专利名称：含有化学柔软成分和粘结剂材料的多层搽面纸产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及多层搽面纸产品。更准确地说，本发明涉及含有化学柔软剂成分和湿强度粘结剂(永久和/或暂时)和干强度粘结剂的混合物的多层搽面纸产品。经处理的薄页纸幅能用来制造柔软的、吸水性的和抗掉毛的纸产品，如搽面纸产品。
在现代社会中，纸幅或纸页，有时被称为薄页纸或薄页纸幅或纸页，找到了广泛的用途。这样的产品如搽面纸和卫生纸是商业的主要产品。长期以来，人们一直认为这些产品的四个重要物理特性是它们的强度，它们的柔软度，它们的吸收能力，包括它们对水系的吸收能力，以及它们的抗掉毛性，包括湿态时的抗掉毛性。在不严重影响其它特性下，对每一个这些特性的改善已作出了研究开发工作，并对同时改善两个或三个特性也作了研究开发工作。
强度是产物以及其构成的纸幅在使用条件下，特别是湿态时保持物理完整性以及抗撕裂、破裂和撕破的能力。
柔软度是当他/她持一特定的产品，将它在他的/她的皮肤上擦，或在她的/他的手中揉皱时，该消费者感觉到的触觉。该触觉是由若干物理性能共同提供的。通常，本领域熟练技术人员认为，与柔软度有关的这些重要物理性能是由它制得产品的纸幅的挺度，表面平滑度和润滑性。反过来，挺度本身通常被认为直接依赖于纸幅的干抗张强度和制造纸幅的纤维的挺度。
吸收能力是产物以及其构成的纸幅吸收液体量、特别是吸收水溶液或分散液能力的量度。被消费者感觉到的总吸收能力通常被认为是，定量的搽面纸在饱和时吸收的液体总量以及该搽面纸吸收液体的速率的组合。
抗掉毛性是纤维产物以及其构成的纸幅在使用条件下、包括在湿态时结合在一起的能力。换句话说，抗掉毛性越高，纸幅掉毛的倾向就越低。
使用湿强度树脂以增强纸幅的强度是众所周知的，例如，Wes-tfelt在Cellulose Chemistry and Technology，第13卷，813-825页(1979)中描述了许多这样的材料，并讨论了它们的化学性质。Freimark等人在1973年8月28日颁发的US 3755220中提到，某些化学添加剂如已知的剥离剂(debonding agent)将妨碍造纸过程中成纸期间天然纤维-纤维的结合。这种结合减少将导致较软或几乎没有刚性的纸页。Freimark还继续提到了与剥离剂一起使用湿强树脂以弥补剥离剂不希望的作用。这些剥离剂确实降低了干抗张强度，而且还降低了湿抗张强度。
Shaw(1974年6月28日颁发的US 3,821,068)也曾教导，化学剥离剂能用来降低薄页纸幅的挺度，并因此增加它们的柔软性。
在各种参考文献中，如1971年1月12日授权给Hervey等人的US3,554,862中已披露了化学剥离剂。这些材料包括季铵盐类，如三甲基椰子氯化铵，三甲基油基氯化铵，二(氢化)动物脂二甲基氯化铵和三甲基硬脂基氯化铵。
Emanuelsson等人(1979年3月13日颁发的US 4,144,122)教导，使用复杂季铵化合物，如二(烷氧基(2-羟基)亚丙基)季铵氯化物以柔软纸幅。这些作者还试图通过使用非离子表面活性剂如脂肪醇的环氧乙烷和环氧丙烷加合物来克服由剥离引起的任何吸收能力的下降。
伊利诺斯州芝加哥的Armak公司在他们的公报76-17(1977)中披露了将二甲基二(氢化)动物脂氯化铵和聚氧乙烯二醇的脂肪酸酯一起使用，以赋予薄页纸页柔软性和吸收能力。
有关改善纸幅的研究一个举例性结果描述于1967年1月31日授权于Sanford和Sisson的US 3,301,746中。尽管该专利描述的方法制得了高质量纸幅，并且尽管由这些纸幅形成的产品在商业上的成功，旨在找到改善的产品的研究工作还在继续进行。
例如，Becker等人(1979年1月19日颁发的US 4,158,594)描述了他们坚决主张的形成强的、柔软的纤维纸页的方法，更准确地说，他们教导，在加工期间，通过用粘接材料(如丙烯酸类胶乳橡胶乳液，水溶性树脂或弹性粘接材料)将该纸幅的一面粘接至精细构图排列的起皱表面(粘接材料被粘接至纸幅的一面和精细构图排列的起皱表面上)，并由起皱表面弄皱该纸幅以形成一纸页，能增加薄页纸幅(它们已通过添加化学剥离剂而被柔软)的强度。
常规的季铵化合物如熟知的二烷基二甲基铵盐(例如，二脂二甲基氯化铵，二脂二甲基甲基硫酸铵，二(氢化)脂二甲基氯化铵等等)是有效的化学剥离剂。然而，这些季铵化合物是疏水的，因此能对处理的纸幅的吸收能力产生副作用。申请人发现，将季铵化合物与多羟基化合物(例如，甘油、聚甘油类或聚乙二醇类)混合不仅将增加纤维素纤维材料的柔软度，而且还将增加其吸收能力。
不幸的是，使用含季铵化合物和多羟基化合物的化学柔软组分将降低处理过纸幅的强度和抗掉毛性。申请人发现，通过使用合适的粘结剂材料如造纸行业中已知的湿强度树脂和干强度树脂以及助留树脂，能同时改善强度和抗掉毛性。
通常，本发明可用于薄页纸，但特别是可用于如US 3994771(1976年11月30日授权于Morgan等人)和US 4300981(1981年11月17日授权于Carstens)中所述的多层、每层为多分层的薄页纸产品，该两篇专利在此引入作出参考。
本发明的多层搽面纸产品含有有效量的与干强度粘结剂结合的、永久和/或暂时的湿强度粘结剂，以便控制掉毛和/或补偿抗张强度的损失，掉毛和抗张强度损失即使有也是由使用化合柔软组分而产生的。出乎意外的是，业已发现，湿强度粘结剂(永久和/或暂时)和干强度粘结剂的结合改善了纸页中化学柔软组分的留着率，从而改善了多层搽面纸产品的柔软度，柔软度的改善可理解为下述纸张性能之一或多个的改善柔韧性，摩擦的滑动-粘着系数和/或生理表面平滑度(见Ampulski等人的1991 International Paper Phy-sics Conference Proceedings，第一册，第19-30页，在此引入作为参考)。与没有结合粘结剂材料而制成的薄页纸相比，增加柔软剂留着率几乎不会或不会有抗张强度的损失。这将对产品和方法产生最大的柔软能力，同时产生最小的副作用。
本发明的目的是提供柔软的、吸收性的和抗掉毛的多层搽面纸产品。
本发明的另一目的是提供柔软的、吸收性的和抗掉毛的多层搽面纸产品的制造方法。
正如通过阅读下面的内容将容易明白的那样，利用本发明实现了这些和其它的目的。
本发明提供柔软的、吸收性的、抗掉毛的多层搽面纸产品、该产品含有造纸纤维，化学柔软组分以及湿强度粘结剂(永久和/或暂时)和干强度粘结剂的混合物。简单地说，化学柔软组分含有如下(a)和(b)的混合物。
(a)约0.01％-3.0％的具有下述结构式的季铵化合物 式中，每个R2取代基是C1-C6烷基或羟烷基，或它们的混合物，每个R1取代基是C14-C22烃基或它们的混合物；X-是合适的阴离子；(b)约0.01％-3.0％的水溶性多羟基化合物；优选选自甘油，重均分子量为约150-800的聚甘油类以及重均分子量约200-1000的聚乙二醇和聚丙二醇。
季铵化合物与多羟基化合物的重量比优选为1.0∶0.1至0.1∶1.0。业已发现，在将多羟基化合物和季铵化合物添加至造纸配料中之前，优选在至少56℃，将多羟基化合物和季铵化合物首先预混在一起时，该柔软组分将是更为有效的。
