專利名稱：由粗纖維素纖維制成的軟薄頁紙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性地涉及薄頁紙；更具體地說本發(fā)明涉及由因為其較高的粗糙度而被稱為低級的低級纖維素漿制成的衛(wèi)生用薄頁紙。
隨著日漸增長的從經(jīng)濟和環(huán)境角度考慮天然纖維的世界性供應(yīng)問題，對利用諸如由廢紙和高產(chǎn)率的機械或化學(xué)-機械制漿法生產(chǎn)的那些低級纖維素纖維的壓力逐漸增加。不幸的是，當(dāng)被添加到衛(wèi)生用薄頁紙中時，這樣的纖維會引起衛(wèi)生薄頁紙產(chǎn)品的消費者所追求的產(chǎn)品特性(即外觀美感和特別是柔軟度方面)相當(dāng)嚴(yán)重的惡化。
有問題的纖維特性主要是粗糙度。上述的低級纖維素纖維通常具有高的粗糙度。這引起由因為其松軟性而被選擇的主要纖維所賦予的柔軟感的損失。引入本發(fā)明作參考的Carstens的1981年11月17日頒布的美國專利4,300,981號說明了由這些主要纖維所賦予的織紋與表面質(zhì)量。
當(dāng)?shù)图壚w維被選用時，如果低級纖維具有高粗糙度的話，就缺乏理想的表面質(zhì)量。在機械或化學(xué)-機械釋出的纖維情況中，高粗糙度是由于保留天然木材物質(zhì)的非纖維素組分之故而引起，這樣的組分包括木素與所謂的半纖維素。這使每個纖維在不增加其長度的情況下重量增加。
廢紙還往往具有高的機械漿量，但是甚至在選擇廢紙級別時非常仔細(xì)以盡可能減少機械漿量的情況下，仍然經(jīng)常會出現(xiàn)高的粗糙度。據(jù)說這是由于在當(dāng)來自許多原料的紙相混合以制成再生漿時天然存在的纖維組織的雜質(zhì)混合物。例如，某些廢紙由于它本質(zhì)上主要為北美硬材而可被選用；然而，人們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)大量來自較粗糙的軟材纖維的雜質(zhì)，甚至最有害的品種諸如各種美國南方松。
在整個造紙史中，許多發(fā)明人已將他們的活動指向克服低級纖維的局限性以使它們適于此處所述的應(yīng)用。
在已被提出的用于軟化薄頁紙的許多化學(xué)添加劑中，沒有一種已被證明是足以令人信服地從先前所述的粗糙的配料中制造真正的軟薄頁紙的，除非使用過量或不必要的添加劑而形成相當(dāng)昂貴的產(chǎn)品，因此這種產(chǎn)品被降到對大多數(shù)人來說是不能使用的特殊位置。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有理想的觸感低密度纖維薄頁紙結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一目的是將通常被認(rèn)為是粗糙和低品質(zhì)的臨界量的纖維摻入到上述的目的物中。
本發(fā)明的另一目的是在不大量使用增加制備和分配產(chǎn)品的費用的化學(xué)處理劑的情況提供薄頁紙。
使用將在以下公開內(nèi)容中所說的本發(fā)明實現(xiàn)這些或其它的目的。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過構(gòu)成薄頁紙的纖維的粗糙度與制造薄頁紙的纖維配料的摩擦系數(shù)之間的關(guān)系能夠達到意想不到的柔軟度。此關(guān)系使在無需添加多余量的添加劑以掩蓋粗纖維硬度的情況下提供軟薄頁紙成為可能。
本發(fā)明涉及由化學(xué)軟化的纖維素纖維組成的軟薄頁紙。該化學(xué)軟化的纖維素纖維包含足夠量的粗糙纖維以將薄頁紙的復(fù)合平均粗糙度提高到大于約11.0mg/100m。該化學(xué)軟化的纖維素纖維相對于其復(fù)合平均粗糙度C(mg/100m)來說具有降低的摩擦系數(shù)(DCOF，以百分點表示)，用下列方程式表示DCOF＞4.27×C-44.23。
該軟薄頁紙具有比抗張強度在約9與約25g/in/g/m2之間和密度在約0.05與約0.20g/cc之間。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明提供了一種預(yù)定的處理方法，該處理方法能夠用相當(dāng)數(shù)量的、優(yōu)選為約0.05％至約2.0％重量的化學(xué)軟化劑在纖維的比表面上基本上涂覆該纖維。優(yōu)選的化學(xué)軟化劑包括具有通式
的季銨化合物。
在上述的結(jié)構(gòu)中，每個R1為C14～C22烴基、優(yōu)選為牛脂；R2為C1～C6烷基或羥烷基，優(yōu)選為C1～C3烷基；X-為相容的陰離子，諸如鹵化物(例如氯化物或溴化物)或甲基硫酸根。如在Swern編輯的貝利的工業(yè)油脂產(chǎn)品，第三版(Bailey′s Industrial Oil and Fat Products，Third Edition，John Wiley andSons(New York 1964))中所討論的那樣，牛脂是具有可變組成的天然存在的物質(zhì)。在由Swern編輯的上述的同一參考文獻中的表6.13指出，通常78％或更多的牛脂脂肪酸含有16或18個碳原子。一般說來，牛脂中存在的一半的脂肪酸是不飽和的，主要呈油酸形式。合成的及天然的“牛脂”均處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
每個R1優(yōu)選為C16～C18烷基、更優(yōu)選為直鏈C18烷基。優(yōu)選的是，每個R2為甲基和X為氯化物或甲基硫酸根。
適用于本發(fā)明的季銨鹽化合物的例子包括熟知的二烷基二甲基銨鹽，諸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；而二(氫化)牛脂二甲基甲基硫酸銨是優(yōu)選的。此特定材料在市場上可從Witco Chemical Company Inc.of Dublin，Ohio以商品名“VarisoftR137”購得。
還可以使用季銨化合物的生物可降解的單及二酯變體，這意味著它們均處于本發(fā)明范圍之中。
除非另有規(guī)定，此處所有的百分比、比率以及比例均以重量計。


圖1為描述生產(chǎn)優(yōu)選的纖維素紙漿方法的示意流程圖，其中首先進行長度分類步驟，接著進行離心分離步驟。
圖2為描述生產(chǎn)優(yōu)選的纖維素紙漿的另一種方法的示意流程圖，其中首先進行離心分離步驟，接著進行長度分類步驟。
以下對本發(fā)明進行更詳細(xì)的介紹。
