專利名稱：含有植物油基的化學柔軟劑的紙制品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及薄頁紙幅。更具體地，本發(fā)明涉及可用于紙巾、餐巾、面巾及衛(wèi)生紙等薄頁紙制品的柔軟的、吸收性薄頁紙幅。
紙幅或紙頁，有時叫做薄頁紙或薄頁紙幅或紙頁，在當今社會中有廣泛的用途。這類物品如紙巾、餐巾、面巾及衛(wèi)生紙是主要的工業(yè)產品。人們早已認識到這些產品的三個重要的物理性質是其柔軟性；其吸收性，特別是其對含水系統(tǒng)的吸收性；以及其強度，特別是濕強度。已做了許多研究和開發(fā)工作，目的在于改進這些性質中的每一個而不致于嚴重影響其它性質以及同時改進兩個性質或三個性質。
柔軟性是消費者拿著一特定的產品、用它擦皮膚或在手中搓揉時能感覺到的觸感。這種觸覺感是幾種物理性質的結合。其中涉及柔軟性的一個更重要的物理性質，本領域普通技術人員認為是用來制造產品的紙幅的挺度。而挺度通常被認為直接依賴于紙幅的干態(tài)拉伸強度及制造紙幅的纖維的挺度。
強度是制品及其構成紙幅在使用條件、特別是濕態(tài)下保持其物理完整性及抑制撕裂、脆裂和撕碎的能力。
吸收性是測量制品及其構成紙幅吸收液體(特別是水溶液和分散液)的量的能力。消費者所能感覺到的總吸收性通常被認為是一給定量的薄頁紙吸收液體達到飽和狀態(tài)時所吸收的液體總量以及該給定量的薄頁紙吸收液體的速率的結合。
使用濕強度樹脂以增強紙幅的強度已為人們周知。例如，Westfelt描述了多種這類物質，并在《纖維素化學和技術》(Cellulose Chemistry andTechnology)，第13卷，第813-825頁(1979)中討論了它們的化學性質。Freimark等人的在1973年8月28日頒發(fā)的美國專利號No.3,755,220中提到某些已知為去鍵合劑(debonding agents)的化學添加劑干擾造紙工藝中紙頁形成期間產生的天然的纖維-纖維的鍵合。鍵合的降低導致了一種較軟的或不太粗糙的紙頁。Freimark等人接著描述了使用濕強度樹脂以增強紙頁的濕強度，同時采用去鍵合劑以抵消所不希望有的濕強度樹脂的影響。這些去鍵合劑確實降低了干拉伸強度，但同時通常也降低了濕拉伸強度。
Shaw在1974年6月28日授權的美國專利號3,821,068也描述了可以使用化學去鍵合劑來降低挺度，從而增加了薄頁紙幅的柔軟度。
在許多參考文獻，如在1971年1月12日授權于Hervey等人的美國專利號No.3,554,862中已披露了許多化學去鍵合劑。這些物質包括季銨鹽，如三甲基可可基氯化銨、三甲基油?；然@、二(氫化)牛脂二甲基氯化銨和三甲基硬脂?；然@。
1979年3月13日授權于Emanuelsson等人的美國專利號No.4,144,122中描述了使用復雜的季銨鹽化合物如二(烷氧基(2-羥基)亞丙基)季銨鹽氯化物來軟化紙幅。這些作者也試圖通過使用非離子表面活性劑(如脂肪醇與環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的加合物)來克服由去鍵合劑引起的吸收性的降低。
伊利諾斯州、芝加哥市的Armak公司在其公報76-17(1977)中披露了采用二甲基二(氫化)牛脂氯化銨結合聚乙二醇的脂肪酸脂可以賦予薄頁紙幅柔軟性和吸收性。
1967年1月31日授權于Sanford和Sisson的美國專利號No.3,301,746中描述了一種針對改進的紙幅的典型的研究結果。盡管由該專利描述的方法制得了高質量的紙幅，以及盡管由這些紙幅制備的產品獲得工業(yè)上的成功，針對找到改進的產品的研究工作仍在繼續(xù)。
例如，在1979年1月19日授權于Becker等人的美國專利號No.4,158,594描述了他們主張的一種方法，通過該方法將制備一種強度好的、柔軟的纖維素紙頁。更具體地，他們描述通過下列方法可以增強薄頁紙幅的強度(該薄頁紙幅可能已被加入化學去鍵合劑軟化)在加工過程中將紙幅的一個表面通過一種粘合材料(如丙烯酸膠乳橡膠乳液、水溶性樹脂或彈性體粘合材料)粘結到有細圖案的結構的起皺表面上，該粘合材料已粘結到紙幅的一個表面上以及有細圖案的結構的起皺表面上，從起皺表面上起皺紙幅以形成紙頁材料。
常規(guī)的季銨鹽化合物，如公知的二烷基二甲基銨鹽(如，二牛脂二甲基氯化銨、二牛脂二甲基甲基硫酸銨鹽、二(氫化)牛脂二甲基氯化銨等)是有效的化學軟化劑。不幸的是，這些季銨鹽化合物可能存在氣味問題且難以擴散。本申請人已發(fā)現植物油基的季銨鹽也可有效地作為增強纖維狀的纖維素物質的柔軟性的化學軟化劑。與動物油基的季銨鹽軟化劑相比，用植物油基的季銨鹽軟化劑制備的薄頁紙具有良好的柔軟性和吸收性以及改進的氣味。另外，由于植物油基的季銨鹽軟化劑的良好的流動性(低熔點)，可以在使用最少量的稀釋劑或不使用稀釋劑下獲得較好的分散性。
本發(fā)明的一個目的是提供一種柔軟的、吸收性的薄頁手紙產品。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種柔軟的、吸收性的薄頁面巾紙產品。
本發(fā)明的再一個目的是提供柔軟的、吸收性的紙巾產品。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種制備柔軟的、吸收性薄頁紙(即，面巾和/或衛(wèi)生紙)以及紙巾產品的方法。
采用本發(fā)明可以實現這些及其它目的，這些和其它目的從以下說明將更為清楚。
本發(fā)明提供柔軟的、吸濕紙產品。簡單地說，該柔軟的紙產品包括(a)纖維素造紙纖維；以及(b)約0.005％～5.0％所述纖維素造紙纖維重量的具有下列結構式的季銨鹽軟化化合物(R)4-m-N+-[R2]mX-其中m為1～3；每個R是C1-～C6烷基、羥烷基、烴基、取代的烴基、芐基或其混合物；每個R2是C11～C23烴基或取代的烴基取代基；以及X-是任何與軟化劑相容的陰離子；其中軟化化合劑的R2部分衍生自碘值為約大于5而約小于100的C12～C24脂肪酰基。優(yōu)選的是，大部分脂肪?；苌灾参镉驮?。
優(yōu)選的是，季銨鹽化合物在被加入到纖維狀的纖維素材料中之前，先用液態(tài)載體稀釋到濃度約0.01％-25％(重量)。優(yōu)選地，液態(tài)載體的溫度范圍為30℃～60℃。優(yōu)選地，保留至少20％的加入到纖維狀的纖維素中的季銨化合物被保留。
