具有至少一个阻隔涂料层的纸板结构的制作方法

优先权本申请要求在2018年2月19日提交的u.s.ser.no.62/632,265的优先权，其完整内容以引用方式并入本文中。本发明申请涉及涂布的纸板，并且更特别地涉及具有水性阻隔涂料的纸板结构。
背景技术：
：纸板用于各种包装应用中。例如，使用涂布的未漂白纸板用于包装饮料容器、冷冻食品、谷类食品和广泛种类的其它食品和非食品消费产品。其它形式的漂白和未漂白的经涂布纸板被用于食品服务和消费产品中的各种包装选择。使用纸或纸板的食品或食品服务包装通常需要增强的阻隔性能，包括油、油脂、水和/或湿气阻隔。另外，许多纸或纸板包装，例如用于食品或饮料服务的纸或纸板杯子，还要求纸或纸板是可热封的（heat-sealable），使得可以在制杯机上形成杯子。聚乙烯（pe）挤出涂布的纸板通过同时提供了所需的阻隔和热封性能目前在此类应用中仍然占主导地位。然而，包装（包括使用pe挤出涂料的纸杯）具有再制浆困难，并且不能像常规的纸或纸板那样容易地再循环，如果将这些包装填埋，则会引起环境问题。对于包括代替含有pe涂料或膜层的纸板包装的涂布技术的替代性解决方案存在增长的需求。可再制浆的水性涂料是解决这种需要的有前途的解决方案之一。然而，水性涂料中的大多数聚合物是无定形的，并且不具有像pe的熔点。因此，水性涂料中的粘合剂或聚合物在具有水性涂层的纸板的生产、储存、运输或转化过程中的升高的温度（甚至在例如120-130℉）和/或压力下常常逐渐软化或变粘，导致经涂布的纸板的粘连问题，这在实际应用中通常不会发生在pe涂布的纸板上。这种粘连问题对于需要高阻隔性能并且还需要能够在转换包装中热封（如杯子）的水性阻隔涂布纸板变得甚至更加关键。因此，本领域技术人员在具有阻隔性能的纸板结构领域继续进行研究和开发工作。技术挑战和焦点包括实现不同目标应用所需的阻隔性能，同时优化或平衡纸板产品的热封性和抗粘连性。技术实现要素：在一个方面，所公开的纸板结构包括纸板基材，所述纸板基材包括第一主要侧和第二主要侧，以及在所述第一主要侧上的阻隔涂料层。阻隔涂料层可以包含粘合剂和颜料，其中所述粘合剂具有至少20℃的玻璃化转变温度。在另一方面，所公开的纸板结构包括纸板基材，所述纸板基材包括第一主要侧和第二主要侧，以及在所述第一主要侧上的阻隔涂料层。所述阻隔涂料层可以包含粘合剂和颜料，其中粘合剂具有至少20℃的玻璃化转变温度，其中所述颜料包含粘土和碳酸钙中的至少一种。在另一方面，所公开的纸板结构包括纸板基材，所述纸板基材包括第一主要侧和第二主要侧，以及在所述第一主要侧上的阻隔涂料层。所述阻隔涂料层可以包含粘合剂和颜料，其中所述粘合剂具有至少20℃的玻璃化转变温度，其中所述粘合剂与所述颜料的重量比为至少约1:2。在另一方面，所公开的纸板结构包括纸板基材，所述纸板基材包括第一主要侧和第二主要侧，以及在所述第一主要侧上的阻隔涂料层。所述阻隔涂料层可以包含粘合剂和颜料，其中所述粘合剂具有至少20℃的玻璃化转变温度，其中至少60重量%的颜料由粒度小于2微米的颗粒组成。在另一方面，所公开的纸板结构包括纸板基材，所述纸板基材包括第一主要侧和第二主要侧，以及在所述第一主要侧上的多个阻隔涂料层。每个阻隔涂料层可以包含粘合剂和颜料，其中所述粘合剂具有至少20℃的玻璃化转变温度。在一个方面，所公开的用于制造纸板结构的方法包括(1)制备包含粘合剂和颜料的阻隔涂料组合物，其中所述粘合剂在干燥时具有至少20℃的玻璃化转变温度，和(2)将所述阻隔涂料组合物施加至纸板基材。根据以下描述、附图和所附权利要求，所公开的纸板结构和方法的其它方面将变得显而易见。附图说明图1是所公开的纸板结构的一个方面的横截面示意图；图2是用于测试经涂布的纸板样品的粘连的装置的图示说明；以及图3a-3d说明了用于测量纤维撕裂的剥离测试方法。图4是所公开的纸板结构的另一方面的横截面示意图。详述所公开的纸板结构涂布有至少一个阻隔涂料层，所述阻隔涂料层提供阻隔性能并且可为可热封的，但具有最小化的粘连倾向（不期望的纸板结构与纸板结构的粘结）。参见图1，所公开的纸板结构的一个方面（整体用10表示）包括纸板基材100、任选的底涂层120和阻隔涂料层110。在不偏离本公开的范围的情况下，可以包括附加层。纸板结构10的纸板基材100包括第一主要侧102和与第一主要侧102相对的第二主要侧104。将任选的底涂层120施加到纸板基材100的第一主要侧102。