专利名称：由高粗度和低粗度纤维制造软纸制品的制作方法
交互参考有关的申请本发明是1994年6月29日申请的美国专利申请系列号08／268，232的部分延续。
发明的背景对于每一种造纸方法，在纤维的粗度和在产品柔软性或手感方面的产品质量之间存在着相关的关系。昂贵的高质量纤维，如漂白的北方牛皮纸软木纤维细且柔软，能制造出高质量的薄页纸制品。相反，软木的机械制浆则生产出粗的、硬的、一般用于制造新闻纸的纤维。新闻纸含有较多重量的粗的、高得率的纤维，一般是磨石磨木浆(SGW)、预热法木片磨木浆(TMP)和／或预浸预热木片磨木浆(CTMP)纤维。这样的粗新闻纸纤维一般经高度精磨，以引起开裂和纤丝化，这有助于使得到的新闻纸具有强度。这样的精磨将粗纤维的“游离度”从“高”游离度改变到“低”游离度。如果这样精磨的、粗机械纤维用在制造薄页纸的方法中，得到的纸张就不柔软，因此薄纸的性能差。在加拿大专利2，076，615中包含了在薄页纸柔软度和纤维粗度之间关系的最近的详尽讨论情况。
试图从大多数高得率纤维，比如CTMP、TMP或SGW纸浆来制造软薄页纸或毛巾纸型卫生纸一直没有取得成功。与此类似，回用再用旧报纸生产软薄页纸和毛巾纸产品也很不成功，部分是因为在新闻纸或旧报纸中占主要重量的纤维是低游离度、高得率的粗纤维。
在通过回用旧报纸生产软薄页纸和毛巾纸产品时，其他的复杂化因素是由于和低游离度纤维有关的差滤水性所引起的造纸机操作上的困难，以及和纤维分离并在造纸机水系统(白水)中聚集的高含量细小纤维和其他物质所引起的问题。这些物质使得薄页纸片难于从单烘缸上拉出皱纹，因此必须在不促成最大柔软度的条件下操作造纸机。
本发明通过用酶给纤维改性，以及通过在高粗度纤维中加入一种在报纸油墨中使用的油解决了这些困难，借此软化了纤维，并给之以剥离性能，有助于在造纸机上的起皱步骤。对于回用的新闻纸，用酶使纤维改性，并加入一种在新闻纸油墨中使用的油，一部分印刷油留在纤维中，因此而软化了纤维，使纤维更柔软，有助于在造纸机上的起皱步骤。因此，按照本发明，使用高粗度纤维或回用新闻纸纤维能够达到前所未有水平的软薄页纸和毛巾纸柔软度。
用低粗度纤维，通过洗涤薄页纸产品表面改进薄页纸产品的柔软度的方法得到了发展。然而，这些方法是在薄页纸产品被转化为最终产品之前使用。希望的是提供一种方法，能获得这样的柔软度而无需当前方法的成本和复杂度。
在先有技术中，回用旧报纸，以得到可以与原先制造新闻纸时使用的那种纤维类似的纤维的传统方法被看作是“脱墨”，一般包括制浆、洗涤(一般用表面活性剂)、过筛、离心洗净、使不溶污染物溶解(一般靠强碱处理)、洗涤和漂白纤维来抵消碱处理的黄色效果。
传统的旧报纸回用的第一步是在水中将纸分离成单根的纤维，形成液体浆。加入表面活性剂和碱有助于污染物溶解和与纤维分离。在这以后就是通过联合使用各种工序步骤如过筛、离心洗净、洗涤和浮选等从纤维上除去油墨和污染物。过筛和离心洗净步骤除去大的污染物，比如纸卡、钉书钉、塑料等。洗涤和浮选步骤的主要目的是将污染物悬浮在水中，并从纤维上除去污染物。当用碱来促进除去污染物时，不幸会产生由于碱处理造成的纤维发黄。在碱处理和洗涤之后或当中，一般要将纤维漂白(比如用过氧化氢)，以抵消碱的发黄效果，或产生比原先的废纸纤维具有更高亮度的更好的纤维。经过清洗、去污和漂白的纤维一般与新纤维混合，然后用于该纤维性质适合的造纸工艺中。由于原料纤维是新闻纸类型的纤维，即低游离度和低亮度的粗纤维，这样的回用纤维最经常地再用于制造空白新闻纸。由于它们的高粗度和低游离度，除非与大量高质量的纤维如漂白的北方软木牛皮纸浆混合，一般不适合于制造软薄页纸产品。
通常的废新闻纸制浆得到回用新闻纸纤维的方法，一般在高磨碎度制浆机中，以4～8％的浓度和在90～160F°的温度下进行20～60分钟，这取决于被加工的废纸的确切的类型。一般使用苛性钠或其他碱性物质如硅酸钠将液体浆的pH值升高到pH9～10，以帮助分离纤维(纤维分离)和释放油墨以及从纤维上分离污物。在碱性pH值下油墨中的植物油被皂化，同时矿物油被碱性pH值、皂和表面活性剂的共同作用乳化，所有这些都增强了洗涤过程中的除油作用。一般要加入表面活性剂脱墨助剂(对于在高pH值范围)进一步帮助从纤维上分离油墨。
在回用旧新闻纸得到质量很好的清洁纤维这一方法中，碱化步骤会引起纤维溶涨，一般会使许多组分溶解。除了使植物油基的印刷油皂化以外，碱化也使一般存在于旧新闻纸中的天然有机酸皂化，得到相应的可皂化物质的皂。如此形成的皂化植物油和有机酸有助于从纤维上除去其他污染物，象不可皂化印刷油(矿物油)。通过碱处理后的洗涤和／或浮选，这些物质随后从纤维上被除去了。
一家重要的旧报纸回用商嘉顿·斯达特纸业公司(Garden StatePaper)在近期的杂志上的一篇文章《大写“D”字回用纤维中的脱除油墨》(The Big“D”Getting Rid of the Ink in RecycledFiber)[载在《纸张时代》(Paper Age杂志)1991年回用年鉴(Recycling Annual)23页和50页]和在另一篇文章《从新闻纸中进行回用的前景》[载在同一1991回用年鉴(《纸张时代》，1991回用年鉴)第9、12和13页]中叙述了其回用新闻纸和脱油墨方法为在清洗和过筛之后有一系列三次洗涤，这时加入化学试剂乳化印刷油和树脂来促进洗涤。这个方法的另一个目的是尽可能完全地除去包括油在内的印刷油墨组分。这一点特别重要，因为回用新闻纸纤维要被制造成空白新闻纸，如果不除去油墨组分，它应该不具有适当的亮度或强度。
对于废新闻纸来说，脱油墨体系的共同组分包括从纤维上分离油墨和一般是通过洗涤和浮选步骤来除去油墨。虽然在这样的脱除油墨中传统的碱脱墨化学品是很有效的，但它们已知具有降低亮度的缺点。最近的研究就是针对在脱油墨体系中避免使用碱性脱油墨化学品。
在废纸脱油墨中的最近进展涉及到使用酶来帮助从纤维上分离和除去油墨(见1990年11月21日公布的英国专利申请2，231，595号题目为《用酶脱除水性印刷纸张的油墨》及北卡洛林那州立大学出版的题目为《苯胺印刷新闻纸的酶除油墨黑油墨和彩色油墨》。这些方法叙述了使用酶，比如纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶和半纤维素酶，促进除去油墨，与使用浮选一起来除去附聚的油墨粒子，同时却没有碱处理对光亮度的副作用。由于印刷油墨比水轻，它们很容易通过浮选处理除去，特别是鉴于添加了有助于分离的化学品。当使用酶的时候，这样完全除去油墨组分是和本发明的目标相反的，本发明要留下油来提高薄页纸的柔软度。1992年5月27～30日在日本东京召开的第五届国际生物技术会议上介绍了John A．Heitmann、Thomas W．Joyce和D．Y．Prasad的一篇题为《用酶除去废新闻纸上的油墨》的文章，该文叙述了在北卡洛林那州立大学木纸科学系(北卡洛林那州，拉来市)进行的研究。这篇文章叙述了酸性浮选脱油墨体系的用法，在此方法中仅使用酶、氯化钙和表面活性剂化学品。这种酶是一种既含有纤维素酶也含有半纤维素的制剂。注意到了游离度和光亮度的增加。然而，和本发明的重要区别是所述的酸性浮选脱油墨体系将油墨以及与其相关的油一起除去了，这与本发明相反。
最近，高浓度(13～18％)制浆被用来回用旧新闻纸。这种制浆技术利用了在高浓度下纤维／纸之间的附加的磨断／破碎作用，以造成纤维分离和有助于从纤维上分离油墨。一般说来，制浆温度、时间和化学添加剂和上面所述的低浓度制浆是一样的。
