专利名称：表面沉积有增强剂的柔软多片薄页纸的制作方法
技术领域：
概括地说，本发明涉及薄页纸产品。更具体地说，本发明涉及表面涂有增强剂的薄页纸产品。
背景技术：
卫生薄页纸产品得到了广泛应用。这些产品以各种规格供应于市场用于各种用途如面巾纸、卫生纸和吸湿性的毛巾纸。
对所有这些卫生产品的一个共同要求是既具有强度又具有柔软度。柔软度是纸产品摩擦皮肤时产生一种综合的触觉。柔软的目的是为了可以使用这些产品来清洁皮肤而不会引起刺激。
本领域的普通技术人员认为，与柔软度相关的最重要的物理性能之一就是产品强度。强度是产品及其构成的纸幅在使用条件下保持物理整体性和防撕、防裂和防碎的能力。同时获得高柔软度和高强度是本发明领域工作者的长期目标。
已在这方面进行开发的一个领域是选择纤维素纤维的形态和工程纸结构和对其改性，从而最优化地利用各种可得到的形态。在该领域可适用的现有技术包括1993年7月20日授权于Vinson等人的美国专利5,228,954，1995年4月11日授权于Vinson的美国专利5,405,499，和1989年10月17目授权于Cochrane等人的美国专利4,874,465。所有这些专利均公开了选择或将纤维原材料等级提高到制备优异性的薄页纸和纸巾。另一可适用的现有技术是1981年11月17日授权于Carstens的美国专利4,300,981，其讨论如何加入纤维使其与纸结构一致从而具有最大的柔软潜能。尽管这些现有技术中所示的技术被广泛公认，但在使薄页纸成为真正有效的、舒适的清洁用品方面，它们仅能提供一些有限帮助。
另一个引起广泛关注的领域是向薄页纸和纸巾产品中加入化学柔软剂(也称之为“化学软化剂)。
本文所用的术语“化学柔软剂”是指任何能改进消费者触觉性能的化学组分。这种触觉性能是由消费者手持特定的纸产品然后摩擦皮肤所能感觉到的。虽然柔软度在某种程度上对于纸巾产品是需要的，但它对于面巾纸和卫生纸来讲是一个特别重要的性能。这种触觉可感觉到的柔软度的特征是，但不限于，摩擦力、柔软度和光滑性以及主观的描述参数，如天鹅绒、丝或法兰绒的感觉。化学柔软剂包括(仅为举例而已)碱性蜡(如石蜡和蜂蜡)和油(如矿物油和硅氧烷油)以及凡士林和更复杂的润滑剂和润肤剂(如具有长链烷基的季铵化合物、功能性硅氧烷、脂肪酸、脂肪醇和脂肪酯)。
在现有技术中与化学柔软剂相关的工作领域有两种途径。第一种途径的特征是在薄页纸幅成形过程中，向纸浆池中(最终成形为薄页纸幅)中加入所用的成分；或当纸浆到达造纸机时，向纸浆中加入所希望的成分；或当湿纸幅处于纸机的长网织物或干燥织物上时，向湿纸幅中加入所希望的成分，这样可以将柔软剂加入到薄页纸幅中。
第二种途径是在纸幅干燥之后向薄页纸幅中加入化学柔软剂。可以将适用的方法加入造纸操作中，例如在干纸幅绕到纸辊之前向干幅上进行喷涂。
与在组装成纸幅之前将化学柔软剂加入薄页纸中的第一条途径相关的示范性的现有技术包括US 5,264,082(1993年11月23日授予Phan和Trokhan)，引入本文作为参考。这些方法在工业中得到了广泛的应用，特别是当希望减小纸张的强度和当造纸工艺，特别是起皱工艺，足够牢固以承受加入粘合抑制剂时，更是如此。但与这些方法相关的问题对于本领域的普通技术人员来讲是众所周知的。第一、不能控制化学柔软剂的位置；就象加入到纤维配料中一样，柔软剂广泛分布在整个的纸结构中。另外，使用这些添加剂又伴随着纸强度的损失。尽管不受理论约束，但据信这些添加剂是趋向于抑制纤维间氢键的形成。当由杨克烘缸起皱时，又不能控制纸页。另外，广为相信的理论是添加剂干涉杨克烘缸上的涂层，使得湿纸幅和烘缸之间的粘合下降。现有技术如US 5,487,813(1996年1月30日授予Vinson等人，引入本文作为参考)公开了一种化学组合来减轻对强度和起皱滚筒的粘合力的上述作用。但是，仍需要向纸幅中加入化学柔软剂，同时对纸幅强度和对生产工艺的干涉作用最小。
与成形期间向薄页纸幅中加入化学柔软剂相关的进一步示范性的现有技术还包括US 5,059,282，该专利于1991年10月22日授于Ampulski等人，引入本文作为参考。该专利所公开的方法是向湿纸幅中加入(优选在纤维浓度为约20-35％时加入)聚硅氧烷化合物。这种方法在许多方面优于向提供纸浆池的造纸机中加入化学品。例如，与将添加剂分配到配料的所有纤维上相反，这些方法有目的地将添加剂涂布到纸幅的一个表面上。但，这些方法并没有克服向纸机的湿部(wet end)加入化学柔软剂时的主要缺点，即强度作用和对杨克烘缸(如果采用这样的烘缸)涂层的作用。
由于上述对强度的影响和造纸工艺的干扰，大量现有技术设计在造纸机所谓的干部或在造纸步骤之后的单独改装操作中将化学柔软剂施加到早已干燥的纸幅上。该领域中示例性的现有技术包括下列文献1993年6月1日授予Ampulski等人的US 5,215,626；1993年9月21日授予Ampulski等人的US 5,246,546；和1 996年6月11日授予Warner等人的US5,525,345，上述文献引入作为参考。US 5,215,626专利公开了将聚硅氧烷涂布到干纸幅上制造柔软薄页纸的方法。US 5 246 545专利公开了类似方法，其采用加热的输送表面。最后，Warner的专利公开了涂布方法，包括辊涂和挤出从而将特定的组合物涂到干薄页纸幅的表面。尽管上述文献特别是就消除对造纸工艺的负作用方面比以前所谓的湿部法先进，但均未能完全解决涂布干纸幅时抗张强度的损失。
长期以来，取得高的柔软性而不降低强度是本发明领域工作者的目标。在实施前述的化学柔软技术时，一般的做法是将过高的强度设计入结构中，这是为了抵消使用化学柔软剂时强度发生的不可避免的损失。本领域的普通技术人员会认识到，为了实现这一目的，可容易地使用纸浆匀浆机或在造纸工艺中加入树脂，但这不可避免地会引起柔软度的损失。因此，在恒定的拉伸强度时柔软度的重大改进受到了限制。
长期以来人们认识到可将粘结剂经表面涂布到薄页纸幅上以赋予改进的性能，包括强度和柔软度的新关系。美国专利3862877就是一个例子，该专利于1975年1月25日授予Camden，引入本文作为参考。在这篇文献中，公开了一种包括至少三层的薄页纸层合物。尽管该文献公开了使用高固体含量、高粘度的胶乳粘结剂来浸渍中间的薄页层，并且进一步将中间层与两外层粘结而不迁移到两外层中，但本发明的条件得到了一种层合产品，其中外薄页纸层以一种总体方式粘结到中间层上，从而得到一种成多层(multi-layered)的薄页纸产品而不是多片(multi-ply)的薄页纸产品。多片薄页纸产品在某种程度上讲比类似的成多层的薄页纸要柔软一些。
长期以来的另一种做法是将粘结剂施加到多片薄页纸幅的内表面，利用粘结剂在多片薄页纸产品的各片之间形成不连续的连接，从而有效地防止如使用中各片分离但仍保持多片产品的结构整体性。该领域的代表性的现有技术是授予Givens的美国专利5143776，该专利引入本文作为参考。在该文献中除了讨论了有关各片的分离趋势外，并没有教导使用片粘结剂来显著增强多片产品，即产品的干拉伸强度并未显著地增加。
因此，本发明的目是提供一种具有高强度的柔软多片薄页纸产品。
如下列公开内容所描述的，使用本发明可获得这一目的和其它目的。
发明概述本发明涉及一种高强度、柔软的多片薄页纸产品；其中薄页纸的至少一个内表面上沉积有增强剂。
增强剂组分优选选自各种聚合物材料，包括溶剂基粘结剂、水溶性聚合物、水分散的粘结剂、乳液聚合物和热熔粘结剂。合适的聚合物粘结剂包括淀粉、聚乙烯基醇、聚酰胺树脂、聚丙烯酰胺树脂、丙烯酸类聚合物、苯乙烯-丁二烯共聚物、醋酸乙烯酯聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯乙烯聚合物、1，1-二氯乙烯聚合物、氯乙烯-亚乙烯基共聚物、丙烯腈共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物。
弹性胶乳乳液是增强剂的优选流化形式。增强剂在某种程度上优选为粘性，例如玻璃化转变温度为约0℃或更小。但在本发明中可使用玻璃化温度为约50至-50℃的增强剂。最优选的增强剂为玻璃化温度约-30至约10℃的丙烯酸胶乳。
