專利名稱：用于生產硬紙板和硬紙板產品的方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的用于生產多層硬紙板的方法。
本發明還涉及一種適合于用作硬紙板的中間紙幅的硬紙板產品。
硬紙板用作印刷基體并且通常用于制作不同類型的包裝。在包裝硬紙板中，該包裝材料的重要的品質是強度和剛度，如果該包裝的表面用文字或者圖畫印刷的話，該印刷基體必須要有足夠高的品質。通常，如果硬紙板用于例如包裝液體或者含有易揮發成分的產品，例如咖啡和其它食品時，該硬紙板還設有不滲透的阻擋層。該印刷基體的表面品質是由對在該產品包裝上的印刷品質的要求決定的，從而奢侈品顯然必須使用與在運輸和消耗大體積商品時的包裝不同的材料包裝。
為了制作足夠剛度的硬紙板，該硬紙板必須被生產成相當厚，從而需要用許多原料纖維生產該硬紙板。另一方面，對于該印刷基體的性能的要求越高，必須使用的原材料的成本越高，以便獲得產品的品質中的光亮度足夠好。因為該硬紙板的剛度主要由其厚度確定，所以材料的單位消耗量和原材料成本差不多與該產品厚度和紙張重量成線性函數地增加。因此，該硬紙板最好具有由高密度和良好印刷性能的結實的材料構成的襯里，而中間紙幅必須具有低的密度。一般來說，該硬紙板幅的密度在其整個橫截面上大致恒定，因為一般的生產技術不能夠生產一種在其厚度維度上大致改變密度的紙幅。在折疊時，硬紙板的表面密度與中間紙幅的密度相比必須不同，即使在這樣的等級中，密度的變化要很小以致于不會象具有帶槽的中間紙幅的波紋板所提供的那樣有效地降低厚硬紙板的材料消耗。因此，在生產包裝方面，由于對剛度更高的包裝材料的增加的需求，因此波紋板仍然是優選的。
波紋硬紙板是一種分層的產品，該產品包括兩個稱作襯里的外層和一個在該兩個外層之間設置的稱作凹槽飾紋的波紋中間紙幅。在多層波紋紙板中，該帶有開槽的中間紙幅的數目可以大于1，通過類似于構成襯里層的平面的硬紙板層的平面的硬紙板層將中間紙幅彼此分開。而這些凹槽飾紋的形狀、頂部間隔和高度可以變化，該凹槽飾紋的頂部沿與原材料紙幅的機器方向垂直的方向不變地取向。因為整個用在該中間層中的紙幅開有槽而沒有使該紙幅側面的光滑的表面的連續性變形，該開有槽的頂部構成了將要被粘合的表面上的線性的連續粘合圖案。因此，該中間層的剛度在側向和縱向方向中是不同的。在硬紙板幅中，在紙幅的生產期間纖維本身主要沿機器方向取向，即沿該紙幅的縱向方向取向。因此該紙幅的強度性能在機器的橫向方向和機器方向中是不同的。在一種波紋板中，通過沿凹槽的方向的中間層的較大的硬度而平衡這個差別。在本文中，術語“凹槽方向”用來指該凹槽的頂部和底部的縱向方向。
盡管波紋板是一種優選的包裝材料，但是該波紋板還是具有多個缺點。波紋板的擠壓強度可以在大的范圍內變化，這取決于該擠壓力是施加在頂部上還是施加在底部上，此外，襯里層不必在所有的點上都是平面的，而是可以具有由諸如粘合之后的小的皺縮的因素導致的變形。當然該波紋板的表面層的性能取決于該襯里板的厚度和品質，但是波紋板一般并不考慮作為一種使用接觸印刷方法的材料，這削弱了其用于優等品質的包裝中。而波紋板等級一般還傾向于較厚，最近的低的紙張重量的較薄波紋板已經被商業化引入。這種材料的過大的厚度限制了其在印刷產品和小的零售包裝中的使用，這些小的零售包裝被它們的外部尺寸所限制。因此，波紋板通常并不用作硬紙板的替換物，至少在一等品質的包裝中不使用該波紋板。
