专利名称：柔软的吸收性纤维网材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及吸收性纤维网材料。具体地讲，本发明涉及包括溶剂法纤维素短纤维的柔软的吸收性纤维网材料。可使用纤维网材料生产柔软的吸收性强的纸制品。
背景技术：
纸幅或纸片，有时称为薄纸或薄页纸幅或纸片，在现代社会中有着广泛的用途。此类物品如纸巾、面巾纸和卫生纸是主要的商业物品。长期公认，这些产品的四个主要物理属性是强度；柔软性；吸收性，包括它们对含水体系的吸收性；以及它们的抗脱毛性，包括当它们湿润时的抗脱毛性。目前的研究和发展方向是，在不严重影响其它属性的前提下，如何改善一个或同时改善两个或三个属性。
强度是产品及其组分网维持物理完整性和在使用条件下尤其是在湿润情况下抗撕裂、破裂和破碎的能力。
柔软性是当消费者拿持某一特定产品，并用其摩擦他/她的皮肤或在他/她手中揉擦时所感受到的触感。该触感由几种物理特性共同产生。通常本领域技术人员认为与柔软性相关的重要物理特性为硬度、用于生产产品的纸幅的表面光滑性和润滑性。而通常认为硬度直接取决于网的干燥拉伸强度和组成网的纤维的硬度。
吸收性是产品及其组分网能力的量度，该量度用于测量其对液体、尤其是含水溶液或分散体的吸收量。消费者观察到的整体吸收性通常被认为是给定量的薄页纸在饱和状态下吸收的液体总量和该给定量吸收液体的速度的组合。
抗脱毛性是指使用条件下(包括润湿时)纤维产品及其成分纤维网结合在一起的能力。换句话讲，抗脱毛性越高，纤维网掉毛的可能性就越小。
本发明的目的是提供柔软的吸收性纤维网材料，该材料在湿润和干燥状态下均很牢固，并具有良好的抗脱毛性。
发明概述本发明提供了柔软牢固的吸收性纤维网材料，所述纤维网材料包括溶剂法纤维素短纤维。纤维网可以是溶剂法纤维素短纤维与其它类型纤维的均混物，其中以均混物的重量计不超过60％的溶剂法纤维素短纤维的长度大于或等于6mm。纤维网可为分层的单层片网，其中该层片中的一层或多层包括溶剂法纤维素短纤维。此层状纤维网可在不同层中具有不同长度和不同量的溶剂法纤维素短纤维。可任选地，纤维网可为多个分层的多层片网，其中这些层片中的一层或多层包括溶剂法纤维素短纤维。此多个层片可与在纤维网的外表面包括溶剂法纤维素短纤维的层层压在一起。可供选择地，此网可具有包括设置在纤维网内部的溶剂法纤维素短纤维的层。此类多层片的所有层均包括溶剂法纤维素短纤维，以使不同量的不同长度的溶剂法纤维素短纤维存在于多层片网的外层和内部也是可能的。
除非另外指明，本发明所有的百分比、比率和比例均按重量计。
附图概述
图1为本发明的两层片、两层薄页纸的横截面示意图。
图2为用于生产本发明的柔软薄页纸的造纸机的示意图。
发明详述纸幅的物理特性受许多因素的影响。这些因素包括，但不限于，存在于网中的纤维的长度、旦和类型，各纤维类型的比例，化学添加剂和造纸的方法。申请人惊奇地发现，使用常规的通气干燥造纸机，通过添加特定比例的具有特定长度的溶剂法纤维素短纤维，可生产柔软牢固的吸收性纸幅。本发明的实施方案在具有至少与典型的纸幅相当的吸收性的基础上改进了柔软性。与不含溶剂法纤维素短纤维的纸幅相比，本发明的网也可以具有改善的湿破裂强度与总拉伸强度的比率。所述网在具有高抗脱毛性的同时改善了柔软性。
溶剂法纤维素短纤维是通过将纤维素溶液挤出到凝结浴中来生产的溶剂纺成纤维素纤维。溶剂法纤维素短纤维不同于由其它已知方法制备的纤维素纤维，所述其它已知方法基于可溶解的纤维素化学衍生物的形成及其后续分解以再生成纤维素，例如粘胶纤维方法。溶剂法纤维素短纤维是指直接从纤维素的氧化胺溶液纺成的纤维的通用术语。溶剂法纤维素短纤维的生产是许多专利的主题。用于溶剂法纤维素短纤维生产的溶剂纺丝方法的实施例描述于美国专利4,246,221；美国专利5,725,821；美国专利6,042,769；美国专利6,258,304；美国专利6,241,927；美国专利6,235,392；美国专利6,210,801；美国专利6,153,136；美国专利6,103,162；美国专利5,939,000；美国专利5,919,412；美国专利5,766,530，这些专利的公开内容均引入本文以供参考。本发明的实施不限于根据前述所列专利生产的溶剂法纤维素短纤维的使用。该不完全列表旨在提供用于制造溶剂法纤维素短纤维的方法的实施例。可获得具有广泛纤维长度和直径的溶剂法纤维素短纤维。在本发明实施方案中使用的纤维为0.5mm至8mm和0.8至5.0旦，可任选地为1至4旦，可供选择地为1.5至3旦。
本发明使用的术语“薄页纸幅、纸幅、网、纸片和纸制品”均是指纸的薄片或薄片状物质，该物质通过包括下列步骤的方法制成形成用于制备含水纸的配料，将此配料置于输送带表面如长网造纸机铜网上，通过重量或真空辅助排水设备在加压或不加压情况下通过蒸发从配料中除去水。
