описано в связи со следующими примерами, что, однако, не должно интерпретироваться как ограничение охвата изобретения. Если не оговорено особо, то все части и процентные содержания относятся к масс. частям и процентам.
В примерах использовали один или несколько из следующих продуктов:
ST 1:
катионный биополимер на основе крахмала, модифицированный с помощью 2,3-гидроксипропилтриметиламмонийхлорида в D.S. 0,042, полимер, имеющий плотность катионного заряда примерно 0,28 мэкв/г
ST 2:
катионный биополимер на основе крахмала, модифицированный с помощью 2,3-гидроксипропилтриметиламмонийхлорида в D.S. 0,02, полимер, имеющий плотность катионного заряда примерно 0,14 мэкв/г
ST 3:
катионный биополимер на основе крахмала, модифицированный с помощью 2,3-гидроксипропилтриметиламмонийхлорида в D.S. 0,035, полимер, имеющий плотность катионного заряда примерно 0,23 мэкв/г
WS 1:
РААЕ средство, противодействующее влаге (Eka WS XO)
WS 2:
РААЕ средство, противодействующее влаге (Eka WS 320)
SA 1:
проклеивающая композиция с AKD и 10 мас.%, в расчете на AKD, катионного полимера, приготовленного полимеризацией 90 мол.% акриламида и 10 мол.% метилхлоридной четвертичной соли диметиламиноэтилакрилата и имеющего средневесовую молекулярную массу примерно в 1 миллион и плотность катионного заряда примерно 1,2 мэкв/г
SA 2:
AKD проклеивающее средство, стабилизированное крахмалом (Eka DR 28 HF)
SA 3:
AKD проклеивающее средство, стабилизированное крахмалом (Eka DR C223)
MS 1:
Expancel™ способные к увеличению в объеме микросферы (461WU20) со средним размером частиц 6-9 мкм
MS 2:
Expancel™ предварительно увеличенные в объеме микросферы (461WE20) со средним размером частиц 20-30 мкм
MS 3:
Expancel™ способные к увеличению в объеме микросферы (820SL40) со средним размером частиц 10-16 мкм
MS 4:
Expancel™, способные к увеличению в объеме микросферы (551DUX12), фракция со средним размером частиц 4-6 мкм
PL 1`:
катионный полимер на основе акриламида, полученный полимеризацией 90 мол.% акриламида и 10 мол.% метилхлоридной четвертичной соли диметиламиноэтилакрилата и имеющий средневесовую молекулярную массу примерно в 6 миллионов и катионный заряд примерно 1,2 мэкв/г
PL 2:
катионный полимер на основе акриламида, полученный полимеризацией 90 мол.% акриламида и 10 мол.% бензилхлоридной четвертичной соли диметиламиноэтилакрилата и имеющий средневесовую молекулярную массу примерно в 6 миллионов и катионный заряд примерно 1,2 мэкв/г
NP 1:
анионный неорганический конденсационный полимер из кремниевой кислоты в форме коллоидного модифицированного алюмосиликатного золя, имеющего S величину <35 и содержащего частицы на основе диоксида кремния с удельной площадью поверхности, равной примерно 700 м<sup>2</sup>/г
Пример 1
2
: Центральный слой упаковочного картона для жидкости с массой бумаги в граммах на квадратный метр приблизительно 120 г/м получали в динамическом листообразователе (Formette Dynamic, поставляемом фирмой Fibertech AB, Швеция) из исходного материала на основе 100% волокон небеленой химико-термомеханической древесной массы (СТМР) с консистенцией исходного материала 0,5% и нейтральным рН.
Листы бумаги формировали в динамическом листообразователе закачиванием исходного материала из смесительного бака через поперечное сопло во вращающийся барабан на водную пленку наверх цилиндрического стержня, отведением исходного материала для формирования листа, прессованием и сушкой листа.