適用于本發(fā)明的優(yōu)選的季銨鹽的實例包括具有下列通式的化合物(CH3)2-N+-(C18H35)2X-和(CH3)2-N+-(C22H43)2X-這些化合物可被分別看作是二油?；谆然@(即，二(十八碳-z-9-烯基)二甲基氯化銨)(DODMAC)以及二芥?；谆然@(即，二(二十二碳-z-13-烯基)二甲基氯化銨)(DEDMAC)。應該理解的是，由于油酰基和芥酰(erucyl)脂肪?；苌谔烊淮嬖诘闹参镉?如，橄欖油、菜籽油等)，因此少量的其它脂肪?；材艽嬖凇橛懻摱喾N天然存在的植物油的組合物，參考工業(yè)油脂產品(Bailey′s Industrial Oil and Fat Products)，第三版，John Wiley and Sons(紐約，1964年)，引入本文作為參考。根據產品特性要求，可以調整植物油脂肪?；娘柡投?。
簡單地說，本發(fā)明的薄頁紙幅的制備方法包括下列步驟根據前面提到的成份形成造紙配料、將造紙配料沉積在帶孔的表面上，如長網上以及從沉積的配料除去水。
除非特別指明，本文的所有的百分數、比例和分數均是重量比。
盡管本說明書的結尾部分的權利要求書中具體指出和明確說明了本發(fā)明主題的保護范圍，但相信通過閱讀下面的詳細說明和所附的實施例，能更好地理解本發(fā)明。
本文所用的術語“薄頁紙幅、紙幅、紙頁及紙產品”均指通過下述方法制備的紙頁，該方法包括下列步驟形成含水的造紙配料、將該配料沉積在多孔表面上(如長網造紙機上)、通過重力或真空輔助的排水(加壓或不加壓下)及蒸發(fā)將水從配料中除去。
本文所用的“含水的造紙配料”是一種造紙纖維及下面將描述的化學品的含水淤漿。
本發(fā)明的方法的第一步驟是形成一種含水的造紙配料。該配料包括造紙纖維(以下有時稱為木漿)，以及至少一種基于植物油的季銨鹽化合物，所有這些物質將在下面進行討論。
預計各種類型的木漿通常包括本發(fā)明所用的造紙纖維。但是，也可以使用其它的纖維素纖維漿、如棉短絨、甘蔗渣、人造絲等，沒有一個排除在本發(fā)明的權利要求之外。用于本文的木漿包括化學漿，如牛皮紙漿、亞硫酸鹽漿和硫酸鹽漿以及機械漿，如磨木漿、熱機械漿及化學改性的熱機械漿(CTMP)。也可以使用衍生于闊葉木和針葉木的木漿。也可用于本發(fā)明的是衍生于循環(huán)紙的纖維，它們可以包括上面各種紙漿的任何一種或全部以及其它的非纖維材料，如用于方便原生紙制備的填料及粘合劑。優(yōu)選的是，本發(fā)明用的造紙纖維包括衍生于北方軟木的牛皮紙漿。(A)季銨鹽化合物本發(fā)明含有作為基本組分的約0.005％～5.0％、更優(yōu)選約0.03％～0.5％(基于干纖維重量)具有下列結構式的季銨鹽化合物(a)纖維素造紙纖維；以及(b)約0.005％～5.0％的所述纖維素造紙纖維重量的具有下列結構式的季銨鹽軟化化合物(R)4-m-N+-[R2]mX-其中m是1～3；每個R取代基是短鏈的C1～C6(優(yōu)選C1～C3)烷基，如甲基(最優(yōu)選的)、乙基、丙基等、羥烷基、烴基、取代的烴基、芐基或其混合物；每個R2是長鏈的至少部分不飽和的(碘值(IV)約大于5至約小于100，優(yōu)選的是約10～85)、C11～C23烴基或取代的烴基取代基及反離子X-可以是任何一種與軟化劑相容的陰離子，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)選的是，大部分R2包括含有至少90％C18～C24鏈長的脂肪?；?。更具體地說，大部分R2選自由含有至少90％的C18、C22及其混合物構成的組。
完全由飽和的酰基制備的季銨化合物是極好的軟化劑。但是，現已發(fā)現用衍生于植物油源的至少部分不飽和的?；?即，碘值約大于5至約小于85，更優(yōu)選約10～85)制備的化合物有許多好處(如更好的流動性)，以及當滿足某些條件時，是消費者極易接受的產品。
必須進行調整以獲得使用不飽和的酰基的好處的參數包括脂肪?；牡庵?IV)以及脂肪酰基中順式/反式異構體的重量比。以下任何IV參考值指脂肪酰基的IV(碘值)，而不是所生成的季銨鹽化合物的碘值。
優(yōu)選地，這些季銨鹽化合物由IV為約5～25、優(yōu)選約10～25、更優(yōu)選約15～20的脂肪酰基制成，并且順/反異構體的重量比約大于30/70、優(yōu)選約大于50/50、更優(yōu)選約70/30；這些化合物在低溫下貯存時是穩(wěn)定的。這些順/反異構體重量比提供了這些IV范圍內的最佳的濃度性質。在IV的范圍約大于25時，順/反異構體的比例不太重要，除非需要較高的濃度。下面描述了IV和濃度性質的關系。
通常，氫化脂肪酸以降低多不飽和性以及降低IV以保證較好的顏色導致分子中較高程度的反式構型。因此，衍生自具有較低IV值的脂肪?；募句@鹽化合物可以通過將完全氫化的脂肪酸與接觸氫化的脂肪酸以可提供約5～25IV的比例混合而制備。接觸硬化的脂肪酸的多不飽和含量應小于約30％，優(yōu)選約小于約10％，更優(yōu)選約少于5％。此處應用的這些多不飽和百分數指每100個基團中多不飽和的脂肪酸(或脂肪酰基)的數目。在接觸硬化過程中，順/反異構體的重量比可通過本領域已知的方法，如最佳的混合，采用特定的催化劑及提供充足的H2等加以控制。季銨鹽化合物的合成此處所用的優(yōu)選的季銨化合物的合成可以通過下列兩步法得到步驟A 胺的合成
RCl＝衍生于油酸或芥子酸胺在22升的裝有加料漏斗、溫度計、機械攪拌器、冷凝器和氬氣吹掃設備的三口燒瓶中，將N-甲基二胺(440.9克，3.69摩爾)和三乙胺(561.2克，5.54摩爾)溶解于CH2Cl2(12L)中。將基于植物油的脂肪酰基氯(2.13千克，7.39摩爾)溶于2升CH2Cl2中，并緩慢加入到胺溶液中。然后將該胺溶液加熱到35℃以便將脂肪酰氯如加入時一樣保留在溶液中。加入酰氯將反應溫度提高到回流溫度(40℃)。酰氯的加入應足夠慢以保持回流，但不應快到使二氯甲烷從冷凝器的頂部逸出。酰氯的加入維持1.5小時。將該溶液在回流下再加熱3小時。停止加熱并將反應溶液攪拌2小時以冷卻到室溫。加入CHCl3(12升)。用1加侖的飽和的NaCl和1加侖的飽和的Ca(OH)2洗滌該溶液。讓有機層在室溫下放置過夜。然后用50％K2CO3萃取三次(每次2加侖)。然后用飽和的NaCl洗滌兩次(每次2加侖)。在這些萃取過程中形成的任何乳液可以通過加入CHCl3和/飽和的鹽及在蒸氣浴上加熱而溶解。然后將有機層用MgSO4干燥、過濾和濃縮。產率為2.266千克油酰基或芥?；绑w胺，硅膠薄層色譜(TLC)(75％乙醚/25％己烷中在Rf值為0.69處有一個點)。
