專利名稱：薄紙的起皺工藝的制作方法
一般說來，本發(fā)明涉及一種起皺的薄紙幅產(chǎn)品及其制造工藝。更具體地說，涉及一種干燥的起皺薄紙，其初始紙幅是在一種長網(wǎng)造紙機(jī)或者類似的造紙設(shè)備上形成的，在半干時粘結(jié)固定在一個圓柱型的干燥筒上，在干燥筒基本上完成對紙幅的干燥，然后通過一種彈性的起皺刀使其在干燥筒上起皺。
衛(wèi)生紙產(chǎn)品正在被廣泛使用。這是它的一種商業(yè)簡稱，它可以用于各種場合，例如面巾紙，便紙以及吸濕性紙巾。這些產(chǎn)品的規(guī)格，即基重(basicweight)，厚度，強(qiáng)度，紙張尺寸，分散介質(zhì)等都有很大的不同，但是它們都采用相同的工藝生產(chǎn)，它們的制造工藝被稱為起皺造紙工藝。
起皺是一種沿機(jī)器方向?qū)埛M(jìn)行機(jī)械施壓的方式。其結(jié)果可以提高紙張的基重(單位面積的質(zhì)量)，并且可以使其多種物理性質(zhì)發(fā)生重大的變化，尤其是沿機(jī)器方向進(jìn)行測量時。起皺通常由一個彈性刀片完成，被稱作刮刀，在造紙過程中，它抵靠在楊克烘干機(jī)上。該刀片有時也被稱作起皺刮刀或者簡稱為起皺刀。
楊克烘干機(jī)的直徑很大，通常是8-20英尺的圓筒，其內(nèi)通有加壓蒸汽，其表面很熱，以便在造紙工藝結(jié)束時完成對所形成的紙幅的干燥。紙幅首先形成于一種帶孔的成型載體上，例如造紙長網(wǎng)，在此它脫出了大量的水分，該水分是分散纖維漿所必須的。在壓榨部它們被轉(zhuǎn)移至一條毛毯或一種織物上，在此處通過對紙幅的機(jī)械壓榨或者借助于某些其他脫水方式，例如用熱空氣穿透的方法，使其繼續(xù)脫水，最后在一種半干燥狀態(tài)下被傳送到楊克烘干機(jī)的表面，完成干燥。
用刮刀對粘合的紙幅進(jìn)行施壓可以賦予紙幅一些必須的性質(zhì)。尤其重要的是柔軟性，強(qiáng)度以及蓬松性。
柔軟性是消費(fèi)者手持產(chǎn)品摩擦皮膚時或者在手心弄皺時的觸感。這一感覺是由幾種物理性質(zhì)綜合造成的。通常，本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)為其中與柔軟性最相關(guān)的一個物理性質(zhì)是制造產(chǎn)品時所用紙幅的剛性。剛性通常又直接取決于紙幅的強(qiáng)度。
強(qiáng)度是產(chǎn)品以及形成它的紙幅的一種性能，它可以保持產(chǎn)品在使用時的物理整體性以及抗撕裂性，抗破裂性和抗粉碎性。
在此所述的蓬松性與薄紙幅的密實(shí)性相反。它是薄紙幅的另一個重要的真實(shí)感覺性能。蓬松性的提高通?？梢再x予它如同布一般的吸收性的感覺。薄紙幅的蓬松性一部分是由起皺賦予的。
所制造的紙幅與烘干機(jī)之間的粘結(jié)性能對于紙幅在起皺刀與卷繞輥之間的行程空間中的控制來說也是很重要的。所謂的卷繞輥是紙幅所形成的卷輥。如果紙幅的粘結(jié)性不足，將導(dǎo)致紙頁的控制水平下降，很難形成一種均勻的紙輥。在起皺刀與卷輥之間的紙幅松散，將會造成褶皺，折痕或者使卷輥紙的紙頁邊緣產(chǎn)生波紋。成型不良的卷輥不僅影響造紙作業(yè)的可靠性，而且影響其后續(xù)過程中薄紙及紙巾的生產(chǎn)作業(yè)，在這些作業(yè)中，紙輥被轉(zhuǎn)化成薄紙和紙巾產(chǎn)品。
所制造的紙幅與烘干機(jī)之間的粘結(jié)程度對于紙幅的干燥來說也是很重要的。粘結(jié)程度較高，可以降低對熱傳遞的抵抗，由此使紙幅決速干燥，提高能量的使用效率及作業(yè)速度。
但是，粘結(jié)程度并非確定產(chǎn)品質(zhì)量以及制造穩(wěn)定性的唯一因素。例如，業(yè)已發(fā)現(xiàn)某些粘合劑可以在紙幅與刮刀之間的起皺點(diǎn)處形成一種粘結(jié)，使紙幅不會產(chǎn)生適當(dāng)?shù)囊莆?，致使部分紙幅依然粘合在烘干機(jī)上并經(jīng)過刮刀的邊緣。這將導(dǎo)致紙幅中出現(xiàn)缺陷并經(jīng)常引起紙幅的斷裂。
此外，盡管在烘干機(jī)上產(chǎn)生一基重粘合劑的聚集是必須的，對于某些類型的粘合劑來說，會出現(xiàn)過度的聚集或形成條紋。條紋可以引起粘合劑在烘干機(jī)整個寬度方向上的分布不均。從而引起成品紙輥中出現(xiàn)突起或者皺紋。通常第二刮刀位于起皺刀之后，以便去除過量的起皺粘合劑和其他殘存物。該刀片稱為清潔刀片。清潔刀片及起皺刀必須經(jīng)常更換，以防形成條紋狀覆蓋層，使紙頁失控。
在此，所謂的“可刮性(doctorability)”是指紙幅比較容易從烘干機(jī)上移出，而不會產(chǎn)生缺陷或者不需要經(jīng)常更換刮刀，以防粘合劑的過度聚集。
起皺粘合劑的一個重要性質(zhì)是它的再濕性。在此所述的“再濕性”是指當(dāng)紙幅與熱的干燥表面相接觸時，保留在熱的干燥表面上的粘合劑薄膜受包含在半干燥薄紙幅中水分激活的能力。粘合劑明顯的增多表明其再濕性提高。再濕性十分重要，因?yàn)樵跅羁撕娓蓹C(jī)的給定旋轉(zhuǎn)上，通常僅僅有一部分干燥表面被粘合劑所覆蓋。紙頁與烘干機(jī)之間的主要粘合部分是由在先過程中存留的起皺粘合劑造成的。
由于紙幅中水溶性成分的聚集，紙幅趨向于粘附在干燥筒上。這些水溶性成分將形成一種粘合劑薄膜，在紙幅向圓筒的轉(zhuǎn)移點(diǎn)處，該薄膜將會重新變濕。然而，對特殊等級和類型的粘合劑的需求，已經(jīng)促使本領(lǐng)域的研究人員作了大量的工作。在現(xiàn)有技術(shù)中各種類型的起皺膠是公知的。例如，動物膠的使用已有很長的歷史了。
此外，Bates的美國專利3,926,716在此被用作參考，該專利公開了一種改進(jìn)紙幅粘合的方法，其中包括施加一種含水聚乙烯醇的工藝。
Bates指出，當(dāng)造紙工藝屬于帶有密實(shí)花型的類別時，特別需要選擇一種適合在紙幅與烘干機(jī)之間使用的粘合劑。帶密實(shí)花型紙幅的特點(diǎn)在于在高蓬松區(qū)內(nèi)分布著密度較高的區(qū)域，其最新進(jìn)展是密度較高的區(qū)域是連續(xù)的而高蓬松區(qū)則是分散的。制備帶密實(shí)花型紙幅的一種方法稱為通氣干燥法。帶密實(shí)花型的紙幅對紙幅與旋轉(zhuǎn)烘干機(jī)之間的粘合劑提出了特殊的要求。這是因?yàn)榧埛鶅H僅在高密度區(qū)域與烘干機(jī)發(fā)生粘結(jié)。粘合劑所面臨的挑戰(zhàn)，不僅是由于與烘干機(jī)相接觸的表面積較小，而且還由于紙幅必須以較高的纖維密度向轉(zhuǎn)輥轉(zhuǎn)移，這是因?yàn)榻佑|面積較小的滾筒烘干機(jī)的效率比較低的緣故。被干燥至較高纖維密度的紙幅與烘干機(jī)的粘結(jié)更困難，因?yàn)樵诩埛蚝娓蓹C(jī)的轉(zhuǎn)移點(diǎn)處，只有少量的水分可以使粘合劑薄膜再濕。
另一個被用作參考的實(shí)施例是Soerens的美國專利4,501,640，它公開了一種粘合劑，該粘合劑包括一種含水的聚乙烯醇與水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂的混合物。
雖然許多包含有這些實(shí)施例的粘合劑已經(jīng)被公開并且被使用，但是沒有一種粘合劑或粘合劑的混合物可以提供令人滿意的可刮性、可再濕性以及粘合性相結(jié)合的綜合效果。
因此，本發(fā)明的目的在于提供使薄紙幅起皺的方法，它可以改進(jìn)粘合劑的粘合性，同時又保持其可刮性，從而克服了上述的局限性。
通過以下的說明，將會理解本發(fā)明的上述目的及其他目的。
本發(fā)明涉及一種在加熱的干燥表面上對一種薄紙幅進(jìn)行起皺的方法，它包括以下步驟a．提供一種半干燥的初始紙幅；
b．將一種第一起皺粘合劑施加到熱的干燥表面上或者所述的半干燥紙幅上，所述的第一粘合劑包括聚乙烯醇；c．將一種第二起皺粘合劑施加到熱的干燥表面上或者所述的半干燥紙幅上，所述的第二粘合劑包括水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂；d．借助于所述的第一起皺粘合劑和第二起皺粘合劑將所述的半干燥初始紙幅固定在所述的熱干燥表面上，在此完成對所述的初始紙幅的干燥；e．通過一種彈性的起皺刀，使干燥的紙幅在所述的干燥表面上起皺。
