Бумажный или картонный слоистый материал и способ его производства

Бумажный или картонный слоистый материал и способ его производства

Реферат

 

Предназначено для использования в целлюлозно-бумажной промышленности. Бумажный или картонный слоистый материал, состоящий по меньшей мере из одного создающего объем слоя, называемого далее объемный слой, и по меньшей мере одного вторичного слоя, расположенного на по меньшей мере одной из сторон объемного слоя, причем вторичный слой и объемный слой соединены друг с другом прямо или косвенно практически по всей площади поверхностей, обращенных друг к другу, при этом 40-95% объемного слоя состоят из волокон целлюлозы со степенью размола 550-950 мл CSF, вторичный слой/слои имеет/имеют большую плотность по сравнению с объемным слоем, а многослойный материал согласно настоящему изобретению имеет показатель жесткости при изгибе более 2,5 м⁷/кг³, но менее 14 Нм⁷/кг³, рассчитанный как среднегеометрическое значений по продольному и поперечному направлениям. Настоящее изобретение касается также способа производства такого бумажного или картонного слоистого материала. Обеспечивается получение слоистого материала большой жесткости при изгибе и низкой плотности, что позволяет снизить расход материала при использовании. 2 с. и 41 з.п. ф-лы, 9 ил., 7 табл.

Изобретение касается бумажного или картонного слоистого материала, состоящего из по меньшей мере одного создающего объем слоя, называемого далее объемный слой, и по меньшей мере одного вторичного слоя, расположенного на по меньшей мере одной из сторон объемного слоя, причем вторичный слой и объемный слой соединены друг с другом прямо или косвенно практически по всей площади поверхностей, обращенных друг к другу. Настоящее изобретение касается также способа производства такого слоистого материала.

Одним из наиболее важных свойств картонного материала, при использовании его в качестве упаковочного материала, является жесткость. Жесткость бумажного или картонного слоистого материала пропорциональна его толщине в третьей степени. Из этого отношения следует, что значительная экономия материала может быть достигнута за счет снижения плотности несущих меньшую нагрузку средних слоев слоистого материала. Указанное отношение известно уже давно, однако существует проблема производства достаточно жестких и прочных средних слоев, обладающих в то же время низкой плотностью.

Классическим примером картонного слоистого материала является гофрированный картон, обладающий высокой жесткостью к изгибу по отношению к плотности слоистого материала. За счет микрогофрирования среднего создающего объем слоя можно получить также относительно тонкие слоистые материалы, однако они не отвечают всем требованиям, предъявляемым к упаковочным материалам. Так, часто можно разглядеть волнообразную структуру материала, что снижает его эстетические характеристики.

В статье "Бумажная компания Weyerhaeuser предлагает НВА (высокообъемную добавку)" Эльстон и Граев описывают возможность применения поперечно связанных химическим путем волокон для изготовления картонного материала. За счет добавки к сырью 10% НВА (высокообъемной добавки) основная масса картонного материала может быть снижена на 25% по сравнению с листом с той же жесткостью к изгибу без добавки НВА. При равной толщине листа плотность в одном из примеров была снижена с 705 до 500 кг/м³. Показано, что при добавке 15% НВА жесткость по Таберу возрастает примерно на 40%. Однако это приводит к снижению прочности на разрыв примерно на 25%. Добавку испытывали, в том числе при изготовлении трехслойного материала, причем все количество НВА вводили в средний слой.

В заявке WО 95/26441 также описано применение волокон, поперечно связанных химическим путем, для изготовления бумажного слоистого материала, состоящего из двух или более слоев. Целью применения поперечно связанных волокон (НВА) является получение конструкции большего объема при сохранении прочности на разрыв. Бумажные материалы низкой плотности (большого объема) обычно имеют более низкую прочность на разрыв. Для снижения этого негативного влияния низкой плотности предлагается использовать переносимые водой связующие, такие как крахмал, модифицированный крахмал, поливинилацетат, поливиниловый спирт и др. Предлагается использовать эти связующие в количестве от 0,1 до 6% от массы материала. Достигаемая жесткость к изгибу выражена в единицах Табера. Если перевести значения жесткости в те же единицы, которые использованы в описанных ниже испытаниях, то результат, полученный в примере 5 заявки WО 95/26441, соответствует показателю жесткости при изгибе около 1,6 Нм⁷/кг³.