适用于本发明的季铵化合物的例子包括熟知的二烷基二甲基铵盐，如二脂二甲基氯化铵(DTDMAC)，二脂二甲基甲基硫酸铵(DTDM-AMS)，二(氢化)脂二甲基甲基硫酸铵(DHTDMAMS)，二(氢化)脂二甲基氯化铵(DHTDMAC)。
用于本发明的多羟基化合物的例子包括，甘油，重均分子量约为150-800的聚甘油，和重均分子量约为200-1000的聚乙二醇；优选重均分子量约为200-600的聚乙二醇。
术语粘结剂意指本领域已知的各种湿强度和干强度添加剂，以及助留剂。这些材料改善本发明薄页纸幅的抗掉毛性，同时还阻止由化学柔软组分引起的抗张强度的降低。合适的粘结剂材料的例子包括永久性湿强度粘结剂[即，由Hercules Incorporated(wil-mington，DE)销售的KymeneTM557H]，暂时性湿强度树脂阳离子双醛淀粉基树脂(如Japan Carlet生产的Caldas，或National St-arch生产的Cobond 1000)和干强度粘结剂[即，由Hercules Incor-porated(Wilmington，DE)销售的羧甲基纤维素，和由NationalStarch and Chemical Corporation(Bridgewater，NJ)销售的Re-dibond 5320)。
本发明的多层搽面纸产品优选含约0.01％-3.0％的湿强度粘结剂(永久和/或暂时)，和约0.01％-3.0％干强度粘结剂。
不被理论所束缚，据信，季铵柔软化合物是起着使薄页纸中纤维-纤维氢键脱开的有效的剥离剂。用柔软剂脱开的氢键以及用湿强度和干强度粘结剂引入化学键的结合，降低了薄页纸的总键密度，而没有损害强度和抗掉毛性。减少的键密度将产生总体更柔软的纸页，以及改善的表面柔软度。这些物理性质改变的重要量度是，FFE-指数(Carstens)以及如Ampulski等人的1991 InternationalPaper Physics Conference Proceedings，第1册，第19-30中所述的松厚韧性(bulk flexibility)，摩擦的滑动-粘着系数和生理表面平滑度。
简单地说，本发明的多层搽面纸产品的制造方法包括如下步骤由上述组分形成单分层或多分层造纸配料；将造纸配料沉积至如长网的多孔表面上，从沉积的配料中除去水。将制得的单分层或多分层薄页纸幅与一种或多种其它的薄页纸幅相结合，形成多层薄页纸。
在此，所有的百分数，比率，比例除非另有说明均以重量计。
尽管说明书以特别指出的权利要求来结束，并明确地指出了本发明的范围，但通过下面结合相关附图的说明，将更好地理解本发明。
图1为根据本发明的双层、每层为两分层的搽面纸的示意截面图。
图2为根据本发明的三层、每层为单分层的搽面纸的示意截面图。
图3为优选的光聚合物造纸网带的无规织纹图案的单元重复单位的平面图。
下面将更详细地描述本发明。
尽管说明书以特别指出的并清楚地要求本发明主题保护范围的权利要求来结束，但通过阅读下述详细说明以及附加的实施例，将能更好地理解本发明。
在此所用的术语“抗掉毛性”是纤维产品以及其构成的纸幅在使用条件下、包括在湿态时结合在一起的能力。换句话说，抗掉毛性越高，纸幅掉毛的倾向就越低。
在此所用的术语“粘结剂”指的是造纸行业中已知的各种湿强度和干强度树脂以及助留树脂。
在此所用的术语“水溶性的”指的是在25℃至少能有3％溶于水的材料。
在此所用的术语“薄页纸幅，纸幅，纸页和纸产品”均指通过如下步骤制得的纸页，这些步骤为形成含水造纸配料；将该配料沉积在带孔表面如长网上；以及通过重力或真空帮助的脱水(有或没有压榨)，和蒸发从配料中除去水份。
在此所用的“含水造纸配料”是下文中所述的造纸纤维和化学品的含水悬浮液。
在此所用的术语“成多分层的薄页纸幅，成多分层的纸幅，成多分层的纸页和成多分层的纸产品均指优选由不同纤维种类组成的两分层或多分层含水造纸配料制得的纸页；这些纤维通常是薄页纸制造过程中使用的相对较长的软木纤维和相对较短的硬木纤维，通过将单独的稀释纤维悬浮液沉积至一张或多张无端带孔网上而形成所述的这些分层。如果一开始在分开的网上形成各分层的话，随后将各分层结合(湿态时)以形成成层的复合纸幅。
在此所用的术语“多层搽面纸产品”指的是至少由两层组成的薄页纸。每一独立的层本身可由成单分层的或成多分层的薄页纸幅构成。通过将两页或多页薄页纸幅结合在一起如通过胶合或压花而形成多层结构。
在本发明的方法中的第一步骤是形成含水造纸配料。该配料包含造纸纤维(下文中有时被称为木浆)，和至少一种季铵化合物，一种多羟基化合物以及湿强度粘结剂(永久和/或暂时)和干强度粘结剂的混合物的混合物，所有这些将在下文中描述。
可以预料，所有种类的木浆通常将包含用于本发明的造纸纤维。然而，其它的纤维素纤维浆，如棉短绒，蔗渣，人造纤维等也能使用，而且都没被放弃。本发明中所用的木浆包括化学浆，例如牛皮纸浆、硫酸盐浆和亚硫酸盐浆，以及机械浆，例如包括磨木浆，热磨机械浆(thermomechnical Pulp)和化学热磨机械浆(Chemi-Ther-momechanical Pulp)(CTMP)。由落叶树和针叶树得到的纸浆均可使用。
可以采用硬木浆和软木浆以及两种浆的掺混物。在此使用的术语硬木浆指的是从落叶树(被子植物)的木质物质得到的纤维浆；其中软木浆是从针叶树(裸子植物)的木质物质得到的纤维浆。硬木浆如桉树浆特别适用于下文所述的成多分层的薄页纸幅的外层，而北方软木硫酸盐浆优选用于内层。由回收废纸得到的纤维也可用于本发明，回收废纸可包含任何种类或所有上述种类的纤维，以及其它非纤维材料，如用来促进原始造纸的填料和粘合剂。化学柔软组分本发明含有作为主要成分的季铵化合物和多羟基化合物的混合物。尽管季铵化合物对多羟基化合物的重量比将随所用的特定多羟基化合物和/或季铵化合物的分子量而改变，但它们的比约为1.0比0.1至0.1比1.0；优选约为1.0比0.3至0.3比1.0；更优选约为1.0比0.7至0.7比1.0。
每一种这些种类的化合物都将在下面进行详细描述。A.季铵化合物化学柔软组分含约0.01％-3.00％重量、优选约0.01％-1.00％重量的、作为主要成分的下述结构式的季铵化合物， 在上式中标明的每个R1是C14-C22的烃基，优选(动物)脂，R2是C1-C6烷基或羟烷基，优选C1-C3烷基，X-是合适的阴离子，如卤化物(例如氯化物或溴化物)或甲基硫酸根。正如在Swern编辑的Bailey′sIndustrial Oil and Fat Products，第三版，John Wiley andSons(New York 1964)中所讨论的那样，动物脂是具有可变成份的天然存在的材料。由Swern编辑的上述参考文献的表6.13中指出，动物脂的脂肪酸的78％或更多通常含16-18个碳原子。通常，存在于动物脂中的一半脂肪酸是不饱和的，主要以油酸的形式存在。合成的以及天然的“动物脂”均落入本发明的范围。优选每个R1是C16-C18烷基，最优选的是每个R1是C18直链烷基。优选每个R2为甲基，X-为氯化物或甲基硫酸根。