本发明的一个方面是避免了常用的脱油墨，而相反保留了相当的油墨组分，即印刷油墨油。本发明基于这样一个发现，即如果不从旧新闻纸的粗纤维上除去油墨的油性组分，可以制造出意外高质量的、软薄页纸产品。为了实现这样的任务，使用一种酶的配方来释放有限数量的油墨组分，以便除去和／或在纤维上重新分布。另外，通过避开皂化的条件，例如，如植物油的脂肪酸油的碱性皂化，如半纤维素的纤维组分就不会从纤维中沥出，进入到造纸机的水体系中去，以及引起起皱操作的困难。
发明概要本发明提供了一种通过在形成纸片之前处理纤维来制造软薄页纸产品的方法。现已知道，纤维粗度是制造软薄页纸产品的影响因素。本发明提出了一种使高粗度和低粗度纤维改性，以改进纤维的潜在柔软性的方法。
通过加入植物油如大豆油、亚麻子油、蓖麻子油、红花油、橄榄油、花生油或它们的脂肪酸酯衍生物；矿物油或羊毛脂油及它们的乙氧基化物、乙酰基化物或酯衍生物可以增加原始化学纤维和回用纤维的潜在柔软性。然后将处理过的纤维用适当的酶进行处理和分散剂处理。
可以适当地制造原始的高得率粗纤维(如磨石磨木浆、预热法木片磨木浆和预浸预热木片磨木浆)，以通过加入一般在报纸油墨中存在的油，以及有意识地使油处理过的原始纤维进行适当的酶处理，以生产软薄页纸类的产品。按照本发明生产出含有大量具有油性物质，并经酶处理的高得率粗纤维的新型纤维和卫生纸产品。酶处理使用了选自纤维素酶、半纤维素酶如木聚糖酶和脂肪酶的一种或多种酶。
由原始纤维或本文公开的回用纤维制造卫生纸产品的方法包括(a)在搅拌下用纤维素纤维制浆，得到浓度大约3～大约18％，pH值低于大约8．0的液体浆；(b)在液体浆中加入选自纤维素酶、半纤维素酶和脂肪酶的酶，并在大约100F°以上的温度保持液体浆至少15分钟；(c)将该液体浆脱水至大约25％～大约35％的浓度；(d)粉碎脱水的纸浆，由此得到粉碎的纤维；(e)将粉碎的纤维通过一个纤维分散器，同时保持纤维在大约180F°，并和植物油、矿物油或羊毛脂油混合，或将这些油的衍生物与纤维混合；以及(f)使用酶处理过的纤维作为造纸工艺中的纤维源，制造卫生纸产品。
由纤维素纤维制成了新型卫生纸产品，其定量为每令7磅至40磅，规一化抗张强度(米制)为5．0～20．0，含有大约0．2～5．0％的选自植物油、矿物油或羊毛脂油，或者它们各自的衍生物的油。
纤维素纤维改性的新方法包括使纤维素纤维改性，以改进它们的制造薄页纸和纸巾的性能，它包括(a)在浓度为大约25％或更高的纤维素纤维中加入大约0．2％至大约5．0％的植物油、矿物油或羊毛脂油，或者它们各自的衍生物，粉碎此纤维，将粉碎的纤维通过一个纤维分散器，同时保持纤维在大约180F°的温度；(b)在低于140F°的温度下，向配料中加入选自纤维素酶、半纤维素酶和脂肪酶的酶，并在大约100F°至大约140F°的温度下保持纸浆与酶和浓度为大约3％至大约18％的表面活性剂接触大约15分钟。
在这里公开的制造卫生纸产品用的改进的纤维素纤维包括含有大约0．2％至大约5．0％选自植物油、矿物油或羊毛脂油，或者它们各自的衍生物的油的酶改性纤维素纤维。
附图的简要说明
图1用图表示纤维粗度和传统上由轻量、干起皱薄页纸制造方法得到的薄页纸柔软度之间的关系，以及由本发明得到的优异的结果。
图2是实施例1和2的实验结果的表格式表示。此外，图2并入了1994年6月29日申请的美国专利申请系列号08／268，232的实验结果。图3是在使用蓖麻子油和使用矿物油之间反映出的差别的表格式表示。图4是经处理和未经处理的对照组试样的表格式表示。
本发明和优选实施方案的描述本发明基于如下的发现，高得率性纤维(即主要通过机械分离木纤维生产的纤维，一般含有至少80％(重量)的原物质)可以生产很软的薄页纸产品，其产品质量与由昂贵的漂白北方软木牛皮纸纤维得到的薄页纸产品相当。这些纤维素纤维包括粗度大于17mg／100m的高粗度纤维和粗度小于18mg／100m的低粗度纤维。特别是，薄页纸类产品可以通过加入选自矿物油、植物油、羊毛脂油和化妆品用油类的油，从这些类型的纤维素纤维制得。
在加入这些油类之前，该纤维素纤维要进行酶处理。然后用油处理和酶改性过的纤维制造软纸产品。在实施本发明时非常重要的是，在从这样的纤维制造薄页纸或其他类型的卫生纸产品(比如纸巾、餐巾和面巾纸)之前，要有足够数量的油分布在纤维之上或进入纤维中。
也可以通过保持一般见于废报纸中的某些油物质，使含有这样的油类的废报纸纤维进行酶处理，以及用这样的油处理和酶改性过的纤维造纸，来从旧报纸(ONP)制造软薄页纸类产品。在实施本发明时关键的是在从这样的纤维制造软薄页纸或其他类型的卫生纸产品(比如纸巾、餐巾和面巾纸)之前，要有足够数量的一般在废报纸中含有的油分布在纤维之上或进入纤维中。再有，如果在脱油墨的过程中油已被除去，或原始纤维中不存在油，可以将此油加入到纤维中，然后将含有这种油类的纤维去进行酶处理，然后再用经油处理和酶改性的纤维制造卫生纸产品，从而得到本发明的好处。
植物油和矿物油一般用于报纸印刷油墨中，和在旧报纸中作为印刷油墨的成分而存在。为了保留废报纸的油性成分，必须改进常用的再制浆和脱油墨方法。对常用的脱油墨方法的优选改进是除去可使植物油(或任何含有酯基的油)皂化的皂化条件。然而，如果再脱油墨时除去油类，它们可以用选自植物油、矿物油或羊毛脂油或者它们的衍生物的油类代替，然后再进行酶处理。
在一个实施方案中，本发明的方法使用了原始纤维素纤维作为原料。用此原始纤维素纤维制浆，得到浓度为大约3％至大约18％，pH值低于大约8的浆液。然后将此浆液用表面活性剂和如纤维素酶、木聚糖酶或脂肪酶等酶，或者是这些酶的组合，在高于大约100F°的温度下处理至少15分钟。在加入酶以后，将浆液脱水至大约25％至大约35％的浓度。然后将脱水的浆液粉碎，借此得到粉碎纤维。然后再把粉碎的纤维通过一个纤维分散器，与选自植物油、矿物油或羊毛脂油，或者它们的衍生物混合，直至达到最终的纸制品还有吸收性，并有诱人的美感的程度。优选大约0．2％至大约5．0％的所选择的油被混合，同时保持纤维的温度在大约180F°。然后将浆液化的酶处理纸浆在常用的卫生纸制造工艺中，优选在薄页纸制造工艺中用作原料。如果在将其用作制造卫生纸产品(如薄页纸、纸巾、面巾纸或餐巾)的配料之前必需进行过筛、清洗、浮选和／或某些洗涤过程，重要的是，在这样的过筛、清洗、浮选和／或洗涤步骤之后，会有大量的油性污染物停留在纸浆里，不然的话就要代之以在酶处理和造纸之前进行，以得到所希望的柔软度和美感度。
当使用高粗度原始纤维或低粗度原始纤维时，本发明的制浆方法优选包括将纤维以6～9％的浓度，在高温下，优选在大约120～180F°下进行制浆。该纤维连续制浆足够的时间，以使纸浆纤维分离，并准备让其与酶和／或表面活性剂混合物反应。纤维的制浆最好持续大约15～60分钟。然后把浆液转移到存储／混合池，在这里调节pH值到足可以与酶和／或表面活性剂混合物进行反应的温度和pH水平。优选的温度条件是大约120F°～140F°，pH值为4～7。然后在液体浆中加入表面活性剂和酶，让它们与纤维反应大约15分钟至约30分钟，以完成处理工序。随后将pH值调节至大约7，通过压榨，比如使用市场购买的Andritz压机使纸浆脱水，使浓度达到大约25％至大约35％。然后用市场购买的粉碎设备，如从明尼苏达州，新布拉格市的苏格兰设备公司购买的粉碎设备粉碎脱水的纸浆，得到粉碎纤维。然后再把粉碎的纤维通过一个纤维分散器，比如俄亥俄州，米得尔镇的布拉克-克劳森公司制造的Micar，并与选自植物油、矿物油或羊毛脂油或者它们的衍生物的油混合，同时保持纤维在大约180F°的温度。
