專利名稱：模塑原紙和由其生產(chǎn)的模塑紙容器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及模塑原紙，其可用作用于工業(yè)產(chǎn)品等的各種包裝容器的材料。該容器還可用于食物如肉、蔬菜和魚，和各種加工食品如午餐、副食品、冷凍食品、蛋糕和面條保鮮。特別地，本發(fā)明涉及在丟棄時僅造成低環(huán)境負擔(dān)且特別適合壓塑的模塑原紙。
塑料容器已大量用作食品容器或各種工業(yè)產(chǎn)品的包裝材料，因為它們可容易模塑，它們可大批量生產(chǎn)，并且它們的生產(chǎn)成本低。
廣泛使用的塑料容器的例子為通過使聚苯乙烯珠粒模塑發(fā)泡或通過使聚苯乙烯片材壓塑發(fā)泡而獲得的發(fā)泡苯乙烯容器；聚丙烯容器、聚對苯二甲酸乙二醇酯容器和聚氯乙烯容器。
然而，這些塑料容器存在的問題在于當(dāng)它們被丟棄時，環(huán)境要承受重負。換言之，當(dāng)這些塑料容器被埋入地里時，它們幾乎永久殘留于地里而不會分解。此外，當(dāng)將它們焚燒時，因其高焚燒卡路里會損壞焚燒爐；它們不容易完全燃燒，特別是當(dāng)焚燒聚氯乙烯時，會形成強腐蝕性的氯化氫氣體。
在這些狀況下，考慮到環(huán)境問題、循環(huán)利用和節(jié)約資源，目前需要由紙漿制備的僅造成低環(huán)境負擔(dān)且僅具有低焚燒卡路里的可回收和可生物降解的容器，來代替塑料塑料容器。
對于僅由紙漿或主要包括紙漿的材料制備的三維模制品，已使用紙漿模塑容器。
紙漿模塑制品已廣泛用作包裝容器。紙漿模塑制品通過包括如下步驟的方法生產(chǎn)制備具有對應(yīng)于預(yù)定容器形狀的凹面體結(jié)構(gòu)和凸面體結(jié)構(gòu)的凈模具，用紙漿漿料在該凈模具上在抽吸下制備紙，和將其干燥。通過此方法，可以所需形狀使起始漿料材料成型。因此，通過此方法獲得的容器具有可在相當(dāng)寬范圍內(nèi)選擇的形狀。然而，生產(chǎn)這種紙漿模制品耗時且存在生產(chǎn)率低的問題。
此外，難以賦予此類紙漿模塑容器足夠的耐水性和耐油性，這些性能通常是用于食品的托盤容器所需的。這一技術(shù)會增加生產(chǎn)成本。
為生產(chǎn)除紙漿模制品外的主要由紙漿構(gòu)成的模制品，采用其中將主要由紙漿構(gòu)成的基片如紙板在加熱下壓塑的方法。
在該方法中，將具有刻痕線的基片放置于陽模和陰模之間，然后在加熱下壓制。
這種壓塑方法具有非常高的生產(chǎn)率，因為這種模制品可通過一次壓制操作獲得。
然而，主要由紙漿構(gòu)成的基片通常具有不同于樹脂和金屬的不良拉伸性能、伸展性和彈性。因此，當(dāng)為獲得具有特定深度如40mm或更深的托盤而進行深壓時，該基片不能承受此拉伸并且會破裂。
因此，當(dāng)將普通紙板或其類似物用作基材時，僅能生產(chǎn)淺容器，即具有深度淺至20mm的紙質(zhì)盤子。因此，現(xiàn)有技術(shù)中獲得的模制品的形狀受到限制。
此外，甚至當(dāng)容器不破裂時，在刻痕線處折痕變得不均勻，因此容器表面不容易變光滑。一旦自托盤側(cè)壁的上邊水平和向外伸展的托盤的邊緣不均勻，則當(dāng)將托盤蓋上蓋子或用薄膜或其類似物密封時，密封性會降低。此外，在折痕處的破裂點造成托盤強度下降。
已提出了解決這些問題的方法。例如，日本專利(以下簡稱為“JP”)特開平5-286023公開了一種方法，其中將通過在紙材料上提供很多波形彎曲部分以使其可伸展的波紋紙在加熱下在模具中壓制；JP特開平6-134898公開了一種方法，其中將具有完整凹凸表面以使其可延伸的紙材料潤濕，然后在加熱下壓制；JP特開平7-214705公開了一種方法，其中將兩個或多個潤濕的原紙借助粘合劑層壓，并使獲得的層壓制品起皺，然后壓塑。
然而，在上述所有方法中，都是使基片預(yù)先起皺并由此使其可延伸，這樣使其具有可壓制加工性，然后將其壓制。因此，必須進行起皺步驟，然后進行壓制步驟，同時皺紋仍然保持在壓制的容器中，如此會損害容器的外觀并使容器的強度不足。
JP特開平7-315358公開了一種方法，其中波紋紙在金屬模具中在加熱下被壓制。在該方法中，將波紋片材用作基材，這樣在一定程度上通過其開槽結(jié)構(gòu)吸收因壓制造成的變形。
然而，當(dāng)使用普通基材如紙板時，不能使用這種將波紋片材用作基片的方法。此外，不能完全除去通過壓制造成的褶痕。
JP特開平6-239334公開了一種方法，其中將紙漿纖維用烯烴樹脂浸漬，如此由該混合物獲得具有可延伸性的片材，然后將片材壓制。JP特開平10-8393公開了一種方法，其中具有改進的可延伸性的片材由熱塑性樹脂纖維和紙漿纖維的混合物獲得，然后將片材在加熱下壓制。
然而，這些方法是通過向其中加入熱塑性樹脂使主要包括紙的基片具有可壓制加工性。這些參考文獻未公開通過控制原紙的物理性能和通過構(gòu)造特定層結(jié)構(gòu)的方式賦予基片可壓制加工性。此外，使用大量熱塑性樹脂會導(dǎo)致可回收性降低和丟棄時增加環(huán)境負擔(dān)的嚴重問題。
通過上述方法獲得的基片存在如下缺陷當(dāng)通過將其在加壓下壓制獲得的模制品具有嚴重變形的彎曲部分時，皺紋的不均勻性在彎曲部分嚴重且不能通過壓制除去。因此可模塑性差。
當(dāng)將該容器用于含水食品、飲料、湯和帶湯的面條，以及其它各種用途時，使用側(cè)壁比托盤狀容器和杯狀容器的側(cè)壁高的模塑塑料容器。
附圖簡述

圖1為描述如何通過一對模具1，2模塑紙空白片材3的流程圖。圖1A給出將空白片材在壓制前放置于陰模上的狀態(tài)。圖1B給出將紙模塑產(chǎn)品在壓制后放置于陰模的凹面部分上的狀態(tài)。
圖2為紙托盤的透視圖，它描述紙容器的一個例子的形狀。
圖3為紙托盤的透視圖，它描述紙容器的另一個不同例子的形狀。
圖4為取自圖2中a-a線或圖3中b-b線的紙托盤的橫截面圖，其中給出曲線的圓錐連接角(φ)和曲率半徑。
圖5為具有圓底的托盤的透視圖。
圖6為紙托盤的橫截面圖，其中給出托盤的投影底面積(S3)。
圖7為具有圓底的紙托盤的橫截面圖，其中給出托盤的實際底面積(S4)。
圖8為空白片材的平面圖，其中在兩側(cè)形成刻痕線。
圖9給出使用圖8中描述的空白片材的模塑容器的透視圖。
圖10描述取自不同角度的在實施例3-1中獲得的矩形模具容器的透視圖。
圖11描述在實施例3-2中獲得的正方形模塑容器的透視圖。
圖12描述在實施例3-3中獲得的圓形模塑容器的透視圖。
圖13描述在實施例4中獲得的圓形模塑容器的透視圖。
本發(fā)明的另一目的是提供紙容器，該紙容器可通過拉伸法生產(chǎn)(深拉伸容器)，并可用作相當(dāng)深的托盤和杯子，如具有40mm的深度或更深，還提供用于生產(chǎn)它們的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供通過深拉伸法生產(chǎn)的紙容器，該容器重量輕并且在其殼體和底部不溶漲，同時還具有高硬度。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種滿足如下條件(1)至(4)的模塑原紙(1)拉伸強度(JIS-P8113)至少2.0kN/m，(2)斷裂伸長(JIS-P8113)至少1.5％，(3)臨界壓縮應(yīng)力(由如下公式定義)為1至10MPa臨界壓縮應(yīng)力＝A/B其中A表示由JIS-P8126定義的壓縮強度，B表示在測定壓塑強度中的測試片的荷載部分的面積，和(4)通過在厚度方向中施加20kgf/cm2壓縮應(yīng)力導(dǎo)致的壓縮形變量為至少10％。
本發(fā)明還提供具有密度0.7至0.9g/cm3的高密度層和具有密度低于0.7g/cm3的低密度層，并具有總基重100至500g/cm2和總密度0.4至0.7g/cm3的模塑原紙。其中低密度層主要由至少一種選自機械紙漿、卷曲纖維和絲光化紙漿中的紙漿組成。
木纖維包括來自針葉樹和闊葉樹的纖維。在這些木纖維中，化學(xué)紙漿包括通過在蒸煮木屑步驟中使用氫氧化鈉和硫化鈉生產(chǎn)的牛皮紙漿，以及通過使用亞硫酸和亞硫酸氫鹽生產(chǎn)的亞硫酸鹽紙漿。這些紙漿可為未漂白或漂白的。
