CN1070562C

CN1070562C - 柔软皱纹薄页纸

Info

Publication number: CN1070562C
Application number: CN95197490A
Authority: CN
Inventors: 肯尼思·D·文森; 保罗·T·韦斯曼; 迪安·V·范
Original assignee: Proctor And Gambar
Current assignee: Proctor And Gambar; Procter and Gamble Co
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 2001-09-05
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: AU707700B2; EP0795057B1; JPH10510886A; ES2145940T3; HK1003181A1; AU4291896A; CA2205649A1; KR100245356B1; WO1996017128A1; ATE190372T1; EP0795057A1; ZA9510279B; CN1174583A; US5487813A; TW300932B; MX9704044A; BR9509861A; DE69515506T2; DE69515506D1; CA2205649C

Abstract

本发明公开了一种柔软的皱纹薄页纸产品，其包括造纸纤维和生物可降解的起皱促进组合物。所述起皱促进组合物为生物可降解的粘合抑制剂，阳离子淀粉和羧甲基纤维素。优选可生物降解的粘合抑制剂为生物可降解的季铵化合物。使用生物可降解的粘合抑制剂、阳离子淀粉和羧甲基纤维素可得到既具有强度又具有柔软性的皱纹薄页纸。本发明还公开了一种皱纹纸的制造方法，其包括加入起皱促进组合物。该组合物能提供提高产品生产率的潜力。

Description

柔软皱纹薄页纸

本发明涉及皱纹薄页纸制品及方法。更具体地说，本发明涉及由干起皱工艺制备的皱纹纸，其中在长网上形成纸胚，除去其多余的水，在半干状态周粘合剂将其固定在杨克烘缸上，并且在达到基本干燥状态后，将其从杨克烘缸上起皱。皱纹薄页纸制品能用于高强、柔软纸产品如卫生纸和面巾纸。

现广泛使用一次性的卫生纸。商业上，这些物品以各种规格提供以适于各种需要，如面巾纸、卫生纸和厨房抹布。这些产品规格如定量、厚度、强度、大小、分配介质等通常很不同，但这些产品的联系是其通常的制备方法，即所谓干起皱法。它们另一联系是普通消费者对良好触觉感受，即柔软性的需求。

柔软性是消费者握住特定产品，并在其皮肤上擦试或在其手中揉皱时所感觉到的触觉。这种触觉是若干物理性能的组合。通常，本领域熟练技术人员认为，涉及柔软度的一个更为重要的物理性能是制备产品的纸幅的挺度。通常还认为，挺度直接取决于纸幅的强度。

强度是产品及其组成纸幅在使用条件下保持物理完整性和耐撕、耐破和耐剪的能力。

通常造纸、特别是皱纹薄页纸的制备是一项老的技术。因此，许多年来不断开发以满足消费者更多、更经济的消费的需要。这段长久的历史使造纸机体积增大，速度加快。但现在这些工艺的大小和规模常常限制了产品设计者的能力以有效地满足上述消费者对触感和产品强度的需要而不损害设备能力。本领域的技术人员将认识到这是由于许多已知的有利于产品触感的因素易于受到由造纸和起皱工艺的规模、特别是速度产生的不利影响。

已进行了许多研究和开发来改善柔软性或至少维持柔软性而同时继续增加造纸设备的生产能力。

起皱就是在机器方向上对纸进行机械压实的方法。其结果是导致纸的定量(单位面积的质量)增加和许多物理参数的巨大变化，特别是当沿机器方向测定时。起皱通常是在机器操作过程中，用柔性刀片，即所谓的刮刀，对着杨克烘缸完成。

在皱纹纸工艺中，减少皱纹造纸工艺的起皱百分比(纸幅在起皱过程中按透视法缩小的量)使得纸幅从该工艺到起皱刮刀的运行中其定量增加，而不增加最终产品的定量。通常定量增加，造纸效力增加。因此，需要使用与该方法和产品所允许的一样低的起皱百分数。

杨克烘缸是一个直径较大，一般为8-20英寸的转鼓，其设计是用蒸汽加压以提供一个热表面用以在造纸工艺结束时完成纸幅的干燥。纸幅首先成形在多孔的成形载体如长网上，在长网上除去用以分散纤维浆的多余的水；然后在所谓压榨段，将纸幅转移至一毛毯或织物上，在这里可以用机械压实纸幅或其它脱水方法如用热空气透干法继续续脱水；最后在半干状态下将其转移至杨克烘缸表面以完成干燥。

湿纸幅对杨克烘缸表面有一种自然的粘合性。本领域的技术人员将认识到该粘合力主要是由于水和杨克烘缸上涂层的作用，该涂层包括在连续操作过程中积累在烘缸表面上的造纸组合物的可溶性或残留组份。

通常，由这种自然涂层引起的半干纸幅对杨克烘缸的粘合性并不大。结果是产品受到未起皱区域的损害引起产品外观和性能差；并且纸页的强度低干扰操作，引起波动和颤动，从而难以卷成足已整齐的无折皱的卷以用于随后的操作中将该产品转变成最终的产品形式。

