专利名称：包含沉积于其上的含拉伸粘度改性剂的软化组合物的柔软棉纸的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及软化棉纸；更具体地讲，本发明涉及一种组合物，该组合物可以应用到棉纸表面以提高其柔软性。
背景技术：
卫生棉纸产品被广泛使用。这类产品在商业上以定制成用于各种用途的形式提供，该些用途包括例如面巾纸、卫生棉纸和吸收性纸巾。
所有这些卫生产品都有一个共同的要求，具体地讲就是触摸时应具有柔软性。柔软性是当产品与皮肤接触时，由产品引起的一种复杂的触感。要求其柔软的目的是为了使这些产品可以被用于清洁皮肤而不产生刺激性。对于许多人来说，有效地清洁皮肤是一个长期持久的个人卫生问题。会阴部的尿、月经和排泄物的令人讨厌的排出或耳鼻喉的粘液的排出并不总是在个人方便进行彻底清洁的时候发生，这种彻底清洁例如需要用肥皂和大量的水。作为一种彻底清洁的代替品，各种各样的棉纸和纸巾产品被提供，以辅助完成用卫生的方式从皮肤上清除、保留要处置的此类排泄物的任务。使用这类产品不能达到通过更多彻底的清洁方法可以达到的清洁水平并不令人惊奇，但棉纸和纸巾产品的生产商正不断地致力于使他们的产品与彻底的清洁方法相比更具竞争力。
棉纸产品的缺点例如可导致许多人在皮肤被彻底清洁之前停止清洁。这类行为经常是由棉纸的粗糙性造成的，因为持续用粗糙的用品擦拭会磨损敏感的皮肤并导致严重的疼痛。可选择的方法是部分清洁皮肤，即使这样经常会导致散发出恶臭味并可导致内衣被玷污，且随着时间的流失还会对皮肤造成刺激。
肛门不适例如痔疮，致使肛门周围区域极其敏感，并导致此类病症的患者尤其难以在需要时清洁他们的肛门而又不造成疼痛。
另一个明显地导致挫折感的病例是当一个人感冒时必须反复地擤鼻子。即使在今天我们可以使用最柔软的棉纸，但反复的擤和擦鼻子也会造成极大的疼痛。
因此，制造可以舒适地清洁但却不削弱其清洁性能的柔软的棉纸和纸巾产品，长期以来一直是致力于研究改进棉纸的工程师和科学家们的目标。人们已进行了许多尝试来降低摩擦作用，即改善棉纸产品的柔软性。
在这方面已开拓了一个领域，即选择和改良纤维素纤维的形态结构并设计纸张结构，以最充分地利用多种可利用的形态结构的优点。在该领域中可应用的技术包括Vinson等人在美国专利5,228,954(公布于1993年7月20日)、Vinson在美国专利5,405,499(公布于1995年4月11日)、Cochrane等人在美国专利4,874,465(公布于1989年10月17日)，以及Hermans等人在美国法定发明登记H1672(公布于1997年8月5日)中公开的用于选择或将纤维原料浓缩成具有优异性能的棉纸和纸巾的方法。可应用的技术进一步由Carstens在美国专利4,300,981(公布于1981年11月17日)中说明，该专利讨论了纤维如何被引入以适应纸的结构，以使纸张具有最大的柔软性。尽管由这些现有技术实施例说明的此类技术已广泛得到认可，但却仅能提供有限的能力以使棉纸成为真正有效的使用舒适的清洁用品。
得到大量关注的另一个领域是向棉纸和纸巾产品中加入化学软化试剂(在此也被称为“化学软化剂”)。
本发明所用术语“化学软化剂”是指可改善消费手持特别的纸张产品并用其摩擦皮肤时感觉到的触觉的任意化学成分。尽管对于毛巾产品而言对柔软性有所期望，但是对于面巾纸和卫生棉纸来说，柔软性是一种尤其重要的性能。这种接触可感知的柔软性的特征在于但不限于其摩擦性、弹性和光滑性，也在于主观描述的特征，例如光滑的、柔软的、丝质或法兰绒样的感觉。适宜的材料包括那些可给予棉纸光滑感的材料。这些材料包括(仅用于示例性的意图)碱性蜡(例如石蜡和蜂蜡)、油类(例如矿物油、硅油以及凡士林)以及更复杂的润滑剂和润肤剂(例如具有长烷基链的季铵化合物、功能性聚硅氧烷、脂肪酸、脂肪醇和脂肪酯)。
在现有技术中与化学软化剂相关的研究领域有两个方向。第一方向的特征在于在棉纸纸幅形成过程中向其加入软化剂，加入方式是通过将一种有吸引力的成分或者是加入到最终会形成棉纸纸幅的纸浆大缸中，或者是在纸浆接近造纸机时加入到纸浆中，或者是当纸幅处于造纸机的长网造纸机织物或干燥器织物上时加入到湿的纸幅中。
第二个方向是按在纸幅干燥后将化学软化剂加入到棉纸纸幅中来分类。可应用的方法可以被引入到造纸操作中，例如在干纸幅被卷到纸辊上之前将软化剂喷涂到干纸幅上。
通过在棉纸集中到纸幅中之前将化学软化剂加入到棉纸中来分类的第一方向的示例性技术包括美国专利5,264,082(1993年11月23日授予给Phan和Trokhan)，该专利引入本文以供参考。这些方法在工业上有着广泛的应用，尤其是在期望降低纸张强度时以及在造纸过程中尤其是在起绉操作过程中，纸张强度足以耐受引入粘合抑制剂所造成的影响。然而，这些方法带来的问题已为本领域的技术人员所熟知。首先，化学软化剂的分布不能控制；化学软化剂在其应用于纤维配料时广泛地散布于整个纸张结构中。此外，伴随着这些添加剂的使用而来的是纸张强度的损失。不受理论的约束，广泛相信添加剂可抑制纤维与纤维之间氢键的形成。当纸张由Yankee干燥器起绉时，还可能削弱对纸张的控制。再次，一个被广泛认可的看法是添加剂与Yankee干燥器上的涂层相互干扰，而导致湿纸幅和干燥器之间的结合被削弱。现有技术如美国专利5,487,813(1996年1月30日授予给Vinson等人)，引入本文以供参考，该专利公开了一种化学化合物，它可用于减轻上述的对纸张强度的影响和对起绉圆筒的附着的影响；然而，仍需要在纸幅中有目的地引入一种化学软化剂，且其对纸幅的强度以及生产过程的干扰产生最小的影响。
在棉纸纸幅形成过程中向其加入化学软化剂的示例性技术还包括美国专利5,059,282(1991年10月22日授予给Ampulski等人)，引入本文以供参考。Ampulski的专利公开了一种将聚硅氧烷化合物加入到湿棉纸纸幅(优选纤维密度为约20％至约35％)中的方法。当将化学品加入造纸机配备的纸浆缸中时，这种方法在某些方面表现出一种改进。例如，这种方法将添加剂应用于纸幅的一个表面，而不是将添加剂分布到配料的所有纤维上。然而，这类方法难以克服向造纸机的湿端面加入化学软化剂所造成的主要缺点，即对纸张强度的影响和对Yankee干燥器上涂层的影响(如果使用这种干燥器的话)。
由于上述对纸张强度的影响以及对造纸过程的破坏，所以相当多的技术被设计为将化学软化剂应用于已干燥的纸幅，这些技术或者应用在所谓的造纸机干燥端，或者应用在造纸步骤后的一个单独的纸张加工操作中。该领域的示例性技术包括美国专利5,215,626(1993年6月1日授予给Ampulski等人)、美国专利5,246,545(1993年9月21日授予给Ampulski等人)、美国专利5,525,345(1996年6月11日授予给Warner等人)以及美国专利申请序列号为09/053,319(以Vinson等人的名义于1998月4月1日提交)，以上专利均引入本文以供参考。专利5,215,626公开了一种将聚硅氧烷应用于干纸幅以制备柔软棉纸的方法。专利5,246,545公开了一种利用热传递表面的类似方法。Warner的专利公开了将特殊的组合物应用于干棉纸纸幅表面的包括滚动涂覆和挤出的应用方法。最后，Vinson等人的申请公开了尤其适用于应用于棉纸纸幅表面的组合物。
尽管这些参考文献中的每一技术都优于先前所谓的湿端面法，尤其是消除了对造纸过程所产生的不利影响，但仍需要提供一种软化组合物，该软化组合物对棉纸纸幅的强度性能影响最小。本领域的技术人员通常认为，与柔软性相关的一个最重要的物理性能是纸幅的强度。软化组合物的应用通常会导致棉纸纸幅强度的降低(强度是指产品及其组成的纸幅保持其物理整体性的能力和在使用条件下抗破裂、抗撕裂、抗撕碎的能力)。这种强度的降低被认为是由于造纸过程中形成的造纸纤维之间的氢键断裂而造成的。获得高的柔软性而不降低其强度，长期以来被认为是一种提供改进棉纸产品的方法。
人们发现软化组合物的表面应用尤其适用于提供这种改善的柔软性，而又不实质上降低柔软棉纸产品的强度。例如，本专利申请的母本公开的组合物，其尤其适用于提供此类强度大的、柔软的棉纸产品。因而，对此类具有表面应用的软化组合物的、柔软的、高强度的棉纸的商业化，有一种持续的需求。
此类高强度的、软化的棉纸的商业生产又给人们提出了特殊的挑战。例如，如果软化组合物不是用一种适宜的方法应用，那么过程操作和卫生状况将会受到严重影响。如上所述的美国专利5,245,545，该技术将软化组合物应用到造纸机干燥端面的某些辊上，这些辊将软化组合物输送到纸幅表面上。尽管这种辊式应用能成功地将软化组合物应用到干燥的棉纸上，但仍存在某些操作风险。一个风险就是在涂抹辊上纸幅的下游出现中断时，纸幅在辊上出现缠绕。当发生此类中断时，在涂抹辊处纸幅上的牵引力会明显减小。在牵引力减小的情况下，软化组合物可导致纸幅黏附在涂抹辊上，因为牵引力不再足以克服软化组合物产生的黏附力。如果这种黏附发生，很可能造成纸幅在辊上缠绕。
软化组合物的喷涂应用可以克服过程操作问题，例如纸幅辊缠绕，这是因为软化组合物可以以喷涂的方式应用到纸幅上，所以组合物和操作辊之间在组合物有机会作用之前很少接触或不接触。然而，喷涂应用也有其自身的问题。一个问题就是，当需要一个最小气压以产生一种喷雾方式时，还存在一个最大气压，因为微粒烟雾化(即通过喷雾设备形成非常小的微粒)随气压的增大而增加。最大气压可由烟雾化导致无法接受的卫生状况(即太多的软化组合物从纸幅上被带走并沉积到操作设备上)时的压力来定义。
因此，对具有良好强度性能的柔软的棉纸产品有一种持续的需求。需要一种改进的软化组合物，该组合物可应用于棉纸产品以提供必需的柔软性，而未使产品的强度或其它重要性能产生不可接受的降低。对能够生产此类产品的商业方法，还要求其具有可接受的操作过程和卫生状况。
本发明提供了此类改进的产品、组合物和方法，如下列公开内容所述。
发明概述本发明描述了软化组合物，当将其应用于棉纸纸幅(优选干燥的棉纸纸幅)时，可提供一种柔软的、高强度的、具有吸收性的和美观的棉纸。组合物是一种包含下列物质的分散体有效量的软化活性成分；软化活性成分分散于其中的赋形剂；溶于赋形剂的电解质，该电解质导致组合物的粘度小于软化组合物分散体单独在赋形剂中的粘度；双层破坏剂，以进一步降低软化组合物的粘度；和低含量的高聚物，该聚合物可以增加组合物的单轴和二轴拉伸粘度，并基本不影响其剪切粘度。
通过使用这种化合物，减少的烟雾化有效地拓宽了化合物在喷雾应用上的气压操作范围。
应用到棉纸上的软化活性剂的量优选为约0.1％至约10％，该比率基于软化组合物的总重量与得到的棉纸的总重量的比值。得到的棉纸优选具有的基准重量为约10至约80克/平方米，且纤维密度低于约0.6克/立方厘米。
本发明所用术语“赋形剂”是指一种完全溶解了化学造纸添加剂的流体，或是一种用于乳化化学造纸添加剂的流体，或是一种用于悬浮化学造纸添加剂的流体。该赋形剂也可作为一种包含化学添加剂或传送化学造纸添加剂或助剂的载体。所有引用均可理解为是可互换的且为非限定性的。分散体是含有化学造纸添加剂的流体。本发明所用术语“分散体”包括真实溶液、悬浮液和乳液。对于本发明的意图，所有术语均为可互换的且为非限定性的。如果赋形剂是水或水溶液，那么优选地是在与组合物接触之前，热纸幅被干燥至湿含量低于其平衡湿含量(标准条件下)。然而，这种方法在湿含量等于或接近平衡湿含量时，也可应用于棉纸。
除非另有说明，本发明中的所有百分数、比率和比例均以重量计。
附图概述尽管本详细说明书以特别指出和清楚说明本发明的权利要求书的形式结束，但据信本发明还可以通过下列描述而被更好地理解，这些描述结合了附例和下列图形，其中相同的参考标号代表相同的部件，并且其中这些图形为一种示意图表达，举例说明了本发明方法的一个优选实施方案，该实施方案是指向棉纸纸幅中加入一种软化组合物化合物。
本发明在下文中被详细描述。
发明详述简要地，本发明提供一种可应用于干棉纸纸幅或半干棉纸纸幅的组合物。得到的棉纸具有增强的触觉可识别的柔软性。本发明所用术语“干棉纸纸幅”既包括被干燥至湿含量低于其平衡湿含量(过干的见下文)的纸幅，又包括具有与大气湿度平衡的湿含量的纸幅。半干棉纸纸幅包括湿含量大于其平衡湿含量的纸幅。本发明的最优选组合物被应用于干棉纸纸幅。
软化组合物和制备该组合物的方法以及将其应用于棉纸的方法均在下文中说明。
