專利名稱:包含可生物降解的植物油基化學(xué)柔軟組合物的紙制品的制作方法
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及薄頁紙幅。更準確地說，本發(fā)明涉及可用于紙巾，餐巾紙，搽面紙和衛(wèi)生紙等產(chǎn)品的柔軟的、吸收性薄頁紙幅。
發(fā)明背景紙幅或紙頁，有時稱之為薄頁紙或薄頁紙幅或紙頁，在現(xiàn)代社會中已找到了極其廣泛的用途。這些制品如紙巾，餐巾紙，搽面紙和衛(wèi)生紙是商業(yè)上的主要產(chǎn)品。長期以來，人們一直認為，這些產(chǎn)品的三個重要的物理特征是它們的柔軟性；吸收性，特別是它們對含水體系的吸收性；和它們的強度，特別是當它們處于濕狀時的強度。迄今為止已進行的研究和開發(fā)工作一直是致力于改善這三個特征之一而不嚴重影響其它特征，以及同時改善這三個特征中的二個或三個。
柔軟性是消費者握住特定產(chǎn)品，并在其皮膚上擦試或在其手中揉皺時所感覺到的觸覺。這種觸覺是若干物理性能的組合。通常，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員認為，涉及柔軟度的一個更為重要的物理性能是制備產(chǎn)品的紙幅的挺度。通常還認為，挺度直接與紙幅的干抗張強度以及制備紙幅的纖維的挺度有關(guān)。
強度是產(chǎn)品以及其組成的紙幅在使用條件下，特別是在濕潤狀態(tài)下保持物理完整性和耐撕，耐破，和耐剪的能力。
吸收性是產(chǎn)品以及其組成的紙幅吸收液體特別是水溶液或分散體能力的量度。通常，使用者所察覺到的總的吸收性被認為是給定質(zhì)量的薄頁紙在飽和狀態(tài)時所吸收的液體總量以及吸收液體速率的組合。
業(yè)已熟知的是，使用濕強度樹脂來增加紙幅的強度。例如，Westfelt在纖維素化學(xué)和工藝(第13卷，第813-825頁(1979))中描述了許多這種材料并詳述了它們的化學(xué)性能。Freimark等人在US3,755,220(1973年8月28日出版)中指出，某些被稱之為去鍵劑(debonding agent)的化學(xué)添加劑將干擾在造紙過程中形成紙頁期間所產(chǎn)生的纖維與纖維之間的鍵。這種鍵的減少將形成更為柔軟的、或剛性更差的紙頁。Freimark等人還指出，將增加紙頁濕強度的濕強度樹脂與去鍵劑一起使用，可彌補濕強度樹脂不希望的作用。這些去鍵劑確實降低了干抗張強度，但通常也會使?jié)窨箯垙姸冉档汀?br>Shaw在US3,821,068(1974年6月28日出版)中還指出，可用化學(xué)去鍵劑來降低薄頁紙幅的挺度，并因此增加柔軟度。
在各種參考資料如US3,554,862(1971年1月12日授權(quán)于Hervey等人)中已披露了各種化學(xué)去鍵劑。這些物質(zhì)包括，季銨鹽類如，三甲基可可基氯化銨，三甲基油酰基氯化銨，二(氫化)牛脂二甲基氯化銨和三甲基硬脂?；然@。
Emanuelsson等人在US4,144,122(1979年3月13日出版)中指出，可使用復(fù)合的季銨化合物如二(烷氧基(2-烴基)亞丙基)季銨氯化物而使紙幅柔軟。他們還試圖通過使用非離子表面活性劑如脂肪醇的環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷加合物來克服由去鍵劑所造成的吸收性的下降。
Armak Company(Chicago，Illinois)在其公報76-17(1977)中披露了，將二甲基二(氫化)牛脂氯化銨與聚乙二醇的脂肪酸酯結(jié)合使用，不僅可賦予薄頁紙幅以柔軟度，而且可賦予其吸收性。
涉及改善紙幅的實驗性研究結(jié)果披露于US3,301,746(1967年1月31日授權(quán)于Sanford和Sisson)中。盡管通過該專利的方法制得的紙幅質(zhì)量很高，并且由這些紙幅制得的產(chǎn)品在商業(yè)上獲得了巨大的成功，但旨在發(fā)現(xiàn)改善產(chǎn)品的各種努力仍在繼續(xù)進行。
例如，Becker等人在US4,158,594(1979年1月19日出版)中描述了他們主張的形成強韌和柔軟的纖維紙頁的方法。更具體地說，他們指出，在制造過程中，通過(1)將紙幅的一面由已粘接至紙幅的一面上和精細構(gòu)圖的起皺表面上的粘接材料(如丙烯酸膠乳橡膠乳液，水溶性樹脂，或彈性粘接材料)粘接至精細構(gòu)圖排列的起皺表面上，和(2)由起皺表面使紙幅進行起皺以形成紙頁可增加薄頁紙幅(該紙幅可能已通過添加化學(xué)去鍵劑而軟化)的強度。
常規(guī)的季銨鹽化合物如熟知的二烷基二甲基銨鹽(例如，二牛脂二甲基氯化銨，二牛脂二甲基甲基硫酸銨，二(氫化)牛脂二甲基氯化銨等)是有效的化學(xué)柔軟劑。業(yè)已證明，這些季銨鹽的單酯和二酯的變體對環(huán)境有益，并且仍能起增加纖維素纖維材料柔軟度的化學(xué)柔軟劑的作用。不幸的是，這些季銨化合物有臭味，并且還很難分散。申請人已發(fā)現(xiàn)，季銨鹽的植物油基的單酯和二酯也起增加纖維素纖維材料柔軟度的化學(xué)柔軟劑的作用。由植物油基的單酯和二酯季銨柔軟劑制得的薄頁紙，與由動物油基的單酯和二酯季銨柔軟劑制得的薄頁紙相比，顯示出良好的柔軟度和吸收性并具有改善的氣味。此外，由于植物油基單酯和二酯的季銨柔軟劑良好的流動性(低熔點)，因此，在很少或不用稀釋時，可實現(xiàn)良好的分散。
本發(fā)明的目的是提供一種柔軟、吸收性的衛(wèi)生紙產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的是提供一種柔軟、吸收性的搽面紙產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的是提供一種柔軟、吸收性的紙巾產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一目的是提供一種柔軟、吸收性薄頁紙(即搽面紙和/或衛(wèi)生紙)和紙巾產(chǎn)品的制備方法。
使用本發(fā)明，可實現(xiàn)這些和其它的目的，當閱讀下面內(nèi)容時這將變得更為清楚。
發(fā)明概要本發(fā)明提供一種柔軟、吸收性的紙產(chǎn)品。簡單地說，該柔軟的紙產(chǎn)品包含(a)纖維素造紙纖維；和(b)以所述纖維素造紙纖維重量為準從約0.005％至5.0％重量可生物降解的、酯官能的季銨柔軟化合物，結(jié)構(gòu)式如下(R)4-m-N+-[(CH2)n-Y-R2]mX-式中每個Y均是-O-(O)-C-，或-C(O)-O-；m為1-3；n為1-4；每個R為C1-C6烷基，羥烷基，烴基，取代的烴基，芐基，或它們的混合物；每個R2均為C11-C23烴基或取代的烴基取代基；X-為任何與柔軟劑相容的陰離子；其中，柔軟化合物的R2部分是由碘值大于約5至小于約100的C12-C24的脂肪?；苌玫降?。優(yōu)選，絕大部分脂肪?；怯芍参镉驮囱苌玫降摹?br>在添加至纖維素纖維材料中之前，優(yōu)選用液體載體將可生物降解的、酯官能的季銨化合物稀釋至約0.01％至25.0％重量的濃度。液體載體的溫度優(yōu)選從約30℃至約60℃，PH小于約4。優(yōu)選至少有20％添加至纖維素纖維中的可生物降解的、酯官能的季銨化合物被留著。適用于本發(fā)明的季銨化的酯-胺化合物優(yōu)選的例子包括下式的化合物 這些化合物分別被認為是二酯二油?；谆然@(DEDODMAC)(即二(十八-z-9-烯酰乙氧基)二甲基氯化銨)和二酯二瓢兒菜基二甲基氯化銨(DEDEDMAC)(即二(二十二-z-13-烯酰乙氧基)二甲基氯化銨)的單酯和二酯變體。應(yīng)明白的是，由于油?；推皟翰嘶觉；鶊F是由天然存在的植物油(例如，橄欖油，菜子油等)衍生得到的，因此，也可能存在少量其它的脂肪?；?。天然存在植物油的各種組分請參見Bailey’s Industrial Oiland Fat Products，第三版，John Wiley and Sons(NeW York 1964)，在此引入該文作為參考。取決于產(chǎn)品特性的要求，可改變植物油脂肪?；娘柡投?。
