CN101360863A - 含有微片晶纤维素颗粒的纸板 - Google Patents

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Abstract

一种含有微片晶纤维素颗粒的纸板，其改善了表面平滑度、美学性质、弯曲刚度和强度性能。当微片晶纤维素颗粒用于纸板的表面处理时，微片晶填充板表面上的纤维之间的空隙。结果，处理后的纸板提高了强度和表面性质如平滑度、不透明性、涂层保持性和适印性而不损害弯曲刚度。此外，本发明涉及不需增稠来改善纸板强度、表面平滑度和/或弯曲刚度而保持其它所需性能的方法。

Description

含有微片晶纤维素颗粒的纸板
该非临时申请基于2006年9月12日提交的美国临时申请系列号为No.60/825,311的提交日，其在此引入作为参考，已在其提交日的12个月之内提交，并根据35USC§1.19(e)要求其优先权。
背景技术
[0001]造纸工艺通常包括将由网前箱(headbox)获得的纤维素纤维的稀的水浆料传送至移动筛(即大家所熟知的长网)上，以通过该筛从浆料中排水，使得形成充分固化的纤维垫，然后使用施胶压榨挤压纤维垫，其中垫中剩余的大量的水通过滚距(roll nip)挤压除去，最后将得到的垫通过造纸机的干燥段使剩余的水分热力学地除去。
[0002]纸基产品例如纸和纸板通常被涂布以提高其表面性质。纸的涂布通常需要复杂和昂贵的设备且其通常从造纸工艺离线进行。结果，涂布步骤对纸的生产工艺增加了显著的成本。为了充分提高纸的表面性质，通常所需的涂层重量为约2-6lb/1000ft2。因为低的涂层重量一般地是不够均匀以提供表面性质的所需的改善，通常需要如此高的涂层重量水平。这种相对高的涂层重量不仅充分提高了纸的生产成本，而且同样提高了纸的基本重量并因此提高了纸的运输成本。
[0003]纸板一般具有的厚度大于0.3mm，层厚(caliper)的范围约0.3mm至约1.2mm，基础重量范围为约120g/m2至约500g/m2。纸板通常被分类成5个等级：固体漂白硫酸盐，涂布的未漂白牛皮纸，粘土涂布的新闻纸，折叠纸板和未涂布的再生硬纸板。
[0004]当用于包装应用时，为了高的印刷质量，经常需要包装纸板具有优良的表面性质。因此，包装纸板通常用颜料基配方来涂布。为了赋予不透明性，包装纸板通常用不透明的颜料如在颜料粘合剂中的二氧化钛和粘土来涂布。木制纤维之间的表面间隙在50-100μm范围内，而不透明颜料的尺寸小于1μm。为了填充纤维的空隙和形成平滑的纸板表面，需要高标准的不透明颜料，这极大增加了纸板生产的成本。另外，由于遮光颜料比纤维素致密，它们往往增加纸板的基础重量从而导致高的运输费用。此外，这种提高表面印刷质量的方法在多数情况下以损害包装纸板的强度性能如弯曲力和拉伸刚性为代价而实现的。
[0005]为提高纸板的表面性质例如平滑度、不透明性、适印性而不降低物理性能且不显著增加生产成本，已经作出了持续的努力。美国专利No.6,645,616披露了具有提高的表面和强度性能的适于用作饮料包装或包装纸板的层压纸板。该层压纸板通过将轻质涂布的未经印刷的白纸层压至未漂白的或漂白的纸板基底上制成。在美国专利申请No.2003/0,091,762中，通过层压薄的漂白纤维纸至未漂白的纸板基底上制造白表面纸板。这些方法对于纸板生产过程需要额外的步骤，例如离线涂布和层压，因此增加了生产成本。美国专利申请No.2005/0,039,871披露了将多层幕帘用于单步涂布操作来降低生产成本。另外一种降低生产成本的途径是通过使用低成本填料代替二氧化钛颜料来提高不透明性和表面平滑度。美国专利申请No.2006/0,065,379教导使用低成本的矿物填料、漂白的纤维和粘合剂来制造白顶纸板。美国专利申请No.2004/086,626在涂料配方中使用机械研磨纤维作为低成本空隙填料来生产优良的印刷纸。在美国专利No.4,888,092中，具有可通过100目筛网的颗粒尺寸的含有少于25％的纤维和纤维碎片的，并含有至少50重量％的木射线细胞的纸浆细纤维被施加在原纸页的表面上形成一层来提高纸的表面平滑度。