阻隔涂料层110也施加到纸板基材100的第一主要侧102。纸板基材100可以是（或可以包括）能够用任选的底涂层120和阻隔涂料层110涂布的任何纤维素材料。本领域技术人员将理解，纸板基材110可以是漂白的或未漂白的。合适的纸板基材的实例包括瓦楞原纸、挂面纸板、全漂白硫酸盐浆纸板（solidbleachedsulfate，sbs）、未涂布的未漂白牛皮纸（uuk）和折叠盒纸板（fbb）。纸板基材100可以具有至少约40磅/3000ft2的未涂布纸张定量。在一种表达中，纸板基材100可以具有约40磅/3000ft2至约300磅/3000ft2的未涂布纸张定量。在另一种表达中，纸板基材100可具有约85磅/3000ft2至约250磅/3000ft2的未涂布纸张定量。在另一种表达中，纸板基材100可具有约100磅/3000ft2至约250磅/3000ft2的未涂布纸张定量。此外，纸板基材100可以具有例如约4点（point）至约30点（0.008英寸至0.030英寸）的厚度（caliper）（厚度）。在一种表达中，厚度范围为约8点至约24点。在另一种表达方式中，厚度范围为约14点至约18点。合适的纸板基材100的一个具体的非限制性实例是14点sbs板，其由westrockcompanyofatlanta,georgia制造。合适的纸板基材100的另一个具体的非限制性实例是由westrockcompany制造的16点sbs板。合适的纸板基材100的再一个具体的非限制性实例是由westrock公司制造的18点sbs板。纸板基材100可在造纸机上制造，并且可涂布在第一主要侧102上。任选地，虽然在图1中未示出，但纸板基材100的第二主要侧104可包括阻隔涂料层110和任选的底涂层120。任选的底涂层120可以施加到纸板基材100的第一主要侧102。可以通过合适的方法，例如在造纸机上的或在一个或多个机外涂布机上的一个或多个涂布机，施加底涂层120。任选的底涂层120可以包括与阻隔涂料层110相同（或类似）的成分，即粘合剂和颜料。然而，比率可以不同，即，在任选的底涂层120中的粘合剂与颜料以重量计的比率可以是约25:100至约45:100。阻隔涂料层110可以使用任何合适的方法施加，例如在造纸机上的或作为一个或多个机外涂布机的一个或多个涂布机，使得阻隔涂料层110形成纸板基材100的暴露的最外表面112。阻隔涂料层110可以是可热封的。当加热时，热封涂料提供了对与其接触的产品的其它区域的粘结。经涂布的侧可存在于包装的外表面上以允许印刷文字或图形。阻隔涂料层110可以以各种涂层重量施加至纸板基材100。作为一个非限制性实例，阻隔涂料层110可以约2至12磅/3,000平方英尺的涂层重量施加。作为另一个非限制性实例，阻隔涂料层110可以以约4至9磅/3,000平方英尺的涂层重量施加。阻隔涂料层110可以包含粘合剂和颜料。在一种表达中，粘合剂与颜料以重量计的比率可以为至少约1:2。在另一种表达中，粘合剂与颜料以重量计的比率可以是约1:2至约9:1。在另一种表达中，粘合剂与颜料以重量计的比率可以是约1:1至约4:1。在另一种表达中，粘合剂与颜料以重量计的比率可以为至少约1:1。阻隔涂料层110的粘合剂可以是水性粘合剂。作为一个一般的非限制性实例，粘合剂可以是苯乙烯-丙烯酸酯（sa）（即，粘合剂“由”或“基本上由”苯乙烯-丙烯酸酯（sa）组成）。作为另一个一般的非限制性实例，粘合剂可以是包含苯乙烯-丙烯酸酯（sa）的粘合剂的混合物。表2中列出了合适粘合剂的几个具体的非限制性实例。也可考虑其它水性粘合剂，例如苯乙烯-丁二烯橡胶（sbr）、乙烯丙烯酸（eaa）、聚乙酸乙烯酯（pvac）、聚酯分散体及其组合。在不受任何特定理论限制的情况下，目前认为适当选择用于阻隔涂料层110的水性粘合剂，特别是在阻隔涂料层110中使用的粘合剂（在干燥时）的玻璃化转变温度，可以使所得纸板结构10的粘连显著降低。在一种表达中，所公开的纸板结构10的阻隔涂料层110中的粘合剂具有至少20℃的玻璃化转变温度。在另一表达中，所公开的纸板结构10的阻隔涂料层110中的粘合剂具有至少23℃的玻璃化转变温度。在另一表达中，所公开的纸板结构10的阻隔涂料层110中的粘合剂具有至少25℃的玻璃化转变温度。在另一表达中，所公开的纸板结构10的阻隔涂料层110中的粘合剂具有至少28℃的玻璃化转变温度。在另一表达中，所公开的纸板结构10的阻隔涂料层110中的粘合剂具有至少30℃的玻璃化转变温度。