聚乙烯醇占所施加的全部起皺粘合劑凈重的30-95％左右，最好為75-85％左右。
該聚乙烯醇最好是部分水解的聚乙酸乙烯酯，其水解度應(yīng)大于80％，最好為80-95％。
適合于本發(fā)明使用的聚乙烯醇的分子量范圍約為90,000-140,000。在此，間接表明分子量的是4％聚乙烯醇水分散液在20度時的粘度。本發(fā)明所使用的聚乙烯醇，其粘度約大于20厘泊(cP)，最好大于35厘泊。
本發(fā)明的水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂的含量約為所施加的全部起皺粘合劑凈重的5-50％，最好為15-25％。
該聚酰胺產(chǎn)品最好包含一種表鹵醇與含有仲胺基的聚酰胺的反應(yīng)產(chǎn)物。該表鹵醇最好是表氯醇，聚酰胺的仲胺基最好由聚亞烷基聚酰胺與飽和脂肪二元羧酸衍生出來的。其二元羧酸最好含有3-10個碳原子。
在聚酰胺中，表鹵醇與仲胺基的比率最好為0.5∶1-1.8∶1左右。
將聚乙烯醇和聚酰胺分別沉積到水載體中。在施加點(diǎn)處，聚乙烯醇的固體濃度約為0.05-2％左右，聚酰胺樹脂的固體濃度約為0.025-1％左右。
聚乙烯醇與聚酰胺的施加點(diǎn)最好在烘干機(jī)的表面上，位于紙幅粘附點(diǎn)的前方；但是，上述兩種組分中任何一個的施加點(diǎn)也可以在位于紙幅與烘干機(jī)粘結(jié)點(diǎn)前方的紙幅表面上。
聚乙烯醇與聚酰胺的添加順序可以變化，但是最好先添加聚乙烯醇，后添加聚酰胺。這樣便可以先形成一種層疊的涂層，它直接與聚酰胺類的薄層相接觸。
以起皺粘合劑的凈重和紙幅的凈重為基礎(chǔ)，所施加的起皺粘合劑的總量最好為0.1lb/ton到10lb/ton。在此，單位lb/ton是指以磅為單位所測量的起皺粘合劑凈重與以噸為單位所測量的紙幅凈重之比。
該薄紙幅可以包括各種不同的天然纖維，其中有化學(xué)和機(jī)械類型的木漿。在優(yōu)選實(shí)施例中，它包含有硬木及軟木造紙纖維，其中，至少50％的造紙纖維為硬木，至少10％的是軟木。該薄紙幅還包含一些顆粒的填充物。
在一優(yōu)選的實(shí)施例中，該方法用來制備基重約為10-50g/m2的薄紙，最好為10-300g/m2的薄紙。其密度約為0.03-0.6g/cm3，最好為0.05-0.2g/cm3。
除非另有說明，在此所使用的百分比，比率以及比例均為重量比。
附

圖1是對含有本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種造紙方法的示意性說明，其中包括薄紙起皺的新方法。
以上對本發(fā)明的背景作了說明，現(xiàn)在對本發(fā)明以及所附的實(shí)例作詳細(xì)說明。以下的說明旨在幫助人們理解本發(fā)明，而并非限制本發(fā)明，權(quán)利要求書限定了本發(fā)明，它具體指明并且清楚限定了本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。
在此，“包括”一詞系指各種組分，成分或步驟可以結(jié)合在一起用來實(shí)施本發(fā)明。因此，“包括”一詞包含了更狹窄的“基本上由……組成”一詞以及“由……組成”一詞的含義。
在此，“水溶性的”一詞系指在25攝氏度時，在水中可溶解的重量至少為3％的那些物質(zhì)。
在此，“薄紙幅，紙幅，薄幅，紙頁以及紙產(chǎn)品”系指由某種工藝制造的薄的紙質(zhì)平幅材料，該工藝包括形成含水的造紙原料；將該原料沉積到一種多孔的表面上，例如一條長網(wǎng)上；然后通過重力或者真空抽吸的方法，借助壓力或不借助壓力，以及通過蒸發(fā)的方式將水分從原料中去除；其中還包括最后將半干燥狀態(tài)的薄幅材料粘附到楊克烘干機(jī)上的步驟，在該步驟中，通過蒸發(fā)將水分去除到基本干燥的狀態(tài)，然后通過一種彈性的刮刀將紙幅從楊克烘干機(jī)上除去，再將形成的紙幅卷繞到一根卷軸上。
在本技術(shù)領(lǐng)域中，“多疊層薄紙幅，多疊層紙幅，多疊層薄幅，多疊層紙頁以及多疊層紙產(chǎn)品”，是可以互換的，它們指由兩疊層或多疊層的含水的造紙原料制成的紙幅，它們最好由不同類型的纖維構(gòu)成，這些纖維一般是用來制造薄紙幅的比較長的軟木纖維及比較短的硬木纖維。最好將各種稀纖維漿分別分配到一個或多個環(huán)形帶孔表面上，由此形成多疊層結(jié)構(gòu)。如果各疊層起初是在單獨(dú)的帶孔表面上形成的，則在形成多疊層薄紙幅的過程中，使這些疊層依此結(jié)合在一起。
在此，“單層薄紙幅產(chǎn)品”系指該產(chǎn)品僅包含一個疊層皺紋薄紙，該疊層可以基本上是一種均勻的材料，也可以是一種多疊層的薄紙幅。而“多層薄紙幅產(chǎn)品”則包括一個疊層以上的起皺薄紙。多疊層薄紙產(chǎn)品中的諸疊層的性質(zhì)可以是大致均勻的，它們也可以是多疊層薄紙幅。
本發(fā)明涉及一種在加熱的烘干表面上使薄紙幅產(chǎn)生皺紋的方法，它包括以下步驟a．提供一種半干燥的初始薄紙幅；b．將一種第一起皺粘合劑施加到熱的干燥表面上，或者所述的半干燥紙幅上，所述的第一粘合劑包括一種聚乙烯醇；c．將一種第二起皺粘合劑施加到熱的干燥表面上，或者所述的半干燥紙幅上，所述的第二粘合劑包括一種水溶性的、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂；d．在所述的初始紙幅的干燥完成時，通過第一和第二起皺粘合劑將所述的半干初始紙幅固定到所述的熱的干燥表面上，在該表面完成初始紙幅的干燥；e．借助于一個彈性的起皺刀，在所述的熱的干燥表面上使干燥的紙幅起皺。
提供一種半干燥的初始紙幅含水的造紙原料的組分可以預(yù)料，各種類型的木漿都可以構(gòu)成本發(fā)明所使用的造紙纖維，然而，其他一些纖維素纖維漿，例如棉短絨，蔗渣，人造絲等也可以使用，不能被排除在外。在此，可用的木漿包括化學(xué)漿，例如亞硫酸鹽及硫酸鹽(有時也稱作牛皮紙)紙漿，還有機(jī)械紙漿，例如磨木漿，熱機(jī)木漿(TMP)和化學(xué)-熱機(jī)木漿(CTMP)。來自于落葉類及針葉類樹木的紙漿也可以使用。
硬木紙漿，軟木紙漿及兩者的組合物都可以用作本發(fā)明薄紙的造紙纖維。所述的“硬木紙漿”是指來自于落葉類樹木(被子植物)的木質(zhì)材料的纖維紙漿，所述的“軟木紙漿”是指來自于針葉類樹木(裸子植物)的木質(zhì)材料的纖維紙漿。硬木，尤其是桉樹類牛皮紙漿，與北方軟木類牛皮紙漿(NSK)的混合物特別適合用來制造本發(fā)明的薄紙幅。本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例包括疊層的薄紙幅，其中，最好用桉樹類硬木紙漿制造其外層，用北方軟木類牛皮紙漿制造其內(nèi)層。來自于回收紙的纖維也可以用于本發(fā)明，它們可以含有上述種類纖維中的一種或全部。
在含水的造紙原料中，還可以包括顆粒狀的填充物，其中包括粘土，碳酸鈣，二氧化鈦，滑石，硅酸鋁，硅酸鈣，三水釩土，活性炭，珍珠淀粉，硫酸鈣，玻璃微球，硅藻土以及它們的混合物。
其他物質(zhì)，例如以下所列舉的物質(zhì)，均可以加入含水的造紙原料中或者初始紙幅中，以便賦予產(chǎn)品另外一些性質(zhì)，或者改進(jìn)其造紙工藝，只要它們不影響或抵消本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)即可。
有時，為了改進(jìn)其留著率及紙幅強(qiáng)度，可以將淀粉用作含水的造紙原料的一種組分，尤其是陽離子淀粉。由國家淀粉及化學(xué)公司(Bridgewater,NewJersey)生產(chǎn)的商標(biāo)名為RediBOND的淀粉特別適合于上述目的。
通常，將一種正電荷偏壓物質(zhì)加入到造紙工藝中，以便在造紙工藝中控制含水造紙原料的zeta電動勢。一種適合的材料是Cypro 514，它是Cytec,Inc.ofStamford,CT的產(chǎn)品。
