專利名稱：包含纖維增柔劑體系的纖維結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維結(jié)構(gòu)，尤其是摻入到薄頁衛(wèi)生紙制品中的纖維結(jié)構(gòu)。更具體地講，本發(fā)明涉及包括纖維增柔劑體系的纖維結(jié)構(gòu)和制造這種纖維結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)的薄頁衛(wèi)生紙制品摻入了典型包含纖維增柔劑(如軟化劑)的纖維結(jié)構(gòu)。纖維增柔劑降低了其摻入的纖維結(jié)構(gòu)的不透明度。
因此，需要包含纖維增柔劑體系的纖維結(jié)構(gòu)，其中由所述纖維增柔劑體系產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化大于由所述纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化。
發(fā)明概述本發(fā)明通過提供一種包括纖維增柔劑體系的纖維結(jié)構(gòu)而滿足了上述要求。
在本發(fā)明的一個方面，提供了一種纖維結(jié)構(gòu)，所述纖維結(jié)構(gòu)包括纖維(優(yōu)選纖維素纖維)和包含纖維增柔劑的纖維增柔劑體系，其中由所述纖維增柔劑體系產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化大于由纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化。
在本發(fā)明的另一個方面，制造纖維結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟a)提供纖維結(jié)構(gòu)；b)將所述纖維結(jié)構(gòu)與包含纖維增柔劑的纖維增柔劑體系接觸，使得由所述纖維增柔劑體系產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化大于由所述纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化。
在本發(fā)明的另一方面，提供了用如本發(fā)明所述的方法制造的纖維結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個方面，提供了包括如本發(fā)明所述纖維結(jié)構(gòu)的單層或多層薄頁衛(wèi)生紙制品。
因此，本發(fā)明提供了包括包含纖維增柔劑的纖維增柔劑體系的纖維結(jié)構(gòu)；制備這些纖維結(jié)構(gòu)的方法；和包含這些纖維結(jié)構(gòu)的薄頁衛(wèi)生紙制品。
附圖概述

圖1是如本發(fā)明所述方法的示意圖。
圖2是本發(fā)明的轉(zhuǎn)移表面方法實施方案的示意圖。
圖3是本發(fā)明的非接觸涂敷器方法實施方案的示意圖。
圖4是適用于本發(fā)明非接觸涂敷器方法實施方案的噴嘴示意圖。
圖5是用本發(fā)明的振動噴嘴所獲得的噴霧排放示意圖。
圖6是可用于本發(fā)明非接觸涂敷器方法實施方案噴嘴的噴嘴清潔體系示意圖。
圖7是本發(fā)明的擠出涂敷實施方案的示意圖。
圖8是適用于本發(fā)明擠出涂敷方法實施方案的狹槽擠出模頭的分解示意圖。
發(fā)明詳述定義本文所用術(shù)語“纖維”是指細長的顆粒，其表觀長度遠遠超過它的表觀寬度，即長度與直徑的比率為至少約10。更具體地講，本文所用術(shù)語“纖維”是指造紙纖維。本發(fā)明設(shè)想使用各種造紙纖維，如，例如天然纖維或合成纖維，或任何其它合適的纖維，以及它們的任意組合。適用于本發(fā)明的造紙纖維包括以木漿纖維而為人們所共知的纖維素纖維?？蛇m用的木漿包括化學(xué)木漿，例如Kraft(牛皮紙)木漿、亞硫酸鹽木漿和硫酸鹽木漿，以及機械木漿，包括例如碎木漿、熱力學(xué)木漿以及化學(xué)改性的熱力學(xué)木漿。然而，化學(xué)木漿可能是優(yōu)選的，因為它能夠賦予由其制造的面巾紙片以出眾的柔軟性觸覺。也可使用衍生自落葉樹(在下文中也指“硬木”)和針葉樹(在下文中也指“軟木”)的木漿?？梢詫⒂材竞蛙浤纠w維混合，或者以層狀沉積，從而形成層狀纖維網(wǎng)。美國專利4,300,981和美國專利3,994,771被引入本文以供參考，以公開層狀的硬木和軟木纖維。還可應(yīng)用于本發(fā)明的是來自回收紙的纖維，其可包含任一或所有上述種類，以及其它非纖維物質(zhì)，如用于促進初始造紙的填充劑和粘合劑。除了上述這些以外，由聚合物(具體地講是羥基聚合物)制成的纖維和/或長絲也可用于本發(fā)明。合適的羥基聚合物的非限制性實施例包括聚乙烯醇、淀粉、淀粉衍生物、脫乙酰殼多糖、脫乙酰殼多糖衍生物、纖維素衍生物、樹膠、阿拉伯糖膠、半乳聚糖以及它們的混合物。
本文所用的“薄頁衛(wèi)生紙制品”是指柔軟、低密度(即小于約0.15g/cm3)的紙幅，其可用作小便后或大便后清潔的擦拭工具(衛(wèi)生紙)，用于耳鼻喉排出物(面巾紙)，和多功能吸收和清潔用途(吸收巾)。
本文所用“定量”是每平方單位面積樣品的重量，記作lbs/278m2(3000ft2)或g/m2。定量如下測量準備一個或多個特定面積(m2)的樣品，然后在最小分辨率為0.01g的上皿式天平上稱量如本發(fā)明所述的纖維結(jié)構(gòu)樣品和/或包括所述纖維結(jié)構(gòu)的紙制品。用氣流罩保護天平不受氣流和其它干擾的影響。當天平讀數(shù)變?yōu)槌?shù)時記錄該重量。計算平均重量(g)和樣品的平均面積(m2)。用平均重量(g)除以樣品的平均面積(m2)計算出定量(g/m2)。
本文所用的“重均分子量”是指按照規(guī)程用凝膠滲透色譜法測定的重均分子量，所述規(guī)程存在于Colloids and Surfaces A.PhysicoChemical & Engineering Aspects，第162卷，2000年，第107至121頁。
本文所用術(shù)語“層”或“復(fù)層”是指單個纖維結(jié)構(gòu)可任選地設(shè)置成與其它層基本上鄰接、面對面的關(guān)系，形成多層纖維結(jié)構(gòu)。也設(shè)想單個纖維結(jié)構(gòu)可有效地形成兩“層”或多“層”，例如自身折疊。
本文所用術(shù)語“純纖維結(jié)構(gòu)”和/或“純式纖維結(jié)構(gòu)”是指只包含纖維的纖維結(jié)構(gòu)。
本文所用術(shù)語“純纖維結(jié)構(gòu)的不透明度”是指按照下述的“不透明度測試”測定所得到的純纖維結(jié)構(gòu)的不透明度。
本文所用術(shù)語“由纖維增柔劑體系產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化”是指包含纖維增柔劑體系的纖維結(jié)構(gòu)的不透明度與純纖維結(jié)構(gòu)的不透明度的差異。
本文所用術(shù)語“由纖維增柔劑體系的個別組分產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化”是指各包含纖維增柔劑體系的單個組分的纖維結(jié)構(gòu)不透明度與純纖維結(jié)構(gòu)的不透明度的差異總和。
如本文所述，由纖維增柔劑體系產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化大于由纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化。