[0006]使用超细纤维来填充纤维空隙并产生平滑的纸板表面已经被开发过。PCT专利申请No.2004/087,411和美国专利申请No.2004/223,040披露了将纳米直径的电纺丝制纤维应用到纸板表面。然而，该方法一般地对于纸板的商业化生产过于昂贵。微晶纤维素(MCC)已经被用于填充表面空隙及提供平滑表面(美国专利No.7,037,405；美国专利申请No.2005/2,39,744；PCT专利申请No.2006/034,837)。美国专利No.7,037,405披露了用组织化MCC悬浮液处理的纸板表面表现出改善了的强度和表面适印性。所披露的组织化MCC通过酸水解低等的纤维浆如南方松木和其它化学针叶树材木浆，接着通过机械组织纤维分离制得。然而，由于这类组织化MCC实质上从酸预萃取的具有高α-纤维素含量的纤维素纤维分离并提纯，生产MCC是十分昂贵的。为了控制流变性，MCC悬浮液必须被配制成具有淀粉(浆粉，starch)或其它粘度调节剂的悬浮液，使得悬浮液可以被施加到纸和纸板的表面。
[0007]微原纤化的纤维素(MFC)已经被研究用于纸板的表面处理以提高表面特性。PCT专利申请NO.2004/055,267教导使用从纤维的酶处理获得的MFC来改善包装材料的表面适印性而不会损害强度性质。可是，所得到的酶MFC悬浮液是不稳定的，必须用羧甲基纤维素进行分散和稳定。此外，需要羧甲基纤维素以改善MFC悬浮液的流变性能，使得MFC悬浮液能够被涂到包装材料的干的表面。美国专利Nos.4,861,427和5,637,197教导细菌纤维素MFC用于表面处理的应用。与MCC相类似，MFC相对昂贵。目前，以生产规模制造MFC仍然是一个挑战。
[0008]美国专利No.4,474,949披露了离散的片状物形式的微原纤纤维素，也被称为微片晶(microplatelet)纤维素颗粒(MPC)。这些MPC颗粒通过机械处理(打浆)纤维素纤维的稀的水性分散体至至少纤维素纤维的次生壁的最外面基本完全碎裂成微原纤形式的程度来生产。经打浆的分散体随后被冷冻干燥。所得到的MPC颗粒具有高吸附能力和液体保持力，致使它们适合用于吸收产品例如用于吸收体液的卫生巾、尿布、敷料及其类似物。
[0009]日本专利申请No.2004/230,719披露了具有宽度为1-50μm、长度为1-50μm及厚度为0.1-10μm的MPC。这些易于取向和均匀分散的MPC颗粒通过研磨纤维素物质得到。合成聚合物、脂肪酸和水或有机溶剂的混合物可与纤维素物质一起机械研磨。合成聚合物可以是多元醇、聚醚、聚烯烃和聚酰胺。适用于研磨方法的有机溶剂包括链烷烃、醇、酮、醚和芳香烃。由于所得到的MPC是无味和无嗅的，它们可用作用于增稠，改善保水性和增加触觉的食品添加剂。此外，它们可被用作药物和化妆品的填料。
[0010]由于用于涂层的颜料的量通常与在其上被涂布的基底的平滑度有关。几种方法已经被用来提高纸板的平滑度，并因此降低所需的不透明颜料的量。干或湿法压光制得的纸板具有增强的表面平滑度。在压光过程中，纸板结构被压缩导致厚度减小(即，降低层厚)。层厚和弯曲刚度之间的关系如方程所示：
                      Sb＝t3×E/12
其中Sb为弯曲刚度(stiffness)；
E为弹性模数；和
t为厚度或层厚。
[0011]纸板的弯曲刚度性能与纸板厚度的立方直接相关。通过压光导致层厚厚度的减少提高了纸板的表面平滑度，并由此极大地减小了弯曲刚度。另外，湿法压光由于需要使纸板再湿和再干，常常使机器的速度降低。
[0012]对于包装应用，除表面平滑度外，需要纸板具有几种性能适于高的印刷质量和美感外观，例如高的弯曲刚度和极好的强度。
[0013]高的弯曲刚度提供刚性且坚固的包装纸板。而且，对于在包装机械上优良的运转性能来说需要高的弯曲刚度，特别是对于高速的印刷和加工。这在纸板饮料包装如牛奶或果汁纸盒中为防止膨胀同样是很重要的。若干方法已经被用于提高纸板的弯曲刚度，但是这些改进一般地是以纸板的其它性质作为代价的。蓬松剂(bulking agent)可被加至纸板中以提高弯曲刚度。然而，蓬松剂同样使纸板的抗拉强度降低，这是由于这些原料的脱粘作用。