Micar的安装方式使其可以(1)注入蒸汽使纤维保持大约180F°的温度，(2)使得选择的油能够与粉碎的纤维混合。以干纤维的重量为基础，加入和混合的油的数量从大约0．2％至大约5．0％。将纤维保持在足够的温度下使得油能够保留在纤维之中或之上。当选择的油与纤维混合时，通过注入蒸汽使纤维的温度优选保持在大约180F°。
对于原始纤维，附加的过筛不是必要的，虽然可以进行过筛和／或离心清洗以除去任何大的污染物以保护造纸机。可以通过使用在造纸机中的造纸配料中未经洗涤的纸浆，在造纸机中任选地对经过酶处理和含油的纸浆进行有限的洗涤。
当使用原始纤维素纤维或旧报纸时，浆液和酶处理步骤优选是一样的。此处理分几步进行，开始是用纤维素纤维或新闻纸制成浓度大约3％至18％的纸浆，可以加入或不加表面活性剂，液体浆的温度优选大约100～180F°，保持在此高温下至少大约15分钟。随后调节pH值和降低液体浆温度，达到保持活性酶条件所适当的温度和pH值。优选的酶处理条件是pH值为4～7，温度为低于大约140F°，优选高于大约100F°。如果原始粗纤维或报纸制浆的条件也适合于酶处理，那么制浆和酶处理两步可以合并。
当把制浆和酶处理合并为一步时，可以在加入原始纤维或报纸进行制浆之前或之后，将添加或不添加表面活性剂的酶加到水中。可以任选地将一般是在新闻纸回用工艺中用来除去污染物的那种表面活性剂加到液体浆中。可以使用一种或几种酶。酶优选自纤维素酶、木聚糖酶和脂肪酶。纸浆保持与酶接触至少大约15分钟，优选大约30分钟。
当使用原始高粗度纤维或低粗度纤维、新闻纸或旧报纸时，在上述的工艺序列中，关键的部分是从植物油、矿物油或羊毛脂油或者它们的衍生物中间选择油，使之与酶处理过的纤维接触，并在造纸过程中保留在纤维上或纤维中。不受此约束，解释原始的高粗度纤维和低粗度纤维很适合制造软薄页纸类卫生纸产品的理论是，在纤维、油和酶之间产生某些相互作用，由于表面活性剂的存在使此相互作用得以增强。这种相互作用协同地改善了粗纤维的制造薄页纸的性能。
按照本发明可以使用的其他油类包括植物油如大豆油、亚麻籽油、蓖麻油、红花油、橄榄油、花生油或它们的脂肪酸酯衍生物、矿物油或羊毛脂油及其乙氧基化、乙酰基化或酯衍生物。
染料本发明的回用新闻纸纤维保留了油墨的污染物，因此是浅灰色的。用主要是这种纤维制造的薄页纸产品最好是染成更悦目的颜色。由于油污染的纤维染色均匀度上的困难，在本发明中使用的染料必须是水溶性的，对于纤维素纤维染料应该是直接染的。它们也应该是阳离子型的，也就是说，当溶解于水时，会形成带正电荷的显色阳离子。这些染料特别适合于染色机械纸浆和未漂白的化学纸浆。这样的纸浆纤维含有大量的酸基团，带正电荷的阳离子可以和这些酸基团反应生成盐。这类染料可以选自碱性染料，这是一类已有的技术已知的染料，其中碱性基团是生色团的整体部分，或者选自新的一类阳离子直接染料，其中的碱性基团排在分子共振体系之外。以空气干燥的纤维重量为基础，加入的染料量最好为0．01～3％，更优选为0．05～0．5％。
这些染料可以在任何正常的造纸pH下使用，也可以在酸性或中性下使用。由于它们对未漂白的纤维有优异的亲和力，使得它们加到造纸体系中的时间可以延迟到在混合浆泵的入口处加入，但是，更长的停留时间，比如在机槽转移泵的吸入侧加入将是优选的。在这两种情况下都希望浓浆料的场所有良好的搅拌。
酶本发明适用的酶应该选自纤维素酶、半纤维素酶(比如木聚糖酶)，或者脂肪酶，优选联合使用它们中的每一种。每一类酶在功能上其目标是废报纸纤维和／或一般与这些纤维相结合的污染物中的不同组分。纤维素酶通过攻击油墨附近的纤维的纤维素组分，有助于除去油墨。木聚糖酶和其他半纤维素酶攻击纤维的半纤维素组分，以增加亮度，同时脂肪酶攻击纤维和油墨配方中的树脂。当所有这三种酶一起使用时，实现更好地除去油墨以及消除所谓的“粘稠”物，达到协同效果。在由粘结带、压敏标签等得到的废纸中，粘稠物是一种已知的污染物，已知会引起造纸机运行能力方面的问题。混合酶优选选自能攻击印刷过的废纸的酶，使得能增加薄页纸的柔软度，使污染物改性，使其不损害造纸机的操作。另外，按照本发明的经酶处理的纸浆将改善造纸机的运行能力，以低成本制造出优异的产品。
半纤维素酶是描述各种类型酶的一个通用术语，这里的每一种酶降解特定类型的通常称为半纤维素，并存在于木材和其他植物材料中的化合物。木聚糖酶是一种优选的半纤维素酶，因为它对一种普通的木半纤维素木聚糖有活性。半纤维素的组成因其植物来源不同而不同。最丰富的半纤维素是木聚糖，这是一种1，4-连接的β-D-吡喃木糖单元的聚合物，其中一些带有短的侧链，比如1，3-连接的α-1-阿拉伯呋喃糖单元或酯化的1，2-连接α-d-葡糖醛酸单元。另一个重要的特别存在于软木中的是1，4-β-D-葡甘露聚糖，它具有无规分布的葡萄糖和甘露糖单元，含有如1，6-连接的-α-D-吡喃半乳糖单元的侧链。半纤维素与纤维素的不同在三个重要方面，首先，它们含有几种不同的糖单元，而纤维素只含有1，4-β-D-吡喃葡萄糖单元。其次，它们表现出很大的链分支程度，而纤维素绝对地是一种线型聚合物。第三，天然纤维素的聚合度是大多数半纤维素的聚合度的10到100倍。“半纤维素酶”一词指的是和特定的半纤维素发生反应的一类特定的酶，其实半纤维素酶并不是专门一类酶，在先有技术中只是对一组酶的通称。木聚糖酶是攻击木聚糖的一类特定的酶，因此木聚糖酶属于一般性术语“半纤维素酶”的一类。
许多类的酶可以被用于称为纤维素酶、木聚糖酶(或其他半纤维素酶)和脂肪酶的这一类酶中。纤维素酶最具有商业意义的选择性，因为它可以来自许多不同的来源，比如黑色曲霉、Reesei木霉、绿色木霉、康宁木霉、茄病镰孢、嗜松青霉、绳状青霉等。优选使用一种具有内-外葡聚糖酶功能的酶，这种酶既攻击纤维素的无定形区，也攻击纤维素的结晶区，所以它可以攻击油墨附着的纤维素表面的任何地方。
优选的纤维素酶是一种以商品名Celluclast_1．5L由丹麦的生物工业集团，酶工艺部(地址Novo Nordisk A／S，Novo Allé，2880，Bagsvaerd)销售的产品。Celluclast_15．L是一种液体酶制剂，由精选的霉菌Reesei木霉菌株通过深层发酵而制得。这种酶催化纤维素的分解，成为葡萄糖、纤维二糖和高级葡萄糖聚合物。形成的反应产物的相对数量取决于反应条件。Celluclast_1．5L的酶活性为1500NCU／g，是一种密度接近1．2g／mL的棕色液体。活性的确定基于Novo纤维素酶单位(NCU)。一个NCU是在标准条件下降解羧甲基纤维素为还原性碳水化合物所需的酶量，其中，这些还原性碳水化合物的还原能力相当于每分钟1微摩尔(μmol)葡萄糖。标准条件是酶作用物-羧甲基纤维素(CMC Hercules公司的7LFD)；温度—40℃；pH值—4．8；反应时间—20分钟。
木聚糖酶可以由一些来源如Pullulans曲霉或变青链霉菌，或Roseiscleroticus链霉菌得到。它的作用是进攻木素纤维素纤维的木聚糖部分，这部分被认为是白色的纤维素和棕色的木素的连接处。因此，对木聚糖半纤维素的进攻加强了脱除木素的作用，使纤维更明亮。木聚糖酶并不一定是不含纤维素酶或来自任何特定的生物来源的。在这方面，蘑菇酶(在蘑菇生长后发现的多种酶)不用提纯就可以使用。
一种优选的木聚糖酶是Pulpzyme_HA，这是一种从由丹麦的生物工业集团，酶工艺部(地址Novo Nordisk A／S，Novo Allé，2880，Bagsvaerd)销售的精选Reesei曲霉菌株得到的木聚糖酶制剂。Pulpzyme_HA含有内-1，4-β-D-木聚糖酶(EC 3．2．1．8)以及外1，4-β-D-木聚糖酶(EC3．2．1．37)活性。Pulpzyme_HA除了有木聚糖酶活性外，还具有一定数量的纤维素酶活性。
