含有化学软化的粗纤维素纤维的薄纸的制作方法

专利名称：含有化学软化的粗纤维素纤维的薄纸的制作方法
技术领域：
本发明一般来说涉及薄纸，具体来说涉及由低级纤维素纸浆制成的卫生薄纸，被定为低级是由于这种纸浆的粗度较高。
背景技术：
由于世界上对天然纤维供应的经济与环境监视不断加强，人们不得不使用低级纤维素纤维，例如那些由再生纸和由高产率的机械或化学机械方法制得的纤维素纤维。不幸的是，这种纤维在卫生薄纸中相当严重地降低了产品性能，而这些性能正是卫生薄纸消费者最需要的，即美观的品质，尤其最需要的是柔软性。
造成纤维这些性能的主要因素是粗度。上述低级纤维素纤维一般具有较高的粗度。这成为丧失柔软感的原因之一，柔软的感觉是由所选择的原纤维所赋予的，因为原纤维具有松软性。Carstens在1987年11月7日公告的美国专利4300981中解释了由这些原纤维所赋予的结构与表面性质，该文献结合在此作为参考。
粗纤维的第二种不利的特征是纤维粗度的不均匀性，例如，就柔软薄纸的制备来说，一般认为由桉树制成漂白的硫酸盐法纸浆除了具有所需的平均粗度以外，其优点之一在于粗度的均匀性也较高。通过对样品纤维表面积的测量和分级，可以得到纸浆纤维样品内的粗度分布指数，该样品纤维是纤维最大含量为百分之一的纸浆样品内的一组纤维。这组纤维中具有最小表面积纤维的表面积，称为最小纤维表面积，它提供了纸浆样品的粗度分布指数。该最小纤维表面积值越低，表示纸浆样品的粗度越均匀；而该最小纤维表面积值越高，则表示纸浆样品越不均匀，并且即使样品的平均粗度在所需范围内，它们在随后的应用中手感也不理想。
另外，在判断一种具体的纸浆样品所具有的最小纤维表面积值是低还是高时，有必要考虑硬木和软木的相对含量。本说明书论述了一种技术，该技术用于测定一种具体样品所具有的纤维表面积值是低还是高。纸浆样品中软木的每一百分率的比例系数可以降低所测量的最小纤维表面积。这种降低的最小纤维表面积称为纤维增量表面积。如果纸浆样品的纤维增量表面积值低于阈值水平，则它的粗度被认为是均匀的。
如果使用上述的低级纤维，则会丧失一些所需的表面品质。
特别是，在用机械或化学机械方法分离纤维的情况下，最初木质中的非纤维素成分的滞留会造成粗度升高。这种非纤维素成分包括木质素和所谓的半纤维素。它使每种纤维更重但不增加其长度。
再生纸也趋于具有高机械纸浆含量，但是，即使选择废纸进行所有应有的处理来使非纤维素成分变为最少，仍会经常造成粗度升高。这被认为是由于纤维混合物形态的不纯造成的，它是当各种来源的纸被混合用于制造再生纸浆时而自然发生的。例如，选择某种废纸也许因为它主要是天然的北美硬木；不过经常有人发现普遍掺杂有粗软木纤维，甚至是很劣的品种，如美国南部的松树变种。
在造纸历史上，许多发明人将他们的精力倾注于设计一些如何克服低质量纤维缺点的方法，从而使它们能被接受用于本文所述的用途。
一种方法是通过使用一种滑动的簿片切片机纵向切开各个纤维来降低纤维粗度。纵向切开纤维降低了每单位纤维长度上的纤维重量，也就是降低了粗度，但是它显然使天然产生的闭孔纤维孔壁截面变为开孔纤维孔壁截面。Cochrane等人于1989年10月17日公告的美国专利4,874465公开了这种方法。纵向切开纤维需要精确的工艺过程，它并不被认为是一种提供制造薄纸产品所需纤维数量的可行方法，而本领域的技术人员将认识到，形成开孔壁结构会降低纤维固有的韧性，这种副作用使由该纤维得到的纸结构变得脆弱。因此，本发明的一个主要优点在于提供一种柔软的薄纸，该薄纸基本上不含有开孔型纤维壁的纤维。
另一种提高粗纤维结构柔软性的方法是加入各种类型的软化剂。然而，人们已提出的大量用于软化薄纸的化学添加剂中，不过迄今为止，尚没有一种系统可证明足以能从前述粗原料制得真正柔软的薄纸，除非加入过量或不必要的添加剂，而这会导致产品成本较高，因此这种方法在一定程度上不可能被人们普遍采用。
因此，本发明的一个目的是提供一种低密度的纤维薄纸结构，这种结构使薄纸具有令人满意的触觉。
本发明的另一目的是要严格控制就上述目的来说通常被认为是粗糙的和低劣的纤维的掺入量。
本发明的另一目的是提供一种薄纸，它基本上不含开孔壁的纤维。
本发明的再一目的是避免过度使用化学处理方法，因为这些处理方法会增加产品的制造和分装的成本。
下列公开的内容将说明本发明的这些目的以及其它目的是能达到的。
发明概述已发现，如果粗纤维的含量足以使薄纸的复合平均粗度约大于11而小于18mg/100m，则含有由部分粗纤维素纤维组成的闭孔壁纤维素纤维的薄纸结构能获得意想不到的柔软性。
纤维素纤维在用化学方法软化后，意想不到的柔软性使其具有低的摩擦系数(DCOF)(以百分率表示)，它与该复合平均粗度(C)(以mg/100m表示)的关系可用下列公式表示DCOF＞4.27*C-44.23；满足这种关系就能在不需加入不必要的添加剂来掩蔽粗纤维硬度或者不需借助纤维纵向切开的情况下生产出一种柔软的薄纸。纵向切开是一种很精确的操作并且会产生不需要的开孔壁纤维的微细结构。
在优选的实施方式中，本发明选择的粗纤维所具有的增量表面积约小于0.085平方毫米。
这种柔软薄纸的比抗拉强度约在9和25g/in/g/m2之间，密度约在0.05和0.20g/cc之间。
在优选的实施方式中，本发明提供了一种处理方法，该方法目的在于基本上能在这种纤维上涂覆一种化学软化剂，优选的涂覆量范围约为0.05％至2.0％重量，这与其比表面有关。优选的化学软化剂包括具有下式的季铵化合物

在上式定义的结构中，每个R1为C14-C22烃基，优选为牛脂，R2为C1-C6烷基或羟烷基，优选为C1-C3烷基，X-是一种配合的阴离子，例如卤素(如氯或溴)或甲基硫酸根。如Swern,Ed.著《Bailey工业油脂产品》第三版JohnWiley and Sons出版公司(纽约1964)所述，该牛脂是一种具有多种成分的天然物质。上面所指的由Swern所编的参考文献中的表6.13说明，该牛脂中78％以上的脂肪酸一般含有16或18个碳原子。通常，牛脂中一半的脂肪酸是不饱和的，基本上以油酸的形式存在。合成的和天然的“牛脂”都在本发明的范围之内。
优选地，每个R1为C16-C18的烷基，更优选地，每个R1为直链C18烷基。优选地，每个R2为甲基，X-为氯或甲基硫酸根。
适用于本发明的季铵化合物的实例包括众所周知的二烷基二甲基铵盐，如二牛脂二甲基氯化铵、二牛脂二甲基甲硫酸铵、二(氢化)牛脂二甲基甲硫酸铵；优选二(氢化)牛脂二甲基甲硫酸铵。这种特定的物质可从俄亥俄Dublin的Witco化学公司购到，其商品名为”Varisoft137”。
还可以使用季铵化合物的可生物降解的单酯和双酯变体，这也属于本发明的范围。
除非另有说明，本文所有的百分率，比率和比例均以重量计。
附图的简要说明