Использование сухого формования при производстве бумаги описано в многочисленных статьях и патентах. В книге "Введение в сухое формование бумаги", Таппи, 1978, с.3-6, среди прочих Свенсон описывает различные технологии формования полотна с использованием воздуха в качестве диспергирующей среды для древесных волокон. Примерами материалов, получаемых путем сухого формования, являются мягкие полотенца для рук, жесткий картон и мейсонит.

В GB 1430760 и GB 1435703 описана технология формования бумажных материалов, состоящих из нескольких слоев. В частности, предлагается комбинировать друг с другом слои, получаемые формованием сухой и увлажненной массы. Скрепление листа (состоящего из нескольких слоев) предлагается осуществлять с использованием связующих, влаги и прессования при высокой температуре. Высушенные изделия характеризуются большим объемом, квадратностью (то есть одинаковыми свойствами по разным направлениям в плоскости листа) и хорошей стабильностью размеров. Более того, предполагается возможность получения материалов с характеристиками, близкими к характеристикам картона, производимого по традиционной технологии. Считается, что указанная технология снижает капитальные вложения, расход воды и энергии.

В сборнике "Как окупаются исследования", PPI, март 1977, с. 42-26 Хаасом описаны основные характеристики картонов, произведенных по традиционным технологиям формования сухой и увлажненной массы. Хаас отмечает, что листы, полученные сухим формованием, отличаются гладкой поверхностью, отсутствием сволачивания и оттяжек и удовлетворительным сопротивлением раздиранию. Приведенные численные значения жесткости материалов, произведенных по различным технологиям, не поясняются в тексте. Многослойные материалы, полученные сухим формованием, не отличаются повышенной жесткостью. При анализе рассматриваемого источника было принято, что под "жесткостью %" и "жесткостью X" подразумевается жесткость листов в поперечном и продольном направлениях, соответственно (TR и MR). Для лучшего сравнения различных материалов можно рассчитать показатель жесткости при изгибе как среднегеометрическое значений TR и MR (квадратный корень из TRMR), при этом максимальное значение показателя жесткости при изгибе, приводимое Хаасом, составляет примерно 1,2 Нм⁷/кг³. Из этого следует, что рассматриваемые в данном контексте технологии сухого формования не обеспечивают повышенной жесткости к изгибу. Хаасом также приводятся значения основной массы и толщины различных бумажных конструкций, причем оказывается, что наименьшее значение плотности материалов, полностью или частично полученных способом сухого формования, составляет 550 кг/м³.

В статье "Сухое формование картона: обзор истории и технологии", Pulp and Paper, 54, 1980:4, с. 120-123 Аттвуд описывает, в том числе, результаты исследований бумажных конструкций, сочетающих из комбинации слоев, полученных способами формования сухой и увлажненной массы. Из приведенных данных, касающихся жесткости и толщины (при равной основной массе), следует, что жесткость в продольном (MR) и поперечном (TR) направлениях существенно различается. Максимальные значения жесткости, если выразить ее как квадратный корень из MRTR, получены для материала, состоявшего из внешних слоев, полученных формованием увлажненной массы, и средних слоев, полученных сухим формованием, однако эти значения не превышают 1 Н м⁷/кг³. Кроме того, Аттвуд описывает различные предложения для способов проектирования процесса, который сочетает средние слои, получаемые сухим формованием, и внешние слои, получаемые формованием увлажненной массы. Аттвуд также приводит величины основной массы и толщины различных бумажных конструкций, причем оказывается, что наименьшее значение плотности для материалов, полностью или частично полученных способом сухого формования, составляет примерно 600 кг/м³.

