本公开内容涉及高度可伸展的纸袋纸的领域。
背景技术
在装填和搬运粉状物料诸如水泥时，要求纸袋达到高标准。
首先，纸袋需要保持相当大的物料重量，即，具有高强度。因此，牛皮纸是适合的纸袋壁材料。纸袋通常具有两个或多个壁，即，多层纸材料，以进一步加强纸袋构造。纸袋的壁层通常被称为层(ply)。层材料(即，纸袋纸)的生产在例如wo99/02772中公开。
其次，在装填期间，纸袋纸应当排出空气。详细来说，在传送物料的装填机器以高吞吐率运行时，掺杂有粉状物料的空气应当高效地排出纸袋。通常，纸袋的排出能力对于装填速率是实际的限制因素。高效的排出也防止空气被困在纸袋中。否则，这种被困住的空气会引起包装重量不足、纸袋破裂以及当纸袋被堆叠用于运输时的问题。“排出”也被称为“除气”。
在许多纸袋构造中，在装填期间使空气从纸袋内部逸出的唯一方式一直都是穿过纸袋的壁。通常在壁中使用孔隙度高的牛皮纸以实现透气性。然而，纸的增加的孔隙度一般会导致总体强度降低。特别地，如果为了实现足够的透气性对纸材料进行机械穿孔，则强度可能会显著降低。
技术实现要素：
对于纸袋纸来说，为了防止纸袋破裂，如，当纸袋坠落时，高抗张强度不是唯一所期望的性能。已经表明高伸展性对于防止纸袋破裂是同样重要的。通过使用clupak设备仔细调整起皱/压缩工艺，本发明人设法生产出了一种展现出卓越的伸展性并将其他性能——诸如抗张强度和孔隙度(通过gurley测试测量)——维持在可接受水平的纸袋纸。
附图说明
图1是压制区段和包括clupak单元的干燥区段部分的简化示意图。
图2是clupak单元的较详细的示意图。
图3的表格属于下文的实施例部分，呈现了纸幅在造纸机上从压制区段到将纸绕卷成纸卷的轴式卷筒的不同位置处的速度。
具体实施方式
作为本公开内容的第一方面，提供了一种纸袋纸。纸袋纸一般具有50-140g/m2的克重(根据iso536)。如以下所讨论的，第一方面的纸袋纸的伸展性非常高。本发明人发现，大体上，克重较高的纸袋纸可以达到较高的伸展性。因此，第一方面的纸袋纸的克重优选为70-140g/m2，诸如80-140g/m2，诸如90-140g/m2。高于130g/m2的克重是非常罕见的。因此，第一方面的纸袋纸的克重可以为70-130g/m2，诸如80-130g/m2，诸如90-130g/m2。
根据gurley(iso5636-5)的空气阻力是对100ml的空气穿过纸片的特定区域所花费的时间的量度。时间短意味着纸的孔隙度高。如以上所讨论的，孔隙度高的纸能实现高的装填速率。
由于纸在clupak单元中被压紧，所以可以预期本公开内容的伸展性增加将以不可接受的孔隙度降低为代价。然而，本发明人已经示出，孔隙度的这种急剧减小并未得出。因此，本公开内容的纸袋纸具有15s或更小的gurley值(iso5636-5)。优选地，其为13s或更小，诸如12s或更小。gurley值小于3s的纸袋纸通常强度不足。因此，对于本公开内容来说，典型的gurley值范围为3-15s，优选地3-13s，诸如3-12s。
本发明人已经意识到需要改进纵向(machinedirection，机器方向)上的伸展性。发明人的努力产生了第一方面的纸袋纸，其以高于10％、优选地高于11％、更优选地高于12％的md伸展性(根据iso1924-3)表征。结合第二方面并在下文的实施例部分中描述了如何得到这种可伸展的纸。
第一方面的纸袋纸的cd伸展性(根据iso1924-3)典型地高于6％，优选地高于7％，更优选地高于8％或9％。cd伸展性典型的(实际的)上限为11％。如在下文的实施例部分中所示，大幅提高md伸展性的处理也引起了cd伸展性略微提高。
抗张能量吸收(tea)通常被视为最能代表纸袋壁的相关强度的纸性能。这一点得到了tea和坠落试验之间的相关性的支持。当纸袋坠落时，当纸袋碰撞地面时装填货物在纸袋内移动。这种移动使纸袋壁拉紧。为了经受住这种拉紧，tea应当要高；纸的高抗张强度和良好的伸展性的组合会吸收能量。
抗张强度是纸在破裂前将经受的最大的力。在标准测试iso1924-3中，在恒定的伸长率下使用宽度为15mm、长度为100mm的条带。
如上所述，抗张强度是tea测量中的一个参数，另一个参数是伸展性。在同一测试中得到抗张强度、伸展性和tea值。tea指数是用tea值除以克重。以相同的方式，通过用抗张强度除以克重得到抗张指数。
为了提供高抗张强度，第一方面的纸袋纸优选为牛皮纸，这意指其由根据硫酸盐制浆法(kraftprocess)制备的纸浆形成。出于同样的原因，用于制备用于形成纸袋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强性纸)。因此，纸袋纸优选地由包括至少50％软木浆、优选地至少75％软木浆、更优选地至少90％软木浆的纸浆形成。百分比基于纸浆的干重。