本发明使用的“制备含水纸的配料”是指制备下文中所述的纤维和化学品的含水纸浆。
本发明使用的术语“多层薄页纸幅、多层纸幅、多层网、多层纸片和多层纸制品”均是指由用于制备两层含水纸的配料制成的纸片，该配料优选包括不同纤维类型。可通过将不同的稀释的纤维浆液流沉积于一个或多个环状输送板上来形成层。如果初始在独立网上形成单独的层，那么随后可将层组合起来(湿润时)以形成分层复合织物。
本发明使用的术语“多层片薄页纸产品和多层片网”是指由至少两个层片组成的纸。而每一个单独的层片可由单层或多层薄页纸幅组成。多层片结构可通过使用例如胶水或压花将两个或多个薄纸幅粘合形成。
纸幅可为掺混物。掺混是指纸幅包括均匀的纤维混合物。溶剂法纤维素短纤维以重量计可占纤维混合物的约3％至约70％。可任选地，溶剂法纤维素短纤维可占纤维混合物的约7％至约60％。可供选择地，溶剂法纤维素短纤维可占纤维混合物的约10％至约50％。另一种选择是，溶剂法纤维素短纤维可占总纤维混合物的约12％至约40％。又另一种选择是，溶剂法纤维素短纤维可占总纤维混合物的约15％至约35％。还另一种选择是，溶剂法纤维素短纤维可占总纤维混合物的约17％至约30％。又再一种选择是，溶剂法纤维素短纤维可占总纤维混合物的约20％至约25％。
本发明的溶剂法纤维素短纤维的纤维长度下限为约0.5mm。纤维长度下限是指与有意地存在于本发明网中的最短纤维所对应的纤维长度。本领域技术人员公知“细绒(fines)”即，短纤维长度的纤维，会无意地存在于所述网中。可任选地，纤维长度下限可为约1mm。可供选择地，纤维长度下限可为约1.5mm。另一种选择是，纤维长度下限可为约2mm。又一种选择是，纤维长度下限可为约2.5mm。类似地，溶剂法纤维素短纤维具有与有意地存在于本发明网中的最长纤维相对应的纤维长度上限。纤维长度上限可为约8mm。可供选择地，纤维长度上限可为约6mm。可任选地，纤维长度上限可为约5.5mm。可供选择地，纤维长度上限可为约5mm。另一种选择是，纤维长度上限可为约4.5mm。又一种选择是，纤维长度上限可为约4mm。还一种选择是，纤维长度上限可为约3.5mm。再一种选择是，纤维长度上限可为约3mm。
在均混网中，以重量计高至约60％的溶剂法纤维素短纤维的长度可为约6mm或更长；剩余的溶剂法纤维素短纤维的长度低于约6mm。可任选地，以重量计高至约50％的溶剂法纤维素短纤维的长度可为约6mm或更长。可供选择地，以重量计高至约40％的溶剂法纤维素短纤维的长度可为约6mm或更长。另一种选择是，以重量计高至约30％的溶剂法纤维素短纤维的长度可为约6mm或更长。又一种选择是，以重量计高至约20％的溶剂法纤维素短纤维的长度可为约6mm或更长。还一种选择是，以重量计高至约10％的溶剂法纤维素短纤维的长度可为约6mm或更长。在另一可供选择的实施方案中，以重量计高至约5％的溶剂法纤维素短纤维的长度可为约6mm或更长。
本发明的纸幅可为多层的。在多层的实施方案中，每一层中溶剂法纤维素短纤维的长度和比例可不同。可制备仅在两层中的一层具有溶剂法纤维素短纤维，或在每层中均有溶剂法纤维素短纤维的两层网。在此类层中溶剂法纤维素短纤维的长度和相对比例能够以与上述均混网相同的方式变化。在一具体分层网中，在一层中溶剂法纤维素短纤维的比例以该层中纤维重量计为约35％至约45％。每层剩余的纤维重量包括非溶剂法纤维素短造纸纤维。
预计木浆在其所有变化中将通常包括本发明使用的造纸纤维的余量。然而，可使用其它纤维素纤维浆液，如棉毛纤维、甘蔗渣、人造丝等，它们均在本发明的保护范围之内。适用于本发明中的木浆包括化学木浆，如Kraft木浆、亚硫酸盐和硫酸盐木浆，以及机械木浆，包括如碎木浆、热力学木浆和化学—热力机械学木浆(CTMP)。可以使用由落叶树和针叶树形成的木浆。
也可将合成纤维如人造丝、聚乙烯和聚丙烯纤维与上述天然纤维素纤维和溶剂法纤维素短纤维联合使用。可使用的一种示例性聚乙烯纤维为来自Hercules公司(Wilmington，Del.)的PULPEX。
硬木浆和软木浆均可使用。本发明使用的术语硬木浆指来自落叶树(被子植物)的木质物质的纤维木浆其中软木浆为来自针叶树(裸子植物)的木质物质的纤维木浆。还可应用于本发明的是来自回收纸的低成本纤维，其可包含任何或所有上述种类，以及其它非纤维物质，如用于促进原始造纸的填充剂和粘合剂。