在另一表达中，所公开的纸板结构10的阻隔涂料层110中的粘合剂具有至少35℃的玻璃化转变温度。在另一表达中，所公开的纸板结构10的阻隔涂料层110中的粘合剂具有至少20℃到至多60℃的玻璃化转变温度。在又一表达中，所公开的纸板结构10的阻隔涂料层110中的粘合剂具有至少25℃到至多45℃的玻璃化转变温度。纸板结构10的阻隔涂料层110的颜料可以是（或可以包含）各种材料。合适颜料的几个非限制性实例列于表1中。在不背离本公开范围的情况下，可以使用其它颜料，例如塑料颜料、二氧化钛颜料、滑石颜料等。阻隔涂料层110的颜料可以具有受控的粒度分布。在一种表达中，阻隔涂料层110的颜料组分可以由相对细的颗粒组成。在另一表达中，阻隔涂料层110的颜料组分的至少60%（按重量计）由粒度小于2微米的颗粒组成。在另一表达中，阻隔涂料层110的颜料组分的至少70%（按重量计）由粒度小于2微米的颗粒组成。在另一表达中，阻隔涂料层110的颜料组分的至少80%（按重量计）由粒度小于2微米的颗粒组成。在另一表达中，阻隔涂料层110的颜料组分的至少90%（按重量计）由粒度小于2微米的颗粒组成。在另一表达中，阻隔涂料层110的颜料组分的至少95%（按重量计）由粒度小于2微米的颗粒组成。在一个变体中，阻隔涂料层110的颜料可以是粘土颜料。作为一个实例，粘土颜料可以是高岭土，例如细高岭土。作为另一个实例，粘土颜料可以是片状粘土，例如高长径比的片状粘土（例如长径比至少为40:1）。在另一个变体中，阻隔涂料层110的颜料可以是碳酸钙（caco3）颜料。作为一个实例，caco3颜料可以是粗磨caco3，具有其中约60%的颗粒小于2微米的粒度分布。作为另一个实例，caco3颜料可以是细磨caco3，具有其中约90%的颗粒小于2微米的粒度分布。作为再一个实例，caco3颜料可以是平均粒度为约0.4微米的细磨caco3。在再一个变体中，阻隔涂料层110的颜料可以是包括碳酸钙颜料和粘土颜料两者的颜料共混物。可以使用各种技术来制备所公开的纸板结构10。在一个实施方式中，用于制造纸板结构的方法包括选择水性粘合剂，在干燥时，所述水性粘合剂具有至少20℃的玻璃化转变温度。通过将所选择的水性粘合剂与颜料混合来制备阻隔涂料组合物。然后将阻隔涂料组合物施加在纸板基材的第一主要侧上。任选地，在施加阻隔涂料组合物之前，可以将底涂层施加在纸板基材的第一主要侧上。因此，底涂层将位于纸板基材和阻隔涂料层之间。参见图4，整体标记为40的所公开的另一方面纸板结构包括纸板基材400、任选的底涂层420、第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430。本领域技术人员将理解，在不背离本公开的范围的情况下，可以包括附加层。纸板结构40的纸板基材400包括第一主要侧402和与第一主要侧402相对的第二主要侧404。将任选的底涂层420施加到纸板基材400的第一主要侧402上。第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430也施加到纸板基材400的第一主要侧402。所公开的纸板结构40的纸板基材400可以具有各种组成、纸张定量和厚度（caliperthicknesses），如本文中对于纸板结构10的纸板基材100的描述。合适的纸板基材400的一个具体的非限制性实例为16.5点（point）、175lb/3,000ft2纸张定量的sbs板，其由westrockcompanyofatlanta,georgia制造。合适的纸板基材100的另一个具体的非限制性实例是18点、185lb/3,000ft2纸张定量的sbs板，由westrockcompany制造。纸板基材400可以在造纸机上制造，并且可以涂布在第一主要侧402上。任选地，虽然在图4中未示出，但纸板基材400的第二主要侧404可以包括第一阻隔涂料层410、任选的底涂层420和第二阻隔涂料层430。任选的底涂层420可以施加到纸板基材400的第一主要侧402上。可以通过合适的方法，例如在造纸机上的或在一个或多个机外涂布机上的一个或多个涂布机，施加底涂层420。任选的底涂层420可包括与任选的底涂层120相同（或相似）的成分，即粘合剂和颜料，并且任选的底涂层420中粘合剂与颜料的重量比可以例如为约25:100至约45:100。