本领域的技术人员将认识到当纸幅的湿度较低时运行的半干纸幅与杨克烘缸之间得到足够的粘合性更难。另一个因素是粘合在杨克烘缸表面上纸幅表面的部分。具体地说，对于制造图案致密化的纸的造纸工艺(如1967年1月31日颁发的Sanford和Sisson的专利US 3301746中所述的图案致密化的纸)及其结果特别容易具有上述天然粘合力的缺点。US 3301746中的方法及其结果在传递时产生一种湿度较低的纸幅、并且只有部分纸幅的表面粘接在杨克烘缸的表面。

当天然的粘合力太低时，时常加入粘合力促进剂来补充。这些粘合力促进剂可以在达到长网前加入到造纸组合物中，或者将它们喷涂到纸幅表面或杨克烘缸表面。

推荐加入造纸组合物的辅助粘合力促进剂的实例由Latimer的US4406737提供，该专利描述了一种起皱纸的方法，该方法包括将阳离子可溶性添加聚合物加入到纸幅或随后将形成纸幅的纸浆中。

Bates的US 3926716提供了一种推荐喷涂到纸幅表面或杨克烘缸表面的组合物的实例。该专利描述了一种制备柔软和吸湿性薄页纸的方法，该方法包括施用含水的聚乙烯醇溶液以使纸幅粘合在旋转鼓的表面。

这种粘合力辅助方法对于提高对烘缸的粘合力是有效的，对于制造高强、柔软皱纹薄页纸，特别是图案致密化的薄页纸是及为重要的。然而，它们在减小起皱百分比上并没有多少明显的有益效果。事实上，当使用这些物质时，粘合力的改进经常引起起皱刮刀和卷轴间的纸幅的张力增加，这就有必要增加起皱百分比以防止由于过度拉紧而出现经常性的断裂。

在各种参考资料如US 3,554,862(1971年1月12日授权于Hervey等人)中已披露了各种化学舒解剂。这些物质包括，季铵盐类如三甲基可可基氯化铵、三甲基油酰基氯化铵、二(氢化)牛脂二甲基氯化铵和三甲基硬脂酰基氯化铵。

Shaw在US 3,821,068(1974年6月28日颁发)中还指出，可用化学舒解剂来降低薄页纸幅的挺度，并因此增加柔软度。

Emanuelsson等人在US 4,144,122(1979年3月13日颁发)中指出，可使用复合的季铵化合物如二(烷氧基(2-羟基)亚丙基)季铵氯化物而使纸幅柔软。

Armak Company(Chicago,Illinois)在其公报76-17(1977)中披露了，将二甲基二(氢化)牛脂氯化铵与聚乙二醇的脂肪酸酯结合使用，不仅可赋予薄页纸幅以柔软度，而且可赋予其吸收性。

常规的季铵盐化合物如熟知的二烷基二甲基铵盐(例如，二牛脂二甲基氯化铵、二牛脂二甲基甲基硫酸铵、二(氢化)牛脂二甲基氯化铵等)是有效的化学去粘合抑制剂。这些季铵化合物不是生物可降解的。

在改善纸幅柔软性的同时，这些物质对纸产品有负影响，特别是由于这些物质有抑制纤维与纤维间键形成的趋势，使得含有这些物质的纸幅的强度降低。

Becker等人在US 4,158,594(1979年1月19日颁发)中描述了他们主张的形成强韧和柔软的纤维纸页的方法。更具体地说，他们指出，在制造过程中，通过(1)将纸幅的一面由已粘接至纸幅的一面上和精细构图的起皱表面上的粘接材料(如丙烯酸胶乳橡胶乳液、水溶性树脂或弹性粘接材料)粘接至精细构图排列的起皱表面上，和(2)从起皱表面使纸幅进行起皱以形成纸页可增加薄页纸幅(该纸幅可能已通过添加化学舒解剂软化)的强度。

业已熟知的是，使用湿强度树脂来增加纸幅的强度。例如，Westfelt在纤维素化学和工艺(第13卷，第813-825页(1979))中描述了许多这种材料并详述了它们的化学性能。Freimark等人在US 3,755,220(1973年8月28日出版)中指出，某些被称之为舒解剂(debonding agent)的化学添加剂将干扰在造纸过程中纸页形成期间所产生的纤维与纤维之间的粘合。这种粘合的减少将形成更为柔软的、或不太粗糙的纸页。Freimark等人还指出，将湿强度树脂与舒解剂一起使用，可弥补湿强度树脂不希望的作用。

