CN1798891A - 纸和纸制品及其制备方法 - Google Patents

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R·C·威廉姆斯
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Abstract

本发明涉及一种纸张材料，其包含纤维素纤维和以干基计约0.1－6.0重量％的可膨胀的微球体，并且其密度至少为约6.0磅/3000平方英尺/密耳；本发明还涉及由所述材料形成的制品，如文件夹。

Description

纸和纸制品及其制备方法
                    相关申请
本申请是2002年4月11日提交的第10/121,301号共同-待批申请的部分继续申请，后者是2001年1月26日提交的第09/770,340号申请的部分继续申请，而后者又是2000年1月26日提交的第60/178,214号临时申请的部分继续申请。本申请还要求2001年4月11日提交的第60/282,983号临时申请的益处。
                    技术领域
本发明涉及造纸领域，特别是涉及纸和纸板基材的制备。本发明还涉及由本发明的基材制造的制品，如印刷纸、形样纸(forms paper)和文件夹。
                    背景技术
现代的办公室使用大量纸制品，包括但不局限于信纸、印刷纸、复印纸、形样纸、记事本和文件夹和/或组织和储存各种文书工作的夹套。令人遗憾的是，所述纸制品都存在着一种或多种的缺陷。例如，相对低定量的某些制品不够挺硬并且保护文件内容的耐久性不够，不能够直立或保持相对平整和自支承。有打开和关闭制品折线的其它制品中，如文件夹或夹套，在折线处的强度不足以抵抗重复的开闭。另外，典型地有边缘的那些制品，在人员处理文件时往往会发生所谓的“纸张割伤”。尽管很少出现严重损害的情况，但无论如何纸张割伤将造成不便，并且由于所述纸张割，在手指高灵敏度的神经末梢形成伤经常形成有齿形的不规则切口，因此可能引起严重的不适。
因此，需要改进的纸制品，所述制品减少或消除一种或多种所述缺陷。
                    发明概述
关于上述和其它的目的和优点，本发明提供一种纸或纸板基材的制备方法，所述产品具有一种或多种改进的性能，如提高的GM折叠性能、提高的GM Taber挺度和/或减少割伤皮肤和组织的趋势。所述方法包括：(i)提供一种造纸配料，其包括纤维素纤维、膨胀或可膨胀微球体(以干基计优选约0.1-约6重量％)和任选的传统配料添加剂，其包括填料、助留剂等，(ii)由所述造纸配料形成纤维纸幅，和(iii)对该纤维纸幅干燥以形成干燥的纸幅。在本发明优选的实施方案中，所述方法还包括对所述纸幅进行压光，例如优选利用低于约350磅/线性英寸的低压光压力将纸幅压光至约3-25密耳的厚度。
另一方面，本发明还涉及用于制造纸制品如文件夹、信封纸、印刷纸和出版纸以及用于制备纸板箱的纸板基材的纸张或纸板基材。所述纸或纸板基材包括纸幅或纸板幅，所述纸幅或纸板幅包括含纤维素纤维和分散于所述纤维中的膨胀微球体(优选约0.1-5重量％(以干基计))以及任选的包括一种或多种填料和淀粉的传统纸张添加剂。令人惊奇的是，业已发现，这些基材与除了不包括膨胀微球体以外其它均相同的基材相比显示出一种或多种提高的性能。例如，申请人发现，对于本发明的某些实施方案，与不包括微球体的相同的基材相比，本发明的基材在网面和毛毯面上均显示出改善的Sheffield平滑度(TAPPI 538om-88)或Parker Print Surf(TAPPI 555om-99)。申请人还发现，与不包括微球体的相同的基材相比，本发明的基材显示出提高的GM折叠性能。另外还令人惊奇的发现：随着密度的增加GM折叠性能的增加也将随之提高，在本发明的实施方案中，其密度优选大于或等于约6磅/3000平方英尺/密耳，优选大于或等于约7磅/3000平方英尺/密耳，更优选约7-13磅/3000平方英尺/密耳，最优选约8.5-11磅/3000平方英尺/密耳。具有提高的GM折叠性能的本发明的实施方案特别适用于制造这些性能是有用的和希望的那些纸和纸板基产品，如用于制造沿折叠线或划线可以弯曲或折叠的具有折叠线或划线的产品，如文件夹和果汁纸盒。
令人惊奇的是，申请人还发现：如果在具有一个或更多个压区的压光装置中进行压光，其中在任何压区中压光压力不大于约350磅/线性英寸，本发明的基材还显示出提高的GM Taber挺度。所述压光装置例如是具有钢辊对钢辊、钢辊对软辊、软辊对软辊、鞋状压区的压光装置或带式等压光装置。
改善的GM Taber挺度使得本发明的纸或纸板基材特别适用于制造其中希望改善挺度的纸和纸板基材，例如，定量低于约300磅/3000平方英尺，优选低于200磅/3000平方英尺，更优选低于约180磅/3000平方英尺，最优选从20-150磅/3000平方英尺低定量产品，例如印刷纸、形样纸、出版纸和信封纸。
令人惊奇的是，另外还发现：密度约为6-13磅/3000平方英尺/密耳且厚度约为3-25密耳的本发明的实施方案显示出改善的防对人皮肤割伤性能。本发明的这些实施方案用于生产其中希望具有改善的防对人皮肤割伤的性能的纸和纸板产品。
另一方面，本发明涉及由本发明的纸或纸板基材制备的产品，所述产品利用本发明的纸和纸板基材的有益性能。所述制品包括：具有在折线处连接的至少两个基本上平面部分的纸或纸板产品，其中所述平面部分设计成沿折线进行挠曲，所述制品如文件夹或夹套。所述文件夹或夹套型产品包括：含木纤维和分散在纤维内的膨胀微球体的纸幅。纸幅的密度为约6-18磅/3000平方英尺/密耳，且厚度为约3-25密耳。对纸幅进行切割，以便在具有改善的对人皮肤的割伤性能的文件夹或夹套上提供暴露的边缘。如果在小于或等于约350磅/线性英寸的压光压力下进行压光的话，本发明的产品也将显示出提高的GM折叠性能和GM Taber挺度。所制备的制品还包括：其中定量小于或等于200磅/3000平方英尺的低定量产品，如切割和卷状的印刷纸、复印纸、信纸和形样纸，即使它们的定量相对较低，也仍显示出相对提高的GM Taber挺度。
根据本发明的一个优选实施方案，纸幅的密度为约6-11磅/3000平方英尺/密耳，更优选为约6-9磅/3000平方英尺/密耳，最优选从6-8磅/3000平方英尺/密耳。纸幅的定量通常为约80-300磅/3000平方英尺，更优选为约120-150磅/3000平方英尺。
典型地，在纸幅的微球体包含合成的聚合物微球体并且以干基计占纸幅总重量的约0.1-约6重量％。优选的是，以上述基准，纸幅包含约0.25-5.0重量％，更优选约0.5-4.0重量％，最优选约0.5-3.0重量％的所述微球体。特别优选的是，所述微球体包含由聚合材料制成的微球体，所述聚合材料选自：甲基丙烯酸甲酯、邻-氯苯乙烯、聚邻-氯苯乙烯、聚乙烯基苄基氯、丙烯腈、偏二氯乙烯、对-叔丁基苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、乙烯基苄基氯以及两种或多种上述物质的混合物。所述微球体优选的膨胀直径为约30-60微米。
另外，在某些情况下可能优选的是，一开始在未膨胀状态下将微球体分散于配料中，然后随着纸幅的干燥而使微球体膨胀。
所述纸幅的纤维素纤维可由硬木、软木或其混合物来提供。优选的是，在纸幅中的纤维包括约30-100重量％(以干基计)的软木和约70-0重量％(以干基计)的硬木。
                    附图说明
下面将结合附图对本发明的上述和其它方面及优点进行描述，其中：
图1是阐明通过各种纸张切割工艺切割之后传统纸张边缘的显微照片；
图2是将冲切的传统纸张和冲切的本发明一实施方案的纸张进行对比的另一显微照片；
图3是用于纸张试样的反向冲切的纸张冲切装置图解说明的侧视图；
图4是模仿纸张切在手指上的测试装置图解说明的侧视图；
图5是说明图4测试装置某一方面的透视图；
