专利名称：用于纤维状的纤维素材料的无水、自乳化的化学软化组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及基本无水、自乳化的化学软化剂组合物。更具体地说，它涉及用于处理纤维状纤维素材料例如薄页纸幅(tissue pap-er web)的基本无水、自乳化的化学软化剂组合物。经处理过的薄页纸幅能被用于制造柔软的、吸收性的纸产品诸如纸巾、餐巾、化妆纸和卫生纸产品。
纸幅或纸页，有时被称为薄页纸幅或薄页纸页，发现在现代社会有着广泛的用途。这类物品例如纸巾、餐巾、化妆和卫生纸是商业的主要物品。长期被公认的这些产品的三大物理性能是它们的柔软度；它们的吸收性、特别是对含水体系的吸收性；以及它们的强度，特别是湿强度。许多研究和开发工作已针对于在不严重影响其他性能的前提下提高这些性能中的一种性能和同时改进二种或三种性能。
柔软性是消费者当他/她用特定的纸产品擦拭皮肤，或用手将它弄皱时所感觉到的触感。这种触感是由几种物理性能综合而形成的。本技术领域的熟练人员认为，与柔软度有关的最重要的物理性能是制造这些纸产品的纸幅的挺度。而纸幅的挺度本身通常被认为直接取决于纸幅的干抗张强度和构成纸幅的纤维的挺度。
强度是在使用条件下、特别当被润湿时，产品及其组分纸幅保持物理上的整体性和耐撕裂、耐顶破和耐粉碎的能力。
吸收性是产品及其组分纸幅吸收液体、特别是水溶液或分散体的能力的尺度。被消费者感觉到的综合吸收性通常被认为是给定质量的薄页纸在饱和时吸收的总液量及其吸收液体速率的结合。
使用湿强度树脂来增加纸幅的强度是广为人知的，例如，Wes-tfelt，在Cellulose Chemistry and Technology，Volume 13，p.p.813～825(1979)中介绍了许多这样的材料并讨论了它们的化学性质。Freimark等人在1973年8月28日颁布的美国专利第3755220号中提到在造纸过程中在纸页成形期间，某些被称为脱胶剂(debond-ing agent)的化学添加剂影响天然纤维与纤维粘合。这种粘合的减弱导致形成较柔软或刚度较低的纸页。Freimark等人继续教导与脱胶剂一起使用湿强度树脂以抵消脱胶剂的不良影响。这些脱胶剂确实会降低干抗张强度和湿抗张强度。
Shaw在1974年6月28日颁布的美国专利第3821068号中也教导，可以使用化学脱胶剂来降低薄页纸挺度，并由此增大其柔软度。
化学脱胶剂已在各种参考文献例如在1971年1月12日颁布的美国专利第3554862号(Hervey等人)中被公开。这些材料包括季铵盐诸如可可三甲基氯化铵、油酰三甲基氯化铵、二(氢化)动物脂二甲基氯化铵和硬脂酰三甲基氯化铵。
Emanuelesson等人在1979年3月13日颁布的美国专利第4144122号中教导使用配位季铵盐化合物诸如双[烷氧基(α-羟基)丙烯]氯化铵软化纸幅。这些发明人还试图克服由于使用非离子表面活性剂例如脂肪醇的环氧乙烷和环氧丙烷加合物作脱胶剂引起的吸收性的降低。
Armak Company(Chicago，Illinois)在它们的专刊76-17(1977)中披露了一起使用二甲基二(氢化)动物脂氯化铵与聚亚氧乙基二醇(聚乙二醇)的脂肪酸酯从而赋予薄页纸幅以柔软性和吸收性。
在1967年1月31日颁布的美国专利第3301746号(Sanford andSisson)介绍了一种研究改进纸幅的结果。尽管通过此专利中的方法制成高质量的纸幅，并且由这些纸幅形成的产品取得了商业上成功，寻找改进产品的研究工作还在继续。
例如，Becker等人在1979年1月19日颁布的美国专利第4158594号中介绍一种他们争辩能形成强而软的纤维页的方法。更具体地说，他们教导薄页纸幅(可以是已通过添加化学脱胶剂软化的)能在制造过程中通过用粘合材料(例如丙烯酸乳胶橡胶乳液、水溶性树脂、或弹性粘合材料)将纸幅的一个表面粘合到以微细图案分布形式的起皱表面来增加其强度，而粘合材料已被粘合到纸幅的一个表面和以微细图案分布形式的起皱表面，然后从起皱表面起皱纸幅而形成纸页料。
常规的季铵化合物诸如熟知的二烷基二甲基铵盐[例如二动物脂二甲基氯化铵、二动物脂二甲基硫酸甲酯铵、二(氢化)动物脂二甲基氯化铵等等]是有效的化学脱胶剂。不幸的是，这些季铵化合是不亲水的。申请人现已发现，本发明的化学软化组合物既能增加纤维状纤维素材料的柔软度又能提高其吸收率。
此外，所提供的含这些软化剂化合物的化学软化组合物基本上是无水形式，因而导致节省运输产品费用(因重量减少)、节省包装费用和节省加工化学软化组合物所需的机械费用(为形成水分散体所需的设备较少)。此外，本发明还提供环境安全方面的优点。因为消除了在制备浓软化组合物时使用有机溶剂、特别是挥发性有机溶剂。
本发明的一个目的是提供一种用于处理纤维状纤维素材料的无水、自乳化的化学软化组合物。
本发明的另一个目的是提供柔软、吸收性的薄页纸产品。
本发明的再一个目的是提供一种制造柔软、吸收性的薄页纸产品的方法。
阅读以下的公开内容将对使用本发明而达到的这些和其他的目的更为清楚。
本发明提供一种用于处理纤维状纤维素材料的基本上无水的、自乳化的软化组合物。简言之，该无水、自乳化的化学软化组合物包含以下组分的混合物(a)一种季铵化合物，其化学式为 其中每一R2取代是C1～C6的烷基或羟烷基、或它们的混合物；每一R1取代基是C14～C22的烃基、或它们的混合物；而X-是合适的阴离子；和(b)一种选自甘油、具有重均分子量为约150至约800的聚甘油、具有重均分子量为约200至4000的聚亚氧乙基二醇(聚乙二醇)和聚亚氧丙基二醇(聚丙二醇)其中季铵化合物与多羟基化合物的重量比为约1∶0.1至0.1∶1；并且其中所说的多羟基化合物与季铵化合物在温度至少为40℃是可溶混的。本发明的化学软化组合物在温度高于或约20℃时是稳定、均匀的固体或粘稠性流体。此流体可具有液体或液晶相结构。该基本自乳化的化学软化组合物的水分含量少于约20％重量、优选，该化学软化组合物的水含量为少于10％重量，更优选，化学软化组合物的水分含量为少于5％重量。
在本发明中适用的季铵化合物的例子包括熟知的二烷基二甲基季铵盐例如二动物脂二甲基氯化铵(DTDMAC)、二动物脂二甲基硫酸甲酯铵(DTDMAMS)、二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵(Di(Hydrog-enated)Tallow Dimethyl Ammonium Methyl Sulfate，DHTDMAMS)、二(氢化)动物脂二甲基氯化胺(DHTDMAC)。
用于本发明的多羟基化合物的例子包括甘油、重均分子量为约150至约800的聚甘油、重均分子量为约200至约4000的聚亚氧乙基二醇，优选重均分子量为约200至约600的聚亚氧乙基二醇。
简短地说，本发明的制造薄页纸的方法包括由上述组分形成造纸配料，将造纸配料沉积在多孔表面例如长网(Fourdrinier Wire)，然后从沉积的配料除去水等步骤。
此处所有的百分比、比率和比例除非另有说明者外均以重量计。