步驟B 季銨化將油?；?芥酰基前體胺(2.166千克，3.47摩爾)及CH3CN在蒸汽浴上加熱直到它變成液體。然后，將該混合物倒入10加侖的含有CH3CN(4加侖)的襯有玻璃的、攪拌的Pfaudler反應器中。通過試管加入CH3Cl(25磅，液態(tài))，并將反應液加熱到80℃6小時。將CH3CN/胺溶液從反應器中除去、過濾，將固體物在室溫下干燥約一周。濾液被旋轉蒸發(fā)，讓其空氣干燥過夜并與其它的固體相結合。產率2.125千克白色粉末。
季銨鹽化合物也可以通過其它方法合成將0.6摩爾的二乙醇甲基胺放入一個3升的裝有回流冷凝器、氬氣(或氮氣)入口及兩個加料漏斗的三口燒瓶中。在一個加料漏斗中放入0.4摩爾三乙胺，在第二個加料漏斗中放入1.2摩爾的1∶1的芥酰氯的CH2Cl2的溶液中。將CH2Cl2(750ml)加入到含有胺的反應燒瓶中，并加熱到35℃(水溶)。滴加三乙胺，在1.5小時內攪拌下將溫度升高到40～45℃。滴加芥酰氯/二氯甲烷溶液，并在惰性氣體中讓反應液在40～45℃下加熱過夜(12～16小時)。
將反應混合物冷卻到室溫并用氯仿(1500ml)稀釋。產物的氯仿溶液放在分液漏斗(4升)中，并用飽和的NaCl、稀釋Ca(OH)2、50％K2CO3(三次)*洗滌，最后再用飽和的NaCl洗滌。收集有機層，用MgSO4干燥、過濾，并通過旋轉蒸發(fā)除去溶劑。在高真空下進行最后干燥(0.25mmHg)。*注50％K2CO3層在氯仿層的下面。步聚B 季銨化將步驟A的甲基二乙醇芥酸酯胺與200～300毫升乙腈(無水的)一起放入高壓釜套管中。然后將樣品插入高壓釜，并用N2(16275mmHg/21.4大氣壓)排氣三次，并用CH3Cl排氣一次。將反應物在CH3Cl壓力為3604mmHg/4.7大氣壓下加熱到80℃24小時。然后將高壓釜套管從反應混合物中除去。將樣品溶解在氯仿中，并通過旋轉蒸發(fā)法除去溶劑，然后在高真空下干燥(0.25mmHg)。
工業(yè)上可以用來制備優(yōu)選的季銨鹽化合物的另一個方法是將脂肪酸(如油酸、芥酸)與甲基二乙醇胺反應?？梢杂霉姆磻椒ㄐ纬砂非绑w。如前面所討論的那樣，通過與一氯甲烷反應可以形成季銨鹽。
上述的反應方法是本領域公知的制備季銨軟化化合物的方法。為了達到上面所提出的IV、順/反比例及不飽和百分數，這些方法通常必須作其它的改變。
可以使用幾種類型的植物油(如，橄欖油、菜籽油、紅花油、向日葵油、豆油及道氏池花油(meadow foam)等)作為脂肪酸源來合成季銨鹽化合物。優(yōu)選使用橄欖油、道氏池花油、油酸含量高的紅花油和/或芥酸含量高的菜籽油來合成季銨鹽化合物。最優(yōu)選的是，使用衍生于菜籽油的高芥酸來合成季銨鹽化合物。應該理解的是，由于脂肪?；苌谔烊淮嬖诘闹参镉?如，橄欖油、菜籽油等)，也可能會存在少量的其它脂肪?；?。為討論天然存在的植物油的各種成分，參見《貝利的工業(yè)油脂產品》(Bailey′s Industrial Oil and FatProducts)，第三版，John Wiley and Sons(New York 1964)，引入本文作為參考。
重要的是，已發(fā)現本發(fā)明的基于植物油的季銨鹽化合物可以在不使用分散助劑(如潤濕劑)的情況下被分散。在不被理論約束的情況下，認為它們的優(yōu)良的分散性是由于植物油的良好的流動性(低熔點)。這與由于相對高的熔點而需要一種分散助劑的基于常規(guī)的動物油脂的季銨鹽化合物相反。植物油也提供改進的氧化及水解穩(wěn)定性。另外，用基于植物油的軟化劑制備的薄頁紙與用基于動物油的軟化劑相比，前者表現出良好的柔軟性和吸收性以及改進的氣味性能。
本發(fā)明通常適用于薄頁紙，包括但不限于常規(guī)的毛毯壓榨的薄頁紙；圖案壓實的薄頁紙如上述的Sanford-Sisson及其子孫的美國專利所舉的例子；以及高松散的、未壓實的薄頁紙，如1974年5月21日授權于Salvucci，Jr.的美國專利所舉的例子。薄頁紙可以呈均相或多層結構；由此制得的薄頁紙可以是單層(single-ply)或多層(multi-ply)結構。由層狀的紙幅形成的薄頁紙結構在1976年11月30日授權于Morgan，Jr等人的美國專利3,944,771中進行了描述，引入本文作為參考。通常，濕抄(wet-laid)的復合的、柔軟的、松厚的及和吸收性紙張結構是由優(yōu)選包含不同纖維類型的兩層或多層配料制備的。這些層優(yōu)選是由分開的稀纖維淤漿流沉積在一個或多個環(huán)形多孔篩網上而制備，纖維通常是薄頁紙制備中用的相當長的軟木及相當短的硬木纖維。隨后將這些層結合而形成層狀的復合紙幅。隨后通過應用流體迫使紙幅貼合在開篩孔的干燥/壓印織物的表面上，隨后在所述的作為低密度造紙工藝部分的織物上熱預干燥。可以根據纖維類型將層狀紙幅分層或者各層的纖維含量可以基本相同。薄頁紙的定量優(yōu)選是10g/m2至約65g/m2，密度是約0.60克/立方厘米或小于0.60克/厘米3。優(yōu)選地，定量在35g/m2或35g/m2以下；密度約0.30克/厘米3或小于0.30克/厘米3。最優(yōu)選的是，密度在0.04克/厘米3至約0.20克/厘米3之間。
常規(guī)壓榨的薄頁紙及這類紙的制備方法是本領域公知的。這類紙通常是將造紙配料沉積在多孔成形網上。該成形網在本領域稱為長網。一旦配料沉積在成形網上，則該配料被稱為紙幅。通過壓榨紙幅和在高溫下干燥將紙幅脫水。根據上面描述的方法制備紙幅的具體技術和典型設備是本領域公知的。在一個典型的方法中，由加壓的流漿箱提供低濃度的紙漿配料。流漿箱有一個用于將紙漿配料的薄沉積物輸送到長網上以形成濕紙幅的開口。然后通常用真空脫水法將紙幅脫水到纖維濃度約7％～25％(基于整個紙幅重量)，通過壓榨操作進一步干燥，其中紙幅受到由相對的機械部件(如圓柱輥)所產生的壓力。
然后將脫水紙幅進一步壓榨，并用本領域公知的蒸汽烘缸裝置(如楊克式烘缸)干燥?？梢酝ㄟ^機械部件(如相對紙幅的圓柱輥)在楊克式烘缸上產生壓力壓榨紙幅。當紙幅壓榨在楊克式烘缸表面時，也可以將真空應用在紙幅上。也可以應用多個楊克式烘缸，而在這些烘缸之間任選地產生附加的壓榨。所形成的薄頁紙結構以下被稱為常規(guī)的、壓榨的薄頁紙結構。這類紙頁通常被認為是壓實的，因為當纖維呈潮濕狀態(tài)時紙幅受到相當大的整體機械壓縮力的作用，然后當紙幅處于壓縮狀態(tài)時將紙幅干燥(并任選起皺)。