增强剂优选为薄页纸的次要成分，与薄页纸产品的干重相比，增强剂的干重优选占薄页纸产品重量的约0.5％-10％。更优选增强剂占薄页纸产品重量的约2-5％。
本发明优选的方案为两片薄页纸产品，其中产品的两内表面含有该表面增强剂。
优选，增强剂基本上分布在薄页纸幅的整个内表面。最优选，还提供一种分散于相对扩散的浓度区的增强剂的相对浓缩区的稀疏、不连续的图案。稀疏、浓缩区的功能是提供足够浓度的增强剂从而与相邻的薄页纸幅产生断续的片粘合。增强剂扩散浓度区的功能是提供薄页纸产品的增强而不会在这些区中得到片粘合。
本发明的进一方面是生产柔软、高强度多片薄页纸产品的方法。该方法的步骤为a)在薄页纸的表面经表面沉积涂上流化的增强剂，从而形成包括0.5％-10％增强剂的表面增强的薄页纸幅；和b)将步骤a)得到的表面增强的薄页纸幅与至少另一薄页纸幅相结合形成多片薄页纸产品，表面增强的薄页纸幅产品的取向是使包括增强剂的表面形成多片薄页纸产品的内表面。
本发明方法的结合步骤能引起两片或多片薄页纸幅间的粘合。但是，若形成这些粘合，它们决不能在纸幅的大部分表面上生成，从而保持含有本发明的多片薄页纸产品的薄页纸幅间的滑动面。
流化的增强剂优选非均匀地沉积，从而将流化增强剂相对浓缩区的均匀稀疏的不连续图案沉积到流化增强剂均匀涂布的相对扩散图案中。在此种情况下，优选实现结合步骤b)，如施加足够的结合压力使表面增强的薄页纸幅与其它薄页纸幅经增强剂的浓缩区借助粘合力而紧密结合在一起，同时施用的结合压力不足以引起处于均匀的相对扩散区中的增强剂区粘合。
沉积增强剂的优选方法是印刷。
流化的增强剂优选为胶乳乳液。特别适合的是丙烯酸类胶乳。更优选，胶乳液的固含量为约10-50％，最优选约20-30％。
本发明的高强度、柔软多片薄页纸产品具有约20-70克/米2的定量，更优选25-50克/米2。其密度为约0.03-0.6克/厘米3，并且更优选约0.1-0.2克/厘米3。
本发明的柔软薄页纸还包含阔叶木和针叶木种类的造纸纤维，其中至少约50％的造纸纤维是阔叶木，并且至少约10％是针叶木。阔叶木和针叶木纤维可以均匀地分布，但有利的是，将阔叶木和针叶木纤维放到不同的层而将其分隔开，其中构成这种多片薄页纸产品的一层或多层薄页纸幅还可包括内层和至少一个外层。这种情况下，优选的分层排列是软木纤维处于与内表面相一致的层中，而硬木纤维处于与外表面相一致的层中。
本发明的薄页纸幅优选是起皱的，即在造纸机上最后用杨克烘缸生产，其中，部分干燥的造纸纸幅粘结在杨克烘缸上，然后在其上干燥，再由柔性起皱刮刀作用而从杨克烘缸上除去干燥后的纸幅。
尽管起皱纸幅的特性，(特别是当由图案密实化方法进行起皱工艺时)优选地用于实施本发明，但未起皱薄页纸也是令人满意的替代物，使用未起皱薄页纸实施本发明也特别地包括在本发明的范围内。本文所用术语“未起皱薄页纸”是指经非压榨干燥，最优选是穿透干燥制得的薄页纸。所得的透干的纸幅是图案致密化的，从而相对高密度区分散于相对高松密度区内，这种纸幅包括图案致密化薄页纸，其中相对高密度区是连续的，而高松密度区是不连续的。
为了生产不起皱的薄页纸幅，将纸胚由载有纸胚的多孔成型载体转移到慢速移动的高纤维支撑转移织物载体上，然后转移至一干燥的织物上干燥成最终的干燥度。与起皱的薄页纸相比，这种纸幅在表面光滑度上能提供一些好处。
在现有技术中，介绍了以这种方式生产未起皱的薄页纸的技术。例如，Wendt等人在1995年10月18日出版的欧州专利申请0677612A2中介绍了一种不起皱生产柔软薄页纸产品的方法，该专利在此引入作为参考。另一例子，Hyland等人在1994年9月28日出版的欧州专利申请0617164A1中介绍了一种生产光滑的、不起皱的透干纸页的方法，该专利在此引入作为参考。
薄页纸通常主要由造纸纤维构成。经常还包括诸如湿强度粘结剂或干强度粘结剂、助留剂、表面活性剂、施胶剂、化学软化剂、皱纹促进剂、填料等少量的化学功能剂，但是它们一般仅以少量被使用。最常用于薄页纸的造纸纤维是新鲜的化学木浆。
图1是凹版印刷和结合布局的侧面立体图，其说明形成本发明的包括表面沉积的增强剂的多片薄页纸产品的方法。图1所示的方法由凹版胶印法将增强剂涂布到薄页纸幅的一个表面上。
图2是凹版印刷和结合布局的侧面立体图，其说明形成本发明的包括表面沉积的增强剂的多片薄页纸产品的方法。图2所示的方法由直接凹版印刷法将增强剂涂布到薄页纸幅的一个表面上。
图3是凹版印刷和结合布局的侧面立体图，其说明形成本发明的包括表面沉积的增强剂的多片薄页纸产品的方法。图3所示的方法由直接凹版印刷法将增强剂涂布到两薄页纸幅的一个表面上，然后将其结合生成多片薄页纸产品。
图4是本发明多片薄页纸产品的横截面示意图，其示出了增强剂所存在的区域。
图5是表示图1、2和3所示的胶轮，即图1的凹版滚筒4，图2的凹版滚筒26，图3凹版滚筒64的凹进区域的细节示意图。
图6是包括长纤维和短纤维、表面施加有增强剂的薄页纸幅的毛毯侧的扫描电子显微镜图。
图7是包括长纤维和短纤维、表面施加有增强剂的薄页纸幅的横截面的扫描电子显微镜图。
本发明的详细描述尽管本说明以特别指出和明确要求被认为是本发明的主题的权利要求结束，可以相信，本发明可从下列详细描述和所附的实施例的阅读来得到较好的理解。
正如这里所使用的，术语“包含”指在实施本发明时可结合使用各种成分、组分或步骤。因此，术语“包含”包含更限制性的术语“基本上由…组成”和“由…组成”。
正如这里所使用的，术语“水溶的”指在25℃，在水中溶解到至少有3％(以重量计)的物质。
正如这里所使用的，术语“薄页纸幅、纸幅和纸页”都指由包含下列步骤的方法制造的纸页；这些步骤包括形成含水的造纸配料，将该配料沉积在有孔的表面上，如长网，并借助重力或真空辅助的滤水从配料中除去水，形成纸胚，将纸胚转移到毛毯或织物上，在织物上纸幅部分或完全干燥，然后任选转移到一个或多个圆筒干燥器上，再将纸幅卷到纸轴上。
术语“多层薄页纸幅、多层纸幅、多层(纸)幅、多层纸页”在现有技术中可交换使用，它们指由两层或多层含水造纸配料制成的纸页，这些层优选是由不同类型的纤维组成的，正如薄页纸制造中所用的，这些纤维一般为相对长的针叶木和相对短的阔叶木纤维。这些层优选通过将单独的稀释纤维浆料流沉积至一张或多张环状带孔表面上而形成的。如果一开始在分开的有孔表面上形成各层的话，随后将各层结合(湿态时)以形成多层薄页纸幅。多层薄页纸的定义特征是基本上在各层整个表面上将其相互粘合。
正如这里所使用的，术语“单片薄页纸产品”指由一片薄页纸组成的纸产品，该片实质上是均质的或它可以是多层的薄页纸幅。
正如这里所使用的，术语“多片薄页纸产品”指它是由一片以上薄页纸组成。多片薄页纸产品中的各片实质上是均质的或它们可以是多层的薄页纸幅。多片薄页纸产品的定义特征是各片大部分保持与相邻片无粘合，即若多片薄页纸产品的各片是粘合在一起，那么它们仅仅在其少部分表面上粘合。
本发明是一种高强度、柔软多片薄页纸产品，其中该产品至少一个内表面沉积有化学增强剂。
本文所用的术语“内表面”指使用产品时多片薄页纸产品基本上不暴露的任何表面。内表面例如可部分通过组成的薄页纸幅的有限遮光性从产品的外部看到，但内表面的定义特征是在使用中由于组成产品薄页纸幅的造纸纤维的存在而基本上得到保护。
本文所用的术语“外表面”指构成多片薄页纸产品的薄页纸幅暴露表面占支配地位。
增强剂组分优选选自各种聚合物材料，包括溶剂基粘结剂、水溶性聚合物、水可分散的粘结剂、乳液聚合物和热熔粘结剂。增强剂除了赋予干强度外，还能赋予湿强度。合适的聚合物粘结剂包括淀粉、聚乙烯基醇、聚酰胺树脂、聚丙烯酰胺树脂、丙烯酸类聚合物、苯乙烯-丁二烯共聚物、醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯乙烯聚合物、1，1-二氯乙烯聚合物、氯乙烯-亚乙烯基聚合物、丙烯腈共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物。
使用中，增强剂必须是流体状的，这样可将其沉积到薄页纸幅的表面上。本文中术语“流化的增强剂”或“流化形式的增强剂”是用来区分应用时这种形式的增强剂和施加到本发明的薄页纸幅的表面后增强剂的形式。本领域的普通技术人员会认识到可用各种方法进行流化。若聚合物能溶解或分散于水或溶剂，可将其溶解于或分散于水中或相容的溶剂中。若聚合物是热塑性的，可将其升到足够的温度来使聚合物软化或熔融从而使其成为液体。若其是细分的固体物，那么可将其悬浮于气流中。
