专利名称：纤维结构及其制备方法
技术领域：
本发明涉及纤维结构以及制备此类纤维结构的方法，本发明尤其涉及掺入到薄页卫生纸制品如面巾纸、卫生纸和纸巾中的包括短纤维配料的通风干燥的纤维结构，该配料包括的短纤维的长度为约0.4mm至约1.2mm，粗度为约3.0mg/100m至约7.5mg/100m。
背景技术：
典型地，用于薄页卫生纸制品的纤维结构包含两种或多种纤维配料。此类纤维结构典型地包含一种由相对长纤维(即长度加权平均纤维长度超过约2mm的纤维)构成的配料。这种配料旨在在薄页卫生纸制品内部作为强化物或产生强度。另外，这种纤维结构还典型地包括至少一种相对短的纤维配料，即纤维长度小于约1.2mm的纤维。由于这些短纤维相对未粘合，所以它们改进了薄页卫生纸制品的柔软性。未粘合纤维具有游离末端，其可赋予结构天鹅绒般的光滑度。这种天鹅绒似结构的公开内容，请参见授予Carstens的美国专利4,300,981，其引入本文以供参考。
然而，从需要某一最小平均纤维长度的短纤维配料的观点来看，和从相对于较长纤维配料或用在卫生薄页纸结构的配料短纤维配料有最大的包含速率的观点来看，短纤维的使用受到限制这一点对于本领域的技术人员是熟知的。这种限制缘于强度丧失这样一个事实。为使制造商能够处理最终转换成薄页卫生纸制品的纤维网，产品中存在一定量的强度是必需的。为了防止/抑制例如使用期间手指戳破产品，为成品的使用者提供一定量的强度也是必需的。
当用所谓的TAD造纸方法制造薄页纸制品时，强度发展问题被提高。这是因为当薄页纸幅背着Yankee干燥机的表面挤压时，强度发展被改进。在一些通风干燥方法中，挤压可从挤压超过100％面积(典型为常规的非TAD方法)至少于50％，更优选甚至少于表面的40％变化。尽管强度发展惊人地好，但其相对常规的纤维网制造必定要受到损害。此外在一些通风干燥方法中，Yankee干燥机被完全除去，这明显地完全消除了产生强度的部件。
当今领域将用于通风干燥方法的短纤维配料限制为大于约0.75mm。
本发明者现已发现，当伴有低粗度和包含永久性湿强度剂或化学软化剂的物性调节剂时，令人惊讶的是低纤维长度(即，小于约1.2mm的纤维)可用于生产，并可使用通风干燥的薄页纸结构，实现上文没有预测到的受益于这种纤维的柔软性。
没有现有技术文献提出包括短纤维配料(该配料包括的短纤维的长度为约0.4mm至约1.2mm，粗度为约3.0mg/100m至约7.5mg/100m)的通风干燥的纤维结构，以及选自永久性湿强度树脂、化学软化剂以及它们的混合物的物性成分。
发明概述本发明提供包括短纤维配料的通风干燥的纤维结构以及选自永久性湿强度树脂、化学软化剂以及它们的混合物的物性成分。
在本发明的一个方面，提供了包括短纤维配料(该配料包括的短纤维的长度为约0.4mm至约1.2mm，粗度为约3.0mg/100m至约7.5mg/100m)的通风干燥的纤维结构，以及选自永久性湿强度树脂、化学软化剂以及它们的混合物的物性成分。
在本发明的另一方面，提供了包括如本发明所述的包括通风干燥的纤维结构的纸制品。
在本发明的另一方面，提供了包括通风干燥的纤维结构的薄页卫生纸制品，其中薄页卫生纸制品选自面巾纸制品、卫生纸制品、纸巾制品以及它们的混合物。
在本发明的另一方面，提供了制造通风干燥的纤维结构的方法，该方法包括以下步骤a.制备包括短纤维配料的纤维配料，该配料包括的短纤维的长度为约0.4mm至约1.2mm，粗度为约3.0mg/100m至约7.5mg/100m，通过将短纤维与水混合形成短纤维配料；
b.将纤维配料沉积在有孔成形表面上以形成胚纤维网；c.将永久性湿强度树脂添加到纤维配料和/或胚纤维网上；和d.通风干燥所述胚纤维网使得形成通风干燥的纤维结构。
甚至在本发明的另一方面，提供了制备通风干燥的、包含化学软化剂的纤维结构的方法，该方法包括以下步骤a.制备包括短纤维配料的纤维配料，该配料包括的短纤维的长度为约0.4mm至约1.2mm，粗度为约3.0mg/100m至约7.5mg/100m，通过将短纤维与水混合形成短纤维配料；b.将纤维配料沉积在有孔成形表面上以形成胚纤维网；c.通风干燥所述胚纤维网使得形成通风干燥的纤维结构；和d.将化学软化剂施用于纤维配料和/或胚纤维网和/或通风干燥的纤维结构从而形成通风干燥的、包含化学软化剂的纤维结构。
发明详述本文所用术语“纤维”是指细长的颗粒，其表观长度远远超过它的表观宽度，即长度与直径的比率为至少约10。更具体地讲，本文所用术语“纤维”是指造纸纤维。本发明设想使用各种造纸纤维，例如天然纤维或合成纤维或任何其它合适的纤维以及它们的任意组合。适用于本发明的造纸纤维包括通常称为木浆纤维的纤维素纤维。可适用的木浆包括化学木浆，例如Kraft(牛皮纸)木浆、亚硫酸盐木浆和硫酸盐木浆以及机械木浆，包括例如碎木浆、热力学木浆以及化学改性的热力学木浆。然而，化学木浆可能是优选的，因为它能够赋予由其制造的面巾纸片以出众的柔软触觉。也可使用衍生自落叶树(在下文中也指“硬木”)和针叶树(在下文中也指“软木”)的木浆。可以将硬木和软木纤维混合或者可供选择地以层状沉积，从而形成层状纤维网。美国专利4,300,981和美国专利3,994,771被引入本文以供参考，以公开层状的硬木和软木纤维。还可应用于本发明的是来自回收纸的纤维，其可包含任一或所有上述种类以及其它非纤维物质，如用于促进初始造纸的填充剂和粘合剂。
除了各种木浆纤维以外，其它纤维素纤维，如棉绒、人造丝和蔗渣也可用于本发明。也可以使用合成纤维，例如聚合物纤维。可以使用弹性体聚合物、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚烯烃以及尼龙。可以通过纺粘工艺、熔喷工艺和其它本领域内已知的合适方法来制造这些聚合物纤维。
尽管也可以使用除水以外的液态分散液，但胚网典型地由造纸纤维的水分散液制得。将纤维分散在稠度为约0.1％至约0.3％的载体液体中。据信本发明也可适用于潮湿的成型操作，在该操作中纤维分散在稠度低于约50％的载液中，更优选低于约10％。
本文所用“薄页卫生纸制品”是指柔软、低密度(即小于约0.15g/cm3)的纸幅，其可用作小便或大便后的清洁擦拭工具(卫生纸)、用于耳鼻喉排泄物(面巾纸)，以及多功能吸收和清洁用途(吸收巾)。
本文所用“重均分子量”是指按照规程用凝胶渗透色谱法测定的重均分子量，所述规程存在于Colloids and Surfaces A.Physico Chemical& Engineering Aspects，第162卷，2000年，第107至121页。
本文所用“湿破裂强度”是指当纤维结构和/或掺入纤维结构的纸制品润湿并经受垂直于纤维结构和/或纸制品平面的变形时其吸收能量的能力的量度。可使用市售于Thwing-Albert Instrument Company，Philadelphia，PA的Thwing-Albert Burst Tester Cat 177号来测量湿破裂强度，该仪器装备有2000g的测力传感器。