令人惊讶地发现，当如本发明所述将软化剂添加剂应用于棉纸纸幅表面时，非常低含量的软化剂添加剂例如阳离子软化剂可产生显著的棉纸软化效果。一个重要的发现是，用于软化棉纸的软化剂添加剂的含量非常低，以至于棉纸仍能保持高度的可湿性。此外，因为软化组合物在其被应用时具有高活性，所以组合物可被应用于干棉纸纸幅而不需要进一步干燥棉纸纸幅。进一步地，因为本发明的软化组合物含有最低含量的非功能性成分，所以在组合物被应用后，其对棉纸纸幅的强度影响最小。
本发明所用术语“热棉纸纸幅”指的是相对室温而言的高温的棉纸纸幅。纸幅的高温优选为至少约43℃，更优选为至少约65℃。
棉纸纸幅的湿含量与纸幅的温度以及纸幅所处环境的相对湿度有关。本发明所用术语“过干棉纸纸幅”指的是被干燥至湿含量低于其平衡湿含量(标准测试条件23℃，相对湿度50％)的棉纸纸幅。处于标准测试条件(23℃，相对湿度50％)下的棉纸纸幅的平衡湿含量为约7％。本发明的棉纸纸幅可以通过使用本领域已知的干燥方式例如Yankee干燥器或对流空气干化，提高其高温以达到过干。过干棉纸纸幅的湿含量按重量计优选为低于7％、更优选为约0至约6％、最优选为约0至约3％。
暴露于通常环境下的纸的典型平衡湿含量范围为5％至8％。当纸被干燥或起绉时，纸张上的湿含量通常低于3％。在制造之后，纸可由空气中吸收水。在本发明优选的方法中，当纸张脱离刮粉刀而离开Yankee干燥器时，利用了纸张的低湿含量(或类似纸幅的低湿含量，当这类纸幅离开可替换的干燥设备时，如果该方法不包含Yankee干燥器)。
在一个优选的实施方案中，在过干棉纸纸幅与干燥设备分离后，并在其卷到母辊上之前，立即将本发明的组合物应用于过干棉纸纸幅上。可供选择地，例如当纸幅在长网造纸机的织物上、在一个干燥毡或织物上时，或当纸幅在与Yankee干燥器或其它可替换的干燥设备接触时，本发明的组合物可应用于半干棉纸纸幅。最后，当纸幅由母辊上松卷开时，例如在离线纸张加工操作过程中，组合物也可应用于与其环境处于湿平衡的干棉纸纸幅上。
棉纸本发明通常被应用于棉纸，包括但不限于常规的毡压棉纸，如以Sanford-Sisson及其后裔为例的图案增稠棉纸，以及如以Salvucci为例的大体积、未压实棉纸。棉纸可以是均质的或多层的结构，由此制得的棉纸产品可以是单层或多层结构。棉纸优选具有的基准重量为约10克/平方米至约80克/平方米，且其密度低于约0.60克/立方厘米或更小。优选地，基准重量低于约35克/平方米或更小，密度为约0.30克/立方厘米或更小。最优选地，密度为约0.04克/立方厘米至约0.20克/立方厘米。
常规的压制棉纸以及制造这类纸的方法在本领域中为人熟知。这类纸典型地通过将造纸配料沉积到成形丝网上来制造。这种成形丝网通常指的是本领域中的长网造纸机丝网。一旦配料沉积到成形丝网上，则被称为纸幅。总的来说，水是通过真空、机械挤压和热处理方法从纸幅中除去。纸幅通过被挤压和高温干燥来脱水。根据本发明刚刚描述的方法而用于制造纸幅的特别技术以及典型设备为本领域的技术人员所熟知。在一种典型的方法中，在加压流料箱中提供一种低浓度的纸浆配料。该流料箱有一个开口，可将纸浆配料的稀薄沉积物递送到长网造纸机的丝网上，以形成湿纸幅。纸幅随后典型地通过真空脱水而被脱水至纤维密度为约7％至约45％(总纸幅重量基位)，并进一步地通过挤压操作干燥，其中纸幅处于相对的机械部分(例如圆筒形轧辊)提供的压力下。然后脱水后的纸幅通过在本领域被称为Yankee干燥器的一种连续的转筒装置进一步被压榨和干燥。在Yankee干燥器中，压力通过机械部件如一种相对的圆柱体转筒挤压纸幅而产生。可使用多个Yankee干燥器转筒，藉此额外的压力可任选地在转筒之间产生。形成的棉纸结构即为下文中所指的常规的压制的棉纸结构。这类薄纸被认为是紧密的，因为当纤维还是潮湿的时候，纸幅就处于充分全面的机械挤压力作用下，并随后在挤压状态下干燥。得到的结构强度大，且通常为单一密度的，但体积小、吸收性差和柔软性差。
图案增稠棉纸的特征是具有一个相对低纤维密度而相对大体积的区域和一种相对高纤维密度的增稠区域的排列。大体积区域可供选择的特征是一种枕状区域。增稠区域可供选择地指的是隆突区域。增稠区域可以在大体积区域内不连续的分布，或者在大体积区域内或全部或部分地相互连接。优选的制造图案增稠棉纸纸幅的方法在1967年1月31日授予给Sanford和Sisson的美国专利3,301,746、1976年8月10日授予给Ayers的美国专利3,974,025，以及公布于1980年3月4日的美国专利4,191,609、公布于1987年1月20日的美国专利4,637,859中公开，每一专利的所有公开内容均引入本文以供参考。
通常，图案增稠纸幅优选通过下列步骤被制备将造纸配料沉积到成形丝网如长网造纸机丝网上以形成湿纸幅，随后当它由成形丝网转移到包含用于进一步干燥的支持物的结构上时，将纸幅并置靠在该排支持物上。纸幅压靠在该排支持物上，从而在纸幅的该排支持物和湿纸幅之间相应的接触点位置上形成增稠区域。在这一操作过程中，未被挤压的纸幅的其余区域被称为大体积区域。该大体积区域还可通过施用流体压力减密，例如用真空型设备或吹过式干燥器，或通过机械方法将纸幅压靠在该排支持物上。纸幅被脱水并可任选地预干燥，采用这种方式可充分避免压缩大体积区域。这一过程优选通过流体压力来完成，如用真空型设备或吹过式干燥器，或可替换地通过机械方法将纸幅压靠在该排支持物上，其中大体积区域未被压缩。脱水操作、可选择的预干燥和增稠区域的形成可合并或部分合并，以减少操作步骤的总数。在增稠区域形成、脱水和可任选的预干燥之后，纸幅被完全干燥，仍优选避免机械挤压。优选地，棉纸表面的约8％至约65％区域包含增稠隆突，该隆突优选具有的相对密度至少为大体积区域密度的125％。
包含一排支持物的结构优选为印刻载体织物，该织物具有图案化的隆突，该隆突作为一排支持物运作，该支持物可使增稠区域在应用压力条件下便利地形成。隆突图案组成了一排先前所指的支持物。印刻载体织物公开于美国专利3,301,746(1967年1月31日授予给Sanford和Sisson)、美国专利3,821,068(1974年5月21日授予给Salvucci Jr.等人)、美国专利3,974,025(1976年8月10日授予给Ayers)、美国专利3,573,164(1971年3月30日授予给Friedberg等人)、美国专利3,473,576(1969年10月21日授予给Amneus)、美国专利4,239,065(1980年12月16日授予给Trokhan)以及美国专利4,528,239(1985年7月9日授予给Trokhan)，每一专利的公开内容均引入本文以供参考。
优选地，配料首先在网带成形载体如长网造纸机丝网上形成湿纸幅。纸幅被脱水并被输送到印刻织物上。配料可替换地最初沉积在网带支撑载体上，该载体也作为一种印刻织物操作。湿纸幅一旦形成，其就被脱水，并优选地采用热预干燥的方式干燥至选定的约40％至约80％的纤维密度。脱水优选采用吸水箱或其它真空设备，或采用吹过式干燥器。在纸幅完全干燥之前，印刻织物的隆突印记被印刻到纸幅上。完成这一过程的一种方法是使用机械压力。这一过程可以通过例如挤压压送辊来完成，该压送辊支撑印刻织物使其靠在干燥转筒如Yankee干燥器的表面上，其中纸幅处于压送辊和干燥转筒之间。还优选的是，纸幅在完全干燥之前靠在印刻织物上成形，这种完全干燥是通过采用真空设备例如吸水箱，或采用吹过式干燥器应用流体压力来实现的。在最初的脱水阶段、在单独的随后过程阶段或它们的组合，可应用流体压力以引起增稠区域的印刻。
未压实的、非图案增稠的棉纸结构如美国专利3,812,000(1974年5月21日授予给Joseph L.Salvucci，Jr.和Peter N.Yiannos)以及美国专利4,208,459(1980年6月17日授予给Henry E. Becker、AlbertL.McConnell和Richard Schutte)中所描述的，二者均引入本文以供参考。通常，未压实的、非图案增稠棉纸结构通过将造纸配料沉积到网带成形丝网如长网造纸机丝网上，以形成湿纸幅的方式制备，纸幅脱水并脱除(不采用机械压缩)额外的水至纸幅的纤维密度为至少80％，并起绉纸幅。水通过真空脱水和热干燥而从纸幅中脱除。得到的结构是一种柔软的但强度低的相对未压实的大体积纤维薄片。粘合材料在起绉之前优选应用于纸幅的部分区域。
本发明的软化组合物也可应用于未起绉的棉纸。本发明所用术语“未起绉棉纸”指的是非压缩干燥的、最优选为对流空气干化的棉纸。得到的对流空气干化纸幅被进行图案增稠，这样相对高密度的区域分布于大体积区域内，图案增稠后的棉纸包括图案增稠组织，其中相对高密度的区域是连续的，且大体积区域是不连续的。
为制造未起绉的棉纸纸幅，初生纸幅处于网带成形载体之上，并由其递送到较慢移动的、高纤维支撑的递送织物载体上。然后纸幅被递送到一种干燥织物上，在该干燥织物上纸幅被干燥至最终的干燥度。这类纸幅与起绉纸幅相比，在表面光滑性方面有一些优势。
以这种方式制造未起绉棉纸的技术在现有技术中已有讲授。例如Wendt等人的欧洲专利申请0 677 612 A2(公布于1995年10月18日)，引入本文以供参考，在该专利中讲授了一种制造未起绉的柔软棉纸产品的方法。另一实施例，Hyland等人的欧洲专利申请0 617 164 A1(公布于1994年9月28日)，引入本文以供参考，在该专利中讲授了一种制造光滑未起绉的对流空气干化纸张的方法。最后，Farrington等人的美国专利5,656,132(公布于1997年8月12日)，专利的公开内容引入本文以供参考，该专利描述了一种机器的使用，其可以用来制造柔软的对流空气干化(未使用Yankee干燥器)棉纸。
配料造纸纤维可用于本发明的造纸纤维通常包括源于木浆的纤维。其它纤维素的纤维性纸浆纤维如棉毛纤维、甘蔗渣等均可被使用，并包含于本发明的范围内。合成纤维如人造丝、聚乙烯和聚丙烯纤维也可与天然纤维素纤维结合使用。一种可用的示例性聚乙烯纤维为Pulpex，可购自HerculesInc.(Wilmington，DE)。
可应用的木浆包括化学纸浆如牛皮纸浆、亚硫酸盐和硫酸盐纸浆，还有机械纸浆包括例如磨碎的木料纸浆、热机械纸浆和化学改性的热机械纸浆。然而，化学纸浆是优选的，因为它可赋予由其制得的棉纸薄片出众的触觉柔软性。源于落叶树(在下文中也称为“硬木”)和针叶树(在下文中也称为“软木”)的纸浆均可使用。还可应用于本发明的是源于再生纸的纤维，这种纤维包含任意的或所有上述种类，还有其它非纤维性的材料，如用于辅助最初造纸过程的填充剂和粘合剂。
可选择的化学添加剂只要与软化组合物的化学性质相容，并且对本发明纸幅的柔软性或强度性能没有明显和不利的影响，其它材料可以加入到含水的造纸配料或初生纸幅中，以赋予产品其它期望的特性或改进造纸方法。下列材料明确包括在内，但包括这些材料并不是指仅限于这些材料。其它材料只要不干扰或削弱本发明的优势，也可以包括在内。
通常在造纸过程中加入一种阳离子电荷偏置剂，当含水的造纸配料被输送到造纸过程中时，可以控制其ζ电位。使用这些材料是因为大部分固体实际上都带有负的表面电荷，包括纤维素纤维、微细物以及大部分无机填充剂的表面。一种常规使用的阳离子电荷偏置剂是明矾。最近在本领域中，通过使用相对低分子量的阳离子合成聚合物来实现电荷的偏置，该聚合物的分子量优选为不大于约500,000，更优选为不大于约200,000或甚至约100,000。此类低分子量的阳离子合成聚合物的电荷密度相对较高。电荷密度的范围为约4至约8个当量的阳离子氮/千克聚合物。一种示例性材料为Cypro 514，Stamford，CT的Cytec Inc.的一种产品。在本发明的实施例中，明确允许使用此类材料。
为了改善成形、脱水、强度和保持力，可以使用高表面积、高阴离子电荷的微粒，这一点在本领域已为人熟知。参见例如美国专利5,221,435(1993年6月22日授予给Smith)，该专利公开内容引入本文以供参考。用于此用途的常见材料为二氧化硅胶体或膨润土。引入此类材料明确地包括于本发明的范围内。
如果期望获得持久的湿强度，下列化学品可以加入到造纸配料或初生纸幅中聚酰胺-环氧氯丙烷、聚丙烯酰胺、苯乙烯-丁二烯晶格、不溶解的聚乙烯醇、尿素甲醛、聚乙烯亚胺、脱乙酰壳多糖聚合物及其混合物。优选的树脂为阳离子湿强度树脂，如聚酰胺-环氧氯丙烷树脂。适宜的此类树脂如均授予给Keim的美国专利3,700,623(公布于1972年10月24日)以及3,772,076(公布于1973年11月13日)中所述，专利公开内容引入本文以供参考。可用的聚酰胺-环氧氯丙烷树脂的一个商业来源是特拉华州Wilmington的Hercules Inc.，该公司以Kymene 557H的标志出售此类树脂。
