專利名稱：多功能薄頁紙產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄頁紙產(chǎn)品，更準(zhǔn)確地說，涉及具有良好濕強(qiáng)度、柔韌性和吸收性相結(jié)合的多功能薄頁紙產(chǎn)品。
如上所述，薄頁紙產(chǎn)品的各種用途在本領(lǐng)域是已知的。然而，薄頁紙產(chǎn)品不是必須可互換的。例如，用于毛巾紙的薄頁紙產(chǎn)品，對于舒適地用作擤鼻涕的搽面紙而言常常太挺硬和粗糙。同樣地，某些毛巾紙對于其面部的擦試而言也太挺硬。另外，并不是所有毛巾紙均柔軟至足以用于打掃家具。
相反，對于擤鼻涕是舒適的搽面紙通常不具備很好地用作毛巾紙所必需的強(qiáng)度。特別是，作為本領(lǐng)域熟知的搽面紙通常沒有適當(dāng)?shù)赜米髅砑埶匦璧臐衲推茝?qiáng)度或者可能有過度的掉毛量。同樣地，搽面紙通常沒有很好地用作毛巾紙所必需的吸收性。沒有一種產(chǎn)品可能具有與其它產(chǎn)品可互換地起作用的厚度或定量。因此，本領(lǐng)域需要一種單一產(chǎn)品，它能夠完成提供其柔軟度足以也可用作搽面紙的毛巾紙這樣的雙重功能。
此外，為了在使用期間減少通過薄頁紙的液體量，消費(fèi)者進(jìn)行了種種補(bǔ)償作用。例如，許多消費(fèi)者已經(jīng)知道將薄頁紙對半折疊，或在使用之前選擇若干張薄頁紙，以便增加吸收性和強(qiáng)度，以及提供改善原阻擋性，從而防止液體濕潤其手。在使用期間，為防止手被濕潤，這樣的實(shí)踐可能是足夠的，然而，它們大大地增加了產(chǎn)品的消耗。
因此，希望提供這樣的薄頁紙產(chǎn)品，其具有足夠的濕強(qiáng)度、柔韌性、吸收作用和柔軟度，并能夠用來完成家庭的多項(xiàng)任務(wù)。
定量以磅/3000英尺2(克/米2或g/m2)表示的所述樣品單位面積的重量。
厚度試樣的宏觀厚度。
表觀密度試樣的定量除以厚度，其中包括適當(dāng)?shù)膯挝粨Q算。在此使用的表觀密度單位是克/厘米3(g/cm3)。
以MD表示的機(jī)器方向平行于纖維結(jié)構(gòu)流經(jīng)產(chǎn)品制造設(shè)備的方向。
以CD表示的橫跨機(jī)器方向在同一薄頁紙產(chǎn)品平面內(nèi)垂直于機(jī)器方向的方向。
吸收性通過各種方式材料吸納液體并保留所述液體的能力，所述方式包括毛細(xì)管作用、滲透作用、溶劑或化學(xué)作用。
柔韌性在不被破壞的情況下并且恢復(fù)或沒有恢復(fù)至其先前形狀的情況下，材料變形的量度。
纖維是這樣的纖細(xì)物體，其具有與兩個直交軸相比相對較長的主軸并且具有至少4/1、優(yōu)選至少10/1的長寬比。
術(shù)語“層”意指任選地以與其它層面對面關(guān)系、基本鄰接的方式布置的、形成本發(fā)明多層紙幅的、獨(dú)立的紙幅組分。另外，可以預(yù)期的是，例如通過對單一層本身的折疊，也能夠使之有效地形成兩個“層”。
討論本發(fā)明的薄頁紙產(chǎn)品可以制備成單一的紙頁，以便用作搽面紙、餐巾紙、毛巾紙、或浴巾紙、這取決于用于纖維素紙幅的紙張的種類。另外，也可以根據(jù)用來限定獨(dú)立紙幅部分的帶孔的卷筒紙來提供多種紙幅，其中每部分紙幅可取下使用，如通常用于浴巾紙(例如衛(wèi)生紙)。如果制成浴巾紙，那么，利用卷筒紙進(jìn)行分配是優(yōu)選的使用方法。然而，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，多種紙幅能夠進(jìn)行切割、折疊、以及任選地交錯成適合于從容器如盒或桶中進(jìn)行分配薄頁紙堆。
纖維素紙幅纖維素紙幅可以是基本上由纖維素造紙纖維組成的紙幅。另外，紙幅也可以是縮短的、和/或包含合成纖維。所述紙幅有一定的定量范圍，其下限可以為約每層10g/m2，約每層13g/m2，或約每層15g/m2。定量范圍的上限可以為約每層100g/m2，約每層40g/m2，或約每層25g/m2。纖維素紙幅可以是適于用作搽面紙或毛巾紙的起皺的、未起皺的、或微皺縮的薄頁紙幅。通常，使用相同的紙幅層，即定量、厚度、組成和其它性能基本相同的層。然而，可以預(yù)期的是，某些益處可以通過使用具有不同性能的層來實(shí)現(xiàn)。例如，組成層在定量、厚度、組成、或其它性能方面不同，以便提供具有相對平滑表面的紙幅一側(cè)，和具有相對粗糙表面的一側(cè)。
本發(fā)明的纖維素紙幅可以通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的、用于生產(chǎn)薄頁紙的常規(guī)方法來制備，所述薄頁紙如用作搽面紙、衛(wèi)生紙、毛巾紙、或餐巾紙。然而，本發(fā)明的纖維素紙幅可以利用構(gòu)圖(帶有圖案)的造紙帶、通過穿透干燥法來制備。構(gòu)圖的樹脂狀造紙帶可包含兩種主要組分骨架和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。骨架可包含固化的聚合物光敏樹脂。
構(gòu)圖的樹脂狀造紙帶的一個表面與載在其上的纖維素紙幅的一個表面接觸。在造紙期間，構(gòu)圖的樹脂狀造紙帶的該表面可以將一圖案壓印至相應(yīng)于骨架的圖案的纖維素紙幅的該表面上。
適合于制備本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的、構(gòu)圖的樹脂狀造紙帶可以根據(jù)下列普通轉(zhuǎn)讓的美國專利之一進(jìn)行制備US4,514,345(1985年4月30日授權(quán)于Johnson等人)；US4,528,239(1985年7月9日授權(quán)于Trokhan)；US5,098,522(1992年3月24日授權(quán))；US5,260,171(1993年11月9日授權(quán)于Smurkoski等人)；US5,275,700(1994年1月4日授權(quán)于Trokhan)；
US5,328,565(1994年7月12日授權(quán)于Rasch等人)；US5,334,289(1994年8月2日授權(quán)于Trokhan等人)；US5,431,786(1995年7月11日授權(quán)于Rasch等人)；US5,496,624(1996年3月5日授權(quán)于Stelljes，Jr.等人)；US5,500,277(1996年3月19日授權(quán)于Trokhan等人)；US5,514,523(1996年5月7日授權(quán)于Trokhan等人)；US5,554,467(1996年9月10日授權(quán)于Trokhan等人)；US5,566,724(1996年10月22日授權(quán)于Trokhan等人)；US5,624,790(1997年4月29日授權(quán)于Trokhan等人)；US5,628,876(1997年5月13日授權(quán)于Ayers等人)；在此將其引入作為參考。
本發(fā)明的薄頁紙可以有兩個主要區(qū)域。第一區(qū)包含壓印到構(gòu)圖的樹脂狀造紙帶的骨架上的壓印區(qū)。該壓印區(qū)優(yōu)選包含基本連續(xù)的網(wǎng)。紙張第一區(qū)的連續(xù)網(wǎng)是在造紙帶的基本連續(xù)的骨架上制得的，并且通常在幾何構(gòu)形上與之相一致，并且在造紙期間與之非常接近地進(jìn)行布置。
紙張的第二區(qū)包含許多分散在整個壓印網(wǎng)區(qū)中的圓頂。所述圓頂在幾何構(gòu)形，以及制備期間的位置通常與所述造紙帶的撓曲導(dǎo)管相一致。圓頂由紙張的基本連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)向外突出，通過在造紙過程中與撓曲導(dǎo)管的一致化，圓頂中的纖維在骨架的面對紙張表面和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的面對紙張表面之間在Z-方向進(jìn)行撓曲。優(yōu)選的是，圓頂是不連續(xù)的。