Pulpzyme_HA是一种棕色的木聚糖酶液体制剂，其活性为500XYU／g，含有大约300内葡聚糖酶活性单位(EGU／g)。一个木聚糖酶活性单位(XYU)的定义是，在标准条件下(pH值3．8、30℃、20分钟培养)降解落叶松的木聚糖为还原性碳水化合物所需要的量，其中，碳水化合物的还原能力相当于1μmol木糖。一个内葡聚糖酶单位(EGU)定义为，在标准条件下(pH值6．0、40℃、30分钟培养)使羧甲基纤维素溶液的粘度降低到与定义1EGU的酶标准相同的程度时使用的酶的数量。Pulpzyme_HA对结晶纤维素有很低的活性，另一种优选的木聚糖酶是Pulpzyme_HB，这是一种来源于精选的原始细菌菌株的木聚糖酶制剂，它购自丹麦的生物工业集团，酶工艺部(地址NovoNordisk A／S，Novo Allé，2880，Bagsvaerd)。它含有内-1，4-β-D-木聚糖酶活性(EC 3．2．1．8)，实际上它不具有纤维素酶活性。Pulpzyme_HB的商品是一种棕色液体制剂，具有600EXU／g的内木聚糖酶的活性，这里，一个内木聚糖酶活性单位(EXU)的定义是，在标准条件下(pH值9．0、50℃、30分钟培养)降解RBB木聚糖的酶的数量。
脂肪酶来自莓实假单孢菌、柱状假丝酵母、爪哇毛霉、荧光假单孢菌、爪哇根霉、德列马根霉、雪白根霉和各种Miehei、Myriococum、腐质霉菌、曲霉、Hyphozyma和芽孢杆菌。这些微生物既具有脂肪酶又具有酯酶活性，而且已知它们可以将木树脂中的三甘油酯降解为甘油和脂肪酸。因此，脂肪酶可以直接进攻油墨中的植物油组分。由脂肪酶作用的产物甘油有助于使纤维素更柔软。
优选的脂肪酶是Resinase_A 2X，这是一种用来水解木树脂的酯组分的液体脂肪酶制剂。Resinase_A 2X购自丹麦的生物工业集团，酶工艺部(地址Novo Nordisk A／S，Novo Allé，2880，Bagsvaerd)，是一种活性为100KLU／g的棕色液体制剂。脂肪酶的活性用千脂肪酶单位(KLU)度量。一个KLU是在温度为30℃，pH值为7．0时，每分钟从三丁酸甘油酯乳液中释放1毫摩尔丁酸的酶活性量。在恒pH体系中进行分析，在该体系中加入氢氧化钠连续地滴定释放的酸。在分析过程中酶不受被作用物的限制。
其他的酶也可以和这三种优选的酶一起使用。它们是木质素酶、虫漆酶、果胶酶、蛋白酶和甘露糖酶。也可以由DNA改变的和工程化的微生物得到酶，这些微生物能表达更多种类的特定的酶或更多的量的酶以得到更好的经济效益。
每吨(2000磅)纸浆所需混合使用的各种酶的优先量分别为对于纤维素酶是1．33千克，对于木聚糖酶是0．33千克，对于脂肪酶是0．33千克。以所有的酶的总重量计算，每吨纸浆所需酶的重量可以低至0．25千克(千克／吨)，也可以高至25千克／吨。然而，1～3千克／吨所有的酶是特别优选的使用比率。对于每一种酶的优选范围是纤维素酶是0．25～10千克／吨；木聚糖酶是0．05～2．5千克／吨；脂肪酶是0．05～2．5千克／吨。
纤维结构的溶胀有助于大分子酶渗进纤维从而提高了酶的活性。高温(比如在环境温度以上和低于140F°)、使用表面活性剂，以及酸性或温和的碱性化学品可以在新闻纸制浆时使用，以从结构上打开木质纤维素纤维结构，使酶更好地渗透进入结构中，分别实现它们的功能。如果使用高的制浆温度，比如约高于140F°，必须把温度降到适合于酶处理的温度，然后加入所用的酶。对于大多数酶，适当的温度低于大约140F°。
酶处理时使用表面活性剂结合使用表面活性剂和酶得到协同的效果。得到协同效果的最低有效的表面活性剂的数量是打开纤维所需的数量，而不是用来通过乳化油性污染物使油溶解的更高的数量。以纤维的重量为基础，优选的表面活性剂的用量为大约0．025～约0．1％。为使手感得到更好的改善，优选将非离子型表面活性剂加入到酶处理步骤中以改善酶的作用。优选的非离子型表面活性剂是高点化学公司(High Point Chemical Corp．)的商品DI 600°。这是一种烷氧基化的脂肪酸，是一种为新闻纸的浮选脱油墨型专门开发的非离子型表面活性剂。众所周知，在脱油墨的先有技术中其他的非离子型表面活性剂也可以使用，比如聚乙二醇的烷基苯基醚，如象联合碳化物公司的Tergitol_系列表面活性剂；烷基酚氧化乙烯缩合产物，如罗纳普郎克公司的Igepal_系列表面活性剂；芳基烷基聚醚醇，如罗姆哈斯公司的Triton_X 400系列表面活性剂，比如Triton X-100。在有些情况下，根据废纸中存在的污染物的种类，可以使用阴离子型表面活性剂。适当的阴离子型表面活性剂的例子是由12～14碳线性伯醇得到的硫酸化的乙氧基化物的铵盐或钠盐，比如维斯塔公司的Alfonic_1412A或1412S，以及磺化的萘甲醛缩合物，比如罗姆哈斯公司的Tamol_SN。在有些情况下，特别是还希望消除粘合时，可以使用阳离子型表面活性剂。适当的阳离子型表面活性剂包括咪唑化合物，比如汽巴嘉基公司的Amasoft_16-7和Sapamine_P季铵盐化合物、夸克化学品公司的Quaker_2001和美国氰胺公司的Cyanatex_。
油的种类在印刷中，特别是在新闻纸印刷中，以及在这种印刷的油墨配方中一般使用的油都适合于实施本发明。矿物油和植物油是新闻纸印刷油墨的配方中最常使用的油。矿物油，一般也通称为白矿物油、白凡士林、石蜡、Nujol和Saxol和褐煤油一般被分类为CAS #64742-46-7。虽然从历史上看，这些油可以有各种来源，但是作为商品它们一般是平均碳链长度从大约10个至约14个碳原子的石油馏分，而且通常是石蜡烃、环烷烃和烷基化的芳烃的混合物。这样的油的比重为大约0．8至约0．85；在100F°的粘度为38～41SSU(塞伯特通用单位)；初沸点大约500F°(260℃)。一般在印刷油墨配方中使用的植物油可以来自各种来源。一般是源于大豆的油，也称为豆油、中国豆油、大豆油或者是具有化学文摘服务名称CAS #8001-22-7的单纯的豆油。这样的油是可皂化的，皂化值为大约185～195；凝固点为大约5°F至大约18°F；熔点为大约70°F至大约90°F；碘值为大约135～145。在实施本发明时也可以使用油的其他植物来源以及在印刷油墨中适合使用的其他油类。
油的含量在纤维上的油量(无论是在纤维表面上还是在纤维素纤维的结构当中)应该是大约0．2％至大约2％。当使用新闻纸时，最好通过在制浆和处理废新闻纸的过程中不皂化或溶解废新闻纸上的油，以及准备将它们用于造纸配料来得到这个油含量。如果使用表面活性剂，优选也适度地使用表面活性剂，使得在制备用于制造卫生纸制品的造纸配料时不会洗掉油。当使用原始纤维时，在原始纤维中加入油的方法可以是，或者在制浆之前向纸浆中加入油，或者向纤维的水浆中加入油，使得在按照本文公开的方法对纤维进行酶处理之前让油与纤维接触，或者最好在纤维分配器中注入油或让油与纤维混合。在其最宽的概念之内，本发明要求在纤维上或纤维中的油含量为大约0．2％至约5．0％。
虽然用油和酶处理纤维素纤维可以得到协同的效果，这对高得率纤维是最有利的，通过本发明的方法，将会增强其他纤维素纤维的卫生用品的质量，使得从这样的纤维可以制造出较软的更柔性的卫生纸产品。这样的纤维除了漂白的和未漂白的高得率纤维，如磨石磨木纤维、预热法木片磨木浆纤维和预浸预热木片磨木浆纤维外，还既包括北方软木纤维、南方软木纤维，又包括硬木牛皮纸纤维，既包括漂白的，也包括未漂白的，还包括漂白的和未漂白的亚硫酸盐纤维。这些纤维的具体例子是漂白的软木预浸预热木片磨木浆纤维(SWCTMP)、漂白的北方软木牛皮纸纤维(NSWK)、漂白的回用纤维(RF)、漂白的桉树牛皮纸纤维(BEK)、漂白的南方软木牛皮纸纤维(SSWK)和漂白的硬木预浸预热木片磨木浆(HWCTMP)纤维。