许多纸张产品在潮湿时必须具有有限的强度，因为需要将其通过盥洗室处置到化粪或下水道系统中。如果将湿强度赋予这些产品，那么易变的湿强度(特征在于在水存在条件下，初始强度的部分或全部腐化)是优选的。如果期望得到易变的湿强度，粘合剂材料可选自二醛淀粉或其它含醛官能团的树脂，例如由Scarborough，ME的National Starch andChemical Company提供的Co-Bond 1000；由Stamford，CT的Cytec提供的Parez 750；树脂，如授予给Bjorkquist的美国专利4,981,557(公布于1991年1月1日)中所述，专利公开内容引入本文以供参考；以及具有上述腐化性能的其它此类树脂，这些在本领域中为人所熟知。
如果需要加强纸幅的吸收性，可用表面活性剂处理本发明的棉纸纸幅。表面活性剂的含量(如果使用)按重量计优选为约0.01％至约2.0％，该含量基于棉纸纸幅的干纤维重量。表面活性剂优选具有含8个或更多碳原子的烷基链。示例性的阴离子表面活性剂包括直链烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐。示例性的非离子表面活性剂包括烷基配糖类，包含烷基配糖酯如Crodesta SL-40，可购自Croda Inc.(New York，NY)；烷基配糖醚，如美国专利4,011,389(1977年3月8日授予给Langdon等人)中所述；烷基聚乙氧酯，如可购自Glyco Chemicals，Inc.(Greenwich，CT)的Pegosperse 200 ML，以及可购自Rhone PoulencCorporation(Cranbury，NJ)的IGEPAL RC-520。可供选择地，具有高不饱和度(单和/或聚合)和/或支链烷基的阳离子软化剂活性成分，能极大地加强纸幅的吸收性。
尽管本发明的实质是将软化剂组合物沉积到棉纸纸幅的表面，但本发明也明确地包括将化学软化剂作为造纸过程的一部分而被加入的变化形式。例如，化学软化剂可通过湿端面加入。优选的化学软化剂包含季铵化合物，这些化合物包括但不限于众所周知的二烷基二甲基铵盐(例如二牛油基二甲基氯化铵、二牛油基二甲基硫酸二甲铵、二氢化牛油基二甲基氯化铵等)。这些软化剂尤其优选的变化形式包括上述的二烷基二甲基铵盐和季铵酯的单或二酯变体，这类化合物可通过下述反应制得脂肪酸与甲基二乙醇胺和/或三乙醇胺反应，随后与氯代甲烷或硫酸二甲酯季铵化。
另一类造纸添加化学软化剂包含众所周知的有机反应聚二甲基硅氧烷成分，其包括最优选的含氨基官能团的聚二甲基硅氧烷。
填充剂材料也可被引入本发明的棉纸。美国专利5,611,890(1997年3月18日授予给Vinson等人)引入本文以供参考，该专利公开了可作为本发明基质的填充的棉纸产品。
上面列出的可选择的化学添加剂，实质上仅为示例性的，并不意味着限定了本发明的范围。
软化组合物通常，本发明的软化组合物包括在赋形剂中的软化活性成分的一种分散体。当如本发明所述，将组合物应用于棉纸时，这类组合物可有效地软化棉纸。优选地，本发明的软化组合物具有的性能(例如成分、流变学、pH值等)，可使其在商业规模上很容易地被应用。例如，尽管某些挥发性的有机溶剂可以很容易地溶解高浓度的有效软化材料，但此类溶剂是不期望的，这是因为此类溶剂带来了越来越多的在工艺安全性和环境负担(VOC)方面的担心。下面讨论本发明软化组合物的每个组分、组合物的性能、生产组合物的方法以及应用组合物的方法。
组分软化活性成分季铵化合物的化学式(R1)4-m-N+-[R2]mX-其中m为1至3；每个R1为C1-C6烷基、羟基烷基、烃基或取代烃基、烷氧基化基团、苄基或其混合物；
每个R2为C14-C22烷基、羟基烷基、烃基或取代烃基、烷氧基化基团、苄基或其混合物；和X-为任意与软化剂相容的阴离子均适用于本发明。优选地，每个R1为甲基，X-为氯离子或甲基硫酸盐(methyl sulfate)。每个R2优选为C16-C18烷基或链烯基，每个R2最优选为直链C18烷基或链烯基。可任选地，R2取代基可以源自植物油。几种类型的植物油(例如橄榄油、菜籽油、红花油、葵花油等)可作为脂肪酸的来源以合成季铵化合物。含支链的活性剂(例如由异硬脂酸制得)也是有效的。
这类结构包括众所周知的二烷基二甲基铵盐(例如二牛油基二甲基氯化铵、二牛油基二甲基硫酸二甲铵、二氢化牛油基二甲基氯化铵等)，其中R1为甲基，R2为不同饱和度的牛油基，X-为氯离子或甲基硫酸盐。
如在Swern，Ed.编著的Bailey’s Industrial Oil and Fat Products(第三版)，John Wiley and Sons(New York 1964)中所述的，牛油脂是具有多种组成的天然材料。在上述由Swern编著的参考书中，表6.13表明典型的78％或更多的牛油脂脂肪酸含有16个或18个碳原子。典型地，在牛油脂中有一半的脂肪酸是不饱和的，其主要以油酸的形式存在。合成的以及天然的“牛油脂”均包含于本发明的范围内。众所周知，取决于产品的性能要求，二牛油脂的饱和度可以被调整，它可由非氢化的(软的)至接近(部分氢化的)或完全氢化的(硬的)。所有上述饱和度均特意地包含于本发明的范围内。
这些软化活性成分尤其优选的变体是具有下述化学式的季铵化合物的单或二酯变体(R1)4-m-N+-[(CH2)n-Y-R3]mX-其中Y为-O-(O)C-或-C(O)-O-或-NH-C(O)-或-C(O)-NH-；m为1至3；n为0至4；
每个R1为C1-C6烷基、羟基烷基、烃基或取代烃基、烷氧基化基团、苄基或其混合物；每个R3为C13-C21烷基、羟基烷基、烃基或取代烃基、烷氧基化基团、苄基或其混合物；和X-为任意与软化剂相容的阴离子。
优选地，Y＝-O-(O)C-或-C(O)-O-；m＝2；n＝2。每个R1取代基优选为C1-C3烷基，最优选为甲基。每个R3优选为C13-C17烷基和/或链烯基，R3更优选为直链C15-C17烷基和/或链烯基、C15-C17烷基，每个R3最优选为直链C17烷基。可任选地，R3取代基可以源自植物油。几种类型的植物油(例如橄榄油、菜籽油、红花油、葵花油等)可作为脂肪酸的来源以合成季铵化合物。优选地，橄榄油、菜籽油、高级油酸红花油和/或高级芥子油菜籽油可用于合成季铵化合物。
如上所述，X-可以为任意与软化剂相容的阴离子，例如乙酸根、氯离子、溴离子、甲基硫酸盐、甲酸根、硫酸根、硝酸根及类似物也可用于本发明。优选的X-为氯离子或甲基硫酸盐。
具有上述结构且适用于本发明的含酯官能团的季铵化合物的具体实施例，包括众所周知的二酯二烷基二甲基铵盐，例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硫酸二甲铵、二酯二氢化牛油基二甲基铵硫酸二甲酯、二酯二氢化牛油基二甲基氯化铵及其混合物。二酯二牛油基二甲基氯化铵和二酯二氢化牛油基二甲基氯化铵是尤其优选的。这些具体的原料可购买Dublin，OH的Goldschmidt Chemical Corporation的商标为ADOGEN SDMC的产品。由于其低腐蚀性，还可优选的是这类季铵阳离子的甲基硫酸盐盐。实验剂量的这类原料也可购自Goldschmidt Chemical Company。
如上所述，典型地，在牛油脂中有一半的脂肪酸是不饱和的，其主要以油酸的形式存在。合成的以及天然的“牛油脂”均包含于本发明的范围内。众所周知，取决于产品的性能要求，二牛油脂的饱和度可以被调整，它可由非氢化的(软的)至接近(部分氢化的)或完全氢化的(硬的)。所有上述饱和度均特意地包含于本发明的范围内。
应该理解，取代基R1、R2和R3可以任选地被多种基团如烷氧基、羟基所取代，或者它们也可以是含支链的。如上所述，每个R1优选为甲基或羟基乙基。每个R2优选为C12-C18烷基和/或链烯基，每个R2更优选为直链C16-C18烷基和/或链烯基，每个R2最优选为直链C18烷基或链烯基。R3优选为C13-C17烷基和/或链烯基，R3最优选为直链C15-C17烷基和/或链烯基。X-优选为氯离子或甲基硫酸盐。此外，含酯官能团的季铵化合物可任选的含有多达约10％的单长链烷基衍生物，例如(R1)2-N+-((CH2)2OH)((CH2)2OC(O)R3X-作为微量成分。这些微量成分可作为乳化剂，并可用于本发明。
可用于本发明的其它类型的适宜的季铵化合物如美国专利5,543,067(1996年8月6日授予Phan等人)、美国专利5,538,595(1996年7月23日授予Trokhan等人)、美国专利5,510,000(1996年4月23日授予Phan等人)、美国专利5,415,737(1995年5月16日授予Phan等人)以及转让给Kimberly-Clark公司的欧洲专利申请0 688 901 A2(1995年12月12日公布)中所述，所有专利公开内容均引入本文以供参考。
含酯官能团的季铵化合物的二季铵化变体也可被使用，并可包含于本发明的范围内。这些化合物的化学式 在上述结构中，每个R1为C1-C6烷基或羟基烷基，R3为C11-C21烃基，n为2至4，X-为一种适宜的阴离子，例如卤离子(如氯离子或溴离子)或甲基硫酸盐。每个R3优选为C13-C17烷基和/或链烯基，每个R3最优选为直链C15-C17烷基和/或链烯基，R1为甲基。
附加说明地，不受理论的约束，据信上述季铵化合物的酯部分为该类化合物的生物降解能力提供了一种量度。重要的是，用于本发明的含酯官能团的季铵化合物，比传统的二烷基二甲基铵化学软化剂生物降解得更快。
如果采用一种适宜的增塑剂与季铵成分配合使用，则如本发明上面所述，季铵成分的功能可被最为有效地实现。本发明所用术语“增塑剂”指的是一种在给定温度下能降低季铵成分的熔点和粘度的成分。增塑剂可在制造季铵成分的季铵化步骤中加入，或者是在季铵化之后、但在作为软化活性成分被应用之前加入。增塑剂的特征在于在化学合成过程中是充分惰性的，该增塑剂作为粘度退粘剂辅助合成过程。优选的增塑剂为非挥发性的聚羟基化合物。优选的聚羟基化合物包括甘油和聚乙二醇，分子量为约200至约2000，尤其优选的是分子量为约200至约600的聚乙二醇。当在制造季铵成分的过程中加入增塑剂时，这种制造方法制造的产品包含增塑剂的量为约5％至约75％。尤其优选的混合物包含约15％至约50％的增塑剂。
赋形剂本发明所用的“赋形剂”被用于稀释本发明所述组合物的活性成分，以形成本发明的分散体。赋形剂可以溶解这类组分(真实溶液或胶体溶液)，或者是此类组分可以分散于赋形剂(分散体或乳液)中。悬浮液或乳液中的赋形剂典型地是其连续相。即，分散体或乳液的其它组分以分子水平或离散颗粒的形式分散于赋形剂中。
对于本发明的用途而言，一个用途是赋形剂用于稀释软化活性成分的浓度，这样该成分就可以有效经济地应用于棉纸纸幅。例如，如下文所讨论的，应用这种活性成分的一个方法是将其喷涂到辊上，然后辊将活性成分输送到移动的棉纸纸幅上。典型地，仅需要非常低含量(例如，按重量计占相关棉纸重量的2％)的软化活性成分，以有效地改善棉纸的触觉柔软性。这意味着需要非常精确的计量和喷涂系统，以将“纯”软化活性成分分布到商业规格的棉纸纸幅的整个宽度上。
赋形剂的另一个用途是输送活性软化组合物，它是以一种较小倾向于改变棉纸结构的方式输送。具体地，期望应用本发明的组合物，目的是使组合物的活性成分主要存在于吸收性棉纸纸幅的表面，而被吸入到纸幅内部的量为最小。不受理论的约束，申请者认为软化组合物与优选的赋形剂相互作用，产生了一种悬浮颗粒，相对于如果活性成分在没有赋形剂的条件下应用时，该悬浮颗粒黏附的更快更持久。例如，据信季铵化的软化剂在水中的悬浮液呈现出液相晶形，该晶形实质上可沉积于棉纸纸幅表面的纤维表面上。季铵化的软化剂在没有赋形剂的辅助下应用，例如，与上述易于通过毛细作用吸入到棉纸纸幅内部的方法相比，其以熔融的形式应用。
申请者发现赋形剂和包含该赋形剂的软化组合物，尤其适用于商业规模上方便地将软化活性成分应用于棉纸纸幅。
尽管软化成分可溶于赋形剂中形成溶液，但可用作溶解适宜的软化活性成分的溶剂的材料，由于其安全和环境上的原因，在商业上并不期望使用。因此，为了本发明的目的，适用于赋形剂的材料需要与本发明所述的软化活性成分以及棉纸基质相容，本发明的软化组合物将沉积于所述棉纸基质上。适宜的材料还将不包含任何可能产生安全问题(或者是在棉纸制造过程中，或者是对使用本发明所述软化组合物的棉纸产品的使用者而言)的成分，并且不产生不可接受的环境风险。用作本发明赋形剂的适宜材料包括含羟基官能团的液体，最优选为水。