不幸的是，由这些方法抵消的强度降低的量是有限的。一个原因是在低密度薄页纸结构中当消耗强度树脂的直接性时，强度树脂的效果将迅速下降。

另外，加入强度树脂以抵消粘合抑制剂的有害影响没有必要克服舒解剂对该工艺的其它副作用，最明显的是引起前述操作困难的对杨克烘缸粘合力的下降。

因此，已将前述的化学粘合抑制剂的使用降低到较低的加入量，从而对产品产生较小的影响。

因此，本发明的一个目的是提供一种能转化为强度而柔软的皱纹薄页纸产品中的造纸组合物。

本发明的另一目的就是提供一种能改进干起皱工艺操作效力的造纸组合物。

使用本发明可以实现这些或其它目的。通过阅读下述内容，这将变得更为清楚。

本发明提供一种强度和柔软皱纹薄页纸产品及使用生物可降解的起皱促进组合物生产该产品的方法。简单地说，本强度和柔软的皱纹薄页纸包括：

a)造纸纤维；

b)生物可降解的起皱促进组合物，其包括；

ⅰ)基于造纸纤维干重的0.02％-1.0％(重量)的生物可降解粘合抑制剂；

ⅱ)基于造纸纤维干重的0.02％-0.5％(重量)的水溶性羧甲基纤维素；

ⅲ)基于造纸纤维干重的0.05％-3.0％(重量)的阳离子淀粉；

其中所述的生物可降解粘合抑制剂优选以相对于羧甲基纤维素约1∶5至5∶1、更优选约1∶2至2∶1的比率存在。

优选本发明的生物可降解粘合抑制剂是生物可降解的季铵化合物，更优选是具有下式的生物可降解的季铵化合物：

或或

其中，每个R₂取代基为C₁-C₆烷基、羟烷基，苄基及其混合物；每个R₁取代基为C₁₂-C₂₂的烃基、取代的烃基及其混合物；每个R₃取代基为C₁₁-C₂₃烃基、取代的烃基及其混合物；Y为-O-C(O)-或-C(O)-O-或-NH-C(O)或-C(O)-NH-及其混合物；n为1-4并且X^-为合适的阴离子，如氯离子、溴离子、甲基硫酸根、乙基硫酸根、硝酸根等。

适于本发明应用的作为粘合抑制剂的优选的酯官能季铵化合物的实例包括具有下列通式的化合物：

和和

和

其中每个R₂取代基为C₁-C₆烷基或羟烷基、苄基或其混合物；每个R₁取代基为C₁₂-C₂₂的烃基、取代的烃基或其混合物；每个R₃取代基为C₁₁-C₂₃烃基、取代的烃基或其混合物。

这些化合物被认为是已知的二烷基二甲基铵盐的单酯或二酯的变体，如二牛脂二甲基氯化铵的二酯、二硬脂基二甲基氯化铵的二酯、二牛脂二甲基氯化铵的单酯、二(氢化)牛脂二甲基甲基硫酸铵的二酯、二(氢化)牛脂二甲基氯化铵的二酯、二(氢化)牛脂二甲基氯化铵的单酯及其混合物。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)及其混合物的二酯变体。根据产品性能要求，牛脂的饱和度可以从非氢化(软)到轻度、部分或完全氢化(硬)加工。

不受理论约束，认为这些酯基部分导致了这些化合物的生物可降解性。重要的是，这里所用的酯官能季铵化合物比常规的二烷基二甲基铵化学柔软剂生物降解得快。

优选季铵粘合抑制剂以与羧甲基纤维素1∶5至约5∶1，更优选1∶2至2∶1的重量比存在。

简而言之，制备本发明强度和柔软皱纹薄页纸幅的方法包括下列步骤：

a)形成造纸纤维的含水浆；

b)加入起皱促进组合物，该组合物包括：

ⅲ)基于造纸纤维干重的0.05％-3.0％(重量)的阳离子淀粉；

其中可生物降解的粘合抑制剂与羧甲基纤维素的比率为1∶5至约5∶1；

c)将造纸纤维沉积在多孔表面上以除去用来形成该分散液的多余的水从而形成纸胚；

d)将纸胚转移至载体表面，在载体表面继续脱水形成半干纸幅，所述的载体表面选自造纸毛毯和成形织物；

e)将半干纸幅转移至杨克烘缸表面，在其上继续干燥直至纸幅达到基本干燥状态；

f)用起皱刮刀以杨克烘缸上除去干纸幅；

g)在卷轴上将皱纹纸幅卷成卷。

现发现在纤维沉积前可单独地最佳地向处于稀释悬浮液状态的造纸浆中加入起皱促进化合物的组分。

现还发现如果在加入阳离子淀粉之前加入化学粘合抑制剂，起皱促进组合物的性能最佳。

除非特别指出，本发明所用的百分数、比率和比例都是重量比。

图1是通过使用起皱促进组合物来制备强度和柔软皱纹薄页纸的本发明造纸工艺优选的实施方案的代表性示意图。

图2是加入起皱促进组合物的工艺步骤的优选实施方案的代表性示意图。

下面更详细地描述本发明。

尽管本说明书以特别指出的并明确要求本发明主题保持范围的权利要求结束，但认为通过阅读下面的详细说明以及所附的实施例能更好地理解本发明。

此处所用的术语“包括”指可以在实施本发明时使用各种组份、成份或步骤。因此，术语“包括”也含有更加限制性的术语“基本由…组成”和“由…组成”。

此处所用的“起皱促进组合物”指在配料为稀释的浆液时加入到造纸配料中或随后的纸胚中的一种或多种组份，通过改变对杨克烘缸的粘合力、工艺中稳定的起皱百分比(％)或改进所得产品的柔软性可以使起皱工艺和所得产品获得益处。

在此所用的术语“水溶性的”指的是在25℃至少能有3％溶于水的物质。

在本发明中，所使用的术语“薄页纸幅、纸张纸幅、纸幅、纸页和纸产品”均指由下述方法制得的纸张，所述方法包括：形成含水造纸配料；将该配料沉积在带孔表面如长网上；并且如通过重力或真空辅助的脱水，压榨或不压榨，以及通过蒸发而从该配料中除去水；该方法还包括最后步骤：将半干状态的纸页粘结到杨克烘缸的表面，通过蒸发完成脱水至基本干燥状态，用柔性起皱刮刀从杨克烘缸上除去纸幅，在卷轴上将生成的纸幅卷成卷。

