生产牛皮纸的方法和牛皮纸

技术领域

本公开内容涉及牛皮纸的生产以及新的牛皮纸质量。

背景技术

对于许多牛皮纸应用而言，期望光滑表面，例如以提高印刷质量。为了获得这种光滑表面的目的，经常使用压光法。传统上，压光机位于造纸过程的最后(在线)。纸还可以在造纸过程的下游单独被压光(离线)。

上述的在线压光和离线压光减小了纸的厚度。这通常被认为是需要高抗弯刚度的产品的缺点，因为众所周知，抗弯刚度很大程度上取决于厚度。

扩展的软压区压光机诸如带式压光机或靴式压光机已经被开发出来以限制由压光造成的厚度减小。

发明内容

本发明人发现，如果在湿润状态下(即，在完成干燥之前)对纸幅轻轻压光，所得到的纸的表面特性显著改善并且厚度减小，但是与常规压光不同，抗弯刚度(被测量为抗弯强度)没有降低。在许多情况下，抗弯强度甚至在纸的两个方向上增加了。

因此，提供了一种生产牛皮纸的方法，该方法包括对干含量为55％至79％的纸幅进行压光的步骤，其中，压光步骤的线载荷为8至90kN/m，诸如10至70kN/m，诸如12至50kN/m，诸如15至40kN/m。牛皮纸的根据SS-ISO 1924-3：2011测量的在机器方向(MD)上的断裂应变为1.0％至8.9％。牛皮纸的根据ISO 534：2011测量的密度优选为630至870kg/m

还提供了一种生产多孔制袋用纸的方法，该多孔制袋用纸的根据ISO 5636至5：2013的Gurley值小于15s，该方法包括以下步骤：在Clupak单元中压实纸幅，并对干含量为55％至79％的纸幅进行压光，其中，压光步骤的线载荷为8至90kN/m，诸如10至70kN/m，诸如12至50kN/m，诸如15至40kN/m。因此，在多孔制袋用纸的最广泛的实施方式中，没有关于MD中的断裂应变的限制。替代地，关于Gurley值存在限制。

本公开内容使得能够生产新的纸质量。

因此，提供了一种单层牛皮纸，其：

-根据ISO 534：2011测量的密度为720至850kg/m

-根据SS-ISO 1924-3：2011测量的在机器方向(MD)上的断裂应变为1.0％至2.9％，诸如1.9％至2.5％；以及

-根据ISO 2493-1：2010测量的在MD上的抗弯强度指数为190至250Nm

其中，牛皮纸的至少一个面的根据ISO 8791-2测量的Bendtsen粗糙度为300至700ml/min。

还提供了一种单层牛皮纸，其：

-根据ISO 534：2011测量的密度为735至835kg/m

-根据SS-ISO 1924-3：2011测量的在机器方向(MD)上的断裂应变为3.0％至4.5％，诸如3.5％至4.5％；以及

-根据ISO 2493-1：2010测量的在MD上的抗弯强度指数为118至158Nm

其中，牛皮纸的至少一个面的根据ISO 8791-2测量的Bendtsen粗糙度为250至700ml/min，诸如300至700ml/min。

具体实施方式

根据本公开内容的第一方面，提供了一种生产在机器方向(MD)上具有1.0％至8.9％的断裂应变的牛皮纸的方法。在本公开内容中，断裂应变值是根据标准SS-ISO 1924-3：2011测量的。

牛皮纸的密度优选为630至870kg/m

牛皮纸的克重可以为50至140g/m

在特别优选的实施方式中，当MD上的断裂应变为1.0％至2.9％时，克重为70至90g/m

在另一特别优选的实施方式中，当MD上的断裂应变为3.0％至4.5％时，克重为95至130g/m

第一方面的方法包括以下步骤：对干含量位55％至79％的纸幅进行压光，其中压光步骤的线载荷为8至90kN/m。压光步骤中优选的干含量为55％至75％。线载荷优选为10至70kN/m，诸如12至50kN/m。在特别优选的实施方式中，其为15至40kN/m。以下示例部分示出了≤40kN/m的线载荷的益处。