适用于本发明的季铵化合物的例子包括熟知的二烷基二甲基铵盐，如二脂基二甲基氯化铵，二脂基二甲基甲基硫酸铵，二(氢化)脂基二甲基氯化铵；优选二(氢化)脂基二甲基甲基硫酸铵。该特定材料可从俄亥俄州都伯林的Witco Company Inc.以商品名“Varis-oftTM137”购得。B.多羟基化合物化学柔软组分含有约0.01％-3.00％重量、优选约0.01％-1.00％重量的作为主要成分的水溶性多羟基化合物。
用于本发明的多羟基化合物的例子包括，甘油，重均分子量约从150-800的聚甘油和重均分子量约从200-4000、优选约从200-1000、最佳约从200-600的聚乙二醇和聚丙二醇。特别优选的是重均分子量为约200-600的聚乙二醇。也可使用上述多羟基化合物的混合物。例如，甘油和重均分子量约从200-1000、更佳约从200-600的聚乙二醇的混合物可用于本发明。优选，甘油对聚乙二醇的重量比从约10∶1至1∶10。
特别优选的多羟基化合物重均分子量为约400的聚乙二醇，该材料可从Connecticut，Danbury的联合碳化物公司以商品名“PEG-400”购得。
上述的化学柔软组合物，即季铵化合物和多羟基化合物的混合物优选在造纸机的湿部在长网或成纸阶段前的某一适当位置加至造纸纤维或配料的含水悬浮液中之前稀释至希望的浓度以形成季铵化合物和多羟基化合物的分散体。然而，在湿纸幅形成后和纸幅干燥完成前的上述化学柔软组合物的应用也将提供明显的柔软性、吸收能力和湿强度的好处，并且它们明确地包括在本发明的范围内。
业已发现，当在加至造纸配料中之前，将季铵化合物和多羟基化合物首先一起预混合时，该化学柔软组合物将是更为有效的。如将在下面实施例1中详细描述的优选方法包括首先将多羟基化合物加热至约88℃(190°F)，然后，将季铵化合物加至该热的多羟基化合物中，以形成均匀的液体。尽管季铵化合物和多羟基化合物的比值将随所用的特定的多羟基化合物和/或季铵化合物的分子量而变化，但是它们的重量比通常为约1∶0.1至0.1∶1，优选为约1；0.3至0.3∶1，更好为约1∶0.7至0.7∶1。
令人惊奇地发现，当与季铵化合物预混并通过上述方法添加至纸中时，吸附纸上的多羟基化合物明显增加。
重要的是，吸附是在造纸过程中实际使用的浓度和时间范围内发生的，为了更好地理解在纸上多羟基化合物的非常高的留着率，研究了二(氢化)脂二甲基甲基硫酸铵(DHTDMAMS)和聚乙二醇400的熔融溶液和水分散体的物理科学。
不被现有理论束缚，或限制本发明，现提供下述讨论用来解释季铵化合物是如何促进多羟基化合物在纸上吸附的。
DHTDMAMS(二(氢化)脂二甲基甲基硫酸铵，R2N+(CH3)2·CH3OSO3-)的物理状态的信息和DODMAMS的信息通过商品混合物X-射线和NMR(核磁共振)数据提供，DODMAMS(二(十八烷基)二甲基甲基硫酸铵，(C18H37)2N+(CH3)2·CH3OSO3-)是DHTDMAMS的主要成份，并且用作该商品混合物的典型化合物。首先考虑更为简单的DODMAMS体系，然后考虑更复杂的商品DHTDMAMS混合物是有用的。
取决于温度，DODMAMS可以以四种相态即两种多晶型结晶(Xβ和Xα)，层状(Lam)液晶，或液相存在。Xβ结晶从低于室温至47℃存在。在47℃时，它转变成多晶型Xα结晶，而在72℃时，Xα结晶转变成层状液晶相。在150℃时，该层状液晶相依次将转变成各向同性的液体。除相转移温度被降低或增宽以外，预期，DHTDMAMS在物理性能上类似于DODMAMS。例如，从Xβ至Xα结晶的转变，DHTDMAMS是在27℃时发生，而不是DODMAMS时的47℃。另外，量热数据还表明，若干结晶φ层状相变在DHTDMAMS中发生，而在DODMAMS中只有一种层状相变发生。与X-射线数据相一致，这些相变的最高起始温度为56℃。
DODMAC(二(十八烷基)二甲基氯化铵)显示了与DODMAMS质的不同性能，这就是层状液相在该化合物中不存在。Laughlin等人的Journal of Physical Chemistry，二(十八烷基)二甲基氯化铵-水体系的物理科学。1.平衡相性能，1990年94卷第2546-2552页，在此引入作为参考。然而，据信，这种差异对于该化合物(或其类似的商品DHTDMAC)用于纸处理并不重要。DHTDMAMS和PEG-400的混合物研究1∶1重量比的这两种物质的混合物。研究表明DODMAMS和PEG在高温下是不混溶的，它们作为两种液相存在。当在该区域内的两种液体的混合物被冷却时，层状相从该混合物中分离出。因而，该研究表明，尽管在高温下不混溶，但这两种物质在层状液晶相内于较低温下确实将变成可混溶的。在更低的温度下，预期该结晶相将从层状相中分离出，并且这两种化合物又将是不混溶的。
因而，这些研究建议，为了在水中形成DHTDMAMS和PEG 400的良好的分散体，用水稀释的预混合必须处在两种化合物可混溶的中等温度范围内。
DHTDMAC和PEG 400混合物使用逐步稀释方法对这两种化合物的相研究表明，它们的物理特性与DHTDMAMS的物理特性显著地不同。没有发现任何液晶相。这两种化合物在很宽范围的温度内均是可混溶的，这表明，可根据这些混合物在类似的温度范围内制得分散体。特别是不存在任何混溶性的上限温度。
分散体的制备通过用水稀释预混物，并保持在多羟基化合物和季铵盐可混溶的温度下，制得这些物质的任何一个的分散体。它们作为液晶相(如在DHTDMAMS场合)是可混溶的，还是作为液相(如在DHTDMAC场合)是可混溶的，这根本没有关系。DHTDMAMS和DHTDMAC都不溶于水，因此，两种无水相用水稀释 季铵化合物将以小颗粒沉淀。不管该无水溶液是液体还是液晶，当液晶相在稀水溶液中时，在高温两种季铵化合物均将沉淀。多羟基化合物可以任何比例溶于水，因此没有沉淀。
低温电子显微镜表明，存在于分散体中的颗粒的粒径约0.1～1.0微米，而且结构大不相同。一些是片状(弯曲的或平坦的)，而其它的是封闭的泡囊。所有这些颗粒的膜都是双层分子尺寸，其中首基(head group)暴露于水中，尾基(tail group)在一起。姑且认为PEG是与这些颗粒相缔合。用这方法制得的分散体用于纸中将使得季铵离子附着至纸上，这将大大地促进多羟基化合物附着至纸上，从而改进柔软性并具有可湿性。
分散体的状态当上述的分散体冷却时，在胶体颗粒内的物质的部分结晶可能发生。然而很可能达到平衡态将需要很长时间(或许数月)，结果是，与纸互相作用的那些颗粒中的膜将处于无序状态。
据信，含DHTDMAMS和PEG的泡囊在纤维状纤维素材料干燥时将分裂开。一旦泡囊破裂，绝大部分的PEG成分将掺入纤维素纤维的内部，在那里它将增加纤维的柔性。重要的是有一些PEG被保持在纤维的表面，在那里它起着增加纤维素纤维吸收率的作用。由于离子的相互作用，绝大部分DHTDMAMS成份将保持在纤维素纤维的表面上，在那里它将增加纸制品的表面手感和柔软性。湿强度粘结剂材料本发明含有约从0.01％-3.0％、优选约0.01％-1.0％重量的作为主要成分的湿强度(永久和/或暂时)粘结剂材料。A.永久湿强度粘结剂材料永久湿强度粘结剂材料选自下述的化学品聚酰胺-表氯醇，聚丙烯酰胺，苯乙烯-丁二烯胶乳；不溶聚乙烯醇；脲-甲醛；聚乙烯亚胺；脱乙酰壳多糖聚合物及其混合物。优选的永久湿强度粘结剂材料选自聚酰胺-表氯醇树脂，聚丙烯酰胺树脂，及其混合物。该永久湿强度粘结剂材料用来控制掉毛并还用来补偿抗张强度的损失，即使有，掉毛和强度损失是由化学柔软组分引起的。