通常，還加入留著劑。為了增強(qiáng)細(xì)微顆粒的留著率，防止其始終懸浮在造紙機(jī)的循環(huán)水系統(tǒng)中，可以將多價離子加入到含水的造紙原料中。例如，加入明礬已是人們早已熟知的了。近來，沿主鏈帶有許多電荷釋放位的聚合物也被有效的用于此目的。陰離子和陽離子絮凝劑都被包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。由Hercules,Inc.of Wilmington,Delaware生產(chǎn)的商標(biāo)名為RETEN235的以及由Cytec,Inc.of Stamford,CT生產(chǎn)的商標(biāo)名為Accurac 171的絮凝劑，是陰離子絮凝劑的一些例子。由Hercules,Inc.of Wilmington,Delaware生產(chǎn)的商標(biāo)名為RETEN 157的以及由Cytec,Inc.of Stamford,CT生產(chǎn)的商標(biāo)名為Accurac 91的絮凝劑，是適合的陽離子絮凝劑的一些實(shí)例。
為了改進(jìn)成型，排水，強(qiáng)度以及留著性能，可以使用表面積大、負(fù)電荷強(qiáng)的微小顆粒，這對于本技術(shù)領(lǐng)域的人員來說是公知的。例如，可以參見1993年6月22日授予Smith的美國專利5,221,435，該專利在此被用作參考。用于此目的的普通原料是硅膠，或者膨潤土。這些材料的組合也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
對于無永久性濕強(qiáng)度的紙的等級，最具體地實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。濕強(qiáng)度樹脂，尤其是聚酰胺-表氯醇類，即使將其加入到含水的造紙原料中，通常也能夠提供一定程度的起皺控制，關(guān)于這一點(diǎn)，將在說明書的其他部分作更詳細(xì)的說明。然而，這些優(yōu)點(diǎn)同時也伴隨著產(chǎn)品中永久濕強(qiáng)度的存在，該性質(zhì)在造紙工藝的濕部通常是由聚酰胺-表氯醇提供的，它對于促進(jìn)起皺來說并非有效，可以在起皺工藝中直接使用聚合物來實(shí)現(xiàn)這種作用。
起皺紙產(chǎn)品在濕時應(yīng)該具有很小的強(qiáng)度，因?yàn)樾枰獙⑺鼈兺ㄟ^廁所排入污水系統(tǒng)，這就需要臨時性的濕強(qiáng)度樹脂。濕強(qiáng)度樹脂所提供的濕強(qiáng)度，其特點(diǎn)是在水存在時，其一部分或全部固有效力將喪失。
如果需要臨時性濕強(qiáng)度的話，粘合劑可以從由雙醛淀粉或其他具有乙醛功能的樹脂所組成的物質(zhì)中選取，例如由國家淀粉及化學(xué)公司生產(chǎn)的商標(biāo)名為Co-Bond 1000的產(chǎn)品，由Cytec,Inc.of Stamfbrd,CT生產(chǎn)的商標(biāo)名為Parez750的產(chǎn)品，以及1991年1月1日授予Bjorkquist的美國專利4,981,557所說明的樹脂。該專利在此被用作參考。
如果需要提高吸收性能，可以用表面活性劑來處理本發(fā)明的皺紋薄紙幅。該表面活性劑最好具有八個或八個以上的碳原子烷基鏈。作為例子的陽離子表面活性劑是直鏈的烷基磺酸鹽，以及烷基苯磺酸鹽。作為例子的非離子表面活性劑是烷基苷，其中包括烷基苷酯，例如由Croda,Inc.(New York,NY)提供的商標(biāo)名為Crodesta SL-40的產(chǎn)品；在1977年3月8日授予WK.Langdon等人的美國專利4,011,389中所述的烷基苷醚；以及烷基聚乙氧基酯(alkypolyethoxylated esters)，例如由Glyco Chemicals,Inc.(Greenwich,CT)提供的Pegosperse 200ML，以及由Rhone Poulenc Corporation(Cranbury,NJ)提供的商標(biāo)名為IGEPALRC-520的產(chǎn)品。
化學(xué)增柔劑可以作為選擇性使用的組分?？梢允褂玫幕瘜W(xué)增柔劑包括公知的二烴基二甲基銨鹽，例如氯化二油脂二甲基銨鹽，甲基硫酸二油脂二甲基銨鹽，氯化二(氫化)油脂二甲基銨鹽；最好采用二(氫化)油脂二甲基銨的甲基硫酸鹽。該原料可以采用Witco Chemical Company Inc.of Dublin,Ohio提供的商標(biāo)名為Varisoft 137的產(chǎn)品。可生物降解的四價銨化合物的單酯及二酯變體可以使用，它屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
上述可選擇性使用的化學(xué)助劑僅僅是舉例性的，它并非對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。含水造紙原料的制備本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都知道，對于起皺造紙工藝來說，不僅造紙原料的化學(xué)組分是重要的，而且在其它因素中，每種組分的相對含量、以及添加的時間和順序等也是很重要的。以下的技術(shù)很適合含水的造紙原料的制備，但是這種描述并非對本發(fā)明的范圍構(gòu)成限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍取決于說明書后面所附的權(quán)利要求書。
采用現(xiàn)有技術(shù)中普通的制漿方法，可以使單根的纖維進(jìn)入漿液中，從而首先制備出造紙纖維。如果需要，可以對該造紙原料中選定的部分進(jìn)行精制。
在一種優(yōu)選的方式中，制備了一種含有硬木紙漿的纖維長度較短的漿料，同時又單獨(dú)制備了一種由較長造紙纖維組成的漿料。使所制備的短纖維漿料流入三層流漿箱的外腔室，以形成三疊層薄紙中的表面層，在薄紙中，長纖維的內(nèi)層是在流漿箱中的內(nèi)腔室外形成的，較長造紙纖維漿料流入該腔室中。這種填充的薄紙幅特別適合于轉(zhuǎn)化成一種單層薄紙產(chǎn)品。
在另一種優(yōu)選的方式中，上述長纖維及短纖維的漿料被制成之后，使短纖維漿料流入雙腔室流漿箱的一個腔室，以形成雙疊層薄紙中的一個疊層，而其中的長纖維層則形成于流漿箱第二腔室的外部，在該腔室中流入較長的造紙纖維。這種填充薄紙幅特別適合于轉(zhuǎn)化成一種包括兩層的多層薄紙產(chǎn)品，其中每一層都有一定的方向，使較短造紙纖維疊層位于該雙層薄紙產(chǎn)品的表面。
本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也都明白，只要相同類型的含水造紙原料流入相鄰的腔室，便可以減少流漿箱中腔室的數(shù)量。例如，只要相同的含水的造紙原料流入兩個相鄰腔室中的任何一個，便可以將上述的三腔室流漿箱用作兩腔室流漿箱。造紙工藝圖1是造紙工藝的一幅示意圖，它示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中包含干燥薄紙起皺的新方法。下面將參照附圖1對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1是一臺優(yōu)選造紙機(jī)80的側(cè)視圖，它可以用來制造本發(fā)明的紙幅。參照圖1，造紙機(jī)80包括多層流漿箱81和長網(wǎng)85，該流漿箱具有一個上腔室82，一個中腔室82b，以及一個下腔室83，一個堰板頂部84，長網(wǎng)85為環(huán)形，它環(huán)繞著胸輥86，擋水板90，真空吸箱91，伏輥92以及若干個運(yùn)行輥94。操作時，造紙原料通過上腔室泵入，第二造紙原料則通過中腔室82b泵入，第三原料通過下腔室83泵入，并由此以上下層的關(guān)系從堰板頂部84流至長網(wǎng)85的上方，并在此形成由疊層88a,88b,88c組成的初始紙幅88。通過長網(wǎng)85進(jìn)行脫水，并受到檔水板90及真空箱91的幫助。當(dāng)長網(wǎng)沿著箭頭所示的回行時，在它從胸輥86的上方穿過而開始另一圈時，噴淋器95對它進(jìn)行清洗。在紙幅轉(zhuǎn)移區(qū)93，借助于真空轉(zhuǎn)移箱97的作用，初始紙幅被轉(zhuǎn)移到一條多孔的承載織物96上。承載織物96攜帶著來自于轉(zhuǎn)移區(qū)93的紙幅穿過真空脫水箱98，再次穿過吹透式預(yù)干燥箱100，并經(jīng)過兩個運(yùn)行輥101，從而形成半干燥的初始薄紙幅106，它仍然支撐在多孔承載織物96上。當(dāng)紙幅在后續(xù)程序中被轉(zhuǎn)移到楊克烘干機(jī)之后，通過輔助運(yùn)行輥101，噴淋器103，以及真空脫水箱105，完成了它的環(huán)路而對承載織物96進(jìn)行清潔。