第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430可使用任何合适的方法施加，例如在造纸机上的或作为一个或多个机外涂布机的一个或多个涂布机，从而使第二阻隔涂料层430形成纸板基材400的暴露的最外表面412。在一种表达中，可以使用造纸机上的一个或多个涂布机施加第一阻隔涂料层410，并且可以使用机外涂布机施加第二阻隔涂料层430。在另一种表达中，阻隔涂料层410、430两者都可以使用造纸机上的涂布机施加。在又一种表达中，阻隔涂料层410，430两者都可以使用机外涂布机来施加。第一阻隔涂料层410和/或第二阻隔涂料层430可以促进热封。换言之，当加热时，第一阻隔涂料层410和/或第二阻隔涂料层430可以提供粘结。经涂布的侧可存在于包装的外表面上以允许印刷文字或图形。在一种表达中，第二阻隔涂料层430可以是可热封的，而第一阻隔涂料层不是。在另一种表达中，阻隔涂料层410，430两者都可以是可热封的。第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430可以各种涂层重量施加到纸板基材400。作为一个非限制性实例，第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430可以约1至12磅/3,000平方英尺的涂层重量施加。作为另一个非限制性实例，第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430可以约4至9磅/3,000平方英尺的涂层重量施加。第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430中的每一个都包括粘合剂和颜料。在一种表达中，粘合剂与颜料以重量计的比率可以为至少约1:2。在另一种表达中，粘合剂与颜料以重量计的比率可以是约1:2至约9:1。在另一种表达中，粘合剂与颜料以重量计的比率可以是约1:1至约4:1。在另一种表达中，粘合剂与颜料以重量计的比率可以为至少约1:1。第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430的粘合剂可以是水性粘合剂。作为一个一般的非限制性实例，粘合剂可以是苯乙烯-丙烯酸酯（sa）（即，粘合剂“由”或“基本上由”苯乙烯-丙烯酸酯（sa）组成）。作为另一个一般的非限制性实例，粘合剂可以是包含苯乙烯-丙烯酸酯（sa）的粘合剂混合物。表2中列出了合适粘合剂的几个具体的非限制性实例。也可考虑其它水性粘合剂，例如苯乙烯-丁二烯橡胶（sbr）、乙烯丙烯酸（eaa）、聚乙酸乙烯酯（pvac）、聚酯分散体及其组合。不受任何特定理论的限制，目前认为，适当选择用于第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430中的水性粘合剂，特别是用于阻隔涂料层410中的粘合剂（在干燥时）的玻璃化转变温度，可以使所得纸板结构40的粘连显著降低。在一种表达中，所公开的纸板结构40的阻隔涂料层410中的粘合剂具有至少20℃的玻璃化转变温度。在另一种表达中，所公开的纸板结构40的阻隔涂料层410中的粘合剂具有至少23℃的玻璃化转变温度。在另一种表达中，所公开的纸板结构40的阻隔涂料层410中的粘合剂具有至少25℃的玻璃化转变温度。在另一种表达中，所公开的纸板结构40的阻隔涂料层410中的粘合剂具有至少28℃的玻璃化转变温度。在另一种表达中，所公开的纸板结构40的阻隔涂料层410中的粘合剂具有至少30℃的玻璃化转变温度。在另一种表达中，所公开的纸板结构40的阻隔涂料层410中的粘合剂具有至少35℃的玻璃化转变温度。在另一种表达中，所公开的纸板结构40的阻隔涂料层410中的粘合剂具有至少20℃到至多60℃的玻璃化转变温度。在再另一种表达中，所公开的纸板结构40的阻隔涂料层410中的粘合剂具有至少25℃到至多45℃的玻璃化转变温度。纸板结构40的第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430的颜料可以是（或可以包含）各种材料。合适颜料的几个非限制性实例列于表1中。在不背离本公开范围的情况下，可以使用其它颜料，例如塑料颜料、二氧化钛颜料、滑石颜料等。阻隔涂料层410的颜料可具有受控的粒度分布。