在美國專利5374468中披露了一種組合的板產品，其中包括3層的板產品的中間紙幅，通過使一個濕的硬紙板幅在開孔的真空鼓上通過而被雙面壓花。該濕的紙幅遵從在該紙幅上形成碗狀壓花圖案的真空鼓的開口，而該壓花圖案作為凹痕出現在該紙幅的另外的側面上。因為通過真空處理該紙幅，必須在濕的狀態下加工該紙幅，因此需要在該壓花加工之后的后干燥處理。另一方面，因為凹痕必須相對的較大較高，因此難于使用這樣的方法制作薄的并且可印刷的硬紙板。
本發明的目標是提供一種適于生產含有某種中間紙幅的硬紙板的方法，從而該硬紙板提供了良好的剛度，并且原材料消耗和紙板剛度的比值比現有的紙板等級低。
本發明的目標是這樣獲得的，即通過粘合區域將至少兩層、最好是三層彼此粘合，并且通過在使用粘合劑之前，在干燥狀態下加工該中間紙幅的材料，組合出該硬紙板，以便獲得永久的變形，該變形的頂部從中間紙幅的表面突出以便該壓花的中間紙幅的厚度不比3mm厚。
更具體地說，根據本發明的中間紙幅的特征在于，權利要求1的特征部分提出的特征。
此外，本發明的組裝的特征在于，權利要求10的特征部分提出的特征，而本發明的硬紙板產品的特征在于，權利要求12的特征部分提出的特征。
本發明提供了顯著的優勢。
本發明使得可以生產高品質、可印刷的包裝級別的硬紙板，其中硬度與原材料特別是纖維原材料的單位消耗量之比，大致比傳統的硬紙板級別更有優勢。該硬紙板的性能易于改變并且還可以生產出特別輕質的級別。該產品的體積較大，其相對于基礎重量的強度和抗彎強度也很高。事實上，該產品的剛度甚至能夠超過波紋板。相反，與相同的剛度和強度的產品相比，根據本發明生產的硬紙板能夠使用少量的纖維材料制成。因此，該新的硬紙板級別的生產更加節省成本，并且該新的硬紙板給出了比常規的硬紙板低的環境載荷，在常規的硬紙板中所有的層都是硬的層。如果該產品的所有的層是由纖維素纖維材料制成的話，該產品是完全并且容易地可再生的。如果該產品需要濕氣或者氣體阻擋層，則這些阻擋層能夠用常規的箔片/薄膜方便地完成。這里，該產品的再生性能由所使用的箔片/薄膜的類型決定，從而為了可再生性能，最好選擇結合纖維原料可再生的箔片/薄膜材料。
該硬紙板的性能可以通過多種方式改變。由于形成在該中間紙幅中的壓花圖案的形狀和尺寸的改變，可以不僅控制最終產品的厚度，還可以控制不同方向的強度品質，而襯里的品質能夠改變以便獲得該硬紙板的期望的印刷性能。該硬紙板襯里能夠是例如涂裝的并且軋光的級別，因此賦予該產品良好的印刷性能。因為該硬紙板的厚度型面受到了光滑地控制并且該硬紙板沿與其表面垂直的方向的擠壓強度是均勻的，因此能夠使用傳統的接觸類型的印刷技術例如膠印、苯胺印刷和數字的印刷機，以高品質印刷該新的硬紙板。
該硬紙板的性能能夠受到該中間紙幅的壓花圖案的形狀影響。因為紙和硬紙板幅本性上由其生產技術導致傾向于略微是雙側的，所以這些差別可以通過選擇單側的或者雙側的壓花圖案被平衡或者增強。該壓花圖案能夠具有閉合的圖案，并且這些圖案設置成使得它們不構成任何規則的格子或者直線，沿該直線紙幅材料能夠在應力下收縮。該壓花圖案的形狀最好選擇成使得在加工期間該形狀使突出的頂端和邊緣最大限度地保持完好，因此確保了該中間紙幅的良好強度。另一方面，用于使不同的紙幅層彼此粘合的粘合劑用作一個修理部分，該修理部分使可能的撕裂特別是在壓花突出的尖端處的撕裂復原。至于該壓花圖案的抗撕扯強度，圓的和彎曲的形狀比角形形狀更加有利。最有利的形狀是圓形的，因為這樣給出了良好的強度并且對于正在被壓花的紙幅來說施加有最少的預應力。