起皺粘合劑的使用聚乙烯醇起皺粘合劑的使用本發(fā)明采用了一種聚乙烯醇起皺粘合劑。
雖然各種施加聚乙烯醇的方式都是可以采用的，都是不應(yīng)排除在外的，但是，一種施加聚乙烯醇優(yōu)選的方式是在半干燥的薄紙幅被轉(zhuǎn)移之前，經(jīng)由一個朝向楊克烘干機(jī)表面的噴桿直接噴涂聚乙烯醇。
參照圖1，在該實(shí)施例中，聚乙烯醇的施加點(diǎn)用噴桿107代表。
聚乙烯醇最好占所施加的起皺粘合劑總凈重的30％-95％，在75％-85％之間更好，而根據(jù)起皺粘合劑與紙幅的凈重，所施加的起皺粘合劑的范圍最好0.01lb/ton-10lb/ton。
任何一種可以形成粘合劑薄膜的聚乙烯醇都可以用于本發(fā)明?，F(xiàn)有技術(shù)中，例如Bates在美國專利3,926,716中所公開的聚乙烯醇就特別適合于本發(fā)明使用。商業(yè)供應(yīng)的固體聚乙烯醇可以選用若干種商標(biāo)品牌，其中包括AirProducts Company of Allentown,PA．的Airvol,E.I.duPont de Nemours ofWilminton,DE．的Elvanol。這些樹脂很容易溶解在水中形成水溶液，這種水溶液也很容易噴涂在楊克烘干機(jī)上或者半干薄紙幅上。
該聚乙烯醇最好是一種部分水解的聚醋酸乙烯，其水解度應(yīng)大于80％，最好在80-95％之間。
該聚乙烯醇的粘度大于20cP，大于35cP更好。這種粘度的聚乙烯醇相當(dāng)于20攝氏度時4％的聚乙烯醇水分散系的粘度。
作為本發(fā)明的一部分所使用的聚乙烯醇是通過含水載體附著的。在施加點(diǎn)處固體含量最好在0.05-2％之間。水溶性熱定型的陽離子聚酰胺樹脂起皺粘合劑的使用本發(fā)明采用了一種水溶性，熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂起皺粘合劑。
雖然各種施加聚酰胺樹脂的方式都是可以采用的，都是不應(yīng)排除在外的，但是，一種優(yōu)選的施加方式是在半干燥的薄紙幅被轉(zhuǎn)移之前，經(jīng)由一個朝向楊克烘干機(jī)表面的噴桿對水分散系進(jìn)行噴涂。
參照圖1，在該優(yōu)選實(shí)施例中，水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂起皺粘合劑的施加點(diǎn)用噴桿108代表。
本發(fā)明的水溶性，熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂起皺粘合劑占所施加的起皺粘合劑的總凈重的約5％-50％，最好約為15-25％。其中，根據(jù)起皺粘合劑與紙幅的凈重，所施加的起皺粘合劑的范圍為0.1lb/ton-10lb/ton。
商業(yè)供應(yīng)的這類聚酰胺樹脂可以選用若干種商標(biāo)，其中包括Hercules Inc.of Wilminton,DE的Kymene，以及Houghton Intemational Inc.of Valley Forge,PA的Unisoft和Rezosol。這些樹脂可以以濃縮水溶液的形式供應(yīng)使用，只需加以稀釋便很容易噴涂到楊克烘干機(jī)或半干薄紙幅上。
水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂起皺粘合劑的基本化學(xué)制備過程，在1960年2月23日授予Kiem的美國專利2,926,116以及1962年10月16日授予Kiem等人的美國專利3,058,873中作了充分公開。
在該樹脂的制備過程中，一種二元羧酸首先與聚亞烷基多胺發(fā)生反應(yīng)，最好在水溶液中進(jìn)行，而且其反應(yīng)條件可以產(chǎn)生一種帶有下列重復(fù)單元的水溶性聚酰胺。
-NH(CnH2nHN)x-CORO-其中，n和x分別為2或大于2,R是二元羧酸的二價碳?xì)浠?br> 通過水溶性聚酰胺與一種表鹵醇，尤其是表氯醇的反應(yīng)，該樹脂的制備便完成了，生成了一種水溶性陽離子熱定型性的樹脂。
聚酰胺的仲胺基最好從一個聚亞烷基多胺，例如聚乙烯多胺，聚丙烯多胺，或者聚丁烯多胺中衍生出來的。
二元羧酸是一種飽和脂肪二元羧酸，它含有3-10個碳原子，例如琥珀酸，己二酸，壬二酸等，以及它們的混合物。含有4-8個碳原子的二元羧酸最好。
聚酰胺中表鹵醇與仲胺基比率最好在0.5∶1到1.8∶1的范圍內(nèi)。
作為本發(fā)明一部分使用的聚酰胺樹脂是通過水載體附著的。在施加點(diǎn)處，其固體濃度最好在0.025-1％之間。
聚乙烯醇及聚酰胺的施加點(diǎn)最好在加熱的干燥表面上，位于紙幅粘結(jié)點(diǎn)的前方；當(dāng)然，上述兩種組分的施加點(diǎn)也可以是紙幅表面，它位于紙幅與烘干機(jī)的粘結(jié)點(diǎn)之前。
聚乙烯醇與聚酰胺的添加順序可以有所不同，但是最好是施加起皺粘合劑時，在施加聚乙烯醇之后再施加聚酰胺?？梢灶A(yù)見，如此能形成一種分層的涂層，它隨即與聚酰胺型的薄層相接觸。將紙幅粘結(jié)到熱的烘干機(jī)表面在本發(fā)明中，半干燥的薄紙幅借助于先前步驟中所施加的起皺粘合劑被粘結(jié)到一種被稱作楊克烘干機(jī)的熱的烘干機(jī)表面。
紙幅通過與烘干表面相接觸而粘結(jié)。最好一個相對的滾筒對其施加壓力，這樣可以使半干燥紙幅均勻的粘結(jié)到烘干機(jī)上。當(dāng)紙幅被壓在楊克烘干機(jī)表面上時，也可以對紙幅再施加真空。本發(fā)明也可以采用多個楊克烘干機(jī)滾筒。
參照圖l，半干燥紙幅被借助于噴桿107及噴桿108所施加的粘合劑粘結(jié)到楊克烘干機(jī)109的筒面上，噴桿107最好帶有聚乙烯醇粘合劑，噴桿108最好帶有水溶性、熱定型的陽離子聚酰胺樹脂。對置的圓柱形鋼筒102可以增加紙幅的粘結(jié)作用。干燥是在蒸汽加熱的楊克烘干機(jī)109上通過熱空氣完成的，其中空氣通過未示出的裝置被加熱并且通過干燥罩110進(jìn)行循環(huán)。紙幅干燥之后被稱為起皺刀的刮刀111在楊克烘干機(jī)109上產(chǎn)生皺紋，其后，便形成所設(shè)計的紙幅70，該紙幅包括楊克側(cè)疊層71，中間疊層73，以及遠(yuǎn)離楊克側(cè)疊層75。紙幅70隨后從輥112與113之間通過，繞過卷軸115的一部分圓周表面，然后卷繞到放置在轉(zhuǎn)軸118上的芯子117上，形成一個卷輥116。借助于被稱為清潔刀的第二刮刀，可以將多余的涂層從烘干機(jī)表面除去。
此外，就制造所設(shè)計的紙幅70的加工條件而言，在起皺之前，紙幅最好被干燥至纖維含量(fiber consistency)為80％左右，96％更好。
本發(fā)明可以用于一般的起皺薄紙幅，其中包括但并非局限于常規(guī)的毛毯加壓起皺薄紙幅，高蓬松花型密實(shí)起皺薄紙幅，以及高蓬松未壓實(shí)的起皺薄紙。
本發(fā)明的起皺薄紙幅其基重為10g/m2-100g/m2。在其優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的填充薄紙的基重約為10g/m2-50g/m2，最好為10g/m-30g/m2。適合于本發(fā)明的起皺薄紙幅的密度約為0.60g/cm3，或者更小。在其優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的填充薄紙的密度約為0.03g/cm3-0.6g/cm3，最好為0.05g/cm3-0.2g/cm3。