图6是GM折叠对定量为90磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图7是GM折叠对定量为100磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图8是GM折叠对定量为118磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图9是GM Taber挺度对定量为90磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材压光压力的图表；
图10是GM Taber挺度对定量为100磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材压光压力的图表；
图11是GM Taber挺度对定量为118磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材压光压力的图表；
图12是GM Taber挺度对有和没有微球体、在不同压力下进行压光的基材的定量的图表；
图13是网面Sheffield平滑度对定量为90磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图14是网面Sheffield平滑度对定量为100磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图15是网面Sheffield平滑度对定量为118磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图16是网面Parker Print Surf对定量为90磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图17是网面Parker Print Surf对定量为100磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图18是网面Parker Print Surf对定量为118磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图19是毛毯面Sheffield平滑度对定量为90磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图20是毛毯面Sheffield平滑度对定量为100磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图21是毛毯面Sheffield平滑度对定量为118磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图22是毛毯面Parker Print Surf对定量为90磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图23是毛毯面Parker Print Surf对定量为100磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图24是毛毯面Parker Print Surf对定量为118磅/3000平方英尺、有和没有微球体的基材密度的图表；
图25是GM折叠对有和没有微球体的基材的定量的图表。
                    发明详述
本发明的一方面涉及具有改善的防割伤性的纸张材料，即纸张的边缘切割、摩擦或损害人皮肤的趋势降低。另外，本发明还涉及具有改善GM Taber挺度和改善GM折叠性能的纸张材料。在本发明中所使用的“纸张”除非另有说明表示且包括纸张和纸板。
所述纸张以包含纤维素纸浆纤维的纸幅形式提供；所述纤维如得自硬木树、软木树的纤维或由硬木树和软木树结合衍生得到的纤维，它们是供造纸配料使用通过任何已知的合适的蒸煮、精制以及漂白操作而制备的。在优选的实施方案中，在纸张中的纤维素纤维包括约30-100重量％(以干基计)的软木和约70-0重量％(以干基计)的硬木。在某些实施方案中，至少部分纤维可以由非-木质草本植物来提供，其包括但不局限于洋麻、黄麻、亚麻、剑麻或马尼拉麻，但法律约束及其它原因使得利用大麻和其它纤维素源是不切实际的或不可能的。
除纸浆纤维以外，纸张材料还包括分散在纤维中约0.1-6.0重量％(以干基计)膨胀或未膨胀的微球体。优选的是所述纸张包括：约0.25-5.0重量％的膨胀或未膨胀微球体，更优选的是所述纸张包括约0.5-4.0重量％膨胀或未膨胀的微球体，最优选的是所述纸张包括约0.5-3.0重量％膨胀或未膨胀的微球体。
膨胀和未膨胀的微球体在本领域中是熟知的。例如，合适的可膨胀的微球体描述于如下文献中：共同-待批申请09/770,340(2001年1月26日申请)和10/121,301(2002年4月11日申请)；US3,556,934、5,514,429、5,125,996、3,533,908、3,293,114、4,483,889、4,133,688；UK2307487，在此将这些文献引入作为参考。所有传统的微球体均可用于实施本发明。合适的微球体包括：具有通常球形含液中心的合成树脂颗粒。树脂颗粒可以由甲基丙烯酸甲酯、邻-氯苯乙烯、聚邻-氯苯乙烯、聚乙烯基苄基氯、丙烯腈、偏二氯乙烯、对-叔丁基苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、乙烯基苄基氯以及两种或多种上述物质的混合物制成。优选的树脂颗粒包含：含约65-90重量％的偏二氯乙烯，优选含约65-75重量％的偏二氯乙烯，和约35-10重量％的丙烯腈，优选约25-35重量％的丙烯腈的聚合物。
优选的是，所述微球体以“膨胀”状态存在于纸幅中，即由获得的原始造纸配料中的“未膨胀”状态经历了其直径优选约300-600％的膨胀。在其初始未膨胀状态，可膨胀微球体的中心可以包括挥发性液体发泡剂，从而促进并保持所希望的体积膨胀。优选的是，所述发泡剂不是聚合物树脂的溶剂。特别优选的发泡剂是异丁烯，以树脂颗粒总重量计，其含量为约10-25重量％。例如在造纸机的干燥机构中在约80-190℃进行加热时，树脂颗粒将膨胀至最多约60微米的直径，优选直径在约30-60微米的范围内。合适的可膨胀微球体得自AkzoNobel(Marietta，Georgia)，其商品名为EXPANCEL。可膨胀微球体以及在纤维材料中的使用在如下文献中有描述：共同-待批申请09/770,340(2001年1月26日申请)和共同-待批申请10/121,301(2002年4月11日申请)，在此将其引入作为参考。
另外，所述纸幅还可以包括其它传统的添加剂，例如淀粉、填料、施胶剂、助留剂和增强聚合物。可以使用的填料是有机和无机颜料，例如聚合物颗粒，如聚苯乙烯胶乳和聚甲基丙烯酸甲酯；和无机物如碳酸钙、硫酸钡、云母、高岭土和滑石。其它传统的添加剂包括但不局限于：湿强度树脂、内部施胶剂、干强度树脂、明矾、填料、颜料和染料。为了在本发明的方法中获得最高的表面施胶水平，优选的是，对纸页进行内部施胶，即将施胶剂在纸浆悬浮液转变成纸幅或基材之前添加至其中。内部施胶有助于防止表面施胶剂浸入纸页中，因此使其能够保留在表面上，施胶剂具有最大的效率。内部施胶剂包括在纸机湿部通常使用的任何施胶剂。这些内部施胶剂包括松香胶、乙烯酮二聚体和多聚体以及烯基丁二酸酐。内部施胶通常在本领域已知的浓度范围使用，例如以干纸页重量计约0.05-0.25重量％的浓度使用。与松香一起用于内部施胶的方法和材料由E.Strazdins在纸张施胶(The Sizing of Paper)的文章中进行讨论(W.F.Reynolds编辑，第二版，TAPPI Press，1989，第1-33页)。用于内部施胶合适的乙烯酮二聚体公开于：US4,279,794中，在此将其全文引入作为参考，和UK专利786,543；903,416；1,373,788和1,533,434，以及EP0666368A3中。乙烯酮二聚体可从市场上得到，如得自Hercules Incorporated，Wilmington，Del.的Aquapel.RTM.和Precis.RTM.施胶剂。用于内部施胶剂的烯酮多聚体描述于EP0629741A1(相应于US08/254,813，1994年6月6日申请)，EP0666368A3(相应于US08/192,570，1994年2月7日申请)，和US08/601,113，1996年2月16日申请。用于内部施胶的烯基丁二酸酐披露于：US4,040,900中，在此将其全文引入作为参考，以及C.E.Farley和R.B.Wasser在《纸张施胶》(W.F.Reynolds编辑，第二版，TAPPI Press，1989，51-62页)中披露的内容)。各种烯基丁二酸酐可得自Albemarle Corporation(Baton Rouge，LA。