Производили внесение добавок в следующие моменты времени (в секундах) перед закачиванием:
90 с, катионный крахмал
75 с, РААЕ средство, противодействующее влаге
60 с, AKD проклеивающее средство
45 с, Expancel™ микросферы
30 с, катионный полимер
15 с, анионный золь диоксида кремния
0 с, закачивание
Листы бумажного картона прессовали и сушили в цилиндрической сушильной установке при 140°С, вызывающей тепловую обработку микросфер в обкладке как влажной, так и сухой бумажной ленты и увеличение в объеме, по меньшей мере, не увеличенных в объеме микросфер. Применяли два различных способа сушки:
влажная тепловая обработка: предварительная сушка 2 мин 105°С (еще влажность) + конечная сушка 140°С.;
сухая тепловая обработка: сушка 10 мин 105°С (сухость) + конечная сушка 140°С.
Образцы готовили ламинированием материала из картона с помощью PVC и разрезанием на части 75×25 мм.
Проникновение через необработанные кромки образцов (REP) оценивали двумя способами:
1. REP воды: вода 80°С, 3 ч.
2
2
2. REP НО: водный 35% пероксид водорода, 70°С, 10 мин.
2
Результаты влажной тепловой обработки показаны в таблице 1, в то время как результаты сухой тепловой обработки показаны в таблице 2. Количества добавок рассчитаны в виде сухого продукта на систему сухого исходного материала, за исключением частиц на основе диоксида кремния, которые вычислены как SiO в расчете на систему сухого исходного материала.
Таблица 1
<u>Влажная тепловая обработка</u>
Тест №
ST1 (кг/т)
WS1 (кг/т)
SA1 (кг/т)
MS (кг/т)/тип
Система удерживания PL1/NP1
REP H<sub>2</sub>O<sub>2 </sub>(кг/м<sup>2</sup>)
1
5
-
0,5
-
0,3/0,3
15,22
2
5
-
4
-
0,3/0,3
2,08
3
5
-
0,5
4/MS 1
0,3/0,3
13,05
4
5
1
0,5
4/MS 1
0,3/0,3
9,10
5
5
-
4
4/MS 1
0,3/0,3
1,35
6
5
-
4
40/MS 1
0,3/0,3
1,42
7
5
-
4
4/MS 2
0,3/0,3
1,16
8
5
-
4
40/MS 2
0,3/0,3
1,63
Таблица 2
<u>Сухая тепловая обработка</u>
Тест №
ST1 (кг/т)
WS1 (кг/т)
SA1 (кг/т)
MS (кг/т)/тип
Система удерживания PL1/NP1
REP воды (кг/м<sup>2</sup>)
1(эт.)
5
-
0,5
-
0,3/0,3
10,18
2(эт.)
5
-
4
-
0,3/0,3
4,00
3
5
-
0,5
4/MS 1
0,3/0,3
9,93
4
5
1
0,5
4/MS 1
0,3/0,3
9,54
5
5
-
4
4/MS 1
0,3/0,3
3,82
6
5
-
4
40/MS 1
0,3/0,3
3,25
7
5
-
4
4/MS 2
0,3/0,3
3,32
8
5
-
4
40/MS 2
0,3/0,3
3,55
Пример 2
: Центральный слой упаковочного картона для жидкости изготавливали в ХРМ (экспериментальная машина для бумаги) с той же самой пульпой, примененной в примере 1, при рН 8,0.
Внесение добавок в исходный материал осуществляли в следующем порядке:
Катионный крахмал 1,50%
РААЕ средство, противодействующее влаге
Expancel™ микросферы
Катионный крахмал 2,50%
AKD проклеивающее средство
Катионный полимер
Анионный золь диоксида кремния
Бумажную ленту сушили максимум при 100°С в ХРМ (максимальная температура сушки 100°С). Микросферы подвергали сухой тепловой обработке при 140°С в цилиндрической сушилке. Образцы готовили и тестировали как в примере 1, за исключением того, что водный пероксид водорода являлся только 30%. Результаты показаны в таблице 3 с количествами добавок, рассчитанными как в примере 1.
Таблица 3
Тест №
ST1 (кг/т)
SA1 (кг/т)
MS (кг/т)/тип
Система удерживания PL1/NP1
REP воды (кг/м<sup>2</sup>)
REP Н<sub>2</sub>О<sub>2 </sub>(кг/м<sup>2</sup>)
1(эт.)