这种使用相对较低的线载荷的“湿式”压光出人意料地改善了表面特性，而又不降低机器方向(MD)上的抗弯刚度。它甚至可以改善抗弯刚度，特别是MD上的抗弯刚度，尽管它减小了纸的厚度。这在上面的发明内容部分中被进一步讨论，并在下面的示例部分中示出。

经改善的表面特性可以通过相对较低的Bendtsen粗糙度值来表示。例如，第一方面的牛皮纸的至少一个面的Bendtsen粗糙度可以在300至700ml/min的范围内。在本公开内容中，Bendtsen粗糙度是根据ISO 8791-2测量的。

当在纸方向上的断裂应变增加时，相同方向上的抗弯强度通常会降低。因此，当刚度是期望的特性时，可能优选的是避免较高的断裂应变值。因此，第一方面的牛皮纸的在MD上的断裂应变可以保持在1.0％至6.0％的范围内。

在第一方面的实施方式中，其中牛皮纸的在机器方向(MD)上的断裂应变为1.0％至2.9％，牛皮纸的MD上的抗弯强度指数可以为190至250Nm

在第一方面的实施方式中，其中纸幅在Clupak单元中被压实，牛皮纸的在MD上的断裂应变值通常较高，即3.0％至8.9％，并且优选为3.0％至6.0％。在这样的实施方式中，牛皮纸的在MD上的抗弯强度指数可以为90至120Nm

在本公开内容中，抗弯强度是根据ISO 2493-1：2010测量的。在该方法中，使用15°的弯曲角度和10mm的测试跨度长度。为了获得抗弯强度指数，将抗弯强度除以克重的立方。

用于第一方面的压光的压光机优选为软压区压光机，即其中在具有硬表面诸如金属表面的辊和具有软表面的辊诸如聚合物覆盖的辊之间形成压区的压光机。

当在第一方面的方法中使用Clupak单元时，纸幅优选地在压光步骤之前在Clupak单元中被压实。如本领域技术人员所公知的，Clupak单元使纸幅微起绉(在机器方向上压实纸幅)，使得在MD上的断裂应变值增加。

用于第一方面的压光步骤的压光机优选地被布置在纸机的干燥部分中。因此，在这样的干燥部分中，纸幅在压光步骤之前和之后被干燥。

第一方面的牛皮纸优选为单层牛皮纸。使用两个或更多个流浆箱生产的纸不是根据本公开内容的“单层”纸。也不是根据本公开内容的“单层”纸的层压物。

同样对于多孔制袋用纸，相对较高的刚度和相对较细的表面的组合也是感兴趣的。例如，当将制袋用纸转换成袋时高刚度通常是有益的，并且较细的表面改善了制袋用纸上的印刷质量。作为本公开内容的第二方面，因此提供了一种生产制袋用纸的方法。第二方面的制袋用纸在其具有的Gurley值小于15s的意义上是相对多孔的。Gurley值的典型下限是2s或3s。技术人员知道如何生产具有这种Gurley值的制袋用纸(参见例如WO99/02772，其尤其教导进行我们的HC精制、降低LC精制的程度(或甚至省略LC精制)以及增加增强剂的剂量)。在本公开内容中，Gurley值是根据ISO 5636-5：2013测量的。

经改善的表面特性可以通过相对较低的Bendtsen粗糙度值来表示。例如，第二方面的制袋用纸的至少一个面的Bendtsen粗糙度可以在300至700ml/min的范围内。

第二方面的方法包括以下步骤：在Clupak单元中压实纸幅以及对干含量为55％至79％的纸幅进行压光，其中压光步骤的线载荷为8至90kN/m。上面结合第一方面讨论了优选的干含量和优选的线载荷。

制袋用纸的密度典型地为670至800kg/m

对于制袋用纸，较高的断裂应变值是特别优选的，因为它们对应于较高的TEA值(以及TEA通常被认为是最能代表纸袋壁的相关强度的值，其由TEA和跌落测试结果之间的相关性来支持)。因此，制袋用纸的在MD上的断裂应变可以为5.0％至15.0％。如本领域技术人员所公知的，如果在生产中使用Clupak单元，则可以获得这样的断裂应变值。

为了提供强度，第二方面的制袋用纸优选是牛皮纸。

如以上结合第一方面所讨论的，然而刚度减小通常是断裂应变值增加的副作用。因此，根据第二方面生产的优选的制袋用纸的MD断裂应变值在5.0％至7.0％的范围内，诸如5.0％至6.5％，以及MD上的抗弯强度指数为86至108Nm

