湿回弹性纸幅的制作方法

专利名称：湿回弹性纸幅的制作方法
背景技术：
在制造诸如搽面纸、浴巾纸、毛巾纸和餐巾纸等吸收纸制品时，多种纸页性质对特定纸制品的性能有影响。柔软度、强度、吸收性能和松厚度等是改进的课题。但是，纸制品的一种性质是，当纸制品被润湿和在手中揉捏时，基本上坍缩变成为致密的湿团块。换言之，这种纸制品具有低湿压缩模量和低湿回弹性。对于擦拭液体用的纸制品，不希望具有上述性质，因为一经润湿饱和后就变得毫无用途。
因此，有必要发明一种性能良好的纸页，此种纸页可用作毛巾纸等特殊用途，当纸页润湿时仍基本上保持完整性，并具有比己有纸制品好得多的弹性。
发明概述现已发现，当某些天然造纸纤维，适当结合使用湿强度树脂，并采用熟知的无皱穿透干燥工艺，则可制得具有高湿回弹性的低密度吸收纸幅。此类纸幅含有由耐水结合键固定的湿回弹性纤维，具有润湿时耐坍缩，不易变形和不易结块的稳定结构，因此具有对于吸收制品来说非常有利的稳定的毛细结构。这种湿回弹性吸收结构对于诸如搽拭纸、毛巾纸和餐巾纸等用途是十分有用的；同时，在其他吸收制品，诸如一次性尿布、小便失禁垫巾、训练裤、妇女垫巾、家禽垫巾等吸收制品中用作组件，这种湿回弹性吸收结构也是十分有用的。上述一次性尿布等吸收制品的结构在已有技术中已为人们所熟知。当用作上述吸收制品的组件，或者作其他应用，例如用于吸收或转移液体时，本发明涉及的湿回弹性结构起到液体吸收片、液体分配片、吸收芯或组合体等作用。
本发明目的之一，是发明一种无皱穿透干燥纸页，这种纸页含有至少约10％(干重)高得率纸浆纤维，纸浆纤维中加入湿强度剂，湿强度剂加入量足以保证湿抗张强度与干抗张强度之比值约为0.1或大于0.1，较好是约0.2或大于0.2，最好是约为0.3或大于0.3。高得率纸浆纤维含有较多木素，据认为木素可赋予纤维以湿回弹性。湿强度树脂把湿回弹性纤维键合(固定)起来形成与穿透干燥网轮廓相一致的纸页结构。当纸页干燥时，湿强度剂形成的结合键发生交联固化而形成耐湿结合键，因此，润湿时纸页具有高回弹性。纸页之所以具有高回弹性，是由于采用无皱穿透干燥工艺，没有导致可破坏已经形成的结合键的起皱工序或其他后续工序。
本发明另一个目的是，发明一种低密度湿回弹性结构，该结构包括湿回弹性天然纤维，湿回弹性天然纤维通过耐湿结合键而得以固定化。低密度湿回弹性结构，即所说的吸收结构，含有密度约0.3g/cm3或低于0.3g/cm3。湿回弹性天然纤维包括高得率纸浆纤维(下面将进一步讨论)、亚麻、乳草、马尼拉麻、大麻、棉花，或者具有天然湿回弹性的任何类似纤维，或者经化学或物理改性例如交联或卷曲的任何木浆纤维。这些纤维在湿状态下变形后具有复原能力，而非湿回弹性纤维在湿状态下变形后不能够复原。耐湿结合键是在湿状态下耐破裂的纤维与纤维之间的键合点，具有湿抗张强度/干抗张强度比为0.1或大于0.1。
所使用的“高得率纸浆纤维”是指那些由高得率制浆工艺制得的造纸纤维，制浆得率约65％或大于65％，较好是约75％或大于75％，最好是约75％～约95％。此类制浆工艺包括预热法木片化学磨漂白浆(BCTMP)、预热法木片化学磨木浆(CTMP)、加压预热法机械浆(PTMP)、预热机械浆(TMP)、预热法机械化学浆(TMCP)、高得率亚硫酸盐浆、高得率牛皮浆，所有这些木浆中的纤维具有高木素含量。优选高得率纸浆纤维的特点是包括相当完整、相对未受损的管胞；高游离度(超过250CSF)；细小纤维含量低于25％(悬浮物分离试验Britt法)。
纸页中高得率纸浆纤维的含量可以是至少约10％(干重)或大于10％(干重)，较好是约30％(干重)或大于30％(干重)，最好是约50％(干重)或大于50％(干重)，直至达100％。对于分层纸页来说，上述含量可以应用于1个独立层或多个独立层。由于高得率纸浆纤维的柔性低于其他造纸纤维，因此把高得率纸浆纤维引进到终产品中间部位是有好处的，例如把它们放置在3层纸页的中间层，在2层纸页场合把它们分别放置在两个纸层的内贴面层的中间部位。
本发明的产品具有低密度(高松厚度)。一般讲，本发明的产品密度可以是约0.3g/cm3或低于0.3g/cm3，较好是约0.15g/cm3或低于0.15g/cm3，最好是约0.1g/cm3或低于0.1g/cm3。吸收结构成形后经干燥不应引起湿回弹性纤维间结合键数目显著减少，这是十分重要的。穿透干燥是薄棉纸和毛巾纸干燥的通用方法，这种干燥方法是维持结构的最佳方法。湿法制造然后经穿透干燥制得的吸收结构典型地具有密度约0.1g/cm3，而空气沉降法制得的吸收结构一般用作尿布绒纸，典型地具有密度约0.05g/cm3。上述所有吸收结构均包括在本发明范围之内。