下面，本發明將通過參照下文中討論的實施例進行詳細描述。
在芬蘭專利申請20001799中披露了一種由中間紙幅和掛面紙板構成的硬紙板產品以及生產該產品的方法。在這個方法中，該中間紙幅被加工成壓花突起然后將該硬紙板的不同的紙幅用一種粘合劑彼此粘合。因為本發明涉及上述的專利申請的方法和產品，所以該方法的簡短的描述被包括在這里。此外公開的內容也可以在用作本發明的申請的參考的上述的專利申請中找到。
三層的產品的生產需要進入到軋輥生產加工中的三個紙幅。當該方法用來制作可印刷的硬紙板薄的級別時，該紙幅的厚度可以選得相當薄。因此該原材料紙幅比硬紙板有更多的紙的變化。該制作過程以從原材料輥上退繞合適長度的紙幅開始，并且在該紙幅被傳遞到形成在兩個旋轉輥之間的結合/校準間隙時完成。該紙幅在這個最終的間隙內連接在一起。最初，該中間紙幅在一個具有升起的表面圖案的輥隙中通過在干燥狀態擠壓該紙幅被壓花，以便獲得在該紙幅表面上的永久的變形。在這里，干燥的紙幅必須理解為從存儲裝置或者機器卷裝中退繞的紙幅所具有的通常的濕度，也就是說，該紙幅卷的輸出濕度一般低于10％，通常為3-12％。此外，該壓花操作的進行并不使該紙幅受到加熱或者蒸煮。該紙幅表面最好被壓花有三維圖案，例如截錐形狀，半球或者蜂巢杯形的圖案，從而該紙幅在壓花后沿纖維的取向方向和機器橫向的方向的強度是同樣好的，在波紋板的二維的帶有槽的介質中并不如此。該襯里紙幅從涂覆粘合劑的輥上經過。這些涂覆粘合劑的輥的作用是使得在該襯里紙幅的外側運行的輥起到背輥的作用，而粘合劑涂覆到在一個涂覆輥的表面上的襯里紙幅的內部側面上。該粘合劑還可以施加到作為中間紙幅的壓花的突起的頂部上，從而粘合劑涂覆系統是不同的并且可以包括上述的沿該中間紙幅的運動合適的類型的一個粘合劑涂覆間隙。然后，該涂覆了粘合劑的襯里紙幅與被壓花的中間紙幅一起被傳遞到該結合間隙中，在這里該紙幅彼此粘合并且同時，硬紙板的厚度通過擠壓在輥之間的紙幅而被校準。這樣，紙幅的組合和其結合成一種產品可以在一個步驟中進行，其中還發生了該硬紙板產品的厚度校準。該結合間隙還用作用于該紙幅的拉制間隙。在結合之后，如果需要可以根據所使用的粘合劑的固化要求干燥該產品。當然能夠使用按照涂覆到該紙幅上的粘合劑要求的其它類型的反應來固化該粘合劑。
本發明的目的是生產一種用于低成本的消費包裝的硬紙板，從而本發明的目的是降低用作這樣的包裝的原材料的特定的消耗。因此，本硬紙板具體是指一般具有紙張重量100-500g/m2的多層包裝級別的硬紙板。該產品的厚度一般為0.5-1.5mm，使得該產品可以兼容多種不同的印刷技術。使用被壓花為例如3mm厚度的中間紙幅獲得的較厚的產品，可以用在這樣的印刷方法中，即該方法不受待印刷的紙板或者紙幅的厚度局限。
本發明的中間紙幅的優勢在于下面的原理該中間紙幅構成有許多的小尺寸突起的圖案，該突起具有較低高度的壓花的突起頂部。這樣的圖案化的最顯著的因素是該突起的高度應該使中間紙幅的厚度不大于3mm。然而如果使支撐該襯里紙幅的點或者區域數足夠大，則該突起不必覆蓋該中間紙幅的整個表面面積的非常大的凈面積。因此該突起的比例可以在該中間紙幅的整個表面面積的5-70％之間變化。這里該中間紙幅的表面積限定為未被壓花的空白的中間紙幅的面積，而壓花突起的面積必須理解為在中間紙幅平面中的壓花圖案的整個的突出面積。如果該中間紙幅的兩個表面被壓花，則很明顯在兩個側面上的突起的總面積不會超過空白的中間紙幅的總表面面積。