В US 4914773 описаны способы производства жесткого картонного материала с использованием обработанных сухим способом волокон со степенью размола 500 CSF (степень размола, определяемая на канадском стандартном приборе). Волокна, из которых будет формоваться средний слой листа, следует диспергировать в пене. Этим предотвращают чрезмерное увлажнение волокон водой. Для создания условий, обеспечивающих соответствующую прочность листа, добавляют различные связующие, такие как латекс, крахмал, смолы и др. Если перевести приводимые значения жесткости к изгибу в соответствующие единицы, то очевидно, что максимальное из достигнутых значений показателя жесткости при изгибе составит примерно 1,8 Нм⁷/кг³.

Неожиданно было обнаружено, что при использовании волокон со степенью размола 550-950 мл CSF, предпочтительно волокон со степенью размола более 600 мл CSF, более предпочтительно - более 650, но менее 850 мл CSF, и лучше всего - более 700 мл CSF для слоя, создающего объем слоистого материала, называемого далее объемный слой, в сочетании с вторичным слоем на одной или обеих сторонах объемного слоя, можно получить слоистый материал, который обладает очень большой жесткостью. Дополнительным преимуществом такого слоистого материала является более низкая плотность, что позволяет снизить расход материала при использовании слоистого материала согласно настоящему изобретению взамен известных картонных слоистых материалов для тех же целей, таких как материал для упаковки жидких и твердых пищевых продуктов, а также обертка и упаковка промышленных и других товаров, или в качестве промежуточного продукта для производства такого материала или другой готовой продукции. Бумажный или картонный слоистый материал, произведенный согласно настоящему изобретению, имеет показатель жесткости при изгибе более 2,2 и менее 14 Нм⁷/кг³, что более чем в 2-7 раз выше показателя жесткости при изгибе известного на сегодняшний день обычного многослойного картона. В то же время слоистый материал согласно настоящему изобретению характеризуется значительной прочностью объемного слоя, который обычно является средним слоем данного слоистого материала, что облегчает складывание и последующее сгибание материала. Особое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что после складывания материал можно без затруднений согнуть как со стороны вмятины от складывания, так и с противоположной стороны.

Объемный слой материала имеет очень низкую плотность - 50-300 кг/м³, предпочтительно - 70-200 кг/м³, наиболее предпочтительно - 100-180 кг/м³, и основную массу 30-300 г/м². Согласно одному из возможных вариантов настоящего изобретения он имеет основную массу 40-80 г/м², а согласно другому - основную массу 70-120 г/м². Согласно другому аспекту настоящего изобретения объемный слой имеет толщину 0,1-6 мм, предпочтительно - 0,2-1 мм, а лучше всего - 0,3-0,7 мм.

Указанный вторичный слой имеет значительно большие плотность и прочность на разрыв, чем объемный слой, например плотность, которая по меньшей мере в два раза, предпочтительно по меньшей мере в три раза, а лучше всего - в четыре раза выше плотности объемного слоя. Таким образом, вторичный слой может иметь плотность 300-1500 кг/м³, предпочтительно 400-850 кг/м³. Средняя толщина вторичного слоя/каждого из вторичных слоев обычно составляет всего 3-20%, предпочтительно не более 15%, а лучше всего - не более 10% толщины объемного слоя.

Слоистый материал, согласно настоящему изобретению состоящий из одного объемного слоя и одного вторичного слоя по меньшей мере на одной стороне объемного слоя, предпочтительно на обеих его сторонах, имеет основную массу интервале от 50 до 500 г/м². В указанном интервале слоистый материал согласно настоящему изобретению может иметь различную основную массу в зависимости от взаимоотношения толщины и плотности объемного слоя и вторичных слоев. Так, когда объемный слой относительно толстый, слоистый материал может иметь основную массу 75-400 г/м², предпочтительно 100-350 г/м², а лучше всего 100-250 г/м² или 90-200 г/м². С другой стороны, когда объемный слой относительно тонкий, слоистый материал может иметь основную массу 300-500 г/м², предпочтительно 350-450 г/м². Другими словами, в этом случае вторичный слой/слои являются определяющими в формировании массы. Возможен также промежуточный вариант, когда слоистый материал, состоящий из указанных слоев, имеет основную массу 200-400 г/м², предпочтительно 250-350 г/м². Показатель прочности на разрыв для слоистого материала согласно настоящему изобретению может составлять 25-150 Нм/г, предпочтительно 50-100 Нм/г.