用于第二方面的压光的压光机优选是软压区压光机(在上面结合第一方面进一步讨论的)。

在第二方面的方法中，纸幅优选在压光步骤之前在Clupak单元中被压实。

用于第二方面的压光步骤的压光机优选地被布置在纸机的干燥部分中。因此，在这样的干燥部分中，纸幅在压光步骤之前和之后被干燥。

如技术人员所理解的，第一和第二方面的方法在纸机中进行，该纸机包括成形部分(例如，网部分)、压制部分和干燥部分。因此，纸幅在成形部分中形成，在压制部分中脱水，并且在干燥部分中干燥，以生产牛皮纸(第一方面)或多孔制袋用纸(第二方面)。

本公开内容使得能够生产新的牛皮纸质量，其特别适用于面粉和糖的包装，尤其是在杂货店中发现的0.5至2.5kg的较小包装。被提供作为本公开内容的第三方面的该纸是下述的单层牛皮纸：

-密度为720至850kg/m

-在机器方向(MD)上的断裂应变为1.0％至2.9％，诸如1.9％至2.5％；以及

-在MD上的抗弯强度为190至250Nm

其中单层牛皮纸的至少一个面的Bendtsen粗糙度为300至700ml/min的。

第三方面的牛皮纸的密度优选为730至830kg/m

第三方面的牛皮纸的在横向(CD)上的断裂应变可以为6.0％至10.0％，诸如7.0％至9.0％。这种相对较高的CD拉伸性是有益的，因为它会造成高TEA值，高TEA值在面粉和糖包装中是有益的(以防止包装破裂)。

第三方面的牛皮纸的几何抗张能量吸收(TEA)指数可以例如为1.9至2.2J/g。在本公开内容中，TEA值是根据标准SS-ISO 1924-3：2011测量的。为了获得TEA指数，将TEA值除以克重。

几何TEA指数被计算为MD和CD上的TEA指数的乘积的平方根：

几何TEA指数＝√(TEA指数(MD)*TEA指数(CD))。

第三方面的牛皮纸的CD上的抗弯强度指数可以是70至110Nm

第三方面的牛皮纸的Gurley值优选为25至60s，诸如25至45s。这样的Gurley值在填充面粉或糖包装期间是有益的。

还提供了第三方面的牛皮纸用于形成面粉或糖的包装的用途。类似地，提供了一种形成面粉或糖的包装的方法，该方法包括将第三方面的纸转换成包装的步骤。该方法还可以包括用糖或面粉或另一粉状食物填充包装并可选地在填充之后密封包装的步骤。这不排除第三方面的纸的其他用途。

本公开内容使得能够生产另一新的牛皮纸质量，其特别适合于面粉和糖的袋，尤其是递送到例如面包店的10至20kg的较大的袋。被提供作为本公开内容的第四方面的该纸是下述的单层牛皮纸：

-密度为735至835kg/m

-在机器方向(MD)上的断裂应变为3.0％至4.5％，诸如3.5％至4.5％；以及

-在MD上的抗弯强度为118至158Nm

其中，牛皮纸的至少一个面的根据ISO 8791-2测量的Bendtsen粗糙度为250至700ml/min，诸如300至700ml/min。

第四方面的牛皮纸的密度优选为750至830kg/m

第四方面的牛皮纸的克重可以为50至140g/m

第四方面的牛皮纸的在横向(CD)上的断裂应变可以为6.0％至10.0％，诸如7.0％至9.0％。这种相对较高的CD拉伸性是有益的，因为它会导致高TEA值，高TEA值在面粉和糖的袋中是有益的(以防止袋破裂)。

第四方面的牛皮纸的几何抗张能量吸收(TEA)指数可以例如为2.4至2.8J/g。

第四方面的牛皮纸的Gurley值优选为18至60s，诸如20至40s。

还提供了第四方面的牛皮纸用于形成面粉或糖的袋的用途。类似地，提供了一种形成面粉或糖的袋的方法，该方法包括将第四方面的纸转换成袋的步骤。该方法还可以包括用糖或面粉或另一粉状食物填充袋并可选地在填充之后密封袋的步骤。这不排除第四方面的纸的其他用途。