电解质尽管水是尤其优选的用于本发明的赋形剂材料，但是单独的水并不优选作为赋形剂。具体地，当本发明的软化活性成分以适于应用于棉纸纸幅的含量分散于水中时，该分散体系具有一种不可接受的高粘度。不受理论的约束，申请者认为结合性的水和本发明的软化活性成分形成的分散体系，可产生具有高粘度的液体结晶相。具有如此高粘度的组合物难以为软化目的，而应用于棉纸纸幅。
申请者发现通过向赋形剂中简单地加入一种适宜的电解质，软化活性成分在水中的分散体系的粘度就可充分地降低，而在软化组合物中仍可保持期望的高含量的软化活性成分。此外，不受理论的约束，申请者认为电解质保护了双分子层和囊泡周围的电荷，降低了相互作用和运动阻力，从而导致体系粘度的降低。另外，不受理论的约束，电解质可产生穿过囊泡壁的渗透压，该渗透压推动内部的水穿过囊泡壁，从而减小了囊泡的尺寸，并提供了更为“自由”的水，这又导致粘度的降低。
满足下述条件的任意电解质均可适用于本发明的赋形剂其符合上述适用于本发明的赋形剂材料的通常标准，以及有效地降低软化活性成分在水中分散体系的粘度。特别地，符合上述标准的任意熟知的水溶性电解质均可包含于本发明软化组合物的赋形剂中。如果存在，电解质的用量按重量计占软化组合物的多达约25％，但优选其用量不超过软化组合物重量的15％。优选地，电解质在软化组合物中的含量按重量计为约0.1％至约10％，该比率基于电解质的无水重量。更优选地，使用的电解质按重量计在软化组合物中的含量为约0.3％至约1.0％。电解质的最小量是足以提供期望的粘度的量。分散体系典型地呈现出非牛顿型流变性，且在期望的粘度范围内剪切变稀，该粘度范围通常为约10厘泊至约1000厘泊，优选为约10至约200厘泊。上述数据是使用下文TEST Methods(测试方法)部分描述的方法、在25℃、剪切速率为100秒-1的条件下测量的。适宜的电解质包括卤化物、硝酸盐、亚硝酸盐以及碱金属或碱土金属的硫酸盐，以及相应的铵盐。其它可用的电解质包括碱金属或碱土金属的简单有机酸盐、如甲酸钠和醋酸钠，以及相应的铵盐。优选的无机电解质包括钠、钙、镁的氯化物。氯化钙是本发明软化组合物的尤其优选的无机电解质。尤其优选的有机酸盐电解质是甲酸钠。
双层破坏剂双层破坏剂是本发明的一种基本组分。尽管如上所述，赋形剂、尤其是其中的电解质，在制备本发明的柔软棉纸纸幅的过程中，发挥了最基本的作用，但也期望限定沉积于棉纸纸幅上的赋形剂的量。如上文所述，加入电解质使得软化活性成分在软化组合物中的浓度增加，但却未过多地增加其粘度。然而，如果使用太多的电解质，则可能发生相分离。申请者发现向软化组合物中加入一种双层破坏剂，则可使更多的软化活性成分引入其中，同时可使粘度维持在一个可接受的水平。本发明所用的“双层破坏剂”是一种有机材料，当该材料与软化活性成分在赋形剂中的分散体系混合时，该材料可与至少一种赋形剂或软化活性成分相容，并导致分散体系的粘度降低。
不受理论的约束，据信双层破坏剂渗透软化活性成分在赋形剂中的分散体系的液相结晶结构的栅状层，并通过破坏液相结晶结构的正常状态来起作用。这种破坏被认为可降低疏水物-水界面处的界面张力，因而提高了对粘度降低的适应性。本发明所用术语“栅状层”描述了在亲水基团和疏水层最外层的少数碳原子之间的区域(M.J Rosen，Surfactantsand interfacial phenomena，第二版，第125和126页)。
除了提供上述粘度降低的益处外，适于用作双层破坏剂的材料还应该能与软化组合物的其它组分相容。例如，适宜的材料不应与软化组合物的其它组分反应，以防止软化组合物失去软化能力。
可用于本发明组合物中的双层破坏剂优选为表面活性材料。这类材料既包含疏水部分又包含亲水部分。优选的亲水部分是多烷氧基化基团，优选为聚乙氧基化基团。这类优选的双层破坏剂的使用含量占软化活性成分含量的约2％至约15％。优选地，双层破坏剂的使用含量占软化活性成分含量的约3％至约10％。
尤其优选的双层破坏剂为非离子表面活性剂，其源于饱和的和/或不饱和的伯和/或仲胺、酰胺、氧化胺脂肪醇、脂肪酸、烷基酚、和/或烷基芳基羧酸化合物，每个化合物优选具有约6至约22个碳原子，更优选具有约8至约18个碳原子。这些碳原子优选在疏水性链上，更优选在烷基或亚烃基链上。其中所述化合物的至少一个活性氢被≤50乙氧基化、优选为≤30、更优选为约3至约15、甚至更优选为约5至约12。乙撑氧部分提供的HLB值为约6至约20、优选为约8至约18、更优选为约10至约15。
适宜的双层破坏剂还包括含有大头基团的非离子表面活性剂，其选自a.具有下式的表面活性剂R1-C(O)-Y’-[C(R5)]m-CH2O(R2O)zH其中R1选自饱和的或不饱和的、伯、仲或含支链的烷基或烷基芳基烃，所述烃链的长度为约6至约22；Y’选自下列基团-O-、-N(A)-及其混合物，A选自下列基团H、R1、-(R2-O)z-H、-(CH2)xCH3、苯基或取代芳基，其中0≤x≤约3，z为约5至约30；每个R2选自下列基团或下列基团的组合-(CH2)n-和/或-[CH(CH3)CH2]-；每个R5选自下列基团-OH和-O(R2O)z-H；m为约2至约4；b.具有下述化学式的表面活性剂 其中Y″＝N或O；每个R5分别独立地选自下列基团-H、-OH、-(CH2)xCH3、-O(OR2)z-H、-OR1、-OC(O)R1以及-CH(CH2-(OR2)z″-H)-CH2-(OR2)z’-C(O)R1，x和R1如上文所定义，5≤z、z’、z”≤20，更优选为5≤z+z’+z”≤20，最优选地，杂环为Y”＝O的五元环，一个R5为-H，两个R5为-O-(R2O)z-H，并且至少一个R5为具有8≤z+z’+z”≤20的下列结构-CH(CH2-(OR2)z″-H)-CH2-(OR2)z，-C(O)R1，R1为具有8至20个碳原子的烃且没有芳基；c.具有下述化学式的聚羟基脂肪酸酰胺表面活性剂R2-C(O)-N(R1)-Z其中每个R1为H、C1-C4烃基、C1-C4烷氧基烷基或羟基烷基；R2为C5-C31烃基部分；每个Z为含有直链烃基链(至少有3个羟基直接与之相连)的聚羟基烃基部分，或它的乙氧基化衍生物；每个R’为H或环状的单或聚糖类或其烷氧基化衍生物；以及适宜的相稳定剂还可包括表面活性剂的络合物，该络合物由一种表面活性剂离子被带有相反电荷的表面活性剂离子中合而形成，或被适于降低稀释液粘度的电解质离子中和而形成。
典型双层破坏剂的实施例包括(1)烷基或烷基芳基烷氧基化非离子表面活性剂适宜的烷基烷氧基化非离子表面活性剂，通常源自饱和的或不饱和的、伯和仲脂肪醇、脂肪酸、烷基酚或烷基芳基(例如安息香的)羧酸，其中活性氢(s)被≤约30的亚烷基烷氧基化，优选用乙烯、氧化物部分(例如环氧乙烷和/或环氧丙烷)。用于本发明的非离子表面活性剂，在烷基或链烯基链上优选具有约6至约22个碳原子，并且在直链结构中亦如此，优选具有约8至约18个碳原子的直链结构。如果有烯化氧存在，其优选在伯位上，≤的平均值约为30摩尔烯化氧/烷基链、更优选为约3至约15摩尔烯化氧、最优选为约6至约12摩尔烯化氧。优选此类材料的倾点低于约70°F(21℃)，和/或不在软化组合物中凝固。含直链的烷基烷氧基化表面活性剂实施例包括Shell公司的Neodol91-8、23-5、25-9、1-9、25-12、1-9和45-13，BASF公司的PlurafacB-26和C-17，以及ICI Surfactants公司的Brij76和35。烷基芳基烷氧基化表面活性剂实施例包括Huntsman公司的Surfonic N-120、Rhone Poulernc公司的IgepalCO-620和CO-710、Union Carbide公司的TritonN-111和N-150、Dow公司的Dowfax9N5以及BASF公司的LutensolAP9和AP14。
(2)烷基或烷基芳基胺或胺氧化物烷氧基化非离子表面活性剂适宜的含胺官能团的烷基烷氧基化非离子表面活性剂，通常源自饱和的或不饱和的、伯和仲脂肪醇、脂肪酸、脂肪甲酯、烷基酚、烷基苯甲酸盐和被转化为胺、胺氧化物的烷基苯甲酸、以及可任选地被仲烷基或烷基芳基烃取代的烷基苯甲酸，该烃中有一个或两个烯化氧链连接在胺官能团上，且每个烯化氧链具有≤约50摩尔烯化氧部分(例如环氧乙烷和/或环氧丙烷)/摩尔胺。用于本发明的胺、酰胺或胺氧化物表面活性剂，在直链或支链结构中具有约6至约22个碳原子，优选在直链结构中具有约8至约18个碳原子的烃，且有一个或两个烯化氧链连接到胺部分上，≤的平均值约为50摩尔烯化氧/胺部分、更优选为约3至约15摩尔烯化氧、最优选的是在胺部分上的具有约6至约12摩尔烯化氧/胺部分的单一烯化氧链。优选此类材料的倾点低于约70°F(21℃)，和/或不在软化组合物中凝固。乙氧基化的胺表面活性剂实施例包括RhonePoulenc公司的Berol397和303以及Akzo公司的EthomeensC/20、C25、T/25、S/20、S/25和EthodumeensT/20和T25。
优选地，烷基或烷基芳基烷氧基化表面活性剂化合物，和烷基或烷基芳基胺、酰胺以及胺氧化物烷氧基化化合物具有下式R1m-Y-[(R2-O)z-H]p
其中每个R1选自饱和的或不饱和的、伯、仲或含支链的烷基或烷基芳基烃，所述烃链的长度优选为约6至约22个碳原子、更优选为约8至约18个碳原子、甚至更优选为约8至约15个碳原子；优选地是直链的且不含有芳基部分；其中每个R2选自下列基团或下列基团的组合-(CH2)n-和/或-[CH(CH3)CH2]-，其中约1＜n≤约3；Y选自下列基团-O-、-N(A)q-、-C(O)O-、-(O←)N(A)q-、-B-R3-O-、-B-R3-N(A)q-、-B-R3-C(O)O-、-B-R3-N(→O)(A)-及其混合物，其中A选自下列基团H、R1、-(R2-O)z-H、-(CH2)xCH3、苯基或取代的芳基，其中0≤x≤约3，B选自下列基团-O-、-N(A)-、-C(O)O-及其混合物，其中A如上文所定义；其中每个R3选自下列基团R2、苯基或取代的芳基。每个烷氧基链上的末端氢可被短链C1-4烷基或酰基代替，以“罩住”烷氧基链。z为约5至约30。p为乙氧基化链的数目，典型的为一或二，优选为一；m为疏水链的数目，典型的为一或二，优选为一；q是完成该结构的一个数字，通常为一。
优选的结构是这样一种结构其中m＝1，p＝1或2，5≤z≤30，q可为1或0，但当p＝2时、q必为0；更优选的结构其中m＝1，p＝1或2，7≤z≤20；甚至更优选的结构其中m＝1，p＝1或2，9≤z≤12。优选y为0。
(3)含有大头基团的烷氧基化和非烷氧基化非离子表面活性剂适宜的含有大头基团的烷氧基化和非烷氧基化双层破坏剂，通常源自饱和的或不饱和的、伯和仲脂肪醇、脂肪酸、烷基酚以及由糖类基团或杂环的端部基团衍生的烷基苯甲酸。然后该结构可任选地被下列烃所取代，上述烃被更多的烷基或烷基芳基烷氧基化或非烷氧基化。杂环或糖类被一个或多个烯化氧链(例如环氧乙烷和/或环氧丙烷)烷氧基化，每个烯化氧链≤约50、优选≤约30摩尔/摩尔杂环或糖类。用于本发明的糖类或杂环表面活性剂中的烃类基团具有约6至约22个碳原子，并且是在直链结构中，优选具有约8至约18个碳原子、且含有一个或两个烯化氧链的烃，糖类或杂环部分的每个烯化氧链平均值为≤约50、优选≤约30摩尔的糖类或杂环部分、更优选为约3至约15摩尔烯化氧/烯化氧链、最优选为约6至约12摩尔烯化氧/表面活性剂分子。该表面活性剂分子既包含烃链上的烯化氧，也包含杂环或糖类部分的烯化氧。这类双层破坏剂的实施例可购自ICI Surfactants公司的Tween40、60和80。
优选的含有大头基团的烷氧基化和非烷氧基化非离子表面活性剂化合物，具有下式R1-C(O)-Y’-[C(R5)]m-CH2O(R2O)zH其中R1选自饱和的或不饱和的、伯、仲或含支链的烷基或烷基芳基烃；所述烃链的长度为约6至约22；Y’选自下列基团-O-、-N(A)-及其混合物，A选自下列基团H、R1、-(R2-O)z-H、-(CH2)xCH3、苯基或取代芳基，其中0≤x≤约3，z为约5至约30；每个R2选自下列基团或下列基团的组合-(CH2)n-和/或-[CH(CH3)CH2]-；每个R5选自下列基团-OH和-O(R2O)z-H；m为约2至约4；此类表面活性剂的另一可用通式为 其中Y″＝N或O；每个R5分别独立地选自下列基团-H、-OH、-(CH2)xCH3、-(OR2)z-H、-OR1、-OC(O)R1以及-CH2(CH2-(OR2)z″-H)-CH2-(OR2)z’-C(O)R1。x、R1以及R2如上述在D部分所定义，z、z’和z”均为约5≤至≤约20，更优选的z+z’+z”的总和为约5≤至≤约20。在一个尤其优选的该结构形其中，杂环为具有Y”＝O的五元环，一个R5为-H，两个R5为-O-(R2O)z-H，并且至少一个R5具有下列结构-CH(CH2-(OR2)z″-H)-CH2-(OR2)z’-OC(O)R1，其中z+z’+z”的总和等于约8≤至≤约20，R1为具有约8至约20个碳原子且不含芳基的烃。