簡言之，本發(fā)明為一種低消耗自然資源的薄頁紙，當(dāng)考慮到其配料的粗糙度時該薄頁紙具有迄今未獲得過的柔軟度。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過降低各別纖維相對于其表面積的表面摩擦系數(shù)能夠獲得意想不到的柔軟度。
此處使用的術(shù)語“摩擦系數(shù)”系指由在根據(jù)TAPPI標(biāo)準(zhǔn)方法T-205制備的紙試樣的平滑表面上拖曳熔結(jié)玻璃滑板所需的力而確定的摩擦系數(shù)。下文將提供測定用的方法的詳細(xì)描述，然而摩擦系數(shù)還能通過產(chǎn)生類似值的其他方法來確定。
在整個說明書中術(shù)語“降低的摩擦系數(shù)”用字首縮略詞DCOF代表并以百分點為單位表示，指通過添加化學(xué)軟化劑，摩擦系數(shù)被降低的百分量。換句話說，為了測定一種纖維配料的DCOF，使用無化學(xué)軟化劑的纖維試樣制備標(biāo)準(zhǔn)的手抄紙，以及使用添加化學(xué)軟化劑后的纖維試樣制備標(biāo)準(zhǔn)的手抄紙。使用每種手抄紙測定摩擦系數(shù)，并使用下式計算DCOFDCOF=COFB-COFACOFB×100]]>式中，DCOF為降低的摩擦系數(shù)，COFB和COFA分別為從未處理的纖維和處理過的纖維制得的手抄紙的摩擦系數(shù)。
如此處所用的術(shù)語“化學(xué)軟化劑”是指能增加造紙纖維的潤滑性而同時基本上是牢固地存在于纖維(be substantive to the fibers)的化合物，即甚至當(dāng)纖維被分散于水中時它仍保留在纖維上。本發(fā)明優(yōu)選含有，以干纖維為基準(zhǔn)計，約0.05％至約2.0％重量的化學(xué)軟化劑。
最優(yōu)選形式的化學(xué)軟化劑是具有以下結(jié)構(gòu)式的0.05％至2.0％的季銨鹽化合物
在以上所指定的結(jié)構(gòu)中，每個R1為C14～C22烴基，優(yōu)選為牛脂；R2為C1～C6烷基或羥烷基，優(yōu)選為C1～C3烷基；X-為相容的陰離子，諸如鹵化物(例如氯化物或溴化物)或甲基硫酸鹽。如在Swern編輯的貝利的工業(yè)油脂產(chǎn)品，第三版(Bailey′s Industrial Oil and Fat Products，Third Edition，JohnWiley and Sons(New York 1964))中所討論的那樣，牛脂是具有可變組成的天然存在的物質(zhì)。在由Swern編輯的上述的同一參考文獻中的表6.13指出，通常78％或更多的牛脂的脂肪酸含有16或18個碳原子。一般說來，存在于牛脂中的一半的脂肪酸是不飽和的，主要呈油酸形式。合成的和天然的“牛脂”均處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
每個R1優(yōu)選為C16～C18烷基，最優(yōu)選為直鏈C18烷基。優(yōu)選的是，每個R2為甲基和X-為氯化物或甲基硫酸鹽。
適用于本發(fā)明的季銨鹽化合物的例子包括熟知的二烷基二甲基銨鹽，諸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；而二氫化牛脂二甲基甲基硫酸銨被優(yōu)選。此特定材料是市場上可從Witco Chemical Company Inc.of Dublin，Ohio以商品名“VarisoftR137”購得。
適用的季銨鹽化合物的其它例子和將這樣的化合物添加到纖維素纖維的優(yōu)選方法公開于Phan等人的1993年8月31日頒布的美國專利5,240,562號中，此處引用該文獻作參考。
還可使用季銨鹽化合物的生物可降解的單及二酯變體，這意味著它們均處于本發(fā)明范圍之中。這些化合物具有結(jié)構(gòu)式
和
在以上指定的結(jié)構(gòu)中，每個R1為脂族C13～C19烴基(如牛脂)；R2為C1～C6烷基或羥烷基或它們的混合物；X-為相容的陰離子，如鹵化物(例如氯化物或溴化物)或甲基硫酸根。每個R1優(yōu)選為C16～C18烷基，最優(yōu)選為直鏈C18烷基；而R2為甲基。
適用于本發(fā)明的薄頁紙的其他優(yōu)選的化學(xué)軟化劑包括聚硅氧烷化合物，優(yōu)選為氨基官能基的聚二甲基聚硅氧烷化合物。除了帶有氨基官能基的這樣的取代物外，也可以制備帶有羧基、羥基、醚、聚醚、醛、酮、酰胺、酯以及硫羥基基團的有效的取代基。在這些有效的取代基中，由氨基、羧基以及羥基組成的基團族比其他基團更被優(yōu)選；而氨基官能基最被優(yōu)選。適用類型的這樣的聚硅氧烷在Ampulksi等人的1991年10月22日頒布的美國專利5,059,282號中作了描述，此處引用該文獻作參考。
典型的市售的聚硅氧烷包括可從Dow Corning購得的DOW 8075和DOW 200；以及從Union Carbide購得的Silwer L720和Ucarsil EPS。
適用于本發(fā)明的其他優(yōu)選的化學(xué)軟化添加劑包括選自烷基苷類的非離子表面活性劑，包括烷基苷酯如由Croda，Inc.(New York，NY)購得的CrodestaTMSL-40；W.K.Langdon等人的1977年3月8日頒布的美國專利4011389號中介紹的烷基苷醚；烷基多乙氧基化的酯如從Glyco Chemicals，Inc.(Greenwich，CT)買到的PegosperseTM200ML；烷基多乙氧基化的醚和酯如可從Shell Chemical Co.購得的NeodolR25-12；脫水山梨糖醇酯如從ICIAmerica，Inc.購得的Span 60、乙氧基化的脫水山梨糖醇酯、丙氧基化的脫水山梨糖醇酯、混合的乙氧基化的/丙氧基化的脫水山梨糖醇酯以及聚乙氧基化的脫水山梨糖醇如從ICI America，Inc.購得的Tween 60。當(dāng)然，以上列出的適用的化學(xué)軟化劑僅僅是為了舉例，本發(fā)明的范圍并不受它們的限制。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，化合物諸如上述的季銨鹽化合物以如此低的用量(即0.05％～2.0％)帶來伴生的高經(jīng)濟價值。事實上，對所研究的紙來說，在這些低用量的情況下沒有必要通過使用多羥基化合物或其他的潤濕劑來抵消疏水性，這導(dǎo)致進一步的節(jié)省。
此處所使用的術(shù)語“復(fù)合平均粗糙度”系指在不考慮產(chǎn)品是否是由幾種不同粗糙度值的配料組成的情況下在纖維成品薄頁紙上測定的粗糙度。下文將詳細(xì)地介紹測定纖維素纖維的粗糙度的方法。