圖案致密的薄頁紙的特征在于具有纖維密度相當低的相對高膨松區(qū)和一系列纖維密度相當高的壓實區(qū)。另一方面，高膨松區(qū)的特征在于它是枕形區(qū)(pillow regions)。而致密區(qū)被稱作為關節(jié)區(qū)(knuckle regions)。致密區(qū)可以離散地分布在高膨松區(qū)內或者可以全部或部分在高膨松區(qū)內相連。優(yōu)選的圖案致密的薄頁紙幅的制備方法在下列專利中作了披露1967年1月31日授權于Sanford和Sisson的美國專利號3,301,746；1976年8月10日授權于PerterG.Ayers的美國專利號3,974,025；1980年3月4日授權于Paul D.Trokhan的美國專利號4,191,609以及1987年1月20日授權于Paul D.Trokhan的美國專利4,637,857；將上面所有這些專利引入本文作為參考。
通常，圖案致密的紙幅優(yōu)選是通過將造紙配料沉積在多孔成形網(如長網)上以形成濕紙幅，然后將紙幅并列在一系列支撐物上。然后將紙幅壓在一系列支撐物上，從而在地理上相應于繁殖支撐物和濕紙幅之間的接觸點位置處在紙幅中形成致密區(qū)。該操作過程中未被壓縮的紙幅的剩余部分被稱為高膨松區(qū)。該高膨松區(qū)可以應用流體壓力，如用真空型裝置或吹入烘缸(blow-through)，或將紙幅機械壓在支撐物系列上，而被進一步脫密。紙幅以這種方式被脫水及任選被預干燥以至于基本上避免了高膨脹松區(qū)的壓縮。這優(yōu)選是通過流體壓力來實現的，如用真空型裝置或吹入烘缸，或通過將紙幅機械壓縮在一系列支撐物上(其中高膨松區(qū)未被壓縮)。脫水操作業(yè)、任選的預干燥以及壓實區(qū)的形成工序可以結合或部分結合以減少所進行的加工步驟的總數。在致密區(qū)的形成、脫水和任選預干燥后，將紙幅完全干燥，優(yōu)選仍避免機械壓榨。優(yōu)選的是，約8～55％的薄頁紙表面包括相對密度至少為高膨松區(qū)密度125％的致密的關節(jié)區(qū)。
支撐物系列優(yōu)選是含有構圖位移關節(jié)的壓印載體織物，當應用壓力時該關節(jié)起著有助致密區(qū)形成的支撐物系列的作用。關節(jié)的圖案構成前面所指的支撐物系列。壓印載體織物在下列專利中作了披露1967年1月31日授權于Sanford和Sisson的美國專利號3,301,746；1974年5月21日授權于Salvucci，Jr等人的美國專利號3,821,068；1976年8月10日授權于Ayers的美國專利號3,974,025；1971年3月30日授權于Friedbery等人的美國專利號3,573,164；1969年10月21日授權于Amneus的美國專利號3,473,576；1980年12月16日授權于Trokhan的美國專利號4,239,065以及1985年7月9日授權于Trokhan美國專利號4,528,239，將所有這些專利引入本文作為參考。
優(yōu)選的是，首先將配料在多孔成形載體(如長網)上形成濕紙幅。將紙幅脫水并輸送到壓印織物。另一方面，配料起初也可沉積在也用作壓印織物的多孔支撐載體上。一旦濕紙幅形成后，則將它進行脫水，并且優(yōu)選將其熱預干燥到約40～80％之間的一選定的纖維濃度。也可以用吸水箱或其它的真空裝置或吹入干燥器進行脫水。在將紙幅完全干燥前，如前面所討論的那樣將壓印織物的關節(jié)壓痕壓入紙幅中。實現該目的的一個方法是通過應用機械壓力。這可以，例如，通過將支撐壓印織物的壓輥壓在干燥鼓(如楊克式烘缸)的表面上實施。同樣，優(yōu)選的是，在紙幅完全干燥前，通過應用真空裝置(如吸水箱)或吹入干燥器的流體壓力將紙幅成型在壓印織物上。可以在初始脫水期間，在一個獨立的、接續(xù)的加工步驟中或兩者的結合工藝中應用流體壓力引起致密區(qū)的壓痕。
未壓實的、無圖案致密的薄頁紙結構在下列專利中作了描述1974年5月21日授權于Joseph L.Salvucci，Jr.和Peter N.Yiannos的美國專利號3,812,000及1980年6月17日授權于Henry E.Becker，Albert L.McConnell和RichardSchutte的美國專利號4,208,459，將這兩個專利引入本文作為參考。通常，未壓實的、無圖案致密的薄頁紙是通過下列方法制備將造紙配料沉積在多孔成形網(如長網)上以形成濕紙幅，將紙幅瀝水并在無機械壓縮下除去多余的水直到紙幅具有至少80％的纖維濃度，并將紙幅起皺。通過真空脫水及熱干燥從紙幅中除去水。所得到的結構是柔軟的但強度較低的高膨松的相對未壓實纖維的紙頁。優(yōu)選在起皺前將粘結材料應用到紙幅上。
壓實的、無圖案致密的薄頁紙結構是本領域公知的常規(guī)的薄頁紙結構。通常，壓實的、無圖案致密的薄頁紙結構是通過下列方法制備的將造紙配料沉積在多孔網(如長網)上以形成濕紙幅，將紙幅瀝水，在均勻的機械壓縮的幫助下除去多余的水直到紙幅具有25～50％的濃度，將紙幅輸送到熱干燥器(如楊克式烘缸)上，并將紙幅起皺?？偟恼f來，通過真空、機械壓榨及熱方法將水從紙幅中除去。所生成的結構是強度較大且通常密度均一，但是膨松性、吸收性及柔軟性卻較低。
本發(fā)明的薄頁紙幅可以被用于任何需要柔軟的、吸收性薄頁紙幅的應用中。本發(fā)明的薄頁紙幅的特別有利的應用是制備紙巾、衛(wèi)生紙和面巾紙產品。例如，可以如1968年12月3日授權于Wells的美國專利號3,414,459的說明(引入文作為參考)將本發(fā)明的兩薄頁紙幅進行壓花，并用粘合劑以面對面的關系固定在一起以形成兩層的紙巾。
分析及測試方法本發(fā)明用的處理化學品或留在薄頁紙幅上的處理化學品的量的分析可以用本領域可應用的任何方法進行。A.季銨鹽化合物的定量分析例如，留在薄頁紙上的季銨鹽化合物(如二油?；谆然@(DODMAC)、二芥?；谆然@(DEDMAC))的量可以用有機溶劑的DODMAC/DEOMAC的溶劑萃取法，然后用Dimidium Bromide作為指示劑用陰離子/陽離子滴定法測定。這些方法用作舉例，而并非排除其它的可用于測定由薄頁紙所保留的具體成分的量的方法。B.親水性(吸收性)薄頁紙的親水性通常指薄頁紙可被水潤濕的傾向。薄頁紙的親水性可以通過測定干薄頁紙完全被水潤濕所需的時間在一定程度上進行定量。該時間被稱為“潤濕時間”。為了提供一致的及可重復的潤濕時間的測試，可采用下述方法測定潤濕時間首先，提供一個經過調整的試樣單位紙頁(測定紙張試驗的環(huán)境條件是23+1℃及相對溫度50+2％，如TAPPI(制漿造紙技術協(xié)會)方法T 402所規(guī)定的那樣)，大約4-3/8英寸×4-3/4英寸(約11.1cm×12cm)的薄頁紙結構；第二步，將紙頁折疊4個并置的等分，然后將其卷成直徑約0.75英寸(約1.9cm)至約1英寸(約2.5cm)的球；第三步，將成球狀的紙頁放在溫度為23±1℃的蒸餾水的表面，并同時啟動計時器；第四步，停止計時器并讀取成球的紙頁完全潤濕時的時間?？捎萌庋塾^察完全潤濕。