本发明纸张的厚度可在大范围内改变。根据本发明制成的纸张，在纸张经压光，以及如与随后的涂布一起完成的任何压印或压榨之后，其最终厚度根据所利用的纸张材料可不大于约3密耳，并低至约25密耳。申请人发现，具有防止对人皮肤割伤性能的本发明的纸张材料，其厚度为约7.0-18.0密耳，优选为约8.0-14.0密耳，更优选为约9-12密耳，最优选为约10.0-11.5密耳。
根据所使用的纸张材料，本发明纸张的定量也可以在大范围内改变。所述纸张材料的定量优选为约20-300磅/3000平方英尺，更优选为约20-200磅/3000平方英尺，最优选为约30-180磅/3000平方英尺。申请人还令人惊奇的发现，本发明的纸张材料和除不包括微球体以外相同的纸张材料之间GM折叠性能的差异随着定量的增加而增加。在希望提高GM折叠性能的实施方案中，为了取得GM折叠性能最大的差异，定量应当为90磅/3000平方英尺或更大。在这些实施方案中，定量优选大于或等于约100磅/3000平方英尺，更优选大于或等于105磅/3000平方英尺。
本发明纸张材料的GM Taber挺度可以在大范围内改变。令人惊奇的是，申请人发现，本发明纸张材料的GM Taber挺度高于除微球体以外相同纸张材料，其中本发明的基材在小于或等于约350磅/线性英寸的压力进行压光。由于纸张材料提高的GM Taber挺度，因此包含膨胀微球体的本发明的低定量材料也能够在使用不包括微球体和高定量的纸张材料中使用。例如，本发明的纸张材料，除了定量高出5或10％并且不在减压下进行压光以外，显示出可与相同材料比较的GM Taber挺度。
本发明纸张材料的GM折叠性能可以在大范围内改变，而且还高于不包括微球体的相同纸张材料的范围。实验证明，在本发明中，GM折叠性能随密度的增加而增加。GM折叠优选至少200，更优选至少约350。
纸张材料的密度至少约6磅/3000平方英尺/密耳。如同实验所证明的那样，申请人业已证明，本发明的纸张材料和除不包括微球体以外相同的纸张材料相比，其GM折叠性能的改进随着密度的增加而增加。因此，优选高密度，优选等于7.0磅/3000平方英尺的密度，其可希望得到更高的GM折叠性能。在这些优选的实施方案中，纸张的最终密度，即纸张定量除以厚度，典型地为约7.0-12.0磅/3000平方英尺/密耳，优选为约7.5-9.0磅/3000平方英尺/密耳，更优选为约7.5-9.0磅/3000平方英尺/密耳，最优选为约7.5-9.0磅/3000平方英尺/密耳。因此，与传统纸张相比，本发明的纸张具有相应于其重量相对较大的厚度。定量相对厚度的减小，据信可归因于在纸张中与散布在纤维中的膨胀微球体有关的、由微球体所造成的至少部分至大量细小的空隙，特别是在膨胀过程中，微球体在材料中使空隙体积明显增加。另外，在干燥操作之后对纸张进行压光，以便足以取得在此所述的最终希望的厚度，以及与压光操作有关的纸幅任何希望的表面状态。在保持良好的挺度和用作文件夹等的浆料的其它重要性能的同时，给予明显增加的空隙体积以及相对高的厚度也将对密度的降低产生影响。
用于制备纸张或纸板基材的方法和装置在纸张和纸板领域中是熟知的。例如参见《制浆造纸工艺手册》，第二版，G.A.Smook，AngusWilde Publications(1992)，在此引用的参考文献。可使用任何常规的方法和装置。
优选的方法包括：a)提供纸浆水悬浮液；b)使纸浆水悬浮液成形并对其进行干燥从而获得干燥的纸幅或纸板幅；c)对纸张进行干燥从而获得干燥的纸幅或纸板幅；和d)对干燥的纸幅或纸板幅进行压光处理。除这些处理步骤以外，也可以使用本领域熟练技术人员已知的其它处理步骤，例如用包含粘结剂的涂料对纸幅的一个或两个表面进行涂布的涂布步骤，所述粘结剂包含分散颜料。
在本发明优选实施方案的步骤a)中形成了纸浆水悬浮液。形成纸浆水悬浮液的方法和装置是本领域熟练技术人员已知的，因此在此不进行详细描述。例如参见上面参考的 G.A.Smook和其中引用的参考文献。可采用任何常规的纸浆水悬浮液形成方法。尽管本发明并不局限于硫酸盐浆，并且还可以很好地利用其它化学浆如亚硫酸盐纸浆、机械纸浆如磨木浆，以及其它种类的纸张及其混合物如化学-机械浆和热磨-机械浆，但纸张配料的纤维素纤维成分合适的是化学浆，如漂白硫酸盐浆。尽管认为对于本发明不是至关重要的，但优选的是，根据本领域已知的一种或多种漂白处理对纸浆进行漂白以除去木质素并且达到所希望的纸张亮度，所述漂白处理例如：基于元素氯的漂白程序、基于二氧化氯的漂白程序、无氯漂白程序、无元素氯的漂白程序以及前述和其它漂白程序和步骤的组合或变更。在完成漂白且对纸浆洗涤和筛选之后，通常需要进行一个或更多个精制步骤。然后，将精制的纸浆输送至混合浆池，在浆池中纸浆与常规的添加剂如淀粉、填料、施胶剂、助留剂以及增强聚合物混合。可以使用的填料是有机和无机颜料，例如聚合物颗粒，如聚苯乙烯胶乳和聚甲基丙烯酸甲酯；和无机物如碳酸钙、硫酸钡、云母、高岭土和滑石。其它传统的添加剂包括但不局限于：湿强度树脂、内部施胶剂、干强度树脂、明矾、填料、颜料和染料，并且通常掺入造纸配料以及其它纸浆如未漂浆和/或回收纸浆或使用过的纸浆中。其它常规的添加剂还可以包括：最初用来增加接触纸张表面的极性液体接触角的所谓的“内部施胶”剂，如烯基丁二酸酐(ASA)、烷基烯酮二聚体(AKD)以及松香胶。在该阶段也可以添加助留剂。优选阳离子助留剂，然而，阴离子助剂也可以用于配料中。
另外，在将配料提供至造纸机网前箱之前，将聚合物微球体添加至纸浆配料混合物中。如上所述，以配料总干重量计，微球体的添加量为约0.1-6.0重量％。在加入配料混合物中之前，可以使微球体预-膨胀或基本上保持其最终尺寸。然而，优选的是，一开始以基本上未膨胀的状态将微球体添加至配料中，然后如下文所述随着纸幅的形成和干燥使其膨胀。可以理解的是，所述膨胀将对最终纸产品的厚度增加和密度降低产生影响。在造纸配料中包括可膨胀的和已膨胀的微球体(或基本上已处于其最终尺寸状态的微球体)，也落在本发明的范围内，因此，在干燥期间，一部分微球体在干燥处理时将发生相当程度的膨胀，而剩余部分将基本保持其原有尺寸。
在本发明方法的步骤(b)中，使步骤(a)的纸浆悬浮液成形并干燥从而获得干燥的纸幅或纸板幅。使纸浆悬浮液成形并干燥的方法和装置在纸张和纸板领域中是熟知的。例如参见上面参考的 G.A.Smook和其中引用的参考文献。可使用任何常规的成形和干燥方法。因此，这些方法在此将不详细描述。例如，使含纸浆和其它添加剂的含水造纸配料由合适的造纸机的网前箱在造纸机如长网纸机或本领域已知的任何其它合适的纸机以及将来可能变得已知的纸机上沉积成单层或多层纸幅。例如，由网前箱将由相对低浓度的纸浆纤维含水浆液以及分散在其中的微球体和各种添加剂和填料组成的所谓的“slice”配料喷射至多孔无端移动成形网上，在成形网上，液体通过成形段中的真空通过成形网中的小孔逐渐的脱水，直至在所述网上形成纸浆纤维和其它材料的絮垫。脱水的湿纸幅由成形段通过一系列压辊压区输送至特定构造毛毯的压榨段，所述压区除去水分并使湿纸幅加固。在本发明方法优选实施方案的步骤(c)中，在用施胶组合物处理之后对纸幅或纸板幅进行干燥。然后，将纸幅输送至初始干燥部，以除去仍保留的大部分水分，并进一步使纸幅中的纤维变得密实。干燥段的加热也将促进可能包括在纸幅中的未膨胀微球体的膨胀。用施胶组合物对纸幅或纸板幅进行干燥的方法和装置在纸和纸板领域中是熟知的。例如参见上面参考的 G.A.Smook和其中引用的参考文献。可使用任何常规的干燥方法和装置。因此，这些方法和装置在此将不详细描述。
