专利名称：用于制造包含交联纤维素纤维的薄纸或毛巾产品的方法
技术领域：
本发明涉及包含交联纤维素纤维的薄纸和毛巾产品，以及用于它们生产的方法。
背景技术：
由纤维素纤维制成的薄纸和毛巾产品是有利的，因为它们是生物可降解的、由可再生资源制成并且可以被再循环。对于典型纤维素薄纸或毛巾产品的缺陷在于产品具有相对高的密度或低的松密度。松密度是密度的倒数，是特定重量材料占有的体积，并且以厘米3/g标明。为典型薄纸或毛巾产品提供必须强度所需要的纤维素材料的量产生了较重的产品。
交联纤维素纤维为包括这种纤维的纤维素薄片提供体积。然而，为这种薄片加入交联纤维素纤维趋于减小薄片的强度。
存在对改良的薄纸和毛巾产品的需要，尤其是具有松散、多孔性以及吸收能力的有利特性的薄纸和毛巾产品，同时具有足够的强度以及在典型应用中有用的完整性。本发明寻求实现这些需要并提供另外相关的优势。
发明内容
在一个方面中，本发明提供一种含有纤维的产品，其包括交联纤维素纤维以及具有高半纤维素含量的软木牛皮纸浆纤维，并且具有高半纤维素含量的软木牛皮纸浆纤维有利地为含有纤维的产品赋予薄片强度和液体芯吸。典型的含有纤维的产品包括薄纸和毛巾产品。
在本发明的另一个方面中，提供用于生产含有纤维的产品的方法。
本发明的前述方面以及许多伴随优势将变得更加容易理解，因为上述的通过参考下列详细描述并同时参考附图可以被更好地理解，其中图1是本发明的代表性两片层片层产品的部分透视图；图2是本发明的代表性三片层片层产品的部分透视图；图3是在本发明产品的生产中有用的代表性透气干燥薄纸机械的示意图；图4是一个图表，其说明了湿强力助剂(KYMENE)在本发明代表性产品的干拉力上的影响；图5是一个图表，其说明了湿强力助剂(KYMENE)在本发明代表性产品的湿拉力上的影响；以及图6是一个表格，其概述了本发明代表性毛巾产品的组成和特性。
具体实施例方式
在一个方面，本发明提供了一种含有纤维的产品，其包括交联纤维素纤维。除了交联纤维素纤维以外，产品也包括由牛皮纸浆制法制成的软木纤维(例如软木牛皮纸浆纤维)，其具有与其它软木纤维和硬木纤维相比更高的半纤维素含量。具有高半纤维素含量的软木牛皮纸浆纤维和硬木纤维赋予含有纤维的产品强度。没有被理论所束缚，认为通过结合交联纤维素纤维赋予本发明含有纤维的产品有利体积的同时伴随有薄片强度的减小，通过包含具有高半纤维素含量的软木牛皮纸浆纤维以及硬木纤维将含有纤维的产品的强度恢复。
本发明的含有纤维的产品可以是面巾纸、薄卫生纸、一次性擦拭用纸、餐巾、手帕或者纸巾。含有纤维的产品可以包括在一个或多个片层中的一个或多个层。具有一个或多个层的产品可以在毛巾机上生产。相邻的层可以具有相同或不同类型的纤维。一个层可以包括一种或多种类型的纤维。例如，本发明的一个代表性的产品是三层的薄片，在每个层中具有两种纤维类型。制成的产品，纸巾、薄卫生纸、面巾纸或者餐巾可以包括在转换处理中结合的一个或多个片层。
具有两个和三个片层的本发明的代表性产品分别在图1和2中示出。参考图1，代表性产品1具有两个片层3和4。片层3和4共同延展。参考图2，代表性产品2具有三个片层5、6和7。片层5、6和7共同延展。
交联纤维素纤维本发明的含有纤维的产品包括交联纤维素纤维，它们赋予有利的特性给含有纤维的产品，包括增加的体积，它们不能从不包含交联纤维素纤维的其它含有纤维的产品处发现。
如这里使用的，术语“交联纤维素纤维”指已经被施加一定量交联剂以赋予纤维有益的体积的纤维素纤维。如这里使用的，术语“交联纤维素纤维”指纤维内交联的纤维素纤维。
如果需要，许多交联剂和交联催化剂的任意一种可以被用于提供在本发明含有纤维的产品中有用的交联纤维。下列的是代表性的交联剂和催化剂。以下提到的每个专利被特意全文结合引作参考。