用于透明用途的一個非限制性實施例是由纖維增柔劑體系產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化為-0.3％點，而由纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化為-0.5％點。因為由纖維增柔劑體系產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化大于由纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化，因此該纖維結(jié)構(gòu)將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在另一個非限制性實施例中，由纖維增柔劑體系產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化為+0.2％點，而由纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化為-0.5％點。因為由纖維增柔劑體系產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化大于由纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化，所以此纖維結(jié)構(gòu)將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在另一個非限制性實施例中，由纖維增柔劑體系產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化為+0.2％點，而由纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化為+0.05％點。因為由纖維增柔劑體系產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化大于由纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化，因此該纖維結(jié)構(gòu)將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
纖維結(jié)構(gòu)本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)(紙幅)可摻入單層或多層薄頁衛(wèi)生紙制品中。
纖維結(jié)構(gòu)可被縮短，如利用起縐，或不縮短，如不起縐。
本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)可用于紙制品，尤其是薄頁衛(wèi)生紙制品中，其包括，但不限于常規(guī)氈壓薄頁紙；圖樣致密薄頁紙；以及高堆積體積未壓實的薄頁紙。薄頁紙可以為均一化或多層結(jié)構(gòu)；且由此制得的薄頁紙制品可為單層或多層結(jié)構(gòu)。薄頁紙優(yōu)選定量在約10g/m2和約120g/m2之間，且密度為約0.60g/cc或更低。優(yōu)選地，定量應(yīng)低于約35g/m2；且密度應(yīng)為約0.30g/cc或更低。最優(yōu)選地，密度應(yīng)在約0.04g/cc和約0.20g/cc之間，密度用本文所述的“定量稱量方法”來測定。
纖維結(jié)構(gòu)可用制造單層雛形纖維網(wǎng)的纖維配料或制造多層雛形纖維網(wǎng)的纖維配料來制造。
本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)和/或包括這種纖維結(jié)構(gòu)的紙制品的總干拉伸強度大于約59g/cm(150g/in)，和/或為約78g/cm(200g/in)至約394g/cm(1000g/in)，和/或為約98g/cm(250g/in)至約335g/cm(850g/in)，所述干拉伸強度用本文所述的“總干拉伸強度方法”測量。
本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)和/或包括這種纖維結(jié)構(gòu)的紙制品，其總濕拉伸強度大于約9g/cm(25g/in)，和/或為約11g/cm(30g/in)至約78g/cm(200g/in)，和/或為約59g/cm(150g/in)至約197g/cm(500g/in)，所述濕拉伸強度用本文所述的“總濕拉伸強度方法”測量。濕強度可通過加入本領(lǐng)域熟知的永久性濕強度或暫時性濕強度樹脂來提供。
制備本發(fā)明纖維結(jié)構(gòu)的一種非限制性的合適方法包括以下步驟提供包括多根纖維素纖維和一種濕強度劑的配料；用配料形成纖維結(jié)構(gòu)；將該纖維結(jié)構(gòu)加熱至溫度為至少約40℃且含水量小于約5％；將纖維結(jié)構(gòu)的表面與纖維增柔劑體系接觸。
如果本發(fā)明的纖維增柔劑在纖維結(jié)構(gòu)從干燥裝置上分離下來后不久且它被纏繞到母輥上之前施用到過干的纖維結(jié)構(gòu)上將是有益的?？晒┻x擇地或另外，可將組合物在纖維結(jié)構(gòu)組裝之前或過程中摻入到其中，或摻入到含有稍高含水量的干燥纖維結(jié)構(gòu)中，例如當紙幅在如離線轉(zhuǎn)換操作期間退繞開母輥時其內(nèi)水分與環(huán)境平衡的紙幅。
纖維增柔劑體系本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)包括纖維和纖維增柔劑體系。
所述纖維增柔劑體系包含纖維增柔劑和可任選不透明度增強劑。
當存在于纖維增柔劑體系中時，所述纖維增柔劑和不透明度增強劑存在于所述纖維增柔劑體系中的重量比為約1∶100至約10000∶1和/或約2∶1至約100∶1。
纖維增柔劑本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)包括包含纖維增柔劑的纖維增柔劑體系。
所述纖維增柔劑包含濕潤劑和/或增塑劑。
在一個實施方案中，21℃(70°F)下纖維增柔劑的蒸氣壓小于約266Pa(2mm)。
優(yōu)選地，纖維增柔劑的重均分子量小于約1000g/mol，和/或約50g/mol至約1000g/mol，和/或約100g/mol至約400g/mol。
本文所用術(shù)語“濕潤劑”是指能使平衡含水量升高至超過無濕潤劑的纖維結(jié)構(gòu)的平衡含水量的物質(zhì)。濕潤劑可選自帶羥基的有機化合物如甘油；季戊四醇；糖如淀粉水解產(chǎn)物，其實施例為高果糖玉米糖漿；糖醇如山梨醇、麥芽糖醇和甘露糖醇；潮解鹽如氯化鈣和乳酸鈉；甘油三乙酸酯；丙二醇以及它們的混合物。
本文所用術(shù)語“增塑劑”是指能夠被吸附在纖維內(nèi)并賦予其更大柔韌性的材料。任何帶有連接到氧或氮上的氫原子的化合物對本發(fā)明而言被分類為增塑劑，前提條件是所述氫原子的總質(zhì)量按所述增塑劑的重量計至少占約1％，并且所述增塑劑21℃(70°F)時的蒸氣壓小于約266Pa(2mmHg)。合適的增塑劑的非限制性實施例包括尿素和低吸水性的單、雙和低聚糖，包括右旋糖和蔗糖；烷氧基化二元醇；碳酸乙烯酯；碳酸丙烯酯；和它們的任意組合。
增塑劑也包括21℃(70°F)時蒸氣壓小于約266Pa(2mmHg)的乙氧基化和丙氧基化化合物。聚乙二醇和聚丙二醇為這種增塑劑的非限制性實施例。