在一种表达中，阻隔涂料层410的颜料组分可以由相对细的颗粒组成。在另一个表达中，阻隔涂料层410的颜料组分的至少60%（按重量计）由粒度小于2微米的颗粒组成。在另一个表达中，阻隔涂料层410的颜料组分的至少70%（按重量计）由粒度小于2微米的颗粒组成。在另一个表达中，阻隔涂料层410的颜料组分的至少80%（按重量计）由粒度小于2微米的颗粒组成。在另一个表达中，阻隔涂料层410的颜料组分的至少90%（按重量计）由粒度小于2微米的颗粒组成。在又一表达中，阻隔涂料层410的颜料组分的至少95%（按重量计）由粒度小于2微米的颗粒组成。在一个变体中，第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430的颜料可以是粘土颜料。作为一个实例，粘土颜料可以是高岭土，例如细高岭土。作为另一个实例，粘土颜料可以是片状粘土，例如高长径比的片状粘土（例如长径比至少为40:1）。在另一个变体中，第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430的颜料可以是碳酸钙(caco3)颜料。作为一个实例，caco3颜料可以是粗磨caco3，其具有其中约60%的颗粒小于2微米的粒度分布。作为另一个实例，caco3颜料可以是细磨caco3，其具有其中约90%的颗粒小于2微米的粒度分布。作为又一个实例，caco3颜料可以是平均粒度为约0.4微米的细磨caco3。在又一个变体中，第一阻隔涂料层410和第二阻隔涂料层430的颜料可以是包含碳酸钙颜料和粘土颜料两者的颜料共混物。可以使用各种技术来制备所公开的纸板结构40。在一种实施方式中，用于制造纸板结构的方法包括选择水性粘合剂，在干燥时，所述水性粘合剂具有至少20℃的玻璃化转变温度。通过将所选择的水性粘合剂与颜料混合来制备阻隔涂料组合物。然后将阻隔涂料组合物施加在纸板基材的第一主要侧上。任选地，在施加阻隔涂料组合物之前，可以将底涂层施加在纸板基材的第一主要侧上。因此，底涂层将位于纸板基材和阻隔涂料层之间。实施例制备各种阻隔涂料组合物并使用棒式涂布机或刮刀涂布机将其施加到纸板基材上。阻隔涂料组合物包括表1所示的市售颜料。特别地，cl-1、cc-1、cc-2和cc-3的具体颜料用于以下表4a和4b中的实施例。颜料cc-1、cc-2和cl-2用于表8a、8b和8c中的实施例。表1名称颜料描述cl-1hydrafine®90w(kaminllcofmacon,georgia)高岭土no.1超细粘土cl-2xp6170tm(imerysperformancemineralsofparis,france)具有高长径比的片状粘土cc-1hydrocarb®60(omyaagofoftringen,switzerland)粗磨caco3（60%的粒度<2微米）cc-2hydrocarb®90(omyaag)细磨caco3（90%的粒度<2微米）cc-3hydrocarb®hg(omyaag)细磨caco3（中值粒径0.4微米）阻隔涂料组合物使用了基于苯乙烯-丙烯酸酯（sa）的市售粘合剂，但所述市售粘合剂具有如表2所示的各种玻璃化转变（tg）温度。实验结果表明使用具有较低tg的粘合剂的阻隔涂料在升高的温度和压力下具有较高的粘连倾向。特别地，sa-5、sa-6和sa-7的特定粘合剂用于表3a和3b的对比例以及表4a和4b的实施例中。sa-2和sa-5是表8a的实施例中使用的粘合剂。sa-5是表8b和8c的实施例中使用的唯一粘合剂。表2供应商粘合剂产品tg，℃basfcorporationacronal®s504也称作"sa-1"4thedowchemicalcompanyrhoplextmc-340也称作"sa-2"8basfcorporationacronal®4377也称作"sa-3"11basfcorporationacronal®s728也称作"sa-4"23archromacartaseal®scr也称作"sa-5"30thedowchemicalcompanyrhoplextmc-360也称作"sa-6"32basfcorporationacronal®s866也称作"sa-7"39用于表3a、3b、4a和4b的实施例的纸板基材是westrockcompany制造的14点、16点或18点全漂白硫酸盐浆纸板（sbs）。