适当的基于尿素的交联剂包括代用尿素，例如羟甲基化尿素(methylolated urea)、羟甲基化环状尿素(methylolated cyclic urea)、羟甲基化下烷基环状尿素(methylolated lower alkyl cyclic urea)、羟甲基化二羟基环状尿素(methylolated dihydroxy cyclic urea)、二羟基环状尿素(dihydroxy cyclic urea)以及代下烷基环状尿素(lower alkylsubstituted cyclic urea)。具体的基于尿素的交联剂包括二甲基二羟基尿素(DMDHU，1，3-二甲基-4，5-二羟基-2-咪唑烷酮，即1，3-dimethyl-4，5-dihydroxy-2-imidazolidinone)、二羟甲基亚乙基脲(DMDHEU，1，3-二羟甲基-4，5-二羟基-2-咪唑烷酮，即1，3-dihydroxymethyl-4，5-dihydroxy-2-imidazolidinone)、二羟甲基脲(DMU，二[N-羟甲基]脲，即bis[N-hydroxymethyl]urea)、二羟基乙烯尿素(DHEU，4，5-二羟基-2-咪唑烷酮，即4，5-dihydroxy-2-imidazolidinone)、二羟甲基乙烯尿素(DMEU，1，3-二羟甲基-2-咪唑烷酮，即1，3-dihydroxymethyl-2-imidazolidinone)以及二甲基二羟基乙烯尿素(DMeDHEU，4，5-二羟基-1，3-二甲基-2-咪唑烷酮，即4，5-dihydroxy-1，3-dimethyl-2-imidazolidinone)。
适当的交联剂包括二醛，例如C2-C8二醛(例如乙二醛)、具有至少一个乙醛组的C2-C8二醛酸类似物，以及这些乙醛和二醛酸类似物的低聚物，如在美国专利4,822,453；4,888,093；3,889,595；4,889,596；4,889,597；以及4,898,642。其它适合的二醛交联剂包括那些在美国专利4,853,086；4,900,324以及5,843,061中描述的。
其它适合的交联剂包括乙醛和基于尿素甲醛的加聚产品。例如参见美国专利3,224926；3,241,533；3,932,209；4,035,147；3,756,913；4,689,118；4,822,453；3,440,135；4,935,022；3,819,470；以及3,658,613。
适合的交联剂包括尿素乙二醛加合物，例如美国专利4,968,774，以及如在美国专利4,285,690；4,332,586；4,396,391；4,455,416；以及4,505,712中所述的乙二醛/环状尿素加合物。
其它适合的交联剂包括例如聚羧基酸(polycarboxylic acid)的羧基酸交联剂。聚羧基酸交联剂(例如柠檬酸、丙烷三羧基酸(propanetricarboxylic acid)以及丁烷四羧基酸(butane tetracarboxylic acid))和催化剂在美国专利3,526,048；4,820,307；4,936,865；4,975,209；以及5,221,285中描述。包含至少三个羧基组的C2-C9聚羧基作为交联剂的使用在美国专利5,137,537；5,183,707；5,190,563；5,562,740以及5,873,979中描述。
聚合聚羧基酸(polymeric polycarboxylic acid)也是适合的交联剂。适合的聚合聚羧基酸交联剂在美国专利4,391,878；4,420,368；4,431,481；5,049,235；5,160,789；5,442,899；5,698,074；5,496,476；5,497,477；5,728,771；5,705,475以及5,981,739中描述。作为交联剂的聚丙烯酸和相关的共聚物在美国专利5,549,791和5.998,511中描述。聚顺丁烯二酸交联剂(polymaleic acid crosslinking agent)在美国专利5,998,511中描述。
具体的适合聚羧基酸交联剂包括柠檬酸(citric acid)、酒石酸(tartaric acid)、苹果酸(alic acid)、琥珀酸(succinic acid)、戊二酸(glutaric acid)、柠康酸(citaric acid)、衣康酸(itaconic acid)、洒石酸单琥珀酸(tartrate monosuccinic acid)、马来酸(maleic acid)、聚丙烯酸(polyacrylic acid)、聚甲基丙烯酸(polymethacrylic acid)、聚顺丁烯二酸(polymaleic acid)、聚甲基乙烯醚-共-顺丁烯二酸共聚物(polymethylvinylether-co-maleate copolymer)、聚甲基乙烯醚-共-衣康酸共聚物(polymethylvinylether-co-itaconate copolymer)、丙烯酸共聚物(copolymer of acrylic acid)以及马来酸共聚物(copolymers ofmaleic acid)。