本发明通常可适用于薄页纸，该纸包括但不限于常用的毡压制薄页纸、高堆积体积图案致密薄页纸和高堆积体积未压实薄页纸。由此制成的薄页纸产品可为单层或多层结构。由分层纸幅形成的薄纸结构描述于1976年11月30日公布的Morgan，Jr.等人的美国专利3,994,771；1981年11月17日公布的Carstens的美国专利4,300,981；1979年8月28日公布的Dunning等人的美国专利4,166,001；和1994年9月7日公布的Edwards等人的欧洲专利公开号0 613 979 A1，所有文献均引入本文以供参考。
图案致密薄页纸的特征在于具有相对低纤维密度的相对高堆积体积区域和相对高纤维密度的致密区域阵列。可供选择地，高堆积体积区域的特征在于枕状区域。可供选择地，致密区域称为关节区域。致密区域可离散地间隔于高堆积体积区域内，或完全或部分地在高堆积体积区域内相互连接。制备图案致密薄纸幅的优选方法公开于1967年1月31日授予Sanford和Sisson的美国专利3,301,746；1976年8月10日授予Peter G.Ayers的美国专利3,974,025；和1980年3月4日授予PaulD.Trokhan的美国专利4,191,609；和1987年1月20日授予Paul D.Trokhan的美国专利4,637,859；1990年7月17日授予Wendt等人的美国专利4,942,077；公布于1994年9月28日的Hyland等人的欧洲专利公开号0 617 164 A1；公布于1994年9月21日的Hermans等人的欧洲专利公开号0 616 074 A1；所有这些文献均引入本文以供参考。
通常，图案致密网优选地通过将造纸配料沉积于输送成形网如长网造纸机网上以形成湿网，然后将网并置于支持物阵列上制备而成。该网被压于支持物阵列上，由此在网地理位置上，与在纸幅和支持物阵列之间的接触点相对应的位置处产生致密区域。在此操作中未受压的剩余网称为高堆积体积区域。此高堆积体积区域可通过使用液压，如通过真空类型设备或通风干燥器进一步被致密。网以一种能基本上避免高堆积体积区域压缩的方式脱水，并可任选地预干燥。优选通过液压完成此过程，如通过真空类型设备或通风干燥器，或可供选择地，通过机械地将网压至一批支持物上，其中高堆积体积区域不被压缩。脱水、可任选的预干燥和形成致密区域的操作可结合或部分结合，以减少实施的处理步骤的总数目。在致密区域形成、脱水和可任选的预干燥之后，网被完全干燥，优选仍避免机械压缩。优选地，约8％至约55％的多层薄页纸表面包括致密关节，其相对密度为高堆积体积区域密度的至少125％。可使用本领域熟知的通气干燥法进行可任选的预干燥。通气干燥法使用的操作温度可为约225华氏温度至约525华氏温度。申请人惊奇地发现，利用较低的预干燥温度可使得包括溶剂法纤维素短纤维的网预干燥至与具有相似基本重量的不含溶剂法纤维素短纤维的网相当的稠度。
支持物阵列优选地为在关节处具有图案替代物的印记载体织物，该织物起支持物阵列作用，其有助于在施加压力下形成致密区域。关节图案组成前述的支持物阵列。印记载体织物公开于1967年1月31日公布的Sanford和Sisson的美国专利3,301,746；公布于1974年5月21日的Salvucci，Jr.等人的美国专利3,821,068；公布于1976年8月10日的Ayers的美国专利3,974,025；公布于1971年3月30日的Friedberg等人的美国专利3,573,164；公布于1969年10月21日的Amneus的美国专利3,473,576；公布于1980年12月16日的Trokhan的美国专利4,239,065；和公布于1985年7月9日的Trokhan的美国专利4,528,239；所有这些文献均引入本文以供参考。
未压实的、无图案致密的多层薄页纸结构描述于1974年5月21日授予Joseph L.Salvucci，Jr.和Peter N.Yiannos的美国专利3,812,000和1980年6月17日授予Henry E.Becker、Albert L.McConnell和Richard Schutte的美国专利4,208,459，这两篇文献均引入本文以供参考。通常，未压实的、非图案致密的多层薄页纸结构通过下列步骤制备将造纸配料沉积于输送成形网如长网造纸机网上以形成湿网，在无机械压力下使网排水和除去多余水分，直至网具有至少80％的纤维稠度，然后使网起绉。通过真空脱水和热干燥从网中除去水。所得结构为一片柔软但弱高堆积性的相对未压实的纤维纸片。优选在起绉前将粘合物质施用于部分网上。
根据公布于1998年6月30日的授予Farrington等人的美国专利5,772,845，本发明的网可不使用杨克式烘缸，该专利引入本文以供参考。网可通过褶皱或其它方式如本领域所熟知的湿微缩法来缩短。