流化的增强剂最优选的形式是水乳液。水是安全、廉价的载体，乳液的特征在于其具有较高的固体物浓度而不具有高粘度。
弹性胶乳乳液是增强剂的特别优选的流化形式。
增强剂在某种程度上优选为粘性，例如玻璃化转变温度为约0℃或更小。但在本发明中可使用玻璃化温度为约50至-50℃的增强剂。最优选的增强剂为玻璃化温度约-30至约10℃的丙烯酸胶乳。
使用有效量的增强剂，即，产生所需的强度的理想增加程度。若加入量太少，不能观察到强度的增加。若加入量太大，就产品性质如厚度和吸收性而言，将会损害薄页纸产品的性能。优选增强剂为薄页纸产品的次要成分，优选与薄页纸产品的干重相比，增强剂的干重占薄页纸产品重量的约0.5％-10％。更优选增强剂占薄页纸产品重量的约2-5％。
本发明多片薄页纸产品的片数优选为两片，但也可用三片或更多片。两片产品具有两个内表面。一个或多个，优选产品的两内表面含有本发明的表面沉积的增强剂。
优选，增强剂基本上分布在薄页纸的整个内表面。最优选，还提供一种分散于相对扩散的浓度区的增强剂的相对浓缩区的稀疏、不连续的图案。稀疏、浓缩区的功能是提供足够浓度的增强剂从而与相邻的薄页纸幅产生断续的片粘合。增强剂扩散浓度区的功能是提供薄页纸产品的增强而不会在这些区中得到片粘合。
薄页纸的特征是各表面彼此具有很大不同的性质。这种差别来自于其生产工艺的本质特性。如，若在采用杨克烘缸的纸机上制造薄页纸，其差别被认为主要是这样的一种制品，即一个表面用粘合剂固定到杨克烘缸的相对光滑的表面上，而另一表面，即所谓的“毛毯侧”表面压榨在或偏向毛毯或织物内。在类似的方式中，尽管未起皱的薄页纸并不粘合在杨克烘缸上，但当其由载有该薄页纸的多孔成形载体转移到缓慢运动的高纤维承载转移织物载体上时，其一个表面仍被偏向。这种未起皱的薄页纸具有一相对纹理化的表面，也称之为“毛毯侧”表面。在任一情况下，与毛毯侧表面相对的表面称之为“网侧”表面。
构成本发明的多片薄页纸产品的薄页纸幅具有优选的取向，即外表面与网侧表面一致而内表面与毛毯侧表面一致。不受理论的约束，如本发明所述，发明人认为光滑度较高的网侧表面可有利地用作外表面，而毛毯侧表面的良好纹理会改进增强剂沉积的容易性。
本发明的进一方面是生产柔软、高强度多片薄页纸产品的方法。该方法的步骤为a)在薄页纸幅的表面经表面沉积涂上流化的增强剂，从而形成包括0.5％-10％增强剂的表面增强的薄页纸幅；和b)将步骤a)得到的表面增强的薄页纸幅与至少另一薄页纸幅相结合形成多片薄页纸产品，表面增强的薄页纸产品的取向是使包括增强剂的表面形成多片薄页纸产品的内表面。
流化的增强剂优选非均匀地沉积，从而将流化增强剂相对浓缩区的均匀稀疏的不连续图案沉积到流化增强剂均匀涂布的相对扩散图案中。在此种情况下，优选实现结合步骤b)，如施加足够的结合压力使表面增强的薄页纸幅与其它薄页纸幅经增强剂的浓缩区借助粘合力而紧密结合在一起，同时采用的结合压力不足以引起处于均匀的相对扩散区中的增强剂区粘合。
沉积增强剂的优选方法是印刷。最优选的印刷方法是直接凹版印刷。
流化的增强剂优选为含水胶乳乳液。特别适合的是丙烯酸类胶乳。更优选，胶乳液的固含量为约10-50％，最优选约20-30％。
本发明优选的方案特征在于表面沉积的增强剂基本上覆盖了其所处的整个内表面。流化的增强剂的均匀沉积物以每英寸约100或以上的沉积物出现，这足以实现本发明。最优选出现率为每英寸约200-1000沉积物。
本文所用术语“出现率”是相对于化学柔软剂沉积物的间隔而言，定义为沿最紧密的间隔方向所测量的每线性英寸的沉积物数量。认识到许多沉积物图案或布置可以为均匀和离散的，并且可在几个方向上测量间距。例如，对直线布置的沉积物进行测量，其结果是在对角线方向上每英寸的沉积物数量比水平和垂直方向上少。发明者认为，最小间距的方向是最重要的，因此而定义了该方向上的出现率。普通的雕刻图案就是所谓的“六角形”图案，其中凹进的区域在处于等边六角形角部的中心雕刻，而另外的凹进区域位于六角形的中心。人们认识到这种布置的最小间隙是沿以60℃相互交叉并各自与水平线相交成60℃的一对直线方向上。在六角形的布局中，每平方区域的单元数都是出现率平方的1.15倍。
流化的增强剂均匀的表面沉积物的直径优选小于约250微米，更优选小于约150微米，最优选小于约50微米。上述的沉积物的大小是指流化的增强剂与薄页纸幅接触时的大小。应理解优选的流化增强剂具有一定的粘度和表面张力从而促进增强剂施加到底物上时的芯吸能力。增强剂所覆盖的区域因此被认为比沉积物出现率所预测的和前述的沉积物大小范围高。事实上，在本发明优选的方案中，基本上整个表面被增强剂所覆盖。
本发明的进一步的特征在于，均匀表面沉积物主要处于两片多片薄页纸产品的两个内表面的至少一个表面，优选为两表面。
本发明的薄页纸幅可由增强剂或其它的方法相互粘合。若存在这种粘合，它们决不能在纸幅的大部分表面上生成，从而保持本发明的多片薄页纸产品的薄页纸幅间的滑动面。
实现上述的特别有效的方法是非均匀地沉积流化的增强剂。特别优选的非均匀涂布的特征在于，所沉积的增强剂使得流化增强剂相对浓缩区的均匀稀疏的图案沉积到流化增强剂均匀涂布的相对扩散图案中；其中实现本发明方法的结合步骤可按以下进行施加足够的结合压力使表面增强的薄页纸幅与其它薄页纸幅经增强剂的浓缩区借助粘合力而紧密结合在一起。选择结合压力使其不足以引起处于均匀的相对扩散区中的增强剂区粘合。
流化增强剂的相对扩散图案的特征在于基本上覆盖了其所处的整个内表面。如前所述，以约100或以上的沉积物的流化增强剂的均匀沉积物的间隔足以实现这一目的。最优选间隔为每英寸约200-1000沉积物。也如前所述，流化的增强剂均匀的表面沉积物的直径优选小于约250微米，更优选小于约150微米，最优选小于约50微米，其中所特指的直径是指流化的增强剂沉积物与薄页纸幅接触时的大小。
相反，流化增强剂相对浓缩区的均匀稀疏的图案的特征在于其只覆盖其所处的一小部分内表面。包括以每英寸小于2个沉积物的稀疏图案的流化增强剂均匀沉积物的出现率足以实现这一目的。最优选出现率为每英寸约0.2-1沉积物。稀疏的图案中的流化增强剂均匀的表面沉积物的直径优选大于约1000微米，更优选大于约2500微米，最优选大于约5000微米，其中上述的沉积物的大小是指流化的增强剂与薄页纸幅接触时的大小。应理解，优选的流化增强剂具有一定的粘度和表面张力从而促进增强剂施加到底物上时的芯吸能力。增强剂所覆盖的区域因此被认为比沉积物出现率所预测的和前述的沉积物大小范围高。但应选择稀疏的图案中沉积物的出现率和大小从而使沉积物大小“增长”达到最小，这是因为这些沉积物的功能是严格促进与相邻薄页纸幅的间断的片粘合，而不是以整体的方式将各片粘合在一起。
本发明的多片薄页纸产品具有约20-70克/米2的定量，更优选25-50克/米2。其密度为约0.03-0.6克/厘米3，并且更优选约0.1-0.2克/厘米3。
本发明的柔软薄页纸还包含阔叶木和针叶木种类的造纸纤维，其中至少约50％的造纸纤维是阔叶木，并且至少约10％是针叶木。最优选，将阔叶木和针叶木纤维放到不同的层而将其分隔开，其中这种多片薄页纸产品的薄页纸幅包括内层和至少一个外层。
本发明的薄页纸幅优选是起皱的，即在纸机上最后用杨克烘缸生产，其中，部分干燥的造纸纸幅粘结在杨克烘缸上，然后在其上干燥，再由柔性起皱刮刀作用，从杨克烘缸上除去干燥后的纸幅。
起皱是在纸机方向机械地压紧纸页的方法。结果使定量(单位面积质量)增加，并且许多物理性能发生了巨大变化，特别是在纸机方向测定的物理性能。起皱通常是用柔韧刀片，一种所谓的刮刀相对杨克烘缸以机上作业的方式来完成的。
杨克烘缸是大直径的、通常为8-20英尺的辊筒，它被设计成可用蒸汽加压，以产生热的表面，目的是造纸过程结束时完成造纸纸幅的干燥。纸幅首先在有孔成形载体，如长网上形成，这里不需要大量的水来分散纤维悬浮液；然后，成形纸幅转移到所谓压榨部的毛毯或织物上，这里的脱水是连续的，通过机械压紧纸页脱水，或通过某些其它脱水方法如热风穿透干燥；最后，纸页以半干状态转移到杨克烘缸表面以完成干燥。