還可從構(gòu)成產(chǎn)品的各個纖維的粗糙度測定由不同類型纖維素纖維的混合物組成的產(chǎn)品的復(fù)合平均粗糙度。為了進行計算，需要知道不同類型纖維的準(zhǔn)確的重量比例。為此，當(dāng)兩種分別具有粗糙度C1和C2的1型纖維和2型纖維分別以重量分?jǐn)?shù)f1和f2被混合時使用下式以確定所得到的復(fù)合平均粗糙度CC=C1*(1+f1/f2)1+(f2/f1)*(C1/C2)]]>本發(fā)明的薄頁紙是由具有復(fù)合平均粗糙度大于約11.0mg/100m、更優(yōu)選為大于約12mg/100m的纖維素纖維組成。
一種具有纖維長度與纖維粗糙度的理想結(jié)合的纖維素紙漿的優(yōu)選制造方法描述在Vinson的1993年6月24日提交的美國專利申請NO.08/082683中，此處引用該申請作參考文獻。
此處所用的術(shù)語“纖維素纖維”指從木材或其他生物材料得到的天然存在的纖維材料。由木材衍生的材料具有特別的意義。來自各種來源的纖維素木材纖維可被用來生產(chǎn)本發(fā)明的產(chǎn)品。它們包括化學(xué)漿，該化學(xué)漿已被純化而基本上除去所有的源于木材物質(zhì)的木素。這些化學(xué)漿包括通過堿性牛皮紙(硫酸鹽)制漿法或通過酸性亞硫酸鹽制漿法制成的化學(xué)漿。可使用的木纖維還可由機械漿得到，此處所用的術(shù)語“機械漿”指預(yù)浸預(yù)熱木片磨木漿和磨木漿、熱機械漿以及半化學(xué)漿，所有的這些漿保留較多部分的源于木材物質(zhì)的木素。
可以使用硬木漿和軟木漿以及它們的混合物。此處所用的術(shù)語“硬木漿”和“軟木漿”指分別由落葉樹(被子植物)和針葉樹(裸子植物)的木材制得的纖維漿。在本發(fā)明中還可應(yīng)用由廢紙制得的纖維，廢紙可含任一種或所有的上述纖維以及被用來方便最初造紙的少量其它纖維、填料和粘合劑。
由用化學(xué)漿纖維制成并包含硬木和軟木纖維混合物的廢紙得到的纖維還可被用來生產(chǎn)本發(fā)明的產(chǎn)品。此處所用的術(shù)語“廢紙”通常指為了析出纖維并重復(fù)利用而被收集的紙。它們可以是消費前的紙，例如由造紙廠或印刷廠產(chǎn)生的廢紙，或者是消費后的紙，例如從家庭或辦公室收集的廢紙。廢紙被商人分成不同的級別以有助于廢紙的重復(fù)利用。在本發(fā)明中一級有特殊價值的廢紙是帳簿紙。帳簿紙通常是由化學(xué)漿組成并通常具有硬木與軟木比從約1∶1至約2∶1。帳簿紙的例子包括票據(jù)、書、照相紙等等。
被用于制造本發(fā)明的薄頁紙的纖維素纖維優(yōu)選包含至少10％、并且更優(yōu)選為從約20％至約60％重量的選自循環(huán)纖維、預(yù)浸預(yù)熱木片磨木漿纖維以及它們的混合物的粗纖維素纖維。
此處所用的術(shù)語“柔軟度”系指薄頁紙的手感質(zhì)量，它是由專家組相對地評定的并且以專家組評判的平均值報導(dǎo)。
柔軟度被公知受造紙的制品結(jié)構(gòu)而不是由此處公開的纖維形態(tài)所影響的。例如，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，衛(wèi)生用薄頁紙的柔軟度是其重量與抗張強度的函數(shù)是公知的。
這對根據(jù)本發(fā)明制成的制品也是適用的。發(fā)明人以抗張強度(以克/英寸表示)與定量(以g/m2表示)之比來表示這些參數(shù)的結(jié)合。此比率在本文中被稱為比抗張強度。用于本發(fā)明的比抗張強度的范圍是從約9g/in/g/m2至約25g/in/g/m2、更優(yōu)選為從約11g/in/g/m2至17g/in/g/m2。
柔軟度還受到由造紙過程中進行成型與干燥類型所引起的松密度影響。例如，在1967年頒布給Sanford和Sissen的美國專利3301746號中認(rèn)為，關(guān)鍵在于限定用作衛(wèi)生薄頁紙等的特別軟紙的制造方法。此現(xiàn)有技術(shù)重視密度在提供柔軟度方面的重要性。
此處所用的術(shù)語“密度”是由厚度與單位面積的重量計算的，其中厚度是使用能使試樣受到95克/英寸2的均勻壓負(fù)荷的任何已校準(zhǔn)的紙厚度測定器測定的。適用于本發(fā)明的密度范圍為從約0.05g/cc至約0.2g/cc，優(yōu)選為從約0.08g/cc至約0.15g/cc。
此處所用的術(shù)語“離心篩”指壓力篩，如裝有具有小孔尺寸能將進流處的纖維分離成具有可測定的長度差值的兩部分的篩筒(screen basket)的、由Bird Machinery Corporation of South Walpole，MA以商品名Model 100Centrisorter銷售的壓力篩。
此處所用的術(shù)語“纖維長度”是指根據(jù)將在下文中詳細(xì)介紹的Kajaani FS-200測定的加權(quán)平均纖維長度。優(yōu)選的是，本發(fā)明的薄頁紙具有復(fù)合平均纖維長度在約1mm與約1.5mm之間。
此處所用的術(shù)語“水力旋風(fēng)器”指的是例如Sprout-Bauer Company ofSpringfield，OH以商品名3″Centricleaner銷售的裝置。
A.薄頁紙本發(fā)明為由化學(xué)軟化纖維素纖維組成的軟薄頁紙?；瘜W(xué)軟化纖維素纖維包含足夠量的粗纖維而將薄頁紙的復(fù)合平均粗糙度提高到大于約11.0mg/100m。該化學(xué)軟化纖維素纖維具有由方程式DCOF＞4.27*C-44.23，特別是DCOF＞4.75*C-44.23表示的相對于復(fù)合平均粗糙度C(mg/100m)來說的降低的摩擦系數(shù)(DCOF，以百分點表示)。
該薄頁紙具有比抗張強度在約9與約25g/in/g/m2之間和密度在約0.05與約0.20g/cc之間。
一般說來，本發(fā)明對薄頁紙有效，所說的薄頁紙包括(但并不限于)傳統(tǒng)的氈壓的薄頁紙、高松密度的圖案壓實的薄頁紙以及高松密度未壓實的薄頁紙。該薄頁紙可具有均勻的或多層的結(jié)構(gòu)，并且由它制成的薄頁紙制品可具有單層或多層結(jié)構(gòu)。該薄頁紙優(yōu)選具有定量在約10g/m2與約65g/m2之間和密度為約0.6g/cc或以下。更優(yōu)選的是，薄頁紙的定量在約40g/m2或以下和密度為約0.3g/cc或以下。更優(yōu)選的是，密度在約0.05g/cc與約0.2g/cc之間，以及最優(yōu)選為從約0.08g/cc至約0.15g/cc。薄頁紙密度的測定請參見1991年10月22日頒布的美國專利5,059,282號(Ampulski等人)第13欄、第61～67行。(除非另有規(guī)定，有關(guān)紙的所有的用量和重量均按干基計算)。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，薄頁紙具有單一片的多層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是，該單一片包含三個疊置層，即一個內(nèi)層和兩個外層，其中內(nèi)層位于兩個外層之間。內(nèi)層優(yōu)選包含具有長度-加權(quán)的平均長度(length-weightedaverage length)至少為約1mm的纖維素纖維，并且兩個外層的每個層優(yōu)選包含具有長度-加權(quán)的平均長度為小于約1mm的纖維。在此優(yōu)選的實施方案中，內(nèi)層占總片材重量的約15％至約35％。該粗纖維素纖維選自循環(huán)纖維、預(yù)浸預(yù)熱木片磨木漿纖維以及它們的混合物。粗纖維最好處于外層中，在外層中的粗纖維為總片材重量的至少約10％和更優(yōu)選為約20％-60％，以及為外層的至少約12％和更優(yōu)選為從約25％至約75％重量。