其它适合的交联剂在美国专利5,225,047；5,366,591；5,556,976；以及5,536,369中描述。
适合的催化剂可以包括酸式盐，例如氯化铵、硫酸铵、氯化铝、氯化镁、硝酸镁，以及含磷酸的碱金属盐。在一个实施方案中，交联催化剂为次磷酸钠。
也可以使用交联剂和催化剂的混合物或调合物。
交联剂以一个足以实现内部纤维交联的量应用到纤维素纤维。应用到纤维素纤维的量可以从基于纤维总重量的约1至约10％。在一个实施方案中，交联剂的量为基于纤维总重量的约4至约6％。
纤维素纤维在由交联剂处理之前可以由剥离剂处理。剥离剂趋于最小化内部纤维的粘结并使纤维更容易地互相分开。剥离剂可以是阳离子的、非电离的或者阴离子的。阳离子剥离剂看来似乎比非电离或者阴离子的剥离剂要好。剥离剂被典型地加到纤维素纤维原料。
适合的阳离子剥离剂包括季铵盐。这些盐典型地具有一个或两个下烷基取代基，以及一个或两个是或者包含链烃类相对长链的烃的取代基。非电离剥离剂典型地包括链烃类-脂肪族乙醇、链烃类-脂肪族苯酚以及链烃类-芳香族和脂肪族酸的反应产物，它们与乙撑氧、环氧丙烷或者这两种材料的混合物反应。
剥离剂的例子可以在Hervey等人的美国专利3,395,708和3,544,862；Emanuelsson等人的美国专利4,144,122；Forssblad等人的美国专利3,677,886；Osborne III的美国专利4,351,699；Hellston等人的美国专利4,476,323；以及Laursen的美国专利4,303,471中发现；其所有在此全文结合引作参考。适合的剥离剂是来自Berol Chemicals，Incorporated of Metairie，Louisiana的Berocell 584。其可以以纤维重量的0.25％重量剥离剂的水平使用。
交联纤维素纤维以含有纤维的产品重量的约3至25％存在于含有纤维的产品中。在一个实施方案中，交联纤维素纤维以含有纤维的产品重量的约5至20％存在于含有纤维的产品中。在另一个实施方案中，交联纤维素纤维以含有纤维的产品重量的约10至15％存在于含有纤维的产品中。
除了交联纤维素纤维以外，本发明的含有纤维的产品包括具有高半纤维素含量的软木牛皮纸浆纤维和可选的硬木纤维。这些纤维赋予有利的特性，包括增强的薄片强度、液体芯吸和柔软度到含有纤维的产品。
高半纤维素含量的纤维适合用于本发明含有纤维的产品中的软木牛皮纸浆纤维是通过牛皮纸浆制法由软木材制成的化学木质纸浆，并且与常规的牛皮化学纸浆相比具有提高的半纤维素含量。因为半纤维素赋予纤维柔韧性，本发明的木浆纤维在造纸系统中更加柔韧，并且与常规牛皮化学纸浆相比表现更大的内部纤维粘结。纤维的提高的柔韧性和内部纤维粘结使结合这些纤维的薄片比结合常规牛皮化学纸浆纤维的薄片或网更坚固。纸浆提供了具有比结合常规牛皮化学纸浆纤维的薄片明显更大的初始(未精炼的)抗张强度。
作为纸浆纤维柔韧性和提高的氢结合势能的结果，需要获得具体薄片强度(抗张强度)或者有利的滤水性能(Canadian Standard Freeness，CSF)的精炼量也被大大地减小了。因而，纸浆可以比常规牛皮化学纸浆更容易地精炼到预定点，以所需的基础精炼能量使木浆有吸引力。纸浆比常规牛皮化学纸浆更容易地精炼并且以明显更少的精炼能量获得强度/滤水性能。
适合的纸浆具有大于约17％的半纤维素含量，如在以下所述的由18％的苛性碱溶性试验测定。纸浆的半纤维素含量比常规的化学纸浆高约2％。其它常规生产的软木牛皮纸浆具有小于约16％的半纤维素含量，其由18％的苛性碱溶性试验测定。