[0014]当用于包装应用时，对于纸板希望具有高的强度。提高包装纸板强度性能的一般方法导致不合需要的纸板密度的增加。美国专利No.6,322,667教导使用过热蒸汽来改善纸板的干抗拉强度而基本不增加纸板密度。纸板在过热蒸汽中干燥而不是在空气中或如常规地在空气中热的金属表面上进行干燥。然而，该方法对于纸板生产中所使用的纸浆的类型相当敏感。由纯的机械纸浆制造的纸板表现出明显改善的干拉伸性质和强度而没有增加板密度。相反，由纯的化学纸浆制造的纸板例如牛皮纸在过热蒸汽中干燥后没想显示出强度上的任何增加。
[0015]不幸地是，提高包装纸板的一种性能的成就通常是以其它所需性能为代价得到的。例如，压光改善了纸板的表面平滑度但使损害弯曲刚度和强度。
[0016]因此，仍然有对具有提高的表面平滑度和其它美学性质而不损害弯曲刚度和强度包装纸板的需要，反之亦然。另外，对包装纸板赋予提高的表面平滑度和其它美学性质、弯曲刚度或强度，而保持其它所需性能的方法是有益的。
发明内容
[0017]本发明涉及含有微片晶纤维素颗粒的纸板，其具有改善的表面平滑度、美学性质、弯曲刚度和强度性能。当微片晶纤维素颗粒用于纸板的表面处理时，微片晶填充在纸板表面上的纤维之间的空隙。结果，处理后的纸板具有提高的强度和表面性质如平滑度、不透明性、涂层保持性和适印性而不损害弯曲刚度。此外，本发明涉及改善纸板强度、表面平滑度和/或弯曲刚度而不需要增浓，同时保持其它所需性能的方法。
附图说明
[0018]图1为本发明的微片晶纤维素颗粒(MPC)的SEM图像。
[0019]图2为本发明的微片晶纤维素颗粒(MPC)的另一个SEM图。
[0020]图3表示在不同MPC颗粒水平：0、1.4和2.8lb/1,000ft2下DSF手抄纸作为次级层(secondary layer)在6×放大倍数下的显微图像。
[0021]图4表示在200×放大倍数下纸板的SEM表面负像，该纸板具有软木基层和次级层，该次级层(A)不含MPC颗粒，且(B)所含的MPC颗粒为1lb/1,000ft2，在造纸过程中MPC颗粒在次级流浆箱(secondary head)加入。
[0022]图5表示在200×放大倍数下纸板的SEM横截面负像，该纸板具有软木基层和次级层，次级层(A)不含MPC颗粒，且(B)所含的MPC颗粒为1lb/1,000ft2，在造纸过程中MPC颗粒在次级流浆箱加入。
[0023]图6为表示本发明的含有MPC颗粒的纸板的亮度和平滑度之间的关系曲线图。
[0024]图7为表示用不同的胶料配方施胶压榨的并在不同压力水平：0、50和100pli压光的纸板的谢菲尔德(Sheffield)表面平滑度和泰伯(Taber)刚度之间的关系曲线图。
[0025]图8为表示用不同的涂料配方刮刀涂布的并在不同压力水平：0、50和100pli压光的纸板的Sheffield表面平滑度和Taber刚度之间的关系曲线图。
发明详述
[0026]下面的详细说明举例说明了本发明的具体实施方式；然而，其并非以任何方式有意限制所附权利要求的范围。
[0027]本发明的微片晶纤维素MPC颗粒可以通过使纤维浆的悬浮液在大气压下在温度范围约20℃至约95℃通过高摩擦研磨机或砥石研磨机获得。纤维浆重复经过多次研磨过程，每通过一次后使用Microtrac X-100Tri-Laser-System，一种激光散射粒度分析仪来测定所得到的水性悬浮液中MPC的体积平均粒度。图1和2为所披露的MPC的干态的SEM图。
[0028]本发明的MPC所具有的体积平均粒度范围为从约20微米至约150微米，数均粒度范围为从约5微米至约20微米，且第95百分位数的体积平均粒度不超过约300微米。第95百分位数的体积平均粒度被定义为全部MPC的95％的体积平均粒度。所披露的MPC的粒度可以是不同的，依赖于目标最终用途应用。MPC颗粒的浓度一般为约2％至约3％固体，但依据所选的应用可以生产更高或更低百分比的固体的MPC颗粒。
[0029]MPC的保水值通过将50ml的1.5％固体的MPC水溶液在室温下放入离心分离管中进行测定。所使用的管为30mm直径×100mm长度，具有50ml的刻度体积。填充的管使用IEC CL2离心分离机(1500G)在3000rpm下离心分离15分钟。将管小心地从离心分离机移出，测量在清澈水相与不透明MPC层之间的界面的体积。然后轻轻倒出水相并将MPC层在烘箱中在105℃下干燥48小时以测定MPC的重量。使用如下等式来计算保水值：
