專(zhuān)利名稱(chēng)：防割紙和紙制品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙工藝，具體涉及紙制品如文件夾等的生產(chǎn)，所述紙制品由重量相對(duì)重的紙a/k/a的紙板制成，用于辦公室及文書(shū)環(huán)境。
背景技術(shù)：
當(dāng)代的工作辦公室應(yīng)用大量紙制品，包括書(shū)寫(xiě)紙、記事本以及用來(lái)整理和存放各種紙件的文件夾和/或套，但不局限于此。這種文件夾和/或套(下文統(tǒng)稱(chēng)為“文件夾”)通常應(yīng)用紙材料制成，這種紙材料相當(dāng)硬并且耐用，從而可以保護(hù)文件內(nèi)容，其自身處于直立狀態(tài)或保持相對(duì)平整并能夠自我支撐。但不幸的是，這種產(chǎn)品的邊緣通常有可能對(duì)處理文件的人員造成所謂的“紙割”。雖然很少出現(xiàn)嚴(yán)重傷害的情況，但因?yàn)檫@些割傷經(jīng)常是鋸齒狀和不規(guī)則狀的，并且通常在指頭上高度敏感的神經(jīng)末稍處形成，所以紙割很不方便并且可能造成相當(dāng)程度的不適。
因此，要求改進(jìn)紙制品，特別是紙基文件夾，從而減少或消除紙割的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)前述及其它目的和優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)紙材料的方法，所述紙材料具有降低的割傷人皮膚和組織的傾向。這種方法包括提供造紙配料，由所述造紙配料形成纖維紙幅，干燥所述紙幅，壓延所述紙幅至厚度為約11.0至約18.0mils、密度范圍為約7.0至約12.0lb/3000ft2/mil，其中所述配料包括纖維素纖維、占干基紙幅總重量約0.5wt％至約5.0wt％的膨脹或可膨脹微球，以及任選的常規(guī)配料添加劑如填充物、助留劑等。
另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)紙制品如文件夾的紙材料。這種紙材料包括紙幅，所述紙幅包括纖維素纖維和分散在纖維內(nèi)的膨脹微球以及任選的常規(guī)紙?zhí)砑觿鎏砑觿┌ㄒ环N或多種填充物和淀粉。所述紙幅的密度為約7.0至約12.0lb/3000ft2/mil，厚度為約11.0至約18.0mils。另外，所述紙幅的邊緣對(duì)造成人皮膚割傷顯示出改進(jìn)的防護(hù)性。
另一方面，本發(fā)明提供一種文件夾或套。所述文件夾或套包括紙幅，所述紙幅包括木質(zhì)纖維和分散在纖維內(nèi)的膨脹微球。所述紙幅的密度為約7.0至約12.0lb/3000ft2/mil，厚度為約11.0至約18.0mils。所述紙幅被模切從而在文件夾或套上形成暴露邊緣，而該邊緣對(duì)造成人皮膚割傷顯示出改進(jìn)的防護(hù)性。
按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案，紙幅的密度為約7.5lb/3000ft2/mil至約9.0lb/3000ft2/mil。還優(yōu)選的是紙幅的厚度為約14.0至約16.0mils。紙幅的基重通常為約80lb/3000ft2至約300lb/3000ft2，更優(yōu)選為約120lb/3000ft2至約150lb/3000ft2。
紙幅中的微球通常包括合成的聚合微球，并且占干基紙幅總重量的約0.5至約5.0wt％，更優(yōu)選占干基紙幅總重量的約1.0wt％至約2.0wt％。特別優(yōu)選的是微球包括由聚合材料制得的微球，所述聚合材料選自甲基丙烯酸甲酯、鄰-氯苯乙烯、聚鄰-氯苯乙烯、聚乙烯基苯甲基氯、丙烯腈、1，1-二氯乙烯、對(duì)-叔-丁基苯乙烯、乙烯基乙酸酯、丁基丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、乙烯基苯甲基氯以及前述物質(zhì)兩種或多種的組合。微球的優(yōu)選膨脹直徑為約30至約60微米。另外，在某些情況下有可能優(yōu)選的是首先在配料中分散處于未膨脹狀態(tài)的微球，然后隨紙幅干燥而使微球膨脹。