本发明的网可用于任何需要柔软的和/或吸收性产品的应用领域中。本发明尤其有利但非限定性的使用是纸巾、面巾纸和卫生纸。网还可用于吸收性制品，如尿布和女性卫生用品，以及擦拭类型产品如预湿润婴儿擦拭纸和类似产品。
在造纸机中生产的网具有两个不同表面，一个是与网接触的表面或网接触侧面；另一个是与织物接触的表面或织物接触侧面。网接触侧面是与机器成形网接触的网表面。织物接触侧面是与造纸机的干燥织物接触的表面。可利用在网接触层、织物接触层或两者中的溶剂法纤维素短纤维来制备本发明的实施方案。
可将这种分层纸幅的多个层片相互连接，以形成层压网。层片可被连接，使得具有短溶剂法纤维素短纤维的层在层压网的内部相互朝向内部，包括长溶剂法纤维素短纤维的层朝向外部。可供选择地，包括长溶剂法纤维素短纤维的层可朝内，包括短溶剂法纤维素短纤维的层可朝外。
图1为本发明的两层、两层片网的横截面示意图。参照图1，两层、两层片网10包括并列的两个层片15。每个层片15包括内层19和外层18。多层片纸可由在每个层片中仅一层含有溶剂法纤维素短纤维的单独的多层层片制得。在外层18中具有溶剂法纤维素短纤维的多层片纸受益于溶剂法纤维素短纤维的柔软性，且比在外层18中不含溶剂法纤维素短纤维的纸具有更好的手感。在内层17中含有高百分比溶剂法纤维素短纤维的纸受益于溶剂法纤维素短纤维的吸收性，且具有高吸收性能。
这样的包括多层层片的多层片网可通过在所有层中包含溶剂法纤维素短纤维来制备，可供选择地，这样的多层片网可通过只在外层中包含溶剂法纤维素短纤维来制备，另一可供选择地，这样的多层片网可通过只在面向内部的层中包含溶剂法纤维素短纤维来制备。
化学添加剂本发明纸幅的属性可通过使用化学添加剂进一步加强。通过添加选择的化学添加剂还可使生产网的方法更可靠。用于增强吸收性、干强度、柔软性和抗脱毛性的添加剂可掺入本发明的网中。临时和永久性湿强度增强添加剂和润湿剂也可掺入本网中。此类化学品的使用为本领域所熟知。与此类添加剂的使用相关的实施例可参见1996年7月23日授予Trohkan等人的美国专利5,538,595和1996年11月12日授予Ampulski等人的美国专利5,573,637，这些专利均引入本文以供参考。还可添加用于改善生产方法可靠性的润湿剂。
两组分化学软化剂组合物本发明可包含化学软化组合物。此类软化组合物可包括酯官能季铵化合物或季铵化合物。可供选择地，此类软化化合物可包括酯官能季铵化合物和聚硅氧烷化合物、或季铵化合物和聚硅氧烷化合物。
A.酯官能季铵化合物适用于本发明的酯官能季铵化合物的具体非限定性实施例包括熟知的二酯二(烷基)二甲基铵盐如二酯二牛油基二甲基氯化铵、单酯二牛油基二甲基氯化铵、二酯二牛油基二甲基甲基硫酸铵、二酯二(氢化)牛油基二甲基甲基硫酸铵、二酯二(氢化)牛油基二甲基氯化铵，及其混合物。
B.季铵化合物适用于本发明的季铵化合物的实施例包括熟知的二烷基二甲基铵盐如二牛油基二甲基氯化铵、二牛油基二甲基甲基硫酸铵和二(氢化)牛油基二甲基氯化铵。
C.聚硅氧烷化合物通常，用于本发明的适宜的聚硅氧烷物质包括那些单体硅氧烷单元为下式的物质R1 R2其中，对于每个独立的硅氧烷单体单元而言，R1和R2各自独立地为氢或任意的烷基、芳基、链烯基、烷芳基、芳烷基、环烷基、卤代烃或其它基团。任意的这些基团都可以是取代的或未取代的。任何特定单体单元的R1和R2基团可不同于下一个相连的单体单元的相应官能度。另外，聚硅氧烷可以是直链、支链、或环状的结构。另外，基团R1和R2可独立地为其它含硅官能团，例如但不限于硅氧烷、聚硅氧烷、硅烷和聚硅烷。基团R1和R2可包含下列多种有机官能团中的任意一种，其包括例如醇、羧酸、醛、酮和胺、酰胺官能团。
示例性烷基是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十八烷基等。示例性的链烯基是乙烯基、烯丙基等。示例性的芳基是苯基、二苯基、萘基等。示例性的烷芳基是甲苯基、二甲苯基、乙基苯基等。示例性的芳烷基是苄基、α-苯乙基、β-苯乙基、α-苯丁基等。示例性的环烷基是环丁基、环戊基、环己基等。示例性的卤代烃基是氯甲基、溴乙基、四氟乙基、氟乙基、三氟乙基、trifluorotoyl、六氟二甲苯基(hexafluoroxylyl)，及其类似物。
可用的聚硅氧烷的粘度可象通常聚硅氧烷的粘度那样广泛地变化，只要聚硅氧烷是可流动的或可制备成可流动的，以应用于薄页纸。聚硅氧烷可具有约100至约1000厘泊的固有粘度。公开聚硅氧烷的文献包括1958年3月11日授予Geen的美国专利2,826,551；1976年6月22日授予Drakoff的美国专利3,964,500；1982年12月21日授予Pader的美国专利4,364,837；1991年10月22日授予Ampulski等人的美国专利5,059,282；和1960年9月28日授予Woolston的英国专利849,433。所有这些专利均引入本文以供参考。还引入本文以供参考的是Silicon Compounds，第181-217页，由Petrarch Systems公司出版于1984年，该书包含通常的聚硅氧烷的广泛的列表和描述。