В процессе производства на объемный слой с использованием связующих и при регулируемых давлении и времени наносят вторичный слой, имеющий высокую прочность на разрыв, с образованием слоистого материала согласно настоящему изобретению. Преимущественно нанесение слоя можно осуществлять одновременно со скреплением объемного слоя. Однако это условие не является обязательным, в противоположность указанному, одинаково возможно сначала сформовать и скрепить объемный слой посредством сушки, а затем наслоить не него требуемый вторичный слой.

Указанный объемный слой с низкой плотностью предпочтительно можно получать путем формования сухой или увлажненной химотермомеханической древесной массы CTMP (ХТММ) или другой "механической" древесной массы на основе волокон из древесины мягких пород, например ТМР (ТММ) с высокой степенью размола. С одной стороны, предпочтительно сухое формование, для него можно использовать любую известную технологию, но, безотносительно технологии формования, степень размола волокнистой массы должна быть более 550 CSF, предпочтительно более 600 CSF, более предпочтительно более 650 CSF, а лучше всего - более 700 CSF. Высокая степень размола волокнистого материала для указанного первого слоя обеспечивает возможность прессования листа при обезвоживании и скреплении листа без нежелательного повышения его плотности. В состав объемного слоя может быть также включена определенная доля других сырьевых волокнистых материалов, обладающих высокой упругостью во влажном состоянии, например волокон, поперечно связанных химическим путем, обычно имеющих незначительное сопротивление обезвоживанию и высокую упругость после прессования увлажненной массы, однако их применение нежелательно по меньшей мере с точки зрения стоимости.

Другим возможным видом сырьевых волокнистых материалов являются синтетические волокна, например полиэфирные, полиэтиленовые и полипропиленовые волокна, которые также обладают низким сопротивлением обезвоживанию и высокой упругостью во влажном состоянии. Согласно предпочтительному варианту исполнения настоящего изобретения, в качестве сырьевого материала для слоя с низкой плотностью - объемного слоя, который обычно является средним слоем слоистого материала, выбирают полностью или в основном полученные механическим путем так называемые целлюлозы с высоким выходом, то есть волокнистые массы с по меньшей мере 75% или, возможно, по меньшей мере 80% выходом по древесине, такие как, например, СТМР или ТМР древесные массы, состоящие в основном из волокон дерева мягких пород, причем эти волокнистые массы обязательно должны иметь степени размола, указанные выше.

В объемный слой могут быть также добавлены отходы в количестве до 40% от суммарной сухой массы. Под отходами здесь подразумеваются отходы изделия из бумажного или картонного слоистого материала, измельченные в бракомоле, и в основном с обнаженными волокнами.

Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения слоистый материал состоит из трех слоев, при этом возможны два или более чем три слоя, а на упомянутый объемный слой предпочтительно нанесены вторичные слои с двух сторон. Однако возможно присутствие вторичного слоя только на одной из сторон слоистого материала. Этот вторичный слой/слои предпочтительно могут производиться на той же установке, что и объемный слой, но также могут производиться и отдельно с тем, чтобы их наносить на объемный слой на другой установке.

Никаких ограничений не накладывают на значение термина "вторичный" слой. Так, могут присутствовать дополнительные слои, например барьерные слои, на поверхности вторичного слоя/слоев, или между любыми вторичными слоями и объемным слоем. Также следует понимать, что вторичные слои/поверхностные слои или вторичный слой/поверхностный слой могут быть покрыты для улучшения пригодности для печатания. Обычно покрываемые слои покрывают предпочтительно, в свою очередь, слоем пластмассы или подготавливают к покрытию слоем пластмассы, если слоистый материал является промежуточным продуктом, с целью обеспечения влагостойкости слоистого материала и его способности к термическому запаиванию по известным технологиям для того, чтобы использовать материал для упаковки жидкостей. Таким образом, вторичные слои/поверхностные слои в совокупности с объемным слоем обладают определенными функциями, такими как придание слоистому материалу способности непроницаемости по отношению к жидкости или пару, возможности его термического запаивания и необходимой прочности на разрыв и изгиб.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения по меньшей мере один вторичный слой слоистого материала является паропроницаемым, причем этот вторичный слой формуется из материала с сопротивлением обезвоживанию более 20^oSR (градус размола по прибору Шоппер-Риглера), предпочтительно выше 25^oSR, но не выше 65^oSR, предпочтительно не выше 40^oSR, чтобы обеспечить удаление воды при термической сушке. Предполагают, что слоистый материал с этой стороны объемного слоя не имеет никаких других слоев, или же таких, которые непроницаемы для пара в процессе термической сушки. В качестве проницаемого поверхностного слоя/слоев лучше всего использовать бумагу, формованную из увлажненной массы, с воздухопроницаемостью по "Gurley" более 2 мкм/Пас, производимую предпочтительно из целлюлозы древесины мягких и/или твердых пород.