本发明的含油的和经过酶处理的纤维可以用于常规的造纸工艺，用来制造卫生纸类产品，包括按照任何传统的方法制造的厕所用纸级别的纸张、面巾纸级别的纸张、纸巾和餐巾纸。通过使用本发明含油的和经过酶处理的纤维将改善这些产品的柔软度和松厚度。由于松厚度的改善，用本发明的纤维制造的纸巾将被增强。
按照本发明，现已发现，传统的脱除油墨的方法对于从废新闻纸生产软薄页纸是事与愿违的，因为这除去了对于薄页纸和纸巾产品的柔软度有利的油。本发明也是基于发现在新闻纸中使用的这种油有利于薄页纸和纸巾产品的柔软度。对于薄页纸产品来说，柔软度难于测量或定量化，因为使用者是通过手感来感觉出柔软度，而手感除了受到纸片的蓬松度的影响外，还受到光滑度和其他表面特性的影响。在本文中，研究了手感的测试方法，还报道了用如下的测试方法得到的手感数据
手感测试范围用作标准的几种不同的轻量、干起皱的薄页纸，可从不同质量的商品纸浆制造，以赋予薄页纸产品柔软度，并可用来确定柔软度的数字度标。对每一种薄页标准的柔软度标出一个数值。最软的产品的手感值被标为86，这是一种用50％的Irving北方软木牛皮纸纤维浆和50％的Sante Fe桉树牛皮纸浆制造的轻量、干起皱薄页纸。用作标准的最硬的产品是由100％的漂白软木预浸预热木片磨木浆(SWCTMP)制造，在尺度上的手感值标为20。其他的轻量、干起皱薄页纸试样被用作定义“手感柔软度”的标准，它们的柔软度质量处于最软的和最硬的薄页纸标准之间，由不同的纸浆或纸浆混合物制成，手感柔软度的数值被标为20至86。在下面的段落中将进一步说明所用的纸浆。在表Ⅲ中，给出了每种薄页纸标准的抗张强度和用来制作补充的薄页纸标准所用的纸浆混合物和纸浆混合物的纤维粗度。不同于轻量、干起皱方法的薄页纸制造方法，和用来制作标准的纤维以外的纸浆纤维可以制造出本文中所述的薄页纸标准所定义的手感柔软度度标20至86以外的薄页纸产品。然而，为了实现本发明可以达到的柔软度的改进，上面定义的手感柔软度范围20至86对于轻量、干起皱的产品是精确的，足够用于比较的目的。当本发明的回用新闻纸纤维用于其他的薄页纸制造方法中比如全干方法，或者当与其它纤维混合时，能够制造出柔软度高于86的薄页纸产品。
用于制造手感标准的纸浆(a)具有加拿大标准游离度(CSF)500和ISO亮度80的漂白的软木预浸预热木片磨木浆纤维(SWCTMP)(Temcell级500／80)由黑云杉和香脂冷杉制造。用亚硫酸钠预处理和加压精制进行制浆，然后用碱性过氧化物漂白到80°ISO亮度。纤维的Kajaani粗度等于27．8mg／100m，Kaajani重均纤维长度为1．7mm；(b)漂白的北方软木牛皮纸纤维(NSWK)(Pictou级100／0-100％软木)由黑云杉和香脂冷杉制造。用牛皮纸工艺制浆到卡伯值=28，然后用CE0DED漂白到80°ISO亮度。Kajaani粗度等于14．3mg／100m，Kajaani重均纤维长度为2．2mm；(c)从分类混合的办公废纸制得的漂白的回用纤维(RF)，经过制浆、过筛、清洗和洗涤到550°CSF，然后用次氯酸钠漂白到80°ISO亮度。Kajaani粗度等于12．2mg／100m，Kajaani重均纤维长度为1．2mm；(d)漂白的桉树牛皮纸纤维(BEK)(Santa Fe无元素氯级)由蓝按树用牛皮纸工艺制浆至卡伯值=12，然后通过ODE0D漂白到89°ISO亮度。Kajaani粗度等于6．8mg／100m，Kajaani重均纤维长度为0．85mm；(e)漂白的南方软木牛皮纸纤维(SSWK)(Scott Mobile松)由火炬松及其碎屑制造，制浆至卡伯值=26，然后通过CEHED漂白到86°ISO亮度。Kajaani粗度等于27．8mg／100m，Kajaani重均纤维长度为2．6mm；(f)具有加拿大标准游离度(CSF)450和ISO亮度83的漂白的硬木预浸预热木片磨木浆(HWCTMP)纤维(Millar Western级450／83／100)由颤杨制造。用碱性过氧化物预处理和加压精制进行制浆，然后用碱性过氧化物漂白。纤维的Kajaani粗度等于13．8mg／100m，Kajaani重均纤维长度为0．85mm；设备本测试方法不需要设备。本测试方法使用下述的操作程序和材料，由10人或更多的人组成的小组评价薄页纸试样，用已知柔软度标度值的标准产品在柔软度标度上为试样的柔软度排序。
试样制备1．应该选择5个将要由评价(评判)人员测试的试样；2．用下面的公式计算试样块的数量和对于每种要进行柔软度评价的产品，评判员测试小组所需要的标准试样块的数量(每种产品)所需的块数=(x-1)×(y)x=要测试的产品数y=测试小组的人数3．对于每种要评价的产品，随机地选择一卷薄页纸试样，除去最初的几张(除去带胶水的纸头)。
4．由每卷待测试的产品制备试样块。每块应该有4片厚，由连续4片长的薄页纸试样制成。按照如下的方法制备试样块先将4片长度的试样对折，这样就得到两片长的、两倍厚度的试样。然后将两倍厚度的试样对折，就得到4倍厚度，单片长度的试样块。折叠的方法应该使得在薄页纸卷上处于外表面的纸面仍然处于块的外表面。如果被测试的产品是“双面”的，也就是说，在纸片外表面相对于朝着纸卷内侧的表面有着不同的表面特征，那么产品应该测试两次，一次以纸卷朝外侧的表面作为试样块的外表面，还要用一个折叠后朝着纸卷内侧的纸面作为试样块的外表面而制备的单独的试样块进行测试。
5．按照上面第2段的公式，由每种产品组成所需数量的试样块。如果制备所需数量的试样块需要多于一卷的产品，那么用各卷当中每一卷的产品随机地组成试样块堆是很重要的。在试样块的左手边上(折叠处)给每个试样块标上批次号码。
6．由评价小组从标准薄页纸中，按照如下的方法选择3个使用的标准作为参考·选择最粗的待评价试样，并将其与标准薄页纸试样块比较，且选择比最粗试样稍微更粗的作为更低的标准；·选择最软的待评价产品试样，并选择一个标准薄页纸试样块，它比最软的待评价试样稍微高一些(更软)；·选择第三个标准，它大约落在所选的较低的标准和较高的标准的中间。
所选的三个标准薄页纸块作为评价小组的手感参考，定义为最软、最粗和中等。
7．由评价小组按照手感参考把待评价的产品的柔软度分类。为了更加准确些，所选择的最高的和最低的参考在手感柔软度度标上应该相差大约30个点。中度参考点与最低和最高参考点相距应该是8或更多的点。
评价小组成员的选择和评价规则1．选择大约10个人组成评价小组，男性和女性的人数大致相同，年龄应有差别；2．应确保评价小组成员都明白评价规则，如果需要，要进行“试评价”；3．评价小组应该在安静的场所工作。
测试程序1．阅读下面的标准测试规则，开始柔软度测试。
标准测试规则每个评价小组的参加人员在开始柔软度评价小组测试程序之前应该阅读本规则。
a．目的
“本操作程序的目的是比较厕所用薄页纸试样的柔软度。”b．方法“您将同时得到两个厕所用薄页纸的试样块。请用您的起支配作用的手互相比较它们，并通过用您的这只手对每个试样的感觉做出比较。您可以按照您认为合适的方式敲打、弯曲或摩擦该试样，从而做出您的评判。”c．首次判定“在对一对试样中的每一个进行感觉后，要求您判定哪一个试样更柔软一些。”d．二次判定“用下面的评分方法对两个试样块的柔软度差别的程度评分该尺度使用奇数1，3，5，7，9。如果您觉得所列的数不足以表示两个产品之间的差别，您可以使用偶数。”评价小组打分尺度
