可再制浆、可回收、可堆肥且可生物降解的加强元件和纸加强带材以及包括其的容器

摘要

本发明的特征为一种加强元件，该加强元件包括具有第一侧和第二侧的连续纸条、设置在该第一侧和该第二侧中的至少一者上的第一粘合剂组合物。本发明的特征还有一种纸加强带材，该纸加强带材包括连续纸条、连续纸背衬层和第一粘合剂组合物，该第一粘合剂组合物设置在该连续纸条与该连续纸背衬层之间，从而将该连续纸条粘附到该连续纸背衬层。本发明的该纸加强带材和加强元件具有改进的可再制浆性、可回收性、可堆肥性和生物降解能力。此外，这些加强元件和纸加强带材尽管主要是纸，但出乎意料地提供了极佳的容器加强特性，并且进一步可用作开封带材、计量带和携带手柄。

说明书

背景技术

包含粘合剂组合物并且当前用于波纹形和折叠的纸盒行业中的各种带材(加强带材、封闭带材、开封带材(例如撕裂带材)等)在用于回收波纹形或折叠的纸盒的过程中不会完全分解。

带材通常包括作为背衬层的塑料膜；以及加强元件，诸如例如不会分解的塑料线丝和塑料膜。这些塑料膜和线丝当前在纸再制浆期间通过绞绳链或通过筛网和过滤器去除，然后进入待进土地填埋或焚烧的废物流中。如果这些去除过程失败，则该线丝或膜可降低再制浆过程的效率。

当前带材也不是完全可回收、可堆肥或可生物降解的。

将期望的是如果整个带材或多个带材可以由可在再制浆过程中分解的组分构成。将进一步期望的是如果整个带材或多个带材可以是可回收的、可堆肥的或甚至可生物降解的。

发明内容

在一个方面，本发明的特征为一种纸加强带材，该纸加强带材包括连续纸条；连续纸背衬层；和第一层粘合剂组合物，该第一层粘合剂组合物设置在该连续纸条与该连续纸背衬层之间，从而将该连续纸条粘附到该连续纸背衬层，其中该连续纸条和该连续纸背衬层在某些方面有所不同。

在一个实施方案中，该纸加强带材不含源自基于化石燃料的材料的塑料线丝并且不含源自基于化石燃料的材料的塑料膜。在另一个实施方案中，该纸加强带材是完全天然来源的。

在不同实施方案中，该连续纸条包括基重为60克/平方米到200克/平方米的纸。在一个实施方案中，该连续纸条和该连续纸背衬层具有不同的基重。在另一个实施方案中，该第一层粘合剂组合物设置在该连续纸条的面向该纸背衬层的一侧上。在一个实施方案中，该连续纸条和该纸背衬层的纤维在不同方向上定向。在另一个实施方案中，该连续纸条的宽度小于该纸背衬层的宽度。

在一个实施方案中，该连续纸条作为1个到10个单独的连续纸条存在。第一层粘合剂组合物选自由以下组成的组：热熔粘合剂组合物和蛋白质粘合剂组合物。在不同实施方案中，该第一层粘合剂组合物包含聚乳酸。在一个实施方案中，该第一层粘合剂组合物以6.35微米(0.25密耳)至127微米(5密耳)存在。在另一个实施方案中，本发明的特征为在该连续纸条的顶部上方的第二层粘合剂。

在一个实施方案中，该纸加强带材还包括1股至10股的连续纤维基材。在不同实施方案中，该连续纤维基材是天然来源的。

在另一个实施方案中，该纸加强带材还包括选自由以下组成的组的设计元件：穿孔、裁切、折叠以及它们的组合。

在一个实施方案中，该纸加强带材通过了纤维板箱协会试验方法的部分I。

在另一个实施方案中，该纸加强带材通过了该纤维板箱协会试验的部分I和经修改的纤维板箱协会试验部分II。

在另一个实施方案中，本发明的特征为一种纸板携载件，该纸板携载件包括一体式携带手柄，其中该纸加强带材被施加到该一体式携带手柄的面向内的表面上。在一个实施方案中，本发明的特征为一种容器，该容器包括：基材，该基材包括第一层和第二层；和该纸加强带材，该纸加强带材固定到该第一层或该第二层，使得该纸加强带材位于该第一层与该第二层之间。在不同实施方案中，本发明的特征为一种容器，该容器包括：基材，该基材具有至少一个外表面；和该纸加强带材，该纸加强带材固定到该基材的至少一个外表面。

在另一方面，本发明的特征为一种纸加强带材，该纸加强带材包括连续纸条；连续纸背衬层；和第一层粘合剂组合物，该第一层粘合剂组合物设置在该连续纸条与该连续纸背衬层之间，从而将该连续纸条粘附到该连续纸背衬层，其中该连续纸条和该连续纸背衬层相同并且具有大于100gsm的基重。

本发明的特征为加强元件和纸加强带材，该加强元件和该纸加强带材具有改进的可再制浆性、可回收性、可堆肥性和生物降解能力。这些加强元件和纸加强带材尽管主要是纸，但出乎意料地提供了极佳的容器加强特性。此外，该加强元件和该纸加强带材足够坚固以使得能够以高速施加。例如，申请人已发现，能够以10,000个纸盒/小时的速度将纸加强带材施加到纸盒，而没有任何撕裂问题。