图1为流程示意图，图示了一种优选的纤维素纸浆的制备方法，其中，首先进行长度分级步骤，接着进行离心步骤。
图2为流程示意图，图示了优选的纤维素纸浆的另一种制备方法，其中，首先进行离心步骤，接着进行长度分级步骤。
以下对本发明进行更为详细地描述。
发明的详细描述简单地说，本发明是一种含有纤维的低萃取物薄纸，该纤维具有一定范围的粗度，从成品的粗度范围考虑，该纤维具有迄今为止从未获得的柔软程度。
已发现可以通过降低与其表面积有关的各纤维表面的摩擦系数来获得意想不到的柔软度。
本文所用摩擦系数这个术语指的是由将多孔玻璃滑块拖过纸样品的光滑表面所需的力测定的摩擦系数，该纸样品是由TAPPI标准T-205法制备得到的。下文将提供用于这种测量方法的细节，但是这种摩擦系数可通过其他方法得到，这些方法能得到可比较的值。
本说明书中所用的降低的摩擦系数这个术语缩写成DCOF，以百分率为单位来表示，它指的是通过加入其它化学软化剂而使摩擦系数降低的百分数。换句话说，为了测定纤维成品的DCOF，需要用不合化学软化剂的纤维样品制得一种标准手抄纸和用加入化学软化剂后的纤维样品制得一种标准手抄纸。使用每种手抄纸测量摩擦系数，DCOF可利用下式计算得到DCOF=COFB-COFACOFB×100]]>这里，DCOF为降低的摩擦系数，COFB和COFA分别为由未经过处理的纤维制得的手抄纸的摩擦系数和由经过处理的纤维制得的手抄纸的摩擦系数。
本文所用的术语化学软化剂指的是一种能够提高造纸纤维的光滑度而本质上独立存在于纤维中的化合物，也就是说，即使当纤维被分散在水中时它仍能保留在纤维中。本发明优选约含0.05％至2.0％的化学软化剂，以干燥纤维重量计。
化学软化剂的一种最优选形式为0.05％至2.0％的具有下式的季铵化合物。

在上式定义的结构中，每个R1为C14-C22烃基，优选为牛脂，R2为C1-C6烷基或羟烷基，优选为C1-C3烷基，X-是一种配合的阴离子，例如卤素(如氯或溴)或甲基硫酸根。如Swem,Ed.著《Bailey工业油脂产品》第三版John Wiley andSons出版公司(纽约1964)所述，牛脂是一种具有多种成分的天然物质。上面所指的由Swem所编的参考文献中的表6.13说明，牛脂中78％以上的脂肪酸一般含有16或18个碳原子。通常，存在于牛脂中一半的脂肪酸是不饱和的，基本上以油酸的形式存在。合成的和天然的“牛脂”都在本发明的范围之内。
优选地，每个R1为C16-C18的烷基，更优选地，每个R1为直链C18烷基。优选地，每个R2为甲基，X-为氯或甲基硫酸根。
适用于本发明的季铵化合物的实例包括众所周知的二烷基二甲基铵盐，如二牛脂二甲基氯化铵、二牛脂二甲基甲硫酸铵、二(氢化)牛脂二甲基甲硫酸铵；优选二(氢化)牛脂二甲基甲硫酸铵。这种特定的物质可从俄亥俄Dublin的Witco化学公司购到，其商品名为”Varisoft137”。
适宜的季铵化合物的进一步实例、和往纤维素纤维中加入该化合物的优选方法如Phan等人在1993年8月31日公告的美国专利5,240,562中所述，该专利已引入本文参考文献中。
还可以使用季铵化合物中可生物降解的单酯和双酯变体，这些物质也属于本发明的范围。这些化合物具有下式和


在上式定义的结构中，每个R1为脂族C13-C19烃基，优选为牛脂，R2为C1-C6烷基或羟烷基或它们的混合物，X-是一种配合的阴离子，例如卤素(如氯或溴)或甲基硫酸根。优选地，每个R1为C16-C18烷基，最优选地，每个R1为直链C18烷基，R2为甲基。
其它优选的适用于本发明薄纸的化学软化剂包括聚硅氧烷化合物，优选为氨基取代的聚二甲基聚硅氧烷化合物。除了这种氨基官能团取代以外，还可用羧基、羟基、醚、聚醚、醛、酮、酰胺、酯和硫羟基进行有效取代。在这些有效取代基中，包括氨基、羧基和羟基的一类取代基比其它取代基是更为优选的；氨基是最优选的。这种聚硅氧烷的适宜类型如Ampulski等人在1991年10月22日公告的美国专利5,059,282中所述，该专利已引入本文参考文献。
典型的商业上可得到的聚硅氧烷包括得自Dow Corning公司的DOW8075和DOW200，得自联合碳化物公司的Sliwet L720和Ucarsil EPS。
尚有其它优选的适用于本发明的化学软化添加剂，它们包括非离子表面活性剂，这些表面活性剂选自烷基苷类，包括烷基苷酯，如蔗糖椰子酸酯(Crodesta SL-40)，它可从Croda公司(纽约，NY)得到；烷基苷醚，如W.K.Langdon等人在1977年3月8日公告的美国专利4,011,389所述；烷基聚乙氧基酯，如聚乙二醇(200)单月桂酸酯(Pegosperse200ML)，可从GlycoChemicals,inc.(Greenwich.CT)得到；烷基聚乙氧基醚和酯，如可从壳牌化学公司得到的Neodol25-12；脱水山梨糖醇酯，如从ICI美国公司得到的司盘60，乙氧基化的脱水山梨糖醇酯，丙氧基化的脱水山梨糖醇酯，混合的乙氧基/丙氧基脱水山梨糖醇酯，和聚乙氧基化的脱水山梨糖醇醇，如同样来自ICI美国公司的吐温60。但是必须清楚，上面关于适宜的化学软化剂的列表本质上仅仅是示范而已，并不意味着限定本发明的范围。
已发现，如此低含量(例如0.05％-2.0％)的化合物(如上述季铵化合物)带来了巨大的经济价值。实际上，这些低含量对本发明薄纸而言，没有必要通过使用多羟基化合物或其他湿润剂来抵消任何疏水性，因为这样做可进一步节约成本。
本文所用的术语复合平均粗度，指的是由薄纸的纤维终产品所测得的粗度，而不管产品是否由多种不同粗度的配料组成。纤维素纤维粗度的测定方法在下文中进行详述。
对于由不同类型的纤维素纤维的共混物组成的产品也可以测定其复合平均粗度，这是从该产品所包含的各个纤维的粗度来测定的。需要知道不同类型纤维的确切的重量比率以进行这种计算。为进行这种计算，当两种纤维类型1和2各自具有的粗度分别为C1和C2，各自以重量份数f1和f2混合时，使用下式得出结果的复合平均粗度C。C=C1×(1+f1/f2)1+(f2/f1)×(C1/C2)]]>本发明的这种薄纸由复合平均粗度约在11和18mg/100m之间的纤维素纤维组成，更为优选的粗度约在12mg/100m和16mg/100之间。
Vinson在1995年4月11日公告的美国专利5,405,499描述了一种优选的制备具有理想的纤维长度和纤维粗度的纤维素纸浆的方法，该专利引入本文的参考文献。
本文所用的术语纤维素纤维，指的是天然产生的纤维状物质，它来自木材和其它生物材料。取自于木材的物质特别有用。可使用各种来源的纤维素木材纤维来制备本发明产品。这些物质包括化学纸浆，它经过纯化，基本上清除所有源自木质的木质素。这些化学纸浆包括那些由强碱Kraft(硫酸盐)或酸、亚硫酸盐方法制得的物质。可应用的木材纤维还可以源自机械纸浆，本文所用的机械纸浆这个术语指的是化学热力学纸浆以及磨木浆(groundwood)、热力学纸浆和半化学法纸浆，所有的这些纸浆基本上都保留了木质中的部分木质素。