纸浆的半纤维素含量可以由几种方法测定。经验方法为18％的苛性碱溶性方法(纸浆与造纸工业技术协会，TAPPI T-235 CM-00)。在这种方法中，称重的纸浆(1.5g)浸泡在18％重量百分比的氢氧化钠水溶液(100ml)中1个小时。在浸泡期间，纸浆纤维膨胀并且纸浆的半纤维素溶解进入溶液中。纸浆然后被过滤，10毫升的滤液与10毫升的重铬酸钾以及30毫升的硫酸混合。这个溶液由硫酸亚铁铵滴定。然后使用各种溶液的总量以及纸浆量计算苛性碱溶性百分比。该方法通常对半纤维素含量估计不足，因为在这个过程期间不是所有的半纤维素溶解并从纸浆中移除。纸浆的半纤维素含量也可以由完全消化纸浆的糖分析测定。这样的一种测定通常提供比18％的苛性碱溶性方法更高的半纤维素含量。
适合的高半纤维素含量纤维可以由北方软木材制成。一种适合的高半纤维素含量纤维为北方漂白针叶(NBSK)木浆纤维，商业上可从Weyerhaeuser公司的Grand Prairie Softwood获得。
高半纤维素含量纤维以含有纤维的产品重量的约10至约97％存在于含有纤维的产品中。在一个实施方案中，高半纤维素含量纤维以含有纤维的产品重量的约50至约90％存在。在另一个实施方案中，高半纤维素含量纤维以含有纤维的产品重量的约70至约90％存在。在本发明的含有纤维的产品中，高半纤维素含量纤维的一部分可以由传统的牛皮纸浆纤维代替。
硬木纤维硬木纤维也可以包括在含有纤维的产品中，以赋予产品期望的特性。适合的硬木纸浆纤维包括由白杨、枫木、桦树和桉树制成的牛皮纸浆纤维。
当包括硬木纤维时，硬木纤维以含有纤维的产品重量的约2至约70％存在。在一个实施方案中，硬木纤维以含有纤维的产品重量的约2至约35％存在。在另一个实施方案中，硬木纤维以含有纤维的产品重量的约2至约20％存在。
其它纤维除了交联纤维、具有高半纤维素含量的软木纸浆纤维以及硬木纤维以外，本发明的含有纤维的产品也可以包括其它的纤维素纤维。适合的纤维素纤维包括那些对本领域技术人员已知的纤维，并且包括可以形成含有纤维的网或薄片的任何纤维或纤维混合物。纤维素纤维可以由任意来源获得，包括棉花、大麻、草、外皮、玉米杆或木材。
虽然可以从其它来源获得，纤维素纤维首先来源于木浆。由本发明使用的适合的木浆纤维可以由公知的化学处理并具有或不具有随后的漂白处理而获得，公知的化学处理例如牛皮纸桨制法和亚硫酸盐制浆法。木浆纤维也可以由热机械方法、化学机械方法或它们的结合方法而获得。优选的木浆纤维由化学方法制得。木质纤维、回收或次级木桨纤维以及漂白过的和未漂白过的木浆可以被使用。软木和硬木可以被使用。木浆纤维选择的细节对本领域技术人员是公知的。这些纤维商业上可以从许多公司获得，包括Weyerhaeuser公司。例如，由美国长叶松制成的可以由本发明使用的适合纤维素纤维可以从Weyerhaeuser公司的名称为Columbus Pine Softwood和Port WentworthSoftwood获得，以及由北方软木材制得可以从Weyerhaeuser公司的名称Grand Prairie Softwood、Prince Albert Softwood和Tyee Kraft获得的纤维素纤维。其它适合的木浆纤维包括美国长叶松牛皮纸浆、欧洲软木牛皮纸浆纤维(例如Skogscell 85 Z)和漂白化学机械木浆(BCTMP)纤维(SCA)。
除了含有纤维的材料以外，其例如交联纤维素纤维、具有高纤维素含量的软木牛皮纸浆纤维和硬木纤维以及其它纤维素纤维，本发明的含有纤维的产品可以包括对造纸普遍的其它材料。除了别的以外，这些对造纸普遍的其它材料包括湿强力助剂、羧甲基纤维素和淀粉。
补强剂含有纤维的产品可以有选择地包括例如湿强力助剂的补强剂。适合的湿强力助剂包括具有含氮组(例如氨基组)的阳离子改性淀粉，例如那些可以从National Starch and Chemical Corp.，Bridgewater，NJ获得的；乳胶；湿强度树脂，例如聚酰胺-表氯醇树脂(例如德国Wilmington的Gercules公司的KYMENE 557LX)，和聚丙烯酰胺树脂(参见，例如美国专利3,556,932并且也可以是由American Cyanamid Co.，Stanford，CT注册的商业上可以获得的聚丙烯酰胺，其商品名为PAREZ631 NC)；尿素甲醛和三聚氰胺甲醛树脂；以及聚氮丙啶树脂。关于湿强力助剂树脂在造纸领域中应用的一般讨论可以在纸浆与造纸工业技术协会(纽约，1965)的TAPPI专论第29期“纸张和纸板中的湿强度”中发现，所述湿强力助剂通常可以在本发明中使用。在一个实施方案中，含有纤维的产品包括聚酰胺-表氯醇树脂。