业已发现，聚酰胺-表氯醇树脂是特别有用的阳离子湿强度树脂。合适的这类树脂描述在US 3700623(1972，10，24发表)和US3772076(1973，11，13发表)中，在此引入作为参考。这两篇专利均是授于Keim的。有用的聚酰胺-表氯醇树脂的商业来源是Hercu-les，Inc.(Wilmington，Delaware)以商标KymeneTM557H销售的产品。
另外还发现，聚丙烯酰胺树脂也可用作湿强度树脂。这些树脂描述于US 3556933(1971年1月19日授于Williams等人)和US 3556932(1971年1月19日授于Coscia等人)，在此将这两篇专利引入作为参考。聚丙烯酰胺树脂的商业来源之一是American Cyanamid Co.(Stanford，Connecticut)以商标ParezTM631 NC销售的产品。
发现可用于本发明的另一种水溶性阳离子树脂是脲甲醛和蜜胺甲醛树脂。这些多官能树脂的较为常用的官能团是含氮基团如氨基和连接氮原子的羟甲基。还发现，聚乙烯亚胺类树脂也可用于本发明。B.暂时湿强度粘结剂材料如果希望暂时湿强度的话，粘结剂材料可选自下述的淀粉基暂时湿强度树脂阳离子双醛淀粉基树脂(如由Japan Carlet生产的Caldas或由National Starch生产的Cobond 1000)；双醛淀粉；和/或US 4981557(1991.1.1授于Bjorkquist)中描述的树脂，并在此引入作为参考。干强度粘结剂材料本发明含有约从0.01％-3.0％、优选约0.01％-1.0％重量的作为主要成分的干强度粘结剂材料，它们选自下述材料聚丙烯酰胺[如由American Cyanamid(Wayne，N.J.)生产的Cypro 514和Acc-ostrength 711的混合物]；购自National Starch和Chemical Com-pany(Bridgewater，New Jersey)的淀粉(如Redibond 5320和2005)；聚乙烯醇[如由Air Products Inc(Allentown，PA)生产的Airvol540]；瓜耳胶或刺槐豆胶；和/或羧甲基纤维素[如得自Hercules，Inc.(Wilmington，DE)的CMC]。优选的干强度粘结剂材料选自羧甲基纤维素树脂，和未改性的淀粉基树脂及其混合物。该干强度粘结剂材料用来控制掉毛并还用来补偿抗张强度的损失，掉毛和强度损失是由化学柔软组分引起的，即使有也很少。
实施本发明的合适的淀粉的特点通常是水溶性和亲水性。虽然不想由此来限定合适淀粉材料的范围，但举例性的淀粉材料包括，玉米淀粉和土豆淀粉；特别优选的是工业上称为amioca淀粉的含蜡玉米淀粉。与普通玉米淀粉不同的是，Amioca淀粉整个都是支链淀粉，而普通的玉米淀粉含支链淀粉和直链淀粉。amioca淀粉的各种独特的特性还描述于“Amioca-The Starch from Waxy Corn”[H.H.Schopmeyer，Food Industries，1945年12，第106-108页(Vol.pp.1476-1478)]中。虽然优选粒状淀粉，但淀粉可以是粒状或分散状的。优选将淀粉充分煮透，以使颗粒淀胀。更优选的是，如通过煮沸使淀粉颗粒溶胀至刚好要变成淀粉颗粒的分散体之前的这种状态。这种高度溶胀的淀粉颗粒被称之为“完全煮透”。分散液的条件通常随淀粉颗粒的大小，颗粒的结晶度以及直链淀粉的含量而变化。例如可通过在约190°F(约88℃)将4倍浓度的淀粉颗粒的水悬浮液加热约30-40分钟而制得完全煮透的amioca淀粉。可使用的其它举例性的淀粉材料包括改性的阳离子淀粉如改性成具有含氮基团如氨基和连接至氮的羟甲基的那些改性阳离子淀粉，可从Nati-onal Starch和ChemicalCompony，(Bridgewater，New Jersey)得到。这些改性淀粉材料主要是用作纸浆配料的添加剂，以增强湿强度和/或干强度。考虑到这些改性淀粉材料较之未改性淀粉昂贵，因此，常优选未改性的淀粉。
应用方法包括，与先前所述的其它化学添加剂的应用相同的方法，如优选通过湿部添加，喷淋；以及不太优选的印刷。该粘结剂材料可以单独加至薄页纸幅，或与化学柔软组分同时添加，或在其添加之前或之后添加。至少将有效量的湿强度粘结剂(永久和/或暂时)和干强度粘结剂的混合物，优选如kymeneR557H的永久湿强度树脂和如CMC的干强度树脂的混合物添加至纸页中，以便在干燥时相对于未用粘结剂处理但其它相同的纸页而言，对该纸页提供掉毛的控制并随之增加强度。以干纤维重量计，粘结剂材料在干纸页中量优选在约0.01％和约3.0％之间，更优选在约0.1％和约1.0％之间。
本发明方法的第二个步骤是将使用上述化学柔软组分和粘结剂材料作为添加剂的、成单分层或成多分层的造纸配料沉积至带孔表面上，第三个步骤是从这些沉积的配料中除去水。能用来完成这两个处理步骤的工艺和设备对于造纸行业中的熟练技术人来说是显而易见的。以干纤维计，本发明优选的成多分层的薄页纸的实施方案中含有约0.01％-3.0％、更优选约0.1％-1.0％重量的在此所述的化学柔软组分和粘结剂材料。将得到的成单分层或成多分层的薄页纸幅与一张或多张其它的纸幅相结合，形成多层薄页纸。
通常，本发明可用于多层搽面纸，它们包括(但并不局限于)，毛毯压榨的多层搽面纸；高松厚性图案致密的多层搽面纸；以及高松厚、未压实的多层搽面纸。由此制得的多层搽面纸产品可以是成单分层或成多分层的结构。由成分层的纸幅形成的薄页纸结构描述于US 3,994,771中(Morgan Jr.等人，1976年11月30日颁发)，在此引入作为参考。通常湿铺的复合、柔软、松厚和吸收性的纸结构是由两分层或多分层优选含不同种类纤维的配料制得的。分层优选是在一个或多个无端带孔网上，分别将稀纤维悬浮液液流进行沉积而形成的；所说的纤维通常是如用于成多分层的薄页纸造纸中的相对长的软木纤维和相对短的硬木纤维。如果首先将各分层在独立的网上形成，那么随后将各分层结合(湿态时)以形成层状复合纸幅。然后通过对纸幅使用液压，使层状纸幅与网状干毯或压印干毯织物的表面相一致，然后如部分低密度造纸方法，在所说干毯上加热预干燥。就纤维种类或各层纤维含量基本上是相同的而言，该层状纸幅可能会分层。该成多分层的薄页纸优选具有10g/m2～约65g/m2的定量，密度约0.60g/cm3或更小。优选定量低于约35g/m2或更低；密度约0.30g/cm3或更低。最佳为密度在0.04g/cm3和约0.20g/cm3之间。