用含有cl-1、cl-2、cc-1作为颜料和sa-2作为粘合剂（以重量计的比率为cl-1:cl-2:cc-1:sa-2=25:50:25:35）的底涂层配制物以10-11磅/3,000平方英尺的涂布重量涂布这些实施例中所用的基材。通过棒式涂布机在该底涂层之上施加单层阻隔涂料。这些实施例的基材的另一侧具有常规（非阻隔）印刷涂层。阻隔涂料组合物的对比例示于表3a和3b中。用于实施例c-1和c-2的纸板基材为14点，用于实施例c-3、c-6和c-9的纸板基材为16点，并且用于实施例c-4、c-5、c-7、c-8和c-10的纸板基材为18点。用底涂层来涂布这些对比例的基材，然后用单一阻隔涂料层在底涂层之上涂布。这些实施例中的阻隔涂料组合物含有粘合剂，但不含颜料。对于实施例c-1至c-6，使用sa-5粘合剂。对于实施例c-7，使用sa-6粘合剂。对于实施例c-8、c-9和c-10，使用sa-7粘合剂。使用本文所述的方法测试经涂布样品的吸水性、热封和粘连。使用表5中所列的等级评价粘连。根据本公开的阻隔涂料组合物在表4a、4b、8a、8b和8c中给出。用于表4a和4b的实施例的纸板基材是westrockcompany制造的18点全漂白硫酸盐浆纸板（sbs）。用底涂层涂布这些实施例的基材，然后用单一阻隔涂料层涂布在底涂层之上。对于实施例sbl-1至sbl-4，使用如表1中所定义的cl-1粘土，其中sa-5（粘合剂）与粘土（颜料）的比率为4:1至1.5:1。对于实施例sbl-5至sbl-17，使用9:1至1.5:1的sa-5、sa-6或sa-7（粘合剂）与caco3（颜料）的比率。使用本文所述的方法测试表4a和4b的单层实施例的粘连，并且具有如表5中所列等级。对于所有这些实施例，粘连等级（40℃/60或100psi/24小时）都小于3.0，并且对于许多实施例粘连等级小于2.0。表3a和3b的对比例的粘连等级高达3.7。如表4a和4b所示，除了sbl-16，所有实施例都显示出了40g/m2或更低的30分钟-水-cobb等级，其优选用于冰淇淋、冷饮、咖啡等。在三种粘合剂中，sa-5表现最佳，其大多数实施例具有低于10g/m2的30分钟-水-cobb。表4a和4b中的实施例在pmc（papermachinerycorporation）制杯机（cupmachine），pmc-1250型，上测试，以形成杯并评价热封性。如表4a和4b所示，除了sbl-10、sbl-16、sbl-17之外，大多数实施例在制杯机上显示出优异的热封性能，即在撕开杯子的侧壁接缝时约100%的纤维撕裂。表5等级描述0样品在没有施加任何力的情况下破裂1样品有轻微粘着性，但是在没有纤维撕裂的情况下分开2样品具有高粘着性，但是在没有纤维撕裂的情况下分开3样品是粘性的，并且具有至多25%的纤维撕裂或涂层破损（基于面积）4样品具有大于25%的纤维撕裂或涂层破损（基于面积）实施例sbl-1至sbl-17的粘度通过使用流变改性剂或增稠剂（例如ekaflowl-29）来调节，其是可从ekachemicals，inc商购的丙烯酸类聚合物乳液。因此，使用所公开的阻隔涂料组合物能够显著降低粘连。还制备了两侧都涂布有阻隔涂料的纸板实施例。所用的纸板基材是westrockcompany制造的13点全漂白硫酸盐浆纸板（sbs）纸杯纸。首先，如表6所示，在刮刀涂布机上用以重量计cl-1：cc-1：sa-2=50:50:35的底涂层配制物以约9磅/3,000平方英尺的涂布重量为两侧进行涂布。然后通过棒式涂布机在每一侧之上施加阻隔涂料（与表4a中的sbl-8相同的配制物）。如表6所示，具有阻隔涂料的两侧都对水显示出优秀的阻隔，30分钟-水-cobb低于10g/m2。两侧都涂布的实施例还显示出超过85%的可再制浆性。如表6所示，同样的底涂层和顶阻隔涂料层也被施加至18点全漂白硫酸盐浆纸板（sbs）纸杯纸。使用经涂布的18点纸杯纸作为侧壁和13点纸杯纸作为底部纸料，在pmc-1250制杯机上形成了具有优秀密封的杯子。双层阻隔涂料组合物的效果在表8a、8b和8c中显示。对于这些实施例，使用刮刀涂布机将阻隔涂层施加到纸板基材。阻隔涂料组合物包含表1和2中所示的市售颜料和粘合剂。这些实施例中所用的粘合剂与颜料的比率在表7中显示。用于表8a所示实施例的纸板基材是16.5点、175磅/3,000平方英尺纸张定量的sbs，其由westrockcompany制造。