尽管此说明书以具体指出的和明确要求本发明专利权利范围的权利要求书来结尾，但是我们认为结合附图从以下的详细说明对本发明会有更清楚的了解。各附图为
图1是二(十八烷基)二甲基硫酸甲酯铵(DODMAMS)和DHTDMAMS的相图。
图2是DODMAMS/PEG-400物系的相图。
图3是通过稀释重量比为1∶1的DHTDMAMS与PEG-400物系的固体预混物而形成的2％分散体的63000倍的低温透射显微照片。
图4是通过稀释重量比为1∶1的DHTDMAMS与PEG-400物系的液体预混物而形成的2％分散体的63000倍的低温透射显微照片。
图5是通过稀释重量比1∶1的DHTDMAC与甘油/PEG-400物系的混合物的液体预混物而形成的2％分散体的63000倍的低温透射显微照片。
在下面更详细地对本发明进行介绍。
尽管此说明书以具体指出的和明确要求的本发明的主题来结尾，但是我们认为阅读以下的详细说明和所附的实施例对本发明会有更清楚的了解。
此处所用的术语“粘性流体”指在温度20℃时具有大于或等于10000厘泊粘度的流体。
此处所用的术语“均匀混合物”是指其中季铵化合物与多羟基化合物相互溶解或分散的组合物。
此处所用的术语“自乳化的”是指当被添加到液体载体例如水时，用最小的剪力、热和分散剂等，组合物会形成均匀的胶体分散体。
此处所用的术语“薄页纸幅、纸幅、幅、纸页和纸产品”均指通过一种方法制成的纸页；该方法包括形成含水的造纸配料，将此配料沉积在多孔表面例如长网上，以及在压榨或不压榨的情况下通过重力或借助真空沥干，和通过蒸发除去水分等步骤。
此处所用的术语“含水的造纸配料”是一种由造纸纤维和下文所述的化学剂组成的含水浆料。
本发明方法中的第一步骤是形成造纸配料。此配料包含造纸纤维(下文中有时称为木浆)，和一种由至少一种季铵化合物和至少一种多羟基化合物组成的混合物。在下文中对所有这些配料将进行介绍。
可以预料，各种各样的木浆通常均包括本发明中使用的造纸纤维。然而，其他的纤维素纤维浆，诸如棉短绒、蔗渣、人造纤维等浆均可被使用并且都未被排除在外。此处有用的木浆包括化学浆例如牛皮浆、亚硫酸盐浆和硫酸盐浆，以及机械浆包括例如磨木浆、热机械木浆和化学改性的热机械木浆(CTMP)。由落叶树和针叶树制得的木浆均可被使用。在本发明中还可使用由回收纸得到的纤维，回收纸可能含有上述的一种或全部纸浆以及其他非纤维材料例如用于促进原先造纸的填料和粘合剂。在本发明中优选使用的造纸纤维包括由北方软木制得的牛皮浆。无水、自乳化的化学软化剂组合物本发明包括作为主要组分的一种由季铵化合物和多羟基化合物组成的混合物。季铵化合物与多羟基化合物重量比为约1∶0.1至0.1∶1；优选的季铵化合物与多羟基化合物的重量比为约1∶0.3至0.3∶1；更优选的季铵化合物与多羟基化合物的重量比为约1∶0.7至0.7∶1，虽然此比率将随所用的具体的多羟基化合物和/或季铵化合物的分子量不同而变化。
每一种这些类型化合物将在下面详述。A.季铵化合物基本无水的、自乳化的化学软化组合物包含作为主要组分的季铵化合物，其结构式为 在上述命名的结构中，每一个R1是C14～C22烃基、优选为动物脂；R2是C1～C6烷基或羟烷基、优选为C1～C3烷基；X-是合适的阴离子，诸如卤化物(例如氯化物或溴化物)或硫酸甲酯。正如在Swern编著的Bailey′s Industrial Oil and Fat Products，第三版，JohnWiley and Sons(New York 1964)中所详述的那样，动物脂是具有不同组成的天然存在物质。在由Swern编著的上述同一的参考文献的表6.13指出，78％或更多的动物脂脂肪酸一般含有16或18个碳原子。一般说来，存在于动物脂中的一半脂肪酸是不饱和的、主要是油酸形式的脂肪酸。合成的和天然的“动物脂”均处于本发明范围中。优选每一个R1为C160～C18烷基、最优选每一个R1是直链C18烷基。每一个R2优选为甲基而X-为氯化物或硫酸甲酯。
适用于本发明的季铵化合物例子包括熟知的二烷基二甲基铵盐诸如二动物脂二甲基氯化铵、二动物脂二甲基硫酸甲酯铵、二(氢化)动物脂二甲基氯化铵；优选为二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵。此特定材料在市场上可从Sherex Chemical Company Inc.(Dublin，Ohio)购得，商品名为“Varisoft 137”。B.多羟基化合物此化学软化组合物含有作为主要组分的多羟基化合物。
在本发明中有用的多羟基化合物的例子包括甘油、具有重均分子量为约150至约800的聚甘油，以及具有重均分子量为约200至约4000、优选为约200至约1000、最优选为约200至约600的聚亚氧乙基二醇和聚亚氧丙基二醇。特别优选重均分子量为约200至约600聚亚氧乙基二醇。还可以使用上述的多羟基化合物的混合物。例如，甘油与具有重均子量为约200至1000、更优选为约200至600的聚亚氧乙基二醇的混合物在本发明中是有用的。最好，甘油与聚亚氧乙基二醇的重量比为约10∶1至1∶10。
特别优选的多羟基化合物是具有重均分子量为约400的聚亚氧乙基二醇。此种材料可从Union Carbide Company(Danbury，Co-nnecticut)以商品名“PEG-400”购得。
在被添加到造纸纤维或配料的含水浆之前，在造纸机的铜网部(wet end)最好先在长网或成页步骤前的某一合适点将上述的无水、自乳化的化学软化剂组合物，即季铵化合物与多羟基化合物的混合物稀释到希望的浓度而形成季铵化合物与多羟基化合物的分散体。然而，在形成湿薄页纸幅之后和在纸幅完成干燥之前施加上述的化学软化组合物还能提供显著的柔软度、吸收性和湿强度的好处，并明显包括在本发明的范围内。
现已发现，在被添加到造纸配料之前先将季铵化合物与多羟基化合物首先一起预混合，化学软化组合物就更有效。一种优选的方法，如在下面实施例1中将更详细介绍的方法，包括首先将多羟基化合物加热到温度约66℃(150°F)，然后将季铵化合物添加到热的多羟基化合物以形成均匀流体。季铵化合物与多羟基化合物的重量比为约1∶0.1至0.1∶1；季铵化合物与多羟基化合物优选重量比为约1∶0.3至0.3∶1；更优选季铵化合物与多羟基化合物的重量比为约1∶0.7至0.7∶1，尽管此重量比将随所用的具体的多羟基化合物和/或季铵化合物的分子量变化而变。化学软化组合物的含水量为小于约20％重量，优选，化学软化组合物的含水量为小于约10％重量，更优选，化学软化组合物的含水量为小于5％重量。重要的是，化学软化组合物在温度为约20℃或更高时是稳定的、均匀的固体或粘性流体。