通过取出如本发明所述的八(8)个纤维结构并把它们分成每对两(2)个样品的四对来测量湿破裂强度。使用剪刀剪开样品，使样品纵向长约228mm，横向长约114mm，都为两个成品单元的厚度。首先，用回形针将样品堆系在一起使样品经历两(2)小时，并在107℃(±3℃)的强制通风烘箱中用夹具“扇”样品堆的另一端5分钟(±10秒)。加热结束后，从烘箱中取出样品堆，测试前最少冷却三(3)分钟。取下一个样品条，拿着样品的狭窄横边，把样品中心浸渍在装有约25mm蒸馏水的盘子里。让样品浸在水中四(4)(±0.5)秒。取出样品，持拿样品排水三(3)(±0.5)秒，让水横向流出。排水后立刻继续测试。样品外表面朝上放置在耐破度测试仪的样品固定装置的较低环中，以便让样品的润湿部分完全覆盖在样品固定环的粗糙表面上。如果出现细纹，将样品丢弃，并用新样品重复进行测试。当样品在较低的样品固定环上放置到位后，打开开关降低耐破度测试仪的上环。现在，样品定位装置已牢固地固定了测试样品。通过按耐破度测试仪上的开始按钮的瞬间立即开始破裂测试。压杆开始朝着样品的润湿表面上升。在样品被撕开或破裂的瞬间，记录最大读数。压杆将自动倒退，返回至初始位置。使用另外三(3)个样品，重复上述程序，总共进行四(4)次测试，即四(4)次重复实验。记录结果为四(4)次重复实验的平均值，精确到克。
本文所用“定量”是每单位面积样品的重量，记作1bs/3000ft2或g/m2。定量如下测量准备一个或多个特定面积(m2)的样品，然后在最小分辨率为0.01g的上皿式天平上称量如本发明所述的纤维结构样品和/或包括所述纤维结构的纸制品。用气流罩保护天平不受气流和其它干扰的影响。当天平读数变为常数时记录该重量。计算平均重量(g)和样品的平均面积(m2)。用平均重量(g)除以样品的平均面积(m2)计算出定量(g/m2)。
本文所用“纵向”或“MD”是指平行于纤维结构在造纸机和/或产品生产设备上的流向的方向。
本文所用“横向”或“CD”是指垂直于与纤维结构和/或包括该纤维结构的纸制品在同一平面内的纵向的方向。
本发明的纤维结构和/或包括这种纤维结构的纸制品的“总干拉伸强度”或“TDT”按以下步骤测定。提供一(1)英寸乘五(5)英寸(2.5cm×12.7cm)的纤维结构带和/或包含这种纤维结构的纸制品带。将该带置于在控制条件为温度为73°F±4°F(约28℃±2.2℃)且相对湿度为50％±10％的房间内的电子张力检验器(型号为1122，市售于InstronCorp.，Canton，Massachusetts)上。张力检验器的十字头速度为2.0英寸每分钟(约5.1cm/分钟)，且标距为4.0英寸(约10.2cm)。TDT为纸带的MD和CD拉伸强度的算术总合。
本文所用“厚度”是指样品的宏观厚度。如本发明所述的纤维结构的样品厚度如下确定将纤维结构样品切开使其尺寸大于加载底脚装载面，其中加载底脚装载面的圆形表面积为约20.26cm2(3.14in2)。将样品禁闭在水平平面和加载底脚装载面之间。加载底脚装载面向样品施加的围压为15.5g/cm2(约0.21psi)。厚度为平面和加载底脚装载面之间的所得间隙。这种量度可在VIR电子厚度测定器(型号为II，购自Thwing-Albert Instrument Company，Philadelphia，PA)上实现。对厚度测量重复并记录至少五(5)次以便计算平均厚度。记录结果单位为毫米。
本文所用“表观密度”或“密度”是指用引入本文的适当变换除以厚度后的样品定量。本文所用表观密度的单位为g/cm3。
如本发明所述的纤维结构和/或包括这种纤维结构的纸制品的“柔软性”测定如下。理想的是，在柔软性测试之前，应按照Tappi Method#T4020M-88对待测样品进行处理。此时，在10％至35％的相对湿度含量和22℃至40℃的温度范围下将样品预处理24小时。预处理步骤后，应在48％至52％的相对湿度和22℃至24℃的温度范围下将样品处理24小时。理想的是，柔软性鉴定小组检验应发生在所限定的恒定温度和湿度房间的范围内。如果这样不可行，则所有样品(包括对照物)应经历完全相同的环境暴露条件。
柔软性测试作为配对比较进行，形式类似于“Manual on SensoryTesting Methods”(ASTM Special Technical Publication 434)中所描述的，1968年由American Society For Testing and Materials公布并引入本文以供参考。使用所谓的配对差异检验通过主观测试评价对柔软性进行评估。该方法使用测试材料本身之外的标准。为触觉感知柔软性，两个样品的存在方式需使个体看不到样品，并要求个体在触觉柔软性的基础上选择其中之一。测试结果用所谓的“鉴定小组评分单位”(PSU)报导。至于为获得本文用PSU报导的柔软性数据的柔软性测试，需进行许多柔软性鉴定小组检验。在每次测试中，要求十位有经验的柔软性鉴定人员给三组成对样品的相对柔软性分等级。每位鉴定人每次鉴定成对样品中的一对每对中的一个样品被指定为X，另一个为Y。简言之，每个X样品相对其成对的Y样品被分等级如下1.如果X被鉴定为可能比Y稍微柔软，则给出等级为正一，如果Y被鉴定为可能比X稍微柔软，则给出等级为负一；2.如果X被鉴定为确实比Y稍微柔软，则给出等级为正二，如果Y被鉴定为确实比X稍微柔软，则给出等级为负二；
3.如果X被鉴定为比Y柔软的多，则给出X等级为正三，如果Y被鉴定为比X柔软的多，则给出等级为负三；并且最后4.如果X被鉴定为比Y柔软许多，则给出X等级为正四，如果Y被鉴定为比X柔软许多，则给出等级为负4。
将等级平均且所得数值单位为PSU。认为所得数据为一次鉴定小组检验的结果。如果要评价多于一个样品对，则通过配对统计分析按照它们的等级将所有样品对按等级次序排列。然后，由于需要对被选为零基数标准的样品给出零PSU值，等级值上升或下降。当其它样品用其关于零基数标准的相对等级测定时，它们则具有正值或负值。进行鉴定小组检验和平均的次数要使得约0.2PSU代表主观觉察柔软性的显著差异。
本文所用术语“层”或“复层”是指单个纤维结构可任选地设置成与其它层基本上邻接、面对面的关系，形成多层纤维结构。也设想单个纤维结构可有效地形成两“层”或多“层”例如自身折叠。
本文所用冠词“一个”(例如本文所用“一个阴离子表面活性剂”或“一根纤维”)被理解为是指受权利要求书保护的或描述的一个或多个该物质。
除非另外指明，所有百分比和比率均按重量计。除非另外指明，所有百分比和比率均基于总组合物计。
除非另外指明，所有组分或组合物含量均是关于该组分或组合物的活性含量，且不包括市售来源中可能存在的杂质，例如残余溶剂或副产品。
TAD纤维结构本发明通风干燥的纤维结构可包括的纤维配料包括短纤维配料，该配料包括的短纤维的长度为约0.4mm至约1.2mm，粗度为约3.0mg/100m至约7.5mg/100m。
除了短纤维之外，TAD纤维结构还可包括湿强度树脂，优选为永久性湿强度树脂。此外，除了短纤维之外，TAD纤维结构还可包括化学软化剂。用于制备通风干燥的纤维结构的纤维配料可进一步包括永久性湿强度树脂。
长度为约0.4mm至约1.2mm和粗度为约3.0mg/100m至约7.5mg/100m的短纤维可存在于通风干燥的纤维结构中，按所述全部纤维的重量计含量为至少10％，和/或按所述全部纤维的重量计含量为通风干燥的纤维结构的至少20％至最高100％。
除了短纤维之外，本发明的通风干燥的纤维结构还可包括任选成分，其将在下面更详细地描述。
除了短纤维配料之外，本发明的纤维配料还可进一步包括长纤维配料，该长纤维配料包括长度大于1.2mm的长纤维。这些长纤维的非限制性实施例包括衍生自木浆的纤维。可使用其它有纤维质的含纤维纸浆的纤维如棉绒、蔗渣等，并意图将其包含在本发明的范畴内。还可将合成纤维如人造丝、聚乙烯和聚丙烯纤维与天然纤维素纤维联合使用。可利用的一种示例性聚乙烯纤维为购自Hercules公司(Wilmington，Del.)的PULPEX(R)。
