[发明专利]纤维素衍生物的用途以及用于表面施胶的方法

说明书

本发明涉及表面施胶组合物用于为纤维幅材提供抗压强度的用途，所述组合物包含至少一种纤维素衍生物，所述纤维素衍生物选自纤维素醚，不包括羧烷基纤维素，所述纤维幅材如纸、纸板等，所述纤维幅材优选包含回收的纤维素纤维。本发明还涉及用于纸、纸板等的表面施胶的方法。

根据所附独立权利要求的前序部分，本发明涉及至少一种纤维素衍生物的用途和用于纤维幅材(fibrous web)如纸、纸板(board，板)等的表面施胶(surface sizing)的方法。

电子商务的出现彻底改变了21世纪的消费者习惯和包装市场。因此，对包装材料的需求急剧增加。同时，对气候变化、化石石油储量减少和塑料在自然界中的累积的担忧迫使全世界的供应商不断寻求更加可持续的包装来保护和运输他们的产品。

纸板，尤其是瓦楞纸板，因其价格低廉、结构轻巧以及可回收性，成为世界上使用最多的包装材料之一。例如，在电子商务中，瓦楞纸板占据整个包装材料需求的多达80％。传统上，由于其可再生来源、可回收性和已建立的回收系统，基于纤维素的包装材料如纸板的使用，已经被认为作为可持续的替代品。此外，回收的纤维材料，例如旧瓦楞纸箱(OCC)和脱墨纸(DIP)，通常用作纸板的原材料。除了可回收性和可再生来源外，瓦楞纸板的凹槽三层结构导致极高的刚度和相当低的基重。重量轻进而意味着运输期间的能量需求低。

尽管有明显的优势，但是纸板也有其局限性。纸板的主要缺点之一在于其防水和防潮性差。纸板的主要组成部分是基于两亲性纤维素的纤维，其亲水性羟基赋予纤维机械强度，但同时使它们容易受潮。例如，在一次性杯子、食品包装和饮料包装中，问题通常用保护性聚乙烯膜覆盖纸板表面来解决的。就包装纸板而言，例如瓦楞纸板，然而，对成本效率、轻便性和可回收性的严格要求限制了保护膜和涂层的使用。通常，挂面纸板，即瓦楞纸板的表层，在制造过程中经历的仅有的表面处理是基于淀粉的表面施胶。施加淀粉主要用于增强纸板的机械强度。

对于用作包装材料的纸板，例如盒子和容器，纸板的抗压强度是最重要的特性之一，其决定了包装的强度。当包裹被储存和/或运输时，它们主要受到压缩力，例如，当包裹堆叠在彼此的顶部时，由其他包裹引起。抗压强度失败的原因是纸板在压缩力下的结构坍塌。压缩失败的机制尚不完全清楚；然而，它们不同于拉伸强度失败的机制，其中纤维通过拉力从结构中撕裂。因此，纸板的抗压强度不能从其拉伸强度特性中预测。

此外，在潮湿条件下，纸板的抗压强度可能会迅速劣化。表面施胶中使用的淀粉的羟基对水分子敏感，导致在潮湿条件下强度特性下降。如今，许多商品是在具有潮湿环境条件的国家生产的，例如东南亚，它们从那里运往世界各地。这增加了即使在潮湿条件中也具有提高的抗压强度的纸板的需求。

鉴于上述情况，需要提高纤维包装材料如纸板的耐湿性，并且需要增强其在潮湿环境中的抗压强度特性。

本发明的目的是最小化或甚至消除现有技术中存在的缺点。

本发明的目的是提高纤维幅材如纸、纸板等的强度特性，例如抗压强度、撕裂强度和/或破裂强度，尤其是抗压强度，即使是在潮湿环境中。

本发明的另一个目的是提高纤维幅材如纸、纸板等的耐湿性，尤其是纸板，例如挂面纸板的耐湿性。

本发明的另一个目的是提供具有高抗压强度的纤维幅材如纸、纸板等，尤其是在高湿度条件下。

所有描述的实施方式和优点都适用于根据本发明的用途和方法，当适用时，即使不总是如此明确地说明。

这些目的通过独立权利要求中公开的特征来实现，并且本发明由所附独立权利要求的特征定义。本发明的一些优选实施方式在从属权利要求中给出。

根据本发明的包含至少一种选自纤维素醚(不包括羧烷基纤维素)的纤维素衍生物的表面施胶组合物(surface size composition，表面胶料组合物)的典型用途是为纤维幅材如纸、纸板等提供抗压强度，所述纤维幅材优选包含回收的(recycled，再循环的)纤维素纤维。