本发明涉及用于制造包含纤维素纳米丝的薄页纸或毛巾纸纸辐制品的方法，更具体而言，本发明涉及用于将纤维素纳米丝使引入薄页纸或毛巾纸纸辐制品中的方法。
背景技术：
薄页纸/毛巾纸制品(例如面巾纸,餐巾,浴室纸巾,尿布和其他类似的制品)被设计成包含多种重要的性质。例如这些制品应该具有良好的松厚度,良好的吸附性,柔软的手感,并且应该具有良好的强度和耐久性。不幸的是，当采取步骤以增加这些制品的一种性质时，制品的其他特征通常受到不利地影响。
配方设计师多年来试图在他们的纸结构中平衡软木纤维的水平，以确保它们的结构的足够强度，同时试图使对通常由较高水平的软木纤维导致的柔软性、耐久性或吸附性的不利影响最小。问题的一个实例是浴室纸巾制品的配方设计师不能可靠地制造可接受的纤维结构，例如通过穿透式空气干燥(“tad”)的方法制造的多密度结构，其中所述的纤维结构基于干纤维包含低于20％重量的软木纤维，其中无需过度地精制软木纤维，和/或加入过量的化学强度剂，以便取得所需水平的强度和/或可靠性(避免在制造和/或加工过程中片材断裂)。
类似地，对于餐巾而言，配方设计师工作以研发在较低的或相等的干强度下具有较高的使用强度的新制品。然而，由于配方设计师使用典型的造纸工艺变量以增加制品使用或湿强度，而其他消费者需要诸如吸附性和/或柔软性之类的特性通常降低。配方设计师对餐巾努力解决的典型问题是如何增加餐巾的使用或湿强度，同时保持或改善柔软性和/或吸附性，或者如何降低软木包含物，同时保持总的制品强度和/或片材挠性。用于增加强度的所有造纸者可利用的正常造纸工艺变量通常可以不利地影响片材的手感和制品的吸附性。
因此，持续需要新的纤维纸结构，其进一步优化薄页纸和毛巾纸制品的物理制品性能，增加湿和干强度，而不会牺牲较多的柔软性、吸附性和造纸可靠性。这种结构对于多密度造纸结构是特别由价值的，并且这种结构的非限定性实例是穿透式空气干燥的,fabriccrepe.ntt,atmos和uctad方法。
发明概述
本发明涉及用于制造吸附性毛巾纸纸辐的方法，其包括以下步骤：(a)提供造纸造纸配料，其包含：i)占薄页纸毛巾纸纸辐的干纤维重量的大约45％至大约90％的精制软木浆纤维混合物，其中所述的混合物包含：u)占吸附性毛巾纸纸辐的干纤维重量的大约20％至大约89.9％的软木浆纤维，其中所述的软木浆纤维在加入到混合物中之前可任选地精制；v)占吸附性毛巾纸纸辐的干纤维重量的大约0.05％至大约20％的纤维素纳米丝；x)占吸附性毛巾纸纸辐的干纤维重量的大约0.05％至大约5.0％的纤维素纳米丝；ii)占吸附性毛巾纸纸辐的干纤维重量的大约10％至大约55％的硬木浆纤维混合物；iii)可任选地占吸附性毛巾纸的干纤维重量的至多大约20％的有原纤维的人造纤维素；iv)可任选地占吸附性毛巾纸的干纤维重量的至多大约20％的非木质天然纤维；v)可任选地占吸附性毛巾纸的干纤维重量的至多大约20％的非纤维素纤维；(b)由所述的造纸配料形成湿纤维纸辐；(c)干燥所述的纸辐，直至所述的纸辐包含不超过大约10％重量的水分。
本发明还涉及用于制造软卫生薄页纸纸辐的方法，其包括以下步骤：(a)提供造纸造纸配料，其包含：i)占造纸原始配料重量的大约2％至大约56.5％的精制的软木浆纤维混合物，其中所述的混合物包含：u)占薄页纸的干纤维重量的大约0％至大约56.4％的软木浆纤维，其中所述的软木浆纤维在加入到混合物中之前可任选地精制；v)占薄页纸的干纤维重量的大约0.05％至大约20％的纤维素纳米丝；w)占薄页纸的干纤维重量的大约0.05％至大约3.0％的强化添加剂；ii)占薄页纸的干纤维重量的大约43.5％至大约99.9％的硬木浆纤维混合物；iii)可任选地占吸附性毛巾纸的干纤维重量的至多大约20％的有原纤维的人造纤维素；iv)可任选地占吸附性薄页纸的干纤维重量的至多大约20％的非木质天然纤维；v)可任选地占吸附性毛巾纸的干纤维重量的至多大约20％的非纤维素纤维；(b)由所述的造纸配料形成湿纤维纸辐；(c)干燥所述的纸辐，直至所述的纸辐包含不超过大约10％重量的水分。
附图简述
图1为用于本发明公开的制造吸附性穿透式空气干燥薄页纸纸辐制品的方法的一个实施方案的示意图。
发明详述
本发明涉及用于制造吸附性薄页纸或毛巾纸纸辐的方法。本发明的方法生产包含天然和/或人造纤维和纤维素纳米丝的纤维结构，其可以具有增强的性质和/或极大地减少软木内含物的能力，而不会不利地影响造纸机的运行能力、片材强度和/或其他理想的片材特性。更具体而言，本发明涉及制造纤维结构的方法，该纤维结构包含长的和短的天然和/或人造(再生纤维素)纤维，并且由此在精制之前或之后，将纤维素纳米丝以占片材干纤维重量的大约0.05％至大约20.0％的量加入软木流中。在优选的实施方案中，在软木流与临时的或永久的强化添加剂结合后，将纤维素纳米丝加入软木流中，从而形成混合的水性软木纤维流。
就非分层的制品而言，这种混合的水性软木流与其他水性流混合，包括其他天然的纤维流、合成的纤维流和其他人造(再生纤维素)纤维材料混合，并供入用于生产纸辐的造纸机中。备选地，对于分层制品而言，将软木纤维/纤维素纳米丝流供入网前箱的一层或多层中，其中所述的层与硬木或片材的表面层分开。然后，将形成的水性纤维片材脱水，并在用于生产纸辐的造纸机上干燥。
本发明的详细描述—定义
如本文所用，“纸制品”是指任何形成的纤维结构制品，通常但不必须包含纤维素纤维。在一个实施方案中，本发明的纸制品包含吸附性毛巾纸制品。在备选的实施方案中，本发明的纸制品包含软卫生薄页纸制品。
本发明公开的纸制品是指包含薄页纸制品或毛巾纸制品的纸制品。所公开的纸技术通常包含但不限于传统的毛毡辊压或传统的湿辊压薄页纸、图案化的加密薄页纸、湿皱纹薄页纸制品、穿透式空气干燥薄页纸制品(皱纹的或非皱纹的)。例如本发明公开的造纸方法可以使用粘合剂起皱、湿起皱、双重起皱、压花、湿加压、空气加压、穿透式空气干燥、起皱穿透式空气干燥、非起皱穿透式空气干燥以及形成纸辐的其他步骤。这种技术的一些实例在美国专利no.4,529,480,5,048,589,5,399,412,5,129,988,5,494,554,5,607,551,6,398,916,7,744,726和8,388,803中公开。当形成多层薄页纸制品时，分开的层可以根据需要，由相同的方法或由不同的方法而制造。例如在一个实施方案中，薄页纸或毛巾纸纸辐可以通过使用本领域已知的方法形成起皱的穿透式干燥的纸辐。
为了形成这种纸辐，由辊适当支撑并驱动的环形移动成形织物由网前箱接收分层的或非分层的造纸原料。真空箱被设置在成形织物的下方，并且适用于由纤维造纸配料除去水，从而有助于形成纸辐。由成形造纸网/织物，将形成的纸辐通过真空辅助或机械手段转移至第二织物，并且这种第二样板可以是造纸网、毛毡或编织织物，只要所需的形貌在样板的结构上创建即可。使用片状成形样板，其创造造纸结构，其具有与多个低具备基础重量区域相互连接的高局部基础重量的多个富含纤维的区域。织物通过多个导向辊支撑用于围绕连续的路径移动。捡拾辊(被设计成促进由织物至织物的纸辐的转移)可以被包含在内用于转移纸辐。