在湿状态下纤维间键合用材料是本发明的重要组成部分。典型地纤维能够保持在纸产品中是由于存在氢键，有时是同时存在氢键和共价键和/或离子键。在本发明中，提供一种纤维结合材料显得十分重要，这种材料实现纤维之间的结合方式和把纤维固定到纤维结合点上是相同的，并且在湿状态下纤维之间的结合不易破裂。湿状态一般是指产品接触水或其他水溶液，同时亦指接触尿、血液、粘液、月经、淋巴液和其他体液。
造纸工业中赋予纸张以湿强度的多种通用材料，可以在本发明中予以应用。这些材料作为湿强度剂是众所周知的，可从很多生产厂家购买得到。任何材料，当加入纸张中可使纸张的湿抗张强度/干抗张强度比大于0.1时，在本发明中都称之为湿强度剂。典型的湿强度剂分为两类，即永久性湿强度剂和“暂时性”湿强度剂。为了区别永久性湿强度剂和暂时性湿强度剂，永久性湿强度剂是指这样一些树脂，当这些树脂加入到纸产品中时，纸产品接触水至少5分钟后仍保持原来湿强度的50％以上。暂时性湿强度剂是指这样一些树脂，纸产品接触水5分钟后湿强度低于原来湿强度的50％。本发明使用这两类材料。湿强度剂加入到纸浆纤维中的数量可以是至少约0.1％(干重)，较好是0.2％(干重)或大于0.2％(干重)，最好是约0.1％～3％(干重)(以纤维干重量计)。
永久性湿强度剂可为纸结构提供或多或少的长期湿回弹性。此类纸结构可以应用于这样一些纸产品，这些纸产品要求具有长期湿回弹性，例如毛巾纸和许多日用吸收产品。与此相反，暂时性湿强度剂可以提供这样一些结构，这些结构具有低密度和高回弹性，但不能够提供长期耐水或耐体液的结构。暂时性湿强度剂提供的结构在初始阶段具有良好完整性，经过一段时间后结构开始丧失其湿回弹性。在一定程度上可利用此种性能，用于获得这样一些材料，这些材料在初始润湿阶段具有高吸收性能，但经过一段时间后即丧失其完整性。利用此种性能可以制造“可冲洗”纸产品。只要纤维/纤维键合点具有耐水结合键的基本性质，湿强度的产生机理对本发明涉及的纸产品产生影响小。
本发明使用的永久性湿强度剂一般是水溶性阳离子齐聚物或聚合树脂，这些树脂能够进行自交联(均交联)，或者可以与纤维素或其他木纤维组分进行交联。广泛使用的永久性湿强度剂是聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷(PAE)型树脂。这些材料在美国专利US 3,700,623和US 3,772,076中有介绍(专利发明人Keim)。可向Hereules公司(Wilmington，Delaware)购买，材料商品名称Kymene 557H。有关材料的销售厂家有Henkel化学公司(Charlott，North Carolina)、Georgia-Pacific树脂公司(Atlanta，Georgia)。
在本发明中，聚酰胺-环氧氯丙烷树脂亦用作键合树脂。由Monsanto公司研制成功，以商品名Santo Res进行销售的材料是碱活化的聚酰胺-环氧氯丙烷树脂，本发明可以使用此类树脂。这些材料在美国专利(发明人PetrovichUS 3,885,158；US 3,899,388；US 4,129,528；US4,147,586)，以及美国专利US 4,222,921(发明人Van Eenam)中有介绍。聚乙烯亚胺树脂并不广泛用于日用纸制品中，但亦适合用于本发明涉及的纸制品的键合点的固定化。另外一类永久性湿强度剂以氨基塑料树脂为例进行介绍，氨基树脂由甲醛与三聚氰胺或尿素反应制得。
本发明可以使用的暂时性湿强度剂包括，但不限于这样一些树脂，这些树脂由American Cyanamide公司研制成功，市售商品名Parez631NC。现在Cytec Industries公司(West Paterson，New Jersey)可提供产品。这种树脂及类似树脂在美国专利US 3,556,932(发明人Coscia等)和US3,556,933(发明人William等)中有介绍。本发明可以使用的其他暂时性湿强度剂包括改性淀粉，例如National Starch公司生产的Co-Bond 100改性淀粉。改性淀粉详见美国专利US 4,675,394(发明人Solarek等)。亦可使用衍生的双醛淀粉，例如日本公开专利(JP 03,185,197)介绍的双醛淀粉，双醛淀粉是可以提供暂时性湿强度的有用材料。本发明亦可期望使用其他暂时性湿强度材料，例如美国专利介绍的湿强度材料(发明人BjorkquistUS 5,008,344；US 5,085,736；US 4,981,557)。应该指出，上述列举的湿强度树脂类型只不过是作为例子，既不意味不包括其他类型湿强度树脂，也不意味限制本发明的范围。
虽然上述湿强度剂在本发明中具有特殊优点，但是其他类型键合剂也可用于提供必要的湿回弹性。它们可以在湿部施用，也可以在纸幅形成后或纸幅干燥后，通过喷洒或印刷方法施加到纸幅上。