在本发明优选的实施方案中，可根据US 4300981(1981年11月17日授于Carstens)中所述的成多分层的纸幅来形成薄页纸结构，该专利在此引入作为参考。根据Carstens的专利，这样的纸具有主观上可以感觉到的高柔软度，这是由于该纸是成多分层的；具有至少含约60％、优选约85％或更多短硬木纤维的顶表面层；顶表面层具有HTR(人体组织响应)密度约1.0或更小、更优选约0.7或更小、最佳约0.1或更小；顶表面具有FFE(自由纤维端)指数约60或更高，优选约90或更高。这种纸的制造方法包括如下步骤，将确定其顶表面的短硬木纤维之间的键断开至足以提供充分的纤维的自由端部分，从而达到薄页纸顶表面所需要的FFE指数。由顶表面已粘附的起皱表面，通过对薄页纸的起皱而实现了所述的键的断开，并且起皱应在至少约80％浓度(干度)、优选至少约95％浓度时进行。这种薄页纸可以通过使用常规的毛毯或带孔的引纸织物而制得。这种薄页纸可具有(但不是必须是)相对较高的松厚密度。
在本发明的多层搽面纸产品中包含的各层优选至少含两个叠加的分层，即内层和与内层相连的外层。外层优选主要含有约60％重量或更多的、相对较短的造纸纤维的纤维成分，其平均纤维长度约在0.2mm和1.5mm之间。这些短的造纸纤维通常是硬木纤维，优选桉树属纤维。另外，如果希望的话，可将低成本的短纤维，如亚硫酸盐纤维，热磨机械浆、化学热磨机械浆(CTMP)纤维，回用纤维，以及它们的混合物用于外层中，或掺在内层中。内层优选主要含有约60％重量或更多的、相对较长的造纸纤维的纤维成分，其平均纤维长度至少约2.0mm。这些长的造纸纤维通常是软木纤维，优选北方针叶木硫酸盐纤维。
在本发明的优选的实施方案中，通过将至少两张成多分层的搽面纸幅并置在一起而形成多层搽面纸产品。例如，可通过将第一张成两分层的薄页纸幅和第二张成两分层的薄页纸幅并置而形成双层、每层成两分层的薄页纸产品。在该例中，每一层是包含内层和外层的两分层的薄页纸。外层优选含有短硬木纤维，而内层优选含有长的软木纤维。将这两层进行结合使得每层含短硬木纤维的外层面向外，而含长软木纤维的两内层向内。换句话说，每层的外层形成多层搽面纸的暴露的表面，而所说的每层的内层朝着搽面纸的内部排列。
图1是根据本发明的每层成两分层的、双层搽面纸的截面示意图。参考图1，该每层成两分层的双层纸幅20由两个层15并置构成。每层15由内层19和外层18构成。外层18主要含有短的造纸纤维16；而内层19主要含有长的造纸纤维17。
在本发明的另一个优选实施方案中，通过将三张成单分层的薄页纸幅并置而形成多层搽面纸产品。在本例中，每一层是由软木或硬木纤维制得的成单分层的薄页纸。外层优选含有短硬木纤维，而内层优选含有长软木纤维。以短硬木纤维面向外的方式将三层结合。图2是根据本发明的每层成单分层的、三层搽面纸的截面示意图。参考图2，每层成单分层的、三层纸幅10由并置的三层构成。两个外层11主要含有短造纸纤维16；而内层12主要含有长造纸纤维17。在本实施方案的变化中(未示出)，两外层的每一层可由两个叠加分层构成。
根据上面的讨论，不应该推断的是，本发明局限于含三层(每层成单分层)或双层(每层成两分层)等的薄页纸产品。由两层或多层组成的而每层由一分层或多分层组成的所有薄页纸产品也包括在本发明的范围内。
优选大部分的季铵化合物和多羟基化合物被包含在本发明多层搽面纸的至少一外层(或三层、每层成单分层产品的两外层)中。更优选的是，大部分的季铵化合物和多羟基化合物被包含在两个外层(或三层、每层成单分层产品的两外层)中。业已发现，当将化学柔软组分添加至薄页纸产品的外层时，它将是更加有效的。在外层中，季铵化合物和多羟基化合物的混合物起着增加本发明多层薄页纸产品的柔软度和吸收性的作用。参考图1和2，用黑圈14示意地表示含季铵化合物和多羟基化合物混合物的化学柔软组分。在图1和2中可以看出，大部分的化学柔软组分14分别包括在外层18和外层11中。
然而，另外还发现，同时包括季铵化合物和多羟基化合物将降低成多分层的薄页纸产品的抗掉毛性。因此，粘结剂材料用来控制掉毛，并增加抗张张度。优选粘结剂材料包含在本发明多层搽面纸产品的内层(或三层产品的内层)和至少一个外层(或三层每层成单分层的产品的外层)中。更优选的是，大部分粘结剂材料包含在多层搽面纸产品的内层(或三层产品的内层)中。参考图1和2，由白圈13示意地表示永久和/或暂时湿强度粘结剂材料，由填有十字交叉的菱形21示意地表示干强度粘结剂材料。在图1和2中可以看出，大部分的粘结剂材料13和21分别包含在内层19和内层12中。
将含季铵化合物和多羟基化合物的化学柔软组分与粘结剂材料相结合，得到的薄页纸产品具有如下性能优异的柔软度、吸收性和抗掉毛性。选择性地将大部分化学柔软组分添加至多层薄页纸的外层(外分层或外层)将增加其效率。粘结剂材料通常分散在整个薄页纸中，以控制掉毛。然而，与化学柔软组分一样，粘结剂材料可选择性地添加至最需要的地方。
常规压榨的成多分层的薄页纸和这种纸的制造方法在本领域中是已知的。这样的纸通常是通过将造纸配料沉积在带孔成形网上而制得的。该成形网在本领域中经常被称之为长网。一旦该配料被沉积在成形网上，它就被称为纸幅。通过传递至脱水毛毯、压榨该纸幅并在高温干燥将纸幅脱水。根据刚描述的本发明的方法，制造纸幅的特定工艺和典型设备对本领域技术熟练人员是熟知的。在一典型的方法中，在加压流浆箱中提供低浓度纸浆配料。流浆箱有一个开口，用于输送一薄纸浆配料沉积在长网上，以形成湿纸幅。然后借助真空脱水和压榨操作进一步脱水(其中该纸幅经受相对的机械部件例如圆柱辊产生的压力)，通常将该纸幅脱水至约7％-约25％(以总纸幅重为准)的纤维浓度。
然后，将脱水的纸幅在传送过程中进一步压榨并通过本领域已知的蒸汽烘缸装置如扬克式烘缸(Yankee dryer)进行干燥。可通过机械装置如相对的圆柱辊筒对纸幅加压，而在扬克式烘缸上产生压力。当纸幅被相对扬克式烘缸压榨时，还可以给它施加真空。可以使用多个扬克式烘缸，因此在烘缸之间的辅助压榨为非强制性的。所形成的成多分层的薄页结构在下文被称之为常规的，压榨的多分层薄页纸结构。这样的纸页被认为是压实的，这是由于整个纸幅在纤维尚湿时经受了相当大的机械压榨力，并且随后在处于压缩状态时进行干燥。
图案致密的成多分层的薄页纸的特点在于，对于相对低纤维密度具有相对高松厚区以及对于相对高纤维密度具有致密区的排列。另外，高松厚区也被称为枕区(Pillow regions)。致密区也被称为关节区(Knuckle regions)。致密区可以是在高松厚区内不连续地彼此隔开的，或者可以是在高松厚区内或者是完全地或者是部分地连接的。图案致密的薄页纸幅的优选制造方法披露于Sanford和Si-sson的US 3,301,746(1967年1月31日颁发)，Peter G.Ayers的US3,974,025(1976年8月10日颁发)，Paul D.Trokhan的US 4,191,609(1980年3月4日颁发)和Paul D.Trokhan的US 4,637,859(1987年1月20日颁发)中；所有这些文献均在此引入作为参考。