其它适合的补强剂(例如接合剂)包括淀粉、改性淀粉、聚乙烯醇、多乙酸乙烯酯、聚乙烯/丙烯酸共聚物、丙烯酸聚酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚胺、果阿胶、氧化聚乙烯、聚氯乙烯、聚氯乙烯/丙烯酸共聚物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物和聚丙烯腈。许多这些将形成胶乳橡胶用于水中的分散或悬浮。
补强剂可以以直到每公吨纤维约15公斤(kg/MT)的量存在于含有纤维的产品中。
湿强力助剂(KYMENE)在本发明代表性产品干张力上的影响以图表在图4中描述。图4说明了随着增加膨胀纤维(交联纤维素纤维)的含量张力指数减小，并且如果加入湿强力助剂则提高张力指数。在图4中，菱形(◆)曲线代表不包括湿强力助剂的含有纤维的产品；正方形(■)曲线代表包含基于含有纤维的产品总重量约0.5％的湿强力助剂的含有纤维的产品；并且三角形曲线(▲)代表包含基于含有纤维的产品总重量约1.5％的湿强力助剂的含有纤维的产品。
湿强力助剂(KYMENE)在本发明代表性产品湿张力上的影响以图表在图5中描述。图5说明了当湿强力助剂包含在含有纤维的产品中时，随着增加膨胀纤维(交联纤维素纤维)的含量张力指数保持约恒定。在图5中，正方形(■)曲线代表包含基于含有纤维的产品总重量约0.5％的湿强力助剂的含有纤维的产品；并且三角形曲线(△)代表包含基于含有纤维的产品总重量约1.5％的湿强力助剂的含有纤维的产品。
含有纤维的产品可选择地包括羧甲基纤维素。羧甲基纤维素赋予含有纤维的产品强度。
本发明的薄纸和毛巾产品包括交联纤维、具有高半纤维素含量的软木牛皮纸浆纤维和可选择的硬木纤维、其它的纤维素纤维以及对造纸普遍的一种或多种其它材料(例如接合剂或补强剂)。如上面所述的，交联纤维素纤维赋予薄纸和毛巾产品有利的松密度、多孔性和吸收能力。非交联纤维(例如软木纤维、硬木纤维、软木和硬木纤维的混合物、次级纤维)赋予产品期望的液体采集和芯吸以及强度和柔软特性。可选择的接合剂赋予产品干和湿抗张强力。因而，本发明的薄纸和毛巾产品具有提高的松密度、减小的密度并且强度基本上与不用大-体积纤维制成的产品相同。
通过在薄纸和毛巾产品中使用交联纤维素纤维获得的其它好处包括延展性的增加、提高的柔软度以及提高的液体-保持能力。薄纸和毛巾产品的芯吸或吸收率也由交联纤维显著提高。包含交联纤维绉丝的薄纸产品在给定的强度水平没有困难并且实际地获得了延展性的提高。
本发明含有纤维的产品的基本重量从每层约15克/米(gsm)到约70克/米变化。在一个实施方案中，含有纤维的产品的基本重量从每层约15克/米到约30克/米变化。
本发明的薄纸和毛巾产品可以是单层产品。可替换的，本发明的薄纸和毛巾产品可以是多-层产品，并且包括两个、三个或多个层。对于包括多于一个层的本发明的产品，这些产品可以通过在转换处理中结合这些层而获得。多-层产品的单独的层可以是相同的或不同的。
单个的层可以是在组成上均质的。可替换的，单个的层可以关于组成分层，并且具有一个富集交联纤维素纤维的层和另一个富集非-交联纤维的层。例如，对于一个单-层产品，产品的一面可以富集交联纤维以增强该表面的松密度，另一面富集非-交联纤维以增强该表面的柔软特性。
本发明代表性毛巾产品的组成和特性在表1(图6)中与其它毛巾产品做对比。在这些表格中，“BW”指基本重量；“Furnish”指组成含有纤维的产品的纸浆或多种纸浆；“NBSK”指具有高半纤维素含量的北方漂白软木牛皮纸浆；“NBHK”指北方硬木牛皮纸浆，例如白杨、枫木、白桦或者桉树牛皮纸浆；“XL”指交联纤维素纤维(苹果酸交联纤维素纤维)；“结构”指含有纤维的产品是均质产品(Homong)或者分层产品(Strata)；“CMC”指羧甲基纤维素；“MDtens”指以每2-1英寸产品条带的克-力(gf/2-1)测量的机器方向抗张强度(参见以下的方法)；“CD tens”指以每2-1英寸产品条带的克-力(gf/2-1)测量的横向于机器方向的抗张强度(参见以下的方法)；“Abs.Capacity”指以每克产品的克重水的吸收能力(参见以下的方法)；“Abs.Time”指以秒的吸收时间(参见以下的方法)；并且“NBSK精炼水平”指NBSK以S.R.0精炼的水平(Shopper Riegel degrees)。