保水值＝ml(管中沉淀物的体积)/g(MPC的O.D.重量)
[0030]本发明的MPC可具有的保水值范围从约5ml/g至约80ml/g。
[0031]不同天然来源的纤维素纤维可用于本发明。这些包括，但并不限于软木纤维、硬木纤维、棉纤维、细茎针草、蔗渣、***、亚麻和蔬菜基纤维，如甜菜和柑橘类纸浆。木材纸浆可通过化学处理，如硫酸盐(Kraft)、亚硫酸盐和硫酸盐方法制得；机械纸浆例如磨木浆和热机械纸浆；及它们的组合。纤维纸浆在经受高摩擦研磨过程之前可以被改性。可以应用几种改性方法包括，但并不限于化学改性、酶处理、机械处理和它们的组合。此外，合成纤维和/或填充剂例如粘土或二氧化钛可与纤维纸浆结合进行高摩擦研磨。
[0032]本发明的MPC颗粒可被用于纸板和/或用于纸板的底涂层中的次级层的表面处理。表面处理可通过本领域所熟知的各种技术来完成。这些技术包括，但并不限于施胶压榨、辊涂、刮刀涂布、杆式涂布、喷涂、幕式淋涂，并通过纸板机器上的网前箱形成表面层。
[0033]在本发明的一种实施方案中，所披露的纸板含有MPC的量的范围为每1,000ft2的纸板约0.10lb至约20lb。
[0034]在本发明的一种实施方案中，所披露的纸板含有MPC的量的范围基于纸板的总重量为约0.1％至约50％。
[0035]在本发明的一种实施方案中，所披露的纸板含有的MPC的MD-CD几何平均Taber刚度值为约25g-cm至约500g-cm。
[0036]纸板底涂层的次级层中的MPC
[0037]由含有软木纸浆的初生层(primary layer)和含有软木纸浆及不同量的MPC颗粒的次级层组成的手抄纸通过使用动态纸页形成器(DSF)制成。在次级层中仅仅含有软木浆(0％MPC)的DSF纸页被用来作为对照物。MPC颗粒以次级层总重的2.5％和5％被加至次级层，其分别与1.4和2.8lb/1,000ft2相关联。所获得的含有不同水平MPC颗粒的DSF手抄纸对多孔性、不透明性、抗拉强度和平滑度进行了评价。
[0038](i)孔隙度性质
[0039]DSF纸页的多孔性依照TAPPI方法T 460om-96，使用Gurley孔隙度仪来测定。Gurley孔隙度(以秒)测量空气透过DSF纸页所需的时间。Gurley孔隙度值的增加表明由于纸页孔隙度的减少透过纸页的空气透过性降低。(表I)
                          表I
Figure A20078000151600111
[0040]在次级层(2.8lb/1,000ft2)中含有5％MPC颗粒的DSF纸页表现出在纸板孔隙度上超过5倍的降低，表现为Gurley孔隙度从不含MPC颗粒的DSF纸页的140秒增加至对于含有2.8lb/1,000ft2的MPC颗粒的纸页的790秒。(表I)
[0041]当应用于DSF纸页的次级层中时，MPC颗粒填充纤维空隙并在处理过的纸页表面上形成非常平滑的层。(图3)结果，与非-MPC改性纸板相比，在更低的涂层重量下MPC表面改性的纸板具有改善的表面平滑度，更高的不透明性和亮度。
[0042](ii)不透明性
[0043]对于不透明性，在次级层中含有不同水平的MPC颗粒的DSF手抄纸在20巴压力和125℉温度下进行压光，随后用含有基于总固体量的约80％粘土的颜料涂料配方进行表层涂布。颜料涂层通过使用No.5和No.12绕线杆(wire-wound rod)被施加到纸板表面。DSF纸页的亮度通过使用由Technidyne Corporation生产的Micro S-5亮度计进行测量。仅仅具有底涂层的DSF纸页被用来作为对照物。(表II)
                           表II
[0044]当MPC颗粒被加至DSF纸页的次级层时，与作为对照物的纸页相比，甚至在减低涂层水平的情况下，涂布后的纸页的亮度增加。当MPC颗粒被用于次级层时，MPC填充软木基层的表面空隙，由此改善涂层性能。
[0045](iii)抗拉强度性质
[0046]对在次级层中含有不同水平的MCP颗粒的DSF手抄纸的抗拉强度性质在MD和CD方向进行了测定。