簡單地說，本發(fā)明薄頁紙幅的制備方法包括如下步驟1.由前述的組分形成造紙配料；2.將該造紙配料沉積在帶孔表面如長網(wǎng)上；3.然后從沉積的配料中除去水。
除非另有說明，本發(fā)明中所有的百分數(shù)、比率和比例均以重量計。
發(fā)明詳述盡管本說明書以特別指出的并明確要求本發(fā)明主題保護范圍的權(quán)利要求
結(jié)束，據(jù)信，通過閱讀下面的詳細說明以及所附的實施例能更好地理解本發(fā)明。
在本發(fā)明中，所使用的術(shù)語，薄頁紙幅、紙幅、紙頁和紙產(chǎn)品均指由下述方法制得的紙張，所述方法包括形成含水造紙配料；將該配料沉積在帶孔表面如長網(wǎng)上；并且如通過重力或真空輔助的脫水，壓榨或不壓榨，以及通過蒸發(fā)而從該配料中除去水。
在此所述的含水造紙配料是下面所述的造紙纖維和化學(xué)劑的含水漿。
在本發(fā)明方法中，第一個步驟是形成含水造紙配料。該配料包含造紙纖維(在下面有時稱之為木漿)和至少一種植物油基季銨化的酯-胺化合物；所有這些組分在下面均將進行描述。
可以預(yù)料，所有種類的木漿通常將包含用于本發(fā)明的造紙纖維。然而，可使用其它纖維素纖維紙漿，如棉短絨，甘蔗渣，人造纖維等，并且沒有任何一種被排除。在此所使用的木漿包括，化學(xué)木漿，如亞硫酸鹽漿和硫酸鹽漿，以及機械漿，例如包括磨木漿，熱磨機械漿，和化學(xué)改性的熱磨機械漿(CTMP)?？墒褂瞄熑~樹和針葉樹衍生得到的紙漿。另外，也可用于本發(fā)明的是，由廢紙衍生得到的纖維，所述廢紙可含有任一種或所有種類的上述纖維，以及其它非纖維材料如用來促進原始造紙的填料和粘合劑。用于本發(fā)明的造紙纖維優(yōu)選包括由北方針葉木衍生得到的硫酸鹽漿。
(A)可生物降解的酯官能的季銨化合物以絕干纖維重量為準，本發(fā)明包含作為主要組分的、從約0.005％至約5.0％，更優(yōu)選從約0.03％至約0.5％重量的可生物降解的酯官能的季銨化合物，其結(jié)構(gòu)式如下(R)4-m-N+-[(CH2)n-Y-R2]mX-式中每個Y均是-O-(O)-C-，或-C(O)-O-；m為1-3；優(yōu)選為2；n為1-4；優(yōu)選為2；每個R取代基均為短鏈C1-C6烷基，優(yōu)選為C1-C3烷基，例如甲基(最優(yōu)選的)，乙基，丙基等，羥烷基，烴基，取代的烴基，芐基，或它們的混合物；每個R2均為長鏈、至少部分不飽和的(IV大于約5至小于約100，優(yōu)選從約10至約85)的C11-C23烴基或取代的烴基取代基；抗衡離子X-為任何與柔軟劑相容的陰離子，例如，乙酸根，氯離子，溴離子，甲基硫酸根，甲酸根，硫酸根，硝酸根等。
優(yōu)選，絕大部分R2包含至少含90％C18-C24長鏈的脂肪酰基。更優(yōu)選的是，絕大部分R2選自至少含90％C18，C22及其混合物的脂肪?；?br>用完全飽和的?；苽涞目缮锝到獾孽ス倌艿募句@化合物可迅速生物降解并且是優(yōu)異的柔軟劑。然而，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，用由植物油源衍生得到的至少部分不飽和的?；?即IV大于約5至小于約100，優(yōu)選小于85，更優(yōu)選從約10至約85)制得的化合物在滿足某些條件時有許多優(yōu)點(如更好的流動性)，并且對消費者來說是極易接受的產(chǎn)品。
為獲得使用不飽和?；囊嫣幎仨氝M行調(diào)節(jié)的變量包括，脂肪?；牡庵?IV)；在脂肪?；许?反異構(gòu)體的重量比。在下面所指出的IV值指的是脂肪?；腎V(碘值)，而不是最終可生物降解的酯官能的季銨化合物的IV。
優(yōu)選，這些可生物降解的酯官能的季銨化合物由脂肪?；频?，所述的脂肪?；腎V從約5至約25，優(yōu)選從約10至約25，更優(yōu)選從約15至約20，并且其順/反異構(gòu)體重量比大于約30/70，優(yōu)選大于約50/50，更優(yōu)選大于約70/30；這些化合物在低溫儲存是穩(wěn)定的。在這些IV范圍，這些順/反異構(gòu)體的重量比提供了最佳的濃度性能。在IV范圍高于約25時，除非需要更高的濃度，否則該順/反異構(gòu)體的比是不太重要的。IV和濃度性能間的關(guān)系將描述如下。
通常，為減少多不飽和作用和降低IV以保證良好的色澤進行的脂肪酸的氫化將導(dǎo)致分子內(nèi)大量的反式構(gòu)形。因此，由低IV值脂肪?；苌玫降孽ス倌芑募句@化合物可通過將完全氫化的脂肪酸與接觸氫化的脂肪酸以提供從約5至約25IV的比率進行混合而制得。
接觸固化脂肪酸的多不飽和含量應(yīng)少于約30％，優(yōu)選少于約10％，更優(yōu)選少于約5％。在此所用的這些多不飽和百分數(shù)指的是，每100個基團中多不飽和的脂肪酸(或脂肪酰基)基團的數(shù)量。在接觸固化期間，通過本領(lǐng)域已知的方法如通過最佳的混合，使用特定的催化劑，提供高的H2利用率等，來控制順/反異構(gòu)體的重量比。
另外，還發(fā)現(xiàn)，對于熔融態(tài)儲存的可生物降解的酯官能的季銨化合物良好水解穩(wěn)定性，必須對原料中含水量進行控制，并使之最小化，優(yōu)選水量小于約1％，更優(yōu)選小于約0.5％重量。儲存溫度應(yīng)盡可能的低并且仍保持流體材料，理想的溫度范圍是從約120°F至約150°F。對于穩(wěn)定性和流動性而言，最佳儲存溫度取決于用于制備酯官能季銨化合物的脂肪酸的特定的IV和所選擇的溶劑的量/種類。重要的是，提供良好熔融儲存穩(wěn)定性，以便提供商業(yè)上切實可行的原料，該原料在制造過程中，在其正常的運輸/儲存/加工時不會出現(xiàn)明顯的降解。
可生物降解的酯官能的季銨化合物的合成在本發(fā)明中使用的優(yōu)選的可生物降解的酯官能的季銨化合物的合成可通過下面兩個步驟來完成步驟A，合成胺 RC(O)＝由油酸或瓢兒菜酸衍生得到。胺將N-甲基二乙醇胺(440.9g，3.69mol)和三乙基胺(561.2g，5.54mol)溶于裝有加料漏斗，溫度計，機械攪拌器，冷凝器，并用氬氣清掃的22L的三頸燒瓶中的CH2Cl2(12L)中。將植物油基脂肪酰基氯(2.13kg，7.39mol)溶于2L CH2Cl2中，并緩慢加至該胺溶液中。然后，將該胺溶液加熱至35℃，以便使脂肪?；饶鼙３制浼尤霑r溶液狀態(tài)。添加?；仍黾恿嘶亓鞣磻?yīng)的溫度(40℃)。?；鹊奶砑勇磷阋跃S持回流即可，但不能快至二氯甲烷從冷凝器的頂部損失掉。?；鹊奶砑討?yīng)持續(xù)1.5小時。再將該溶液回流加熱另外3小時。除去熱源并對反應(yīng)物持續(xù)攪拌2小時以冷卻至室溫。添加CHCl3(12L)。用1加侖飽和的NaCl和1加侖飽和的Ca(OH)2洗滌該溶液。在室溫讓有機層放置過夜。然后，用50％的K2CO3對有機層萃取三次(每次2加侖)。然后再用飽和的NaCl洗滌二次(每次2加侖)。通過添加CHCl3和/或飽和鹽并在蒸汽浴上進行加熱而將這些萃取步驟中形成的乳液再溶解。然后，用MgSO4對有機層進行干燥，并進行過濾和濃縮。得到2.266g油?；蚱皟翰嘶绑w胺(酯官能的)。TCL二氧化硅(75％Et2O/25％己烷，在Rf為0.69時有一個點)。步驟B.季銨化作用CH3CN