本发明中所用的制备薄页纸的起皱造纸方法的最优选的变化形式包括所谓的图案致密方法。在该方法中，所得的结构的特征在于具有纤维密度相对低的相对高松厚度区域和分散于高松厚度区内的纤维密度相对高的一系列压实区。该高松厚度区域被称作枕区(pillow region)。该压实区被称作关节区域(knuckle region)。高密度区可能被离散间隔在高松厚度区域内或可能在高松厚度区内全部或部分相连。通常，相对高密度区是连续的，高松密度区是不连续的。生产图案致密化的薄页纸幅的优选方法公开在1967年1月31日颁发给Sanford和Sisson的第3,301,746号美国专利、1976年8月10日颁发给Peter G.Ayers的第3,974,025号美国专利、1980年3月4日颁发给Paul D.Trokhan的第4,191,609号美国专利、1987年1月20日颁发给Paul D.Trokhan的第4,637,859号美国专利、1990年7月17日颁发给Wendt等人的US 4942077中，所有这些文献在此引为参考。
为了形成图案致密化的起皱薄页纸幅，在形成纸幅之后立即将其转移至成形织物，而不是毛毯上。纸幅对着一系列包括成形织物的支撑物并置。纸幅对着支承物系列被压榨，从而在纸幅中与系列支承物和湿纸幅间接触点相一致的几何位置处形成了致密区域。操作中未压实的剩余纸幅部分被称作高松密度区。这种高松密度区可应用流体压力如真空型装置或透风烘缸(blow-through dryer)进一步解密化。通过纸幅脱水和有选择性地预干燥的方式可基本上避免高松厚度区的压实。这优选通过流体压力如真空型装置或透风烘缸的应用来实现，也可通过对着支承物系列机械压榨纸幅，其中高松厚度区不受压这一方法来实现。脱水操作、有选择的预干燥和致实区的形成可结合或部分结合在一起以减少工艺步骤的总数目。半干纸幅在转移至杨克烘缸位置的水份含量小于约40％，并当半干纸幅在所述成形织物上形成低密度结构的同时，将热空气强制通入该半干纸幅。
图案致密化的纸幅转移至杨克烘缸和完全干燥时，优选还要避免机械压榨。本发明中，优选约8～约55％的起皱薄页纸表面包括相对密度至少为高松密度区密度的至少125％的致密关节区。
系列支承物优选是压印承载织物(imprinting carrier fabric)，其具有关节移位图案(patterned displacement of knuckles)并起系列支承物的作用，这有利于应用压力时形成致密区，这些关节图案(pattern of knuckle)形成了前面提到的系列支承物。压印承载织物公开在1967年1月31日颁发给Sanford和Sisson的第3,301,746号美国专利、1974年5月21日颁发给Salvucci，Jr.等人的第3,821,068号美国专利、1976年8月10日颁发给Ayers的第3,974,025号美国专利、1971年3月30日颁发给Friedberg等的第3,573,164号美国专利、1969年10月21日颁发给Amneus的第3,473,576号美国专利、1980年12月16日颁发给Trokhan的第4,239,065号美国专利和1985年7月9日颁发给Trokhan的第4,528,239号美国专利中，所有这些引为参考。
最优选的是，通过施加流体压力到幅而引起胚幅与开孔的干燥/压印织物表面相贴合，此后作为低密度造纸方法的一部分在所说的织物上进行加热预干燥。当将热空气通过纸胚来进行加热预干燥时，该工艺在现有技术中被称为穿透干燥。经穿透干燥的纸幅特别适用于本发明。
本发明的益处将会在很大程度上得以实现，当前述的干燥或压印织物具有以下的特征连续的高密度区(关节区域)分散于高松密度区。优选具有差异密度结构的相对高松密度区域是称为本发明的“枕区”的不连续的区域。当干燥或压印织物包括连续的高密度或关节区时，枕头区有必要是不连续的。在薄页纸特定区域中的枕区出现率是很高的。理想的是维持尽可能高的枕区以得到最大的松密度和压印织物图案的可见性。但过大会由于更浓密纹理表面的负作用而显著地降低柔软度。
属于本发明的另一种变型的加工步骤包括形成所谓的未压实的、无图案压实的多层的薄页纸结构步骤，例如被公开在1974年5月21日颁布的Joseph L.Salvucci，Jr和Peter N.Yiannos的美国专利3812000，1980年6月17日颁布的Henry E.Becker，Albert L.McConnell和Richard Schutte的美国专利4208459中所述的步骤，在此引用此二篇文献作参考。一般说，非压实的、无图案压实的多层的薄页纸结构是通过在多孔的成型网例如长网上沉积造纸配料形成湿幅、湿幅排水和在不加机械压缩的情况下除去额外的水直至幅的纤维稠度至少为80％、并起皱幅而制备的。水是通过真空脱水和热干燥而从幅中被除掉的。所得的结构是相对未压实纤维的柔软而低强度的高膨松的纸页。在起皱前优选将粘合材料施加到部分的幅中。
尽管起皱纸幅的特性，(特别是当由图案密实化方法进行起皱工艺时)优选地用于实施本发明，但未起皱薄页纸也是令人满意的替代物，使用未起皱薄页纸实施本发明也特别地包括在本发明的范围内。
本文所用术语“未起皱薄页纸”是指经非压榨干燥，最优选是通过穿透干燥制得的薄页纸。所得的透干的纸幅是图案致密化的，从而相对高密度区分散于高松密度区内，这种纸幅包括图案致密化薄页纸，其中相对高密度区是连续的，而高松密度区是不连续的。
为了生产未起皱薄页纸幅，将纸胚由载有纸胚的多孔成型载体转移到慢速移动的高纤维支承转移织物载体上，然后将纸幅转移至一干燥的织物上干燥成最终的干燥度。与起皱的薄页纸相比，这种纸幅在表面光滑度方面能提供一些好处。
在现有技术中，介绍了以该方式生产未起皱的薄页纸的技术。例如，Wendt等人在1995年10月18日出版的欧州专利申请0677612A2中介绍了一种不起皱生产柔软薄页纸产品的方法，该专利在此引入作为参考。另一情况，Hyland等人在1994年9月28日出版的欧州专利申请0617164A1中介绍了一种生产光滑的、不起皱的透干的薄页纸的方法，该专利在此引入作为参考。
提供附图1-7以有助于理解本发明。
图1是凹版印刷和结合布局的侧面立体图，其说明形成本发明的包括表面沉积的增强剂的多片薄页纸的方法。图1所示的方法由凹版胶印法将增强剂涂布到薄页纸幅的一个表面上。
在图1中，流化的增强剂6盛于槽5中，从而旋转式凹印滚筒4部分浸在流化增强剂6中。凹印滚筒4上有许多凹进区，在进入槽5时，这些凹进区基本上为空的，但当凹印滚筒4在滚筒旋转过程中部分浸入槽5中的流化的增强剂中时，这些凹进区则装满了流化的增强剂6。
仍参照图1，将从槽5中收集的未处于凹进区中的过量的流化的增强剂6用柔性刮刀7除去，刮刀7与凹印滚筒4的外表面接触，但不能明显变形进入凹进区。因此，凹印滚筒4上剩余的流化增强剂几乎只留在凹印滚筒4的凹进区中。这些剩余的流化增强剂以沉积物的形式转移到上涂滚筒3上。上涂滚筒3具有许多种表面外层，只要其适于工艺的要求。最通常的是，在该印刷工艺中，该上涂滚筒3覆盖有可压缩的外层，如弹性聚合物如天然或合成橡胶。凹印滚筒4和上涂滚筒3通常相互作用地操作，因为当凹印滚筒4和上涂滚筒3连续地经过由其相互作用形成的区域8时，具有负荷压力将有助于从凹印滚筒4的凹进区取得流化的增强剂。通常优选在区域8处的滚筒表面间有相互作用或实际接触，但应认识到，仅使这两个滚筒相互非常靠近地通过时，凹进区的大小和形状和流化的增强剂特性的组合就可以得到令人满意的输送效果。在区域8处从凹印滚筒4吸取到上涂滚筒3上的流化增强剂的表面沉积形状对应于凹印滚筒4的凹进区图案的大小和间距。上涂滚筒3上流化增强剂沉积物转移到薄页纸幅1上，这是指区域9，其是由上涂滚筒3、薄页纸幅1和压印滚筒2相互接近的点所限定的。压印滚筒2具有许多表面外层，只要其适于该工艺的目的。最常见的是，该构型的压印滚筒2覆盖有金属外层。压印滚筒2和上涂滚筒3操作时通常并不相互作用。有一点是必须的，即这些滚筒应相互充分接近时通过，这样当薄页纸幅1处于区域9时，薄页纸幅1与上涂滚筒3上的流化增强剂沉积物充分接触，使其至少部分由上涂滚筒3转移到薄页纸幅1上。因为上涂滚筒3和压印滚筒2之间的负荷压力会压缩薄页纸幅1，所以应避免两滚筒间的距离过小，以保持薄页纸幅1的厚度或蓬松性。在区域9处滚筒表面(通过薄页纸幅1)间的相互作用或实际接触通常并无必要，但应认识到图案和流化增强剂特性的某些组合可能会要求两滚筒在操作时彼此接触。薄页纸幅1从区域9退出，其侧边11含有增强剂表面沉积物。薄页纸幅10即是从区域9退出、其侧边11含有增强剂表面沉积物的薄页纸幅1。