硬木纸浆和软木纸浆以及这两种的混合物都可以被利用。这里所说的术语硬木和软木纸浆分别指的是源自阔叶树(被子植物)和针叶树(裸子植物)木质素的纤维木浆。同样本发明可用源自再生纸的纤维，这些再生纸可能包含上述种类的一种或全部，还可能含有少量便于原造纸的其它纤维、填充剂和添加剂。
根据本发明，可以采用源自再生纸的纤维来生产产品，这种再生纸是用化学纸浆纤维制得的，含有一种硬木和软木纤维的混合物。本文所用的术语“再生纸”一般是指有意除去它的纤维并重新利用它的纸。这些纸可以是消费前的，如从纸厂或打印店得到，或是消费后的，如从家庭或办公室收集得到的。再生纸由商人分成不同的等级以便于重新利用。在本发明中，再生纸中一个含具有特定价值的等级是帐簿纸(ledger paper)。帐簿纸通常含化学纸浆并且其含有的硬木和软木的比率一般约为1∶1到2∶1。帐簿纸的实例包括粘合纸，书，照相纸及其类似的纸张。
制备本发明的薄纸所用的纤维素纤维优选为至少含有10％，更优选约为20％到60％的粗纤维素纤维，以重量计，这些纤维素纤维选自由再生纤维，化学-热机械方法处理的纤维或它们的混合物组成的组。
本文所用的柔软性指的是薄纸的触觉品质，该触觉品质是由专家小组进行相对评定的，并被记录成每个单元的小组评定的平均值。
据悉柔软性受造纸的结构物的影响，而不受这里所公开的纤维形态学的影响。例如，本领域的技术人员所熟知的是，卫生纸的柔软性是它的重量和抗拉强度的函数。
本发明的制品也确实是如此。本发明人将这些参数组合起来以一个比值表示其中抗拉强度(用g/in来表示)除以基本重量(用g/m2表示)。该比值在这里是指比抗拉强度。本发明所用的比抗拉强度约为9g/in/g/m2到25g/in/g/m2。更优选为约11g/in/g/m2到17g/in/g/m2。
柔软性更受在造纸中进行的成形和干燥类型的整体结果的影响。例如，1957年授予Sanford和Sisson的美国专利3,301,746非常关键地解释了制造特殊软纸的方法，这种软纸用作卫生纸及其类似物。该技术确认了密度对柔软性的重要性。
本文所用的术语密度是根据厚度和每单位面积的重量计算得到的，这里，厚度是使用任何一种合适的能使样品承受95g/in2压力负荷的纸厚度测定器测得的。对本发明有用的密度范围约为0.05g/cc到0.2g/cc，优选为约0.08g/cc到0.15g/cc。
本文所用的术语离心筛指的是一种压力筛，例如Model100Centrisorter，它是South Walpole,MA的Bird机械公司的商品，它装配有具有一定孔径大小的筛网，这种孔径大小能使纤维在流入处被分成具有可测量长度差的两部分。
本文所用的术语纤维长度，指的是加权平均纤维长度，它是通过下文将要描述的Kajaani FS-200测得的。本发明的薄纸优选为具有约1mm到1.5mm的复合平均纤维长度。
本文所用的术语水力旋风器指的是一套装置，如3”Centricleaner(锥形除渣器)，它是Springfield,OH的Sprout-Bauer公司的商品。
本文所用的术语“开孔壁”指的是当含有腔或中心空隙的天然纤维素纤维被纵向切片以至于孔壁内部的实质性部分被暴露出来时所导致的状态。与这种状态相反的是“闭孔壁”，它是绝大部分纤维素纤维的天然状态，特别是包括木纤维管，这种木纤维管构成了硬木和软木类型的木纤维纸浆的主要实体。本发明的一个主要优点在于本发明的薄纸所含有纤维仅仅是闭孔壁类型。A．薄纸本发明是一种柔软薄纸，这种柔软薄纸含具有闭孔壁、并被化学方法软化的纤维素纤维。用化学方法软化的纤维素纤维含有足够数量的粗纤维，从而可以使薄纸的复合平均粗度升至约为11到18mg/100m之间，更优选约为12到16mg/100m之间。用化学方法软化的纤维纤维具有低的摩擦系数(DCOF，以百分率表示)，该摩擦系数与复合平均粗度(C)(以mg/100m表示)，有下列公式关系DCOF＞4.27*C-44.23，更优选为DCOF＞4.75*C-44.23。
这种薄纸的比抗拉强度约在9和25g/in/g/m2之间，其密度约在0.05到0.20g/cc之间。
本发明用于一般的薄纸，包括但不限于常规的压毛薄纸；高松厚度的稠化薄纸；高松厚度的不紧密的薄纸。这种薄纸可具有均匀的或多层结构；而从其得到的薄纸产品可以是单层或多层结构。这种薄纸优选为其基本重量大约在10g/m2和65g/m2之间，其密度约为小于或等于0.6g/cc。更为优选的是，基本重量大约为小于或等于40g/m2，而其密度大约在0.05g/cc和0.2g/cc之间。进一步优选为其密度大约在0.05g/cc和0.2g/cc之间，而最优选为其密度大约在0.08g/cc和0.15g/cc之间。参见1991年10月22日公告的美国专利5,059,282(Ampulski等人)第13栏第61-71行，该文献描述了如何测定薄纸的密度。(除非另外具体说明，所有相对于纸的的数量和重量都是以干燥时为基准。)在本发明的一个具体优选实施方案中，薄纸是单层、多层结构。这种单层优选为含有三个重叠层，一个内层和两个外层，内层位于两个外层之间。内层优选为含有长度加权平均长度至少为1mm的纤维素纤维，而两个外层的每层优选为含有长度加权平均长度约小于1mm的纤维素纤维。在这个优选的实施方式中，内层约占全部纸重的15％到25％。粗纤维素纤维选自再生纸、化学热力学纤维和它们的混合物。这种粗纤维优选为位于外层，以重量计它们至少约占全部纸重的10％，更优选为约20到60％，和至少约占外层的12％，更优选为约25到75％。
常规的压实薄纸和制造这种纸的方法在造纸技术中是已知的。这种纸一般通过在一个有孔金属丝网上沉积一种造纸配料，在造纸技术中常将这种金属丝网叫做长网造纸机的网。这种配料一旦沉积在网上，这就形成纸幅。对该纸幅加压脱水并在高温条件下进行干燥。按照所述的这种方法制造纸幅的具体技术和典型设备是本专业人员已知的。在一种典型的方法中，从一种加压的流浆箱内提供一种低稠度的纸浆配料。该流浆箱具有一个开口，将一层簿的纸浆配料沉积物带到长网造纸机的网上形成一个湿的纸幅。然后一般通过真空脱水将该纸幅进行脱水至纤维稠度约为7％和25％之间(以纸幅的总重为基数)，并通过加压进一步干燥，在该操作中，使纸幅接受由反向机械元件施加的压力，例如，圆辊筒。脱水后的纸幅用蒸汽辊筒进一步加压和干燥，这种蒸汽辊筒设备在该领域里称为Yankee干燥器。在Yankee干燥器中可通过机械装置进行施压，如用反向圆筒辊对纸幅加压。可以使用多个Yankee干燥器辊，借此在辊间可随意产生附加压力。形成的薄纸结构此后称作为常规的压实的薄纸结构。由于潮湿的纤维在压紧状态下干燥时，整个纸幅受到相当大的机械压力，因此这种纸被认为是紧密的。