本發(fā)明還可以用于多疊層薄紙幅。在1976年11月30日授予Morgon Jr．等人的美國專利3,994,771,1981年11月17日授予Ccarstens的美國專利4,300,981,1979年8月28日授予Dunning等人的美國專利4,166,001，以及1994年9月7日公開的Edwards等人的歐洲專利出版物No.0,613,979 A1中，均對由層疊紙幅形成的薄紙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，上述文獻(xiàn)在此被用作參考。這些疊層最好包括不同種類的纖維，在多疊層薄紙制備中使用的纖維有較長的軟木纖維以及較短的硬木纖維。適合于本發(fā)明的多疊層薄紙幅至少包括兩個疊層，即一個內(nèi)疊層和至少一個與該內(nèi)疊層相連的外疊層。多疊層薄紙最好包括三個疊層，即一個內(nèi)疊層或中間疊層，兩個外疊層，其中內(nèi)疊層位于兩個外疊層之間。兩個外疊層的基本纖維組分最好由一種較短的造紙纖維組成，該纖維的平均長度在0.5-1.5mm之間，最好小于1.0mm。這些短造紙纖維通常包括硬木纖維，最好是硬木牛皮紙纖維，由桉樹制成的纖維最佳。其內(nèi)層的基本纖維組分最好由較長的造紙纖維組成，纖維的平均長度至少為2.0mm。這些長造紙纖維通常為軟木纖維，最好是北方牛皮紙纖維。本發(fā)明大部分的顆粒填料至少包含在本發(fā)明多層薄紙幅的至少一個外層中，最好被包含在兩個外層中。
由單疊層或多疊層起皺薄紙幅制成的起皺薄紙幅產(chǎn)品可以是單層薄紙產(chǎn)品，也要以是多層薄紙產(chǎn)品。
其設(shè)備及方法是本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的。在一種典型的工藝中，在加壓流漿箱中裝有一種低濃度的紙漿原料。該流漿箱具有一個開口，用來將一層薄的紙漿原料涂覆到長網(wǎng)上以形成濕紙幅。然后通過真空脫水的方式將該濕紙幅脫水至纖維濃度為7％-25％(以總濕重為基礎(chǔ))。
本發(fā)明一種更好的造紙工藝包括被稱作帶密實(shí)花型的方法，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有低纖維密度的高蓬松區(qū)，在高蓬松區(qū)內(nèi)，分布高纖維密度形成的高密度區(qū)的陣列。該高蓬松區(qū)類似一個枕頭區(qū)域。密實(shí)區(qū)類似于關(guān)節(jié)區(qū)。密實(shí)區(qū)在蓬松區(qū)內(nèi)可以是間隔分散的，也可以是互連的，既可以是局部范圍的，也可以是整體的。最好其高密度區(qū)是連續(xù)的，而高蓬松區(qū)是分散的。在1967年1月31日授予Sanford及Sisson的美國專利3,301,746,1976年8月10日授予Peter G.Ayers的美國專利3,974,025,1980年3月4日授予Paul D.Trokhan的美國專利4,191,609,1987年1月20日授予Paul D.Trokhan的美國專利4,637,859,1990年7月17日授予Wendt等人的美國專利4,942,077,1994年9月28日公開的Hyland等人的歐洲專利出版物No.0617164A1，以及1994年9月21日公開的Hermans等人的歐洲專利出版物No.0616074A1中對帶密實(shí)花型的薄紙幅的優(yōu)選制造方法進(jìn)行了公開，上述所有的文獻(xiàn)在此被用作參考。
為了制造帶密實(shí)花型的薄紙幅，在緊接紙幅成型過程之后的紙幅轉(zhuǎn)移步驟中，紙幅被送往一條成型織物而并非一條毛毯。紙幅被并置在由成型織物組成的一個支撐體矩陣上。該紙幅壓靠著該支撐體矩陣，從而在紙幅的局部區(qū)域，即對應(yīng)于支撐體矩陣與濕紙幅的結(jié)合點(diǎn)處形成密實(shí)區(qū)。在此過程中，紙幅中未經(jīng)壓縮的部分便相當(dāng)于高蓬松區(qū)。還可以通過施加流體壓力，例如采用一種真空裝置或者一種穿透烘干機(jī)，使該高蓬松區(qū)的密度進(jìn)一步降低。對紙幅進(jìn)行脫水，有時也可以進(jìn)行預(yù)干燥，基本上避免該高蓬松區(qū)的壓縮。此時最好還伴隨著流體壓力，例如采用一種真空裝置或者一種穿透式烘干機(jī)，也可以對著支撐體矩陣向紙幅施加機(jī)械壓力，其中高蓬松區(qū)不進(jìn)行壓縮。為了減少工藝步驟的數(shù)量，脫水作業(yè)、選擇性的預(yù)干燥以及密實(shí)區(qū)的形成，可以組合進(jìn)行或部分組合進(jìn)行。在向楊克烘干機(jī)表面轉(zhuǎn)移點(diǎn)處，半干燥紙幅的含水率小于40％，當(dāng)半干燥紙幅位于所述的成型織物上時，使熱空氣穿過所述的半干燥紙幅，以形成一種低密度結(jié)構(gòu)。
將帶有密實(shí)花型的紙幅送往楊克烘干機(jī)進(jìn)行烘干時最好避免機(jī)械壓力。在本發(fā)明中，最好起皺薄紙表面的8-55％為密實(shí)的關(guān)節(jié)區(qū)，其密度至少為高蓬松區(qū)密度的125％。
支撐體矩陣最好是一種壓印織物，它具有按照一定花型錯位排列的關(guān)節(jié)區(qū)，在施加壓力的情況下，它們起到有利于密實(shí)區(qū)的形成的支撐體矩陣的作用。關(guān)節(jié)區(qū)花型構(gòu)成上述的支撐體矩陣，壓印織物在以下文獻(xiàn)中有所公開1967年1月31日授予Sanford及Sisson的美國專利3,301,746,1974年5月21日授予Salvucci,Jr等人的美國專利3,821,068,1976年8月10日授予Ayers的美國專利3,974,025,1971年3月30日授予Friedberg等人的美國專利3,573,164,1969年10月21日授予Amneus的美國專利3,473,576,1980年12月16日授予Trokhan的美國專利4,239,065,1985年7月9日授予Trokhan的美國專利4,528,239，這些文獻(xiàn)在此被用作參考。
最好將一種流體壓力施加到紙幅上，從而使初始紙幅與一種帶開口的干燥/壓印織物的表面相一致，然后對所述的織物進(jìn)行熱力預(yù)干燥，這是制造低密度紙工藝的一部分。
本發(fā)明的另一種工藝步驟包括被稱為非壓實(shí)成型即無密實(shí)花型多疊層薄紙結(jié)構(gòu)的成型，例如，1974年5月21日授予Joseph L.Salvucci,Jr．及PeterN.Yiannos等人的美國專利3,812,000,1980年6月17日授予HenryE.Becker,Alberr L.McConnell及Richard Schutte的美國專利4,208,459所描述的那樣。以上文獻(xiàn)在此被用作參考。一般說來，未經(jīng)壓縮的無密實(shí)花型的多疊層薄紙結(jié)構(gòu)可以通過將一種造紙原料沉積到如一條長網(wǎng)的帶孔線路上而形成一種濕紙幅，在不施加機(jī)械壓力的情況下對該紙幅進(jìn)行抽吸排水，使紙幅中纖維的濃度至少為80％，然后對紙幅進(jìn)行起皺。用真空脫水和熱干燥的方法將水分從紙幅中去除。所生成的結(jié)構(gòu)是一種柔軟而脆弱，纖維未經(jīng)壓縮的高蓬松紙幅。最好在起皺之前將粘合劑施加到一部分紙幅上。
本發(fā)明所帶來的優(yōu)點(diǎn)包括，由于對起皺刮刀與卷軸之間紙頁的粘合或控制進(jìn)行了改進(jìn)，從而可以提高造紙速度。
雖然并非希望作理論上的解釋，但是下面卻力圖解釋為什么本發(fā)明能夠提供優(yōu)良的粘合性。對于纖維素來說，陽離子聚酰胺樹脂是一種適合的粘合劑，可以提供一種相當(dāng)高的粘結(jié)強(qiáng)度。然而，它形成的熱定型薄膜在后續(xù)的過程中不能重新變濕。聚乙烯醇可以重新變濕，但是對于半干燥紙幅來說，其粘合性較差。本發(fā)明提供了一種分層的涂層，它利用聚酰胺樹脂作為一種配合劑，以便在半干燥紙幅與聚乙烯醇基底涂層之間提供一種結(jié)合力。本發(fā)明有助于進(jìn)行簡單的混合，因?yàn)榫埘０肥且苑稚⑼繉拥男问酱嬖诘?，它與半干燥紙幅之間的接觸比它與聚乙烯醇的混合更為有效，聚乙烯醇導(dǎo)致它表面濃度的降低。
此處所述的“強(qiáng)度”是指特定的總拉伸強(qiáng)度，其測定方法在說明書的后半部分有所說明。本發(fā)明的薄紙幅十分結(jié)實(shí)。其特定總拉伸強(qiáng)度一般為0.25米，最好大于0.40米。
本發(fā)明的薄紙幅可以用于任何需要柔軟的，吸濕性強(qiáng)的薄紙幅的場合。本發(fā)明的薄紙幅尤其適用于制作廁所用紙和餐巾紙產(chǎn)品?？梢杂帽景l(fā)明的薄紙幅生產(chǎn)單層紙及多層薄紙產(chǎn)品。