仍参见图1，薄页纸幅10和13导向区域12，并在此相结合，区域12是由两结合滚筒14、薄页纸幅10和13相互接近的点所限定的。结合滚筒14具有许多表面外层，只要其适于该工艺的目的。最常见的是，一个结合滚筒14覆盖有可压缩的外层，如弹性聚合物如天然或合成橡胶，另一结合滚筒具有金属外层。优选区域12处两结合滚筒14的固定间距小于薄页纸幅10和13总厚度，从而当多片薄页纸产品15离开区域12时得到片粘合。但应认识到，薄页纸幅的特性和结合滚筒表面特性的某些组合，加上结合滚筒14彼此作用，可能会获得令人满意的片粘合和令人满意的多片薄页纸产品15的厚度。
图2是凹版印刷和结合布局的侧面立体图，其说明形成本发明的包括表面沉积的增强剂的多片薄页纸产品的方法。图2所示的方法由直接凹版印刷法将增强剂涂布到薄页纸幅的一个表面上。
参见图2，流化的增强剂25盛于槽24中，从而旋转式凹印滚筒26部分浸在流化的增强剂25中。凹印滚筒26上有许多凹进区，在进入槽24时，这些凹进区基本上为空的，但当凹印滚筒26在滚筒旋转过程中部分浸入槽24的流化增强剂中时，这些凹进区则装满了流化增强剂25。
仍参照图2，从槽24中收集的未处于凹进区中的过量流化增强剂25由柔性刮刀23除去。刮刀23与凹印滚筒26的外表面接触，但不能明显变形进入凹进区。因此，凹印滚筒26上剩余的流化增强剂25几乎只留在凹印滚筒26的凹进区。这些剩余的流化增强剂25以沉积物的形式转移到薄页纸幅20上，这是指区域22。由于区域22处压印滚筒21与凹印滚筒26之间的限制，薄页纸幅20进入到凹进区中存在的流化增强剂附近而发生转移。压印滚筒21具有许多表面外层，只要其适于该工艺的目的。最常见的是，该滚筒覆盖有一可压缩的外层，如弹性体聚合物，如天然或合成橡胶。压印滚筒21和凹印滚筒26操作时通常相互作用，即与薄页纸幅20接触，这是由于当凹印滚筒26连续通过由凹印滚筒26、薄页纸幅20和压印滚筒21相互作用形成的区域22时，负荷压力有助于从凹印滚筒26凹进区吸取流化增强剂。通常优选在区域22处通过薄页纸幅20传递的滚筒表面间具有相互作用或实际接触。但也包括，仅让两个滚筒或受限的纸幅非常接近地通过，某些流化特性会得到令人满意的输送。薄页纸幅20从区域22退出，其侧边27含有增强剂表面沉积物。薄页纸幅28即是从区域22退出、其侧边27含有增强剂表面沉积物的薄页纸幅20。
仍参见图2，薄页纸幅28和30导向区域29，并在此相结合，该区域是由两结合滚筒31、薄页纸幅28和30相互接近的点所限定的。结合滚筒31具有许多表面外层，只要其适于该工艺的目的。最常见的是，一个结合滚筒31覆盖有可压缩的外层，如弹性聚合物如天然或合成橡胶，另一结合滚筒有金属外层。优选区域29处两结合滚筒31的固定间距小于薄页纸幅28和30总厚度，从而当多片纸产品32离开区域29时得到片粘合。但应认识到，薄页纸幅的特性和结合滚筒表面特性的某些组合，加上结合滚筒14彼此作用，可能得到令人满意的片粘合和令人满意的多片薄页纸32的厚度。
图3是凹版印刷和结合布局的侧面立体图，其说明形成本发明的包括表面沉积的增强剂的多片薄页纸产品的方法。图3所示的方法由直接凹版印刷法将增强剂涂布到两薄页纸幅的一个表面上，然后将其组合生成多片薄页纸产品。
参见图3，流化的增强剂66盛于槽65中，从而旋转式凹印滚筒64部分浸在流化的增强剂66中。凹印滚筒64上有许多凹进区，在进入槽65时，这些凹进区基本上为空的，但当凹印滚筒64在滚筒旋转过程中部分浸入槽65的流化增强剂中时，这些凹进区则装满了流化增强剂66。
仍参照图3，从槽65中收集的未处于凹进区中的过量流化增强剂66由柔性刮刀67除去。刮刀67与凹印滚筒64的外表面接触，但不能明显变形进入凹进区。因此，凹印滚筒64上剩余的流化增强剂几乎只留在凹印滚筒64的凹进区。这些剩余的流化增强剂以沉积物的形式转移到薄页纸幅61上，其朝向区域69。由于区域69处压印滚筒62与凹印滚筒67之间的限制，薄页纸幅61进入到凹进区中存在的流化增强剂附近而发生转移。压印滚筒62具有许多表面外层，只要其适于该工艺的目的。最常见的是，该压印滚筒62覆盖有一可压缩的外层，如弹性体聚合物，如天然或合成橡胶。压印滚筒62和凹印滚筒67操作时通常相互作用，即通过薄页纸幅61互相接触，这是由于当凹印滚筒67和压印滚筒62连续通过由凹印滚筒67、薄页纸幅61和压印滚筒62相互作用形成的区域69时，具有负荷压力有助于从凹印滚筒67凹进区吸取流化增强剂。通常优选在区域69处通过薄页纸幅61传递的滚筒表面间相互作用或实际接触。但也包括，仅让压印滚筒62和凹印滚筒64和受限的纸幅非常接近地通过，某些流化特性也会得到令人满意的输送。薄页纸幅61从区域69退出，其侧边71含有增强剂表面沉积物。薄页纸70即是从区域69退出、其侧边71含有增强剂表面沉积物的薄页纸幅61。
仍参见图3，纸幅70导向区域72，并在此相结合，区域72是由两结合滚筒74和薄页纸幅70相互接近的点所限定的。结合滚筒74具有许多表面覆盖层，只要其适于该工艺的目的。最常见的是，一个结合滚筒74覆盖有可压缩的外层，如弹性聚合物如天然或合成橡胶，而另一结合滚筒有金属外层。优选区域72处两结合滚筒74的固定间距小于薄页纸幅70总厚度，从而当多片薄页纸产品73离开区域72时得到片粘合。但应认识到，薄页纸幅的特性和结合滚筒表面特性的某些组合，加上结合滚筒74彼此作用，可能到得令人满意的片粘合和令人满意的多片薄页纸产品72的厚度。
图4是本发明多片薄页纸产品的横截面示意图，其示出了表面沉积增强剂所存在的区区域。
参见图4，多片薄页纸包括长纤维82和短纤维83。优选的长纤维82为北方软木牛皮浆，优选的短纤维83为桉树。内薄页纸幅区84包括长纤维82、短纤维83和增强剂81。内薄页纸幅区84优选为毛毯侧。外薄页纸区85包长纤维82、短纤维83但基本上无增强剂81。外薄页纸幅区85优选为网侧。多片薄页纸产品的各片由增强剂在以集中的不连续的排列86粘合在一起，而在这些区域外基本上无粘合。
图5是表示图1、2和3所示的用于印刷滚筒凹进区域的细节示意图，即图1的凹印滚筒4，图2的凹印滚筒26和图3的凹印滚筒64。
参见图5，凹印滚筒75具有一组凹进区，有时称为“小室”。凹进区76和77位于光滑的滚筒表面之上。
仍见图5，滚筒75可由各种材料制成。一般为相对非压缩性的材料，如金属或陶瓷辊，但弹性辊外层也是可以的。
仍见图5，最优选，滚筒75的表面为陶瓷，如氧化铝。这可以由印刷工业中已知的方法由强激光束在其表面刻出一组凹进区。
仍见图5，在滚筒75上产生凹进区的另一方面是用带钻石尖的切割工具的电控制振荡电机械地刻出这些凹进区。若选用这一方法，最方便地是用铜包住辊表面，直至雕刻的深度然后镀一层薄的铬层以保护柔软的铜层。
仍见图5，在滚筒75上产生凹进区的另一方法是使用不稳定的辊表面进行化学蚀刻，在该辊表面上固定耐化学的防护罩，以防止在不希望成为凹进区76和77的区域进行蚀刻。若选用此方法，最为方便的仍是在辊上包一层铜，直至蚀刻的深度，然后镀上一薄层铬以保护柔软的铜层。
仍见图5，在滚筒75上产生凹进区的另一方法是用滚花刀进行机械雕刻。该方法可适于各种材料的辊结构，但在可得到的图案方面可能会产生小偏离。
仍见图5，较小但数量多的凹进区76用于以相对扩散图案施用本发明的增强剂。较大但数量少的凹进区77用于以稀疏不连续图案施加本发明的增强剂以促进纸幅与相邻的纸幅粘合。
图6是包括长纤维和短纤维、表面施加有增强剂的薄页纸幅的毛毯侧的扫描电子显微镜图。增强剂作为纤维上的涂层出现，并包住纤维。图6中纤维处于纸幅的毛毯侧，在毛毯侧表面施加有增强剂。
图7是包括长纤维和短纤维、表面施加有增强剂的薄页纸幅的横截面的扫描电子显微镜图。增强剂作为图7顶部的纤维上的涂层出现，并使纤维胶结在一起。图7顶部的纤维处于纸幅的毛毯侧，在毛毯侧表面施加有增强剂。图7底部的纤维基本上无增强剂。图7底部纤维处于纸幅的网侧，在网侧表面没有施加增强剂。