這些牛皮紙漿包括針葉牛皮紙漿和闊葉牛皮紙漿。根據(jù)紙漿是否為漂白或未漂白的，可將這些紙漿分類為漂白牛皮紙漿如針葉漂白牛皮紙漿(NBKP)和闊葉漂白牛皮紙漿(LBKP)，及未漂白牛皮紙漿如針葉未漂白牛皮紙漿(NUKP)和闊葉未漂白牛皮紙漿(LUKP)。
機械紙漿包括通過用磨木機研磨圓木獲得的磨木漿(GP)，以及通過精磨來自鋸木場的廢棄木料獲得的精磨磨木漿(RGP)，以及通過加熱和精磨木屑獲得的熱機械木漿(TMP)。
在那些機械紙漿中，考慮到所得片材的膨松度(bulkiness)和強度，優(yōu)選TMP。TMP還包括通過在化學(xué)處理木屑后在加壓下精磨獲得的C-TMP，以及通過另外的漂白處理獲得的BC-TMP。
按模塑原紙的漿料質(zhì)量計，TMP的用量通常為10至100％，更優(yōu)選20至80％。
在那些木纖維紙漿中，由針葉樹如松樹、落葉松、雪松、樅樹和日本柏樹獲得的具有長纖維的那些木纖維紙漿適于改進原紙的伸展性和強度。
還可將由闊葉樹如樺木、山毛櫸、楓木、榆樹和栗樹獲得的短纖維紙漿與長纖維樹混合使用，只要不損害本發(fā)明的效果即可。
可用于本發(fā)明的的非木纖維包括韌皮纖維，如造紙用桑樹、造紙用矮樹叢、ganpi、亞麻、大麻、洋麻、苧麻、黃麻和印度麻；種子纖維如棉花和棉籽絨；樹葉纖維如馬尼拉麻、劍麻和西班牙草；以及莖纖維如竹子、稻草、麥桿和甘蔗渣。
造紙用桑樹、造紙用矮樹叢、洋麻、馬尼拉麻、劍麻、棉花和棉籽絨是特別優(yōu)選的，因為它們具有長纖維并且能夠改進本發(fā)明原紙的伸展性和強度。
非木纖維可按與木纖維相同的方式蒸煮。
可用于本發(fā)明的廢紙漿包括，例如廢波紋紙和廢雜志紙。廢波紋紙是特別優(yōu)選的，因為它們能夠改進紙片的伸展性和強度。
這些紙漿纖維可單獨使用或以其兩種或多種的混合物使用。
若必要，可將合成樹脂纖維與這些纖維混合，只要不損害本發(fā)明的效果即可。這里可用的合成樹脂纖維為，例如聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚酰胺纖維、聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維和聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維。然而，考慮到模塑原紙的回收性和降低環(huán)境負擔(dān)，要使用的合成樹脂纖維的量應(yīng)盡可能小。例如，若使用，其合適用量按模塑原紙中的總纖維計，為至多10％。
由上述紙漿纖維制備的模塑原紙優(yōu)選具有拉伸強度(JIS-P8113)至少2.0kN/m。該模塑原紙優(yōu)選具有斷裂伸長(JIS-P8113)至少1.5％，更優(yōu)選至少2.0％。當(dāng)該模塑原紙具有拉伸強度低于2.0kN/m或斷裂伸長低于1.5％時，原紙的可拉伸性低并且該原紙在壓塑時會破裂。
可將原紙的性能通過已知方法控制在這些范圍內(nèi)，所述方法的例子是其中制備具有多層的原紙并且這些層中至少一層由NBKP構(gòu)成的方法，或向其中加入增強添加劑的方法。
當(dāng)壓模具有高形變的彎曲部分(或更大的曲率時)，必須在壓塑步驟中通過在彎曲部分形成折疊皺痕吸收形變。在此情況下，皺痕部分在平面方向折疊卷起形成不均勻表面，然后將該不均勻表面通過壓制在厚度方向進行壓縮。因此，為獲得更高的可模塑性，優(yōu)選將臨界壓縮應(yīng)力(通過下面的公式測定)控制在1至10MPa，優(yōu)選3至9MPa范圍內(nèi)，在厚度方向的壓縮率為10％或更高，優(yōu)選15％或更高。在此情況下，術(shù)語“壓縮率”是指當(dāng)施加20kgf/cm2壓縮應(yīng)力時在厚度方向上的壓縮率。
臨界壓縮應(yīng)力＝A/B其中A表示通過JIS-P8126測定的壓縮應(yīng)力，B表示在測定壓縮強度中的試片的荷載部分的面積。
當(dāng)臨界壓縮應(yīng)力大于10MPa時，起皺部分不容易卷起。當(dāng)壓縮率低于10％時，起皺部分的壓塑變得不足。因此，在這些情況下，不能獲得優(yōu)良的可模塑性。
為將臨界壓縮應(yīng)力和厚度方向的壓縮率控制在上述范圍內(nèi)，模塑原紙的密度應(yīng)保持低。為此，優(yōu)選硬質(zhì)紙漿纖維。通常，將紙漿纖維打漿，由此獲得具有均勻形狀的紙片(即，通常將機械外力施于紙漿上，以使纖維的蜂窩壁原纖維化)。然而，在本發(fā)明中，應(yīng)將打漿操作控制得輕一些，以保持纖維的硬度。例如，優(yōu)選控制打漿程度，使化學(xué)紙漿的游離度(TappiT-227加拿大標(biāo)準(zhǔn))應(yīng)為至少500mlcsf，機械紙漿的游離度應(yīng)為至少180mlcsf，大麻紙漿和洋麻的游離度應(yīng)為至少500mlcsf，廢波紋紙漿的游離度應(yīng)為至少500mlcsf。為將紙漿纖維打漿，使用打漿機、錐形精磨機、鼓形精磨機、圓盤型精磨機等。
可將發(fā)泡劑加入模塑原紙中以降低其密度，只要不損害本發(fā)明的效果即可。
可將含低沸點溶劑的熱膨脹微膠囊用作發(fā)泡劑。該微膠囊為平均直徑10至30μm的顆粒形式，該微膠囊通過在80-200℃的低溫下短時間加熱直徑膨脹至約4至5倍、體積膨脹至約50至100倍。每個微膠囊包含有用熱塑性樹脂(包括偏二氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯等的共聚物)覆蓋的揮發(fā)性有機溶劑(膨脹劑)如異丁烷、戊烷、石油醚、己烷、低沸點鹵代烴或甲基硅烷。當(dāng)將這些膠囊加熱至溫度高于聚合物軟化點時，該聚合物膜開始軟化，并且其中所含的膨脹劑的蒸氣壓升高使膜膨脹，并由此導(dǎo)致膠囊膨脹。將發(fā)泡劑加入紙漿漿料中并在生產(chǎn)模塑原紙的加熱和干燥步驟中發(fā)泡，或當(dāng)含發(fā)泡劑的模塑原紙被通過具有高溫的水時該發(fā)泡劑發(fā)泡。此外，可將輕質(zhì)顏料如shirasu balloon加入紙漿漿料中以在制備原紙的步驟中降低原紙的密度。
可用于生產(chǎn)本發(fā)明原紙的化學(xué)試劑為上漿劑、增強添加劑、和緊度改進劑(yield improver)等，它們與通常用于造紙的那些化學(xué)試劑相同。若必要，可使用它們。
這里，可使用的上漿劑包括內(nèi)上漿劑如烷基乙烯酮二聚體、苯乙烯/丙烯酸樹脂和松香。強度添加劑和緊度改進劑包括有機化合物，如聚丙烯酰胺樹脂，聚酰胺表氯醇樹脂，聚乙烯亞胺樹脂和其衍生物，聚環(huán)氧乙烷，聚胺，聚酰胺，聚酰胺聚胺和其衍生物，陽離子和兩性淀粉，氧化淀粉，羧甲基化淀粉，植物樹膠和聚乙烯醇；無機化合物如硫酸鋁、氧化鋁溶膠、膠態(tài)二氧化硅和膨潤土。它們可以合適的混合形式使用。
這些添加劑可通過在造紙步驟中在紙層之間噴涂或通過在造紙過程中或造紙之后將其涂于原紙表面上的方式加入。
在本發(fā)明造紙的過程中可使用填料。這些填料包括無機填料如滑石、高嶺土、煅燒高嶺土、粘土、硅藻土、重質(zhì)碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、二氧化鈦、硫酸鎂、二氧化硅、硅鋁酸鹽和高嶺土；以及有機合成填料如聚苯乙烯顆粒和脲/甲醛樹脂顆粒。它們可以合適的混合形式使用。
此外，可根據(jù)用途適當(dāng)?shù)厥褂迷旒堉鷦┤缛玖稀H調(diào)節(jié)劑、腐漿控制劑、消泡劑和增稠劑。
在本發(fā)明造紙方法中，pH可按照需要在約4.5(酸性造紙法)至約6-8(中性造紙法)范圍內(nèi)選取。
本發(fā)明模塑原紙通過常規(guī)方法由包括上述起始物質(zhì)和化學(xué)試劑的漿料制備。對造紙機無特別限制，可使用常規(guī)造紙機如長網(wǎng)造紙機、圓網(wǎng)造紙機、tanmo造紙機、斜網(wǎng)造紙機或合適組合類型的造紙機。
該紙片可用普通多缸干燥器干燥、Yankee干燥器或通過干燥器干燥。對該干燥器無特殊限制。
本發(fā)明的模塑原紙可由單層構(gòu)成或可為包括兩層以上的多層結(jié)構(gòu)的多層紙。該多層紙可容易的通過多種造紙法獲得。
如此獲得的原紙具有基重優(yōu)選100至500g/m2，更優(yōu)選200至400g/m2。當(dāng)基重低于100g/m2時，壓塑后獲得的模塑產(chǎn)品不能具有足夠的強度。相反，當(dāng)基重高于500g/m2，起皺部分的可模塑性會不合適地降低。