在蒸汽浴上對油基/瓢兒菜基前體胺(2.166kg，3，47mol)和CH3CN(1加侖)進行加熱，直至其變成流體為止。然后將該混合物加入含4加侖CH3CN的10加侖的，帶玻璃襯的，攪拌的Pfaudler反應(yīng)器中。通過試管添加CH3Cl(25磅，液體)并將反應(yīng)物加熱至80℃保持6小時。從反應(yīng)器中取出CH3CN/胺溶液，進行過濾并在室溫讓固體干燥一周。對濾液進行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，風(fēng)干過夜并與其它固體混合。得到2.125kg白色粉末。
另外，也可通過其它方法來合成可生物降解的酯官能的季銨化合物(C2H5)3N
將0.6mol二乙醇甲基胺置于3L的三頸燒瓶中，所述燒瓶裝有回流冷凝器，氬氣(或氮氣)進口和兩個加料漏斗。在一個加料漏斗中放置0.4mol三乙胺，在第二個加料漏斗中放置1.2mol其與二氯甲烷成1∶1溶液的瓢兒菜基氯。將750ml二氯甲烷加至含胺的反應(yīng)瓶中，并加熱至35℃(水浴)。滴加三乙胺，并將溫度升至40-45℃，與此同時攪拌半小時。滴加瓢兒菜基氯/二氯甲烷溶液，并在惰性氣氛下于40-45℃加熱過夜(12-16小時)。
將反應(yīng)混合物冷卻至室溫并用氯仿(1500ml)進行稀釋。將產(chǎn)品的氯仿溶液放置于分液漏斗(4L)中并用飽和NaCl，稀釋的Ca(OH)2，50％的K2CO3(3次)*，并最終用飽和的NaCl進行洗滌。收集有機層并在MgSO4上進行干燥，過濾并通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑。在高真空下進行最終的干燥(0.25mmHg)。*注50％的K2CO3層在氯仿層下面。步驟B.季銨化作用CH3Cl
將步驟A得到的0.5mol甲基二乙醇芥酸酯胺與200-300ml乙睛(無水)一起放置于高壓釜套筒中。然后，將試樣引入高壓釜中并用N2(16275mmHg/21.4ATM)吹洗三次并用CH3Cl吹洗一次。在CH3Cl的壓力為3604mmHg/4.7ATM下，將反應(yīng)物加熱至80℃保持24小時。然后從反應(yīng)混合物中取出高壓釜套筒。將試樣溶于氯仿中并通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，隨后通過高真空干燥(0.25mmHg)而除去溶劑。
另一種可在工業(yè)上制備優(yōu)選的可生物降解的酯官能的季銨化合物的方法是，脂肪酸(例如，油酸，芥酸等)與甲基二乙醇胺的反應(yīng)。熟知的反應(yīng)方法是用來形成胺酯官能的前體。然后，通過與如前所述的氯甲烷的反應(yīng)而形成酯官能的季銨。
對于生產(chǎn)酯官能的季銨柔軟化合物而言，上述的反應(yīng)方法在現(xiàn)有技術(shù)中通常是已知的。為了取得上面所限定的IV，順/反比率，和百分不飽和度，常常須對這些方法進行另外的改進。
有若干種植物油(例如，橄欖油，菜子油，紅花油，葵花油，豆油，道氏池花精油(meadow foam)等)可用作合成可生物降解的酯官能的季銨化合物的脂肪酸源。優(yōu)選使用橄欖油，道氏池花精油，高油酸量的紅花油，和/或高芥酸量的菜子油來合成可生物降解的酯官能的季銨化合物。最優(yōu)選的是，使用由菜子油衍生得到的富芥酸來合成可生物降解的酯官能的季銨化合物。應(yīng)明白的是，由于脂肪?；鶊F是由天然存在的植物油(例如，橄欖油，菜子油等)衍生得到的，因此，也可能存在少量其它的脂肪?；?。天然存在植物油的各種組分請參見Bailey’s Industrial Oil and Fat Products，第三版，John Wileyand Sons(New York 1964)，在此引入該文作為參考。
重要的是，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的植物油基酯官能的季銨化合物可在不使用分散助劑如濕潤劑時進行分散。不被現(xiàn)有的理論所束服，據(jù)信，它們的優(yōu)異分散性能是由于植物油良好的流動性(低熔點)所致。這與常規(guī)的動物脂基(例如牛脂)季銨化合物不同，所述的動物脂基季銨化合物由于其相對較高的熔點，因此需要分散助劑。另外，植物油還提供了改善的氧化和水解穩(wěn)定性。此外，用可生物降解的植物油基柔軟劑制得的薄頁紙，與用動物脂基柔軟劑制得的薄頁紙相比，顯示出良好的柔軟度和吸收性，以及改善的氣味特性。
通常，本發(fā)明可用于薄頁紙，它們包括但不局限于，毛毯壓榨的薄頁紙；構(gòu)圖的致密的薄頁紙如在Sanford-Sisson的US專利及其后續(xù)專利中所列舉的；以及高松厚性的，未壓實的薄頁紙如在US3,812,000(Salvucci，Jr.1974年5月21日出版)中所列舉的。該薄頁紙可以是均一或成層結(jié)構(gòu)；并且，由此制得的薄頁紙產(chǎn)品可以是單層或多層結(jié)構(gòu)。由成層紙幅制得的薄頁紙結(jié)構(gòu)描述于US3,994,771(Morgan，Jr.等人，1976年11月30日出版)中，在此引入作為參考。通常，由兩層或多層優(yōu)選由不同種類纖維組成的配料來制備濕抄的復(fù)合，柔軟，松厚和吸收性的紙張結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是，通過將稀釋的纖維漿分別沉積在一個或多個無端帶孔網(wǎng)上而形成各層；所述的纖維通常是如薄頁紙制造中使用的相對較長的針葉木纖維和相對較短的闊葉木纖維。然后，將各層結(jié)合以形成成層的復(fù)合紙幅。然后，通過使用流體使成層紙幅貼在網(wǎng)狀干毯/網(wǎng)狀壓印織物的表面上。并在作為低密度造紙工藝部分的所述織物上對其進行預(yù)熱干燥。成層紙幅相對于纖維種類可以分層，或各層的纖維含量是基本相同的。優(yōu)選該薄頁紙的定量在10g/m2和約65g/m2之間，密度約為0.60g/cc或更小。優(yōu)選定量將低于約35g/m2或更低；并且密度約為0.30g/cc或更小。最佳的是，密度在0.04g/cc和約0.20g/cc之間。
常規(guī)的壓榨薄頁紙及其制備方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這種紙通常是通過將造紙配料沉積在帶孔成形網(wǎng)而制得的。這種成形網(wǎng)在現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常指長網(wǎng)。在配料沉積在成形網(wǎng)上之后，它將被稱之為紙幅。該紙幅通過對其進行壓榨和在高溫下的干燥而脫水。根據(jù)剛才所述的方法制備紙幅的特定工藝和典型設(shè)備對于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說是熟知的。在一個典型的方法中，加壓流漿箱提供瓶濃紙漿配料。該流漿箱有一用于將紙漿配料薄沉積層輸送至長網(wǎng)上以形成濕紙幅的開口。然后，通過真空脫水，將紙幅的水份通常脫至約7-約25％(以紙幅總重量為準)，并通過其中紙幅將承受由相對的機械部件例如圓柱輥所產(chǎn)生的壓力的壓榨操作而進一步干燥。