[0047]被涂布的次级层的类型对于MD∶CD比在从2.4至3.0的范围内没有明显的影响。当MPC颗粒被用作为次级层时模量极大地增加。在纸页的次级层中加入7.5％的MPC颗粒使模量从617升至806Kpsi(增加30％)，表明纸页的强度可通过在纸页的次级层中加入MPC颗粒来增加。(表III)
                       表III
Figure A20078000151600131
[0048]MPC可以与纤维纸浆混合并在造纸过程中在次级流浆箱被加至纸板。
[0049](i)表面分析
[0050]对具有软木基层和含有木浆和MPC颗粒的次级层的纸板拍摄SEM表面负像和横截面负像，其中MPC颗粒在造纸过程中被加在次级流浆箱中(图4和5)。该SEM图像证实MPC颗粒通过在表面上形成半连续的膜填满纸板表面上纤维与纤维之间的空隙。在纸板表面上形成的MPC膜的厚度为约2μm。
[0051](ii)抗拉强度和孔隙度
[0052]含有约1lb/1,000ft2MPC颗粒的MPC改性纸板与不含MPC颗粒的纸板相比在抗拉强度上增加47％且弹性模量增加33％。孔隙度的测量表明在空气渗透性方面降低了约10倍；Gurley孔隙度从不含MPC颗粒纸板的仅仅4秒/100cc空气至MPC修饰纸板的约42秒/100cc。
[0053]MPC在造纸工艺的不同位置的施用
[0054]本发明的MPC颗粒可通过使用多种施用方法被施用于造纸工艺的湿部的不同阶段。它们可以与次级层的硬木纤维的混合物被加至造纸过程的次级流浆箱中或单独(没有硬木纤维)被加至软木基层。此外，所披露的MPC可通过使用一般的纸涂布设备如条缝涂布、幕式涂布机和喷雾涂布应用于造纸过程的湿部或干部的纸板。
[0055]TiO2表层涂布-MPC底涂层纸板的平滑度使用派克印刷平滑度(Parker Print Smoothness)(PPS-10)依照TAPPI方法T 555pm-94进行测定，其中较低的PPS-10数代表纸板的较高的平滑度。纸板的亮度使用由Technidyne公司生产的Micro S-5亮度计进行测定，其中纸板的亮度相对于亮度值增加。(表IV)
                         表IV
Figure A20078000151600141
[0056]附图6表示纸板的亮度和平滑度之间的关系。另外，本发明的TiO2表层涂层、MPC-改性纸板的亮度和平滑度与那些未漂白软木基纸板的亮度和平滑度和通过涂布产自Mahrt Mill，MeadWestvaco Corp.的具有表层涂层颜料的商业基纸板而生产的已涂布的纸板的亮度和平滑度进行了比较。
[0057]TiO2表层涂层、MPC修饰纸板的亮度性质和纸板的平滑度成正比。这证实了MPC被作为薄膜被保留以填充在纸板的未漂白纤维表面上的纤维与纤维的空隙，如附图4的SEM图所示，甚至当其在后部真空下和以非常稀的进料条件被加至湿部时。所披露的MPC表现出在纤维素表面上的成膜性质而无需与粘合剂或流变控制剂进行配制。另一方面，已知技术的微纤维在加至纸板之前，必须与其它成分如粘合剂和流变控制剂配制成稳定胶度。在造纸工艺中所固有的剧烈的水动力条件下，已知技术的胶体纤维素微纤维趋向于通过网流失而不能在表面上形成平的膜。所披露的MPC在纤维网表面上的成膜能力使得可以使用现有的用于造纸工艺的设备加入MPC，由此使资金成本特别是用于额外干燥能力的成本最小化。
[0058]含有本发明的MPC的表层涂布TiO2的纸板与不含MPC的表层涂布TiO2的纸板相比具有更高的不透明性以掩盖未漂白的棕色纸板层，如亮度和黄度光学值所示。表层涂布TiO2、MPC改性纸板的这些增强的光学性质是由于纸板表面的平滑度的提高，因为MPC填充了纤维空隙并在纤维网基层的表面上形成了薄膜。因此，在施加TiO2表层涂层之前，当所披露的MPC存在于纸板的次级层时，在纸板的表层涂层上用于掩盖基层中未漂白的棕色纤维所需的TiO2颜料的量可以被最小化。
[0059]通过施胶压榨相对于表层涂布的MPC的施用
[0060]MPC通过使用高摩擦研磨机湿磨漂白的硬木的悬浮液来生产。所产生的MPC的公称体积平均粒度为约50-80微米且保水值为25-40ml/g干纤维，保水值通过使用半径为150mm的50ml摇出斗(swing outbucket)的IEC CL2离心分离机将50ml的1.5％MPC溶液在3000rpm转速下离心15分钟进行测定，该离心分离机的相对离心力为约1500g。