當然，本發(fā)明的薄頁紙的親水性的實施方案也可以在制造后立即測定。但是，在薄頁紙制備后的頭兩個星期內，即制造后老化兩周的紙張的親水性顯著增加。因此，最好在這兩周結束時測定潤濕時間。相應地，在室溫下兩周老化期的末期測定的潤濕時間稱為“兩周潤濕時間”。C.密度本發(fā)明所用的術語“薄頁紙的密度”是用該紙張的定量除以其厚度而計算出的平均密度，并進行合適的單位轉換。本文所用的薄頁紙的厚度是指受到95克/英寸2(15.5克/厘米2)的壓縮載荷下的紙張的厚度。任選的成分可以將其它的通常用于造紙中的化學品加入到本文所描述的化學軟化組合物中，或加入到造紙配料中，只要它們不顯著地及相反地影響纖維材料的軟化、吸收性及本發(fā)明的季銨鹽軟化化合物的柔軟性增強作用。A.潤濕劑本發(fā)明可含有作為任選組分的基于于態(tài)纖維重量的約0.005～3.0％、更優(yōu)選約0.03～1.0％的潤濕劑。(1)多羥基化合物可用作本發(fā)明的潤濕劑的水溶性的多羥基化合物的例子包括甘油，重均分子量約150～800的聚丙三醇，和重均分子量約200～4000、優(yōu)選約200～1000、最優(yōu)選約200～600的聚乙二醇和聚丙二醇。重均分子量約200～600的聚乙二醇是特別優(yōu)選的。也可以使用上述的多羥基化合物的混合物。一種特別優(yōu)選的多羥基化合物是重均分子量約400的聚乙二醇。該物質市場上可從康涅狄克州的Danbury聯(lián)合碳化物公司以商標名“PEG-400”買到。(2)非離子表面活性劑(烷氧基化的物質)可以用作本發(fā)明的潤濕劑的合適的非離子表面活性劑包括脂肪醇、脂肪酸、脂肪胺等與環(huán)氧乙烷及任選地與環(huán)氧丙烷的加合產物。
下面描述的任何一種特定類型的烷氧基化的物質可以用作非離子表面活性劑。合適的化合物是有下列通式的基本上水溶性的表面活性劑R2-Y-(C2H4O)z-C2H4OH其中，固態(tài)和液態(tài)組合物的R2選自伯、仲及支鏈烷基和/或?；鶡N基；伯、仲及支鏈的烯基烴基；以及伯、仲及支鏈的烷基及烯基取代的酚類烴基；所述的烴基具有約8～20、優(yōu)選約10～18個碳原子的烴鏈長度。更優(yōu)選的是，用于液態(tài)組合物的烴鏈長度約16～18個碳原子，而用于固態(tài)組合物的烴鏈長度約10～14個碳原子。對于此處的乙氧基化的非離子表面活性劑的通式來說，Y通常是-O-、-C(O)-O-、-C(O)N(R)-或-C(O)N(R)R2-，其中R2和R(如果存在)具有前面所給的意義，和/或R可以是氫，以及z至少約8、優(yōu)選至少約10～11。當存在較少的乙氧基化的基團時，軟化劑組合物的性能及通常穩(wěn)定性降低。
此處的非離子表面活性劑的特征在于約7～20、優(yōu)選約8～15的HLB(親水親油平衡值)。當然，通過定義R2和乙氧基化基團的數目，通?？蓽y定表面活性劑的HLB。然而，應該注意的是，本文所用的非離子型的乙氧基化的表面活性劑，用于濃縮液態(tài)組合物，含有相對長鏈的R2基團，并且是相當高度乙氧基化的。盡管短乙氧基化的基團的較短的烷基鏈的表面活性劑具有所希的HLB，但是它們在本文并非是有效的。
下面列舉了非離子表面活性劑的例子。本發(fā)明的非離子表面活性劑并非限于這些實例。在這些實例中，整數定義了分子中乙氧基(EO)基團的數目。線性烷氧基化的醇a.線性伯醇烷氧基化物具有HLB值在本文所描述的范圍內的正十六醇和正十八醇的癸、十一、十二、十四、十五乙氧基化物是本發(fā)明意義上的有用的潤濕劑。作為組合物的粘度/分散性改性劑用于本發(fā)明的乙氧基化的伯醇的例子有正-C18EO(10)及正-C10EO(11)。在“油酸”鏈長范圍內的混合的天然或合成的醇的乙氧基化物也可用于本發(fā)明中。這類物質的具體例子包括油醇-EO(11)、油醇-EO(18)及油醇-EO(25)。b.線性的仲醇烷氫基化物HLB值位于本文所描述的范圍內的3-十六醇、2-十八醇、4-二十醇和5-二十醇的十、十一、十二、十四、十五、十八及十九乙氧基化物均可用作本發(fā)明的潤濕劑?？梢杂米鞅景l(fā)明的潤濕劑的乙氧基化的仲醇的例子是2-C16EO(11)、2-C20EO(11)及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)明所用的且被本領域公知的非離子結構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。碳原子數為“將烷基中的碳原子數加上每個亞苯基約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，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。
所用的表面活性劑的量，如果使用，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.強度添加劑可以添加的其它類型的化學品包括強度添加劑以增加薄頁紙幅的干拉伸強度和濕破裂強度。本發(fā)明可含有作為任選組分的基于干纖維重量的約0.01％～3.0％、更優(yōu)選約0.3％～15％(重量比)的水溶性的強度添加劑樹脂。(a)干強度添加劑干強度添加劑的例子包括羧甲基纖維素及Acco化學品系列的陽離子聚合物(如Acco 711和Acco 514)，其中Acco化學品系列是優(yōu)選的。這些物質可以從新澤西州的American Cyanamide Company of Wayne買到。(b)永久濕強度添加劑用于本發(fā)明中的永久濕強度樹脂可以有幾種類型。一般地，那些已經被發(fā)現的及下面在現有造紙技術中應用的樹脂可用于本發(fā)明中。在前面提到的Westfelt的文中已示出了多個實例，引入本文作為參考。