试验发现，本发明的纸制品与其他类似纸制品相比，具有非常高的湿回弹性。例如，本发明的纸制品，当用水饱和后在手中揉捏成高尔夫球样大小的球体，然后松开，纸制品则迅速张开几乎达到其未揉捏前的尺寸。相反，目前市售纸制品，例如浴巾纸、毛巾纸则几乎被揉捏成湿球。为了客观地测量此种性能，使用了几种参数。这些参数是湿抗张强度/干抗张强度比(湿/干比)；湿皱摺复原试验；湿压缩回弹性。所有这些参数将在下面进行介绍。可以利用这些参数或其组合来描述本发明涉及的吸收结构。
湿/干比是湿抗张强度除以干抗张强度所得到的比值。可以使用纵向(MD)抗张强度、横向(CD)抗张强度或几何平均抗张强度(GMT)进行表述。本发明涉及的吸收结构具有GMT湿/干比为0.1或大于0.1，较好是约0.2或大于0.2，特别好是0.35或大于0.35，最好是0.5或大于0.5。
湿皱复原试验是稍为改动的AATCC试验法66-1990。AATCC试验法66-1990摘自美国纺织化学师和染色师协会技术手册(1992)第99页。改动之处是进行试验之前首先润湿样品。样品浸泡在含有0.01％TRITON X-100的水中，浸泡5分钟后进行试验。在73°F和50％相对湿度环境条件下准备样品。用镊子把样品轻轻从水中取出，置于两张吸水纸之间，用325克重块压榨水分，然后放置样品架中进行试验，操作方法与干皱摺复原试验方法相同。测量被测样品的最大复原角(在任意方向，包括纵向和横向)。180°表示全部复原。湿皱摺复原百分率是测得的复原角除以180°，乘以100。本发明涉及的吸收结构具有湿皱摺复原百分率约60％或大于60％，较好是约70％或大于70％，最好是约80％或大于80％。
测定此种新材料的湿压缩性能时，可以使用一种材料性能测定计算机程序，这种测定程序把湿干性能的测定都包括在内。程序化强度测试装置，按压缩方式将一系列规定的压缩循环施加到起始干燥并经过调整的样品上，然后按规定方式小心润湿样品并施加顺序相同的压缩循环。湿干性能比较引起广泛兴趣，但由上述试验获得的重要信息侧重于湿性能。干燥样品的起始测试可视作样品调整步骤。
试验样品由两张或两张以上经过调整(24h，50％相对湿度，73°F)的干燥样页叠置构成，样页裁截成2.5″× 2.5″见方，叠束质量优选是0.2-0.6g。试验首先从压缩干燥样品开始，施加压力0.025psi，压缩至某一初始厚度(循环A)，然后重复两次将负荷升至2psi随之卸荷(循环B和C)，最后样品再次被压缩至0.025psi以测定最终厚度(循环D)。详细测试方法，包括压缩速率将在下面介绍。干燥样品经过上述处理后，用去离子水雾均匀润湿，达到湿度(g水/g干纤维)约为1.1。以调整样品质量为基础计，即是要求再加入95～110％水分。这样使得代表性纤维素材料的物理性质处于对水分含量相对不敏感的湿度范围内(例如敏感度远低于湿度小于70％的场合)。然后把润湿样品置于测试装置上，再次重复压缩循环。
考察了3个对叠束页层数目相对不敏感的湿回弹性测定值。第一个测定值是2psi下湿样品的松厚度，它称为“压缩松厚度”。第二个测定值称为“回弹性比”，它是在压缩试验后期(循环D)在0.025psi下湿样品厚度与压缩试验起始阶段(循环A)在0.025psi下湿样品厚度之比。第三个测定值是“负荷能量比”，它是湿样品第二次压缩至2psi(循环C)时负荷能量比第一次压缩至2psi(循环B)时负荷能量之比。当负荷作为厚度的函数进行作图时，负荷能量是指样品从卸荷状态到该循环的峰值负荷时曲线下的面积。对于纯弹性材料来说，回弹比和负荷能量比的数值都等于1。我们发现上述3个测定值相对地与叠束中页层数目无关，可作为湿回弹性的有用量度。此外，还涉及到压缩比，它被定义为第一次压缩循环压缩至2psi时峰值负荷下湿样品厚度与0.025psi时初始湿样品厚度之比。
本发明涉及的吸收结构可以具有一种或一种以上前面述及的性质。较好是，本发明涉及的吸收结构可以具有压缩比约0.7或小于0.7，更好是约0.6或小于0.6，最好是约0.5或小于0.5。此外，吸收结构可以具有回弹比约0.8或大于0.8，较好是约0.85或大于0.85，最好是约0.9或大于0.9。负荷能量比可以是约0.7或大于0.7，较好是约0.8或大于0.8。
进行湿压缩复原试验时，样品应在TAPPI条件下(50％相对湿度，73°F)调整至少24h。试样用模具裁截成2.5″× 2.5″见方。调整样品重量尽可能接近0.4g，并保持在0.25～0.6g范围内以便进行有意义的比较。如果纸页基础重量小于65g/m2，可以使用由2张或2张以上纸页组成的叠束以获得0.4g规定重量。例如，对于标称30g/m2的纸页来说，由3张纸页组成的叠束其总重量一般接近0.4g。