該模塑原紙的密度合適地優(yōu)選為0.4至0.7g/m2，更優(yōu)選0.50至0.65g/m2。
如上所述，滿足本發(fā)明條件(1)至(4)的紙可通過上述方法制備。為使強度、伸長、硬度和可壓縮性充分平衡，模塑原紙適宜通過使用高密度層和低密度層結(jié)合制備。
本發(fā)明的模塑原紙優(yōu)選為多層紙，其中將低密度層用作中間層并將高密度層用作夾住該中間層的外層。通過這種方式構(gòu)造原紙，所得原紙變得疏松并具有高硬度，低密度層和高密度層可分別由兩層或多層構(gòu)成。
用于多層紙形式的模塑原紙中的高密度層的合適的密度為0.7至0.9g/cm2，優(yōu)選0.75至0.85g/cm2。高密度層優(yōu)選主要由牛皮紙漿或高質(zhì)量廢紙構(gòu)成。通過按此方式構(gòu)造原紙，所得原紙的強度、伸長、硬度和可壓縮性被充分平衡。
用于多層紙形式的模塑原紙的低密度層的合適密度低于0.7g/cm2，優(yōu)選低于0.2至0.6g/cm2。
紙、紙板或其類似物的硬度表示如下(假定片材為懸臂)S＝E.I/B.W＝E.T3/12.W其中E表示楊氏模量(MPa)，I表示慣性幾何力矩(N.cm2)，B表示樣品的寬度(mm)，W表示樣品的重量(kg)，T表示樣品的厚度(mm)。
也就是說，可認為硬度S與楊氏模量和片材厚度的立方成比例。
對于具有多層結(jié)構(gòu)的片材如紙板的硬度，正如A.T.Luey在Tappi Nov.1963，Vol.46，No.11中報道的各層中的硬度值由各層的楊氏模量和慣性幾何力矩測定。然后，計算各層的硬度值總和以確定總片材的硬度。基于此考慮，硬度隨自紙厚度中心的距離變長(或換言之紙變厚)而變高。因此，中間層理想為疏松的。由于硬度由(厚度)3×(楊氏模量)表示，因此外層的楊氏模量越高，對硬度的改進越有效。
因此，中間層的合適的密度為0.2至0.6g/cm3，優(yōu)選0.3至0.5g/cm3。當(dāng)中間層的密度低于0.2g/cm3時，層間強度嚴重降低。反之，當(dāng)該密度超過0.6g/cm3時，總原紙的密度不能被控制在0.4至0.7g/cm3。
在本發(fā)明中，外層的密度應(yīng)為0.7至0.9g/cm3。當(dāng)外層的密度低于0.7g/cm3時，外層的楊氏模量低并且不能期望對本發(fā)明硬度有所改進。相反，當(dāng)密度超過0.9g/cm3時，原紙外層的表面變的過緊。因此，在制備紙的步驟中基本上難以獲得具有較高密度的層，此外，不能獲得合適的可壓塑性。
盡管對用于形成高密度層的各種紙漿無特殊限制，但是通過為保持其硬度對針葉樹紙漿如NUKP和NBKP高度打漿獲得的漿料是特別合適的。為獲得本發(fā)明效果，外層(高密度層)基重合適地為15至100g/m2。當(dāng)該基重低于15g/m2時，難以獲得具有高楊氏模量的層并且紙本身難以制造。相反，當(dāng)外層基重超過100g/m2時，低密度層的基重相對降低，結(jié)果，總原紙的密度升高，使得難以將該密度控制在0.4至0.7g/cm3范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，與生產(chǎn)普通紙板類似，多層原紙用多層結(jié)合模型生產(chǎn)。例如，將相當(dāng)于數(shù)十g/m2的干基重量的紙漿連續(xù)層壓至約10個位置的造紙網(wǎng)上形成濕片材。
具體地，首先在用于形成紙層的造紙網(wǎng)部分上形成約40g/m2紙漿層作為外層。然后將其脫水并轉(zhuǎn)移至毛氈上。然后，重復(fù)與上述相同的方式在另一造紙網(wǎng)部分中形成作為中間層的紙層。如此將所需量的中間層置于外層上。最后，形成另外的紙層，由此獲得本發(fā)明的模塑原紙。
本發(fā)明用于形成低密度層的紙漿為在再離解狀態(tài)下具有游離度(按照加拿大標(biāo)準(zhǔn)JIS-P8121)200至650ml，優(yōu)選250至550ml的紙漿。當(dāng)游離度低于200ml時，該紙漿纖維不能有效脫水，因此擠壓片材具有致密結(jié)構(gòu)。此事實導(dǎo)致生產(chǎn)低密度紙層結(jié)構(gòu)困難。相反，當(dāng)游離度超過650ml時，片材的密度過低，因此在壓縮步驟中造成分層，在造紙工藝中造成氣球狀溶脹。
可將在再離解狀態(tài)下具有游離度200至650ml的紙漿調(diào)節(jié)至加拿大標(biāo)準(zhǔn)250至700ml，無論使用何種紙漿作為起始物質(zhì)。通過再離解原紙測定的紙漿的游離度對于確定由在短時間內(nèi)具有優(yōu)良操作性能的的產(chǎn)品獲得的必要紙漿性能是有效的。更優(yōu)選的是，按總紙漿計，含50％或更高的機械紙漿、絲光化紙漿和卷曲纖維中的任何一種。
用于形成低密度層的紙漿材料主要為能夠使低密度紙層容易發(fā)泡的紙漿材料。具體地，這些紙漿為機械紙漿。機械紙漿通常通過將木材(特別是松木)機械破碎，然后使其離解獲得?？梢允褂肎P、TMP、RGP等。其中，TMP和RGP是優(yōu)選的。特別地，由輻射松、南方松樹、道格拉斯樅樹等獲得的紙漿對于獲得低密度紙層是優(yōu)選的。此外，當(dāng)使用它們時，在壓塑步驟中密度僅輕微降低。還可使用非木質(zhì)材料如洋麻、蘆葦、竹子和甘蔗渣(已除去蔗糖的壓碎甘蔗)。通過部分化學(xué)處理獲得的紙漿，如通過在化學(xué)和漂白紙漿存在下機械壓碎獲得的紙漿也可包括在機械紙漿中。
此外，具有通過化學(xué)處理而降低密度的用于制備低密度層的紙漿材料如絲光紙漿和卷曲纖維，也可優(yōu)選使用。
在本發(fā)明中，上述紙漿主要用于形成低密度層。它們可以與由普通木材制備的紙漿及由各種非木質(zhì)材料如洋麻、蘆葦、竹子和甘蔗渣制備的化學(xué)紙漿的合適混合物形式使用。
有效的是，在所有上述模塑原紙的至少一個表面上形成具有斷裂伸長(在MD和CD方向的至少一個方向上)至少5％(JIS-P8113)的紙片材的最外層(以下稱為“龜裂防止層”)，以防止在深拉伸過程中在所得容器表面上形成龜裂。
在模塑步驟中通過深拉伸工藝生產(chǎn)的模制品比通過淺拉伸工藝生產(chǎn)的模制品，更容易伸展。特別地，形成模制品外側(cè)的紙層與形成內(nèi)側(cè)的紙層相比，其伸展程度更高。因此，外側(cè)應(yīng)具有更高的斷裂伸長。外層的斷裂伸長優(yōu)選至少6％，更優(yōu)選7％或更高。
可用于形成最外層的紙漿為如上所述的那些。在木纖維漿料中，由針葉樹如松樹、落葉松、雪松、樅樹和日本柏樹獲得的具有長纖維的那些紙漿適合改進紙片材的伸展性和強度。
在非木質(zhì)纖維中，造紙用桑樹、造紙用矮樹叢、洋麻、馬尼拉麻、劍麻、棉花和棉籽絨是優(yōu)選的，因為它們具有長纖維，且它們能夠改進紙片材的伸展性和強度。
可用于造紙的化學(xué)試劑為用于制備本發(fā)明模塑原紙的常規(guī)化學(xué)試劑。它們可合適地選自上漿劑、增強添加劑、緊度改進劑、礦物填料、有機硬化填料、染料、pH調(diào)節(jié)劑、腐漿控制劑、消泡劑和增稠劑。
用于龜裂防止層的具有高斷裂拉伸的紙片材可由含上述起始物質(zhì)和化學(xué)試劑的漿料通過如下步驟制備將用于壓縮旋轉(zhuǎn)通過壓料輥的無邊厚橡膠帶裝置設(shè)置于濕紙造紙機中的干燥輥部件上。將濕紙在干燥器與帶子之間通過。通過收縮前述伸展的帶子使紙收縮。此方法稱為Clupak法。在另一方法中，將紙片用刮刀從造紙機或加工機的壓榨輥、柱面干燥器或Yankee干燥器上剝離，由此形成皺紋。該方法稱為“縐紙法”。該縐紙法可通過各種方式用各種裝置如刮刀裝置進行，取決于皺紋的位置。例如，在雙應(yīng)力法中，用造紙機的壓縮部分中的刀片設(shè)置皺紋，然后將該紙通過干燥器中間部件的帶凹槽的輥而使其在長度和寬度方向延伸。
本發(fā)明中，在上述方法中獲得的用于龜裂防止層的紙片不僅可為單層片材，而且也可以是具有兩層或多層的組合板。
用于形成龜裂防止層的紙片的基重優(yōu)選為40至300g/m2，更優(yōu)選50至150g/m2。當(dāng)該紙片的基重低于40/m2時，紙片的拉伸強度不足并且該紙片在模塑步驟中容易破裂，相反，當(dāng)超過300g/m2時，通過與該用作龜裂防止層的紙片層壓獲得的模塑原紙的密度升高，如此會不合適地降低模塑制品起皺部分的可模塑性。