附图说明

附图旨在是说明性的，而非限制性的。

图1是本发明的纸加强带材的俯视图，该纸加强带材包括两个单独的连续纸条。

图2是没有背衬层的两个单独的加强元件的俯视图。

图3是本发明的纸加强带材的俯视图，该纸加强带材包括两个单独的连续纸条和一股连续纤维基材。

图4是本发明的纸加强带材的俯视图，该纸加强带材包括两个单独的连续纸条和两股连续纤维基材。

图5至图7是包括各种穿孔水平的加强元件的俯视图。

图8至图9是纸加强带材的俯视图，该纸加强带材包括两个单独的连续纸条和各种穿孔水平。

图10至图15是本发明的加强元件和纸加强带材在容器中的一些可能用途的透视图。

图16是可以由本发明的加强元件和纸加强带材构造的携带手柄的透视图。

图17是作为撕裂带材的加强元件的侧视图。

可再制浆的或可再制浆性是指材料在再制浆器中充分分解，使得纸纤维能够与其它材料分离的能力。

可再回收的或可再回收性是指材料在例如新纸中重复使用的能力。

可生物降解的或生物降解能力是指材料被细菌或另一种活的生物体分解的能力。

可堆肥的或可堆肥性是指通过ASTM D6400的热熔粘合剂组合物的组分。

带材是指具有宽度在5毫米(mm)至3700mm(或幅材的宽度)范围内的平坦或矩形横截面的基材。

天然来源的(或基于生物的)是指材料在环境中天然存在并且不是例如源自基于化石燃料的材料。这还包括被设计成与天然来源的材料相似的实验室产生的材料，以及在使用前以某种方式改性的天然来源的材料。

具体实施方式

在本发明的加强元件和纸加强带材中，连续纸条用以通过向应力点添加强度来加强纸板容器。加强元件和纸加强带材也可用作封闭带材、开封带材(例如撕裂带材)并且作为携带手柄。

本发明的加强元件和纸加强带材可以不含源自基于化石燃料的材料的塑料线丝和塑料膜两者。由于不再需要去除这些材料的步骤，因此这提高了再制浆过程的容易性。它进一步防止了与塑料线丝和膜相关的浪费。

本发明的加强元件和纸加强带材可以缠绕到大辊中以备日后使用。

在本发明的加强元件和纸加强带材中，该加强元件或纸加强带材的更多可用纤维能够成为再制浆纸产品的组分。在一个实施方案中，该加强元件或纸加强带材的至少5重量％、至少10重量％、至少20重量％、至少50重量％、至少80重量％、至少90重量％、10重量％至100重量％、50重量％至100重量％、80重量％至100重量％、或甚至100重量％能够成为再制浆纸产品的组分。

本发明的加强元件和纸加强带材可以是完全天然来源的。本发明的加强元件和纸加强带材可以进一步是可堆肥的或可生物降解的。

在一个优选的实施方案中，本发明的加强元件和纸加强带材通过了纤维板箱协会试验部分I，或甚至部分I和经修改的纤维板箱协会试验部分II。

本发明的特征为一种加强元件，该加强元件包括具有第一侧和第二侧的连续纸条，以及设置在该第一侧和该第二侧中的至少一者上的粘合剂组合物层。

图2是两个单独的加强元件(10)的示例，该两个单独的加强元件包括粘合剂组合物层(15，点图案)。

加强元件的宽度可以变化。该加强元件可以与其所包被的幅材一样宽。然后可以将加强元件切成更小的宽度。这些宽度可以是0.5mm至3700mm、2mm至500mm、2mm至100mm宽，或甚至2mm至25mm宽。加强元件可以是1mm至50mm宽、1mm至30mm宽、5mm至30mm宽，或甚至8mm至25mm宽。

加强元件可以是0.5密耳至50密耳厚、2密耳至30密耳厚，或甚至5密耳至20密耳厚。

加强元件的连续纸条可并入到纸加强带材中。另选地，加强元件可用作封闭带材、开封带材(例如，撕裂带材)、手柄，或用于加强纸板容器的任何部分。

本发明的加强元件和纸加强带材包括连续纸条。连续纸条可为可再制浆的、可回收的并且是天然来源的。

对用于连续纸条的纸没有特别限制。纸可包含纤维素(例如木材、棉花、竹子、黄麻、大麻、蓟、亚麻、蕉麻等)、蔬菜、其他天然来源的材料或它们的组合。

纸还可包含其它材料，诸如填料(例如，碳酸钙、粘土等)、湿强度树脂(例如，脲醛、三聚氰胺-甲醛、聚酰胺-表氯醇)和干燥强度树脂(例如淀粉、天然树胶(瓜尔胶、豆胶等)、阳离子聚丙烯酰胺等)。

用于连续纸条的合适的纸包括基重为约25克/平方米(gsm)(约16号纸)、50gsm、75gsm或100gsm，至150gsm、250gsm或300gsm或任何前述值对之间的重量的那些纸。

发现具有60gsm至200gsm、70gsm至200gsm、或甚至100gsm至300gsm的较高基重的纸提供优选的加强特性，但较低基重的材料也可具有加强效果。

纸条可以是0.5mm至3700mm宽、2mm至500mm宽、2mm至100mm宽、2mm至25mm宽、2mm至20mm宽，或甚至3mm至15mm宽。

用于连续纸条的合适的纸包括可从The Mondi Group(Atlanta,GA)购得的ADVANTAGE MF SPRING PACK PLUS 160和70、可从Stora Enso(Helsinki,Finland)购得的SPRING FORMULA 140和155，以及可从Billerudkorsnas AB(Solna,Sweden)购得的基重为80gsm至200gsm的FIBRE FORM白色3d纸。

本发明的加强元件和纸加强带材包含至少一种粘合剂组合物。该加强元件和纸加强带材可包含多于一种粘合剂组合物。粘合剂组合物可形成一个或多个层。例如，连续纸条可包括在第一侧上的第一粘合剂层以及在第二侧上的第二粘合剂层。第一粘合剂层可以由形成第二粘合剂层的相同粘合剂组合物形成。另选地，第一粘合剂层可以由不同于第二粘合剂层的粘合剂组合物形成。

加强元件可包含将加强元件粘结到连续背衬层的粘合剂组合物(例如，如果该加强元件在纸加强带材中使用的话)。附加地或另选地，加强元件可以包含适合于将加强元件粘结到基材(例如纸板容器)的表面的粘合剂组合物。

粘合剂组合物可以选自由以下组成的组：热熔粘合剂组合物、水基粘合剂组合物(例如，基于淀粉的粘合剂(例如淀粉酯(例如淀粉丙酸酯、淀粉乙酸酯等))、基于糊精的粘合剂、蛋白质粘合剂等)、基于溶剂的粘合剂组合物、反应性粘合剂组合物，以及它们的组合物。粘合剂组合物可以是压敏粘合剂组合物或非压敏粘合剂组合物(例如，用热、水分或其它刺激再活化以粘结到基材的表面)。