[0061]所制得的MPC的2.7％固体的悬浮液用淀粉(浆粉，starch)(可从Penford Products Co.商业买到的Penford Gum 280)和粘土(可从Thiele Kaolin Co.商业买到的Kaobrite 90)按表V所示的不同组成进行配制。
[0062]对于施胶压榨施用，该制剂被施用至10密耳漂白的SBS纸板的两面，使用具有12英寸网的溢流钳口施胶压榨(flooded nip sizepress)，速度为200ft/分且最小压载荷为35psi。
[0063]对于表层涂布施用，该制剂使用软刮刀涂布器(bent bladeapplicator)以900ft/分的速度被涂布至10密耳漂白的SBS纸板的单面。
[0064]从已知的MPC与淀粉及与粘土的比率计算涂层的重量，所测定的纸板的灰分含量小于未涂纸板。(表V)
                                           表V
配方                      总固含量，％   涂层重量  lb/3,000ft2压榨涂布  双面MPC       淀粉    粘土   涂层重量  lb/3,000ft2刮刀涂布  单面MPC       淀粉    粘土
仅仅水
MPC 1％                        1淀粉(浆粉，starch)8％          8淀粉8％，粘土8％               16淀粉8％，MPC 1％               9MPC 1％，粘土8％               9MPC 2.5％/粘土2.5％共处理※※  5淀粉8％，粘土8％，MPC 1％      17淀粉4％，粘土4％，MPC 1％      9   0.0850.4871.119   1.1190.049     0.4390.101             0.8120.158             0.1580.181     1.445   1.4450.131     0.525   0.525   0.0500.397   0.3970.040     0.3570.025             0.1980.129             0.1290.082     0.653   0.6530.025     0.099   0.099
※※纤维素与粘土一起湿研磨
[0065]对已涂布的纸板用压光机在两个不同压力下压光：50和100pli压力。
[0066](i)Taber刚度
                                          表VI
配方                      总固体，％   弯曲刚度  结果压榨涂布  双面TaberMD        CD    GM   弯曲刚度  结果刮刀涂布  单面TaberMD        CD    GM
仅仅水   31        11    18
MPC 1％                        1淀粉8％                        8淀粉8％，粘土8％               16淀粉8％，MPC 1％               9MPC 1％，粘土8％               9MPC 2.5％/粘土2.5％共处理※※  5淀粉8％，粘土8％，MPC 1％      17淀粉4％，粘土4％，MPC 1％      9   37        11    2040        14    2443        14    2542        13    2344        14    2538        12    2145        16    2745        14    25   34        17    2436        14    2235        14    2238        15    2437        12    2139        18    2642        18    27
※※纤维素与粘土一起湿研磨