通常，优选通过在带孔成形网如长网上沉积造纸配料，以形成湿纸幅；然后将该纸幅相对一排支架并排放置而制得图案致密的纸幅。将该纸幅相对一排支架进行压榨，由此，在纸幅中在一排支架和湿纸幅之间相应的接触点的部位，产生致密区。在该操作中没被压缩的纸幅的剩余部分被称为高松厚区。通过使用液压，如真空装置或通风干燥器，该高松厚区还能进一步地被减密。以这样的方式对该纸幅进行脱水和可有可无地预干燥，以便基本上避免高松厚区的压缩。这可优选地通过液压，如利用真空装置或通风干燥器，或另一方面通过将纸幅相对于其中高松厚区不被压缩的一排支架进行机械压缩而完成。可以将脱水操作，可有可无的预干燥操作和致密区的成形操作综合或部分地综合，以减少所进行的总的处理步骤。在形成致密区、脱水和可有可无的预干燥后，将该纸幅完全干燥，优选仍避免机械压榨。优选约8％～约55％的成多分层的薄页纸表面包含致密压节(Knuckle)，它具有至少为高松厚区密度125％的相对密度。
这排支架优选是具有压节构图布置的压印递纸织物(imprint-ing Carrier fabric)，该织物起这排支架的作用，它将有助于在使用的压力下，形成致密区。压节的图案构成了先前被称为压印递纸织物的这排支架，它被披露于Sanford和Sisson的US 3,301,746(1967年1月31日颁发)，Salvucci，Jr等人的US 3,821,068(1974年5月21日颁发)，Ayers的US 3,974,025(1976年8月10日颁发)，Fr-iedberg等人的US 3,573,164(1971年3月30日颁发)，Amneus的US3,473,576(1969年10月21日颁发)，Trokhan的US 4,239,065(1980年12月16日颁发)和Trokhan的US 4,528,239(1985年7月9日颁发)中，所有这些在此引入作为参考。
优选将配料首先在带孔成形载体如长网上形成湿纸幅。将该纸幅脱水并传送至压印织物。另一方面，可以一开始就将该配料沉积在还起着压印织物作用的带孔支承载体上。一旦成形后，就将该湿纸幅脱水并优选加热预干燥至选定的纤维浓度，约40％和约80％之间。可用吸水箱或其它真空装置或用通风干燥进行脱水。压印织物的关节压印是在将纸幅完全干燥前压印在如上所述的纸幅中。完成该操作的一种方法是通过使用机械压力。例如，可通过对着干燥辊筒如扬克式烘缸的表面压下压料辊(niproll)来完成，压料辊支撑压印织物，其中该纸幅置于压料辊和干燥筒之间。另外优选，在通过使用带真空装置如吸水箱或带通风干燥器的液压将纸幅完全干燥前，将它相对压印织物进行压制。可以在起始的脱水期间，在独立的后来的处理段，或它们的组合，使用液压，以产生致密区的压痕。
未压实的无致密图案的成多分层的薄页纸结构描述于JosephL.Salvucci，Jr.和Peter N.Yiannos的US 3,812,000(1974年5月21日颁发)，Henry E.Becker，Albert L.McConnel]和RichardSchutte的US 4,208,459(1980年6月17日颁发)中，这两篇专利在此引入作为参考。通常，未压实的、无致密图案的成多分层的薄页纸结构是通过如下方式制得将造纸配料沉积在带孔成形网上如长网上以形成湿纸幅；将该纸幅沥水并在没有机械压榨下除去附加的水份直至该纸幅具有至少80％的纤维浓度；以及将该纸幅起皱。借助真空脱水和热干燥从纸幅中除去水。生成的结构是柔软的但相对未压实纤维的强度差的高松厚纸页。粘结材料最好是在起皱前加至纸幅部分。
本发明的多层搽面纸可用于需要柔软、吸收性的多层搽面纸产品的任何场合。本发明多层搽面纸的特别有益的用途是卫生纸和搽面纸。
分子量的测定A.介绍聚合材料的主要区别特征是它们的分子大小。能使聚合物用于不同的用途的性能几乎完全由它们的大分子性质得到的。为了充分地说明这些材料，对有一些确定和测定它们分子量和分子量分布的方法来说是必需的。使用术语相对分子质量比分子量更正确，但是在聚合物技术中后者更常用。测定分子量分布并不总是实际的，然而，使用色谱技术，这将变得更为常用。相反通过分子量平均值来表示分子大小。B.平均分子量如果我们认为简单的分子量分布，它表示具有相对分子质量(Mi)的分子重量百分率(Wi)，确定若干有用的平均值是可能的。以特定大小(Mi)的分子数量(Ni)为基准取平均值得到数均分子量Mn=ΣNiMiΣNi]]>这种定义的重要结果是，以克为单位的数均分子量包含分子的阿伏伽德罗数。分子量的这种定义与单分散分子种类即具有相同分子量的分子量定义是一致的。该定义的更重大的意义在于识别，也就是如果给定质量的多分散性聚合物的分子数能用某方法测定的话，那么就能容易地计算出Mn。这是依数性测量的基础。
以给定质量(Mi)的分子的重量百分率(Wi)为基础取平均值得到重均分子量的定义Mw=ΣWiNiΣWi=ΣNiMi2ΣNiMi]]>Mw是比Mn更有用的表达聚合物分子量的手段，这是由于它更准确地反映如聚合物的熔融粘度和机械性能，并因此用于本发明。
分析和测试方法用于本发明的或保持在多层搽面纸幅上的化学品量的分析能通过应用技术中接受的任何方法来进行。
A.季铵和多羟基化合物的定量分析例如，多层搽面纸留着的季铵化合物如DHTDMAMS的量可通过有机溶剂对DHTDMAMS的溶剂萃取，随后用Dimidium溴化物作为指示剂进行阴离子/阳离子滴定而测定。多羟基化合物如PEG-400的量可通过在含水溶剂如水中进行萃取，随后借助气相色谱技术测定在萃取物中的PEG-400的量而测定。这些方法只是举例性的，并不意味着排除可以用于测定留着在多层搽面纸中的特定组份的其它方法。
B.亲水性(吸水能力)通常，多层搽面纸的亲水性是指多层搽面纸用水湿润的倾向。多层搽面纸的亲水性多少有点是测定干的多层搽面纸被水完全湿润所需时间的定量分析。该时间周期被称为“湿润时间”。为了提供一致和可重复的湿润时间的测试，可以使用下述步骤测定湿润时间首先，提供约4-3/8英寸×4-3/4英寸(约11.1cm×12cm)的多层搽面纸结构的经调理的试样单张纸页(用于纸样测试的环境条件为23+1℃和50+2％R.H如在TAPPI法T402说明的)；其次，将该纸页折成4个并置的1/4片，然后弄皱成直径约0.75英寸(约1.9cm)至约1英寸(约2.5cm)的球；再将球状纸页置于23+1℃的蒸馏水表面上，并同时打开定时器；第四步是，当球状纸页完全湿润时关掉定时器并读取用时。完全湿润是用肉眼观测的。
当然，本发明多层搽面纸的具体例的亲水特性可以在制造后立即测定。然而，在多层搽面纸制得后的头两周内即纸制造后老化两周，多层搽面纸的疏水性将大大增加。于是，优选在两周结束时测量湿润时间。因此，在室温老化两周测得的湿润时间被称为“两周湿润时间”。
C.密度在此使用的术语多层搽面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。在此使用多层搽面纸的厚度是当经受95g/英寸2(15.5g/cm2)压缩负荷时纸的厚度。
D.掉毛干掉毛使用Sutherland Rub测试仪，一片黑色的毛毯，四磅的重物和亨特色度仪(Hunter Color meter)可测量干掉毛。Suther land测试仪是电机驱动的仪器，它能使已称重的样品在静止的试样上来回动作。将黑色毛毯片连接至四磅的重物上。然后，测试仪将加重的毛毯在静止的薄页纸试样上来回摩擦或移动5次。在摩擦前后测量黑色毛毯的亨特色度L值。这两个亨特读数之差构成了干掉毛的量度。当然也可使用其它用于测量干掉毛的现有技术中已知的方法。湿掉毛测量薄页纸试样湿掉毛性的合适的方法描述于US 4950545(1990年8月21日授于Walter等人)中，在此引入作为参考。该方法主要包括，将薄页纸试样通过两个钢辊，钢辊之一部分浸在水浴中。从薄页纸试样上掉的毛被转移至水浴湿润的钢辊上。连续转动的钢辊使掉的毛沉入水浴中。回收掉毛然后计算。参见Walter等人的专利第5栏第45行至第6栏第27行。当然也可使用现有技术中其它用于测量湿掉毛的已知方法。选择性成分其它常用于造纸中的化学品能加至在此所述的化学柔软组分中或造纸配料中，只要它们不显著地并相反地影响纤维材料的柔软性和吸收能力，并能增强化学柔软组分的作用。
