專(zhuān)利名稱(chēng)：含有化學(xué)軟化的粗纖維素纖維的薄紙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及薄紙，具體來(lái)說(shuō)涉及由低級(jí)纖維素紙漿制成的衛(wèi)生薄紙，被定為低級(jí)是由于這種紙漿的粗度較高。
背景技術(shù)：
由于世界上對(duì)天然纖維供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境監(jiān)視不斷加強(qiáng)，人們不得不使用低級(jí)纖維素纖維，例如那些由再生紙和由高產(chǎn)率的機(jī)械或化學(xué)機(jī)械方法制得的纖維素纖維。不幸的是，這種纖維在衛(wèi)生薄紙中相當(dāng)嚴(yán)重地降低了產(chǎn)品性能，而這些性能正是衛(wèi)生薄紙消費(fèi)者最需要的，即美觀的品質(zhì)，尤其最需要的是柔軟性。
造成纖維這些性能的主要因素是粗度。上述低級(jí)纖維素纖維一般具有較高的粗度。這成為喪失柔軟感的原因之一，柔軟的感覺(jué)是由所選擇的原纖維所賦予的，因?yàn)樵w維具有松軟性。Carstens在1987年11月7日公告的美國(guó)專(zhuān)利4300981中解釋了由這些原纖維所賦予的結(jié)構(gòu)與表面性質(zhì)，該文獻(xiàn)結(jié)合在此作為參考。
粗纖維的第二種不利的特征是纖維粗度的不均勻性，例如，就柔軟薄紙的制備來(lái)說(shuō)，一般認(rèn)為由桉樹(shù)制成漂白的硫酸鹽法紙漿除了具有所需的平均粗度以外，其優(yōu)點(diǎn)之一在于粗度的均勻性也較高。通過(guò)對(duì)樣品纖維表面積的測(cè)量和分級(jí)，可以得到紙漿纖維樣品內(nèi)的粗度分布指數(shù)，該樣品纖維是纖維最大含量為百分之一的紙漿樣品內(nèi)的一組纖維。這組纖維中具有最小表面積纖維的表面積，稱(chēng)為最小纖維表面積，它提供了紙漿樣品的粗度分布指數(shù)。該最小纖維表面積值越低，表示紙漿樣品的粗度越均勻；而該最小纖維表面積值越高，則表示紙漿樣品越不均勻，并且即使樣品的平均粗度在所需范圍內(nèi)，它們?cè)陔S后的應(yīng)用中手感也不理想。
另外，在判斷一種具體的紙漿樣品所具有的最小纖維表面積值是低還是高時(shí)，有必要考慮硬木和軟木的相對(duì)含量。本說(shuō)明書(shū)論述了一種技術(shù)，該技術(shù)用于測(cè)定一種具體樣品所具有的纖維表面積值是低還是高。紙漿樣品中軟木的每一百分率的比例系數(shù)可以降低所測(cè)量的最小纖維表面積。這種降低的最小纖維表面積稱(chēng)為纖維增量表面積。如果紙漿樣品的纖維增量表面積值低于閾值水平，則它的粗度被認(rèn)為是均勻的。
如果使用上述的低級(jí)纖維，則會(huì)喪失一些所需的表面品質(zhì)。
特別是，在用機(jī)械或化學(xué)機(jī)械方法分離纖維的情況下，最初木質(zhì)中的非纖維素成分的滯留會(huì)造成粗度升高。這種非纖維素成分包括木質(zhì)素和所謂的半纖維素。它使每種纖維更重但不增加其長(zhǎng)度。
再生紙也趨于具有高機(jī)械紙漿含量，但是，即使選擇廢紙進(jìn)行所有應(yīng)有的處理來(lái)使非纖維素成分變?yōu)樽钌?，仍?huì)經(jīng)常造成粗度升高。這被認(rèn)為是由于纖維混合物形態(tài)的不純?cè)斐傻?，它是?dāng)各種來(lái)源的紙被混合用于制造再生紙漿時(shí)而自然發(fā)生的。例如，選擇某種廢紙也許因?yàn)樗饕翘烊坏谋泵烙材荆徊贿^(guò)經(jīng)常有人發(fā)現(xiàn)普遍摻雜有粗軟木纖維，甚至是很劣的品種，如美國(guó)南部的松樹(shù)變種。
在造紙歷史上，許多發(fā)明人將他們的精力傾注于設(shè)計(jì)一些如何克服低質(zhì)量纖維缺點(diǎn)的方法，從而使它們能被接受用于本文所述的用途。
一種方法是通過(guò)使用一種滑動(dòng)的簿片切片機(jī)縱向切開(kāi)各個(gè)纖維來(lái)降低纖維粗度。縱向切開(kāi)纖維降低了每單位纖維長(zhǎng)度上的纖維重量，也就是降低了粗度，但是它顯然使天然產(chǎn)生的閉孔纖維孔壁截面變?yōu)殚_(kāi)孔纖維孔壁截面。Cochrane等人于1989年10月17日公告的美國(guó)專(zhuān)利4,874465公開(kāi)了這種方法。縱向切開(kāi)纖維需要精確的工藝過(guò)程，它并不被認(rèn)為是一種提供制造薄紙產(chǎn)品所需纖維數(shù)量的可行方法，而本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，形成開(kāi)孔壁結(jié)構(gòu)會(huì)降低纖維固有的韌性，這種副作用使由該纖維得到的紙結(jié)構(gòu)變得脆弱。因此，本發(fā)明的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于提供一種柔軟的薄紙，該薄紙基本上不含有開(kāi)孔型纖維壁的纖維。
另一種提高粗纖維結(jié)構(gòu)柔軟性的方法是加入各種類(lèi)型的軟化劑。然而，人們已提出的大量用于軟化薄紙的化學(xué)添加劑中，不過(guò)迄今為止，尚沒(méi)有一種系統(tǒng)可證明足以能從前述粗原料制得真正柔軟的薄紙，除非加入過(guò)量或不必要的添加劑，而這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品成本較高，因此這種方法在一定程度上不可能被人們普遍采用。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種低密度的纖維薄紙結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使薄紙具有令人滿意的觸覺(jué)。
本發(fā)明的另一目的是要嚴(yán)格控制就上述目的來(lái)說(shuō)通常被認(rèn)為是粗糙的和低劣的纖維的摻入量。
本發(fā)明的另一目的是提供一種薄紙，它基本上不含開(kāi)孔壁的纖維。
本發(fā)明的再一目的是避免過(guò)度使用化學(xué)處理方法，因?yàn)檫@些處理方法會(huì)增加產(chǎn)品的制造和分裝的成本。
下列公開(kāi)的內(nèi)容將說(shuō)明本發(fā)明的這些目的以及其它目的是能達(dá)到的。
發(fā)明概述已發(fā)現(xiàn)，如果粗纖維的含量足以使薄紙的復(fù)合平均粗度約大于11而小于18mg/100m，則含有由部分粗纖維素纖維組成的閉孔壁纖維素纖維的薄紙結(jié)構(gòu)能獲得意想不到的柔軟性。
纖維素纖維在用化學(xué)方法軟化后，意想不到的柔軟性使其具有低的摩擦系數(shù)(DCOF)(以百分率表示)，它與該復(fù)合平均粗度(C)(以mg/100m表示)的關(guān)系可用下列公式表示DCOF＞4.27*C-44.23；滿足這種關(guān)系就能在不需加入不必要的添加劑來(lái)掩蔽粗纖維硬度或者不需借助纖維縱向切開(kāi)的情況下生產(chǎn)出一種柔軟的薄紙。縱向切開(kāi)是一種很精確的操作并且會(huì)產(chǎn)生不需要的開(kāi)孔壁纖維的微細(xì)結(jié)構(gòu)。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明選擇的粗纖維所具有的增量表面積約小于0.085平方毫米。
這種柔軟薄紙的比抗拉強(qiáng)度約在9和25g/in/g/m2之間，密度約在0.05和0.20g/cc之間。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種處理方法，該方法目的在于基本上能在這種纖維上涂覆一種化學(xué)軟化劑，優(yōu)選的涂覆量范圍約為0.05％至2.0％重量，這與其比表面有關(guān)。優(yōu)選的化學(xué)軟化劑包括具有下式的季銨化合物

在上式定義的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)R1為C14-C22烴基，優(yōu)選為牛脂，R2為C1-C6烷基或羥烷基，優(yōu)選為C1-C3烷基，X-是一種配合的陰離子，例如鹵素(如氯或溴)或甲基硫酸根。如Swern,Ed.著《Bailey工業(yè)油脂產(chǎn)品》第三版JohnWiley and Sons出版公司(紐約1964)所述，該牛脂是一種具有多種成分的天然物質(zhì)。上面所指的由Swern所編的參考文獻(xiàn)中的表6.13說(shuō)明，該牛脂中78％以上的脂肪酸一般含有16或18個(gè)碳原子。通常，牛脂中一半的脂肪酸是不飽和的，基本上以油酸的形式存在。合成的和天然的“牛脂”都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
優(yōu)選地，每個(gè)R1為C16-C18的烷基，更優(yōu)選地，每個(gè)R1為直鏈C18烷基。優(yōu)選地，每個(gè)R2為甲基，X-為氯或甲基硫酸根。
適用于本發(fā)明的季銨化合物的實(shí)例包括眾所周知的二烷基二甲基銨鹽，如二牛脂二甲基氯化銨、二牛脂二甲基甲硫酸銨、二(氫化)牛脂二甲基甲硫酸銨；優(yōu)選二(氫化)牛脂二甲基甲硫酸銨。這種特定的物質(zhì)可從俄亥俄Dublin的Witco化學(xué)公司購(gòu)到，其商品名為”Varisoft137”。
還可以使用季銨化合物的可生物降解的單酯和雙酯變體，這也屬于本發(fā)明的范圍。