在此所述的“含水造纸配料”是下面所述的造纸纤维和任选的改性化学剂的含水浆。

在此所用的术语“成多层的薄页纸幅、成多层的纸张纸幅、成多层的纸幅、成多层的纸页和成多层的纸产品”本领域可以互换使用，均指优选由不同纤维种类组成的两层或多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浆的液流沉积至一张或多张环状带孔网上而形成所述的这些分层。如果一开始在分开的带孔网上形成各分层的话，随后将各分层结合(湿态时)以形成成多层的薄页纸幅。

在此所用的术语“多片薄页纸产品”指由多于一片皱纹薄页纸组成。每一片可以是基本上均匀性的，或是成多层的薄页纸幅。

此处所用的术语“起皱百分比(％)”定义为杨克烘缸和卷轴间速度的差别，作为起皱造纸工艺中杨克烘缸速度的百分比。换句话说，起皱百分比是指在杨克烘缸上的运行的纸幅相对于其长度按透视法缩小的百分数。

此处所用的术语“冲击角”是指在与起皱刮刀接触处起皱刮刀表面与杨克烘缸的正切之间形成的角度。实际上，造纸者希望减小冲击角，但它受到纸幅试图运行通过起皱刮刀的趋势的限制。这一趋势常引起纸幅撕裂，有时也称之为在刮刀处的“堵塞”。

此处所用的术语“粘合抑制剂”是指在造纸工艺中能起着阻碍干燥的造纸纸幅中发生的纤维与纤维间粘合的添加剂。

本发明方法的第一步是形成含水造纸纤维配料(下文称木浆)。

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，例如亚硫酸盐浆和硫酸盐浆(有时也称为牛皮纸浆)以及机械浆，例如包括磨木浆、热磨机械浆(thermomechanicalPulp)(TMP)和化学热磨机械浆(Chemi-Thermomechanical 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作为本发明的薄页纸的造纸纤维。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；而软木浆是从针叶树(裸子植物)的木质物质得到的纤维浆。硬木牛皮浆如桉树浆和北方软木硫酸盐浆的共混物特别适用于制备本发明的薄页纸幅。成多分层的薄页纸幅也包括在本发明中，其中最优选的是，硬木浆如桉树浆用作外层，而北方软木硫酸盐浆用作内层。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。

起皱促进组合物

本发明的一个基本组分是可生物降解的起皱促进组合物。该起皱促进组合物包括可生物降解的粘合抑制剂、羧甲基纤维素和阳离子淀粉。

优选粘合抑制剂是可生物降解的季铵化合物，其以与羧甲基纤维素的重量比率为约1∶5-5∶1，更优选约1∶2-2∶1存在。

A、可生物降解的粘合抑制剂

生物可降解的起皱促进组合物含有作为基本成份的生物可降解的粘合抑制剂。该粘合抑制剂以基于造纸纤维配料的干重的0.02-1.0％、更优选0.1-0.5％的量存在。其优选为生物可降解的季铵化合物，更优选是下式的生物可降解的季铵化合物。或

或

其中，每个R₂取代基为C₁-C₆烷基、羟烷基、苄基或其混合物；每个R₁取代基为C₁₂-C₂₂的烃基、取代的烃基或其混合物；每个R₃取代基为C₁₁-C₂₃烃基、取代的烃基或其混合物；Y为-O-C(O)-或-C(O)-O-或-NH-C(O)或-C(O)-NH-或其混合物；n为1-4并且X^-为合适的阴离子，如氯离子、溴离子、甲基硫酸根、乙基硫酸根、硝酸根等。

正如在Swern编辑的Bailey’s Industrial Oil and Fat Products(贝利的工业油脂产品)，第三版，John Wiley and Sons(纽约，1964)中所讨论的那样，牛脂是具有可变成分的天然存在的物质。由Swern编辑的上述参考文献的表6.13中指出，动物脂的78％或更多的脂肪酸通常含16-18个碳原子。一般地，牛脂中的一半脂肪酸为不饱和的，主要是油酸形式。合成和天然牛脂均在本发明的范围内。也已知根据产品性能需求，二牛脂的饱和度可以从非饱和(软)到轻度、部分或完全氢化(硬)加工。上述的饱和度均包括在本发明的范围内。

应该明白的是，取代基R₁,R₂和R₃可用各种取代基如烷氧基，羟基任选取代或可被支化，但这些物质在本发明中是不优选的。优选的是，每个R₁为C₁₂-C₁₈烷基和/或链烯基，最优选的是每个R₁为直链C₁₆-C₁₈烷基和/或链烯基。优选每个R₂为甲基或羟乙基。优选R₃为C₁₃-C₁₇烷基和/或链烯基、最优选R₃为直链C₁₅-C₁₇烷基和/或链烯基，X^-为氯离子或甲基硫酸根。另外，酯官能季铵化合物能任选含至多约10％、作为微量配料的单(长链烷基)衍生物，如(R₂)₂-N⁺-((CH₂)₂OH)((CH₂)₂OC(O)R₃)X^-。这些微量配料可起乳化剂的作用，并可用于本发明中。