在一个实施方案中，粘合剂组合物选自由以下组成的组：水溶性和水分散性粘合剂组合物(例如蛋白质粘合剂组合物(也称为动物胶或技术明胶)、基于聚乳酸(PLA)的粘合剂等)。水溶性/水分散性粘合剂组合物的类型不旨在受到限制，而是可以涵盖任何数量的粘合剂，只要粘合剂能够在再制浆过程中溶解或分散即可。

无论所选择的粘合剂组合物的类型如何，粘合剂组合物都需要将加强元件牢固地粘附到被加强、封闭或打封的容器和/或牢固地粘附到纸加强带材。

粘合剂组合物可以是热熔粘合剂组合物。热熔粘合剂组合物可以选自任何数量的热熔粘合剂组合物，包括热熔压敏粘合剂、非压敏热熔粘合剂、可再湿性热熔粘合剂、水分散性/水溶性热熔粘合剂、水不溶性热熔粘合剂、可堆肥热熔粘合剂、反应性热熔粘合剂和可生物降解的热熔粘合剂。

典型的热熔粘合剂组合物包括基于各种不同热塑性聚合物(包括例如均聚物、共聚物、三元共聚物和高阶热塑性聚合物)的热熔粘合剂组合物。

合适的热塑性聚合物类别包括例如烯烃聚合物(例如，烯烃均聚物、共聚物和更高阶聚合物(例如，乙烯-乙酸乙烯酯、聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、茂金属催化的聚烯烃、以及它们的组合物))、以及它们的组合物；丙烯酸酯(例如，丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸酯(例如，丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙基正丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、以及它们的组合物))；弹性体(例如，弹性嵌段共聚物(例如，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯和苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯)、弹性聚烯烃、以及它们的组合物)；热塑性聚酯(例如，基于聚乳酸(PLA)的聚合物、基于多羟基链烷酸酯(PHA)的聚合物、聚己内酯等)；热塑性聚酰胺；热塑性聚氨酯；聚乙酸乙烯酯(或聚丙烯酸酯)和聚乙二醇的接枝共聚物；聚乙烯吡咯烷酮或乙酸乙烯酯共聚物；以及它们的组合物。

有用的粘合剂组合物包括80-80、可从Wisdom Adhesives(now H.B.FullerCompany)购得的蛋白质粘合剂组合物、来自Avebe(The Netherlands)的GREENMELT和可从H.B.Fuller Company(Vancouver,Washington)购得的基于乙烯乙酸乙烯酯的热熔粘合剂组合物BL22515。

用于施加粘合剂组合物的方法包括例如浸涂、覆涂、照相凹版印刷、槽式涂布、层压、辊涂、发泡、间歇缝合图案、来自喷嘴应用的珠粒和喷涂。在一个优选的实施方案中，粘合剂以不连续图案施加。

粘合剂组合物设置在连续纸条的至少一侧上。粘合剂组合物能够以6.35微米(0.25密耳)至254微米(10密耳)、12.7微米(0.50密耳)至152.4微米(6密耳)，或甚至12.7微米(0.50密耳)至101.6微米(4密耳)的层存在。

加强元件可以是撕裂带材，包括湿端撕裂带材(例如，施加在波纹机工艺的湿端处的带材)。撕裂带材是粘附到密封容器的内部表面的带材(例如包壳、袋、邮寄的广告印刷品、纸盒等)。它可以粘附在基材的各层之间或基材的外层上。当用户希望打开容器时，拉动该带材的暴露末端，该暴露末端穿过包装撕裂，从而使该容器打开。包装可以包括各种基材，包括例如纸、纸板、非纸(例如

撕裂带材包括具有第一侧和第二侧的连续纸条和设置在该第一侧上的粘合剂组合物层。加强元件可另外包括设置在第二侧上的剥离材料层，以使撕裂带材能够缠绕成卷。如果粘合剂具有残留的粘性，则这是有帮助的。释放材料可以选自由以下组成的组：施加到连续纸条的第二侧的剥离涂层、施加到第二侧的具有剥离特性的塑料膜、附连到粘合剂组合物的顶部的单独的剥离材料层，以及它们的组合。

图17是作为撕裂带材的加强元件的示例，该加强元件包括施加到连续纸条(38)的第一侧的粘合剂组合物层(15，点图案)和施加到该连续纸条的第二侧的剥离涂层(39)。

连续纸条可以选自各种纸，包括在连续纸条章节中列出的那些纸。连续纸条可具有50gsm至250gsm，或甚至60gsm至200gsm的基重。连续纸条可具有2mm至10mm，或甚至3mm至8mm的宽度。

用于连续纸条的合适的纸包括可从The Mondi Group(Atlanta,GA)购得的ADVANTAGE MF SPRING PACK PLUS 160gsm和70gsm、可从Stora Enso(Helsinki,Finland)购得的SPRING FORMULA 140和155，以及可从Billerudkorsnas AB(Solna,Sweden)购得的基重为80gsm至200gsm的FIBRE FORM白色3d纸。

粘合剂组合物可以选自各种粘合剂组合物，包括上文在粘合剂章节中列出的那些粘合剂组合物。在一个实施方案中，粘合剂组合物是选自由以下组成的组的压敏粘合剂组合物：基于苯乙烯嵌段共聚物的压敏粘合剂组合物和基于丙烯酸类的压敏粘合剂组合物。粘合剂组合物层可以具有0.5密耳至5密耳，或甚至1密耳至4密耳的厚度。

剥离涂层可以由纸供应商预涂布到连续纸条的第二侧上，或在线施加。剥离涂层可以选自由以下组成的组：硅树脂、聚乙烯、聚丙烯、它们的较高生物含量且可再生形式，以及它们的组合物。另选地，剥离涂层可以是热熔粘合剂组合物或任何其它当撕裂带材缠绕成卷时提供剥离特性的材料。剥离涂层还可包括在剥离涂层与连续纸条之间的附加材料层，以改善剥离材料对连续纸条的粘附，该附加材料层包含例如聚对苯二甲酸乙二醇酯