除非另有說(shuō)明，本文所有的百分率，比率和比例均以重量計(jì)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為流程示意圖，圖示了一種優(yōu)選的纖維素紙漿的制備方法，其中，首先進(jìn)行長(zhǎng)度分級(jí)步驟，接著進(jìn)行離心步驟。
圖2為流程示意圖，圖示了優(yōu)選的纖維素紙漿的另一種制備方法，其中，首先進(jìn)行離心步驟，接著進(jìn)行長(zhǎng)度分級(jí)步驟。
以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)地描述。
發(fā)明的詳細(xì)描述簡(jiǎn)單地說(shuō)，本發(fā)明是一種含有纖維的低萃取物薄紙，該纖維具有一定范圍的粗度，從成品的粗度范圍考慮，該纖維具有迄今為止從未獲得的柔軟程度。
已發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)降低與其表面積有關(guān)的各纖維表面的摩擦系數(shù)來(lái)獲得意想不到的柔軟度。
本文所用摩擦系數(shù)這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是由將多孔玻璃滑塊拖過(guò)紙樣品的光滑表面所需的力測(cè)定的摩擦系數(shù)，該紙樣品是由TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T-205法制備得到的。下文將提供用于這種測(cè)量方法的細(xì)節(jié)，但是這種摩擦系數(shù)可通過(guò)其他方法得到，這些方法能得到可比較的值。
本說(shuō)明書(shū)中所用的降低的摩擦系數(shù)這個(gè)術(shù)語(yǔ)縮寫(xiě)成DCOF，以百分率為單位來(lái)表示，它指的是通過(guò)加入其它化學(xué)軟化劑而使摩擦系數(shù)降低的百分?jǐn)?shù)。換句話說(shuō)，為了測(cè)定纖維成品的DCOF，需要用不合化學(xué)軟化劑的纖維樣品制得一種標(biāo)準(zhǔn)手抄紙和用加入化學(xué)軟化劑后的纖維樣品制得一種標(biāo)準(zhǔn)手抄紙。使用每種手抄紙測(cè)量摩擦系數(shù)，DCOF可利用下式計(jì)算得到DCOF=COFB-COFACOFB×100]]>這里，DCOF為降低的摩擦系數(shù)，COFB和COFA分別為由未經(jīng)過(guò)處理的纖維制得的手抄紙的摩擦系數(shù)和由經(jīng)過(guò)處理的纖維制得的手抄紙的摩擦系數(shù)。
本文所用的術(shù)語(yǔ)化學(xué)軟化劑指的是一種能夠提高造紙纖維的光滑度而本質(zhì)上獨(dú)立存在于纖維中的化合物，也就是說(shuō)，即使當(dāng)纖維被分散在水中時(shí)它仍能保留在纖維中。本發(fā)明優(yōu)選約含0.05％至2.0％的化學(xué)軟化劑，以干燥纖維重量計(jì)。
化學(xué)軟化劑的一種最優(yōu)選形式為0.05％至2.0％的具有下式的季銨化合物。

在上式定義的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)R1為C14-C22烴基，優(yōu)選為牛脂，R2為C1-C6烷基或羥烷基，優(yōu)選為C1-C3烷基，X-是一種配合的陰離子，例如鹵素(如氯或溴)或甲基硫酸根。如Swem,Ed.著《Bailey工業(yè)油脂產(chǎn)品》第三版John Wiley andSons出版公司(紐約1964)所述，牛脂是一種具有多種成分的天然物質(zhì)。上面所指的由Swem所編的參考文獻(xiàn)中的表6.13說(shuō)明，牛脂中78％以上的脂肪酸一般含有16或18個(gè)碳原子。通常，存在于牛脂中一半的脂肪酸是不飽和的，基本上以油酸的形式存在。合成的和天然的“牛脂”都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
優(yōu)選地，每個(gè)R1為C16-C18的烷基，更優(yōu)選地，每個(gè)R1為直鏈C18烷基。優(yōu)選地，每個(gè)R2為甲基，X-為氯或甲基硫酸根。
適用于本發(fā)明的季銨化合物的實(shí)例包括眾所周知的二烷基二甲基銨鹽，如二牛脂二甲基氯化銨、二牛脂二甲基甲硫酸銨、二(氫化)牛脂二甲基甲硫酸銨；優(yōu)選二(氫化)牛脂二甲基甲硫酸銨。這種特定的物質(zhì)可從俄亥俄Dublin的Witco化學(xué)公司購(gòu)到，其商品名為”Varisoft137”。
適宜的季銨化合物的進(jìn)一步實(shí)例、和往纖維素纖維中加入該化合物的優(yōu)選方法如Phan等人在1993年8月31日公告的美國(guó)專(zhuān)利5,240,562中所述，該專(zhuān)利已引入本文參考文獻(xiàn)中。
還可以使用季銨化合物中可生物降解的單酯和雙酯變體，這些物質(zhì)也屬于本發(fā)明的范圍。這些化合物具有下式和


在上式定義的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)R1為脂族C13-C19烴基，優(yōu)選為牛脂，R2為C1-C6烷基或羥烷基或它們的混合物，X-是一種配合的陰離子，例如鹵素(如氯或溴)或甲基硫酸根。優(yōu)選地，每個(gè)R1為C16-C18烷基，最優(yōu)選地，每個(gè)R1為直鏈C18烷基，R2為甲基。
其它優(yōu)選的適用于本發(fā)明薄紙的化學(xué)軟化劑包括聚硅氧烷化合物，優(yōu)選為氨基取代的聚二甲基聚硅氧烷化合物。除了這種氨基官能團(tuán)取代以外，還可用羧基、羥基、醚、聚醚、醛、酮、酰胺、酯和硫羥基進(jìn)行有效取代。在這些有效取代基中，包括氨基、羧基和羥基的一類(lèi)取代基比其它取代基是更為優(yōu)選的；氨基是最優(yōu)選的。這種聚硅氧烷的適宜類(lèi)型如Ampulski等人在1991年10月22日公告的美國(guó)專(zhuān)利5,059,282中所述，該專(zhuān)利已引入本文參考文獻(xiàn)。
典型的商業(yè)上可得到的聚硅氧烷包括得自Dow Corning公司的DOW8075和DOW200，得自聯(lián)合碳化物公司的Sliwet L720和Ucarsil EPS。
尚有其它優(yōu)選的適用于本發(fā)明的化學(xué)軟化添加劑，它們包括非離子表面活性劑，這些表面活性劑選自烷基苷類(lèi)，包括烷基苷酯，如蔗糖椰子酸酯(Crodesta SL-40)，它可從Croda公司(紐約，NY)得到；烷基苷醚，如W.K.Langdon等人在1977年3月8日公告的美國(guó)專(zhuān)利4,011,389所述；烷基聚乙氧基酯，如聚乙二醇(200)單月桂酸酯(Pegosperse200ML)，可從GlycoChemicals,inc.(Greenwich.CT)得到；烷基聚乙氧基醚和酯，如可從殼牌化學(xué)公司得到的Neodol25-12；脫水山梨糖醇酯，如從ICI美國(guó)公司得到的司盤(pán)60，乙氧基化的脫水山梨糖醇酯，丙氧基化的脫水山梨糖醇酯，混合的乙氧基/丙氧基脫水山梨糖醇酯，和聚乙氧基化的脫水山梨糖醇醇，如同樣來(lái)自ICI美國(guó)公司的吐溫60。但是必須清楚，上面關(guān)于適宜的化學(xué)軟化劑的列表本質(zhì)上僅僅是示范而已，并不意味著限定本發(fā)明的范圍。
已發(fā)現(xiàn)，如此低含量(例如0.05％-2.0％)的化合物(如上述季銨化合物)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。實(shí)際上，這些低含量對(duì)本發(fā)明薄紙而言，沒(méi)有必要通過(guò)使用多羥基化合物或其他濕潤(rùn)劑來(lái)抵消任何疏水性，因?yàn)檫@樣做可進(jìn)一步節(jié)約成本。
本文所用的術(shù)語(yǔ)復(fù)合平均粗度，指的是由薄紙的纖維終產(chǎn)品所測(cè)得的粗度，而不管產(chǎn)品是否由多種不同粗度的配料組成。纖維素纖維粗度的測(cè)定方法在下文中進(jìn)行詳述。
對(duì)于由不同類(lèi)型的纖維素纖維的共混物組成的產(chǎn)品也可以測(cè)定其復(fù)合平均粗度，這是從該產(chǎn)品所包含的各個(gè)纖維的粗度來(lái)測(cè)定的。需要知道不同類(lèi)型纖維的確切的重量比率以進(jìn)行這種計(jì)算。為進(jìn)行這種計(jì)算，當(dāng)兩種纖維類(lèi)型1和2各自具有的粗度分別為C1和C2，各自以重量份數(shù)f1和f2混合時(shí)，使用下式得出結(jié)果的復(fù)合平均粗度C。C=C1×(1+f1/f2)1+(f2/f1)×(C1/C2)]]>本發(fā)明的這種薄紙由復(fù)合平均粗度約在11和18mg/100m之間的纖維素纖維組成，更為優(yōu)選的粗度約在12mg/100m和16mg/100之間。
Vinson在1995年4月11日公告的美國(guó)專(zhuān)利5,405,499描述了一種優(yōu)選的制備具有理想的纖維長(zhǎng)度和纖維粗度的纖維素紙漿的方法，該專(zhuān)利引入本文的參考文獻(xiàn)。
本文所用的術(shù)語(yǔ)纖維素纖維，指的是天然產(chǎn)生的纖維狀物質(zhì)，它來(lái)自木材和其它生物材料。取自于木材的物質(zhì)特別有用?？墒褂酶鞣N來(lái)源的纖維素木材纖維來(lái)制備本發(fā)明產(chǎn)品。這些物質(zhì)包括化學(xué)紙漿，它經(jīng)過(guò)純化，基本上清除所有源自木質(zhì)的木質(zhì)素。這些化學(xué)紙漿包括那些由強(qiáng)堿Kraft(硫酸鹽)或酸、亞硫酸鹽方法制得的物質(zhì)?？蓱?yīng)用的木材纖維還可以源自機(jī)械紙漿，本文所用的機(jī)械紙漿這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是化學(xué)熱力學(xué)紙漿以及磨木漿(groundwood)、熱力學(xué)紙漿和半化學(xué)法紙漿，所有的這些紙漿基本上都保留了木質(zhì)中的部分木質(zhì)素。