通過該方法獲得的用于形成龜裂防止層的紙片可借助粘合劑與模塑原紙層壓。對層壓方法無特殊限制。該層壓可通過如下方法進行濕層壓法，其中將含水粘合劑如合成樹脂、淀粉或PVA涂于原紙上，然后將龜裂防止層通過壓料輥壓到原紙上；熱熔體層壓法，其中將通過加熱熔化的熱熔體粘合劑涂于原紙上，然后將龜裂防止層通過壓料輥壓到原紙上；或擠出層壓法，其中將通過加熱熔化的熱塑性樹脂如聚乙烯或聚丙烯以薄膜形式涂于原紙上，然后將龜裂防止層通過壓料輥壓到原紙上。
若必要，可在本發(fā)明模塑原紙的一面或兩面上形成包括顏料和粘合劑的顏料涂層。通過形成涂層，可使模塑原紙的表面具有高可印刷性。
此外，可通過使用油墨如染料油墨或顏料油墨借助常規(guī)印刷機形成印刷層。
用于形成涂層的顏料可合適地選自已知顏料如碳酸鈣、高嶺土、粘土、滑石、二氧化鈦和塑料顏料。
用于形成涂層的粘合劑可合適地選自已知粘合劑如淀粉、酪蛋白和SBR膠乳和聚乙烯醇。
涂層可為單層或多層，涂布總量適宜為約20至30g/m2。
當(dāng)要形成該涂層時，緊接在涂層下面的層優(yōu)選具有高游離度和光滑表面。
該涂層可用合適地選自各種已知裝置的涂布裝置形成。還可在涂層上進一步形成印刷層。
若必要，可在本發(fā)明模塑原紙的一個或兩個表面上形成防水膜，以防止該紙被液體浸漬或滲漏。防水薄膜可直接在原紙上形成，或根據(jù)需要在涂層或印刷層上形成。
該防水薄膜可通過涂布防水涂料或通過層壓合成樹脂形成。用于形成防水薄膜的方法可根據(jù)條件合適地選取。
施于原紙表面上使其防水的涂料包括乳液如微結(jié)晶石蠟和鏈烷烴石蠟；膠乳如SBR膠乳和聚偏二氯乙烯膠乳；合成樹脂乳液如丙烯酸樹脂乳液、可自乳化的聚烯烴乳液和聚乙烯共聚物樹脂乳液。對用于涂布防水涂料的裝置無特殊限制，可合適地從常規(guī)刮涂棒、氣刀刮涂機、輥涂機、刮板式刮涂機、筐式輥和上漿壓機(size press)中選取。涂料在干燥后的涂布總量優(yōu)選為1.0至20.0g/m2。涂層可為單層或多層。
形成于原紙表面上的合成樹脂層可由如下樹脂構(gòu)成聚烯烴樹脂如聚乙烯、聚丙烯和聚甲基戊烯；飽和聚酯樹脂如聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯；聚酰胺樹脂如尼龍；乙烯/乙烯醇共聚物；聚苯乙烯樹脂；和聚丙烯腈樹脂?？蓪⒃撛堄眠@些合成樹脂中的一種或其兩種或多種混合層壓或涂布，由此形成防水薄膜。對層壓合成樹脂層的方法無特殊限制，通?？蓮臐駥訅?、熱熔體層壓、擠出層壓、干層壓和熱層壓法中合適地選取。
當(dāng)在非常高的壓力下通過壓縮進行拉伸時，將作為容器表面的模塑原紙上沿形成折疊皺紋的刻痕線部分會產(chǎn)生顏色不均勻性。該顏色不均勻性嚴重地損害了產(chǎn)品的外觀，由此降低其商業(yè)價值。
將顏料加入合成樹脂層中可以有效解決此問題。
顏料在合成樹脂層中的量優(yōu)選為3至40wt％。當(dāng)它低于30wt％時，不能獲得充分掩蔽顏色不均勻性的效果。相反，當(dāng)該用量大于40wt％時，合成樹脂的物理和化學(xué)性能降低，使得在原紙上形成穩(wěn)定的合成樹脂層困難。
特別是，在T-模頭上出現(xiàn)熔化膜縮幅(neck-in)，并且由于合成樹脂層的可涂布性不足而部分缺少合成樹脂層。
當(dāng)使用的合成樹脂為聚烯烴樹脂并且顏料為二氧化鈦時，二氧化鈦的量優(yōu)選為5至10wt％，基重優(yōu)選為15至60g/m2。
上述防水涂料或合成樹脂可為可生物降解熱塑性樹脂。
對可生物降解熱塑性樹脂無特殊限制，只要它們具有與紙相同或更高的可生物降解性即可。它們包括脂族聚酯如3-羥基丁酸酯/3-羥基戊酸酯共聚物、3-羥基丁酸酯聚合物和聚己內(nèi)酯；聚乙交酯如聚乳酸；聚乙烯醇；聚乙烯醇/淀粉復(fù)合物；和纖維素衍生物如纖維素乙酸酯。合成和/或天然樹脂可單獨或以其混合物形式使用。
在那些可生物降解熱塑性樹脂中，本發(fā)明中特別優(yōu)選的那些是脂族聚酯?？缮锝到庵寰埘ヅc原紙層壓時其可加工性優(yōu)良，并且獲得產(chǎn)品的耐水性優(yōu)良。
可將可生物降解或不可生物降解的樹脂和添加劑加入這些熱塑性樹脂中，以改進其可生物降解性和物理性能。當(dāng)加入不可生物降解的樹脂和添加劑時，其加入量合適地不大于熱塑性樹脂的量。當(dāng)前者大于后者時，對托盤或容器本身的可生物降解性呈現(xiàn)不利影響。下面，對模塑原紙的壓塑進行描述。<模塑方法>控制原紙的含水量本發(fā)明模塑原紙可通過所謂拉伸法生產(chǎn)，其中從原紙中模壓出用于容器的空白片材，在必要部分用線刻出該片材，并將各空白片材在加熱下置于壓機的陽模和陰模之間。在該方法中，應(yīng)預(yù)先控制模塑原紙的含水量。
原紙的含水量應(yīng)為10至20％，優(yōu)選11至17％，最優(yōu)選12至15％。這里術(shù)語“原紙的含水量”是指水的wt％，按模塑原紙中總紙漿的烘烤干重計。
當(dāng)原紙的含水量保持在此優(yōu)選范圍內(nèi)時，將原紙增塑以改進其可模塑性并且在模塑期間減少紙層的破裂。結(jié)果，通過拉伸獲得容器具有更高的深度、光滑度和優(yōu)良的外觀，以及高硬度。
當(dāng)原紙的含水量低于10％時，不能獲得具有足夠硬度的可模塑性。另一方面，當(dāng)含水量超過20％時，該模塑原紙起泡并且原紙層剝離，此外，因為含水量高，所以干燥需要長時間，結(jié)果生產(chǎn)率不利地被降低。
原紙的含水量可通過如下方法控制在壓塑前將水立即施于原紙上，或在造紙過程中將紙從干燥器上取出后潤濕并且將該紙在保持其含水量條件下輸送和貯存的方法。模塑方法下面將說明基于由本發(fā)明模塑原紙片材構(gòu)成的空白片材生產(chǎn)模塑容器的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，用一對壓機模具進行拉伸。如圖1所示，一對壓機模具為陽模(凸模具)1，其為凹面形式并具有相當(dāng)于要獲得的內(nèi)表面的形狀，和陰模具(凹模具)2，其為凸面形式并具有相當(dāng)于模具外表面的形狀。在圖1中，凸模具1向下面向凹模具移動，由此壓縮空白片材。在此情況下，對模具運動(包括模具相對運動)的方向無特殊限制，并且對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員是顯而易見的。為便于說明，將凸模具稱為上模具，將凹模具稱為下模具，并參考其中上模具向下模具移動由此壓縮空白片材的情況進行描述。
空白片材3可通過例如高頻加熱法、熱空氣加熱法、紅外加熱法等加熱。可將整個模具預(yù)先加熱。在此情況下，需要加熱模具的工具。在普通加熱裝置中，用電加熱設(shè)備加熱壓模。在另一方法中，將壓模與高頻發(fā)生器連接，由此借助高頻對基片加熱。還可以將電加熱與高頻加熱結(jié)合。
模塑步驟中的加熱溫度應(yīng)使加熱模塑原紙的溫度優(yōu)選為100至150℃，更優(yōu)選110至140℃。當(dāng)加熱模塑原紙的溫度低于100℃時，模塑需要長時間，由此降低了生產(chǎn)率，相反，當(dāng)該溫度高于150℃時，該原紙?zhí)貏e容易起泡(當(dāng)其具有高含水量時)。
可通過將模塑原紙放置于加熱的壓機中以控制其在上述預(yù)定溫度下。
在另一方法中，將含水的模塑原紙用電磁波如微波加熱，然后放入壓機中。
將由空白片材模塑的容器從模具中取出。盡管從模具中取出的容器可進行空氣干燥，但優(yōu)選將高溫容器保持于冷卻模具中預(yù)定時間以使其冷卻。
該熱壓模具由公知材料如鋁、鋁合金、黃銅、鐵、不銹鋼或陶瓷構(gòu)成。
該模具可借助任何液壓機、汽缸和凸輪機械操作。上模具與下模具之間的間隙可借助液壓或空氣壓力法控制。該壓力可借助計算機根據(jù)模制品的厚度控制，或通過調(diào)節(jié)塞子位置控制。在凸輪機械中，該間歇可根據(jù)預(yù)先設(shè)計的凸輪形狀和模具的下降速度控制。
在壓塑中，壓力優(yōu)選為10至100kgf/cm2。當(dāng)該壓力低于10kgf/cm2時，第二部分中的壓縮形變不足，另一方面，當(dāng)該壓力超過100kgf/cm2時，該紙層在折疊部分不合適地破裂。