基本无水的、自乳化化学软化剂组合物可在化学品厂商处[例如，Sherex company(Dublin，Ohio)]预混。提供基本无水形式的含这些软化剂化合物的化学软化组合物导致节省产品运输费(因重量减轻)、节省包装材料费用和节省加工化学软化组合物用的机械费用(为制造水分散体所需的设备较少)。此外，本发明还提供环境安全方面的优点，因为不用有机溶剂、特别是挥发性有机溶剂。化学软化组合物的最终使用者简单地用液体载体(即，水)稀释此混合物就形成季铵化合物/多羟基化合物混合物的水分散体，然后将它添加到造纸配料中。在分散到含水介质中之前，季铵化合物和多羟基化合物的均匀混合物能以固态或流态形式存在。在被添加到造纸配料之前，最好将季铵化合物与多羟基化合物的混合物用液体载体例如水稀释到浓度为软化组合物重量约0.01％至约25％。液体载体的温度优选范围为约20℃至约80℃。混合后，季铵化合物和多羟基化合物以粒子的形式分散在液体载体中存在。平均粒径的优选范围为约0.01至10微米，最优选为约0.1至约1.0微米。如图3～5中所示，被分散的颗粒处于封闭小囊形式或敞口的颗粒形式。
出乎意料的是，当多羟基化合物用季铵化合物预混并通过上述方法添加到纸上，多羟基化合物在纸上的吸附大大地增加。事实上，至少20％添加到纤维状纤维素的多羟基化合物和季铵化合物被保留住；最好，季铵化合物和多羟基化合物的保留率为添加量的约50％至约90％。
重要的是，在造纸过程中在某一浓度和某一时间内出现的吸附才是实际有用的。为了更好地明白多羟基化合物在纸上的特别高的保留率，对二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵(DHTDMAMS)和聚亚氧乙基二醇400的熔融液和水分散体的物理学进行研究。
在不想受理论束缚，或对本发明进行另外限制的前提下，为了解释季铵化合物是如何促进多羟基化合物在纸上的吸附提供以下的论述。
有关DHTDMAMS(二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵，R2N+(CH3)2·CH3OSO3-)和DODMAMS的物理状态的资料是通过X射线和NMR(核磁共振)在商业混合物上的数据提供的。DODMAMS[二(十八烷基)二甲基硫酸甲酯铵，(C18H37)2N+(CH3)2·CH3OSO3-]是DHTDMAMS的主要组分，并作为商业混合物的典型化合物。先考虑较简单的DODMAMS物系，然后考虑较复杂的商业的DHTDMAMS混合物是有帮助的。
随着温度的不同，DODMAMS可以以下四种相态(图1)存在二种多晶型晶体(Xβ和Xα)、一种薄片(Lam)液晶、或液相。Xβ晶体在低于室温到47℃下存在。在温度为47℃下Xβ转变成多晶型Xα晶体，在72℃下Xα转变成Lam液晶相。在150℃此相又转变成各向同性液体。预期DHTDMAMS的物理性质与DODMAMS相似，不同的是相转变温度较低和较宽。例如，在DHTDMAMS中从Xβ到Xα晶体的转变温度为27℃，而在DODMAMS中此转变温度是47℃。还有，量热的数据指出，在DH-TDMAMS中出现几种晶体φ薄片相转变，而不像在DODMAMS中那样只有一种。这些转变中的最高开始温度是56℃，完全符合X射线数据。
DODMAC[二(十八烷基)二甲基氯化铵]定量地显示与DODMAMC不同的性质在于在此化合物中不存在Lam液晶相(Laughlin等人，Jou-rnal of Physical Chemistry，Physical Science of the Dioct-adecyldimethylammonium Chloride-Water System.1.Equilibri-um Phase Behavior，1990，volume 94，pages 2546～2552，在此编入作参考)。然而，据信这种差别对于在纸的处理中使用这种化合物(或其商业类似物DHTDMAC)是并不重要的。DHTDMAMS与PEG-400的混合物研究这二种化合物的1∶1重量比的混合物，在图2中提出一种说明此物系的相行为的合理模型。在此图中所示的DODMAMS与PEG在高温是不可溶混的，它们是作为二种液相而共存的。随着在此区域中的这二种液体的混合物被冷却，从混合物中析出Lam相。因此，这项研究显示，这二种物质尽管在高温下是不溶混的，但是在Lam液晶相范围的低温下它们确实成为可溶混的。预期在更低的温度下从Lam相中分离出晶体相，并且此二种化合物再次成为不溶混的。
因此，这些研究建议，为了在水中形成DHTDMAMS和PEG-400的良好分散体，被水稀释的预混物应被保持在二种化合物可溶混的中间温度范围内。DHTDMAC与PEG-400的混合物。
使用逐步稀释法对这二种材料的相研究证明它们的物理性质与DHTDMAMS的物理性质是有很大的差别。没有发现液晶相。这些化合物在较广温度范围内像液体溶液一样是溶混的，这表明在可比的温度范围内由这些混合物可制备分散相。特别是，不存在溶混性的上限温度。
分散相的制备在多羟基化合物和季铵盐是可溶混的温度下，通过用水稀释预混物可以制备这些材料的任何一种材料的分散体。这与它们是象液晶相那样地溶混的(如DHTDMAMS的情况)还是象液相那样地溶混的(如DHTDMAC的情况)全都没有关系。DHTDMAMS或DHTDMAC都不溶于水中，因此用水稀释每一种无水相时会将季铵化合物作为微粒沉淀出来。二种季铵化合物在高温下将会和在稀水溶液中的液晶相那样沉淀，不管无水溶体是液体还是液晶。多羟基化合物与水以所有的比例相溶，因此不会被沉淀。
低温电子显微镜证明在分散体中存在的粒子粒径为约0.1至1.0微米，并具有多变的结构。某些为薄片(弯曲的或平的)，而其他一些是封闭的小囊。所有这些粒子的膜片是分子大小的双层，其中上层团被暴露于水中，而底层团集合在一起。据推测PEG是与这些粒子相连的。将以这种方式制备的分散体施加到纸上引起季铵离子附着到纸上，大大地促进多羟基化合物在纸上的吸附，并产生所需的柔软度与保持可湿性。
分散体的状态当上述的分散体被冷却时，在胶态粒子中会出现部分材料结晶。然而，达到平衡状态很可能需要很长的时间(或许要几个月)，以致在与纸接触的这些粒子中的膜片处于无序状态。
据信，当纤维状纤维素材料干燥时，含DHTDMAMS和PEG的小囊破裂。一旦小囊破裂，大部分的PEG组分可能穿透到纤维素纤维的内部并增大纤维的柔软性。重要的是，某些PEG仍被留在纤维表面上，起着增加纤维素纤维的吸收率的作用。由于离子间反应，大部分DHTDMAMS组分保持在纤维素纤维表面上，并增加纸制品的表面手感和柔软度。
在本发明方法中的第二步是使用上述的化学软化剂组合物作为添加剂将造纸配料沉积到成形表面上，第三步是从这样沉积的配料中去掉水。可被用来实现此二个加工步骤的工艺和设备对造纸行业的熟练人员来说是显而易见的。本发明的优选的薄页纸实施方案含有，以干纤维为基准计，为约0.005％至约5％、更优选为约0.03％至0.5％重量的此处所说的化学软化组合物。