在通常情況下，濕強度樹脂是水溶性的、陽離子物質。這就是說，當將樹脂加入到造紙配料中時，樹脂是水溶性的。極有可能，甚至可以預料，隨后的情況(如交聯(lián))將使樹脂在水中是不溶的。而且，一些樹脂只有在特定的條件下(如在一有限的pH范圍內)是可溶的。
通常認為當濕強度樹脂已被沉積在造紙纖維上、造紙纖維內或造紙纖維之間后，它們通常會發(fā)生交聯(lián)或其它的固化反應。只要存在大量的水，交聯(lián)或固化反應通常是不會發(fā)生的。
各種聚酰胺-表氯醇樹脂是特別有用的。這些物質是具有活性官能團(如氨基、環(huán)氧基及氮雜環(huán)丁烷基鎓鹽基(azetidinium))的低分子量聚合物。專利文獻中對這類物質的制備方法作了充分描述。1972年10月24日授權于Keim的美國專利號3,700,623以及1973年11月13日授權于Keim的美國專利號3,772,076是這類專利的例子，將兩者引入本文作為參考。
由特拉華州的Hercules Incorporated of Wilmington銷售的商標為Kymene557H和Kymene 2064的聚酰胺-表氯醇樹脂是本發(fā)明中特別有用的。這些樹脂在前面所提到的Keim的專利中作了一般性的描述。
本發(fā)明用的堿活化的聚酰胺-表氯醇樹脂以Santo Res商標銷售，如密蘇里州、St.Louis的孟山都公司(Monsanto Company)銷售的Santo Res 31。這些類型的物質一般在下列專利中作了描述1974年12月17日授權于Petrovich的美國專利號3,855,158；1975年8月12日授權于Petrovich的美國專利號3,899,388；1978年12月12日授權于Petrovich的美國專利號4,129,528；1979年4月3日授權于Petrovich的美國專利4,147,586；以及1980年9月16日授權于Van Eenam的美國專利4,222,921；將所有這些專利引入本文作為參考。
其它用于本文的水溶性的陽離子樹脂是由康涅狄格州的斯坦福市的美國氰胺公司(American Cyanamid Company of Stanford)以Parez商標(如Parez631NC)銷售的聚丙烯酰胺樹脂。這些物質通常在下列美國專利中作了描述1971年1月19日授權于Coscia等人的專利3,556,932以及1971年1月19日授權于Williams等人的3,556,933，將兩個專利引入本文作為參考。
用于本發(fā)明的其它類型的水溶性樹脂包括丙烯酸乳液和陰離子的苯乙烯-丁二烯膠乳。這些類型的樹脂的許多例子在1974年10月29日授權于Meisel，Jr.等人的美國專利3,844,880中作了描述，引入本文作為參考。
可用于本發(fā)明的其它水溶性陽離子樹脂是脲醛樹脂和蜜胺-甲醛樹脂。這些多官能的、活性聚合物的分子量約為幾千。較常見的官能團包括含氮的基團，如氨基和與氮相連的羥甲基。
盡管不太優(yōu)選，但聚乙烯亞胺型樹脂可用于本發(fā)明中。
前面所提到的水溶性樹脂的更全面的描述(包括其制備)可以在制漿造紙技術協(xié)會(TAPPI)(紐約，1965年)的TAPPI專題論文系列號No.29，紙張和紙板的濕強度(Wet Strength In Paper and Paperboard)中發(fā)現，引入本文作為參考。本文用的術語“永久濕強度樹脂”指當被放入含水的介質中時，使紙頁保持其大部分的起始濕強度的時間至少大于兩分鐘的一種樹脂。(C)暫時濕強度添加劑上面所提到的濕強度添加劑通常得到具有永久的濕強度的紙張產品，即，當放入含水介質中時隨著時間推移，保留大部分的其起始濕強度的紙張。但是，在某些類型的紙張產品永久濕強度可以是非必需的及不需要的性質。紙張產品，如衛(wèi)生紙等，當短期使用后進入腐殖系統(tǒng)后通常被處理掉。如果紙張制品永久保留其抗水解強度性質，則會導致這些系統(tǒng)的堵塞。最近一段時間以來，生產者已向紙張產品中加入了暫時濕強度添加劑，這些紙張產品的濕強度對于預期應用是充分的，但是它們在水中浸泡時則減少。濕強度的減少有助于紙張制品通過腐殖系統(tǒng)的流動。
合適的暫時濕強度樹脂的例子包括由國家淀粉及化學品公司(紐約市，紐約州)(National Starch and Chemical Corporation)銷售的改性的淀粉暫時濕強度試劑，如National Starch 78-0080。這類濕強度試劑可以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而制備。改性的淀粉暫時濕強度試劑也在1987年6月23日授權于Solarek等人的美國專利號4,675,394中作了描述，引入本文作為參考。優(yōu)選的暫時濕強度樹脂包括公開在1991年1月1日授權于Bjorkquist的美國專利號4,981,557的那些，引入本文作為參考。
就上面所列舉的永久和暫時濕強度樹脂的種類和具體例子而言，應該理解的是，這些樹脂只是示范性的，并非用來限制本發(fā)明的范圍。
相容的濕強度樹脂的混合物也可用在本發(fā)明的實施中。
上面列舉的任選的化學添加劑只是用于示范性的，并非意味著來限制本發(fā)明的范圍。
下列實施例用來說明本發(fā)明的實施，而非來限制本發(fā)明。實施例1本實施例的目的是說明可用來制備基于植物油的季銨鹽化合物(如，二油?；谆然@(DODMAC)或二芥?；谆然@(DEDMAC))的含水的分散液的方法。
根據下列過程制備2％的DODMAC的分散液1.測量已知重量的DODMAC；2.將DODMAC加熱到約50℃(122°F)；3.將稀釋水預調節(jié)到pH＝3及約50℃(122°F)；4.進行充分混合以形成DODMAC軟化組合物的含水的亞微細粒分散液。5.采用光學顯微技術測定泡囊分散液的粒徑。粒徑范圍是約0.1～1.0微米。
根據下列過程制備2％的DEDMAC的分散液1.測量已知重量的DEDMAC；2.將DEDMAC加熱到約50℃(122°F)；3.將稀釋水預調節(jié)到pH＝3及約50℃(122°F)；4.進行充分混合以形成DEDMAC軟化組合物的含水的亞微細粒分散液。5.采用光學顯微技術測定泡囊分散液的粒徑。粒徑范圍是約0.1～1.0微米。實施例2該實施例的目的是說明使用吹入干燥造紙技術制備柔軟及吸收性紙巾的方法，該紙頁用基于植物油的季銨鹽軟化劑(DODMAC)及永久的濕強度樹脂的化學軟化劑組合物處理。