用含有cl-1、cl-2和cc-1作为颜料，以及sa-2作为粘合剂的配制物（cl-1:cl-2:cc-1:sa-2=25:50:25:35的重量比率）以7.6磅/3,000平方英尺的涂层重量对基材进行底涂。第一阻隔涂料施加在底涂层之上，且第二阻隔涂料施加在第一阻隔涂料之上。对于实施例dbl-1至dbl-4，使用粘合剂sa-5和碳酸钙cc-2配制两种阻隔涂料，如表1和2中所定义。sa-5与碳酸钙（颜料）的比率对于第一涂层为4:1，且对于第二涂层为1:1。表8b所示实施例的纸板基材是18点、185磅/3,000平方英尺纸张定量的sbs，其由westrockcompany制造。未对基材进行底涂。将第一阻隔涂料施加在基材之上，且将第二阻隔涂料施加在第一阻隔涂料之上。对于实施例dbl-5至dbl-8，使用如表1和2中所定义的粘合剂sa-5、粘土cl-2和碳酸钙cc-1配制两种阻隔涂料。sa-5与粘土（颜料）与碳酸钙（颜料）的比率对于两个层都是250:35:65。用于表8c所示实施例的纸板基材是16.5点、175磅/3,000平方英尺纸张定量的sbs，其由westrockcompany制造。未对基材进行底涂。将第一阻隔涂料施加在基材之上，并将第二阻隔涂料施加在第一阻隔涂料之上。对于实施例dbl-9至dbl-12，使用粘合剂sa-5、粘土cl-2和碳酸钙cc-1以400:35:65的比率配制第一阻隔涂料，并且使用粘合剂sa-5和碳酸钙cc-2以1:1的比率配制第二阻隔涂料。这些上述粘合剂和颜料在表1和2中定义。表8a、8b和8c中所示的双层实施例使用本文所述的方法测试粘连，并且具有的等级列于表5中。表8a、8b和8c的双层实施例的结果表明，施加第二阻隔涂料层能够显著降低经涂布的纸板结构的粘连等级，特别是当第二层阻隔涂料含有比第一阻隔涂料中更低的粘合剂含量时。例如，在9.3lb/3000ft2的涂层重量下，表8c中的样品dbl-12显示了1.5的粘连等级，这显著低于仅具有第一层阻隔涂料bc-3的对照样品（表中未显示）的粘连等级2.6。使用本文所述的方法测试表8a、8b和8c中所示的双层实施例的水吸收性。表8a、8b和8c的双层实施例的结果表明，施加第二阻隔涂料层能够显著降低经涂布的纸板结构的cobb等级。这对于热饮料应用则变得更加重要。例如，表8b中所示的具有双层阻隔涂料bc-1的样品dbl-5，在9.5lb/3000ft2的总涂层重量下，在30分钟之后显示出90℃咖啡cobb值为10.2g/m2。然而，在9.7lb/3000ft2的类似涂层重量下，具有单层阻隔涂料bc-1的对照样品（表中未显示）在30分钟之后具有16.4g/m2的较高90℃咖啡cobb值。粘连测试方法上表5定义了粘连测试等级体系。通过评价阻隔涂布的侧与另一未涂布或常规（非阻隔）印刷涂层侧之间的粘结来测试样品的粘连性能。粘连测试的简化说明示于图2中。将纸板切割成2英寸×2英寸的正方形样品。在每种条件下测试若干次重复测试，在各重复测试中评价一对样品252、254之间的粘连。（例如，如果测试四次重复测试，则将使用四对-八件）。将每对放置为使一件252的‘阻隔涂布的’侧与另一件254的未涂布或常规（非阻隔）印刷涂层侧相接触。将这些对放置成堆叠250，相邻对之间具有间隔物256，间隔物是箔、离型纸或甚至复印纸。将整个样品堆叠放入图2所示的测试装置200中。测试装置200包括框架210。调节旋钮212连接到穿过框架顶部216的螺杆214。螺杆214的下端连接到板218上，该板支承在重螺旋弹簧220上。弹簧220的下端支承在板材222上，所述板材的下表面224具有一平方英寸的面积。刻度226使得使用者能够读取施加的力（其等于通过一平方英寸的下表面224施加到样品堆叠上的压力）。样品堆叠250放置在下表面224和框架底部228之间。拧紧旋钮212直到刻度226读取到100lbf（向样品施加100psi）或60lbf（向样品施加60psi）的所需力。然后将包括样品在内的整个装置200放置在40℃或50℃的烘箱中24小时。然后将装置200从测试环境中取出并冷却至室温。然后释放压力，并从装置中取出样品。通过分离每对纸板片材评价样品的粘着性和粘连性。粘连损伤以纤维撕裂的形式可视，如果存在，其通常发生为纤维从样品254的非阻隔表面拉出。如果非阻隔表面涂布有印刷涂料，则粘连也可能通过对印刷涂料的损坏而显现。例如，如图2中象征性地描述的，样品252(0)/254(0)可代表“0”等级（无粘连）。