硬木紙漿和軟木紙漿以及這兩種的混合物都可以被利用。這里所說(shuō)的術(shù)語(yǔ)硬木和軟木紙漿分別指的是源自闊葉樹(shù)(被子植物)和針葉樹(shù)(裸子植物)木質(zhì)素的纖維木漿。同樣本發(fā)明可用源自再生紙的纖維，這些再生紙可能包含上述種類(lèi)的一種或全部，還可能含有少量便于原造紙的其它纖維、填充劑和添加劑。
根據(jù)本發(fā)明，可以采用源自再生紙的纖維來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品，這種再生紙是用化學(xué)紙漿纖維制得的，含有一種硬木和軟木纖維的混合物。本文所用的術(shù)語(yǔ)“再生紙”一般是指有意除去它的纖維并重新利用它的紙。這些紙可以是消費(fèi)前的，如從紙廠或打印店得到，或是消費(fèi)后的，如從家庭或辦公室收集得到的。再生紙由商人分成不同的等級(jí)以便于重新利用。在本發(fā)明中，再生紙中一個(gè)含具有特定價(jià)值的等級(jí)是帳簿紙(ledger paper)。帳簿紙通常含化學(xué)紙漿并且其含有的硬木和軟木的比率一般約為1∶1到2∶1。帳簿紙的實(shí)例包括粘合紙，書(shū)，照相紙及其類(lèi)似的紙張。
制備本發(fā)明的薄紙所用的纖維素纖維優(yōu)選為至少含有10％，更優(yōu)選約為20％到60％的粗纖維素纖維，以重量計(jì)，這些纖維素纖維選自由再生纖維，化學(xué)-熱機(jī)械方法處理的纖維或它們的混合物組成的組。
本文所用的柔軟性指的是薄紙的觸覺(jué)品質(zhì)，該觸覺(jué)品質(zhì)是由專(zhuān)家小組進(jìn)行相對(duì)評(píng)定的，并被記錄成每個(gè)單元的小組評(píng)定的平均值。
據(jù)悉柔軟性受造紙的結(jié)構(gòu)物的影響，而不受這里所公開(kāi)的纖維形態(tài)學(xué)的影響。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的是，衛(wèi)生紙的柔軟性是它的重量和抗拉強(qiáng)度的函數(shù)。
本發(fā)明的制品也確實(shí)是如此。本發(fā)明人將這些參數(shù)組合起來(lái)以一個(gè)比值表示其中抗拉強(qiáng)度(用g/in來(lái)表示)除以基本重量(用g/m2表示)。該比值在這里是指比抗拉強(qiáng)度。本發(fā)明所用的比抗拉強(qiáng)度約為9g/in/g/m2到25g/in/g/m2。更優(yōu)選為約11g/in/g/m2到17g/in/g/m2。
柔軟性更受在造紙中進(jìn)行的成形和干燥類(lèi)型的整體結(jié)果的影響。例如，1957年授予Sanford和Sisson的美國(guó)專(zhuān)利3,301,746非常關(guān)鍵地解釋了制造特殊軟紙的方法，這種軟紙用作衛(wèi)生紙及其類(lèi)似物。該技術(shù)確認(rèn)了密度對(duì)柔軟性的重要性。
本文所用的術(shù)語(yǔ)密度是根據(jù)厚度和每單位面積的重量計(jì)算得到的，這里，厚度是使用任何一種合適的能使樣品承受95g/in2壓力負(fù)荷的紙厚度測(cè)定器測(cè)得的。對(duì)本發(fā)明有用的密度范圍約為0.05g/cc到0.2g/cc，優(yōu)選為約0.08g/cc到0.15g/cc。
本文所用的術(shù)語(yǔ)離心篩指的是一種壓力篩，例如Model100Centrisorter，它是South Walpole,MA的Bird機(jī)械公司的商品，它裝配有具有一定孔徑大小的篩網(wǎng)，這種孔徑大小能使纖維在流入處被分成具有可測(cè)量長(zhǎng)度差的兩部分。
本文所用的術(shù)語(yǔ)纖維長(zhǎng)度，指的是加權(quán)平均纖維長(zhǎng)度，它是通過(guò)下文將要描述的Kajaani FS-200測(cè)得的。本發(fā)明的薄紙優(yōu)選為具有約1mm到1.5mm的復(fù)合平均纖維長(zhǎng)度。
本文所用的術(shù)語(yǔ)水力旋風(fēng)器指的是一套裝置，如3”Centricleaner(錐形除渣器)，它是Springfield,OH的Sprout-Bauer公司的商品。
本文所用的術(shù)語(yǔ)“開(kāi)孔壁”指的是當(dāng)含有腔或中心空隙的天然纖維素纖維被縱向切片以至于孔壁內(nèi)部的實(shí)質(zhì)性部分被暴露出來(lái)時(shí)所導(dǎo)致的狀態(tài)。與這種狀態(tài)相反的是“閉孔壁”，它是絕大部分纖維素纖維的天然狀態(tài)，特別是包括木纖維管，這種木纖維管構(gòu)成了硬木和軟木類(lèi)型的木纖維紙漿的主要實(shí)體。本發(fā)明的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明的薄紙所含有纖維僅僅是閉孔壁類(lèi)型。A．薄紙本發(fā)明是一種柔軟薄紙，這種柔軟薄紙含具有閉孔壁、并被化學(xué)方法軟化的纖維素纖維。用化學(xué)方法軟化的纖維素纖維含有足夠數(shù)量的粗纖維，從而可以使薄紙的復(fù)合平均粗度升至約為11到18mg/100m之間，更優(yōu)選約為12到16mg/100m之間。用化學(xué)方法軟化的纖維纖維具有低的摩擦系數(shù)(DCOF，以百分率表示)，該摩擦系數(shù)與復(fù)合平均粗度(C)(以mg/100m表示)，有下列公式關(guān)系DCOF＞4.27*C-44.23，更優(yōu)選為DCOF＞4.75*C-44.23。
這種薄紙的比抗拉強(qiáng)度約在9和25g/in/g/m2之間，其密度約在0.05到0.20g/cc之間。
本發(fā)明用于一般的薄紙，包括但不限于常規(guī)的壓毛薄紙；高松厚度的稠化薄紙；高松厚度的不緊密的薄紙。這種薄紙可具有均勻的或多層結(jié)構(gòu)；而從其得到的薄紙產(chǎn)品可以是單層或多層結(jié)構(gòu)。這種薄紙優(yōu)選為其基本重量大約在10g/m2和65g/m2之間，其密度約為小于或等于0.6g/cc。更為優(yōu)選的是，基本重量大約為小于或等于40g/m2，而其密度大約在0.05g/cc和0.2g/cc之間。進(jìn)一步優(yōu)選為其密度大約在0.05g/cc和0.2g/cc之間，而最優(yōu)選為其密度大約在0.08g/cc和0.15g/cc之間。參見(jiàn)1991年10月22日公告的美國(guó)專(zhuān)利5,059,282(Ampulski等人)第13欄第61-71行，該文獻(xiàn)描述了如何測(cè)定薄紙的密度。(除非另外具體說(shuō)明，所有相對(duì)于紙的的數(shù)量和重量都是以干燥時(shí)為基準(zhǔn)。)在本發(fā)明的一個(gè)具體優(yōu)選實(shí)施方案中，薄紙是單層、多層結(jié)構(gòu)。這種單層優(yōu)選為含有三個(gè)重疊層，一個(gè)內(nèi)層和兩個(gè)外層，內(nèi)層位于兩個(gè)外層之間。內(nèi)層優(yōu)選為含有長(zhǎng)度加權(quán)平均長(zhǎng)度至少為1mm的纖維素纖維，而兩個(gè)外層的每層優(yōu)選為含有長(zhǎng)度加權(quán)平均長(zhǎng)度約小于1mm的纖維素纖維。在這個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，內(nèi)層約占全部紙重的15％到25％。粗纖維素纖維選自再生紙、化學(xué)熱力學(xué)纖維和它們的混合物。這種粗纖維優(yōu)選為位于外層，以重量計(jì)它們至少約占全部紙重的10％，更優(yōu)選為約20到60％，和至少約占外層的12％，更優(yōu)選為約25到75％。
常規(guī)的壓實(shí)薄紙和制造這種紙的方法在造紙技術(shù)中是已知的。這種紙一般通過(guò)在一個(gè)有孔金屬絲網(wǎng)上沉積一種造紙配料，在造紙技術(shù)中常將這種金屬絲網(wǎng)叫做長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)的網(wǎng)。這種配料一旦沉積在網(wǎng)上，這就形成紙幅。對(duì)該紙幅加壓脫水并在高溫條件下進(jìn)行干燥。按照所述的這種方法制造紙幅的具體技術(shù)和典型設(shè)備是本專(zhuān)業(yè)人員已知的。在一種典型的方法中，從一種加壓的流漿箱內(nèi)提供一種低稠度的紙漿配料。該流漿箱具有一個(gè)開(kāi)口，將一層簿的紙漿配料沉積物帶到長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)的網(wǎng)上形成一個(gè)濕的紙幅。然后一般通過(guò)真空脫水將該紙幅進(jìn)行脫水至纖維稠度約為7％和25％之間(以紙幅的總重為基數(shù))，并通過(guò)加壓進(jìn)一步干燥，在該操作中，使紙幅接受由反向機(jī)械元件施加的壓力，例如，圓輥筒。脫水后的紙幅用蒸汽輥筒進(jìn)一步加壓和干燥，這種蒸汽輥筒設(shè)備在該領(lǐng)域里稱(chēng)為Yankee干燥器。在Yankee干燥器中可通過(guò)機(jī)械裝置進(jìn)行施壓，如用反向圓筒輥對(duì)紙幅加壓。可以使用多個(gè)Yankee干燥器輥，借此在輥間可隨意產(chǎn)生附加壓力。形成的薄紙結(jié)構(gòu)此后稱(chēng)作為常規(guī)的壓實(shí)的薄紙結(jié)構(gòu)。由于潮濕的纖維在壓緊狀態(tài)下干燥時(shí)，整個(gè)紙幅受到相當(dāng)大的機(jī)械壓力，因此這種紙被認(rèn)為是緊密的。