可适用的木浆包括化学木浆，例如Kraft(牛皮纸)木浆(尤其是北部软木牛皮纸(“NSK”)木浆)、亚硫酸盐木浆和硫酸盐木浆，以及机械木浆，包括例如碎木浆、热力学木浆以及化学改性的热力学木浆。然而，优选化学木浆，因为它们可赋予由其制得的面巾纸片以较好的柔软性触感。也可利用衍生自落叶树(在下文中也指“硬木”)和针叶树(在下文中也指“软木”)的木浆。还可用于本发明的是衍生自回收纸的纤维，其可包含任一或所有上述种类以及其它非纤维物质，如用于促进初始造纸的填充剂和粘合剂。
除了木浆之外，纤维还可生产/获得于植物来源例如谷物(即淀粉)。
本发明的通风干燥的纤维结构可用于纸张，尤其是卫生薄页纸制品，通常包括但不限于常规的毡压薄页纸、高堆积体积图样致密型薄页纸和高堆积体积未压实的薄页纸。薄页纸可为均一化或多层结构；并且由此制得的薄页纸制品可为单层或多层结构。薄页纸可具有的定量介于约10g/m2至约65g/m2之间，密度为约0.6g/cc或更小。
常规压制薄页纸和制备这种纸张的方法是本领域熟知的。这种纸张典型地通过将造纸配料沉积于有孔成形金属丝(在本领域常称为长网造纸机金属丝)上来制备。一旦配料沉积在成形金属丝上，就可将其称为纤维网。通过挤压纤维网或高温干燥使纤维网脱水。根据刚才描述的方法制备纤维网的详细技术和典型设备是本领域的技术人员所熟知的。在一个典型方法中，低稠度的浆液配料提供于加压的流浆箱。流浆箱具有一个开口，用于递送浆液配料薄薄地沉积在长网造纸机金属丝上以形成润湿纤维网。然后通过真空脱水和进一步的干燥(通过挤压操作)将纤维网典型脱水至纤维稠度介于约7％和约25％之间(基于整个纤维网的重量)，其中纤维网要经受反向机械构件(如圆筒形轧辊)产生的压力。可利用本领域已知的蒸汽转筒装置如Yankee干燥机将脱水后的纤维网进一步挤压和干燥。通过机械部件如反向圆柱体转筒挤压纤维网可在Yankee干燥机上产生压力。可使用多个Yankee干燥机转筒，由此可任选地在转筒间产生附加压力。形成的薄页纸结构此后称作常规的、压制的薄页纸结构。由于当纤维潮湿并随后在压缩状态下干燥时，整个纤维网要基本经受机械压力，所以这种纸片被认为是压实的。
TAD纤维结构可用生产单层胚纤维网的纤维配料或生产多层胚纤维网的纤维配料来制备。一个或多个短纤维可存在于具有一个或多个长纤维的纤维配料中。此外，一个或多个短纤维可存在于具有一个或多个长纤维的配料层中。
本发明的通风干燥的纤维结构和/或包括这种通风干燥的纤维结构的纸制品可具有的定量为约12g/m2至约120g/m2，和/或约14g/m2至约80g/m2，和/或约20g/m2至约60g/m2。
本发明的通风干燥的纤维结构和/或包括这种通风干燥的纤维结构的纸制品可具有的，总干拉伸强度大于约381g/cm(150g/in)，和/或约508g/cm(200g/in)至约2540g/cm(1000g/in)，和/或约635g/cm(250g/in)至约2159g/cm(850g/in)。
本发明的通风干燥的纤维结构和/或包括这种通风干燥的纤维结构的纸制品可具有的湿破裂强度大于约63.5g/cm(25g/in)，和/或约76.2g/cm(30g/in)至约508g/cm(200g/in)，和/或约381g/cm(150g/in)至约1270g/cm(500g/in)。
短纤维本发明的短纤维可具有的长度为约0.4mm至约1.2mm，和/或约0.5mm至约0.75mm，和/或约0.6mm至约0.7mm，且粗度为约3.0mg/100m至约7.5mg/100m，和/或约5.0mg/100m至约7.5mg/100m，和/或约6.0mg/100m至约7.0mg/100m。
本发明的短纤维可衍生自选自金合欢、桉树、槭树、橡树、白杨、桦树、三角叶杨、桤木、梣树、樱桃树、榆树、山核桃树、杨树、橡胶树、胡桃木、刺槐、悬玲木、山毛榉树、梓树、黄樟、石梓木、合欢、团花树、木兰、蔗渣、亚麻、大麻、洋麻以及它们的混合物的纤维来源。
在一个实施方案中，短纤维衍生自热带硬木。
在另一个实施方案中，短纤维衍生自选自金合欢、桉树、石梓木以及它们的混合物的纤维来源。
在另一个实施方案中，短纤维衍生自选自金合欢、石梓木以及它们的混合物的纤维来源。
在另一个实施方案中，短纤维衍生自金合欢。
合适短纤维的非限制性实施例市售于印尼的PT Tel，该纤维具有的长度为约0.4mm至约1.2mm，粗度为约3.0mg/100m至约7.5mg/100m。
本发明的短纤维可包含纤维素和/或半纤维素。优选地，该纤维包含纤维素。
短纤维的长度和粗度可使用市售于Metso Automation，KajaaniFinland的Kajaani FiberLab Fiber Analyzer测定。本文所用纤维长度被定义为“长度加权平均纤维长度”。提供有单位的说明书详述了用于达到这个平均数的配方。然而，推荐的用于测定纤维样品的纤维长度和粗度的方法与Fiber Lab制造商详述的基本相同。推荐的装料至FiberLab的稠度比制造商推荐的稍微低一些，因为这样给出更可靠的操作。如本文详细说明的，应将短纤维配料在装料至仪器之前稀释到0.02％至0.04％。如本文详细说明的，应将长纤维配料稀释到0.15％至0.30％。可供选择地，可通过将短纤维送到外面的合同实验室(如IntegratedPaper Services，Appleton，Wisconsin)以测定短纤维的长度和粗度。
永久性湿强度树脂本发明的通风干燥的纤维结构可包含永久性湿强度树脂。永久性湿强度树脂可存在于纤维配料中，尤其是存在于用于形成通风干燥的纤维结构的短纤维配料中，并/或能够在胚纤维网的通风干燥前沉积到胚纤维网上。
永久性湿强度树脂用于控制脱毛以及抵消任何可能由添加到纤维结构中的任何化学软化剂产生的拉伸强度的损失。此外，永久性湿强度树脂赋予纤维结构或掺入纤维结构的纸制品一种特性，从而当其被置于含水介质中时，经一段时间，其保持具有其初始湿强度的主体部分。
永久性湿强度树脂的非限制性实施例包括聚酰胺-表氯醇树脂、聚丙烯酰胺树脂、丁二烯苯乙烯树脂、不溶性的聚乙烯醇树脂、脲甲醛树脂、聚乙烯亚胺树脂、脱乙酰壳多糖树脂以及它们的混合物。优选地，永久性湿强度树脂选自聚酰胺-表氯醇树脂、聚丙烯酰胺树脂以及它们的混合物。
聚酰胺-表氯醇树脂为阳离子湿强度树脂，已发现其具有特殊用途。合适类型的此类树脂描述于下列美国专利公布于1972年10月24日的3,700,623和公布于1973年11月13日的3,772,076，这两篇专利均授予Keim并均引入本文以供参考。可用的聚酰胺-表氯醇树脂的一个市售来源是Hercules Inc.，Wilmington，Del.，其以商标KYMENE557H出售此类树脂。
还已发现聚丙烯酰胺树脂可用作湿强度树脂。这些树脂描述于下列美国专利1971年1月19日公布的授予Coscia等人的3,556,932和1971年1月19日公布的授予Williams等人的3,556,933，这两篇专利均引入本文以供参考。聚丙烯酰胺树脂的一个市售来源是Stanford，Conn.的CYTEC Co.其以商标PAREZ631NC出售此类树脂。在本发明中还可使用的其它水溶性阳离子树脂为脲甲醛和三聚氰胺甲醛树脂。
化学软化剂本发明的通风干燥的纤维结构可包含化学软化剂。
本文所用术语“化学软化剂”是指改进了由持有特殊纸制品并用其擦皮肤的使用者所感知的触感的任何化学成分。虽然对于毛巾料制品而言柔软性是略有需要的，但对于面巾纸和卫生纸而言，柔软性是尤其重要的性质。此类可触知的柔软性的特征在于，但不限于，摩擦性、柔韧性和光滑度以及主观描述信息，如象光滑、天鹅绒、丝绸或法兰绒般的感觉。