紙幅的纖維素纖維可以由硬木、軟木或兩者的混合物來(lái)提供。在紙幅中的纖維優(yōu)選包括約30wt％至約100wt％的干基軟木纖維以及約70wt％至約0wt％的干基硬木纖維。


下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的上述和其它方面及優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是一張顯微照片，描述了利用各種切紙技術(shù)切割后常規(guī)紙的邊緣。
圖2是另一張顯微照片，比較了常規(guī)模切紙和本發(fā)明一種實(shí)施方案的模切紙。
圖3為一側(cè)視圖，示意性描述了在反向模切紙樣品中應(yīng)用的紙模切設(shè)備。
圖4亦為一側(cè)視圖，示意性描述了模擬紙割傷手指的一種試驗(yàn)設(shè)備。
圖5為一透視圖，描述了圖4的試驗(yàn)設(shè)備的某些方面。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種紙材料，該紙材料具有改進(jìn)的防割傷性能，也就是說(shuō)紙的邊緣具有降低了的割傷、磨破或損壞人皮膚的傾向。如果不另加說(shuō)明，這里所應(yīng)用的“紙”指的是紙和紙板，并包括這兩者。
紙通常作為紙幅而提供，所述紙幅含有纖維素紙漿纖維，例如通過(guò)任何已知的合適的蒸煮、精制和漂白操作由硬木樹(shù)、軟木樹(shù)或硬木樹(shù)和軟木樹(shù)的組合制備的用于造紙配料的纖維。在一種優(yōu)選實(shí)施方案中，在紙中的纖維素纖維包括約30wt％至約100wt％的干基軟木纖維和約70wt％至約0wt％的干基硬木纖維。在某些實(shí)施方案中，至少有一部分纖維可以由非木質(zhì)的草本植物來(lái)提供，所述草本植物包括洋麻、大麻、黃麻、亞麻、劍麻或馬尼拉麻，但并不局限于此，雖然法律的限制和其它的考慮可能使應(yīng)用大麻或其它纖維源為不切實(shí)際的或不可能的。所述紙還可以包括其它常規(guī)添加劑，例如淀粉、礦物填充物、上漿劑、助留劑及增強(qiáng)聚合物等?？梢詰?yīng)用的填充物為有機(jī)和無(wú)機(jī)顏料，例如聚合物顆粒如聚苯乙烯膠乳和聚甲基丙烯酸甲酯，以及礦物質(zhì)如碳酸鈣、高嶺土和滑石。除了紙漿纖維和填充物外，所述紙材料還包括分散在纖維和任何其它組分內(nèi)的占干基紙幅總重量約0.5至約5.0wt％的膨脹微球，更優(yōu)選為約1.0wt％至約2.0wt％的膨脹微球。合適的微球包括合成樹(shù)脂顆粒，所述樹(shù)脂顆粒含有通常為球狀的液芯。所述樹(shù)脂顆?？梢杂杉谆┧峒柞?、鄰-氯苯乙烯、聚鄰-氯苯乙烯、聚乙烯基苯甲基氯、丙烯腈、1，1-二氯乙烯、對(duì)-叔-丁基苯乙烯、乙烯基乙酸酯、丁基丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、乙烯基苯甲基氯以及前述物質(zhì)兩種或多種的組合而制備。優(yōu)選的樹(shù)脂顆粒包括一種聚合物，該聚合物含有約65wt％至約90wt％ 1，1-二氯乙烯，優(yōu)選為約65wt％至約75wt％ 1，1-二氯乙烯，以及約35wt％至約10wt％丙烯腈，優(yōu)選為約25wt％至約35wt％丙烯腈。
微球在紙幅中優(yōu)選以“膨脹”態(tài)存在，即已經(jīng)由得到紙幅的最初造紙配料中的“未膨脹”狀態(tài)經(jīng)歷了數(shù)值為約300％至約600％的直徑膨脹。在其最初的未膨脹狀態(tài)中，可膨脹微球的中心可以包括揮發(fā)性流體起泡劑，從而促進(jìn)且保持所希望的體積膨脹。優(yōu)選地，這種試劑不是聚合物樹(shù)脂的溶劑。特別優(yōu)選的起泡劑是異丁烷，以樹(shù)脂顆粒的總重量為基準(zhǔn)，該起泡劑的存在量可以為約10wt％至約25wt％。當(dāng)在造紙機(jī)的干燥器單元中加熱到約80℃至約190℃的溫度時(shí)，樹(shù)脂顆粒膨脹到直徑為約30至約60微米。合適的可膨脹微球可以由AkzoNobel of Marietta，Georgia以商標(biāo)名EXPANCEL得到?？膳蛎浳⑶蛞约八鼈?cè)诩埐牧现械膽?yīng)用在共同待審專(zhuān)利申請(qǐng)No.09/770,340中更為詳細(xì)地進(jìn)行了描述，該專(zhuān)利申請(qǐng)于2001年1月26日申請(qǐng)，其內(nèi)容在這里作為參考引入。