本发明用于制造薄页纸，一般来说它包括但并不限于常规的毛毡压榨薄页纸；高松厚度的具有压密图案的薄页纸(high bulkpattern densified tissue paper)；以及高松厚度的、未压实的薄页纸。薄页纸可以具有均匀的或多层的结构，并且由其制成的薄页纸制品可具有单层或多层结构。由多层纸幅形成的薄页纸结构介绍于1976年11月30日颁布的美国专利第3994771号(Morgan.Jr等人)中。一般说，湿法成网制造的复合的、柔软的、松厚和吸收性的纸结构是由二层或多层的配料制备的，并且最好由不同的纤维类组成。这些层最好是由将各自的稀纤维浆(如薄页纸制造中所使用的纤维那样，纤维通常是较长的软木纤维和较短的硬木纤维)沉积在无端的多孔网上而形成的。随后这些层相结合而形成层状的复合纸幅。随后通过向纸幅施加流体力而使层状纸幅贴附在网状干燥/印花织物的表面上，此后，如同低密度造纸法那样，在所说的织物上进行加热预干燥。可被成层的层状纸幅就各层的纤维类型和纤维含量来说可以是基本上相同的。最好薄页纸具有10g/m2～约65g/m2的定量、密度约为0.60g/cm3或以下。优选的定量为低于约35g/m2、密度为约0.30g/cm3或以下。最优选的密度为0.04g/cm3至0.2g/cm3。
常规的压实薄页纸及其制造方法属于已有技术。这样的纸通常是由在具有小孔的成形网上沉积造纸配料而制成的。这种成形网在该技术领域中通常被称为长网。一旦配料沉积在成形网上，就被称为纸幅。此纸幅通过转移到脱水毛毯而被脱水，压榨纸幅并在高温下干燥。根据刚才所述的本发明方法制造纸幅的具体工艺和设备是本技术领域熟练人员所熟知的。在一种典型的方法中，低浓度纸浆配料是在加压的网前箱(headbox)中形成的。网前箱具有将纸浆配料的薄沉积层分配到长网上的窄缝由此形成湿纸幅。然后通过真空脱水一般将湿纸幅脱水到纤维浓度为约7％至约25％(以总纸幅重量为基准计)，并通过压榨操作(此时纸幅受到相对的机械件例如圆柱形辊筒所产生的压力)进一步脱水。
然后在输送和被本技术领域称为单烘缸的蒸汽鼓设备干燥期间脱水的纸幅进一步受压。在单烘缸上压力可通过机械手段例如用相对的圆柱形转鼓压迫纸幅而产生。当纸幅被压向单烘缸时还可对纸幅施以真空。可以使用多个单烘缸转鼓，由此可以随意地在各转鼓之间施加进一步的压榨。由此形成的薄页纸结构在下文中被称为常规的受压薄页纸结构。这样的纸页被认为是压实的，因为纸幅是在纤维湿润时受到很大的压力，然后在受压状态下被干燥的。
带有压密图案的薄页纸的特征在于它具有相对低纤维密度的高松厚区和一系列的相对高的纤维密度的压实区。高松厚区也可称为枕区(pillow regions)。压实区也可称为肘区(knuckle regions)。压实区可在高松厚区中相互分离，也可在高松厚区中部分地或全部地相连。制造带有压实图案的薄页纸的优选方法公开在1967年1月31日授权给Sanford和Sisson的美国专利第3301746号、1976年8月10日授权给Peter G·Ayers的美国专利第3974025号、1980年3月4日授权给Paul D·Trokhan美国专利第4191609号和1987年1月20日授权给Paul D·Trokhan的美国专利第4637859号中。所有这些专利均被编入于此作参考。
一般说，具有压实图案的纸幅最好是通过以下步骤制备的将造纸配料沉积在具有小孔的成形网例如长网上形成湿纸幅，并将湿纸幅紧靠一系列支承物并置。然后朝向此一系列支承物对纸幅加压，由此在纸幅中与一系列支承物与湿纸幅接点相应位置形成厚实区。在此操作期间未受压的纸幅其余部分称为高松厚区。该高松厚区可通过流体压力，例如真空型装置或吹透干燥器而进一步被脱实(de-densified)。对此纸幅脱水，并随意地预干燥，以这样方式基本上避免了压缩高松厚区。这最好是通过流体压力来实现，例如使用真空型装置或吹透干燥器，或通过朝向一系列支承物机械地压缩纸幅而保持其中的高松厚区不受压。脱水、随意的预干燥和压实区的形成等操作可结合在一起或部分结合在一起进行以减少所进行的加工步骤的总数。在压实区形成、脱水、和随意的预干燥之后，将纸幅干燥，最好仍避免采用机械压榨。最好，薄页纸幅的约8％至约55％表面为具有相对密度为高松厚区的至少125％的压实的肘部。
一系列的支承物最好是具有肘部图案状分布的印刷载体织物，在加压时作为一系列的支承物促进压实区的形成。肘部图案构成先前所说的一系列支承物。印刷载体织物公开在1967年1月3日颁布的美国专利第3301746号(Sanford和Sisson)、1974年5月21日颁布的美国专利第3821068号(Salvucci，Jr.等人)、1976年8月10日颁布的美国专利第3974025号(Ayers)、1971年3月30日颁布的美国专利第3573164号(Friedberg等人)、1969年10月21日颁布的美国专利第3473576号(Amneus)、1980年12月16日颁布的美国专利第4239065号(Trokhan)和1985年7月9日颁布的美国专利第4528239号(Trokhan)中，所有这些专利均在此编入供参考。
最好，先在具有小孔的成形载体例如长网上将配料形成湿纸幅。湿纸幅被脱水和输送到印刷织物。另一种方式是也可将配料先沉积在还作为印刷织物的具有小孔的支承载体上。一旦成形后，湿纸幅就被脱水，并且最好被热预干到约40％至约80％的选定的纤维浓度。脱水可采用吸水箱或其他真空装置或采用吹透干燥器来进行。在纸幅完成干燥之前，如以上所述在纸幅中压出印刷织物的肘部印迹。一种实现此操作的方法是通过施加机械压力。这种施压可以例如通过将支承印刷织物的压料辊(nip roll)压向干燥鼓例如单烘缸表面来进行，此时纸幅处于压料辊与干燥鼓之间。还有，最好是在干燥完成之前，通过采用真空装置如吸水箱或吹透干燥器施加流体压力朝向印刷织物模压纸幅。在初始脱水期间可以单独的后续加工步骤，或与其相结合的形式施加流体压力以促使压缩压实区。
未压实的、无压密图案的薄页纸结构介绍于1974年5月21日授权给Joseph L.Salvucci，Jr.和Peter N.Yiannos的美国专利第3812000号和1980年6月17日授权给Henry E.Becker，Albert L.McConnell和Richard Schutte的美国专利第4208459号中，此二篇专利被编入于此供参考。一般说，未压实的、无压密图案的薄页纸结构是通过以下步骤制备的将造纸配料沉积在具有小孔的成形网例如长网上形成湿纸幅，将此纸幅沥干并在不使用机械压缩的条件下除去附加的水直至纸幅的纤维浓度至少为80％，并使纸幅起皱。通过真空脱水和热干燥从纸幅中除去水。所得的结构是一种相对未压实纤维的柔软而易破的高松厚的纸页。最好在起皱前向部分纸幅施加粘合材料。
本发明的薄页纸可用于要求柔软、吸收性的薄页纸幅的任何用途。本发明的薄页纸幅的特别有利的用途是用于纸巾、卫生纸和化将纸产品。例如，本发明的二种薄页纸幅能被压花和如1968年12月3日授权给Wells的美国专利第3414459号所说的那样面对面地粘合在一起形成2层纸巾，此处编入该专利供参考。
分子量测定A.导言聚合物材料的主要区别特征是它们的分子大小。能使聚合物用于各种各样应用的性质几乎完全来自它们的大分子属性。为了充分表征这些材料必须先有一些定义和测定它们的分子量和分子量分布的方法。使用术语相对分子质量比分子量更正确，但是在聚合物技术中更普遍使用的是后者。测定分子量分布不总是实用的。然而，在实践中更普遍的是使用色谱法。因此，倒不如借助术语分子量平均值来表示分子大小。
