專利名稱：：木質(zhì)素基水汽屏蔽組合物的制作方法一般來說，水汽屏蔽是一個或多個多層裝貨容器袋或包裝袋屏障，它或者本身具有某種程度的防止水汽從周圍大氣進入包裝品的能力，或者已涂布，浸漬或?qū)訅河惺顾哂羞@種抵抗性的材料。水汽屏蔽一般用水汽透過速率(WVTR)評估，WVTR是水汽在給定溫度和相對濕度下透過水汽屏蔽的速率。水汽屏蔽一般用來保持產(chǎn)品免受能導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部發(fā)生物理或化學(xué)變化從而無法使用的對潮氣的親和。紙廣泛用于許多工業(yè)和機械領(lǐng)域，例如生產(chǎn)撓性包裝紙板、瓦楞紙板及固體纖維紙板。紙的物理性質(zhì)及相對低的成本是它在一些領(lǐng)域受歡迎的重量考慮因素。傳統(tǒng)紙的一些性能限制了它在許多機械領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，例如，傳統(tǒng)紙易吸潮、濕強度格外低。當(dāng)普通紙直接接觸水或暴露在大氣中時很容易吸收環(huán)境水，結(jié)果基本上沒有濕強度。對于許多紙產(chǎn)品，這種暴露于潮氣及所造成的濕強度降低能破壞它們的使用性，使紙不能用于某些領(lǐng)域的另一性質(zhì)是它吸收油和脂從而不適于包裝含油或脂的產(chǎn)品。為了擴大紙的用途，一直用其它材料對紙進行處理、層壓、涂布或結(jié)合以形成抗?jié)B水屏蔽來滿足特定最終用途的需要。最常見的要求紙有屏蔽用途有要求防水、防潮、耐脂、耐油、耐氣和隔味的多層裝貨袋、包裝紙和食品包裝紙。當(dāng)多層牛皮紙與具有特殊性質(zhì)的一種或多種屏蔽材料相結(jié)合時可得到成本/性能比值平衡的包裝紙。涂層常以單層或多層擠壓在多層牛皮紙基質(zhì)上。除了由兩層或更多層的特殊性質(zhì)的樹脂組成的復(fù)合單膜外，涂層和膜還利用數(shù)量日益增加的可得聚合物和改性聚合物，這些結(jié)構(gòu)的膜可用擠壓或粘結(jié)層壓或復(fù)合擠壓來制造。裝貨袋膜常被稱為自由或無載體膜。然而在所生產(chǎn)的袋中它們常顯得象是有載體膜，即它們通過粘結(jié)或熱層壓而接合。至今為止用于多層裝貨袋的體積增加最高的塑料涂層或膜是聚乙烯，它可被制備有一定范圍的密度、不同的強度、柔韌性和熔點。主要的優(yōu)點因素有可得性、低成本和它作為水汽屏蔽的特性，該特性是對裝貨袋最常見的屏蔽要求。層壓紙是一種通稱，涉及至少一層紙結(jié)合在一疊或多疊紙、塑料膜、玻璃紙、箔或其它材料上的任意組合，因而層壓紙的范圍例如可以從由淀粉膠粘結(jié)的兩張平板牛皮紙變化到被層壓到聚乙烯/箔/聚乙烯上的牛皮紙復(fù)雜結(jié)構(gòu)。箔/紙層壓材料是通過粘結(jié)劑或?qū)訅簞?，通常為蠟的熱熔合或聚乙烯擠壓把牛皮紙結(jié)合到連續(xù)金屬箔板上。耐脂紙同玻璃紙和植物羊皮紙一起用作含脂或油產(chǎn)品的屏蔽。耐脂紙利用特殊的被“水合”的亞硫酸鹽或硫酸鹽(牛皮)紙漿制造。玻璃紙是通過把耐脂板在高壓和高溫下穿過一系列交替的纖維與被蒸汽加熱的鋼軋輥而制造的。除了耐脂性外，玻璃紙還具有良好的加工性、優(yōu)異的印刷面，并能容易地與各種膜和箔結(jié)合以滿足特殊的包裝要求。由于蠟層材料在120°F以上軟化，因此蠟層壓玻璃紙不適于在包裝操作中直接接觸很熱的產(chǎn)品。在植物羊皮紙中，現(xiàn)已用硫酸鹽或牛皮木材紙漿代替了棉纖維，用經(jīng)漂白的未上膠且沒有其它填料的薄層紙作為原紙。植物羊皮紙用于包裝用途的顯著特性是它的耐脂性高且濕強度高。標(biāo)準(zhǔn)牌號紙能耐幾乎任意類型的油、脂、松脂等的滲透，并在濕時保留高百分?jǐn)?shù)的強度。