優(yōu)選的是使本發(fā)明薄紙的結(jié)構(gòu)致密。結(jié)構(gòu)致密的薄紙的特征在于具有較高松厚度區(qū)的纖維密度較低而致密區(qū)的纖維密度較高。高松厚度區(qū)域的另一個(gè)特征在于枕形區(qū)(pillow regions)的范圍。致密區(qū)還可稱(chēng)為叉節(jié)區(qū)。致密區(qū)分散在高松厚度區(qū)內(nèi)。在高松厚度區(qū)內(nèi)不連續(xù)地分布有致密區(qū)或可以全部或部分相互連接。這種結(jié)構(gòu)可以形成非裝飾的形狀或形成有花紋的簿紙。制造有花紋的致密簿紙的優(yōu)選方法在以下文獻(xiàn)中被公開(kāi)1967年1月31日公告的美國(guó)專(zhuān)利3,301,746(Sanford等人)；1976年8月10日公告的美國(guó)專(zhuān)利3,974,025(Ayers等人)；1980年3月4日公告的美國(guó)專(zhuān)利4,191,609(Trokhan等人)；1987年1月20日公告的美國(guó)專(zhuān)利4,637,859(Trokhan等人)；結(jié)合在此作為參考。
一般來(lái)說(shuō)，有花紋的致密紙幅優(yōu)選通過(guò)以下方法制備在有孔的長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)的金屬絲網(wǎng)上沉積一種造紙配料，形成一個(gè)濕的紙幅，接著將該紙幅對(duì)合到一排支撐體上。該紙幅受到這排支撐體的壓力，借此在紙幅內(nèi)產(chǎn)生致密區(qū)，其位置相應(yīng)于這排支撐體與該紙幅之間的一些接觸點(diǎn)上。在這項(xiàng)操作中紙幅上不受壓的其余部分被認(rèn)為是高松厚度區(qū)。通過(guò)使用流體壓力(如真空器械或吹風(fēng)干燥器)，或采用機(jī)械方法向支撐體方向?qū)埛訅海乖摳咚珊穸葏^(qū)進(jìn)行進(jìn)一步的致密。將紙幅進(jìn)行脫水，或者可以預(yù)干燥，以使高松厚度區(qū)基本上不被壓實(shí)。脫水、選擇性的預(yù)干燥和形成致密區(qū)這些操作可結(jié)合或部分結(jié)合起來(lái)以減少總的進(jìn)行加工的步驟。在致密區(qū)的形成、脫水和選擇性的預(yù)干燥之后，紙幅的干燥便完成了，仍?xún)?yōu)選為不采用機(jī)械加壓。優(yōu)選使約8％到55％的薄紙表面為致密區(qū)，密度至少為高松厚度區(qū)密度的125％。
這排支撐體優(yōu)選為具有一種交替叉節(jié)結(jié)構(gòu)的壓花載體織物，它和為致密區(qū)的形成提供便利的這排支撐體一樣施加壓力進(jìn)行操作。該叉節(jié)結(jié)構(gòu)圖案構(gòu)成了前述的這排支撐體。適宜的壓花載體織物在以下文獻(xiàn)中公開(kāi)1967年1月31日公告的美國(guó)專(zhuān)利3,301,746(Sanford等人)；1974年5月21日公告的美國(guó)專(zhuān)利3,821,068(Salvucci等人)；1976年8月10日公告的美國(guó)專(zhuān)利3,974,025(Ayers等人)；1971年3月30日公告的美國(guó)專(zhuān)利3,573,164(Friedberg等人)；1969年10月21日公告的美國(guó)專(zhuān)利3,473,576(Amneus)；1980年12月16日公告的美國(guó)專(zhuān)利4,239,065(Trokhan等人)；1987年7月9日公告的美國(guó)專(zhuān)利4,528,239(Trokhan等人)；結(jié)合在此作為參考。
優(yōu)選的是首先將配料在有孔載體(例如長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)的網(wǎng))上形成濕紙幅。將這種紙幅脫水并將它轉(zhuǎn)移到壓花的織物上?；蛘咭部梢韵葘⑴淞铣练e于有孔支撐載體上，該載體也像壓花織物支撐體一樣操作。這種紙幅結(jié)構(gòu)一旦形成，濕紙幅便被脫水，優(yōu)選為進(jìn)行加熱預(yù)干燥使其具有約40％和80％之間的纖維稠度。脫水優(yōu)選采用抽提箱或其它真空器械或吹氣干燥器進(jìn)行操作。在完全干燥之前在紙幅上壓出叉節(jié)花紋。完成該項(xiàng)操作的一種方法是通過(guò)使用機(jī)械壓力。例如，通過(guò)在干燥鼓(如一種Yankee干燥器)表面對(duì)載有壓花織物的夾輥施壓來(lái)完成這項(xiàng)操作，其中紙幅放在夾輥和干燥鼓之間。同樣優(yōu)選的是在用諸如抽提箱或吹氣干燥器之類(lèi)的真空干燥器進(jìn)行的干燥完成以前，使紙幅在壓花織物上壓成形。流體壓力可分別在初始脫水步驟中、緊接其后的處理步驟、或者兩者組合的步驟進(jìn)行過(guò)程中施加，以減少致密區(qū)的影響。
1974年5月21日公告的美國(guó)專(zhuān)利3,812,000(Salvucci等人)和1980年6月17日公告的美國(guó)專(zhuān)利4,208,459(Becker等人)描述了這種未壓緊、無(wú)花紋的致密的薄紙結(jié)構(gòu)(結(jié)合在此作為參考)。一般來(lái)說(shuō)，未壓緊的無(wú)花紋的薄紙結(jié)構(gòu)是這樣制備的在有孔金屬絲(如長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)網(wǎng))上沉積造紙配料，形成濕紙幅，牽拉該紙幅并采用非機(jī)械施壓的方法除去多余的水份直至紙幅的纖維稠度至少約為80％，再對(duì)紙幅進(jìn)行打皺。通過(guò)真空脫水和熱脫水法從紙幅上脫去水。結(jié)果得到一種柔軟但薄弱、松厚度較高的紙張具有相對(duì)不緊密的纖維結(jié)構(gòu)。優(yōu)選為在打皺之前往紙幅的某些部分加入粘合材料。
壓實(shí)的無(wú)花紋的薄紙結(jié)構(gòu)在造紙技術(shù)中是已公知的一種常規(guī)的薄紙結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)，壓實(shí)的無(wú)花紋的薄紙結(jié)構(gòu)是這樣制備的通過(guò)在有孔金屬絲(如長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)網(wǎng))上沉積造紙配料，形成濕的紙幅，牽拉紙幅并采用均勻機(jī)械施壓的方法除去多余的水份直至紙幅的纖維稠度至少約為25-50％，將該紙幅轉(zhuǎn)移到熱干燥器(如Yankee干燥器)上，并對(duì)紙幅進(jìn)行打皺。用真空方法、機(jī)械方法以及熱法對(duì)紙幅全面脫水。結(jié)果得到一種強(qiáng)度大、一般是單一密度但松密度低的、有吸收性和柔軟的纖維結(jié)構(gòu)。B．粗度，纖維長(zhǎng)度和軟木百分率的測(cè)定本文所用的術(shù)語(yǔ)“平均纖維長(zhǎng)度”指的是長(zhǎng)度加權(quán)纖維長(zhǎng)度，它采用一種合適的纖維長(zhǎng)度分析裝置測(cè)定的，例如，Kajaani FS-200型纖維分析儀，可從Kajaani Electronics of Norcross,Georgia得到。根據(jù)制造者建議，將這種分析儀的記錄范圍設(shè)置在0mm到7.2mm，并將纖維的輪廓設(shè)定為將長(zhǎng)度小于0.2mm的纖維從纖維的長(zhǎng)度和粗度的計(jì)算中排除。將這種尺寸的粒子排除在纖維長(zhǎng)度和粗度的計(jì)算之外是因?yàn)槿藗冋J(rèn)為它們大部分含有非纖維成分，而這些成分對(duì)于本發(fā)明的目的來(lái)說(shuō)是不起作用的。
術(shù)語(yǔ)“粗度”，在這里包含的代數(shù)式中簡(jiǎn)寫(xiě)成”C”，它指的是每單位的未載重纖維長(zhǎng)度的纖維質(zhì)量，它的記錄單位為毫克每10米載重纖維長(zhǎng)度(mg/100m)，它是通過(guò)使用一種合適的纖維粗度分析儀，如上述的KajaaniFS-200分析儀進(jìn)行測(cè)量的。紙漿的粗度C是這種紙漿中的三個(gè)纖維樣品的三個(gè)粗度測(cè)量值的平均數(shù)。測(cè)定粗度的分析儀的操作類(lèi)似于測(cè)定纖維長(zhǎng)度的操作。必須注意樣品的制備以確保在這種儀器上得到的樣品重量較精確。
一種可接受的方法是，將每個(gè)纖維樣品所用的兩個(gè)鋁制盤(pán)在干燥箱內(nèi)在溫度為110℃下放置30分鐘。接著將這兩個(gè)盤(pán)放入一種含有合適的干燥劑的干燥器，如加入含無(wú)水硫酸鈣的干燥器中至少進(jìn)行15分鐘的冷卻。應(yīng)該用鑷子對(duì)這兩個(gè)盤(pán)進(jìn)行操作以免使其受油和水氣的污染。將這兩個(gè)盤(pán)從干燥器中取出，立即同時(shí)進(jìn)行稱(chēng)重，誤差范圍在0.0001克以?xún)?nèi)。
將約為1克的纖維樣品放置于其中一個(gè)盤(pán)中，將這兩個(gè)盤(pán)(其中一個(gè)空盤(pán))不加蓋于干燥箱中于110℃下放置60分鐘，以得到完全干燥的纖維樣品。接著在從干燥箱中移去盤(pán)之前用空盤(pán)蓋住含有纖維樣品的盤(pán)。隨后將盤(pán)和樣品從干燥箱中移出，并將其放在干燥器中至少冷卻15分鐘。將加蓋的樣品移出并立即稱(chēng)得樣品和盤(pán)的總重，誤差范圍在0.0001克以?xún)?nèi)。從該重量中減去前面得到的盤(pán)重從而得到完全干燥的纖維的重量。纖維的重量被認(rèn)為是初始樣品重量。