本公开内容的所有纸优选地被漂白，根据ISO 2470-1：2016，这典型地意味着亮度为至少78％或至少80％。优选地，本公开内容的经漂白的纸的亮度为至少81％，诸如81％至89％(ISO 2470-1：2016)。

为了提供高抗张强度(其有助于高TEA)，用于制备用于形成本公开内容的纸的纸浆的起始材料优选地包括软木(其具有长纤维并形成坚固的纸)。因此，本公开内容的纸优选地由包括至少50％软木纸浆诸如至少70％软木纸浆的造纸用纸浆形成。在一些实施方式中，至少80％诸如至少90％是软木纸浆。在其他实施方式中，最高达30％诸如10％至25％是硬木纸浆，以改善形成和表面特性。百分比基于纸浆的干重。

优选地，仅原生纸浆用于形成本公开内容的纸。

示例

进行了大规模试验，以在纸机上生产白色可拉伸纸，该纸机也用于生产制袋用纸。生产了湿式压光纸和非压光(参照)纸两者。

生产描述如下。

提供了经漂白的软木硫酸盐纸浆。使纸浆经受稠度为约39％的高稠度(HC)精制(每吨纸180kWh)和稠度为约4.3％的低稠度(LC)精制(每吨纸65kWh)。将阳离子淀粉(每吨纸7kg)、松香胶(每吨纸2.4kg)和明矾(每吨纸3.5kg)添加到纸浆中。在流浆箱中，纸浆/配料的pH为约5.8，并且纸浆/配料的稠度为约0.3％。纸幅在网部分上形成。离开网部分的纸幅的干含量为约19％。纸幅在具有两个压区的压制部分中脱水，以获得约38％的干含量。然后，经脱水的纸幅在随后的干燥部分中被干燥，该干燥部分具有串联布置的十个干燥器组，该干燥器组包括一个Clupak单元。因此，在该背景下，Clupak单元被认为是“干燥器组”。Clupak单元被布置为干燥器组七，这意味着纸幅在Clupak单元中压实之前和之后均在干燥部分中被干燥。

当进入Clupak单元时，纸幅的水分含量为40％。施加在压区杆上的液压缸压力被设定为30bar，以产生33kN/m的线载荷。拉伸橡胶带的液压缸压力被设定为31bar，以产生7kN/m的带张力。为了减少Clupak单元中纸幅和钢缸之间的摩擦，以250升/小时的量添加释放液体(1.5％的聚乙二醇)。干燥器组八——其是直接布置在Clupak单元下游的干燥器组——中的纸幅的速度比进入Clupak单元的纸幅的速度低11％。

干燥器组九的下游部分被重建以包括软压光机压区(即，具有硬(钢)表面的辊和具有软(橡胶)表面的辊之间的压区)。因此，纸幅在Clupak单元和软压光机压区之间被稍微干燥，使得纸幅以35％的水分含量经受压光。线载荷是变化的(参见表1)。软压光机压区的钢辊的温度为约100℃。参照纸没有经受压光。

试验中生产的纸的特性在下面的表1中呈现。

表1.湿式压光纸和非压光纸的纸特性。“在巨型辊和卷绕之后”所获取的样品是从客户辊的顶部(即外层)获得的。

*压光机中的钢侧，**压光机中的橡胶侧

表1表明，由于高拉伸性和高Gurley值，示例1的方法不在本公开内容的范围内。然而，表1仍然展示了湿式压光显著改善了表面特性。特别地，在湿式压光步骤中，纸的与(硬)钢辊接触的面获得了与线载荷无关的细表面(低Bendtsen粗糙度)。出人意料地，因此可以得出结论，不必使用高线载荷来获得显著降低的Bendtsen粗糙度。更出人意料地，发现到湿式压光通常不会降低纸的刚度(被测量为抗弯强度指数)。反而，尽管通过湿式压光减小了厚度，但对于测试的所有线载荷，MD上的抗弯强度指数均增加了。较低的线载荷(≤40kN/m)甚至增加了MD和CD两者上的抗弯强度。