考慮到可模塑性和可加工性，壓塑步驟中的加壓時間優(yōu)選為2至30秒。<容器的形狀>
本發(fā)明的容器通常在上邊開口，并在其上邊具有凸緣或凸邊(圖2，3和5)?？蓪⒃撏咕壘砬?。
容器的平面視圖可為正方形、矩形、圓形、橢圓形或類似圖形。當(dāng)其為矩形時，邊角通常為圓形。
圖2和圖3給出了由拉伸法制備的本發(fā)明容器的例子。圖2給出了橢圓形容器。圖3給出了矩形容器。
該容器具有底部和自底部向上延伸的側(cè)壁。底部通常為平面的。在圖2和3中，自平底向上直立的側(cè)壁與底部不垂直，而是向外傾斜，或換言之它呈錐形。當(dāng)該側(cè)壁與底部垂直時，容器不能一個一個地堆積起來。
圖4為沿圖2中a-a線或圖3中b-b線的容器的橫截面視圖。在此情況下，圖2和圖3中所示的容器的橫截面視圖相同。
圖4中，錐角(φ)為由底部和容器內(nèi)的側(cè)壁確定的角。錐角優(yōu)選95至130°。在由底部和側(cè)壁確定的容器邊角處的曲率半徑由圖4中的(r)給出。
在本發(fā)明的紙容器中，底部與側(cè)壁之間的邊角不折疊但卷曲。當(dāng)曲率半徑小時，該紙在邊角處，特別是在四個角邊角處容易破裂，此外，容易增加在側(cè)壁之間的邊角處的皺紋。
當(dāng)曲率半徑大時，不能通過拉伸獲得深容器，并且材料的使用效率低。當(dāng)平底面積為，例如10cm×10cm時，曲率半徑優(yōu)選為約0.5至2cm。曲率半徑應(yīng)根據(jù)底部面積精確測定。當(dāng)將曲率半徑(r)除以底面積(S1)的平方根獲得的值優(yōu)選為約0.05至0.2cm時，可通過拉伸獲得紙不破損的深容器。
在本發(fā)明中，除了具有近似平底和近似平側(cè)壁的上述容器外，可獲得非平底的容器。例如，如圖5所示，可生產(chǎn)半球形容器。模塑后可用另一加壓機械將如圖5所示的容器底的一部分翻轉(zhuǎn)到容器內(nèi)，這樣可將該容器穩(wěn)定放置。<底部面積>
當(dāng)將容器放置于平表面上時，底部的面積(S1)為容器與該平表面接觸的部分的面積。當(dāng)?shù)撞棵娣e不容易測定時，可使用投影底面積S3或?qū)嶋H底面積S4(通過如下方法(A)和(B)解釋)。
(A)當(dāng)側(cè)壁幾乎為平面時，投影底面積為被與邊成直角的側(cè)壁脊線與從底部平表面延伸的線的交叉畫出線圍繞的部分的面積。該投影底部面積S3在圖6中給出。圖6為類似于圖4的橫截面視圖。
(B)測定容器的內(nèi)部立方體體積。測定容器頂部處的開口面積S2。實際底面積S4按照公式V＝(S4+S2)×H/2測定。
在此情況下，S2為被容器開口側(cè)面的周邊包圍的面積，如圖7所示，其為與圖4類似的橫截面視圖。<容器高度>
本發(fā)明中通過拉伸獲得的紙容器相當(dāng)深。深度(容器的高度)根據(jù)容器底部的面積決定。
換言之，本發(fā)明中通過拉伸獲得的紙容器的特征在于滿足如下公式0.2≤H(S1)1/2(1)其中S1表示容器的底面積，H表示其高度。
S1為如上描述的。若必要，上述S3或S4值可用作底部面積S1。
通過按照公式(1)將高度H除以底面積的平方根獲得的數(shù)值優(yōu)選為0.3至1.2。特別是，當(dāng)該數(shù)值為0.4或更高時，容器可為杯子形式。
當(dāng)該數(shù)值低于0.2時，意味著不能獲得足夠的拉伸。獲得的容器不適合盛裝具有高含水量的物質(zhì)或用于液體。此外，在此情況下，該側(cè)壁對于提高容器的硬度的效果不足。
當(dāng)該數(shù)值大于1.2時，通過深拉伸獲得的容器太深以至于在模塑步驟中不能保持原紙不破裂。
當(dāng)該容器實質(zhì)上不具有平底時，公式(2)優(yōu)選應(yīng)滿足高度H與開口面積S2之間的關(guān)系0.15≤H(S2)1/2(2)容器的形狀與圖5中的相同。在圖5中的S2與圖7中的相同。<模塑容器的壁>
為獲得具有上述形狀和實際所需硬度的容器同時防止其彎曲區(qū)域破裂，必須將具有低密度和高強度的模塑原紙用作通過拉伸形成的容器壁的材料。為獲得該原紙，含大量殘留于其中的木質(zhì)素的機械紙漿是優(yōu)選的。機械紙漿在全部紙中的量可按照JIS P-8211通過測定Kappa數(shù)測定。
也就是說，用于形成本發(fā)明容器的全部紙漿的Kappa數(shù)優(yōu)選為40至160。
本發(fā)明的模塑原紙含天然紙漿作為主組分，并且其可模塑性優(yōu)于常規(guī)模塑原紙。
下面的實施例進一步說明本發(fā)明，這些實施例不以任何方式限制本發(fā)明范圍。除非另有說明，份數(shù)按固體重量計。<實施例1-1>
使用圓盤精磨機，將市購的NBKP打漿至550mlcsf(Tappi T-227，加拿大標(biāo)準(zhǔn))，將堅松TMP打漿至300mlcsf，并將市購的NUKP打漿至550mlcsf。
由這些原料，用多層結(jié)合造紙機制備由三層，即第一層40g/m2NBKP、第二層250g/m2TMP和第三層40g/m2NUKP組成的紙板。將該紙板用作模塑原紙，該紙板的拉伸強度、斷裂伸長、臨界壓縮應(yīng)力和厚度方向上的壓縮形變通過如下方法測定。
將如此獲得的原紙用于形成托盤，并評估其可模塑性。<實施例1-2>
原料的組成為80份用圓盤精磨機打漿至500mlcsf的市購LBKP，20份打漿至500mlcsf的市購NBKP和10份發(fā)泡微膠囊(商品名MatsumotoMicrosphere F-30D，是Matsumoto Yushi Seiyaku Co.，Ltd.的產(chǎn)品)。
由該原料用制造手工紙的實驗機器制備具有基重150g/m2的紙片，然后用旋轉(zhuǎn)干燥機干燥至110℃。將該手工紙用作模塑原紙并按與實施例1-1相同的方式評估。<實施例1-3>
將市購NBKP用圓盤精磨機打漿至600mlcsf。由該原料用制造手工紙的實驗機器制備具有基重260g/m2的紙片，然后用旋轉(zhuǎn)干燥機干燥至110℃。將該手工紙用作模塑原紙并按與實施例1-1相同的方式評估。<實施例1-4>
將輻射松TMP用圓盤精磨機打漿至300mlcsf。由該原料用制造手工紙的實驗機器制備具有基重280g/m2的紙片，然后用旋轉(zhuǎn)干燥機干燥至110℃。將該手工紙用作模塑原紙并按與實施例1-1相同的方式評估。<比較例1-1>
將50重量份卷曲纖維(Weyerhaeuser Co.的產(chǎn)品)和50重量份堅松TMP離解并在不打漿下一起混合，由此得到原料。由該原料用制造手工紙的實驗機器制備具有基重290g/m2的紙片，然后用旋轉(zhuǎn)干燥機干燥至110℃。將該手工紙用作模塑原紙并按與實施例1-1相同的方式評估。<比較例1-2>
評估按與實施例1-1相同的方式進行，不同的是將模塑原紙用生產(chǎn)過濾紙(商品名標(biāo)準(zhǔn)過濾紙No.2；Advantech Toyo(KK)的產(chǎn)品；基重125g/m2)代替。<比較例1-3>
評估按與實施例1-1相同的方式進行，不同的是將模塑原紙用K襯里(商品名NRK 280，Oji Paper Co.，Ltd.產(chǎn)品，基重280g/m2)代替。<比較例1-4>