可使用的另一组表面活性剂为聚羟基脂肪酸酰胺表面活性剂，化学式为R6-C(O)-N(R7)-W
其中每个R7为H、C1-C4烃基、C1-C4烷氧基烷基或羟基烷基(例如2-羟基乙基、2-羟丙基等)，优选C1-C4烷基、更优选C1-C2烷基、最优选C1烷基(即甲基)或甲氧基烷基；R6为C5-C31烃基部分，优选C7-C19直链烷基或链烯基、更优选C9-C17直链烷基或链烯基、最优选C11-C17直链烷基或链烯基，或其混合物；W为具有直链烃基链(至少有3个羟基直接与之相连)的聚羟基烃基部分，或为其烷氧基化衍生物(优选乙氧基化的或丙氧基化的衍生物)。W优选源自还原胺化反应中的还原糖；更优选的W为糖类部分。W优选选自包含-CH2-(CHOH)n-CH2OH、-CH(CH2OH)-(CHOH)n-CH2OH、-CH2-(CHOH)2(CHOR’)(CHOH)-CH2OH的组群，其中n为3至5、且包括3和5的一个整数，R’为H或环状的单或多糖类、及其烷氧基化衍生物。最优选的为糖类，其中n为4，尤其优选-CH2-(CHOH)4-CH2O。上述W部分的混合物是所期望的。
R6可为例如N-甲基、N-乙基、N-丙基、N-异丙基、N-丁基、N-异丁基、N-2-羟基乙基、N-1-甲氧基丙基或N-2-羟丙基。
R6-CO-N＜可为例如柯卡酰胺、硬脂酰胺、油酰胺、月桂酰胺、十四酰胺、癸酰胺、十六烷酰胺、牛油酰胺等。
W可为1-脱氧葡糖基、2-脱氧果糖基、1-脱氧麦芽糖基、1-脱氧乳糖基、1-脱氧半乳糖基、1-脱氧木糖基、1-脱氧麦芽三糖基等。
(4)烷氧基化季铵阳离子表面活性剂适用于本发明的烷氧基化季铵阳离子表面活性剂，通常源自脂肪醇、脂肪酸、脂肪酸甲酯、烷基取代的苯酚、烷基取代的苯甲酸和/或烷基取代的苯甲酸酯，和/或转化为胺的脂肪酸，该胺可任选地进一步与另一长链烷基或烷基芳基反应；然后这种胺化合物与一个或两个烯化氧链发生乙氧基化反应，每个烯化氧链含有≤约50摩尔烯化氧部分(例如环氧乙烷和/或环氧丙烷)/摩尔胺。典型的此类产品可通过饱和的或不饱和的、伯、仲或含支链的脂肪族胺的季铵化反应来获得，该胺包含具有约6至约22个碳原子的一个或两个烃链，该烃链与一个或两个烯化氧链在胺原子上发生乙氧基化反应，且每个烯化氧链含有少于≤约50个烯化氧部分。用于本发明的胺烃在其直链或支链结构中具有约6至约22个碳原子，优选在直链结构中有一个具有约8至约18个碳原子的烷基烃基团。适宜的季铵表面活性剂用与胺部分相连的一个或两个烯化氧链来制备，≤的平均值约为50摩尔烯化氧/烷基链，更优选为约3至约20摩尔烯化氧，最优选为约5至约12摩尔烯化氧/疏水基团如烷基。优选此类材料的倾点低于约70°F(21℃)，和/或不在软化组合物中凝固。此类优选的双层破坏剂实施例包括Akzo公司的Ethoquad18/25、C/25和0/25和Witco公司的Variquat-66(含总共约16个乙氧基单元的软牛油烷基二聚氧乙基硫酸乙铵)。
优选地，烷氧基化季铵阳离子表面活性剂化合物具有下式{R1m-Y-[(R2-O)z-H]p}+X-其中R1和R2如前文D部分中所定义；Y选自下列基团＝N+-(A)q、-(CH2)n-N+-(A)q、-B-(CH2)n-N+-(A)2、-(苯基)-N+-(A)q、-(B-苯基)-N+-(A)q，其中n为约1至约4。
每个A独立地选自下列基团H、R1、-(R2O)z-H、-(CH2)xCH3、苯基以及取代的芳基，其中0≤x≤约3；B选自下列基团-O-、-NA-、-NA2、-C(O)O-以及-C(O)N(A)-，其中R2如上文所定义的；q＝1或2；以及X-是可与软化活性成分和软化组合物的其它组分相容的阴离子。
优选的结构是这样一种结构其中m＝1，p＝1或2，约5≤z≤约50；更优选的结构其中m＝1，p＝1或2，约7≤z≤约20；最优选的结构其中m＝1，p＝1或2，约9≤z≤约12。
(5)烷基酰胺烷氧基化非离子表面活性剂适宜的表面活性剂的化学式R-C(O)-N(R4)n-[(R1O)x(R2O)yR3]m其中R为C7-21直链烷基、C7-21支链烷基、C7-21直链链烯基、C7-21支链链烯基及其混合物。优选R为C8-18直链烷基或链烯基。
R1为-CH2-CH2-；R2为C3-C4直链烷基、C3-C4支链烷基及其混合物，优选R2为-CH(CH3)-CH2-。包含R1和R2单元混合物的表面活性剂，优选包含约4至约12个-CH2-CH2-单元，其与约1至约4个-CH(CH3)-CH2-单元相结合。这些单元是可替换的，或对配制人员来说可适宜的以任意组合而被组合在一起。优选的R1单元和R2单元的比例为约4∶1至约8∶1。优选地，R2单元(即-C(CH3)H-CH2-)被连接在氮原子上，随后用包含约4至8个-CH2-CH2-单元的链平衡该氮原子。
R3是氢、C1-C4直链烷基、C3-C4支链烷基及其混合物；优选氢或甲基、更优选氢。
R4是氢、C1-C4直链烷基、C3-C4支链烷基及其混合物；优选氢。当下标m等于2时，下标n必等于0、且不含R4单元。
下标m为1或2，下标n为0或1，如果m+n等于2，优选m等于1、且n等于1，则得到一个-[(R1O)x(R2O)yR3]单元，并且R4连接在氮原子上。下标x为0至约50、优选为约3至约25、更优选为约3至约10。下标y为0至约10，优选为0，而当下标y不等于0时，则y为1至约4。优选所有的烯氧基单元均为乙烯氧基单元。
适宜的乙氧基化的烷基酰胺表面活性剂实施例为Witco公司的RewopalC6、Stepan公司的AmidoxC5以及Akzo公司的EthomidO/17和EthomidHT/60。
高聚物可与赋形剂充分相容的高分子量聚合物(以下称“高聚物”)，还可用于使本发明的软化组合物获得期望的拉伸粘度特性。在一个实施方案中，尽管含短支链(C1-C3)的直链或含一至三个长支链的支链也可适用于本发明，但高聚物优选的基本上是直链结构的。本发明所用术语“充分相容”是指高聚物可溶于赋形剂中而成为软化组合物的连续相(即，连续相对肉眼来说是透明的或半透明的)。
这类聚合物不可因其存在而使软化组合物变得不稳定。例如，适宜的高聚物不能含有大量的阴离子取代基，目的是防止软化组合物的絮凝。有必要调整组合物的某些性能以保证其稳定性。例如保证阴离子具有足够低的阴离子特性(即通过调节聚合物预混液的pH值，使其接近等电点)，使得组合物不会导致絮凝。
不受理论的约束，据信适用于本发明的聚合物，在赋形剂内在分子水平上自我相互作用，并与软化活性成分微粒相结合(例如通过缠结、表面吸附和离子吸引)，以增加软化组合物的延伸性，并导致喷雾破碎程度的降低。本发明所用术语“喷雾破碎”是指软化组合物流体在喷雾设备内分裂成单独的小液滴，该液滴的尺寸足够小可使其烟雾化。可用于本发明的聚合物优选具有高分子量、且基本是直链结构的分子。高分子量的聚合物可加强软化组合物的延伸性，这样就使组合物适于在喷雾设备中的延伸过程。据信该喷雾过程产生的小液滴或细丝的尺寸足够大，可使所有的材料充分沉积到纸幅上，而不会被附近的气流带出纸幅附近区域(即微粒沉积下来，而不是被烟雾化)。
应该认识到，高聚物应该在赋形剂中充分可溶解的/可溶胀的，以使高聚物充分的自我相互作用，并与软化剂活性成分微粒相结合。该高聚物在赋形剂中或胶体溶液中形成真实溶液，这是尤其优选的。
为了能与其它高聚物分子以及软化活性成分微粒有效地结合，适用于本发明的高聚物应该具有的重均分子量至少为500,000。典型地聚合物的重均分子量范围为约500,000至约25,000,000、更典型的为约800,000至约22,000,000、甚至更典型的为约1,000,000至约20,000,000、最典型的为约2,000,000至约15,000,000。高分子量聚合物在本发明的一些实施方案中是优选的，这是因为它具有能与软化活性成分的数个微粒同时相结合的能力，从而增加了拉伸粘度和降低了喷雾破碎程度。
为了使喷雾破碎程度最小，期望本发明的组合物能在喷雾过程中呈现出某些流变行为，包括一定范围内的拉伸粘度。延伸或拉伸粘度(ηe)与组合物的延伸性相关，且对于延伸过程如喷雾过程是尤其重要的。拉伸粘度包括三种变形类型单轴或简单拉伸粘度、二轴拉伸粘度和纯粹的剪切拉伸粘度。单轴拉伸粘度对于单轴延伸过程非常重要。其它两种拉伸粘度对于二轴延伸或形成过程如小液滴形成是非常重要的。不受理论的约束，据信增加拉伸粘度产生的“拉丝性”，在给定的气压下，可导致在喷雾过程中细丝的形成和液滴尺寸的增加，因为增加的粘度提供了对在喷嘴内空气喷射施加给初生液滴力的一种抵抗力，该力可使另外的材料在液滴由流体流中分离之前通过流体孔。
已经发现，可用于如本发明所述的喷雾应用的软化组合物，当其被一种选定的高聚物加入中时，典型地，组合物的拉伸粘度增加了至少2倍，优选增加了至少约5倍。当被加入一种选定的高聚物时，本发明组合物的拉伸粘度优选增加约5至约500倍、更优选增加约20至约300倍、最优选增加约30至约100倍。高聚物的含量越高，拉伸粘度的增加就越大。在给定的高聚物浓度下，软化活性成分的固体含量越高，拉伸粘度就越大。在亨基应变量为6的条件下，本发明组合物的拉伸粘度至少为约5帕·秒。在本发明的一个实施方案中，在一定的温度下，本发明的软化组合物还具有的拉伸粘度范围为约5帕·秒至约5,000帕·秒、典型的为约5帕·秒至约1,000帕·秒、更典型的为约5帕·秒至约750帕·秒、甚至更典型的为约5帕·秒至约600帕·秒、最典型地为约5帕·秒至约100帕·秒。拉伸粘度根据下文“分析方法”(Ahalytical Methods)部分中提出的方法来计算。
特劳顿比(Tr)经常用于表达延伸流行为。特劳顿比定义为拉伸粘度(ηe)和剪切粘度(ηs)之间的比率，Tr＝ηe(ε·，t)/ηs其中拉伸粘度ηe决定于形变速率(ε·)和时间(t)。对于牛顿型流体，单轴延伸特劳顿比为一固定值3。对于非牛顿型流体如本发明的组合物，拉伸粘度决定于形变速率(ε·)和时间(t)。已发现本发明的组合物，典型地具有特劳顿比至少约为3。典型地，特劳顿比范围为约10至约5,000、更典型的为约20至约1,000、甚至更典型的为约30至约500(在操作温度和700秒-1条件下测试)。本发明所用“操作温度”是指当组合物被应用于棉纸纸幅时组合物的温度。
当剪切粘度在不同的剪切速率条件下测试时，拉伸粘度的增加也会变得明显。具体地对于如本发明所述的含有一种高聚物的软化组合物来说，当其与不含高聚物的组合物相比时，在低剪切下粘度(～10秒-1)增加量很大，但在高剪切下(＞100秒-1)对粘度的影响不大。
适宜高聚物的非限定性实施例包括聚丙烯酰胺和某些丙烯酸衍生物的聚合物和共聚物(可与本发明的软化组合物相容)、包括聚乙烯醇的乙烯聚合物、聚乙烯醋酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯乙酸乙烯酯、聚乙烯亚胺及其类似物、聚环氧烷(polyalkylene oxide)如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷/环氧丙烷，及其混合物。由上述任意聚合物的单体组成的混合物，该混合物制得的共聚物也适用于本发明。其它示例性的高聚物包括水溶性多糖(如藻酸酯、角叉胶、果胶及其衍生物、壳多糖及其衍生物、以及类似物)、树胶(如瓜耳胶、黄原胶、琼脂、阿拉伯树胶、刺梧桐树胶、黄蓍胶、刺槐豆胶、以及类似树胶)、水溶性纤维素衍生物(如烷基纤维素、羟烷基纤维素、羧烷基纤维素、及类似物)，及其混合物。
一些聚合物(例如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸)通常达不到高分子量范围(即500,000或更高)。可加入少量的交联剂，以生成可用于本发明的高分子量的含支链聚合物。