B.分子量平均值如果我们认为一简单的分子量分布，它代表具有相对分子质量(Mi)的分子的重量百分率，就可能规定几种有用的平均值。基于特定大小(Mi)的分子数目(Ni)进行的平均值就得到数均分子量n=ΣNiMiΣNi]]>此定义的一个重要结论是，以克表示的数均分子量含有一阿伏伽德罗数的分子。此分子量定义是与单分子分散的分子种类，即具有相同分子量的分子的分子量定义相一致。更重要的意义在于承认以下的事实如果给定质量的多分散聚合物的分子数能以某种方法测定的话，那么就能方便地计算出n。这是依数性测定法的基础。
基于给定质量(Mi)分子的重量百分率(Wi)的平均值导致定义出重均分子量W=ΣWiNiΣWi=ΣNiMi2ΣNiMi]]>与n相比，W是更有用的表示聚合物分子量的方式，因为它更精确地反映聚合物的熔体粘度、机械性能等性质，并因此被用于本发明中。
分析与测试方法可以通过任何实用技术中许可的方法进行此处所用的或被保留在薄页纸上的处理化学剂的定量分析。
A.季铵化合物与多羟基化合物的定量分析例如，被薄页纸保留的季铵化合物诸如二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵(DHTDMAMS)的量，能通过采用有机溶剂的溶剂萃取DHTDMAMS、接着使用Dimidium Bromide作指示剂进行阴离子/阳离子滴定来测定；多羟基化合物，例如PEG-400的量，可以通过在水性溶剂例如水中的萃取，接着通过气相色谱分析法或比色法测定萃取液中PEG-400的量来测定。这些方法是示例性，并且不排除其他有用的测定薄页纸保留的特定组分的方法。
B.亲水性(吸收性)薄页纸的亲水性一般指薄页纸被水润湿的倾向。薄页纸的亲水性多少可以通过测定干薄页纸被水完全润湿所需要的时间来定量。这段时间被称为“润湿时间”。为了提供恒定和可重复的“润湿时间”试验，下列的步骤可用于润湿时间测定第一，提供薄页纸结构的经调整处理(纸试样测试的环境条件按TAPPI方法T402规定为23＋1℃和5＋2％R.H.(相对湿度))的试样单张纸页、尺寸接近为4-3/8英寸×4-3/8英寸(约11.1cm×12cm)；第二，将此纸页折成四个并置的四等分部分并揉皱成为直径为0.75英寸(约1.9cm)至约1英寸(约2.5cm)的球；第三，将此球状纸页放置在23±1℃下的蒸镏水表面并同时启动计时器；第四，当球状纸页被完全润湿时停止计时器并读数。完全润湿是肉眼观察的。
当然，本发明的薄页纸的亲水性可以在其制成之后马上被测定。但是，在薄页纸制成后的头二周期间，即纸在制成后被老化二周后，疏水性发生很大的增加。因此，润湿时间最好是在此二周期间的终了时测定。因此，在室温下二周老化时期终了时测定的润湿时间被称为“二周润湿时间”。
C.密度此处所用的术语“薄页纸密度”是指由该纸的定量除以厚度，并进行适当的单位换算计算的平均密度。此处所用的术语“薄页纸厚度”是指纸受到95g/in2(15.5g/cm2)的压缩负荷时的纸厚度。
任选成分造纸中常用的其他化学品可添加到此处所介绍基本无水的、自乳化的化学软化组合物，或造纸配料中，只要它们不会大大地和负面影响纤维材料的软化的吸收性，并能增大化学软化组合物的作用。
例如，表面活性剂可用来处理本发明的薄页纸。如果使用的话，表面活性剂的量最好为约0.01％至约2.0％(重量)，以薄页纸的干纤维重量为基准计。表面活性剂最好具有含8个或更多个碳原子的烷基链。示例性的阴离子表面活性剂是线型烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐。示例性的非离子表面活性剂是烷基苷类，包括烷基苷酯诸如可从Croda，Inc.(New York，NY)得到的Crodesta SL-40；在1977年3月8日授权给W.K.Langdon等人的美国专利第4011389号中所述的烷基苷醚；和烷基多乙氧基化酯例如可从Glyco Chemicals，Inc.(Greenwich，CT)得到的Pegosperse200 ML和可从Rhone PoulenceCorporation(Cranbury，N.J.)得到的IGEPAL RC-520。
可添加的其他类化学品，包括增加薄页纸幅抗张强度的干强度添加剂。干强度添加剂的例子包括羧甲基纤维素和出自Acco化学品系列(Acco chemicals family)例如Acco 711和Acco 514的阳离子聚合物，其中优选Acco化学品系列。这些材料可从American Cyan-amid Company(Wayne，New Jersey)购得。如果使用的话，干强度添加剂的量优选为约0.01％至约1.0％(重量)，以薄页纸的干纤维重量为基准计。
可添加的其他类化学品还包括增加薄页纸幅的湿耐破度的湿强度添加剂。本发明可含作为任选组分的以干纤维重量为基准计的约0.3％至约1.5％重量的水溶性的耐久的湿强度树脂。
此处有用的耐久性湿强度树脂可以具有几种类型。通常，这些树脂有的是造纸行业已知的、有的是在下文中发现其在造纸技术中的用途的，它们在此处均是有用的。无数的例子示于Westfelt的上面提到的文献中，此处将其编入作参考。
在一般的情况下，湿强度树脂是水溶性的阳离子材料。即，树脂在其被添加到造纸配料的温度下是水溶性的。相当可能并且甚至预期到的是，在后续的过程中例如交联时将会使得树脂不溶于水。此外，某些树脂仅在特定条件例如在受一定的pH范围内是可溶的。
一般认为，湿强度树脂在其被沉积在造纸纤维之上、之中或之间后进行交联或其他固化反应。只要有大量水存在，交联或固化通常是不会发生的。
特别有用的是各种聚酰胺-表氯醇树脂。这些材料是具有活性官能基团诸如氨基、环氧基、氮杂环丁基(azetidinium)的低分子量聚合物。有关制造这些材料的方法的说明参见有关专利文献例如1972年10月24日授权给Keim的美国专利第3700623号和1973年11月13日授权给Keim的美国专利第3772076号，在此编入这二文献供参考。
由Hercules Incorporated of Wilmington，Delaware以商品名Kymene 557H和Kymene 2064销售的聚酰胺-表氯醇树脂在本发明中尤为有效。在上面提到的Keim的专利中对这些树脂已作一般性介绍。
在本发明中有效的碱活化的聚酰胺-表氯醇树脂是由MonsantoCompany(St.Louis，Missouri)以Santo Res商标例如Santo Res31销售的。这些类型的材料在1974年12月17日授权给Petrovich的美国专利第3855158号、1975年8月12日授权给Petrovich的美国专利第3899388号、1978年12月12日授权给Petrovich的美国专利第4129528号、1979年4月3日授权给Petrovich的美国专利第4147586号和1980年9月16日授权给Van Eenam的美国专利第4222921号中均被一般性地介绍，所有的文献均被编入于此作参考。