傳統(tǒng)的壓緊薄頁紙及其制造方法在本技術(shù)領(lǐng)域是眾所周知的。這樣的紙一般是通過將造紙配料沉積在多孔的成型絲網(wǎng)，即在本技術(shù)領(lǐng)域通常被稱為長網(wǎng)之上。一旦配料被沉積在成型絲網(wǎng)上，它就被稱為紙幅。通過加壓和高溫干燥使?jié)窦埛撍?。根?jù)上述的方法制造紙幅的具體工藝和典型設(shè)備是本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的。在一種典型的方法中，由加壓的網(wǎng)前箱提供低濃度的漿料。網(wǎng)前箱具有一個將薄的漿料沉積物供入到長網(wǎng)以形成濕紙幅的孔。然后通常通過真空脫水將濕紙幅脫水到纖維濃度在約7％與約25％之間(以總的紙幅重量為基準(zhǔn)計)，和通過壓緊操作進一步干燥，其中紙幅受到通過相對的機械件(例如圓柱輥)所提供的壓力。然后脫水的紙幅進一步受壓和通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的被稱為楊克式烘缸(Yankee dryer)的蒸汽鼓裝置的干燥。在楊克式烘缸處壓力可以通過機械裝置例如對紙幅進行壓緊的相對的圓柱形鼓來提供?？梢允褂枚嗉墬羁耸胶娓椎墓?，由此可以在鼓間隨意地造成另外的壓緊。所形成的薄頁紙結(jié)構(gòu)在下文中被稱為傳統(tǒng)的壓緊薄頁紙結(jié)構(gòu)。這樣的薄頁紙片被認(rèn)為是壓實的，因為整個紙幅受到相當(dāng)大的機械壓緊力而纖維仍是濕的，然后薄頁紙片在受壓狀態(tài)下被干燥。
本發(fā)明的薄頁紙最好是圖案壓實的。圖案壓實的薄頁紙的特征在于具有相對低纖維密度的相對高膨松區(qū)和一系列相對高纖維密度的壓實區(qū)。另外也將高膨松區(qū)稱為枕形區(qū)(pillow region)。壓實區(qū)另外也被稱為關(guān)節(jié)區(qū)(knuckleregion)。各壓實區(qū)分散在高膨松區(qū)內(nèi)。各壓實區(qū)可以不連續(xù)地分布在高膨松區(qū)之中或者能被全部或部分地在高膨松區(qū)內(nèi)相互連接。圖案能被形成非裝飾性的形狀或能被這樣形成以便在薄頁紙中提供裝飾性圖樣。制造圖案壓實的薄頁紙幅的優(yōu)選方法被公開在1967年1月31日頒布的美國專利3,301,746號(Sanford等人)，1976年8月10日頒布的美國專利3,974,025號(Ayers)，1980年3月4日頒布的美國專利4,191,609號，以及1987年1月20日頒布的美國專利4,637,859號(Trokhan)中。上述的所有專利均被編入本文作參考。
一般說來，圖案壓實的紙幅優(yōu)選是通過將造紙配料沉積在多孔的成型絲網(wǎng)(例如長網(wǎng))上以形成濕幅，然后將該濕幅并列在一系列的支持物上。將紙幅壓向一系列的支持物，由此在紙幅中在幾何形狀相應(yīng)于一系列支持物與濕紙幅之間的各接觸點處形成壓實區(qū)。在此操作期間未被壓緊的紙幅的其余部分被稱為高膨松區(qū)。此高膨松區(qū)可以通過施加流體壓力(例如用真空型裝置或吹入干燥器)，或通過將紙幅機械壓緊在一系列的支持物而被進一步脫密。對該紙幅進行脫水并隨意地進行預(yù)干燥，以如此的方式以基本上避免壓緊高膨松區(qū)。這最好是通過流體壓力來實現(xiàn)，例如使用真空型裝置或吹入干燥器，或者另一種方式是通過將紙幅機械壓緊在一系列的支持物上(此時高膨松區(qū)未被壓緊)來實現(xiàn)。脫水、隨意的預(yù)干燥和形成壓實區(qū)等操作能被結(jié)合在一起或部分結(jié)合在一起以減少所進行的加工步驟的總數(shù)。在形成壓實區(qū)、脫水以及隨意的預(yù)干燥之后，對紙幅進行完全干燥，此時優(yōu)選仍避免采取機械壓緊。薄頁紙的約8％至約55％表面最好為具有相對于高膨松區(qū)密度的相對密度至少為125％的壓實的關(guān)節(jié)區(qū)。
一系列的支持物優(yōu)選為具有圖案的位移關(guān)節(jié)的壓痕載體織物，當(dāng)施加壓力時位移關(guān)節(jié)起促進壓實區(qū)形成的一系列支持物作用。各關(guān)節(jié)圖案構(gòu)成先前所說的一系列支持物。適用的壓痕載體織物公開在1967年1月31日頒布的美國專利3,301,746號(Sanford等人)，1974年5月21日頒布的美國專利3,821,068號(Salvucci等人)，1976年8月10日頒布的美國專利3,974,025號(Ayers)，1971年3月30日頒布的美國專利3,573,164號(Friedberg等人)，1969年10月21日頒布的美國專利3,473,576號(Amneus)，1980年12月16日頒布的美國專利4,239,065號(Trokhan)，以及1985年7月9日頒布的美國專利4,528,239號(Trokhan)中；所有的這些專利文獻被編入本文作參考。
最好先將配料成形為在多孔成型絲網(wǎng)(例如長網(wǎng))上的濕紙幅。該紙幅被脫水并轉(zhuǎn)移到壓痕載體織物上。配料也可以首先沉積在多孔的支承載體上，所說的多孔支承載體還起壓痕織物作用。一旦成形后，對濕紙幅進行脫水，并且最好將其熱預(yù)干燥到約40％與約80％之間的選定的纖維濃度。脫水優(yōu)選用吸水箱或其它的真空裝置或用吹入干燥器進行。在紙幅完成干燥之前，壓痕纖維的關(guān)節(jié)壓痕如以上討論的那樣被壓印在紙幅上。完成此任務(wù)的一種方法是通過施加機械壓力。這可以例如通過將支持壓痕織物的夾輥壓在干燥鼓(如楊克式烘缸)的表面來完成，其中紙幅被置于夾輥與干燥鼓之間。還有，最好在通過用真空裝置(例如吸水箱或用吹入干燥器)施加流體壓力而完成干燥之前將紙幅模壓在壓痕織物上。在初始的脫水期間在一獨立的、隨后的加工步驟或與初始脫水相結(jié)合的步驟中，能夠施加流體壓力以產(chǎn)生壓實區(qū)的壓痕。