然后，通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的蒸汽烘缸裝置如揚克式烘缸，將脫水的紙幅進行進一步的壓榨和干燥。通過機械裝置如相對的圓柱輥對紙幅進行壓榨，可在揚克式烘缸上產(chǎn)生壓力。當紙幅被壓在揚克式烘缸上時，還可對其施加真空?？刹捎枚鄠€揚克式烘缸，因而，在烘缸之間還可以引入另外的壓榨。所形成的薄頁紙結(jié)構(gòu)在下面將被稱之為常規(guī)的、壓榨的、薄頁紙結(jié)構(gòu)。由于纖維處于濕態(tài)時紙幅經(jīng)受了大的機械壓縮力，然后在壓縮狀態(tài)下進行干燥(和可有可無的起皺)，因此，這些紙頁被認為是壓實的。
圖案致密的薄頁紙的特征在于，具有相對低纖維密度的相對高松厚區(qū)和相對高纖維密度的一系列致密區(qū)。另外，該高松厚區(qū)的特征在于它是一枕形區(qū)。而致密區(qū)被稱之為壓節(jié)區(qū)。致密區(qū)在高松厚區(qū)內(nèi)可以是離散分布，或者，在高松厚區(qū)內(nèi)可以是或者完全或者部分地相互連接。圖案致密的薄頁紙幅的優(yōu)選制備方法描述于US3,301,746(1967年1月31日授權(quán)于Sanford和Sisson)，US3,974,025(1976年8月10日授權(quán)于Peter G.Ayers)，和US4,191,609(1980年3月4日授權(quán)于Paul D.Trokhan)，和US4,637,859(1987年1月20日授權(quán)于Paul D.Trokhan)，所有這些專利在此引入作為參考。
通常，圖案致密的紙幅優(yōu)選通過將造紙配料沉積在帶孔成形網(wǎng)如長網(wǎng)上形成濕紙幅，然后將該紙幅并置在一排支架上而制得。將紙幅對著這排支架進行壓榨，由此使得紙幅中致密區(qū)的位置與這排支架和濕紙幅之間的接觸位置相一致。在該操作中未被壓縮的紙幅的剩余部分被稱之為高松厚區(qū)。通過施加液壓如利用真空裝置或穿透干燥器(blow-through dryer)，或通過將紙幅對著這排支架進行機械壓榨，而使該高松區(qū)進一步膨松。以基本上避免高松厚區(qū)壓榨的方式對該紙幅進行脫水，和可有可無的預(yù)干燥。優(yōu)選通過施加液壓如利用真空裝置或穿透干燥器，或通過將紙幅對著這排支架進行機械壓榨(其中高松厚區(qū)未被壓縮)，而使該高松區(qū)進一步膨松?？蓪⒚撍x擇性的預(yù)干燥和形成致密區(qū)等步驟集中或部分集中于一體，以減少所進行的總的操作步驟數(shù)。在形成致密區(qū)，脫水，和可有可無的預(yù)干燥后，優(yōu)選仍在沒有機械壓榨下將紙幅完全干燥。優(yōu)選從約8％至約55％的薄頁紙表面包含致密的壓節(jié)，后者的相對密度至少為高松厚區(qū)密度的125％。
優(yōu)選這排支架是具有構(gòu)圖壓節(jié)的壓印承載織物，在施加壓力時，所述壓節(jié)起促進形成致密區(qū)的這排支架的作用。壓節(jié)的圖案構(gòu)成先前所述的這排支架。壓印承載織物描述于US3,301,746(1967年1月31日授權(quán)于Sanford和Sisson)，(US3,821,068 Salvucci，Jr，1974年5月21日出版)US3,974,025(Ayers，1976年8月10日出版)，US3,573,164(Friedberg等人，1971年3月30日出版)，US3,473,576(Amneus，1969年10月21日出版)，US4,239,065(Trokhan，1980年12月16日出版)，和US4,528,239(Trokhan，1985年7月9日出版)，所有這些專利在此引入作為參考。
優(yōu)選的是，在帶孔成形載體如長網(wǎng)上首先形成濕紙幅。然后，對該紙幅進行脫水并送至壓印織物上。另外，還可將配料一開始就沉積在也起壓印織物作用的帶孔支承載體上。一旦形成之后，對該濕紙幅進行脫水，和優(yōu)選預(yù)干燥至約40％和約80％之間的選定的纖維濃度?？衫谜婵瘴浠蚱渌婵昭b置或利用穿透干燥器進行脫水。在紙幅完全干燥之前，如前所述使壓印織物的壓節(jié)壓在紙幅中。完成這步操作的一種方法是通過使用機械壓力。例如，可通過將支承壓印織物的壓輥壓在烘缸如揚克式烘缸上而完成這步操作，其中紙幅處于壓輥和烘缸之間。另外，也可在紙幅完全干燥之前，通過用真空裝置如真空吸水箱或用穿透干燥器施加液壓，而使紙幅成型在壓印織物上。在開始的脫水期間，在隨后獨立的加工段，或它們的組合，可以施加液壓以引起致密區(qū)的壓印。
未壓實的、非構(gòu)圖的致密薄頁紙結(jié)構(gòu)描述于US3,812,000(1974年5月21日授權(quán)于Joseph L.Salvucci，Jr.和Peter N.Yiannos)和US4,208,459(1980年6月17日授權(quán)于Henry E.Becker，Albert L.McConnell，和Richard Schutte)，在此引入這兩份專利作為參考。通常，通過將造紙配料沉積在帶孔成形網(wǎng)如長網(wǎng)上形成濕紙幅；對紙幅進行脫水并在沒有機械壓縮下除去另外的水，直至紙幅的纖維濃度至少為80％；對紙幅進行起皺而制得未壓實的、非構(gòu)圖的致密薄頁紙結(jié)構(gòu)。通過真空脫水和加熱干燥從紙幅中除去水份。得到的結(jié)構(gòu)是一柔軟但強度差的相對未壓實纖維的高松厚紙頁。優(yōu)選在起皺之前將粘接材料施加至紙幅部分。
在現(xiàn)有技術(shù)中常把壓實的、非構(gòu)圖的致密薄頁紙結(jié)構(gòu)稱之為常規(guī)的薄頁紙結(jié)構(gòu)。通常，通過將造紙配料沉積在帶孔成形網(wǎng)如長網(wǎng)上形成濕紙幅；對紙幅進行脫水并在均勻機械壓縮(壓榨)下除去另外的水，直至紙幅的濃度為25-50％；將紙幅送至加熱烘缸如揚克式烘缸上并對紙幅進行起皺而制得壓實的、非構(gòu)圖的致密薄頁紙結(jié)構(gòu)。一般來說，通過真空，機械壓榨和加熱裝置從紙幅中除去水份。所得到的結(jié)構(gòu)強度大并通常是單一密度，但松厚度，吸收性和柔軟度很低。
本發(fā)明的薄頁紙幅可用于需要柔軟、吸收性的薄頁紙幅的任何應(yīng)用中。本發(fā)明薄頁紙幅特別有益的用途是紙巾，衛(wèi)生紙和搽面紙產(chǎn)品。例如，如US3,414,459(1968年12月3日授權(quán)于Wells)所教導(dǎo)的，可將本發(fā)明的兩層薄頁紙進行壓花并面對面地粘接固定在一起形成兩層的紙巾，該專利在此引入作為參考。
分析和測試方法可通過應(yīng)用技術(shù)中任何可接受的方法，對在此所使用的可生物降解處理化學(xué)劑量或留著在薄頁紙中的量進行分析。
A.酯官能季銨化合物的定量分析例如，可通過有機溶劑對DEDODMAC/DEDEDMAC的溶劑萃取，然后，通過使用Dirmidium Bromide作為指示劑的陰離子/陽離子滴定而測定薄頁紙留著的酯官能季銨化合物，如二酯二油基二甲基氯化銨(DEDODMAC)，二酯二瓢兒菜基二甲基氯化銨(DEDEDMAC)的量。應(yīng)指出的是，這些方法只是舉例性的，它們并不意味著排除可用來測定被薄頁紙留著的特定組分量的其它方法。