纸加强带材包括连续纸条、连续纸背衬层和第一层粘合剂组合物，该第一层粘合剂组合物设置在该连续纸条与该连续纸背衬层之间，从而将该连续纸条粘附到该连续纸背衬层。

该连续纸条和该连续纸背衬层在某些方面可以有所不同。

连续纸条和连续纸背衬层可以具有不同的宽度、不同的基重，包括不同的纤维，具有不同的纤维取向，或者以任何其它可能的方式不同。

另选地，连续纸条和连续纸背衬层可都具有大于100gsm的基重。粘合剂组合物可以选自由以下组成的组：水分散性和水溶性。

可以将第一层粘合剂组合物施加到连续纸背衬层和/或连续纸条上，然后将两者粘合一起形成粘结部。

纸加强带材可用于选自由以下组成的组的应用中：加强带材、封闭带材、开封(例如，撕裂带材)和携带手柄。

对连续纸条在连续纸背衬层上的放置没有特别限制。在一个优选的实施方案中，施加连续纸条使得该连续纸条基本上平行于连续纸背衬层。

纸加强带材可以以多种方式配置。连续纸条可作为一个宽条存在。另选地，纸加强带材可以包括1个至50个、1个至20个、1个至10个、2个至10个，或甚至1个至5个在纸加强带材的宽度上具有各种厚度(或相同厚度)的连续纸条。连续纸条的宽度可以小于连续纸背衬层的宽度。

图1示出了纸加强带材(7)的示例，该纸加强带材具有在涂覆有粘合剂组合物层(15，点图案)的连续纸背衬层(8)上的2个连续纸条(20)。

连续纸背衬层和连续纸条可以布置成使得两种材料的纸纤维在不同方向上定向。在一个实施方案中，连续纸条的纤维的纵向与纸加强带材长度纵向对准。

可以将第一层粘合剂组合物施加到连续纸背衬层的第一侧和粘附到该连续纸背衬层的连续纸条。可以任选地在粘附的连续纸条的顶部上施加第二层粘合剂组合物。可以任选地将第三层粘合剂组合物施加到连续纸背衬层的第二侧(或后侧)。

如果在纸加强带材中使用多于一层粘合剂组合物，则这些层可以由相同的粘合剂组合物形成或由使用相同的粘合剂图案或不同的粘合剂图案的不同粘合剂组合物形成。有用的粘合剂组合物与加强元件中使用的粘合剂组合物相同，并且可以在上面的粘合剂章节中找到。

在一个实施方案中，纸加强带材可包括连续纸条、连续纸背衬层和第一层粘合剂组合物，该第一层粘合剂组合物设置在连续纸条与连续纸背衬层的第一侧之间，从而将连续纸条粘附到连续纸背衬层的第一侧，该第一层粘合剂组合物选自由以下组成的组：水分散性和水溶性。纸加强带材还可包括第二层粘合剂组合物，该第二层粘合剂组合物选自由以下组成的组：水分散性和水溶性，在粘附的连续纸条的顶部上方；以及在第二层粘合剂组合物的顶部上方的第三层粘合剂组合物，该第三层粘合剂组合物包括热熔粘合剂组合物。

发明人已经发现，第三层粘合剂组合物可以充当剥离层，使得可以在辊中滚动纸加强带材而不需要单独的剥离层。在此实施方案中，在再制浆期间，第二层溶解或分散，使得易于分离和去除来自再制浆浆料的热熔粘合剂组合物。热熔粘合剂组合物的清洁剥离还增加了来自可用于制造新纸的纸加强带材部件的纤维合格品。热熔粘合剂组合物可以是非粘性且不溶于水的。

尽管第二层可以是粘合剂组合物，但是该第二层可以另选地是涂层、预成型层，或任何其他将溶解或分散在再制浆浆料中以使得热熔粘合剂能够从其它带材部件干净地剥离的层。

在更简单的实施方案中，纸加强带材可包括连续纸条、连续纸背衬层和第一层粘合剂组合物，该第一层粘合剂组合物设置在连续纸背衬层的第一侧上的连续纸条之间，从而将连续纸条粘附到连续纸背衬层，该第一层粘合剂组合物选自由以下组成的组：水分散性和水溶性。该纸加强带材还可包括在该粘附的连续纸条的顶部上方的第二层粘合剂组合物，该第二层粘合剂组合物包括热熔粘合剂组合物；以及任选地设置在该连续纸背衬层的该第二侧(或后侧)上的第三层粘合剂组合物，该第三层粘合剂组合物包括热熔粘合剂组合物。另选地，连续纸背衬层的第二侧(或后侧)可以预涂布有剥离材料。

该纸加强带材的宽度可以变化。该加强元件可以与其所包被的幅材一样宽。然后可以将纸加强带材切成更小的宽度。这些宽度可以是0.5mm至3700mm、2mm至500mm、2mm至100mm宽，或甚至2mm至25mm宽。

纸加强带材可以是1mm至50mm宽、2mm至30mm宽，或甚至8mm至25mm宽。纸加强带材可以是2密耳至50密耳厚、5密耳至30密耳厚，或甚至5密耳至20密耳厚。

纸加强带材包括连续纸背衬层，连续纸条粘附到该连续纸背衬层。连续纸背衬层是可再制浆的、可回收的并且是天然来源的。

连续纸背衬层可具有不同于连续纸条的基重。连续纸背衬层可具有小于连续纸条的基重。

对用于连续纸背衬层的纸没有特别限制。纸可包含纤维素(例如木材、棉花、竹子、黄麻、大麻、蓟、亚麻、蕉麻等)、蔬菜、其他天然来源的材料或它们的组合。纸可为白色(即漂白的)或棕色牛皮纸。

纸还可包含其它材料，诸如填料(例如，碳酸钙、粘土等)、湿强度树脂(例如，脲醛、三聚氰胺-甲醛、聚酰胺-表氯醇)和干燥强度树脂(例如淀粉、天然树胶(瓜尔胶、豆胶等)、阳离子聚丙烯酰胺等)。