表1概述了代表性毛巾产品与其它毛巾组成相比的组成和一些特性。在表1中，代表性毛巾产品包括以基于含有纤维的产品总重约8至约20％的量的交联纤维素纤维(“XL”)；以基于含有纤维的产品总重约70至约75％的量的具有高半纤维素含量的软木牛皮纸浆纤维(“NBSK”)；以基于含有纤维的产品总重约8至约15％的量的硬木牛皮纸浆纤维(“NBHK”)；和以从约6至约10kg/MT纤维的量的湿强力助剂(聚酰胺-表氯醇树脂，KYMENE)；以及可选择的以基于含有纤维的产品总重约0至约1.0％的量的羧甲基纤维(“CMC”)。代表性毛巾产品在表1中指定为第4-16号。4-9号的代表性毛巾产品以及10-16号的代表性毛巾产品为分层产品。将不包括交联纤维素纤维的毛巾产品1-3号与包含交联纤维素纤维的代表性毛巾产品4-16号比较，很明显交联纤维素纤维的存在提高了包含交联纤维的那些毛巾产品的松密度(对于第1-3号松密度从4.99至5.92，对于第4-16号松密度从5.90至8.29)。与不包含交联纤维的毛巾产品相比，虽然本发明代表性毛巾产品与有利松密度的结合通过伴随强度的损失，本发明的代表性毛巾具有足以实现它们期望功能的强度。包含交联纤维的本发明代表性毛巾的吸收能力通常大于那些不包含交联纤维的毛巾。
吸收能力吸收能力是在每克纤维基本质量上液体克数的薄纸或毛巾样品的液体吸收能力(Abs.Capacity，g/g)。测定吸收能力的方法如下所述1.将多个薄片裁切至10厘米×10厘米。
2.称重足够的这些切片以具有约5克的干样品；记录为干样品重量。
3.将样品松散地累加到一起，并将它们放置到一个铁丝框中(直径约2英寸×高约3英寸，从顶侧延伸出一个金属挂钩)；将样品加上框的重量记录为干样品+框的重量。
4.降低框中的样品进入一个处于22℃的蒸馏水容器中，并使其浸泡1分钟。
5.从水中取出样品和框，悬挂框因此样品排水1分钟。
6.称重框和湿样品；记录为湿样品+框的重量。
7.计算吸收能力g/g＝[(湿样品+框重量)-(干样品+框重量)]/干样品重量。
吸收时间吸收时间(Abs.Time，秒)是对于给定数量薄片样品完全湿润所需要的时间。用于测定吸收时间的方法如下所述1.裁剪出薄纸或毛巾样品材料的40块10厘米×10厘米的薄片。
2.准备一个停表，将堆叠物放入一个包含22℃蒸馏水的槽中，并且当其首先接触水平面时开始计时。
3.当最后的样品湿润时停止计时。
4.将时间以秒记录为“吸收时间”。
MD和CD抗张强力表1中列出的抗张强力值为使2-样品‘堆叠’失效的以克-力为单为的最大作用力。抗张强力值使用一台Regmed DI-500(Flatbed)水平测试仪通过以下的方法测量。
1.样品被裁切为25.4毫米×210毫米(根据测试方向长方向在机器方向(MD)中或者在横向于机器的方向(CD)中)。
2.样品条带被放置在测试仪中，一个在另一个的顶上；在两个测试钳口之间的宽度固定为100毫米。
3.测试仪拉动速度设定为对于MD测试75毫米/分钟并且对于CD测试25毫米/分钟。
4.使样品失效的最大作用力是抗张强力，其以“克力/2-1英寸”为单位纪录，其中“克力/2-1英寸”指测试样品2个1英寸长的条带。
在本发明的另一个方面重，提供用于生产含有纤维的产品的方法。本发明代表性的含有纤维的产品可以使用常规的造纸机械生产，常规造纸机械例如包括真空圆网抄纸机、长网造纸机、新月形成形器、斜网三角形长网成形器和双-网成形装置。
在一个实施方案中，含有纤维的产品可以使用上述的组分通过湿法成网处理而生产。湿法成网方法可以在斜网三角形长网成形器上实行。在另一个实施方案中，产品使用上述的组分通过泡沫-成形方法生产。湿法成网和泡沫-成形处理可以在双-网成形装置上实行。