湿强度粘合剂物质A.永久性湿强度粘合剂物质永久性湿强度粘合剂物质选自下列化学物质聚酰胺-环氧氯丙烷、苯乙烯丁二烯胶乳、不可溶解的聚乙烯醇、脲-甲醛、聚乙烯亚胺、脱乙酰壳多糖聚合物及其混合物。永久性湿强度粘合剂物质可选自下列物质聚酰胺-环氧氯丙烷树脂、聚丙烯酰胺树脂及其混合物。永久性湿强度粘合剂物质用于控制脱毛，以及抵消任何可能由化学软化剂组合物产生的拉伸强度的损失。
聚酰胺-环氧氯丙烷树脂为阳离子湿强度树脂，已发现其具有特殊用途。合适类型的此类树脂描述于下列美国专利公布于1972年10月24日的3,700,623和公布于1973年11月13日的3,772,076，这两件专利都授予Keim，所述专利均引入本文以供参考。可用的聚酰胺-环氧氯丙烷树脂的一个市售来源是Hercules公司，Wilmington，Del.，其以商标KYMENE 557H出售此类树脂。
还已发现聚丙烯酰胺树脂可用作湿强度树脂。这些树脂描述于下列美国专利1971年1月19日授予Coscia等人的3,556,932和1971年1月19日授予Williams等人的3,556,933，这两篇专利均引入本文以供参考。聚丙烯酰胺树脂的一个市售来源是American Cyanamid公司，Stanford，Conn.，其以商标PAREZ 631 NC出售此类树脂。在本发明中还可使用的其它水溶性阳离子树脂为脲甲醛和三聚氰胺甲醛树脂。
B.临时湿强度粘合剂物质上述湿强度粘合剂典型地导致纸产品具有永久性湿强度，即当纸被置于含水介质中时，经过一段时间，纸保持具有其初始湿强度的主体部分。然而，在一些类型的纸产品中，永久性湿强度是不需要和不期望的特性。纸产品如卫生纸等通常在短暂使用阶段后被置于污水处理系统等。如果纸产品永久地保持其抗水解强度性质，则会发生这些体系的堵塞。最近，生产商已向纸产品中添加临时湿强度添加剂，由此纸的湿强度足够用于预计的使用，但当浸湿于水中时纸会腐烂。湿强度的衰退易于纸产品流过污水处理系统。
合适的临时湿强度树脂的实施例包括改性淀粉临时湿强度剂如National Starch and Chemical公司(New York，N.Y.)出售的National Starch 78-0080。此类临时湿强度树脂可通过二甲氧基乙基-N-甲基-氯乙酰胺与阳离子淀粉聚合物反应制得。改性淀粉临时湿强度剂还描述于1987年6月23日授予Solarek等人的美国专利4,675,394，该文献引入本文以供参考。临时湿强度树脂包括那些描述于1991年1月1日公布的Bjorkquist的美国专利4,981,557中的那些物质，该文献引入本文以供参考。
关于上述永久性和临时湿强度树脂的类型和具体实施例，应当理解，所列树脂本身是示例性的，并不意味着是对本发明范围的限制。
在本发明的实施中还可使用相容的湿强度树脂的混合物。
干强度粘合剂物质本发明以重量计包含约0.01％至约3.0％、可供选择地约0.01％至约1.0％的干强度粘合剂物质，所述物质作为任选组分，其选自下列物质聚丙烯酰胺(如American Cyanamid of Wayne，N.J.生产的CYPRO514和ACCOSTRENGTH 711的组合物)；来自National Starch andChemical Company，Bridgewater，N.J.的淀粉(如REDIBOND 5320和2005)；聚乙烯醇(如Allentown，Pa.的Air Products，Inc.生产的AIRVOL 540)；瓜耳或刺槐豆胶；和/或羧甲基纤维素(如来自Wilmington，Del.的Hercules，Inc.的CMC)。干强度粘合剂物质可选自下列物质羧甲基纤维素树脂和未改性的基于淀粉的树脂，及其混合物。干强度粘合剂物质用于控制脱毛，以及抵消任何可能由化学软化剂组合物产生的拉伸强度的损失。
通常，实施本发明的合适淀粉的特征在于水溶性和亲水性。示例性淀粉物质包括玉米淀粉和土豆淀粉，但是这不是用于限制合适的淀粉物质的范围；还可使用工业上已知为胶淀粉的蜡状玉米淀粉。胶淀粉与普通玉米淀粉不同，因为它是完全的支链淀粉，而普通的玉米淀粉包含支链淀粉和直链淀粉。胶淀粉的各种独特的特性进一步描述于“Amioca--The Starch from Waxy Corn”，H.H.Schopmeyer，Food Industries，December 1945，pp.106-108(Vol.pp.1476-1478)。淀粉可为颗粒状或分散形式。淀粉可被充分烹煮以诱使颗粒膨胀。可供选择地，通过烹煮使淀粉颗粒膨胀至刚好在淀粉颗粒分散前的一点。此类高度膨胀的淀粉颗粒应被称为“完全烹煮的”。通常分散的条件可依淀粉颗粒的大小、颗粒结晶度和存在的直链淀粉的量而定。例如，在约190华氏度°F(约88摄氏度)下将约4倍于淀粉颗粒稠度的含水浆液加热约30至40分钟，由此可制得完全烹煮的胶淀粉。