用于连续纸背衬层的合适的纸包含基重为约25克/平方米(gsm)(约16号纸)、40gsm或60gsm、至约100gsm、150gsm或约300gsm或任何前述值对之间的重量的那些纸。在一个优选的实施方案中，背衬层具有25gsm至100gsm的基重。

合适的连续纸背衬层包括35号(约57gsm)天然棕色纸，诸如可从Pac Paper,Inc.(位于Vancouver,WA,USA)商购获得的天然棕色纸。

加强元件和纸加强带材可以不含连续纤维基材，例如线丝、纱线等。任选地，加强元件和纸加强带材可包括有限量的连续纤维基材。在一个实施方案中，连续纤维基材是天然来源的。

说明性纤维材料包括连续长丝(例如，单丝或复丝)、短纤纱、无拈纱、包芯纱，以及它们的组合。纤维可以由多种天然纤维材料制成。说明性纤维材料包括将维持用于应用的足够拉伸强度的纤维材料。例如，纤维材料的拉伸强度可以为至少50克/旦尼尔、大于100克/旦尼尔、50克/旦尼尔至2000克/旦尼尔，或甚至50克/旦尼尔至500克/旦尼尔。

合适的纤维材料包括在约10℃到约70℃，更具体地约16℃至约55℃的温度下为水溶性或水分散性的那些纤维材料。合适的纤维材料还包括可在水性碱性环境中或者另选地在非碱性水性环境中在介于10℃至约70℃之间，更具体地约16℃至约55℃之间的温度下崩解的那些纤维材料。

在一个实施方案中，纤维在再制浆期间不完全溶解，而是崩解成较短的纤维长度或分散成固体颗粒。在此实施方案中，较短的纤维长度或固体颗粒任选地在再制浆过程中不被去除并且成为成品纸产品的组成部分。合适的纤维材料还包括可堆肥和/或可生物降解的那些纤维材料。

加强元件或纸加强带材可包括1股至50股、1股至20股、1股至10股，或甚至2股至8股连续纤维基材。

图3至图4示出了其中使用多股连续纤维基材的纸加强带材。

图3是纸加强带材(7)，该纸加强带材包括在连续纸背衬层(8)上的两个连续纸条(20)和1股连续纤维基材(4)。

图4是类似的纸加强带材，该纸加强带材包括2股连续纤维基材(4)。

纤维材料的示例包括塑料，诸如聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、液晶聚合物)、聚酰胺(例如尼龙、可以商品名KEVLAR获得的合成纤维)，以及它们的组合物。

天然来源的纤维材料的示例包括人造丝、聚乙烯醇、棉花、竹子、莱赛尔纤维、苎麻、亚麻、大麻、羊毛、丝绸、黄麻、大豆蛋白纤维、醋酸纤维素，以及它们的组合物或混合物。

加强元件和纸加强带材可包括任选的非纸连续条。该非纸连续条可包括可持续材料(例如PLA、PHA、聚己内酯等)。

加强元件和纸加强带材可包括选自由以下组成的组的附加设计元件：穿孔(即，通过刺穿或钻孔制成的间歇小孔)、裁切、折叠以及它们的组合。这些设计元件可用于帮助将作用在加强元件或纸加强带材上的力引导到优选位置。穿孔和裁切可以部分地或完全地延伸穿过该元件或纸加强带材。

穿孔可以通过使用激光或用任何其它合适的手段机械地切割。穿孔可以平行于该元件或纸加强带材的长度延伸。

图5至图9示出了使用穿孔(12)的实施方案的示例。穿孔由粗体虚线表示。

图5至图7是加强元件(10)，该加强元件包括粘合剂组合物(15，由点图案表示)和各种穿孔图案(12)。

图8至图9是纸加强带材(7)，该纸加强带材包括两个连续纸条(20)、粘合剂组合物(15)和各种穿孔图案(12)。

加强元件或纸加强带材也可以在各个位置中包含涂层或预成型层。在一个实施方案中，附加涂层或预成型层可以位于与粘合剂组合物或连续纸条相对的一侧上，以提供各种特性，例如剥离、阻隔、强度等。

有用的涂层材料包括但不限于大豆蜡、植物蜡、基于聚乳酸的聚合物、蛋白质粘合剂组合物、基于淀粉的材料等。一种已发现在这方面有用的特定材料是NAT 155，该材料是可从Marcus Oil and Chemical(Houston,Texas)购得的氢化大豆蜡。

连续纸条和背衬层也可以用各种材料涂覆或另选地完全饱和以改善该连续纸条和背衬层的特性。已发现在这方面有用的材料包括但不限于胶态二氧化硅、纤维素纳米晶体、聚交酯、多羟基丁酸盐、矿物纤维等。

有用的各等级胶态二氧化硅可以LUDOX商品名购得，包括例如可从Grace(Columbia,MD)购得的LUDOX SM、LUDOX TM-50、LUDOX CL-P和LUDOX CL-X。

本发明的加强元件和纸加强带材在容器的构造中使用。它们可以用作携带手柄、加强带材、封闭带材和开封带材(例如撕裂带材)。

本发明的加强元件和纸加强带材可以用于任何类型的携带手柄，包括以任何方式(胶合、收缩包裹等)捆绑的容器(例如纸板容器)的手柄。图16示出了此类手柄。在图16中，手柄(30)用于以收缩包裹捆绑的容器。

加强元件和纸加强带材可以施加到容器上以加强由基材生产或形成的容器(例如，所形成的或成品的纸盒或壳体、箱子、包壳、袋、收缩包裹的包装等)中的应力点。基材可以具有一个层、两个层或更多层。

基材可以选自由以下组成的组：纸、纸板、非纸(例如塑料和塑料膜(例如聚乙烯(例如，

在一个实施方案中，在制作波纹形板的过程期间，可以通过使用用于形成板中的沟槽的粘合剂(例如淀粉、糊精等)来将本发明的加强元件或纸加强带材施加到纸板基材上。

包括本发明的加强元件或纸加强带材的加强带材可以位于多层容器的各层内，和/或该加强带材可以位于容器的外表面(诸如纸盒或箱子内部的外表面)上。

通常被加强的容器应力点是具有承受在容器处理或装填中出现的应力的弱点或区域的那些。具体的应力点的示例包括手孔、入孔、柄部、底部提升区(basiloid liftingarea)、折曲线(例如拐角或水平折曲线)以及易遭受撕裂或结构失效(其可导致容器堆叠坍塌)的类似区域。此外，可以在板制造过程期间添加加强带材。

