專利名稱：再生棉板材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及板材例如卡紙板和紙板的制造，具體涉及從再生組分制造上述板材。
背景技術(shù)：
瓦楞卡紙板或紙板箱普遍用來包裝和運送在零售、折扣商店和超級市場中銷售的 絕大多數(shù)商品。這些箱子通常由一層或多層褐色牛皮紙制成，該牛皮紙是一種結(jié)實而輕量 的耐撕裂、耐剝離和耐破裂的材料。該紙是由制漿木片經(jīng)硫酸鹽法制漿工藝形成纖維紙漿， 然后在傳統(tǒng)的造紙機上加工制備而成。一經(jīng)成形后，可以將牛皮紙裁切和折疊成紙板箱或 者可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)橥呃阆涞慕Y(jié)構(gòu)。在起瓦楞過程中，將牛皮紙卷裝入到瓦楞成形機中，在那里卷曲成瓦楞紙芯層。最 典型地在流線加工過程中將未卷曲的牛皮紙層加熱、涂膠、壓制到瓦楞紙芯層的各側(cè)面，形 成瓦楞卡紙板。將連續(xù)的瓦楞卡紙板片材裁切成寬的空白皮紙，然后經(jīng)裁切和折疊變成瓦 楞箱。由于瓦楞卡紙板是一種已知的具有高耐破強度的、便宜且挺硬的包裝材料，因此 每年生產(chǎn)無數(shù)噸。在美國每年所生產(chǎn)的瓦楞和非瓦楞卡紙板估計超過3千萬噸。如此大量 的產(chǎn)量必然會產(chǎn)生幾乎相同量的卡紙板廢物，這些廢物源自于制造過程中所產(chǎn)生的碎屑以 及超過箱子使用壽命后所產(chǎn)生的廢物。另外，迅速生長的松樹提供了木片的主要來源，木漿 是由所述木片得到的。需要以千英畝計的土地來種植這些松樹。采伐了這些樹木之后，剝 除樹干的大支翼然后送往制漿廠。生產(chǎn)卡紙板和紙板所需的自然資源的量以及由于該生產(chǎn)而產(chǎn)生的廢物已經(jīng)導(dǎo)致 大量的卡紙板和紙板廢物被送到垃圾場和填埋場。數(shù)量巨大的廢物已經(jīng)導(dǎo)致再循環(huán)困難。 事實上，許多垃圾填埋場不再接收供處置的瓦楞卡紙板廢物，或者由于它的體積和它被再 回收的能力，需要向運輸包括高含量瓦楞卡紙板廢物的廢物運輸者收取額外的費用(或罰 款)。瓦楞卡紙板被認為是回收紙材料的最大單一來源。紙板和瓦楞卡紙板廢物在回收站收集然后運送到工廠，在那里被制漿形成新的紙 板、卡紙板以及其它紙制品。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，紙板、卡紙板，特別是瓦楞卡紙板在紙漿纖維 縮短和失去強度而不能夠制造可用的紙之前，可以再循環(huán)的最大次數(shù)大約為八次。另外，較 低質(zhì)量的紙通常用于瓦楞紙芯層，從而限制了回收這些材料的能力。即使回收了紙板和瓦楞卡紙板，然而由于纖維長度和纖維強度的損失，存在著這 些纖維不能單獨回收制成新箱子的問題。反而必需向新鮮的紙漿中添加回收紙漿。事實 上，眾所周知的是，大部分回收紙板和瓦楞卡紙板箱最多含有僅僅百分之二十(20%)的回 收纖維。結(jié)果，由于連續(xù)生產(chǎn)紙板和瓦楞卡紙板的需要，這些材料的生產(chǎn)量要大于被回收的 量。因此，需要一種使用較高百分比的回收紙板和瓦楞卡紙板的產(chǎn)品和方法，同時仍然保持 再生產(chǎn)品中所需的耐破強度。歷史上，棉纖維是造紙中一種優(yōu)選的粘合劑。棉纖維可以生產(chǎn)高質(zhì)量的紙；然而， 在紡織品制造中對棉有巨大的需求，使得其用來造紙非常昂貴。因此，由于精制木漿相對便 宜的成本和充足的供給，在造紙中精制木漿代替了棉。在制造諸如卡紙板和紙板之類的板