润湿剂作为任选组分，本发明以重量计在干纤维的基础上可包含约0.1％至约3.0％、可供选择地，约0.03％至约1.0％的润湿剂。可使用润湿剂以改善低等级纤维源的性能，以及改善用于制备本发明网的生产方法的可靠性。
多羟基化合物作为任选组分，化学软化组合物以重量计包含约0.01％至约3.00％、优选约0.01％至约1.00％的水溶性多羟基化合物。
本发明可使用的多羟基化合物的实施例包括甘油、具有约150至约800重均分子量的聚甘油、和具有约200至约4000、优选约200至约1000、最优选约200至约600重均分子量的聚氧乙二醇和聚氧丙二醇。尤其优选具有约200至约600重均分子量的聚氧乙二醇。还可使用上述多羟基化合物的混合物。例如，在本发明中可使用甘油和具有约20至1000、优选约200至600重均分子量的聚氧乙二醇。甘油与聚氧乙二醇的重量比例可为约10∶1至1∶10。
非离子表面活性剂(烷氧基化物质)可作于本发明润湿剂的合适的非离子表面活性剂包括环氧乙烷和可任选的氧化丙烯以及脂肪醇、脂肪酸、脂肪胺等的加成产物。
下文所述的任意具体类型的烷氧基化物质均可用作非离子表面活性剂。合适的化合物为具有下列通式的基本上水溶性的表面活性剂
R2-Y-(C2H4O)z-C2H4OH其中固体和液体组合物的R.2均选自下列物质伯、仲和支链烷基和/或酰烃基；伯、仲和支链链烯烃基；和伯、仲和支链烷基-和链烯基-取代的酚类烃基；所述烃基的烃链长度为约8至约20、优选约10至约18个碳原子。可供选择地，液体组合物的烃链长度为约16至约18个碳原子，固体组合物的烃链长度为约10至约14个碳原子。在本文的乙氧基化非离子表面活性剂的通式中，Y典型地为--O--、--C(O)O--、--C(O)N(R)--、或--C(O)N(R)R--，其中R2和R(当存在时)具有上文给定的意义，和/或R可为氢，z为至少约8、优选至少约10至11。当存在较少的乙氧基团时，软化剂组合物的性能和通常的稳定性降低了。
本发明非离子表面活性剂的特征在于具有约7至约20、优选约8至约15的HLB(亲水亲脂性平衡)。当然，通过限定R.2和乙氧基数目，通常可确定表面活性剂的HLB。然而，应注意本发明使用的用于浓缩液体组合物的非离子乙氧基化表面活性剂包含相对长链的R.2基团，并被相对高地乙氧基化。尽管具有短乙氧基化基团的较短烷基链的表面活性剂可能具有所需的HLB，但它们在本发明中效果不是一样有效。
下面是非离子表面活性剂的实施例。本发明的非离子表面活性剂不限于这些实施例。在这些实施例中，整数是指分子中的乙氧基(EO)数目。
线性烷氧基化醇A.线性伯醇烷基化物具有上述HLB范围的正十六醇和正十八醇的十-、十一-、十二-、十四-和十五-乙氧基化物可用作本发明环境下的润湿剂。可用作本发明组合物粘度/分散性改性剂的示例性的乙氧基化伯醇有n-C18EO(10)；和n-C10EO(11)。还可用于本发明的是在“油”链长范围内的混合天然或合成醇的乙氧基化物。此类材料的具体实施例包括油醇-EO(11)、油醇-EO(18)和油醇-EO(25)。
B.线性仲醇乙氧基化物具有上述HLB范围的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-和十九-乙氧基化物可用作本发明的润湿剂。可用作本发明润湿剂的示例性乙氧基化仲醇为2-C16EO(11)、2-C20EO(11)和2-C16EO(14)。
线性烷基苯氧基化醇对于醇烷氧基化物，具有上述HLB范围的烷氧基化苯酚(尤其是一元烷基酚)的六-至十八乙氧基化物，可用作本发明的粘度/分散性的改性剂。对十三烷基苯酚、间十五烷基苯酚及其类似物的六-至十八乙氧基化物可用于本发明。用作本发明混合物润湿剂的示例性乙氧基化烷基酚为对十三烷基苯酚EO(11)和对十五烷基苯酚EO(18)。
本发明所使用的且通常在本领域公知的，在非离子通式中的亚苯基相当于包含2至4个碳原子的亚烷基。为此目的，认为包含亚苯基的非离子物包含相当于以每个亚苯基中烷基的碳原子总数加上约3.3个碳原子计算的碳原子数。
烯属烷氧基化物链烯伯醇和仲醇，及对应于本发明上述刚公开的物质的链烯酚可被乙氧基化至本发明所述的HLB范围内，并可用作本发明的润湿剂。