图10至图15示出了容器中用于加强的可能区域的示例。加强元件或纸加强带材由(2)表示。

加强元件或纸加强带材可施加至的基材包括纸、非纸(例如

带材开启系统还可以增强容器基材的强度，同时有利于容器的有效开启。在带材开启系统中，加强件通常包括至少两个加强带材-加强撕裂带材和加强撕裂引导带材。带材开启系统的示例公开于美国专利号5,098,757、5,135,790和4,773,541中，所有这些专利均以引用方式并入本文。

可以使用任何设备或系统将复合材料施加到基材。典型的系统为可从华盛顿温哥华(Vancouver,Washington)的An H.B.Fuller Company的Adhesive Coated Solutions(ACS)商购获得的V型带材分配器和通用梁式带材施加器。

在再制浆过程期间，将包括加强元件和/或纸加强带材的纸板废物引入到再制浆槽中。也将水、蒸汽和任选的化学添加剂引入到再制浆槽中以形成再制浆浆料或再制浆液体。不同制浆厂的再制浆条件不同。一些制浆厂以环境温度进行，而其它制浆厂于约52℃热运行。一些制浆厂不使用化学物质，而其它制浆厂使用化学品诸如氢氧化钠以帮助加速再制浆。

本发明的加强元件和纸加强带材在两种回收场景中均提供更好的性能和使用寿命。

纤维中的一些或全部纤维可以自由移动通过再制浆工艺的筛网和过滤器并成为纸的一部分。热熔粘合剂组合物可以通过筛网并在OCC反向除渣器(reverse cleaner)中分离，并前进至填埋场或焚烧炉以产生能量。在后工业化过程中，纤维中的一些或全部纤维被从粘合剂释放并且与纸浆一起移动穿过。热熔粘合剂组合物可以浮动到表面以允许通过撇去进行分离，可由于热熔片段的大小而被捕获在筛网中或通过除渣器去除。

在一个优选的实施方案中，粘合剂(例如蛋白质粘合剂组合物或水敏性热熔融物)可以溶解在再制浆浆料中并且不需要去除。

一旦材料在再制浆机中分离(在OCC或后工业回收设施中)，任何剩余的连续纤维就单独地比它们整体或在整个纸加强带材形式中更弱，并且当在再制浆机中受到剪切应力作用时可能断裂成更短的片段。较短的纤维可以穿过粗筛选和细筛选，然后穿过正向和反向除渣器进入将被制成纸的纸浆浆料中。

实施例3至实施例13和实施例16中的纸加强带材是使用表1中列出的材料以类似方式制备的。

将热熔粘合剂组合物BL22515(H.B.Fuller,Vancouver,WA)(或对于实施例16是80-80)添加到罐中并在177℃的烘箱中熔融。在熔融后，使用涂层棒将25.4微米(1密耳)的粘合剂直接涂覆到白色18.1kg(40lb)或棕色15.9kg(35lb)纸上。在放置纸加强条之前，在纸和粘合剂上测量期望的纸加强带材宽度(例如，19mm)。

对于具有两个7mm纸条的19mm纸加强带材，将条放置在带材的每个边缘内1mm处。然后将剥离纸放置在带上方，并将纸条用130℃的热铁加热3秒，以将条附接到背衬层上。

接下来，使用涂层棒将50.8微米(2密耳)的BL22515(或80-80)涂覆在硅树脂剥离纸上。然后将50.8微米(2密耳)的粘合剂层放置在加强条和背衬层上，之后是剥离纸。在剥离纸上方施加设置为130℃的热铁持续3秒，以将第二粘合剂层层压到纸条和纸背衬层。将纸条加强带材切割成25.4cm(10in)长度和期望宽度。随后用130℃的热铁将纸加强带材粘结到纸盒基材持续3秒，以提供用于下落试验的手柄加强件。

对于实施例17，将80-80如上所述以两层施加，第一施加到指定的背衬层上，第二施加到连续纸条的顶部上方。然后如上所述施加BL22515作为第二层80-80的顶部上的第三层。

对于具有附加纤维加强件的实施例，在添加第二粘合剂层以进行层压之前，将纤维端部与纸条同时添加到背衬层中。实施例11中的1650d人造丝纤维的1个端部(图3)在直接附接到背衬层的两个纸条之间居中。实施例12中的120d人造丝纤维的2个端部(图4)在每个边缘上在纸加强带材和纸条的边缘之间对齐。

实施例1、实施例2、实施例14和实施例15描述了在没有纸背衬层的情况下使用加强元件。对于实施例1、实施例14和实施例15，将76.2微米(3密耳)的BL22515施加到一侧。对于实施例2，将BL22515以38.1微米(1.5密耳)施加到每一侧，总共达76.2微米(3密耳)。

实施例13在与加强元件相对的一侧使用胶态二氧化硅，以增强纸和纸加强带材的性能。在将纸加强带材粘结到纸盒以进行试验之前，使用涂层棒以25.4微米(1密耳)施加胶态二氧化硅(LUDOX SM)。

使用尺并用大印花粉齿轮(Excel Blades,Paterson,NJ)放置穿孔，以制备具有纵向于纸加强带材的穿孔的实施例。大轮具有6.4mm(.438英寸)的印花粉齿轮以产生14个穿孔/英寸。对于实施例14(在单独的Mondi 160纸上)，针对2个穿孔，将穿孔放置在距19mm纸加强带材的边缘1mm。对于实施例15(在单独的Mondi 160纸上)，边缘上的4个穿孔放置在每一侧上的边缘1mm和2mm。