不被理論束縛，據(jù)信，紙張的圓頂和基本連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)通常可以具有相當(dāng)?shù)亩?。通過使圓頂撓曲入撓曲導(dǎo)管中，圓頂?shù)拿芏认鄬τ诨具B續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)的密度將降低。此外，基本連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)(或如可以選擇的其它圖案)隨后例如可以對著例如揚(yáng)克式烘缸進(jìn)行壓印。相對于圓頂而言，這樣的壓印將增加基本連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)的密度。正如本領(lǐng)域熟知的那樣，隨后可以對得到的單層紙張進(jìn)行壓花。
根據(jù)本發(fā)明的紙張可以根據(jù)任一如下普通轉(zhuǎn)讓的美國專利制備US4,529,480(1985年7月16日授權(quán)于Trokhan)；US 4,637,859(1987年1月20日授權(quán)于Trokhan)；US 5,364,504(1994年11月15日授權(quán)于Smurkoski等人)；
US 5,529,664(1996年6月25日授權(quán)于Trokhan等人)；US 5,679,222(1997年10月21日授權(quán)于Rasch等人)；和US 5,714,041(1998年2月3日授權(quán)于Ayers等人)；在此將其公開內(nèi)容引入作為參考。
根據(jù)本發(fā)明的纖維素紙幅可以根據(jù)任一如下普通轉(zhuǎn)讓的美國進(jìn)行制備US4,529,480(1985年7月16日授權(quán)于Trokhan)；4,637,859(1987年1月20日授權(quán)于Trokhan)；5,364,504(1994年11月15日授權(quán)于Smurkoski等人)；和5,529,664(1996年6月25日授權(quán)于Trokhan等人)。例如，根據(jù)如下任一普通轉(zhuǎn)讓的美國專利，纖維素紙幅可以含有一定量添加的洗劑或潤膚劑US4,481,243(1984年11月6日授權(quán)于Allen)；和4,513,051(1985年4月23日授權(quán)于Lavash)。在此將所有上述公開內(nèi)容引入作為參考。
如果希望的話，可以對紙幅進(jìn)行干燥并在沒有構(gòu)圖骨架的穿透干燥帶上進(jìn)行制備。這樣的紙幅可以有獨(dú)立的、高密度區(qū)和基本連續(xù)的低密度網(wǎng)狀區(qū)。在干燥期間或之后，可以使纖維素紙幅經(jīng)受不同的真空，從而增加其厚度并使選擇的區(qū)域的密度降低。所述紙張以及相應(yīng)的帶可以根據(jù)如下專利進(jìn)行制備US3,301,746(1967年1月31日授權(quán)于Sanford等人)；US3,905,863(1975年9月16日授權(quán)于Ayers)；US3,974,025(1976年8月10日授權(quán)于Ayers)；US4,191,609(1980年3月4日授權(quán)于Trokhan)；US4,239,065(1980年12月16日授權(quán)于Trokhan)；US5,366,785(1994年11月22日授權(quán)于Sawdai)；和US5,520,778(1996年5月28日授權(quán)于Sawdai)，在此將其引入作為參考。
在另一實(shí)施方案中，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)可以是毛氈，當(dāng)用于沒有穿透干燥的常規(guī)造紙中時，也稱之為壓榨帶。如根據(jù)如下普通轉(zhuǎn)讓的美國專利的教導(dǎo)，可以將骨架施于毛氈增強(qiáng)結(jié)構(gòu)上US5,549,790(1996年8月27日授權(quán)于Phan)；US5,556,509(1996年9月17日授權(quán)于Trokhan等人)；US5,580,423(1996年12月3日授權(quán)于Ampulski等人)；
US5,609,725(1997年3月11日授權(quán)于Phan)；US5,629,052(1997年5月13日授權(quán)于Trokhan等人)；US5,637,194(1997年6月10日授權(quán)于Ampulski等人)；US5,674,663(1997年10月7日授權(quán)于McFarland等人)；US5,693,187(1997年12月2日授權(quán)于Ampulski等人)；US5,709,775(1998年1月20日授權(quán)于Trokhan等人)；US5,776,307(1998年7月7日授權(quán)于Ampulski等人)；US5,795,440(1998年8月18日授權(quán)于Ampulski等人)；US5,814,190(1998年9月29日授權(quán)于Phan)；US5,817,377(1998年10月6日授權(quán)于Trokhan等人)；US5,846,379(1998年12月8日授權(quán)于Ampulski等人)；US5,855,739(1999年1月5日授權(quán)于Ampulski等人)；和US5,861,082(1999年1月19日授權(quán)于Ampulski等人)；US5,871,887(1999年2月16日授權(quán)于Trokhan等人)；以及US5,897,745(1999年4月27日授權(quán)于Ampulski等人)；在此將其引入作為參考。
如果希望的話，薄頁紙可以有多個定量。優(yōu)選的多定量紙具有兩個或多個可識別的區(qū)域相對高定量區(qū)，和相對低定量區(qū)。優(yōu)選的是，高定量區(qū)包含基本連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)。低定量區(qū)可以是不連續(xù)的。如果希望的話，本發(fā)明的紙張還可以包含布置在低定量區(qū)內(nèi)的中間定量區(qū)。所述紙張可以根據(jù)普通轉(zhuǎn)讓的美國專利US5,245,025(1993年9月14日授權(quán)于Trokhan等人)來制備，在此將其引入作為參考。如果紙張僅有兩個不同的定量區(qū)，即基本連續(xù)的高定量區(qū)，以及布置在基本連續(xù)高定量區(qū)中的不連續(xù)的低定量區(qū)的話，所述紙張可以根據(jù)普通轉(zhuǎn)讓的美國專利US5,527,428(1996年6月18日授權(quán)于Trokhan等人)；5,534,326(1996年7月9日授權(quán)于Trokhan等人)；5,654,076(1997年8月5日授權(quán)于Trokhan等人)；和5,820,730(1998年10月13日授權(quán)于Phan等人)進(jìn)行制備；在此將其引入作為參考。
另外還希望的是，使多定量紙的選擇區(qū)致密化。這樣的紙張將具有多個密度區(qū)和多個定量區(qū)。這樣的紙張可以根據(jù)如下普通轉(zhuǎn)讓的美國專利來制備5,277,761(1994年1月11日授權(quán)于Phan等人)；5,443,691(1995年8月22日授權(quán)于Phan等人)；和5,804,036(1998年9月8日授權(quán)于Phan等人)；在此將其引入作為參考。