在壓延所述的紙后，以及進(jìn)行任何夾持或壓制如可以與隨后涂覆有關(guān)的操作后，本發(fā)明所形成的紙的最終厚度優(yōu)選為約11.0至約18.0mils，更優(yōu)選為約14.0至約16.0mils。本發(fā)明的紙通常還顯示出基重為約80lb/3000ft2至約300lb/3000ft2，更優(yōu)選為約120lb/3000ft2至約150lb/3000ft2。所述紙的最終密度即基重除以厚度通常為約7.0lb/3000ft2/mil至約12.0lb/3000ft2/mil，更優(yōu)選為約7.5lb/3000ft2/mil至約9.0lb/3000ft2/mil。因此與常規(guī)紙相比，相對(duì)于其重量，本發(fā)明的紙具有相對(duì)較大的厚度。
據(jù)信基重相對(duì)于厚度的降低至少部分歸功于紙中大量的細(xì)小空隙，而這些細(xì)小空隙與分散在纖維間的膨脹微球有關(guān)，特別是在膨脹過(guò)程中，微球造成材料中空隙體積明顯增加。另外，干燥操作后紙被充分壓延，從而獲得這里所討論的最終希望的厚度，以及與壓延操作相關(guān)的對(duì)紙幅進(jìn)行的任何所希望的表面調(diào)整。使空隙體積明顯增加以及使厚度相對(duì)較高也會(huì)達(dá)到降低紙密度的效果，同時(shí)保持好的剛性和對(duì)用于文件夾等的原料來(lái)說(shuō)很重要的其它特性。
形成本發(fā)明紙材料的方法包括提供初始的紙配料。所述配料的纖維素纖維組分適當(dāng)?shù)貫榛瘜W(xué)制漿類(lèi)，如漂白的牛皮紙漿，雖然確信本發(fā)明并不局限于牛皮紙漿，并且可以應(yīng)用其它紙漿達(dá)到很好的效果，所述其它紙漿有化學(xué)紙漿如亞硫酸鹽漿、機(jī)械紙漿如磨碎的木紙漿、以及其它紙漿類(lèi)型及其混合物如化學(xué)-機(jī)械紙漿和熱-機(jī)械紙漿。
雖然對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)不是很關(guān)鍵，但優(yōu)選按照本領(lǐng)域已知的一種或多種漂白處理對(duì)紙漿進(jìn)行漂白，從而脫除木質(zhì)素并達(dá)到所希望的紙漿光亮度，所述漂白處理包括基于元素氯的漂白序列、基于二氧化氯的漂白序列、不含氯的漂白序列、不含元素氯的漂白序列、及前述和其它相關(guān)漂白序列和步驟的任意組合或步驟變化。
漂白完成且將紙漿洗滌和過(guò)濾后，其通常進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)精制步驟。然后將精制后的紙漿送到混合槽中，在其中與各種通常在造紙配料中引入的添加劑和填充物以及其它紙漿如未漂白的紙漿和/或循環(huán)或使用后的紙漿混合。添加劑可以包括所謂的“內(nèi)部上漿”劑，如烯基琥珀酸酐(ASA)、烷基烯酮二聚物(AKD)和松香膠等，該上漿劑主要用來(lái)增大極性液體與紙表面接觸的接觸角。助留劑也可以在這一階段加入。陽(yáng)離子助留劑是優(yōu)選的；但在配料中也可以應(yīng)用陰離子助留劑。
另外，在向造紙機(jī)的流料箱中提供配料之前，向紙漿配料混合物中加入聚合微球。正如上面所指出的，以配料的總干重為基準(zhǔn)，微球加入量為約0.5wt％至約5.0wt％。在加入到配料混合物中之前，所述微球可以進(jìn)行預(yù)膨脹或者基本上以其最終尺寸加入。但優(yōu)選的是所述微球最初以基本上未膨脹的狀態(tài)加入到配料中，然后隨著紙幅形成且干燥時(shí)使其膨脹，正如下文所述。將會(huì)理解的是這種膨脹的作用是使最終紙制品的厚度增加且密度降低。在造紙配料中包括可膨脹微球和已膨脹微球(或已經(jīng)基本上處于其最終尺寸狀態(tài)的微球)的混合物，從而使部分微球在干燥操作中很大程度地膨脹，而其余微球在干燥過(guò)程中則保持基本相同的總尺寸，這也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