可能预料，所有种类的木浆通常将包含用于本发明的薄页纸。然而，也能使用其它的纤维素纤维浆，如棉短绒，蔗渣(bagasse)，人造纤维(rayon)等，而且都没放弃。本发明中所用的木浆包括化学浆，例如亚硫酸盐浆和硫酸盐浆(有时也称作牛皮浆)以及机械浆，例如包括磨木浆、热磨机械浆(TMP)和化学热机械浆(ChemiThermomechanical pulp)(CTMP)。也可使用由落叶树和针叶树得到的纸浆。
可以采用阔叶木浆和针叶木浆以及两种浆的掺混物作为本发明薄页纸的造纸纤维。在此使用的术语“阔叶木浆”指的是从落叶树(被子植物)的木质物质得到的纤维浆；而“针叶木浆”是从针叶树(裸子植物)的木质物质得到的纤维浆。阔叶木硫酸盐浆特别是桉树和北方针叶木硫酸盐(NSK)浆的混合物特别适合制造本发明的薄页纸幅。本发明的一个优选实施方案包含使用成层的薄页纸幅，其中，最优选地，阔叶木浆如桉树浆用于构成多片薄页纸产品外表面的层中，并且其中北方针叶木硫酸盐浆用于构成多片薄页纸产品内表面的层中。由回收废纸得到的纸维也可用于本发明，回收废纸可包含任何种类或所有上述种类的纤维。
任选化学添加剂其它材料也可加入到含水造纸配料或纸胚中以赋予产品其它的特性或改进造纸方法，只要这些材料与增强剂的化学性质相容，并且对本发明的柔软度或强度特性不会产生明显不利的影响。下列材料明确包括在内，但并不是包罗万象的。其它材料也可包括在内，只要它们不会影响或抵消本发明的益处。
将阳离子电荷偏向物质加到造纸工艺中以在其被输送到造纸工艺时控制含水造纸配料的ζ电位，这是很普通的。使用这些材料的原因是大多数固体物就性质上来说表面具有负电荷，包括纤维素纤维和细粒和大多数无机填料的表面。一种传统上使用的阳离子电荷偏向的物质是明矾。最近，在该领域，使用相对低分子量的阳离子合成聚合物来进行电荷偏向处理，这种聚合物的分子量优选不大于约500,000，并更优选不大于约200,000或甚至约100,000。这种低分子量阳离子合成聚合物的电荷密度相对较高。这些电荷密度约为4-8当量阳离子氮/千克聚合物。一种适合的材料是Cypro514，CT州Stamford市的Cytec公司的一种产品。在本发明的实施范围内明确允许使用这种材料。
在本领域中，描述了应用高表面积、高阴离子电荷微粒以改进成形、滤水、强度和留着性能。见例如1993年6月22日授予Smith的美国专利5,221,435，引入本发明作为参考。用于该目的的常用材料是二氧化硅胶体或膨润土。加入这些材料明确包括在本发明的范围内。
尽管本发明的本质是沉积的增强剂在多片薄页纸产品的内表面以不连续、间隔小的沉积物的形式存在，但本发明也明确包括作为造纸工艺一部分加入化学增强剂的变化形式。
例如，如果期望取得永久湿强度，那么可向造纸配料或纸胚中加入下列化学品聚酰胺-表氯醇树脂，聚丙烯酰胺，苯乙烯-丁二烯胶乳；不溶的聚乙烯醇；脲甲醛；聚乙烯亚胺；脱乙酰壳多糖聚合物和其混合物。聚酰胺表氯醇树脂是阳离子湿强树脂，已发现它具有特殊的效用。适合类型的这种树脂描述在下列专利中1972年10月24日授予keim的美国专利3,700,623和1973年11月13日授予Keim的美国专利3,772,076，引入本发明作为参考。有用的聚酰胺-表氯醇树脂的一种商业来源是特拉华州Wilmington市的Hercules公司，该公司以Kymene 557H商标销售这种树脂。
许多纸张产品都必须具有一定的湿强度，因为它们需要通过厕所进入腐败物或污水系统而被处理掉。如果赋予这些产品湿强度，那么优选是暂时湿强度，其特征在于在水存在时，其部分或所有效力下降。如果期望得到暂时湿强度，粘合剂可选自双醛淀粉或其它带醛官能度的树脂，如由国民淀粉及化学公司出售的Co-Bond 1000，由CT州Stamford市Cytec公司出售的Parez 750和在1991年1月1日授予Bjorkquist的美国专利4,981,557中描述的树脂，引入本文作为参考。
如果需要增强吸湿性，可使用表面活性剂来处理本发明的薄页纸幅。基于薄页纸的干纤维重量，所用的表面活性剂的量优选约为0.01-2.0％重量。表面活性剂优选具有8个或更多碳原子的烷基链。典型的阴离子表面活性剂是线性烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐。典型的非离子表面活性剂是烷基糖苷，包括烷基糖苷酯[如Crodesta SL-40，可从Croda公司(纽约州，纽约市)买到]；烷基糖苷醚[描述在1977年3月8日授予W.K.Langdon等的美国专利4,011,389中]；和烷基聚乙氧基化的酯[如Pegosperse 200 ML，可从Glyco化学品公司(CT州，Greenwich市)买到，和IGEPAL RC-520，可从Rhone Poulenc公司(新泽西州，Cranbury市)买到]。
可将化学柔软剂通过湿部加入法加入到纸胚中或通过纸幅被干燥后加入到薄页纸幅中的方法加入。优选的化学柔软剂包括季铵化合物，包括，但不限于，熟知的二烷基二甲基铵盐，〔如二(牛脂)二甲基氯化铵、二(牛脂)二甲基甲酯硫酸铵、二(氢化牛脂)二甲基氯化铵等〕。这些柔软剂的特别优选的变化形式是被认为是上述的二烷基二甲基铵盐的单酯或二酯的衍生物。其包括所谓的二酯二(牛脂)二甲基氯化铵、二酯二(硬脂基)二甲基氯化铵、单酯二(牛脂)二甲基氯化铵、二酯二(氢化)牛脂二甲基甲酯硫酸铵、二酯二(氢化)牛脂二甲基氯化铵、单酯二(氢化)牛脂二甲基氯化铵及其混合物，其中特别优选二(非氢化)牛脂二甲基氯化铵、二(轻度氢化)牛脂二甲基氯化铵(DEDTHTDMAC)和二(氢化)牛脂二甲基氯化铵(DEDHTDMAC)及其混合物的二酯的变体。根据产品的性能要求，二牛脂的饱和度可以从非氢化(软)到轻度氢化、部分或完全氢化(硬)而调整。
如上文所述，在使用季铵组分时，若同时使用合适的增塑剂，可以最有效地实现使用季铵组分的功能。可以在季铵组分制备过程中，在季化步骤加入增塑剂，或随后加入。增塑剂的特征是在化学合成中基本是惰性的，但用作粘度降低剂以有助于合成及随后的处理，即，将季铵化合物涂布到薄页纸产品上。优选的增塑剂包括非挥发性的多羟基化合物和脂肪酸的组合。优选的多羟基化合物包括甘油和分子量为200-2000的聚乙二醇，特别优选分子量为200-600的聚乙二醇。优选的脂肪酸包括C6-C23线性或支链和饱和或非饱和类似物，最优选为异硬脂酸。
另一类优选的化学柔软剂包括已知的有机活性聚二甲基硅氧烷组分，包括最优选的氨基官能的聚二甲基硅氧烷。
硅氧烷柔软剂特别优选形式是将有机活性硅氧烷和合适的季铵化合物混合。在该方案中，有机官能硅氧烷优选是氨基聚二甲基硅氧烷，其用量为0至高达50％，优选的用量为约5-15％。前述的百分比表示聚硅氧烷的重量相对于直接固定的柔软剂的总重量的比值。
本发明的薄页纸中也可加入填料。美国专利5611890(1997年3月18日授于Vinson等人，引入本发明作为参考)公开了可用于本发明基质的加有填料的薄页纸产品。
上述的任选化学添加剂只是示例性的，并不是用来限制本发明的范围。
本发明还可应用于多层的薄页纸幅的生产。多层薄页纸结构和形成方法描述于1976年11月30日颁布的Morgan，Jr.等人的美国专利3994771，1981年11月17日颁布的Carstens的美国专利4300981，1979年8月28日颁布的Dunning等人的美国专利4166001，和1994年9月7日公布的Edwards等人的欧洲专利申请0613979 A1，所有的这些文献均引入本文作参考。各层优选由不同类型的纤维组成，纤维一般是较长的软木纤维和较短的硬木纤维，如在多层的薄页纸制造中所使用的那样。最优选适用于本发明的多层薄页纸幅包括至少为二层叠置的层一内层和与内层相连的至少一外层。优选，多层薄页纸包括两层的叠置层内层和外层。外层优选包括具有平均纤维长度在约0.5与约1.5mm之间、优选为小于约1.0mm的较短造纸纤维的主要纤维组分。这些短的造纸纤维通常包括硬木纤维、优选为硬木牛皮浆纤维、和最优选为由桉树得到的纤维。内层优选包括具有平均纤维长度至少约2.0mm的较长造纸纤维的主要纤维组分。这些长的造纸纤维通常是软木纤维、优选为北方软木牛皮浆纤维。