用于制備多定量紙的濕端造紙帶可以包含多個突起物。所述突起物直立在造紙帶的平面上并且優(yōu)選是獨(dú)立的。突起物將阻止通過造紙帶的選擇區(qū)進(jìn)行濾水，相應(yīng)地在紙張中產(chǎn)生低定量區(qū)和高定量區(qū)。供本發(fā)明使用的造紙帶可以根據(jù)如下普通轉(zhuǎn)讓的美國專利來制備5,503,715(1996年4月2日授權(quán)于Trokhan等人)；5,614,061(1997年3月25日授權(quán)于Phan等人)；5,804,281(1998年9月8日授權(quán)于Phan等人)；在此將其引入作為參考。
如果希望的話，可以替代上述具有構(gòu)圖骨架的造紙帶，而使用具有提花波紋的造紙帶。所述帶可以用作成形網(wǎng)、干燥織物、壓印織物、遞紙網(wǎng)毯等。文獻(xiàn)中報道的提花波紋，當(dāng)用于不希望在壓區(qū)中對紙張進(jìn)行壓縮或壓印的場合時是特別有用的，如在轉(zhuǎn)移至揚(yáng)克式烘缸上時進(jìn)行壓縮或壓印。具有提花波紋的舉例性造紙帶披露于US5,429,686(1995年7月4日授權(quán)于Chiu等人)和5,672,248(1997年9月30日授權(quán)于Wendt等人)中。
優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的紙幅是摻混的。摻混是指所述紙幅包含造紙纖維的均勻混合物。均勻混合物優(yōu)選包含針葉木纖維和闊葉木纖維。針葉木纖維可以50％-70％的范圍提供，平衡量為闊葉木纖維。所述纖維可以利用任何常規(guī)的方法進(jìn)行精制，并且可以包括回用纖維。
任選地，根據(jù)本發(fā)明的紙張也可以是層狀的。如果所述紙張為層狀紙張，那么，可以使用如本領(lǐng)域已知的多通道網(wǎng)前箱(headbox)。這樣的網(wǎng)前箱可以有兩個、三個、或多個通道。每個通道可以提供不同的纖維素纖維漿液。任選地，也可以在兩個或多個通道中提供相同的漿液。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，如果所有通道均包含相同配料的話，將得到摻混的紙張。
通常紙張是層狀的，以致使較短的闊葉木纖維處于外部，從而對使用者提供柔軟的觸感。較長的針葉木纖維處于內(nèi)部，用于提供強(qiáng)度。因此，三通道網(wǎng)前箱可以生產(chǎn)主要包含闊葉木纖維的兩個外層和主要包含針葉木纖維的中心層這樣的單層產(chǎn)品。
另外，兩通道網(wǎng)前箱也可以生產(chǎn)具有主要為針葉木纖維的一層和主要為闊葉木纖維的一層的紙張?？梢詫⑦@樣的紙張粘結(jié)至類似紙張的另一層上，又致使，得到的雙層層合材料的針葉木層彼此向內(nèi)取向而闊葉木層面朝外。
在另一可供選擇的制備工藝中，可以采用多重網(wǎng)前箱來替代具有多個通道的單一網(wǎng)前箱。在多重網(wǎng)前箱排列中，第一網(wǎng)前箱將不連續(xù)的纖維素纖維層沉積至成形網(wǎng)上。第二網(wǎng)前箱將第二纖維素纖維層沉積至第一層上。當(dāng)然，盡管在所述層之間將發(fā)生混雜，但主要是形成層狀紙張。
同一定量的層狀紙張可以根據(jù)普通轉(zhuǎn)讓的美國專利的教導(dǎo)來制備US3,994,771(1976年11月30日授權(quán)于Morgan，Jr等人)；4,225,382(1980年9月30日授權(quán)于Kearney等人)；和4,300,981(1981年11月17日授權(quán)于Carstens)，在此將其引入作為參考。
如果希望的話，根據(jù)本發(fā)明的薄頁紙幅可以利用如本領(lǐng)域已知的化學(xué)解離工藝進(jìn)行軟化。合適的解離劑包括如本領(lǐng)域已知的季胺和叔胺化合物。此外，也可以使用聚硅氧烷柔軟劑。如果選擇聚硅氧烷柔軟劑，那么，可以根據(jù)如下普通轉(zhuǎn)讓的美國專利的教導(dǎo)施加聚硅氧烷US5,059,282(1991年10月22日授權(quán)于Ampulski等人)和US5,389,204(1995年2月4日授權(quán)于Ampulski)，在此將其引入作為參考。合適的化學(xué)解離劑可以根據(jù)如下普通轉(zhuǎn)讓的美國專利的教導(dǎo)摻入US5,240,562(1993年8月31日授權(quán)于Phan等人)和US5,223,096(1993年6月29日授權(quán)于Phan等人)，在此將其引入作為參考。
如果希望的話，除在造紙機(jī)濕端以外，可以將化學(xué)柔軟劑施加至紙張的表面上。如果將化學(xué)柔軟劑施加至紙張表面上的話，它們可以在造紙操作期間或在轉(zhuǎn)換期間施加。在紙張形成完整紙幅之后，將化學(xué)柔軟劑施加至其上的合適的方法披露于如下普通轉(zhuǎn)讓的美國專利中US5,814,188(1998年9月29日授權(quán)于Vinson等人)。如果希望的話，以包含軟化活性成份，其中分散軟化活性成份的載體，和溶解于載體中的電解質(zhì)的分散體的形式，將軟化劑施加至紙幅的表面上，結(jié)果是，電解質(zhì)使組合物的粘度低于在單獨(dú)載體中分散體的粘度。任選地，軟化組合物也可以包含雙層破碎劑(bilayer disrupter)，以便充分降低軟化組合物的粘度。另外載體也可以起包含化學(xué)添加劑的運(yùn)送體(carrier)的作用，并有助于輸送添加劑。
另外，正如本領(lǐng)域已知的那樣，根據(jù)本發(fā)明的纖維素紙幅也可以是縮短的。縮短可由剛性表面、優(yōu)選由圓筒對纖維素紙幅進(jìn)行起皺而完成。揚(yáng)克式烘缸常用于此用途。起皺利用本領(lǐng)域熟知的刮刀而完成。起皺可以根據(jù)普通轉(zhuǎn)讓的美國專利US4,919,756(1992年4月24日授權(quán)于Sadai)而完成，在此將其引入作為參考。另外，縮短也可以通過如普通轉(zhuǎn)讓的美國專利US4,440,597(1984年4月3日授權(quán)于Wells等人)中所教導(dǎo)的濕微縮皺而完成。在此將其引入作為參考。
如果希望，并且重要的是，改善紙張的柔韌性，那么可以對紙幅進(jìn)行機(jī)械加工。對紙張進(jìn)行的機(jī)械加工，通過賦予紙張以柔韌性和/或平滑度，可以幫助改善柔軟度。
例如，可以對紙幅進(jìn)行輕微的壓光，以便賦予其表面平滑度并減少CD變更。如果對紙幅進(jìn)行輕微壓光的話，壓光應(yīng)當(dāng)不會賦予紙幅以明顯的密度增加，特別是如果將穿透干燥(air-dried)的基材選作紙幅的話更是如此。
如果希望的話，形成本發(fā)明的紙幅層合材料的單獨(dú)的層或兩層或多層可以如本領(lǐng)域已知的那樣進(jìn)行環(huán)狀輥壓。在環(huán)狀輥壓期間，優(yōu)選的是，使紙幅運(yùn)行通過縱向和橫向的環(huán)狀輥壓激活機(jī)構(gòu)(ring rolling activationunits)。環(huán)狀輥壓激活機(jī)構(gòu)是并置形成壓區(qū)的輥組。所述輥具有垂直或平行于紙幅通道運(yùn)行的交叉齒，這取決于相應(yīng)地在縱向或橫向是否希望激活。對于在此所述的實(shí)施方案，輥的直徑約為8英寸(20.3cm)。縱向激活(machine direction activation)機(jī)構(gòu)具有0.012英寸(0.03cm)的齒合。橫向激活(cross machine direction activation)機(jī)構(gòu)具有0.045英寸(0.114cm)的嚙合。環(huán)狀輥壓操作將賦予單獨(dú)層或其層合材料以柔韌性和柔軟度。單獨(dú)環(huán)狀輥壓的層隨后可以通過壓花和層合而結(jié)合。