增塑劑的其它非限制性實施例包括糖醇如脫水山梨糖醇的酸酐；動物蛋白質(zhì)如明膠；植物蛋白質(zhì)如大豆、棉籽和向日葵蛋白質(zhì)；烷基二元醇和烷氧基化的二元醇化合物，包括聚乙二醇、聚丙二醇；和共聚物，如具有以下結(jié)構(gòu)的聚氧乙烯/聚氧丙烯HO-(CH2-CH2-O)x(CHCH3-CH2O)y-(CH2CH2-O)z-OH其中x的值為約2至約40，y的值為約10至約50，而z的值為約2至約40，更具體地講，x和z具有相同的值。這些共聚物以商品名Pluronic購自BASF Corp.，Parsippany，NJ。
在一個實施方案中，將按纖維結(jié)構(gòu)的重量計至少0.1％，和/或至少2％，和/或至少5％，和/或至少10％，和/或至少15％至約60％，和/或至約50％，和/或至約30％，和/或至約20％的纖維增柔劑涂敷到纖維結(jié)構(gòu)上，更具體地講，大于約5％，甚至更具體地講，大于約10％。纖維增柔劑體系的量應(yīng)小于約60％，更具體地講，小于約30％，甚至更具體地講小于約20％。
不透明度增強劑纖維結(jié)構(gòu)可包含不透明度增強劑。
本文所用不透明度增強劑(“遮光劑”)是指要加入到底物中起增加目標纖維結(jié)構(gòu)不透明度作用的任何非纖維物質(zhì)。
由于純纖維結(jié)構(gòu)的纖維組分能夠散射和/或吸收與純纖維結(jié)構(gòu)接觸的光，所以其具有一定的不透明度。
當加入到纖維結(jié)構(gòu)中時，不透明度增強劑通過兩個機理之一或二者限制光的透射比來提高所述結(jié)構(gòu)的不透明度1)光通過散射被反射或2)光被吸收。不透明度增強劑包括使純纖維結(jié)構(gòu)的不透明度增加至超過純纖維結(jié)構(gòu)的不透明度的那些物質(zhì)，以及即使由不透明度增強劑所引起增強的不透明度未大于純纖維結(jié)構(gòu)的不透明度，但可增強不透明度已減小的纖維結(jié)構(gòu)的不透明度的那些物質(zhì)。
1)當光從一種折射指數(shù)的介質(zhì)傳播到另一種折射指數(shù)的介質(zhì)中時，實現(xiàn)光的反射或散射。傾斜入射到上述界面的光束將經(jīng)歷彎曲(折射)和反射的組合。反射的程度取決于入射角和兩種材料折射指數(shù)的差異。
當折射指數(shù)之間的界面數(shù)最多，并且折射指數(shù)的差異程度最大時，散射效果最大。
利用反射或散射光來起作用的不透明度增強劑為小顆粒和/或為具有高折射率的顆粒。雖然通常較小的顆粒對于增強不透明度是優(yōu)選的，但是很清楚，因為過小的顆粒小于它們欲散射的光的波長，因而失去了增加不透明度的能力。因此，粒徑存在實際的最佳值，該最佳值使顆粒的的反射或散射效應(yīng)最強。理想的遮光劑是細分的二氧化鈦，其平均當量球形直徑為約0.2微米。因為二氧化鈦很昂貴，并且具有其它不利的副作用，因此建議使用其它遮光劑。這些遮光劑包括，但不限于，水合硅酸鋁(粘土)、碳酸鈣和淀粉粉末。本發(fā)明最優(yōu)選的是淀粉粉末。它具有適中的密度，為非研磨的，并且與本發(fā)明最優(yōu)選的纖維增柔劑體系相容。合格等級的淀粉粉末可以商品名Argo玉米淀粉購自ACH Food Companies of Memphis，Tennessee。
2)光的吸收對增強不透明度也有效，并且吸收光的化學(xué)物質(zhì)也包括在本文所用的遮光劑定義中。優(yōu)選地，吸光的遮光劑將與反射/散射遮光劑聯(lián)合使用以防止底物出現(xiàn)過多的顏色(可見光的選擇性吸收)或者出現(xiàn)過灰或過黑(可見光的廣泛吸收)。包括熒光增白劑也可能在某種程度上抵消吸收效應(yīng)，因為它能夠增加亮度而不降低不透明度。
包括具有顯著染色的顏料可獲得吸光性。合適的染色顏料可以商品名HALOPONTTM、LEVANYL和PONOLITHTM購自總部位于Leverkusen，Germany的Bayer AG。吸光性也可通過加入染料來獲得。合適的染料可以商品名LEVACELL、LEVACELLKS和PONTAMINE購自Bayer AG。上述顏料或染料的包含量通過所需的不透明程度以及賦予產(chǎn)品的可接受染色程度來控制。例如低到0.001％的包含比率可賦予可見的顏色。如果染色可接受，可使用在0.1％至1％的范圍內(nèi)或更高的比率。通常需要使用幾種顏色的組合以便產(chǎn)生較寬的吸收譜，使得結(jié)果看起來呈灰色而不是純色。許多權(quán)威人士相信，在相當亮度下，藍色調(diào)通常據(jù)信比相當亮度的黃色調(diào)顯得更“白”，因此根據(jù)用途藍色染料或顏料可能是優(yōu)選的。使用吸光分子或顆?？偘殡S產(chǎn)生的亮度下降可通過使用熒光增白劑(FWA)來部分或完全抵消。合適的FWA可以商品名BLANKOPHOR購自Bayer。任何前述的顏料、染料或FWA可通過在形成結(jié)構(gòu)之前加入(即造紙中所謂的濕端添加)來添加到本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)中。它們也可通過例如在其成形期間或成形后噴霧、印刷、擠壓在網(wǎng)上來加入。它們也可加入到纖維增柔劑中，然后同時涂敷。濕端沉淀可能需要固色劑和/或助留劑，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。
不透明度被定義為紙阻止擴散和非擴散光通過它的性質(zhì)。它可防止看到接觸纖維結(jié)構(gòu)背面的使用者的手指。本文所用的“不透明化的纖維結(jié)構(gòu)”是指通過添加遮光劑(如顆粒遮光劑)使之更不透明的纖維結(jié)構(gòu)。
遮光劑被用于本發(fā)明中以獲得它們所提供的光學(xué)改進。通常，受包含遮光劑影響的光學(xué)性質(zhì)為不透明度、亮度和顏色。這些性質(zhì)中的每一個被改變的程度很大地取決于遮光劑的類型、纖維配料的性質(zhì)和最終紙片的定量。幾乎所有顆粒當包含在纖維結(jié)構(gòu)中時都會引起不透明度增加。當定量增加時，相對于未改性的纖維結(jié)構(gòu)而言，保持恒定含量的顆粒將導(dǎo)致測得的不透明度少量增加。在非常低的定量條件下，顆粒的不透明性能最大；在較高定量條件下，不透明性能最小。
不透明度增強劑的不透明效率與它在572nm波長處的散射或吸收光能力有關(guān)。顆粒的散射能力受許多基本因素的影響，即，它相對于周圍介質(zhì)的折射指數(shù)、粒徑(和/或形狀)、和光散射表面的數(shù)量，這使包含在干燥紙幅內(nèi)時使它可用。顆粒所具有的折射指數(shù)越高，在空氣/不透明度增強劑或纖維/不透明度增強劑界面的光散射越強。在如本發(fā)明所述的纖維結(jié)構(gòu)中，正是這兩種界面之一提供最大可能引起不透明度增加的光散射源。
本文所用的不透明度用以下公式來定義O＝100-100×(1-MO/100)(1/BW)其中，O＝不透明度的百分比(％)，MO＝測量的不透明度的百分比(％)BW＝定量，單位為克/米2所定義的不透明度被規(guī)一化為定量為1g/m2的纖維結(jié)構(gòu)的當量不透明度。這樣可更容易地進行不同纖維結(jié)構(gòu)之間不透明化能力的比較，以實現(xiàn)不把定量作為對不透明度有貢獻的一個因素。
測量的不透明度可用一個黑色背襯下紙片的表觀反射率與白色背襯下紙片的表觀反射率的比率來計算。改變其背襯從白色到黑色時反射率不變的樣品的不透明度為100，而改變其背襯從白色到黑色時反射率從較大值變?yōu)榱愕臉悠返牟煌该鞫葹榱恪?br> 測量的不透明度使用改進的Hunter色度計(Color Meter)來測定。改進的Hunter色度計包括具有DP9000處理器的Hunter LabScan XE傳感器，型號為#LSXE/DP9000的帶有通用軟件，型號為#LSXE/UNI具有以下選項帶樣品夾具套件的傳感器口向下架，零件號為HL#D02-1009-350，自動可變的進樣照明(獲得25mm(1英寸)視域)，和自動紫外控制裝置，具有ColorQUEST DP-9000分光比色計、Labscan Spectro色度計、或Hunter色差計(Color Difference Meter)D25D2M或D25D2A，均購自Hunter Associates Laboratories，Inc.，Reston，VA。