优选的是，成形的纸辐是干燥的，优选的是将加热空气吹过成形的纸辐，然后，转移至可旋转的加热干燥鼓(例如yankee干燥器)的表面。干燥筒可任选地提供位于树脂粘合剂涂层组合物下方的树脂保护性涂层。树脂粘合剂涂层组合物优选的是可再润湿的。操作所述的方法，使得粘合剂涂层被保持，从而在纸辐转移至干燥筒上时提供足够的湿粘强度，从而在干燥过程中保护纸辐。粘合剂树脂涂层组合物也被保持，使得粘合剂涂层组合物在干燥时是易弯曲的，这样纸辐可以由干燥筒上移除，从而在干燥结束时，不会使片材具有明显的损坏。如果干燥织物具有形貌，纸辐可以由穿透式干燥织物直接转移至yankee，或者优选地，转移至印模织物，其随后用于将纸辐转移至yankee干燥器上。接着，将纸辐通过皱纸刀由干燥器上移除。纸辐的起皱进一步降低了纸辐内的内部结合，并增加柔软性和吸附性。
在其他的实施方案中，通过非起皱穿透式干燥方法形成基础纸辐。相关的非起皱穿透式干燥薄页纸方法在例如美国专利no.5,656,132和6,017,417中描述。
根据本发明的纤维结构可以为穿透式空气干燥的纤维结构、不同密度的纤维结构、不同基础重量的纤维结构、湿法成网的纤维结构、空气成网的纤维结构、起皱的或非起皱的纤维结构、图案加密的或非图案加密的纤维结构、致密或非致密的纤维结构、双重再起皱纤维结构形式，如美国专利not.3,301,746,3,974,025,4,191,609,4,637,859,6,398,906和8,388,803中举例说明的本领域公知的那样。
如本文所用，短语“造纸配料”是指纤维素或非纤维素纤维、造纸功能助剂(强度、吸附性或柔软性改善)、填料和用于形成造纸纸辐的其他造纸方法材料的水性混合物。
如本文所用，短语“干燥纤维基础重量的百分率(％)”是指参照完全干燥的“全干”纤维和其他材料的百分相关材料，其中所有的水和其他挥发性材料由造纸纸辐中除去。
如本文所用，“纤维”是指表观长度大幅超过其表观直径的延长的物理结构，即，长度与直径的比值为至少大约10并且小于200。具有非圆形横截面和/或管状的纤维是普通的；在这种情况下，“直径”可以认为是横截面积等于纤维的横截面积的圆形的直径。更具体而言，如本文所用，“纤维”是指形成纤维结构的纤维。本发明考虑使用多种形成纤维结构的纤维，例如天然纤维，例如纤维素纳米丝和/或木浆纤维、非木浆纤维、任何合适的纤维和它们的任意的组合。
木纤维，通常被称为木浆，其是本领域任一技术人员所熟悉的多种化学制浆方法的任意一种由它们的来源释放出来的，包括牛皮纸(硫酸盐)、亚硫酸盐、多硫化物、碱法制浆等。此外，纤维可以使用机械和半化学方法由它们的来源释放，例如包括圆木,热机械木浆,化学机械木浆(cmp),化学热机械木浆(ctmp),碱性过氧化氢机械木浆(apmp),中性半化学化学亚硫酸盐木浆(nscs)也有所考虑。所述的木浆如果需要，可以通过本领域任一技术人员所熟悉的任意一种方法或方法的组合来白化，包括使用二氧化氯、氧、碱性过氧化物等。然而，由于化学木浆赋予优异的触觉和/或所需的薄页纸片材性质，所以它们是优选的。可以使用由落叶树(下文称为“硬木”)和针叶树(下文还称为“软木”)衍生的木浆，和/或与人造纤维一起由非木本植物衍生的纤维。硬木、软木和/或非木本纤维可以共混，或者备选地，可以趁机成层，从而提供层积的和/或分层的纸辐。美国专利not.4,300,981和3,994,771公开了软木和硬木纤维的分层。由再生纸衍生的纤维以及其他非纤维材料(例如用于促进初始造纸和纸张加工的粘合剂)也适用于本发明。
木浆纤维可以是短的(其代表为硬木纤维)或长的(其代表为软木纤维和一些非木纤维)。由牛皮纸制浆方法衍生的以及起源于更北方其后的软木纤维可以是优选的。这些通常称为北方漂白软木牛皮纸(nbsk)木浆。软木通常以多种水平包含在纸辐中，这取决于所需的制品和制品特征。例如配方设计师将软木纤维以占毛巾纸制品干纤维重量的大约20％至大约89.9％、优选为大约30％至大约70％、更优选为大约40％至大约60％的水平包含在吸附性毛巾纸制品中。此外，配方设计师将软木纤维以占薄页纸制品干纤维重量的低于56.4％、优选为大约2％至大约45％、更优选为大约10％至大约35％、甚至更优选为大约20％至大约30％的水平包含在软卫生毛巾纸制品中。
软硬木纤维的非限定性实例包括由选自以下的纤维来源衍生的纤维：阿拉伯树胶,桉树,枫树,栎树,aspen,桦树,三叶杨,赤杨木,灰烬,樱桃树,elm,山胡桃树,杨树,树胶,胡桃木,locust,悬铃木,山毛榉,落叶乔木,檫树,格梅林,合欢属和木兰科。软木纤维的非限定性实例包括由松树,云杉,冷杉,tamarak,hemlock,柏树和雪松衍生的纤维。配方设计师可以将硬木纤维以占毛巾纸制品干纤维重量的大约10％至大约55％、优选为大约20％至大约50％、更优选为大约30％至大约40％的水平包含在吸附性毛巾纸制品中。此外，配方设计师将硬木纤维以占毛巾纸制品干纤维重量的大约43.5％至大约99.9％、优选为大约50％至大约80％、更优选为大约60％至大约70％的水平包含在软卫生薄页纸制品中。
本发明考虑的另一种造纸材料为微藻的内含物，其在专利us8298374中教导。对于薄页纸和毛巾纸，微藻可以是海洋微藻或淡水微藻。微藻可以选自但不限于非游动单细胞藻类、鞭毛虫、硅藻和蓝绿藻。微藻可以选自但不限于以下科：盐藻,小球藻,扁藻,葡萄藻,红球藻,褐指藻,肋骨条藻,角毛藻,等鞭金藻,微拟球藻,微绿球藻,pavlova,菱形藻,颗石藻,chlamydomas或集胞藻。理想的是，微藻的最长维度的尺寸为小于大约500μm，优选为小于300μm，甚至更优选为小于200μm。与纤维素纳米丝的高度保留特征耦合的微藻的小尺寸创建了独特的合成和造纸用途/结构。
可以将再利用纤维以任何量加入配料中。尽管可以使用任何合适的再利用纤维，但是具有相对低水平的碎木料的再利用纤维在许多情况下是优选的，例如木质素含量低于15％重量，或者木质素含量低于10％重量的再利用纤维是优选的，这取决于使用的配料混合物和应用。
还可以用于纸制品中并且在本发明的考虑范围内的“有原人造非纤维素纤维”是使用本领域任一技术人员已知的多种溶剂制备的纤维素涂料而形成的。将这种涂料纺丝到纤维中，其可以使用，或者进一步有原化，并引入吸附性片材中。不限于理论，诸如纺织纤维之类的合成纤维素与改性纺织纤维一起考虑，其中所述的改性纺织纤维通过精制和其他方法使尺寸减小，从而创造更小的纤维和纤维段。美国专利7,718,036示出在薄页纸和毛巾纸结构中有原化losel的多种考虑的溶剂和内含物。有原化人造非纤维素纤维可以可任选地以至多高达大约20％的水平、优选地至多高达大约10％的水平、更优选地至多高达大约5％的水平、并且更优选地至多高达大约2.5％的水平包含在毛巾纸或薄页纸纸辐中。