另外，如本領(lǐng)域熟知的那樣，可以使紙張微起皺。在微起皺過程中，通過急速轉(zhuǎn)送和Z方向的約束同時使紙張縮短。微起皺可以利用得自BirdMachine Company(South Wapole，Mass)的設(shè)備來完成。
紙幅可以包含被動粘結(jié)的纖維。被動粘結(jié)的親水纖維包括形成無紡紙幅的棉絮，以致使它能夠以供造紙過程用的卷筒漿料的形式儲存。另外，被動粘結(jié)的親水纖維可包含天然纖維如棉纖維或風(fēng)干漿或合成纖維如由聚乙烯和聚丙烯組成的雙組分纖維，其用表面活性劑處理過以便提供親水性。所述的天然或合成纖維能夠通過干法成形過程引入外層纖維素層之間。合成纖維特別是可以用于獲得在此所述濕耐破強(qiáng)度范圍的上限。
在干法成形過程中，第一紙幅鋪在透氣的成形網(wǎng)上。成形網(wǎng)和紙幅通過其中把干的棉纖維或紙漿纖維加入運(yùn)動的氣流體系中的真空段并對第一紙幅施加真空。使成形網(wǎng)、第一紙幅、和干纖維層排出真空段并被第二紙幅復(fù)蓋。
所述紙幅可以包含主動粘結(jié)的纖維。主動粘結(jié)的親水纖維可包括濕鋪纖維素紙幅和無紡材料。提供高厚度、低密度、吸收性層的濕鋪纖維素紙幅可利用構(gòu)圖樹脂狀造紙帶、通過前述穿透干燥法來制備。濕鋪紙幅可以包含單層或多層纖維素結(jié)構(gòu)。每個紙幅可以有三個或多個可識別的區(qū)，如US5,843,279(1998年12月1日授權(quán)于Phan等人)的教導(dǎo)，它們彼此的強(qiáng)度性質(zhì)有所不同，在此將其引入作為參考。可以用來識別和區(qū)別纖維素結(jié)構(gòu)不同區(qū)域的強(qiáng)度性能是定量、厚度、密度和投影的平均孔徑。
多層薄頁紙產(chǎn)品本發(fā)明薄頁紙產(chǎn)品的各層可以是被動粘結(jié)的，或者能夠添加一定量的粘合劑或其它活性粘結(jié)手段，從而將另外的粘結(jié)作用給予組成層部分。例如，可以使用針剌、壓花、或其它加熱或機(jī)械粘結(jié)手段，對紙幅的某些或所有邊緣附近進(jìn)行主動粘結(jié)，由此增加了組成層抵抗不希望的脫層作用的能力。
另外，也可以通過如US4,919,738(1990年4月24日授權(quán)于Ball等人)中所披露的超聲粘結(jié)或自發(fā)粘結(jié)，或本領(lǐng)域已知的其它粘結(jié)方法而進(jìn)行接合。例如，如果所述層的邊緣與外層邊緣是同時延伸的，那么粘合劑粘結(jié)可能不提供主動粘結(jié)，這取決于所用的粘合劑，以及所述層的表面能特性。在這種情況下，機(jī)械粘結(jié)可能是更為希望的，例如，在形成多層紙幅之后，通過在機(jī)械粘結(jié)工段的機(jī)械粘結(jié)。
如果需要，可以對在此所述并要求保護(hù)的薄頁紙產(chǎn)品的多個層進(jìn)行接合和壓花。如果需要，可以利用突起物對突起物的壓花而將各層接合在一起，所述接合是本領(lǐng)域已知的并且描述于普通轉(zhuǎn)讓的美國專利US3,414,459(1968年12月3日授權(quán)于Wells)和在外觀設(shè)計專利US239,137(1976年3月9日，Appleman)中進(jìn)行了說明，在此將其引入作為參考。另外，多層可以利用嵌套壓花而進(jìn)行壓花，所述壓花是本領(lǐng)域已知的，并且披露于US3,940,529(1976年2月24日授權(quán)于Hepford)和US4,325,773(1982年4月20日授權(quán)于Schulz)，在此將其引入作為參考。優(yōu)選的是，如果選擇進(jìn)行壓花，那么通過如披露于普通轉(zhuǎn)讓的美國專利US5,294,475和5,468,232(1995年11月21日出版)中的雙層層合法進(jìn)行壓花，在此將其引入作為參考。
材料性能薄頁紙產(chǎn)品如一次性毛巾紙、衛(wèi)生紙、搽面紙、餐巾紙和濕擦試布，顯示出不同的物理特性，它們包括定量和表觀密度，這兩種性能已在前面定義。定量和表觀密度與薄頁紙產(chǎn)品的松厚度有關(guān)，所述松厚度將使消費(fèi)者確信，在使用期間，在不進(jìn)行壓縮作用的情況下，手將保持干燥。就本發(fā)明而言，整個薄頁紙產(chǎn)品的定量范圍從約18磅/3000平方英尺(30g/m2)至約80磅/3000英尺2(130g/m2)。優(yōu)選的是，整個薄頁紙產(chǎn)品的定量范圍從約25磅/3000英尺2(29g/m2)至約32磅/3000英尺2(36g/m2)。更優(yōu)選的是，薄頁紙產(chǎn)品的定量為約30磅/3000英尺2(49g/m2)。此外，本發(fā)明薄頁紙產(chǎn)品的表觀密度范圍的下限約為0.04g/cm3或約0.06g/cm3。同樣地，表觀密度范圍的上限約為0.15g/cm3或0.08g/cm3。
根據(jù)本發(fā)明的薄頁紙產(chǎn)品優(yōu)選具有足以完成其預(yù)定用途的強(qiáng)度。優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的薄頁紙產(chǎn)品當(dāng)濕潤時完成其任務(wù)，以致使，可以擦試溢出液并可以完成對硬表面的清潔。就在此所述的本發(fā)明而言，優(yōu)選的是，所述產(chǎn)品的濕耐破強(qiáng)度范圍從175克、優(yōu)選200克的下限至800克、優(yōu)選600克、最優(yōu)選400克的上限。
優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的紙幅具有相對平滑的表面。如上所述，相對平滑的表面將有助于使用者所感受到的柔軟觸感。對于在此描述的產(chǎn)品而言，產(chǎn)品的至少一面，優(yōu)選兩面具有從下限約700至上限約1000的范圍，并且優(yōu)選的是，上限約850。
優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的紙產(chǎn)品在使用時僅散發(fā)并釋放出有限量的細(xì)小纖維(掉毛)。如果在使用期間從產(chǎn)品中釋放出過量地掉毛，那么，它可能會留在試圖進(jìn)行清潔的表面上，以及留在使用者的臉上。對于在此描述的實(shí)施方案而言，優(yōu)選掉毛的下限約0.5至約1。對于在此描述的實(shí)施方案而言，優(yōu)選掉毛的上限不大于約7、更優(yōu)選的是不大于約5、最優(yōu)選的是不大于約3。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的產(chǎn)品具有適當(dāng)?shù)哪Σ料禂?shù)。如果摩擦系數(shù)太大，紙產(chǎn)品用作搽面紙時將令人不愉快。就在此描述的實(shí)施方案，滑動/粘合(slip/stick)摩擦系數(shù)范圍優(yōu)選從下限約0.01、更優(yōu)選約0.025，至上限約0.05、更優(yōu)選約0.030的范圍。
就本發(fā)明而言，薄頁紙產(chǎn)品的厚度范圍從下限約0.008英寸(0.02厘米)或優(yōu)選約0.013英寸(0.03厘米)至上限約0.044英寸(0.011厘米)或優(yōu)選約0.026英寸(0.07厘米)。
柔軟度已描述為生理上感知特性，它通常通過專家或非專家小組評估來測量。感知柔軟度可分成兩部分；松厚柔軟度和表面柔軟度。表面柔軟度與表面組織和平滑度有關(guān)，而松厚柔軟度與機(jī)械性能如壓縮性和彈性及柔韌性有關(guān)。