本發(fā)明的實施中使用了一種小規(guī)模的長網造紙機。首先，根據實施例1的方法制備1％的化學軟化劑溶液。其次，在常規(guī)的再碎漿機中制備3％(重量比)的含水的NSK(北方軟木牛皮紙漿)淤漿。輕輕地精磨NSK淤漿，以1％干纖維重量的比例向NSK輸漿管道中加入2％的永久濕強度樹脂的溶液(即，由特拉華州，威明頓市的Hercules公司銷售的Kymene 557H)。通過一在線的混合器增強NSK對Kymene 557H的吸附。在在線混合器之后以0.2％干纖維重量的比例加入1％的羧甲基纖維素(CMC)的溶液以增強纖維基物的干強度?？梢酝ㄟ^在線混合器增強NSK對CMC的吸附。然后，以0.1％干纖維重量的比率向NSK淤漿中加入1％的化學軟化劑(DODMAC)的溶液。NSK對化學軟化劑混合物的吸附也可以通過在線混合器來加強。用扇形泵(fan pump)將NSK稀釋到0.2％。第三步，在常規(guī)的再碎漿機中制備3％(重量比)的CTMP漿(預浸預熱木片磨木漿)。以干纖維重量0.2％的比例向再碎漿機中加入非離子型表面活性劑。在輸漿泵之前以干維維重量0.1％的比例向CTMP輸漿管線中加入1％化學軟化劑混合物的溶液?？梢酝ㄟ^一在線的混合器增強CTMP對化學軟化劑混合物的吸附。用扇形泵將CTMP淤漿稀釋到0.2％。在網前箱中將已處理過的配料混合物(NSK/CTMP)相混合并沉積在長網上以形成紙胚。通過長網并在折流板和真空箱的幫助下進行脫水。長網是一種5-梭(Shed)、緞紋織物構型，該構型分別具有沿機器方向每英寸84根單絲和沿垂直機器方向每英寸76根單線。纖維濃度約22％的濕紙胚在領紙?zhí)帍拈L網上輸送有一光聚合物織物上，該織物具有每平方英寸240線性Idaho(愛達荷)單元、34％關節(jié)區(qū)和14密耳深的光聚合物。在真空輔助的瀝水下完成進一步的脫水直到纖維濃度約28％。通過空氣吹入法將構圖的紙幅預干燥到約65％(重量比)的纖維濃度。然后用含有0.25％的聚乙烯醇(PVA)的水溶液的噴涂起皺粘合劑將紙幅粘到楊克式烘缸的表面。在用刮刀將紙幅干起皺之前，纖維濃度增加到約96％。刮刀具有約25°的斜角，并相對于楊克式烘缸放置以提供約81°的沖擊角；楊克式烘缸的運轉速度約800英尺/分鐘(約244米/分鐘)。以700英尺/分鐘(214米/分鐘)的速度將干紙幅制成卷形物。
使用PVA粘結劑通過壓花和層壓將兩層紙幅制成紙巾產品。該紙巾具有約26#/3M Sq Ft(平方英尺)定量，含有約0.2％的化學軟化劑(DODMAC)和約1.0％的永久濕強度樹脂。所生成的紙巾是柔軟的、吸收性以及當潤濕具有很大強度。實施例3該實施例的目的是說明使用吹入干燥和成層造紙技術制備用基于植物油的季銨鹽柔軟劑(DEDMAC)和暫時濕強度樹脂的化學柔軟劑組合物處理過的柔軟及吸收性衛(wèi)生紙的方法。
在本發(fā)明的實施中使用一種小規(guī)模的長網造紙機。首先，根據實施例1的方法制備1％的化學柔軟劑的溶液。第二步，在常規(guī)的再碎漿機中制備3％(重量比)的NSK含水淤漿。輕輕地精制NSK淤漿，并以0.75％干纖維重量的比例向NSK輸液管線中加入2％的暫時濕強度樹脂的溶液(即，由紐約州、紐約市的國家淀粉和化學品公司銷售的National Starth 78-0080)。通過一在線的混合器增強暫時濕強度樹脂在NSK纖維上吸附。在扇形泵處將NSK淤漿稀釋到約0.2％的濃度。第三步，在一常規(guī)的再碎漿機中制備3％(重量比)的桉樹纖維的含水淤漿。以0.2％干纖維重量的比例在漿料泵之前向桉樹輸漿管線中加入1％化學軟化劑混合物的溶液。通過一在線的混合器增強桉樹纖維對化學柔軟劑混合物的吸附。在扇形泵處將桉樹淤漿稀釋到約0.2％的濃度。
在網前箱中混合經處理的配料混合物(30％NSK/70％桉樹)，并沉積在長網上以形成紙胚。通過長網并在折流板和真空箱的幫助下進行脫水。長網是5-梭、緞紋織物構型，該構型分別在機器方向和垂直機器方向每英寸有84根單絲和76根單絲。在領紙?zhí)?，纖維濃度約15％的濕紙胚從光聚合物網線上輸送到光聚合物織物上，該織物具有每平方英寸562線性Idaho單元、40％關節(jié)區(qū)和9密耳深的光聚合物。通過真空幫助的瀝水完成進一步的脫水，直到紙幅具有約28％的纖維濃度。通過空氣吹入法將構圖的紙幅進一步預干燥到約65％(重量)的纖維濃度。然后用含有0.25％聚乙烯醇(PVA)的含水溶液的噴霧起皺粘合劑將紙幅粘合在楊克烘缸表面。在用刮刀干起皺紙幅之前將纖維濃度增加到預計的96％。刮刀具有約25°的斜角并相對于楊克式烘缸放置以提供約81°的沖擊角；楊克式烘缸以約800英尺/分鐘(約244米/分鐘)的速率運轉。以700英尺/分鐘(214米/分鐘)的速率將干紙幅制成卷形物。
將紙幅轉變成單層的薄頁紙產品。薄頁紙具有約18#/3M Sq Ft的定量，含有約0.1％的基于植物油的季銨鹽軟化劑(DEOMAC)和約0.2％的暫時濕強度樹脂。重要的是，所得到的薄頁紙是柔軟的、吸濕的并適合用作擦面紙和/或衛(wèi)生紙。實施例4本實施例的目的是說明使用吹入干燥造紙技術制備柔軟及吸收性的用基于植物油的季銨鹽軟化劑(DEDMAC)和干強度添加劑樹脂處理過的衛(wèi)生紙的方法。
在本發(fā)明的實施中使用了小規(guī)模的長網造紙機。首先，根據實施例1的方法制備1％的化學軟化劑溶液。其次，在常規(guī)的再碎漿機中制備3％(重量比)的NSK含水淤漿。輕柔地精磨NSK淤漿，并以干纖維重量0.2％的比例向NSK輸漿管線中加入2％的干強度樹脂(即，Acco514和Acco711，由俄亥俄州、Fairfield市的American Cyanamid公司銷售)。通過一在線的混合器增強干強度樹脂在NSK纖維上吸附。在扇形泵處，將NSK淤漿稀釋到約0.2％的濃度。第三步，在常規(guī)的再碎漿機中制備3％(重量)的桉樹纖維的含水淤漿。以干纖維重量0.2％的比例在漿料泵之前向桉樹輸漿管線中加入1％的化學軟化劑溶液。可以通過一在線的混合器增強桉樹纖維對化學軟化劑的吸附。在扇形泵處，將桉樹淤漿稀釋到約0.2％的濃度。