“非木质天然纤维”结构形成纤维也可以用于本发明，并且可以包含动物纤维、矿物纤维、植物纤维、人造初生纤维和工程纤维元件(例如纤维素纳米丝)。动物纤维可以例如选自羊毛、丝和它们的混合物。植物纤维可以例如衍生自选自木材,棉花,棉绒,亚麻,剑麻,马尼拉麻,大麻,hesperaloe,黄麻纤维,竹子,甘蔗渣,细茎针草,稻草,黄麻纤维,大麻,丝棉乳草,野葛,玉米,高粱,葫芦,龙舌兰属,香毛簇,丝瓜和它们的混合物的植物。非木质天然纤维可以可任选地以至多高达大约20％的水平、优选地至多高达大约10％的水平、更优选地至多高达大约5％的水平、更优选地至多高达大约2.5％的水平包含在毛巾纸或薄页纸纸辐中。
本发明公开还考虑了由本发明的方法制造的纸辐制品，该制品由更高水平的非木质天然纤维构成，例如占纸辐干纤维重量的大于大约10％、优选地大于大约20％、更优选地大于大约50％、甚至更优选地大于大约75％的非木质纤维。结果，纸辐可以由于其他纤维成分和/或必须化学制品混合物的主要的非木质纤维构成，从而高效地生产纸辐并满足消费者对制品的需要。所考虑的非木质纤维可以是短的，即，长度小于大约1.2毫米；或者长的，即，长度大于1.2毫米；或者与不同长度的纤维组合使用，从而得到所需的制品。在这些结构中，可以将纤维素纳米丝根据需要加入长的纤维或短的纤维段中，从而得到目标制品的性质。
如本文所用，短语“非纤维素纤维”是指一类造纸纤维，其由天然或人造纤维构成，这些纤维由除了纤维素以外的材料构成。非纤维素纤维包括但不限于人造初生纤维、得自动物来源的纤维和/或微藻。此外，形成本发明的制品的纤维可以由聚合物熔融组合物通过合适的纺丝操作(例如熔融喷射和/或纺丝结合)纺丝而成，和/或它们可以得自天然来源。这种纤维可以是单组分的和/或多组分的。例如纤维元素可以包含双组分纤维和/或纤维丝。双组分纤维和/或纤维丝可以为任何形式，例如并排的、核心和外鞘的、海岛状的等等。纤维丝的非限定性实例包括熔融喷射和/或纺丝结合的纤维丝。可以纺丝形成纤维丝的聚合物的非限定性实例包括天然聚合物，例如淀粉、淀粉衍生物、纤维素(例如粘胶和/或纺织纤维)、纤维素衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物；以及合成聚合物，包括但不限于热塑性聚合物纤维丝(例如聚酯),尼龙,聚烯烃(例如聚丙烯纤维丝),聚乙烯纤维丝,和生物可降解的热塑性纤维，例如聚乳酸纤维丝,聚羟基脂肪酸酯纤维丝,聚酰胺酯纤维丝和聚己内酯纤维丝。纤维的非限定性实例包括浆纤维，例如木浆纤维；以及合成人造短纤维，例如聚丙烯,聚乙烯,聚酯,它们的共聚物,人造纤维丝,玻璃纤维和聚乙烯醇纤维。人造短纤维可以通过以下方式生产：纺丝纤维丝丝束，然后将其切成小于5.08cm(2in.)的链段，由此生产纤维。非纤维素纤维可以可任选地以至多高达大约20％的水平、优选地至多高达大约10％的水平、更优选地至多高达大约5％的水平并且更优选地至多高达大约2.5％的水平包含在毛巾纸或薄页纸的纸辐中。
“合成聚合物纤维”等术语还可以指由诸如聚酯、尼龙和聚烯烃等之类的合成聚合物制成的非纤维素纤维。聚酯通常通过已知的聚合技术由脂肪族或芳香族二羧酸与饱和的脂肪族或芳香族二醇得到。优选的芳香族二酸单体为低级烷基酯，例如对苯二酸或异酞酸的二甲基酯。典型的脂肪族二羧酸包括己二酸,癸二酸,壬二酸,十二烷二酸或1,4-环己烷二羧酸。优选的芳香族二羧酸或其酯或酸酐被饱和的脂肪族或芳香族二醇酯化或转酯化和缩聚。典型的饱和的脂肪族二醇优选包括低级烷烃二醇，例如乙二醇。典型的环脂肪族二醇包括1,4-环己二醇和1,4-环己二甲醇。典型的芳香族二醇包括芳香族二醇，例如对苯二酚,间苯二酚和萘二酚的异构体(1,5-；2,6-；和2,7-)。还可以使用脂肪族和芳香族二羧酸、以及饱和的脂肪族和芳香族二醇的多种混合物。最通常地，芳香族二羧酸与脂肪族二醇聚合，从而产生聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(对苯二酸+乙二醇)。此外，芳香族二羧酸可以与芳香族二醇聚合，从而产生全芳香族聚酯，例如对苯二甲酸聚苯酯(对苯二酸+对苯二酚)。聚酯的实例包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚(1,4-丁烯)对苯二酸酯；1,4-亚环己基二亚甲基对苯二酸酯/间苯二酸酯共聚物以及由芳香族二羧酸和选自以下的二醇衍生的其他线性均聚物的酯，其中所述的酸包括异酞酸,联苯甲酸,萘-二羧酸(包括1,5-；2,6-；和2,7-萘-二羧酸)；4,4,-二亚苯基-二羧酸；双(p-羧基苯基)甲酸；乙烯-双-p-苯甲酸；1,4-四亚甲基双(p-羟苯甲酸)；乙烯双(p-四亚甲基酸；1,3-丙撑双(p-羟苯甲酸)；以及1,4-四亚甲基双(p-羟苯甲酸),所述的二醇为2,2-二甲基-1,3-丙二醇；环己烷二甲醇；通式如下的脂肪族二醇：ho(ch2)noh，其中n为2至10的整数，例如乙二醇；1,4-四乙二醇；1,6-六乙二醇；1,8-八乙二醇；1,10-十乙二醇；和1,3-丙二醇；和通式如下的聚乙二醇：ho(ch2ch2o)nh，其中n为2至10,000的整数,和芳香族二醇，例如对苯二酚,间苯二酚和萘二酚的异构体(1,5-；2,6-；和2,7)。还可以存在一个或多个脂肪族二羧酸，例如己二酸,癸二酸,壬二酸,十二烷二酸或1,4-环己烷二羧酸。
合适的聚烯烃树脂包括使烯烃(例如乙烯、丙烯、丁烯-1、戊烯-1,4-甲基戊-1-烯等)以常规方式聚合而制备的材料。可以用于纤维的聚烯烃为保密度聚乙烯(hdpe)和聚丙烯。其他聚烯烃的均聚物和乙烯的共聚物可以用于本发明的实践中。此类其他的聚烯烃包括低密度聚乙烯(ldpe)、极低密度聚乙烯(vldpe)、线性低密度聚乙烯(lldpe)和聚丁烯(pb)。而且，这些其他的聚烯烃可以与诸如聚丙烯或高密度聚乙烯(hdpe)之类的其他聚烯烃共混。
用于本发明的实践的尼龙或聚酰胺树脂是本领域公知的，并且包括半晶体和非晶体树脂，其可以例如通过使等摩尔的饱和二羧酸(包含4至12个碳原子)与二胺的缩聚反应，通过内酰胺的开环聚合反应，或者通过聚酰胺与其他成分的共聚而生产，例如形成聚醚聚酰胺嵌段共聚物。聚酰胺的实例包括聚己二酰己二胺(尼龙66),polyhexam亚乙基azelaamide(尼龙69),聚癸二酰己二胺(尼龙610),聚(十二烷二酰己二胺)(尼龙612),聚十二酰十二胺(尼龙1212),聚已内酰胺(尼龙6),polylauriclactam,聚-11-氨基十一酸,以及己二酸、异酞酸和己二胺的共聚物。
合成聚合物纤维与纤维素相比，通常是疏水性的，并且缺乏用于结合湿强树脂的阴离子位点或者与浆料衍生纤维高效地形成氢键的足够的羟基基团。与本发明关联使用的合适的纤维包括熔融-初生纤维、熔融-喷射纤维、具有多个链段的可拆分纤维以及通过圆盘精制机中精制而可拆分成链段的特别分段的双组份纤维。可以由fiberinnovationtechnology获得的一种合适的纤维为16段2-旦尼尔尼龙/特征细度为0.125旦尼尔的聚酯双组份纤维，如下文讨论。