优选的是使本发明薄纸的结构致密。结构致密的薄纸的特征在于具有较高松厚度区的纤维密度较低而致密区的纤维密度较高。高松厚度区域的另一个特征在于枕形区(pillow regions)的范围。致密区还可称为叉节区。致密区分散在高松厚度区内。在高松厚度区内不连续地分布有致密区或可以全部或部分相互连接。这种结构可以形成非装饰的形状或形成有花纹的簿纸。制造有花纹的致密簿纸的优选方法在以下文献中被公开1967年1月31日公告的美国专利3,301,746(Sanford等人)；1976年8月10日公告的美国专利3,974,025(Ayers等人)；1980年3月4日公告的美国专利4,191,609(Trokhan等人)；1987年1月20日公告的美国专利4,637,859(Trokhan等人)；结合在此作为参考。
一般来说，有花纹的致密纸幅优选通过以下方法制备在有孔的长网造纸机的金属丝网上沉积一种造纸配料，形成一个湿的纸幅，接着将该纸幅对合到一排支撑体上。该纸幅受到这排支撑体的压力，借此在纸幅内产生致密区，其位置相应于这排支撑体与该纸幅之间的一些接触点上。在这项操作中纸幅上不受压的其余部分被认为是高松厚度区。通过使用流体压力(如真空器械或吹风干燥器)，或采用机械方法向支撑体方向对纸幅加压，使该高松厚度区进行进一步的致密。将纸幅进行脱水，或者可以预干燥，以使高松厚度区基本上不被压实。脱水、选择性的预干燥和形成致密区这些操作可结合或部分结合起来以减少总的进行加工的步骤。在致密区的形成、脱水和选择性的预干燥之后，纸幅的干燥便完成了，仍优选为不采用机械加压。优选使约8％到55％的薄纸表面为致密区，密度至少为高松厚度区密度的125％。
这排支撑体优选为具有一种交替叉节结构的压花载体织物，它和为致密区的形成提供便利的这排支撑体一样施加压力进行操作。该叉节结构图案构成了前述的这排支撑体。适宜的压花载体织物在以下文献中公开1967年1月31日公告的美国专利3,301,746(Sanford等人)；1974年5月21日公告的美国专利3,821,068(Salvucci等人)；1976年8月10日公告的美国专利3,974,025(Ayers等人)；1971年3月30日公告的美国专利3,573,164(Friedberg等人)；1969年10月21日公告的美国专利3,473,576(Amneus)；1980年12月16日公告的美国专利4,239,065(Trokhan等人)；1987年7月9日公告的美国专利4,528,239(Trokhan等人)；结合在此作为参考。
优选的是首先将配料在有孔载体(例如长网造纸机的网)上形成湿纸幅。将这种纸幅脱水并将它转移到压花的织物上。或者也可以先将配料沉积于有孔支撑载体上，该载体也像压花织物支撑体一样操作。这种纸幅结构一旦形成，湿纸幅便被脱水，优选为进行加热预干燥使其具有约40％和80％之间的纤维稠度。脱水优选采用抽提箱或其它真空器械或吹气干燥器进行操作。在完全干燥之前在纸幅上压出叉节花纹。完成该项操作的一种方法是通过使用机械压力。例如，通过在干燥鼓(如一种Yankee干燥器)表面对载有压花织物的夹辊施压来完成这项操作，其中纸幅放在夹辊和干燥鼓之间。同样优选的是在用诸如抽提箱或吹气干燥器之类的真空干燥器进行的干燥完成以前，使纸幅在压花织物上压成形。流体压力可分别在初始脱水步骤中、紧接其后的处理步骤、或者两者组合的步骤进行过程中施加，以减少致密区的影响。
1974年5月21日公告的美国专利3,812,000(Salvucci等人)和1980年6月17日公告的美国专利4,208,459(Becker等人)描述了这种未压紧、无花纹的致密的薄纸结构(结合在此作为参考)。一般来说，未压紧的无花纹的薄纸结构是这样制备的在有孔金属丝(如长网造纸机网)上沉积造纸配料，形成湿纸幅，牵拉该纸幅并采用非机械施压的方法除去多余的水份直至纸幅的纤维稠度至少约为80％，再对纸幅进行打皱。通过真空脱水和热脱水法从纸幅上脱去水。结果得到一种柔软但薄弱、松厚度较高的纸张具有相对不紧密的纤维结构。优选为在打皱之前往纸幅的某些部分加入粘合材料。
压实的无花纹的薄纸结构在造纸技术中是已公知的一种常规的薄纸结构。一般来说，压实的无花纹的薄纸结构是这样制备的通过在有孔金属丝(如长网造纸机网)上沉积造纸配料，形成湿的纸幅，牵拉纸幅并采用均匀机械施压的方法除去多余的水份直至纸幅的纤维稠度至少约为25-50％，将该纸幅转移到热干燥器(如Yankee干燥器)上，并对纸幅进行打皱。用真空方法、机械方法以及热法对纸幅全面脱水。结果得到一种强度大、一般是单一密度但松密度低的、有吸收性和柔软的纤维结构。B．粗度，纤维长度和软木百分率的测定本文所用的术语“平均纤维长度”指的是长度加权纤维长度，它采用一种合适的纤维长度分析装置测定的，例如，Kajaani FS-200型纤维分析仪，可从Kajaani Electronics of Norcross,Georgia得到。根据制造者建议，将这种分析仪的记录范围设置在0mm到7.2mm，并将纤维的轮廓设定为将长度小于0.2mm的纤维从纤维的长度和粗度的计算中排除。将这种尺寸的粒子排除在纤维长度和粗度的计算之外是因为人们认为它们大部分含有非纤维成分，而这些成分对于本发明的目的来说是不起作用的。
术语“粗度”，在这里包含的代数式中简写成”C”，它指的是每单位的未载重纤维长度的纤维质量，它的记录单位为毫克每10米载重纤维长度(mg/100m)，它是通过使用一种合适的纤维粗度分析仪，如上述的KajaaniFS-200分析仪进行测量的。纸浆的粗度C是这种纸浆中的三个纤维样品的三个粗度测量值的平均数。测定粗度的分析仪的操作类似于测定纤维长度的操作。必须注意样品的制备以确保在这种仪器上得到的样品重量较精确。
一种可接受的方法是，将每个纤维样品所用的两个铝制盘在干燥箱内在温度为110℃下放置30分钟。接着将这两个盘放入一种含有合适的干燥剂的干燥器，如加入含无水硫酸钙的干燥器中至少进行15分钟的冷却。应该用镊子对这两个盘进行操作以免使其受油和水气的污染。将这两个盘从干燥器中取出，立即同时进行称重，误差范围在0.0001克以内。
将约为1克的纤维样品放置于其中一个盘中，将这两个盘(其中一个空盘)不加盖于干燥箱中于110℃下放置60分钟，以得到完全干燥的纤维样品。接着在从干燥箱中移去盘之前用空盘盖住含有纤维样品的盘。随后将盘和样品从干燥箱中移出，并将其放在干燥器中至少冷却15分钟。将加盖的样品移出并立即称得样品和盘的总重，误差范围在0.0001克以内。从该重量中减去前面得到的盘重从而得到完全干燥的纤维的重量。纤维的重量被认为是初始样品重量。