当高聚物被应用于喷雾过程中时，其加入到本发明的组合物中，加入量应能有效地明显降低在喷雾过程中的喷雾破碎程度、以及降低由喷雾破碎导致的烟雾化，这样所有的软化组合物可充分地沉积到棉纸纸幅上。这些聚合物(若使用)在组合物中的含量范围典型地为约0.01％至约5wt％、更典型的为约0.01％至约2wt％、甚至更典型的为约0.01％至约1wt％、最典型的为约0.05％至约0.5wt％。尤其优选的范围为约0.1wt％至约0.25wt％。令人吃惊地发现，在相对低浓度的条件下，这些聚合物可明显改善喷雾设备的气压操作范围。
下述是适于用作本发明高聚物的非限定性材料清单。SuperflocN-300是重均分子量约为10,000,000的聚丙烯酰胺，以及重均分子量约为5,000,000的SuperflocN-300LMW，二者均可购自Stamford，CT的Cytec公司。非离子聚丙烯酰胺PAM-a和PAM-b的重均分子量分别为15,000,000和5,000,000至6,000,000，可购自Ontario，NY的Scientific PolymerProducts公司。重均分子量为750,000的聚乙烯亚胺，可购自Milwaukee，WI的Aldrich化学公司。高分子量纤维素，如购自Wilmington，DE的Hercules公司的Aqualon纤维素胶。
软化组合物的微量组分赋形剂也可包含本领域为人所知的微量成分。实施例包括用于pH值调节的矿物酸或缓冲系统(对于某些软化活性成分，需要保持水解稳定性)和防沫成分(例如可购自Midland，MI的道-康宁公司的硅氧烷乳剂Dow Corning 2310)，该防沫成分作为一种加工助剂，当将本发明的软化组合物应用于棉纸纸幅时，其可减少泡沫的产生。
还期望提供方法，以控制在本发明软化组合物中的不良微生物的活性。众所周知，生物体(如细菌、霉菌、酵母及类似物)可导致组合物在储存时降解。不良的生物体还能潜在地转移到棉纸产品的使用者身上，上述被如本发明所述的组合物软化的棉纸产品被此类生物体污染。这些不良的生物体可通过向软化组合物中加入有效剂量的杀生材料来控制。可购自Wilmington，DE的Avecia公司的Proxel GXL，被发现当其在本发明组合物中的使用含量为约0.1％时，它是一种有效的生物杀灭剂。可供选择地，可使组合物的pH值更趋向酸性，以产生一种对不良微生物的更不利的环境。如上文所述的方法，可调节pH值的范围为约2.5至4.0、优选为约2.5至3.5、更优选为约2.5至约3.0，这样就可以产生一种不利于微生物的环境。
稳定剂也可用于改善分散体系的均匀性和延长其保存期。例如，可购自Charlotte，NC的Clariant公司的乙氧基化的聚酯HOE S 4060，可用于此用途。
也可使用加工助剂，它包括例如增白剂(如Tinopal CBS-X，可购自Greensboro，NC的CIBA-GEIGY)。当它加入到分散体系中时，只需通过在紫外光下观察包含表面应用的软化组合物的成品棉纸纸幅，就可使应用均匀性的定性观察变得容易。
软化组合物的制备如上所述，本发明的软化组合物是软化活性成分在赋形剂中的分散体。期望的使用含量取决于选择的软化活性成分，其它因素也可能要求软化活性成分在组合物中有一个明确的含量，软化活性成分在组合物中的含量可在约10％至约50％之间变化。优选地，软化活性成分在组合物中的含量为约25％至约45％。最优选地，软化活性成分在组合物中的含量为约30％至约40％。非离子表面活性剂在软化活性成分中的含量为约1％至约15％，优选为约2％至约10％。组合物还包含高聚物，高聚物的含量为约0.01％至约5％。取决于用于制备软化活性成分的方法，软化组合物也可包含约2％至约30％，优选约5％至约25％的增塑剂。如上所述，赋形剂优选的主要组分是水。此外，赋形剂优选包含简单有机酸电解质的碱金属或碱土金属盐，也可包含调节pH值、控制泡沫或辅助分散体系稳定性的微量成分。下文描述本发明尤其优选的软化组合物的制备。
本发明尤其优选的软化组合物按如下方法制备。包含这种组合物的材料，在本描述之后的表1中会有更具体的定义。用于每一步骤的材料使用量，都足以生成在表中详细描述的最终组合物。加热适量的水至约165°F(75℃)(可加入额外的水以弥补蒸发损失)。加入高聚物、硫酸(38％的溶液)和防沫成分。同时，软化活性成分和增塑剂的混合物被加热至约150°F(65℃)，使其熔化。然后将由软化活性成分、增塑剂和非离子表面活性剂组成的熔融混合物，缓慢地加入到热的酸性水相中，并混合至分散相均匀遍布于全部赋形剂中。(聚乙二醇的水溶性可将其带入连续相，但对本发明来说这不是必需的；更具疏水性、并因而保持与季铵化合物的烷基链相连的增塑剂，在本发明的范围内也可使用。)一旦软化活性成分彻底分散后，部分甲酸钠(5％的溶液)就被间歇地加入，并混合以提供最初的粘度降低。然后在持续地搅拌下，将稳定剂缓慢地加入到混合物中。甲酸钠(25％的溶液)的其余部分随后加入。最后在持续混合搅拌下，加入非离子表面活性剂。
表1成分浓度连续相水 适量至100％电解质12.0％防沫剂20.25％双层破坏剂30.8％硫酸41.1％增塑剂520.0％稳定剂61.4％高聚物70.1％分散相软化活性成分545.0％
1.0.25％来源于5％的甲酸钠水溶液，1.75％来源于25％的甲酸钠水溶液2.硅氧烷乳剂(10％活性成分)-Dow Corning2310，由Midland，MI的道-康宁公司销售3.适宜的非离子表面活性剂可购自Houston，TX的Shell化学公司，商标名为NEODOL 91-84.38％的溶液形式，可购自Phillipsburg，NJ的J.T.Baker化学公司5.由Dublin OH的Goldschmidt化学公司可获得的增塑剂和软化活性成分的预混产品如DXP5558-6，且该产品包含约31％的聚乙二醇400和约69％的牛油二酯季铵盐6.稳定剂为HOE S 4060，购自Charlotte，NC的Clariant公司7.高聚物为一种非离子聚丙烯酰胺Superfloc N-300，购自Stamford，CT的Cytec公司得到的化学软化组合物是一种乳状的、低粘度的分散体，该分散体适用于如下所述的纤维素结构，且可以提供给该结构期望的触觉柔软性。该分散体呈现出剪切变稀的非牛顿型粘度特性。适宜地，组合物的粘度低于约1000厘泊(使用下面“测试方法”(TEST Methods)部分描述的方法，在25℃、剪切速率为100秒-1的条件下测试)。优选地，组合物的粘度低于约500厘泊。更优选地，组合物的粘度低于约300厘泊。
应用方法在一个优选的实施方案中，本发明的软化组合物可在棉纸纸幅被干燥和起绉之后(更优选地，当纸幅仍处于高温时)应用。优选地，软化组合物在纸幅被卷到母辊上之前，应用于干燥和起绉的棉纸纸幅。因而，在本发明的一个优选的实施方案中，软化组合物在纸幅起绉之后、且在纸幅通过控制其卡钳厚度的砑光辊之后，应用于热的、过干的棉纸纸幅。甚至更优选地，组合物仅应用于纸幅的一个侧面，此时该纸幅不与砑光辊和卷筒之间的任意辊接触。
上述软化组合物优选以宏观均匀的方式应用于纸幅，这样整个纸张薄片可充分地获益于软化组合物的影响。在组合物应用于热纸幅之后，优选至少一部分赋形剂挥发性组分蒸发掉，同时优选留有一层薄膜，该薄膜包含赋形剂挥发性组分的任意保留的未蒸发部分、软化活性成分、以及软化组合物的其它非挥发性组分。“薄膜”是指纸幅上任意薄的涂层、薄雾。这种薄膜可以是宏观上连续的，或可由不连续的部分组成。如果薄膜由不连续的部分组成，那么该部分可以是尺寸均匀的或尺寸变化的；这些部分还可以以一种规则的或以一种不规则的图案排列，但在宏观上薄膜是均匀的。优选薄膜由不连续的部分组成。
软化组合物可单独地加入到棉纸纸幅的任一侧或两侧。优选地，组合物仅应用于纸幅的一个侧面，此时纸幅不与砑光辊和母辊之间的任意辊接触。
可将软化组合物宏观均匀地应用于纸幅上的优选方法是喷雾。已发现喷雾是一种经济的方法，并且可以精确地控制软化组合物的量和分布，因此该方法是更优选的。分散后的软化组合物，在经过Yankee干燥器之后、在卷到母辊上之前，应用于干燥的、起绉的棉纸纸幅。一种实现该应用的尤其方便的方法是在经过砑光辊之后、母辊之前，将软化组合物应用于纸幅。尤其优选的应用位置是在砑光辊和任意传送辊之间，该传送辊可位于砑光辊和母辊之间。该位置是尤其优选的，是因为纸幅在跨距的每一末端处由辊来控制，且在跨距末端处组合物被应用，并且在纸幅被卷到母辊上之前，仍有一段纸幅路径长度可供赋形剂挥发。
图1举例说明了将软化组合物应用于棉纸纸幅的优选方法。参见图1，湿纸幅1处于载体丝网14之上，当载体丝网14经过转向辊16时，湿纸幅1通过压紧辊3的作用，经过转向辊2递送到Yankee干燥器5。纸幅通过喷雾涂抹器4施用的粘合剂作用，可以可靠地黏附在Yankee干燥器5的转筒表面上。干燥过程通过蒸汽加热的Yankee干燥器5来完成，以及通过加热的、且在干燥遮罩6(未显示)内循环的热空气来完成。然后纸幅被刮粉刀7由Yankee干燥器5上干起绉，在这之后纸幅被指定为起绉纸幅薄片15。纸幅薄片15随后通过砑光辊10和11。软化组合物随后在砑光辊10、11和传送辊9之间的跨距内，由喷雾涂抹器8应用于薄片15上。当纸幅通过传送辊9和卷轴12之间的跨距时，赋形剂的一部分被蒸发，随后，处理后的薄片15经过卷轴12的一个圆周部分，被卷到母辊13上。
可将本发明的软化组合物喷涂到本发明的棉纸纸幅上的适宜设备，包括外部混合型气体喷雾嘴，例如可购自Hendersonville，TN的ITW-Dynatec的如UFD喷雾嘴。
适宜地，软化组合物在纸张薄片15中的重量含量为约0.1％至约8％、优选为约0.1％至约5％、更优选为约0.1％至约3％。
不受理论的约束或者不限于本发明，下文描述了在造纸操作过程中遇到的典型操作条件，以及它们在本发明中对所述过程的影响。Yankee干燥器提高了棉纸薄片的温度，并消除了湿气。Yankee干燥器中的汽压为110磅/平方英寸级(750干帕)。该压力足以使转筒的温度增加至约170℃。当纸张薄片中的水被清除时，在转筒上的纸张温度上升。当纸张薄片脱离刮粉刀时，其温度仍可高于120℃。薄片经过一段时间到达砑光机和卷轴时，它损失了一部分热。在卷轴上卷绕的纸张温度经测量为60℃。最终纸张薄片被冷却至室温。无论在何处，冷却过程都需要数小时乃至数天，这取决于纸辊的尺寸。当纸张被冷却时，它也会从空气中吸收湿气。
因为本发明的软化组合物在纸张过干时应用于纸张，所以通过本方法与软化组合物一起加入到纸张上的水(即在传送辊9和卷轴12之间的跨距内，没有被蒸发的残余水)，不足以导致纸张强度和厚度的明显损失。因而，不需进一步干燥。
实施例实施例1本实施例举例说明了棉纸的制备，同时也说明了本发明的一个实施方案。该实施例举例说明了均匀棉纸纸幅的生产，而该纸幅被如上所述的本发明软化组合物的一个优选实施方案所提供。组合物应用于纸幅的一侧，且纸幅被组合成双层沐浴棉纸产品。
一种小规模的长网造纸机被应用于本发明的实践。
使用常规的再调浆器制备约3％浓度的NSK水相浆料，该浆料通过一个原料导管流向长网造纸机的流浆箱。
为了赋予成品临时的湿强度，1％的Parez 750分散体被制备，并以一种速率加入到NSK原料导管中，该速率足以传送0.3％(基于NSK纤维的干重)的Parez 750。当临时湿强度树脂经由内嵌混合器通过处理过的浆料时，它的吸收被增强。
使用常规的再采集器制备约3％(按重量计)的桉树纤维水相浆料。输送桉树纤维的原料导管被阳离子淀粉RediBOND 5320处理，该阳离子淀粉以2％(基于淀粉干重)的水中分散体的形式输送，且以0.15％(基于得到的起绉棉纸产品的最终干重)的速率输送。当阳离子淀粉经由内嵌混合器通过得到的混合物时，它的吸收被增强。
在进入风扇式泵的入口之前，NSK纤维和桉树纤维两股液流融合在一个原料导管中。融合后的NSK纤维和桉树纤维随后在风扇式泵的入口处，用起白沫的急流水稀释至浓度约为0.2％(基于NSK纤维和桉树纤维的总重)。
NSK纤维和桉树纤维的均匀浆料流入多通道流浆箱，该流浆箱被适当装配，目的是保持均匀的液流，直至它被排放到移动的长网造纸机丝网上。均匀浆料被排放到移动的长网造纸机丝网上且通过其脱水，同时它还被变流装置和真空箱辅助操作。
初生湿纸幅(输送点处纤维的浓度为约15％)经由长网造纸机丝网输被送到图案化的干燥织物上。干燥织物被设计成可产生图案增稠的棉纸，该棉纸在其高密度(隆突)区域的连续网状织物内，排列着不连续的低密度偏转区域。干燥织物通过向纤维网状支撑织物上铸塑一种密封的树脂表面而被制成。支撑织物是45×52的细丝、双层网状织物。在支撑织物上铸塑的树脂厚度为约10mil(0.25毫米)。隆突区域为约40％，且开放单元的出现频率保持在约562个/平方英寸(87.1个/平方厘米)。