使用Hunter Color Associates彈簧支承樣品(HL#D02-1009-350)上升平臺，而不是儀器所帶的實驗室用支撐物。另外，需要白色和黑色的標準色板。兩次讀數(shù)之間必須使用干凈、柔軟和吸收性的實驗室擦拭物來清潔色板。
因為濕度和溫度對不透明度的影響可以忽略，所以樣品不需要控制條件。然而，它們需要保持無腐蝕蒸汽、灰塵和過量棉絨。同樣，也應(yīng)當避免使樣品弄皺、起褶和撕裂。測試之前，將儀器的色標設(shè)為“XYZ”，觀測器設(shè)置為“10°”，照明設(shè)置為D65。對于預(yù)測儀器的標準化，請遵循制造商儀器手冊中的程序。將選定的不透明性樣品置于白色未校準色板上。升高樣品和色板至取樣口下的合適位置，然后測定“Y”值。放低樣品和色板。不旋轉(zhuǎn)樣品本身，將白色板取出，換上黑色瓷磚。同樣，升高樣品和瓷磚，然后測定“Y”值。至于不透明度，有些色度計型號能夠自動執(zhí)行此操作，請查看制造商的操作員手冊。

記錄測量的不透明度至有效的三位數(shù)，然后使用前述利用定量的數(shù)學(xué)關(guān)系式來確定不透明度(％)。
不透明度增強劑的非限制性實施例可包括顏料、顆粒、填充劑、染料和熒光增白劑(FWA)。
適用于本發(fā)明的顆粒和/或顏料基不透明度增強劑的非限制性實施例包括粘土、碳酸鈣、二氧化鈦、滑石、硅酸鋁、硅酸鈣、三水氧化鋁、活性炭、顆粒狀淀粉、硫酸鈣、玻璃微球、硅藻土，以及它們的混合物。
纖維增柔劑體系可有益地涂敷到熱薄頁紙幅上。本文所用術(shù)語“熱薄頁紙幅”是指具有比相對于室溫更高的溫度的薄頁紙幅。具體地講，紙幅的高溫為至少約43℃，更具體地講至少約54℃，且甚至更具體地講至少約65℃。熱紙幅具有較低的平衡含水量，這樣可容易以最高含量加入所述組合物，該最高含量只要求最小限度的紙幅再次干燥并且在某些情況下根本不需要再次干燥。申請者已發(fā)現(xiàn)含量高達約30％的某些纖維增柔劑體系可在造紙機器的干端加入所述熱薄頁紙幅中，而不需要再次干燥該紙幅。
薄頁紙幅的含水量與紙幅的溫度和周圍環(huán)境的相對濕度有關(guān)。本文所用術(shù)語“過干的薄頁紙幅”是指在23℃和50％相對濕度的標準測試條件下將其含水量干燥至低于其平衡含水量的薄頁紙幅。置于標準測試條件下的薄頁紙幅的平衡含水量為大約7％。升高本領(lǐng)域已知干燥方法(如，例如Yankee干燥機或通氣干燥法)的干燥溫度可使本發(fā)明的薄頁紙幅過干。過干的薄頁紙幅的含水量小于約7％，更具體地講小于約6％，甚至更具體地講小于約3％。
可將其它任選物質(zhì)添加到含水的造紙配料、雛形紙幅或成品紙幅中以賦予產(chǎn)品其它所需的特征或改進造紙方法，只要它們與纖維增柔劑體系的化學(xué)性質(zhì)相容，并且不顯著或不利地影響本發(fā)明的柔軟性和強度特性。雖然特別地包括下列物質(zhì)，但是對其的包括并不是包括一切的。
助留劑可用于保留通過造紙的濕端涂敷的細顆粒物質(zhì)。許多物質(zhì)以所謂的“助留劑”來銷售，本文所用的這個術(shù)語是指造紙過程中用于增加細配料固體在紙幅上的保持力的添加劑。如果細固體顆粒沒有足夠的保持力，它們將流失在處理流出物中或以過高濃度積聚在再循環(huán)白水循環(huán)中，并且導(dǎo)致生產(chǎn)故障，包括沉積積聚和影響排液。引入本文以供參考的J.E.Unbehend和K.W.Britt的“Pulp and Paper，Chemistry andChemical Technology”，第三版，第3卷，A Wiley IntersciencePublication，題名為“Retention Chemistry”的第17章提供了對聚合物助留劑起作用的類型和機理的基本認識。絮凝劑附聚物懸浮顆粒通常是橋連機理。雖然某些多價陽離子被認為是常見的絮凝劑，但它們實際上通常被聚合物鏈上帶有多個電荷位置的高級起作用的聚合物所代替。
當含水的造紙配料遞送至造紙步驟時，通常向造紙過程中添加陽離子電荷偏置劑，以控制其電動電位。使用這些物質(zhì)是因為大多數(shù)固體在本質(zhì)上具有負的表面電荷，包括纖維素纖維和細纖維絲及大部分無機填充劑的表面。進行電荷偏置可通過使用相對低分子量的陽離子合成聚合物，具體地講，分子量不高于約500,000、更具體地講不高于約200,000、或甚至不高于約100,000的那些。這種低分子量陽離子合成聚合物的電荷密度相對較高。這些電荷密度的范圍為約4至約8當量氮陽離子每千克聚合物。一個示例的物質(zhì)為Alcofix 159，為總部位于Basel，Switzerland的Ciba Geigy，Inc.的一種產(chǎn)品。使用這種物質(zhì)明顯包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。
本領(lǐng)域提出了使用高表面積、高陰離子電荷的微粒以達到改善成型、排水、強度以及保持力的目的。美國專利5,221,435的公開內(nèi)容引入本文以供參考。此用途的常見物質(zhì)無限制地包括二氧化硅膠體或膨潤土粘土。
如果需要某些永久性濕強度的測量，可將這類化學(xué)物質(zhì)包括聚酰胺-環(huán)氧氯丙烷、聚丙烯酰胺、苯乙烯-丁二烯晶格、不溶性的聚乙烯醇、尿素-甲醛、聚乙烯亞胺、脫乙酰殼多糖聚合物以及它們的混合物加入到造紙配料或雛形紙幅中。這些樹脂無限制地包括陽離子濕強度樹脂，如聚酰胺-環(huán)氧氯丙烷樹脂。合適類型的上述樹脂描述于美國專利3,700,623和3,772,076中，這兩個專利的公開內(nèi)容均在此引入本文以供參考?？捎玫木埘０?環(huán)氧氯丙烷樹脂的一個商業(yè)來源是Hercules，Inc.，Wilmington，Delaware，其以商品名Kymene 557H出售這種樹脂。
某些纖維結(jié)構(gòu)得益于所謂的暫時性濕強度。如果這種產(chǎn)品要在下水道和化糞系統(tǒng)中處理，這將尤其有用。給予暫時性濕強度的一個方法是通過在造紙纖維上或造紙纖維用的粘合添加劑中引入酮或更具體地講醛官能團，為酸催化的半縮醛構(gòu)造的形成作準備。已發(fā)現(xiàn)尤其可用于賦予這種短效濕強度的一種粘合物質(zhì)為Cytec，Stamford，CT提供的Parez 750。
也可使用其它添加劑來增加這種濕強度機制。給予暫時性濕強度的方法是本領(lǐng)域熟知的。引入本文以供參考以示出給予紙幅短暫濕強度方法的示例技術(shù)包括下列美國專利5,690,790、5,656,746、5,723,022、4,981,557、5,008,344、5,085,736、5,760,212、4,605,702、6,228,126、4,079,043、4,035,229、4,079,044和6,127,593。
雖然半縮醛形成機制是一個產(chǎn)生暫時性濕強度的合適技術(shù)，但還有其它方法，如提供紙片一種粘合劑機理，其在干燥或微濕條件下比在如抽水馬桶或隨后的下水道和化糞池系統(tǒng)中所經(jīng)歷的高度稀釋條件下更起作用。這些方法主要針對紙幅產(chǎn)品，其將在稍微潮濕或潤濕條件下被遞送，然后在高度稀釋的情況下處理。以下參考文獻將引入本文以供參考以表示實現(xiàn)此過程的示例體系，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易地意識到，它們可被施用于本發(fā)明的紙幅上，其通常將以比于此所述的那些更低的含水量提供美國專利4,537,807、4,419,403、4,309,469和4,362,781。