高的柔軟度需要柔韌性。柔韌性是材料彎曲挺度的函數(shù)。對于本發(fā)明，在CD和MD方向測量薄頁紙產(chǎn)品的柔韌性。用于測量柔韌性的方法描述如下。對于本發(fā)明，薄頁紙產(chǎn)品可以具有特定的CD彎曲挺度和特定的MD彎曲挺度。以所述兩部分彎曲挺度平方和的平方根，將CD彎曲挺度和MD彎曲挺度結(jié)合至一起。所述兩部分彎曲挺度平方和的平方根提供了產(chǎn)品的柔韌性。優(yōu)選的是，在此所述并要求保護(hù)的產(chǎn)品的柔性性范圍從下限約0.02、優(yōu)選約0.03gf*cm2/cm至上限約0.14、優(yōu)選約0.11gf*cm2/cm，前提條件是，沒有任何其它補(bǔ)償因素。
就在此描述的紙幅而言，將所有層一起考慮的整個層合材料，其柔韌性范圍從下限約0.02、優(yōu)選約0.03gf*cm2/cm至上限約0.14gf*cm2/cm、優(yōu)選約0.11gf*cm2/cm。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識的是，所述上限可延伸至約0.16gf*cm2/cm，前提條件是，通過定量進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。如果柔韌性延伸至大于0.14gf*cm2/cm的上限，優(yōu)選的是，定量低于約25磅/3000英尺2，以致使，不導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)耐Χ取?br> 產(chǎn)品如一次性毛巾紙、衛(wèi)生紙、搽面紙、餐巾紙和濕擦拭布要求一定量的吸收性。吸收性包括吸收速率和吸收容量。吸收容量是被吸收并保留在結(jié)構(gòu)中的蒸餾水量的量度。用于確定薄頁紙產(chǎn)品吸收性的方法如下所述。就本發(fā)明而言，薄頁紙產(chǎn)品的吸收性范圍下限約為15克(水)/克(紙)；或約19克(水)/克(紙)。吸收性范圍的上限約為30克(水)/克(紙)；或約25克(水)/克(紙)。
為保證吸收的速率足以保證在本發(fā)明產(chǎn)品擦試之后不留下殘余液體，所述吸收性的吸收速度成分是重要的。如果吸收速率不夠快，那么紙產(chǎn)品在清潔應(yīng)用等時將不能令人滿意。對于在此描述的本發(fā)明而言，薄頁紙產(chǎn)品的吸收速率范圍可以從下限約0.09、優(yōu)選約0.18克/秒至上限約0.60、優(yōu)選約0.35克/秒。
令人意想不到地發(fā)現(xiàn)是，根據(jù)本發(fā)明的紙幅，特別是，當(dāng)例如利用含在濕端添加的陽離子聚酰胺樹脂和季銨柔軟劑的混合配料時，將得到濕耐破強(qiáng)度至少為200克甚至250克的紙幅；其中樹脂的添加量為10-30、優(yōu)選15-25磅/噸；季銨柔軟劑的添加量為1-10、優(yōu)選3-8、更優(yōu)選3-6磅/噸。令人驚奇的是，根據(jù)本發(fā)明的紙產(chǎn)品沒有掉毛。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，得自聯(lián)合碳化物公司、以24磅/噸添加的Kymene LX和以3磅/噸添加的季銨化合物、特別是二氫化牛脂二甲基甲基硫酸銨(DTDMAMS)和聚乙二醇(PEG-400)50/50的混合物適合于此目的。如果想增加添加至體系中總的Kymene量，可以預(yù)期的是，可以添加Kymene557H來替代Kymene LX。Kymene得自Hercules化學(xué)公司(wilmington，Delaware)。
分析方法(a)試樣調(diào)理和制備在測試之前，將試樣置于溫度和相對濕度可控的位置至少兩個小時。溫度保持在73°F(23℃)±2°F(±1℃)。相對濕度保持在50％±2％。所有測試均在這些條件下進(jìn)行的。
(b)濕耐破強(qiáng)度濕耐破強(qiáng)度是利用電子耐破度測試儀和如下測試條件測量的。耐破度測試儀是裝有2000克載荷傳感器(load cell)的Thwing-Albert耐破度測試儀(Cat.No.177)。該耐破度測試儀由Thwing-Albert InstrumentCompany(Philadelphita，PA，19154，USA)提供。
取八張薄頁紙并以兩張一堆將其堆成四堆。用剪刀對試樣進(jìn)行切割，以使它們的尺寸為縱向約228毫米，橫向約114毫米，每一堆的厚度為兩個成品紙產(chǎn)品單元的厚度。
首先，通過將試樣堆與小紙夾連在一起，而使試樣老化兩小時，然后“扇動”試樣堆的另一端而使試樣堆分離，通過夾具，在107℃(±3℃)的強(qiáng)制通風(fēng)爐中進(jìn)行5分鐘(±10秒鐘)的老化。在加熱周期之后，從爐中取出試樣堆并在測試之前冷卻最少三分鐘。
取一試樣條，通過窄的橫向邊緣固定試樣，將試樣的中心浸入充滿約25毫升蒸餾水的盤中。使試樣在水中保留4秒(±0.5秒)。取出試樣并握住試樣進(jìn)行3秒(±0.5秒)的脫水，因此水從橫向流掉。在脫水步驟后立即進(jìn)行測試。將濕試樣置于試樣固定裝置的下環(huán)上，產(chǎn)品的上表面面朝上，結(jié)果是，試樣的濕部分完全覆蓋試樣固定環(huán)的開口表面。如果出現(xiàn)皺紋，拋棄該試樣并用新試樣重復(fù)進(jìn)行測試。在試樣適當(dāng)?shù)刂糜谙颅h(huán)上之后，打開降低上環(huán)的開關(guān)。現(xiàn)在，待測試的試樣被牢固地固定在試樣固定機(jī)構(gòu)中。這時，通過壓下起始按鈕，而立即開始耐破度測試。活塞將開始升高。這時，當(dāng)試樣撕破或破裂時，報道最大讀數(shù)?；钊麑⒆詣拥剞D(zhuǎn)向并返回至其起始位置。針對總共四個測試的另外三個試樣，重復(fù)該步驟，即四次復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)。以四次復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)的平均值報道結(jié)果，結(jié)果精確至克。
對于本發(fā)明而言，濕耐破強(qiáng)度范圍從下限約175克、優(yōu)選約200克至上限800克、更優(yōu)選600克、最優(yōu)選400克。
(c)定量由預(yù)調(diào)理的試樣制備8層的紙堆。將該8層的紙堆切割成4英寸×4英寸的方塊。用得自Acme Steel Rule Die Corp.(5 Stevens St.WaterburyConn.，06714)的標(biāo)準(zhǔn)模頭(rule die)來完成所述切割。
對于試樣重量的實(shí)際測量，使用上皿式天平，其最小分辯率為0.01克。將8層的紙堆放置于上皿式天平的盤中。當(dāng)天平上的讀數(shù)恒定時，記錄重物。所述重物以克測量。
將重物讀數(shù)除以被試驗(yàn)層的數(shù)量。另外，還將重物讀數(shù)除以通常為16英寸2(約等于0.0103m2)的試樣面積。
在此使用的定量的度量單位是克/米2。它是利用上述0.0103平方米面積計算得到的。
對于在此描述的實(shí)施方案而言，紙幅的定量優(yōu)選處于從下限約18、更優(yōu)選從25磅/3000英尺2至上限80、更優(yōu)選約32磅/3000英尺2的范圍。
(d)厚度將試樣切割成大小大于用來測量厚度的底腳的大小。所述底腳是面積3.14平方英寸的圓。