可以由单层或多层薄页纸幅来制备本发明的多片薄页纸制品。
在本发明的典型实施中，在加压的网前箱中提供低浓度的纸浆配料。该网前箱具有用于输送纸浆配料的薄沉积物到长网上以形成湿幅的孔。然后纸幅一般通过真空脱水而脱水到纤维浓度在约7％～约25％之间(以总的纸幅重量为基准计)。
为了制备用于本发明的薄页纸制品，将含水的造纸配料沉积在多孔的表面上以形成纸胚。本发明的范围还包括通过形成多纸层制备薄页纸制品的方法，其中二层或更多层的配料优选是由沉积例如来自多通道网前箱中各个稀释的纤维浆料流的沉积物而形成的。各层优选由不同类型的纤维组成，纤维一般是较长的软木纤维和较短的硬木纤维，如在多层的薄页纸制造中所使用的那样。如果各层开始是在各个网上形成的话，随后各湿层结合在一起以形成多层薄页纸幅。造纸纤维优选由不同类型的纤维组成，纤维一般为较长的软木纤维和较短的硬木纤维。更优选，硬木纤维占所述造纸纤维的至少50％和软木纤维占所述造纸纤维的至少约10％。
正如这里所使用的，术语“强度”指单位总抗张强度(specific total tensilestrength)，这种量度的确定方法包括在本说明书的后面部分中。根据本发明的这种薄页纸幅是高强度的。这通常指它们的总抗张强度一般为至少约为200克/英寸，更优选大于约400克/英寸。
本发明的多片薄页纸幅可用于使用柔软、吸湿性的多层薄页纸产品的任何场合。本发明多片薄页纸幅的特别有益的用途是卫生纸和面巾纸产品。
分析和测试方法A.密度在此使用的术语多层薄页纸的密度是由纸的定量除以厚度计算出的平均密度，并进行适当的单位转换。在此使用的多层薄页纸的厚度是当经受95克/英寸2(15.5克/厘米2)压缩负荷时纸的厚度。
B.薄页纸的(专门)小组(主观评价)柔软度的测定理想的是，在柔软度测定之前，应根据Tappi方法#T402OM-88调整要测定的纸样。这里，纸样要在10-35％的相对湿度和22-40℃的温度范围内预处理24小时。预处理之后，纸样应在48-52％的相对湿度和22-24℃温度范围内处理24小时。
理想的是，小组测定柔软度应在恒温恒湿室内进行。如果不可能，所有样品包括对照纸样都应处在相同环境条件下测定。
柔软度测定是在成对比较的情况下以类似于感觉检测法手册(Manualon Sensory Testing method)中所描述的形式进行的，该方法收录在1968年美国检测和材料协会出版的ASTM特殊技术出版物434中，其引入本文作为参考。柔软度是采用称为成对差别检测(Paired Differene Test)的主观检测来评估的。这种方法使用了检测材料本身的外在标准。对于触觉柔软度，提供二个纸样以使检测者看不见纸样，并且检测者需要根据触觉柔软度选择其中之一。测定结果以所谓小组评分单位(PSU)记录。关于柔软度测定以获得这里以PSU报告的柔软度数据，需进行许多小组柔软度测定。在每次测定中，十位有经验的柔软度检测员被要求评出三组成对纸样的相对柔软度等级。由每个检测员每次一对地评价多对纸样每对中的一个纸样称为X，另一个称为Y。简言之，每一个X纸样是相对其成对的Y纸样按下列方式进行评估1.如果X被评价为可能比Y柔软点，那么X的等级是+1；并且如果Y被评价为可能比X柔软点，那么X的等级为-1；2.如果X被评价为确实比Y柔软点，那么X的等级为+2；并且如果Y被评价为确实比X软点，那么X的等级为-2；3.如果X被评价为比Y软很多，那么给予X的等级为+3，并且如果Y被评价为比X软很多，那么给予X的等级为-3；并且，最后4.如果X被评价为比Y软很多很多，那么给予X的等级为+4，并且如果Y被评价为比X软很多很多，那么给予X的等级为-4。
对这些等级进行平均，并以PSU单位来表示所得值。所得数据被认为是一个小组检测的结果。如果评估一对以上的纸样，那么根据成对的统计分析得到的等级来对所有纸样对进行有序排列。然后，按要求将评价值向上或向下变换排列以取得一个0 PSU值，每个纸样选择该值作为0基准。然后通过其它纸样相对于0基准的相对等级来确定它们具有为正或负值。所进行的和平均的小组测试的次数是使约0.2PSU代表主观感觉柔软度的明显差异。
C.薄页纸强度的测定干抗张强度该抗张强度是用Thwing-Albert Intelect II标准抗张测试仪(Thwing-Albert仪器公司，PA州费城Dutton路10960号，邮编19154)在一英寸宽纸样条上进行测定的。该方法是准备用在成品纸产品、纸卷样品和未加工的原料纸上的。
纸样处理及制备在抗张强度测试之前，应根据Tappi方法#T402OM-88对待测纸样进行处理。测试之前，必须小心地从纸样上除去所有塑料的和纸板包装材料。纸样应在48-52％的相对湿度和22-24℃的温度范围内处理至少2小时。纸样制备和各向抗张强度测试也应在恒温恒湿的室内进行。
对于成品纸，废弃任何损坏的产品。接着，取5条具有4个可用单位的纸样(也称纸页)，并将一个叠加到另一个的顶部，以形成长的叠合纸样，同时使纸页间的孔重合。将用于纵向抗张强度测定的纸页标上1和3，并将用于横向抗张强度测定的纸页标上2和4。然后，用裁纸刀(具有安全保护装置的JDC-1-10或JDC-1-12，Thwing-Albert仪器公司制造，PA州费城Dutton路10960号，邮编19154)通过孔线裁切，以制成4个分开的原料。还要确保用于纵向测试的叠置纸样堆标上1和3，并且用于横向测试的叠置纸样堆标上2和4。
从叠置纸样堆1和3上切取两个1英寸宽的纵向纸条。从叠置纸样堆2和4上切取两个1英寸宽的横向纸条。现有4个1英寸宽纸条用于纵向抗张强度测试和4个1英寸宽纸条用于横向抗张强度测试。对于这些成品纸样品，所有8个1英寸宽纸条(也称纸页)都是5个可用单位厚。
对于未加工的原纸和/或纸卷样品，使用裁纸刀(具有安全保护装置的JDC-1-10或JDC-1-12，Thwing-Albert仪器公司制造，PA州费城Dutton路10960号，邮编19154)从纸样的测定区切取一个8片厚的15英寸×15英寸纸样。确保一个15英寸的切边是平行于纵向的，而另一切边是平行于横向的。确保纸样在48-52％的相对湿度和22-24℃的温度范围内处理至少2小时。纸样制备和各向抗张强度的测试也要在恒温恒湿室内进行。
从8片厚的15英寸×15英寸预处理纸样切取4条1英寸×7英寸的纸样，同时长的7英寸边要与纵向平行。作为纵向纸卷或未加工的原纸样来记录这些纸样。切取另外4条1英寸×7英寸的纸样，同时使长的7英寸边与横向平行。作为横向纸卷或未加工的原纸样来记录这些纸样。确保所有前面的裁切都是用裁纸刀(具有安全保护装置的JDC-1-10或JDC-1-12，Thwing-Albert仪器公司制造，PA州费城Dutton路10960号，邮编19154)进行的。现总共有8条纸样4条8片厚的1英寸×7英寸纸样，其7英寸边平行于纵向；4条8片厚的1英寸×7英寸纸样，其7英寸边平行于横向。
抗张测试仪的操作对于抗张强度的实际测定，使用Thwing-Albert Intelect II标准抗张测试仪(Thwing-Albert仪器公司，PA州费城Dutton路10960号，邮编19154)。将平面夹插入该仪器并根据Thwing-Albert Intelect II的操作手册中所给的指示进行测试仪的校准。将仪器的十字头速度调到4.00英寸/分，并将第1和第2计量长度调到2.00英寸。断裂灵敏度应调到20.0克，并且纸样宽应调到1.00英寸，纸样厚应在0.025英寸。
选定一个测力计，应使待测纸样的预测的抗张强度结果处在测力计使用时的25％和75％量程之间。例如，一个5000克的测力计可用于预测抗张强度范围在1250克(5000克的25％)和3750克(5000克的75％)之间的纸样。抗张测试仪也可设置在5000克测力计的10％量程致使该测试仪能测定预测抗张强度在125-375克范围内的纸样。
取一个待测抗张强度的纸条，将其一端放在抗张测试仪的一个夹头内，纸条的另一端放在另一夹头内。确保纸条的长边平行于抗张测试仪的侧面。也要确保纸条不要伸到两夹头的任一侧面之外。另外，每一个夹头的压力必须与纸样接触。