如果需要增強的吸收性，可使用表面活性劑以處理本發(fā)明的薄頁紙幅。如果使用表面活性劑，基于薄頁紙幅的干纖維重，其含量按重量計可為約0.01％至約2.0％。表面活性劑可有利地具有八個或更多碳原子的烷基鏈。示例性陰離子表面活性劑包括直鏈烷基磺酸鹽和烷基苯磺酸鹽。示例性的非離子表面活性劑包括烷基葡萄糖苷，其包括烷基葡萄糖苷酯例如Crodesta SL-40，購自Croda，Inc.(New York，NY)；如1977年3月8日公布的授予Langdon等人的美國專利4,011,389中所描述的烷基葡萄糖苷醚；以及烷基聚乙氧基化酯例如Pegosperse 200ML，購自GlycoChemicals，Inc.(Greenwich，CT)及IGEPAL RC-520，購自RhonePoulenc Corporation(Cranbury，NJ)?？晒┻x擇地，具有高不飽和度(單和/或多)和/或支鏈烷基的陽離子軟化劑活性成分可明顯增強吸收性。
本發(fā)明也明顯包括變化，其中可加入化學(xué)軟化組合物和/或劑作為造紙工藝的一部分，該造紙工藝為配料配制和紙幅成形后的一部分。這些化學(xué)軟化組合物也可包含纖維增柔劑?；瘜W(xué)軟化組合物和/或劑可通過濕端添加而包括在內(nèi)。合適的化學(xué)軟化組合物和/或劑包含季銨化合物，包括，但不限于，熟知的二烷基二甲基銨鹽(例如，二牛油基二甲基氯化銨、二牛油基二甲基甲酯硫酸銨、二(氫化牛油)二甲基氯化銨等)。尤其合適的這些軟化組合物的變體包括前述的二烷基二甲基銨鹽及季銨酯的單酯或二酯變體，該季銨酯是由脂肪酸與甲基二乙醇胺和/或甲基三乙醇胺反應(yīng)，隨后與甲基氯化物或二甲基硫酸鹽季銨化制得的。另一類造紙-添加的化學(xué)軟化組合物包含熟知的有機-反應(yīng)性的聚二甲基硅氧烷成分，包括氨基功能化的聚二甲基硅氧烷。這些成分可濕端添加或表面涂敷。引入本文以供參考的其它在表面涂敷化學(xué)軟化劑領(lǐng)域可用的技術(shù)包括美國專利6,179,961、5,814,188、6,162,329，和以Vinson等人名義的申請WO0022231A1。填充劑物質(zhì)也可摻入到本發(fā)明的薄紙中。引入本文以供參考的美國專利5,611,890公開了可容允許作為本發(fā)明底物的填充薄頁紙產(chǎn)品。
上述任選纖維增柔劑的說明實際上目的僅為示例性的，并不意味著是對本發(fā)明范圍的限制。
如本發(fā)明所述，可將纖維增柔劑體系涂敷到處于干燥條件下的紙幅上。術(shù)語“干燥狀況”是指狀態(tài)，而“干燥紙幅”是指紙幅本身，兩者在本文均定義為具有小于約20％、更具體地講小于約10％、甚至更具體地講小于約3％的低含水量。因此，本文所用的“干薄頁紙幅”既包括干燥至含水量小于其平衡含水量的紙幅(所謂的“過干的紙幅”)，也包括具有低水分保持含量(具體地講最高差不多約20％的水分)的紙幅。
在一個實施方案中，本發(fā)明的纖維增柔劑體系可在薄頁紙幅被干燥和起皺后涂敷，更具體地講，在紙幅仍為高溫的同時涂敷，圖4，參考編號50。所述軟化組合物可在紙幅被纏繞在母輥上之前涂敷到干燥和起縐的紙幅上。因此，將軟化組合物在紙幅起縐后且紙幅穿過控制厚度的壓光輥(未示出)后，涂敷到熱的、過干的紙幅上。組合物既可涂敷到薄紙的一面也可涂敷到薄紙的兩面。
所述纖維增柔劑體系可有利地以均勻的方式涂敷到紙幅上，使得基本上整個紙幅表面均受益于該組合物的效果。涂敷到熱紙幅上后，該組合物的少部分揮發(fā)性組分蒸發(fā)。因為組合物包含大量的非揮發(fā)性物質(zhì)，所以存在于組合物中的任何水成為了用該組合物處理過的薄紙的新平衡含水量的一部分。
將軟化組合物宏觀上均勻涂敷到紙幅上的一個方法是噴霧法。已發(fā)現(xiàn)噴霧法是經(jīng)濟的，并且可精確地控制組合物的量和分布。可將分散好的組合物在紙幅被纏繞到母輥上之前涂敷到干燥的、起縐的薄頁紙幅上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到受傳遞效率的限制，應(yīng)當控制噴霧以獲得最大可能的分布，即較小的液滴尺寸。一個令人滿意的噴霧系統(tǒng)使用ITW DynatecUFD噴嘴，由Illinois Tool Works，Glenview，IL提供。一個合適的噴嘴模型具有五個流體孔，每個尺寸為0.46mm×0.51mm。將5個流體孔的中心定向于直接垂直于薄頁紙幅的通道，同時較外的孔相對于垂直方向成15度角，并且兩個中間噴嘴相對于垂直方向成7.5度角。每個流體孔具有位于其任一側(cè)的聯(lián)合氣孔，總共10個氣孔，每個尺寸為0.51mm×0.51mm。流體孔從噴嘴的下表面延伸出0.5cm。噴嘴間隔大約5cm，并且當薄頁紙幅被處理時其在薄頁紙幅上方約5cm。使用足夠產(chǎn)生均勻霧化噴霧的氣壓。
下列實施例舉例說明了如本發(fā)明所述的薄頁紙的制作。此實施例舉例說明了包括如本發(fā)明所述的纖維增柔劑體系的分層薄頁紙幅的制作。組合物施用至紙幅的一面并將紙幅組合成兩層衛(wèi)生紙制品。中試規(guī)模的長網(wǎng)造紙機被用于制作該薄紙。
使用常規(guī)的二次制漿機制成約3％稠度的NSK含水漿液并通過朝向長網(wǎng)造紙機流漿箱的母管。
為了賦予成品臨時的濕強度，制備了Parez 750的1％分散體，并以基于NSK纖維干重，足以遞送0.3％Parez 750的速度加至NSK母管。通過將處理過的漿液經(jīng)過在線攪拌器，短暫濕強度樹脂的吸收性得以增強。
使用常規(guī)的二次制漿機制成按重量計約3％的桉樹纖維含水漿液。為了給成品賦予暫時性濕強度，并降低薄頁紙表面的含塵量或棉絨，制備了Parez 750的1％分散體，并以基于桉樹纖維干重，足以遞送0.375％Parez 750的速度加至桉樹母管。通過將處理過的漿液經(jīng)過在線攪拌器，短暫濕強度樹脂的吸收性得以增強。
然后在風(fēng)扇式泵入口，將NSK纖維用白水稀釋至基于NSK纖維漿總重約0.15％的稠度。同樣地，在風(fēng)扇式泵入口，將桉樹纖維用白水稀釋至基于桉樹纖維漿總重約0.15％的稠度。將桉樹漿和NSK漿都引到分層流漿箱中，所述流漿箱能夠?qū)⑦@些漿保持為分料流，直至它們沉積在長網(wǎng)造紙機上形成的織物上。
造紙機具有分層高位流漿箱，其包含頂室、中室和底室。桉樹纖維漿被吸入流漿箱的頂室和底室，而同時NSK纖維漿被吸入流漿箱的中室，并以重疊的關(guān)系遞送到長網(wǎng)造紙機金屬絲上以在其上形成三層雛形紙幅，該紙幅的約70％由桉樹纖維制成，而30％由NSK纖維制成。脫水在長網(wǎng)造紙機金屬絲上進行，并用偏轉(zhuǎn)器和真空箱促進脫水。長網(wǎng)造紙機金屬絲為5梭口的，緞面紡織構(gòu)造每厘米分別具有34個縱向和30個橫向單絲(每英寸有87個縱向和76橫向單絲)。
把雛形潤濕紙幅從長網(wǎng)造紙機金屬絲傳送到圖樣干燥織物上，傳送時纖維稠度為約15％。設(shè)計干燥織物產(chǎn)生圖樣致密薄紙，其不連續(xù)的低密度偏離區(qū)域排列于高密度(關(guān)節(jié))區(qū)域的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。干燥織物是通過將不能透過的樹脂表面澆鑄在支持織物的纖維網(wǎng)上形成的。支持織物為每厘米18×20的長絲(每英寸45×52的長絲)，雙層格網(wǎng)。樹脂鑄件的厚度為支持織物上約10mm。關(guān)節(jié)區(qū)域為約40％，而開放式單元保持在頻率為約14個每平方厘米(90個每平方英寸)。