此外，纸袋纸可以包括至少一种干强度剂，以提高抗张强度。该至少一种干强度剂优选地包括淀粉，优选阳离子淀粉。除了阳离子淀粉，纸袋纸可以包括阴离子和/或两性淀粉。例如，添加的淀粉数量可以为每吨纸2-15kg，诸如每吨纸3-14kg。
第一方面的纸袋纸的在md上的抗张指数优选为至少50knm/kg，诸如至少55knm/kg，并在在md上的抗张指数为至少40knm/kg，诸如至少45knm/kg。
第一方面的纸袋纸的卓越的拉伸性产生了高的tea值。第一方面的纸袋纸的根据iso1924-3的在md上的tea可以例如为至少300j/m2，诸如至少330j/m2，诸如至少350j/m2。此外，第一方面的纸袋纸的根据iso1924-3的在md上的tea可以例如为至少3.4j/g，诸如至少3.5j/g。
第一方面的纸袋纸的根据iso1924-3在在cd上的tea可以例如为至少2.4j/g，诸如至少2.6j/g。
第一方面的纸袋纸可以经过漂白，这意指根据iso2470-1，其亮度可以为至少78％或至少80％。优选地，根据第一方面的漂白纸袋纸的亮度为至少83％。
纸袋纸通常要被印刷。因此，第一方面的纸袋纸优选地提供令人满意的印刷表面。令人满意的印刷性能例如通过相对低的表面粗糙度来反映。可以预期的是，下文描述的clupak单元中的重度起皱/压缩会大幅增加表面粗糙度，但本发明人证实了情况并非如此。实际上，当md伸展性超过两倍时(参见实施例部分的表1)，反面(特别适合印刷)的表面粗糙度增加了仅7％(从895ml/min到957ml/min)。
因此，第一方面的纸袋纸的至少一面的根据iso8791-2的bendtsen粗糙度可以低于1200ml/min，优选地低于1100ml/min，诸如低于1000ml/min。
在一个实施方式中，可以对第一方面的纸袋纸进行处理以形成屏障，例如在纸的表面上形成屏障。屏障优选为防潮屏障和/或防水屏障。屏障还可以是防油屏障。在这种处理中，屏障化学物或屏障组合物是例如通过刮涂、淋涂或喷涂而被施加的。还可以向纸浆添加屏障形成剂。
作为本公开内容的第二方面，提供了一种生产根据第一方面的纸袋纸的方法。该方法包括在包括clupak单元和布置在clupak单元下游的干燥机组的干燥区段中对纸幅进行干燥。
干燥机组指的是包括至少一个干燥机网和至少一个烘缸的干燥装置，干燥机网抵靠烘缸保持穿过干燥组的纸幅。干燥组的部件耦接，或使得纸幅以基本恒定的速度移动通过干燥机组。
典型地，将多个干燥机组按顺序布置在第二方面的clupak单元上游。第二方面不限于这种干燥机组的任何特定的设计，只要进入clupak单元的纸幅的含水量为30-40％。
在第二方面的一个实施方式中，将多个干燥机组按顺序布置在clupak单元下游。
干燥区段典型地布置在压制区段的下游。图1示出了包括两个压夹101和102的压制区段100。此外，图1示出了包括紧接clupak单元105上游布置的第一干燥机组104和紧接clupak单元105下游布置的第二干燥机组106的干燥区段部分103。
如上所述，根据第二方面的方法，进入clupak单元的纸幅的含水量为30-40％。发明人发现，这种相对高的水分含量有助于提高伸展性。优选地，进入clupak单元的纸幅的含水量为32-40％。此外，发明人发现，在clupak单元中，相对较高的夹条线负荷，即至少20kn/m，有助于伸展性的增加。优选地，夹条线负荷为至少21kn/m或至少22kn/m。如果线负荷过高，则gurley值会增加太多(即，孔隙度降低太多)。典型的上限可以为30kn/m或28kn/m。在clupak单元中，夹条线负荷由施加在夹条上的可调节的液压缸压力控制。夹条有时被称为“夹辊”。
本发明人已经示出，纵向上的伸展性很大程度上取决于对clupak单元的相对速度。详细来说，发明人发现纸幅在布置在clupak单元下游的干燥机组中的速度应当比纸幅进入clupak单元的速度低8-14％。优选地，纸幅在布置在clupak下游的干燥机组中的速度比纸幅进入clupak单元的速度低9-14％，诸如9-13％。
在一个实施方式中，clupak单元中的橡胶带张力为至少5kn/m(诸如5-9kn/m)，优选为至少6kn/m(诸如6-9kn/m)，诸如约7kn/m。在clupak单元中，橡胶带张力由施加在张紧辊上使橡胶带伸展的可调节的液压缸压力控制。