将测试纸条插入两夹头之后，可监测仪器张力。如果它显示5克或更高值，那么该纸样太紧。相反，如果测试开始后和记录任何数值之前，经过了2-3秒的时间，那么该测试纸条太松。
按照抗张测试仪手册中所描述的那样，开启抗张测试仪。在十字夹头自动返回到其起始开始位置后，该测试完成。从仪器刻度盘或数字仪表板以克为单位读出并记录抗张载荷(精确到最小单位)。
如果该仪器不能自动进行复位，那么进行必要的调节以使仪器夹头回到其起始位置。按照上面所描述的，将下一个纸条放入两夹头中并以克为单位获取抗张强度读数。从所有测试纸条获取抗张强度读数。应注意，如果测试时，纸条滑脱或断裂在夹头内或其边缘，那么应废弃这一读数。
计算对于4个纵向的1英寸宽成品纸条，将这4个分别记录的抗张强度读数加起来。总和除以测定的纸条数。纸条数通常是4。还要将所记录的抗张强度总和除以每个抗张强度纸条的可用单位数。对于1片和2片产品，可用单位数一般为5。
对横向成品纸纸条重复这一计算。
对于在纵向切取的未加工原纸或纸卷纸样，将4个分别记录的抗张强度读数加起来。总和除以测试的纸条数。该纸条数一般为4。还要将所记录的抗张强度总和除以每个抗张强度纸条的可用单位数。该单位数一般为8。
对横向未加工的或纸卷样品纸条重复这一计算。
所有结果都以克/英寸为单位。
实施例下列实施例用以说明本发明的实施。这些实施例是用来帮助本发明的描述，但绝不意味着限制本发明的范围。本发明仅受所附的权利要求书的限制。
实施例1该实施例说明使用直接胶版轮转凹版印刷机来制备一片的内表面具有增强剂的二片浴巾纸。
用于制备流化增强剂的试剂是从Pennsylvania州Philadelphia区的Rohm & Hass公司得到的固含量45％的丙烯酸胶乳(Rhoplex NW-2744F乳液)将50％的丙烯酸胶乳和50％自来水混合，得到胶乳固含量为23％，来制备流化的增强剂。然后将流化剂装入凹印槽中，使该流化增强剂填满轮转凹印滚筒的凹进区。
凹印滚筒表面包衣有氧化铝陶瓷，通过激光技术在氧化铝陶瓷中刻出凹进区。凹进区为半球形，各为直径55μ，深度约228μ。凹进区的图案为六角形，其出现率为每线性英寸350个，使得每平方英寸约140000个凹进区。凹进区所覆盖的总面积的百分比为约53％。
由柔性PTFE刮刀从凹印滚筒表面上除去多余的流化增强剂。
直接印刷机的操作条件滚筒表面速度及薄页纸幅速度为100英尺/分钟。
凹印滚筒与薄页纸接触而运转，而纸幅又与压印滚筒接触。压印滚筒的橡胶外层的硬度为50P&J，厚度为1/2英寸，外径为4英寸。两滚筒相互作用使得不存在薄页纸幅时由于压印滚筒上的橡胶外层的变形的两滚筒接触区的宽度为5/32英寸。
将厚度为10密耳的单片浴巾薄页纸幅通过凹印和压印滚筒间形成的间隙，其中流化增强剂由凹印滚筒转移至薄页纸幅上。离开凹印和压印滚筒间所形成间隙的薄页纸幅含有约3％重量的增强剂(约14％增强剂混合物)。
所得单片薄页纸幅与另一未经本发明的旋转凹版印刷工艺改性、同类型的单片纸结合。所得的二片薄页纸幅转化成浴巾纸纸卷。
测量所得薄页纸的基本性质，下表将实施例1的强度和柔软度与对比例1相比较。对比例1是与实施例1相同的两片薄页纸产品，不同的是对比例1不包括本发明表面沉积的增强剂。
与不具有本发明好处的对比例1的产品相比，实施例1的性能表明，柔软度只有相对很小的降低却能得到强度的增加。
实施例2该实施例说明使用直接胶版轮转凹版印刷机来制备在两片的内表面具有增强剂的二片浴巾纸。
用于制备流化增强剂的试剂是从Pennsylvania州Philadelphia区的Rohm & Hass公司得到的固含量44％的丙烯酸胶乳(Rhoplex NW-1845乳液)将50％的丙烯酸胶乳和50％自来水混合，得到胶乳固含量为22％，来制备流化的增强剂。然后将流化增强剂装入凹印槽中，使该流化增强剂填满轮转凹印滚筒的凹进区。
凹印滚筒表面包衣有氧化铝陶瓷，通过激光技术在氧化铝陶瓷中刻出凹进区。凹进区为半球形，各为直径55μ，深度约228μ。凹进区的图案为六角形，其出现率为每线性英寸350个，使得每平方英寸140000个凹进区。凹进区所覆盖的总面积的百分比为约53％。
由柔性PTFE刮刀从凹印滚筒表面上除去多余的流化增强剂。
直接印刷机的操作条件滚筒表面速度及纸幅速度为100英尺/分钟。
凹印滚筒与薄页纸幅接触而运转，而纸幅又与压印滚筒接触。压印滚筒的橡胶外层的硬度为50P&J，厚度为1/2英寸，外径为4英寸。两滚筒相互作用使得不存在薄页纸幅时由于压印滚筒上的橡胶外层的变形的两滚筒接触区的宽度为5/32英寸。
将厚度为10密耳的单片浴巾薄页纸幅通过凹印和压印滚筒间形成的间隙，其中流化增强剂由凹印滚筒转移至薄页纸幅上。离开凹印和压印滚筒间所形成间隙的薄页纸幅含有约4％重量的增强剂(约18％增强剂混合物)。
所得单片薄页纸幅与另一经本发明的旋转凹版印刷工艺类似方式进行改性、同类型的单片薄页纸幅结合。所得的二片薄页纸幅转化成浴巾纸纸卷。
测量所得薄页纸的基本性质，下表将实施例2的强度和柔软度与同实施例2相同但不包括本发明表面沉积的增强剂的两片薄页纸产品比较。还将实施例2与同实施例2相同、不包括本发明表面沉积的增强剂但通过常规方法在造纸中增加精磨和在湿部加入干强度剂来增强的两片薄页纸产品比较。
与不具有本发明好处的对比例2的产品相比，实施例2的性能表明，柔软度只有相对很小的降低却能得到强度的增加。对比例2A的性能表明，造纸中用常规方法增强的产品的强度与实施例2几乎相同，但柔软度却极大地降低。
权利要求
1.一种高强度、柔软多片薄页纸产品，其包括面对面的至少两片，其中各片的内表面的取向是朝向所述的多片薄页纸的内部，其特征在于所述片的至少一个内表面沉积有增强剂。
2.权利要求1的多片薄页纸产品，其中所述的增强剂选自淀粉、聚乙烯基醇、聚酰胺树脂、聚丙烯酰胺树脂、丙烯酸类聚合物、苯乙烯-丁二烯共聚物、醋酸乙烯酯聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯乙烯聚合物、1，1-二氯乙烯聚合物、氯乙烯-亚乙烯基共聚物、丙烯腈共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物及其混合物。
3.权利要求1或2的多片薄页纸产品，其中与所述薄页纸产品的干重相比，所述增强剂的干重占所述薄页纸产品重量的约0.5％-10％。
4.前述任一项权利要求的多片薄页纸产品，其中所述的多片薄页纸产品为两片。
5.权利要求4的多片薄页纸产品，其中所述的片包括网侧和毛毯侧，其中两片的所述毛毯侧的取向为毛毯侧构成所述多片薄页纸的内表面。
6.前述任一项权利要求的多片薄页纸产品，其中所述的增强剂包括玻璃化转变温度为-30至10℃的弹性聚合物。
7.前述任一项权利要求的多片薄页纸产品，其中所述的各片包括空气穿透干燥的薄页纸幅。
8.一种生产柔软、高强度多片薄页纸产品的方法，该方法的步骤为a)在薄页纸幅的表面经表面沉积涂上流化的增强剂，从而形成包括0.5％-10％的所述增强剂的表面增强的薄页纸幅；和b)将步骤a)得到的表面增强的薄页纸幅与至少另一薄页纸幅相结合形成多片薄页纸产品，所述的结合步骤的特征在于所述表面增强的薄页纸产品的取向是使包括增强剂的表面形成该多片薄页纸产品的内表面；其中所述的多片薄页纸产品包括有至少在其大部分表面上仍保持未粘合的薄页纸幅。
9.权利要求8的方法，其中所述的流化增强剂为胶乳液。
10.权利要求9的方法，其中所述的胶乳液被非均匀地印刷，从而将胶乳相对浓缩区的均匀稀疏的图案沉积到胶乳液均匀涂布的相对扩散图案中，其中实现所述结合步骤b)的方法是施加足够的结合压力使所述表面增强的薄页纸幅与其它薄页纸幅通过胶乳固体物的浓缩区借助粘合力而紧密结合在一起；所述的结合压力不足以引起处于均匀的相对扩散区中的胶乳固体物区的粘合。
全文摘要
本发明公开了用作吸湿性的卫生产品如浴巾纸、面巾纸和吸湿性的毛巾纸的高强度的、柔软的多片薄页纸产品。这种薄页纸至少一个内表面沉积有化学增强剂。
文档编号D21H21/18GK1261938SQ98806892
公开日2000年8月2日 申请日期1998年5月11日 优先权日1997年5月12日
发明者肯尼斯·D·文森, 乔纳森·A·菲克, 霍华德·T·迪森 申请人:普罗克特和甘保尔公司