专利名称：用于生产硬纸板和硬纸板产品的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的用于生产多层硬纸板的方法。
本发明还涉及一种适合于用作硬纸板的中间纸幅的硬纸板产品。
硬纸板用作印刷基体并且通常用于制作不同类型的包装。在包装硬纸板中，该包装材料的重要的品质是强度和刚度，如果该包装的表面用文字或者图画印刷的话，该印刷基体必须要有足够高的品质。通常，如果硬纸板用于例如包装液体或者含有易挥发成分的产品，例如咖啡和其它食品时，该硬纸板还设有不渗透的阻挡层。该印刷基体的表面品质是由对在该产品包装上的印刷品质的要求决定的，从而奢侈品显然必须使用与在运输和消耗大体积商品时的包装不同的材料包装。
为了制作足够刚度的硬纸板，该硬纸板必须被生产成相当厚，从而需要用许多原料纤维生产该硬纸板。另一方面，对于该印刷基体的性能的要求越高，必须使用的原材料的成本越高，以便获得产品的品质中的光亮度足够好。因为该硬纸板的刚度主要由其厚度确定，所以材料的单位消耗量和原材料成本差不多与该产品厚度和纸张重量成线性函数地增加。因此，该硬纸板最好具有由高密度和良好印刷性能的结实的材料构成的衬里，而中间纸幅必须具有低的密度。一般来说，该硬纸板幅的密度在其整个横截面上大致恒定，因为一般的生产技术不能够生产一种在其厚度维度上大致改变密度的纸幅。在折叠时，硬纸板的表面密度与中间纸幅的密度相比必须不同，即使在这样的等级中，密度的变化要很小以致于不会象具有带槽的中间纸幅的波纹板所提供的那样有效地降低厚硬纸板的材料消耗。因此，在生产包装方面，由于对刚度更高的包装材料的增加的需求，因此波纹板仍然是优选的。
波纹硬纸板是一种分层的产品，该产品包括两个称作衬里的外层和一个在该两个外层之间设置的称作凹槽饰纹的波纹中间纸幅。在多层波纹纸板中，该带有开槽的中间纸幅的数目可以大于1，通过类似于构成衬里层的平面的硬纸板层的平面的硬纸板层将中间纸幅彼此分开。而这些凹槽饰纹的形状、顶部间隔和高度可以变化，该凹槽饰纹的顶部沿与原材料纸幅的机器方向垂直的方向不变地取向。因为整个用在该中间层中的纸幅开有槽而没有使该纸幅侧面的光滑的表面的连续性变形，该开有槽的顶部构成了将要被粘合的表面上的线性的连续粘合图案。因此，该中间层的刚度在侧向和纵向方向中是不同的。在硬纸板幅中，在纸幅的生产期间纤维本身主要沿机器方向取向，即沿该纸幅的纵向方向取向。因此该纸幅的强度性能在机器的横向方向和机器方向中是不同的。在一种波纹板中，通过沿凹槽的方向的中间层的较大的硬度而平衡这个差别。在本文中，术语“凹槽方向”用来指该凹槽的顶部和底部的纵向方向。
尽管波纹板是一种优选的包装材料，但是该波纹板还是具有多个缺点。波纹板的挤压强度可以在大的范围内变化，这取决于该挤压力是施加在顶部上还是施加在底部上，此外，衬里层不必在所有的点上都是平面的，而是可以具有由诸如粘合之后的小的皱缩的因素导致的变形。当然该波纹板的表面层的性能取决于该衬里板的厚度和品质，但是波纹板一般并不考虑作为一种使用接触印刷方法的材料，这削弱了其用于优等品质的包装中。而波纹板等级一般还倾向于较厚，最近的低的纸张重量的较薄波纹板已经被商业化引入。这种材料的过大的厚度限制了其在印刷产品和小的零售包装中的使用，这些小的零售包装被它们的外部尺寸所限制。因此，波纹板通常并不用作硬纸板的替换物，至少在一等品质的包装中不使用该波纹板。