clupak单元通常包括钢筒。当纸幅在clupak单元中被橡胶带的收缩/弹回压紧时，其相对于钢筒移动。为了减小纸幅和钢筒之间的摩擦，优选的是添加释放液体。释放液体可以是水或水基的。水基释放液体可以包括摩擦减小剂，诸如聚乙二醇或硅基剂。在一个实施方式中，释放液体是包括至少0.5％、优选至少1％、诸如1-4％聚乙二醇的水。
图2示出了clupak单元205，包括环形橡胶带207(有时被称为“橡胶毯”)，两个毯辊208、209、导向辊210、张紧辊211和夹条212与该环形橡胶带接触。第一液压装置213向张紧辊211施加压力使橡胶带207伸展。第二液压装置214向夹条212施加压力以按压橡胶带207，该橡胶带又按压纸幅217抵靠钢筒215。布置了释放液体喷嘴216，以向钢筒215施加释放液体。
作为本公开内容的第三方面，提供了一种纸袋，其包括由第一方面的纸袋纸所构成的层。
第三方面的纸袋可以包含水硬性粘合剂，诸如用于生产水泥浆、砂浆、混凝土、石膏糊剂或水硬性石灰浆的水硬性粘合剂。
此外，第三方面的纸袋可以包含化学产品、矿物或矿物混合物、园林肥料、食物、动物饲料或宠物食品。
第三方面的纸袋可以例如是多层纸袋。优选地，这种多层纸袋的至少两层——诸如所有层——可以由第一方面的纸袋纸构成。
在第三方面的一个实施方式中，纸袋是一层纸袋，其中，唯一的一层由第一方面的克重为90-140g/m2诸如95-130g/m2的纸袋纸构成。这种一层纸袋可以代替现有技术中的具有两层70-80g/m2纸袋纸的纸袋，并因此降低成本。
在第三方面的另一实施方式中，纸袋是两层纸袋，其中，这些层是由根据前述权利要求中任一项所述的克重为70-130g/m2、诸如70-110g/m2、诸如80-110g/m2、诸如80-100g/m2的纸袋纸构成。这种两层纸袋比对应的现有技术纸袋更坚固(如，具有更高的tea值)。
第三方面的纸袋的尺寸可以例如使得该纸袋在被装填的构造中具有8-45升、优选12-45升的体积。
当本公开内容的纸袋包含水硬性粘合剂诸如水泥时，水硬性粘合剂的量可以例如为17-60kg，诸如40-60kg。市场上需要25kg纸袋、35kg纸袋和50kg纸袋，因此可以根据本公开内容制备。装满的25kg纸袋的尺寸可以例如为400x450x110mm。“25kg纸袋”通常可以装填约17.4升的物料，而“50kg纸袋”通常可以装约35升的物料。
实施例
进行了五次全面试验，以生产纵向上伸展性不同的纸袋纸。
在所有五次试验中，如下所述生产纸袋纸。
提供了被漂白的软木硫酸盐纸浆。纸浆在约35％的稠度下经受高浓(hc)磨浆(每吨纸180kwh)并在约4％的稠度下经受低浓(lc)磨浆(每吨纸20kwh)。在纸浆中添加了阳离子淀粉(每吨纸7kg)、阴离子淀粉(每吨纸3kg)、松香胶(每吨纸2.2kg)和明矾(每吨纸3.5kg)。在流浆箱中，纸浆/配料的ph为约6.0，纸浆/配料的稠度为约0.2％。纸幅在网部形成。离开网部的纸幅的干组分为约20％。纸幅在具有两个夹部的压制区段脱水，以得到约40％的干组分。然后，经过脱水的纸幅在随后的干燥区段中进行干燥，该干燥区段具有按顺序布置的9个干燥机组和一个clupak单元。clupak单元布置在干燥机组六和干燥机组七之间。当进入clupak单元时，纸幅的含水量为33％。施加在夹条上的液压缸压力设置为20巴，产生22kn/m的线负荷。将使橡胶带伸展的液压缸压力设置为31巴，产生7kn/m的带张力。为了减小clupak单元中纸幅与钢筒之间的摩擦，以250升/小时的量添加了释放液体(1％的聚乙二醇)。
进行了五次试验，以得到具有不同纵向上伸展性(md伸展)的纸袋纸。在第一次、第二次、第三次、第四次和第五次试验中，目标md伸展分别为6％、8％、10％、12％和14％。为了达到相应的md伸展值，调整了纸幅在压制区段和干燥区段中的速度(参见图3)。特别地，在各次试验之间，相对于纸幅进入clupak单元的速度改变纸幅在紧接clupak单元下游的干燥机组中的速度。在第一次试验中(目标是6％的md伸展)，相对速度为-4.4％，而在第五次试验中(目标是14％的md伸展)，相对速度为-11.0％。
在下面的表1中呈现了在试验1-5中所获得的纸袋纸的性能。
表1
*相对于纸幅进入clupak单元的速度的纸幅在紧接clupak单元下游所布置的干燥机组中的速度。
**正面
***反面
表1表明，通过降低相对速度，md伸展显著增加。表1的gurley值表明，因较低相对速度造成的压紧并未封闭纸袋纸的孔隙(仅观察到gurley值轻微增加)。此外，压紧仅略微增加纸袋纸的反面(用于印刷的面)的表面粗糙度。