分析及測試過程A．密度在此所述的多層薄紙幅密度是一種平均密度，它是紙的基重與厚度相除的商，其中采用了適當(dāng)?shù)膯挝粨Q算。此處多層薄紙幅的厚度是指在壓力負(fù)荷為95g/m2(15.5g/cm2)的條件下紙的厚度。
B．分子量的確定聚合物材料的基本區(qū)別特征是它們的分子大小。能使聚合物用于不同的場合的性質(zhì)主要來自于它們的微觀分子性質(zhì)。為了充分的確定這些材料的性質(zhì)，必需要有一些手段來限定及確定它們的分子量及分子量的分布。利用相對分子質(zhì)量比分子重量更為正確，但是在聚合物技術(shù)中，后者更為通用。在實(shí)踐中，并不經(jīng)常測定分子量的分布。但是在采用色譜技術(shù)時，它就變的很普通了。此外，還用平均分子量來表示分子大小。
平均分子量如果我們考慮一種簡單的分子量分布，它代表具有相對分子質(zhì)量(Mi)的分子的重量系數(shù)(wi)，這樣就有可能確定若干個有用的平均數(shù)值。以一種具體尺寸為(Mi)的分子數(shù)(Ni)為基礎(chǔ)進(jìn)行平均計算，可以得出平均分子量的數(shù)值。Mn=ΣNiMiΣNi]]>這種定義的一個重要結(jié)果是以克為單位的平均分子量包含分子的阿弗伽德羅數(shù)。這種分子量的定義是與單一分布的分子相一致的，即所有的分子都具有相同的分子量。更重要的是，如果可以采用某種方式確定一種多分散聚合物群體的分子數(shù)，則Mn便可以很容易計算出來。這就是分子數(shù)性質(zhì)測定的基礎(chǔ)。
以一種給定的物質(zhì)(Mi)的分子的重量系數(shù)(Wi)為基礎(chǔ)進(jìn)行平均，可以得出重量平均分子量的定義Mw=ΣWiNiΣWi=ΣNiMi2ΣNiMi]]>Mw比Mn在表達(dá)聚合物的分子重量時更為有用，因?yàn)樗梢愿_的反映出諸如聚合物的熔融粘度及機(jī)械性能等特性，因此被用于本發(fā)明中。
C．薄紙平板柔性的測定在進(jìn)行柔性測試之前，最好根據(jù)Tappi法#T402OM-88對紙的試樣進(jìn)行調(diào)整。此時，試樣先在10-35％的相對濕度，22-40攝氏度的條件下預(yù)處理24小時。預(yù)處理之后，再將樣品在48-52％的相對濕度，22-24攝氏度的條件下處理24小時。
最好在一種恒溫恒濕的房間內(nèi)進(jìn)行平板柔性測定。如果這一條件不能滿足，包括對照物在內(nèi)的所有的樣品，都應(yīng)當(dāng)處于相同的環(huán)境下。
柔性測試是以成對比較的形式進(jìn)行的，它類似于1968年由ASTMSpecial Technical Publication 434,Americal Society For Testing and Materials出版的“Manual on Sensory Testing Methods”所述的那樣，該書在此被用作參考。采用成對比較的測試法對柔性進(jìn)行主觀評價。該方法運(yùn)用了一種從外部接近試樣材料的標(biāo)準(zhǔn)。為了能感覺到柔性，選用兩個樣品，使測試者不能看到樣品，測試者根據(jù)所觸及到的柔性選擇其中的一個試樣。參照Panal ScoreUnit(PSU)報告測試結(jié)果。就柔性測試而言，為了獲得PSU中所述的柔性數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行若干次柔性平板測試。在每一次試驗(yàn)中，要有十個評判人員，對三組成對樣品的相對柔性進(jìn)行評價。評判成對樣品時，每次評判一對，對每對樣品中的每個樣品分別進(jìn)行評判，它們分別被標(biāo)為X和Y。簡而言之，按照下述的方法對每一個X樣品相對于與其成對的Y樣品進(jìn)行評級1．如果評定X比Y可能稍微柔軟一點(diǎn)，則評為+1級，如果評定Y比X可能稍微柔軟一點(diǎn)，則評為-1級；2．如果評定X比Y確實(shí)稍微柔軟一點(diǎn)，則評為+2級，如果評定Y比X確實(shí)稍微柔軟一點(diǎn)，則評為-2級；3．如果評定X比Y柔軟的多，則評為+3級，如果評定Y比X柔軟的多，則評為-3級；
4．如果評定X比Y整體十分柔軟，則評為+4級，如果評定Y比X整體十分柔軟，則評為-4級。
對上述級別進(jìn)行平均，并在PSU的單位對結(jié)果進(jìn)行評價。所得的結(jié)果被視為一個平板測試結(jié)果。如果對一對以上的樣品對作了評價，則根據(jù)成對統(tǒng)計分析的結(jié)果對這些樣品對的等級順序進(jìn)行排序。然后，根據(jù)需要對其順序作上下移動，給出一個0PSU值，選擇一個樣品作為0-基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)其他樣品相當(dāng)于0-基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的等級，確定它們的正、負(fù)值。平板測試的平均值在0.2PSU時，表示其主觀感覺柔性具有明顯的區(qū)別。
D．薄紙幅強(qiáng)度的測定干拉伸強(qiáng)度采用一種Thwing-Albert Intelect Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)拉伸測試機(jī)(Thwing-Albert儀器公司，10960 Dutton Rd.,Philadelphia,PA,19154)對1英寸寬的試樣條進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測定。該方法用于成品紙，卷軸樣品以及未轉(zhuǎn)化的紙品的測試。
樣品的處理及準(zhǔn)備在拉伸測試之前，應(yīng)當(dāng)按照Tappi Method#402OM-88d的方法對測試紙樣進(jìn)行處理。在測試之前，必須將所有的塑料及紙版包裝材料小心的從紙樣上去除。在相對濕度為48-52％，溫度為24-22攝氏度的條件下對紙樣處理至少兩個小時。樣品的準(zhǔn)備以及所有的測試工作都應(yīng)在恒溫恒濕的房間內(nèi)進(jìn)行。
對于最終產(chǎn)品來說，應(yīng)當(dāng)去除任何損壞的產(chǎn)品。接下來，取下5條四可用單位(也被稱作紙頁)，并將一條疊至到另一條的上部，形成一長條，并在層疊紙頁之間穿孔。對紙頁1和3作機(jī)器方向拉伸測試，而對紙頁2和4作垂直機(jī)器方向拉伸測試。然后，利用一種切紙刀(JDC-1-10或JDC-1-12帶安全套的刀，由Thwing-Albert儀器公司，10960 Dutton Rd.,Philadelphia,PA,19154制造)穿過孔眼線將其切成4個獨(dú)立料(stock)。確認(rèn)第1和3料是用于機(jī)器方向測試的，第2和4料是用于垂直機(jī)器方向的。
從第1和3料中沿機(jī)器方向切出兩條1英寸寬的紙條。從第2和4料中沿垂直機(jī)器方向切出兩條1英寸寬的紙條。這時，具有了4條1英寸寬的紙條用于機(jī)器方向拉伸測試，以及4條1英寸寬的紙條用于垂直機(jī)器方向拉伸測試。對于這些成品樣品來說，所有的8條1英寸寬的紙條都是5個可用單位(也稱作紙頁)厚度。
對于未轉(zhuǎn)化紙和/或卷軸樣品來說，用一種切紙刀(JDC-1-10或JDC-1-12帶安全套的刀，由Thwing-Albert儀器公司，10960 Dutton Rd.,Philadelphia,PA,19154制造)從樣品的感興趣的部分切出8層厚15英寸×15英寸的樣品。確定其中一15英寸邊長是平行于機(jī)器方向的，而另一15英寸邊長則垂直于機(jī)器方向。確保樣品已在相對濕度為48-52％，溫度為22-24攝氏度的條件下平衡了至少2個小時。樣品的準(zhǔn)備以及與拉伸測試有關(guān)的所有工作都應(yīng)在恒溫恒濕的條件下進(jìn)行。