未壓緊的、無壓實圖案的薄頁紙結(jié)構(gòu)被介紹于1974年5月21日頒布的美國專利3,812,000號(Salvucci等人)和1980年6月17日頒布的美國專利4,208,459號(Becker等人)中，此兩篇專利文獻被編入本文作參考。一般說來，未壓緊的、無壓實圖案的薄頁紙結(jié)構(gòu)是通過將造紙配料沉積在多孔的成型絲網(wǎng)(例如長網(wǎng))上而形成濕紙幅，在不施加機械壓緊的情況下對紙幅進行瀝水和除去額外的水直至紙幅具有至少約為80％纖維濃度，然后起皺紙幅而制備的。通過真空脫水和熱干燥從紙幅中除去水。制得的結(jié)構(gòu)是相對未壓緊纖維的軟而弱的、高膨松片。最好在起皺之前將粘合材料施加到部分的紙幅上。
壓緊的、無壓實圖案的薄頁紙結(jié)構(gòu)在本技術(shù)領(lǐng)域中被公知為傳統(tǒng)的薄頁紙結(jié)構(gòu)。一般說來，壓緊的、無壓實圖案的薄頁紙結(jié)構(gòu)是通過將造紙配料沉積在多孔的成型絲網(wǎng)(例如長網(wǎng))上而形成濕紙幅，在借助均勻的機械壓緊(壓緊)的情況下對紙幅進行瀝水和除去額外的水直至紙幅具有濃度為25～50％時為止，將紙幅轉(zhuǎn)移到熱干燥器(例如楊克式烘缸)上并起皺紙幅。總的說來，水是通過真空、機械壓緊和熱方式從紙幅中除去的。制得的結(jié)構(gòu)是牢固的并且通常具有特異的密度，但是在膨松性、吸收性和柔軟度方面非常低。
B.粗糙度和纖維長度測定此處所用的術(shù)語“平均纖維長度”系指用合適的纖維長度分析儀器例如由Kajaani Electronics of Norcross，Georgia購得的Kajaani Model FS-200型纖維分析儀測定的長度-加權(quán)平均纖維長度。該分析儀按照制造商的推薦材料將報告范圍設(shè)定在0mm～7.2mm之間和將外形定為將長度小于0.2mm的纖維排除在纖維長度和粗糙度的計算之外。該尺寸的粒子被排除在計算之外的原因是認(rèn)為它們主要是由非纖維碎片組成的，就本發(fā)明的目的來說這些碎片是無用的。
術(shù)語“粗糙度”，在本文所含的代數(shù)式中簡寫為“C”，是指使用合適的纖維粗糙度測定裝置(例如上述的Kajaani FS-200分析儀)測定的每單位未加權(quán)纖維長度的纖維質(zhì)量，以每百米未加權(quán)纖維長度的毫克為單位(mg/100m)表示。紙漿的粗糙度C是取自該紙漿的三份纖維試樣的三個粗糙度測定值的平均數(shù)。測定粗糙度的分析儀的操作類似于測定纖維長度的操作。在制備試樣時必須小心以確保將確切重量的試樣供入到儀器中。
一種可接受的方法是就每種纖維試樣來說在干燥爐中在110℃下將二個鋁稱量盤干燥三十分鐘。然后將稱量盤放置于具有合適的干燥劑(例如無水硫酸鈣)的干燥器中至少十五分鐘以便冷卻。用鑷子操作稱量盤以避免油或水分沾污它們。從干燥器中取出兩稱量盤并馬上一起稱量，精確到0.0001克。
將約一克的纖維試樣放置在兩稱量盤的一個中，并將此兩稱量盤(一個是空的)在未加蓋狀態(tài)被放置在干燥爐中在110℃下至少六十分鐘以得到完全干燥的纖維試樣。然后在從爐中取出稱量盤之前用空盤蓋住具有纖維試樣的稱量盤。然后從爐中取出稱量盤和試樣并置于干燥器中至少為15分鐘以便冷卻。取出被覆蓋的試樣并馬上與稱量盤一起稱重，精確到0.0001克?？蓮倪@一重量中減去原先得到的稱量盤重量而得到完全干燥的纖維試樣的重量。此纖維重量被稱為初始試樣重量。
通過清洗和在能稱量至少25公斤、精度為0.01克的天平上稱量而準(zhǔn)備一個空的30升容器。通過清洗其容器以除掉所有的纖維而準(zhǔn)備一標(biāo)準(zhǔn)TAPPI粉碎機，例如在TAPPI方法T205中所指的英國式粉碎機。將初始試樣重量粉碎機，例如在TAPPI方法T205中所指的英國式粉碎機。將初始試樣重量的纖維注入到粉碎機容器中，并確保將全部纖維轉(zhuǎn)移到粉碎機中。
在粉碎機中用約2升水稀釋纖維試樣和將粉碎機運轉(zhuǎn)十分鐘。將粉碎機的內(nèi)含物沖洗到30升容器中并確保所有的纖維被洗滌到容器中。將30升容器中的試樣用水稀釋而得到重20公斤(精確度為0.01克)的水-纖維淤漿。
將Kajaani FS-200的試樣燒杯洗凈并稱量到精確度為0.01克。用垂直和水平?jīng)_程攪拌30升容器中的淤漿，務(wù)必不能形成圓形運動以避免淤漿中纖維被離心分離。將準(zhǔn)確到0.1克的100.0克測定物從30升容器轉(zhuǎn)移到Kajaani燒杯中。在Kajaani燒杯中的纖維重量(以毫克計)是通過將初始試樣重量(以克數(shù)記錄的)乘5倍而得到的。
將準(zhǔn)確到0.01mg的纖維重量注入到Kajaani FS-200表面粗糙度測定儀(Kajaani FS-200 profile)中。將0.2mm的最短纖維長度供入到Kajaani表面粗糙度測定儀以致0.2mm是粗糙度計算時考慮的最短纖維長度。然后用Kajaani FS-200計算初始粗糙度。
粗糙度是通過用相應(yīng)于長度大于0.2mm的纖維的重量加權(quán)積分分布曲線的系數(shù)乘以此初始粗糙度而得到的。FS-200儀提供一種得到此重量加權(quán)分布曲線的方法。然而，此值是以百分比表示的并且是以“0”纖維長度開始被累計的。為了得到上述的系數(shù)，由儀器顯示得到“長度小于0.2mm的纖維的重量加權(quán)積分分布曲線”(它作為儀器的輸出數(shù)據(jù)被提供)。用100減去此示數(shù)，并將該結(jié)果除以100而得到長度大于0.2mm的纖維的重量加權(quán)積分分布曲線。因此所得到的粗糙度是纖維試樣中具有纖維長度大于0.2mm的那些纖維粗糙度的測定值。重復(fù)該粗糙度測定，以爐干燥的兩稱量盤和一纖維試樣開始，以得到三個粗糙度值。此處所用的粗糙度C的值是通過平均這三個粗糙度值和將單位轉(zhuǎn)換成以mg/100m表示該值而得到的。
C.摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)是通過使用具有改進的摩擦探測器的KES-4BF表面分析儀得到的，該儀器描述于引入本文作參考的TAPPI出版社出版的Ampulski等人的1991年國際紙張物理會議“薄頁紙的機械性能的測定方法”(“Methods forthe Measurement of the Mechanical Properties of Tissue Paper”)中。