準(zhǔn)備一個(gè)空的30升容器，對(duì)它進(jìn)行清洗，并在稱(chēng)重容量為25千克、精度為0.01克的天平上對(duì)它進(jìn)行稱(chēng)重。準(zhǔn)備一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)TAPPI分散機(jī)，如在TAPPI法T205中提到的英國(guó)分散機(jī)(the British disintegrator)，對(duì)該容器進(jìn)行清洗以除去所有的纖維。傾空分散機(jī)容器中的初始樣品重量的纖維，保證所有的纖維被轉(zhuǎn)移到分散機(jī)中。
在分散機(jī)中的纖維樣品被約2升的水稀釋并讓分散機(jī)工作10分鐘。將分散機(jī)內(nèi)的物質(zhì)清洗到30升的容器中，并保證所有的纖維都被洗入該容器中。接著將30升容器中的樣品用水稀釋從而得到一種重20千克，誤差范圍在0.01克以?xún)?nèi)的水-纖維稀漿。
將Kajaani FS-200的樣品燒杯清洗并進(jìn)行誤差范圍在0.01克以?xún)?nèi)的稱(chēng)重。以垂直和水平的沖程對(duì)30升容器內(nèi)的稀漿進(jìn)行攪拌，同時(shí)注意不要形成圓周運(yùn)動(dòng)，因圓周運(yùn)動(dòng)會(huì)趨于使稀漿中的纖維發(fā)生離心。將一個(gè)100.0克，測(cè)量精度在0.1克以?xún)?nèi)的樣品從30升的容器中轉(zhuǎn)移到Kajaani燒杯中。將初始樣品重量(以克為單位記錄)乘以五(5)倍得到該Kajaani燒杯中纖維的重量，以毫克表示。
在Kajaani FS-200型面中的纖維的重量，其精度為0.01g。Kajaani FS-200型面中的最小纖維長(zhǎng)度為0.2mm，因而0.2mm被認(rèn)為是在粗度計(jì)算中的最小纖維長(zhǎng)度。接著用Kajaani FS-200計(jì)算初級(jí)長(zhǎng)度。
將該初級(jí)長(zhǎng)度值乘以一個(gè)系數(shù)得到粗度，該系數(shù)對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)度大于0.2mm的纖維的重量加權(quán)累積分布。FS-200的說(shuō)明書(shū)提供了一種得到該重量加權(quán)分布的方法。但是，該值以百分率的形式記錄并且從”0”纖維長(zhǎng)度開(kāi)始累積。為得到上述的系數(shù)，由該儀器的顯示中得到“長(zhǎng)度小于0.2mm(儀器的輸出值)的纖維的重量加權(quán)累積分布”。將該顯示值從100中減去，然后將結(jié)果被100除而得到對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)度小于0.2mm的纖維的重量加權(quán)累積分布的系數(shù)。因而得到的粗度是纖維樣品中那些纖維長(zhǎng)度小于0.2mm的纖維的粗度。重復(fù)進(jìn)行該粗度測(cè)量，先用干燥箱將兩個(gè)稱(chēng)盤(pán)和一份纖維樣品進(jìn)行干燥，得到三個(gè)粗度值。通過(guò)求得這三個(gè)粗度值的平均值并將單位轉(zhuǎn)化成以mg/100m表示的數(shù)值就得到本文所用的粗度C。
本文所用的“軟木百分率”的數(shù)量，指的是取自軟木樹(shù)的纖維素紙漿中纖維的干重百分率。纖維素紙漿中的殘留物(100-％軟木)被定義為“軟木百分率”。如果不知道軟木百分率，則可以通過(guò)由TAPPI T401 om-88操作法，“紙和紙板的纖維分析”(結(jié)合在此作為參考)，經(jīng)視覺(jué)觀察得到軟木百分率。C．最小纖維表面積和纖維增量表面積的測(cè)定本文所用的術(shù)語(yǔ)“最小纖維表面積”指的是紙漿樣品中纖維最大含量為百分之一(以考面積計(jì))的一組中的最小表面積纖維的投影表面積。該最小纖維表面積可用以下所述的圖像分析測(cè)得。
將大約0.25gm的典型的紙漿樣品濕潤(rùn)并將它破碎成碎片。建議采用蒸餾和過(guò)濾的水以減少污染，否則這種污染會(huì)帶使圖像分析變得復(fù)雜。0.05微米的過(guò)濾器足以減少這種污染。將這種破碎的紙放入250ml錐形燒瓶中，加入約50ml的水，搖晃該燒杯直到紙漿樣品被分散開(kāi)。將燒杯內(nèi)容物進(jìn)一步用水稀釋成200ml體積。棄去大約四分之三的燒杯內(nèi)容物，將燒杯重新用水填充成200ml體積，再次搖晃該燒杯以混合內(nèi)容物。重復(fù)進(jìn)行棄去燒杯內(nèi)容物，再稀釋燒杯內(nèi)容物，和搖晃燒杯直至肉眼檢測(cè)燒杯內(nèi)容物表明燒杯內(nèi)得到的稀漿不含有纖維與纖維的連接物。
用不起毛的薄紙清洗40×60mm的玻璃顯微鏡載片，用一種永久標(biāo)器在該載片的表面標(biāo)記一正交網(wǎng)格。該網(wǎng)格用作隨后圖像分析過(guò)程中的標(biāo)記；它的確切位置并不重要，而且它可以被操作者設(shè)置成一合適的尺寸。用大約一平方厘米的網(wǎng)格用于減少纖維/網(wǎng)格交叉點(diǎn)的發(fā)生率。將載片放置于載片加熱輥上，在邊上標(biāo)記”down”．劇烈搖晃燒杯中的稀漿，用一次性移液管將等份試樣的稀漿移走，并將它置于載片上。應(yīng)用大約10毫升的稀漿覆蓋這種載片。使載片上的水蒸發(fā)，不時(shí)地用解剖針破壞表面張力以防止在干燥過(guò)程中稀漿纖維發(fā)生絮凝化。將小滴的載片粘合劑滴在新載片的四個(gè)角落，將這種載片放在纖維覆蓋的載片表面，同時(shí)注意不要施加過(guò)度的壓力。除去多余粘合劑并用一種不起毛的薄紙清洗載片表面。
圖像分析系統(tǒng)包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)含有一框式取樣板、立體顯微鏡、視頻照相機(jī)和圖像分析軟件。一種合適的框式取樣板含有TARGA M8型板，可從印第安那Truevision Company,of Indianapolis得到?；蛘?，使用一種DT2855型框式取樣板，可從馬薩諸塞Data Translation of Marboro得到。
可以使用從紐約Lake Success的奧林巴斯公司得到的奧林巴斯SZH立體顯微鏡，和從加利福尼亞Kohu Electronics Division of San Diego得到的4815-5000型固體狀CCD視頻照相機(jī)以獲取圖像并將它存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)文件中?？捎脢W林巴斯MTV-3型適配器來(lái)將Kohu視頻照相機(jī)裝配到顯微鏡上?；蛘撸蛇x擇使用一種VH-5900檢測(cè)顯示器和具有一個(gè)接觸型照明頭的VH50鏡片的視頻照相機(jī)，這些機(jī)器可從新澤西Keyence Company of FairLawn得到。顯微鏡和視頻照相機(jī)得到要被記錄的圖像?？蚴饺影鍖D像的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成可被計(jì)算機(jī)讀取的數(shù)字格式。
使用一種合適的軟件對(duì)儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)文件中的圖像進(jìn)行測(cè)定，例如這種軟件是Optimas圖像分析軟件，3.0版，可從華盛頓BioScan Company ofEdmonds得到。這種Optimas軟件可在任何兼容的IBM PC AT或兼容計(jì)算機(jī)、以及IBM PS/2 Microchannel系統(tǒng)的窗口運(yùn)行。適宜的計(jì)算機(jī)是一種IBM兼容個(gè)人計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)具有一個(gè)為框式取樣板而設(shè)的擴(kuò)充槽，Intel80386 CPU,8兆字節(jié)的RAM,200兆字節(jié)的硬盤(pán)存儲(chǔ)空間，和裝有DOS3.0版或后來(lái)的版本。該計(jì)算機(jī)應(yīng)裝有Windows3.0版或后來(lái)的版本，該軟件可得自華盛頓Redmond的微軟公司。存儲(chǔ)于文件中圖像被調(diào)出時(shí)，可在索尼PVM 1271Q型或PVM-1343MO型視頻顯示器上顯示。
將載片放置在立體顯微鏡的載物臺(tái)上。調(diào)整顯微鏡到15×放大水平。將顯微鏡的光源強(qiáng)度設(shè)成最大值，將顯微鏡光圈設(shè)置成最小光圈尺寸以得到最大圖像對(duì)比度。將Optimas軟件設(shè)置成Multiple模式，選擇ARAREA(area)和ARLENGTH(length)的測(cè)量條件來(lái)運(yùn)行該軟件。在“Sample Options”下，使用以下默認(rèn)值選擇測(cè)試單元，設(shè)定其數(shù)值等于64個(gè)間隔，最小邊界長(zhǎng)度為10個(gè)樣品。不用選擇以下的選項(xiàng)Remove Areas Touching Region ofInteres(ROI),Remove Areas Inside Other Areas和Smooth Boundaries。將該軟件的對(duì)比和亮度設(shè)置分別設(shè)定于0和170。將該軟件的閾值設(shè)置在125到255。用設(shè)在視野范圍內(nèi)的測(cè)度尺以毫米進(jìn)行校準(zhǔn)。進(jìn)行這種校準(zhǔn)以得到6.12毫米的屏幕寬度。