在美国专利5374468中披露了一种组合的板产品，其中包括3层的板产品的中间纸幅，通过使一个湿的硬纸板幅在开孔的真空鼓上通过而被双面压花。该湿的纸幅遵从在该纸幅上形成碗状压花图案的真空鼓的开口，而该压花图案作为凹痕出现在该纸幅的另外的侧面上。因为通过真空处理该纸幅，必须在湿的状态下加工该纸幅，因此需要在该压花加工之后的后干燥处理。另一方面，因为凹痕必须相对的较大较高，因此难于使用这样的方法制作薄的并且可印刷的硬纸板。
本发明的目标是提供一种适于生产含有某种中间纸幅的硬纸板的方法，从而该硬纸板提供了良好的刚度，并且原材料消耗和纸板刚度的比值比现有的纸板等级低。
本发明的目标是这样获得的，即通过粘合区域将至少两层、最好是三层彼此粘合，并且通过在使用粘合剂之前，在干燥状态下加工该中间纸幅的材料，组合出该硬纸板，以便获得永久的变形，该变形的顶部从中间纸幅的表面突出以便该压花的中间纸幅的厚度不比3mm厚。
更具体地说，根据本发明的中间纸幅的特征在于，权利要求1的特征部分提出的特征。
此外，本发明的组装的特征在于，权利要求10的特征部分提出的特征，而本发明的硬纸板产品的特征在于，权利要求12的特征部分提出的特征。
本发明提供了显著的优势。
本发明使得可以生产高品质、可印刷的包装级别的硬纸板，其中硬度与原材料特别是纤维原材料的单位消耗量之比，大致比传统的硬纸板级别更有优势。该硬纸板的性能易于改变并且还可以生产出特别轻质的级别。该产品的体积较大，其相对于基础重量的强度和抗弯强度也很高。事实上，该产品的刚度甚至能够超过波纹板。相反，与相同的刚度和强度的产品相比，根据本发明生产的硬纸板能够使用少量的纤维材料制成。因此，该新的硬纸板级别的生产更加节省成本，并且该新的硬纸板给出了比常规的硬纸板低的环境载荷，在常规的硬纸板中所有的层都是硬的层。如果该产品的所有的层是由纤维素纤维材料制成的话，该产品是完全并且容易地可再生的。如果该产品需要湿气或者气体阻挡层，则这些阻挡层能够用常规的箔片/薄膜方便地完成。这里，该产品的再生性能由所使用的箔片/薄膜的类型决定，从而为了可再生性能，最好选择结合纤维原料可再生的箔片/薄膜材料。
该硬纸板的性能可以通过多种方式改变。由于形成在该中间纸幅中的压花图案的形状和尺寸的改变，可以不仅控制最终产品的厚度，还可以控制不同方向的强度品质，而衬里的品质能够改变以便获得该硬纸板的期望的印刷性能。该硬纸板衬里能够是例如涂装的并且轧光的级别，因此赋予该产品良好的印刷性能。因为该硬纸板的厚度型面受到了光滑地控制并且该硬纸板沿与其表面垂直的方向的挤压强度是均匀的，因此能够使用传统的接触类型的印刷技术例如胶印、苯胺印刷和数字的印刷机，以高品质印刷该新的硬纸板。
该硬纸板的性能能够受到该中间纸幅的压花图案的形状影响。因为纸和硬纸板幅本性上由其生产技术导致倾向于略微是双侧的，所以这些差别可以通过选择单侧的或者双侧的压花图案被平衡或者增强。该压花图案能够具有闭合的图案，并且这些图案设置成使得它们不构成任何规则的格子或者直线，沿该直线纸幅材料能够在应力下收缩。该压花图案的形状最好选择成使得在加工期间该形状使突出的顶端和边缘最大限度地保持完好，因此确保了该中间纸幅的良好强度。另一方面，用于使不同的纸幅层彼此粘合的粘合剂用作一个修理部分，该修理部分使可能的撕裂特别是在压花突出的尖端处的撕裂复原。至于该压花图案的抗撕扯强度，圆的和弯曲的形状比角形形状更加有利。最有利的形状是圆形的，因为这样给出了良好的强度并且对于正在被压花的纸幅来说施加有最少的预应力。