压缩测试装置是1台Instron 4502万能试验机，配备1台826 PC计算机，使用Instron Series XII软件(1989年版)和Verson 2硬件。使用100KN测压计，直径2.25英寸园形压板用于样品压缩。下方压板配备有滚珠轴承组，可允许上下压板准确对中。当上压板施加负荷(30～100lbf)时，下压板锁定以保持压板平行。上压板也必须用标准环形螺母锁定，以消除施加负荷时发生摆动。
测量仪器启动后预热至少1h。上下压板保持接触(负荷10～30lb)，通过仪表控制面板把伸长计置于零点距离。将上压板自由悬起，校正过的测压计被补偿给出零点读数。定期校正伸长计和测压计，以防止基线漂移(零点移位)。按照TAPPI测量规范(50％±2％相对湿度，73°F)，在控制的湿度和温度环境下进行测量。上压板提升到0.2英寸，随后Instron试验机则直接由计算机进行控制。
试验机按照Instron Series XII循环试验软件规定的程序进行测试。分别用7个标记(离散事件)来表示测试步骤，测试步骤由3个循环程序块(指令组)构成。测试步骤如下标记1程序块1标记2程序块2标记3程序块3标记4程序块2标记5程序块3标记6程序块1标记7程序块3程序块1命令横梁以1.5in/min速率倾斜，直至施加0.1lb负荷为止(Instron软件设定值为-0.1lb，因为压缩定义为负力)。由位移进行控制。当达到规定负荷时，施加的负荷降至零。
程序块2命令横梁以0.4in/min速率倾斜，从施加0.05lb负荷到达8lb峰值负荷，然后降至0.05lb。使用Instron软件时，控制方式为位移，限制类型为负荷，第1级为-0.05lb，第2级为-8lb，停留时间为0秒，转换数为2(压缩，然后松弛)；程序块结束时屏幕显示“停止操作”。
程序块3采用位移控制和位移限制类型，迅速把横梁以4in/min速率提升至0.2英寸，停留时间0秒。Instron软件其他设定值如下第1级0英寸，第2级0.2英寸，转换数为1，程序块结束时屏幕显示“停止操作”。
按照上述顺序(标记1～7)执行操作时，首先样品被压缩至0.025psi(0.1lbf)，松驰，然后压缩至2psi(8lbf)，随后卸荷，横梁提升至0.2英寸，然后再次压缩样品至2psi，松弛，横梁提升至0.2英寸，再次压缩至0.025psi(0.1lbf)，然后提升横梁。对于程序块2，不超过0.02秒或不超过0.41b(无论哪种情况首先出现)记录数据一次。对于程序块1，不超过0.01lb记录数据一次。优选是，对于程序块1，每隔0.004lb记录数据一次；对于程序块2，每隔0.05lb或0.05英寸(无论哪种首先出现)记录数据一次。
Instron Series XII软件输出结果如下标记1、2、4和6的峰值负荷(每个标记的0.025psi和2.0psi峰值负荷)伸长(厚度)；标记2和4(两次压缩至2.0psi，前面称为循环B和C)的负荷能量；两次循环的负荷能量比(第2循环/第1循环)；最终厚度与初始厚度之比(最终厚度/第1次0.025psi压缩厚度比)。执行程序块1和2时，在屏幕上显示负荷厚度曲线图。
进行测试时，把调整过的干燥样品置于下压板中央，即可开始测试。完成测试后立即拿下样品，用72～73°F去离子水进行润湿。用均匀水雾对样品进行润湿，达到湿样品约为初始样品质量的2.0倍(以调整后样品质量为基础计，样品吸收附加水分95～110％，优选是100％；这样的湿含量折合成绝对含量，相当于每克烘干纤维含水1.1～1.3g，所谓烘干是指在烘箱中105℃下至少烘30分钟所达到的干燥程度)。水雾均匀喷洒到每张纸页(当叠束由1张以上纸页构成时)，水雾喷洒到每张纸页的正反面，以保证均匀润湿。为此，可以使用习喷壶，用容器或其他物体遮挡大部分水雾，只允许雾氛上方约10～20％水雾(雾滴最细小的水雾)喷洒到样品上。喷洒时水雾距离样品至少10英寸。总之，必须小心喷洒，以保证样品被细水雾均匀润湿。样品在喷雾润湿过程中必须反复称量，以保证达到规定湿含量。必须在3分钟内完成干样品的压缩试验和样品润湿操作。从最后一次喷雾润湿操作到下次压缩试验，允许存在45～60秒间隔时间，以进行内部毛细吸收。干压缩步骤完成至湿压缩步骤开始的间隔时间为3～4分钟。
用数字天平进行称量，到达规定质量范围后，将样品置于Instron试验机的下压板中央，开始进行测量。完成测量后，样品置于105℃烘箱中干燥，30～60分钟后测定烘干重量，记下烘干样品重量。