選擇有用區(qū)域以使纖維不與有用區(qū)域的邊界發(fā)生交錯(cuò)。操作者放置該載片并得到一個(gè)視野內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)(面積和長(zhǎng)度)。接著將載片重新放置，得到另一個(gè)視野內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)。連續(xù)收集圖像數(shù)據(jù)直至得到整個(gè)載片上的數(shù)據(jù)。使用載片上網(wǎng)格雖然并非必要，但卻非常有用，它可以使顯微鏡工作者避免遺漏區(qū)域或不止一次地讀取一個(gè)區(qū)域。數(shù)據(jù)收集中不包括穿過(guò)網(wǎng)格線的纖維。
雖然擁有含有不發(fā)生交叉的單獨(dú)的纖維載片是合乎要求的，但不可避免會(huì)產(chǎn)生一些含交叉纖維的圖像。如果沒(méi)有一個(gè)交叉纖維不受阻礙則可用Optimas軟件中的Painting選項(xiàng)將交叉纖維圖像刪除。通過(guò)在交叉纖維圖像上進(jìn)行噴涂，使不受阻礙的纖維保留在交叉纖維圖像上的這些纖維中，但它們至少不會(huì)受到其它纖維的一點(diǎn)阻礙。
圖像分析軟件提供了用圖像分析系統(tǒng)記錄的每個(gè)纖維的投影纖維表面積和纖維長(zhǎng)度?？梢愿鶕?jù)纖維長(zhǎng)度和纖維表面積對(duì)纖維圖像進(jìn)行分級(jí)。使用電子制表軟件，如微軟Excel3.0版，是非常有用的，但并不要求它進(jìn)行這種數(shù)據(jù)處理。在根據(jù)纖維長(zhǎng)度對(duì)纖維進(jìn)行分級(jí)以后，纖維長(zhǎng)度小于0.25mm的纖維的纖維圖像數(shù)據(jù)被除去。應(yīng)保留纖維長(zhǎng)度至少為500mm的纖維圖像。將保留的纖維圖像數(shù)據(jù)根據(jù)投影纖維表面積進(jìn)行等級(jí)排列，給每個(gè)纖維圖像根據(jù)它的分級(jí)情況指定一個(gè)數(shù)值。將具有最大投影表面積的纖維圖像歸為等級(jí)1。
本文所用的最小纖維表面積如以下所述將保留的纖維圖像的面積數(shù)值乘以0.01％(1％)得到一個(gè)纖維圖像數(shù)值。如果該乘積不為整數(shù)，則應(yīng)該把它舍入成最接近的整數(shù)。具有該數(shù)值的纖維圖像投影面積對(duì)應(yīng)于最小纖維表面積。
在對(duì)“最小纖維表面積”進(jìn)行描述時(shí)，這種方法需要大量的圖像(大于1000)以獲得統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，建議一種優(yōu)選的方法。這種優(yōu)選的方法包括獲取在間隔為1％,3％,5％,10％和20％保留的纖維圖像的投影面積。如果獲得了充足數(shù)量的纖維圖像以在根據(jù)前述的纖維長(zhǎng)度進(jìn)行圖像排除以后至少還留下500個(gè)纖維圖像，則將投影面積看作百分率取對(duì)數(shù)的函數(shù)進(jìn)行線性回歸，并將結(jié)果函數(shù)插入到標(biāo)記為1％的投影表面積上，可以提供具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上有效的最小表面積的值，該值足以作為這里所述之用。
本文所用的術(shù)語(yǔ)“增量表面積”被定義為最小纖維表面積，它是通過(guò)上述優(yōu)選的方法測(cè)定的，而所考慮的樣品內(nèi)的每一個(gè)百分點(diǎn)含量的軟木會(huì)使該面積減小0.0022平方毫米。應(yīng)用使最小纖維表面積轉(zhuǎn)化為增量表面積的校正使軟木和硬木之間在表面積方面的巨大差異得到補(bǔ)償，因此，可用表面積的單一數(shù)值精確計(jì)算紙漿樣品的均勻度而不管所考慮的樣品中的硬木和軟木含量。如前所述，人們認(rèn)為，纖維特性中的均勻度提供了平均特性之外的益處。一種含有較高非均勻纖維特性的紙漿樣品將具有較高的增量表面積。增量表面積提供了某一給定纖維素纖維樣品所具有的纖維特性中的均勻度水平指數(shù)。D．摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)是通過(guò)用一種具有一種改造的摩擦探測(cè)器的KES-4BF表面分析儀而測(cè)得的，由TAPPI出版的，Ampulski等人在1991國(guó)際紙物理學(xué)會(huì)議上的“薄紙的機(jī)械特性的測(cè)量方法”中描述過(guò)該儀器，這里引用作為參考。
這里公開(kāi)的用于評(píng)估摩擦力的基體是一種實(shí)驗(yàn)室制備的手抄紙，它是根據(jù)這里引用的TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T-205法制備的。這種摩擦力是在手抄紙光滑的一面(根據(jù)這種方法，該面是在金屬板面上被干燥的一面)測(cè)定的。
這種基體是以1mm/sec的恒定速率進(jìn)行測(cè)量的，并且這種摩擦力探測(cè)器是由標(biāo)準(zhǔn)儀器探測(cè)器改造而成的，具有二厘米直徑40-60微米玻璃釉料。
如果探測(cè)器用12.5g的法向力，并在此之前使基體具有特定的平動(dòng)速率，則可以將摩擦力除以法向力而計(jì)算得到摩擦系數(shù)。在掃描過(guò)程中，摩擦力是作用于探測(cè)器上水平力，它是儀器輸出值。
將由向前方單向掃描和反方單向掃描得到的平均摩擦系數(shù)記錄為樣品的摩擦系數(shù)。
因此，為了測(cè)定纖維配料的降低了的摩擦系數(shù)，需要一種使用不含有化學(xué)軟化劑的纖維樣品制備的標(biāo)準(zhǔn)手抄紙和一種使用加入化學(xué)軟化劑后得到的纖維樣品制備的標(biāo)準(zhǔn)手抄紙，用下式計(jì)算DCOFDCOF=COFB-COFACOFB×100]]>這里，DCOF為降低了的摩擦系數(shù)，COFB和COFA分別為由未經(jīng)處理的纖維制得的手抄紙的摩擦系數(shù)和經(jīng)過(guò)處理的纖維制得的手抄紙的摩擦系數(shù)。E．粗纖維素纖維本文所用的術(shù)語(yǔ)“粗纖維素纖維”指的是粗度約大于11mg/100m而平均纖維長(zhǎng)度約小于1.5mm的纖維。根據(jù)本發(fā)明可以應(yīng)用許多合適的粗纖維素纖維的原料來(lái)制造薄紙，而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)有兩個(gè)具體方案為優(yōu)選。
一種優(yōu)選的具體方案是使用一種由硬木纖維得到的化學(xué)熱力學(xué)紙漿，如AspenCTMP。
另一種優(yōu)選的具體方案是使用再生纖維。如果在本發(fā)明中使用再生纖維，優(yōu)選為將它們按以下工藝步驟進(jìn)行預(yù)處理，以對(duì)它處理成非常適于生產(chǎn)之用。
這些包括兩步分離過(guò)程的兩種基本設(shè)備配置，該過(guò)程包括長(zhǎng)度分級(jí)步驟和離心步驟。
圖1為一流程圖，它表示一種用于制備本發(fā)明薄紙的優(yōu)選的纖維素紙漿的配置。在這個(gè)配置中，首先進(jìn)行長(zhǎng)度分級(jí)步驟，隨后進(jìn)行離心步驟。
在圖1中，一種含有木紙漿纖維的含水稀漿21被指向形成長(zhǎng)度分級(jí)步驟32的輸入流。良好的長(zhǎng)度分級(jí)器是離心壓力篩，如一種由馬薩諸塞BirdEscher Wyss Corporation of South Walpole制造的Bird“Centrisorter”。稀漿21在長(zhǎng)度分級(jí)步驟32中被處理以提供接受流33和長(zhǎng)度分級(jí)步驟32中的排出流34。排出流34包含平均纖維長(zhǎng)度超過(guò)接受流33纖維長(zhǎng)度的纖維。長(zhǎng)度分級(jí)步驟32的排列和操作如下所述，它提供了接受流33，該接受流的平均纖維長(zhǎng)度比含排出流的稀漿34的平均纖維長(zhǎng)度至少小20％，優(yōu)選為至少小30％。排出流34中的纖維被指向可選擇結(jié)果的用途，其中當(dāng)本發(fā)明的目標(biāo)價(jià)值降低時(shí)其特征是可以選定用途?？紤]到這種情況，它們可與其它排出流混合，并被單獨(dú)保留或被丟棄。
如果不受理論的限制，長(zhǎng)度分級(jí)步驟32中的接受流33的纖維重量應(yīng)約為長(zhǎng)度分級(jí)步驟32中的輸入流的纖維重量的百分之三十到七十，從而大約百分之三十到百分之七十的纖維分裂的碎片進(jìn)入接受流33和排出流34之間的長(zhǎng)度分級(jí)步驟32。這種分裂是合乎要求的，它保證了長(zhǎng)度分級(jí)步驟32起到了使輸入流根據(jù)纖維長(zhǎng)度進(jìn)行分級(jí)的作用，而不是僅僅是起到除去碎片(如輸入流中的結(jié)和碎片)的作用。
如圖1所示，長(zhǎng)度分級(jí)步驟32中至少有部分接受流33被指向使輸入流41再一次進(jìn)行包括離心步驟42的分級(jí)步驟。一個(gè)理想的離心步驟42是一種或多個(gè)水力旋風(fēng)器，例如3英寸的”Centricleaner”水力旋風(fēng)器，它由俄亥俄CE Bauer Company of Springfield制造。