具有上述结构并适用于本发明的酯官能季铵化合物的具体例子包括以知的二烷基二甲基铵盐的二酯如二脂基二甲基氯化铵、二牛脂二甲基氯化铵的单酯、二牛脂二甲基甲基硫酸铵的二酯、二(氢化)牛脂二甲基甲基硫酸铵的二酯、二(氢化)牛脂二甲基氯化铵的二酯和它们的混合物。特别优选的是二牛脂二甲基氯化铵的二酯和二(氢化)牛脂二甲基氯化铵的二酯。这些特定的材料可以商品名“ADOGEN DDMC^TM”得自Sherex Chemical Company Inc.(Dublin,Ohio)。

也可使用生物可降解的季铵化合物的植物油基变体，其也落入本发明范围内。这些化合物具有上述相同的结构式，其中R₃取代基包括从植物油衍生的C₁₁-C₂₃烃基或取代的烃基。优选大部分R₃包括含至少90％ C₁₈-C₂₄链长的脂肪酰基。更优选大部分R₃取代基选自含至少90％ C₁₈、C₂₂及其混合物的脂肪酰基。

适于本发明的可生物降解的季铵化合物优选的植物油基变体的具体实例包括具有下式的化合物：

(CH₃)₂-N⁺-(CH₂CH₂-O-C-C₂₁H₄₁)₂X^-

这些化合物分别被认为是二酯二油酰基二甲基氯化铵(DEDODMAC)(即二(十八-z-9-烯酰氧乙基)二甲基氯化铵)和二酯二瓢儿菜基二甲基氯化铵(DEDEDMAC)(即二(二十二-z-13-烯酰氧乙基)二甲基氯化铵)的单酯和二酯变体。应明白的是，由于油酰基和瓢儿菜基脂肪酰基基团是由天然存在的植物油(例如，橄榄油，菜子油等)衍生得到的，因此，也可能存在少量其它的脂肪酰基。

还可以使用可生物降解的季铵化合物的二季铵(Di-quat)的变体，并且也落入本发明的范围。这些化合物具有如下结构式：

在上述结构中，每个R₂为C₁-C₆烷基或羟烷基，R₃为C₁₁-C₂₃烃基，n为2-4,X^-为合适的阴离子，如卤化物离子(例如氯离子或溴离子)或甲基硫酸根。优选每个R₃为C₁₃-C₁₇烷基和/或链烯基，最优选每个R₃为直链C₁₅-C₁₇烷基和/或链烯基，R₂为甲基。

B、羧甲基纤维素

可生物降解的起皱促进剂含有作为基本成分的羧甲基纤维素。

本发明含有约0.01％-约1.0％，优选0.02％-约0.5％的羧甲基纤维素。

此处所用术语“羧甲基纤维素”是指羧甲基纤维素(CMC)或其取代的衍生物如羧甲基甲基纤维素(CMMC)、羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)和羧甲基羟丙基纤维素(CMHPC)。如果使用另外的取代基，优选为甲基或羟烷基，后者官能度优选含2-3个碳原子。

用于本发明的羧甲基纤维素是水溶性的，并且具有高达理论值3.0的取代度。但优选是每个纤维素的葡糖酐单元具有0.3-1.4个羧甲基。

用于本发明的羧甲基纤维素的分子量的范围是10,000-1,000,000、但优选是90,000-700,000。

合适的羧甲基可从Hercules公司(Wilminglon Delaware)获得。合适的等级是Hercules CMC-7MT^R。

在按照本发明向用于制造薄页纸幅的造纸配料中加入羧甲基纤维素之前，优选制备羧甲基纤维素的水溶液，优选为0.1％-5.0％CMC。

C：阳离子淀粉

生物可降解的起皱促进剂含有作为基本组分的阳离子淀粉。

此处所用的术语“阳离子淀粉”定义为如同天然得到的淀粉，其已经过进一步化学改性以赋予阳离子取代部分。优选该淀粉衍生于玉米和土豆，但其也可从其它物质如大米、小麦或木薯得到。优选的是工业上称为amioca淀粉的蜡质玉米淀粉。与普通玉米淀粉不同的是，Amioca淀粉完全是支链淀粉，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 Com”(Amioca-来自蜡质玉米的淀粉)[H.H.Schopmeyer，食品工业，1945年12月，第106-108页(卷页号第1476-1478页)中。淀粉可以是粒状、预凝胶化的粒状或分散状的。优选是分散状的。如果是以粒状预凝胶化形式，只需在其使用前将其在冷水中分散，这种预先处理可使设备在形成分散液过程中克服凝胶块生成的趋势。工业上常用的合适的分散器为已知的喷射器。如果淀粉为粒状且未被预凝胶化，就有必要将淀粉蒸煮以使粒子溶胀。优选的是，如通过煮沸使这类淀粉颗粒溶胀至刚好要变成淀粉颗粒分散体之前的一种状态。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℃)将约4％稠度的淀粉颗粒的含水浆料加热约30-40分钟而制得完全煮透的amioca淀粉。