化学软化剂是可赋予薄纸光滑感的任何化学成分。仅为示例性的目的，这包括基蜡(如石蜡和蜂蜡)、油(如矿物油和硅油)、硅氧烷凝胶、以及凡士林和更复杂的润滑剂和润肤剂(如具有长(C10-C22)烃基链的季铵化合物、功能性硅氧烷、和具有长(C10-C22)烃基链的化合物(具有官能团如胺、酸、醇和酯))。
与化学软化剂相关的现有技术中的研究领域采取两种途径。第一条途径的特征在于在薄页纸幅的形成过程中通过添加软化剂在最终形成薄页纸幅的大桶纸浆中加入引人注目的成分(加入至接近造纸机的纸浆中)，或者当润湿纸幅位于造纸机械的长网造纸机布或干衣机布上时，加入至润湿纸幅。
第二种途径的特征在于在纸幅部分或完全干燥后，向薄页纸幅中加入化学软化剂。能够将可适用的方法引入到造纸操作中，例如可在胚纤维网和/或干燥纤维结构卷绕至纸辊前喷雾至其上，挤出(尤其是通过狭槽挤出)至胚纤维网和/或干燥纤维结构上，和/或凹版印刷至胚纤维网和/或干燥纤维结构上。
与前面途径有关的示例性技术(特征在于在薄页纸装配进入纤维网之前将化学软化剂添加至其上)包括1993年11月23日授予Phan和Trokhan的美国专利5,264,082，该专利引入本文以供参考。已发现这些方法可广泛用于工业中，尤其是当需要减少强度(否则其可存在于纸张中)时，以及当造纸工艺尤其是起绉操作足够坚固可允许粘合抑制剂的掺入时。
与在薄页纸幅成形期间将化学软化剂添加至薄页纸幅有关的进一步示例性技术包括1991年10月22日授予Ampulski等人的美国专利5,059,282，该专利引入本文以供参考。Ampulski的专利公开了将聚硅氧烷化合物添加至湿薄页纸幅(优选纤维稠度介于约20％和约35％之间)的方法。这种方法在某些方面代表了比将化学品添加到供给造纸机的浆液桶中有进步。例如，此类方法目标在于施用至一个纤维网表面上，这与将添加剂分布到配料的所有纤维上形成对比。
相当多的技术已被设计成将化学软化剂施用至已经干燥的纸幅上的方法或者是在造纸机的所谓干燥末端，或者是在继造纸步骤之后的单独转换加工操作中。该领域的示例性技术包括1993年6月1日授予Ampulski等人的美国专利5,215,626、1993年9月21日授予Ampulski等人的美国专利5,246,545、1996年6月11日授予Warner等人的美国专利5,525,345,所有专利均引入本文以供参考。美国专利5,215,626公开了通过施用聚硅氧烷至干纤维网制备软薄页纸的方法。美国专利5,246,545专利公开了利用加热传递面的类似方法。最后，Warner专利公开了包括辊涂层和挤出的施用方法，用于将特殊组合物施用至干薄页纸幅的表面。
尤其优选的化学软化成分被进一步详述如下i.季铵软化剂优选地，适于作为本发明化学软化剂的季铵化合物具有下式(R1)4-m-N+-[R2]mX-其中m为1至3；每个R1独立地为C1-C6烷基、羟烷基、烃基或取代烃基、烷氧基、苄基或其混合物；每个R2独立地为C14-C22烷基、羟烷基、烃基或取代烃基、烷氧基、苄基或其混合物；且X-为适用于本发明的任何软化剂相容的阴离子。
优选地，每个R1是甲基，且X-是氯离子或甲酯硫酸根。优选地，每个R2独立地为C16-C18烷基或链烯基，最优选地，每个R2独立地为直链C18烷基或链烯基。
这些软化剂尤其优选的变体被认为是一些季铵化合物的单酯或二酯变体，这些季铵化合物具有下式(R1)4-m-N+-[(CH2)n-Y-R3]mX-其中Y为-O-(O)C-、或-C(O)-O-、或-NH-C(O)-、或-C(O)-NH-；m为1至3；n为0至4；每个R1独立地为C1-C6烷基、羟烷基、烃基或取代烃基、烷氧基、苄基或其混合物；每个R3独立地为C13-C21烷基、羟烷基、烃基或取代烃基、烷氧基、苄基或其混合物，且X-为任何软化剂相容的阴离子。
优选地，Y为-O-(O)C-、或-C(O)-O-；m＝2；且n＝2。每个R1优选独立地为C1-C3烷基，且甲基是最优选的。优选地，每个R3独立地为C13-C17烷基和/或链烯基，更优选R3独立地为直链C15-C17烷基和/或链烯基、C15-C17烷基，最优选每个R3独立地为直链C17烷基。
如上所述，X-可为任何软化剂相容的阴离子，例如，乙酸根、氯离子、溴离子、甲酯硫酸根、甲酸根、硫酸根、硝酸根等也可用于本发明。优选地，X-是氯离子或甲酯硫酸根。
一种尤其优选的物质是所谓的DEEDMAMS(二乙基酯基甲酯硫酸二甲基铵)，本文进一步定义其中烃基链衍生自牛油脂肪酸，该酸可任选地部分硬化至碘值为约10至约60。
ii.润肤露剂组合物本文所定义的合适的化学软化剂可包括润肤露剂组合物。本文所用“润肤露剂组合物”是一种可软化、抚慰、柔和、覆盖、润滑或润湿皮肤的化学软化剂。润肤剂典型地可实现若干这些目标，如抚慰、保湿和润滑皮肤。
用于本发明的润肤剂可为石油基脂肪酸酯型、烷基乙氧基化物型或这些润肤剂的混合物。合适的石油基润肤剂包括那些链长为16至32个碳原子的烃或烃的混合物。具有这些链长的石油基烃包括矿物油(也称为“液体凡士林”)和凡士林(也称为“地蜡”、“石油凝胶”和“矿物冻”)。矿物油通常指的是含有16至20个碳原子的烃的粘性较低的混合物。凡士林通常指的是含有16至32个碳原子的烃的粘性较高的混合物。凡士林是用于掺入到卫生纸制品的纤维结构的一种尤其优选的润肤剂，且一种合适的物质以White ProtopetIS购自Witco，Corp.，Greenwich，Conn。矿物油也是用于掺入到面巾纸制品的纤维结构的一种优选的润肤剂。此类矿物油也市售于Witco Corp.。
适宜的脂肪酸酯型润肤剂包括衍生于C12-C28脂肪酸、优选C16-C22饱和脂肪酸、和短链(C1-C8、优选为C1-C3)一元醇的那些。这类酯有代表性的实施例包括棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、月桂酸异丙酯、肉豆蔻酸异丙酯、棕榈酸异丙酯、棕榈酸乙基己酯。适宜的脂肪酸酯润肤剂还可衍生于较长链的脂肪醇(C12-C28、优选为C12-C16)和较短链的脂肪酸如乳酸的酯，如乳酸月桂酯和乳酸鲸蜡酯。
合适的烷基乙氧基化物型润肤剂包括C12-C18脂肪醇乙氧基化物，其具有的氧化乙烯单元平均为3至30，优选为约4至约23。这类烷基乙氧基化物有代表性的实施例包括月桂基聚氧乙烯醚-3(具有平均3个氧化乙烯单元的月桂基乙氧基化物)、月桂基聚氧乙烯醚-23(具有平均23个氧化乙烯单元的月桂基乙氧基化物)、十六烷基聚氧乙烯醚-10(具有平均10个氧化乙烯单元的乙酰基乙氧基化物)和硬脂基聚氧乙烯醚-10(具有平均10个氧化乙烯单元的硬脂基乙氧基化物)。这些烷基乙氧基化物润肤剂典型地与例如凡士林的石油基润肤剂联合使用，烷基乙氧基化物润肤剂与石油基润肤剂的重量比率为约1∶1至约1∶3，优选约1∶1.5至约1∶2.5。
润肤露剂组合物可任选地包括“固定剂”，如此称谓是因为据信其可用来防止润肤剂的迁移，使得润肤剂主要保留在施用该润肤剂的纸结构的表面上，从而润肤剂可给予最大限度的软化有益效果以及可用于传送至使用者的皮肤。用于本发明的合适固定剂包含多羟基脂肪酸酯、多羟基脂肪酸酰胺以及它们的混合物。若用作固定剂，酯或酰胺的多羟基部分必须具有至少两个游离羟基。据信这些游离羟基是通过氢键与薄页纸幅(该纸幅上施用露剂组合物)的纤维素纤维共交联的那些，和也通过氢键单交联酯或酰胺的羟基的那些，从而俘获并固定其它组分在露剂基质内。优选的酯和酰胺将在多羟基部分具有3个或更多游离羟基，并且性质上典型地为非离子的。由于那些使用应用了露剂组合物的纸制品的皮肤敏感性，这些酯和酰胺也应相对温和并对皮肤无刺激。