制備后，所述配料在造紙機(jī)上形成單層或多層紙幅，所述造紙機(jī)如本領(lǐng)域已知的Fourdrinier造紙機(jī)或任何其它合適的造紙機(jī)、以及那些在未來(lái)將變成已知的造紙機(jī)。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在各種造紙機(jī)結(jié)構(gòu)上的造紙過(guò)程中所涉及的基本方法是公知的，因此不在這里詳細(xì)描述。概括地說(shuō)，所謂的配料“噴漿”從流料箱噴射到多孔環(huán)形移動(dòng)的成型片或金屬網(wǎng)上，其中液體逐漸通過(guò)金屬網(wǎng)上的小孔排干，直到在金屬網(wǎng)上形成紙漿纖維和其它材料的墊，其中所述配料“噴漿”含有相對(duì)低稠度的紙漿纖維(通常約0.1至約1.0％)的含水漿液以及分散于其內(nèi)的微球和各種添加劑及填充物。這種仍然為濕態(tài)的墊或紙幅從金屬網(wǎng)被轉(zhuǎn)移到濕壓機(jī)，在其中進(jìn)行更多的纖維與纖維聯(lián)合并且水分進(jìn)一步減少。然后將紙幅輸送至初始干燥器區(qū)，從而脫除大部分保留水分，并且進(jìn)一步在紙幅中聯(lián)合纖維。干燥區(qū)內(nèi)的熱量還促使包含在紙幅中的未膨脹微球膨脹。
初始干燥后，紙幅可以應(yīng)用表面上漿裝置進(jìn)一步處理，其中可以向紙幅施用更多的淀粉、顏料和其它添加劑，并通過(guò)擠壓作用而結(jié)合于其中。
在進(jìn)行表面上漿以及隨后的干燥處理后，對(duì)紙進(jìn)行壓延從而達(dá)到所希望的最終厚度，正如上面所討論的，從而提高紙幅的光滑性及其它特性。壓延操作可以在足夠的夾區(qū)壓力下通過(guò)鋼-鋼壓延機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到所希望的厚度。應(yīng)該理解的是紙層的最終厚度在很大程度上由夾區(qū)壓力的選擇來(lái)確定。
按照本發(fā)明所形成的紙材料可以用于多種辦公室或文書(shū)用途。具體地，本發(fā)明的紙可以有利地用于形成在辦公室中用于存放和整理材料的Bristol紙板文件夾或套。對(duì)于紙品加工領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，由紙幅生產(chǎn)這種文件夾是公知的，并且通常包括通過(guò)“反向”模切將紙幅切成為合適尺寸和形狀的空白頁(yè)，然后將空白頁(yè)折疊成為合適的文件夾形狀，隨后進(jìn)行堆疊和包裝步驟。如果希望折疊方便，空白頁(yè)也可以預(yù)先折出折痕。折出折痕、切割、折疊、堆疊以及包裝操作通常應(yīng)用對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)公知的自動(dòng)機(jī)器按基本連續(xù)的方式從向機(jī)械設(shè)備進(jìn)料的紙幅材料輥到退紙架而進(jìn)行。
在圖3中示意性描述了“反向”模切的典型設(shè)備。這種模切與所謂的“閘刀式”切紙形成對(duì)比。在閘刀式切割中，要被切割的紙由紙下的一個(gè)平坦、固定的表面支撐，并且切紙操作通過(guò)以下過(guò)程進(jìn)行降低可移動(dòng)切刀向下通過(guò)紙的厚度，并進(jìn)入一個(gè)位于固定表面內(nèi)的槽中，所述槽具有確定尺寸從而接收切刀。閘刀式切紙通常產(chǎn)生相對(duì)平滑的紙邊緣；但閘刀式切紙對(duì)高速、大量的切割應(yīng)用來(lái)說(shuō)通常是不實(shí)際的。