最好且优选通过将包含一种或多种添加剂的施胶组合物施于纸幅的至少一个表面上而对干燥的纸幅或纸板幅进行处理。用施胶组合物对干燥的纸幅或纸板幅进行处理的方法和装置在纸和纸板领域中是熟知的。例如参见上面参考的 G.A.Smook和其中引用的参考文献。合适的施胶压榨添加剂包括颜料和施胶剂如淀粉。淀粉可以是任何种类的，包括但不局限于氧化淀粉、乙基化淀粉、阳离子淀粉和颗粒状淀粉，并且优选以水溶液的形式使用。实施本发明优选实施方案说明性的有用的淀粉是：通过右旋糖单元的聚合，由玉米、木薯、马铃薯和其它植物合成的天然存在的碳水化合物。所有的淀粉及其改性形式，如通过淀粉与合适的化学剂或酶剂进行反应可得到的醋酸淀粉、淀粉酯、淀粉醚、磷酸淀粉、黄原酸淀粉、阴离子淀粉、阳离子淀粉等均可用于本发明。用于本发明优选的淀粉是改性淀粉。更优选的淀粉是阳离子改性淀粉或非离子淀粉，如Cato Size 270和KoFilm 280(均得自National Starch)，和化学改性淀粉，如PG-280乙基化淀粉和AP颗粒状淀粉。用于本发明更优选的淀粉是阳离子淀粉和化学改性淀粉。
在本发明方法优选实施方案的步骤(d)中，使干燥的纸幅或纸板幅经受一个或更多个后干燥步骤，如上面参考的 G.A.Smook和其中引用的参考所述。例如，可以对纸幅或纸板幅进行涂布和/或压光，以便获得如上所述希望的最终厚度，从而改善纸幅的平滑度及其它性质。通过钢辊对钢辊压光设备可完成压光操作，其中有一对或更多对压辊，每对压辊有一个或更多个足以提供希望厚度压区压力的压区。应当理解的是，纸层的最终厚度主要将通过压区压力的选择来确定。申请人出乎意料地发现，压光压力将影响基材挺度，并且具有合格挺度特性的基材在相对低定量时可通过降低压光压力而获得。由于降低纸张或纸板的定量将增加得率(平方数/吨纸张或纸板)，因此这将是有利的。与降低的压光压力相结合利用可膨胀的微球体，与最初在现有技术中所教导的相比，能够大大降低定量，同时提供合格的挺度特性。
通常，在希望增加GM Taber挺度的纸张材料的实施方案中，使纸张材料经受小于或等于约350磅/线性平方英寸(LSI)的最大压区压力或压光压力。所述压区压力或压光压力优选小于或等于约250磅/线性平方英寸，更优选小于或等于约100磅/线性平方英寸，最优选小于或等于约50磅/线性平方英寸。
如上所述，本发明的纸张材料显示出了一种或多种有益的性能。这些性能包括提高的GM Taber挺度、GM折叠性能和/或抗切割性。作为这些性能结果，根据本发明形成的纸张材料可用于多种办公室或书写用途。特别是，本发明的纸张可有利地用来形成：用于储存和组织办公室工作位置材料的优质纸板文件夹或夹套。由纸幅制造所述的文件夹对于纸张转化技术中的普通技术人员而言是熟知的，并且通常由如下步骤组成：由纸幅切割成适当的大小和形状毛坯，典型地通过“反向”冲切，然后通过堆叠和包装步骤将毛坯折叠成合适的文件夹形状。如果希望的话事先还可以对毛坯进行刻痕从而有利于折叠。刻痕、冲切、折叠、堆叠和包装操作通常利用本领域普通技术人员熟知的自动机械进行，这些操作是以由解开段供至所述机械的纸幅材料卷的基本连续的形式进行的。
用于“反向”冲切的典型的装置在图3中进行了图解说明。所述的冲切与纸张的所谓“切纸机”冲切相反。在切纸机冲切中，被切割的纸张由在纸张下面平坦、固定的表面支承，并且，纸张通过可移动的切削片下降通过纸张厚度而对纸张进行切割，并进入固定表面尺寸内的槽中以接收切削刀片。切纸机切割通常产生相对平滑的纸张边缘，然而，切纸机切割通常不能用于高速切割和大体积切割。在反向冲切中，切削刀片固定在：从位于被切割纸张下面外壳突出的垂直位置。利用固定的刀片和在刀片上面切削位置中的纸张，相对纸张顶部降低接触板，并使纸张压在切削刀片的边缘，从而使刀片切割纸张。
业已观察到：在此形成的具有暴露边缘的纸张和文件夹及其它冲切制品，当与现有技术的纸张和冲切的纸制品如文件夹相比时，显示出对处理文件夹的人的皮肤割伤明显减少的倾向。也就是说，如果人体的手指或其它部分无意中划过纸张材料暴露边缘的话，纸张的边缘几乎不会弄破或擦伤皮肤。
不被理论所束服，与现有技术的纸张相比，据信抗切割性的改进源自增加的厚度和减小的密度的结合，并且这些作用归结于纸张对切削操作的反应。如上所述，通常对文件夹毛坯进行冲切。当对具有相对小厚度和相对高密度的、由现有技术的纸张制备传统文件夹的毛坯进行冲切时，据信冲切刀片一开始将通过部分纸张厚度产生整齐的刀切。然而，在冲切刀片完全以整齐的刀切通过纸张之前，剩余的纸张厚度将以相对参差不齐的和不规则的方式“破裂”或破碎。结果，文件夹的最终边缘是参差不齐的并且包括许多很小的，但十分锋利纸张碎片。与这些小的参差不齐的锐边和碎片接触被认为是引起纸割伤事件的主要原因，由冲切得到的最终纸张的边缘，与所述的切纸机切割相比更为粗糙和参差不齐，因此冲切技术更容易以大规模高速运行，因此，在现代实践中是极为有利的。图1说明了通过不同技术切割的传统纸张的四个试样。该显微照片最前的试样是通过切纸机切割的纸张。在显微照片中描绘的两个试样通过在下文将更详细描述的实验室台式冲切机切割。在显微照片背景中的最后的试样是通过传统生产规模的冲切刀片切割的。由图可以看出，冲切的传统纸张在纸张试样边缘处显示出很大的粗糙性。
然而，可以确定的是，具有相对高厚度和相对低密度的本发明的纸张当进行冲切时早期破裂或破碎的趋势将明显降低。冲切刀片显然能够以整齐的刀切完全通过纸张厚度，因此，最终的边缘显示出明显更少的、将产生纸张割伤的、参差不齐的碎片。因此，例如根据本发明制得的文件夹，当对其进行处理时，将显示出明显降低的纸张割伤的倾向。
在图2中，明显地说明了最终冲切纸张边缘的差异，其右侧是根据本发明形成的纸张的冲切边缘，左侧是定量基本相同的传统纸张的冲切边缘。本发明的纸张包括约2重量％的膨胀微球体，厚度约为15密耳，并且纸张的密度约为8.7磅/3000平方英尺/密耳。传统纸张不包括任何微球体，且厚度约为11密耳，密度约为11.3磅/3000平方英尺/密耳。可以看出，本发明纸张的边缘在外观上明显更为平滑，并且具有更多倾斜角的外形。据信，这些差异是割伤倾向降低的原因。
以下非限制性实施例将阐明本发明各种另外的方面。除非另有说明，温度均为摄氏温度，百分数均以重量计，并且任何纸浆添加剂或水分的百分数均以材料总量的绝干量为基准。
                    实施例1
由约40％软木浆和约60％硬木浆的混合物(加拿大标准游离度约450并且包括一定量可膨胀的微球体)形成一系列纸张，并压光至不同的厚度。然后，对包含膨胀微球体的最终纸张进行测试，以确定在处理时边缘对人手指割伤的可能性。利用起人工“皮肤”作用的胶乳手套材料覆盖的橡胶手指进行测试，而不是实际人的皮肤。
利用图3所示的实验室冲切机20对用于检查的试样进行冲切。冲切机包括带有凹座24的底部外壳22。切削刀片26安装在支柱28中，并且该支柱固定在凹座24中，以便使切削刀片向上突出。
冲切机20还包括通过许多螺钉或杆32与下部外壳对准的上部外壳30，所述螺钉或杆插在上部外壳中相应的许多孔中。在切削刀片26上方，上部外壳包括接触面34。待切割的纸张试样36置于切削刀片26和接触面34之间的间隙中。然后，通过液压活塞38或通过其它合适的驱动机构使接触面34向下压，以致使纸张试样36压在切削刀片上，并切割/切断成两部分。
用在下文称之为“切割指数30”的测试(其中“30”表示所进行测试重复的次数)的测试程序，对纸张试样边缘的弄破趋向进行评估。切割指数30测试使用类似于图4和5中描绘的装置。测试装置50包括支承纸张试样夹紧装置54并从上面悬挂夹紧装置54的框架52。夹紧装置54悬挂在支承点56处，使夹紧装置54能够相对于水平变化角度。用此方式，使纸张可以不同的接触角与模拟手指进行接触。被测试的纸张试样60以基本上垂直位置固定在夹紧装置54中。测试装置50还包括可以相对装置中纸张试样60的边缘滑动的模拟手指62。例如，手指62能够可移动地固定至可移动的基座64上，所述基座64借助液压传动沿路轨或轨道66滑动，以致使手指62滑动地与纸张试样60的边缘接触。在试样接触手指之后，对乳胶进行检查以确定是否形成了切口，然后根据切口大小对割伤程度进行表征。
模拟手指优选由金属或硬塑性的内棒形成，其上多少覆盖一些柔韧性材料如氯丁橡胶，并且氯丁橡胶层上优选覆盖乳胶层，如胶乳手套的手指。以此方式，手指基本上模拟了实际手指的骨、肌肉、和皮肤层。尽管乳胶和氯丁橡胶结构不会显示象真实手指一样确切的被切割的某些趋势，但据信，在该结构中相对高的切割倾向通常将与实际手指相对高的切割倾向相关联，而该结构中相对低的切割倾向通常将与实际手指相对低的切割倾向相关联。