3材時，由于其高成本棉并沒有被考慮。結(jié)果，歷史上已經(jīng)利用傳統(tǒng)的如上所述的木漿制造這 樣的板材。因此，需要一種利用在無紡加工中的工業(yè)后和消費后的棉廢料的充分供給并使 用傳統(tǒng)造紙設(shè)備來生產(chǎn)板材的方法。作為由棉工業(yè)制造紡織品例如服裝、地毯、家具和家庭用品的結(jié)果，會產(chǎn)生大量的 邊角料、剪裁料、有瑕疵的(剔除的)廢物或廢料。據(jù)估計，每年產(chǎn)生的這種工業(yè)后(消費 前)邊角料大約僅有一半被回收制備成可使用的副產(chǎn)品，主要用于汽車、家具、床墊、粗支 紗、家具裝飾品、紙以及其它工業(yè)品的墊襯、填塞和隔離方面的應(yīng)用。另外，特別是棉質(zhì)服 裝，尤其是粗斜紋布織物，每年會產(chǎn)生大量的消費后棉。這些消費后物品在歷史上經(jīng)濟價值 微乎其微。由于這些應(yīng)用對這種材料的需求有限，每年巨大量的工業(yè)后和消費后邊角料或 者被燃燒或者在填埋場堆積。因此，需要一種利用由這類工業(yè)后和/或消費后棉邊角料材 料回收的纖維的板產(chǎn)品和生產(chǎn)方法。作為工業(yè)制造其它紡織品例如服裝、地毯、家具和家庭用品的結(jié)果，會產(chǎn)生大量的 棉邊角料、剪裁料、有瑕疵的(剔除的)廢物或廢料。據(jù)估計，每年產(chǎn)生的這種工業(yè)后(消 費前)邊角料大約僅有一半被回收制備成可使用的副產(chǎn)品，主要用于汽車、家具、床墊、粗 支紗、家具裝飾品、紙以及其它工業(yè)品的墊襯、填塞和隔離方面的應(yīng)用。由于這些應(yīng)用對這 種材料的需求有限，據(jù)估計，每年有超過50，000噸的工業(yè)后邊角料或者被燃燒或者在填埋 場堆積。鑒于產(chǎn)生大量的廢物以及其對填埋場和廢物流所帶來的沉重負擔(dān)，已經(jīng)制定的法 律要求這類工業(yè)后邊角料的生產(chǎn)者對其履行責(zé)任，即使在處置之后也要對處置這樣的邊角 料所引起的后果負責(zé)。因此，需要開發(fā)一種消費和/或工業(yè)產(chǎn)品，它利用從這類工業(yè)后邊角 料材料回收的纖維。另外，需要從回收的工業(yè)后纖維生產(chǎn)板制品的能力，所述工業(yè)后纖維能 夠追溯到它們的制造來源。結(jié)果，大部分的回收工業(yè)后纖維在歷史上被應(yīng)用于墊襯、填塞以及隔離用途(下 降性循環(huán)產(chǎn)品)。需要一種板制品，它受益于由在制造過程中可以控制的、合成纖維與天然 纖維的混合物的存在而提供的性質(zhì)。還需要能夠采用其組成不均勻的纖維的產(chǎn)品和方法。發(fā)明概述本公開包括一種板制品以及制造含有棉纖維的板制品的方法。在本發(fā)明公開的方 法中，可以將棉纖維與木漿纖維相結(jié)合以形成獨特的、有用的板材。在本發(fā)明的另一方面， 可以將棉纖維與粘合劑結(jié)合以形成板材。在本發(fā)明的又一方面，可以將棉纖維與其它的天 然纖維或非纖維素纖維例如合成纖維或無機纖維結(jié)合來制備板制品。還可以添加其它添加 劑以改變所得板材的特性。