用于制备可拆分的纤维的分段纤维制备物通常与热塑性纤维是关联知道的，其中纤维具有由不同聚合物形成的链段。例如参见pike等人的美国专利no.5,759,926，和sasse等人的美国专利no.5,895,710，以及polanco等人的美国专利申请公开no.2003/0203695(u.s.专利申请系列no.10/135,650)。
与本发明关联生产并使用的可拆分的纤维可以具有分段的饼形、海洋构造中的小岛、并排构造、中空构造等。参见murakami等人的美国专利no.4,735,849，图6a-6d，以及美国专利申请公开no.us2002/0168912(美国专利申请系列no.09/852,888)，图2-9。可拆分的纤维可以适当地分解，然后引入至配料中，如下文讨论。
在制备用于造纸操作的纤维的过程中，软木纤维和一些硬木纤维浆料经过机械或化学加工，由此纤维被压缩，经过高剪切和/或化学处理，从而制备更具挠性的纤维，并且通过纤维颤动、纤维膨胀和增加的纤维挠性而创建增加的纤维与纤维的结合面积。本领域的那些技术人员将意识到，精制浆料纤维的三个主要制品为：1)根据精制强度和一致性，纤维百分率根本未受影响；2)大部分百分率的纤维受到颤动，由此纤维细胞壁分层，并且与原始纤维保持结合的微纤维被暴露出来；以及3)一定百分率的纤维和微纤维被切割或机械破碎成极小的块(长度<200微米)，该级份称为精细级份。这些精细级份可以是初级的(存在于天然木材来源中的那些)或二级的(在精制作用过程中创建的那些)。所发现的情况是，通过改变精制强度、一致性和其他加工条件，可以创建新的纤维构成成分，在本发明中称为“纤维素纳米丝”，并且通过优化加工阶段和单位操作，可以生产包含超过40％个性化纤维素纳米丝的所得的浆料纤维流。
本发明使用的“纤维素纳米丝”可以衍生自软木和/或硬木，并且其原本可以包含软木和硬木的纤维状元素。纤维素纳米丝可以被加入造纸配料的精制浆料纤维混合物中，而用于制造吸附性毛巾纸或软卫生薄页纸的方法中。纤维素纳米丝以占所需的纸辐干纤维重量的大约0.05％至大约20.0％、优选为大约0.1％至大约10.0％、更优选地大约0.2％至大约5％、甚至更优选地大约0.5至大约2％的水平加入。
在本发明所考虑的方法中，纤维素纳米丝优选地与软木浆料纤维和强化添加剂一起加入精制的软木浆料纤维混合物中。在一个实施方案中，纤维素纳米丝加入到软木浆料纤维混合物中，然后加入强化添加剂。在分开的实施方案中，在加入强化添加剂后，将纤维素纳米丝加入到软木浆料纤维混合物中。
纤维素纳米丝的尺寸和高纵横比最为独特的纤维种类而不同于所述的材料，并且不表征为软木或硬木材料。高纵横比是指纤维的长度除以纤维的宽度为至少200至大约5000，优选为大于大约600至大约1000。纤维素纳米丝具有除以纳米范围的平均宽度，例如大约30nm至大约500nm的平均宽度，并且具有微米范围或更高的平均长度，例如平均长度为大约100um，优选为大约200um至大约2mm。纤维素纳米丝的平均厚度为大约20nm至大约60nm，优选为大约30nm至大约50nm，更优选为大约35nm至大约45nm。这种纤维素纳米丝可以通过例如仅使用机械手段的方法来获得，例如在2012年1月19日提交的美国专利申请公开no.2013/0017394中公开的方法。此外，纤维素纳米丝可以由多种方法制备，只要保持指定的几何形状即可。用于创建纤维素纳米丝的方法包括但不限于修改的精制设备、均化器、超声纤维处理和化学纤维处理(包括酶纤维改性)。
在charreau等人的文章“nanocellulosepatenttrends:acomprehensivereviewonpatentsoncellulosenanocrystals,microfibrillatedandbacterialcellulose”(nanotechnology,20137,56-80)中，作者综述了过去几年用于指微有原纤维素(mfc)的多个术语，并且“纤维素纳米丝”可以纳入这些一般的术语中。本发明公开的“纤维素纳米丝”材料特别是指在hua,x等人在标题为“cellulosenanofilamentsandmethodfortheirproduction”的公开文件us20130017394a1中公开的方法的结果。通过该方法生产的材料是独特的，其在于所公开的方法生产出纵横比(长度/宽度)显著大于之前公开的材料的纤维素纳米丝。
作为本发明的基础的纤维素纳米丝在结构上极其不同于其他纤维素碎片，例如使用用于机械分解木浆纤维的其他方法制备的微有原纤维素(mfc)或纳米有原纤维素(nfc)，不同之处在于本发明的纤维素纳米丝具有占纤维丝重量的至少40％、优选为75％、更优选为90％的有原纤维素材料，其纤维丝的长度至多为300-350um，并且直径为大约100-500nm。mfc中的有原纤维素材料具有小于100um的长度，而nfc中的有原先维素材料通常具有小于1um的长度。但是，本领域的那些技术人员应该意识到，在纤维素纳米丝材料的生产中，类似于使用机械手段生产的其他有原纤维素材料，并非是具有单一维度值的均匀材料。在优选的实施方案中，纤维素纳米丝的长度为至多300-350um，直径为大约100-500nm，并且是通过木材或植物纤维的多次高度一致性精制而生产的，而且占纤维素纤维丝重量的不少于50％具有高达300-350um的长度和大约100-500nm的直径。长度高达300-350um并且直径为大约100-500nm的纤维素纳米丝材料的精确百分率取决于总的能量输入、精制通过的次数、精制的强度以及其他的精制操作条件。上文所述的纤维素纳米丝材料以及精制浆料流的优选共混物(在精制浆料流中包含>50％纤维素纳米丝)为本发明的基础。
本发明所考虑的纤维素纳米丝的另一个有前景的应用是将小百分率的纯的纤维素纳米丝和/或纤维素纳米丝与其他精制制品的混合物包含在未利用的或再利用的浆料流中，然后运送至造纸位点。按照这种方式，未利用的纤维源可以通过纤维素纳米丝的加入而增强，然后可以将纤维素纳米丝加入造纸方法中，而不会引入新的纤维剂量流。通过在浆料生产设施中定量纤维素纳米丝中的纤维素，人们可以仅通过纤维素纳米丝内含物来生产具有多种特征的所谓的“超级浆料”。因此，用于纤维素单纤维丝加入的许多不同方法是本发明所考虑的，并且这些包括但不限于直接的纯的纤维素纳米丝内含物，包括纤维素纳米丝和其他精制副产物的混合物，其中优选的纳米纤维素含量>50％，并且纤维素纳米丝通过包含在未利用的或再利用的纤维中而加入，然后在造纸厂中加入。
在本发明所述的造纸方法以及通过这些方法制造的纸制品的备选实施方案中，纳米丝被传递至所述的方法中，并由此以微米和纳米尺寸的纤维素纤维素的干燥共混物形式传递至纸中。所述的共混物可以包含纤维素纳米丝、完整的有原纤维和纤维素精细品的共混物。