此处有用的其他水溶性阳离子树脂是聚丙烯酰胺树脂，例如由American Cyanamid Company(Stanford，connecticut)以Parez商标销售的那些聚丙烯酰胺树脂如Parez 631 NC。这些材料在1971年1月19日授权给Coscia等人的美国专利第3556932号和1971年1月19日授权给Williams等人的美国专利第3556933号中均有一般性介绍。此二份专利被编入于此作参考。
本发明中有用的其他类型的水溶性树脂包括丙烯酸乳液和阴离子苯乙烯-丁二烯胶乳。这些类型树脂的许多例子提供在1974年10月29日授权给Meisel，Jr.等人的美国专利第3844880号中，该专利被编入于此供参考。
在本发明中发现有用的另外一些的水溶性阳离子树脂是脲甲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂。这些多官能的活性聚合物具有大约为几千的分子量。较常见的官能基包括含氮基团如氨基和被连接到氮的羟甲基。
尽管较少被优选，但聚乙烯亚胺树脂被发现在本发明中是有用的。
上面提到的水溶性树脂的更详细说明，包括它们的制造可参见TAPPI专著论文单行本NO.29，纸和纸板的湿强度(Wet StrengthIn Paper and Paperboard)，Technical Association of the Pu-lp and Paper Industry(New York；1965)，此处将其编入供参考，此处所用的术语“耐久性湿强度树脂”指一种能使纸页当其置入到水性介质中时间至少大于2分钟仍保持其大部分的初始湿强度的树脂。
上面提到的湿强度添加物一般能使纸制品具有耐久性湿强度，即当纸被置于水性介质中时在规定时间后仍保持其大部分的初始强度。然而，在某些类型纸制品中耐久性湿强度可能是不必要的和不希望有的性能。纸制品例如卫生纸等通常是在短的使用期后被弃入到化粪池等中进行处理。如果纸制品长期保持其耐水解的强度的话，可能会引起化粪池堵塞。较近代，制造商已添加临时性的湿强度添加剂到纸制品，以便使纸制品在预定的使用时期具有充分的湿强度，但当浸在水中时湿强度减小。湿强度的减小促进纸制品流经化粪池。
适用的临时性湿强度树脂的例子包括改性的淀粉临时性湿强度剂，诸如由National Starch and Chemical Corporation(NewYork，New York)销售的National Starch 78-0080。这类湿强度剂可通过使二甲氧基乙基-N-甲基-氯乙酰胺与阳离子淀粉聚合物反应来制造。改性的淀粉临时性湿强度剂还介绍于1987年6月23日授予给Solarek等人的美国专利第4675394号中，该专利被编入于此作参考。优选的临时性湿强度树脂包括1991年1月1日授权的美国专利第4981557号(Bjorkquist)中所述的那些树脂，此处编入该专利供参考。
就以上列出的耐久性和临时性湿强度树脂的种类和特定的例子来说，应该明白所列出的树脂仅是示例性，并不是为了限制本发明的范围。
相容的湿强度树脂的混合物在本发明的实施中还可被使用。
上面列出的任选化学添加剂仅仅是为了举例性说明，而不是想限制本发明的范围。
以下的实施例仅仅为了说明如何实施本发明，而不是想限制本发明。
实施例1此实施例的目的是为了说明一种可被用来制造包含二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵(DHTDMAMS)和聚亚氧乙基二醇400(PEG-400)的混合物的基本上无水、自乳化的化学软化剂组合物的方法。
无水、自乳化的化学软化剂组合物是根据下列步骤制造的1.分别称取等当量的DHTDMAMS和PEG-400；2.将PEG加热到高达约66℃(150°F)；3.在60℃(150°F)将DHTDMAMS溶于PEG中以形成熔化溶液；4.提供适度的混合以形成DHTDMAMS在PEG中的均匀混合物；5.在室温将(4)的均匀混合物冷却到固体形式。
在化学品供应商(例如，Sherex company of Dublin，Ohio)处可以预混合(5)的基本无水的、自乳化化学软化剂组合物(按上述的步骤1～5)，然后经济地运输到化学软化组合物的最终用户处，然后被稀释到所要的浓度。
实施例2此实施例的目的是为了说明一种可被用来制造包含二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵(DHTDMAMS)和甘油/PEG-400混合物的混合物的基本无水的、自乳化的化学软化剂组合物的方法。
基本无水的、自乳化化学软化剂组合物是按照下列步骤制造的1.按75∶25的重量比掺混甘油与PEG-400的混合物；2.分别称取等当量的DHTDMAMS和(1)的混合物；3.将(1)的混合物加热到约66℃(150°F)；4.在66℃(150°F)将DHTDMAMS溶于(3)中形成溶化溶液；5.提供适度混合以形成DHTDMAMS在(3)中的均匀混合物；6.将(5)的均匀混合物在室温下冷却到固体形式。
在化学品供应商(例如，Sherex company of Dublin，Ohio)处可以预混合(6)的基本无水的、自乳化化学软化剂组合物(按上述的步骤1～6)，然后经济地运输到化学软化组合物的最终用户处，然后被稀释到所需的浓度。
实施例3此实施例的目的是为了说明一种使用吹透干燥造纸工艺制造用包含二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵(DHTDMAMS)和聚亚氧乙基二醇400(PEG-400)的固态预混物的基本无水的、自乳化化学软化剂组合物和耐久性湿强度树脂处理的柔软、吸收性纸巾页的方法。
在实施本发明中使用实验室规模的长网造纸机。首先，按照实施例1中的步骤制备基本无水、自乳化化学软化剂组合物，其中将固态的DHTDMAMS和PEG-400的均匀预混物分散在经过调节处理的水罐(温度66℃)中形成亚微米小囊分散体。使用光学显微镜法测定小囊分散体的粒径。粒径范围为约0.1至1.0微米。图3为重量比为1∶1的DHTDMAMS与PEG-400的微囊分散体的63000倍的低温透射显微照片。图3表明，粒子具有一或二层厚的薄膜，其几何形状为从封闭的/敞开的囊至盘状结构和片。
第二，在常规的碎浆机中配制NSK(北方软木牛皮浆)的3％重量的含水浆。NSK浆被中度精磨并以干纤维重量1％的比率将2％耐久性湿强度树脂(即，由Hercules Incorporated of Wilmington，DE销售的Kymene 557H)溶液添加到NSK料管中。通过串联的混合机增大Kymene 557H对NSK的吸附作用。在串联混合机之后以干纤维重量0.2％的比率添加1％羧甲基纤维素(CMC)溶液以增大纤维底基的干强度。通过串联混合机增大CMC对NSK的吸附作用。然后将1％化学软化剂混合物(DHTDMAMS/PEG)的溶液以干纤维重量0.1％的比率添加到NSK浆中。通过串联混合机还能增大化学软化剂混合物对NSK的吸附作用。借助旋转泵(fan pump)将NSK浆稀释到0.2％。