在反向模切中，切刀固定在豎直位置上，并從位于待切紙下部的套中伸出。當(dāng)?shù)镀潭ú⑶壹堅(jiān)诘镀戏降那懈钗恢脮r(shí)，使接觸板降低到紙的上方，并且相對(duì)于切刀的刀口壓紙，從而使刀片切割所述紙。
與現(xiàn)有技術(shù)的紙和模切紙制品如文件夾相比，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的具有暴露邊緣的紙和文件夾以及由其形成的其它模切制品顯示出明顯降低的割傷處理文件夾的人的皮膚的傾向。也就是說(shuō)，如果手指或身體的其它部位沒(méi)有注意而對(duì)著材料的暴露邊緣拉動(dòng)時(shí)，紙的邊緣對(duì)引起皮膚割傷或磨破的可能性更小。
不受理論所束縛，據(jù)信其防割性能的改進(jìn)源于其與現(xiàn)有技術(shù)的紙相比增大的厚度與降低的密度的組合，以及這些特點(diǎn)對(duì)紙對(duì)切割操作的反應(yīng)的影響。正如上面所指出的，文件夾空白頁(yè)通常是模切的。當(dāng)對(duì)用于常規(guī)文件夾的現(xiàn)有技術(shù)的具有相對(duì)小的厚度及相對(duì)高的密度的紙模切空白頁(yè)時(shí)，據(jù)信模刀最初在紙的部分厚度上產(chǎn)生凈切削。但在模刀完成通過(guò)紙的凈切削之前，剩余的紙厚度按相對(duì)的鋸齒及不規(guī)則方式“爆裂”或破裂。其結(jié)果是，所得到的文件夾邊緣為鋸齒狀，并且包括大量很小但很鋒利的紙碎片。據(jù)信與這些小的鋸齒狀鋒利邊緣和碎片接觸是造成紙割事故的主要原因。
雖然與閘刀式切割相比，由模切所得到的紙的邊緣更粗糙且鋸齒狀更明顯，但在大規(guī)模高速生產(chǎn)中模切技術(shù)更容易實(shí)現(xiàn)，因而在現(xiàn)代應(yīng)用中深受歡迎。
圖1描述了由不同技術(shù)切割的常規(guī)紙的四個(gè)樣品。在顯微照片中的第一個(gè)樣品是用閘刀切割的紙。在顯微照片中間描述的兩個(gè)樣品是用在下文中進(jìn)一步詳細(xì)描述的一種實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式模切機(jī)切割的紙。在顯微照片的背景中的最后一個(gè)樣品是通過(guò)常規(guī)生產(chǎn)規(guī)模的模切機(jī)切割的紙?？梢钥闯?，模切常規(guī)紙?jiān)诩垬悠返倪吘壧幘哂邢喈?dāng)大的粗糙度。
但已經(jīng)確定的是當(dāng)本發(fā)明的具有相當(dāng)大的厚度及相當(dāng)?shù)偷拿芏鹊募埬Ｇ袝r(shí)，其具有明顯降低的過(guò)早破裂或爆裂的傾向。很明顯允許所述模刀通過(guò)整個(gè)紙厚度完成凈切削，因此所得到的邊緣具有明顯更少的會(huì)產(chǎn)生紙割的鋸齒狀不規(guī)則形狀和碎片。因此按照本發(fā)明所制得的文件夾當(dāng)被處理時(shí)具有明顯降低的產(chǎn)生紙割的傾向。
在圖2中示意性描述了所得到的模切紙邊緣的差異，在該圖的右側(cè)描述了按照本發(fā)明所形成的紙的模切邊緣，而在該圖的左側(cè)描述了基重基本相同的常規(guī)紙的模切邊緣。本發(fā)明的紙包括約2wt％的膨脹微球，厚度為約15mils，密度為約8.7lb/3000ft2/mil。常規(guī)紙不包括任何微球，其厚度為約11mils，密度為約11.3lb/3000ft2/mil?？梢钥闯霰景l(fā)明的紙的邊緣在表觀上明顯更加平滑，并具有更加傾斜的角剖面。據(jù)信這些差異是造成割傷可能性降低的原因。
下列非限制性的實(shí)施例描述了本發(fā)明的多個(gè)附加方面。如果不另外指出，溫度均為攝氏度(℃)，百分比為重量百分比(wt％)，并且任何紙漿添加劑或者水分的百分比均以材料總量的烤箱干重為基準(zhǔn)。