此處所公開的、用于摩擦評估的基材是實驗室制備的手抄紙，它是按照此處作為參考文獻的TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T-205制備的。摩擦是在手抄紙的平滑表面上測定的(該側(cè)面是根據(jù)該方法在金屬板上被干燥的)。
就該測定來說，基材以1毫米/秒的恒定速率向前移動并且摩擦探測器是由標(biāo)準(zhǔn)儀器探測器被改進為2厘米直徑的40～60微米的玻璃料。
當(dāng)在探測器上施加12.5g垂直力和使用此前面規(guī)定的基材轉(zhuǎn)移速率時，可以用摩擦力除以垂直力而計算出摩擦系數(shù)。摩擦力是檢測期間儀表顯示出的在探測器上的側(cè)向力。
通過在前進方向的單次檢測和在反方向的單次檢測而得到的平均摩擦系數(shù)作為該試樣的摩擦系數(shù)。
因此，為了測定纖維配料的降低的摩擦系數(shù)，使用無化學(xué)軟化劑的纖維試樣制備標(biāo)準(zhǔn)手抄紙和使用在添加化學(xué)軟化劑后的纖維試樣制備標(biāo)準(zhǔn)手抄紙。使用每個種手抄紙測定摩擦系數(shù)，而DCOF是使用下式計算的DCOF=COFB-COFACOFB×100]]>式中DCOF是降低的摩擦系數(shù)而COFB和COFA是分別由未處理的纖維和由用化學(xué)軟化劑處理的纖維制成的手抄紙的摩擦系數(shù)。
D.粗纖維素纖維盡管根據(jù)本發(fā)明可以應(yīng)用許多合適的粗纖維素源，但在本發(fā)明的實施中優(yōu)選采用以下二種實施方案。
一種優(yōu)選實施方案使用由硬木纖維得到的預(yù)浸預(yù)熱木片磨木漿例如Aspen CTMP(楊木的預(yù)浸預(yù)熱木片磨木漿)。
第二種優(yōu)選實施方案使用循環(huán)纖維。如果在本發(fā)明中使用循環(huán)纖維的話，最好的是它們是根據(jù)以下加工步驟經(jīng)過預(yù)調(diào)質(zhì)處理以最有利地處理它們使之符合產(chǎn)品用途。
這些加工步驟包括由長度分類步驟和離心分離步驟組成的兩步分離的加工的兩種基本方案。
圖1是描述第一種方案的流程圖，它可以被用來生產(chǎn)優(yōu)選用于本發(fā)明的薄頁紙的纖維素漿。在此方案中，首先進行長度分類步驟，接著進行離心分離步驟。
在圖1中，引入由木漿纖維組成的含水淤漿21以形成長度分類步驟32的進料流。一個令人滿意的長度分類機是離心分離的壓力篩網(wǎng)，例如由BirdEscher Wyss Corporation of South Walpole，Massachusetts制造的Bird“Centrisorter”。淤漿21在長度分類步驟32中被加工以提供分類步驟32的合格物流33和分類步驟32的廢物流34。廢物流34含有平均纖維長度超過合格物流33中的纖維長度的纖維。長度分類步驟32使淤漿按纖維外形分類并且按以下所述進行操作以提供具有平均纖維長度為組成淤漿34的廢物流的平均纖維長度的至少為20％和優(yōu)選為小于30％的合格物流33。廢物流34中的纖維被用于其它的最終用途，此時本發(fā)明的目的所尋求的特征不受重視。就此而言，它們可與其他廢物流相混合或單獨使用，或者被廢棄。
在不受理論限制的情況下，長度分類步驟32的合格物流33的纖維重量應(yīng)為長度分類步驟32的進入物流的纖維重量的約30～70％，以致進入長度分類步驟32的纖維在合格物流33和不合格物流34中的物質(zhì)分離(mass split)為30～70％。這樣的物質(zhì)分離對保證長度分類步驟32起根據(jù)纖維長度分離進入物料的作用而不是恰好起從進入物料中除去殘渣(如木節(jié)和碎片)的作用是理想的。
如圖1中所示，至少一部分長度分類步驟32的合格物流33被用來為包括離心步驟42的第二分離步驟提供進入物流41。令人滿意的離心分離步驟42包含一個或多個水力旋風(fēng)器，例如由CE Bauer Company(Springfield，Ohio)制造的3英寸“Centricleaner”水力旋風(fēng)器。
對于離心分離步驟42的最佳操作來說，可能在離心分離步驟42中處理進入物流41之前必須調(diào)整將進入離心分離步驟42的進入物流41的濃度。例如，如果希望從進入物流41中除去水以增加進入物流41的濃度的話，可將一合適的篩子36置于長度分類步驟32和離心分離步驟42之間，如圖1所示。合適的篩子36包括裝有100微米篩網(wǎng)的CE Bauer“Micrasieve”。
離心分離步驟42處理進入物流41以形成離心分離步驟42的合格物流43和離心分離步驟42的不合格物流44。合格物流43從水力旋風(fēng)器的上溢側(cè)排出而不合格流44從水力旋風(fēng)器的下流側(cè)(“末端”)排出。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明進行圖1所示的加工時，合格物流43中纖維的規(guī)范化粗糙度比離心分離步驟42的不合格物流44中的纖維的規(guī)范化粗糙度至少低3％，并且優(yōu)選至少低10％?？梢赃M行圖1中所示的加工以提供優(yōu)選用于本發(fā)明的含纖維素漿的合格物流43。
包含本發(fā)明的纖維素漿的合格物流43包括至少10％軟木纖維，具有增量表面積小于0.085平方毫米，并且有相對于上述代數(shù)式表示的平均纖維長度的粗糙度。合格物流43的平均纖維長度優(yōu)選為約0.70mm至約1.1mm、更優(yōu)選為約0.75mm至約0.95mm以提供這種粗糙度與纖維長度的相互關(guān)系。
離心分離步驟42的合格物流43的纖維重量應(yīng)為離心分離步驟42的進入物流41的纖維重量的約30～70％，以致進入離心分離步驟42的纖維在合格物流43與不合格物流44中的物質(zhì)分離為約30～70％。這樣的物質(zhì)分離對保證離心分離步驟42提供具有相對于不合格物流44為降低的規(guī)范化粗糙度，而不是正好起從進入物流41中除去殘渣(例如木節(jié)和碎片)的作用是理想的。
圖2是說明另一實施方案的流程圖，該方案被用于生產(chǎn)優(yōu)選用于本發(fā)明薄頁紙的纖維素漿。在此方案中，首先進行離心分離步驟，接著進行長度分類步驟。
在圖2中，首先通入包含木漿纖維的含水淤漿21以形成離心分離步驟52的進入物流。離心分離步驟52包括至少一個水力旋風(fēng)器。離心分離步驟52加工進入物流以提供離心分離步驟52的合格物流53和離心分離步驟52的不合格物流54。合格物流53從水力旋風(fēng)器的溢流側(cè)排出，而不合格物流從水力旋風(fēng)器的下流側(cè)(末端)排出。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明操作時，在合格物流53中纖維的規(guī)范化粗糙度比離心分離步驟52中的不合格物流54中纖維的規(guī)范化粗糙度小至少3％，優(yōu)選小至少10％，而在合格物流53中纖維的平均纖維長度優(yōu)選為大致等于或大于淤漿21的纖維的平均纖維長度。