第三，在常规的碎浆机中配制CTMP(热机械木浆)的3％重量的水浆。以干纤维重量0.2％的比率将非离子表面活性剂(Pegosp-erse)添加到碎浆机。以干纤维重量0.1％的比率将化学软化剂混合物的1％溶液添加到料泵之前的CTMP浆料管中。通过串联混合机能增大化学软化剂混合物对CTMP的吸附作用。借助旋转泵将CTMP浆稀释到0.2％。在网前箱中将经处理的配料混合物(NSK/CTMP)掺混并沉积在长网上而形成纸幅胚。通过长网并借助挡板和脱水箱(vacu-um boxes)进行脱水。长网是5梭道的缎织结构物，分别具有每英寸为84根纵向单丝和76根横向单丝。该湿纸幅胚从长网被输送到光致聚合物织物，在输送器位置处纤维浓度约为22％，光致聚合物织物具有每平方英寸为240个的线型爱达荷槽(Linear Idaho cell)、34％肘部区和14密耳的光致聚合物厚度。名称“线型爱达荷”是基于这样的事实形成图案的导管截面本与马铃薯的形状相类似。然而，导管壁的四侧是由通常的直线形成的，于是此图案被称为“线型”爱达荷而不是简单地被称为爱达荷图案。进一步的脱水是通过借助真空的滤水装置而实现的，直至纸幅具有约28％的浓度时为止。通过空气吹透对具有图案的纸幅进行预干燥到纤维浓度为65％重量然后使用被喷雾的包含0.25％聚乙烯醇(PVA)的水溶液的起皱粘合剂将纸幅粘附到单烘缸表面。在用刮刀干起皱纸幅之前纤维浓度增加到约96％。刮刀具有约25度的斜角并相对于单烘缸形成约81度的冲击角；单烘缸以800fpm(英尺/分)(约为每分钟244米)操作。干纸幅以700fpm(每分钟214米)的速度被形成在辊上。
此二层纸幅通过压花和使用PVA粘合剂层合在一起而形成纸巾产品。该纸巾的定量为26#/3M平方英尺，含有约0.2％的基本无水的、自乳化化学软化剂混合物和约1.0％的耐久性湿强度树脂。制成的纸巾是柔软、吸收性的，并具有很高的湿强度。
实施例4此实施例的目的是为了说明一种使用吹透干燥和成层造纸工艺制造用含二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵(DHTDMAMS)与聚亚氧乙基二醇400(PEG-400)的液态预混物的基本无水、自乳化化学软化剂组合物和临时性湿强度树脂处理的柔软、吸收性卫生纸的方法。
在实施本发明时使用实验室规模的长网造纸机。首选，按照实施例1中的步骤制备基本无水、自乳化的化学软化剂组合物，其中在温度约66℃(150°F)下将固态的DHTDMAMS与多羟基化合物的均匀预混物再熔化。然后将熔化混合物分散于经过调节处理的水罐(温度为66℃)中形成亚微米小囊分散体。使用光学显微镜法测定小囊分散体的粒径。粒径范围为约0.1至1.0微米。图4为重量比为1∶1的DHTDMAMS与多羟基化合物物系的63000倍的小囊分散体的低温透射显微照片。图4表示，粒子具有一或二层厚的薄膜，其几何形状为从封闭的/敞开的囊至盘状结构和片。
第二，在常规的碎浆机中配制NSK的3％重量含水浆。NSK浆被中度精磨并以干纤维重量0.75％的比率将2％临时性湿强度树脂(即，由National Starch and Chemical corporation of New York，NY.销售的National Starch 78-0080)溶液添加到NSK料管中。通过串联的混合机增大NSK纤维上临时性湿强度树脂的吸附作用。在旋转泵中将NSK浆稀释到约0.2％浓度。第三，在常规的碎浆机中配制3％重量的桉树纤维的含水浆。然后在浆料泵之前以干纤维重量0.2％的比率将化学软化剂混合物的1％溶液添加到桉树浆料管。通过串联的混合机能增大基本无水、自乳化的化学软化剂混合物对桉树纤维的吸附作用。在旋转泵中将桉树浆稀释到约0.2％浓度。
在网前箱中将经处理的配料混合物(30％NSK/70％桉树浆)掺混并沉积在长网上而形成纸幅胚。通过长网并借助挡板和脱水箱进行脱水。长网是5梭道的缎织结构物，分别具有每英寸为84根纵向单丝和76根横向单丝。湿纸幅胚从光致聚合物线网被输送到光致聚合物织物，在输送器位置处纤维浓度约为15％，光聚聚合物织物具有每平方英寸为562个的线型爱达荷槽、40％肘部区和9密耳的光致聚合物厚度。进一步的脱水是通过借助真空的滤水装置来实现的，直至纸幅具有约28％的纤维浓度时为止。具有图案的纸幅通过空气吹透进行预干燥至纤维浓度为约65％重量。然后使用被喷雾的包含0.25％聚乙烯醇(PVA)的水溶液的起皱粘合剂将纸幅粘附到单烘缸表面。在用刮刀干起皱纸幅之前纤维浓度增加到约96％。刮刀具有约25度的斜角并相对于单烘缸形成约81度的冲击角；单烘缸以800fpm(英尺/分)(约为每分钟244米)操作。干纸幅以700fpm(每分钟214米)的速度被形成在辊上。
此纸幅转制成单层薄页纸产品。薄页纸的定量为18#/3M平方英尺，含有约0.1％的化学软化剂混合物和约0.2％的临时湿强度树脂。重要的是，制成的薄页纸是柔软、吸收性的，并适用作化妆纸和/或卫生纸。
实施例5此实施例的目的是为了说明一种使用吹透干燥造纸工艺制造用包含二(氢化)动物脂二甲基氯化铵(DHTDMAC)与多羟基化合物的混合物(甘油/PEG-400)的液态预混物的基本无水、自乳化的化学软化剂组合物和干强度添加树脂处理的柔软、吸收性卫生纸的方法。
在实施本发明时使用实验室用的长网造纸机。首先，按照实施例2中的步骤制备基本无水、自乳化的化学软化剂组合物，其中在温度约66℃(150°F)下将固态的DHTDMAC与多羟基化合物的均匀预混物再熔化。然后将熔化混合物分散于经过调节处理的水罐(温度为66℃)中形成亚微米小囊分散体。使用光学显微镜法测定小囊分散体的粒径。粒径范围为约0.1至1.0微米。图5为重量比1∶1的DHT-DMAC与多羟基化合物物系的63000倍的小囊分散体的低温透射显微照片。图5表明，粒子具有一或二层厚的薄膜，其几何形状为从封闭的/敞开的囊至盘状结构和片。
第二，在常规碎浆机中配制NSK的3％重量含水浆。NSK浆被中度精磨并以干纤维重量0.2％的比率将干强度树脂(即，由AmericanCyanamid company of Fairfield，OH.销售的Acco 514、Acco 711)的2％溶液添加到NSK料管中。通过串联的混合机增大NSK纤维上干强度树脂的吸附作用。在旋转泵中将NSK浆稀释到约0.2％浓度。第三，在常规碎浆机中配制桉树纤维的3％重量含水浆。然后在浆料泵之前以干纤维重量0.2％的比率将化学软化剂混合物的1％溶液添加到桉树浆料管。通过串联的混合机能增大基本无水、自乳化的化学软化剂混合物对桉树纤维的吸附作用。在旋转泵处将桉树浆稀释到约0.2％浓度。