在评分标尺上的数字定义如下1．没有差别3．很小的差别，没有把握，有些人会忽略它5．小差别，有把握进行评判7．中度差别，容易察觉，有把握9．很大的差别，很容易察觉，很显著e．标定“在我们开始之前，我将给您一个将要用来比较最软标准和一个不软(最粗的标准)产品试样块的例子。两个都请您触摸一下。您将要给您所感觉到的两个标准参考物之间的柔软度差别评分，在定义尺度上标为9。”(在评分尺度上的9相当于在步骤6中为评价小组选择的较高和较低参考之间的柔软度尺度上的手感点数)f．参加人员的反应“关于本测试程序您有什么问题 ”g．再次保证“最后，对于每次判定请不要感到为难而拖很长时间。您的意见和其它任何人一样都很好。回答是不分正确或错误的。”
2．对每位评价小组的成员介绍试样块和参考块的每种组合，以让其选择优选的试样，然后用柔软度尺度的评分1～9给差值排出次序。每位评价小组成员应该以随机的顺序接受试样对，以避免顺序误差。
3．将每一对的结果记录为XYn。这里X是优选的试样编码，Y是非优选的试样编码，n是尺度值(1～9)。
数据分析处理成对的比较结果，似乎它们属于比例尺度。下面给出比例尺度的定义如果在方程式y=ax，a＞0的正线性变换下这个尺度是不变的，那么这个尺度就是比例尺度。
对于试样块的“n”数的数据对和比例权重被放到如下形式的正方矩阵A中。
这里Oi是单个的试样，Wi是对于每一对的尺度值(比例权重)。
对于这种正方矩阵，具有如下的性质AW=MW式中，W=(W1，W2，…Wn)。权重向量W是相当于其本征值(n)的矩阵A的本征向量。萨提(Saaty)表明，从估计的权重中求出本征向量W需要找出A的最大本征值(λmax)[见萨提(Saaty，T．L．)的《确定谱系结构中优先权的比例法》，刊于《数学心理学杂志》(Journal ofMathematical Psychology)，15，234～281(1977)和萨提的《集合模糊度的测量》，刊于《控制论杂志》(Journal of Cybernetics)，4(4)，53～61(1974)]。在迈克康耐尔(McConnell，Wes)的《用模糊集的积展开》，INDA第十届技术研讨会，55～72页，11月17～19，1982中提供了解决λmax和W的计算机程序。得到的本征向量W是成对输入的最佳估计比例尺度。将这个向量中的每个元素取对数，就建立了更惯用的等区间尺度，其中目标之间的距离是线性的。将标准柔软度值对估计的等区间尺度值作图，通过外推标出未知试样的数值。
从所有评价小组成员计算出来的标准柔软度值计算出每个未知试样标准柔软度值的平均值和标准偏差。如果任何一个单个的评价小组成员的数值落在与平均值的相距两倍标准偏差之外，这个值就要放弃，并重新计算平均值和标准偏差。没有值落在与平均值相距两倍标准偏差之外的标准柔软度值的平均值就是那个未知试样的标准手感柔软度值。
手感柔软度尺度
抗张强度在本文中给出的薄页纸类产品的抗张强度值是通过断裂长度测试法(TAPPI测试法No．T494om-88)测试的，使用5．08cm的试样间距和5．08cm／min的十字头速度。一般说来，在纸张的纵向与横向上，薄页纸的强度是不同的。另外，薄页纸试样的定量也不同，这会影响到抗张强度。为了更好地比较不同薄页纸试样的抗张强度，重要的是要补偿试样的定量差和抗张强度的纵向差值。此补偿是通过计算出“定量和方向归一化抗张强度”(下文称作“归一化抗张强度”或“NTS”)。NTS被计算成通过将纵向抗张强度和横向抗张强度乘积的平方根被定量值所除得到的商。由于设想出了对于定量差和纵向归一化了的抗张强度计算方法，就可以更好地比较薄页纸试样。在纵向和横向都测量抗张强度，按照TAPPI测试方法No．T410om-88测量薄页纸试样的定量。当使用英制单位时，测量抗张强度用的单位是盎司／英寸，定量的单位是磅／令(2880平方英尺)。当以米制单位计算时，抗张强度以g／2．54cm为单位测量，而定量用g／m2为单位测量。应该注意到，此米制单位并不是纯粹的米制单位，因为测量抗张强度使用的测试设备的设置要求试样是按英寸为单位来割制的，因此米制单位就变成g／2．54cm。对于纵向拉伸，使用缩写MDT，而对于横向拉伸，使用缩写CDT，定量使用BW，定量和方向归一化抗张强度(NTS)的数学计算是
NTS=(MDT×CDT)1／2／BWNTS(英制)=0．060×NTS(用上面定义的米制单位)。
薄页纸制造方法本发明的含油酶改性纤维可以用于任何通常已知的造纸方法，用来制造柔软的、松厚的卫生纸纸幅，比如薄页纸、纸巾、餐巾和面巾纸。许多不同的造纸方法，包括那些其中纸幅通过圆筒烘燥、穿透干燥、热干燥和结合使用这些干燥技术的方法都是适用的。可以和本发明一起使用的造纸方法的例子是在以下美国专利中公开的方法，散佛(Sanford)等人的3，301，746、萧(Shaw)的3，821，068、萨尔乌齐(Salvucci)等人的3，812，000、摩根(Morgan，Jr．)等人的3，994，771、莫顿(Morton)的4，102，737、贝克(Becker)等人的4，158，594、威尔斯(Wells)等人的4，440，597和库克(Cook)等人的5，048，589。
优选的造纸方法一般称作干起皱方法。这通常包括使用本发明的纸张配料，在这里面优选加入干强度化学品以产生抗张强度，也可以加入其它的造纸化学品。然后将纸张配料从纸机储浆池用泵打出，流入网前箱，以0．1～0．4％的浓度通过一个狭缝流到长网的水平表面上，在这里将水滤出，形成纸幅。铜网被拖到胸辊和几个案辊周围，然后送到铜网转向辊，由此处再送到伏辊周围，经过几个导向辊返回胸辊。这些辊之中有一个是被驱动的以推进长网。在各案辊之间可以使用一个或几个真空吸水箱、挡水板或脱水板，以强化除水过程。
在长网的上表面形成了湿的纸幅，借助于伏辊将纸幅压在毛毯上而将其转到毛毯上，或者借助于引纸导向板将纸页转到毛毯上。毛毯将纸幅带到压榨机组中。然后毛毯围绕着一个或两个压辊运动，其中一个可以是吸水辊，然后被带到导向辊周围，并转回到伏辊。在毛毯表面上的不同部位可以使用喷头和挡板，以协助牵拉纸幅、清洗和调理毛毯表面。压榨机组可以由单个的压辊组成，也可以由上压辊和下压辊组成。在压榨机组的辊隙中除去了水分，转移到毛毯中。
成形和压榨过的纸幅被转送到转筒干燥器表面，是指单烘缸干燥器。干燥机组也可以在单烘缸上部的周围包括一个热风罩。该罩具有热风喷嘴，热风喷到纸幅上有助于除去水分。热风罩包括抽气口以从罩室内排出空气，从而来控制温度。用刮刀刀片将纸幅从干燥表面上取下，使纸幅起皱。为了协助以受控的均匀状态从干燥表面上取下纸幅，用喷洒系统在单烘缸表面上喷洒起皱黏合剂。该喷洒系统是一系列喷嘴，它们都连接在沿着干燥器表面的宽度延伸的总管上。该起皱黏合剂可以是在薄页纸造纸技术中通常使用的任何一种。
从烘缸上起皱的纸幅通过由一对辊形成的辊隙，缠到一个被称作是母辊的大辊上。
在实施例中使用的薄页纸制造方法一般的特征是轻量、干起皱的方法。按如下操作一个14英寸宽的中试规模造纸机在形成纸幅之前，在纸机储浆池中装有纸张配料，在其中加入了干强度添加剂、染料和其他化学添加剂。通过一个冲浆泵来输送纸张配料，它以0．1～0．4％的浓度从网前箱流经一个狭缝，流到长网水平表面上，在这里滤去水形成纸幅。铜网被带到吸水胸辊，其目的是除去水和形成纸幅。铜网再被带到几个导向辊和铜网转向辊上，然后再送回到胸辊。这些辊中有一个被驱动，以带动整个长网。
在长网的上表面形成湿的纸幅，并借助于真空领纸辊转送到毛毯上。毛毯将纸片传送到压辊机组。毛毯在一个实心的橡胶压辊上移动，带过导向辊，再转回到真空领纸辊。在压辊的辊隙中除去水分，将其转移到毛毯上。