與具有相同重量的、單獨地由木漿制備的目前可得的板材相比，該板制品在干濕 兩種狀態(tài)下都具有更大的耐破強度。可以用本公開所得到的板制品來制造可用于有用物品 的紙板和瓦楞紙板，所述的有用物品包括，但不限制于箱子(例如存儲箱、移動箱或鞋箱， 紙板箱，包括開槽的紙板箱(例如被用來運送瓶子或飲料)，袋子(包括購物袋/雜貨袋)， 咖啡套筒和文件夾。因此，這里所述的表述“板材”應(yīng)該既包括剛性的也包括柔性的(紙) 材料。纖維可以是原棉纖維、纖維素纖維、天然纖維或合成纖維，然而由于材料成本，所 希望的是利用來源于消費前/后的垃圾的回收或回用纖維。在使用回用纖維的情況下，在 用于本發(fā)明的方法之前必須首先將該纖維打開和切段。
本公開的板制品可以包含在和100%之間的棉纖維。棉纖維百分率將影響所 得板制品的強度。纖維長度優(yōu)選在4-6mm之間且具有大于95%纖維素的純度。在一個特定的實施方式中，在本公開的方法中，可以將回用棉纖維(例如藍色粗 斜紋布)與回收木漿(例如來源于回收的紙板或瓦楞卡紙板的木漿)混合來生產(chǎn)由百分之 百(100%)再生組分構(gòu)成的板制品。與可比重量的單獨由木漿、甚至單獨由原木漿制造的 紙板或瓦楞卡紙板相比，所得的板產(chǎn)品顯示出更大的濕或干耐破強度。此外，回收紙板或瓦 楞卡紙板的百分率可以超過百分之二十(20% )。本發(fā)明的制備棉纖維顆粒的方法包括以下一般步驟a)由以下組合形成含水漿料釬維配料i)干切皮棉纖維，和；ii)木纖維；b)濕法處理所述纖維配料；b)壓光所述纖維配料以除去大部分的水，C)干燥所得的壓光材料。在本發(fā)明方法的一種替代實施方式中，可以用粘合劑材料替代所述木纖維。可以通過傳統(tǒng)的造紙機對所述纖維配料進行處理以制備板材。所述纖維配料中的 纖維取向可以是隨機的或者在其它實施方式中可以是對準(zhǔn)的。所述方法可以包括將精制纖維配料與包含纖維素、天然或合成纖維的纖維配料相 結(jié)合的附加步驟。通過機械和/或化學(xué)方法精制應(yīng)用于本發(fā)明方法的棉纖維。纖維的精制可以增加 纖維長度的均勻性。精制還提高了纖維在柔軟性、吸收性、加工性和純度方面的特性。如以上所述，可以將精制棉纖維配料與包含其它天然纖維的纖維配料結(jié)合。另外， 這些天然纖維可以是纖維素纖維。這類其它纖維素纖維的例子包括，但不局限于皮棉、木 材、大麻和黃麻。與棉纖維一樣，這些其它的天然纖維和/或纖維素纖維在被引入造紙機之 前可能需要另外的精制。此外，或者在替代方式中，可以將所述精制棉纖維配料與包含合成纖維的纖維配 料結(jié)合。這類合成纖維的例子包括，但不局限于聚酯纖維、尼龍纖維、丙烯腈系纖維、聚酰 胺纖維、聚烯烴纖維例如聚丙烯纖維、聚醚纖維和芳香族聚酰胺纖維。優(yōu)選實施方式的詳細說明本發(fā)明可以使用原棉纖維，然而，由于它們的豐富，希望利用來自切割臺邊角料的 皮棉纖維。由于服裝、地毯、家具和家庭用品工業(yè)的工業(yè)紡織加工中所用棉的數(shù)量巨大，因 此大量的工業(yè)后棉可作為廢物物流獲得，于是它是一種比較便宜的材料。開松、切段和精制 的纖維素和棉纖維可以起到加強或軟化基材的作用。用于切段和開松邊角料原料以產(chǎn)生組 分纖維的方法在工業(yè)中是已知并可以利用的。在這些種類的邊角料中，焦點集中于粗斜紋 布邊角料，這是由于工業(yè)上可獲得的該材料的充足性。然而，關(guān)鍵是要消除緩慢的、能源消 耗量大的打漿過程，所述打漿過程在過去被用于由這類邊角料材料片制漿。在過去，手工收集并處理舊衣服以去除紐扣和其它附著物。通過將衣料打漿形成 漿料來對破舊衣服進行濕法處理。這種打漿是一種緩慢的(24h)間歇過程，其中用機械方 法將衣料分解成短纖維和微細纖維。