在网前箱中将经处理的配料混合物(30％NSK/70％桉树浆)掺混并沉积在长网上而形成纸幅胚。通过长网并借助挡板和真空脱水箱进行脱水。长网是5梭道的缎织结构物，分别具有每英寸为84根纵向单丝和76根横向单丝。湿纸幅胚从光致聚合物线网被输送到光致聚合物织物，在输送器位置处纤维浓度约为15％，光致聚合物织物具有每平方英寸为562个的线型爱达荷槽、40％肘部区和9密耳的光致聚合物厚度。进一步的脱水是通过借助真空的滤水装置来实现的，直至纸幅具有约28％的纤维浓度时为止。具有图案的纸幅通过空气吹透进行预干燥至纤维浓度为约65％重量。然后使用被喷雾的包含0.25％聚乙烯醇(PVA)的水溶液的起皱粘合剂将纸幅粘附到单烘缸表面。在用刮刀干起皱纸幅之前纤维浓度增加到约96％。刮刀具有约25度的斜角并相对于单烘缸形成约81度的冲击角；单烘缸以800fpm(英尺/分)(约每分钟244米)操作。干纸幅以700fpm(每分钟214米)的速度被形成在辊上。
二层纸幅被形成为薄页纸产品并使用层粘工艺将它们层合在一起。此薄页纸的定量为约23#/3M平方英尺，含约0.1％的基本无水、自乳化的化学软化剂混合物和约0.1％的干强度树脂。重要的是，制得的薄页纸是柔软、吸收性的并适宜用作化妆纸和/或卫生纸。
实施例6此实施例的目的是为了说明一种使用常规干燥造纸工艺制造用包含二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵(DHTDMAMS)与聚亚氧乙基二醇400(PEG-400)的固态预混物的基本无水、自乳化的化学软化剂组合物和干强度添加树脂处理的柔软、吸收性卫生纸的方法。
在实施本发明时使用实验室用的长网造纸机。首先，按照实施例1中的步骤制备基本无水、自乳化的化学软化剂组合物，其中将DHTDMAMS与PEG-400的固态均匀预混物分散在经过调节处理的水罐(温度为66℃)中形成亚微米小囊分散体。使用光学显微镜法测定小囊分散体的粒径。粒径范围为约0.1至1.0微米，图3的重量比为1∶1的DHTDMAMS与PEG-400物系的小囊分散体的63000倍的低温透射显微照片。图3表明，粒子具有一或二层厚的薄膜，其几何形为从封闭的/敞开的囊至盘状结构和片。
第二，在常规碎浆机中配制NSK的3％重量含水浆。NSK浆被中度精磨并以干纤维重量0.2％的比率将干强度树脂(即，由AmericanCyanamid company of Wayne，New Jersey销售的Acco 514、Acco711)的2％溶液添加到NSK料管中。通过串联的混合机增大干强度树脂在NSK纤维上的吸附作用。在旋转泵中将NSK浆稀释到约0.2％浓度。第三，在常规碎浆机中配制桉树纤维的3％重量含水浆。然后在浆料泵之前以干纤维重量0.2％的比率将化学软化剂混合物的1％溶液添加到桉树浆料管。通过串联的混合机能增大基本无水、自乳化的化学软化剂混合物对桉树纤维的吸附作用。在旋转泵中将桉树浆稀释到约0.2％浓度。
在网前箱中经处理的配料混合物(30％NSK/70％桉树浆)掺混并沉积在长网上而形成纸幅胚。通过长网并借助挡板和真空脱水箱进行脱水。长网是5梭道的缎织结构物，分别具有每英寸为84根纵向单丝和76根横向单丝。湿纸胚被从长网输送到常用的毯上，在输送器处纤维浓度为约15％。进一步的脱水是通过真空滤水装置进行的，直至纸幅的纤维浓度为约35％为止。然后将纸幅粘附到单烘缸表面。在用刮刀干起皱纸幅之前纤维浓度增大到96％左右。刮刀具有约25度的斜角，并相对于单烘缸形成约81度的冲击角；单烘缸以800fpm(英尺/分)(约每分钟244米)操作。干纸幅以700fpm(每分钟214米)的速度被形成在辊上。
将二层纸幅形成薄页纸产品并使用层粘工艺将它们层合在一起。此薄页纸具有约23#/3M平方英尺的定量，含有约0.1％的基本无水、自乳化的化学软化剂混合物和约0.1％的干强度树脂。重要的是，制得的薄页纸是柔软、吸收性的并适用作化妆纸和/或卫生纸。
权利要求
1.一种基本无水、自乳化的化学软化组合物，其特征在于它包括(a)和(b)的混合物，其中，(a)为季铵化合物，具有式 式中每一R2取代基是C1～C6烷基或羟烷基、或它们的混合物，优选为C1～C3烷基，最优选为甲基；每一R1取代基是C14～C22烃基、或它们的混合物，优选C16-C18烷基；而X-是合适的阴离子、优选为氯化物或硫酸甲酯；(b)为多羟基化合物，选自甘油、具有重均分子量为150至800的聚甘油、具有重均分子量为200至4000，优选200至1000，最优选200至600的聚亚氧乙基二醇和聚亚氧丙基二醇；其中季铵化合物与多羟基化合物的重量比为1∶0.1至0.1∶1、优选为1∶0.3至3∶1、最优选为1∶0.7至0.7∶1，其中所说的多羟基化合物在所说的季铵化合物与所说的多羟基化合物是可溶混的温度下与所说的季铵化合物混合，其中所说的化学软化组合物的水分含量小于20％重量。
2.根据权利要求1的基本无水、自乳化的化学软化组合物，其中在温度高于20℃下化学软化组合物是稳定、均匀的固体或粘稠性流体。
3.根据权利要求1或2的基本无水、自乳化的化学软化组合物，其中季铵化合物是二(氢化)动物脂二甲基氯化铵或二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵。
4.根据权利要求1～3的任一项权利要求的基本无水、自乳化的化学软化组合物，其中季铵化合物是在温度至少40℃、优选为56℃至68℃下与多羟基化合物相混合。
5.根据权利要求1～4的任一项权利要求的基本无水、自乳化的化学软化组合物，其中当与所说的多羟基化合物相混合时所说的季铵化合物处于液晶态或液态。
6.一种水分散体包含权利要求1～5的任一项权利要求的基本无水、自乳化的化学软化组合物和水介质，其中所说的季铵化合物与所说的多羟基化合物的所说的混合物自分散在所说的水介质中而形成亚微米小囊分散体。
7.根据权利要求6的水分散体，其中水介质温度至少为20℃。
8.根据权利要求6或7的水分散体，其中季铵化合物与多羟基化合物的所说的均匀混合物在被分散在所说的水介质之前是处于固态。
9.根据权利要求6或7的水分散体，其中季铵化合物与多羟基化合物的所说的均匀混合物在被分散在所说的水介质之前是处于液态。
10.根据权利要求1～5的任一项权利要求的基本无水、自乳化的化学软化组合物，其中所说的化学软化剂的水分含量为小于10％重量。
全文摘要
本发明提供的是包含季铵化合物和多羟基化合物的混合物的基本上无水、自乳化的化学软化组合物。优选的季铵化合物包括二烷基二甲基铵盐诸如二(氢化)动物脂二甲基氯化铵、二(氢化)动物脂二甲基硫酸甲酯铵。优选的多羟基化合物选自甘油、重均分子量为约150至约800的聚甘油、重均分子量为约200至4000的聚亚氧乙基二醇和聚亚氧丙基二醇。基本无水、自乳化的化学软化组合物是通过在特定温度范围内将季铵化合物与多羟基化合物混合而制备的，其中多羟基化合物与季铵化合物在此温度下是可溶混的。然后制得的稳定的固体或浓流体混合物能被经济地运输到消费者或最终使用者。化学软化组合物的最终使用者用液体载体(例如水)简单地稀释混合物而形成适用于处理纤维状纤维素材料的含水分散体。此处公开的基本无水、自乳化的化学软化组合物主要用于软化一次性纸产品诸如薄页纸和纸巾。
文档编号D21H19/00GK1128550SQ94192979
公开日1996年8月7日 申请日期1994年5月23日 优先权日1993年6月3日
发明者罗伯特·G·劳克林, 迪安·V·费安, 保罗·D·特罗克汉 申请人:普罗克特和甘保尔公司