注意在两次压缩至2psi的压缩循环间隔时间里可能发生蠕变复原，所以控制两个循环的间隔时间很重要。对本压缩试验所用仪表条件来说，第1次压缩开始至下一次压缩开始的间隔时间为30秒(±4秒)。压缩开始定义为这样一个时间点，在这个时间点测压计读数超过0.03lb。同样，第1次厚度测量(负荷升至0.025psi)的压缩起始点与下次压缩循环(负荷升至2psi)的压缩起始点之间的时间间隔为5～8秒。第2次压缩循环(负荷升至2psi)的起始点与最后厚度测量压缩循环起始点之间的时间间隔约为20秒。
附图简要说明为获得本发明涉及的湿回弹性吸收结构所采用的无皱穿透干燥造纸工艺示意图如

图1所示。
附图详细说明根据本发明的穿透干燥纸页制造方法如图1所示。为简明起见，图中示出的各网程使用的张力辊不予编号。值得指出的是，可以设想出图1所示装置及方法的各种变种，这些变种都被列入本专利的发明范围之内。图1所示双网成形装置具有分层造纸流浆箱(10)。造纸纤维水悬浮液流11通过流浆箱注射或沉积到成形网(13)上。成形网用于承载和传送新成形湿纸幅，湿纸幅同时被部分脱水至浓度10％(干重)。可以采用其他辅助脱水方法，例如真空吸水，真空脱水时湿纸幅仍承载在成形网上。
湿纸幅从成形网被转移到传送网(17)上，传送网运行速度低于成形网，以便对纸幅施加牵伸力。纸幅传送转移优选借助弧形真空板(18)，以及成形网与传送网之间的固定缝或吻合传送器，以避免湿纸幅在传送转移时被压缩。
然后借助真空传送辊(20)或真空传送弧形板，也可以再次使用上述固定缝传送器，把纸幅从传送网转移到穿透干燥网(19)。穿透干燥网运行速度可以与传送网运行速度大致相同或不同。必要时穿透干燥网运行速度可以低于传送网运行速度，以便进一步提高牵伸作用。优选借助于真空进行传送，以保证纸页变形而贴合于穿透干燥网，从而获得所期望的松厚度和外观。
全部纸幅传送器使用的真空度可以是约3～15英寸(约75～380mm)汞柱，优选是约5英寸(约125mm)汞柱。弧形真空板(负压)借助真空吸引纸幅转移至下一个网程。可以使用正压作为补充手段或完全取代负压工作的弧形真空板，正压工作原理是从纸幅反面把纸幅吹到下一网程。真空辊或真空辊组也可以用来取代弧形真空板。
纸幅承载在穿透干燥网上，纸幅最后被穿透干燥器(21)干燥至约94％(干重)或大于94％(干重)，然后转移至传送网(22)。利用传送网(22)和辅用传送网(25)把干燥基页(23)转移到卷筒(24)。可以使用辅用压力转向辊(26)，以有利于把纸幅从传送网(22)转移到传送网(25)。适用于本目的的传送网是Albany International 84M或94M，以及Asten 959或937。所有这些传送网都具有细纹理结构，表面平整光滑。虽然附图中未绘出，但可以通过卷筒压光或后续离线压光来改进基页的平整度和柔软性。
实例实例1～4为了说明本发明涉及的吸收结构的制造方法，制造纸页使用非湿回弹性北方软木牛皮纤维(NSWK)，加入和不加入湿强度剂(Kymene 20lb/t)；使用湿回弹性纤维(云杉BCTMP)，加入和不加入湿强度剂(Kymene20lb/t)；使用图1所示无皱穿透干燥工艺。
纤维在水力碎浆机中打浆30分钟，纤维浓度达4％。纸浆被泵送至浆池并稀释至1.0％浓度。按20lb/t加入量向浆池加入Kymene557LX，搅拌30分钟。掺入湿强度剂的30g/m2(干重)单层纸页在Albany 94M成形网上成网，5英寸(127mm)汞柱真空度下进行脱水。成形网运行速度69fpm(0.35m/see)。纸页以15％急传送率被转移至Lindsay952-SO5传送网上，传送网运行速度60fpm(0.30m/sec)。成形网与传送网之间真空度是10英寸(254mm)汞柱。
纸页在12英寸(305mm)汞柱真空度下吸引转移至穿透干燥网(LindsayT116-1)，穿透干燥网运行速度与传送网运行速度相同，均为60fpm(0.30m/sec)。纸页和穿透干燥网经过真空度为12英寸(305mm)汞柱的第4真空辊，然后马上进入到工作温度200°F(93℃)的Honeycomb穿透干燥器，最后干燥至94～98％浓度。
纸页在70°F(21℃)和低于50％湿度下陈化5天以上。在控制环境条件下(50％±2％湿度，29℃±1℃)对纸页进行物理性质测试。使用Instron试验机测定湿干强度，纸页宽度3英寸(7.62cm)，4英寸颚距，横梁速度10英寸/min(25.4cm/min)。使用TMI厚度计测定0.289psi负荷下厚度。
由表中数据可见，根据湿皱摺复原测量试验结果，实例4(本发明)比其他3个实例呈现比较高的湿回弹性，并且具有高湿/干比。