進一步脫水通過真空輔助排液來完成，直至紙幅的纖維稠度為約30％。
在保持與成圖案的成形織物接觸的同時，成圖案的紙幅用通過預(yù)干機鼓風(fēng)來預(yù)干至纖維稠度按重量計為約65％。然后將半干紙幅傳送至Yankee干燥機并用包含有0.125％聚乙烯醇水溶液的噴射起縐粘合劑將其粘附在Yankee干燥機的表面。起縐粘合劑以基于紙幅干重0.1％粘合劑固體速度遞送至Yankee表面。在用刮粉刀使紙幅在Yankee上干燥起縐之前，纖維稠度增加至約98％。
刮粉刀的斜角為約25度并且相對于Yankee干燥機而言放置成可提供約81度的沖擊角度。Yankee干燥機在約177℃(350°F)的溫度和約4m/s(800fpm)(英尺每分鐘)(約244米每分鐘)的速度下運轉(zhuǎn)。使用表面速度為約3m/s(656英尺每分鐘)的表面驅(qū)動卷筒將紙纏繞到輥上。
在紙幅基本水平的位置，刮粉刀和卷軸之間的自由跨距內(nèi)，將Illinois Tool Works，Glenview，IL制造的包括間隔開的ITW DynatecUFD噴嘴的涂敷器定位在終止于紙幅上方5cm處的點上。每個噴嘴具有五個流體孔，尺寸為0.46mm×0.51mm。將五個流體孔的中心定向于直接垂直于薄頁紙幅的通道，同時較外的孔相對于垂直方向成15度角，并且兩個中間噴嘴相對于垂直方向成7.5度角。每個流體孔具有位于其任一側(cè)的聯(lián)合氣孔，總共十個氣孔，每個尺寸為0.51mm×0.51mm。流體孔從噴嘴的下表面延伸出0.5cm。噴嘴間隔大約5cm，并且當薄頁紙幅被處理時其在薄頁紙幅上方約5cm。流體被引向紙幅以便遞送按重量計約15％的纖維增柔劑體系。約103kPa(15psi)的氣壓足夠產(chǎn)生均勻霧化的噴霧。
所述纖維增柔劑體系包含下表所列的物質(zhì)

紙隨后被轉(zhuǎn)變定量為約34g/m2的單層衛(wèi)生紙。它的濕拉伸強度為約15.8g/cm。它含有約15％的纖維增柔劑體系，并且是柔軟、低棉絨的衛(wèi)生紙制品。
涂敷方法本發(fā)明提供處理需要處理的纖維結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括將纖維結(jié)構(gòu)與包含纖維增柔劑的纖維增柔劑體系接觸。
圖1示意表示了一種纖維結(jié)構(gòu)制作方法10，該方法適于通過如本發(fā)明所述的涂敷方法12將包含纖維增柔劑(未示出)的纖維增柔劑體系涂敷到纖維結(jié)構(gòu)14上。該纖維結(jié)構(gòu)14可用任何合適的本領(lǐng)域已知的纖維結(jié)構(gòu)成形方法來成形，所述方法包括但不限于常規(guī)的造紙方法和/或?qū)α骺諝飧稍镌旒埛椒ā＠w維結(jié)構(gòu)14通過載體織物16被運載至圓柱干燥機18，如Yankee干燥機，此時纖維結(jié)構(gòu)14可被傳送至圓柱干燥機18?？墒褂脡狠?0來輔助傳送至圓柱干燥機18，同時傳送織物16移動通過轉(zhuǎn)向輥22。在一個實施方案中，圓柱干燥機18的表面24可具有由粘合劑源(如噴霧涂敷器28)涂敷到其上的粘合劑26。圓柱干燥機18可被加熱，如蒸汽加熱，以促進當纖維結(jié)構(gòu)14直接和/或間接接觸圓柱干燥機18的表面24時纖維結(jié)構(gòu)14的干燥。加熱的空氣也可由加熱源(如烘干罩30)施用于纖維結(jié)構(gòu)14。接著將纖維結(jié)構(gòu)14傳送離開圓柱干燥機18?？墒褂美闷鹂U葉片32的起縐操作來從可圓柱干燥機18上取下纖維結(jié)構(gòu)14。只要纖維結(jié)構(gòu)14已從圓柱干燥機18上取下，然后就通過涂敷方法12用纖維增柔劑(未示出)來處理纖維結(jié)構(gòu)14?？捎美w維增柔劑處理纖維結(jié)構(gòu)14的一面或兩面。只要纖維結(jié)構(gòu)14已通過涂敷方法12用纖維增柔劑處理后，然后就用任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的合適方法(如借助卷軸36)將處理過的纖維結(jié)構(gòu)14’纏繞到母輥34上。
優(yōu)選地，將纖維增柔劑體系涂敷到干纖維結(jié)構(gòu)上。本文所用術(shù)語“干纖維結(jié)構(gòu)”既包括干燥至含水量少于其平衡含水量的纖維結(jié)構(gòu)(過干-參看下文)也包括含水量與大氣水分平衡的纖維結(jié)構(gòu)。半干的纖維包括含水量超過其平衡含水量的纖維結(jié)構(gòu)。
本文所用術(shù)語“熱纖維結(jié)構(gòu)”是指處于相對于室溫的較高溫度的纖維結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，纖維結(jié)構(gòu)的高溫為至少約43℃，且更優(yōu)選至少約65℃。
纖維結(jié)構(gòu)的含水量是相對于纖維結(jié)構(gòu)的溫度和放置纖維結(jié)構(gòu)的環(huán)境的相對濕度而言的。本文所用術(shù)語“過干纖維結(jié)構(gòu)”是指在23℃和50％相對濕度的標準測試條件下將其含水量干燥至低于其平衡含水量的纖維結(jié)構(gòu)。置于23℃和50％相對濕度的標準測試條件下的纖維結(jié)構(gòu)的平衡含水量為大約7％。通過使用本領(lǐng)域已知的干燥方法例如Yankee干燥機或通氣干燥法將其升高至高溫，可使本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)過干。優(yōu)選地，過干纖維結(jié)構(gòu)的含水量按重量計少于7％，更優(yōu)選為約0至約6％，且最優(yōu)選含水量為約0至約3％。
暴露于通常環(huán)境中的纖維結(jié)構(gòu)典型具有的平衡含水量在5至8％的范圍內(nèi)。當纖維結(jié)構(gòu)被干燥和起縐時，纖維結(jié)構(gòu)中的含水量通常小于3％。制造好后，纖維結(jié)構(gòu)從大氣中吸水。在本發(fā)明的優(yōu)選方法中，利用當纖維結(jié)構(gòu)從Yankee干燥機上取下離開刮粉刀時的低含水量(或如果方法不涉及Yankee干燥機，當上述纖維結(jié)構(gòu)從替代的干燥裝置上取下時，類似纖維結(jié)構(gòu)的低含水量)。
在一個實施方案中，將本發(fā)明的纖維增柔劑體系在過干纖維結(jié)構(gòu)從干燥部件上分離下來后不久且它被纏繞到母輥上之前涂敷到其上。
可供選擇地，本發(fā)明的纖維增柔劑體系可涂敷到半干的纖維結(jié)構(gòu)上，例如當纖維結(jié)構(gòu)在長網(wǎng)造紙機布上、在干燥氈或織物上時，或當纖維結(jié)構(gòu)與Yankee干燥機或其它替代干燥部件接觸時。
最后，也可將纖維增柔劑體系涂敷到當纖維結(jié)構(gòu)退繞開母輥時水分與其環(huán)境平衡的干纖維結(jié)構(gòu)上，例如離線轉(zhuǎn)換操作期間。
在另一個實施方案中，可在纖維結(jié)構(gòu)已烘干或起縐后，更優(yōu)選當纖維結(jié)構(gòu)仍處于高溫時，涂敷本發(fā)明的纖維增柔劑體系。優(yōu)選地，在纖維結(jié)構(gòu)纏繞到母輥上之前，將纖維增柔劑體系涂敷到干燥并起縐的纖維結(jié)構(gòu)上。