阳离子淀粉一般分为以下几类：(1)叔氨基烷基醚类，(2)淀粉醚类，包括季胺、磷和锍的衍生物，(3)伯和仲氨基烷基淀粉，和(4)其它，如亚氨基淀粉。新的阳离子产品不断开发，但叔氨基烷基醚类和季铵烷基醚类是主要的工业类型。优选阳离子淀粉的取代度为每个淀粉的葡糖酐含有0.01-0.1阳离子取代基，取代基优选选自上述类型。合适的淀粉为新泽西州的Bridgewater的国家淀粉和化学品公司(National Starch and Chemical Company)生产的商品名RediBOND^R的产品。只具有阳离子部分的级别是合适的，如RediBOND 5320^R和RediBOND 5327^R，还具有另外的阴离子官能度的级别也是合适的，如RediBOND 2005^R。

本发明适于皱纹薄页纸，一般包括，但不限于，常规毛毯压榨皱纹薄页纸、高松厚图案致密皱纹薄页纸和高松厚未压实皱纹薄页纸。

本发明合适的皱纹薄页纸幅优选具有10g/m²～约65g/m²的定量，密度约0.6g/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。

本发明还适合于成多层薄页纸幅。由成层的纸形成的薄页纸结构描述在US 3994771(1976年11月30日授予Morgan，Sr.等人)、US 4300981(1981年11月17日授予Carstens)、US 4166001(1979年8月28日授予Dunning等人)和欧洲专利申请公开说明书NO.0613979A1(Edwards等人，1994年9月7日公开)，上述所有文献引入本文作为参考。薄页纸各层优选由不同类型的纤维构成，在成多层薄页纸制造中所用的纤维一般是相对长的软木纤维和相对短的硬木纤维。适合本发明的成多层的薄页纸幅包括至少两个并置的层：一个内层和与内层相连的至少一个外层。优选成多层的薄页纸包括并置的三层：一个内层或中心层，和两个外层，且内层处于两个外层之间。两外层优选包括约60％或更多(重量)的平均0.2-1.5mm较短造纸纤维的初级丝状成分。这些短的造纸纤维一般为硬木纤维，优选硬木牛皮浆纤维，最优选得自于桉树。内层优选包括约60％或更多(重量)的平均纤维长度至少为2.0mm的相对长造纸纤维的初级丝状成分。这些长造纸纤维一般为软木纤维，优选北方软木牛皮浆纤维。优选本发明大部分可生物降解的起皱促进组合物包含在本发明成多层薄页纸幅的至少一外层中，更优选包括两个外层中。

由单层或成多层皱纹薄页纸制备的皱纹薄页纸产品可以是单片或多片结构。

制备本发明强度和柔软皱纹薄页纸幅的方法包括下列步骤：

a)形成造纸纤维的含水浆；

b)加入起皱促进组合物，该组合物包括：

ⅲ)基于造纸纤维干重的0.05％-3.0％(重量)的阳离子淀粉；

其中可生物降解的粘合抑制剂与羧甲基纤维的比率为1∶5至约5∶1；

f)用起皱刮刀从杨克烘缸上除去干纸幅；

g)在卷轴上将皱纹纸幅卷成卷。

本发明的工艺步骤包括将造纸纤维沉积在多孔的表面，在该工艺步骤中所用的设备和方法对本领域的技术人员来说是已知的。在一般工艺中，在加压流浆箱中提供低浓度的纸浆配料。流浆箱有一个开口，用于输送薄的纸浆配料沉积在长网上，以形成湿纸幅。然后借助真空脱水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。

在本发明的工艺步骤中包括加入起皱促进剂组合物，优选将可生物降解的粘合抑制剂、羧甲基纤维素和阳离子淀粉形成水溶液，然后稀释至所需浓度，并且在长网或纸页成形段前的一些合适的位置在造纸机的湿端部加入到造纸纤维的含水浆或配料中。然而，将上述生物可降解起皱促进剂在湿纸幅形成后或在纸幅完全干燥前加入也能提供明显的益处，并且明确地包括在本

发明的范围内。

更优选，粘合抑制剂、羧甲基纤维素和阳离子淀粉分别形成水分散液，在纸页成形段前一个适当位置分别加入到造纸纤维含水分散液中，并且粘合抑制剂的含水分散液在阳离子淀粉之前加入到造纸纤维含水分散液中。

最优选，所述起皱促进组合物的组分在将纤维沉积在所述多孔表面前分别以水分散液加入到所述造纸纤维含水浆中，羧甲基纤维素在季铵粘合抑制剂前加入到含水浆中，并且季铵化合物在阳离子淀粉前加入。

本发明的工艺步骤中包括将造纸纤维沉积在多孔表面上以形成纸胚，本发明的范围也包括形成多层的薄页纸，其中优选由不同的稀纤维浆液流沉积生成两层或多层配料。这些层优选由不同类型的纤维组成，这些纤维通常是如同在成多层薄页纸制造中使用的较长软木和较短硬木纤维。如果各层先在不同的网上形成，那么随后当各层处于湿态时将其合并形成成多层的薄页纸幅。造纸纤维优选由不同类型纤维组成，该纤维一般为较长软木和较短硬木纤维。更优选，硬木纤维占所述造纸纤维的至少50％，所述软木纤维至少占10％。