在網前箱中混合處理過的配料混合物(30％NSK/70％桉樹)，并將該配料混合物沉積在長網上以形成紙胚。通過長網并在折流板和真空箱的幫助下進行脫水。長網是5梭、緞紋織物構型，該構型分別在機器方向和垂直機器方向具有84根和76根長絲。在領紙?zhí)?，將纖維濃度約15％的濕紙胚從光聚合物網上輸送到一種光聚合物織物上，該織物具有每平方英寸562線性Idaho單元、40％關節(jié)區(qū)和9密耳深的光聚合物。通過真空輔助的瀝水進一步脫水，直到紙幅具有約28％的纖維濃度。通過空氣吹入法將有圖案的紙幅預干燥到約65％(重量比)的纖維濃度。然后，用含有0.25％聚乙烯醇(PVA)的水溶液的噴涂起皺的粘合劑將紙幅粘結到楊克式烘缸的表面。在用刮刀干起皺紙幅之前，把纖維濃度增加到預計的96％。刮刀具有約25°的斜角，并相對于楊克式烘缸放置以提供約81°的沖擊角；楊克式烘缸以約800英尺/分鐘(約244米/分鐘)的速度運轉。以700英尺/分鐘(214米/分鐘)的速度將干紙幅卷在卷紙輥上。
采用層粘合技術將兩層紙幅制成薄頁紙產品并將它們層壓在一起。該薄頁紙具有約23#/3M Sq Ft的定量，含有約0.1％的化學柔軟劑(DEDMAC)和約0.1％的干強度樹脂。重要的是，所得到的薄頁紙是柔軟的、吸濕的并適合用作擦面和/或衛(wèi)生紙。實施例5該實施例的目的是說明采用常規(guī)的干燥造紙技術制備用基于植物油的季銨鹽軟化劑(DEDMAC)和干強度添加劑樹脂處理過的柔軟及吸濕的衛(wèi)生紙的方法。
在本發(fā)明的實施中采用小規(guī)模的長網造紙機。首先，根據實施例3的方法制備1％的化學軟化劑溶液。第二步，在常規(guī)的再碎漿機中制備3％(重量比)的NSK含水淤漿。輕輕地精磨NSK漿料，并以干纖維重量0.2％的比例向NSK輸漿管線中加入2％的干強度樹脂溶液(即，Acco 514、Acco 711，由新澤西州、Wayne市的American Cyanamid公司銷售)。通過一在線的混合器增強干強度樹脂在NSK纖維上的吸附。在扇形泵處，將NSK淤漿稀釋到約0.2％的濃度。第三步，在常規(guī)的再碎漿機中制備3％(重量比)的桉樹纖維的含水淤漿。以干纖維重量0.2％的比例在漿料泵之前向桉樹輸漿管線中加入1％的化學軟化劑溶液?？梢酝ㄟ^一在線的混合器增強桉樹纖維對化學軟化劑混合物的吸附。在扇形泵處，將桉樹淤漿稀釋到約0.2％的濃度。
在網前箱中混合處理過的配料混合物(30％NSK/70％桉樹)，并將配料混合物沉積在長網上以形成紙胚。通過長網并在折流板和真空箱的輔助下進行脫水。長網是5梭道、緞紋織物構型，該構型在機器方向和垂直機器方向分別具有每英寸84根單絲及76根單絲。在領紙?zhí)帲瑢⒗w維濃度約15％的濕紙胚從長網輸送到常規(guī)的毛毯上。通過真空輔助的瀝水進一步脫水直到紙幅具有約35％的纖維濃度。然后將紙幅粘結到楊克式烘缸的表面上。在用刮刀將紙幅干起皺之前，將纖維濃度提高到預計的96％。刮刀具有約25°的斜角，并相對于楊克式烘缸放置以提供約81°的沖擊角；楊克式烘缸以約800英尺/分(約244米/分鐘)運行。以700英尺/分鐘(214米/分鐘)的速度將干紙幅卷在卷紙輥上。
采用層粘合技術將兩層紙幅制成薄頁紙產品并且將它們層壓在一起。該薄頁紙具有約23#/3M Sq Ft定量，含有約0.1％化學軟化劑(DEDMAC)和約0.1％干強度樹脂。重要的是，所得到的薄頁紙是柔軟的、吸收性的并適合用作擦面和/或衛(wèi)生紙。
權利要求
1.一種柔軟的紙產品，包括(a)纖維素造紙纖維；以及(b)約0.005～5.0％的所述纖維素造紙纖維重量的下列通式的季銨鹽軟化化合物(R)4-m-N+-[R2]mX-其中m是1～3；每個R是C1～C6烷基、羥烷基、烴基、取代的烴基、芐基或其混合物；每個R2是C11～C23烴基或取代的烴基取代基；以及X-是任何與軟化劑相容的陰離子；其中軟化化合物的R2部分衍生于具有約大于5至小于約100碘值的C12～C24脂肪?；?br> 2.根據權利要求1的紙產品，其中大部分所說的脂肪酰基衍生于植物油源。
3.根據權利要求2的紙產品，其中所說脂肪?；牡庵凳羌s10～85。
4.根據權利要求3的紙產品，其中所說的脂肪?；捻?反異構體重量比大于約50/50。
5.根據權利要求3的紙產品，其中大部分R2包括含有至少90％C18～C24鏈長的脂肪酰基。
6.根據權利要求5的紙產品，其中大部分R2包括含有至少90％C18的脂肪?；?。
7.根據權利要求5的紙產品，其中大部分R2包括含有至少90％C22的脂肪酰基。
8.根據權利要求1的紙產品，其中還包括約0.005％～3.0％的潤濕劑。
9.根據權利要求8的紙產品，其中所述的潤濕劑是水溶性的多羥基化合物。
10.根據權利要求8的紙產品，其中所述的潤濕劑是線性的烷氧基化的醇。
11.根據權利要求8的紙產品，其中所述的潤濕劑是線性的烷基苯氧基化的醇。
12.根據權利要求2的紙產品，其中每個R是C1～C3烷基。
13.根據權利要求12的紙產品，其中每個R是甲基。
14.根據權利要求2的紙產品，其中m＝2。
15.根據權利要求3的紙產品，其中脂肪?；亩嗖伙柡投燃s小于30％。
16.根據權利要求15的紙產品，其中脂肪?；亩嗖伙柡投燃s小于10％。
17.根據權利要求12的紙產品，其中X選自氯離子、乙酸根、甲基硫酸根及其混合物。
18.根據權利要求6的紙產品，其中大部分所說的基于植物油的脂肪酰基衍生于橄欖油。
19.根據權利要求7的紙產品，其中大部分所說的基于植物油的脂肪酰基衍生于菜籽油。
20.根據權利要求6的紙產品，其中大部分所說的基于植物油的脂肪?；苌诟哂退岬募t花油。
21.根據權利要求7的紙產品，其中大部分所說的基于植物油的脂肪酰基衍生于道氏池花油。
22.根據權利要求1的紙產品，其中所說的紙產品是紙巾。
23.根據權利要求1的紙產品，其中所說的紙產品是擦面紙。
24.根據權利要求1的紙產品，其中所說的紙產品是衛(wèi)生紙。
全文摘要
本發(fā)明披露了用于制造柔軟、吸濕的紙張產品(如紙巾、擦面紙和衛(wèi)生紙)的纖維狀纖維素物質。紙張產品含有基于植物油的季銨鹽化學軟化化合物。優(yōu)選的基于植物油的季銨鹽化學軟化化合物的例子包括二油?；谆然@(即，二(十八碳-z-9-烯基)二甲基氯化銨(DODMAC)和二芥?；谆然@(即，二(二十二碳-z-13-烯基)二甲基氯化銨)(DEDMAC)。根據紙張產品的特性需要，可以調整植物油的脂肪?；娘柡投取Ｐ枰宰畲蠡{整所使用的基于不飽和植物油的?；暮锰幍膮蛋ㄖ觉；牡庵?IV)和脂肪?；许?反異構體的重量化。
文檔編號D21H21/24GK1163645SQ95196214
公開日1997年10月29日 申請日期1995年9月14日 優(yōu)先權日1995年9月14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