准备一个空的30升容器，对它进行清洗，并在称重容量为25千克、精度为0.01克的天平上对它进行称重。准备一台标准TAPPI分散机，如在TAPPI法T205中提到的英国分散机(the British disintegrator)，对该容器进行清洗以除去所有的纤维。倾空分散机容器中的初始样品重量的纤维，保证所有的纤维被转移到分散机中。
在分散机中的纤维样品被约2升的水稀释并让分散机工作10分钟。将分散机内的物质清洗到30升的容器中，并保证所有的纤维都被洗入该容器中。接着将30升容器中的样品用水稀释从而得到一种重20千克，误差范围在0.01克以内的水-纤维稀浆。
将Kajaani FS-200的样品烧杯清洗并进行误差范围在0.01克以内的称重。以垂直和水平的冲程对30升容器内的稀浆进行搅拌，同时注意不要形成圆周运动，因圆周运动会趋于使稀浆中的纤维发生离心。将一个100.0克，测量精度在0.1克以内的样品从30升的容器中转移到Kajaani烧杯中。将初始样品重量(以克为单位记录)乘以五(5)倍得到该Kajaani烧杯中纤维的重量，以毫克表示。
在Kajaani FS-200型面中的纤维的重量，其精度为0.01g。Kajaani FS-200型面中的最小纤维长度为0.2mm，因而0.2mm被认为是在粗度计算中的最小纤维长度。接着用Kajaani FS-200计算初级长度。
将该初级长度值乘以一个系数得到粗度，该系数对应于长度大于0.2mm的纤维的重量加权累积分布。FS-200的说明书提供了一种得到该重量加权分布的方法。但是，该值以百分率的形式记录并且从”0”纤维长度开始累积。为得到上述的系数，由该仪器的显示中得到“长度小于0.2mm(仪器的输出值)的纤维的重量加权累积分布”。将该显示值从100中减去，然后将结果被100除而得到对应于长度小于0.2mm的纤维的重量加权累积分布的系数。因而得到的粗度是纤维样品中那些纤维长度小于0.2mm的纤维的粗度。重复进行该粗度测量，先用干燥箱将两个称盘和一份纤维样品进行干燥，得到三个粗度值。通过求得这三个粗度值的平均值并将单位转化成以mg/100m表示的数值就得到本文所用的粗度C。
本文所用的“软木百分率”的数量，指的是取自软木树的纤维素纸浆中纤维的干重百分率。纤维素纸浆中的残留物(100-％软木)被定义为“软木百分率”。如果不知道软木百分率，则可以通过由TAPPI T401 om-88操作法，“纸和纸板的纤维分析”(结合在此作为参考)，经视觉观察得到软木百分率。C．最小纤维表面积和纤维增量表面积的测定本文所用的术语“最小纤维表面积”指的是纸浆样品中纤维最大含量为百分之一(以考面积计)的一组中的最小表面积纤维的投影表面积。该最小纤维表面积可用以下所述的图像分析测得。
将大约0.25gm的典型的纸浆样品湿润并将它破碎成碎片。建议采用蒸馏和过滤的水以减少污染，否则这种污染会带使图像分析变得复杂。0.05微米的过滤器足以减少这种污染。将这种破碎的纸放入250ml锥形烧瓶中，加入约50ml的水，摇晃该烧杯直到纸浆样品被分散开。将烧杯内容物进一步用水稀释成200ml体积。弃去大约四分之三的烧杯内容物，将烧杯重新用水填充成200ml体积，再次摇晃该烧杯以混合内容物。重复进行弃去烧杯内容物，再稀释烧杯内容物，和摇晃烧杯直至肉眼检测烧杯内容物表明烧杯内得到的稀浆不含有纤维与纤维的连接物。
用不起毛的薄纸清洗40×60mm的玻璃显微镜载片，用一种永久标器在该载片的表面标记一正交网格。该网格用作随后图像分析过程中的标记；它的确切位置并不重要，而且它可以被操作者设置成一合适的尺寸。用大约一平方厘米的网格用于减少纤维/网格交叉点的发生率。将载片放置于载片加热辊上，在边上标记”down”．剧烈摇晃烧杯中的稀浆，用一次性移液管将等份试样的稀浆移走，并将它置于载片上。应用大约10毫升的稀浆覆盖这种载片。使载片上的水蒸发，不时地用解剖针破坏表面张力以防止在干燥过程中稀浆纤维发生絮凝化。将小滴的载片粘合剂滴在新载片的四个角落，将这种载片放在纤维覆盖的载片表面，同时注意不要施加过度的压力。除去多余粘合剂并用一种不起毛的薄纸清洗载片表面。
图像分析系统包括一台计算机，该计算机含有一框式取样板、立体显微镜、视频照相机和图像分析软件。一种合适的框式取样板含有TARGA M8型板，可从印第安那Truevision Company,of Indianapolis得到。或者，使用一种DT2855型框式取样板，可从马萨诸塞Data Translation of Marboro得到。
可以使用从纽约Lake Success的奥林巴斯公司得到的奥林巴斯SZH立体显微镜，和从加利福尼亚Kohu Electronics Division of San Diego得到的4815-5000型固体状CCD视频照相机以获取图像并将它存储在计算机文件中。可用奥林巴斯MTV-3型适配器来将Kohu视频照相机装配到显微镜上。或者，可选择使用一种VH-5900检测显示器和具有一个接触型照明头的VH50镜片的视频照相机，这些机器可从新泽西Keyence Company of FairLawn得到。显微镜和视频照相机得到要被记录的图像。框式取样板将图像的模拟信号转变成可被计算机读取的数字格式。
使用一种合适的软件对储存在计算机文件中的图像进行测定，例如这种软件是Optimas图像分析软件，3.0版，可从华盛顿BioScan Company ofEdmonds得到。这种Optimas软件可在任何兼容的IBM PC AT或兼容计算机、以及IBM PS/2 Microchannel系统的窗口运行。适宜的计算机是一种IBM兼容个人计算机，这种计算机具有一个为框式取样板而设的扩充槽，Intel80386 CPU,8兆字节的RAM,200兆字节的硬盘存储空间，和装有DOS3.0版或后来的版本。该计算机应装有Windows3.0版或后来的版本，该软件可得自华盛顿Redmond的微软公司。存储于文件中图像被调出时，可在索尼PVM 1271Q型或PVM-1343MO型视频显示器上显示。
将载片放置在立体显微镜的载物台上。调整显微镜到15×放大水平。将显微镜的光源强度设成最大值，将显微镜光圈设置成最小光圈尺寸以得到最大图像对比度。将Optimas软件设置成Multiple模式，选择ARAREA(area)和ARLENGTH(length)的测量条件来运行该软件。在“Sample Options”下，使用以下默认值选择测试单元，设定其数值等于64个间隔，最小边界长度为10个样品。不用选择以下的选项Remove Areas Touching Region ofInteres(ROI),Remove Areas Inside Other Areas和Smooth Boundaries。将该软件的对比和亮度设置分别设定于0和170。将该软件的阈值设置在125到255。用设在视野范围内的测度尺以毫米进行校准。进行这种校准以得到6.12毫米的屏幕宽度。