实施例18-EN2004-通过以下方式制备预涂布的带材(EN2003)：将2200d人造丝纱线在230F MP热熔物(NT23007)中浸涂以向纤维中添加0.35g/m的粘合剂，并且将束平坦化、冷却和缠绕。然后将前体带材(EN2003)粘附到40号白色牛皮纸幅材，交替间隔13mm和4mm。当施加180F热熔物(BL18007)时，前体带材在照相凹版印刷轮与纸之间。然后将幅材夹住、冷却、裁切至19mm宽，并横向缠绕在3.25”芯上。

实施例19-XP26127A-Mondi 160纸卷展开并预加热至106F。用NT23007狭缝式涂布，然后与预热的40号纸(120F)接合。然后使层压结构穿过辊隙并激冷以冷却热熔体。将第二侧用用熔点为180F的EVA热熔体(BL18007)凹面涂布并激冷。然后将幅材裁切至19mm宽度，并横向缠绕在3.25”直径的芯上。线速度在80fpm至100fpm之间。

实施例20-XP28776N-Mondi 160纸卷展开并预加热至106F。用NT23007狭缝式涂布，然后与预热的35号纸(120F)接合。然后将层压结构在一侧上用熔点为180F的EVA热熔体(BL22515)凹面涂布，穿过辊隙，随后激冷以冷却热熔体。将第二侧用用熔点为180F的EVA热熔体(BL22515)凹面涂布并激冷。然后将幅材裁切至12.5mm宽度，并横向缠绕在3.25”直径的芯上。线速度在80fpm至100fpm之间。

实施例22-XP28776O-Mondi 160纸卷展开并预加热至106F。在一侧上用熔点为225F的EVA热熔体(BL22515)凹面涂布，然后激冷以冷却热熔体。将第二侧用相同的热熔体凹面涂布，然后将幅材激冷。然后将幅材裁切至15mm宽度，并横向缠绕在3.25”直径的芯上。线速度在80fpm至100fpm之间。

实施例21-XP28776G-Mondi 160纸卷展开并预加热至106F。用NT23007狭缝式涂布，然后与预热的35号纸(120F)接合。然后将层压结构在一侧上用熔点为180F的EVA热熔体(BL18014)凹面涂布，穿过辊隙，随后激冷以冷却热熔体。将第二侧用用熔点为180F的EVA热熔体(BL18014)凹面涂布并激冷。然后将幅材裁切至12.5mm宽度，并横向缠绕在3.25”直径的芯上。线速度在80fpm至100fpm之间。

实施例22-XP28776O-Mondi 160纸卷展开并预加热至106F。在一侧上用熔点为225F的EVA热熔体(BL22515)凹面涂布，然后激冷以冷却热熔体。将第二侧用相同的热熔体凹面涂布，然后将幅材激冷。然后将幅材裁切至15mm宽度，并横向缠绕在3.25”直径的芯上。线速度在80fpm至100fpm之间。

实施例23-XP28776L-Mondi 160纸卷展开并预加热至106F。在一侧上用熔点为180F的EVA热熔体(BL18014)凹面涂布，然后激冷以冷却热熔体。然后将幅材裁切至15mm宽度，并横向缠绕在3.25”直径的芯上。线速度在80fpm至100fpm之间。

实施例24-XP28776P-Mondi 160纸卷展开并预加热至106F。在一侧上用熔点为225F的EVA热熔体(BL22515)凹面涂布，然后激冷以冷却热熔体。将第二侧用相同的热熔体凹面涂布，然后将幅材激冷。然后将幅材裁切至19mm宽度，并横向缠绕在3.25”直径的芯上。线速度在80fpm至100fpm之间。

实施例25-XP28776M-Mondi 160纸卷展开并预加热至106F。在一侧上用熔点为180F的EVA热熔体(BL18014)凹面涂布，然后激冷以冷却热熔体。然后将幅材裁切至19mm宽度，并横向缠绕在3.25”直径的芯上。线速度在80fpm至100fpm之间。

根据ASTM D638方法，使用Instron试验机以30.5cm(12英寸(in))/分钟的速度试验拉伸和伸长。表中的样品的长度为10.2cm(4in)，并且表4至表6中的样品的长度为25.4cm(10in)。对于纸加强带材和在没有背衬层的样品上的连续纸条的宽度，样品的宽度范围为12.5mm至19mm。表1中的样品的长度为10.2cm(4in)，并且表4至表6中的样品的长度为25.4cm(10in)。

在22℃和52％相对湿度(环境)、5℃和85％相对湿度(冷藏)以及32℃和90％相对湿度(热带)下，用24包或30包12盎司的填充铝罐执行下落试验，这些铝罐装在市售的非波纹形纸板盒中。将各壳体在试验之前在每个温度/湿度下调理48小时。试验测量了在失效之前存活的24包或30包的一体式手柄的下落次数。将所试验的加强元件或纸加强带材施加到手柄面向内的一侧。对于每个加强配置，重复试验4次。

便携式下落试验仪具有手柄支撑件，该手柄支撑件可在装载壳体时被定位和保持。当被释放时，手柄支撑件下落3.18cm(1.25in，针对24包)或5.08cm(2.00in，针对30包)，直到被金属止动件捕获。手柄具有致密泡沫层以模拟在人手上刷浆。

1.升高下落试验仪臂并固定。

2.在手柄上加载包装

3.释放臂

4.重复1至3，直到一体式手柄或包装失效

5.记录已记录的成功下落次数以及失效模式

1.)测量出30英寸的加强元件或带材

2.)切成4英寸片段

3.)将片段置于约52℃的230毫升(ml)水中

4.)在标准1加仑韦林氏共混机中以低速(15,000rpm)共混4分钟

5.)注意桨片周围的缠绕水平

6.)用370ml热水冲洗来自的共混机所有纤维

7.)在British解磨机中以3000RPM碎解5分钟

8.)经0.254mm(0.010英寸)筛网排出

9.)按照以下以0至5的标度分配相对再制浆得分

0-所有带材部件缠绕在桨片周围并且不会在筛网中从纸纤维释放。没有观察到带材基材部件的分解。

1-显著的带材和带材部件缠绕在桨片周围并且不会在筛网中从纸纤维剥离。观察到带材基材部件的很少分解。

2-有限的带材和带材部件缠绕在桨片周围并且不会在筛网中完全从纸纤维剥离。观察到了带材基材部件的最小分解。

3-带材和带材部件具有最小的桨片缠绕并且不会在筛网中完全从纸纤维剥离。观察到带材基材部件的附加分解。

4-带材和带材部件不包裹在桨片周围，并且纸纤维大部分在筛网中剥离。观察到带材基材部件的显著分解。

5-带材和带材部件不包裹在桨片周围，并且纸纤维在筛网中完全剥离。观察到了带材基材部件的完全分解。

使用具有以下注明的修改的用于对经处理以提高其在水和水蒸气存在下的性能的波纹形纤维板进行再制浆和回收的自愿性标准(2013年8月16日修订)执行试验。在Western Michigan University的纸中试工厂中执行试验。