實(shí)施例1由約40％軟木漿和約60％硬木漿的混合物形成一系列紙，并且這些紙具有約450的Canadian Standard Freeness，結(jié)合一定量的可膨脹微球，并被壓延為各種不同的厚度。然后對(duì)所得到的含有膨脹微球的紙進(jìn)行試驗(yàn)，從而確定當(dāng)其被處理時(shí)其邊緣割傷人手指的可能性。為了代替實(shí)際的人皮膚，應(yīng)用一個(gè)被乳膠手套材料包覆的橡膠手指進(jìn)行試驗(yàn)，其中所述乳膠手套材料用作人造“皮膚”。
用于考查的樣品為應(yīng)用圖3所示實(shí)驗(yàn)室模切機(jī)20進(jìn)行模切的。所述切刀包括一個(gè)具有凹槽24的底套22。切刀26安裝在支座28中，并且該支座固定在凹槽24中，從而使切刀向上伸出。
模切機(jī)20還包括一個(gè)上部套30，其通過(guò)多個(gè)螺栓或桿32與下部套對(duì)齊固定，而這些螺栓或桿被上部套30中對(duì)應(yīng)的多個(gè)孔接收。在切刀26上方，上部套包括一個(gè)接觸表面34。待切割的紙樣品36放置在切刀26和接觸表面34之間的間隙中。然后通過(guò)液壓錘38或其它合適的驅(qū)動(dòng)裝置向下壓接觸表面34，從而使紙樣品36被壓在切刀上并被切割/破裂成為兩片。
紙樣品邊緣的割傷傾向在一個(gè)下文稱(chēng)之為“割傷指數(shù)30”試驗(yàn)(“30”表示所進(jìn)行的試驗(yàn)的重復(fù)次數(shù))的試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行評(píng)價(jià)。割傷指數(shù)30試驗(yàn)應(yīng)用的設(shè)備與圖4和圖5示意性描述的設(shè)備類(lèi)似。試驗(yàn)設(shè)備50包括一個(gè)框架52，該框架支撐紙樣品夾緊設(shè)備54，并且從上部懸掛所述夾緊設(shè)備54。所述夾緊設(shè)備54繞軸點(diǎn)56懸掛，該軸點(diǎn)允許夾緊設(shè)備54的角度相對(duì)于水平位置而變化。按這種方式，紙可以按不同的接觸角與模擬手指進(jìn)行接觸。待實(shí)驗(yàn)的紙樣品60按基本垂直的位置夾在夾緊設(shè)備54中。
試驗(yàn)設(shè)備50還包括一個(gè)模擬手指62，其在設(shè)備中可以對(duì)著紙樣品60的邊緣而被拉動(dòng)。例如手指62可以被可移動(dòng)地固定于一個(gè)可移動(dòng)的基座64上，而該基座可以通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)裝置沿鐵軌或軌道66滑動(dòng)，從而拉動(dòng)手指62與紙樣品60的邊緣接觸。當(dāng)樣品接觸手指后，檢查乳膠從而確定是否發(fā)生了割傷，然后按照尺寸來(lái)表征紙割。
模擬手指優(yōu)選由金屬或硬塑料的內(nèi)桿形成，所述內(nèi)桿被一種有些彈性的材料如氯丁橡膠所包覆，而氯丁橡膠層優(yōu)選被乳膠層如來(lái)自乳膠手套的手指所包覆。按這種方式，該手指粗略模擬了實(shí)際手指的骨頭、肌肉和皮膚層。雖然乳膠和氯丁橡膠結(jié)構(gòu)并不能顯示當(dāng)實(shí)際手指被割傷時(shí)的某些精確傾向，但據(jù)信在該結(jié)構(gòu)中相對(duì)較高的割傷事故的發(fā)生通常與實(shí)際手指中相對(duì)較高的割傷事故的發(fā)生相關(guān)聯(lián)，并且在該結(jié)構(gòu)中相對(duì)較低的割傷事故的發(fā)生通常與實(shí)際手指中相對(duì)較低的割傷事故的發(fā)生相關(guān)聯(lián)。
在這里所描述的實(shí)驗(yàn)中，所采用的氯丁橡膠層的硬度為約Shore A50，乳膠“皮膚”的厚度為約0.004英寸，并且乳膠皮膚用雙面膠帶貼到氯丁橡膠上。為了更好地模擬皮膚，在試驗(yàn)前還通過(guò)將其在約125℃的升溫下暴露約6小時(shí)的時(shí)間而對(duì)乳膠進(jìn)行調(diào)整。因?yàn)槿槟z是天然產(chǎn)生的物質(zhì)，因此乳膠及由其生產(chǎn)的產(chǎn)品在某些特定性質(zhì)如水分含量方面各批之間會(huì)有某種程度的不同。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)在升溫下調(diào)整乳膠約6個(gè)小時(shí)，所得到的乳膠皮膚顯示出更均勻的一組性質(zhì)，因此試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性得到改進(jìn)。