将成形的纸幅压榨并转送到转筒干燥器的表面，通常称为单烘缸干燥器。使用刮刀刀片将纸幅干度为95～96％的纸幅从单烘缸的表面上取下。为了有助于以控制的均匀状态从干燥器表面取下纸幅，使用喷嘴向单烘缸表面上喷洒起皱黏合剂。在这些实施例中使用的黏合剂混合物是70％的聚乙烯醇和30％的淀粉基胶乳(国家淀粉胶乳4441)的70／30混合物。
将从烘缸上起皱的纸幅通过由一对辊形成的辊隙，缠绕到实验所需尺寸的母辊上。此造纸机制成的纸幅宽14英寸，卷纸速度为40～50英尺／分。在实施例中，制造的所有干起皱薄页纸试样，纸张定量为10磅／令，18～20％的起皱。在所有的测试中，试样被制成2层的薄页纸(20磅／令)。
在下面的各实施例中显示出由结合使用油、粗纤维和表面活性剂而导致的协同结果。除非另有说明，这里使用的所有分数都是重量分数；除非另有说明，纤维重量基于纤维的空气干燥重量。
实施例1在叙述试样测试和结果之前，理解表I中的数据可能是有帮助的。在第一列标题是“试样／数”，列出了由1a至1o的试样。应该注意，1a至1k的试样就是来自表III的3a至3k的试样，表III是在1994年6月29日申请的美国专利申请系列号08／268，232中进行的测试。将1a至1k的试样合并入表I为的是进行比较。
制备含有100％原始纤维的纤维混合物，这是在美国制造新闻纸使用的一类纤维。纸浆试样含有60％的低游离度(大约250℃SF)的软木预浸预热木片磨木浆纤维(SWCTMP)、30％的软木石磨纸浆和10％的北方软木牛皮纸浆。选择这种60／30／10的混合原始纤维来模拟新闻纸的混合纤维。之所以使用原始纤维是因为其不含有任何在新闻纸制造中引入的污染物。纸浆不用加入任何化学添加剂，被成形为平纸的纸片并被干燥。平纸被分成代表性的试样，从每个平纸试样制备单个的造纸配料，在如上所述的14英寸宽度的干起皱薄页纸机上，由每一种平纸配料制造出干起皱的薄页纸产品。
平纸的试样被标作试样1N和1O。当试样1N未被污染时，试样1O被表面活性剂和酶污染，被脱水到大约25～35％的浓度，然后被破碎制造破碎纤维，通过一个纤维分散器并与0．50～2％的大豆油混合，同时纤维的温度在重新制浆之前，通过注入蒸汽保持大约180°F，然后制成轻量、干起皱薄页纸。由试样1N和1O中的每一个制成轻量、干起皱薄页纸产品用每一种薄页纸试样制备单独的液体浆。
以1％纤维重量的比率加入阳离子淀粉干强度树脂Solvitose_-N(Nalco化学公司商品)。将大约6％的浓度的液体浆加热到180°F的温度并保持15分钟。在被打浆和保持在高温下15分钟以后，由试样制造的液体浆(被大豆油沾染的)被冷却到大约140°F，并稀释到5％的浓度，通过加入一点硫酸将pH值从仅用纸浆和自来水得到的环境的pH值减小到pH为5。将表面活性剂以及纤维素酶(CeLLuclast 1．5L，Novo Nordisk生物工业公司)、木聚糖酶(Pulpzyme HA，Novo Nordisk生物工业公司)和树脂酶(Resinase A 2X，Novo Nordisk生物工业公司)的酶混合物加入到浓度5％的试样1O的配料中。每100磅的空气干燥纸浆中加入的酶混合物是66．5mL纤维素酶，16．5mL木聚糖酶和16．5mL树脂酶。在加入酶之后，试样1O的液体浆在温和的搅拌下被保持在大约140°F的温度30分钟，然后冷却并用氢氧化钠调节到pH为7。
将纸浆脱水到25～35％的浓度。然后将脱过水的纤维破碎，并通过一个纤维分散器，与大豆油混合，同时通入蒸汽保持纤维温度在大约180°F。
然后用该液体浆制造如上所述的轻量、干起皱薄页纸。对于这种试样，发现手感方面有很大的柔软度。通过结合使用沾染了油和用酶处理的纤维，使得在柔软度上取得了明显的协同性改善。表I给出了对于薄页纸试样1N和1O的归一化抗张强度(纸张定量和定向归一化)和手感的结果。从表中可以看出，通过同时使用酶处理和使用蒸汽分散处理薄页纸产品而进行的油沾染，使得手感(感觉的柔软度)有了急剧的改善。
实施例2将由不同的高粗度纤维源制造的三种纸浆配料与实施例1相同的造纸方法进行处理，并制造成为轻量、干起皱薄页纸产品。标为1K和1L的两个薄页纸试样由旧新闻纸(ONP)重新制浆得到的纸浆制成。标为1M的另一种薄页纸试样由70％的ONP和30％的凸版印刷新闻纸制成。所有的薄页纸试样首先用水使纸浆成为6％浓度的淤浆。将淤浆升温到180°F，并在此高温下保持30分钟。
将从试样1K、1L和1M得到的每一种液体浆先进行附加的处理，然后用于造纸工艺中。此附加的处理包括，将液体浆的温度从180°F降到140°F，用硫酸将pH值调节至5．0，以及调节浓度到5％，并加入表面活性剂和酶混合物。加入酶的比率是每100磅纸浆加入纤维素酶66．5mL、木聚糖酶16．5mL和脂肪酶16．5mL，将这些酶加入到140°F、5％浓度的准备用来制造这些薄页纸试样的淤浆中。在进行酶处理之后，淤浆被脱水达到大约25～35％的浓度。然后将脱过水的成浆纤维破碎来制造破碎纤维。然后将从试样1L和1M得到的破碎纤维通过micar。
将试样1L与1％的矿物油混合，同时注入蒸汽使纤维保持在大约180°F的温度。
由70％的油／30％的凸版印刷新闻纸得到的试样1M与1．0％的矿物油混合，同时注入蒸汽保持纤维在大约180°F的温度。
然后把所有试样的5％浓度的淤浆在140°F的温度下保持30分钟，冷却，并用氢氧化钠将pH值调节到7，用作用在实施例1中叙述的造纸设备和方法制造干起皱薄页纸的配料。在配料中以基于纤维重量1％的比率加入阳离子干强度树脂Solvitose_N。然后测试薄页纸试样1K、1L和1M的手感，纵向和横向的抗张强度，以及纸张定量。结果列于表I。抗张强度和纸张定量数据用于定向归一化抗张强度(NTS)的数学计算。此结果证实了在粗度为17mg／100m以及更粗的纤维在酶处理后加入油和蒸汽的好处。
实施例3从旧新闻纸重新制浆得到的纸浆制造标示为A和B两个薄页纸试样。首先将着两个薄页纸试样用水制成6％浓度的淤浆。将此淤浆升温至大约180°F，并在此高温下保持大约30分钟。
将两种液体浆进行附加的处理，然后用于造纸工艺。此附加的处理包括，将液体浆的温度从180°F降到140°F，用硫酸将pH值调节至5．0，以及调节浓度到约5％，并在140°F的温度下向每100磅纸浆加入表面活性剂和由纤维素酶66．5mL、木聚糖酶16．5mL和脂肪酶16．5mL组成的酶混合物。在进行酶处理之后，将淤浆脱水达到大约25～35％的浓度。然后将脱过水的成浆纤维破碎来制造破碎纤维。再将破碎的试样通过一个纤维分散器。
试样A与1％的矿物油混合，同时注入蒸汽使纤维保持在大约180°F的温度。而试样B与蓖麻子油混合，同时注入蒸汽保持纤维的温度在大约180°F。
然后把脱水的试样调节到5％的浓度并用作用在实施例1中所叙述的造纸设备和方法制造干起皱薄页纸。然后测试薄页纸试样A和B的手感、纵向和横向抗张强度以及纸张定量。抗张强度和纸张定量数据用于定向归一化抗张强度的数学计算。这些结果列于表II。此结果表明，在分散器中使用的植物油类型对柔软度有很大的影响。蓖麻子油比矿物油更为优选。
实施例4使用100％的在美国制造新闻纸使用的原始纤维制造纤维混合物。此纸浆混合物含有60％的低游离度(大约250CSF)软木预浸预热木片磨木浆纤维(SWCTMP)、30％的软木磨石磨木浆和10％的北方软木牛皮纸浆。选用此60／30／10的原始纤维混合物来模拟新闻纸中的混合纤维。之所以使用原始纤维是因为它们不合有任何在新闻纸的制造和印刷中引入的污染物。在如上所述的14英寸宽度的干起皱薄页纸机制备两种不同抗张强度水平的干起皱薄页纸试样。这些试样标为表III中的A1至A4。