當然，單位面積的該壓花的點的數量取決于該突起的大小和形狀。根據本發明，突起的數量應該大于0但是小于每平方厘米50。因為許許多多的壓花圖案，例如不同的弧形的區域可能覆蓋了幾個平方分米，在這里適合于考慮落入到作為單個突起的樣品測量單位面積內的單個弧形的每個部分。在該彎曲的突起的頂部壁之間的距離不應該過大，因為降低了在頂部壁之間的區域中的硬紙板的承受載荷的能力。根據現有技術的經驗法則，在壓花圖案的任何點處的突起的對置的頂部壁之間的平均距離不應該大于3mm。平均壁到壁的距離必須理解為在平行于該紙幅表面的平面中的突起的不同高度處測量的平均距離。對于圓形或者圓錐突起來說，這意味著3mm的直徑。對于線性的、彎曲的或者曲折的突起來說，在對置的壁間的距離在升起的頂部的邊緣處測量。該距離的測量是在該紙幅的升起的側面的平面中進行的。從該紙幅的基本位置起圖案壁的傾斜角可以在很寬的范圍內變化，但是最好在20°-90°之間。這個傾斜角是通過沿該紙幅的表面對齊一個虛擬的直線和沿該鋸齒圖案的內壁相切的另一個直線來確定的，從該紙幅的表面起該圖案被壓花。對于球形或者其它的彎曲形狀來說，可以使用平均傾斜角。為了使產品足夠薄以便用在印刷機中并且為了降低該完工的產品的原材料的單位消耗量，該中間紙幅的基片不應該太厚。與本發明一起進行的實踐測試已經示出了小于200微米厚度的基片可以被有利地使用。因為在壓花之后發生了尺寸恢復而影響了這些尺寸，所以必須從壓花的但是放松的材料上進行測量。
盡管因為導致了該纖維的最少的應力和導致更小的撕扯紙幅材料的危險，最好使用在該中間紙幅的壓花側面上留下了具有圓形外緣的球體或者截錐體的鋸齒的壓花圖案，但是在不脫離本發明的范圍和精神的情況下，也可以考慮任何其它的圖案，但是該圖案形狀越復雜，用于生產的壓花工具越昂貴。盡管最好用壓花輥加工該紙幅，但是可以使用任何類型的機械加工方法實現本發明，該機械加工方法使用了一個擠壓工具或者多個擠壓工具。該工具或者其操作軌跡應該是這樣的，即使得在壓花的圖案之間的直線至少在機器方向和機器橫向方向被避免。如果通過沿直線陣列對齊的瘤節壓花圖案，則該壓花瘤節的直線陣列必須與機器方向不同地排列，最好相對于機器橫向方向約成-45°和+45°的角度。
除了上述的以外，本發明可以具有可代替的實施例。
該中間紙幅最好在干燥狀態中被壓花。為了改進紙幅的加工性，該紙幅可以借助于軋輥、輻射加熱器和熱空氣吹風或者加熱/蒸汽注射的加濕被處理。注射的蒸汽量最好保持成使得被紙幅吸收的濕氣從該熱紙幅蒸發掉，而無需后干燥。如果期望更劇烈的數量的潮氣或者甚至可能用水濕潤，則通常必須進行后干燥。然而這樣增加了投資成本和該機器的能量的單位消耗量。該中間紙幅的基本部分至少是由纖維素纖維紙幅構成。盡管該中間紙幅還可以被涂裝、軋制和用紙幅改進劑處理，但是當用于該襯里紙幅時，這些處理給出了較好的最終結果。事實上，該中間紙幅的表面上漿或者用于生產該中間紙幅的原料的大量的上漿是改善該中間紙幅的強度的更加有效的技術。所有的已知的填料和添加劑可以用在該中間紙幅的原料中，該原料流可以包括來自不同的纖維源的一個或者更多的原料成分，或者可以使用不同的工藝生產。這個選擇可以用于通過在該中間紙幅的生產中混合更短和更長的纖維來控制該紙幅的強度。
多層的產品結構包括中間紙幅和至少一個襯里紙幅，該多層產品可以被組合形成所需的厚度的多層結構。
權利要求