支链烷基化物由熟知的“OXO”方法制得的支链伯醇和仲醇可被乙氧基化，并可用作本发明的润湿剂。
上述乙氧基化非离子表面活性剂可单独或组合用于本发明，术语“非离子表面活性剂”包括混合的非离子表面活性剂。
如果使用表面活性剂，其量以薄页纸的干纤维重量计为约0.01％至约3.0％。表面活性剂可具有八个或更多个碳原子的烷基链。示例性阴离子表面活性剂为线性烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐。示例性非离子表面活性剂为烷基配糖，包括烷基配糖酯如来自Croda公司(New York，N.Y.)的CRODESTA SL-40；如公布于1977年3月8日授予W.K.Langdon等人的美国专利4,011,389所述的烷基配糖酯；和烷基聚乙氧基化酯如来自Glyco Chemicals公司(Greenwich，Conn.)的PEGOSPERSE 200ML。来自Rhone Poulenc公司(Cranbury，N.J.)的IGEPAL RC-520是优选的表面活性剂。
上述任选化学添加剂的列表实际上仅为示例性的，并不意味是对本造纸方法图2为说明用于生产柔软吸收性纸幅的造纸方法的示意图。在下述讨论中描述该方法，其中以图2为参照。图2是用于生产本发明纸的造纸机80的实施例的侧视图。参照图2，造纸机80包括具有顶部室82、中间室82b和底部室83、薄层室盖84的分层高位水箱81；和卷绕过胸辊86的长网造纸机网85；偏转器90；真空吸气箱91；伏辊92；和多个转辊94。在操作中，一份造纸配料经顶部室82泵入，第二份造纸配料经中间室82b泵入，第三份造纸配料经底部室83泵入，由此以上和下的关系从薄层室盖84出料，覆盖在长网造纸机网85上以在其上形成包括层88a、88b和88c的雏形网88。通过长网造纸机网85进行脱水，并且通过偏转器90和真空箱91辅助脱水。当长网造纸机网依箭头所示方向返回时，喷水器95在其开始另一次绕胸辊86的路径前清洁长网造纸机网。在网转移区域93，雏形网88通过真空转移箱97转移至输送织物带96。输送织物96运送网从转移区域93经过真空脱水箱98，穿过通风预干燥器100，经过两个转辊101，其后网经压辊102的作用转移至杨克式烘缸108。然后，当输送织物96完成其回路时，其通过另外的转辊101、喷水器103和真空脱水箱105被清洁。预干燥纸幅通过喷雾涂敷器109施用的粘结剂的辅助作用，牢固地粘附于杨克式烘缸108的圆柱体表面。在蒸气加热的杨克式烘缸108上，通过热空气完成干燥，所述热空气通过未显示设备经过干燥罩110加热和循环。然后，干燥起皱网通过刮粉刀111由杨克式烘缸108而出，其后它被命名为纸片70，包括靠近杨克式烘缸一侧的层71、中间层73和远离杨克式烘缸一侧的层75。然后纸片70通过砑光辊112和113之间，绕过卷轴115的园周部分，由此在位于轴118的芯117上绕成卷116。
仍参照图2，纸片70的靠近杨克式烘缸一侧的层71的来源是通过高位水箱81的底室83泵入的配料，且该配料被直接施用于长网造纸机网85，在其上它变成雏形纸88的层88c。纸片70中间层73的来源是由高位水箱81的室82b递送的配料，且该配料形成层88c上的层88b。纸片70的远离杨克式烘缸一侧的层75的来源是通过高位水箱81的顶部室82递送的配料，且该配料形成雏形纸88的层88b上的层88a。尽管图2显示造纸机80具有适于制备三层纸的高位水箱81，但可供选择地，高位水箱81可适于制备不分层的、两层或其它多层的纸。
而且，关于制备纸片70以在图2的造纸机80上实施本发明，长网造纸机网85必须具有细的网眼，其相对于组成短纤维配料的纤维的平均长度具有相对小的跨度，以完成良好的构成；输送织物带96应具有细的网眼，其相对于组成长纤维配料的平均纤维长度具有相对小的孔跨度，以基本上避免将雏形纸靠织物一侧堆积进入织物带96的丝间空隙。而且，关于制备示例性纸片70的生产条件，纸幅优选在起绉前干燥至约80％纤维稠度、更优选约95％纤维稠度。
实施例下列非限制性实施例详细说明了本发明的纸幅。
实施例1浆池A包含约有3％固体的未精炼NSK。浆池B包含以质量计40％的未精炼、4mm、1.5旦的溶剂法纤维素短纤维，和60％未精炼NSK的混合物。此混合物以约1.75％固体形式存在于浆池中。浆池C包含约有2.0％固体的CTMP。浆池A中的NSK以每分钟43.5L(11.5加仑/每分钟，gpm)的速度泵出，经过精炼步骤进行处理。然后将湿强度树脂如KYMENE和/或羧甲基纤维素加入到精炼NSK中。CTMP以每分钟约20.8L(5.5gpm)的速度泵出浆池C。NSK和CTMP在风扇式泵#1中结合，该泵还从网坑(wire pit)中抽出水以使其总流量达到约每分钟1200L(320gpm)。然后将该混合物送至多层高位水箱的纤维侧层。