可用于本发明的合适多羟基脂肪酸酯将具有下式
其中R为C5-C31烃基，优选直链的C7-C19烷基或链烯基，更优选直链的C9-C17烷基或链烯基，最优选直链的C11-C17烷基或链烯基，或它们的混合物；Y为多羟基烃基部分，其具有至少2个游离羟基直接连接到链上的烃基链；且n至少为1。合适的Y基团可衍生自多元醇如甘油、季戊四醇；糖如棉子糖、麦芽糖糊精、半乳糖、蔗糖、葡萄糖、木糖、果糖、麦芽糖、乳糖、甘露糖和赤藓糖；糖醇如赤藓醇、木糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇和山梨醇；和糖醇的酸酐如脱水山梨糖醇。
一类用于本发明的合适的多羟基脂肪酸酯包含某些脱水山梨糖醇酯，优选为C16-C22饱和脂肪酸的脱水山梨糖醇酯。因为其典型的生产方式，这些脱水山梨糖醇酯通常包含单-、二-、三-等酯的混合物。合适的脱水山梨糖醇酯的有代表性的实施例包括脱水山梨糖醇棕榈酸酯(例如，SPAN40)、脱水山梨醇硬脂酸酯(例如，SPAN 60)和脱水山梨糖醇二十二烷酸酯，它们包含这些脱水山梨糖醇酯的一个或多个单-、二-和三-酯的形式，例如脱水山梨醇单-、二-和三-棕榈酸酯，脱水山梨醇单-、二-和三-硬脂酸酯，脱水山梨醇单-、二-和三-二十二烷酸酯以及混合的牛油脂肪酸脱水山梨糖醇单-、二-和三-酯。也可使用不同脱水山梨糖醇酯的混合物，例如脱水山梨糖醇棕榈酸酯与脱水山梨醇硬脂酸酯。尤其优选的脱水山梨糖醇酯为脱水山梨醇硬脂酸酯，典型地为单-、二-和三-酯(加上一些四酯)的混合物例如SPAN 60，和以商标名GLYCOMUL-S由Lonza，Inc.出售的脱水山梨醇硬脂酸酯。虽然这些脱水山梨糖醇酯典型地包含单-、二-和三-酯(加上一些四酯)的混合物，单-和二-酯通常为这些混合物中最主要的成分。
iii.聚硅氧烷和/或其它硅氧烷物质适用于本发明的其它合适的化学软化剂包括硅氧烷物质，例如聚硅氧烷化合物、阳离子硅氧烷、季硅氧烷化合物和/或氨基硅氧烷。通常，用于本发明的适宜的聚硅氧烷物质包括单体硅氧烷单元为以下结构的那些
其中，对于每个独立的硅氧烷单体单元而言，R1和R2各自独立地为氢或任何烷基、芳基、链烯基、烷芳基、芳烷基、环烷基、卤代烃或其它基团。任意的这些基团都可以是取代的或未取代的。任何特定单体单元的R1和R2基团可不同于下-个相连的单体单元的相应官能团。另外，聚硅氧烷可以是直链、支链、或环状的结构。另外，基团R1和R2可另外独立地为其它含硅官能团，例如但不限于硅氧烷、聚硅氧烷、硅烷和聚硅烷。基团R1和R2可包含任何多种有机官能团，包括例如醇、羧酸、苯基和胺官能团。
示例性的烷基是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十八烷基等。示例性的链烯基是乙烯基、烯丙基等。示例性的芳基是苯基、二苯基、萘基等。示例性的烷芳基是甲苯基、二甲苯基、乙基苯基等。示例性的芳烷基是苄基、α-苯乙基、β-苯乙基、α-苯丁基等。示例性的环烷基是环丁基、环戊基、环己基等。示例性的卤代烃基是氯甲基、溴乙基、四氟乙基、氟乙基、三氟乙基、三氟甲苯基、六氟二甲苯基等。
优选的聚硅氧烷包括直链的有机聚硅氧烷物质，其具有下式 其中，每个R1-R9基团独立地为任何C1-C10未取代烷基或芳基、且R10为任何取代的C1-C10烷基或芳基。优选地，每个R1-R9基团独立地为任何C1-C4未取代烷基。本领域的技术人员将认识到，例如R9或R10是否为取代基在技术上没有区别。优选地，b与(a+b)的摩尔比介于0和约20％之间，更优选介于0和约10％之间，最优选介于约1％和约5％之间。
在一个尤其优选的实施方案中，R1-R9为甲基，且R10为取代的或未取代的烷基、芳基或链烯基。此类物质在本文通常被描述为聚二甲基硅氧烷，其具有可适用于特殊情况的特定官能团。示例性的聚二甲基硅氧烷包括，例如，具有烷基烃R10基团的聚二甲基硅氧烷，和具有一个或多个氨基、羧基、羟基、醚、聚醚、醛、酮、酰胺、酯、硫醇、和/或包括此类官能团的烷基和链烯基类似物的其它官能团的聚二甲基硅氧烷。例如，作为R10的氨基官能化烷基可为氨基官能化的或氨基烷基官能化的聚二甲基硅氧烷。这些聚二甲基硅氧烷的示例性列出并不因此意味着排除其它没有具体列出的。
用于本发明的聚硅氧烷的粘度可以如聚硅氧烷通常的粘度变化那样宽泛地变化，只要该聚硅氧烷可成为被施用至本文薄页纸制品的形式。这包括，但不限于低至约2.5E-5m2/s(25厘沲)至约20m2/s(20,000,000厘沲)的粘度或甚至更高的粘度。
不受理论的束缚，据信触觉的有益效果功效与平均分子量有关，粘度也与平均分子量有关。因此，由于直接测量分子量困难，本文使用粘度作为关于赋予薄页纸柔软性的表观操作参数。
公开聚硅氧烷的文献包括1958年3月11日授予Geen的美国专利2,826,551；1976年6月22日授予Drakoff的美国专利3,964,500；1982年12月21日授予Pader的美国专利4,364,837；授予Ampulski的美国专利5,059,282；1996年6月25日授予Kaun的美国专利5,529,665；1996年9月3日授予Smithe等人的美国专利5,552,020；和以Wooston的名义公布于1960年9月28日的英国专利849,433。所有这些专利均引入本文以供参考。还引入本文以供参考的是PetrachSystems Inc.发布的Silicone Compounds，第181至217页，其大体上包含了聚硅氧烷的广泛列表和描述。
在一个实施方案中，化学软化剂可与纤维尤其是短纤维混合以形成纤维配料，尤其是短纤维配料。
在另一个实施方案中，可将化学软化剂施用至胚纤维网和/或通风干燥的纤维结构。可通过本领域普通技术人员已知的任何合适方法将化学软化剂施用至胚纤维网和/或通风干燥的纤维结构。这类施用方法的非限制性实施例包括将化学软化剂喷雾至胚纤维网和/或通风干燥的纤维结构上，和/或将化学软化剂挤出至胚纤维网和/或通风干燥的纤维结构上。其它施用方法包括将化学软化剂刷到胚纤维网和/或通风干燥的纤维结构上，和/或将胚纤维网和/或通风干燥的纤维结构浸渍在化学软化剂中。
任选成分本发明的通风干燥的纤维结构可包含任选成分，其选自暂时性湿强度树脂、干强度树脂、润湿剂、抗起毛剂、吸收增强剂、固定剂，该任选成分尤其与润肤露剂组合物、包括有机酸的抗病毒剂、抗菌剂、多元醇聚酯、抗迁移剂、多羟基增塑剂以及它们的混合物联合使用。此类任选成分可添加到纤维配料、胚纤维网和/或通风干燥的纤维结构中。
此类任选成分可基于通风干燥的纤维结构的干重以任何含量存在于通风干燥的纤维结构中。
基于干通风干燥的纤维结构，任选成分可存在于通风干燥的纤维结构中的含量按重量计为约0.001％至约50％，和/或约0.001％至约20％，和/或约0.01％至约5％，和/或约0.03％至约3％，和/或约0.1％至约1.0％。
i.暂时性湿强度添加剂给予短效湿强度的一个方法是提供形成酸催化的半缩醛，其可通过在造纸纤维上或者在用于造纸纤维的粘合添加剂内引入酮或更具体地讲引入醛官能团而形成。已发现尤其可用于赋予这种形式短效湿强度的一种粘合剂物质为Cytec，Stamford，CT提供的Parez 750。