实例1 实例2 实例3实例4配料 NSWKNSWK 云杉 云杉BCTMPBCTMPKymene0 20磅/吨 020磅/吨MD g，干 15922761 1678 2257MD％伸长，干 7.6 10.0 1.8 1.8CDg，干 16712459 1540 1872CD％伸长，干 5.0 5.7 3.5 3.2GMTg，干 16312606 1608 2056MD g，湿 106 892 49 826MD％伸长，湿 13.48.8 6.8 3.2CD g，湿 71 715 47 759CD％伸长，湿 9.0 5.3 5.5 3.2GMT g，湿 87 798 48 792MD％湿/干 6.6 32.3 2.9 36.6CD％湿/干 4.2 29.1 3.1 40.5GMT％湿/干5.3 30.6 3.0 38.5基础重量，g/m231.732.2 32.4 32.71页TMI，mm0.602 0.605 0.6300.60210页TMI，mm 3.343.68 3.91 3.95密度，g/cc0.053 0.053 0.05 10.054松厚度，cc/g 19.018.8 19.4 18.4吸收能力，0.75psi水平方向，g/g 7.6 8.7 10.2 10.145°，g/g 7.1 7.6 9.7 9.3湿皱摺复原百分率 34.452.7 35.0 81.6实例5～8实例5～8试验方法与上述实例1-4类似，但是试验目的是为了探讨基础重量对松厚度、吸收能力和湿回弹结构的影响。使用100％云杉BCTMP并加入Kymene 20lb/t，制造30、24、18和13g/m2四种基础重量级别纸页。
纤维在水力碎浆机中打浆30分钟，纤维浓度达4％。纸浆被泵送至浆池并稀释至1.0％浓度。按20lb/t加入量向浆池加入Kymene 557LX，搅拌30分钟。在Albany 94M成形网上形成含湿强度剂的单层纸页，在4英寸(102mm)汞柱真空度下脱水。成形网运行速度69fpm(0.35m/sec)。纸页以15％急传送率被转移到Linalsay 925-S05传送网上，该传送网运行速度60fpm(0.30m/sec)。转移时成形网与传送网之间真空度为7英寸(178mm)汞柱。制造13g/m2纸页样品时无急传送。成形网运行速度60fpm(0.3m/sec)。传送网和穿透干燥网运行速度同为60fpm(0.3m/sec)。
在10英寸(254mm)汞柱真空度下，纸页被吸引转移到穿透干燥网(Lindsay T 116-1)，穿透干燥网运行速度与传送网运行速度相同，均为60fpm(0.3m/sec)。纸页和穿透干燥网运行通过真空度为11英寸(279mm)汞柱的第4真空辊，然后马上进入工作温度260°F(127℃)的Honeycomb穿透干燥器，最后干燥至94～98％浓度。
纸页在70°F(21℃)和低于50％湿度下陈化5天以上。纸页在控制环境条件下(50％±2％湿度，23℃+1℃)进行物理性质测试。使用Instron试验机测定湿干强度，纸样宽度3英寸(7.62cm)，颚距4英寸(10.16cm)，横梁速度10英寸/min(25.4cm/min)。使用TMI厚度计测定0.289psi负荷下纸页厚度。(本例与前例的唯一区别是真空度和干燥器温度。)如表中数据所示，根据湿皱摺复原试验结果，全部实例显示出高湿回弹性。
实例5 实例6 实例7 实例8基础重量，g/m213 18 24 30MDg，干1167 64910911605MD％伸长，干 1.43.74.0 5.1CDg，干63072711301624CD％伸长，干 2.63.54.0 4.0GMTg，干 85768711101614MDg，湿393294465 671MD％伸长，湿 1.55.05.5 5.5CDg，湿22325 1429586CD％伸长，湿 2.43.33.5 3.5GMTg，湿 296272447 627MD％湿/干 33.7 45.3 42.641.8CD％湿/干 35.4 34.5 38.036.1GMT％湿/干 34.5 40.0 40.338.8基础重量，g/m213.6 17.6 23.930.11页TMI，mm 0.335 0.533 0.610 0.65510页TMI，mm1.94 2.91 4.004.55松厚度，cc/g 24.6 30.3 25.521.8吸收能力，0.75psi水平方向，g/g 12.2 13.3 13.011.845°，g/g 11.4 11.8 11.310.2密度，g/cc 0.041 0.033 0.039 0.046湿皱摺复原百分率 73.8 76.7 85.086.7实例9～12为了进一步阐述本发明，使用图1所示方法制造无皱穿透干燥薄纸，特别是制造单层薄纸，纸页中所有纸层含有未精制北方软木预热法木片化学磨漂白浆(BCTMP)纤维。成形之前，BCTMP纤维打浆20分钟，纤维浓度达4.6％，造浆后稀释至2.8％浓度，每吨纸浆加入10～18公斤Kymene 557 LX。