從這種預(yù)處理過的8層厚15英寸×15英寸的樣品中切出4條1英寸寬7英寸長的紙條，其中長度7英寸是沿機(jī)器方向延伸。應(yīng)注意，這些樣品是沿機(jī)器方向的卷軸樣品或未轉(zhuǎn)化的紙樣。再切出4條1英寸寬7英寸長的紙條，長度7英寸是沿垂直機(jī)器方向延伸。應(yīng)注意，這些樣品是沿垂直機(jī)器方向的卷軸樣品或未轉(zhuǎn)化的紙樣。確保上述所有的切割都是利用一種切紙刀進(jìn)行的(JDC-1-10或JDC-1-12帶安全套的刀，由Thwing-A1bert儀器公司，10960 Dutton Rd.,Philadelphia,PA,19154制造)。這時總共有8個樣品4條1英寸寬7英寸長的8層厚的長度沿機(jī)器方向延伸的紙條，以及4條1英寸寬7英寸長的8層厚的長度沿垂直機(jī)器方向延伸的紙條。拉伸測試的操作拉伸強(qiáng)度的實(shí)際測量中，采用的是一種Thwing-Albert IntelectⅡ標(biāo)準(zhǔn)拉伸測試機(jī)(Thwing-Albert儀器公司，10960 Dutton Rd.,P1iladelphia,PA,19154)。將平面夾插入其操作單元中，并根據(jù)Thwing-Albert IntelectⅡ操作手冊所給出的指導(dǎo)對測試機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)。將儀器的十字頭速度調(diào)整到4.00in/min并且將第一和第二量具的長度調(diào)整為2.00英寸。斷裂敏感度應(yīng)當(dāng)調(diào)整為20.0克，樣品的寬度為1.00"，厚度為0.025"。
選定一個負(fù)荷單元，使測試樣品的預(yù)計拉伸值在其測試范圍的25-75％內(nèi)。例如，對于預(yù)計拉伸范圍在1250克(5000克的25％)至3750克(5000克的75％)的樣品來說，可使用一種5000克的負(fù)荷單元。也可以將拉伸測試機(jī)調(diào)整到5000克負(fù)荷單元10％的范圍內(nèi)，這樣，就可以測試預(yù)定拉伸值為125克-375克的樣品。
取出一個拉伸條將其一端放入拉伸測試機(jī)的一個夾子中，將紙條的另一端放入拉伸測試機(jī)的另一個夾子中。確保紙條的長度方向平行于拉伸測試機(jī)的側(cè)邊。而且確保紙條不超出兩個夾子的任何一邊。此外，每一個夾子的壓力必須確保它與紙樣充分接觸。
在將測試紙樣插入兩個夾子內(nèi)之后，便可以對儀器的拉伸情況進(jìn)行監(jiān)視。如果顯示的數(shù)值為5克或者更大，則該樣品就太緊了。反之，如果開始試驗(yàn)之后，在任何數(shù)值被記錄之前，存在一個2-3秒的時間周期，則說明該拉伸紙條太松了。
根據(jù)拉伸測試機(jī)的使用手冊啟動拉伸測試機(jī)。當(dāng)十字頭自動返回到其初始位置時，測試便結(jié)束了。以克為單位從該儀器的標(biāo)尺上或者數(shù)字平板尺中最接近的單位中讀出并記錄其拉伸負(fù)荷。
如果狀態(tài)重新調(diào)整的工作不能由該儀器自動進(jìn)行，則須進(jìn)行必要的調(diào)整工作，將儀器夾子調(diào)整到其初始位置。按照上述的方式將另一個紙條插入兩個夾子內(nèi)，并以克為單位讀取其拉伸值。獲得所有的測試紙條的拉伸值。應(yīng)當(dāng)注意，如果在測試過程中紙條發(fā)生了滑動或者在夾子的邊部發(fā)生斷裂，則該讀數(shù)應(yīng)當(dāng)刪除。計算對于四張1英寸寬的機(jī)器方向成品紙條來說，應(yīng)當(dāng)首先求得其四個獨(dú)立的拉伸值之和然后用測試紙條的數(shù)目去除該和，該數(shù)目通常為4。該和還應(yīng)當(dāng)除以每張拉伸紙條中可用單位的數(shù)目，對于1層及兩層產(chǎn)品而言，該數(shù)目通常為5。
對于垂直機(jī)器方向的成品紙條來說，也重復(fù)進(jìn)行上述計算。
對于沿機(jī)器方向切下的未轉(zhuǎn)化的紙以及卷軸樣品來說，求得其四個獨(dú)立的拉伸值之和，用測試紙條的數(shù)目去除該和。該數(shù)目通常為4。該和還應(yīng)當(dāng)除以每張拉伸紙條中可用單位的數(shù)目，該數(shù)目通常為8。
對于垂直機(jī)器方向的未轉(zhuǎn)化的紙以及卷軸樣品來說，也重復(fù)進(jìn)行上述計算。
所有的結(jié)果都是以克/英寸為單位。
實(shí)例以下的例子用于對本發(fā)明的實(shí)際操作進(jìn)行解釋。該實(shí)例僅僅用來幫助說明本發(fā)明，無論如何不能看作對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本發(fā)明僅受所附權(quán)利要求書的限定。參考工藝以下的討論所解釋的參考工藝并不屬于本發(fā)明的特征。
利用一種傳統(tǒng)的制漿機(jī)生產(chǎn)出濃度約為3％的北方軟木牛皮紙(NSK)的水漿，并通過一根紙漿管將之送往長網(wǎng)機(jī)的流漿箱。
為了使成品紙具有一種臨時濕強(qiáng)度，準(zhǔn)備一種National Starch Co-BOND1000的1％分散劑，并將之加入NSK紙漿管中，其速度足以實(shí)現(xiàn)以NSK纖維的凈重為基礎(chǔ)輸送l％的Co-BOND 1000。臨時濕強(qiáng)度樹脂的吸收是通過使處理后的紙漿穿過一個混合器而得到強(qiáng)化的。
使NSK紙漿與白水混合，在扇葉泵處達(dá)到約0.2％的濃度。
采用一種傳統(tǒng)的再調(diào)漿機(jī)生產(chǎn)出一種重量濃度約為3％的桉樹纖維的水漿。
使該桉樹漿再穿過一根紙漿管進(jìn)入另一臺扇葉泵，在此用白水將其稀釋至0.2％的濃度。
使NSK水漿與桉樹漿一起進(jìn)入一臺多通道流漿箱，它裝有多層葉片，以便使這些液流保持獨(dú)立的液層，直至排放到一條運(yùn)行的長網(wǎng)上。此處使用了一種三腔室流漿箱。含有紙品凈重80％的桉樹漿被送往通至兩外層的腔室中，而含有紙品凈重20％的NSK漿則被送往通至兩桉樹層之間的紙層的腔室中。在流漿箱的出口處，NSK漿與桉樹漿相混合，形成一種混合紙漿。
將該混合紙漿送往運(yùn)行的長網(wǎng)上，在擋板及真空箱的幫助下進(jìn)行脫水。
在傳送器的一點(diǎn)處，濃度為15％的初始紙幅被從長網(wǎng)上轉(zhuǎn)移至一條壓花織物上，該織物為5梭口緞織物結(jié)構(gòu)，每英寸長度其機(jī)器方向有84根紗，垂直機(jī)器方向有76根紗，并具有大約36％的關(guān)節(jié)區(qū)。
借助于真空吸水箱進(jìn)行進(jìn)一步的脫水，直至纖維濃度達(dá)到28％左右。
在保持與壓花織物相接觸的同時，通過穿過的空氣使壓花紙幅預(yù)干燥，從而使纖維的濃度達(dá)到62％左右。
通過噴涂一種含有0.25％的聚乙烯醇水溶液的起皺粘合劑，使半干燥紙幅粘附到一個直徑為10英尺的楊克烘干機(jī)上。通過一根噴桿將起皺粘合劑噴涂到楊克機(jī)的表面，在烘干機(jī)的整個寬度上，該噴桿具有三個間隔噴嘴。噴嘴的型號為650050，可從Spraying Systems Inc.of Wheaton,IL獲得。噴嘴朝向烘干機(jī)的表面，離表面大約25cm。噴桿距離半干燥紙幅與楊克機(jī)的接觸點(diǎn)大約1米左右。噴桿內(nèi)的壓力約為100psi。在該壓力下，噴嘴大約以17lb/ton的速度對起皺粘合劑進(jìn)行噴涂，以上比例為固體起皺粘合劑相對于紙幅凈重的量。
在紙幅從楊克機(jī)上被一把刮刀進(jìn)行干起皺之前，纖維的濃度被提高到96％左右。
刮刀的傾角大約為25度，它相對于楊克烘干機(jī)形成一個大約81度的沖擊角。
使楊克烘干機(jī)的速度為800fpm(每分鐘英尺)(約244m/分)，從而將起皺百分率調(diào)整到18％左右，此時干紙幅以656fpm(201m/分)的速度形成于卷輥上。
在起皺刮刀與卷軸之間的紙幅行程中放置一個紙幅張力計，用來檢測紙幅的張力，以此確定紙幅與烘干機(jī)之間的粘合度。
將生成的紙幅轉(zhuǎn)化為三疊層的、單層起皺的、帶密實(shí)花型的薄紙產(chǎn)品，該產(chǎn)品的基重約為18lb/3000平方英尺。本發(fā)明的工藝過程本部分要說明的是本發(fā)明的工藝過程，它具有雙層起皺粘合系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