也可使用其它添加剂来增加这种湿强度机制。给予短效湿强度的技术是本领域熟知的。引入本文以供参考以示出给予纸幅短暂湿强度方法的示例技术包括下列美国专利5,690,790、5,656,746、5,723,022、4,981,557、5,008,344、5,085,736、5,760,212、4,605,/02、6,228,126、4,079,043、4,035,229、4,079,044和6,127,593。
虽然半缩醛形成机制是一个产生暂时性湿强度的合适技术，但还有其它方法，如提供纸片一种粘合剂机理，其在干燥或微湿条件下比在如抽水马桶或随后的下水道和化粪池系统中所经历的高度稀释条件下更起作用。这些方法主要针对纸幅产品，其将在稍微潮湿或润湿条件下被递送，然后在高度稀释的情况下处理。以下参考文献将引入本文以供参考以表示实现此过程的示例体系，并且本领域的技术人员将很容易意识到，它们可被施用于本发明的纸幅上，其通常将以比于此所述的那些更低的含水量提供美国专利4,537,807、4,419,403、4,309,469和4,362,781。
ii.干强度添加剂干强度树脂的非限制性实施例包括聚丙烯酰胺(如由Cytec ofStamford CT生产的CYPRO 514和ACCOSTRENGTH 711的组合)；淀粉，例如购自位于Bridgewater，N.J.的National Starch and ChemicalCompany的玉米淀粉和/或马铃薯淀粉(如REDIBOND 5320及2005)；聚乙烯醇(如由Air Products Inc of Allentown，Pa.生产的AIRVOL540)；瓜耳胶或刺槐豆胶；和/或羧甲基纤维素(如购自HerculesInc.，Wilmington，Del.的CMC)。使用的干强度添加剂的量可或多或少以控制拉伸强度和棉绒含量。
iii.润湿剂适用于本发明的润湿剂的非限制性实施例包括多羟基化合物(如甘油和聚乙二醇)、非离子表面活性剂(如环氧乙烷和任选地氧化丙烯与脂肪醇、脂肪酸和脂肪胺的加成产物)。
上述任选成分的列表实际上旨在仅为示例性的，并不意味着是对本发明范围的限制。
本发明的方法本发明通风干燥的纤维结构可通过任何合适的通风干燥造纸方法制备。
用于制备本发明通风干燥的纤维结构的合适通风干燥造纸方法的非限制性实施例描述如下。
在一个实施方案中，通过将短纤维与水混合制备短纤维配料。可将一种或多种附加成分如物性成分和/或任选成分添加到短纤维配料中。随后可使短纤维配料进入造纸机的流浆箱。然后将短纤维配料沉积在输送表面上以形成单层胚纤维网。可通过喷雾和/或挤出和/或本领域的普通技术人员已知的任何其它合适的方法将物性成分和/或任选成分添加到胚纤维网上。然后可将胚纤维网传送到通风干燥带上，从而可由通风干燥法对胚纤维网进行干燥。可将通风干燥的纤维结构从通风干燥带传送到Yankee干燥机上。可将通风干燥的纤维结构从Yankee干燥机卷绕进入辊中。
还可将通风干燥的纤维结构从通风干燥带，或传送至Yankee干燥机后(如果使用这种干燥机的话)卷绕进入辊中。当通风干燥的纤维结构半干时或完全干燥后，可将物性成分和/或任选成分施用到其上。TAD纤维结构可转换成各种纸制品，尤其是薄页卫生纸制品，可为单层形式和/或多层形式。
在另一个实施方案中，可由短纤维配料和长纤维配料制备通风干燥的纤维结构。可通过混合长纤维与水制备长纤维配料。长纤维配料可包括一种或多种附加成分如物性成分和/或任选成分。这些一种或多种附加成分可存在于长和/或短纤维配料中。可将纤维配料放在造纸机分层的流浆箱中。随后可将纤维配料沉积在输送表面上以形成多层的胚纤维网，其中长纤维配料被导入一层或多层，且短纤维配料被导入一层或多层。
对被组合为两层制品的结构而言，优选的层状方法学包括两层的结构，其中短纤维配料被施用至表层内，即该层将与制品的使用者接触。在此情况下，长纤维配料层将被引向两层组合的内部。
对被转换成单层制品的结构而言，优选的层状方法学包括三层的结构，其中短纤维配料被施用至围绕中心长纤维层的表层内。
可通过喷雾和/或挤出和/或本领域的普通技术人员已知的任何其它合适的方法将物性成分和/或任选成分添加到胚纤维网上。然后可将胚纤维网传送到通风干燥带上，从而可由通风干燥法对胚纤维网进行干燥。
可通过喷雾和/或挤出和/或本领域的普通技术人员已知的任何其它合适的方法将物性成分和/或任选成分添加到半干或干纤维网上。
还可将通风干燥的纤维结构从通风干燥带，或传送至Yankee干燥机后(如果使用这种干燥机的话)卷绕进入辊中。当通风干燥的纤维结构半干时或完全干燥后可将物性成分和/或任选成分施用到其上。TAD纤维结构可转换成各种纸制品，尤其是薄页卫生纸制品，可为单层形式和/或多层形式。可将纸制品设计成使得打算接触人皮肤的纸制品的表面包括短纤维配料和/或短纤维。
实施例1本实施例以中试规模的长网造纸机制造面巾纸制品为例举例说明了引入本发明优选实施方案的一种方法。
使用常规的制浆机制成约3％稠度的北部软木牛皮纸(NSK)含水浆液并通过朝向长网造纸机流浆箱的母管。
为了赋予成品永久性湿强度，制备了Hercules的Kymene 557LX的1％分散体，并以足以递送0.7％Kymene 557LX(基于成品纸张的干重)的速度加至NSK母管。通过将处理过的浆液经过在线搅拌器，永久性湿强度树脂的吸收性得以增强。接着将羧甲基纤维素(CMC)加到在线搅拌器后的NSK母管。首先将CMC溶解在水中，并稀释至溶液强度按重量计为1％。使用Hercules CMC-7MT配制CMC溶液。以按重量计0.15％CMC(基于成品纸张的干重)的速率将CMC水溶液加至NSK纤维的含水浆液中。NSK纤维的含水浆液经过离心送浆泵以有助于分布CMC。接着添加化学软化组合物。该化学软化组合物为二牛油基二甲基甲酯硫酸铵(DTDMAMS)。预热的DTDMAMS 76.7℃(170°F)首先在水中浆化，条件为预热至76.7℃(170°F)。添加DTDMAMS期间搅拌水以有助于其分散。所得DTDMAMS分散体的浓度按重量计为1％，并且该分散体以按重量计0.2％DTDMAMS(基于成品纸张的干重)的速率加至NSK母管中。在风扇式泵处用白水将NSK浆液稀释至约0.2％稠度。
使用常规二次制浆机配制按重量计约3％的金合欢纤维(购自PT Tel-印尼)的含水浆液。金合欢配料的加权平均纤维长度为0.66mm，粗度为7.1mg/100m。金合欢浆液流至第二风扇式泵，在此处用白水将浆液稀释至稠度为约0.2％。
将NSK与金合欢的浆液导入至合适地装备有层状叶片的多槽流浆箱中以维持浆液流为分散层直至排放至移动的长网造纸机金属丝。使用三室流浆箱。将包含64％成品纸张干重的金合欢浆液引至通向外层的室，而将包括36％成品纸张干重的NSK浆液引至通向与金属丝接触的层和中心层的室。NSK与金合欢浆液在流浆箱的排放处结合成组合浆液。
组合浆液被排放至移动的长网造纸机金属丝上，并通过偏转器和真空箱辅助脱水。把雏形润湿纤维网从长网造纸机金属丝传送到成图案的干燥织物上，传送时纤维稠度按重量计为约17％。设计干燥织物产生图样致密薄纸，其不连续的低密度偏离区域排列于高密度(关节)区域的连续网络内。干燥织物是通过将不能透过的树脂表面浇铸在支持织物的纤维网上形成的。支持的织物是48×52的长丝，双层网。树脂铸件的厚度是支持织物之上约12mil。关节区域为约30％，而开放式单元保持在频率为约439个每平方厘米(68个每平方英寸)。
进一步脱水通过真空辅助排液来完成，直至纤维网的纤维稠度按重量计为约22％。在保持与成图案的成形织物接触的同时，成图案的纤维网通过预干机鼓风以预干至纤维稠度按重量计为约58％。