在此所述的实验中，所采用的氯丁橡胶层的肖氏硬度值为50，乳胶“皮肤”的厚度约0.004英寸，乳胶皮肤用双面胶带附着至氯丁橡胶上。为了更好地模拟皮肤，在测试之前，乳胶还可通过暴露至约125℃的高温中进行约6小时的调理。由于乳胶是天然存在的物质，因此乳胶和由其生产的产品根据不同的批次就某些性能如水含量会有某些程度上的不同。业已发现，通过在高温下对乳胶调理约6小时，最终的乳胶皮肤显示出更为均一的性能，由此改善了试验结果的再现性。
所采用的纸张试样切割成约1英寸×6英寸的大小，并将冲切边缘与夹紧装置的底部对准，以便与手指接触。然后，使模拟手指与纸张边缘滑动接触，再停止并检查乳胶皮肤，以便确定是否发生了切割，如果发生了切割，确定切口的深度或大小。
对每个纸张试样进行总计30次的重复试验。结果如下所述：
                                         表I
样品号(WMCF)   ％Expancel(重量％)  定量(磅/3000平方英尺) 最终厚度(密耳)   密度(磅/3000平方英尺/密耳) 总的切口数量 切割指数
  1A   0  127   11.9   10.7   19   45
  2   2  108   12.0   9.0   15   34
  3   3  108   12.7   8.5   17   29
  6A   0  148   12.1   12.3   22   56
  6B   0  182   14.5   12.6   18   30
  6C   0  200   16.2   12.4   13   16
  124   2  131   15.8   8.3   7   15
  143   2  143   17.0   8.4   3   5
除测量切口数量(选自30个复制品)的数量以外，将每个切口的大小标为1-5，其中1表示“很小”，5表示“大”。利用该数据，通过每个大小级别中切口的数量乘以切口的严重性1-5的积的总和来确定“切割指数”。将这些结果列于表II中：
                            表II
样品号   总的切口数量  大(5)  中+(4)  中(3)  小(2)  很小(1)  切割指数
  1A   19  0  3  5  7  4  45
  2   15  0  1  3  10  1  34
  3   17  0  0  1  10  6  29
  6A   22  0  4  8  6  4  56
  6B   18  0  0  6  0  12  30
  6C   13  0  0  0  3  10  16
  124   7  0  0  3  2  2  15
  143   3  0  0  0  2  1  5
由试样1-3和6A可以看出，纸张的密度通过添加不同数量的膨胀微球体而改变，同时纸张的厚度恒定在约12密耳。这些试样表明：与所包括的微球体相关的密度的降低将导致纸张所产生切口数量和严重性相应的降低。
在试样6A-6C中，在纸张厚度改变的同时，纸张密度恒定在约12.5磅/3000平方英尺/密耳。该结果表明了在厚度增加和切口减少以及在含微球体的纸张中切口严重性之间清楚的相关性。
最后，在试样124和143中，制备含微球体并采用同时降低密度和高厚度的纸张。该结果相当明显，其中切口数量和加权平均切口均明显降至很低的水平。因此，与添加微球体相结合，厚度增加和密度降低可以单独地使割伤在某些程度上降低，两种情况结合将提供割伤协同降低，这将是惊人的和十分预想不到的。
                      实施例2
利用由第二纸浆配料形成的一系列纸张进行类似的一组测试，所述配料又是由约40％软木浆和约60％硬木浆的混合物(加拿大标准游离度约450)形成。在这些测试中，生产两组纸张，每组纸张的定量约相同。对于一组纸张，其定量约为130磅/3000平方英尺，而第二组纸张的定量约为150磅/3000平方英尺。在每组纸张中添加不同数量的微球体，并且使最终纸张的厚度不同。就切割倾向，再次对每个试样进行总计30次的重复试验。结果列于表III和IV中。
                       表III
样品号(WMCF)   ％Expancel(重量％) 定量(磅/3000平方英尺) 最终厚度(密耳)   密度(磅/3000平方英尺/密耳) 总的切口数量 切割指数
  1   0  129   12.1   10.7   21   77
3 2  133   15.5   8.58   15   34
  4   3  128   17.2   7.46   10   16
  5   0  153   13.8   11.1   25   80
  7   2  149   14.6   10.2   16   36
  8   3  150   18.4   8.15   7   12
这些结果表明：在定量保持基本相同的情况下，随着微球体数量的增加，总的切口数量以及加权平均切口明显倾向于减少。由此可以看出，在保持定量相同的情况下，微球体的数值增加将导致厚度增加，密度降低，以及切口数量和严重性的降低。
                          表IV
样品号   总的切口数量   大(5)   中+(4)   中(3)   小(2)   很小(1)   切割指数
1 21 7 5 5 3 1 77
  3   15   0   2   1   8   3   34
  4   10   0   0   0   6   4   16
  5   25   2   9   6   8   0   80
  7   16   0   0   4   12   0   36
  8   7   0   0   0   5   2   12
                         实施例3
利用由包含约35％软木纤维和约65％硬木纤维的第三纸浆配料形成的一系列纸张进行类似的一组测试。就切割倾向，再次对每个试样进行总计30次的重复试验。结果示于表V中。
                           表V
样品号   ％Expancel(重量％)   定量(磅/3000平方英尺) 最终厚度(密耳)   密度(磅/3000平方英尺/密耳) 总的切口数量 切割指数
 124磅对比试样   0   129   11.39   11.34   28   116
 143磅对比试样   0   148   11.57   12.76   30   95
 4   2   128   14.83   8.61   15   21
 6   2   125   15.21   8.22   7   9
 7   2   124   14.94   8.28   5   5
 8   2   125   15.08   8.27   15   15
 9   2   125   14.56   8.62   8   9
在这些测试中，制备含膨胀微球体的纸张以提供约124磅/3000平方英尺的目标定量，并与没有微球体且定量分别为124磅/3000平方英尺和143磅/3000平方英尺所形成的两个对比试样进行比较。与对比纸张相比，含膨胀微球体的试样再次在切割倾向方面显示出明显的降低。在所有情况下切口总数减少约50％或更多，并且平均加权切口数量仍然得以下降。
                    实施例4
由约50％软木浆，20％硬木浆和30％的用过的(PCW)纸浆的混合物，其加拿大标准游离度约为450毫升，形成一系列纸张。用0.09重量％的ASA对纸浆混合物进行施胶。另外还向混合物中添加7.0重量％的重质碳酸钙。制备有和没有可膨胀微球体的纸张试样。对于包含可膨胀微球体的试样，将可膨胀微球体添加至纸浆混合物中。包含可膨胀微球体的试样，在纸页中包含约1重量％的微球体。然后在实验室造纸机上使纸浆混合物形成纸幅。制备目标定量为90、100和118磅/3000平方英尺的各种定量的纸幅。利用11％的淀粉溶液对仍然在纸机上的纸张进行施胶。在纸机上不对纸张进行压光，而是利用实验室纸页输送压光机，进行收集、切成纸页并压光。在0、30、110、170、230和310磅LSI下对纸页进行压光，从而生产出各种密度的纸张试样。密度定义为定量(磅/3000平方英尺)除以厚度(密耳)。