使用四层流浆箱形成湿纸幅，4层都是未精制北方软木BCTMP浆料。生产湍流用插入件由堰板回缩约3英寸(75mm)，分层器伸展超出堰板约6英寸(150mm)。亦可采用这样的方案，即软唇伸展超出堰板约6英寸(150mm)，详见美国专利US 5,129,988(发明人Farrington，1992、7、14)，该专利名称是“具有平行延伸软唇和延伸内分层器的柔性延伸流浆箱堰板”在这里作为参考被引入。堰板孔口净宽0.75英寸(19mm)，流浆箱4层中水流量基本相同。供给流浆箱的浆料浓度约0.3～0.5％(重)。
在双网真空成形装置上制造单层纸页。双网真空成形装置的两个成形网(图1中12和13)是Asten 866网。成形网运行速度5.3～6.6m/sec。从成形网的下面利用真空吸引将新形成的纸幅脱水至约20～27％浓度，然后转移到传送网上，传送网运行速度3.6～5.1m/sec。急传送率30～50％。利用弧形真空板把纸幅转移到传送网，弧形真空板的真空度为6～15英寸(15～380mm)汞柱。
然后纸幅被转移到穿透干燥网(Lindsay T 116-3网)。穿透干燥网运行速度基本上与传送网相同。纸幅被传送经过工作温度约400°F(204℃)的Honeycomb穿透干燥器，最后纸幅被干燥至94～98％浓度。制得的无皱穿透干燥纸页具有下述性能实例9实例10实例11 实例12Kymene，kg/t 10 1810 10急传送率，％ 30 3030 50成形网运行速度，m/sec6.6 6.6 5.9 5.3传送网运行速度，m/sec5.1 5.1 4.6 3.6成形浓度，％ 0.3 0.4 0.4 0.5MDg，干 4040 6340 7360 6190MD％伸长，干 22.0 24.4 24.6 40.3CDg，干 2940 6560 4690 5140CD％伸长，干 5.3 4.0 4.7 4.1GMTg，干 3446 6449 5875 5640MDg，湿 2702 4383 3786 3562MD％伸长，湿 20.5 21.5 20.5 36.0CDg，湿 1252 2840 1917 2101CD％伸长，湿 6.8 4.7 5.7 5.6GMTg，湿 1839 3528 2694 2736MD％湿/干66.9 69.1 51.4 57.5CD％湿/干42.6 43.3 40.9 40.9GMT％湿/干 53.4 54.7 45.9 48.5基础重量，g/m265.2 82.8 88.8 1091页TMI，mm 0.8990.884 0.9501.0110页TMI，mm 7.01 7.21 7.89 8.92松厚度，cc/g 13.8 10.7 10.7 9.27吸收能力，0.075psi水平方向，g/g10.8 8.3 8.3 7.645°，g/g8.8 7.4 6.9 6.8密度，g/cc 0.0730.094 0.0930.108湿皱摺复原百分率 75.0 83.9 78.9 -
如表中数据所示，根据湿皱摺复原试验结果，表明全部3个样品具有高湿回弹性。
为进一步阐述本发明吸收结构的性能，对上述样品进行湿压缩回弹性性能测试，测试结果列于下表。
湿压缩回弹性实例1 2 3 4 6 7 8 9 1012基础重量，31.7 32.2 32.4 32.7 17.6 23.9 30.1 65.2 82.8 109g/m2A)起始松厚度，18.4 18.5 19.9 21.3 28.7 22.9 21.2 15.2 12.5 11.0cc/g(0.025psi)B)压缩松厚度，5.2 6.0 7.1 7.9 8.2 8.1 8.0 8.7 8.0 7.7cc/gC)最终松厚度，8.4 13.6 13.0 18.0 22.7 19.3 17.7 14.1 11.4 10.2cc/g(0.025psi)压缩比(B/A) 0.28 0.32 0.36 0.37 0.286 0.345 0.378 0.571 0.639 0.704回弹比(C/A) 0.46 0.73 0.66 0.85 0.791 0.841 0.838 0.929 0.917 0.926负荷能量比0.49 0.65 0.65 0.83 0.802 0.783 0.808 0.835 0.819 0.822由表中数据可见，与对照例(实例1～3)相比，本发明列举实例(实例4～12)全部具有高回弹比和高负荷能量比。本发明列举的某些实例(实例9、10、12)也具有高压缩松厚度(约7.5cc/g或高于7.5cc/g)。全部实例压缩比都约为0.7或小于0.7，结合回弹比(约0.8或大于0.8)和负荷能量比(约0.7或大于0.7)，最终获得一种具有低湿模量和高湿回弹性纸幅。