选择有用区域以使纤维不与有用区域的边界发生交错。操作者放置该载片并得到一个视野内的图像数据(面积和长度)。接着将载片重新放置，得到另一个视野内的图像数据。连续收集图像数据直至得到整个载片上的数据。使用载片上网格虽然并非必要，但却非常有用，它可以使显微镜工作者避免遗漏区域或不止一次地读取一个区域。数据收集中不包括穿过网格线的纤维。
虽然拥有含有不发生交叉的单独的纤维载片是合乎要求的，但不可避免会产生一些含交叉纤维的图像。如果没有一个交叉纤维不受阻碍则可用Optimas软件中的Painting选项将交叉纤维图像删除。通过在交叉纤维图像上进行喷涂，使不受阻碍的纤维保留在交叉纤维图像上的这些纤维中，但它们至少不会受到其它纤维的一点阻碍。
图像分析软件提供了用图像分析系统记录的每个纤维的投影纤维表面积和纤维长度。可以根据纤维长度和纤维表面积对纤维图像进行分级。使用电子制表软件，如微软Excel3.0版，是非常有用的，但并不要求它进行这种数据处理。在根据纤维长度对纤维进行分级以后，纤维长度小于0.25mm的纤维的纤维图像数据被除去。应保留纤维长度至少为500mm的纤维图像。将保留的纤维图像数据根据投影纤维表面积进行等级排列，给每个纤维图像根据它的分级情况指定一个数值。将具有最大投影表面积的纤维图像归为等级1。
本文所用的最小纤维表面积如以下所述将保留的纤维图像的面积数值乘以0.01％(1％)得到一个纤维图像数值。如果该乘积不为整数，则应该把它舍入成最接近的整数。具有该数值的纤维图像投影面积对应于最小纤维表面积。
在对“最小纤维表面积”进行描述时，这种方法需要大量的图像(大于1000)以获得统计学意义。因此，建议一种优选的方法。这种优选的方法包括获取在间隔为1％,3％,5％,10％和20％保留的纤维图像的投影面积。如果获得了充足数量的纤维图像以在根据前述的纤维长度进行图像排除以后至少还留下500个纤维图像，则将投影面积看作百分率取对数的函数进行线性回归，并将结果函数插入到标记为1％的投影表面积上，可以提供具有统计学上有效的最小表面积的值，该值足以作为这里所述之用。
本文所用的术语“增量表面积”被定义为最小纤维表面积，它是通过上述优选的方法测定的，而所考虑的样品内的每一个百分点含量的软木会使该面积减小0.0022平方毫米。应用使最小纤维表面积转化为增量表面积的校正使软木和硬木之间在表面积方面的巨大差异得到补偿，因此，可用表面积的单一数值精确计算纸浆样品的均匀度而不管所考虑的样品中的硬木和软木含量。如前所述，人们认为，纤维特性中的均匀度提供了平均特性之外的益处。一种含有较高非均匀纤维特性的纸浆样品将具有较高的增量表面积。增量表面积提供了某一给定纤维素纤维样品所具有的纤维特性中的均匀度水平指数。D．摩擦系数摩擦系数是通过用一种具有一种改造的摩擦探测器的KES-4BF表面分析仪而测得的，由TAPPI出版的，Ampulski等人在1991国际纸物理学会议上的“薄纸的机械特性的测量方法”中描述过该仪器，这里引用作为参考。
这里公开的用于评估摩擦力的基体是一种实验室制备的手抄纸，它是根据这里引用的TAPPI标准T-205法制备的。这种摩擦力是在手抄纸光滑的一面(根据这种方法，该面是在金属板面上被干燥的一面)测定的。
这种基体是以1mm/sec的恒定速率进行测量的，并且这种摩擦力探测器是由标准仪器探测器改造而成的，具有二厘米直径40-60微米玻璃釉料。
如果探测器用12.5g的法向力，并在此之前使基体具有特定的平动速率，则可以将摩擦力除以法向力而计算得到摩擦系数。在扫描过程中，摩擦力是作用于探测器上水平力，它是仪器输出值。
将由向前方单向扫描和反方单向扫描得到的平均摩擦系数记录为样品的摩擦系数。
因此，为了测定纤维配料的降低了的摩擦系数，需要一种使用不含有化学软化剂的纤维样品制备的标准手抄纸和一种使用加入化学软化剂后得到的纤维样品制备的标准手抄纸，用下式计算DCOFDCOF=COFB-COFACOFB×100]]>这里，DCOF为降低了的摩擦系数，COFB和COFA分别为由未经处理的纤维制得的手抄纸的摩擦系数和经过处理的纤维制得的手抄纸的摩擦系数。E．粗纤维素纤维本文所用的术语“粗纤维素纤维”指的是粗度约大于11mg/100m而平均纤维长度约小于1.5mm的纤维。根据本发明可以应用许多合适的粗纤维素纤维的原料来制造薄纸，而在实际应用时有两个具体方案为优选。
一种优选的具体方案是使用一种由硬木纤维得到的化学热力学纸浆，如AspenCTMP。
另一种优选的具体方案是使用再生纤维。如果在本发明中使用再生纤维，优选为将它们按以下工艺步骤进行预处理，以对它处理成非常适于生产之用。
这些包括两步分离过程的两种基本设备配置，该过程包括长度分级步骤和离心步骤。
图1为一流程图，它表示一种用于制备本发明薄纸的优选的纤维素纸浆的配置。在这个配置中，首先进行长度分级步骤，随后进行离心步骤。
在图1中，一种含有木纸浆纤维的含水稀浆21被指向形成长度分级步骤32的输入流。良好的长度分级器是离心压力筛，如一种由马萨诸塞BirdEscher Wyss Corporation of South Walpole制造的Bird“Centrisorter”。稀浆21在长度分级步骤32中被处理以提供接受流33和长度分级步骤32中的排出流34。排出流34包含平均纤维长度超过接受流33纤维长度的纤维。长度分级步骤32的排列和操作如下所述，它提供了接受流33，该接受流的平均纤维长度比含排出流的稀浆34的平均纤维长度至少小20％，优选为至少小30％。排出流34中的纤维被指向可选择结果的用途，其中当本发明的目标价值降低时其特征是可以选定用途。考虑到这种情况，它们可与其它排出流混合，并被单独保留或被丢弃。
如果不受理论的限制，长度分级步骤32中的接受流33的纤维重量应约为长度分级步骤32中的输入流的纤维重量的百分之三十到七十，从而大约百分之三十到百分之七十的纤维分裂的碎片进入接受流33和排出流34之间的长度分级步骤32。这种分裂是合乎要求的，它保证了长度分级步骤32起到了使输入流根据纤维长度进行分级的作用，而不是仅仅是起到除去碎片(如输入流中的结和碎片)的作用。
如图1所示，长度分级步骤32中至少有部分接受流33被指向使输入流41再一次进行包括离心步骤42的分级步骤。一个理想的离心步骤42是一种或多个水力旋风器，例如3英寸的”Centricleaner”水力旋风器，它由俄亥俄CE Bauer Company of Springfield制造。