由于其內(nèi)在的低干燥強度性能，在覆蓋設(shè)備時它難以操作。卷筒紙用包裝紙常被稱為用于包裹紙卷以免它們再吸收潮氣和白度回轉(zhuǎn)的紙。在卷筒紙用包裝紙中作為水汽屏蔽的最常用材料是石油基產(chǎn)品例如聚乙烯、聚丙烯或蠟。這些產(chǎn)物具有優(yōu)異的水汽屏蔽性能；能經(jīng)濟地使用并已廣泛用于工業(yè)中。卷筒紙用包裝紙典型地是通過用蠟或聚乙烯把兩層掛面紙層壓在一起而制造的。雖然塑料膜和卷筒紙用包裝紙有良好的屏蔽性能，但由于屏蔽材料(聚乙烯、聚丙烯或蠟)污染最終產(chǎn)品并導(dǎo)致在篩選和其它造紙設(shè)備中的操作困難，故它們不能再回收進紙內(nèi)。因此在使用后必須從紙回收系統(tǒng)仔細地去除卷筒紙用包裝紙并進行填埋。由于可利用填埋處的日益減小，故填埋的費用驚人的高。填埋的一個替代方案是焚化和堆肥(composting)的方法，由于焚化涉及向大氣的排放和灰的毒性而污染環(huán)境，考慮到這點，堆肥比焚化得到更廣泛的應(yīng)用。假定要被堆肥的材料具有合適的碳氮比即對每一個氮有25到30個碳，則堆肥就會得到越來越多人的接受。由于填埋空間減少、再回收涉及的成本過高，故水汽屏蔽包裝紙的再回收已成為一大問題。因此需要通過改變水汽屏蔽涂層或?qū)訅簩邮拱b紙與典型紙再回收工藝更相容。通過本發(fā)明的方法，提供了與環(huán)境相容的適于層壓的木質(zhì)素基組合物。該組合物是水基的，滿足了水汽屏蔽的技術(shù)條件及包裝產(chǎn)品的性能要求，與現(xiàn)行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相比促進了再循環(huán)性。有機溶劑木質(zhì)素具有疏水性；是本發(fā)明的組合物的良好候選材料。本發(fā)明的一個目的是提供水汽屏蔽組合物。該組合物由有機溶劑木質(zhì)素、云母和膠乳組成。在一個實施方案中，該木質(zhì)素被包括在氨水分散體內(nèi)，在另一實施方案中，該木質(zhì)素被包括在聚丙烯酸酯分散體內(nèi)。本發(fā)明的組合物可被涂布和層壓在紙基質(zhì)上制造一種能再循環(huán)的層壓紙產(chǎn)品。從下面所給的優(yōu)選實施方案的更詳細說明中能較容易地確定本發(fā)明的其它特征和方面以及其它優(yōu)點。本發(fā)明所用的木質(zhì)素是通過一種新穎的基于有機溶劑例如乙醇的化學(xué)脫木質(zhì)素技術(shù)從植物生物懸浮物分離出的少量生物聚合物。它是一種自由流動的無毒粉末，一般稱為有機溶劑木質(zhì)素。它常于堿溶液和特定有機溶劑中，它的一般特征有疏水性、高純度、熔體流動以及低水平的碳水化合物和無機雜質(zhì)。本發(fā)明的木質(zhì)素可配成一種水基的水汽屏蔽組合物，其途包括但并不限于卷筒紙用包裝紙、卷筒紙用封頭紙、夾板包紙(skidwraps)、多層袋、抗潮紙芯、瓦楞箱和食品包裝。進而，當(dāng)層壓在適宜的紙基質(zhì)上時，用本發(fā)明的木質(zhì)素能制備出與環(huán)境相容的最終產(chǎn)品。該最終產(chǎn)品能通過再打漿并把木質(zhì)素留在再循環(huán)紙內(nèi)而再循環(huán)，或者通過抽提從層壓紙去除木質(zhì)素。該木質(zhì)素可配成一種使用氨水的水分散體，獲得該木質(zhì)素分散體的方法一般是通過把木質(zhì)素與氨水溶液一起混合使分散體的最終PH值為從大約8到大約12。為了得到適宜的粘度可把木質(zhì)素的粒徑磨細到最終粒徑為從約0.1微米到20微米，優(yōu)選從約0.5微米到約1.5微米，該分散體可為木質(zhì)素產(chǎn)生自分散劑，而且氨水是易揮發(fā)的陽離子，它在干燥時能被驅(qū)走在組合物內(nèi)留下疏術(shù)性的木質(zhì)素，或者，也能使用其它分散劑或分散助劑。