利用TAPPI测试法T51om-88，就MD和CD MIT折叠性能对得到的纸张和纸板基材进行测试，所述测试法用来测量纸张的耐折性，通常用来评估纸张经受重复弯曲、折叠和折缝的能力。如果将基材用于制备具有折叠或划线的纸张或纸板制品，例如文件夹，其中相对所述折叠或划线，制品的各部分可以折曲，这是一个重要的标准。其结果列于下表IV、V和VI中和图6、7和8中。
表IV、V和VI包含分别针对90磅/3000平方英尺、100磅/3000平方英尺和118磅/3000平方英尺试样的压光压力、％可膨胀微球体、定量、密度、MD MIT折叠性能、CD MIT折叠性能以及几何平均折叠性能。由MD和CD性能，根据如下公式计算MIT折叠性能和Taber挺度的几何平均值。
Figure A20048001508500281
                                    表IV
基材号 压光机PLI ％可膨胀微球体   定量(磅/3000平方英尺)   密度(磅/3000平方英尺/密耳)   MD折叠性能：MIT折叠，数目   CD折叠性能：MIT折叠，数目   几何平均折叠性能，MIT折叠
  90-0-20-090-0-20-690-0-20-1090-0-20-1390-0-20-1690-0-20-2090-1.0-20-090-1.0-20-690-1.0-20-1090-1.0-20-1390-1.0-20-1690-1.0-20-20   030110170230310030110170230310   000000111111   92.390.692.590.592.891.892.791.993.392.488.992.6   9.189.8910.6011.1911.7011.598.169.029.7810.2710.7411.65   488451496504477386531538529572602652   127137144156128193199147197170156176   356.6333.3365.2373.1349.2305.2401.0394.4399.2422.0439.7477.5
                                      表V
基材号   压光机PLI   ％可膨胀微球体   定量(磅/3000平方英尺)   密度(磅/3000平方英尺/密耳)   MD折叠性能：MIT折叠，数目   CD折叠性能：MIT折叠，数目   几何平均折叠性能，MIT折叠
  100-0-20-0100-0-20-6100-0-20-10100-0-20-13100-0-20-16100-0-20-20100-1.0-20-0100-1.0-20-6100-1.0-20-10100-1.0-20-13100-1.0-20-16100-1.0-20-20   030110170230310030110170230310   000000111111   99.99810610199.898.7102103105101103104   9.229.9110.6711.2011.4212.408.418.999.9410.4810.4611.01   525513452582501615513626588637615742   161120130144106241245166247228190220   388.3372.5332.6423.9362.1467.1402.0457.9451.0478.4455.2547.2
                                 表VI
基材号   压光机PLI   ％可膨胀微球体   定量(磅/3000平方英尺)   密度(磅/3000平方英尺/密耳)   MD折叠性能：MIT折叠，数目   CD折叠性能：MIT折叠，数目   几何平均折叠性能，MIT折叠
  118-0-20-0118-0-20-6118-0-20-10118-0-20-13118-0-20-16118-0-20-20118-1.0-20-0118-1.0-20-6118-1.0-20-10118-1.0-20-13118-1.0-20-16118-1.0-20-20   030110170230310030110170230310   000000111111   123122119121118123121120123121120121   9.6010.1010.6911.0311.8411.608.629.049.7410.1710.5011.17   535547539535535554738723695836928916   171260210187274207242302223220270221   397.2428.3409.0400.7425.0418.2549.2554.0516.1611.3683.4666.3
图6、7和8是几何平均MIT折叠性能对密度的作图，试样的定量分别为90磅/3000平方英尺、100磅/3000平方英尺和118磅/3000平方英尺。如图6、7和8所示，GM折叠数据的对比清楚地表明：添加1重量％的可膨胀微球体将对折叠性能产生有利的影响。该有利的影响在密度增加时将变得更大，这是出乎意料的。
                     实施例5
另外还利用TAPPI测试法T489om-92，就Taber挺度对实施例4的纸张和纸板基材进行测试。当在离夹具50毫米处施加负载时，测量38毫米宽垂直夹住的试样的自由端从其中心线偏斜15度所需的弯曲力矩(克厘米)，该程序用来测量纸张和纸板的挺度。纸张和纸板的挺度与基材的经济价值密切相关，并且与纸张或纸板中纤维的数量密切相关。在本专利中，我们能够除去一些纤维并用少量可膨胀的微球体取而代之，并且仍然能够取得希望的性能，以便保持纸张和纸板的经济价值。如果基材用来制备例如文件夹、悬挂文件夹、X-射线夹套和信封纸这样的纸张或纸板制品的话，提高的挺度是重要的标准。其结果列于下表VII，VIII和IX中和图9、10和11中。表VII、VIII和IX包含分别针对90磅/3000平方英尺、100磅/3000平方英尺、和118磅/3000平方英尺试样的压光压力、％可膨胀微球体、定量、密度、MD Taber挺度、CD Taber挺度以及几何平均Taber挺度。
                          表VII
基材号   压光机PLI   ％可膨胀微球体   定量(磅/3000平方英尺)   密度(磅/3000平方英尺/密耳)   MD Taber挺度，gf*cm   CD Taber挺度，gf*cm   几何平均Taber挺度，gf*cm
  90-0-20-090-0-20-690-0-20-1090-0-20-1390-0-20-1690-0-20-2090-1.0-20-090-1.0-20-690-1.0-20-1090-1.0-20-1390-1.0-20-1690-1.0-20-20   030110170230310030110170230310   000000111111   92.390.692.590.592.891.892.791.993.392.488.992.6   9.189.8910.6011.1911.7011.598.169.029.7810.2710.7411.65   24.525.219.822.319.617.12926.522.72119.918.9   11.412.810.310.69.78.7514.813.412.511.811.110.4   19.120.015.817.515513.623.021.018.317.016.115.3
                                     表VIII