1.一種用于生產含有至少兩層的硬紙板產品的方法，該方法包括將單個的紙或者硬紙板幅通過粘合劑結合成一種組合的產品的步驟，其特征在于，該紙幅中的至少一個被壓花方法機械地加工，使得出現從至少一個所述的至少一個紙幅的至少一個表面上向外突出一個高度的永久變形，該高度并不使得該紙幅的厚度超過3mm。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過壓花制成的變形圖案的數目大于零但是小于50/cm2。
3.根據權利要求1或者2所述的方法，其特征在于，受到機械加工的紙幅在干燥狀態中被處理，該干燥狀態具有的濕度最好小于12％。
4.根據權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該粘合劑涂覆到在壓花紙幅上的突起的頂端上。
5.根據權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在給定的壓花圖案的對置的頂部壁之間的平均距離不大于3mm。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，該中間紙幅的材料厚度不大于200微米。
7.根據權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，給定的壓花圖案的壁與該基礎紙幅的表面的傾斜角為20度-90度。
8.根據權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，多層結構包括至少一個中間紙幅和一個襯里紙幅，該多層結構被組合形成具有預定厚度的多層的結構。
9.一種適合于生產包括至少兩個粘性結合的層的多層硬紙板級別的含有纖維素纖維的硬紙板或者紙產品，其特征在于，該產品被機械加工成使得在該產品材料上形成永久的三維變形，該變形具有一個高度，該高度使得該產品的厚度不超過3mm。
10.根據權利要求9所述的硬紙板或者紙產品，其特征在于，變形圖案的數目大于零但是小于50/cm2。
11.根據權利要求9或者10所述的硬紙板或者紙產品，其特征在于，在變形圖案的對置頂部壁之間的平均距離不大于3mm。
12.根據權利要求9，10或者11所述的產品，其特征在于，該產品的材料厚度不大于200微米。
13.根據權利要求9，10，11或者12所述的產品，其特征在于，給定的變形圖案的壁與該基礎紙幅表面的傾斜角是20度-90度。
14.根據權利要求9-13任一項所述的產品，其特征在于，在該產品中的該紙幅整個面積方面，該被加工的面積的比例是5％-70％。
全文摘要
披露了一種用于生產含有至少兩層的硬紙板產品的方法，該方法包括通過一種粘合劑將單個的紙幅或者硬紙板幅粘合成一種組合產品的步驟。通過壓花法機械加工這些紙幅中的至少一個，以便出現從所述的至少一個紙幅的至少一個表面向外突出一高度的永久變形，該高度并不使紙幅的厚度超過3mm。該方法還能夠用于生產一種含有纖維素纖維的硬紙板或者紙的產品，以便生產多層的硬紙板類別，這種多層的硬紙板類別包括至少兩個粘合劑粘結的層，從而將該產品機械加工成能夠造成在該產品材料上的達到一個高度的永久的三維變形，該高度并不使得該產品的厚度超過3mm。
文檔編號B32B3/26GK1524036SQ02813502
公開日2004年8月25日 申請日期2002年6月26日 優先權日2001年7月5日
發明者H·蘇克斯, I·卡彥托, J·馬蒂拉, T·林塔梅基, H 蘇克斯, 倮, 坊, 逋 申請人:M-真實公司