用于形成本发明含有纤维的产品的代表性双-网成形方法包括以下的步骤(a)在水致分散介质中形成包含纤维的纤维浆液；对于泡沫-成形方法，浆液是除了纤维以外包括表面活性剂的泡沫(对于双-层产品，形成与第一浆液相同或不同的第二浆液并然后沉积，如在下面的步骤(e)中所述的)；(b)在第一路径中移动第一成形网；(c)在第二路径中移动第二成形网；(d)移送浆液的第一部分与在第一路径中移动的第一成形网接触；(e)移送浆液的第二部分(或者第二含有纤维的浆液)与在第二路径中移动的第二成形网接触；以及(f)通过使穿过第一和第二成形网的浆液脱水由沉积浆液形成含有纤维的网。
如上面指出的，泡沫-成形法适合在双-网成形装置上执行，优选是一个垂直成形装置，并且更优选是一个垂直向下流动的双-网成形装置。在垂直成形装置中，用于成形网的路径基本垂直。
在一个方法中，双-网成形装置包括一个用于将至少第三原料(例如，第一、第二或者第三纤维/泡沫浆液)引入穿过内部结构的装置。第一、第二和第三纤维/泡沫浆液可以包括相同或不同的成分(例如交联纤维素纤维、南方松木纤维、桉树纤维)并且具有相同或不同的组成。根据将要形成的合成物的性质，第一和第二纤维/泡沫浆液可以互相相同或者不同，并与第三原料相同或不同。这样的一个网前箱配置适合提供三-层产品。没有挡板、具有一个挡板或者多于两个挡板的其它的网前箱配置也可以用于生产分别具有单个、两个或多个层的薄纸和毛巾产品。
用于使穿过输送部件的第一和第二浆液脱水以在输送部件上形成网的装置也包括在网前箱组件中。用于脱水/泡沫的装置可以包括为此目的任意传统装置，例如抽吸辊、压榨辊或者其它的传统结构。在一个优选实施方案中，第一和第二抽吸箱组件被提供并安装在成形网内部结构的对面。
本发明的含有纤维的产品可以在传统的薄纸生产机械上生产。这种机械通产包括一个具有单或多-层容量的网前箱，由其配料沉积在成形网上以提供一个垫状纸型(mat)，一个抽吸压榨辊或者压板(shoepress)，其移除多余的水分并将垫状纸型压紧到Yankee干燥机(即圆筒干燥机)上，以及一个使来自干燥机的干燥垫状纸型起绉的装置。最终的起绉产品被卷绕到一个辊子上。
在一种用于生产含有纤维的产品的方法中，包括交联纤维素纤维、软木牛皮纸浆纤维和硬木牛皮纸浆纤维的纤维配料沉积在成形网上并被脱水以提供垫状纸型。垫状纸型被传输到一个水分在那被移除的抽吸压榨辊或压板上，并且垫状纸型被压紧到一个其被干燥的Yankee干燥机上。来自干燥机的干燥的垫状纸型然后被起绉，并且起绉的垫状纸型被卷绕到一个辊子上。
在图3中显示了一个在生产本发明含有纤维的产品中有用的代表性透气干燥薄纸机的示意图。对于图3，薄纸机100包括分层的网前箱10，其具有顶部室12、中间室16和底部室14，越过并绕胸辊101环绕的长网造纸机(Fourdrinier)网20，真空抽吸箱30和伏辊102。在用于生产三层薄纸产品的代表性操作中，第一造纸配料被泵吸穿过顶部室12、第二造纸配料被泵吸穿过中间室16并且第三造纸配料被泵吸穿过底部室14到达网20上以形成具有层40a、40b和40c的初期网40。脱水通过网20和真空箱30发生。由于网在箭头所示的方向中返回，喷水器50在网再一次开始越过胸辊101之前清洁网。在网转移区域60，初期网40通过真空转移箱64的作用被转移到输送载体织物62。载体织物62携带网从转移区域60越过真空脱水箱66穿过预干燥机68，在这之后网通过压紧辊103的作用被输送到Yankee干燥机70。载体织物62然后在其通过喷水器52和真空脱水箱54完成其循环时被清洁并脱水。预干燥纸网通过由喷射涂布器80提供的粘和剂被胶着粘附到Yankee干燥机70的圆筒表面。干燥在蒸汽-加热的Yankee干燥机70上并由通过干燥罩90加热和循环的热空气完成。然后网从Yankee干燥机70通过一个刮板82被干法起皱，在此之后薄片42包括一个Yankee-侧的层42a、一个中心层42b和一个远离-Yankee-侧的层42c。薄片42然后在砑光辊104和105之间穿过，并被卷绕到设置在轴107上的芯106上以提供卷装44。