將試樣置于水平平坦表面上并限制在平坦表面和帶有水平負(fù)載表面的底腳之間，其中，所述負(fù)載底腳的負(fù)載表面具有約3.14平方英寸的圓形表面，并將約15g/cm2(0.21psi)的限制壓力施加至試樣上。厚度為平坦表面和負(fù)載底腳負(fù)載表面之間的最終間隙。這樣的測量值能夠用VIR電子厚度測試儀(II型)(得自Thwing-Albert(Philadelphia，Pa)而得到。厚度測量值至少五次重復(fù)并記錄。結(jié)果以毫米計。
將由厚度測試儀記錄的讀數(shù)總和除以所記錄的讀數(shù)數(shù)量。結(jié)果以毫米計(mm)。
就本發(fā)明而言，薄頁紙產(chǎn)品的厚度范圍從下限約0.08英寸、優(yōu)選約0.013英寸至上限約0.044英寸、優(yōu)選約0.026英寸。
(e)(1)吸收容量吸收容量是當(dāng)水平支承時紙張結(jié)構(gòu)保持液體能力的量度。所述吸收容量，利用如下步驟進(jìn)行測量。將實(shí)際大小的紙頁，優(yōu)選至少4英寸2(10.2厘米2)的紙頁水平支承在稱皮重的、長絲襯里的籃中并進(jìn)行稱重，從而提供干紙頁的重量。所述長絲是直徑為0.012英寸(0.3毫米)的Stren牌單絲纖維并且在一個方向以1.75英寸(4.45厘米)的節(jié)距、在垂直方向以2英寸(5.1厘米)的節(jié)距的矩形間隔開。長絲襯里的籃具有用來水平支承紙頁的交叉長絲。交叉長絲允許水無限制地移動進(jìn)出紙頁。將支承在籃中的紙頁放入溫度為73±2°F(23℃)的蒸餾水浴中為時1分鐘。然后，從水浴中提起籃，以使紙頁脫水1分鐘。然后再次對籃和紙頁進(jìn)行稱重，從而獲得被紙頁吸收的水的重量。通過將被紙頁吸收的水的重量除以干紙頁的重量，而計算出吸收容量，單位為克(水)/克(紙)。以至少8個測量值的平均值來報道吸收容量。
對于在此描述的產(chǎn)品，薄頁紙產(chǎn)品的吸收容量范圍從下限約15、優(yōu)選約19克(水)/克(紙)至上限約30、優(yōu)選約25克(水)/克(紙)。
(e)(2)吸收速率吸收速率是紙張結(jié)構(gòu)通過毛細(xì)管作用獲取液體速率的量度。吸收速率利用如下步驟進(jìn)行測量。將切割成3英寸直徑圓形的試樣水平地支承在稱皮重的長絲盤中。稱皮重的長絲盤利用得自Berkeley公司并且直徑為0.069英寸(1.75毫米)的耐綸單絲纖維。所述長絲以0.5英寸(1.3厘米)的方形節(jié)距間隔開。另外，提供兩根垂直的中央長絲并以0.25英寸節(jié)距(0.6厘米)間隔開。確定干試樣的重量。
提供直徑為0.313英寸(0.80厘米)并裝有一定體積蒸餾水的垂直試管。由儲器向該試管提供水，從而提供與試管口緣鄰近的凸形彎月面。如通過泵可對試管中的水位進(jìn)行調(diào)節(jié)，以致使，彎月面能夠升至與設(shè)置在試管口緣上的試樣接觸。
支承在長絲盤中的試樣紙頁放置在垂直試管上方，以致使，長絲盤在試管口緣上方約1/8英寸(0.32厘米)。然后改變試管中的水位，以致使，彎月面接觸試樣，然后，使用來升高彎月面的壓力(約2psi)降至零。當(dāng)水被試樣吸收時，監(jiān)測試樣紙頁的重量。當(dāng)試樣一開始吸收水(天平中干重量讀數(shù)開始發(fā)生改變)時，立即將時間設(shè)置成零。在時間等于兩秒(時間零之后兩秒)時，通過施加至試管中水的抽吸作用(約2psi)，而使彎月面和試樣紙頁之間的接觸中斷，并記錄濕潤試樣的重量。在彎月面和試樣之間中斷接觸之后，對濕潤試樣進(jìn)行稱重，以便在重量測量中不包括表面張力。吸收速率為濕潤試樣的重量減去試樣的干重量，再除以2秒。所述吸收速率以至少四次測量的平均值報道。
吸收速率是重要的，以使本發(fā)明紙幅吸收液體的速率足以快至用于清潔硬表面而不會留下殘余的液體。對于在此描述的實(shí)施方案而言，優(yōu)選的是，紙幅的吸收速率至少約0.09，優(yōu)選至少約0.18克/秒。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的吸收速率上限約0.60克/秒，優(yōu)選的是上限約0.35克/秒。
(f)柔韌性柔韌性的測量設(shè)備薄頁紙產(chǎn)品的柔韌性是利用純彎曲測試(Pure Bending Test)進(jìn)行測量的，以便利用KES-FB2 Pure Bending測試儀確定彎曲挺度。純彎曲測試儀是Kawabata’s Evaluation System的KES-FB系列的儀器。設(shè)計所述機(jī)構(gòu)的目的是測量織物、無紡織物、紙張和其它薄膜狀材料的基本機(jī)械性能，并且可得自Kato Tekko Co.Ltd.(Kyoto，Japan)。
彎曲性能是測量挺度的有用方法之一。在過去一直用懸臂法來測量這些性能。KES-FB2測試儀是用于純彎曲測試的儀器。與懸臂法不同的是，該儀器有特定的部件，由此，整個薄頁紙產(chǎn)品試樣以恒定半徑的圓弧精確地彎曲，并且彎曲的角度連續(xù)地改變。
柔韌性測量法將薄頁紙產(chǎn)品試樣在縱向和橫向分別切割成約15.2×20.3厘米。將每個試樣依次放置于KES-FB2的夾板中，以致使，試樣首先將通過進(jìn)行張緊的第一表面和進(jìn)行壓縮的第二表面進(jìn)行彎曲。在KES-FB2的取向中，第一表面是朝右的，而第二表面是朝左的。前移動夾板和后靜止夾板之間的距離為1厘米。以如下方式將試樣固定在儀器中。
首先將前移動卡盤和后靜止卡盤打開，以接收試樣。從中間將試樣插在夾板的頂和底之間。然后，通過均勻地使上、下蝶形螺釘變緊而使靜止卡盤關(guān)閉，直至試樣合身為止，但不能太緊。然后用類似的方式使前靜止卡盤上的夾板關(guān)閉。在卡盤中將試樣調(diào)節(jié)為方形，然后使前夾板變緊，以便保證試樣被牢固地固定住。前卡盤和后卡盤之間的距離(d)為1厘米。
儀器的輸出為載荷傳感器電壓(load cell voltage)(Vy)和彎曲電壓(Vx)。用下列方式，將載荷傳感器電壓轉(zhuǎn)換成對于試樣寬度標(biāo)準(zhǔn)化的彎曲力矩(M)力矩(M，gf*cm2/cm)＝(Vy*Sy*d)/W式中Vy為載荷傳感器電壓，Sy為儀器靈敏度，gf*cm/V，d為卡盤間的距離，W為以厘米計的試樣寬度。
將儀器的靈敏度開關(guān)設(shè)置在5×1。利用該設(shè)置，利用兩個50克的重物，對儀器進(jìn)行校正。每個重物均由線懸垂。所述線纏繞在后靜止盤底端上的桿上并鉤至從軸中心前、后延伸出的栓上。一根重物線纏繞在前面并鉤至后栓上。另一重物線纏繞在軸的后面并鉤至前栓上。在左右兩側(cè)，將兩個滑輪固定在儀器上?；喌捻敳颗c中心栓是水平的。然后，同時將兩個重物掛在滑輪上(一個在左，一個在右)。將滿刻度電壓設(shè)置在10V。中心軸的半徑為0.5厘米。因此，力矩軸的最終滿刻度靈敏度(Sy)為100gf*0.5cm/10V(5gf*cm/V)。
當(dāng)指示器刻度盤達(dá)到1.0cm-1時，通過開啟測量電機(jī)并手動停止移動卡盤而對曲軸的輸出進(jìn)行校正。將輸出電壓(Vx)調(diào)至0.5伏。曲軸的最終靈敏度(Sx)為2/(伏*厘米)。以如下方式得到曲率(K)曲率(K，cm-1)＝Sx*Vx式中Sx為曲軸的靈敏度，Vx為輸出電壓。
為確定彎曲挺度，根據(jù)0cm-1至+1cm-1至-1cm-1至0cm-1曲率，以0.5cm-1/秒的速率使移動卡盤進(jìn)行循環(huán)。使每個試樣連續(xù)地循環(huán)至得到四個完整的循環(huán)。利用個人計算機(jī)以數(shù)字格式記錄儀器的輸出電壓。彎曲挺度測試的典型輸出電壓列于圖4中。在開始進(jìn)行測試時，試樣沒有任何張力。隨著測試的開始，當(dāng)試樣彎曲時載荷傳感器開始經(jīng)歷加載。當(dāng)從上向下觀察儀器時，一開始的旋轉(zhuǎn)是順時針的。