這樣所得的木質(zhì)素分散體可與膠乳例如丁苯橡膠、偏二氯乙烯丁二烯、氯丁橡膠或任何其它能降低木質(zhì)素的玻璃轉(zhuǎn)變溫度的非揮發(fā)性非遷移的膠乳相混合，必須時可添加填料例如云母，云母的作用是穩(wěn)定涂布分散體且據(jù)認為它是一種水汽屏蔽材料。配比以干重計算為約40％到約60％的木質(zhì)素、最高33％的云母和約5％到約35％的膠乳、這樣所得的木質(zhì)素組合物可層壓在合適的紙基質(zhì)如掛面紙或牛皮紙上。在另一實施方案中，木質(zhì)素可配成利用一種在酸系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)定的分散劑例如聚丙烯酸酯的水基分散體。獲得該木質(zhì)素分散體的方法一般是通過把木質(zhì)素與該分散劑的水溶液相混合以使分散體的最終PH值為微堿性到中性。為獲得合適的粘度?？砂涯举|(zhì)素的粒徑磨細到最終粒徑為從約0.5微米到約5微米。這樣所得的聚丙烯酸酯木質(zhì)素分散體可與膠乳例如聚乙酸乙烯酯或任何其它具有良好粘結(jié)性能并能降低木質(zhì)素的玻璃轉(zhuǎn)變溫度的非揮發(fā)性非遷移膠乳相混合。必要時可添加一種填料例如云母、云母的作用是穩(wěn)定涂布分散體且據(jù)認為它是一種水汽屏蔽增強劑。配比以干重計算為約5％到約40％的木質(zhì)素、最高20％的云母和約40％到約60％的膠乳。本發(fā)明的木質(zhì)素組合物可用作適宜紙基質(zhì)如牛皮紙或掛面紙的涂層?？墒褂萌魏芜m宜的技術(shù)如Meyer棒或前輥涂布器(forwardrollcoater)。然后把已涂布紙基質(zhì)層壓到涂布量為從40到約60g/m2。組合物內(nèi)作為粘結(jié)劑的膠乳的類型將決定要使用的層壓工藝。因而如果膠乳降低了木質(zhì)素的玻璃轉(zhuǎn)變溫度但不具有冷粘結(jié)性能，涂層就需要進行干燥然后通過加熱、加壓進行層壓。如果膠乳具有良好的粘結(jié)性能，涂層就不需進行如上種情況內(nèi)相同程度的干燥，并且層壓不需同樣多的加熱或加壓。本發(fā)明的層壓材料可提供的WVTR值為從約4到約600g/m2/天。本發(fā)明的層壓紙可通過與無機堿例如氫氧化鈉、氫氧化銨或PH值為從約10到約12的高堿性碳酸鹽一起打漿而再循環(huán)。漿料在典型的打漿條件下混合以使層壓紙碎裂成單獨的纖維素纖維和一種堿性木質(zhì)素溶液。該紙漿在例如滾筒過濾機或壓濾機上進行過濾以把木質(zhì)素溶液與被用來造紙的纖維氈分離。濾液可酸化到PH值為從約4到約6以再生木質(zhì)素，或者，層壓產(chǎn)品可在中性條件下再打漿使木質(zhì)素留在纖維上。由于這種類型的手段導(dǎo)致再循環(huán)紙多少有些斑點，因此所得到的纖維更適于用在看不到斑點的多層紙產(chǎn)品的內(nèi)層。相反，含蠟和聚乙烯的紙甚至不能用作內(nèi)層中的填料，因為在造紙機的干燥區(qū)內(nèi)它們遷移或滲漏到紙的表面引起操作故障。因而現(xiàn)在蠟或聚乙烯層壓紙是被填埋或燒掉。實施例1通過在氨水溶液內(nèi)混合45％的木質(zhì)素使PH值為10而準(zhǔn)備好木質(zhì)素分散體。為了降低粒徑，木質(zhì)素分散體流過由PremierMillCorporation制造的稱為Supermill的水平研磨機，粒徑從1微米以下10％磨細到1微米以下87％。實施例2實施例1的木質(zhì)素分散體被加在表1所示的涂料組合物里。表1在25℃和100rpm下測得的最終Brookfield粘度為約2000cps。