可借助纖維增柔劑體系將纖維增柔劑特別加入纖維結(jié)構(gòu)任何一面或兩面；優(yōu)選地，將纖維增柔劑僅涂敷到纖維結(jié)構(gòu)的一面；纖維結(jié)構(gòu)中具有凸起區(qū)域的一面，其以后將朝向薄頁衛(wèi)生紙制品的外表面。
當將纖雛增柔劑體系涂敷到本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)上時，所述纖維結(jié)構(gòu)可以大于約100米/分鐘和/或大于約300米/分鐘和/或大于約500米/分鐘的速度移動。
可供選擇地，也可借助本發(fā)明的纖維增柔劑體系將有效量的纖維增柔劑涂敷到初始干燥后已冷卻并已與其環(huán)境達到水分平衡的纖維結(jié)構(gòu)上。涂敷本發(fā)明纖維增柔劑體系的方法基本相同于上述將這種組合物涂敷到熱和/或過干纖維結(jié)構(gòu)上的方法。
1)轉(zhuǎn)移表面涂敷(即，利用壓光輥和/或轉(zhuǎn)向輥和/或涂布輥和/或Yankee干燥機)
如圖2所示，圖1的涂敷方法12可包括使用轉(zhuǎn)移表面38，如壓光輥和/或圓柱干燥機、轉(zhuǎn)向輥或涂布輥(未示出)，將包含纖維增柔劑的纖維增柔劑體系涂敷到纖維結(jié)構(gòu)14的表面上。本文所用的“涂布輥”包括設(shè)計用來施加交叉方向應(yīng)力以便使移動/滑動纖維結(jié)構(gòu)光滑(例如除皺)的輥。非限制性實施例包括弧形輥，其市售自Stowe Woodward-MountHope Company，Westborough，MA。本文所用的“轉(zhuǎn)向輥”是指任何使移動/滑動纖維結(jié)構(gòu)卷入的主要直輥。轉(zhuǎn)向輥包括可由外部傳動的惰輪，或者它們可由移動/滑動的纖維結(jié)構(gòu)傳動。外部傳動的轉(zhuǎn)向輥為優(yōu)選的，因為與本文指定的纖維結(jié)構(gòu)相比，它容易保持輥表面的相對速度差。
將包含纖維增柔劑40的纖維增柔劑體系使用本領(lǐng)域已知的任何合適的方法涂敷到轉(zhuǎn)移表面38上。當纖維結(jié)構(gòu)14的表面接觸轉(zhuǎn)移表面38時，纖維增柔劑體系40，尤其是纖維增柔劑從轉(zhuǎn)移表面38上轉(zhuǎn)移至纖維結(jié)構(gòu)14的表面上，制得處理過的纖維結(jié)構(gòu)14’?？赡苄枰硪粋€可能的轉(zhuǎn)移表面，如另一個壓光輥，如38’，這取決于纖維結(jié)構(gòu)14接觸轉(zhuǎn)移輥38的方式。附加的轉(zhuǎn)移表面38’可以、但未包含纖維增柔劑體系40。轉(zhuǎn)移表面38可包括刮粉刀42，使過量的纖維增柔劑體系40從轉(zhuǎn)移表面38上除去。壓光輥轉(zhuǎn)移表面38以與纖維結(jié)構(gòu)14不同的速度移動。例如，壓光輥可相對于纖維結(jié)構(gòu)速度以某一速度差移動，如旋轉(zhuǎn)，所述速度差為至少約0.3％和/或至少約0.5％和/或至少約0.7％和/或至少約1％。
轉(zhuǎn)移表面通常保持在與接觸它的纖維結(jié)構(gòu)的溫度接近的溫度。因此，它典型地處于約15℃(60°F)至約82℃(180°F)的溫度。
優(yōu)選地，以宏觀上均勻的方式將纖維增柔劑體系涂敷到轉(zhuǎn)移表面上以隨后轉(zhuǎn)移到纖維結(jié)構(gòu)上，以便基本整個纖維結(jié)構(gòu)表面均得益于纖維增柔劑體系的效果。在涂敷到轉(zhuǎn)移表面上之后，任何媒介物的至少部分揮發(fā)性組分優(yōu)選地揮發(fā)，優(yōu)選留下薄膜，該薄膜包含有該媒介物揮發(fā)性組分的任何殘留未揮發(fā)部分、纖維增柔劑以及纖維增柔劑體系的其它非揮發(fā)性組分?！氨∧ぁ笔侵皋D(zhuǎn)移表面上的任何薄涂層、煙霧或薄霧。該薄膜在微觀上是連續(xù)的或由離散的成分構(gòu)成。如果薄膜由離散的成分構(gòu)成，該成分可以具有相同的尺寸或變化的尺寸；進一步地雖然該成分以規(guī)則的方式或不規(guī)則的方式排列，但是在宏觀上薄膜是均勻的。優(yōu)選地薄膜由離散成分組成。
宏觀上均勻地將纖維增柔劑體系涂敷到轉(zhuǎn)移表面上的方法包括噴霧和印刷。已發(fā)現(xiàn)噴霧法是經(jīng)濟的，且可精確地控制纖維增柔劑體系的量和分布，因此是更優(yōu)選的。優(yōu)選地，在Yankee干燥機之后且母輥之前，將分散的纖維增柔劑體系從轉(zhuǎn)移表面上涂敷到干燥并起縐的纖維結(jié)構(gòu)上。完成此涂敷的尤其方便的方法是將纖維增柔劑體系涂敷到一對加熱壓光輥的一個或兩個輥上，所述壓光輥除了用作本纖維增柔劑體系的熱轉(zhuǎn)移表面以外，還用于將干燥纖維結(jié)構(gòu)減小并控制到成品的所需厚度。這些方便的方法更詳細地描述于美國專利6,162,329中。
在一個實施方案中，轉(zhuǎn)移表面可用本領(lǐng)域已知的任何合適的清潔方法來清潔。
2)非接觸(即噴霧)涂敷如圖3所示，圖1的涂敷方法12可包括使用非接觸涂敷器，如噴嘴44，將包含纖維增柔劑的纖維增柔劑體系涂敷到纖維結(jié)構(gòu)14的表面以制得處理過的纖維結(jié)構(gòu)14’。除了噴霧涂敷以外，如圖3中的圖示說明，還可借助液滴和/或液簾(未示出)，非接觸地涂敷包含纖維增柔劑的纖維增柔劑體系。在圖3中，一排噴嘴44，優(yōu)選振動噴嘴，固定在纖維增柔劑分配集管46上。纖維增柔劑48經(jīng)至少一個噴嘴44以噴霧、優(yōu)選振動噴霧的方式涂敷在纖維結(jié)構(gòu)14的表面上。
可使用噴嘴清潔體系50來保持噴嘴44不含碎片、灰塵和/或殘余的纖維增柔劑。此外，可任選地在纖維結(jié)構(gòu)14處理過的表面使用后轉(zhuǎn)向輥52來引導(dǎo)可能不接觸纖維結(jié)構(gòu)14’表面的顆粒，優(yōu)選纖維增柔劑顆粒與纖維結(jié)構(gòu)14’的表面接觸。如果使用任選后轉(zhuǎn)向輥52，它優(yōu)選相對于纖維結(jié)構(gòu)14’以某一表面速度差傳動。優(yōu)選地，此表面速度差大于0.1％，更優(yōu)選大于0.3％，且最優(yōu)選大于0.5％。
圖4圖示表示了振動噴嘴44的一個實施方案，該噴嘴具有液體出口54和空氣出口56。振動噴嘴是本文所用的術(shù)語，指的是有助于擠出物離開噴嘴時的振蕩運動的噴嘴。不受理論的約束，振蕩的流動運動據(jù)信是流體流每一側(cè)被霧化空氣射流包圍時產(chǎn)生的交互力的結(jié)果，所述空氣射流的方向通常平行于流體流。因此由每個側(cè)面空氣出口56所定向的空氣流相對于液體出口54的角度應(yīng)當限制不超過約20°，優(yōu)選小于約10°。較大的角度趨于使生成氣溶膠部分時產(chǎn)生的流體噴射過早消失，其趨于從涂敷區(qū)域移出，并促進生成kgnarr。包括非接觸涂敷器的合適噴嘴的非限制性實施例以零件號107921購自Illinois Tool Works Dynatec。
圖5圖示舉例說明了由振動噴嘴44’產(chǎn)生的噴霧的一個實施方案。纖維增柔劑48從液體出口54中流出，在此出口處它被從空氣出口56出來的空氣流加壓。當纖維增柔劑48離開液體出口54時，它開始振動，用區(qū)域A表示。隨著振動振幅的增大，纖維增柔劑48拉長，如區(qū)域B所示。當纖維增柔劑48在區(qū)域B內(nèi)拉長時，纖維增柔劑破碎成細長的纖維增柔劑48’部分。然后細長的纖維增柔劑48’開始縮回成小滴48”，優(yōu)選為球形小滴。
用于噴嘴44的噴嘴清潔體系50的實施方案示于圖6中。該噴嘴清潔體系50包括橫向清潔噴嘴58，在操作過程中，該噴嘴將空氣60導(dǎo)向噴嘴44(優(yōu)選每個噴嘴44)的液體出口54和空氣出口56，從而去除出口54和56上的所有積聚的碎片。