表1还示出了将纸卷绕到巨型辊上以及随后卷绕到客户辊上改善了表面特性。从巨型辊的顶部获取的纸样本的特性不能正确表示运送给客户的纸。然而，通过比较从相同位置获取的纸样本所看到的效果仍然有效。

进行了大规模试验，以在纸机上生产白纸，该纸机也用于生产制袋用纸。生产了两张湿式压光纸(试验2和试验5)、一张最终压光纸(试验1)和两张非压光纸(试验3和试验4)。

生产描述如下。

示例2-试验1至试验3

提供了经漂白的软木牛皮纸浆(100％原生纤维)。使纸浆经受稠度为约35％的高稠度(HC)精制(每吨纸159kWh)和稠度为约4％的低稠度(LC)精制(每吨纸84kWh)。将阳离子淀粉(每吨纸7.1kg)、松香胶(每吨纸2kg)和明矾(每吨纸2.9kg)添加到纸浆中。在流浆箱中，纸浆/配料的pH为约5，并且纸浆/配料的稠度为约0.25％。纸幅在网部分上形成。离开网部分的纸幅的干含量为约18％。纸幅在压制部分中脱水，以获得约42％的干含量。

然后，经脱水的纸幅在随后的干燥部分中被干燥，该干燥部分具有串联布置的8个干燥器组，该干燥器组包括一个Clupak单元。因此，在该背景下，Clupak单元被认为是“干燥器组”。Clupak单元被布置为干燥器组5，这意味着纸幅在Clupak单元中压实之前和之后均在干燥部分中被干燥。

在试验1至试验3中，Clupak单元没有运行，并且通过它的纸幅没有被压实。然而，在试验4和试验5中，纸在Clupak单元中被压实(以下描述的)。

软压区压光机被布置在Clupak单元和跟随的干燥器组之间(软压区压光机的钢辊面向纸幅的网侧)。软压光机压区的钢辊的温度为约50℃。在试验2中，纸幅在软压区压光机中以约65％的干含量经受压光。软压区压光机的压力被设定为2.6bar，以对应于15kN/m的线载荷。在试验1和试验3中，软压区压光机不运行，并且通过它的纸幅没有被压光。

在软压区压光机之后，纸在干燥器组6至8中进一步被干燥以获得7.5％的水分含量。

软压区压光机被布置在最后的干燥器组之后(钢辊面对纸幅的网侧)。该软压光机压区的钢辊的温度为约100℃。在试验1中，纸幅在该软压区压光机中以100kN/m的线载荷经受最后的压光。在试验2和试验3中，最后的软压区压光机不运行，并且通过它的纸幅没有被压光。

示例2-试验4和试验5

提供了经漂白的软木牛皮纸浆(100％原生纤维)。使纸浆经受稠度为约35％的高稠度(HC)精制(每吨纸284kWh)和稠度为约4％的低稠度(LC)精制(每吨纸93kWh)。将阳离子淀粉(每吨纸8.6kg)、松香胶(每吨纸3.7kg)和明矾(每吨纸4.9kg)添加到纸浆中。在流浆箱中，纸浆/配料的pH为约5，并且纸浆/配料的稠度为约0.25％。纸幅在网部分上形成。离开网部分的纸幅的干含量为约18％。纸幅在压制部分中脱水，以获得约42％的干含量。

然后，经脱水的纸幅在随后的干燥部分中被干燥，该干燥部分具有串联布置的8个干燥器组，该干燥器组包括一个Clupak单元。因此，在该背景下，Clupak单元被认为是“干燥器组”。Clupak单元被布置为干燥器组5，这意味着纸幅在Clupak单元中压实之前和之后均在干燥部分中被干燥。

在试验4和试验5中，纸在Clupak单元中没有被压实。

软压区压光机被布置在Clupak单元和跟随的干燥器组之间(软压区压光机的钢辊面向纸幅的网侧)。软压光机压区的钢辊的温度为约50℃。在试验5中，纸幅在软压区压光机中以约65％的干含量经受压光。软压区压光机的压力被设定为2.6bar，以对应于15kN/m的线载荷。在试验4中，软压区压光机不运行，并且通过它的纸幅没有被压光。