如本文所用，短语“完整的有原纤维素纤维”或“完整的有原纤维”是指经历机械或化学处理的纤维素纤维，其中在所述的处理过程中，单一的或成捆的纤维素纤维丝由纤维体上释放，但是在一个末端保持与纤维连接，从而创建更多的结合区域以及增加的纤维与纤维的接触。处理的程度决定已经由纤维上释放的纤维素纳米丝的数量。
如本文所用，短语“纤维素精细品”是指长度<200微米的一类纤维材料。这些材料可以包括初级的或在树木中天然形成的材料，或者它们可以分类为刺激的，通过浆料纤维的制浆和/或处理而创建的那些，并因此可以包含纤维部分和/或纤维素纳米丝部分。精制品不是均匀的材料，并且仅用于代表具有定义长度限定的一类材料。
当使用微米和纳米尺寸的纤维素纤维丝的共混物时，该共混物可以占纤维素纳米丝的共混物重量的至少大约40％、优选为至少大约60％、更优选为至少大约75％；占完整有原纤维的共混物重量的至少大约10％、优选为至少大约20％、更优选为至少大约30％；以及占纤维素精制品的共混物重量的至少大约5％、优选为至少大约10％、更优选为至少大约20％。
本发明的纤维结构可以是均匀的或者可以是分层的。如果是分层的，则纤维结构可以包含至少两层和/或至少三层和/或至少四层和/或至少五层。
如本文所用，“基础重量”是指每单位面积的样品的重量，以lbs/3000ft2或g/m2报告。本发明的纤维毛巾纸结构和/或卫生薄页纸制品可以展示10g/m2至大约120g/m2、和/或大约14g/m2至大约80g/m2、和/或大约20g/m2至大约60g/m2的基础重量。
通过制备一份或多份某一面积(m2)的样品，并在最小分辨率为0.01g的顶装天平上将根据本发明的纤维结构的样品(多个)和/或包含这种纤维结构的纸制品称重，从而测量基础重量。使用防风罩使天平免于空气流和其他干扰。当天平上的读值恒定时，记录重量。计算平均重量(g)，和样品的平均面积(m2)。通过平均重量(g)除以样品的平均面积(m2)，计算基础重量(g/m2)。
如本文所用，“软卫生薄页纸制品”是指作为擦拭工具用于尿后和便后清洁(洗手间薄页纸)、用于耳鼻喉分泌物(面巾纸)和多功能吸附和清洁用途(吸附性毛巾纸)的软低密度(即，<大约0.15g/cm3)纸辐。根据本发明公开制备的卫生薄页纸制品可以经过任何合适的后处理，包括但不限于印制、压花、压光、撕开、折叠、与其他纤维结构结合和/或缠绕等。
在本发明的软薄页纸制品的一个实例中，纤维结构占精制软木浆纤维混合物重量的大约2％至56.5％。精制的软木纤维混合物包含占软薄页纸制品干纤维重量的大约0％至大约56.4％的软木浆。软木浆在与强化添加剂结合之前可任选地精制或未精制。将强化添加剂以如下方式加入水性流中：加入造纸配料中的强化添加剂占薄页纸制品的干纤维重量的大约0.05％至大约1.5％。在长纤维木浆和阳离子聚合物结合后，将占薄页纸纸辐的干纤维重量的大约0.05％至大约20.0％的纤维素纳米丝共混至所述的流中。在本发明的一个实施方案中，随后将这种流与占薄页纸制品干纤维重量大约43.5％至大约99.9％的硬木浆纤维混合物(其包含硬木纤维和纤维素纳米丝)共混，并通过上文讨论的任何方法形成纤维片材。在本发明的另一个实施方案中，长纤维流被供入造纸系统的分开的层或多层中，并与硬木浆纤维流分离。该方法实施方案生产软卫生薄页纸制品。
如本文所用，“吸附性毛巾纸制品”是一类造纸制品，其被设计并制造用于满足消费者对于液体吸附和湿法洗涤的需要，并具有柔软的手感。吸附性制品是在与卫生薄页纸和面巾纸相同的造纸技术上制成的，但是原材料、造纸方法的建立、基础重量以及其他原材料经优化从而传递所需的消费者特性。
在另一个实例中，在本发明的用于制造吸附性毛巾纸制品的方法中，纤维结构占精制软木浆纤维混合物重量的大约45％至90％。长纤维软木浆纤维混合物包含占毛巾纸制品干纤维重量大约20％至大约89.9％的长纤维软木浆，其中所述的长纤维软木浆可任选地精制或者未精制，然后与强化添加剂结合。将强化添加剂以如下方式加入水性流中：使加入造纸配料中的强化添加剂占吸附性毛巾纸干纤维重量的大约0.05％至大约5.0％。在软木浆和阳离子聚合物结合后，将占薄页纸纸辐的干纤维重量的大约0.05％至大约20％的纤维素纳米丝共混至所述的流中。在本发明的此类实施方案中，随后将软木纤维、纤维素纳米丝和阳离子流与占毛巾纸制品干纤维重量大约10％至大约55％的硬木浆纤维混合物共混，并通过上文讨论的任何方法形成纤维片材。在本发明的另一个实施方案中，长纤维流被供入造纸系统的分开的层或多层中，并以占硬木浆纤维流重量的10％至55％分离。该方法实施方案生产较高强度的吸附性薄页纸纸辐制品。
强化添加剂—本发明应用的方法还包括将强化添加剂加入造纸配料中。通常，强化添加剂可以根据所需的纸辐特征以多种量施加。例如在一些实施方案中，所加入的总的湿强度剂可以为大约0.5至50kg/t，在一些实施方案中，为2至大约15kg/t，在一些实施方案中，为大约3至大约5kg/t。强度聚合物可以被引入多层薄页纸纸辐的任意层中。
用于本发明的强化添加剂包括但不限于阳离子水溶性树脂。这些树脂赋予纸片材以湿强度，并且是造纸领域公知的。此类树脂包括聚酰胺表氯醇(pae),脲醛树脂,三聚氰胺甲醛树脂,聚丙烯酰胺树脂,双醛淀粉和它们的混合物。
在一些实施方案中，其他强度剂可以用于进一步增强薄页纸制品的强度。如本文所用，“湿强度剂”为当被加入浆料纤维中时，可以提供所得的纸辐或片材以湿几何拉伸强度与干几何拉伸强度比超过大约0.1的任何材料。通常，它们被称为“永久性”湿强度或“暂时性”湿强度。如本领域公知的那样，暂时性和永久性湿强度通常还可以发挥干强度剂的作用，从而在干燥时，增强薄页纸制品的强度。可任选的化学组分的列举实际意图仅仅是示例性的，并且无意于限定本发明的范围。其他材料也可以包含在内，只要它们不会干扰或者阻碍本发明的益处即可。
湿强度剂可以根据所需的纸辐特征而已各种量施加。例如在一些实施方案中，所加入的总的湿强度剂可以为大约0.5至50kg/t，在一些实施方案中，为2至大约15kg/t，并且在一些实施方案中，大约3至大约5kg/t的强度剂可以被引入多层薄页纸纸辐的任何层中。用于本发明的阳离子湿强度树脂包括但不限于阳离子水溶性树脂。这些树脂赋予纸片材以湿强度，并且是造纸领域公知的。这些树脂可以赋予纤维片材以临时的或永久的湿强度。此类树脂包括聚酰胺表氯醇(pae),脲醛树脂,三聚氰胺甲醛树脂,聚丙烯酰胺树脂,双醛淀粉和它们的混合物。
强化添加剂可以选自永久的湿强度树脂、临时的湿强度树脂、干强化添加剂和它们的混合物。如果需要永久的湿强度，则化学造纸添加剂可以选自以下化学品：聚酰胺表氯醇(polyamidpichlorohydrin),聚丙烯酰胺,不溶的聚乙烯醇；尿素甲醛；聚乙烯亚胺；和壳聚糖聚合物。聚酰胺表氯醇树脂为已经发现具有特定用途的阳离子湿强度树脂。此类树脂的合适类型在1972年10月24日发表的美国专利no.3,700,623和1973年11月13日发表的美国专利no.3,772,076中描述，其中两份专利均由keim发表。有用的聚酰胺表氯醇树脂的一种商业来源为hercules,inc.ofwilmington,del.，其以商品名