Для достижения необходимой прочности по толщине (в z-направлении) при соответствующей жесткости к изгибу добавляют связующие, предпочтительно латексные связующие в количестве 1-30% от массы слоистого материала, преимущественно 5-30%, предпочтительно 7-30%, более предпочтительно 10-20% в расчете на сухую массу. Эти полимерные связующие могут быть введены в виде раствора или дисперсии в воде путем применения распыления непосредственно на объемный слой и/или вторичные слои так, чтобы указанные связующие проникли в объемный слой и пропитали его. Для добавления связующих во вторичные слои также могут быть использованы различные системы для нанесения покрытий. Так, покрытие можно наносить с использованием лопастных машин для нанесения покрытий, прямым или косвенным использованием устройств для нанесения покрытия валковым способом.

Согласно одному из вариантов настоящего изобретения высокая прочность к изгибу и хорошая прочность по толщине достигается для слоистого материала с относительно низкими основными массами объемного слоя даже при низком содержании связующих, то есть при содержании связующих, предпочтительно латексных связующих, всего 1-5% от массы слоистого материала, предпочтительно 2-5% от массы слоистого материала. Основная масса объемного слоя должна составлять 30-100 г/м², предпочтительно 30-80 г/м².

Не связывая настоящее изобретение определенной теорией, полагают, что одной из причин, по которой низкого содержания связующих достаточно при малых основных массах объемного слоя, является то, что при меньшей толщине слоистого материала связующее при сушке диффундирует к поверхности не в равной степени с водой. Так как связующие являются относительно дорогостоящим сырьевым материалом слоистого материала, снижение их содержания на каждый % дает существенную экономию.

Латекс лучше всего применять в качестве связующего в объемном слое в указанных выше количествах, а другие связующие, например крахмал, карбоксиметилцеллюлозу или смолы, - чтобы достигнуть связывания вторичного слоя с объемным слоем.

Связующие, подходящие для пропитки объемного слоя, можно разбавлять водой, то есть они растворимы или диспергируемы в воде, и выбирать предпочтительно из группы, состоящей из водорастворимых полимеров или водных дисперсий полимеров, таких как поливинилацетат, поливиниловый спирт, полиакрилаты, полиакриловая кислота, полиэтилен, акриламид, полистирол или производные малеиновой кислоты в виде гомо- или сополимеров указанных полимеров, или, возможно, из группы, состоящей из крахмала, карбоксиметил-целлюлозы и смол, причем последняя группа особо пригодна для применения с целью достижения связывания различных слоев на основе волокон.

Кроме того, различные слои с волокнами могут содержать гидрофобные обмазывающие добавки, такие как клеящее вещество AKD (клеящее вещество на основе димера алкилкетона), резиновый клей, вещества на основе кремния и фторирующие вещества и т. д. , в количествах не более 2% от массы соответствующего слоя.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения по меньшей мере один из вторичных слоев может быть сформован и отпрессован на отдельной стадии/стадиях перед его наслоением на объемный слой. Этим достигается повышение содержания сухого вещества и прочности на разрыв поверхностных слоев без соответствующего прессования объемного слоя до такой степени, что происходит потеря его низкой плотности. Таким образом, скрепление многослойного слоистого материала с использованием связующих можно проводить в условиях прессования, которые не являются необходимыми для упрочения вторичных слоев. Операцию сушки теплом для достижения заданного содержания сухого вещества, вероятно, можно проводить перед комбинированием и соединением различных слоев.