B.親水性(吸水性)通常，薄頁紙的親水性指的是薄頁紙被水潤濕的傾向。通過測定干燥薄頁紙用水完全潤濕所需的時間周期，在一定程度上可以定量測定薄頁紙的親水性。該時間周期指的是“潤濕時間”。為了提供對潤濕時間恒定和可重復(fù)的測試，可用下面步驟來測定潤濕時間首先提供一調(diào)理的薄頁紙結(jié)構(gòu)的樣片(測試紙樣的環(huán)境條件是23+1℃和50+2％R.H.，如TAPPI法T 402所述的)，該試樣的大小為4-3/8英寸×4-3/4英寸(約11.1cm×12cm)；第二步，將該紙樣折成四(4)個并置的方塊，然后，卷成直徑約0.75英寸(約1.9cm)至約1英寸(約2.5cm)的球；第三步，將球狀紙頁置于23±1℃的蒸餾水的表面上，同時開啟定時器；第四步，當球狀紙頁完全潤濕時，將定時器關(guān)閉并讀數(shù)。完全潤濕是用肉眼觀察的。
當然，可在制造完后，立即測量本發(fā)明實施方案薄頁紙的親水性。然而，在薄頁紙制得后頭兩周，即在薄頁紙制得后老化兩周后，疏水性可大大增加。于是，優(yōu)選在這兩周結(jié)束時測量潤濕時間。因此，將在兩周老化周期結(jié)束時于室溫測量的潤濕時間稱之為“兩周潤濕時間”。
C.密度正如在此所用的術(shù)語，薄頁紙的密度是將紙張的定量除以厚度而計算得到的平均密度；其中包括有適當?shù)膯挝晦D(zhuǎn)換。在此所用的薄頁紙的厚度是，當經(jīng)受95g/in2(15.5g/cm2)的壓縮負載時紙張的厚度。
可有可無的配料可將造紙中常用的其它化學(xué)劑添加至在此所述的可生物降解的化學(xué)柔軟組合物中，或添加至造紙配料中，只要它們不會明顯地和有害地影響纖維材料的柔軟性，吸收性，以及本發(fā)明的可生物降解的酯官能季銨柔軟化合物的柔軟度增強作用。A.潤濕劑作為選擇性配料，以干纖維重量為準，本發(fā)明可含有從約0.005％-約3.0％，更優(yōu)選從約0.03％-1.0％重量的潤濕劑。
(1)多烴基化合物可在本發(fā)明中用作潤濕劑的水溶性多烴基化合物的例子包括，甘油，重均分子量從約150-800的聚甘油和重均分子量從約200-4000，優(yōu)選從約200-約1000，最佳從約200-約600的聚乙二醇和聚丙二醇。特別優(yōu)選重均分子量從約200-600的聚乙二醇。也可以作用上述多烴基化合物的混合物。特別優(yōu)選的多烴基化合物是重均分子量約為400的聚乙二醇。這種材料可從聯(lián)合碳化物公司(Danbury，Connecticut)以商標“PEG-400”購得。
(2)非離子表面活性劑(烷氧基化材料)在本發(fā)明中可用作潤濕劑的合適的非離子表面活性劑包括，環(huán)氧乙烷(也可以是環(huán)氧丙烷)與脂肪醇，脂肪酸，脂肪胺等的加合產(chǎn)物。
在下面所述的任何特定種類的烷氧基化材料均可用作非離子表面活性劑。合適的化合物是基本上水溶的表面活性劑，其通式如下R2-Y-(C2H4O)z-C2H4OH式中，對于固體和液體組分，R2均選自伯，仲和帶支鏈的烷基和/或酰烴基基團；伯，仲和帶支鏈的鏈烯基烴基基團；和伯，仲和帶支鏈的烷基-和烯基取代的酚烴基基團；所述的烴基基團的烴基鏈長從約8-約20，優(yōu)選從約10-約18個碳原子。更優(yōu)選的是，液體組分的烴基鏈長從約16-18個碳原子，而固體組分的烴基鏈長從約10-14個碳原子。在本發(fā)明乙氧基化非離子表面活性劑的通式中，Y通常是-O-，-C(O)O-，-C(O)N(R)-，或-C(O)N(R)R-，其中R2和R(當存在時)的定義如前所述，和/或R可以是氫，z至少約8，優(yōu)選至少約10-11。當存在少量乙氧基化基團時，該柔軟組合物的性能以及穩(wěn)定性常常會降低。
在此所述的非離子表面活性劑的特征在于，HLB值(親水-親油平衡值)從約7-約20，優(yōu)選從約8-約15。當然，通過限定R2和乙氧基化基團的數(shù)量，通常可確定表面活性劑的HLB值。然而，應(yīng)指出的是，對于濃縮的液體組合物而言，在此使用的非離子乙氧基化表面活性劑含有相對長鏈的R2基團，并且是相對高乙氧基化的。盡管具有短乙氧基化基團的，較短的烷基鏈表面活性劑可具有所要求的HLB值，但它們在本發(fā)明中是無效的。
非離子表面活性劑的例子如下。本發(fā)明的非離子表面活性劑并不局限于這些例子。在這些例子中，整數(shù)將限定分子中的乙氧基(EO)基團的數(shù)目。
線性烷氧基化醇a.線性伯醇烷氧基化物HLB值在所述范圍內(nèi)的正十六烷醇，和正十八烷醇的十-，十一-，十二-，十四-，和十五乙氧基化物可在本發(fā)明中用作潤濕劑。在此用作組合物粘度/分散性改善劑的舉例性的乙氧基化伯醇是正-C18EO(10)；和正-C10EO(11)。在“油基”鏈長范圍內(nèi)的天然或合成醇混合的乙氧基化物也可用于本發(fā)明。這些材料的具體例子包括油醇-EO(11)，油醇-EO(18)，和油醇-EO(25)。
b.線性仲醇烷氧基化物HLB值在所述范圍內(nèi)的3-十六烷醇，2-十八烷醇，4-二十烷醇，和5-二十烷醇的十-，十一-，十二-，十四-，十五-，十八-，和十九-乙氧基化物可在本發(fā)明中用作潤濕劑。在此，用作潤濕劑的舉例性的乙氧基化仲醇包括2-C16EO(11)；2-C20EO(11)；2-C16EO(14)。線性的烷基苯氧基化的醇對于醇烷氧基化物來說，烷氧基化的酚，尤其是HLB位于本發(fā)明所描述的范圍內(nèi)的一元的烷基酚的六-十八的乙氧基化物可用作本發(fā)明的組合物的粘度/分散性改性劑。對-十三烷基苯酚和間-十五烷基苯酚等的六-十八的乙氧基化物可用于本發(fā)明中。用作本發(fā)明的混合物的潤濕劑的乙氧基化的烷基酚的例子是對-十三烷基苯酚EO(11)和對-十五烷基苯酚EO(18)。
本發(fā)明所用的且被本領(lǐng)域公知的非離子結(jié)構(gòu)式中的亞苯基是含有2～4個碳原子的亞烷基的等價物。對于本發(fā)明的目的，含有亞苯基的非離子表面活性劑被認為含有等效的碳原子數(shù)，碳原子數(shù)為“將烷基中的碳原子數(shù)加上每個亞苯基約3.3個碳原子的和計算而得。烯屬的烷氧基化物相應(yīng)于前面所披露的那些鏈烯醇類(包括伯和仲醇兩類)以及鏈烯基苯酚類可以被乙氧基化使它們的HLB在本文所描述的范圍內(nèi)，用作本發(fā)明的潤濕劑。支鏈的烷氧基化物從公知的“OXO”方法得到的支鏈的伯及仲醇可以被乙氧基化，并可用作本發(fā)明的潤濕劑。
上面的乙氧基化的非離子表面活性劑可以單獨或組合地用于本發(fā)明的組合物中，“非離子表面活性劑”一詞包括混合的非離子表面活性劑。
所用的表面活性劑(如果使用)的量優(yōu)選是基于薄頁紙干纖維重量的約0.01％～2.0％(重量比)。表面活性劑優(yōu)選具有8個或8個以上碳原子的烷基鏈。陰離子表面活性劑的例子是線性的烷基磺酸鹽和烷基苯磺酸鹽。典型的非離子表面活性劑是包括烷基甙酯類的烷基甙類，如從Croda公司(紐約)買到的Crodesta SL-40；1977年3月8日授權(quán)于W.K.Langdon等人的美國專利號4,011,389中描述的烷基甙醚；以及烷基多乙氧基化的酯，如從Glyco化學(xué)品公司(格林威治，康涅狄格州)買到的Pegosperse 200ML以及從RhonePoulenc公司(Cranbury，新澤西州)買到的IGEPALRC-520。B.強度添加劑可添加的其它種類的化學(xué)劑包括，增加干抗張強度和薄頁紙幅的濕耐破強度的強度添加劑。作為選擇性組分，以干纖維重量為準，本發(fā)明可含有從約0.01-約3.0％，更優(yōu)選從約0.3-約1.5％重量的水溶性強度添加樹脂。
(a)干強度添加劑干強度添加劑的例子包括，羧甲基纖維素，和得自ACCO化學(xué)劑類如ACCO711和ACCO514的陽離子聚合物，其中，優(yōu)選ACCO化學(xué)劑類。這些材料可得自American Cyanamid Company(Wayne，New Jersey)。