[0067]经涂布的没有压光的纸板对Taber刚度进行了测试，如表VI所示。Taber刚度使用MD和CD刚度的几何平均(GM)，依照TAPPI测试方法T 489om-04，2004年修订版来确定。GM为MD和CD Taber刚度的几何平均，其中GM＝(MD×CD)1/2。
[0068]对经涂布的在两个不同水平压光的纸板的Taber刚度进行了评价并与那些未压光的经涂布的纸板进行了比较。(表VII)
Figure A20078000151600181
[0069](ii)表面平滑度
[0070]使用TAPPI测试方法T 538om-01(2001年修订版)对压光的、已涂纸板的Sheffield表面平滑度进行了测定，并与那些未压光的、未涂布的纸板进行了比较。(表VIII)
Figure A20078000151600201
[0071]图7表示纸板的Taber刚度和Sheffield表面平滑度之间的关系，所述纸板在施胶过程中施用不同的胶料配方，没有压光和在50及100pli压力下压光。
[0072]当对经涂布的纸板进行压光时，其表面平滑度提高而损害其弯曲刚度。纸板在越高水平的压力下被压光，由较低的Sheffield平滑度值表明的表面平滑度越高，而由较低的Taber刚度值表明的弯曲刚度性质越低。
                           表IX
表面胶料配方  Sheffield平滑度值为100的已压光纸板的Taber刚度   与仅仅用水施胶的纸板相比Taber刚度的增加％
 仅仅水   13.10   -
 8％淀粉   17.14   31％
 8％淀粉，8％粘土   16.91   29％
 1％MPC，8％淀粉，8％粘土 20.00 53％
[0073]表IX显示两个表面均使用不同配方施胶的纸板，在其被被压光至相同的Sheffield平滑度值100后的Taber刚度。用含有1％MPC、8％淀粉和8％粘土的配方施胶的纸板的表面所显示的Taber刚度值为约20，对于没有表面施胶(即，仅仅用水施胶)的纸板所具有的约为13.10的Taber刚度提高了约53％。对于表面用淀粉或淀粉与粘土的组合施胶的纸板来说，与表面没有施胶的纸板相比它们的Taber刚度提高了，但提高量仅仅为约30％。
[0074]图8显示纸板的Taber刚度和Sheffield表面平滑度之间的关系，所述纸板用不同的涂料配方刮刀涂布，没有压光和在50及100pli压力下压光。
                            表X
刮刀涂布配方  Sheffield平滑度值为100的已压光纸板的Taber刚度   与仅仅用水涂布的纸板相比Taber刚度的增加％
 仅仅水   13.10   -
 8％淀粉，8％粘土   17.46   34％
 1％MPC，8％淀粉，8％粘土 19.46 50％
[0075]表X显示其中一个表面使用不同配方被刮刀涂布的纸板，在其被压光至相同的Sheffield平滑度值100后的Taber刚度。用含有1％MPC、8％淀粉和8％粘土的配方刮刀涂布的纸板所显示的Taber刚度值为约20，其相对于仅仅用水刮刀涂布的纸板所具有的约为13.10的Taber刚度提高了约50％。对于用含有8％淀粉和8％粘土的配方刮刀涂布的纸板来说，与仅仅用水刮刀涂布的纸板相比它们的Taber刚度提高了，但提高量仅仅为约34％。
[0076]当纸板用含有所披露的MPC的配方或者作为表面施胶剂或者作为涂料进行涂布时，可以进行压光以提高已处理纸板的表面平滑度，伴随对弯曲刚度性能的负面影响的显著降低。
[0077]应当理解的是前面的描述所涉及的实施方案仅仅是示范性和解释性的，而不是对本发明的限制。在那里可以做任何改变和修改，这对本领域技术人员来说是显而易见的。这种变化被认为落在本发明下列权利要求所限定的范围之内。

Claims (24)

1、一种纸板，包括位于纸板的至少一个表面上的微片晶纤维素颗粒，其中微片晶纤维素颗粒所具有的体积平均粒度范围为从约20微米至约150微米，数均粒度范围为从约5微米至约20微米，且第95百分位数的体积平均粒度不超过约300微米。
2、如权利要求1所述的纸板，其中微片晶纤维素颗粒所具有的保水值的范围从约5ml/g至约80ml/g。