Для распределения связующего в объемном слое, который обычно образует средний слой, материал перед сушкой лучше всего прессовать посредством одного или более прессующего зазора. Прессование проводят таким образом, чтобы плотность объемного слоя после сушки не превышала указанных выше пределов. Прессование при получении слоистого материала проводят преимущественно на валках или лентах без удаления воды. Количество воды, которое необходимо будет удалить путем применения тепла, может быть уменьшено также путем использования пресс-секций, подобных применяемым в обычных бумагоделательных машинах, или их комбинаций. В случае удаления воды на операции прессования существует, однако опасность потери связующих, что невыгодно как экономически, так и с точки зрения охраны окружающей среды.

После прессования слоистый материал сушат с использованием обычного сушильного оборудования, такого как цилиндровая сушилка без сушильной сетки/сушильного сукна или с ней, воздушная сушилка, металлическая лента и др. После сушки или во время подходящего перерыва в процессе сушки на материал может быть нанесено покрытие. В качестве альтернативы используют вторичные слои, на одну или две поверхности которых нанесено покрытие.

Для дополнительного улучшения упаковочных свойств на слоистый материал в качестве поверхностных или промежуточных слоев могут быть нанесены слои, которые представляют собой барьерные слои в виде пленок из различных полимеров, полиэтилена, полипропилена, полибутилена, сложного полиэфира, поливинил- и/или винилиденхлорида, поливинилового спирта, сополимера полиэтилена и винилового спирта, сополимеров этилена и винилацетата и сложных эфиров целлюлозы в один или несколько слоев, или алюминиевая фольга или металлизированная полимерная пленка. Указанные барьерные слои могут также быть нанесены непосредственно на пористый объемный слой, в этом случае связующее придает необходимую прочность готовому слоистому материалу. Однако в этом случае слоистый материал должен быть паропроницаемым с одной из сторон объемного слоя для гарантированного удаления пара. Если барьерные слои предназначены для наслоения непосредственно на объемный слой, также существенно, чтобы его предел текучести не был ниже температуры поверхности сушильных цилиндров, которая обычно составляет 130-180^oС.

Слоистый материал согласно настоящему изобретению предпочтительно применяют для упаковки пищевых продуктов или упаковки потребительских товаров различного типа и др. Также высушенный слоистый материал такого типа хорошо служит в качестве защиты при хранении и транспортировке товаров промышленного применения.

Основным преимуществом нового бумажного слоистого материала является то, что для достижения определенного уровня жесткости упаковочного материала для его производства требуется меньше сырья. Это обуславливает снижение стоимости и/или загрязнения окружающей среды при транспортировке исходной древесины или продуктов ее переработки. Таким образом, снижается и суммарный расход энергии на производство бумажного слоистого материала согласно настоящему изобретению по сравнению с существующим производством картона. Также снижается расход электроэнергии на производство сырьевых волокнистых материалов ТМР или СТМР с заданными свойствами. Производство этих сырьевых волокнистых материалов значительно дешевле производства волокон, поперечно связанных химическим путем, и целлюлозы, получаемой по сульфитной или сульфатной технологии из древесины мягких пород.

Дополнительные аспекты и отличительные признаки слоистого материала и способа его производства согласно настоящему изобретению следуют из приводимых ниже формулы изобретения и описания возможных способов производства слоистого материала и вариантов их осуществления, а также проведенных исследований.