在一個實施方案中，將噴嘴44定位于鄰近纖維結(jié)構(gòu)14’，間隔距離小于約10cm和/或小于約5cm和/或小于約3cm和/或小于約1cm和/或小于約0.51cm。
合適的非接觸涂敷器的非限制性實施例市售自Illinois ToolWorks。
3)擠出涂敷如圖7所示，圖1的涂敷方法12可包括使用擠出體系，如狹槽擠出模頭62，涂敷纖維增柔劑48。纖維增柔劑48從狹槽擠出模頭62擠出到纖維結(jié)構(gòu)14的表面上，制得處理過的纖維結(jié)構(gòu)14’。
圖8用分解圖表示了如本發(fā)明所述適用的狹槽擠出模頭62的實施方案。纖維增柔劑48流入朝向墊片68的狹槽擠出分配部分66的纖維增柔劑分配室64。纖維增柔劑48借助于墊片68的分配槽72的擴口端70(排放表面)處的毛細管力來涂布，其中然后它離開狹槽擠出模頭62。狹槽擠出唇緣74確保纖維增柔劑48通過墊片68的分配槽72的擴口端70離開狹槽擠出模頭62。
在一個實施方案中，涂敷器的排放表面接觸纖維結(jié)構(gòu)的距離大于約10cm和/或大于約15cm和/或大于約20cm。
在另一個實施方案中，排放表面可用本領(lǐng)域已知的任何合適的清潔方法來清潔。
總干拉伸強度方法本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)和/或包含這種纖維結(jié)構(gòu)的紙制品的“總干拉伸強度”或“TDT”按以下步驟測定。提供一(1)英寸乘五(5)英寸(2.5cm×12.7cm)的纖維結(jié)構(gòu)帶和/或包含這種纖維結(jié)構(gòu)紙制品帶。將該帶置于在控制條件為溫度為28℃±2.2℃(73°F±4°F)且相對濕度為50％±10％的房間內(nèi)的電子張力檢驗器(型號為1122，購自Instron Corp.，Canton，Massachusetts)上。張力檢驗器的十字頭速度為約5.1cm/分鐘(2.0英寸每分鐘)，且標距為約10.2cm(4.0英寸)。TDT為紙帶的MD和CD拉伸強度的算術(shù)總合。
本文所用的“縱向”和“MD”是指平行于纖維結(jié)構(gòu)在造紙機和/或產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備上流向的方向。
本文所用的“橫向”或“CD”是指垂直于與纖維結(jié)構(gòu)和/或包含該纖維結(jié)構(gòu)的紙制品在同一平面內(nèi)的縱向的方向。
總濕拉伸強度方法使用電子張力檢驗器(Thwing-Albert EJA Materials Tester，Thwing-Albert Instrument Co.，10960 Dutton Rd.，Philadelphia，Pa.，19154)，并且操作時十字頭速度為約10.16cm(4.0英寸)每分鐘，而標距為約2.54cm(1.0英寸)，使用2.54cm(1英寸)寬且長度大于7.62cm(3英寸)長的纖維結(jié)構(gòu)帶。帶的兩端置于機器的上夾具中，然后將帶的中心置于不銹鋼釘(直徑0.5cm)周圍。證實該帶均勻地彎曲在鋼釘周圍后，在啟動十字頭運動之前將該帶浸泡在約20℃的蒸餾水中，浸泡時間為5秒。測試的最初結(jié)果是以一列以載荷(克力)對十字頭位移(離開起始點的厘米數(shù))形式的數(shù)據(jù)。
該樣品在MD和CD定向兩種情況下都進行測試。纖維結(jié)構(gòu)的濕拉伸強度計算如下總濕拉伸強度＝最大載荷MD(gf)/2(英寸寬度)+峰值載荷CD(gf)/2(英寸寬度)。
權(quán)利要求
1.一種纖維結(jié)構(gòu)，所述纖維結(jié)構(gòu)包括纖維和包含纖維增柔劑的纖維增柔劑體系，其中由所述纖維增柔劑體系產(chǎn)生的所述纖維結(jié)構(gòu)不透明度的增加大于由所述纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的所述纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈增加。
2.如權(quán)利要求1所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述纖維包括纖維素纖維。
3.如權(quán)利要求1所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述纖維增柔劑選自濕潤劑和增塑劑。
4.如權(quán)利要求3所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述增塑劑包含多羥基化合物；優(yōu)選聚乙二醇；更優(yōu)選重均分子量為100g/mol至500g/mol的聚乙二醇。
5.如權(quán)利要求1所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述纖維增柔劑體系還包含不透明度增強劑；優(yōu)選選自顆粒、顏料、填充劑以及它們的混合物；更優(yōu)選選自粘土、碳酸鈣、二氧化鈦、滑石、硅酸鋁、硅酸鈣、三水氧化鋁、活性炭、顆粒狀淀粉、硫酸鈣、玻璃微球體、硅藻土，以及它們的混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中由所述纖維增柔劑體系產(chǎn)生的所述纖維結(jié)構(gòu)的不透明度增加比由所述纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的所述纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈增加大0.05％點。
7.如權(quán)利要求5所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述纖維增柔劑與所述不透明度增強劑在所述纖維增柔劑體系中的重量比為2∶1至100∶1。
8.如權(quán)利要求1所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述纖維增柔劑在所述纖維結(jié)構(gòu)中的含量按所述纖維結(jié)構(gòu)的重量計為2％至30％。
9.如權(quán)利要求5所述的纖維結(jié)構(gòu)，其中所述不透明度增強劑在所述纖維結(jié)構(gòu)中的含量按所述纖維結(jié)構(gòu)的重量計為0.02％至15％。
10.一種單層或多層薄頁衛(wèi)生紙制品，所述制品包括如前述任一項權(quán)利要求所述的纖維結(jié)構(gòu)。
11.一種制作如權(quán)利要求1至9中任一項所述的纖維結(jié)構(gòu)的方法，其中所述方法包括以下步驟a)提供纖維結(jié)構(gòu)；b)將所述纖維結(jié)構(gòu)與包含纖維增柔劑的纖維增柔劑體系接觸，使得由所述纖維柔順體系產(chǎn)生的所述纖維結(jié)構(gòu)不透明度的變化大于由所述纖維增柔劑體系的單個組分產(chǎn)生的所述纖維結(jié)構(gòu)不透明度的凈變化。
全文摘要
本發(fā)明提供了包括纖維增柔劑體系的纖維結(jié)構(gòu)，以及制造這種纖維結(jié)構(gòu)和包含這些纖維結(jié)構(gòu)的薄頁衛(wèi)生紙制品的方法。
文檔編號D21H21/14GK1714201SQ200380103705
公開日2005年12月28日 申請日期2003年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月22日
發(fā)明者肯尼思·道格拉斯·文森, 保羅·約瑟夫·科法羅 申請人:寶潔公司