虽然已经图解和描述了本发明的优选实施方案，应该理解可以做出各种改变而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种含有纤维的产品，包括交联纤维素纤维和软木牛皮纸浆纤维，所述软木牛皮纸浆纤维具有大于约17％的半纤维素含量，该含量通过18％苛性碱溶性测试测定而得。
2.如权利要求1所述的产品，其中交联纤维素纤维以基于产品总重量的约3至约25％的量存在。
3.如权利要求1所述的产品，其中软木牛皮纸浆纤维以基于产品总重量的约10至约97％的量存在。
4.如权利要求1所述的产品，其中软木牛皮纸浆纤维包括北方漂白软木牛皮纸浆纤维。
5.如权利要求1所述的产品，进一步包括硬木牛皮纸浆纤维。
6.如权利要求5所述的产品，其中硬木牛皮纸浆纤维以基于产品总重量的约2至约70％的量存在。
7.如权利要求5所述的产品，其中硬木牛皮纸浆纤维为白杨、枫木、白桦或者桉树牛皮纸浆纤维中的至少一种。
8.如权利要求1所述的产品，进一步包括一种湿强力助剂。
9.如权利要求1所述的产品，其中所述产品是薄纸或毛巾中的至少一种。
10.如权利要求1所述的产品，其中所述产品包括两个片层或多个片层。
11.如权利要求1所述的产品，其中所述的产品包括在一个片层中的两层或多层。
12.一种用于生产含有纤维的产品的方法，包括将纤维配料沉积到一个成形网上，其中所述纤维配料包括交联纤维素纤维和软木牛皮纸浆纤维，所述软木牛皮纸浆纤维具有大于约17％的半纤维素含量，该含量通过18％苛性碱溶性测试测定而得；使沉积配料脱水以提供垫状纸型；干燥所述垫状纸型以提供含有纤维的产品。
13.如权利要求12所述的方法，其中交联纤维素纤维以基于产品总重量的约3至约25％的量存在。
14.如权利要求12所述的方法，其中软木牛皮纸浆纤维以基于产品总重量的约10至约97％的量存在。
15.如权利要求12所述的方法，其中软木牛皮纸浆纤维包括北方漂白软木牛皮纸浆纤维。
16.如权利要求12所述的方法，其中配料进一步包括硬木牛皮纸浆纤维。
17.如权利要求16所述的方法，其中硬木牛皮纸浆纤维以基于产品总重量的约2至约70％的量存在。
18.如权利要求16所述的方法，其中硬木牛皮纸浆纤维为白杨、枫木、白桦或者桉树牛皮纸浆纤维中的至少一种。
19.如权利要求12所述的方法，其中配料进一步包括一种湿强力助剂。
20.如权利要求12所述的方法，其中所述产品是薄纸或毛巾中的至少一种。
21.一种用于生产含有纤维的产品的方法，包括将纤维配料沉积到一个成形网上以提供垫状纸型，其中所述纤维配料包括交联纤维素纤维和软木牛皮纸浆纤维，所述软木牛皮纸浆纤维具有大于约17％的半纤维素含量，其通过18％苛性碱溶性测试测定而得；将所述垫状纸型传输到一个抽吸压榨辊；使所述垫状纸型从所述抽吸压榨辊前进到一个圆筒干燥机上；使所述垫状纸型从干燥剂起绉以提供起绉的垫状纸型；以及将所述起绉的垫状纸型卷绕成卷。
22.如权利要求21所述的方法，其中将配料沉积到成形网上的步骤包括利用一个具有单层或多层容量的网前箱沉积所述配料。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述垫状纸型包括两个层。
24.如权利要求21所述的方法，其中所述垫状纸型包括三个层。
25.如权利要求21所述的方法，其中所述起绉的垫状纸型为薄纸或毛巾中的至少一种。
26.如权利要求21所述的方法，其中所述配料进一步包括硬木牛皮纸浆纤维。
27.如权利要求21所述的方法，其中交联纤维素纤维以基于产品总重量的约3至约25％的量存在。
28.如权利要求21所述的方法，其中软木牛皮纸浆纤维以基于产品总重量的约10至约97％的量存在。
29.如权利要求26所述的方法，其中硬木牛皮纸浆纤维以基于产品总重量的约2至约70％的量存在。
全文摘要
本发明涉及一种含有纤维的产品，尤其是薄纸和毛巾产品，包括交联纤维素纤维和软木牛皮纸浆纤维，所述软木牛皮纸浆纤维具有大于约17％的半纤维素含量，其通过18％苛性碱溶性测试测定。描述了用于从包括所述纤维的水致配料生产所述产品的方法。
文档编号D21H27/30GK1650068SQ03809228
公开日2005年8月3日 申请日期2003年4月25日 优先权日2002年4月25日
发明者大卫·G·马什 申请人:韦尔豪泽公司