还发现聚丙烯酰胺树脂作为湿强度树脂的用途。这些树脂在coscia等人于1971年1月19日发表的美国专利no.3,556,932和williams等人于1971年1月19日发表的美国专利no.3,556,933中描述。聚丙烯酰胺树脂的一种商业来源为americancyanamidco.ofstanford,conn.，其以商标
在本发明中具有用途的其他水溶性阳离子树脂为脲甲醛和三聚氰胺甲醛树脂。这些多官能树脂的更普通的官能团为含氮基团，例如氨基基团和附着在氮上的羟甲基基团。聚乙烯亚胺类型的树脂在本发明中也可以具有用途。
如果需要临时的湿强度，则化学造纸添加剂可以选自以下化学品：阳离子双醛淀粉基树脂(例如japancarlet生产的caldas，nationalstarchandchemicalcorporation生产的nationalstarch78-0080或cobond1000)；和双醛淀粉。改性淀粉临时的湿强度树脂还可以在solarek等人于1987年1月23日发布的美国专利no.4,675,394中描述。优选的临时的湿强度树脂包括bjorkquist在1991年1月1日发表的美国专利no.4,981,557中描述的那些。优选的临时的湿强度树脂的另一个实例是
在本发明的方法的优选实施方案中，将强化添加剂以占所生产的吸附性毛巾纸或卫生薄页纸制品干纤维重量的大约0.05％至大约5.0％、优选为大约0.05％至大约3.0％、更优选地为大约0.1％至大约1.5％、甚至更优选地为大约0.5％至大约1.5％的量加入配料中。通常，用于制造吸附性毛巾纸制品的方法加入更高水平的聚合物，其中加入至多大约5.0％、优选地至多大约3.0％并且更优选地至多大约1.5％的聚合物。相反，用于生产卫生薄页纸制品的方法加入稍微低水平的强度聚合物，其中如果加入所述的聚合物，则其为至多大约3.0％，优选为至多大约1.5％。
可任选的组分—化学造纸添加剂
如果需要，多种化学添加剂组合物可以可任选地用于进一步增强消费者需要的益处，例如柔软、低吸尘(lowerlint)、吸附性、片材挠性和临时的和/或永久的湿强度。化学添加剂选自解胶剂、硅软化添加剂、非硅软化添加剂、吸附性添加剂和美感添加剂。
解胶剂
化学解胶剂还可以用于软化纸辐。具体而言，化学解胶剂可以减少一层或多层纸辐内氢键的量，其得到更软的制品。根据所需的所得薄页纸制品的特征，可以使用占纸辐干纤维重量0％至大约3.0％、优选为大约0.1至大约2.0％、更优选为大约0.5％至大约1.0％的量的解胶剂。解胶剂可以被引入单层或多层薄页纸纸辐的任意一层中。
在本发明中用作软化剂添加剂的合适的解胶剂包括阳离子和非阳离子表面活性剂，并且阳离子表面活性剂是优选的。非阳离子表面活性剂包括阴离子、非离子、两性和两性离子表面活性剂。优选地，为了基本上避免薄页纸的性质在制造后发生改变(其可能由包含的表面活性剂以其他方式导致)，在薄页纸被制造后，表面活性剂基本上是不迁移的。这可以通过以下方式取得：例如使用熔融温度(例如大约50℃或更高的熔融温度)高于在储存、运送、商品销售和使用本发明的薄页纸制品实施方案的过程中通常遇到的温度的表面活性剂。
施加到薄页纸纸辐中用于提供上文提及的柔软/拉伸益处的非阳离子表面活性剂的水平由赋予所述的益处(对最终制品的恒定拉伸)所需的最低有效水平至大约2％；优选的是大约0.01％至大约2％非阳离子表面活性剂被保留在纸辐中；更优选的是，大约0.05％至大约1.0％；并且最优选的是大约0.05％至大约0.3％。表面活性剂优选的是具有含有8个或更多的碳原子的烷基链。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糖苷，包括烷基糖苷酯，例如得自croda,inc.(newyork,n.y.)的
硅
如果需要化学柔软剂(其主要通过赋予润滑的感觉而发挥作用)，可以使用聚硅氧烷或“硅”。根据所需的所得薄页纸制品的特征，可以施加占纸辐干纤维重量的0％至大约3.0％、优选为大约0.1至大约2.0％、更优选为大约0.5至大约1.0％的硅。硅可以被引入至单层或多层薄页纸纸辐的任意一层中。用于本发明的合适的硅化合物在下文中相似描述。
聚硅氧烷化合物优选地具有以下结构的单体硅氧烷单元：
其中对于各个独立的硅氧烷单体单元而言，r1和r1可以均独立地为氢，或者任意的烷基、芳基、烯基、烷芳基、芳烷基、环烷基、卤代烃或其他自由基。此类自由基的任意一种可以是取代的或非取代的。任何特定的单体单元的r1和r1自由基可以不同于下一个相邻的单体单元的相应官能团。此外，聚硅氧烷可以是直链的、支链的或具有环状结构。自由基r1和r2可以额外独立地为其他含硅的官能团，例如但不限于硅氧烷、聚硅氧烷、硅烷和聚硅烷。自由基r1和r2可以包含多种有机官能团的任意一种，例如包括醇,羧酸,醛,酮,胺,酰胺官能团，并且氨基官能的硅化合物是优选的。示例性的烷基自由基为甲基,乙基,丙基,丁基,戊基,己基,辛基,癸基,十八烷基等。示例性的烯基自由基为乙烯基、烯丙基等。示例性的芳基自由基为苯基、二苯基、萘基等。示例性的烷芳基自由基为甲苯基,二甲苯基,乙基苯基等。示例性的芳烷基自由基为苯甲基,α-苯基乙基,β-苯基乙基,α-苯基丁基等。示例性的环烷基自由基为环丁基、环戊基、环己基等。示例性的卤代烃自由基为氯代甲基、溴代乙基、四氟乙基、氟代乙基、三氟乙基、三氟甲苯基、六氟二甲苯基等。公开聚硅氧烷的参考文献包括geen于1958年3月11日发表的美国专利no.2,826,551；drakoff于1976年1月22日发表的美国专利no.3,964,500；pader于1982年12月21日发表的美国专利no.4,364,837；ampulski等人于1991年10月22日发表的美国专利no.5,059,282；以及woolston于1960年9月28日公开的英国专利no.849,433。此外，由petrarchsystems,inc.,1984发布的siliconcompounds(pp181-217)包含一般的聚硅氧烷的广泛列举和描述。
软化添加剂
除了乳化表面活性剂材料的化学造纸添加剂以外的任何表面活性剂在下文中均称为“表面活性剂”，并且作为乳化的化学造纸添加剂的乳化成分而存在的任何表面活性剂在下文中均称为“乳化试剂”。所述的表面活性剂可以单独、与其他化学造纸添加剂同时、在其之后或者之前施加到薄页纸中。在典型的方法中，如果存在另一种添加剂，则表面活性剂与其他添加剂(多种)同时施加到纤维素基材中。还可以理想的是，使用用于棉绒控制和/或增加拉伸强度的相对低水平的粘结剂处理包含解胶剂的薄页纸。
