[发明专利]疏水施胶纤维幅材和用于制备施胶幅材层的方法

说明书

本发明涉及用于制备纤维幅材的疏水施胶层的方法，可通过所述方法获得的疏水施胶纤维幅材，以及包含这种幅材作为至少一层的多层纸板。作为特别的方面，发泡技术在本发明中用于制备纤维幅材。

发明背景

在造纸工业中，已经在幅材形成工艺和幅材涂覆工艺两者中使用了泡沫技术，其中使用泡沫作为材料的载体相。该技术描述于例如以下出版物中：Radvan，B.，Gatward，A.P.J.，通过发泡过程形成湿铺幅材(The formation of wet-laid webs by a foaming process)，Tappi，第55卷(1972)第748页；Wiggins Teape Research and Development Ltd.的报告，在造纸中利用泡沫而非避免泡沫的新工艺(New process uses foam in papermaking instead ofavoiding it)，Paper Trade Journal，1971年11月29日；和Smith，M.K.，Punton，V.W.，Rixson，A.G.，通过发泡过程形成的纸的结构和性能(The structure and properties of paper formed by a foaming process)，TAPPI，1974年1月，第57卷，第1号，第107-111页。

在GB 1 395 757中，描述了一种用于在纸张制造中使用的用于制备发泡纤维分散体的装置。将表面活性剂加入至纤维长度超过约3mm的纤维浆，以提供具有至少65％的空气含量的分散体，其被排放到造纸机的成形织物上。目的是在织物上实现纤维幅材的均匀成形。

到上世纪70年代中期为止，泡沫成形工艺已经在生产机器上成功地得到证明。在Wiggins Teape Radfoam工艺(Arjo Wiggins)中，将纤维以在水性泡沫中的悬浮体的形式递送到常规的长网造纸机的丝网。该开发小组获得了在于长网造纸机上使用泡沫以非常高的水中纤维浓度(3-5％)制得的纸中的非层状3D结构。

当比较泡沫成形法和水成形法时，一个趋势是明显的。使用泡沫成形，松厚度更大，但是拉伸指数更小。伴随着更松散的结构，结构更加多孔，这导致较小的拉伸指数值。来自水成形样品和泡沫成形样品的比较的一个有趣的结果是，即使泡沫成形的样品松散得多，但在两种情况下拉伸刚度指数却非常接近。对此的原因目前尚属未知，并需要进一步的研究。

在发泡过程中使用的表面活性剂对于纸张幅材的干拉伸强度和湿拉伸强度两者都有负面的影响。

拉伸强度的损失可以通过当表面活性剂吸附在纤维表面上阻碍了纤维之间的氢键合时纸张的干拉伸强度下降解释。初始湿强度也由表面活性剂降低，特别是对于8-25％的干含量，这归因于表面张力的降低，其是由将湿纸张保持在一起的主要的力的减弱造成的。

根据目前的理解，妨碍泡沫成形成为纸、纸板和卡片纸板生产中标准的幅材形成技术的主要问题是：

-在某些应用中过高的多孔性，

-与普通低稠度湿法成形相比降低的强度性能，

-较差的Scott结合，

-较差的拉伸强度，和

-较差的弹性模量。

涉及通过发泡技术制备疏水施胶纤维幅材的特殊问题是，随着时间，表面活性剂倾向于损害施胶。表面活性剂为了其在水性介质中的功能必须具有疏水特性和亲水特性，通常，疏水和亲水部分分别作为相反的端基。然而，在干燥的幅材中，已知的表面活性剂，例如在GB 1 395 757中提及的那些，逐渐地失去它们的疏水官能性并转变成完全亲水的，因此有损于疏水施胶。迄今为止，发泡尚未应用于疏水施胶纸或纸板的制造。

与普通湿法成形相比，使用泡沫成形可以获得更高的松厚度(更低的密度)。对于典型的印刷和包装纸和纸板级别来说，主要的缺点是弹性模量(“柔软性”)的和内部强度(Scott结合或z-强度)的损失。然而，同样的特征在面巾纸制造中是优点。因此，在面巾纸产品中，泡沫成形已经更加普遍。

为了提高在成形织物上形成的纤维幅材中造纸化学品的脱水和保持，改进造纸的一个更近来的目标是将微纤化纤维素(MFC)结合在纸浆悬浮液中。US 6,602,994 B1教导了使用具有静电或空间功能性的衍生的MFC用于甚至包括更好的幅材形成的多种目的。根据该参考文献，微纤具有在5至100nm的范围内的直径。