至少一部分離心分離步驟52的合格物流53被用作提供長度分類步驟62的進入物流61。長度分類步驟62可包含篩網(wǎng)，如上述的離心分離篩網(wǎng)。在加工長度分類步驟62的進入物流61之前最好調(diào)整進入物流61的濃度。例如，如果希望從進入物流61中除去水以增加其濃度的話，可以在離心分離步驟52與長度分類步驟62之間設(shè)置合適的篩子60，如圖2中所示。合適的篩子60包含裝有100微米篩網(wǎng)的CE Bauer“Micrasieve”。
長度分類步驟62處理進入物流61以提供長度分類步驟的合格物流63和長度分類步驟的不合格物流64。不合格物流64包含具有超過合格物流63中纖維的平均纖維長度的纖維。該平均纖維長度比進入長度分類步驟的不合格物流64的平均纖維長度短至少20％，優(yōu)選短至少30％。
可以進行圖2所示的方法以提供包含本發(fā)明優(yōu)選的纖維素漿的合格物流63。包含本發(fā)明的纖維素漿的合格物流63包括至少10％軟木纖維，具有增量表面積為小于0.085平方毫米，并且有相對于由上述代數(shù)式表示的平均纖維長度的粗糙度。合格物流63的平均纖維長度優(yōu)選為約0.7mm至約1.1mm，并且優(yōu)選為約0.75mm至約0.95mm以提供上述的粗糙度與纖維長度的關(guān)系。
就淤漿21中所含的纖維特征而言，可以調(diào)節(jié)長度分類步驟與離心分離步驟的操作參數(shù)，以便分別獲得本發(fā)明所要求的在平均纖維長度和規(guī)范化粗糙度方面的必要的變化。就其中長度分類步驟包含離心分離篩網(wǎng)的實施方案而言，這樣的操作參數(shù)包括輸入和排出淤漿的濃度，篩網(wǎng)介質(zhì)中孔的尺寸、形狀與密度，篩網(wǎng)振動篩的旋轉(zhuǎn)速度，進口的流速與每個出口物流的流速。
如果易于發(fā)生由篩網(wǎng)的作用而被過度增稠的話，理想的是還可以使用稀釋水以促進從篩60的篩網(wǎng)中除去較長纖維的不合格物流。就其中的離心分離步驟包含水力旋風(fēng)器的實施方案來說，操作參數(shù)的例子包括進入物流的濃度、圓錐直徑、圓錐角、下流孔的大小以及從進口淤漿到每個出口的壓力降。
E.用化學(xué)軟化劑處理纖維本發(fā)明要求纖維素纖維具有通過加入化學(xué)軟化劑而得到的降低的摩擦系數(shù)。
將化學(xué)軟化劑加入到纖維素纖維的優(yōu)選方法是在長網(wǎng)前面的某些合適點或成片步驟將軟化劑加入到造紙機的濕端的造紙纖維的含水淤漿或配料中。然而，由于本發(fā)明范圍的化學(xué)軟化劑明顯是牢固存在于纖維上的，因此還預(yù)先考慮在造紙過程之前，例如在制漿期間將其添加到形成的含水淤漿混合物中。此外，還考慮在薄頁紙紙幅成型后，包括在干燥前、干燥期間、或干燥后施加化學(xué)軟化劑以符合本發(fā)明的要求，并且它們明顯地包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
以下的實施例說明如何實施本發(fā)明，但是這些實施例不是被用來作為本發(fā)明范圍的限制。
實施例1此實施例說明利用通常被認(rèn)為在制造這類產(chǎn)品是低級的循環(huán)纖維源制備單層浴巾薄頁紙產(chǎn)品。
在制備時使用的纖維素纖維類型為北方軟木牛皮紙(NSK)漿、桉樹硬木牛皮紙漿和市售的循環(huán)漿(可從Ponderosa Fibers′，Oshkosh，WI mill購得)。
使用所供應(yīng)的新的牛皮紙漿，而按下列步驟將美國黃松漿進行預(yù)處理通過形成含水的淤漿并對淤漿在離心分離篩網(wǎng)中進行連續(xù)的處理，由此得到短纖維部分，然后通過水力旋風(fēng)器，從水力旋風(fēng)器中收集合格或上流部分。
篩選的合格物流是約25％的進料并具有約低于50％原料漿的纖維長度。采取在從進口至合格物流的壓力降約75磅/英寸2和進料中的固體物0.1％的情況下單次穿過水力旋風(fēng)器。因此合格物流包含約50％的供入纖維。從早先的工作知道此步驟由于纖維長度的作用得到了具有極低粗糙度的纖維。
盡管上述分離處理在降低循環(huán)纖維的負(fù)作用方面是極有用的，但它被公知只有在允許使用作為軟薄頁紙制品的部分組分的循環(huán)纖維時才是有效的。
為了允許摻雜更多的循環(huán)纖維，應(yīng)這樣成形所制得的薄頁紙制品以使它符合本發(fā)明的實踐。
造紙是在試驗規(guī)模的長網(wǎng)造紙機上完成。此造紙機是用足夠白水洗滌情況下操作以確保在成型網(wǎng)上排出水后基本上無非牢固性的(non-substantive)添加劑殘留在紙幅中。
首先配制由Witco Chemical Company(Dublin，OH)買到的季銨鹽(二氫化牛脂二甲基甲基硫酸銨)的1％溶液。為了有助于此溶液的配制，可隨意地加入等量的分子量為400的聚乙二醇(PEG)。首先將季銨鹽與隨意加入的PEG加熱到約150°F，然后將其加入到溫度大致相同的水中并同時攪拌水。
造紙機的網(wǎng)前箱裝有分隔器以便能將長的NSK纖維和較短的桉樹纖維或循環(huán)纖維以分離層形式鋪設(shè)而將每個種纖維類型沉積在其最佳位置上。這種成形方式是一般的并為本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員所公知。
形成兩種可比較的紙結(jié)構(gòu)。
第一種是通過將20％片材重的NSK作為三層復(fù)合材料的中心層，復(fù)合材料中的兩個外層全部是由桉樹漿組成而形成的。
第二種是通過將20％片材重的NSK作為三層復(fù)合材料的中心層，復(fù)合材料中的靠近成型絲網(wǎng)的外層完全是由預(yù)處理的循環(huán)漿組成，而另一外層是由預(yù)處理的循環(huán)漿與桉樹漿以3∶5的重量比的混合物組成而形成的。因此，循環(huán)漿的總含量為55％。
另外，在兩種配料上類似地完成成形。當(dāng)成形包含循環(huán)漿的結(jié)構(gòu)時，季銨鹽是在當(dāng)漿的濃度為約3％的接近流動期間被加入到漿料中的。將季銨鹽按比例加入以致被加入到絲網(wǎng)側(cè)配料中的季銨鹽的比例是被加入到氈側(cè)配料中的季銨鹽比例的二倍。季銨鹽不加入到NSK中。加入的季銨鹽量應(yīng)足以在制成品中保持0.105％。在該方法中當(dāng)使用循環(huán)纖維時必不可少的唯一的其它變化是稍微精制NSK以補償某些強度損失。