关于离心步骤42的最佳操作，需要在离心步骤42中进行输入流41之前，调整离心步骤42的输入流41的稠度。例如，如果能较理想地从输入流41中除去水以增加输入流41的稠度，可将一种合适的筛36置于与长度分级步骤32和离心步骤42的连接处，如图1所示。合适的筛36包括配有100微米筛的CE Bauer“Micrasieve”。
离心步骤42对输入流41进行处理以提供离心步骤42的接受流43和离心步骤42的排出流44。接受流43在水力旋风分离器的上面流出，排出流44在水力旋风分离器的下面流出。
如果根据本发明进行如图1所示工艺操作，接受流43中的标准粗度比在离心步骤42中的排出流44至少小百分之三，优选为至少小百分之十。可进行图1所示的工艺操作以提供含有本发明优选的纤维素纸浆的接受流43。
含有本发明纤维素纸浆的接受流43包括至少10％的软木纤维，其增量表面积至少小于0.085平方毫米，并具有与平均纤维长度有上述代数式关系的粗度。接受流43的的平均纤维长度优选约为0.70mm到1.1mm，更优选约为0.75mm到0.95mm以提供这种粗度与纤维长度的关系。
离心步骤42的接受流43的纤维重量应为离心步骤42的输入流41纤维重量的30％到70％，从而使大约百分之三十到百分之七十的纤维分裂的碎片进入接受流43和排出流44之间的离心步骤42。这种分裂是合乎要求的，它保证离心步骤42提供具有相对于排出流44而言减少了的标准粗度的接受流43，而不仅仅起到了除去碎片(如来自输入流44的结和碎片)的作用。
图2为一流程图，它表示另一种用于制备本发明薄纸的优选的纤维素纸浆的设备配置。在这个配置中，首先进行离心步骤，随后进行长度分级步骤。
在图2中，一种含有木纸浆纤维的含水稀浆21先指向形成离心步骤52的输入流。离心步骤52至少有一个水力旋风器。离心步骤52对输入流进行处理以提供离心步骤52的接受流53和离心步骤52的排出流54。接受流53在水力旋风分离器的上面流出，而排出流在下面流出。如果根据本发明进行如图1所示工艺操作，接受流53中纤维的标准粗度比在离心步骤52中的排出流54至少小百分之三，优选为至少小百分之十，而在接受流53中的纤维的平均纤维长度优选为约等于或大于稀浆21的纤维长度。
离心步骤52中至少有部分接受流53被指向提供长度分级步骤62的输入流61。长度分级步骤62包括一个筛，如上述的离心筛。理想的操作是在长度分级步骤62中进行输入流61处理之前，调整输入流61的稠度。例如，如果能较理想地从输入流61中除去水以增加它的的稠度，可将一种合适的筛60置于离心步骤52与长度分级步骤62的连接处，如图2所示。合适的筛60是配有100微米筛CE Bauer“Micrasieve”。
长度分级步骤62对输入61进行处理以提供长度分级步骤的接受流63和长度分级步骤的排出流64。排出流64包含平均纤维长度超过接受流63中的纤维长度的纤维。该平均纤维长度比长度分级步骤62的排出流64平均纤维长度至少小20％，优选为至少小30％。
图2所示的工艺操作提供含有本发明优选的纤维素纸浆的接受流53。含有本发明纤维素纸浆的接受流63包括至少10％的软木纤维，其增量表面积至少小于0.085平方毫米，并具有与平均纤维长度有上述代数式关系的粗度。接受流63的的平均纤维长度优选约为0.70mm到1.1mm，更优选约为0.75mm到0.95mm以提供上述的这种粗度与纤维长度的关系。
可以针对含于稀浆21中的纤维的特性进行调整长度分级和离心步骤的操作参数以分别获得本发明所要求的平均纤维长度和标准粗度的必要变化。对于具体方案而言，其中长度分级步骤包括离心筛，这种操作参数包括输入和输出稀浆的稠度；筛介质的尺寸，形状和穿孔密度；筛搅拌器的旋转速度；入口和每个输出流的流动速率。
如果由于筛孔的作用使长纤维趋于过度增稠，可合乎要求地使用稀释水以帮助将长纤维排出流从筛60的筛孔中清除。对于离心步骤有水力旋风器的具体方案而言，操作参数的实例包括输入流的稠度，锥体的直径，锥体角度，下面开口的尺寸和入口纸浆到每个出口支架的压降。F．用化学软化剂处理纤维本发明要求纤维素纤维具有通过加入化学软化剂而得到的降低了的摩擦系数。
优选的往纤维素纤维中加入化学软化剂的方法是将软化剂加入造纸纤维的含水纸浆中，或将配料在长网造纸机前的适当点或纸张形成步骤中加到造纸机的湿端。但是由于本发明范围内的化学软化剂明显地独立于纤维存在，因而在造纸工艺之前可以预先考虑使用化学软化剂，例如通过加到在纸浆制造过程中形成的含水纸浆混合物中。此外，也可以设想在形成薄纸幅之前使用化学软化剂(包括在干燥之前，干燥过程之中或干燥之后的某点)来满足本发明的要求，并且它也包括在本发明的范围之内。
以下的实施例说明了本发明的实施，但它并不限制本发明。
实施例1本实施例说明了利用再生纤维源生产单层洗浴用纸产品的方法，这种再生纤维源通常被认为不宜于制备该类型产品的。
在制备过程中所用的纤维素纤维类型是北方软木硫酸盐法(NSK)纸浆，桉树类硬木硫酸盐法纸浆和市场再生的纸浆，它们可以从Ponderosa Fibers'Oshkosh,WI mill得到。
原始的硫酸盐法纸浆被使用时，同时通过形成含水纸浆并将该纸浆在离心筛中进行处理来对Ponderosa纸浆进行预处理，由该离心筛中得到短纤维成分，接着使该成分通过水力旋风器，从该水力旋风器上收集接受流或上面流出的成分。
筛网接受流是大约25％的进料，并具有大约小于起始纸浆50％的纤维长度。从入口到接受流之间以大约为75psi的压力降使物料单向通过旋风器，并有0.1％的固体存在进料中。因此接受流中包括大约50％的供应这种接受流的纤维。从以前的著作中已可知该步骤产生一种具有极低粗度的纤维，它是以下测量值所显示的该纤维长度的功能体现。
软木百分率24％粗度12.3mg/100m平均纤维长度0.92mm最小纤维表面积0.130平方毫米利用这些测量值，则可以计算出增量表面积为0.130-24*0.0022=0.077平方毫米。
结果形成的薄纸产品按如下所述的与本发明的实际一致。
在中间工厂规模的长网造纸机上进行造纸。用充足的白水清洗这种造纸机以确保在成形金属丝上排干水后，本质上不会有非实质性的添加剂存在造纸的纸幅内。
首先，准备一种1％的季盐溶液(二氢化牛脂二甲基甲基硫酸铵)，该物质可从俄亥俄Dublin的Witco化学公司得到。可视情况加入等量的分子量为400的聚乙二醇以帮助这种溶液的制备。将可能加有PEG的该季盐加热到大约150°F，接着在同样的温度下将它加到水中，同时搅拌水。
使造纸流浆箱上装配有分离器叶片以使长NSK纤维和较短桉树类或再生类纤维能落在分离的层上，从而使每种类型的纤维被沉积在最佳位置。这类成形方法是非常普通的，本领域普通技术人员都会知道这一点。