本发明工艺方法包括将纸幅转移至毛毯或织物上，现有技术中已知的常规毛毯压榨薄页纸的工艺步骤明确地包括在本发明范围内。在该工艺中，将纸幅转移至脱水毛毯并压榨纸幅对纸幅进行脱水使得经过压榨操作将水从纸幅中除去进入毛毯中，在该压榨操作中，纸幅受到相对的机械部件如圆柱形辊筒产生的压力。由于在该方法中用相当大的压力对纸幅进行脱水，所以由常规毛毯压榨技术制备的纸幅的密度较大，且其特征是在整个纸幅结构中具有均匀的密度。

在本发明的工艺中包括将半干纸幅转移至杨克烘缸，在将其转移至圆柱形蒸汽鼓设备(现有技术中称为杨克烘缸)期间，纸幅受到压榨。这种转移可以由机械设备如相对的圆柱形辊筒对着纸幅压榨来完成。当纸幅对着杨克烘缸压榨时，也可进一步施加真空。也可以使用多级杨克烘缸。

本工艺步骤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纤维密度相对高的一系列高密度区域。该高松厚度区域被称作枕头形区域(pillowregion)。该高密度区域被称作关节区域(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内连。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PaulD.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、1994年9月28日公开的Hyland等人的欧洲专利申请公开说明书NO.0617164Al和1994年9月28日公开的Hermans等人的欧洲专利申请公开说明书NO 0616074A1中，所有这些文献在此引为参考。

为了形成图案致密化的纸幅，在形成纸幅之后立即将其转移至一成形织物而不是毛毯。纸幅对着一系列包括成形织物的支撑物并置。纸幅对着系列支承物被压榨，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厚度区。这种高松厚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，可有效地避免高松厚度区的压实。这可通过流体压力如真空型装置或透风烘缸的应用来实现，也可通过对着系列支承物机械压榨纸幅，其中高松厚度区受压这一方法来实现。脱水操作、有选择的预干燥和高密度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小于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％的薄页纸表面包括相对密度至少为高松厚度区密度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(pattemed displacement of knuckles)并起系列支承物的作用，这可有利于应用压力时的致密区形成，这些关节图案(pattem 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Sission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。

更优选，对纸幅施加流体压力，使纸胚同开孔筛干燥/压印织物的表面相一致，并且其后作为低密度造纸工艺部分在所述织物上对纸幅进行加热预干燥。

本发明工艺步骤另一变化形式包括所谓未压实、无图案致密、成多层的薄页纸结构的形成。未压实、无图案致密的成多层薄页纸结构公开在1974年5月21日颁发给Salvucci等人的第3,812,000号美国专利和1980年6月17日颁发给Becker等人的第4,208,459号美国专利中，这两个专利引作参考。总之，未压实的无图案致密的薄页纸结构可以下列程序生产：将造纸浆料沉积在多孔成形网如长网上以形成湿纸幅，滤掉水并在无机械压缩状态下除去多余的水，直到纸幅纤维浓度至少为80％时为止，然后使纸幅起皱。通过真空脱水和热干燥从纸幅中将水除去。所得纸页结构是相对的未压实纤维的柔软但强度差的高松厚纸页。优选在起皱之前在部分纸幅上使用粘合材料。

本发明工艺步骤包括使用起皱刮刀将基本干燥的纸幅以杨克烘缸上除去的步骤，优选降低由起皱刮刀形成的冲击角。当纸幅以杨克烘缸脱离时，这种构形可以增加纸幅的张力。认为本发明的起皱促进组合物具有减少中击角的潜力而没有观察到预想的由于刮刀堵塞引起的经常性的纸幅断裂。

图1是使用起皱促进组合物生产高强及柔软皱纹薄页纸的本发明造纸工艺优选的实施方案的示意图。以下参考图1将对这些优选的实施方案进行描述。

图1是制造本发明纸张的优选的造纸机80的侧视图。参照图1，造纸机80包括一分层的网前箱81(该网前箱81具有一个上腔室82、中腔室82.5和底腔室83)、一个浆板84(slice roof)和长网85，长网绕在胸辊(breastroll)86、挡水板(deflector)90、真空吸水箱91、伏辊(couch roll)92和数个转向辊(tuming roll)94上构成一回路。在操作中，一种造纸配料由上腔室82、第二种造纸配料由中腔82.5、第三种配料由底腔室83中泵出并流出浆板84，这三种配料以上下关系流到长网85上形成纸胚88(包括88a、88b和88c)。在挡水板90和真空吸水箱91的辅助下，在长网上进行脱水。当长网沿箭头方向运行返回时，在其开始再次经过胸辊86前，由喷水器95对其进行清洗。在纸幅转移区域13，纸胚88由于真空转移吸水箱97的作用被转移至多孔载体织物96上。载体织物96将纸幅转移从转移区13经真空脱水箱98、通过透风预干燥器(blow-through predryer)100、并经过两转向辊101，然后借助压力辊102作用转移至杨克烘缸108上。当载体织物96经过另外的转向辊101、喷啉器103和真空脱水箱105完成一回路时，对其进行了清洗和脱水。经预干的纸幅借助由喷涂器109施用的粘合剂粘合到杨克烘缸108的圆柱形表面。在蒸汽加热的杨克烘缸108上并借助热空气完成干燥，热空气由图中未示出的方法加热并在干燥罩110中循环。然后纸幅由刮刀111从杨克烘缸上干起皱，起皱后纸幅称为纸页70(papersheet)，纸页70包括烘缸侧层71、中间层73和远离烘缸侧的层75。纸页70经过轧光辊112和113之间和卷轴115的圆周部分，然后在轴118的芯子117上绕成卷116。