进一步的脱水通过真空辅助排水装置来完成，脱水至纸幅的纤维密度为约28％。
当与图案化的成形织物保持接触时，图案化的纸幅被气体吹过式预干燥器干燥至纤维密度为约62％(按重量计)。
半干纸幅随后被输送到Yankee干燥器，并附着在Yankee干燥器的表面上，该表面上附着有喷涂的起绉粘合剂，该粘合剂包含0.125％的聚乙烯醇水溶液。起绉粘合剂以0.1％(基于纸幅干重)的粘合剂固体速率，被输送到Yankee干燥器的表面。
在纸幅被刮粉刀由Yankee干燥器上干起绉之前，纤维密度增加至约96％。
刮粉刀的坡口角度约为25度，并且被置于Yankee干燥器上以提供一个约为81度的接触角。Yankee干燥器在下述条件下工作温度约为350°F(177℃)、转速约为800英尺/分(约244米/分)。
然后纸幅经过两个砑光辊之间。两个砑光辊对于辊重来说是偏心的，并以656英尺/分(约200米/分)的表面速度工作，该速度下产生的起绉百分率为约18％。
在砑光辊之后的一个位置上，用化学软化组合物喷涂纸幅(进一步描述见下文)，在喷涂过程中使用了上述的UFD喷嘴。组合物被喷涂到与下游传送辊相接触表面的相对表面上。
用于制备化学软化混合物的材料为1.部分氢化牛油二酯季铵氯化物与聚乙二醇400预混。预混物为70％的季铵化合物(Witco公司的Adogen SDMC-型)和30％的PEG 400(购自Phillipsburg，NJ的J.T.Baker公司如DXP-505-91)的混合物。
2.Neodol 91-8，一种购自Houston，TX的Shell chemical的乙氧基化的脂肪醇。
3.购自Phillipsburg，NJ的J.T.Baker公司的氯化钙颗粒。
4.购自Midland，MI的道-康宁公司的聚二甲基硅氧烷在水中的10％的分散体(DC2310)。
5.购自Phillipsburg，NJ的J.T.Baker公司的硫酸。
6.增白剂为Tinopal CBS-X，可购自Greensboro，NC的CIBA-GEIGY公司。
7.稳定剂为HOE S4060，可购自Charlotte，NC的Clariant公司。
8.聚丙烯酰胺(Superfloc N-30，可购自Stamford，CT的Cytec公司)。
这些材料按如下过程制备，以形成本发明的软化组合物。
化学软化组合物(组合物1)通过以下过程制备加热需要量的水至约75℃，并向加热的水中加入高聚物(Superfloc N-300)、非离子表面活性剂(Neodol 91-8)、增白剂和聚二甲基硅氧烷。然后用盐酸将溶液的pH值调至约4。季铵化合物和PEG400的预混物随后被加热至约65℃，并被计量加入到水预混物中，同时搅拌至混合物完全均匀。在持续搅拌下，约一半的氯化钙以2.5％的水溶液形式加入。然后在持续搅拌的同时加入稳定剂。在持续搅拌下，通过加入剩余的氯化钙(25％的溶液)，可使最终的粘度降低。组分按比例混合，该比例足以提供具有以下近似浓度的组合物35％部分氢化牛油二酯季铵氯化物47％水15％PEG 4000.9％ Neodol 23-50.25％ Superfloc N-3000.5％ CaCl21.2％ 稳定剂0.15％ 聚二甲基硅氧烷0.13％ HCl0.1％ 增白剂冷却后，组合物的粘度为约450厘泊(使用下面“测试方法”部分描述的方法，在25℃、剪切速率为100秒-1的条件下测试)。
化学软化组合物被喷涂到砑光辊下游的纸幅上。得到棉纸的基准重量为约12.8磅/3000平方英尺(21克/平方厘米)。
纸幅转变为一种均匀的、起绉的、图案增稠的棉纸产品。相对于未处理的对照物，得到的处理过的棉纸具有改善的触觉柔软性。
实施例2本实施例举例说明，加入的高聚物对拉伸粘度的影响。制备与实施例1中所描述的组合物基本相同的组合物(组合物2)。明显的组分差异为1)高聚物被从组合物中清除。
2)软化活性成分的含量由约35％增加至约40％。
3)塑化剂的含量由约15％增加至约17％。
实施例3使用下文“测试方法”部分描述的方法，在亨基应变量为6的条件下，评价组合物1和2的拉伸粘度，得到如下结果
表2组合物近似拉伸粘度(帕·秒)1 ＜0.12 375测试方法棉纸上软化活性成分的含量保留在棉纸纸幅上的本发明所描述的软化活性成分，其量的分析可采用应用技术中可接受的任意方法来进行。这些方法是示例性的，并不意味着排除了可用于测定保留在棉纸上的具体组分含量的其它方法。
下列方法适于确定优选的季铵化合物(QAC)的量，该季铵化合物通过本发明的方法被沉积到纸幅上。标准的阴离子表面活性剂(十二烷基硫酸钠-NaDDS)溶液被用于滴定测量QAC(使用dimidium bromide指示剂)。
标准溶液的配制下列方法被用于配制在本滴定方法中使用的标准溶液。
Dimidium Bromide指示剂的配制向1升的容量瓶内A)加入500毫升蒸馏水。
B)加入40毫升dimidium bromide-disulphine blue指示剂原料液，可购自Carle Place，NY的Gallard-Schlesinger工业公司。
C)加入46毫升5当量的H2SO4D)向容量瓶中加入蒸馏水至刻度线，并混合。
NaDDS溶液的配制。向1升的容量瓶内A)称取0.1154克的NaDDS，可购自Milwaukee，WI的Aldrich化学公司的十二烷基硫酸钠(超纯)。
B)向容量瓶内加入蒸馏水至刻度线，并混合形成0.0004当量的溶液。
方法1.用分析天平称取大约0.5克的棉纸。记录样品重量，并精确至0.1毫克。
2.将样品放入大约150毫升的玻璃杯中，该玻璃杯内包含星形磁力搅拌器。使用量筒，加入20毫升二氯甲烷。
3.在通风厨内，将玻璃杯放在一个电炉上，并调至低热。在搅拌的同时使溶剂完全沸腾，并用量筒加入35毫升dimidium bromide指示剂溶液。
4.高速搅拌的同时，使二氯甲烷再次完全沸腾。关掉热源，但继续搅拌样品。QAC会与指示剂络合，在二氯甲烷层中形成蓝色的化合物。
5.使用10毫升的滴定管，用阴离子表面活性剂溶液滴定样品。这一过程通过下列方式来完成加入测定用量的滴定剂，并快速搅拌30秒。关掉搅拌器，使溶液分层，并察看蓝色的强度。如果颜色是深蓝色，则加入约0.3毫升的滴定剂，快速搅拌30秒并随后关掉搅拌器。再次察看蓝色的强度。如果需要，重复加入另外0.3毫升滴定剂。当蓝色开始变得非常暗淡时，则在搅拌过程中逐滴加入滴定剂。当二氯甲烷层中开始出现微粉红色时，即为滴定终点。
6.记录所用滴定剂的体积，并精确至0.05毫升。
7.用下述公式计算产品中QAC的量 其中X为空白校正，它是通过滴定不含本发明QAC的样品而得到的一个数值。Y为1.00毫升NaDDS可滴定的QAC的毫克数。(例如，对于一种尤其优选的QAC，即二醚二微量氢化牛油二甲基氯化物，Y＝0.254。)棉纸密度本发明所用术语棉纸密度是指平均密度，它是由被卡钳厚度分开的纸张的基准重量来计算，其中包含了适当的单位转换。如本发明所用的棉纸卡钳厚度是指当纸张处于95克/平方英寸(15.5克/平方厘米)的压缩负载下纸张的厚度。
拉伸粘度拉伸粘度可使用毛细管稀释流变仪来测量，如Bazilevskii等的Polymer Science Series A，1997年第39卷第3期的第316至324页的Failure of Polymer Solution Filaments中所述。简要概述，拉伸粘度可用以下方法测量，将样品引入到两个盘之间，快速分离这两个盘，当盘分离时测量细丝直径。Brazilevski等的公开内容和本发明所用仪器的有意义的差别包括1)驱动装置基于两个气动汽缸的活塞。
2)跟踪顶部和底部盘的运动。
3)细丝直径用激光扫描测微计来测试，而不是用光强度测试仪器来测试。
4)末端盘直径为4.9+/-0.1毫米。
5)起始末端盘间距为3至5毫米。
6)最终末端盘间距为10至12毫米。
拉伸粘度在亨基应变量约为6的条件下测试。
棉纸的小组测试柔软性理想地，在柔软性测试之前，待测纸张样品应根据TAPPI(纸浆与造纸工业技术协会)Method #T4020M-88进行处理。优选地，样品在相对湿度为10％至35％、温度范围为22℃至40℃的条件下预处理24小时。在该预处理步骤之后，样品应在相对湿度为48％至52％、温度范围为22℃至24℃的条件下处理24小时。
理想地，柔软性小组测试应该在一个恒温和恒湿度的空间范围内进行。如果上述条件不可行，则所有的样品包括对照物，都应处于同样的测试环境条件下。
柔软性测试以成对对照的形式来进行，它类似于Manual on SensoryTesting Methods，ASTM Special Technical Publication 434，美国材料实验协会(American Society For Testing and Materials)1968中描述的方式进行测试，该著作引入本文以供参考。柔软性通过使用被称为对比差异试验的主观测试来评价。该方法使用了测试材料本身的标准外标物。对于接触可感知的柔软性，提供给实验对象两种样品且使其不能看到样品，实验对象被要求基于接触柔软性而选择二者之一。测试结果汇报至被称为小组评分单位的机构(Panel Score Unit)(PSU)。对于柔软性测试，为获得本发明在PSU中报告的柔软性数据，可进行多组柔软性小组测试。在每个小组测试中，十个熟练的柔软性鉴定人被要求鉴定三套成对样品的相对柔软性的等级。三套样品每次由每个鉴定人鉴定一套每对样品中的一个样品指定为X，另一个指定为Y。简要地，按下述方法，每个X样品对照与其成对的Y样品进行评分1.如果X被鉴定为可能比Y柔软一些评为+1级，如果Y被鉴定为可能比X柔软一些评为-1级；2.如果X被鉴定为确实比Y柔软一些评为+2级，如果Y被鉴定为确实比X柔软一些评为-2级；3.如果X被鉴定为比Y柔软许多评为+3级，如果Y被鉴定为比X柔软许多评为-3级；4.如果X被鉴定为完全比Y柔软许多评为+4级，如果Y被鉴定为完全比X柔软许多评为-4级；评分取平均值，且得到的值保存在PSU单元中。得到的数据被认为是一个小组测试的结果。如果评价多于一个的样品对时，根据通过成对统计分析得到的评分，对所有的样品对进行等级排序。那么，等级按数值上移或下移，且无论哪一个样品被选作零值基准标准时，都需要给出一个PSU零值。然后其它样品具有了+或-值，它通过相对于零值基准标准的相对评分来确定。平均进行的小组测试次数是这样的，约0.2 PSU在主观感知柔软性上代表了明显的差异。
棉纸强度干抗拉强度本方法可用于纸张成品、纸卷试样和未转化原料。此类产品的抗拉强度可使用Thwing-Albert Intelect II标准张力检测器(产自Philadelphia，PAThwing-Albert仪器公司)在一英寸(2.5厘米)的样品宽带上测定。
样品处理及制备在抗拉测试之前，待测纸张样品应根据TAPPI(纸浆与造纸工业技术协会)Method #T4020M-88进行处理。所有塑料和纸板包装材料必须在测试之前认真地从纸张样品中清理出来。纸张样品应该在相对湿度为48％至52％、温度范围为22℃至24℃的条件下处理至少2小时。样品制备和抗拉测试的所有方面，均应在一个恒温和恒湿度的空间范围内进行。
为了能使用完好的产品，丢弃任何有破损的产品。下一步，切掉四个可用单元(术语也称为薄片)的5条带，并将其相互堆叠起来，以形成在薄片重合位置之间有穿孔的一长摞。确定薄片1和3用于加工方向的抗拉测试，薄片2和4用于横向的抗拉测试。下一步，使用纸张切割机(Philadelphia，PA的Thwing-Albert仪器公司的带有安全防护罩的JDC-1-10或JDC-1-12)切过穿孔线，以形成4份单独的原料。确保堆叠1和3仍用于加工方向测试，堆叠2和4仍用于横向测试。
由堆叠1和3在加工方向上切下两个1″(2.5厘米)宽带。由堆叠2和4在横向上切下两个1″(2.5厘米)宽带。现有四个1″(2.5厘米)宽带用于加工方向的抗拉测试，以及有四个1″(2.5厘米)宽带用于横向的抗拉测试。对于这些成品样品，所有八个1″(2.5厘米)宽带为五个可用单元(术语也称为薄片)厚。