基材号   压光机PLI   ％可膨胀微球体   定量(磅/3000平方英尺)   密度(磅/3000平方英尺/密耳)   MD Taber挺度，gf*cm   CD Taber挺度，gf*cm   几何平均Taber挺度，gf*cm
  100-0-20-0100-0-20-6100-0-20-10100-0-20-13100-0-20-16100-0-20-20100-1.0-20-0100-1.0-20-6100-1.0-20-10100-1.0-20-13100-1.0-20-16100-1.0-20-20   030110170230310030110170230310   000000111111   99.99810610199.898.7102103105101103104   9.229.9110.6711.2011.4212.408.418.999.9410.4810.4611.01   3331.729.327.825.723.937.837.634.429.827.822.2   15.515.214.113.812.312.82120.1l6.915.314.212   25.824.923.021.920.119.230.630.127.123.722.117.8
                                  表IX
基材号   压光机PLI   ％可膨胀微球体   定量(磅/3000平方英尺)   密度(磅/3000平方英尺/密耳)   MD Taber挺度，gf*cm   CD Taber挺度，gf*cm   几何平均Taber挺度，gf*cm
  118-0-20-0118-0-20-6118-0-20-10118-0-20-13118-0-20-16118-0-20-20118-1.0-20-0118-1.0-20-6118-1.0-20-10118-1.0-20-13118-1.0-20-16118-1.0-20-20   030110170230310030110170230310   000000111111   123122119121118123121120123121120121   9.6010.1010.6911.0311.8411.608.629.049.7410.1710.5011.17   57.451.451.444.649.644.262.964.46253.950.140.1   28.227.425.522.422.621.533.33630.226.925.823.4   45.241.240.635.338.534.850.352.248.842.539.832.8
图9、10和11分别是90磅/3000平方英尺、100磅/3000平方英尺和118磅/3000平方英尺试样的几何平均Taber挺度对压光压力的作图。如图9、10和11所示，GM Taber挺度的对比清楚地表明：添加1重量％的可膨胀微球体将对挺度能产生有利的影响。包含可膨胀微球体的试样和不含可膨胀微球体的试样之间挺度的差异，在低压光压力下要明显大于在高压光压力下。该有利的影响在压光压力降低时将变得更大，这是出乎意料的。
                        实施例6
对实施例4和5中列出的数据进行评估，以确定压光对纸张和纸板基材挺度的影响。结果列于下表X和图12中。
                                表X
基材号   压光机PLI   ％可膨胀微球体   定量(磅/3000平方英尺)   密度(磅/3000平方英尺/密耳)   MD Taber挺度，gf*cm   CD Taber挺度，gf*cm   几何平均Taber挺度，gf*cm
  90-0-20-20100-0-20-20118-0-20-2090-1.0-20-6100-1.0-20-6118-1.0-20-690-1.0-20-20100-1.0-20-20118-1.0-20-20   310310310303030310310310   000111111   91.898.712391.910312092.6104121   11.5912.4011.609.028.999.0411.6511.0111.17   17.123.944.226.537.664.418.922.240.1   8.812.821.513.420.136.010.412.023.4   13.619.234.821.030.152.215.317.832.8
表X和图12清楚地表明：将可膨胀微球体添加至纸张或纸板中能够使纸张或纸板的定量降低，同时仍然保持与较高定量纸张或纸板可比较的挺度。图12是GM Taber挺度对有和没有可膨胀微球体并且在不同压力下进行压光的纸张的定量的图表。该图清楚地表明：在任何给定的定量下，含1重量％的可膨胀微球体的纸张，在其压光压力降低时，与在正常压光压力条件下含或不含1重量％的可膨胀微球体的纸张相比，将具有明显更高的挺度。这使之能够在保持挺度的同时降低定量。因此，通过降低压光压力，能够以更低的定量实现可比的挺度。由于降低纸张或纸板的定量将增加得率(平方数/吨纸张或纸板)，因此这将是有利的。与降低的压光压力相结合利用可膨胀的微球体，与最初在纸张或纸板中利用可膨胀微球体的现有技术中所教导的相比，能够大大降低定量。这是出乎意料的结果。
                    实施例7
采用TAPPI试验方法T 538om-88(纸张和纸板的平滑度(SheffieldMethod))和T 555om-99(纸张和纸板的粗糙度(Print-surf Method))，也对实施例4、5和6的纸张和纸板基材的平滑度进行测试。结果列于表XI、XII、XIII和图13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23和24中。表XI、XII、XIII包含定量分别为90磅/3000平方英尺、100磅/3000平方英尺和118磅/3000平方英尺的试样的密度、网面Sheffield平滑度、网面Parker Print-surf粗糙度、毛毯面Sheffield平滑度和毛毯面Parker Print-surf粗糙度。在印刷等级中，纸张和纸板的表面粗糙度是确定适印性的重要因素。平滑度还将对其它性能产生影响，如摩擦系数、光泽度和涂层的吸收性。Sheffield测试是基材和玻璃表面之间空气流量的量度。表面平滑度与压入试样中的两个加压同心环形带之间测量的空气流动速率有关。Parker print surf方法测量在模拟文字印刷、照相印刷和凹版印刷处理的条件下纸张和纸板的粗糙度。以微米计的粗糙度平均值与适印性的相关性有时要比如Sheffield的其它可比方法更好。
                    表XI
基材号   密度(磅/3000平方英尺/密耳)   网面Sheffield平滑度，Sheff.单位   网面ParkerPrint Surf，um 10kgf/cm2softback   毛毯面Sheffield平滑度，Sheff.单位   毛毯面ParkerPrint Surf，um 10kgf/cm2softback
  90-0-20-090-0-20-690-0-20-1090-0-20-1390-0-20-1690-0-20-2090-1.0-20-090-1.0-20-690-1.0-20-1090-1.0-20-1390-1.0-20-1690-1.0-20-20   9.189.8910.6011.1911.7011.598.169.029.7810.2710.7411.65   478369246223160123402353239164145107   12.2511.189.047.887.256.0811.8310.358.186.736.395.58   448380316277237164396361282227195156   12.5712.0310.719.919.378.0711.4310.959.388.197.746.85
                      表XII