样品中的圆形表示处于压力下的近似区域，例如整个样品的约一平方英寸。样品252（3）/254（3）可代表“3”粘连等级，其在压力下的区域中具有至多25%的纤维撕裂，尤其在样品254（3）的未涂布表面中。样品252（4）/254（4）可代表具有多于25%纤维撕裂的“4”粘连等级，尤其是在样品254（4）的未涂布表面上。图2中的描述仅意在大致显示对此类测试样品的损坏百分比，而不是显示样品的现实外观。通过剥离测试法进行的热封性评价评价经涂布的纸板样品的热封性。如图3a所示，从待测试的经涂布的纸板样品中切割一对3英寸×1英寸的样品301和305。对于301和305两者，都使阻隔涂布的侧朝下。随后，如图3b所示，通过放置在两个表面312、314之间，将样品301、305一端的一部分密封在一起，仅对顶部表面312进行加热。在这种情况下使用sencorpwhiteceratek12asl/1条式密封剂，仅对上面的条进行加热。热封条件是：密封温度为300、350或400°f，停留时间为1.5秒，且压力为50psi。如图3c所示，1平方英寸的区域303（例如1英寸乘1英寸）被密封。在样品冷却后，用手将密封的样品拉开，如图3d中示意性所示。纤维撕裂面积以测试区域303的百分比进行估计。再制浆测试程序使用amcmaelstom再制浆机测试可再制浆性。将110克切成1英寸×1英寸正方形的经涂布的纸板加入含有2895克水（ph为6.5±0.5，50℃）的再制浆机中，浸泡15分钟，且然后再制浆30分钟。然后将300ml再制浆的浆料通过振动式平筛（0.006英寸的筛孔大小）筛分。收集浆渣（rejects）（被筛网捕获）和纤维良浆（fiberaccepts），干燥并称重。基于良浆和浆渣的重量计算良浆的百分比，100%即具有完全可再制浆性。所公开的纸板结构表现出至少80%的可再制浆性。如表4a和4b所示，样品sbl-2、sbl-5、sbl-6、sbl-8、sbl-9、sbl-10、sbl-11、sbl-13、sbl-15和slb-17显示出至少85%的可再制浆性，并且这些样品中的许多显示出至少90%的可再制浆性。即使在两侧都用阻隔涂料sbl-8涂布了的13ptsbs也显示出超过85%的可再制浆性。阻隔测试方法涂料的水阻隔性通过以每30分钟的g/m2计的水cobb（tappistandardt441om-04），使用23℃水来评价。换言之，cobb测试测定在30分钟之后吸收了多少水。在一种表达中，所公开的纸板结构10（图1）提供了小于约40g/m2的30分钟水cobb测试，这将对于冰淇淋或类似产品有效。在另一种表达中，所公开的纸板结构10提供了小于约30g/m2的30分钟水cobb测试，这将也对于冰淇淋或类似产品有效。在另一种表达中，所公开的纸板结构10提供了小于约20g/m2的30分钟水cobb测试，这将对于大多数食品和饮料产品有效。在又一种表达中，所公开的纸板结构10提供了小于约10g/m2的30分钟水cobb测试，这将对于热咖啡或其它热产品有效。使用cobb测试的热水变体来评估表8a、8b和8c中所示实施例的水阻隔性。该测试通过用90℃水代替23℃水进行，但其他方面遵照tappistandardt441om-04。cobb测试的热咖啡变体也被用于评估表8a、8b和8c中所示的实施例的水阻隔性。该测试是通过用90℃咖啡代替23℃的水进行的，但其它方面遵照tappistandardt441om-04。所用咖啡是通过在12杯mr.coffee咖啡机（12cupmr.coffeecoffeemaker）中将36克starbucks中度烘焙家常混合研磨咖啡（starbucksmediumhouseblendgroundcoffee）用1100毫升蒸馏水冲泡而获得的。然后将咖啡倒入具有磁力搅拌子的烧杯中，并在55rpm搅拌下加热至90℃。表8a、8b和8c中所示的所有实施例在30分钟后都具有小于15g/m2的90℃热水cobb或咖啡cobb等级，其中大多数实施例在30分钟后小于10g/m2，一些实施例在30分钟后小于8g/m2。尽管已经示出和描述了所公开的纸板结构和方法的各个方面，但是本领域技术人员通过阅读说明书可以进行调整。本专利申请包括此类调整并仅由权利要求的范围限制。当前第1页1 2 3 

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除