(b)永久性濕強度添加劑在此所用的永久性濕強度添加劑可有若干種。通常，在此可使用先前發(fā)現(xiàn)的并且隨后在造紙業(yè)中發(fā)現(xiàn)其用途的那些樹脂。在Westfelt的文章示出了許多例子，在此將其引入作為參考。
在通常的情況下，濕強度樹脂是水溶性的陽離子材料。也就是說，在將所述樹脂加至造紙配料中時它們是可溶于水的。在隨后的事情中如交聯(lián)將使樹脂不溶于水，這是十分可能的，并且甚至是所希望的。此外，某些樹脂只是在特定的條件如在限定的PH范圍內(nèi)是可溶的。
在濕強度樹脂沉積在造紙纖維之上，之中，或之間后，據(jù)信，它們常常會發(fā)生交聯(lián)或其它的固化反應(yīng)。但只要存在大量的水，通常不會發(fā)生交聯(lián)或固化。
其中特別有用的是各種聚酰胺-表氯醇樹脂。這些材料是帶有活性官能團如氨基，環(huán)氧基，和氮雜環(huán)丁鎓(azetidinium)基團的低分子量聚合物?，F(xiàn)有的專利文獻提供了這些材料的制備方法。US3,700,623(1972年10月24日授權(quán)于Keim)和US3,772,076(1973年11月13日授權(quán)于Keim)是所述專利的兩個例子，在此將其引入作為參考。
在本發(fā)明中，由Hercules(Wilmington，Delaware)以商標Kymene 557H和Kymene 2064出售的聚酰胺-表氯醇樹脂是特別有用的。通常，這些樹脂在Keim的上述專利中已作了描述。
用于本發(fā)明的堿活化的聚酰胺-表氯醇樹脂是由MonsantoCompany(St.Louis，Missouri)以Santo Res31商標出售的產(chǎn)品，如SantoRes31。通常，這些材料在US3,855,158(1974年12月17日授權(quán)于Petrovich)；US3,899,388(1975年8月12日授權(quán)于Petrovich)；US4,129,528(1978年12月12日授權(quán)于Petrovich)；US4,147,586(1979年4月3日授權(quán)于Petrovich)；和US4,222,921(1980年9月16日授權(quán)于Van Eenam)中已作了描述；在此將這些專利引入作為參考。
其它可用于本發(fā)明的水溶性陽離子樹脂是聚丙烯酰胺樹脂，如由American Cyanamid Company(Stanford，Connecticut)以商標Parez如Parez631NC出售的那些樹脂。通常，這些材料被描述于US3,556,932(1971年1月19日授權(quán)于Coscia等人)；和US3,556,933(1971年1月19日授權(quán)于Williams等人)；在此引入這兩篇文獻作為參考。
其它可用于本發(fā)明的水溶性樹脂包括丙烯酸乳液和陰離子苯乙烯-丁二烯膠乳。這些種類樹脂的許多例子被提供在US3,844,88(1974年10月29日授權(quán)于Meisel，Jr.等人)中，在此引入作為參考。
另外，發(fā)現(xiàn)也可用于本發(fā)明的其它水溶性陽離子樹脂是脲甲醛樹脂和蜜胺甲醛樹脂。這些多官能活性聚合物的分子量在幾千的數(shù)量級。更為常用的官能團包括，含氮基團如氨基，和連接至氮上的烴甲基基團。
盡管不太優(yōu)選，但聚乙烯亞胺類樹脂也可用于本發(fā)明中。
包括它們的制備方法的上述水溶性樹脂的更完整的說明可在TAPPI(制漿造紙技術(shù)協(xié)會，New York；1965)專論第29號，“紙和紙板的濕強度”中找到，在此引入作為參考。在此所用的術(shù)語“永久性濕強度樹脂”指的是，當將紙頁放置于水介質(zhì)中時，使之保持大部分起始濕強度的時間至少超過兩分鐘的樹脂。
(c)暫時濕強度添加劑上述濕強度添加劑通常能使紙產(chǎn)品保持永久性的濕強度，即當將紙放置于水介質(zhì)中時，它能在超出規(guī)定的時間之外保留大部分其起始的濕強度。然而，永久性濕強度在某些種類的紙產(chǎn)品中是不需要的和不希望的性能。如衛(wèi)生紙這樣的紙產(chǎn)品在短暫使用后通常將排入化糞體系等中。如果該紙產(chǎn)品永久性地保留其抗水解的強度性能，那么，這些體系將被堵塞。近年來，制造商們已向紙產(chǎn)品中添加了暫時性濕強度添加劑，以使該紙產(chǎn)品的濕強度能滿足預(yù)定的用途，而且當浸泡入水中時將該濕強度將減少。濕強度的減少將有利于紙產(chǎn)品流動通過化糞體系。
合適的暫時性濕強度樹脂的例子包括，改性的淀粉暫時濕強度劑，如由美國國家淀粉和化學(xué)公司(紐約)出售的National Starch 78-0080。通過將二甲氧基乙基-N-甲基-氯乙酰胺與陽離子淀粉聚合物反應(yīng)，可制得這種濕強度劑。改性的淀粉暫時濕強度劑還被描述于US4,675,394(Solarek等人，1987年6月23日出版)中，在此引入作為參考。優(yōu)選的暫時濕強度樹脂包括在US4，981,557(1991年1月1日出版，Bjorkquist)中描述的那些樹脂，在此引入作為參考。
對于上面所列出的永久性和暫時性濕強度樹脂的種類和具體的例子而言，應(yīng)明白的是，所列的這些樹脂實際上是舉例性的，并不意味著對本發(fā)明的范圍進行限定。
在本發(fā)明的實施過程中，還可使用相容的濕強度樹脂的混合物。
上面列出的選擇性的化學(xué)添加劑規(guī)定只是舉例性的，并不意味著對本發(fā)明的范圍進行限定。
下面的實施例將說明本發(fā)明的實施，但并不是用來對本發(fā)明進行限定。
實施例1本實施例的目的是說明可用來制備可生物降解的植物油基酯官能的季銨化合物(例如，二酯二油基二甲基氯化銨(DEDODMAC)或二酯二瓢兒菜基二甲基氯化銨(DEDEDMAC))的方法。
根據(jù)下面的步驟制備DEDODMAC 2％的分散體1.計量已知重量的DEDODMAC；2.將DEDODMAC加熱至約50℃(122°F)；3.將稀釋水預(yù)先調(diào)節(jié)至PH～3和約50℃(122°F)；4.進行充分的混合以形成亞微細粒的DEDODMAC柔軟組合物的水分散體；5.使用光學(xué)顯微技術(shù)測定氣泡(vesicle)分散體的粒徑。該粒徑范圍從約0.1-1.0μm。
根據(jù)下面的步驟制備DEDEDMAC2％的分散體1.計量已知重量的DEDEDMAC；2.將DEDEDMAC加熱至約50℃(122°F)；3.將稀釋水預(yù)先調(diào)節(jié)至PH～3和約50℃(122°F)；4.進行充分的混合以形成亞微細粒的DEDEDMAC柔軟組合物的水分散體。5.使用光學(xué)顯微技術(shù)測定泡囊(vesicle)分散體的粒徑。該粒徑范圍從約0.1-1.0μm。
實施例2本實施例的目的是說明，使用穿透干燥造紙工藝來制備用植物油基二酯季銨柔軟劑(DEDODMAC)和永久性濕強度樹脂可生物降解的化學(xué)柔軟劑組合物處理的柔軟和吸收性紙巾的方法。