下面，本发明将通过参照下文中讨论的实施例进行详细描述。
在芬兰专利申请20001799中披露了一种由中间纸幅和挂面纸板构成的硬纸板产品以及生产该产品的方法。在这个方法中，该中间纸幅被加工成压花突起然后将该硬纸板的不同的纸幅用一种粘合剂彼此粘合。因为本发明涉及上述的专利申请的方法和产品，所以该方法的简短的描述被包括在这里。此外公开的内容也可以在用作本发明的申请的参考的上述的专利申请中找到。
三层的产品的生产需要进入到轧辊生产加工中的三个纸幅。当该方法用来制作可印刷的硬纸板薄的级别时，该纸幅的厚度可以选得相当薄。因此该原材料纸幅比硬纸板有更多的纸的变化。该制作过程以从原材料辊上退绕合适长度的纸幅开始，并且在该纸幅被传递到形成在两个旋转辊之间的结合/校准间隙时完成。该纸幅在这个最终的间隙内连接在一起。最初，该中间纸幅在一个具有升起的表面图案的辊隙中通过在干燥状态挤压该纸幅被压花，以便获得在该纸幅表面上的永久的变形。在这里，干燥的纸幅必须理解为从存储装置或者机器卷装中退绕的纸幅所具有的通常的湿度，也就是说，该纸幅卷的输出湿度一般低于10％，通常为3-12％。此外，该压花操作的进行并不使该纸幅受到加热或者蒸煮。该纸幅表面最好被压花有三维图案，例如截锥形状，半球或者蜂巢杯形的图案，从而该纸幅在压花后沿纤维的取向方向和机器横向的方向的强度是同样好的，在波纹板的二维的带有槽的介质中并不如此。该衬里纸幅从涂覆粘合剂的辊上经过。这些涂覆粘合剂的辊的作用是使得在该衬里纸幅的外侧运行的辊起到背辊的作用，而粘合剂涂覆到在一个涂覆辊的表面上的衬里纸幅的内部侧面上。该粘合剂还可以施加到作为中间纸幅的压花的突起的顶部上，从而粘合剂涂覆系统是不同的并且可以包括上述的沿该中间纸幅的运动合适的类型的一个粘合剂涂覆间隙。然后，该涂覆了粘合剂的衬里纸幅与被压花的中间纸幅一起被传递到该结合间隙中，在这里该纸幅彼此粘合并且同时，硬纸板的厚度通过挤压在辊之间的纸幅而被校准。这样，纸幅的组合和其结合成一种产品可以在一个步骤中进行，其中还发生了该硬纸板产品的厚度校准。该结合间隙还用作用于该纸幅的拉制间隙。在结合之后，如果需要可以根据所使用的粘合剂的固化要求干燥该产品。当然能够使用按照涂覆到该纸幅上的粘合剂要求的其它类型的反应来固化该粘合剂。
本发明的目的是生产一种用于低成本的消费包装的硬纸板，从而本发明的目的是降低用作这样的包装的原材料的特定的消耗。因此，本硬纸板具体是指一般具有纸张重量100-500g/m2的多层包装级别的硬纸板。该产品的厚度一般为0.5-1.5mm，使得该产品可以兼容多种不同的印刷技术。使用被压花为例如3mm厚度的中间纸幅获得的较厚的产品，可以用在这样的印刷方法中，即该方法不受待印刷的纸板或者纸幅的厚度局限。
本发明的中间纸幅的优势在于下面的原理该中间纸幅构成有许多的小尺寸突起的图案，该突起具有较低高度的压花的突起顶部。这样的图案化的最显著的因素是该突起的高度应该使中间纸幅的厚度不大于3mm。然而如果使支撑该衬里纸幅的点或者区域数足够大，则该突起不必覆盖该中间纸幅的整个表面面积的非常大的净面积。因此该突起的比例可以在该中间纸幅的整个表面面积的5-70％之间变化。这里该中间纸幅的表面积限定为未被压花的空白的中间纸幅的面积，而压花突起的面积必须理解为在中间纸幅平面中的压花图案的整个的突出面积。如果该中间纸幅的两个表面被压花，则很明显在两个侧面上的突起的总面积不会超过空白的中间纸幅的总表面面积。当然，单位面积的该压花的点的数量取决于该突起的大小和形状。