最終固體含量為約50％，PH值為約8。實施例3通過在聚丙烯酸酯溶液內(nèi)混合45％的木質(zhì)素使PH值為6到7而準(zhǔn)備好木質(zhì)素分散體。為了降低粒徑，對木質(zhì)素分散體進行如實施例1中的處理。實施例4實施例3的木質(zhì)素分散體被添加以制成表2所示的組合物。表2</tables>在25℃和100rpm下測量的最終Brookfield粘度為約2500cps，最終固體含量為約58％，PH值為約6.5。實施例5在卷筒速率為30m/min下把實施例2的組合物施加在原紙上以便達到預(yù)定濕度為5％，層壓涂布量為44到54g/m2。涂布了三種不同的原紙26磅掛面紙，50磅牛皮袋和60磅的薄層卷紙原紙。WVTR的測量結(jié)果表明，在25℃和50％RH下對于涂布量為44.5g/m2的WVTR的平均值為7.3g/m2/天，測量是在MOCONPermatran-W3/31上進行的。實施例6在卷筒速率為400m/min下把實施例4的組合物施加在78磅掛面紙原紙上以達到預(yù)定層壓涂布量為40到48g/m2和濕度為8到10％。WVTR的測量結(jié)果表明在40℃和100％RH下對于涂量為43.9g/m2的WVTR平均值為483g/m2/天。測量是在MOCONPermatran-W3/31上進行的。實施例7用實施例6的木質(zhì)素涂布包裝了7個卷筒紙，用蠟包裝紙包裝了7個對比卷筒紙(兩次包裝)。在包裝站和卷曲站沒發(fā)現(xiàn)差異。發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素包裝卷為緊密的包裝，這起因于卷筒紙用包裝紙的水分含量稍高。把卷筒分為兩組。一組8卷(4卷蠟紙+4卷木質(zhì)素包裝紙)貯放在25℃和56％RH下，另一組貯放在37℃和40％RH下以模擬高溫貯放條件。從卷筒抽取紙樣，間隔1/2英寸一直到深度5/2英寸。貯放32天后分析紙樣有無任何溫度和白度變化。對于用涂蠟包裝紙包裝的或用有機溶劑木質(zhì)素組合物包裝的卷筒沒有顯著的白度和濕度變化差異。如表3所示，變化的幅度很小，認為是在涂層紙或測量本身的波動范圍內(nèi)。表3</tables>實施例8本實施例中，通過在PH值75、稠度4.5％條件和在高速度下使用200HP打漿機與水再打漿而再回收實施例6的層壓紙。再打漿的木質(zhì)素涂層紙含有大片黑色木質(zhì)素涂層。該料與作為纖維的舊報紙以50∶50的配比使用來制造6層粗紙板產(chǎn)品的中間層(第2層到第5層)。這是在130英寸切邊(trim)、100m/min下用6筒kobayashiUltra-Former制造的以生產(chǎn)出基重為720g/m2的多層粗紙板，其濕度為5.5％，厚度為500微米，所得粗紙板的質(zhì)量與只使用舊報紙時所得的產(chǎn)品的質(zhì)量一樣好。沒有證據(jù)表明木質(zhì)素從內(nèi)層遷移到表面。沒觀察到翹曲現(xiàn)象或其它尺寸問題?？傊举|(zhì)素涂層紙被證明能再打漿。如果再循環(huán)紙內(nèi)不許出現(xiàn)木質(zhì)素斑點，則可把含木質(zhì)素的備料限用在例如粗紙板的領(lǐng)域，這里它可被加在內(nèi)層中以隱藏起可見的木質(zhì)素斑點。以前述說明可了解本發(fā)明及其許多附屬優(yōu)點，很顯然只要不脫離本發(fā)明的本質(zhì)和范疇或犧牲的所有其材料優(yōu)點，可以進行各種改變和變動，前面所述的特定材料，工藝和實施例只是優(yōu)選實施方案。權(quán)利要求1.一種適宜層壓在紙基質(zhì)上的水汽屏蔽組合物，包括以干重計算從約40％到約60％的有機溶劑木質(zhì)素，最多33％的云母和從約5％到約35％的膠乳。