在本發(fā)明的實施過程中，使用中間工廠規(guī)模的長網(wǎng)造紙機。首先，根據(jù)實施例1的步驟制備可生物降解化學(xué)柔軟劑的1％的溶液。其次，在常規(guī)的碎漿機中制備3％重量的NSK的水懸浮液。輕柔地精制該NSK漿液，并以干纖維重量1％的速率向NSK漿管中添加2％的永久性濕強度樹脂(即由Hercules incorporated(Wilmington，DE)出售的Kymene 557H)溶液。通過在線混合器增加Kymene 557H在NSK上的附著作用。在在線混合器之后，以干纖維重量0.2％的速率添加羧甲基纖維素(CMC)的1％的溶液，以增加纖維基材的干強度?？赏ㄟ^在線內(nèi)混合器增加CMC至NSK上的附著作用。然后，以干纖維重量0.1％的速率，將化學(xué)柔軟劑(DEDODMAC)的1％的溶液添加至NSK漿液中。也可通過在線混合器增加化學(xué)柔軟劑混合物至NSK上的附著作用。在混合漿泵(fan pump)處將NSK漿液稀釋至0.2％。第三，在常規(guī)的碎漿機中制備CTMP的3％重量的水懸浮液。以干纖維重量0.2％的速率，將非離子表面活性劑(Pegosperse)添加至該碎漿機中。在漿泵之前，以干纖維重量0.1％的速率，將化學(xué)柔軟劑混合物的1％的溶液添加至該CTMP漿管中?？赏ㄟ^在線混合器增加化學(xué)柔軟劑混合物至CTMP上的附著作用。通過混合漿泵將CTMP漿液稀釋至0.2％。將處理過的配料混合物(NSK/CTMP)在網(wǎng)前箱中混合，并沉積在長網(wǎng)上，從而形成紙胚。通過長網(wǎng)并在擋水板和真空吸水箱的幫助下進行脫水。所述長網(wǎng)為每英寸分別有84根縱向和76根橫向單絲的5-梭道，緞紋組織構(gòu)形。濕紙胚從長網(wǎng)傳遞至光聚合物織物上；在遞紙位置的纖維濃度約為22％；所述光聚合物織物具有每平方英寸240個線性愛達荷單元(Idaho cells)，34％的壓節(jié)區(qū)域和14密耳的光聚合物深度。通過真空幫助的脫水而進一步的進行脫水，直至紙幅的纖維濃度約為28％為止。通過穿透干燥，將構(gòu)圖的紙幅預(yù)干燥至纖維濃度約為65％重量。然后，利用噴涂的起皺粘合劑將該紙幅粘接至揚克式烘缸的表面上。所述粘合劑含有0.25％的聚乙烯醇(PVA)水溶液。在用刮刀對紙幅進行干起皺之前，纖維濃度增加至約96％。該刮刀有約25度的斜角，并相對于揚克式烘缸設(shè)置，以提供約81度的沖擊角；該揚克式烘缸以約800fpm(英尺/分)(約244米/分)的速度運轉(zhuǎn)。干紙幅以700fpm(英尺/分)(約214米/分)的速度卷在卷紙輥上。
利用PVA粘合劑，通過對兩層紙幅進行壓花并層合在一起而制成了紙巾產(chǎn)品。該紙巾的定量約為26#/3M平方英尺，含有約0.2％的可生物降解的化學(xué)柔軟劑(DEDODMAC)和約1.0％的永久性濕強度樹脂。得到的紙巾是柔軟，吸水性的，并且當潤濕時具有很大的強度。
實施例3本實施例的目的是說明，使用穿透干燥和層狀造紙工藝來制備用植物油基二酯季銨柔軟劑(DEDEDMAC)和暫時性濕強度樹脂的可生物降解的化學(xué)柔軟劑組合物處理的柔軟和吸收性衛(wèi)生紙的方法。
在本發(fā)明的實施過程中，使用中間工廠規(guī)模的長網(wǎng)造紙機。首先，根據(jù)實施例1的步驟制備可生物降解化學(xué)柔軟劑的1％的溶液。其次，在常規(guī)的碎漿機中制備3％重量的NSK的水懸浮液。輕柔地精制該NSK漿液，并以干纖維重量0.75％的速率向NSK漿管中添加2％的暫時性濕強度樹脂(即由國家淀粉和化學(xué)品公司(紐約)出售的National Starch 78-0080)溶液。通過管線內(nèi)混合器增加暫時濕強度樹脂至NSK上的附著作用。在混合漿泵處將NSK漿液稀釋至0.2％。第三，在常規(guī)的碎漿機中制備桉樹纖維的3％重量的水懸浮液。在漿泵之前，以干纖維重量0.2％的速率，將化學(xué)柔軟劑混合物的1％的溶液添加至該桉樹纖維漿管中?？赏ㄟ^管線內(nèi)混合器增加化學(xué)柔軟劑混合物至桉樹纖維上的附著作用。通過混合漿泵將桉樹纖維漿液稀釋至約0.2％。
將處理過的配料混合物(30％NSK/70％桉樹纖維)在網(wǎng)前箱中混合，并沉積在長網(wǎng)上，從而形成紙胚。通過長網(wǎng)并在擋水板和真空吸水箱的幫助下進行脫水。所述長網(wǎng)為每英寸分別有84根縱向和76根橫向單絲的5-梭道，緞紋組織構(gòu)形。濕紙胚從光聚合物網(wǎng)傳遞至光聚合物織物上；在遞紙位置的纖維濃度約為15％；所述光聚合物織物具有每平方英寸562個線性Idaho單元，40％的壓節(jié)區(qū)域和9密耳的光聚合物深度。通過真空幫助而進一步進行脫水，直至紙幅的纖維濃度約為28％為止。通過穿透干燥，將構(gòu)圖的紙幅預(yù)干燥至纖維濃度約為65％重量。然后，利用噴涂的起皺粘合劑將該紙幅粘接至揚克式烘缸的表面上。所述粘合劑含有0.25％的聚乙烯醇(PVA)水溶液。在用刮刀對紙幅進行干起皺之前，將纖維濃度增加至約96％。該刮刀有約25度的斜角，并相對于揚克式烘缸設(shè)置，以提供約81度的沖擊角；該揚克式烘缸以約800fpm(英尺/分)(約244米/分)的速度運轉(zhuǎn)。干紙幅以700fpm(英尺/分)(約214米/分)的速度卷在卷紙輥上。
將該紙幅制成單層薄頁紙產(chǎn)品。該薄頁紙的定量約為18#/3M平方英尺，含有約0.1％的可生物降解的化學(xué)柔軟劑(DEDEDMAC)和約0.2％的暫時性濕強度樹脂。重要的是，得到的薄頁紙是柔軟，吸水性的，并且適于用作搽面紙和/或衛(wèi)生紙。
實施例4本實施例的目的是說明，使用穿透干燥造紙工藝來制備用植物油基二酯季銨柔軟劑(DEDEDMAC)和干強度添加劑樹脂處理的柔軟和吸收性衛(wèi)生紙的方法。
在本發(fā)明的實施過程中，使用中間工廠規(guī)模的長網(wǎng)造紙機。首先，根據(jù)實施例1的步驟制備可生物降解化學(xué)柔軟劑的1％的溶液。其次，在常規(guī)的碎漿機中制備3％重量的NSK的水懸浮液。輕柔地精制該NSK漿液，并以干纖維重量0.2％的速率向NSK漿管中添加2％的干強度樹脂(即由AmericanCyanamid Corporation(Fairfield，OH)出售的ACCO514，ACCO711)溶液。通過管線內(nèi)混合器增加干強度樹脂至NSK上的附著作用。在混合漿泵處將NSK漿液稀釋至0.2％。第三，在常規(guī)的碎漿機中制備桉樹纖維的3％重量的水懸浮液。在漿泵之前，以干纖維重量0.2％的速率，將化學(xué)柔軟劑混合物的1％的溶液添加至該桉樹纖維漿管中?？赏ㄟ^管線內(nèi)混合器增加化學(xué)柔軟劑混合物至桉樹纖維上的附著作用。通過混合漿泵將桉樹纖維漿液稀釋至約0.2％。
將處理過的配料混合物(30％NSK/70％桉樹纖維)在網(wǎng)前箱中混合，并沉積在長網(wǎng)上，從而形成紙胚。通過長網(wǎng)并在擋水板和真空吸水箱的幫助下進行脫水。所述長網(wǎng)為每英寸分別有84根縱向和76根橫向單絲的5-梭道，緞紋組織構(gòu)形。濕紙胚從光聚合物網(wǎng)傳遞至光聚合物織物上；在遞紙位置的纖維濃度約為15％；所述光聚合物織物具有每平方英寸562個線性Idahocells，40％的壓節(jié)區(qū)域和9密耳的光聚合物深度。通過真空而進一步進行脫水，直至紙幅的纖維濃度約為28％為止。通過穿透干燥，將構(gòu)圖的紙幅預(yù)干燥至纖維濃度約為65％重量。然后，利用噴涂的起皺粘合劑將該紙幅粘接至揚克式烘缸的表面上。所述粘合劑含有0.25％的聚乙烯醇(PVA)水溶液。在用刮刀對紙幅進行干起皺之前，將纖維濃度增加至約96％。該刮刀有約25度的斜角，并相對于揚克式烘缸設(shè)置，以提供約81度的沖擊角；該揚克式烘缸以約800fpm(英尺/分)(約244米/分)的速度運轉(zhuǎn)。干紙幅以700fpm(英尺/分)(約214米/分)的速度卷在卷紙輥上。
將兩層紙幅制成薄頁紙產(chǎn)品，并使用層粘接工藝將它們層合在一起。該薄頁紙的定量約為23#/3M平方英尺，含有約0.1％的可生物降解的化學(xué)柔軟劑(DEDEDMAC)和約0.1％的干強度樹脂。重要的是，得到的薄頁紙是柔軟，吸水性的，并且適于用作搽面紙和/或衛(wèi)生紙。