評估按與實施例1-1相同的方式進行，不同的是將模塑原紙以用于杯子的原紙(Shin-Fuji Seishi(KK)的產(chǎn)品；基重290g/m2)代替。(評估方法)(1)拉伸強度將通過分別在流動方向和橫向切割測試紙至寬度15mm和長度250mm而獲得的試片在23℃和50％RH條件下保持至少24小時以控制其濕氣。然后用Strograph M2測試儀(Toyo Seiki Seisaku-sho，Ltd.的產(chǎn)品)按照JIS-P8113在拉動速率20mm/min下測定該試片的拉伸強度。(2)斷裂伸長將通過分別在流動方向和橫向切割測試紙至寬度15mm和長度250mm而獲得的試片在23℃和50％RH條件下保持至少24小時以控制其濕氣。然后用Strograph M2測試儀(Toyo Seiki Seisaku-sho，Ltd.的產(chǎn)品)按照JIS-P8113在拉動速率20mm/min下測定該試片的斷裂伸長。(3)臨界壓縮應(yīng)力將通過分別在流動方向和橫向切割測試紙至寬度12.7mm和長度152.4mm而獲得的試片在23℃和50％RH條件下保持至少24小時以控制其濕氣。然后，用數(shù)字環(huán)壓碎測試儀X-1104((KK)Orientech的產(chǎn)品)按照JIS-P8126測定試片的壓縮強度A。此外，在測定壓縮強度步驟中測定試片荷載部分的面積B。臨界壓縮應(yīng)力按照如下公式計算臨界壓縮應(yīng)力＝A/B其中臨界壓縮應(yīng)力的單位為MPa，壓縮強度的單位是N，試片荷載部分的面積按照如下公式計算(試片的厚度)(mm)×152.4 mm其中試片的厚度按照JIS-P8118通過在23℃和50％RH條件下控制至少24小時的含水分的樣品測定。(4)壓縮形變將50mm×50mm試片的濕氣在23℃和50％RH條件下控制至少24小時。為繪制應(yīng)力-形變曲線，將各試片用Strograph M2測試儀(Toyo SeikiSeisaku-sho，Ltd.的產(chǎn)品)在厚度方向以壓縮速率1.0mm/min下壓縮，由此在壓縮應(yīng)力20kgf/cm2下測定壓縮(形變)。(5)可模塑性將模塑原紙刻劃出24根線形成模塑空白片材，如圖8所示。將該空白片材用模具和壓塑機在包括壓縮壓力35kgf/cm2、壓縮溫度150℃和壓縮時間5秒的條件下模塑為托盤，形成的托盤(具有主軸約20cm、副軸14cm和高度約4cm)如圖9所示。
可模塑性按照如下三個標(biāo)準(zhǔn)測定○片材能夠模塑為托盤形狀并且獲得的產(chǎn)品具有光滑表面?！鞅M管該片材可模塑為托盤形狀，但獲得的產(chǎn)品特別在折疊的起皺部分具有粗糙表面?！量瞻灼脑谀Ｋ懿襟E中破裂，導(dǎo)致不能制備托盤形狀的模制品。測試結(jié)果如表1和表2所示。表1
表1(續(xù))
表2
從表1和2中顯而易見，本發(fā)明的模塑原紙片具有優(yōu)良的可模塑性，因為它們不龜裂，并且其折疊起皺部分在模塑步驟中不會變得不均勻。<實施例2-1>
將如下三種紙漿(1)至(3)用Kumagai Riki Kogyo的實驗定向造紙機按如下順序在線速度300m/min下混合在一起，由此制備混合紙。
(1)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2(2)具有350mlcsf的市購輻射松TMP，180g/m2(3)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2(將這些原料用Kimagai Riki Kogyo的KRK高濃圓盤精磨機型打漿至預(yù)定游離度)在此層壓中，將2.0％淀粉含水分散體(OLN5100Oji Corn Starch的產(chǎn)品)噴涂于層的表面(毛氈一側(cè))上，噴涂量應(yīng)使其上的固體為1.0g/m2。將這些層結(jié)合在一起形成層壓品。
將如此形成的濕層壓片材放置于單塑料帆布(Shikishima Canvas Co.的產(chǎn)品)之間，并用于壓延機(Yuri Roll Machine的產(chǎn)品)以速率30m/min在夾持壓力10kg/cm下壓制。
然后，將該片材用于鐵板型圓筒加熱干燥器干燥。
片材的濕氣在20％和65％RH的條件下控制，并用壓延機(Yuri RoruKikai的產(chǎn)品)以速率20m/min在夾持壓力20kg/cm下處理。將8.0％PVA(Kuraray POVAL PVA-KL 118Kuraray Co.，Ltd.的產(chǎn)品)用手涂于片材上，涂布量為2.0g/m2。然后，將該片材用壓延機(Yuri Roll Machine的產(chǎn)品)在120℃下以速率20m/min在夾持壓力20kg/cm下處理，由此獲得模塑原紙。
該模塑原紙的濕氣在20％和65％RH的條件下控制，然后測定其基重、厚度、密度和Z強度Taber硬度。
此外，將具有厚度40μm的聚丙烯薄膜通過熔體擠出層壓至模塑原紙的表面上，由此獲得用于生產(chǎn)模塑原紙容器的片材。
從該片材中模壓出一橢圓型空白片材。如圖8所示，以輻射狀提供在兩邊都具有刻痕線10的空白片材。
將如此獲得的空白片材用試驗壓塑機(Dai-Ichi Koki的產(chǎn)品)在130℃在35kg/cm2下用于形成橢圓型托盤的一對上模具和下模具中熱壓，由此獲得具有主軸約20cm、副軸約14cm和深度約4cm的紙容器(參見圖9)。
將通過對在水中的7％淀粉(Oji Ace A；Oji Corn Starch Co.的產(chǎn)品)在70℃下凝膠化得到的凝膠液體冷卻至環(huán)境溫度，并用于代替食物。將250g該凝膠液體加入模塑紙容器中。在證實含此凝膠液體的紙容器在容器體和底部明顯不溶漲并且容器的形狀正常后，將容器的開口邊用聚乙烯薄膜覆蓋并放入冰箱中。將該容器在5℃下靜置12小時后，模塑紙容器的容器體和底部的溶漲程度通過如下方法判斷。<實施例2-2>
按與實施例2-1相同的方式制備結(jié)合紙，不同的是使用下面給出的三種紙漿，將下面給出的涂料液體用Mayer棒手工涂于表面上使干燥后形成9.0g/m2的底涂層和10.0g/m2的面涂層，和將該層壓紙在105℃下在熱空氣干燥器(Advantech KK的產(chǎn)品)中干燥60秒。
(1)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2(2)具有300mlcsf的輻射松TMP/具有150mlcsf的市購NBKP(70/30)，結(jié)合的游離度280mlcsf，230g/m2(3)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2[涂料組合物]面涂料高嶺土(Ultrawhite 90Engelheart Co.產(chǎn)品)/碳酸鈣(Brilliant15Shiraishi Kogyo產(chǎn)品)/二氧化鈦(TCA333Tokemu產(chǎn)品)＝50/35/15和膠乳(L1410Asahi Chemical Industry Co.，Ltd.產(chǎn)品)＝15/5(固體的重量份；以下同樣適用)。底涂層高嶺土(KaobrightThiele Co.產(chǎn)品)/碳酸鈣(Softon 2200Bihoku-Funka產(chǎn)品)＝50/50和膠乳(0668JSR產(chǎn)品)/脲淀粉磷酸酯(MS4600Nihon Shokuhin Kako Co.，Ltd.產(chǎn)品)＝15/5。
按與實施例2-1相同的方式制備模塑原紙和模塑紙容器。測定和評估按與上述相同的方式進行。<實施例2-3>
按與實施例1相同的方式制備結(jié)合紙，不同的是使用下面給出的三種紙漿(1)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2(2)具有300mlcsf的絲光處理的紙漿/具有150mlcsf的市購NBKP(70/30)，結(jié)合的游離度250mlcsf，200g/m2(3)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2按與實施例2-1相同的方式制備模塑原紙和模塑紙容器。測定和評估按與上述相同的方式進行。<實施例2-4>
按與實施例1相同的方式制備結(jié)合紙，不同的是使用下面給出的三種紙漿(1)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2(2)具有150mlcsf的市購NBKP/具有750mlcsf的卷曲纖維(Weyerhauser)(70/30)，結(jié)合的游離度300mlcsf，160g/m2(3)具有450mlcsf的市購NBKP，40g/m2按與實施例2-1相同的方式制備模塑原紙和模塑紙容器。測定和評估按與上述相同的方式進行。<實施例2-5>
按與實施例2-1相同的方式制備結(jié)合紙，不同的是使用下面給出的三種紙漿(1)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2(2)具有350mlcsf的洋麻TMP，185g/m2(3)具有380mlcsf的市購NBKP，50g/m2按與實施例2-1相同的方式制備模塑原紙和模塑紙容器。測定和評估按與上述相同的方式進行。<參考例2-1>