所應(yīng)用的紙樣品被切成約1英寸×6英寸大小，并且模切邊緣在夾緊設(shè)備的底部對(duì)齊從而與手指接觸。然后相對(duì)于紙的邊緣拉動(dòng)模擬手指，然后停止并檢查乳膠皮膚，從而確定是否發(fā)生了割傷，如果有，則確定紙割的大小或尺寸。
對(duì)每個(gè)紙樣品總共重復(fù)30次試驗(yàn)。結(jié)果如下所示表I

除了測(cè)量割傷次數(shù)(在30次重復(fù)試驗(yàn)內(nèi))外，每次割傷的尺寸還用1-5的等級(jí)來(lái)表征，1表示“非常小”而5表示“大”。應(yīng)用這些數(shù)據(jù)，通過(guò)加和每一尺寸級(jí)的割傷次數(shù)與1-5級(jí)割傷的嚴(yán)重程度的乘積來(lái)確定割傷指數(shù)。所得到的結(jié)果如表II所示
表II

正如在樣品1-3和6A中可以看到的，通過(guò)加入不同量的膨脹微球而改變紙的密度，但紙的厚度大致保持恒定為約12mils。這些樣品證實(shí)與引入微球相關(guān)的密度降低導(dǎo)致紙所產(chǎn)生的割傷的次數(shù)和嚴(yán)重程度相應(yīng)降低。
在樣品6A-6C中，紙密度保持大致恒定約為12.5lb/3000ft2/mil，但紙的厚度發(fā)生變化。結(jié)果證實(shí)對(duì)含有微球的紙來(lái)說(shuō)，增加厚度與降低割傷次數(shù)及割傷嚴(yán)重程度之間明確相關(guān)。
最后，在樣品124和143中，所生產(chǎn)的紙含有微球，并且同時(shí)降低紙的密度并增加厚度。結(jié)果表明割傷次數(shù)和重均割傷次數(shù)均明顯被降低至極低的水平。因此，很明顯雖然與微球加入相關(guān)的厚度增加和密度降低均可以單獨(dú)在某種程度上減少割傷，但這兩者的組合顯示其在割傷方面提供一種協(xié)同降低作用，這是很令人驚奇并且沒(méi)有預(yù)料到的。
實(shí)施例2應(yīng)用由第二種紙漿配料形成的一系列紙進(jìn)行一組類(lèi)似的試驗(yàn)，所述第二種紙漿配料由約40％軟木漿和約60％硬木漿的混合物形成，并且具有約450的Canadian Standard Freeness。在這些試驗(yàn)中，生產(chǎn)了兩組紙，并且每組紙均具有大約相同的基重。對(duì)一組紙來(lái)說(shuō)，基重的數(shù)量級(jí)為約130lb/3000ft2，而對(duì)另一組紙來(lái)說(shuō)，基重為約150lb/3000ft2。在每一組中，加入不同量的微球，并改變所得到的紙的厚度。同樣，對(duì)每種樣品進(jìn)行30次重復(fù)試驗(yàn)來(lái)測(cè)定割傷傾向。結(jié)果示于表III和IV中。
表III

這些結(jié)果表明隨著微球量的增加，但其中基重保持大致相同，總割傷次數(shù)以及重均割傷次數(shù)均具有明顯的降低傾向?？梢钥闯鲈诒３只叵嗤那闆r下增加微球的量，可以導(dǎo)致厚度增加、密度降低、以及割傷次數(shù)和嚴(yán)重程度均降低。
表IV

表2

從表2中給出的結(jié)果看出，本發(fā)明鹽的低溫穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)簡(jiǎn)單的吡啶鹽(如在US 6,328,771中敘述的那些)。
權(quán)利要求
1.一種紙基材，所述紙基材包括纖維素纖維和以基材干基總重量計(jì)0.5-5.0wt％的微球，其中所述基材的密度為7.0-12.0lb/3000ft2/mil。
2.一種紙基材，所述紙基材包括纖維素纖維和以基材干基總重量計(jì)0.5-5.0wt％的微球，其中所述基材的厚度為11.0-18.0mils。