如果需要化学软化剂(其主要通过赋予润滑的感觉而发挥作用)，其可以选自以下化学品：有机材料(例如矿物油或蜡，例如石蜡或烧焦蜡，或者羊毛脂)；以及聚硅氧烷(例如在ampulski发表的美国专利no.5,059,282中描述的化合物)。用于本发明的合适的聚硅氧烷化合物在下文中详细描述。
如果需要化学软化剂(其主要通过塑化所述的结构而发挥作用)，其可以选自以下化学品：聚乙二醇(例如peg400)、二甲胺和/或甘油。
如果需要阳离子化学软化剂(其主要通过解胶作用而发挥作用)，其可以选自以下化学品：阳离子季铵化合物(例如氢化牛脂二甲基硫酸甲酯铵(dtdmams)或二氢牛脂二甲基氯化铵(dtdmac)，均由witcocorporationofgreenwich,conn.生产；berocel579(由ekanobelofstennungsund,sweden生产)；在osborn发表的美国专利no.4,351,699和4,447,294中描述的材料；和/或dtdmams或dtdmac的二酯衍生物)。特别地，具有下式的季铵化合物：
(r1)4-m-n+-[r2]mx-m为1至3；
每个r1均为c1-c8烷基基团,羟烷基基团,烃基或取代的烃基基团,烷氧基化的基团,苯甲基基团或它们的混合物；每个r2均为c9-c41烷基基团,羟烷基基团,烃基或取代的烃基基团,烷氧基化的基团,苯甲基基团或它们的混合物；x-为适用于本发明的任何乳化剂相容性阴离子。优选地，每个r2均为c16-c18烷基，最优选地，每个r2均为直链c18烷基。优选地，每个r1为甲基，并且为x-氯化物或甲基硫酸盐。可任选地，r2取代基可以衍生自植物油来源。可生物降解的酯官能的季铵化合物具有下式：
(r1)4-m-n+-[(ch2)n-y-r2]mx-
每个y＝-o-(o)c-,或-c(o)-o-；
m＝1至3；优选地，m＝2；
每个n＝1至4；优选地，n＝2；
每个r1取代基均为短链c1-c6，优选为c1-c3，烷基基团，例如甲基(最优选的)、乙基、丙基等，羟烷基基团，羟基基团，苯甲基基团或它们的混合物；每个r2均为长链，至少部分不饱和的(iv大于大约5至小于大约100，优选地为大约10至大约85),c11-c23烃基,或取代的烃基取代基，并且抗衡离子x-可以为任何软化剂相容性阴离子，例如醋酸盐、氯化物、溴化物、甲基硫酸盐、甲酸盐、磷酸盐、硝酸盐等也可以用于本发明。优选地，大部分的r2包括脂肪酰基，其包含至少90％c18-c24链长。更优选地，大部分的r2选自脂肪酰基，其包含至少90％c18,c22和它们的混合物。
合适的季铵化合物的其他类型在1995年12月12日公开的属于kimberly-clarkcorporation的欧洲专利no.0688901a2中有所描述。
叔胺软化化合物也可以用于本发明。合适的叔胺软化剂的实例在1995年3月21日发表的属于jamesrivercorporation的美国专利no.5,399,241中有所描述。
吸附性添加剂
如果需要增强的吸附性，表面活性剂可以用于处理本发明的纸辐。在一个实施方案中，如果使用表面活性剂，则表面活性剂的水平可以为薄页纸纸辐干纤维重量的大约0.01％至大约2％。在一个实施方案中，表面活性剂具有烷基链，其具有8个或更多的碳原子。备选地，具有高度不饱和(单和/或多)和/或支链烷基基团的阳离子软化剂活性组分可以极大地增强吸附性。
如果需要增强吸附速率的吸附性助剂，其可以选自以下化学品：聚乙氧基化物(例如peg400)；烷基乙氧基化的酯(例如得自lonzainc.的pegosperse200ml)；烷基乙氧基化的醇(例如neodol)；烷基聚乙氧基化的壬基苯酚(例如rhone-poulenc/gaf生产的igepalco)，乙氧基三甲基戊二醛，和/或spendel发表的美国专利no.4,959,125和4,940,513中描述的材料。在其中表面活性剂解胶剂软化剂降低润湿的那些情况下，润湿剂(例如第二表面活性剂)可以加入到使用溶液中。例如山梨醇硬脂酸酯可以与烷基聚乙氧基化的醇混合，从而生产柔软的可润湿的纸。
水溶性多羟基化合物也可以用作吸附性助剂和/或润湿剂。适用于本发明的水溶性多羟基化合物的实例包括甘油，重均分子量为大约150至大约800的聚甘油，以及重均分子量为大约200至大约400、优选为大约200至大约1000、最优选为大约200至大约600的聚氧乙烯和聚氧丙烯。重均分子量为大约200至大约600的聚氧乙烯是特别优选的。还可以使用上文所述的多羟基化合物的混合物。例如甘油和聚甘油的混合物、甘油和聚氧乙烯的混合物、聚甘油和聚氧乙烯的混合物等用于本发明。特别优选的多羟基化合物为重均分子量为大约400的聚氧乙烯。这种材料可以以商品名"peg-400"购自theunioncarbidecompanyofdanbury,conn。
如果需要降低吸附速率的吸附性助剂，其可以选自以下材料：烷基乙烯酮二聚体(例如herculesinc.,wilmington,del.制备的aquapelr360xcemulsion)；碳氟化合物(例如3mofminneapolis,minn.的scotchguard)疏水硅(例如dowcorningofmidland,mich.的pdmsdc-200),氟代甲苯(例如dupontofwilmington,del.的zonyl7040)等等。
吸附性添加剂可以单独使用或者与强化添加剂组合使用。已经发现，淀粉基强化添加剂是用于本发明的优选的粘结剂。优选地，使用淀粉水性溶液处理薄页纸。除了降低薄页纸制品成品的棉绒以外，低水平的淀粉还在不加入僵硬性(即，硬度)(其可以由加入高水平的淀粉所导致)的情况下赋予薄页纸拉伸强度的最适度的改善。此外，这可以提供这样的薄页纸，其与通过传统的增加拉伸强度的方法强化的薄页纸相比，具有改善的强度/柔软性关系：例如具有增加的拉伸强度的片材，其是由于增加的浆料的精制而得到；或者通过加入其他的干燥强化添加剂。由于淀粉在传统上在应用中用于以柔软性为代价而建立强度(其中柔软性不是重要的特征：例如纸板)，所以上述结果是特别惊人的。此外，顺便指出，淀粉被用作用于打印纸和书写纸的填料，用于改善表面印刷性。
美感添加剂
如果需要美观添加剂，其可以选自以下化学品：油墨；染料；香料；遮光剂(例如tio2或碳酸钙)，荧光增白剂和它们的混合物。纸的美感还可以使用本发明所述的方法来改善。油墨、染料和/或香料优选地加入到水性组合物中，其随后被施加到薄页纸纸辐中。美感添加剂可以单独使用，或者与润湿添加剂、软化添加剂和/或强化添加剂组合使用。
制备方法
在图1中，具有造纸前箱1的双网成形机将造纸纤维的水性悬液配料注射或沉积在多个成形网上，例如外部成形网5和内部成形网3，由此形成湿的薄页纸纸辐6。本发明公开的成形方法可以是造纸工业中已知的任何传统的成形方法。这种成形方法包括但不限于长网机、顶板成形机(例如抽吸式胸辊成形机)和夹网(例如双网成形机和新月形成形机)。