四种纸浆配料，即旧新闻纸的试样B、C、D和E制成5％的浓度脱水至25～25％的浓度，然后进行破碎。试样B通过一个纤维分散器，和矿物油混合，但不进行蒸汽处理。试样C通过一个分散器，进行180°F的蒸汽处理，但是不与油混合。试样D和试样E通过一个分散器，和0．5～2．0％的矿物油混合，同时用蒸汽保持在180°F进行纤维处理。
四种处理过的配料分别制浆至5％的浓度，并如实施例1所叙述的进行酶处理。
然后，将酶处理过的试样用作制造干起皱薄页纸的配料，在实施例1中所述的造纸设备。
试样D和试样E通过分散器并和油混合，及进行蒸汽处理，并在两个不同的抗张水平制造。
测试薄页纸试样A到试样E的手感、纵向和横向的抗张强度以及纸张定量。抗张强度和纸张定量数据用于定向归一化抗张强度的数学计算。
列于表III的结果表明，试样B至D在相同的NTS情况下，比对照组具有更好的柔软度。
权利要求
1．一种从纤维素纤维制造卫生纸的方法，该方法包括(a)在搅拌下，将所述的纤维素纤维在水中制浆以制备液体浆，所述淤浆的浓度为大约3～大约18％，pH值低于大约8．0；(b)在该淤浆中加入表面活性剂和至少一种选自纤维素酶、半纤维素酶和脂肪酶的酶，并在大约100F°以上的温度下保持所述液体浆至少15分钟；(c)将该淤浆脱水至大约25％～大约35％的浓度；(d)粉碎脱水的淤浆，由此得到粉碎的纤维；(e)将粉碎的纤维通过一个纤维分散器，并和选自植物油、矿物油或羊毛脂油的油混合，或将这些油的衍生物与所述纤维混合，以得到含有油性化合物的被处理的纸浆；以及(f)使用所述处理过的纸浆作为造纸工艺中的纤维源，制造卫生纸产品。
2．权利要求1的方法，其中所述纤维素纤维是高粗度纤维。
3．权利要求1的方法，其中所述纤维素纤维是低粗度纤维。
4．权利要求1的方法，其中所述半纤维素酶是木聚糖酶。
5．权利要求1的方法，其中的卫生纸产品是以纸张定量7～35磅／令制造的薄页纸。
6．权利要求1的方法，其中的卫生纸产品是以纸张定量20～40磅／令制造的纸巾。
7．权利要求1的方法，其中所述液体浆的所述pH值保持在大约4～7之间。
8．权利要求1的方法，其中所述的pH值和加入到液体浆中的化学添加剂不足以皂化所述的油性组分。
9．一种从纤维素纤维制造卫生纸的方法，该方法包括(a)在搅拌下，将所述纤维素纤维在水中制浆以制备液体浆，所述淤浆的浓度为大约3～18％，pH值低于大约8．0；(b)保持所述的液体浆的温度在大约100°F以上至少15分钟；(c)在低于140°F的温度下，向该淤浆中加入表面活性剂和至少一种选自纤维素酶、半纤维素酶和脂肪酶的酶；(d)保持所述纸浆和所述的酶接触至少约30分钟；(e)将该淤浆脱水至大约25％～大约35％的浓度；(f)粉碎脱水的淤浆，由此得到粉碎的纤维；(g)将粉碎的纤维通过一个纤维分散器，并和选自植物油、矿物油或羊毛脂油的油混合，或将这些油的衍生物与所述纤维混合，以得到含有油性产物的被处理的纸浆，并保持所述的纤维在大约180°F的温度；以及(h)使用所述处理过的液体浆作为造纸工艺中的纤维源，制造卫生纸产品。
10．权利要求9的方法，其中所述的纤维素纤维是高粗度纤维。
11．权利要求9的方法，其中所述的纤维素纤维是低粗度纤维。
12．权利要求9的方法，其中通过注入蒸汽来保持在步骤(g)中所述的分散纤维的所述温度。
13．权利要求9的方法，其中所述的半纤维素酶是木聚糖酶。
14．权利要求9的方法，其中的卫生纸是以纸张定量7～35磅／令制造的薄页纸。
15．权利要求9的方法，其中的卫生纸产品是以纸张定量20～40磅／令制造的纸巾，以及是一种纸巾。
16．权利要求9的方法，其中所述的淤浆的所述pH值保持在大约4～7。
17．一种从粗度纤维素纤维制造卫生纸的方法，该方法包括(a)将所述纤维素纤维用水制成淤浆，得到的浓度为大约3～大约18％；(b)向所述淤浆中加入表面活性剂和至少一种酶，所述的酶选自纤维素酶、半纤维素酶和脂肪酶；保持所述的纸浆与所述酶接触至少约15分钟；(c)将该淤浆脱水至大约25％～大约35％的浓度；(d)粉碎脱水的纤维，由此得到粉碎的纤维；(e)将粉碎的纤维通过一个纤维分散器，并和选自植物油、矿物油或羊毛脂油的油混合，或将这些油的衍生物与所述纤维混合，并保持所述的纤维在大约180°F的温度；(f)在制造卫生纸产品的造纸方法中使用所述的酶和表面活性剂处理过的液体浆作为纤维源；以及(g)其中，在整个所述方法中，将所述的纸浆保持在低于大约8的pH值下。
18．权利要求17的方法，其中所述的纤维素纤维是高粗度纤维。
19．权利要求17的方法，其中所述的纤维素纤维是低粗度纤维。
20．权利要求17的方法，其中通过注入蒸汽保持在步骤(e)中所述分散纤维的所述温度。
21．权利要求17的方法，其中所述的半纤维素酶是木聚糖酶。
22．权利要求17的方法，其中的卫生纸产品是以纸张定量7～35磅／令制造的薄页纸。
23．权利要求17的方法，其中的卫生纸产品是以纸张定量20～40磅／令制造的纸巾。
24．权利要求17的方法，其中所述液体浆的所述pH值保持在约4～7之间。
25．权利要求17的方法，还包括在所述的经酶处理的纸浆中加入阳离子型染料。
26．一种从纤维素纤维制造卫生纸的方法，该方法包括(a)在搅拌下，将所述纤维素纤维在水中制浆以制备液体浆，所述淤浆的浓度为大约3～大约18％，pH值低于大约8．0；(b)向所述淤浆中加入表面活性剂和至少一种选自纤维素酶、半纤维素酶和脂肪酶的酶；在高于约100°F的温度下保持所述的液体浆至少15分钟；(c)将该淤浆脱水至大约25％～大约35％的浓度；(d)粉碎脱水的淤浆，由此得到粉碎的纤维；(e)将粉碎的纤维通过一个纤维分散器，并和选自植物油、矿物油或羊毛脂油的油混合，或将这些油的衍生物与所述纤维混合，得到含有油性产物的处理过的纸浆，并保持所述纤维在大约180°F的温度；以及(f)在制造卫生纸产品的造纸方法中使用所述的酶处理过的纸浆作为纤维源。
27．权利要求26的方法，其中所述的纤维素纤维是高粗度纤维。
28．权利要求26的方法，其中所述的纤维素纤维是低粗度纤维。
29．权利要求26的方法，其中通过注入蒸汽保持在步骤(e)中所述分散纤维的所述温度。
30．权利要求26的方法，其中所述的半纤维素酶是木聚糖酶。
31．权利要求26的方法，其中的卫生纸产品是以纸张定量7～35磅／令制造的薄页纸。
32．权利要求26的方法，其中的卫生纸产品是以纸张定量20～40磅／令制造的纸巾。
33．权利要求26的方法，其中所述液体浆的所述pH值保持在约4～7之间。
34．权利要求26的方法，其中所述的pH值和加入到液体浆中的化学添加剂不足以皂化所述的油性组分。
35．用权利要求1的方法制造的纸。
36．用权利要求7的方法制造的纸。
37．用权利要求13的方法制造的纸。
38．用权利要求20的方法制造的纸。
全文摘要
由高粗度纤维,比如回用新闻纸纤维、CTMP、TMP和磨木浆制造如浴室薄页纸、面巾纸、餐巾和纸巾等纸制品。这些制品在柔软度、蓬松度和柔韧性等方面表现出极好的质量水平。新方法以如下的方式选择性地处理此高粗度纤维,这就是使此纤维感觉更柔软,并以这类配料加强了造纸机的操作,从而用高粗度纤维得到比以前可得到的产品质量更高的产品质量水平。
文档编号A47K10/16GK1204375SQ96199094
公开日1999年1月6日 申请日期1996年10月15日 优先权日1995年10月26日
发明者N·W·拉佐里沙, J·F·施米特, R·史密斯 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司