造紙工藝中形成半干燥紙幅以便送往熱的干燥表面的諸步驟是重復(fù)進(jìn)行的。采用該方法，將形成一種第二預(yù)干燥紙幅，當(dāng)紙幅與壓花成型織物相接觸時，再次預(yù)干燥也就完成了。該預(yù)干燥過程也是通過空氣穿透的方式進(jìn)行的，使纖維的重量濃度達(dá)到62％左右。
通過噴灑雙層起皺粘合劑，使半干燥紙幅粘合到直徑為10英尺的楊克烘干機(jī)的表面上。
通過噴灑濃度為0.2％的聚乙烯醇水溶液，形成第一層起皺粘合劑。該聚乙烯醇的商標(biāo)為Airvol 540，是Air Products Company of Allontown,PA．的產(chǎn)品。通過一根噴灑桿將第一層起皺粘合劑噴灑到楊克干燥機(jī)的表面，所述的噴灑桿具有3個噴嘴，它們沿干燥機(jī)的寬度間隔排列。噴嘴的型號為650050，由Spraying Systems Inc.of Wheaton,IL提供。該噴嘴朝向干燥表面，而且位于離表面約25cm的位置。噴桿的位置距離半干燥紙幅與楊克烘干機(jī)相接觸的點(diǎn)大約1米。噴桿的壓力大約為100psi。在該壓力水平，噴嘴噴出起皺粘合劑的速度大約為以紙幅的凈重為基礎(chǔ)，1.4lb/ton的粘合劑。
噴灑一種濃度為0.07％的水溶性、可熱定型的陽離子聚酰胺樹脂的水溶液而形成第二層起皺粘合劑。該樹脂是Kymene 557H，是Hercules Inc.ofWilmington,DE的產(chǎn)品。通過一根噴灑桿將第二層起皺粘合劑噴灑到楊克干燥機(jī)的表面，所述的噴灑桿具有若干噴嘴，它們沿干燥機(jī)的寬度間隔排列。該噴嘴的型號為650050，由Spraying Systems Inc.of Wheaton,IL提供。該噴嘴朝向干燥表面，而且位于離表面約25cm的位置。噴桿的位置距離第一噴桿約為25cm，位于半干燥紙幅移至干燥表面的點(diǎn)附近。第二噴桿的壓力大約為40psi。在該壓力水平，噴嘴噴出起皺粘合劑的速度大約為以紙幅的凈重為基礎(chǔ)，0.3lb/ton的粘合劑。
在紙幅用刮刀從楊克烘干機(jī)表面起皺之前，烘干機(jī)滾筒將纖維含量提高到96％。
刮刀的斜角大約為25度，它相對于楊克烘干機(jī)產(chǎn)生一個大約為81度的沖擊角。
控制楊克烘干機(jī)的速度為800fpm(英尺/每分鐘)(大約244米/每分鐘)，將起皺百分率調(diào)整為18％左右，此時干燥紙幅以656fpm(每分鐘200米)的速度進(jìn)入卷繞輥。
將一個紙幅張力計放置在起皺刀與卷軸之間，檢測紙幅的張力，從而測出紙幅與干燥機(jī)之間的粘合度。
將紙幅轉(zhuǎn)化成一種三疊層的、單層起皺，帶有密實(shí)花型的、基重為18lb/3000平方英尺的薄紙產(chǎn)品。
將參照工藝的結(jié)果與本發(fā)明相比較時，就可用確認(rèn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。紙幅張力計所探測到的與干燥機(jī)之間的粘合力有明顯的增大。拉伸強(qiáng)度減小了，這就表明粘結(jié)力增大了。其厚度及柔軟性的測試結(jié)果可以證明該起皺薄紙產(chǎn)品制造工藝的優(yōu)越性。
盡管具有較高的粘合力，但該雙層涂層卻具有可以接受的可刮性，就需要更換刮刀或者與粘合劑相關(guān)連的紙幅斷裂而言，在雙層工藝與參照工藝之間并不存在明顯的差別。
權(quán)利要求
1．一種在熱干燥表面上對紙幅進(jìn)行起皺的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a．提供一種半干燥的初始紙幅；b．將一種第一起皺粘合劑施加到熱的干燥表面上或者所述的半干燥紙幅上，所述的第一粘合劑包括聚乙烯醇；c．將一種第二起皺粘合劑施加到熱的干燥表面上或者所述的半干燥紙幅上，所述的第二粘合劑包括水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂；d．借助于所述的第一起皺粘合劑和第二起皺粘合劑將所述的半干燥初始紙幅粘結(jié)在所述的熱干燥表面上，在此完成對所述的初始紙幅的干燥；e．通過一種彈性的起皺刀，使干燥的紙幅在所述的干燥表面上起皺。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中添加了充分的聚乙烯醇，聚乙烯醇的凈重占起皺粘合劑總施加量的30-95％，更可取的為75-85％，同時，添加了充分的水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂，聚酰胺的固體重量占起皺粘合劑總施加量的固體重量的5-50％，更可取的為15-25％。
3．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的聚乙烯醇的水解度為80-95％，其粘度大于35厘泊。
4．如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述的水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂是一種表鹵醇與含有仲胺基的聚酰胺的反應(yīng)產(chǎn)物，所述的仲胺基是由聚亞烷基聚酰胺與飽和脂肪二元羧酸衍生出來的，所述二元羧酸最好含有3-10個碳原子。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于其中的表鹵醇是表氯醇，相對于仲胺基的使用比例為0.5∶1-1.8∶1。
6．如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述的聚乙烯醇是通過一根噴桿進(jìn)行噴涂的，在施加點(diǎn)處，所述的聚乙烯醇為濃度為0.05-2％的水分散系，所述的水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂是通過一根噴桿進(jìn)行噴涂的，在施加點(diǎn)處，所述的聚酰胺為濃度為0.025-1％的水分散系。
7．如權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述的半干燥紙幅是通過花型密實(shí)化制備的，當(dāng)初始紙幅被放置在帶有支撐體矩陣的干燥織物上進(jìn)行脫水時，便形成了所述半干燥紙幅。
8．如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的脫水至少部分通過熱轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)，即在紙幅與織物相接觸的同時，使空氣強(qiáng)制穿過紙幅。
9．如權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在步驟b中，通過將一種聚乙烯醇水分散系噴灑到熱干燥表面上來完成聚乙烯醇的施加，在步驟c中，在步驟b的聚乙烯醇噴涂工作完成之后，是通過將一種水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂水分散系噴灑到熱干燥表面上的，或者噴涂到所述的半干燥薄紙幅上來完成所述聚酰胺樹脂的施加。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的聚乙烯醇及所述的水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂是通過獨(dú)立的噴桿實(shí)現(xiàn)噴涂的，在施加點(diǎn)處，聚乙烯醇在水分散系中的濃度為0.05-2％左右，在施加點(diǎn)處，聚酰胺在水分散系中的濃度為0.025-1％左右。
全文摘要
一種制備干起皺薄紙幅的方法,它包括至少分兩步施加起皺粘合劑。在至少一個步驟中施加的粘合劑是聚乙烯醇,而在至少另一個步驟中施加的是一種水溶性、熱定型性的陽離子聚酰胺樹脂。該工藝為干起皺提供了高粘結(jié)性及可刮性。
文檔編號D21H21/14GK1224476SQ97196050
公開日1999年7月28日 申請日期1997年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月16日
發(fā)明者肯尼思·D·文森, 考斯羅·P·莫哈馬迪, 保羅·T·韋斯曼 申請人:普羅克特和甘保爾公司