然后使用包括0.250％聚乙烯醇水溶液的喷雾起皱粘合剂，把半干纤维网粘合到Yankee干燥机的表面。起绉粘合剂以基于纤维网干重0.1％粘合剂固体速度递送至Yankee表面。
在用刮粉刀使纤维网在Yankee上干燥起绉之前，纤维稠度增加至约98％。
刮粉刀的斜角为约20度并且相对于Yankee干燥机而言放置成可提供约76度的冲击角度。Yankee干燥机的运转在温度为约350°F(177℃)且速度为约800fpm(英尺每分钟)(约244米每分钟)条件下进行。利用表面速度为约680fpm(约207米每分钟)的表面驱动卷纸机转筒将纸张卷绕至辊内，从而导致约15％的起绉。
在刮粉刀后，用一个在28,122.8g/cm2(400psi)的载荷下运转的钢至橡胶的压光辊沿着全部纤维网的宽度将纤维网压光。所得薄纸的定量约20g/m2；1层总干拉伸强度介于533和610g/cm(210和240g/in)之间，1层湿破裂强度介于89和165g/cm(35和65g/in)之间，2层厚度为约0.051cm(0.020英寸)。然后用一块相似的薄板将所得薄纸折在一起形成两层的、起绉的、图样致密薄纸，从而金合欢纤维面向外部。所得两层薄纸具有a)总定量为约39g/m2；b)2层总干拉伸强度在889和1067g/cm(350和420g/in)之间；c)2层湿破裂强度在229和330g/cm(90和130g/in)之间；和d)4层厚度约0.071cm(0.028英寸)。
实施例2相同的2层、起绉的、图样致密薄纸(金合欢纤维面向外部)存在于实施例#1中，添力CM849-一种氨基官能化的二甲基聚硅氧烷(由General Electric Silicones of Waterford，N.Y.销售)-通过狭槽挤出至接触人皮肤的两侧，每层添加量基于纤维的总重量为大约0.3％至0.5％的硅氧烷。除了桉树漂白牛皮纸纤维纸浆取代了金合欢漂白牛皮纸纤维纸浆之外，对比产品可用与本实施例相同的方式制备。桉树纸浆配料的纤维长度为0.73mm，粗度为8.0mg/100m。经专家鉴定组的鉴定，使用对比配料所得的薄页纸不太柔软。
实施例3本实施例以中试规模的长网造纸机制造面巾纸制品为例举例说明了引入本发明优选实施方案的另一种方法。使用常规的制浆机制成约3％稠度的北部软木牛皮纸(NSK)含水浆液并通过朝向长网造纸机流浆箱的母管。
为了赋予成品永久性湿强度，制备了Hercules的Kymene 557LX的1％分散体，并以足以递送0.9％Kymene 557LX(基于成品纸张的干重)的速度加至NSK母管。通过将处理过的浆液经过在线搅拌器，永久性湿强度树脂的吸收性得以增强。接着将羧甲基纤维素(CMC)加到在线搅拌器后的NSK母管。首先将CMC溶解在水中，并稀释至溶液强度按重量计为1％。使用Hercules CMC-7MT配制CMC溶液。以按重量计0.15％CMC(基于成品纸张的干重)的速率将CMC水溶液加至NSK纤维的含水浆液中。NSK纤维的含水浆液经过离心送浆泵以有助于分布CMC。接着添加粘合抑制剂组合物。该粘合抑制剂组合物为二牛油基二甲基甲酯硫酸铵(DTDMAMS)。预热的DTDMAMS 76.7℃(170°F)首先在水中浆化，条件为预热至76.7℃(170°F)。添加DTDMAMS期间搅拌水以有助于其分散。所得DTDMAMS分散体的浓度按重量计为1％，并且该分散体以按重量计0.125％DTDMAMS(基于成品纸张的干重)的速率加至NSK母管中。
使用常规二次制浆机配制按重量计约1.5％的金合欢纤维(购自PTTel-印尼)的含水浆液并通过朝向长网造纸机流浆箱的母管。金合欢配料的加权平均纤维长度为0.66mm，粗度为7.1mg/100m。金合欢配料在风扇式泵处加入到NSK浆液，在此处用白水将两者稀释至稠度为约0.2％。
使用常规二次制浆机配制按重量计约3％的金合欢纤维(购自PT Tel-印尼)的含水浆液。金合欢浆液流至第二风扇式泵，在此处用白水将浆液稀释至稠度为约0.2％。
将NSK/金合欢与金合欢的浆液导入至合适地装备有层状叶片的多槽流浆箱中以维持浆液流为分散层直至排放至移动的长网造纸机金属丝上。使用三室流浆箱。将包含53％成品纸张干重的金合欢浆液引至通向外层的室，而将包括47％(30％NSK和17％金合欢)成品纸张干重的NSK/金合欢浆液引至通向与金属丝接触的层的室和通向外层和与金属丝接触的层之间的层的室。NSK/金合欢与金合欢浆液在流浆箱的排放处结合成组合浆液。
组合浆液被排放至移动的长网造纸机金属丝上，并通过偏转器和真空箱辅助脱水。把雏形润湿纤维网从长网造纸机金属丝传送到成图案的干燥织物上，传送时纤维稠度按重量计为约18％。设计干燥织物产生图样致密薄纸，其不连续的低密度偏离区域排列于高密度(关节)区域的连续网络内。干燥织物是通过将不能透过的树脂表面浇铸在支持织物的纤维网上形成的。支持的织物是48×52的长丝，双层网。树脂铸件的厚度是支持织物之上约9mil。关节区域为约40％，而开放式单元保持在频率为约439个每平方厘米(68个每平方英寸)。
进一步脱水通过真空辅助排液来完成，直至纤维网的纤维稠度为约26％。在保持与成图案的成形织物接触的同时，成图案的纤维网通过鼓风预干燥直到纤维稠度按重量计为约59％。
然后使用包括0.250％聚乙烯醇水溶液的喷雾起皱粘合剂，把半干纤维网粘合到Yankee干燥机的表面。起绉粘合剂以基于所述纤维网干重0.1％粘合剂固体速度递送至Yankee表面。
在用刮粉刀使纤维网在Yankee上干燥起绉之前，纤维稠度增加至约98％。刮粉刀的斜角为约20度并且相对于Yankee干燥机而言放置成可提供约76度的冲击角度。Yankee干燥机在约149℃(300°F)的温度和约800fpm(英尺每分钟)(约244米每分钟)的速度下运转。利用表面速度为约680fpm(约207米每分钟)的表面驱动卷纸机转筒将纸张卷绕至辊内，从而导致约15％的起绉。
在刮粉刀后，用一个在31,638g/cm2(450psi)的载荷下运转的钢至橡胶的压光辊沿着全部纤维网的宽度将纤维网压光。
所得薄纸的定量约22g/m2；1层总干拉伸强度在711和813g/cm(280和320g/in)之间，1层湿破裂强度介于114和165g/cm(45和65g/in)之间，2层厚度为约0.051cm(0.020英寸)。
然后用一块相似的薄板将所得薄纸折在一起形成两层的、起绉的、图样致密薄纸，从而金合欢纤维面向外部。所得两层薄纸具有a)总定量为约42至45g/m2；b)2层总干拉伸强度介于1397g/cm和1524g/cm(550g/in和600g/in)之间；c)2层湿破裂强度介于229g/cm和305g/cm(90g/in和120g/in)之间；和d)4层厚度为约0.071cm(0.028英寸)。
实施例4本实施例以中试规模的长网造纸机制造卫生纸制品为例举例说明了引入本发明优选实施方案的一种方法。使用常规的制浆机制成约3％稠度的北部软木牛皮纸(NSK)含水浆液并且该配料通过朝向长网造纸机流浆箱的母管。
为了有助于给予成品暂时性湿强度，制备了Cytec的Parez 750C的1％分散体，并以足以递送0.2％该树脂(基于成品纸张的干重)的速度加至NSK母管。通过将处理过的浆液经过在线搅拌器，短暂湿强度树脂的吸收性得以增强。
在风扇式泵处用白水将NSK浆液配料稀释至约0.2％稠度。