3、如权利要求1所述的纸板，其中微片晶纤维素颗粒来源于纤维纸浆，其选自软木纤维、硬木纤维、棉纤维、细茎针草、蔗渣、***、亚麻、甜菜、柑橘类纸浆、漂白的硫酸盐浆和它们的组合。
4、如权利要求3所述的纸板，其中纤维纸浆用选自化学处理、酶处理、机械处理和它们的组合的方法进行预处理。
5、如权利要求1所述的纸板，其中微片晶纤维素颗粒的量从约0.10lb至约20lb每1,000ft2的纸板。
6、如权利要求1所述的纸板，其中微片晶纤维素颗粒的量的范围为基于纸板的总重量的约0.1％至约50％。
7、如权利要求1所述的纸板，其特征在于MD-CD几何平均泰伯刚度值为约25g-cm至约500g-cm。
8、如权利要求1所述的纸板，更进一步地包含不透明颜料，所述不透明颜料选自二氧化钛、粘土、碳酸钙、氢氧化铝、无定形二氧化硅、无定形硅酸盐、缎光白、滑石、氧化锌、硫酸钡、高长径比矿物填料和它们的组合。
9、一种包装材料，包括如权利要求1所述的纸板。
10、一种纸板，包括：
(10.i)基底纸；和
(10.ii)位于该基底纸的至少一个表面上的至少一层，其中该层所包含的微片晶纤维素颗粒所具有的体积平均粒度范围为从约20微米至约150微米，数均粒度范围为从约5微米至约20微米，且第95百分位数的体积平均粒度不超过约300微米。
11、如权利要求10所述的纸板，其中所述基底纸所包含纤维，该纤维选自软木纤维、硬木纤维、再生纸纤维和它们的组合。
12、如权利要求10所述的纸板，其中层(10.ii)中的微片晶纤维素颗粒的量从约0.10lb至约20lb每1,000ft2的纸板。
13、如权利要求10所述的纸板，其中层(10.ii)中的微片晶纤维素颗粒的量的范围为基于纸板的总重量的约0.1％至约50％。
14、如权利要求10所述的纸板，其特征在于MD-CD几何平均泰伯刚度值为约25g-cm至约500g-cm。
15、如权利要求10所述的纸板，更进一步地包含不透明颜料，所述不透明颜料选自二氧化钛、粘土、碳酸钙、氢氧化铝、无定形二氧化硅、无定形硅酸盐、缎光白、滑石、氧化锌、硫酸钡、高长径比矿物填料和它们的组合。
16、一种纸板，包括：
(16.i)基底纸；
(16.ii)位于该基底纸的至少一个表面上的至少一层，其中该层所包含的微片晶纤维素颗粒所具有的体积平均粒度范围为从约20微米至约150微米，数均粒度范围为从约5微米至约20微米，且第95百分位数的体积平均粒度不超过约300微米；和
(16.iii)在层(16.ii)的表面上形成的包括不透明颜料的涂层。
17、如权利要求16所述的纸板，其中所述基底纸所包含纤维，该纤维选自软木纤维、硬木纤维、再生纸纤维和它们的组合。
18、如权利要求16所述的纸板，其中层(16.ii)中的微片晶纤维素颗粒的量从约0.10lb至约20lb每1,000ft2的纸板。
19、如权利要求16所述的纸板，其中层(16.ii)中的微片晶纤维素颗粒的量的范围为基于纸板的总重量的约0.1％至约50％。
20、如权利要求16所述的纸板，其特征在于MD-CD几何平均泰伯刚度值为约25g-cm至约500g-cm。
21、如权利要求16所述的纸板，其中涂层(16.iii)中的不透明颜料选自二氧化钛、粘土、碳酸钙、氢氧化铝、无定形二氧化硅、无定形硅酸盐、缎光白、滑石、氧化锌、硫酸钡、高长径比矿物填料和它们的组合。
22、一种涂料组合物，包括微片晶纤维素颗粒，其中微片晶纤维素颗粒所具有的体积平均粒度范围为从约20微米至约150微米，数均粒度范围为从约5微米至约20微米，且其中约95％的微片晶纤维素颗粒所具有的体积平均粒度范围为从约50微米至约300微米。
23、如权利要求22所述的组合物，更进一步地包含不透明颜料，所述不透明颜料选自二氧化钛、粘土、碳酸钙、氢氧化铝、无定形二氧化硅、无定形硅酸盐、缎光白、滑石、氧化锌、硫酸钡、高长径比矿物填料和它们的组合。
24、如权利要求22所述的组合物，更进一步地包含至少一种选自交联剂、聚结剂、增塑剂、缓冲剂、中和剂、增稠剂、流变改性剂、保湿剂、润湿剂、抗微生物剂、塑化剂、消泡剂、着色剂、填料、蜡和它们的组合中的一种成分。
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