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作為替代，在本發(fā)明的方法中，將棉布邊角料(粗斜紋布)干切為單獨的纖維。這 樣就產(chǎn)生一種纖維長度類似于木漿的工程化材料。然后，可以將該纖維材料與水混合而形 成漿料，該漿料可以用傳統(tǒng)的木漿漿泵進行泵送。在造紙工業(yè)中盤磨機已取代打漿機。在這些新的裝置中，使纖維在水中的漿料在 具有條紋或齒形表面的兩個圓盤之間穿過。在一些設(shè)計中，一個圓盤旋轉(zhuǎn)而另一個圓盤是 固定的。在其它的設(shè)計中，兩個圓盤是反向旋轉(zhuǎn)的。纖維遇到與條紋或齒面的多點接觸。在 盤磨機中纖維經(jīng)歷了高剪切區(qū)域。纖維潤脹并類似于木漿中的纖維被水化。我們觀察到， 在圓盤磨漿過程中精制漿的游離度緩慢降低。盡管在造紙廠中用干法纖維切斷和濕法處理可能會產(chǎn)生某些材料，但不幸的是， 當(dāng)被轉(zhuǎn)變成紙時，粗斜紋布纖維紙的強度低于商業(yè)上需求的強度，即使皮棉纖維像纖維一 樣是一種非常強力的細帶。當(dāng)在舊式打漿機中經(jīng)過長時段處理后，所得的紙在拉伸、折疊和 耐破裂方面非常強，然而由粗斜紋布纖維制造得到的板材卻達不到所要求的強度。紙的抗張強度有三個因素纖維長度、纖維強度和纖維間鍵合。具有優(yōu)異的纖維長 度(例如通過把纖維切到比軟木木漿稍長的長度)以及棉的纖維強度非常高，這意味著纖 維間鍵合就是問題所在。當(dāng)將干切粗斜紋布與傳統(tǒng)木漿混合并一起精磨以及在傳統(tǒng)造紙機上加工和測試 的時候，我們吃驚地發(fā)現(xiàn)，該混合物比由100%粗斜紋布纖維制備的紙結(jié)實。該意外的結(jié)果 導(dǎo)致對關(guān)于精制的文獻的評估。已經(jīng)在 H. Rance 編輯的 Handbook of Paper Science Vol. 1, H. W. Emerton 所著的 第3章中發(fā)現(xiàn)了關(guān)于木漿精制工藝的說明，在此引入作為參考。精制過程可以描述為纖維 縮短、內(nèi)部原纖化、表面原纖化、潤脹、纖維的部分溶劑化、細小纖維的產(chǎn)生、細小纖維的溶 劑化和纖維增加的柔性和可塑性。所述過程開始于在盤磨機中將木纖維暴露于高剪切區(qū)域中。一些纖維被切成更短 的長度，以及使所有的纖維都變彎曲。當(dāng)纖維被水化時，多糖聚合物鏈之間的氫鍵被斷裂。 纖維的內(nèi)部和表面原纖化增加。纖維的部分表面分離形成細小纖維。纖維和細小纖維的溶 劑化增加，這導(dǎo)致柔性和可塑性的增加。當(dāng)精制漿形成紙頁時，纖維彼此相適應(yīng)，細小纖維得以保持。當(dāng)干燥發(fā)生時，多糖 聚合物鏈由于表面張力而破裂。當(dāng)處于分子接觸時，由于干燥而去除了結(jié)合水，原纖化的原 纖維重新形成了氫鍵。然而，與木漿相比皮棉纖維的表現(xiàn)不同。據(jù)認為，棉纖維只能潤脹到木漿潤脹程度 的一半。