对于未转化的原料和/或纸卷试样，使用纸张切割机(Philadelphia，PA的Thwing-Albert仪器公司的带有安全防护罩的JDC-1-10或JDC-1-12)从样品的重要区域切下一个15″×15″(38厘米×38厘米)的8层厚的样品。确保一个15″(38厘米)切割是平行于加工方向进行的，而另一个15″切割是平行于横向的。确保样品在相对湿度为48％至52％、温度范围为22℃至24℃的条件下处理至少2小时。样品制备和抗拉测试的所有方面，均应在一个恒温和恒湿度的空间范围内进行。
由该预处理过的15″×15″(38厘米×38厘米)的8层厚的样品上，切下四个1″×7″(2.5厘米×18厘米)带，且与加工方向平行的长度为7″(18厘米)。将这些样品记为加工方向的纸卷试样或未转化原料样品。切下另外四个1″×7″(2.5厘米×18厘米)带，且与横向平行的长度为7″(18厘米)。将这些样品记为横向的纸卷试样或未转化原料样品。确保上述切割过程使用的是纸张切割机(Philadelphia，PA的Thwing-Albert仪器公司的带有安全防护罩的JDC-1-10或JDC-1-12)。现有总共八个样品四个1″×7″(2.5厘米×18厘米)带，该带有8层厚且与加工方向平行的长度为7″(18厘米)；以及四个1″×7″(2.5厘米×18厘米)带，该带有8层厚且与横向平行的长度为7″(18厘米)。
张力检测器的操作
Thwing-Albert Intelect II标准张力检测器(Philadelphia，PA的Thwing-Albert仪器公司)被用于抗拉强度的实际测试。根据Thwing-Albert Intelect II的操作手册中提供的使用说明，将平面夹钳插入仪器装置并校准检测器。设定仪器的十字头转速为4.00英寸/分(10厘米/分)，设定第一和第二规距长度为2.00英寸(5厘米)。破裂敏感度应被设定为20.0克，且样品宽度应被设定为1.00″(2.5厘米)，样品厚度为0.025″(0.06厘米)。
选择一个负载单元，这样对于待测样品来说，预测抗拉结果的使用范围在25％和75％之间。例如，5000克的负载单元可用于测试预测抗拉强度范围在1250克(5000克的25％)和3750克(5000克的75％)之间的样品。张力检测器也可被设定为5000克负载单元的10％范围，这样就可以测试预测抗拉强度范围在125克至375克的样品。
拿出抗拉测试带中的一个，并将测试带的一端置于张力检测器的一个夹钳内。将纸带的另一端置于另一夹钳内。确保纸带的长尺度方向与张力检测器的侧面平行。还需确保纸带不悬垂于两个夹钳的任一侧。此外，每个夹钳的压力必须与纸张样品充分接触。
将纸张测试带插入到两个夹钳内后，可监控仪器张力。如果显示的值为5克或更多，样品就拉得太紧了。相反地，在开始测试后、并在记录任何值前，如果经历了2至3秒，那么拉力测试带就太松了。
按张力检测器的仪器手册中所述方法，启动张力检测器。在十字头自动回复到其起始位置后，测试完成。从仪器刻度盘或数字仪表面板上，以克为单位读取和记录张力负载，并精确至最小单位。
如果仪器不能自动地到达复位状态，则需要进行必要的调节，以使仪器夹钳处于其起始位置。如上所述，将下一个纸带插入到两个夹钳内，获得一个以克为单位的张力读数。由所有的纸张测试带获得张力读数。应该注意，当进行测试时，如果测试带在夹钳内或在夹钳边缘处滑落或破损，那么该读数应该被舍弃。
计算对于四个加工方向的1″(2.5厘米)宽的成品纸带，对四次单独记录的张力读数求和。用测试纸带的数目除该加和。测试纸带数目通常为四个。还要用每个张力测试带的可用单元数目去除记录张力的加和。对于1层和2层产品来说，每个张力测试带的可用单元数目通常为五个。
对于横向成品测试带，重复该计算过程。
对于沿加工方向切下的未转化原料或纸卷试样，对四次单独记录的张力读数求和。用测试纸带的数目除该加和。测试纸带数目通常为四个。还要用每个张力测试带的可用单元数目去除记录张力的加和。每个张力测试带的可用单元数目通常为八个。
对于横向的未转化原料纸带或纸卷试样纸带，重复该计算过程。
所有结果均以克/英寸为单位。
出于本书面描述的目的，抗拉强度应被转换为“特殊总抗拉强度”，该强度被定义为加工方向和横向测试的抗拉强度总和除以基准重量，并精确到米单位。
粘度综述粘度是使用旋转粘度计在剪切速率为100(秒-1)时被测量。样品置于线性应力扫描过程，该扫描过程应用了一系列的应力，每一应力均处于恒定振幅下。
装置粘度计 SR500型动态应力流变仪，可购自Piscatawy，NJ的Rheometrics Scientific公司。
样品盘 使用25毫米的平行隔热盘设置缺口 0.5毫米样品温度 20℃样品体积 至少0.2455立方厘米初始剪切应力 10达因/平方厘米最终剪切应力 1,000达因/平方厘米应力增量 25达因/平方厘米每20秒递增一次方法在缺口打开的条件下，将样品置于样品盘上。关闭缺口，并根据制造商提供的使用说明书，操作流变仪以测定粘度，当在起始剪切应力和最终剪切应力之间，且采用上述定义的应力增量时，该粘度是剪切应力的函数。
结果及计算得到的曲线图为剪切速率(秒-1)的对数值作为x轴，粘度(泊)的对数值作为左侧y轴，应力(达因/平方厘米)作为右侧y轴。粘度值在剪切速率为100(秒-1)时被读取。粘度值乘以100后，其单位由泊(P)转换为厘泊(cP)。
所有专利的公开内容、专利申请(和以上公布的任意专利，以及任意相应公布的外国专利申请)、以及在本发明描述过程中提及的出版物，均引入本文以供参考。然而明确地表示不承认引入本文以供参考的任何文献讲授或公开了本发明。
当本发明的具体实施方案被举例说明和描述时，对本领域的技术人员来说，在未背离本发明精神和范围的情况下，还可对其进行其它多种变化和改进，这一点将是明显的。因此，在附加的权利要求书中，其覆盖了本发明范围内的所有这些变化和改进。
权利要求
1.一种柔软的棉纸产品，所述柔软的棉纸产品的特征在于其包括a)一层或多层棉纸；和b)沉积在所述棉纸的至少一个外表面上的化学软化组合物，所述化学软化组合物包括i)一种软化活性成分，其中所述软化活性成分包括一种季铵化合物；ii)一种电解质，优选以占所述软化组合物1％至2％的含量使用；以及iii)一种双层破坏剂，优选以占所述软化组合物2％至15％的含量使用；并且拉伸粘度至少为5帕·秒。
2.如权利要求1所述的棉纸，其中所述化学软化组合物以均匀、不连续的表面沉积物的形式沉积下来，且其间隔频率在5个区域/线性英寸至100个区域/线性英寸之间。
3.如权利要求1或2中任一项权利要求所述的棉纸，其中所述季铵化合物的化学式为(R1)4-m-N+-[(CH2)n-Y-R3]mX-其中Y为-O-(O)C-或-C(O)-O-或-NH-C(O)-或-C(O)-NH-，优选为-O-(O)C-或-C(O)-O-；m为1至3，优选为2；n为0至4，优选为2；每个R1为C1-C6烷基或链烯基、羟基烷基、烃基或取代烃基、烷氧基化基团、苄基，或其混合物，优选为甲基；每个R3为C13-C21烷基或链烯基、羟基烷基、烃基或取代烃基、烷氧基化基团、苄基，或其混合物，优选C15-C17烷基或链烯基；以及X-为任意与软化剂相容的阴离子，优选选自氯离子和甲基硫酸盐。
4.如权利要求1至3中任一项所述的棉纸，其中所述化学软化组合物还包括一种高聚物，优选选自聚丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸聚合物和共聚物、水溶性乙烯基聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、聚环氧烷，及其混合物；并且高聚物优选重均分子量为至少500,000。
5.如权利要求1至4中任一项所述的棉纸，其中所述电解质包括一种盐，该盐的阴离子选自卤化物和简单有机酸，该盐的阳离子选自钠、钙、镁的有机酸盐，优选为甲酸钠。
6.如权利要求1至5中任一项所述的棉纸，其中所述双层破坏剂选自下列物质a)非离子表面活性剂，其衍生自饱和的和/或不饱和的、伯胺和/或仲胺、酰胺、氧化胺脂肪醇、脂肪酸、烷基酚和/或在疏水性链上具有6至22个碳原子的烷基芳基羧酸化合物，其中用≤50的环氧乙烷成分乙氧基化所述化合物的至少一个活性氢，以提供6至20的HLB值；b)具有大头基团的非离子表面活性剂，其选自下列物质i)具有下式的表面活性剂 其中Y″＝N或O；每个R5分别独立地选自下列基团-H、-OH、-(CH2)xCH3、-O(OR2)z-H、-OR1、-OC(O)R1和-CH(CH2-(OR2)z″-H)-CH2-(OR2)z，-C(O)R1，x和R1均如上文所定义，且5≤z、z’和z”≤20；以及ii)具有下式的聚羟基脂肪酸酰胺表面活性剂R2-C(O)-N(R1)-Z，其中每个R1为H、C1-C4烃基、C1-C4烷氧基烷基或羟基烷基；R2为C5-C21烃基部分；每个Z为具有直烃基链的聚羟基烃基部分，其中至少有3个羟基直接与所述直烃基链相连，或它的一种乙氧基化的衍生物；和c)具有下式的阳离子表面活性剂{R1m-Y-[(R2-O)z-H]p}+X-其中R1选自饱和的或不饱和的、伯、仲或支链烷基烃或烷基芳基烃；所述烃链具有6至22个碳原子；每个R2选自下列基团或下列基团的组合-(CH2)n-和/或-[CH(CH3)CH2]-；Y选自下列基团＝N+-(A)q、-(CH2)n-N+-(A)q、-B-(CH2)n-N+-(A)2、-(苯基)-N+-(A)q、-(B-苯基)-N+-(A)q，n为1至4，其中每个A分别独立地选自下列基团H、C1-5烷基、R1、-(R2O)z-H、-(CH2)xCH3；苯基和取代芳基，其中0≤x≤3，每个B选自下列基团-O-、-NA-、-NA2、-C(O)O-和-C(O)N(A)-；其中R2如上文所定义；q＝1或2；每摩尔总z值为3至50；X-为与纤维软化剂活性成分和辅助成分相容的阴离子。
7.一种用于软化吸收性棉纸的组合物，所述组合物包括a)有效量的软化活性成分，优选包括所述组合物的至少35％；b)所述软化活性成分分散于其中的赋形剂；c)溶于所述赋形剂的电解质；和d)双层破坏剂，其中所述电解质和所述双层破坏剂协同作用，以使所述组合物的粘度小于所述软化活性成分在所述赋形剂中的双组分分散体的粘度，并且其中所述组合物的拉伸粘度为至少5帕·秒。
8.如权利要求7所述的组合物，其中所述软化活性成分包括一种季铵化合物，优选其中所述季铵化合物的化学式为(R1)4-m-N+-[(CH2)n-Y-R3]mX-其中Y为-O-(O)C-或-C(O)-O-或-NH-C(O)-或-C(O)-NH-，优选为-O-(O)C-或-C(O)-O-；m为1至3，优选为2；n为0至4，优选为2；每个R1为C1-C6烷基或链烯基、羟基烷基、烃基或取代烃基、烷氧基化基团、苄基，或其混合物，优选甲基；每个R3为C13-C21烷基或链烯基、羟基烷基、烃基或取代烃基、烷氧基化基团、苄基，或其混合物，优选C15-C17烷基或链烯基；和X-为任意与软化剂相容的阴离子，优选选自氯离子和甲基硫酸盐。
9.如权利要求7或8中任一项权利要求所述的组合物，所述组合物还包括一种高聚物，优选包含所述组合物的0.01％至5％，且优选重均分子量为至少500,000。10.如权利要求9所述的组合物，其中所述高聚物选自聚丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸聚合物和共聚物、水溶性乙烯基聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、聚环氧烷及它们的混合物。
全文摘要
本发明公开了一种用于软化吸收性棉纸的组合物和使用该组合物软化的棉纸结构。该组合物包括一种有效剂量的软化活性成分、一种软化活性成分分散于其中的赋形剂、一种溶于赋形剂的电解质、一种双层破坏剂和一种高聚物。电解质和双层破坏剂协同作用，使得组合物的粘度低于软化活性成分单独在赋形剂中的分散体的粘度。高聚物提高了组合物的“拉丝性”，拓宽了软化组合物的喷雾应用的气压操作范围。优选地，软化活性成分为一种具有下式的季铵化合物(R
文档编号D21H19/20GK1478165SQ01819926
公开日2004年2月25日 申请日期2001年12月7日 优先权日2000年12月15日
发明者史蒂文·李·巴恩霍特兹, 肯尼思·道格拉斯·文森, 保罗·约瑟夫·科法罗, 拉里·尼尔·麦基, 埃米·乔·汉密尔顿, 埃罗尔·霍夫曼·沃尔, 盖尔·马里·弗兰肯巴赫, 吴叶春, 道格拉斯 文森, 霍夫曼 沃尔, 乔 汉密尔顿, 史蒂文 李 巴恩霍特兹, 尼尔 麦基, 约瑟夫 科法罗, 马里 弗兰肯巴赫 申请人:宝洁公司