溶剂法纤维素短纤维/NSK混合物以每分钟约34L(9gpm)的速度从浆池B泵出。可任选地，添加强度树脂如KYMENE和/或CMC用于脱毛控制。将此混合物泵入风扇式泵#2，其中它与来自网坑的水结合以使该泵的总流量达到约每分钟625L(165gpm)。然后，将此混合物由管道输送至多层高位水箱的网侧层。
然后依据常规造纸方法制造纸片。
所得纸片的基重为约22.3g/m2(13.7lb/3000ft^2)。由40∶60的溶剂法纤维素短纤维∶NSK混合物组成的网侧层占总纸片重量的约30％，或为约6.5g/m2(4lb/3000ft^2)。
可任选地，在纤维层中的NSK和溶剂法纤维素短纤维可来自独立的浆池，而不是预混入单个浆池中。在这种情况下，在浆池中，溶剂法纤维素短纤维以约1.0％的固体存在，NSK以约3.0％的固体形式存在。可任选地，可将强度化学物质加入到溶剂法纤维素短纤维、NSK、或同时加入到两者中，以控制脱毛。
权利要求
1.包括溶剂法纤维素短纤维的纤维网，其特征在于，以重量计不超过约60％的溶剂法纤维素短纤维的长度为6mm或更长。
2.如权利要求1所述的纤维网，所述纤维网还包括润湿剂。
3.多层、单层片纤维网，所述纤维网包括第一层和第二层，所述第一层的特征在于其还包括溶剂法纤维素短纤维。
4.如权利要求3所述的多层、单层片纤维网，其中所述溶剂法纤维素短纤维的长度为约0.5mm至约3.5mm。
5.如权利要求3或4所述的多层、单层片纤维网，其中所述第二层还包括溶剂法纤维素短纤维，其中所述第二层的溶剂法纤维素短纤维的长度为约4mm至约6mm。
6.多层、多层片纤维网，其特征在于，其包括多层第一层片，所述多层第一层片还包括第一层和第二层，所述第一层还包括溶剂法纤维素短纤维；多层第二层片，所述多层第二层片还包括第一层和第二层，所述第一层还包括溶剂法纤维素短纤维。
7.如权利要求6所述的多层、多层片纤维网，其中所述第一层片的第一层还包括以重量计约3％至约70％的溶剂法纤维素短纤维，所述溶剂法纤维素短纤维的长度为约0.5mm至约3.5mm；且所述第二层片的第一层还包括以重量计约3％至约70％的溶剂法纤维素短纤维，所述溶剂法纤维素短纤维的长度为约0.5mm至约3.5mm。
8.如权利要求6或7所述的多层、多层片纤维网，其中所述第一层片的第二层还包括以重量计约3％至约70％的溶剂法纤维素短纤维，所述短纤维的长度为约4mm至约6mm；且所述第二层片的第二层还包括以重量计约3％至约70％的溶剂法纤维素短纤维，所述溶剂法纤维素短纤维的长度为约4mm至约6mm。
9.如权利要求6、7或8所述的多层片纸，其中所述第一层片的第一层还包括以重量计约1 5％至约25％的溶剂法纤维素短纤维，所述溶剂法纤维素短纤维的长度为约1.5mm至约3mm；所述第二层片的第一层还包括以重量计约15％至约25％的溶剂法纤维素短纤维，所述溶剂法纤维素短纤维的长度为约1.5mm至约3mm；所述第一层片的第二层还包括以重量计约35％至约45％的溶剂法纤维素短纤维，所述溶剂法纤维素短纤维的长度为约3.5mm至约5mm；所述第二层片的第二层还包括以重量计约35％至约45％的溶剂法纤维素短纤维，所述溶剂法纤维素短纤维的长度为约3.5mm至约5mm；所述第一层片的第一层和所述第二层片的第一层以相互面对面的关系设置；所述纸的层片被压花；和至少在一些压花部位，所述被压花的层片相互粘结。
10.如权利要求6所述的多层、多层片纤维网，其中所述第一层片的第一层还包括以重量计约3％至约70％的溶剂法纤维素短纤维，所述溶剂法纤维素短纤维的长度为约4mm至约6mm；和所述第二层片的第一层还包括以重量计约3％至约70％的溶剂法纤维素短纤维，所述溶剂法纤维素短纤维的长度为约4mm至约6mm。
全文摘要
本发明公开了包括溶剂法纤维素短纤维的纤维网。所述纤维网可以是包含长度低于约6mm的溶剂法纤维素短纤维作为掺混物一部分的均混纤维。所述网可以是在一层或多层中含有溶剂法纤维素短纤维的多层、单层片型。所述网(10)可由多个层片(15)组成，所述网具有由多个层(18，19)组成的组分层片。在组分层片(15)的各层(18，19)中，溶剂法纤维素短纤维的长度和比例可有意地依不同层而变化。
文档编号D21H27/00GK1556885SQ02818405
公开日2004年12月22日 申请日期2002年9月20日 优先权日2001年9月24日
发明者S·A·霍雷尼扎克, W·W·奥斯滕多夫, S A 霍雷尼扎克, 奥斯滕多夫 申请人:宝洁公司