在向前彎曲時，織物的第一表面處于張力狀態(tài)下而第二表面處于壓縮狀態(tài)。負(fù)載持續(xù)增加至彎曲曲率達(dá)到約+1cm-1，即向前彎曲(FB)。在約+1cm-1時，旋轉(zhuǎn)方向逆轉(zhuǎn)。在返回期間，載荷傳感器讀數(shù)將下降，即向前彎曲返回(FR)。隨著旋轉(zhuǎn)卡盤通過0，曲率在相反方向開始，即紙頁開始被壓縮并且沒有紙頁面延伸。向后彎曲(BB)延續(xù)至約-1cm-1，這時旋轉(zhuǎn)方向逆轉(zhuǎn)并獲得向后彎曲返回(BR)。
用如下方式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。就向前彎曲(FB)和向前彎曲返回(FR)來說，在約0.2和0.7cm-1之間獲得線性回歸線。就向后彎曲(BB)和向后彎曲返回(BR)來說，在約0.2和0.7cm-1之間獲得線性回歸線。所述回歸線的斜率為彎曲挺度(B)。其單位為gf*cm2/cm。
根據(jù)四個部分的每一個，以及四個循環(huán)的每一個，而得到回歸線。每條回歸線的斜率報道為彎曲挺度(B)。其單位為gf*cm2/cm。向前彎曲的彎曲挺度以BFB表示。對四個循環(huán)的獨(dú)立部分的值取平均值并報道為平均的BFB，BFR，BBF，BBR。在MD和CD中，對兩個獨(dú)立的試樣進(jìn)行操作。利用平方和的平方根，將兩個試樣的值一起求平均值。
(g)表面平滑度紙幅的表面平滑度是根據(jù)列于1991國際紙張物理研討會中的生理表面平滑度(PSS)測量法而測量的。在此將TAPPI Book 1，即在第19頁中找到的標(biāo)題為“薄頁紙機(jī)械性能的測量方法”(Ampulski等人)引入作為參考。在此使用的PSS測量值是上面文章中描述的幅度值的逐點(diǎn)之和。列于文章中的測量步驟通常也描述于US5,059,282(授權(quán)于Ampulski等人)中，在此將該專利引入作為參考。
為對本發(fā)明試樣進(jìn)行測試，使用上面文章中的PSS測量法來測量表面平滑度。其中包括如下步驟上的改進(jìn)對于10個試樣，替代將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(振幅和時間)輸入SAS軟件，而是通過利用得自national Instruments(Austin，Texas)的LABVIEW牌軟件，對10個試樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，數(shù)字化，以及統(tǒng)計處理而測量表面平滑度。利用LABVIEW軟件包中的“振幅和相光譜.vi”模塊，而產(chǎn)生各個振幅光譜，其中將“Amp Spectrum Mag Vrms”選作輸出光譜。由此獲得了10個試樣中每一個的輸出光譜。
然后，利用LABVIEW中的如下重量因素而使輸出光譜平滑0.000246，0.000485，0.00756，0.062997。選擇這些重量因素，以便模擬由SAS程序的上述文章中指出的因素0.0039，0.0077，0.120，1.0所提供的平滑度。
在平滑處理之后，利用在上面文章中指出的頻率濾波器對各光譜進(jìn)行過濾。然后，如上述文章中所述，就各獨(dú)立過濾的光譜，計算以微米計的PSS值。紙幅面的表面平滑度是取紙幅同一側(cè)的10個試樣測量的10個PSS值的平均值。同樣地，能夠測量紙幅反面的表面平滑度。如果根據(jù)本發(fā)明薄頁紙產(chǎn)品的任一外表面的表面平滑度落入在此指出的范圍內(nèi)，那么整個產(chǎn)品似乎也落入所述的范圍內(nèi)。
對于在此描述的產(chǎn)品而言，其至少一面、優(yōu)選兩面的表面平滑度范圍從下限約700至上限約1000、優(yōu)選至上限約850。
(h)掉毛掉毛是根據(jù)列于普通轉(zhuǎn)讓的美國專利US5,814,188(1998年9月29日授權(quán)于Vinson等人)中的步驟測量的。對于在此描述的實(shí)施方案，優(yōu)選的是，掉毛應(yīng)當(dāng)很小，但如果將掉毛保持得特別低的話，在加工上可能會造成困難。對于在此描述的實(shí)施方案，優(yōu)選的是，掉毛下限為0.5-1。對于在此描述的實(shí)施方案，優(yōu)選的是，掉毛上限不大于7，更優(yōu)選不大于5，最優(yōu)選不大于3。
(i)滑動/粘合摩擦系數(shù)滑動-粘合摩擦系數(shù)(S&S COF)定義為摩擦系數(shù)的平均偏差。與摩擦系數(shù)一樣，它也是無量綱的。該測試是根據(jù)帶改進(jìn)摩擦探頭的KES-4BF表面分析儀而進(jìn)行的。表面測試儀得自KATO TECH CO.LTD.，(Karato-Cho，Nishikiyo，Minami-Ku，Koyota，Japan)。所述儀器由連接至力傳感器的表面探頭組成，當(dāng)薄頁紙在檢測表面下移動時，所述傳感器檢測探頭上的水平力。所述薄頁紙以1mm/秒的恒定速率移動。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)的KES摩擦表面探頭，即一系列金屬網(wǎng)對檢測不同的薄頁紙是不敏感的。因此，通過用40-60微米的玻璃原料替代2厘米直徑的金屬網(wǎng)將增加靈敏度。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，微觀上粗糙的表面將是希望的，這是因?yàn)椋笫种敢粯?，這樣的表面能夠與薄頁紙表面纖維相互作用。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，玻璃原料是在得到合適信號和不撕破薄頁紙之間可使用的折衷方案。探頭的正常力為12.5克。對于常規(guī)的薄頁紙試樣，典型的摩擦軌跡示于圖2中。
在分析中，當(dāng)對試樣進(jìn)行掃描時，當(dāng)薄頁紙在探頭下面移動時，儀器將感受到探頭上的側(cè)向力并整合該力。摩擦力與探針重量之比即為摩擦系數(shù)，u。KES儀器還解決了確定每個試樣的每次掃描的S&S COF的下列等式。 式中u為摩擦力與探頭負(fù)載之比，u為u的平均值；X等于20mm。
在向前和返回的方向?qū)υ嚇舆M(jìn)行掃描。獲得多個試樣向前和返回掃描的平均值并報道。
對于在此描述的實(shí)施方案，滑動/粘合摩擦系數(shù)優(yōu)選從下限約0.01、更優(yōu)選從下限約0.025至上限約0.05、更優(yōu)選至上限約0.030。
(j)密度密度是定量與厚度之比，定量和厚度均如上所述進(jìn)行測量。
實(shí)施例1根據(jù)下面的方法，在中試規(guī)模的長網(wǎng)紙機(jī)上制備本發(fā)明的薄頁紙產(chǎn)品。
首先，根據(jù)下面的步驟制備1％的化學(xué)柔軟劑溶液1.稱取等摩爾濃度的二氫化牛脂二甲基甲基硫酸銨(DTDMAMS)和多羥基增塑劑，以及分子量約400的聚乙二醇(PEG-400)；2.將PEG加熱至約150°F；3.將DTDMAMS溶解于PEG中，形成熔融的溶液；4.施加剪切應(yīng)力，以便形成DTDMAMS于PEG中均勻的混合物；5.將稀釋水加熱至約150°F；6.將DTDMAMS/PEG-400的熔融混合物稀釋成1％的溶液；和7.施加剪切應(yīng)力，從而形成包含DTDMAMS/PEG-400混合物的小囊懸浮液的水溶液。