例如，表面活性剂可以用来处理本发明的多层搽面纸产品。如果使用的话，该表面活性剂的量优选从约0.01％～约2.0％重量，以多层搽面纸干纤维重量为基准。该表面活性剂优选含有带8个或更多个碳原子的烷基链。举例性的阴离子表面活性剂是线性烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐。举例性的非离子表面活性剂是烷基苷类，包括如可从Croda，Inc.(纽约，NY)购得的Crodesta SL-40的烷基苷酯；如描述于W.K Langdon等人的US 4,011,389(1977年3月8日颁发)中的烷基苷醚；和如可从Glyco Chemicals，Inc.(Greenwich，CT)购得的Pegosperse 200 ML和可从Rhone Poulenc Corporation(Cranbury，N.J.)购得的IGEPAL RC-520的烷基聚乙氧基化酯。
上述选择性化学添加剂只是举例性的，并不意味着限制本发明的范围。
下述实施例将阐明如何实施本发明，但并不意味着限制本发明。
实施例1本实施例的目的在于阐明能用来制备包含二(氢化)脂二甲基甲基硫酸铵(DHTDMAMS)和聚乙二醇400(PEG 400)的混合物的化学柔软组分的方法。
根据下述步骤制备化学柔软组分1，分别称取等量的DHTDMA-MS和PEG-400；2，将PEG加热至约88℃(190°F)；3，于88℃(190°F)将DHTDMAMS溶于PEG中以形成熔融的溶液；4，进行适当的混合以形成在PEG中的DHTDMAMS的均匀混合物；5，在室温将该均匀混合物(4)冷却成固体。
化学柔软组分(5)可在化学品供应商[例如，Witco Company(Dublin，Ohio)]处进行预混合(上述步骤1-5)，然后，经济地运送至化学柔软组分的最终使用者那里，并可稀释至希望的浓度。
实施例2本实施例的目的在于说明能用来制备包含二(氢化)脂二甲基氯化铵(DHTDMAC)和聚乙二醇400(PEG-400)的混合物的化学柔软组分的方法。
根据下述步骤制备化学柔软组分1.分别称取等量的DHTDMAC和PEG-400；2.将PEG加热至约88℃(190°F)；3.于88℃(190°F)将DHTDMAC溶于PEG中以形成熔融的溶液；4.进行适当的混合以形成在PEG中的DHTDMAC的混合物；5.在室温将均匀的混合物(4)冷却成固体。
化学柔软组分(5)可在化学品供应商[例如，Witco Company(Dublin，Ohio)]处进行预混合(上述步骤1-5)，然后，经济地运送至化学柔软组分的最终使用者那里，并可稀释至希望的浓度。
实施例3本实施例的目的在于说明使用通风干燥和成分层的造纸工艺来制备用含有二(氢化)脂二甲基甲基硫酸胺(DHTDMAMS)和聚乙二醇400(PEG-400)的化学柔软组分、永久的湿强度树脂和干强度树脂处理过的、柔软的、吸收性的和抗掉毛的多层搽面纸的方法。
在本发明的实施过程中使用试验规模的长网造纸机。首先，根据实施例1的步骤制备化学柔软组分，其中在约88℃(190°F)将固态的DHTDMAMS和多羟基化合物的均匀预混物再熔融。然后将熔融混合物在调节水罐(66℃)中分散以形成亚微泡囊的分散体。用光学显微技术测定泡囊分散体的颗粒大小。该颗粒大小从约0.1-1.0μm。
接着，在常规的再调浆器(repulper)中制备3％重量的北方软木硫酸盐纤维的水悬浮液。轻柔地精磨该NSK浆液并以干纤维重量0.75％的比率将2％的永久性湿强度树脂[即，Hercules Incorpor-ated(Wilmington，DE)销售的KymeneTM557H]液添加至NSK浆管中。通过联机混合器增强了永久湿强度树脂附着至NSK纤维上的附着作用。在混合浆泵(fan pump)前，以干纤维重量0.2％的比率将1％的干强度树脂液[即，得自Hercules Incorporated(Wilmington，DE)的CMC]添加至NSK浆中。在混合浆泵处将该NSK浆液稀释至约0.2％的浓度。
第三步是，用常规的再调浆器制备3％重量的桉树纤维的水悬浮液。以干纤维重量0.2％的比率浆2％的永久湿强度树脂(即，Ky-meneTM557H)添加至桉树浆管中，然后添加干纤维重量0.05％比率的1％的CMC溶液。在联机混合器之前，以干纤维重量0.25％的比率将1％的化学柔软混合物溶液添加至桉树浆管中。在混合浆泵处将桉树浆液稀释至约0.2％的浓度。
将各自处理的料流(料流1＝100％NSK/料流2＝100％桉树浆)分别通过网前箱并沉积至一长网上，从而形成含等量NSK和桉树浆的两层纸胚。通过长网以及通过导流板(deflector)和真空吸水箱的帮助而脱水。该长网为5-梭口、缎纹组织构型，分别具有每英寸纵向(机器方向)110根和横向95根单丝。在递纸位置纤维浓度约15％时，将该湿纸胚从长网递至根据US 4528239(1985年7月9日授于Tr-okhan)制得的光致聚合物带上。参考图3，这样的网带具有每英寸425个不连续的导流管31，重复的无规织造图案32，35％的光聚合物区域33以及在织造的加强元件34之上的5密耳深的聚合物。通过真空帮助的脱水进一步脱水，直至纤维浓度为约28％为止。通过通风将构图的纸幅预干燥至约65％重量的纤维浓度。然后，用含0.25％的聚乙烯醇(PVA)水溶液的喷雾起皱粘结剂将该纸幅附着于扬克式烘缸的表面。在用刮刀刀片对纸幅进行干起皱前，该纤维的浓度增至约96％。该刮刀刀片具有约25度的斜角，并相对于扬克式烘缸放置，以提供约81度的冲击角；该扬克式烘缸以约800fpm(英尺/分)(约244m/min)的速度进行操作。干纸幅以680fpm(208m/min)的速度形成纸卷。
将纸幅制成每层成两分层的、双层搽面纸。该多层搽面纸的定量为约20#/3M平方英尺，含有约0.475％的永久湿强度树脂，约0.125％的干强度树脂和约0.125％的化学柔软混合物。重要的是，得到的多层搽面纸是柔软的、吸收性的，具有良好的抗掉毛性并适于用作搽面纸。
实施例4本实施例的目的在于说明使用常规的干燥技术和成层的造纸技术制备用含有二(氢化)脂二甲基氯化胺(DHTDMAC)和聚乙二醇400(PEG 400)的化学柔软组分、永久的湿强度树脂和干强度树脂处理的、柔软的、吸收性的和抗掉毛的多层搽面纸的方法。
在本发明的实施过程中使用试验规模的长网造纸机。首先，根据实施例2的步骤制备化学柔软组分，其中将处于固态的DHTDMAC和多羟基化合物的均匀预混物在约88℃(190°F)再熔融。然后将该熔融混合物在调节水罐(66℃)中分散，以形成亚微泡囊的分散体。使用光学显微技术测定该泡囊分散体的颗粒大小。该颗粒大小约从0.1-1.0μm。