在软压区压光机之后，纸在干燥器组6至8中进一步被干燥以获得7.5％的水分含量。

软压区压光机被布置在最后的干燥器组之后(钢辊面对纸幅的网侧)。然而，在试验4和试验5中，最后的软压区压光机不运行，并且通过它的纸幅没有被压光。

示例2的试验1至试验5中生产的纸的特性在下面的表2中呈现。

表2.“BR”指抗弯强度。“BRI”指抗弯强度指数。“B.toug.”指Bendtsen粗糙度。“TS”指顶侧。“WS”指网侧。

表2表明，湿式压光显著改善了表面特性(比较试验2与试验3，以及比较试验5与试验4)。可以将“湿式”压光的线载荷增加到例如30或40kN/m，以进一步改善Bendtsen粗糙度值，特别是试验2的Bendtsen粗糙度值。此外，表2证实，湿式压光通常不会降低纸的刚度(被测量为抗弯强度指数)，尽管降低了厚度(比较试验2与试验3，以及比较试验5与试验4)。反而，对于Clupak压实和非压实的纸两者，在MD上的抗弯强度指数都增加了。对于非压实的纸，在CD上的抗弯强度指数也增加了(比较试验2与试验3)。

通过减少试验5的纸在Clupak中的压实，可以获得范围在3.0％至4.5％的MD拉伸性。预期的是，这种MD拉伸性的降低将使MD上的抗弯强度指数增加到118至158Nm

基于表1和表2中的数据，预期的是湿式压光纸将比具有相同抗弯强度指数的最终压光纸具有显著较好的表面特性。因此，本公开内容尤其促进生产具有显著改善的表面特性而不会牺牲任何刚度的纸。

示例3

进行了大规模试验，以在制袋用纸机上生产多孔制袋用纸。生产了两张湿式压光制袋用纸(试验2和试验3)和一张非压光制袋用纸(试验1)。

提供了经漂白的软木牛皮纸浆(100％原生纤维)。使纸浆经受高稠度(HC)精制和低稠度(LC)精制。将阳离子淀粉、松香胶和明矾添加到纸浆中。在流浆箱中，纸浆/配料的pH为约5.8，并且纸浆/配料的稠度为约0.25％。纸幅在网部分上形成。离开网部分的纸幅的干含量为约18％。纸幅在压制部分中脱水，以获得约42％的干含量。

然后，经脱水的纸幅在随后的干燥部分中被干燥，该干燥部分具有串联布置的十个干燥器组，该干燥器组包括一个Clupak单元。因此，在该背景下，Clupak单元被认为是“干燥器组”。Clupak单元被布置为干燥器组七，这意味着纸幅在Clupak单元中压实之前和之后均在干燥部分中被干燥。

干燥器组九的下游部分被重建以包括软压光机压区(即，具有硬(钢)表面的辊和具有软(橡胶)表面的辊之间的压区)。因此，纸幅在Clupak单元和软压光机压区之间被稍微地干燥。软压光机压区的钢辊的温度为约100℃。在试验2和试验3中，纸幅在软压区压光机中以约70％至75％的干含量经受压光。在试验2中，线载荷为25kN/m，以及在试验3中，线载荷为55kN/m。在试验1中，软压区压光机不运行，并且通过它的纸幅没有被压光。

在软压区压光机之后，纸进一步被干燥以获得7.7％的水分含量。

示例3的试验1至试验3中生产的纸的特性在下面的表3中呈现。

表2.“BR”指抗弯强度。“BRI”指抗弯强度指数。“B.toug.”指Bendtsen粗糙度。“TS”指顶侧(面向软压光机压区的钢辊)。“WS”指网侧(面向Clupak单元中的钢辊和软压光机压区的软辊)。

表3表明，湿式压光显著改善了表面特性，但将线载荷从25kN/m增加到55kN/m在这方面没有显著影响。此外，表3证实了湿式压光不会对纸的刚度(被测量为抗弯强度指数)有显著的负面影响，尽管降低了厚度。通过湿式压光操作甚至增加了一些抗弯强度指数值。还值得注意的是，以25kN/m的湿式压光仅将Gurley值增加了1.0s(当线载荷为55kN/m时，该增加为1.8s)。当生产必须是多孔的纸时，增加不会较高的事实当然是有利的。

来自示例3的结论是，湿式压光比非压光好并且当已经选择湿式压光时，25kN/m相较于55kN/m是较优选的线载荷。