關(guān)于離心步驟42的最佳操作，需要在離心步驟42中進(jìn)行輸入流41之前，調(diào)整離心步驟42的輸入流41的稠度。例如，如果能較理想地從輸入流41中除去水以增加輸入流41的稠度，可將一種合適的篩36置于與長(zhǎng)度分級(jí)步驟32和離心步驟42的連接處，如圖1所示。合適的篩36包括配有100微米篩的CE Bauer“Micrasieve”。
離心步驟42對(duì)輸入流41進(jìn)行處理以提供離心步驟42的接受流43和離心步驟42的排出流44。接受流43在水力旋風(fēng)分離器的上面流出，排出流44在水力旋風(fēng)分離器的下面流出。
如果根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行如圖1所示工藝操作，接受流43中的標(biāo)準(zhǔn)粗度比在離心步驟42中的排出流44至少小百分之三，優(yōu)選為至少小百分之十?？蛇M(jìn)行圖1所示的工藝操作以提供含有本發(fā)明優(yōu)選的纖維素紙漿的接受流43。
含有本發(fā)明纖維素紙漿的接受流43包括至少10％的軟木纖維，其增量表面積至少小于0.085平方毫米，并具有與平均纖維長(zhǎng)度有上述代數(shù)式關(guān)系的粗度。接受流43的的平均纖維長(zhǎng)度優(yōu)選約為0.70mm到1.1mm，更優(yōu)選約為0.75mm到0.95mm以提供這種粗度與纖維長(zhǎng)度的關(guān)系。
離心步驟42的接受流43的纖維重量應(yīng)為離心步驟42的輸入流41纖維重量的30％到70％，從而使大約百分之三十到百分之七十的纖維分裂的碎片進(jìn)入接受流43和排出流44之間的離心步驟42。這種分裂是合乎要求的，它保證離心步驟42提供具有相對(duì)于排出流44而言減少了的標(biāo)準(zhǔn)粗度的接受流43，而不僅僅起到了除去碎片(如來(lái)自輸入流44的結(jié)和碎片)的作用。
圖2為一流程圖，它表示另一種用于制備本發(fā)明薄紙的優(yōu)選的纖維素紙漿的設(shè)備配置。在這個(gè)配置中，首先進(jìn)行離心步驟，隨后進(jìn)行長(zhǎng)度分級(jí)步驟。
在圖2中，一種含有木紙漿纖維的含水稀漿21先指向形成離心步驟52的輸入流。離心步驟52至少有一個(gè)水力旋風(fēng)器。離心步驟52對(duì)輸入流進(jìn)行處理以提供離心步驟52的接受流53和離心步驟52的排出流54。接受流53在水力旋風(fēng)分離器的上面流出，而排出流在下面流出。如果根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行如圖1所示工藝操作，接受流53中纖維的標(biāo)準(zhǔn)粗度比在離心步驟52中的排出流54至少小百分之三，優(yōu)選為至少小百分之十，而在接受流53中的纖維的平均纖維長(zhǎng)度優(yōu)選為約等于或大于稀漿21的纖維長(zhǎng)度。
離心步驟52中至少有部分接受流53被指向提供長(zhǎng)度分級(jí)步驟62的輸入流61。長(zhǎng)度分級(jí)步驟62包括一個(gè)篩，如上述的離心篩。理想的操作是在長(zhǎng)度分級(jí)步驟62中進(jìn)行輸入流61處理之前，調(diào)整輸入流61的稠度。例如，如果能較理想地從輸入流61中除去水以增加它的的稠度，可將一種合適的篩60置于離心步驟52與長(zhǎng)度分級(jí)步驟62的連接處，如圖2所示。合適的篩60是配有100微米篩CE Bauer“Micrasieve”。
長(zhǎng)度分級(jí)步驟62對(duì)輸入61進(jìn)行處理以提供長(zhǎng)度分級(jí)步驟的接受流63和長(zhǎng)度分級(jí)步驟的排出流64。排出流64包含平均纖維長(zhǎng)度超過(guò)接受流63中的纖維長(zhǎng)度的纖維。該平均纖維長(zhǎng)度比長(zhǎng)度分級(jí)步驟62的排出流64平均纖維長(zhǎng)度至少小20％，優(yōu)選為至少小30％。
圖2所示的工藝操作提供含有本發(fā)明優(yōu)選的纖維素紙漿的接受流53。含有本發(fā)明纖維素紙漿的接受流63包括至少10％的軟木纖維，其增量表面積至少小于0.085平方毫米，并具有與平均纖維長(zhǎng)度有上述代數(shù)式關(guān)系的粗度。接受流63的的平均纖維長(zhǎng)度優(yōu)選約為0.70mm到1.1mm，更優(yōu)選約為0.75mm到0.95mm以提供上述的這種粗度與纖維長(zhǎng)度的關(guān)系。
可以針對(duì)含于稀漿21中的纖維的特性進(jìn)行調(diào)整長(zhǎng)度分級(jí)和離心步驟的操作參數(shù)以分別獲得本發(fā)明所要求的平均纖維長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)粗度的必要變化。對(duì)于具體方案而言，其中長(zhǎng)度分級(jí)步驟包括離心篩，這種操作參數(shù)包括輸入和輸出稀漿的稠度；篩介質(zhì)的尺寸，形狀和穿孔密度；篩攪拌器的旋轉(zhuǎn)速度；入口和每個(gè)輸出流的流動(dòng)速率。
如果由于篩孔的作用使長(zhǎng)纖維趨于過(guò)度增稠，可合乎要求地使用稀釋水以幫助將長(zhǎng)纖維排出流從篩60的篩孔中清除。對(duì)于離心步驟有水力旋風(fēng)器的具體方案而言，操作參數(shù)的實(shí)例包括輸入流的稠度，錐體的直徑，錐體角度，下面開(kāi)口的尺寸和入口紙漿到每個(gè)出口支架的壓降。F．用化學(xué)軟化劑處理纖維本發(fā)明要求纖維素纖維具有通過(guò)加入化學(xué)軟化劑而得到的降低了的摩擦系數(shù)。
優(yōu)選的往纖維素纖維中加入化學(xué)軟化劑的方法是將軟化劑加入造紙纖維的含水紙漿中，或?qū)⑴淞显陂L(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)前的適當(dāng)點(diǎn)或紙張形成步驟中加到造紙機(jī)的濕端。但是由于本發(fā)明范圍內(nèi)的化學(xué)軟化劑明顯地獨(dú)立于纖維存在，因而在造紙工藝之前可以預(yù)先考慮使用化學(xué)軟化劑，例如通過(guò)加到在紙漿制造過(guò)程中形成的含水紙漿混合物中。此外，也可以設(shè)想在形成薄紙幅之前使用化學(xué)軟化劑(包括在干燥之前，干燥過(guò)程之中或干燥之后的某點(diǎn))來(lái)滿足本發(fā)明的要求，并且它也包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
以下的實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施，但它并不限制本發(fā)明。
實(shí)施例1本實(shí)施例說(shuō)明了利用再生纖維源生產(chǎn)單層洗浴用紙產(chǎn)品的方法，這種再生纖維源通常被認(rèn)為不宜于制備該類(lèi)型產(chǎn)品的。
在制備過(guò)程中所用的纖維素纖維類(lèi)型是北方軟木硫酸鹽法(NSK)紙漿，桉樹(shù)類(lèi)硬木硫酸鹽法紙漿和市場(chǎng)再生的紙漿，它們可以從Ponderosa Fibers'Oshkosh,WI mill得到。
原始的硫酸鹽法紙漿被使用時(shí)，同時(shí)通過(guò)形成含水紙漿并將該紙漿在離心篩中進(jìn)行處理來(lái)對(duì)Ponderosa紙漿進(jìn)行預(yù)處理，由該離心篩中得到短纖維成分，接著使該成分通過(guò)水力旋風(fēng)器，從該水力旋風(fēng)器上收集接受流或上面流出的成分。
篩網(wǎng)接受流是大約25％的進(jìn)料，并具有大約小于起始紙漿50％的纖維長(zhǎng)度。從入口到接受流之間以大約為75psi的壓力降使物料單向通過(guò)旋風(fēng)器，并有0.1％的固體存在進(jìn)料中。因此接受流中包括大約50％的供應(yīng)這種接受流的纖維。從以前的著作中已可知該步驟產(chǎn)生一種具有極低粗度的纖維，它是以下測(cè)量值所顯示的該纖維長(zhǎng)度的功能體現(xiàn)。
軟木百分率24％粗度12.3mg/100m平均纖維長(zhǎng)度0.92mm最小纖維表面積0.130平方毫米利用這些測(cè)量值，則可以計(jì)算出增量表面積為0.130-24*0.0022=0.077平方毫米。
結(jié)果形成的薄紙產(chǎn)品按如下所述的與本發(fā)明的實(shí)際一致。
在中間工廠規(guī)模的長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)上進(jìn)行造紙。用充足的白水清洗這種造紙機(jī)以確保在成形金屬絲上排干水后，本質(zhì)上不會(huì)有非實(shí)質(zhì)性的添加劑存在造紙的紙幅內(nèi)。
首先，準(zhǔn)備一種1％的季鹽溶液(二氫化牛脂二甲基甲基硫酸銨)，該物質(zhì)可從俄亥俄Dublin的Witco化學(xué)公司得到?？梢暻闆r加入等量的分子量為400的聚乙二醇以幫助這種溶液的制備。將可能加有PEG的該季鹽加熱到大約150°F，接著在同樣的溫度下將它加到水中，同時(shí)攪拌水。
使造紙流漿箱上裝配有分離器葉片以使長(zhǎng)NSK纖維和較短桉樹(shù)類(lèi)或再生類(lèi)纖維能落在分離的層上，從而使每種類(lèi)型的纖維被沉積在最佳位置。這類(lèi)成形方法是非常普通的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都會(huì)知道這一點(diǎn)。
形成兩種相當(dāng)?shù)募埥Y(jié)構(gòu)。
第一種紙結(jié)構(gòu)是這樣形成的將20％紙張重量的NSK引入三層復(fù)合物的中心層，其中外層只含有桉樹(shù)類(lèi)紙漿。