当内部成形网3绕着成形辊4旋转时，在内部成形网3上形成湿的薄页纸纸辐6。当湿的薄页纸纸辐6部分脱水达到占纤维干重的大约10％时，内部成形网3起到支撑和携带新形成的湿的薄页纸纸辐6至所述方法的下游中。湿的薄页纸纸辐6的进一步脱水可以通过已知的造纸技术实施，例如真空抽吸箱，而内部成形网3支撑湿的薄页纸纸辐6。湿的薄页纸纸辐6可以进一步脱水至至少大约20％、更特别地大约20％至大约40％、更特别地大约20％至大约30％的一致性。
成形网3通常可以由任何合适的多孔材料制成，例如金属丝或聚合物纤维丝。例如合适的网可以包括但不限于albany84m和94m，可得自albanyinternational(albany,n.y.)asten856,866,867,892,934,939,959,或937；astensynwevedesign274,所有这些均得自astenformingfabrics,inc.(appleton,wis.)；以及voith2164，可得自voithfabrics(appleton,wis.)。包含非纺织基层的成形网或毛毡(felts)也是可以使用的，包括使用挤出的聚氨酯泡沫(例如thespectraseries)制备的scapacorporation的那些。
然后，将湿的纸辐6由成形网3转移至转移网8，同时固体稠度为大约10％至大约40％，特别地大约20％至大约30％。如本文所用，“转移网”为设置在纸辐制造方法的成形部分和干燥部分之间的网。
转移至转移网8可以借助于正压和/或负压来实施。例如在一个实施方案中，真空靴9可以施加负压，使得成形网3和转移网8可以在真空槽的前沿同时汇聚和分开。通常，真空靴9施加大约10至大约25英寸汞柱水平的压力。如上文所述，真空转移靴9(负压)可以通过使用正压由纸辐的对面补充或替代，从而将纸辐吹至下一个网上。在一些实施方案中，其他真空靴也可以用于帮助将纤维纸辐6牵拉至转移网8的表面上。
通常，转移网8以比成形网3更慢的速度行进，从而增强纸辐的md和cd强度，其通常是指纸辐在其横向(cd)或机器方向(md)的伸展(表示为样品失效时的百分延长率)。例如在两个网之间的相对速度差异可以为大约1至大约30％，在一些实施方案中为大约5至大约20％，并且在一些实施方案中为大约10至大约15％。这通常被称为“急速转移”。在“急速转移”过程中，据信很多纸辐的结合破裂，由此迫使片材在转移网8的表面上弯曲并折叠成凹陷。这种成型成转移网8的表面轮廓可以增加纸辐的md和cd。由一个网急速转移至另一个网可以根据以下专利的任意一项所教导的原理：美国专利no.5,667,636,5,830,321,4,440,597,4,551,199,4,849,054。
然后，将湿的薄页纸纸辐6由转移网8转移至穿透式空气干燥网11上。通常，转移网8以与穿透式空气干燥网11大致相同的速度行进。但是，目前已经发现第二急速转移可以在纸辐由转移网8转移至穿透式空气干燥网11上时实施。这种急速转移在本发明中是指在第二位置处发生，并且通过在比转移网8更慢的速度下操作穿透式空气干燥网11来实现。通过在两个不同的位置处实施急速转移，即，第一和第二位置，可以生产具有增加的cd强度的薄页纸制品。
除了将湿的薄页纸纸辐由转移网8急速转移至穿透式空气干燥网11上以外，可以借助于真空转移辊12或真空转移靴(例如真空靴9)在宏观下重排湿的薄页纸纸辐6，从而符合穿透式空气干燥网11的表面。如果需要，穿透式空气干燥网11可以在低于转移网8的速度下运行，从而进一步增强所得的吸附性薄页纸制品的md伸展。所述的转移可以在真空辅助下实施，从而确保湿的薄页纸纸辐6形成穿透式空气干燥网11的形貌。
本发明公开的方法包括干燥各纸辐，直到纸辐包含不超过大约10重量％、优选为不超过大约8重量％、更优选为不超过大约6重量％的水份的步骤。
在由穿透式空气干燥网11支撑的同时，通过穿透式干燥器13将湿的薄页纸纸辐6干燥至最终一致性为大约94％或更高。然后，使纸辐15通过卷筒22和卷轴23之间的卷绕夹，并卷成薄页纸25的卷，用于随后转换，例如分切、折叠和包装。
优选的是，借助于真空将纸辐转移至穿透式空气干燥网上，用于最后的干燥，从而确保纸辐的宏观重排，从而得到所需的松厚度和外观。利用分开的转移和穿透式空气干燥网可以提供多种益处，这是因为其允许两个网被特殊设计，从而独立地解决重要的制品的需要。例如转移网通常被优化，从而允许高的急速转移水平高效地转换成高度的md伸展，同时穿透式空气干燥网被设计用于传递松厚度和cd伸展。因此，有用的是具有适度粗糙的且适度的三维转移网以及穿透式空气干燥网(其非常粗糙并且在优化的构造中具有三维)。结果是，相对光滑的片材形成转移部分，然后宏观重排(在真空辅助下)，从而得到穿透式空气干燥网的高的松厚度、高的cd伸展表面形貌。片材的形貌由转移网完全变成穿透式空气干燥网，并且纤维被宏观重排，包括显著的纤维-纤维的移动。
干燥方法可以为任何非压缩或压缩干燥方法，其往往保护湿的纸辐的松厚度或厚度，包括但不限于穿透式空气干燥、红外线辐射、微波干燥、valmetntt、voithatmos等。由于穿透式空气干燥的商业可用性和适用性，所以其是公知的，并且就本发明的目的而言，是一种常用于非压缩干燥纸辐的手段。合适的穿透式空气干燥网包括但不限于具有基本连续的机器方向的脊的网，其中所述的脊由组在一起的多个经纱股制成，例如美国专利no.6,998,024中公开的那些。其他合适的穿透式空气干燥网包括在美国专利no.7,611,607中公开的那些，特别是fred(t1207-77),jeston(t1207-6)和jack(t1207-12)所述的网。这种网优选地在穿透式干燥网上干燥成最终干品，其中未对yankee干燥器的表面进行压制，并且未进行随后的起皱。
一旦湿的薄页纸纸辐6被非压缩的干燥，由此形成干燥的薄页纸纸辐15，则可以通过将干燥的薄页纸纸辐15转移至yankee干燥器上，然后卷起，或者使用备选的缩短方法(例如在美国专利no.4,919,877中公开的微起皱)使干燥的薄页纸纸辐15起皱。
在卷起的制品中，通常有利的是以最柔软的一面朝向消费者的方式卷起制品，因此增加该侧面的柔软性的剪切过程是优选的。但是，还可以处理纸辐的空气一面，而不是网的一面，在这些实施方案中，可以将空气一面的柔软性增加至高于网的一面的水平。
本发明公开的方法很好地适用于形成多层薄页纸制品。多层薄页纸制品可以包含两层、三层或更多数量的层。在一个具体的实施方案中，根据本发明公开，形成两层卷起的薄页纸制品，其中所述的两层都是使用相同的造纸方法制造的，例如非起皱的穿透式空气干燥的。但是，在其他的实施方案中，可以通过两种不同的方法形成多个层。通常，在卷轴中卷起之前，第一层和第二层附着在一起。可以使用用于将纸辐层叠在一起的任何合适的方式。例如所述的方法包括卷边装置，其制得多个层通过纤维缠结而机械地附着在一起。但是，在备选的实施方案中，可以使用粘合剂用于将多层附着在一起。
此外，根据本发明公开制备的纸辐可以经过任何合适的后处理，包括但不限于印制、压花、压光、撕开、折叠、与其他纤维结构结合等。