根据本发明，突起的数量应该大于0但是小于每平方厘米50。因为许许多多的压花图案，例如不同的弧形的区域可能覆盖了几个平方分米，在这里适合于考虑落入到作为单个突起的样品测量单位面积内的单个弧形的每个部分。在该弯曲的突起的顶部壁之间的距离不应该过大，因为降低了在顶部壁之间的区域中的硬纸板的承受载荷的能力。根据现有技术的经验法则，在压花图案的任何点处的突起的对置的顶部壁之间的平均距离不应该大于3mm。平均壁到壁的距离必须理解为在平行于该纸幅表面的平面中的突起的不同高度处测量的平均距离。对于圆形或者圆锥突起来说，这意味着3mm的直径。对于线性的、弯曲的或者曲折的突起来说，在对置的壁间的距离在升起的顶部的边缘处测量。该距离的测量是在该纸幅的升起的侧面的平面中进行的。从该纸幅的基本位置起图案壁的倾斜角可以在很宽的范围内变化，但是最好在20°-90°之间。这个倾斜角是通过沿该纸幅的表面对齐一个虚拟的直线和沿该锯齿图案的内壁相切的另一个直线来确定的，从该纸幅的表面起该图案被压花。对于球形或者其它的弯曲形状来说，可以使用平均倾斜角。为了使产品足够薄以便用在印刷机中并且为了降低该完工的产品的原材料的单位消耗量，该中间纸幅的基片不应该太厚。与本发明一起进行的实践测试已经示出了小于200微米厚度的基片可以被有利地使用。因为在压花之后发生了尺寸恢复而影响了这些尺寸，所以必须从压花的但是放松的材料上进行测量。
尽管因为导致了该纤维的最少的应力和导致更小的撕扯纸幅材料的危险，最好使用在该中间纸幅的压花侧面上留下了具有圆形外缘的球体或者截锥体的锯齿的压花图案，但是在不脱离本发明的范围和精神的情况下，也可以考虑任何其它的图案，但是该图案形状越复杂，用于生产的压花工具越昂贵。尽管最好用压花辊加工该纸幅，但是可以使用任何类型的机械加工方法实现本发明，该机械加工方法使用了一个挤压工具或者多个挤压工具。该工具或者其操作轨迹应该是这样的，即使得在压花的图案之间的直线至少在机器方向和机器横向方向被避免。如果通过沿直线阵列对齐的瘤节压花图案，则该压花瘤节的直线阵列必须与机器方向不同地排列，最好相对于机器横向方向约成-45°和+45°的角度。
除了上述的以外，本发明可以具有可代替的实施例。
该中间纸幅最好在干燥状态中被压花。为了改进纸幅的加工性，该纸幅可以借助于轧辊、辐射加热器和热空气吹风或者加热/蒸汽注射的加湿被处理。注射的蒸汽量最好保持成使得被纸幅吸收的湿气从该热纸幅蒸发掉，而无需后干燥。如果期望更剧烈的数量的潮气或者甚至可能用水湿润，则通常必须进行后干燥。然而这样增加了投资成本和该机器的能量的单位消耗量。该中间纸幅的基本部分至少是由纤维素纤维纸幅构成。尽管该中间纸幅还可以被涂装、轧制和用纸幅改进剂处理，但是当用于该衬里纸幅时，这些处理给出了较好的最终结果。事实上，该中间纸幅的表面上浆或者用于生产该中间纸幅的原料的大量的上浆是改善该中间纸幅的强度的更加有效的技术。所有的已知的填料和添加剂可以用在该中间纸幅的原料中，该原料流可以包括来自不同的纤维源的一个或者更多的原料成分，或者可以使用不同的工艺生产。这个选择可以用于通过在该中间纸幅的生产中混合更短和更长的纤维来控制该纸幅的强度。
多层的产品结构包括中间纸幅和至少一个衬里纸幅，该多层产品可以被组合形成所需的厚度的多层结构。
权利要求