按與實施例2-1相同的方式制備紙，不同的是僅使用下面給出的一種紙漿形成僅一層(1)具有450mlcsf的市購NBKP，350g/m2按與實施例2-1相同的方式制備模塑原紙和模塑紙容器。測定和評估按與上述相同的方式進行。<參考例2-2>
按與實施例2-1相同的方式制備紙，不同的是使用下面給出的兩種紙漿形成兩層(1)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2(2)具有350mlcsf的輻射TMP，250g/m2按與實施例2-1相同的方式制備模塑原紙和模塑紙容器。測定和評估按與上述相同的方式進行。<參考例2-3>
按與實施例1相同的方式制備紙，不同的是僅使用下面給出的一種紙漿形成僅一層(1)具有450mlcsf的市購NBKP，360g/m2按與實施例2-1相同的方式制備模塑原紙和模塑紙容器。測定和評估按與上述相同的方式進行。
上面實施例和比較例中的測定和評估結(jié)果在表3和4中給出。
評估方法如下[各紙層的密度]將這些層按照JIS P8139通過在結(jié)合紙板的層間剝離強度試驗中描述的層間剝離方法相互分離，并測定其各層的厚度和基重(g/m2)。
由于各剝離層為絨毛狀并且因起絨比實際厚度厚，因此為校準(zhǔn)各剝離層的厚度按照如下公式計算相關(guān)因子，并計算該層的密度校正因子＝(剝離前的完整層厚度)/(剝離后的層的總厚度)當(dāng)按照JIS P8139采用在層壓紙板的層間剝離強度試驗中描述的層間剝離方法剝離層困難時，將該結(jié)合片材樣品在60℃的水中浸漬1小時，然后將該樣品通過剝離分為表面層、中間層和背面層。將如此獲得的相應(yīng)層干燥，并測定其各層的厚度和基重(g/m2)。然后，按如上所述計算校正因子從而校正各層的厚度并計算該層的密度。[主體溶漲速率評價]測量紙托盤的主體中部圓周。計算測試前在正常狀態(tài)中測量的圓周和12小時后測量的圓周之差，然后計算主體的溶漲速率。
主體溶漲速率(％)＝[(12小時后主體中部的圓周)-(評估試驗前主體中部的圓周)]/(評估試驗前主體中部的圓周)將主體溶漲速率高于3.0％評價為××，主體溶漲速率在1.5至3.0％范圍內(nèi)評價為×，主體溶漲速率低于1.5％評價為○。表3
注“N材料”是指松柏樹材料。表3(續(xù))
表4
表4(續(xù))
<實施例3-1>
將按與實施例2-1相同的方式獲得的模塑原紙用水蒸氣處理以控制其含水量為12％。從空白原紙上模壓出一橢圓形空白片材。并對該片材在兩側(cè)設(shè)置輻射狀刻劃線，如圖8所示。
將如此獲得的空白片材在用于形成紙托盤的一對上下模具之間用試驗壓塑機(Dai-Ichi Koki的產(chǎn)品)在130℃下在35kg/cm2下加熱壓制，由此獲得具有高度4cm及具有長度18.6cm和寬度12.6cm的幾乎為矩形開口的紙托盤，如圖10所示。該托盤還具有一0.7cm寬的邊緣。如此通過拉伸獲得的托盤容器具有彎曲側(cè)壁和在側(cè)壁與底部之間的彎曲區(qū)域。
獲得的托盤具有錐角(φ)115°，曲率半徑(r)2cm和底面積(S1)72cm2。因此，H/(S1)1/2為0.47，r/(S1)1/2為0.24和H/(S1)1/2為0.26。
通過拉伸獲得的托盤主體的溶脹度按照如下所述測定。<實施例3-2>
按與實施例2-2相同的方式獲得模塑原紙。按與實施例3-1相同的方式獲得空白片材，不同是該空白片材的形狀為近似方形，其角為圓形，采用一對用于形成方形容器的上下模具，空白片材的含水量為15％和模塑溫度為140℃。
如此，通過拉伸獲得幾乎為方形的托盤，如圖11所示。該托盤具有高度2.8cm和開口各側(cè)長度8cm的幾乎為矩形的開口。該托盤還具有一1cm寬的邊緣、一彎曲側(cè)壁和該側(cè)壁與底部之間的彎曲區(qū)域。
獲得的托盤具有錐角(φ)113°，曲率半徑(r)1.3cm和底面積(S1)20cm2。因此，H/(S1)1/2為0.62，r/(S1)1/2為0.29和H/(S1)1/2為0.35。
對通過拉伸獲得的托盤主體按與實施例3-1相同的方式進行評價。<實施例3-3>
按與實施例3-1相同的方式制備結(jié)合紙，不同的是使用下面給出的三種紙漿(1)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2(2)具有350mlcsf的堅松TMP/具有350mlcsf的市購LBKP(70/30)，結(jié)合后的游離度350mlcsf，200g/m2(3)具有380mlcsf的市購NBKP，50g/m2按與實施例3-1相同的方式制備模塑原紙。在20℃和65％RH下控制濕氣后，測定紙的基重、厚度和密度。
將原紙的表面(容器內(nèi)表面)按與實施例3-1相同的方式與具有厚度40μm的聚丙烯薄膜層壓，由此獲得用于形成容器的空白片材。
然后，按與實施例1相同的方式模塑該空白片材，不同的是該空白片材為圓形，模制品為碗狀，空白片材的含水量為13％和模塑溫度為120℃。如此通過拉伸獲得的碗狀容器具有高度5.5cm及直徑12cm的開口，如圖12所示。該托盤還具有一0.8cm寬的邊緣、一彎曲側(cè)壁和該側(cè)壁與底部之間的彎曲區(qū)域。
獲得的托盤具有錐角(φ)114°，曲率半徑(r)1cm和底面積(S1)28cm2。因此，H/(S1)1/2為1.03，r/(S1)1/2為0.19和H/(S1)1/2為0.52。
實施例3-1至3-3的評估結(jié)果在表5中給出。表5
表5(續(xù))
<實施例4-1>(外層在原紙上的影響)使用圓盤型精磨機，將市購的NBKP打漿至550mlcsf(Tappi T-227，加拿大標(biāo)準(zhǔn))，并將堅松TMP打漿至300mlcsf。由這些原料，用多層結(jié)合造紙機制備由兩層，即第一層40g/m2NBKP和第二層250g/m2TMP組成的紙載體。將漂白的拉伸牛皮紙(Oji Paper Co.，Ltd.，基重75g/m2)作為外層片材施于紙載體上，由此獲得模塑原紙。按如下步驟進行結(jié)合將20g/m2(按固體計)EVA乳液型粘合劑(商品名Vinisol 1412 KAIDaido Kasei產(chǎn)品)用Mayer棒施于紙板的TMP層表面上。然后立即用手輥將該漂白的拉伸牛皮紙壓制到未干燥的涂層上。用熱空氣干燥器在110℃下干燥20秒后，將如此獲得的模塑原紙進行如下試驗，以測定其斷裂伸長和可模塑性。
在此情況下，無外層的多層原紙具有如下層結(jié)構(gòu)。
<實施例4-2>
按與實施例4-1相同的方式制備并評估模塑原紙，不同的是將要施于紙載體上的外層以水泥袋用未漂白的拉伸牛皮紙(Oji Paper Co.，Ltd.，基重83g/m2)取代。<實施例4-3>
按與實施例4-1相同的方式制備并評估模塑原紙，不同的是將含180g/m2的紙載體的第二層和要施于紙載體上的外層用粘合劑膠帶用的拉伸牛皮紙取代。(評估方法)(1)斷裂伸長將通過分別在流動方向和橫向切割測試紙至寬度15mm和長度250mm而獲得的空白試片在23℃和50％RH條件下保持至少24小時以控制其濕度。然后用Strograph M2測試儀(Toyo Seiki Seisaku-sho，Ltd.的產(chǎn)品)按照JIS-P 8113在拉動速率20mm/min下測定該試片的拉伸強度。(2)可模塑性將片材通過用水蒸氣處理以控制其濕度為12％。從該片材上模壓出環(huán)形空白片材。將如此獲得的空白片材在用于形成杯子狀托盤的一對上下模具之間用試驗壓塑機(Dai-Ichi Koki的產(chǎn)品)在130℃和35kgf/cm2下熱壓，由此獲得具有高度7cm、直徑12cm的環(huán)形開口和直徑6cm的環(huán)形底的杯子狀容器。該容器還具有一0.8cm寬的邊緣、一彎曲側(cè)壁和該側(cè)壁與底部之間的彎曲區(qū)域。模塑按使形成的片材的外層面為容器外表面這樣的方式進行?？赡Ｋ苄园凑杖缦略u估○片材能夠模塑為杯子，各模塑制品外層不破裂并且各模制品表面光滑?！髌目赡Ｋ転楸樱拥耐鈱悠屏?。×空白片材在模塑步驟中破裂，導(dǎo)致不能模塑杯子。評估結(jié)果在表6中給出。
從表6中顯而易見，本發(fā)明的模塑原紙可模塑性優(yōu)良，因為甚至當(dāng)深模塑形成杯子或其類似物時，紙外層表面在模塑步驟中也不破碎或破裂。<實施例5-1>
按與實施例2-1相同的方式獲得模塑原紙。[測定外層密度]將這些層按照JIS P 8139通過在結(jié)合紙板的層間剝離強度試驗中描述的層間剝離方法相互分離，并測定其各層的厚度和基重(g/m2)。