Приводимое ниже описание имеет ссылки на прилагаемые фигуры, на которых показано: фиг. 1 - схема опытной установки для производства картонного слоистого материала согласно первому возможному случаю осуществления настоящего изобретения, фиг.1 В - вариант схемы, приведенной на фиг.1, фиг. 2 - схема опытной установки для производства картонного слоистого материала согласно другому возможному случаю осуществления настоящего изобретения, фиг. 3 - поперечный разрез слоистого материала согласно первому возможному случаю осуществления настоящего изобретения, фиг. 4 - поперечный разрез слоистого материала согласно второму возможному случаю осуществления настоящего изобретения, фиг. 5 - поперечный разрез слоистого материала согласно третьему возможному случаю осуществления настоящего изобретения, фиг. 6 - поперечный разрез слоистого материала согласно четвертому возможному случаю осуществления настоящего изобретения, фиг.7 - поперечный разрез слоистого материала согласно пятому возможному случаю осуществления настоящего изобретения, фиг.8 - изображение, сделанное с фотографии согнутого фрагмента слоистого материала согласно настоящему изобретению, которое показывает, как выглядит слоистый материал после изгибания и перегиба на 90^o с остаточной деформацией объемного слоя, но без отслаивания и трещин вторичных слоев.

Объемный слой, обозначенный на чертежах цифрой 1 и имеющий очень низкую плотность, образует слоистый материал совместно с вторичными слоями, полученными формованием сухой или увлажненной массы и имеющими значительно большую плотность. Эти вторичные слои обозначены на чертежах как 2, 2а и 2b. Они могут, предпочтительно, производиться на том же оборудовании, но также могут производиться отдельно с последующим наслоением на объемный слой с низкой плотностью на установке согласно настоящему изобретению. Таким образом, согласно одному из аспектов настоящего изобретения по меньшей мере один из вторичных слоев сформован и отпрессован на отдельной стадии/стадиях перед наслоением на объемный слой 1. Этим достигается повышение содержания сухого вещества и прочности на разрыв поверхностных слоев без соответствующего спрессовывания объемного слоя до такой степени, при которой происходит потеря его низкой плотности. Таким образом, скрепление многослойного слоистого материала с помощью связующих можно проводить в условиях прессования, которые не являются необходимыми для упрочения вторичных слоев. Для комбинирования и соединения различных слоев можно применять операцию сушки теплом, способствующую также достижению заданного содержания сухого вещества.

Для достижения необходимой прочности по толщине (в z-направлении) при соответствующей жесткости к изгибу непосредственно в объемный слой и/или во вторичные слои добавляют полимерные связующие, растворенные или диспергированные в воде, например водорастворимые. Количество связующих должно составлять 1-30% от массы конструкции, преимущественно 5-30%, предпочтительно 7-30% и даже более предпочтительно 10-20%. Или же, в случае низкой основной массы объемного слоя, количество связующих должно составлять 1-5%, предпочтительно 2-5% от массы материала. Эти растворы и/или дисперсии связующих можно вводить путем распыления непосредственно на объемный слой и/или вторичные слои. Для введения связующих, в частности во вторичные слои, могут также быть использованы другие технологии, такие как различные системы для нанесения покрытий. Так, признано, что покрытие можно наносить с использованием лопастных машин для нанесения покрытий, прямым или косвенным использованием устройств для нанесения покрытия валковым способом. Признано возможным использовать в качестве связующего для пропитки объемного слоя латексные связующие и другие связующие, например крахмал, карбоксиметилцеллюлозу и смолы, для обеспечения связи между различными слоями на основе волокон, в том числе между объемным слоем 1 и указанными вторичными слоями 2, 2а, 2b.

Помимо латексных связующих, подходящими для пропитки объемного слоя связующими, являются другие водорастворимые полимеры или водные дисперсии полимеров, которые выбирают из группы, включающей поливинилацетат, поливиниловый спирт, полиакрилаты, полиакриловую кислоту, полиэтилен, акриламид, полистирол и производные малеиновой кислоты в виде гомо- или сополимеров указанных полимеров. Вместе со связующими или агентами можно также добавлять смачивающие агенты, например додецилсульфат натрия, гидрофобные обмазывающие добавки и любые другие необходимые ингредиенты.

Чтобы связующее пропитало объемный слой и распределилось в нем перед сушкой, материал лучше всего прессовать посредством одного или более прессующего зазора. Прессование проводят таким образом, чтобы плотность объемного слоя после сушки не превышала указанных выше пределов. Например, прессование при получении слоистого материала проводят, преимущественно, на валках или лентах без значительного удаления воды. Количество воды, которое необходимо будет удалить, применяя тепло, может быть уменьшено за счет использования пресс-секций, применяемых в обычных бумагоделательных машинах, или их комбинаций. Однако, в случае удаления воды на операции прессования, существует опасность потери связующих, что невыгодно как экономически, так и с точки зрения охраны окружающей среды. Преимуществом же прессования при получении слоистого материала является то, что оно способствует распределению связующих по толщине листа.