使用常规二次制浆机配制按重量计约3％的金合欢漂白牛皮纸纤维纸浆(购自PT Tel-印尼)的含水浆液并且该配料通过朝向长网造纸机流浆箱的母管。金合欢配料的加权平均纤维长度为0.66mm，粗度为7.1mg/100m。为了有助于给予成品暂时性湿强度，Cytec的Parez 750C的1％分散体也以足以递送0.05％该树脂(基于成品纸张的干重)的速度加至金合欢母管。通过将处理过的浆液经过在线搅拌器，短暂湿强度树脂的吸收性得以增强。金合欢浆液配料流至第二风扇式泵，在此处用白水将浆液稀释至稠度为约0.2％。
将NSK与金合欢的浆液导入至合适地装备有层状叶片的多槽流浆箱中以维持浆液流为分散层直至排放至移动的长网造纸机金属丝上。使用三室流浆箱。将包含70％成品纸张干重的金合欢浆液引至通向外层的室，而将包括30％成品纸张干重的NSK浆液引至通向中心层的室。
NSK与金合欢浆液在流浆箱的排放处结合成组合浆液，组合浆液被排放至移动的长网造纸机金属丝上，并通过偏转器和真空箱辅助脱水。
把雏形润湿纤维网从长网造纸机金属丝传送到图样干燥织物上，传送时纤维稠度为约15％。设计干燥织物产生图样致密薄纸，其不连续的低密度偏离区域排列于高密度(关节)区域的连续网络内。干燥织物是通过将不能透过的树脂表面浇铸在支持织物的纤维网上形成的。支持的织物是45×52的长丝，双层网。树脂铸件的厚度是支持织物之上约10mil。关节区域为约40％，而开放式单元保持在频率为约503个每平方厘米(78个每平方英寸)。
进一步脱水通过真空辅助排液来完成，直至纤维网的纤维稠度为约30％。在保持与成图案的成形织物接触的同时，成图案的纤维网通过预干机鼓风以预干至纤维稠度按重量计为约65％。然后将半干纤维网传送至Yankee干燥机并用包含有0.125％聚乙烯醇水溶液的喷雾起绉粘合剂将其粘附在Yankee干燥机的表面。起绉粘合剂以基于所述纤维网干重0.1％粘合剂固体速度递送至Yankee表面。在用刮粉刀使纤维网在Yankee上干燥起绉之前，纤维稠度增加至约98％。
刮粉刀的斜角为约25度并且相对于Yankee干燥机而言放置成可提供约81度的冲击角度。Yankee干燥机的运转在温度为约350°F(177℃)且速度为约800fpm(英尺每分钟)(约244米每分钟)条件下进行。利用表面速度为约200米每分钟(656英尺每分钟)的表面驱动卷纸机转筒将纸张卷绕至辊内。在刮粉刀与卷纸机(其位置使纤维网基本水平)的自由跨距内，包括挤出狭槽的施用装置将具有44％阳离子活性物质的DEEDMAMS含水分散体施用至薄页纸幅的顶侧使得活性物质被均匀分布在薄页纸幅表面上。要保持DEEDMAMS浆液的充分流动从而使1％的DEEDMAMS施用至薄页纸幅表面上。
使用常规的薄纸卷绕架将所得薄页纸幅转换成单层卫生纸纸制品。成品具有的定量为约0.00342g/cm2(211b/3000ft2)；总干拉伸强度为1143g/cm(450g/in)和密度为0.065g/cm3。除了桉树漂白牛皮纸纤维纸浆取代了金合欢漂白牛皮纸纤维纸浆之外，对比产品可用与本实施例相同的方式制备。桉树纸浆配料的纤维长度为0.73mm，粗度为8.0mg/100m。经专家鉴定组的鉴定，使用对比配料所得的薄页纸不太柔软。
实施例5除了为减小纤维网定量(目的是制造两层薄页纸幅制品)而对配料流速进行调整之外，重复实施例4。通过同时解绕两辊纤维网，用狭窄的、大约1.27cm(”)的压敏粘合剂(其使得层片保持相对彼此滑动的能力)带将它们结合成两层的槽来制备两层制品。完成结合从而每层各自的Yankee侧表面相互接触。成品具有的定量为约0.004564g/cm2(281b/3000ft2)；总干拉伸强度为1270g/cm(500g/in)和密度为0.055g/cm3。再次，除了桉树漂白牛皮纸纤维纸浆取代了金合欢漂白牛皮纸纤维纸浆之外，对比产品可用与本实施例相同的方式制备。再次，经专家鉴定组的鉴定，使用对比配料所得的薄页纸不太柔软。
虽然已用具体实施方案和/或个别特征说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，可作出许多其它的变化和修改。此外，实施方案和特征的所有组合均是可能的，并且可得到本发明的优选实施。因此，附加的权利要求旨在包括本发明范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1.一种通风干燥的纤维结构，其特征在于包括a.包括短纤维的短纤维配料，所述短纤维的长度为0.4mm至1.2mm，粗度为3.0mg/100m至7.5mg/100m，和b.物性成分，所述物性成分选自永久性湿强度树脂、化学软化剂以及它们的混合物。
2.如权利要求1所述的通风干燥的纤维结构，其中所述短纤维的特征在于包含纤维素。
3.如权利要求2所述的通风干燥的纤维结构，其中所述短纤维衍生自纤维来源，所述纤维来源选自金合欢、桉树、槭树、橡树、白杨、桦树、三角叶杨、桤木、梣树、樱桃树、榆树、山核桃树、杨树、橡胶树、胡桃木、刺槐、悬玲木、山毛榉树、梓树、黄樟、石梓木、合欢、团花树、木兰、蔗渣、亚麻、大麻、洋麻以及它们的混合物。
4.如前述任一项权利要求所述的通风干燥的纤维结构，其中所述纤维结构还包括包含长纤维的长纤维配料，所述长纤维具有的长度大于1.2mm。
5.如前述任一项权利要求所述的通风干燥的纤维结构，所述纤维结构特征在于按所述总纤维组合物的重量计，所述纤维结构包括至少10％的所述短纤维配料。
6.如前述任一项权利要求所述的通风干燥的纤维结构，所述纤维结构的特征在于所述纤维结构具有的定量大于12g/m2至120g/m2。
7.如前述任一项权利要求所述的通风干燥的纤维结构，所述纤维结构的特征在于所述纤维结构具有的湿破裂强度大于25g/in。
8.如前述任一项权利要求所述的通风干燥的纤维结构，所述纤维结构的特征在于所述纤维结构包括两个或多个纤维配料层。
9.如前述任一项权利要求所述的通风干燥的纤维结构，其中所述物性成分包含永久性湿强度树脂和/或化学软化剂，所述永久性湿强度树脂包含聚酰胺-表氯醇树脂，所述化学软化剂选自季铵化合物、硅氧烷、润肤露剂化合物以及它们的混合物。
10.一层或多层薄页卫生纸制品，所述薄页卫生纸制品包括如前述任一项权利要求所述的纤维结构。
11.一种制备如权利要求1至9中任一项所述的通风干燥的纤维结构的方法，所述方法的特征在于包括以下步骤a.制备包括短纤维配料的纤维配料，所述短纤维配料包括的短纤维的长度为0.4mm至1.2mm，粗度为3.0mg/100m至7.5mg/100m，通过将所述短纤维与水混合来形成所述短纤维配料；b.将所述纤维配料沉积在多孔形成表面上以形成胚纤维网；优选地其中所述胚纤维网由两个或多个配料层形成；c.通风干燥所述胚纤维网从而形成所述通风干燥的纤维结构；特征在于向所述纤维配料和/或所述胚纤维网和/或所述通风干燥的纤维结构添加永久性湿强度树脂和/或化学软化剂。
全文摘要
提供了通风干燥(“TAD”)的纤维结构，尤其是掺入到薄页卫生纸制品中的通风干燥的纤维结构，该结构包括具有约0.4mm至约1.2mm长度和约3.0mg/100m至约7.5mg/100m的低粗度的短纤维配料，和选自永久性湿强度树脂、化学软化剂以及它们的混合物的物性成分，并提供了制备此类通风干燥的纤维结构的方法。
文档编号D21H23/24GK1754024SQ200480005090
公开日2006年3月29日 申请日期2004年2月25日 优先权日2003年2月25日
发明者D·A·埃尔南德斯·穆尼奥瓦, K·D·文森, D·G·卡瓦莱瓦, P·K·爱德华兹, J·A·马尼福尔德 申请人:宝洁公司