由于此產(chǎn)品的復(fù)合粗糙度已公知為超過11.0和用季銨鹽處理的程度足以使摩擦系數(shù)降低(DCOF)超過4％，因此根據(jù)此實施例制成的產(chǎn)品符合本發(fā)明的要求。
當(dāng)含循環(huán)纖維的產(chǎn)品經(jīng)有經(jīng)驗的柔軟度評定家小組評定為是更柔軟的時，本發(fā)明的效果已得到證實。
實施例2此實施例說明利用通常被認(rèn)為在制造這類產(chǎn)品是低級的預(yù)浸預(yù)熱木片磨木漿纖維源制備單層浴巾薄頁紙產(chǎn)品。
在制備中使用的纖維素纖維類型為北方軟木牛皮紙(NSK)漿，桉樹硬木牛皮紙漿和市售的硬木CTMP漿(被制造商Quesnel River Pulp and Paper Company稱為86亮度/350游離度漿)。
使用所供應(yīng)的各類紙漿，得到的薄頁紙制品這樣被成形的以使它符合本發(fā)明的實踐。
造紙過程在試驗規(guī)模的長網(wǎng)造紙機上進行。造紙機是在用足夠的水清洗情況下操作以確保在長網(wǎng)上排掉水后基本上無非牢固性的添加劑殘留在造紙的紙幅中。
首先配制由Witco Chemical Company(Dublin，OH)得到的季銨鹽(二氫化牛脂二甲基甲基硫酸銨)的1％溶液。為了有助于此溶液的配制，可隨意地加入等量的分子量為400的聚乙二醇。首先將季銨鹽與隨意加入的PEG加熱到約185°F，然后將其加入到溫度大致相同的水中并同時攪拌水。
造紙機的網(wǎng)前箱裝有分隔器以便能將長的NSK纖維和較短的桉樹纖維或循環(huán)纖維以分離層形式鋪設(shè)而將每個種纖維類型沉積在其最佳位置。這種成形形式是一般的并為本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員所公知。
形成兩種可比較的紙結(jié)構(gòu)。
第一種是通過將20％片材重的NSK作為三層復(fù)合材料的中心層，復(fù)合材料中的兩個外層全部由桉樹漿組成而形成的。
第二種是通過將20％片材重的NSK作為三層復(fù)合材料的中心層，復(fù)合材料中的兩個外層是由包含桉樹漿與CTMP漿的7∶4比例的混合物的配料提供的而形成的。因此，CTMP漿的總含量為28％。
另外，在兩種配料上類似地完成成形。當(dāng)成形包含CTMP漿的結(jié)構(gòu)時，季銨鹽是在當(dāng)漿的濃度為約3％的接近流動期間被加入到漿中的。將季銨鹽按比例加入以致被添加到絲網(wǎng)側(cè)配料中的季銨鹽比例是被加入到氈側(cè)配料中的季銨鹽比例的一半。季銨鹽不加入到NSK中。被加入的季銨鹽量應(yīng)足以在制成品中保持為0.325％。
由于已知此產(chǎn)品的復(fù)合粗糙度超過11.0和用季銨鹽處理的程度足以使摩擦系數(shù)降低(DCOF)超過10％，因此根據(jù)此實施例制成的產(chǎn)品符合本發(fā)明的要求。
當(dāng)含CTMP纖維的產(chǎn)品經(jīng)有經(jīng)驗的柔軟度評定家小組評定為是更柔軟的時，本發(fā)明的效果已得到證實。
權(quán)利要求
1.一種軟薄頁紙，其特征在于它包含化學(xué)軟化的纖維素纖維，所說的纖維素纖維含有足夠量的粗纖維以將薄頁紙的復(fù)合平均粗糙度提高到大于11.0mg/100m、優(yōu)選大于12mg/100m，其中所說的纖維素纖維具有以方程式DCOF＞4.27*C-44.23表示的相對于復(fù)合平均粗糙度(C，以mg/100m表示)的降低的摩擦系數(shù)(DCOF，以百分點表示)，其中所說的薄頁紙具有比抗張強度在9與25g/in/g/m2之間、優(yōu)選為在11與17/g/in/g/m2之間，和密度在0.05與0.20g/cc之間、優(yōu)選在0.08與0.15g/cc之間。
2.權(quán)利要求1的薄頁紙，其中所說的纖維素纖維具有復(fù)合平均纖維長度在1mm與1.5mm之間。
3.權(quán)利要求1或2的薄頁紙，其中所說的纖維素纖維包含至少10％的粗纖維素纖維、循環(huán)纖維、預(yù)浸預(yù)熱木片磨木漿纖維以及它們的混合物。
4.權(quán)利要求1～3中任一項的薄頁紙，其中所說的薄頁紙包括一單片，所說的單片包含三個疊置層，即一個內(nèi)層與兩個外層，所說的內(nèi)層處于兩個所說的外層之間，其中所說的內(nèi)層包含具有長度-加權(quán)平均長度至少為1mm的纖維素纖維，以及其中兩個所說的外層的每個個包含具有長度-加權(quán)平均長度小于1mm的纖維。
5.權(quán)利要求1～4中任一項的薄頁紙，其中所說的薄頁紙是圖案壓實的以致相對高密度的各區(qū)被分散在高膨松區(qū)之中。
6.權(quán)利要求1～5中任一項的薄頁紙，其中所說的纖維素纖維被具有下式的季銨化合物化學(xué)軟化
式中每個R2取代基為C1～C6烷基或羥烷基，或它們的混合物；每個R1取代基為C14～C22烴基，或它們的混合物；而X-為相容的陰離子。
7.權(quán)利要求1～5中任一項的薄頁紙，其中所說的纖維素纖維被具有下式的生物可降解的季銨化的胺-酯化合物化學(xué)軟化
式中每個R1為C13～C19烴基或它們的混合物；R2為C1～C6烷基或羥烷基，或它們的混合物；而X-是相容的陰離子。
8.權(quán)利要求1～5中任一項的薄頁紙，其中所說的纖維素纖維被聚硅氧烷化合物化學(xué)軟化。
9.權(quán)利要求1～5中任一項的薄頁紙，其中所說的纖維素纖維是用選自脫水山梨糖醇酯、乙氧基化的脫水山梨糖醇酯、丙氧基化的脫水山梨糖醇酯、混合的乙氧基化/丙氧基化的脫水山梨糖醇酯以及它們的混合物的軟化劑化學(xué)軟化的。
10.權(quán)利要求1～9中任一項的薄頁紙，其中所說的纖維素纖維包含0.05％至2.0％重量的化學(xué)軟化劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于制造柔軟、吸收性的衛(wèi)生制品諸如浴巾紙、面巾紙、衛(wèi)生巾的薄頁紙幅。該薄頁紙包含由如預(yù)浸預(yù)熱木片磨木漿或循環(huán)漿得到的粗纖維素纖維組成的化學(xué)軟化纖維素纖維。該纖維素纖維具有增強的潤滑性以致它們具有由方程式:DCOF>4.27*C－44.23表示的相對于復(fù)合平均粗糙度C(mg/100m)的降低的摩擦系數(shù)(DCOF,以百分點表示)。
文檔編號D21H17/59GK1200780SQ95194391
公開日1998年12月2日 申請日期1995年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月29日
發(fā)明者肯尼思·D·文森, 霍華德·T·迪森 申請人:普羅克特和甘保爾公司