После прессования слоистый материал сушат с использованием обычного сушильного оборудования, такого как цилиндровая сушилка без сушильной сетки/сушильного сукна или с ней, воздушная сушилка, металлическая лента и др. После сушки или во время подходящего перерыва в процессе сушки на материал может быть нанесено покрытие. В качестве альтернативы используют вторичные слои, на одну или две поверхности которых нанесено покрытие. Для дополнительного улучшения упаковочных свойств на слоистый материал могут окончательно быть нанесены поверхностные слои различных полимеров. Такие покровные или поверхностные слои с низкой проницаемостью или непроницаемые для воды, пара, углекислого газа и кислорода, таким образом, образуют барьерные слои для подобных текучих сред и могут быть сформированы из пленок различных полимеров, таких как полиэтилен, полипропилен, полибутилен, сложный полиэфир, поливинил- и/или винилидинхлорид, поливиниловый спирт, сополимеры полиэтилена и винилового спирта, сополимеры этилена и винилацетата и сложные эфиры целлюлозы в один или несколько слоев или алюминиевой фольги или металлизированной полимерной пленки. Указанные барьерные слои могут также быть нанесены непосредственно на пористый объемный слой, в этом случае связующие придает необходимую прочность готовому слоистому материалу. Однако в этом случае вторичный слой и любые другие дополнительные слои на противоположной стороне слоистого материала должны быть паропроницаемыми, чтобы гарантировать удаление пара. Если барьерные слои наслаивают непосредственно на объемный слой 1, также существенно, чтобы их предел текучести не был ниже температуры поверхности сушильных цилиндров, которая обычно составляет 130-180^oС.

На фиг.1 плоская сетка опытной установки обозначена цифрой 10. По загрузочной трубе 11 сырье из СТМР волокнистой массы подают в вводную емкость 12. СТМР волокнистая масса имеет степень размола согласно настоящему изобретению, указанную выше и приводимую также в формуле изобретения, причем указанная степень размола достигается подбором температуры и расхода энергии на приготовление указанной древесной массы по известной технологии, например в соответствии основными положениями, установленными в шведской патентной заявке 9000515-8. СТМР волокнистая масса поступает из вводной емкости 12 на сетку 10. Во избежание скручиваемости первый вторичный слой 2а увлажняют водой посредством распылительного блока 15 со стороны, которая будет обращена к объемному слою, который будет сформирован из сырья на сетке 10. Вторичный слой 2а согласно рассматриваемому случаю состоит из бумаги, полученной преимущественно из древесины мягких пород по способу получения целлюлозы, предпочтительно сульфатному способу. Бумага 2а может быть произведена на отдельной установке или поставлена совершенно другим производителем и разматывается в рассматриваемом случае с первого питающего рулона 20. В качестве альтернативы, бумага 2а может быть произведена на машине, входящей в состав устройства согласно настоящему изобретению для производства слоистого материала, такой как фабрика гофрированного картона, при этом бумага 2а соответствует наружному слою. Кроме того, вторичные слои 2а, 2b вполне могут быть образованы из бумаги, соответствующей по характеристикам бумаге для поверхностных слоев гофрированного картона.

Увлажненный вторичный слой 2а и объемный слой 1, сформованный на сетке, соединяют друг с другом поверхность к поверхности между гауч-валом 15 и отжимным валиком 16. Гауч-вал 15 и первый отжимный валик 16 образуют первый прессующий зазор 22. Два соединенных слоя 1, 2а затем проходят через второй прессующий зазор 17 в прессе с одном сукном для обезвоживания, состоящий из вала 18 и вала 19. При этом вода проходит через вторичные слои 2а к прессовому сукну, которое, в свою очередь, обезвоживается при помощи обычных суконных сосунов. Латекс или другое полимерное связующее добавляют, как описано выше, к слоям со стороны объемно