3+3
-
-
0,15/3
13,99
21,31
2
3+3
0,5
-
0,15/3
13,06
20,82
3
3+3
1
-
0,15/3
6,22
14,62
4
3+3
4
-
0,15/3
4,08
7,01
5
3+3
0,5
4/MS 1
0,15/3
11,96
19,95
6
3+3
0,5
20/MS 1
0,15/3
11,47
20,17
7
3+3
0,5
40/MS 1
0,15/3
11,71
20,44
8
3+3
4
4/MS 1
0,15/3
3,54
4,90
9
3+3
4
20/MS 1
0,15/3
3,44
5,23
10
3+3
4
40/MS 1
0,15/3
3,76
5,36
11
3+3
0,5
4/MS 2
0,15/3
11,06
19,96
12
3+3
0,5
20/MS 2
0,15/3
11,22
18,47
13
3+3
0,5
40/MS 2
0,15/3
11,55
20,31
14
3+3
4
4/MS 2
0,15/3
3,64
5,54
15
3+3
4
20/MS 2
0,15/3
3,64
6,99
16
3+3
4
40/MS 2
0,15/3
2,66
7,38
17
3+3
0,5
4/MS 3
0,15/3
12,59
20,12
18
3+3
0,5
20/MS 3
0,15/3
12,37
19,65
19
3+3
0,5
40/MS 3
0,15/3
12,83
23,14
20
3+3
4
4/MS 3
0,15/3
3,53
5,00
21
3+3
4
20/MS 3
0,15/3
4,23
5,01
22
3+3
4
40/MS 3
0,15/3
4,10
6,16
Пример 3
: Центральный слой упаковочного картона для жидкости изготавливали и тестировали по REP в воде, следуя примеру 2. Результаты показаны в таблице 4.
Таблица 4
Тест №
ST1 (кг/т)
SA (кг/т)/тип
WS2 (кг/т)
MS (кг/т)/ тип
PL (кг/т)/тип
NP 1 (кг/т)
REP воды (кг/м<sup>2</sup>)
1
3+3
-
-
-
0,15/PL 1
3
10,80
2(эт.)
3+3
2/SA 2
-
-
0,15/PL 1
3
4,06
3
3+3
2/SA 1
-
-
0,15/PL 1
3
3,80
4
3+3
2/SA 1
1
-
0,15/PL 1
3
3,66
5
3+3
2/SA 1
-
40/MS 1
0,15/PL 1
3
3,56
6
3+3
2/SA 1
1
20/MS 1
0,15/PL 1
3
3,42
7(эт.)
3+3
2/SA 2
-
40/MS 2
0,15/PL 1
3
3,65
8
3+3
2/SA 1
-
40/MS 2
0,15/PL 1
3
3,12
9
3+3
2/SA 1
1
20/MS 2
0,15/PL 1
3
3,53
10(эт.)
3+3
2/SA 2
-
40/MS 3
0,15/PL 1
3
3,69
11
3+3
2/SA 1
-
40/MS 3
0,15/PL 2
3
3,26
12
3+3
2/SA 1
1
20/MS 3
0,15/PL 1
3
3,49
13
3+3
2/SA 1
1
40/MS 3
0,15/PL 1
3
2,90
Пример 4
2
: Способный к автоклавированию картон с массой бумаги в граммах на квадратный метр приблизительно 250 г/м изготавливали в PFI листообразователе, поставляемым Hamjern Maskin A/S, Norway, из исходного материала на основе 100% беленых хвойных крафт-волокон с консистенцией исходного материала 1,88%.
Производили внесение добавок в исходный материал в следующие моменты времени (в секундах) перед обезвоживанием:
75 с, AKD проклеивающее средство
60 с, Expancel™ микросферы
45 с, катионный крахмал
30 с, катионный полимер
15 с, анионный золь диоксида кремния
0 с, обезвоживание
Листы бумажного картона прессовали и сушили в цилиндрической сушильной установке при 140°С, вызывающей тепловую обработку микросфер в обкладке влажной бумажной ленты и увеличение в объеме, по меньшей мере, не увеличенных в объеме микросфер. Использовали следующий способ:
влажная тепловая обработка: цилиндрический барабан 1 ч 85°С (еще влажность) + конечная сушка 140°С.
Образцы готовили по методике примера 1 и проникновение через необработанные кромки образцов (REP) оценивали обработкой паром в автоклаве 60 мин при 130°С и 2 бар(0,2 МПа). Автоклав представлял собой Certoclav TT 121, поставляемый фирмой Certoclav Sterilizer GmbH, Австрия. Результаты показаны в таблице 5 с количествами добавок, рассчитанными как в примере 1.
Таблица 5
Тест №
ST1 (кг/т)
SA1 (кг/т)
MS (кг/т)/тип
Система удерживания PL1/NP1
REP пара (кг/м<sup>2</sup>)
1(эт.)
7
-
-
0,5/0,45
1,15
2
7
0,75
-
0,5/0,45
0,55
3
7
0,75
5/MS 2
0,5/0,45
0,44
4
7
0,75
40/MS 2
0,5/0,45
0,28
5
7
0,75
5/MS 1
0,5/0,45
0,40
6
7
0,75
10/MS 3
0,5/0,45
0,43
7
7
0,75
40/MS 3
0,5/0,45
0,40
8
7
0,75
10/MS 4
0,5/0,45
0,40
Пример 5
: Способный к автоклавированию картон изготавливали по методике примера 4, но с исходным материалом на основе 100% небеленых хвойных крафт-волокон и с консистенцией исходного материала 1,75%.
Производили внесение добавок в исходный материал в следующие моменты времени (в секундах) перед обезвоживанием:
75 с, AKD проклеивающее средство
65 с, РААЕ средство, противодействующее влаге
55 с, Expancel™ микросферы
45 с, катионный крахмал
30 с, катионный полимер
15 с, анионный золь диоксида кремния
0 с, обезвоживание
Листы бумажного картона прессовали и сушили в цилиндрической сушильной установке при 160°С, вызывающей тепловую обработку микросфер в обкладке сухой или влажной бумажной ленты и увеличение в объеме, по меньшей мере, не увеличенных в объеме микросфер. Использовали следующие способы:
сухая тепловая обработка: цилиндрический барабан 3 ч 85°С (сухость) + конечная сушка 160°С;
влажная тепловая обработка: цилиндрический барабан 1 ч 85°С (сухость) + конечная сушка 160°С.
Образцы готовили и испытывали по методике примера 1 и оценивали проникновение через необработанные кромки образцов, REP, двумя различными способами:
1. REP пара: автоклав с паром 130°С, 60 мин, 2 бар (0,2 МПа).
2
2
2. REP НО: водный 35% пероксид водорода, 70°С, 10 мин.
Результаты сухой тепловой обработки показаны в таблице 6, в то время как результаты влажной тепловой обработки показаны в таблице 7 с количествами добавок, рассчитанными по примеру 1.
Таблица 6
<u>Сухая тепловая обработка</u>
Тест№
ST 2(кг/т)
SA 1(кг/т)
WS 1(кг/т)
MS 1(кг/т)
Системаудерживания PL1/NP1(кг/т)
REPпара(кг/м<sup>2</sup>)
REP Н<sub>2</sub>О<sub>2</sub>(кг/м<sup>2</sup>)
1(эт.)
7
-
-
-
0,5/0,45
2,14
7,64
2
7
0,375
-
-
0,5/0,45
0,60
2,04
3(эт.)
7
-
2
0,5/0,45
0,45
8,37
4(эт.)
7
-
-
5
0,5/0,45
2,75
7,32
5
7
0,375
-
5
0,5/0,45
0,41
2,17
6(эт.)