這歸因于在棉中缺少無定形的半纖維素以及當(dāng)棉纖維第一次干燥時更大程度的不 可逆內(nèi)部結(jié)合。這意味著棉纖維與木纖維相比水合較少。在紙頁成形過程中棉纖維將更硬并且不 太可能與鄰近的纖維相適合。這將減少分子接觸的量，從而減少可以發(fā)生的氫鍵結(jié)合的量。 結(jié)合差的纖維將表現(xiàn)出較低水平的紙頁強度。此外，作為薄膜，即使有，棉纖維也顯示出很少的原纖維化的傾向。因為沒有木質(zhì) 素，只有可忽略量的非纖維素多糖，給這些纖維層包殼，由最初的干燥所引起的內(nèi)部氫鍵結(jié) 合的密度特別高。甚至在水中浸漬或煮沸這些纖維，其有一定比例不能分裂。因此，可能預(yù) 期原纖維化的材料具有束的形式而非微纖維紙頁的形式。
因此，棉纖維不太可能產(chǎn)生表面原纖化和在干燥期間能提高分子接觸的溶劑化細 小纖維。在圓盤精制的棉纖維中，這些對紙強度的形成有貢獻的重要因素不見了。顯然，在 過去的24小時打漿過程中利用的巨大精制能量足以產(chǎn)生這些高度原纖化的結(jié)構(gòu)。纖維縮短對造紙過程的重要性也必須強調(diào)。如果要實現(xiàn)均勻的形成，必要的是將 一部分木纖維橫向切斷，從而使得它們的長度縮短。沒有縮短的棉纖維往往形成線狀物，在 這些線狀物接近造紙網(wǎng)時會被掛在機器部件上。然后，這些線狀物通過牽連正在經(jīng)過的其 它纖維而生長，直到它們達到能讓它們斷裂并在造紙網(wǎng)上被掃除的尺寸，在那里它們將會 引起嚴(yán)重的問題。本發(fā)明公開的、由干切皮棉纖維和精制的(原纖化、水合化、潤脹和部分分解的) 木漿所加工的板材是獨特的。通過24小時的打漿過程沒有被打漿至死的纖維，結(jié)合一種快 速打漿的第二粘合材料源，得到了一種像纖維一樣優(yōu)越強度的帶。如果皮棉纖維充分打漿 到能夠產(chǎn)生所需程度的氫鍵結(jié)合，那么它的纖維強度已經(jīng)受到損害，從而產(chǎn)生一種較弱的 最終產(chǎn)品。在本公開中，木漿被用作氫鍵結(jié)合粘合材料源，用來將棉纖維“粘合”在一起。因 為棉纖維直徑較小，因此獲得了具有優(yōu)越拉伸和折疊強度特性的更光滑、更柔軟的紙。棉的長度是由干切方法而非濕法打漿控制的這一事實意味著，可以選擇最佳長度 以獲得所需要的紙的性質(zhì)組合。例如，可以選擇最佳棉纖維長度以達到最佳的撕裂強度。在 相同程度的紙漿精制下，可以制造具有l(wèi)mm、2mm、3mm和4mm棉纖維的板材。隨著棉纖維長 度的增加，將會增加每個纖維上的氫鍵的數(shù)目。撕裂是衡量使撕裂破壞蔓延所需能量的尺 度。當(dāng)從紙頁中拉出纖維時，能量是作用力和纖維移動距離的乘積。如果纖維結(jié)合得很好 以致它們破裂，那么作用力將要更高，而距離要短得多。力和距離的乘積將減少。我們通過 選擇棉纖維的長度是能夠最佳化撕裂的，所述長度不會產(chǎn)生精制得如此好以致纖維破裂而 不是從紙頁結(jié)構(gòu)中拉出的纖維。木纖維實質(zhì)上可來源于任何木材來源，包括木材(理想地為廢料木材)，工業(yè)后 材料例如鋸末、木材邊角料、纖維、粉末、顆粒、刮屑、木粉、木片等，包括來源于舊槳葉的木 材、未漂白的木漿和消費后材料。然而，在優(yōu)選的實施方案中，從再生的卡紙板及其類似材 料獲得木纖維。木漿纖維材料首先必須同木纖維一起進行精制或者在與纖維配料中的粘合劑混 合之前進行精制。