1.一种用于生产含有至少两层的硬纸板产品的方法，该方法包括将单个的纸或者硬纸板幅通过粘合剂结合成一种组合的产品的步骤，其特征在于，该纸幅中的至少一个被压花方法机械地加工，使得出现从至少一个所述的至少一个纸幅的至少一个表面上向外突出一个高度的永久变形，该高度并不使得该纸幅的厚度超过3mm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过压花制成的变形图案的数目大于零但是小于50/cm2。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，受到机械加工的纸幅在干燥状态中被处理，该干燥状态具有的湿度最好小于12％。
4.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该粘合剂涂覆到在压花纸幅上的突起的顶端上。
5.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在给定的压花图案的对置的顶部壁之间的平均距离不大于3mm。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该中间纸幅的材料厚度不大于200微米。
7.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，给定的压花图案的壁与该基础纸幅的表面的倾斜角为20度-90度。
8.根据权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，多层结构包括至少一个中间纸幅和一个衬里纸幅，该多层结构被组合形成具有预定厚度的多层的结构。
9.一种适合于生产包括至少两个粘性结合的层的多层硬纸板级别的含有纤维素纤维的硬纸板或者纸产品，其特征在于，该产品被机械加工成使得在该产品材料上形成永久的三维变形，该变形具有一个高度，该高度使得该产品的厚度不超过3mm。
10.根据权利要求9所述的硬纸板或者纸产品，其特征在于，变形图案的数目大于零但是小于50/cm2。
11.根据权利要求9或者10所述的硬纸板或者纸产品，其特征在于，在变形图案的对置顶部壁之间的平均距离不大于3mm。
12.根据权利要求9，10或者11所述的产品，其特征在于，该产品的材料厚度不大于200微米。
13.根据权利要求9，10，11或者12所述的产品，其特征在于，给定的变形图案的壁与该基础纸幅表面的倾斜角是20度-90度。
14.根据权利要求9-13任一项所述的产品，其特征在于，在该产品中的该纸幅整个面积方面，该被加工的面积的比例是5％-70％。
全文摘要
披露了一种用于生产含有至少两层的硬纸板产品的方法，该方法包括通过一种粘合剂将单个的纸幅或者硬纸板幅粘合成一种组合产品的步骤。通过压花法机械加工这些纸幅中的至少一个，以便出现从所述的至少一个纸幅的至少一个表面向外突出一高度的永久变形，该高度并不使纸幅的厚度超过3mm。该方法还能够用于生产一种含有纤维素纤维的硬纸板或者纸的产品，以便生产多层的硬纸板类别，这种多层的硬纸板类别包括至少两个粘合剂粘结的层，从而将该产品机械加工成能够造成在该产品材料上的达到一个高度的永久的三维变形，该高度并不使得该产品的厚度超过3mm。
文档编号B32B3/26GK1524036SQ02813502
公开日2004年8月25日 申请日期2002年6月26日 优先权日2001年7月5日
发明者H·苏克斯, I·卡彦托, J·马蒂拉, T·林塔梅基, H 苏克斯, 倮, 坊, 逋 申请人:M-真实公司