實施例5本實施例的目的是說明，使用常規(guī)的干燥造紙工藝來制備用植物油基二酯季銨柔軟劑(DEDEDMAC)和干強度添加劑樹脂處理的柔軟和吸收性衛(wèi)生紙的方法。
在本發(fā)明的實施過程中，使用中間工廠規(guī)模的長網(wǎng)造紙機。首先，根據(jù)實施例3的步驟制備可生物降解化學(xué)柔軟劑的1％的溶液。其次，在常規(guī)的碎漿機中制備3％重量的NSK的水懸浮液。輕柔地精制該NSK漿液，并以干纖維重量0.2％的速率向NSK漿管中添加2％的干強度樹脂(即由AmericanCyanamid Corporation(Wayne，N.J.)出售的ACCO514，ACCO711)溶液。通過管線內(nèi)混合器增加干強度樹脂至NSK上的附著作用。在混合漿泵處將NSK漿液稀釋至0.2％。第三，在常規(guī)的碎漿機中制備桉樹纖維的3％重量的水懸浮液。在漿泵之前，以干纖維重量0.2％的速率，將化學(xué)柔軟劑混合物的1％的溶液添加至該桉樹纖維漿管中。可通過管線內(nèi)混合器增加化學(xué)柔軟劑混合物至桉樹纖維上的附著作用。通過混合漿泵將桉樹纖維漿液稀釋至約0.2％。
將處理過的配料混合物(30％NSK/70％桉樹纖維)在網(wǎng)前箱中混合，并沉積在長網(wǎng)上，從而形成紙胚。通過長網(wǎng)并在擋水板和真空吸水箱的幫助下進行脫水。所述長網(wǎng)為每英寸分別有84根縱向和76根橫向單絲的5-梭道，緞紋組織構(gòu)形。濕紙胚從長網(wǎng)傳遞至常規(guī)的毛毯上；在遞紙位置的纖維濃度約為15％。通過真空幫助進一步脫水，直至紙幅的纖維濃度約為35％為止。然后，將該紙幅粘接至揚克式烘缸的表面上。在用刮刀對紙幅進行干起皺之前，將纖維濃度增加至約96％。該刮刀有約25度的斜角，并相對于揚克式烘缸設(shè)置，以提供約81度的沖擊角；該揚克式烘缸以約800fpm(英尺/分)(約244米/分)的速度運轉(zhuǎn)。干紙幅以700fpm(英尺/分)(約214米/分)的速度卷在卷紙輥上。
將兩層紙幅制成薄頁紙產(chǎn)品，并使用層粘接工藝將它們層合在一起。該薄頁紙的定量約為23#/3M平方英尺，含有約0.1％的可生物降解的化學(xué)柔軟劑(DEDEDMAC)和約0.1％的干強度樹脂。重要的是，得到的薄頁紙是柔軟，吸水性的，并且適于用作搽面紙和/或衛(wèi)生紙。
權(quán)利要求
1.一種柔軟的紙產(chǎn)品，其特征在于含有(a)纖維素造紙纖維；和(b)以所述纖維素造紙纖維重量為準從0.005％至5.0％重量的可生物降解的、酯官能的季銨柔軟化合物，結(jié)構(gòu)式如下(R)4-m-N+-[(CH2)n-Y-R2]mX-式中每個Y均是-O-(O)-C-，或-C(O)-O-；m為1-3；n為1-4，；每個R均為C1-C6烷基，羥烷基，烴基，取代的烴基，芐基，或其組合；每個R2均為C11-C23烴基或取代的烴基取代基；X-為任何與柔軟劑相容的陰離子；其中，柔軟化合物的R2部分是由C12-C24的脂肪?；苌玫降模龅闹觉；牡庵荡笥?至小于100。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的紙產(chǎn)品，其中，大部分所述的脂肪?；怯芍参镉驮囱苌玫降?。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的紙產(chǎn)品，其中，所述的脂肪酰基的碘值10至85。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的紙產(chǎn)品，其中所述脂肪?；捻?反異構(gòu)體的重量比大于50/50。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的紙產(chǎn)品，其中大部分R2是由含至少90％C18-C24的脂肪酰基衍生得到的。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的紙產(chǎn)品，其中大部分R2是由含至少90％C18或C22的脂肪酰基衍生得到的。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的紙產(chǎn)品，還包含0.005％-3.0％的潤濕劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的紙產(chǎn)品，其中所述的潤濕劑選自水溶性多烴基化合物，線性烷氧基化醇，線性烷基苯氧基化醇，和它們的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的紙產(chǎn)品，其中每個R為C1-C3烷基。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的紙產(chǎn)品，其中每個R為甲基。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的紙產(chǎn)品，其中m為2，n為2。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的紙產(chǎn)品，其中，脂肪酰基的多不飽和度小于30％。
13.根據(jù)權(quán)利要求
13的紙產(chǎn)品，其中，脂肪?；亩嗖伙柡投刃∮?0％。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的紙產(chǎn)品，其中，X-選自氯離子，乙酸根，甲基硫酸根，及其組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的紙產(chǎn)品，其中，大部分所述的植物油基脂肪?；苌灾参镉驮矗鲋参镉驮催x自橄欖油，菜籽油，高油酸紅花油，道氏池花精油，和它們的混合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的紙產(chǎn)品，其中，所述的紙產(chǎn)品是紙巾。
17.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的紙產(chǎn)品，其中所述的紙產(chǎn)品是搽面紙或衛(wèi)生紙。
專利摘要
本發(fā)明披露了可用于制備柔軟、吸收性紙產(chǎn)品如紙巾，搽面紙，和衛(wèi)生紙的纖維素纖維材料。該紙產(chǎn)品含有可生物降解的植物油基的酯官能季銨化學(xué)柔軟化合物。優(yōu)選的植物油基酯官能季銨化學(xué)柔軟化合物的例子包括，二酯二酰油基二甲基氯化銨(DEDODMAC)(即二(十八-z-9-烯酰乙氧基)二甲基氯化銨)和二酯二瓢兒菜基二甲基氯化銨(DEDEDMAC)(即二(二十二-z-13-烯酰乙氧基)二甲基氯化銨)。取決于紙產(chǎn)品的性能要求，植物油中脂肪?；娘柡投瓤蛇M行調(diào)整。需要進行調(diào)整以最大程度利用不飽和植物油基?；嫣幍淖兞堪?，脂肪酰基的碘值(IV)；和脂肪酰基的順/反異構(gòu)體的重量比。
文檔編號D21H17/07GKCN1083919SQ95196233
公開日2002年5月1日 申請日期1995年4月7日
發(fā)明者迪安·馮·法恩, 保羅·D·特羅克漢 申請人:普羅克特和甘保爾公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan