[发明专利]再生棉板材及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及板材例如卡纸板和纸板的制造，具体涉及从再生组分制造上述板材。

发明背景

瓦楞卡纸板或纸板箱普遍用来包装和运送在零售、折扣商店和超级市场中销售的绝大多数商品。这些箱子通常由一层或多层褐色牛皮纸制成，该牛皮纸是一种结实而轻量的耐撕裂、耐剥离和耐破裂的材料。该纸是由制浆木片经硫酸盐法制浆工艺形成纤维纸浆，然后在传统的造纸机上加工制备而成。一经成形后，可以将牛皮纸裁切和折叠成纸板箱或者可以将其转变为瓦楞箱的结构。

在起瓦楞过程中，将牛皮纸卷装入到瓦楞成形机中，在那里卷曲成瓦楞纸芯层。最典型地在流线加工过程中将未卷曲的牛皮纸层加热、涂胶、压制到瓦楞纸芯层的各侧面，形成瓦楞卡纸板。将连续的瓦楞卡纸板片材裁切成宽的空白皮纸，然后经裁切和折叠变成瓦楞箱。

由于瓦楞卡纸板是一种已知的具有高耐破强度的、便宜且挺硬的包装材料，因此每年生产无数吨。在美国每年所生产的瓦楞和非瓦楞卡纸板估计超过3千万吨。如此大量的产量必然会产生几乎相同量的卡纸板废物，这些废物源自于制造过程中所产生的碎屑以及超过箱子使用寿命后所产生的废物。另外，迅速生长的松树提供了木片的主要来源，木浆是由所述木片得到的。需要以千英亩计的土地来种植这些松树。采伐了这些树木之后，剥除树干的大支翼然后送往制浆厂。

生产卡纸板和纸板所需的自然资源的量以及由于该生产而产生的废物已经导致大量的卡纸板和纸板废物被送到垃圾场和填埋场。数量巨大的废物已经导致再循环困难。事实上，许多垃圾填埋场不再接收供处置的瓦楞卡纸板废物，或者由于它的体积和它被再回收的能力，需要向运输包括高含量瓦楞卡纸板废物的废物运输者收取额外的费用(或罚款)。瓦楞卡纸板被认为是回收纸材料的最大单一来源。

纸板和瓦楞卡纸板废物在回收站收集然后运送到工厂，在那里被制浆形成新的纸板、卡纸板以及其它纸制品。然而，已经发现，纸板、卡纸板，特别是瓦楞卡纸板在纸浆纤维缩短和失去强度而不能够制造可用的纸之前，可以再循环的最大次数大约为八次。另外，较低质量的纸通常用于瓦楞纸芯层，从而限制了回收这些材料的能力。

即使回收了纸板和瓦楞卡纸板，然而由于纤维长度和纤维强度的损失，存在着这些纤维不能单独回收制成新箱子的问题。反而必需向新鲜的纸浆中添加回收纸浆。事实上，众所周知的是，大部分回收纸板和瓦楞卡纸板箱最多含有仅仅百分之二十(20％)的回收纤维。结果，由于连续生产纸板和瓦楞卡纸板的需要，这些材料的生产量要大于被回收的量。因此，需要一种使用较高百分比的回收纸板和瓦楞卡纸板的产品和方法，同时仍然保持再生产品中所需的耐破强度。

历史上，棉纤维是造纸中一种优选的粘合剂。棉纤维可以生产高质量的纸；然而，在纺织品制造中对棉有巨大的需求，使得其用来造纸非常昂贵。因此，由于精制木浆相对便宜的成本和充足的供给，在造纸中精制木浆代替了棉。在制造诸如卡纸板和纸板之类的板材时，由于其高成本棉并没有被考虑。结果，历史上已经利用传统的如上所述的木浆制造这样的板材。因此，需要一种利用在无纺加工中的工业后和消费后的棉废料的充分供给并使用传统造纸设备来生产板材的方法。

作为由棉工业制造纺织品例如服装、地毯、家具和家庭用品的结果，会产生大量的边角料、剪裁料、有瑕疵的(剔除的)废物或废料。据估计，每年产生的这种工业后(消费前)边角料大约仅有一半被回收制备成可使用的副产品，主要用于汽车、家具、床垫、粗支纱、家具装饰品、纸以及其它工业品的垫衬、填塞和隔离方面的应用。另外，特别是棉质服装，尤其是粗斜纹布织物，每年会产生大量的消费后棉。这些消费后物品在历史上经济价值微乎其微。由于这些应用对这种材料的需求有限，每年巨大量的工业后和消费后边角料或者被燃烧或者在填埋场堆积。因此，需要一种利用由这类工业后和/或消费后棉边角料材料回收的纤维的板产品和生产方法。