7
-
2
5
0,5/0,45
0,40
6,43
7
7
0,375
2
5
0,5/0,45
0,44
2,34
8
7
0,75
-
-
0,5/0,45
0,77
0,92
9
7
0,75
2
-
0,5/0,45
0,49
1,30
10
7
0,75
-
5
0,5/0,45
0,47
0,85
Таблица 7
<u>Влажная тепловая обработка</u>
Тест №
ST 2(кг/т)
SA 1(кг/т)
WS 1(кг/т)
MS 1(кг/т)
Система удерживания PL1/NP1 (кг/т)
REP Н<sub>2</sub>О<sub>2</sub>(кг/м<sup>2</sup>)
1(эт.)
7
-
-
-
0,5/0,45
10,19
2
7
0,375
-
-
0,5/0,45
3,08
3(эт.)
7
-
2
-
0,5/0,45
5,30
4(эт.)
7
-
-
5
0,5/0,45
8,93
5
7
0,375
-
5
0,5/0,45
2,77
6(эт.)
7
-
2
5
0,5/0,45
4,13
7
7
0,375
2
5
0,5/0,45
2,42
8
7
0,75
-
-
0,5/0,45
1,29
9
7
0,75
2
-
0,5/0,45
2,06
10
7
0,75
-
5
0,5/0,45
1,21
Пример 6
: Способный к автоклавированию картон изготавливали по методике примера 4, но с консистенцией исходного материала 2,1%. Производили внесение добавок в исходный материал в следующие моменты времени (в секундах) перед обезвоживанием:
75 с, AKD проклеивающее средство
60 с, Expancel™ микросферы
45 с, катионный крахмал
30 с, катионный полимер
15 с, анионный золь диоксида кремния
0 с, обезвоживание
Листы бумажного картона прессовали и сушили в цилиндрической сушильной установке, вызывающей тепловую обработку микросфер в обкладке влажной бумажной ленты и увеличение в объеме, по меньшей мере, не увеличенных в объеме микросфер. Использовали следующие способы:
1. Цилиндрический барабан 2 ч 70°С (еще влажность) + конечная сушка 140°С.
2. Цилиндрический барабан 2 ч 70°С (еще влажность) + конечная сушка 160°С.
Образцы готовили по методике примера 4 и оценивали проникновение через необработанные кромки образцов, REP, двумя различными способами:
1. REP пара: автоклав с паром 130°С, 60 мин, 2 бар (0,1 МПа).
2. REP воды: вода 80°С, 3 ч.
REP пара оценивали для образцов, высушенных при 140°С, и REP воды для образцов, высушенных при 160°С.
Результаты показаны в таблице 7 с количествами добавок, рассчитанными по примеру 1.
Таблица 8
Тест №
ST1(кг/т)
SA1(кг/т)
MS(кг/т)/тип
СистемаудерживанияPL1/NP1
REP пара(кг/м<sup>2</sup>)
REP воды(кг/м<sup>2</sup>)
1(эт.)
7
-
-
0,5/0,45
2,21
9,21
2
7
0,75
-
0,5/0,45
0,53
2,30
3
7
0,75
5/MS 2
0,5/0,45
0,45
1,61
4
7
0,75
10/MS 2
0,5/0,45
0,45
1,27
5
7
0,75
20/MS 2
0,5/0,45
0,44
1,57
6
7
0,75
40/MS 2
0,5/0,45
0,27
1,05
7
7
0,75
10/MS 3
0,5/0,45
0,44
1,82
Пример 7
: Способный к автоклавированию картон изготавливали по методике примера 6. Производили внесение добавок в исходный материал в следующие моменты времени (в секундах) перед обезвоживанием:
75 с, AKD проклеивающее средство
60 с, Expancel™ микросферы
45 с, катионный крахмал
30 с, катионный полимер
15 с, анионный золь диоксида кремния
0 с, обезвоживание
Листы бумажного картона прессовали и сушили в цилиндрической сушильной установке, вызывающей тепловую обработку микросфер в обкладке влажной бумажной ленты и увеличение в объеме, по меньшей мере, не увеличенных в объеме микросфер. Использовали следующий способ:
влажная тепловая обработка: цилиндрический барабан 2 ч 70°С (еще влажность) + конечная сушка 140°С.
Образцы готовили и оценивали по методике примера 1. Результаты показаны в таблице 8 с количествами добавок, рассчитанными по примеру 1.