接着，在常规的再调浆器中制备3％重量的NSK水悬浮液。轻柔地精磨该NSK浆液并以干纤维重量0.3％的比率将2％的永久性湿强度树脂[即，Hercules Incorporated(Wilmington，DE)销售的Ky-meneTM557H]液添加至NSK浆管中。通过联机混合器增强了永久湿度度树脂在NSK纤维上的附着作用。在混合浆泵前，以干纤维重量0.05％的比率将1％的干强度树脂液[即，得自Hercules Incorpor-ated(Wilmington，DE)的CMC]添加至NSK浆中。在混合浆泵处将该NSK浆液稀释至约0.2％的浓度。
第三步是，用常规的再调浆器制备3％重量的桉树纤维的水悬浮液。以干纤维重量0.1％的比率将2％的永久湿强度树脂(即，Ky-meneTM557H)添加至桉树浆管中，然后，以干纤维重量0.025％的比率添加1％的CMC溶液。在联机混合器之前，以干纤维重量0.25％的比率将1％的化学柔软混合物溶液添加至桉树浆管中。在混合浆泵处将桉树浆液稀释至约0.2％的浓度。
将各自处理的料流(料流1＝100％NSK/料流2＝100％桉树浆)分别通过网前箱并沉积至一长网上，从而形成含等量NSK和桉树浆的两分层纸胚。通过长网以及通过导流板和真空吸水箱的帮助而脱水。该长网为分别具有每英寸机器方向110根和横向95根单丝的5-梭口、缎纹组织构型。在递纸位置纤维浓度约8％时，将该湿纸胚从长网递至常规的毛毯上。通过真空帮助的脱水完成进一步脱水，直至纤维浓度为约35％为止。然后将该纸幅附着至扬克式烘缸的表面。在用刮刀刀片对纸幅进行干起皱前，将该纤维的浓度增至约96％。该刮刀刀片具有约25度的斜角，并相对于扬克式烘缸放置，以提供约81度的冲击角；该扬克式烘缸以约800fpm(英尺/分)(约244m/min)的速度进行操作。干纸幅以650fpm(200m/min)的速度形成纸卷。
将纸幅制成每层成两分层的、双层搽面纸。该多层搽面纸的定量为18#/3M平方英尺，含有约0.2％的永久湿强度树脂，约0.0375％的干强度树脂和约0.125％的化学柔软混合物。重要的是，得到的多层搽面纸是柔软的、吸收性的，具有良好的抗掉毛性并适于用作搽面纸。
权利要求
1.一种多层搽面纸产品，其特征在于，该产品含有(a)造纸纤维；(b)0.01％-3.0％的具有下式的季铵化合物， 式中每个R2取代基是C1-C6烷基或羟烷基，或它们的混合物，优选C1-C3烷基，最佳为甲基；每个R1取代基是C14-C22的烃基，或它们的混合物，优选C16-C18烷基；X-是合适的阴离子；优选为氯化物或甲基硫酸根；(c)约0.01％-3.0％的水溶性多羟基化合物，其中所述的多羟基化合物优选选自甘油，重均分子量从150-800的聚甘油，重均分子量约从200-1000、优选从200-600的聚乙二醇和聚丙二醇，以及它们的混合物；(d)0.01％-3.0％永久或暂时的湿强度粘结剂；其中所述的永久湿强度粘结剂优选选自聚酰胺-表氯醇树脂，聚丙烯酰胺树脂，以及它们的混合物，最佳为聚酰胺-表氯醇树脂；其中所述的暂时湿强度粘结剂优选选自阳离子双醛淀粉基树脂，双醛淀粉树脂以及它们的混合物，最佳为阳离子双醛淀粉基树脂；e)0.01％-3.0％干强度粘结剂，优选选自羧甲基纤维素树脂，淀粉基树脂，以及它们的混合物，最佳为羧甲基纤维素树脂。
2.如权利要求1的多层搽面纸产品，至少有两层，其中所述两层的每层至少含有两个叠加的分层，即内层和与所述内层连接的外层，其中所说的多层搽面纸产品优选含有两个并置的层，在所述搽面纸中所述的层是这样取向的，结果是，每层的所述的外层形成所述多层搽面纸的一个暴露表面，所述层的所述的每个内层朝着所述搽面纸产品的里面布置。
3.如权利要求2的多层搽面纸产品，其中，大部分季铵化合物和多羟基化合物包含在至少一个所述层的所述的外层中，优选包含在所述的两个外层内；其中大部分湿强度粘结剂和干强度粘结剂包含在至少一个所述的内层中，优选包含在所述的两个内层中。
4.如权利要求2或3的多层搽面纸产品，其中两个所述的内层的每内层含有相对长的造纸纤维，优选软木纤维，最佳为北方软木纤维，纤维平均长度至少2.0mm；其中两个所述的外层的每外层含有相对短的造纸纤维，优选硬木纤维，最佳为桉树纤维，纤维平均长度在0.2mm和1.5mm之间。
5.如权利要求2-4任一项的多层搽面纸产品，其中所述的内层含有软木纤维或软木纤维和低成本纤维的混合物，并且至少一个所述的外层含有低成本的纤维或硬木纤维和低成本纤维的混合物，其中所述的低成本纤维选自亚硫酸盐纤维，热磨机械浆纤维，化学热磨机械浆纤维，回用纤维，以及它们的混合物。
6.如权利要求1-5任一项的多层搽面纸产品，其中季铵化合物是二(氢化)脂二甲基氯化铵或二(氢化)脂二甲基甲基硫酸铵。
7.如权利要求1-6任一项的多层搽面纸产品，其中季铵化合物对多羟基化合物的重量比从1.0∶0.1至0.1∶1.0。
8.如权利要求1的多层搽面纸产品，其中所述的搽面纸产品含有并置的三层，即两个外层和一个内层，所述的内层位于两个所述外层之间，其中每个所述的两外层优选含有两个叠加的分层，其中所述三层的每一层含有单分层纸幅，其中所述的内层优选含有长软木纤维，所述外层优选含有短硬木纤维。
9.如权利要求8的多层搽面纸产品，其中大部分季铵化合物和多羟基化合物包含在所述的两个外层中，大部分所述的永久湿强度粘结剂和干强度粘结剂包含在所述的内层中。
10.如权利要求1-9任一项的多层搽面纸产品，其中所述的季铵化合物是二(氢化)脂二甲基氯化物或甲基硫酸盐，所述的多羟基化合物是重均分子量从200-600的聚乙二醇，所述的永久湿强度粘结剂是聚酰胺-表氯醇树脂，所述的干强度粘结剂是羧甲基纤维素树脂。
全文摘要
本发明公开了一种多层搽面纸产品，该产品含有化学柔软组分以及湿强度粘结剂(永久和/或暂时)和干强度粘结剂的混合物。该多层搽面纸包括含季铵化合物和多羟基化合物的混合物的化学柔软组分。优选的季铵化合物包括二烷基二甲基铵盐，如二(氢化)脂二甲基氯化铵和/或二(氢化)脂二甲基甲基硫酸铵。优选的多羟基化合物选自甘油，重均分子量从约150-800的聚甘油，重均分子量从约200-1000的聚乙二醇和聚丙二醇。该多层搽面纸产品还含有有效量的湿强度粘结剂(永久和/或暂时)和干强度粘结剂，以控制掉毛和/或补偿强度损失，掉毛和强度损失是由于使用化学柔软组分而引起的，不过即使有也很少。使用湿强度粘结剂(永久或暂时)和干强度粘结剂还将改善化学柔软组分在纸页中的留着率。优选大部分化学柔软组分安排在最有效的多层搽面纸产品的外层中。换句话说，化学柔软组分和湿强度粘结剂(永久和/或暂时)以及干强度粘结剂可选择性地分布在多层搽面纸产品中，以增强某特定分层或层的柔软度，吸收性和/或抗掉毛性。
文档编号D21H17/53GK1138356SQ94194574
公开日1996年12月18日 申请日期1994年10月17日 优先权日1993年10月22日
发明者沃德·W·奥斯滕多夫, 斯蒂芬·R·凯利, 保罗·D·特罗克翰, 迪安·V·费恩 申请人:普罗克特和甘保尔公司