2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所說的木質(zhì)素被包括在氨水分散體內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中所說的木質(zhì)素粒徑為從約0.2到約20微米。4.一種適宜層壓在紙基質(zhì)上的水汽屏蔽組合物，包括以干重計算從約5％到約40％的有機溶劑木質(zhì)素，最多33％的云母和從約5％到約35％的膠乳。5.根據(jù)權(quán)利要求4的組合物，其中所說的木質(zhì)素被包括在聚丙烯酸酯分散體內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求5的組合物，其中所說的本質(zhì)素的粒徑為從約0.5到約5微米。7.一種由紙基質(zhì)和含有水汽屏蔽組合物的涂層組成的可再回收層壓紙，水汽屏蔽組合物包括以干重計算從約40％到約60％的有機溶劑木質(zhì)素、最多33％的云母和從約5％到約35％的膠乳。8.根據(jù)權(quán)利要求7的層壓紙，其中所說的木質(zhì)素被包括在氨水分散體內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求8的層壓紙，其中所說的木質(zhì)素的粒徑為從約0.1到約20微米。10.一種由紙基質(zhì)和含有水汽屏蔽組合物的涂層組成的可再回收層壓紙，水汽屏蔽組合物包含以干重計算約5％到約40％的有機溶劑木質(zhì)素、最多33％的云母和從約5％到約35％的膠乳。11.根據(jù)權(quán)利要求10的層壓紙，其中所說的木質(zhì)素被包括在聚丙烯酸酯分散體內(nèi)。12.根據(jù)權(quán)利要求11的層壓紙，其中所說的木質(zhì)素的粒徑為從約0.5到約5微米。13.一種具有水汽屏蔽性能層壓紙的制造方法，所說的方法包括下列步驟在組合物中混合以干重計算從約40％到約60％的有機溶劑木質(zhì)素，最多33％的云母和從約5％到約35％的膠乳，把所說的組合物施加在紙基質(zhì)上以制備涂布量為從40到約60g/m2的涂層，并層壓所說的涂層。14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所說的木質(zhì)素被包括在氨水分散體中。15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所說的木質(zhì)素粒徑為從約0.1到約20微米。16.一種具有水汽屏蔽性能的層壓紙的制造方法，所說的方法包括下列步驟在組合物中混合以干重計算從約5％到約40％的有機溶劑木質(zhì)素素、最多33％的云母和從約5％到約35％的膠乳，把所說的組合物施加在紙基質(zhì)上以制備涂布量為從約40到約60g/m2的涂層，并層壓所說的涂層。17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所說的本質(zhì)素被包括在聚丙烯酸酯分散體中。18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所說的木質(zhì)素的粒徑為從約0.5到約5微米。全文摘要本發(fā)明提供了一種適宜于在紙基質(zhì)上涂布和層壓的水汽屏蔽組合物;包括在分散體內(nèi)的有機溶劑木質(zhì)素、云母和膠乳。層壓紙產(chǎn)品能再回收。文檔編號C08L97/00GK1184830SQ9612160公開日1998年6月17日申請日期1996年12月11日優(yōu)先權(quán)日1996年12月11日發(fā)明者A·V·萊昂斯,E·M·貝里申請人:阿爾塞爾技術(shù)公司