Таблица 9
Тест №
ST1(кг/т)
SA1(кг/т)
MS(кг/т)/тип
СистемаудерживанияPL1/NP1
REP Н<sub>2</sub>О<sub>2</sub>(кг/м<sup>2</sup>)
1(эт.)
7
-
-
0,5/0,45
23,17
2
7
0,75
-
0,5/0,45
0,88
3
7
0,75
5/MS 2
0,5/0,45
0,70
4
7
0,75
5/MS 1
0,5/0,45
0,67
5
7
0,75
10/MS 3
0,5/0,45
0,68
6
7
0,75
10/MS 4
0,5/0,45
0,77
Пример 8
2
: Способный к автоклавированию картон, в двух слоях, с массой бумаги в граммах на квадратный метр приблизительно 200 г/м изготавливали в динамическом листообразователе (Formette Dynamic, поставляемом фирмой Fibertech AB, Швеция), используя 50% из исходного материала на основе 100% небеленых хвойных крафт-волокон и консистенцию исходного материала 0,5% для образования нижнего слоя, и используя 50% из исходного материала на основе 100% беленых хвойных крафт-волокон и консистенцию исходного материала 0,5% для образования верхнего слоя. В обоих исходных материалах проводимость составляла 1,5 См/см и рН был примерно нейтральным.
Листы бумаги формировали в динамическом листообразователе закачиванием исходного материала из смесительного бака через поперечное сопло во вращающийся барабан на водную пленку наверх цилиндрического стержня, отведением исходного материала для формирования листа, прессованием и сушкой листа. Исходные материалы добавляли последовательно для образования двух слоев в картоне, способном к автоклавированию.
Внесение добавок в каждый из исходных материалов производили в следующие моменты времени (в секундах) перед закачиванием:
90 с, катионный крахмал
75 с, РААЕ средство, противодействующее влаге
60 с, AKD проклеивающее средство
45 с, Expancel™ микросферы
30 с, катионный крахмал
15 с, анионный золь диоксида кремния
0 с, закачивание
Листы бумажного картона прессовали и сушили в печи, вызывающей тепловую обработку микросфер в обкладке влажной бумажной ленты и увеличение в объеме, по меньшей мере, не увеличенных в объеме микросфер. Применяли следующий способ:
сухая тепловая обработка: сушка 20 мин 105°С (сухость) + конечная сушка 10 мин 105°С.
Образцы готовили по методике примера 1 и проникновение через не обработанные кромки образцов, REP, оценивали с помощью:
REP пара + вода: автоклав с паром 130°С, 60 мин, 2 бар + вода 6°С, 10 мин. Измеряли сопротивление изгибу согласно SCAN Р 29:95, используя устройство L&W Bending Resistance Tester, Type 16D, поставляемого фирмой Lorentzon&Wettre, Швеция. Индекс сопротивления изгибу вычисляли делением сопротивления изгибу на массу в кубе. Результаты показаны в таблице 10 с количествами добавок, рассчитанными по примеру 1.
Таблица 10
Тест№
ST 2(кг/т)
WS 1(кг/т)
SA 1(кг/т)/тип
MS 1(кг/т)/тип
ST 3(кг/т)
NP1(кг/т)
REPпара(кг/м<sup>2</sup>)
Индекс сопротивления изгибу (Nm<sup>6</sup>/кг<sup>3</sup>)
1(эт.)
7
-
-
-
3
-
4,57
15,9
2(эт.)
7
-
4/SA 1
-
3
0,45
1,28
15,1
3
7
-
4/SA 1
-
3
0,45
1,07
15,4
4(эт.)
7
4
-
-
3
0,45
4,43
16,7
5
7
4
4/SA 1
-
3
0,45
1,08
15,5
6
7
-
4/SA 1
4/MS 3
3
0,45
0,84
16,0
7
7
-
4/SA 1
10/MS 3
3
0,45
0,92
16,4
Очевидно, что было возможно получить как малое проникновение через необработанные кромки, так и высокое сопротивление изгибу.