精制工藝優(yōu)選包括利用裝備有條紋的盤磨機在水溶液中水合木漿纖維的 常規(guī)方法，然而，也設(shè)想了用其它的精制法替代。雖然沒有發(fā)生化學(xué)意義上的水合作用，但 是纖維基料對水的親合力提高了。纖維的精制引起天然纖維、特別是纖維素纖維組分的潤 脹(吸水、彎曲和原纖化)。潤脹和原纖化可以提高在形成中間紙幅期間內(nèi)纖維間接觸的數(shù) 目。纖維的外表面變得更光滑，從而使得形成纖維絮凝物(纖維束)的傾向降低。精制的 纖維形成了氫鍵，干燥時氫鍵使它們結(jié)合。精制極大地增加了木漿纖維的濕比表面、潤脹比 容和纖維柔軟性。結(jié)果形成包括纏結(jié)的并適合進一步處理的纖維的纖維配料。當(dāng)由纖維配 料干燥形成此處所述的板時，精制也顯著地增加了所述纖維同棉纖維粘合的質(zhì)量。在本發(fā) 明的方法中，天然纖維的游離度(加拿大標(biāo)準(zhǔn))從大約700° CSF降低到大約300° CSF是 優(yōu)選的。本發(fā)明公開了提供了通過選擇皮棉纖維長度和粘合劑來設(shè)計板材的可能。優(yōu)選使 用如上所述的精制木纖維，或者用不同類型的粘合劑來代替。本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的在
7紙頁中結(jié)合棉纖維方式有很多。設(shè)想了各種水不溶性聚合物，這些聚合物要么氫鍵合于棉， 要么形成某些其它種類的結(jié)合。前者的例子可以為具有高水解度和高分子量的聚乙烯醇粉 末。后者的例子可以為一種烯烴聚合物如聚乙烯或聚丙烯的粉末。要給這種粉末上漿以便 在造紙過程中通過棉纖維保留在紙頁中。在紙形成之后，要加熱聚合物以便使其溶化并與 棉纖維結(jié)合在一起。通過不同機理起作用的可替換的結(jié)合粉末可以是環(huán)氧粉末。同樣，要給這種粉末 上漿，以便在紙頁形成過程中通過棉纖維保留。在紙進行干燥處理時該粉末變熱，能夠發(fā)生 化學(xué)作用(熔化和交聯(lián))。一種不同的結(jié)合方法可以是向配料中添加打漿機助劑膠乳。如本領(lǐng)域所眾所周 知，所述膠乳是一種膠體，在紙張形成之前該膠體將被脫穩(wěn)定化，導(dǎo)致膠乳沉積在纖維的表 面上。丙烯酸樹脂、乙烯醇、苯乙烯丁二烯和腈起到將棉纖維表面結(jié)合在一起的作用。添加可溶性樹脂或聚合物可以結(jié)合皮棉纖維紙頁。紙頁可以用溶于溶劑或水的粘 合劑來飽和(濕部或干部)。淀粉是一種非常經(jīng)濟的優(yōu)良的氫鍵粘合劑。優(yōu)良抗水性的替 換方式可以是在紙頁干燥之后作為飽和劑添加的水溶性酚醛樹脂。進一步考慮了向皮棉纖維中添加干切人造纖維。當(dāng)紙成形和干燥以后，可以加熱 紙頁將合成聚合物纖維熔融到棉纖維上。在代替的方案中，可以將精制棉纖維配料與包含 其它天然纖維的纖維配料相混合。另外，這些天然纖維可以是纖維素纖維。上述的其它纖 維素纖維的例子包括，但不局限于棉短絨、木材、大麻和黃麻。與棉纖維一樣，這些其它的 天然的和/或纖維素纖維在被引入到造紙機之前可能需要另外的精制。除了以上所討論過的木質(zhì)、非木質(zhì)的纖維、結(jié)合劑、填料以及類似物之外，還可以 使用其它的添加劑，從而在最終使用產(chǎn)品中提供特殊的好處，以下統(tǒng)稱為“特性增強劑”。