基材号   密度(磅/3000平方英尺/密耳)   网面Sheffield平滑度，Sheff.单位   网面ParkerPrint Surf.um 10kgf/cm2softback   毛毯面Sheffield平滑度，Sheff.单位   毛毯面ParkerPrint Surf，um 10kgf/cm2softback
  100-0-20-0100-0-20-6100-0-20-10100-0-20-13100-0-20-16100-0-20-20100-1.0-20-0100-1.0-20-6100-1.0-20-10100-1.0-20-13100-1.0-20-16100-1.0-20-20   9.229.9110.6711.2011.4212.408.418.999.94104810.4611.01   449371281213162142405353240171135122   12.5811.269.3287.256.2711.6510.257.886.736.085.72   449409345273245220394373284230195175   12.7612.1310.8810.279.228.6511.6410.639.248.527.926.98
                    表XIII
基材号   密度(磅/3000平方英尺/密耳)   网面Sheffield平滑度，Sheff.单位   网面ParkerPrint Surf，um 10kgf/cm2softback   毛毯面Sheffield平滑度，Sheff.单位   毛毯面ParkerPrint Surf，um 10kgf/cm2softback
  118-0-20-0118-0-20-6118-0-20-10118-0-20-13118-0-20-16118-0-20-20118-1.0-20-0118-1.0-20-6118-1.0-20-10118-1.0-20-13118-1.0-20-16118-1.0-20-20   9.6010.1010.6911.0311.8411.608.629.049.7410.1710.5011.17   463367286243181141403350268192149138   12.7611.89.18.087.66.9811.9510.398.667.436.756.05   432379334315253193392359305248206198   12.6712.2811.1510.319.528.8411.4511.139.548.798.157.53
结果清楚地表明：在给定的密度下，含可膨胀微球体的纸张或纸板要比不含可膨胀微球体的纸张或纸板更为平滑。这由Sheffield测试和Parker Print Surf测试证明。在给定的密度下，含微球体的纸张，其改善的平滑度是出乎意料的结果，并且对纸张和纸板的印刷等级有益。
                        实施例8
用实施例4的纸张和纸板来确定：定量对GM折叠性能有什么样的影响。用六个在不同压力下进行压光的试样来计算平均定量和GM折叠性能。最终数据列于表XIV中，并且在图25中进行作图。
                        表XIV
  ％可膨胀微球体   平均定量(磅/3000平方英尺)   几何平均折叠性能，MIT折叠
  0   92   347
  0   101   391
  0   121   413
  1   92   422
  1   103   465
  1   121   597
数据清楚地表明：含可膨胀微球体的纸张和纸板在任何给定的定量下均具有更高的GM折叠性能。数据令人惊奇地表明：含可膨胀微球体的纸张和纸板和不含微球体的纸张和纸板之间GM折叠性能的差异，随着定量的增加将变得更大。这是出乎意料的结果，并且表明：为了取得GM折叠性能的最大差异，定量应当在100磅/3000平方英尺或更大。
业已对本发明的各个方面及其优选实施方案进行了描述，但本领域熟练技术人员应当理解的是，在所附权利要求书的精神和范围内，可以有许多改进、变更和替换。

Claims (30)

1.一种用于制备纸制品如文件夹的纸张材料，其包含纸幅，所述纸幅包括纤维素纤维和占纸幅干基总重量约0.1-6重量％的膨胀微球体，所述纸幅的密度大于或等于约6.0磅/3000平方英尺/密耳。
2.权利要求1的纸张材料，其中所述纸幅的密度大于或等于约6.0磅/3000平方英尺/密耳。
3.权利要求2的纸张材料，其中所述纸幅的密度为约6.0-13.0磅/3000平方英尺/密耳。
4.权利要求1的纸张材料，其中所述纸幅的厚度为约13.0-25.0密耳。
5.权利要求1的纸张材料，其中所述纸幅中的膨胀微球体包含合成的聚合物微球体并且占以干基计纸幅总重量的约0.25-5.0重量％。
6.权利要求5的纸张材料，其中所述纸幅中的膨胀微球体包含合成的聚合物微球体并且占以干基计纸幅总重量的约0.5-3.0重量％。
7.权利要求1的纸张材料，其中所述纸幅的定量为约20-300磅/3000平方英尺。
8.权利要求7的纸张材料，其中所述纸幅的定量为约20-200磅/3000平方英尺。
9.权利要求8的纸张材料，其中所述纸幅的定量为约28-180磅/3000平方英尺。
10.权利要求1的纸张材料，其中所述纸幅中的膨胀微球体包含由聚合材料制成的微球体，所述聚合材料选自：甲基丙烯酸甲酯、邻-氯苯乙烯、聚邻-氯苯乙烯、聚乙烯基苄基氯、丙烯腈、偏二氯乙烯、对-叔丁基苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、乙烯基苄基氯以及两种或多种上述物质的混合物。
11.权利要求1的纸张材料，其中所述纸幅中的纤维包括以干基计约30-100重量％的软木纤维、以干基计约70-0重量％的硬木纤维和以干基计约0-50重量％的用过的废纸。
12.权利要求1的纸张材料，其中所述微球体的膨胀直径不大于约60微米。
13.权利要求1的纸张材料，其中所述纸幅在具有一个或更多个压区的压光装置中进行压光，任何压区中的压力不超过约350磅/线性英寸。
14.权利要求13的纸张材料，其中所述压力小于或等于约280磅/线性英寸。
15.权利要求14的纸张材料，其中所述压力小于或等于约250磅/线性英寸。
16.权利要求15的纸张材料，其中所述压力小于或等于约100磅/线性英寸。
17.权利要求16的纸张材料，其中所述压力小于或等于约50磅/线性英寸。
18.权利要求4的纸张材料，其中当根据Cutting Index 30测试法进行分析时，所述纸张材料显示出低于约40的切割指数。
19.权利要求1的纸张材料，其中所述纸张材料显示出大于或等于约200的GM折叠性能。
20.权利要求19的纸张材料，其中GM折叠性能大于或等于约350。
21.权利要求20的纸张材料，其中GM折叠性能大于或等于约450。
22.权利要求1的纸张材料，其中与除了不含膨胀微球体并且密度不是至少约6.0磅/3000平方英尺/密耳以外其它相同的纸张材料相比，所述纸张材料显示出了更高的GM折叠性能。
23.权利要求1的纸张材料，其中所述纸张材料显示出与第二纸张材料基本相同的GM折叠性能，所述第二纸张材料除了不含膨胀微球体并且定量比所述纸张材料高5％以外其它基本相同。
24.一种具有较低的割伤人体皮肤的倾向的纸张材料的制备方法，其包括：提供含纤维素纤维和以干基计约0.1-6.0重量％膨胀或可膨胀的微球体的造纸配料，由该造纸配料形成纤维纸幅，对该纸幅进行干燥，以及将该纸幅压光至约9.0-18.0密耳的厚度和约6.0-13.0磅/3000平方英尺/密耳的密度。
25.一种具有由权利要求1的基材形成的本体的制品。
26.根据权利要求21的制品，其中所述本体包含基本上平的第一部分和基本上平的第二部分，所述第一部分和第二部分沿折线连结并且能够沿所述折线挠曲。
27.根据权利要求21的制品，其中所述制品是文件夹。
28.权利要求1的纸张材料，其中所述纸幅的定量大于或等于约90磅/3000平方英尺。
29.权利要求28的纸张材料，其中所述纸幅的定量为约90-300磅/3000平方英尺。
30.权利要求29的纸张材料，其中所述纸幅的定量为约100-300磅/3000平方英尺。
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