形成两种相当的纸结构。
第一种纸结构是这样形成的将20％纸张重量的NSK引入三层复合物的中心层，其中外层只含有桉树类纸浆。
第二种纸结构是这样形成的将20％纸张重量的NSK引入三层复合物的中心层，其中邻近成形金属丝的外层只含有预处理的再生纸浆，而其它外层含有再生纸浆和桉树类纸浆以重量比为3∶5的比例形成的混合物。因此再生纸浆的全部含量为55％。
另外，在该两种配料上完成纸结构的形成。如果要形成含有再生纸浆的纸结构，则当它们稠度约为3％时，在入流过程中将季盐加到浆液上。季盐的比例是其加入到金属丝面配料的比率为另一面配料比率的两倍。NSK中不加入季盐。加入季盐的数量使其足以在产物中占0.105％。当采用再生纤维时在该工艺过程中仅有的其它变化是对NSK进行稍微精制以补偿一些强度的损失。
由于已知这种产品的复合粗度为11到18mg/100mm之间，而用季盐进行处理的程度足以导致4％以上降低了的摩擦系数(DCOF)，根据本实施例制得的产品满足了本发明所制定的要求。
通过软度评价专家小组对该含有再生纤维的产品的评价证实了柔软性得到了提高。实施例2本实施例说明了利用化学热力学纤维为原料进行单层洗浴用纸产品的制备，这种化学热力学纤维通常被认为不适于制备该类型的产品。
在制备过程中所用的纤维素纤维类型是北方软木硫酸盐法(NSK)纸浆，桉树类硬木硫酸盐法纸浆和市售硬木CTMP纸浆，它们被指定为具有86白度/350打浆度，由Quesnel River纸浆和纸业公司制造。
使用这些纸浆原料时，结果形成的薄纸产品与本发明的实际一致。
在中间工厂规膜的长网造纸机上进行造纸。用充足的水清洗这种造纸机以确保在形成金属丝上排干水后，基本上不会有非实质性添加剂存在造纸纸幅内。
首先，准备一种1％的季盐溶液(二酯二氢化牛脂二甲基甲基氯化铵)，该物质可从俄亥俄Dublin的Witco化学公司得到。可视情况加入等量的分子量为400的聚乙二醇以帮助这种溶液的制备。可能有PEG的该季盐，先将它加热到大约150°F，接着在同样的温度下将它加到水中，同时搅拌水。
使造纸流浆箱上装配有分离器叶片以使长NSK纤维和较短桉树类或再生类纤维能落在分离的层上，从而使每种类型的纤维被沉积在最佳位置。这种成形方法是非常普通的，是本领域普通技术人员都知道的。
形成两种相当的纸结构。
第一种纸结构是这样形成的将20％纸张重量的NSK引入三层复合物的中心层，其中外层只含桉树类纸浆。
第二种纸结构是这样形成的将20％纸张重量的NSK引入三层复合物的中心层，其中外层配料含桉树类纸浆和CTMP(再生纸浆)以重量比为7∶4的比例形成的混合物。因此再生纸浆的全部含量为28％。
另外，在该两种配料上完成纸结构的形成。如果要形成含有CTMP纸浆的纸结构，则当它们稠度约为3％时，在入流过程中将季盐加到浆液上。季盐的比例是其加入到金属丝面配料的比率为另一面配料比率的一半。NSK中不加入季盐。加入季盐的数量足以在产物中占0.325％。当采用CTMP纤维时在该工艺过程中仅有的其它变化是对NSK进行稍微精制以补偿一些强度的损失。
由于已知这种产品的复合粗度为11到18mg/100mm之间，而已知CTMP纸浆具有小于0.085平方毫米的增量表面积，而用季盐进行处理的程度足以导致10以上的降低了的摩擦系数(DCOF)，根据本实施例制得的产品满足了本发明所制定的要求。
通过软度评价专家小组对该含有再生纤维的产品的评价证实了柔软性得到了提高。
权利要求
1．一种软薄纸，其特征在于它含有闭孔壁的、用化学方法软化的纤维素纤维，所说的纤维含有充足量的粗纤维以使薄纸的复合平均粗度提高到11mg/100m和18mg/100m之间，优选为12mg/100m和16mg/100m之间，所说粗纤维具有小于0.085平方毫米的增量表面积，其中所说的用化学方法软化的纤维素纤维具有降低了的摩擦系数DCOF，以百分率表示，与以mg/100m表示的复合平均粗度C之间的关系由下列公式表示DCOF＞4.27*C-44.23。其中，所说的薄纸具有的比抗拉强度在9和25g/in/g/m2之间，优选为在11和17g/in/g/m2之间，而密度在0.05和0.20g/cc之间，优选为0.08和0.15g/cc之间。
2．根据权利要求1所述的薄纸，其中所说的纤维素纤维具有的复合平均纤维长度在1mm和1.5mm之间。
3．根据权利要求1或2所述的薄纸，其中所说的纤维素纤维含有至少10％的粗纤维素纤维，该纤维素纤维选自再生纤维、化学热力学纤维和它们的混合物。
4．根据权利要求1-3中任一项所述的薄纸，其中所说的薄纸含一个单层，所说的单层包括三个重叠的层，一个内层和两个外层，所说内层位于两外层之间，其中该内层含有长度加权平均长度至少为1mm的纤维素纤维，而两个所说外层的的每层含有长度加权平均长度约小于1mm的纤维素纤维。
5．根据权利要求1-4中任一项所述的薄纸，其中所说的薄纸是压花纹致密的，因此使较高密度的区域分散在高松厚度区内。
6．根据权利要求1-5中任一项所述的薄纸，其中所说的纤维素纤维含有以重量计0.05％到2.0％的化学软化剂。
7．根据权利要求6所述的薄纸，其中所说的纤维素纤维是用下式的一种季铵化合物化学软化的
其中每个R2为C1-C6烷基或羟烷基，或它们的混合物；每个R1为C14-C22烃基，或它们的混合物；X-是一种配合的阴离子。
8．根据权利要求6所述的薄纸，其中所说的纤维素纤维是用下式的一种可生物降解的季胺-酯化合物化学软化的
其中，每个R1为脂肪族C13-C19烃基，或它们的混合物；R2为C1-C6烷基或羟烷基，或它们的混合物；X-是一种配合的阴离子。
9．根据权利要求6所述的薄纸，其中所说的纤维素纤维是用聚硅氧烷化学软化的。
10．权利要求6所述的薄纸，其中所说的纤维素纤维是用一种软化剂化学软化的，该软化剂选自脱水山梨醇酯、乙氧基化脱水山梨醇酯、丙氧基化脱水山梨醇酯、混合的乙氧基化/丙氧基化脱水山梨醇酯、和它们的混合物。
全文摘要
本发明提供了薄纸纸幅,用于制备柔软、具吸收性的卫生产品,如洗浴用纸、面巾纸和餐巾纸。该薄纸复合平均粗度约在11mg/100m与18mg/100m之间。该薄纸含有闭孔壁的、用化学方法软化的纤维素纤维,还含有粗纤维素纤维,例如那些来源于CTMP或再生的纤维素纤维。纤维素纤维具有高的润滑性,以致于它们具有低的摩擦系数(DCOF,以百分率表示),其与复合平均粗度C(以mg/100m表示)的关系可用下列公式表示:DCOF>4.2文档编号A47K10/16GK1220711SQ97194601
公开日1999年6月23日 申请日期1997年3月13日 优先权日1996年3月13日
发明者肯尼思·D·文森, 霍华德·T·迪森 申请人:普罗克特和甘保尔公司