必须指出，列举上述实例目的在于阐述本发明，不应视作对本发明有所限制。本发明范围将由下述发明权项所界定。
权利要求
1.一种无皱穿透干燥纸幅，它含有至少约10％(干重)高得率纸浆纤维，具有湿/干几何平均抗张强度比约为0.1或大于0.1。
2.权利要求1的纸幅，其中含有至少约30％(干重)高得率纸浆纤维。
3.权利要求1的纸幅，其中含有至少约50％(干重)高得率纸浆纤维。
4.权利要求1的纸幅，其中含有约100％(干重)高得率纸浆纤维。
5.权利要求1的纸幅，其中高得率纸浆纤维是预热法木片化学磨漂白浆纤维。
6.权利要求1的纸幅，其中含有至少约0.2％(干重)湿强度剂。
7.权利要求1的纸幅，其中含有约0.1％～约3％(干重)湿强度剂。
8.权利要求1的纸幅，其密度约0.1g/cc或小于0.1g/cc。
9.权利要求1的纸幅，其湿皱摺复原百分率约60％或大于60％。
10.权利要求1的纸幅，其湿皱摺复原百分率约70％或大于70％。
11.权利要求1的纸幅，其湿皱摺复原百分率约80％或大于80％。
12.权利要求1的纸幅，其湿/干几何平均抗张强度比为0.1或大于0.1。
13.权利要求1的纸幅，其湿/干几何平均抗张强度比约0.2或大于0.2。
14.权利要求1的纸幅，其湿/干几何平均抗张强度比约0.35或大于0.35。
15.权利要求1的纸幅，其湿/干几何平均抗张强度比约0.5或大于0.5。
16.权利要求1的纸幅，其压缩比约0.7或小于0.7，回弹比约0.75或大于0.75。
17.权利要求1的纸幅，其压缩比约0.6或小于0.6，回弹比约0.75或大于0.75。
18.权利要求1的纸幅，其压缩比约0.5或小于0.5，回弹比约0.75或大于0.75。
19.权利要求1的纸幅，其回弹比约0.8或大于0.8。
20.权利要求1的纸幅，其回弹比约0.9或大于0.9。
21.权利要求1的纸幅，其负荷能量比约0.7或大于0.7。
22.权利要求1的纸幅，其负荷能量比约0.8或大于0.8。
23.权利要求1的纸幅，其压缩松厚度约7.0cc/g或大于7.0cc/g。
24.权利要求1的纸幅，其压缩松厚度约8.0cc/g或大于8.0cc/g。
25.一种湿回弹性低密度吸收结构，它含有由耐湿结合键固定的湿回弹性天然纤维，所说的吸收结构的密度约为0.3g/cc或小于0.3g/cc。
26.权利要求25的吸收结构，其湿皱摺复原百分率约60％或大于60％。
27.权利要求25的吸收结构，其湿皱摺复原百分率约70％或大于70％。
28.权利要求25的吸收结构，其湿皱摺复原百分率约80％或大于80％。
29.权利要求25的吸收结构，其湿/干几何平均抗张强度比为0.1或大于0.1。
30.权利要求25的吸收结构，其湿/干几何平均抗张强度比约为0.2或大于0.2。
31.权利要求25的吸收结构，其湿/干几何平均抗张强度比约为0.35或大于0.35。
32.权利要求25的吸收结构，其湿/干几何平均抗张强度比约为0.5或大于0.5。
33.权利要求25的吸收结构，其压缩比约为0.5或大于0.5。
34.权利要求25的吸收结构，其压缩比约为0.6或大于0.6。
35.权利要求25的吸收结构，其压缩比约为0.7或大于0.7。
36.权利要求25的吸收结构，其回弹比约为0.8或大于0.8。
37.权利要求25的吸收结构，其回弹比约为0.9或大于0.9。
38.权利要求25的吸收结构，其负荷能量比约为0.7或大于0.7。
39.权利要求25的吸收结构，其负荷能量比约为0.8或大于0.8。
40.一种吸收件，它含有权利要求1的纸幅。
41.一种吸收件，它含有权利要求25的吸收结构。
42.一种一次性尿布，它含有权利要求25的吸收结构。
43.一种一次性尿布，它含有权利要求1的纸幅。
44.一种妇女垫巾，它含有权利要求25的吸收结构。
45.一种妇女垫巾，它含有权利要求1的纸幅。
46.一种食用肉类和家禽垫巾，它含有权利要求25的吸收结构。
47.一种食用肉类和家禽垫巾，它含有权利要求1的纸幅。
全文摘要
用作搽面纸、浴巾纸、毛巾纸和餐巾纸等的纸幅可通过特定的制造工艺制得，纸幅具有高度湿回弹性。这种纸幅是通过使用高得率纸浆纤维(例如预热法木片化学磨漂白浆纤维)和湿强度剂，并采用无皱穿透干燥工艺而制得。纸幅润湿时经手揉坍后可回弹复原。
文档编号D21H11/04GK1158648SQ95195208
公开日1997年9月3日 申请日期1995年8月4日 优先权日1994年9月21日
发明者陈芳洲, R·J·肯帕斯, M·A·布拉辛, D·H·何伦伯格 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司