由于各剝離層為絨毛狀并且因起絨比實際厚度厚，因此為校準(zhǔn)各剝離層的厚度按照如下公式計算校正因子，并計算該層的密度校正因子＝(剝離前的完整層厚度)/(剝離后的層的總厚度)當(dāng)按照JIS P8139通過在層壓紙板的層間剝離強度試驗中描述的層間剝離方法剝離層困難時，將該結(jié)合片材樣品在60℃的水中浸漬1小時，然后將該樣品通過剝離分為表面層、中間層和背面層。將如此獲得的相應(yīng)層干燥，并測定其各層的厚度和基重(g/m2)。然后，按如上所述計算校正因子從而校正各層的厚度，并計算該層的密度。[擠出層壓法]用Lab-plastomill(Toyo Seiki Co.，Ltd.產(chǎn)品)將二氧化鈦加入聚丙烯中，使二氧化鈦的含量為10wt％。將獲得的混合物通過熔體擠出法施于原紙表面上形成厚度30μm的合成樹脂層。如此，獲得用于形成容器的原紙。
從該片材中模壓出一橢圓型空白片材。如圖8所示，將該空白片材刻劃出輻射狀刻痕線。
將如此獲得的空白片材用試驗壓塑機(Dai-Ichi Koki的產(chǎn)品)在130℃和35kg/cm2下在用于形成橢圓型容器的一對上模具和下模具中熱壓，由此獲得具有主軸約20cm、副軸約14cm和深度約4cm的紙容器，如圖9所示。<實施例5-2>
按與實施例5-1相同的方式制備模塑原紙和模塑紙容器，不同的是使用下面(1)至(3)三種紙漿，將二氧化鈦的含量變?yōu)?wt％，并形成具有厚度40μm的合成樹脂層(1)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2(2)具有300mlcsf的輻射松TMP/具有150mlcsf的市購NBKP(70/30)，結(jié)合后的游離度280mlcsf，200g/m2(3)具有450mlcsf的市購NBKP，50g/m2<參考例5-1>
按與實施例5-1相同的方式制備模塑原紙和模塑紙容器，不同的是僅使用聚丙烯(SunAllomerMSS的產(chǎn)品)而不用二氧化鈦形成具有厚度30μm的合成樹脂層。
在實施例和參考例中獲得的模塑容器按照如下方法評估<表面評估方法>
對各模塑容器的邊緣取樣。用微色差計量儀R-30(Nippon DenshokuKokyo)測試其一部分(在縱向20mm)。以10點測定色差。點直徑為0.6mm。當(dāng)R值(最大與最小值之差)為10點或更高時，結(jié)果用×表示，當(dāng)其低于10點時，結(jié)果由○表示。表7
<實施例6-1>
按與實施例2-1相同的方式獲得模塑原紙。將具有厚度40μm的脂族聚酯(商品名Bionolle，Showa Highpolymer Co.，Ltd.)通過熔體擠出施于該原紙表面上由此形成用作模塑原紙容器的片材。
從該片材中模壓出一橢圓型空白片材。如圖8所示，將該空白片材刻劃出輻射狀刻痕線。
將如此獲得的空白片材用試驗壓塑機(Dai-Ichi Koki的產(chǎn)品)在130℃和35kg/cm2下在用于形成橢圓型容器的一對上和下模具中熱壓，由此獲得具有主軸約20cm、副軸約14cm和深度約4cm的紙容器，如圖9所示。<參考例6-1>
按與實施例6-1相同的方式制備模塑紙容器，不同的是用聚丙烯取代施于模塑原紙表面上的脂族聚酯以形成層壓制品。
上述實施例和比較例中的測定和評估結(jié)果在表8中給出。
評估方法如下[可生物降解性]將該模塑紙容器埋在農(nóng)田中6個月，然后取出并觀察其分解程度。表8
從上表8中顯而易見，使用可生物降解樹脂作為本發(fā)明基片的外層減輕了環(huán)境負擔(dān)。
權(quán)利要求
1.一種滿足如下條件(1)至(4)的模塑原紙(1)拉伸強度(JIS-P8113)至少2.0kN/m，(2)斷裂伸長(JIS-P8113)至少1.5％，(3)由如下公式定義的臨界壓縮應(yīng)力為1至10MPa臨界壓縮應(yīng)力＝A/B其中A表示由JIS-P8126定義的壓縮強度，B表示在測定壓塑強度中的測試片的荷載部分的面積，和(4)通過在厚度方向中施加20kgf/cm2壓縮應(yīng)力所導(dǎo)致的壓縮形變量為至少10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的模塑原紙，包括機械紙漿。
3.一種模塑原紙，包括高密度層和低密度層，其中所述高密度層具有密度0.7至0.9g/cm3，和所述低密度層具有密度低于0.7g/cm3，和其中所述原紙具有基重100至500g/cm2和密度0.4至0.7g/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的模塑原紙，其中所述低密度層主要包括選自機械紙漿、卷曲纖維和絲光化紙漿的紙漿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的模塑原紙，其中所述低密度層主要由機械紙漿組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的模塑原紙，其中所述機械紙漿為熱機械紙漿(TMP)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任何一項的模塑原紙，進一步包括在其至少一個表面具有斷裂伸長至少5％的龜裂防止層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的模塑原紙，其中所述斷裂伸長為至少6％。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的模塑原紙，其中所述破裂防止層具有基重至少50至150g/m2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任何一項的模塑原紙，進一步包括在其至少一個表面上的合成樹脂層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的模塑原紙，其中所述合成樹脂選自聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、乙烯/乙烯醇共聚物、聚苯乙烯樹脂和聚丙烯腈樹脂。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的模塑原紙，其中所述合成樹脂為選自3-羥基丁酸酯/3-羥基戊酸酯共聚物、3-羥基丁酸酯聚合物、聚己酸內(nèi)酯、聚乙交酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇/淀粉復(fù)合物和纖維素衍生物的可生物降解的熱塑性樹脂。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的模塑原紙，其中所述合成樹脂進一步包括顏料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的模塑原紙，其中所述顏料選自碳酸鈣、高嶺土、粘土、滑石、二氧化鈦和塑料。
15.一種模塑紙容器，由根據(jù)權(quán)利要求1至14的模塑原紙通過拉伸形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的模塑紙容器，其滿足如下公式0.15≤H(S2)1/2其中S2為容器頂部的開口面積，H表示高度。
全文摘要
公開了一種用于形成紙容器如用于食品和各種工業(yè)產(chǎn)品的杯子或托盤的紙容器的模塑原紙,該原紙滿足如下條件(1)至(4):(1)拉伸強度(JIS－P8113)至少2.0kN/m,(2)斷裂伸長(JIS－P8113)至少1.5%,(3)臨界壓縮應(yīng)力(由如下公式定義)為1至10MPa:臨界壓縮應(yīng)力=A/B其中A表示由JIS－P8126定義的壓縮強度,B表示在測定壓塑強度中的測試片的荷載部分的面積,和(4)通過在厚度方向中施加20kgf/cm
文檔編號D21H27/30GK1351213SQ01141
公開日2002年5月29日 申請日期2001年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月3日
發(fā)明者淺山良行, 見門秀幸 申請人:王子制紙株式會社