其次，在常規(guī)碎漿機(jī)中制備3％重量的NSK含水漿液。對NSK漿進(jìn)行精制并以干纖維重量計1.2％重量的速率，將2％的Kymene LX溶液添加至NSK漿管中。通過在線混合機(jī)增加Kymene LX對NSK的吸附。在在線混合機(jī)之后，以干纖維重量計0.325％重量的速率，添加1％的羧甲基纖維素(CMC)溶液，從而增強(qiáng)纖維基材的干強(qiáng)度。CMC至NSK的吸附也可以通過在線混合機(jī)增強(qiáng)。然后，以干纖維重量計0.15％重量的速率，將1％的化學(xué)柔軟劑混合物(DTDMAMS/PEG)的溶液添加至NSK漿中?；瘜W(xué)柔軟劑混合物至NSK的吸附也可以通過在線混合機(jī)增強(qiáng)。然后通過混合漿泵，將NSK漿稀釋至0.2％。
第三，在常規(guī)碎漿機(jī)中制備3％重量的桉樹含水漿液。以干纖維重量計0.15％重量的速率，將1％的化學(xué)柔軟劑溶液添加至EUC漿管中?；瘜W(xué)柔軟劑至EUC的吸附也可以通過在線混合機(jī)增強(qiáng)。然后通過風(fēng)扇式泵，將EUC漿稀釋至0.2％。
在網(wǎng)前箱中混合處理過的配料混合物(60％NSK/40％EUC)，并沉積至長網(wǎng)上形成紙坯。通過長網(wǎng)(Flourdrinier wire)并在案板和真空箱的幫助下進(jìn)行脫水。長網(wǎng)為每英寸分別具有84根縱向單絲和76根橫向單絲、5-棱道、緞紋組織構(gòu)形。在約22％纖維稠度的遞紙位置，將濕紙坯從長網(wǎng)傳遞至每平方英寸有562個區(qū)，44％壓節(jié)區(qū)和12.3密耳光聚合物深度的光聚合物織物上。此外，脫水是通過真空幫助的濾水而進(jìn)行，直至紙幅的纖維稠度約28％為止。構(gòu)圖的紙幅通過穿透干燥進(jìn)行預(yù)干燥。然后，借助包含聚乙烯醇(PVA)的、噴涂的起皺粘合劑，使紙幅粘附至揚(yáng)克式烘缸表面上。在利用刮刀進(jìn)行干起皺之前，使纖維稠度增加至約99％。以約660fpm(201米/分鐘)的速度使干紙幅形成卷筒紙。干紙幅包含0.075％重量的DTDMAMS，0.075％重量的PEG-400，0.5％重量的Kymene LX和0.1％重量的CMC。
柔軟配方包含40％酯化牛脂基可生物降解的季銨柔軟劑(得自Goldschmidt)，39％水，19％聚乙二醇PEG-400(得自聯(lián)合碳化物公司)，和1％Neodol 91-8表面活性劑(得自殼牌化學(xué)公司)，以及約1％的其它常用于造紙中的工藝添加劑。以25磅/噸的速率，通過擠出，將所述柔軟配方施加至每層成品紙幅的網(wǎng)側(cè)上。
對每層進(jìn)行輕輕地壓光，然后，利用縱向和橫向激活而進(jìn)行環(huán)狀輥壓。每個環(huán)壓機(jī)構(gòu)均包括一對并置在一起從而在其之間形成壓區(qū)的8英寸輥。縱向激活機(jī)構(gòu)有0.012英寸(0.03cm)的嚙合。橫向激活機(jī)構(gòu)有為0.045英寸(0.11cm)嚙合。
然后，通過突起物對突起物的壓花并利用壓花輥上的PVA粘合劑層合至一起，而將兩層網(wǎng)面朝外地接合成單一的紙產(chǎn)品。最終的產(chǎn)品是柔軟、柔性、吸收性的并且具有高的濕耐破強(qiáng)度。
實(shí)施例II根據(jù)實(shí)施例1所述的方法制備兩個紙幅。紙幅的每一層具有通過以35磅/噸成品產(chǎn)品的用量的縫模擠塑而施加的化學(xué)柔軟劑。然后將接觸膠接劑噴涂至一層的內(nèi)表面上。3M噴涂裝裱藝術(shù)家粘合劑(spray mount artistadhesive)(NJ商業(yè)秘密注冊號TSRN04499600-6201P)適用于此用途。然后，利用低的壓力將各層接合在一起。最終的層合材料利用實(shí)施例I的裝置進(jìn)行環(huán)狀輥壓。
得到的產(chǎn)品比實(shí)施例I的產(chǎn)品更為柔軟。盡管表面柔軟度特性基本相同，但實(shí)施例II的產(chǎn)品顯示出更大的柔韌性。另外，實(shí)施例II的產(chǎn)品更為強(qiáng)韌，但顯示出稍稍高的掉毛特性。在實(shí)施例I產(chǎn)品和實(shí)施例II產(chǎn)品之間的柔韌性之差，據(jù)信可對不同的粘合劑和環(huán)狀輥壓操作的定量起作用。
下表1在A欄中提供了各種市售毛巾紙、搽面紙和浴巾紙產(chǎn)品的名稱。A欄還提供根據(jù)本發(fā)明制得的產(chǎn)品，特別是在最后兩行中分別提供了實(shí)施例I和II的產(chǎn)品。B欄提供了根據(jù)上面方法B的濕耐破強(qiáng)度。C-H欄提供了定量、厚度、吸收容量、吸收速率、柔韌性、平滑度、掉毛、以及滑動/粘合摩擦系數(shù)，所有這些參數(shù)均根據(jù)上面所述的分析測試方法C-H進(jìn)行測量的。
常用浴巾紙產(chǎn)品的濕耐破強(qiáng)度太低，以致無法測量。絕大多數(shù)薄頁紙產(chǎn)品的柔韌性通常低于0.1gf*cm2/cm。絕大多數(shù)搽面紙產(chǎn)品和浴巾紙產(chǎn)品的平滑度通常低于1000。
盡管業(yè)已闡明并描述了本發(fā)明的特定實(shí)施方案，但對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下，可以作出各種改變和改進(jìn)。落入本發(fā)明范圍的所有改變和改進(jìn)都被本發(fā)明所附的書覆蓋。
表1
表1(續(xù))
權(quán)利要求
1.一種薄頁紙，其特征在于，所述薄頁紙的濕耐破強(qiáng)度為從175克至800克并且柔韌性為從0.02至0.14gf*cm2/cm。
2.一種定量低于25磅/3000英尺2的薄頁紙，其特征在于，所述薄頁紙的濕耐破強(qiáng)度為從175克至800克并且柔韌性為從0.02至0.16gf*cm2/cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的薄頁紙，其濕耐破強(qiáng)度為從200克至600克。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2和3的薄頁紙，其吸收容量為從15克至30克。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3和4的薄頁紙，其滑動/粘合摩擦系數(shù)為從0.010至0.050。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4和5的薄頁紙，其掉毛等級為從0.5-7。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5和6的薄頁紙，其吸收速率為從0.09克/秒至0.6克/秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4，5，6和7的薄頁紙，其含有混合配料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的薄頁紙，其中包含以每噸薄頁紙計15-25磅的陽離子聚酰胺樹脂和以每噸薄頁紙計3-8磅的胺柔軟劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的薄頁紙，其中所述胺柔軟劑為季胺柔軟劑。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種將良好的濕強(qiáng)度、柔韌性和優(yōu)選吸收性相結(jié)合的多功能薄頁紙產(chǎn)品。這樣的結(jié)合使得薄頁紙強(qiáng)韌至足以用作毛巾紙、而且柔軟至足以用作搽面紙。
文檔編號D21H27/00GK1375027SQ00813007
公開日2002年10月16日 申請日期2000年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月17日
發(fā)明者安賈娜·巴特拉, 戴維·迪安吉奧, 阿爾曼·易卜拉欣普爾 申請人:寶潔公司