在 濕處理中可以單獨地添加或組合地添加下列任選組分。一些組分可以在后處理期間(例如 涂敷、浸漬、飽和、模壓以及類似處理等)添加到成品中。交聯(lián)劑可以用來提供附加的強度和耐久性。例子包括硅氧烷、酚醛樹脂、三聚氰 胺甲醛(MF)和脲醛(UF)樹脂、環(huán)氧樹脂、異氰酸酯樹脂、乙烯亞胺樹脂和金屬鹽。在濕部過程中可以添加助留和助濾劑來控制所形成的纖維/填料絮凝劑的聚集 體尺寸。它們有助于形成再生板材紙頁，并還能夠減少形成紙頁的時間而且不在水中留下 顯著量的殘余物。例子包括陽離子聚電解質(zhì)、陽離子膠乳、陽離子淀粉、金屬鹽和金屬離 子諸如明礬等、其它的陽離子材料例如環(huán)氧氯丙烷-胺復(fù)合物，例如從Hercules得到的 Kymene 產(chǎn)品，和聚乙烯亞胺。通過改變表面能或者通過填充再生材料中的空隙，疏水劑可以改善材料的疏水性 并降低水吸收特性。代表性的例子包括蠟、硅樹脂、氟化材料、碳氫化合物添加劑、油、脂 肪、脂肪酸、硬脂酸鈣和乙二醇類例如聚乙二醇。著色劑給板材提供顏色。這些著色劑包括有機的和無機的顏料和染料，其例子包 括酞菁藍、氧化鐵、二氧化鈦、炭黑、靛藍等。在一些實施方式中，材料的顏色至少部分是由 所使用類型的木材提供的。可以添加分散劑/表面活性劑以保持填料和顏料的濕潤以及在配方中的良好分 散。在濕部過程中，它們還有助于控制材料的形成。例子包括基于羰酸鹽、乙氧基化物和 磺酸鹽的材料，例如Tamol L，Tamol 731A，Morcryl (全部購自 Rohm and Haas)。
在濕部過程中，使用螯合劑螯合金屬離子。它們同樣有助于控制聚集體尺寸從而 影響濾水和留著性。例子包括EDTA和EDTA衍生物。還可以向纖維配料中添加凝結(jié)劑/絮凝劑以促進粒子的絮凝。合適的陽離子凝 結(jié)劑包括聚丙烯酰胺，包括具有低、中、高的分子量以及低、中、高的陽離子電荷的聚丙烯 酰胺；明礬和/或其它的聚合物高電荷凝結(jié)劑，例如多胺(陽離子聚合物)，和天然鹽二價 和三價離子，其例子分別包括鈣和鋁鹽。合適的絮凝劑包括低、中或高分子量的、具有低、 中、高陽離子電荷的聚丙烯酰胺。為了進一步改善纖維配料的濾水性能，可以使用助濾劑例 如硅膠體、皂土或其它的高表面積粒子。優(yōu)選的絮凝劑包裝的例子包括多胺例如Alcofix 159或Nalcat 7609或Bubond 167，具有低電荷的聚丙烯酰胺例如Superthol MX40,Bufloc 594 或 Nalco 61067，和硅膠體例如 Bufloc 5461 或 Eka NP780。上述板材可以用包括以下一般步驟的方法來制造a)由以下組合形成含水漿料釬維配料i)干切皮棉纖維，和；ii)木纖維；b)濕法處理所述纖維配料；c)壓光所述纖維配料以除去大部分的水，d)干燥所得的壓光材料。在本發(fā)明的替代實施方式方法中，木纖維可以被粘合劑材料所取代。纖維配料可 以通過傳統(tǒng)的造紙機處理以制備板材。在說明書中，已經(jīng)公開了典型的實施方式，雖然使用了具體的表述，但它們在一般 性的和描述性的意義上使用而不是出于限制的目的。應(yīng)當(dāng)清楚地理解，在閱讀本發(fā)明的說 明書后，本領(lǐng)域技術(shù)人員本身可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的主旨或權(quán)利要求范圍的前提下提 出不同的其它具體方式、方面、改進、和等同于權(quán)利要求所公開的內(nèi)容。提供了以下權(quán)利要 求書以確保本申請滿足與所有管轄權(quán)內(nèi)的優(yōu)先權(quán)申請一樣的所有法定條件，而不應(yīng)該將其 認為是描述了此處公開的膠乳組合物、使用上述組合物的方法、結(jié)合或包含上述組合物的 制品的全部范圍。