此试验用于评估具有或不具有加强带材的32B斑点纹状白色规则开槽容器(RSC)箱的手孔性能。将带材于130℃直接熨烫到手柄上方，达箱子的全长。每个箱子都经受下降直到失效。箱子下落的振幅为1.5”。所用材料包括A框架结构、j钩、L托架、竖钩、链和可调节的下落试验仪。将箱子放置在下落试验仪平台上，并将j钩插入手孔中。然后使箱子下落。重复直到存在箱子失效。箱子中的内容物为填充到箱子体积的80％至95％的35磅树脂球粒。在下落试验之前，将箱子在环境舱中于38℃和30％相对湿度下预调理24小时，然后在试验之前在所选试验条件下调理48小时。条件包括环境(23℃和50％相对湿度)、冷藏(5℃和85％相对湿度)和热带(40℃和90％相对湿度)。对于环境条件下的每个带材条件试验八次平行测定，并且对于冷藏和热带下的每个带材条件试验四次平行测定。

此试验用于评估具有或不具有加强带材的32B斑点纹状牛奶箱设计的悬带手柄性能。将带材于130℃熨烫到手柄上。使用H.B.Fuller的jerk试验设备和j钩使每个箱子经受jerk下落，直到失效。箱子下落的振幅为1.0”。箱子中的内容物是6盒装的32盎司Dream燕麦奶饮料。在下落试验之前，将箱子在环境舱中于38℃和30％相对湿度下预调理24小时，然后在试验之前在所选试验条件下调理48小时。条件包括环境(23℃和50％相对湿度)、冷藏(5℃和85％相对湿度)和热带(40℃和90％相对湿度)。对于环境条件下的每个带材条件试验十二次平行测定，并且对于冷藏和热带下的每个带材条件试验四次平行测定。

此试验用于评估在环境条件下熨烫到全长32B斑点纹状白色箱子上的带材的开启性能。箱子具有两个拉片以开始每个侧面的箱开启过程。将带材于130℃与拉片位置一致地熨烫，达箱子的全长。该箱子填充有约15磅的树脂球粒至箱子体积的80％至95％。由十二个不同个体用这些带材开启箱子，对于每种带材没有关于如何撕裂箱子的说明。评估带材在没有带材失效的情况下开启箱子的能力，以提供总体合格或失效评级。没有带材的箱子条件试验不合格。

棕色-来自Pac Paper,Inc的57gsm牛皮纸

白色-来自Pac Paper,Inc的65gsm漂白牛皮纸

BL22515-蓝色，基于乙烯-酸乙烯酯的热熔粘合剂组合物(软化点为约107.2℃)

80-80-蛋白质粘合剂组合物粘合剂

NT23007-天然着色的，基于乙烯-酸乙烯酯的热熔粘合剂组合物(软化点为约110℃)

BL23007-蓝色，基于乙烯-酸乙烯酯的热熔粘合剂组合物(软化点为约110℃)

BL18007-蓝色，基于乙烯-酸乙烯酯的热熔粘合剂组合物(软化点为约85℃)

BL18014-蓝色，基于乙烯-酸乙烯酯的热熔粘合剂组合物(软化点为约79.4℃)

注意：软化点试验是使用Mettler设备执行的

MONDI 160-ADVANTAGE MF SPRING PACK PLUS 160

MONDI 70-ADVANTAGE MF SPRING PACK PLUS 70

FIBRE FORM 80-基重为80gsm的白色3d纸

FIBRE FORM 200-基重为200gsm的白色3d纸

LUDOX SM，可从Grace(Columbia,MD)购得的胶态二氧化硅

NAT 155，可购自Marcus Oil&Chemical(Houston,Texas)的氢化大豆蜡。

对于纸加强带材(即，具有背衬层)：第一个列出的厚度是指背衬层之间的粘合剂，并且连续纸条/第二个列出的厚度是指在背衬层的顶部上的粘合剂，并且连续纸条/第三个列出的厚度是指带材的相对侧上的粘合剂层。

*在实施例17中，第三个列出的粘合剂厚度是指第二粘合剂层的顶部上方的粘合剂层。

对于加强元件(即无背衬层)：第一个列出的厚度是指连续纸条的第一侧上的粘合剂层/第二个列出的厚度是指连续纸条的第二侧上的粘合剂层。

·再制浆不良品<15％

·样品的滑动角TAPPI T-815平均值大于或等于0.85×对照的平均值

·样品的的水滴穿透TAPPI T-831平均值小于或等于对照的平均值+200

·样品的短跨度压缩(STFI)TAPPI T-826，指数平均STFI比对照的指数平均STFI低不超过10％

·样品的爆裂强度TAPPI T-403，指数平均爆裂比对照的指数平均爆裂低不超过10％

·胶粘斑点外观与TAPPI T-537、TAPPI T-277、TAPPI T-563一致，样品的平均斑点计数小于或等于15，比对照的平均值大不超过30％。

对于表4至表6，对照如下：

对照例1：19mm商业PP塑料背衬带材

对照例2：19mm商业PET纤维加强纸背衬带材

对照例3：11mm商业PET塑料纤维加强带材

环境条件(22℃和52％相对湿度)、冷藏条件(5℃和85％相对湿度)和热带条件(32℃和90％相对湿度)