第二種紙結(jié)構(gòu)是這樣形成的將20％紙張重量的NSK引入三層復(fù)合物的中心層，其中鄰近成形金屬絲的外層只含有預(yù)處理的再生紙漿，而其它外層含有再生紙漿和桉樹(shù)類(lèi)紙漿以重量比為3∶5的比例形成的混合物。因此再生紙漿的全部含量為55％。
另外，在該兩種配料上完成紙結(jié)構(gòu)的形成。如果要形成含有再生紙漿的紙結(jié)構(gòu)，則當(dāng)它們稠度約為3％時(shí)，在入流過(guò)程中將季鹽加到漿液上。季鹽的比例是其加入到金屬絲面配料的比率為另一面配料比率的兩倍。NSK中不加入季鹽。加入季鹽的數(shù)量使其足以在產(chǎn)物中占0.105％。當(dāng)采用再生纖維時(shí)在該工藝過(guò)程中僅有的其它變化是對(duì)NSK進(jìn)行稍微精制以補(bǔ)償一些強(qiáng)度的損失。
由于已知這種產(chǎn)品的復(fù)合粗度為11到18mg/100mm之間，而用季鹽進(jìn)行處理的程度足以導(dǎo)致4％以上降低了的摩擦系數(shù)(DCOF)，根據(jù)本實(shí)施例制得的產(chǎn)品滿足了本發(fā)明所制定的要求。
通過(guò)軟度評(píng)價(jià)專(zhuān)家小組對(duì)該含有再生纖維的產(chǎn)品的評(píng)價(jià)證實(shí)了柔軟性得到了提高。實(shí)施例2本實(shí)施例說(shuō)明了利用化學(xué)熱力學(xué)纖維為原料進(jìn)行單層洗浴用紙產(chǎn)品的制備，這種化學(xué)熱力學(xué)纖維通常被認(rèn)為不適于制備該類(lèi)型的產(chǎn)品。
在制備過(guò)程中所用的纖維素纖維類(lèi)型是北方軟木硫酸鹽法(NSK)紙漿，桉樹(shù)類(lèi)硬木硫酸鹽法紙漿和市售硬木CTMP紙漿，它們被指定為具有86白度/350打漿度，由Quesnel River紙漿和紙業(yè)公司制造。
使用這些紙漿原料時(shí)，結(jié)果形成的薄紙產(chǎn)品與本發(fā)明的實(shí)際一致。
在中間工廠規(guī)膜的長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)上進(jìn)行造紙。用充足的水清洗這種造紙機(jī)以確保在形成金屬絲上排干水后，基本上不會(huì)有非實(shí)質(zhì)性添加劑存在造紙紙幅內(nèi)。
首先，準(zhǔn)備一種1％的季鹽溶液(二酯二氫化牛脂二甲基甲基氯化銨)，該物質(zhì)可從俄亥俄Dublin的Witco化學(xué)公司得到?？梢暻闆r加入等量的分子量為400的聚乙二醇以幫助這種溶液的制備?？赡苡蠵EG的該季鹽，先將它加熱到大約150°F，接著在同樣的溫度下將它加到水中，同時(shí)攪拌水。
使造紙流漿箱上裝配有分離器葉片以使長(zhǎng)NSK纖維和較短桉樹(shù)類(lèi)或再生類(lèi)纖維能落在分離的層上，從而使每種類(lèi)型的纖維被沉積在最佳位置。這種成形方法是非常普通的，是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都知道的。
形成兩種相當(dāng)?shù)募埥Y(jié)構(gòu)。
第一種紙結(jié)構(gòu)是這樣形成的將20％紙張重量的NSK引入三層復(fù)合物的中心層，其中外層只含桉樹(shù)類(lèi)紙漿。
第二種紙結(jié)構(gòu)是這樣形成的將20％紙張重量的NSK引入三層復(fù)合物的中心層，其中外層配料含桉樹(shù)類(lèi)紙漿和CTMP(再生紙漿)以重量比為7∶4的比例形成的混合物。因此再生紙漿的全部含量為28％。
另外，在該兩種配料上完成紙結(jié)構(gòu)的形成。如果要形成含有CTMP紙漿的紙結(jié)構(gòu)，則當(dāng)它們稠度約為3％時(shí)，在入流過(guò)程中將季鹽加到漿液上。季鹽的比例是其加入到金屬絲面配料的比率為另一面配料比率的一半。NSK中不加入季鹽。加入季鹽的數(shù)量足以在產(chǎn)物中占0.325％。當(dāng)采用CTMP纖維時(shí)在該工藝過(guò)程中僅有的其它變化是對(duì)NSK進(jìn)行稍微精制以補(bǔ)償一些強(qiáng)度的損失。
由于已知這種產(chǎn)品的復(fù)合粗度為11到18mg/100mm之間，而已知CTMP紙漿具有小于0.085平方毫米的增量表面積，而用季鹽進(jìn)行處理的程度足以導(dǎo)致10以上的降低了的摩擦系數(shù)(DCOF)，根據(jù)本實(shí)施例制得的產(chǎn)品滿足了本發(fā)明所制定的要求。
通過(guò)軟度評(píng)價(jià)專(zhuān)家小組對(duì)該含有再生纖維的產(chǎn)品的評(píng)價(jià)證實(shí)了柔軟性得到了提高。
權(quán)利要求
1．一種軟薄紙，其特征在于它含有閉孔壁的、用化學(xué)方法軟化的纖維素纖維，所說(shuō)的纖維含有充足量的粗纖維以使薄紙的復(fù)合平均粗度提高到11mg/100m和18mg/100m之間，優(yōu)選為12mg/100m和16mg/100m之間，所說(shuō)粗纖維具有小于0.085平方毫米的增量表面積，其中所說(shuō)的用化學(xué)方法軟化的纖維素纖維具有降低了的摩擦系數(shù)DCOF，以百分率表示，與以mg/100m表示的復(fù)合平均粗度C之間的關(guān)系由下列公式表示DCOF＞4.27*C-44.23。其中，所說(shuō)的薄紙具有的比抗拉強(qiáng)度在9和25g/in/g/m2之間，優(yōu)選為在11和17g/in/g/m2之間，而密度在0.05和0.20g/cc之間，優(yōu)選為0.08和0.15g/cc之間。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄紙，其中所說(shuō)的纖維素纖維具有的復(fù)合平均纖維長(zhǎng)度在1mm和1.5mm之間。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄紙，其中所說(shuō)的纖維素纖維含有至少10％的粗纖維素纖維，該纖維素纖維選自再生纖維、化學(xué)熱力學(xué)纖維和它們的混合物。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的薄紙，其中所說(shuō)的薄紙含一個(gè)單層，所說(shuō)的單層包括三個(gè)重疊的層，一個(gè)內(nèi)層和兩個(gè)外層，所說(shuō)內(nèi)層位于兩外層之間，其中該內(nèi)層含有長(zhǎng)度加權(quán)平均長(zhǎng)度至少為1mm的纖維素纖維，而兩個(gè)所說(shuō)外層的的每層含有長(zhǎng)度加權(quán)平均長(zhǎng)度約小于1mm的纖維素纖維。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的薄紙，其中所說(shuō)的薄紙是壓花紋致密的，因此使較高密度的區(qū)域分散在高松厚度區(qū)內(nèi)。
6．根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的薄紙，其中所說(shuō)的纖維素纖維含有以重量計(jì)0.05％到2.0％的化學(xué)軟化劑。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄紙，其中所說(shuō)的纖維素纖維是用下式的一種季銨化合物化學(xué)軟化的
其中每個(gè)R2為C1-C6烷基或羥烷基，或它們的混合物；每個(gè)R1為C14-C22烴基，或它們的混合物；X-是一種配合的陰離子。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄紙，其中所說(shuō)的纖維素纖維是用下式的一種可生物降解的季胺-酯化合物化學(xué)軟化的
其中，每個(gè)R1為脂肪族C13-C19烴基，或它們的混合物；R2為C1-C6烷基或羥烷基，或它們的混合物；X-是一種配合的陰離子。
9．根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄紙，其中所說(shuō)的纖維素纖維是用聚硅氧烷化學(xué)軟化的。
10．權(quán)利要求6所述的薄紙，其中所說(shuō)的纖維素纖維是用一種軟化劑化學(xué)軟化的，該軟化劑選自脫水山梨醇酯、乙氧基化脫水山梨醇酯、丙氧基化脫水山梨醇酯、混合的乙氧基化/丙氧基化脫水山梨醇酯、和它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了薄紙紙幅,用于制備柔軟、具吸收性的衛(wèi)生產(chǎn)品,如洗浴用紙、面巾紙和餐巾紙。該薄紙復(fù)合平均粗度約在11mg/100m與18mg/100m之間。該薄紙含有閉孔壁的、用化學(xué)方法軟化的纖維素纖維,還含有粗纖維素纖維,例如那些來(lái)源于CTMP或再生的纖維素纖維。纖維素纖維具有高的潤(rùn)滑性,以致于它們具有低的摩擦系數(shù)(DCOF,以百分率表示),其與復(fù)合平均粗度C(以mg/100m表示)的關(guān)系可用下列公式表示:DCOF>4.2文檔編號(hào)A47K10/16GK1220711SQ97194601
公開(kāi)日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1997年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月13日
發(fā)明者肯尼思·D·文森, 霍華德·T·迪森 申請(qǐng)人:普羅克特和甘保爾公司