3.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中所述基材包括反向模切邊緣。
4.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中所述基材包括反向模切邊緣，該反向模切邊緣對(duì)造成人皮膚割傷具有改進(jìn)的防護(hù)性。
5.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中所述微球包括合成聚合微球。
6.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中所述微球由選自如下的至少一種材料制備甲基丙烯酸甲酯、鄰-氯苯乙烯、聚鄰-氯苯乙烯、聚乙烯基苯甲基氯、丙烯腈、1，1-二氯乙烯、對(duì)-叔-丁基苯乙烯、乙烯基乙酸酯、丁基丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸和乙烯基苯甲基氯。
7.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中所述纖維包括至少30wt％的干基軟木纖維。
8.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中所述纖維包括不超過(guò)70wt％的干基硬木纖維。
9.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中當(dāng)按照割傷指數(shù)30試驗(yàn)進(jìn)行分析時(shí)，所述基材的割傷指數(shù)低于40。
10.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中所述微球?yàn)榕蛎浀?、未膨脹的或二者的混合物?br> 11.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中所述微球包括至少一種揮發(fā)性流體。
12.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中所述微球分散在纖維素纖維內(nèi)。
13.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中所述基材為文件夾或套。
14.權(quán)利要求1或2的紙基材，其中所述基材被壓延。
15.權(quán)利要求1的紙基材，其中所述基材的厚度為11.0-18.0mils。
16.權(quán)利要求2的紙基材，其中所述紙基材的密度為7.0-12.0lb/3000ft2/mil。
17.一種制備權(quán)利要求1-16任一項(xiàng)的紙基材的方法，包括使所述纖維素纖維與所述微球接觸。
18.權(quán)利要求17的方法，包括在造紙機(jī)的流料箱之前使所述纖維素纖維與所述微球接觸。
19.權(quán)利要求17的方法，其中所述微球?yàn)榕蛎浀摹⑽磁蛎浀幕蚨叩幕旌衔铩?br> 20.權(quán)利要求17的方法，還包括干燥所述基材。
21.權(quán)利要求17的方法，還包括壓延所述基材。
全文摘要
本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了一種紙基材及其制備方法，所述紙基材具有降低了的割傷人皮膚的傾向，所述基材包括纖維素纖維和以基材干基總重量計(jì)0.5－5.0wt％的微球，并且所述基材的厚度為11.0－18.0mils、密度為7.0－12.0lb/3000ft
文檔編號(hào)D21H17/07GK1861902SQ2006100898
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2002年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月11日
發(fā)明者R·C·威廉姆斯, P·M·弗洛斯, D·A·布恩, R·D·費(fèi)伯 申請(qǐng)人:國(guó)際紙業(yè)公司