權(quán)利要求
再生棉板材，它包含a)干切皮棉纖維，和；b)木纖維。
2.權(quán)利要求1的再生棉板材，它進一步包含c)選自合成纖維和無機纖維的非纖維素纖維。
3.權(quán)利要求1的再生棉板材，它進一步包含至少一種特性增強劑。
4.權(quán)利要求1的再生棉板材，其中所述木纖維是軟木硫酸鹽漿或亞硫酸鹽漿。
5.權(quán)利要求1的再生棉板材，其中所述木纖維是硬木硫酸鹽漿或亞硫酸鹽漿。
6.棉板材，它包含干切皮棉纖維與粘合劑材料的混合物。
7.權(quán)利要求6的棉板材，其中所述粘合劑材料是最大尺寸大于15微米的聚合物粒子。
8.權(quán)利要求7的棉板材，其中所述粘合劑材料是膠乳。
9.權(quán)利要求7的棉板材，其中所述聚合物選自聚乙烯或聚丙烯。
10.權(quán)利要求7的棉板材，其中所述聚合物是聚酰胺。
11.權(quán)利要求7的棉板材，其中所述聚合物是聚酯。
12.權(quán)利要求7的棉板材，其中所述聚合物是環(huán)氧樹脂。
13.權(quán)利要求7的棉板材，其中所述聚合物是細菌纖維素。
14.權(quán)利要求7的棉板材，其中所述聚合物是腈。
15.權(quán)利要求7的棉板材，其中所述聚合物是苯乙烯丁二烯。
16.權(quán)利要求7的棉板材，其中所述聚合物是丙烯酸類聚合物。
17.權(quán)利要求7的棉板材，其中所述聚合物是乙烯基類聚合物。
18.形成再生棉板材的方法，該方法包含a)由以下組合形成含水漿料纖維配料 i)干切皮棉纖維，和； )木纖維；b)濕法處理所述纖維配料；c)壓光所述纖維配料以除去大部分的水，d)干燥所得的壓光材料。
19.權(quán)利要求18的方法，其中將選自由天然纖維、合成聚合物纖維和無機纖維組成的 組的非纖維素纖維加到所述纖維配料中。
20.權(quán)利要求18的方法，其中將特性增強劑加到所述漿料中。
21.權(quán)利要求18的方法，其中將粘合劑加到所述漿料中。
22.權(quán)利要求18的方法，其中將所述木纖維圓盤磨漿到大約300°加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度 (CSF)，然后與漿料中的皮棉纖維混合。
全文摘要
本發(fā)明公開包括由干切皮棉纖維和木纖維組成的再生棉板材。該再生棉板材可以進一步包含非纖維素纖維例如合成纖維或其它天然纖維。在供替換的實施方式中，可以由干切皮棉纖維和粘合劑材料的混合物制造棉板材。一種形成根據(jù)本發(fā)明公開的再生棉板材的方法包括從干切皮棉纖維和木纖維的混合物形成含水漿料纖維配料。然后將所述纖維配料濕法處理、壓光以除去大部分的水，并且干燥。
文檔編號B32B7/00GK101918206SQ200880015159
公開日2010年12月15日 申請日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日
發(fā)明者H·B·金斯勒, K·J·奴恩, M·霍華德 申請人:賽科股份有限公司