仍参考图1，纸页70的烘缸侧层71是由网前箱81的底腔室83泵出的配料形成的，并且这种配料直接施用在长网85上，在长网上，其变成了纸胚88的88c层。纸页70的中间层73是由从网前箱81的中腔室82.5流出的配料形成的，这种配料在88c层上面形成88b层。纸页70远离烘缸侧的层75，它是由从网前箱81的顶腔室82流出的配料形成的，这种配料在纸胚88的88b层上面形成88a层。虽然图1表示可调整有网前箱81的造纸机80以制备三层的纸幅，但也可调整网前箱81以制备无分层、两层或其它多层纸幅。

此外，关于在图1的造纸机80上制备本发明的纸页70，长网85必须具有较细的筛孔，这些筛孔相对于构成短纤维配料的纤维的平均长度具有较小的半径以便较好地成形，多孔载体织物96应当具有较细的筛孔，这些筛孔相对于构成长纤维配料的纤维的平均长度具有较小的孔径以基本上避免纸胚的织物一侧进入织物96的纤维丝间的空间。关于制备典型的纸页70的工艺条件，纸幅优选在起皱之前干燥至约80％、更优选约95％的纤维浓度。

图2是说明使用本发明起皱促进组合剂的工艺步骤的优选实施方案的代表性示意图。下面参考图2对该优选的实施方案加以谈论。

提供贮存容器1来分离相对长造纸纤维的含水浆。浆料借助泵2转移，任选地经过一匀浆机3以充分利用长造纸纤维的强度潜力。辅助管4输送树脂以提供最终产品中需要的湿或干强度。然后在混合器5中对浆料进一步调节以有助于树脂的吸收。然后经合适调节的浆料用白水7在混合浆泵6中稀释以形成稀释的长造纸纤维浆15。

仍参见图2，贮存容器8是短造纸纤维浆的贮存器。辅助管9输送起皱组合物的羧甲基纤维组分。泵10用以输送短的造纸纤维浆并提供羧甲基纤维素的分散液。辅助管11用以传送起皱促进组合物的粘合抑制剂组分。浆料在混合器12中进一步调节以有助于添加剂的吸收。辅助管13输送起皱促进组合物的阳离子淀粉组分。经合适调节的浆料在混合浆泵14的吸口用白水7稀释以提供稀释的短造纸纤维浆16。

优选地，图2的短造纸维浆16用于图1所示的优选的造纸工艺，并且分成两近似相等的液流，这些液流导入网前箱的腔室82和83，最终分别生成强度、柔软的皱纹薄页纸的远离烘缸侧的层75和烘缸侧的层76。类似，参见图2，长造纸纤维浆15优选流入网前箱的腔室82.5中，最终形成强度柔软皱纹薄页纸的中间层73。

通过实施本发明实现的优点包括：

a)可以减小起皱百分比，而不产生在缺少本发明特征下存在的常规的操作困难和纸幅柔软度下降；

b)这些好处可以在不损害纸幅的强度或对杨克烘缸的粘合力下获得。

不受理论约束或限制本发明，以下讨论是用以解释加入起皱促进组合物是如何作用而得到这些好处。认为粘合抑制剂防止了相对强的氢键的形成。羧甲基纤维素和阳离子淀粉的离子特性以另外的形式重新形成键合，其能量较高，但常见的键减少。所得的纸幅具有较低的作为最终强度的函数的挺度。因此，当造纸者试图对纸幅施加张力以将其传送到卷绕轴时，他必须以较高的卷轴速度进行操作以在纸幅中产生给定的张力。结果是起皱百分比较低，并且没有出现在这一操作中经常发生的操作缺点。

其它添加剂

可向造纸配料或纸胚中加入其他物质以赋予产品其它性能或改进工艺，只要其不明显地对本发明的柔软性或改进的起皱效率产生有害影响。下列物质被明确地包含，但并不是遍举的。只要不干扰或抵消本发明的优点，也可以包括其它的物质。

如果需要永久湿强度，可以向造纸配料或纸胚中加入下述的化学品：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。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US3700623(1972年10月24日颁布)和US 3772076(1973年11月13日颁布)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Hercules,Inc.(Wilmington,Delaware)以商标Kymene^TM557H销售的产品。

造纸助留剂用以在造纸期间提高精细的浆料固体物在纸幅中的保留。若无精细固体物的适当保留，他们或者损失到工艺废水中或在循环白水中积累的浓度太高并引起生产困难，包括沉积和沥水能力受损。和起皱促进组合物结合使用这些树脂也明确地包括在本发明的范围内。聚丙烯酰胺树脂助留剂的一个商业来源是Hercules公司(Wilmington,Delaware)，商品名为Reten1232。

许多皱纹薄页纸产品必须具有有限的湿强度，因为需要将它们通过厕所处理进入化粪或污水系统。如果赋予这些产品湿强度，优选是短效的湿强度，它的特征是在水存在下其效力衰减。如果希望暂时湿强度的话，粘结剂材料可选自下述的具有醛官能的双醛淀粉或其它树脂，如由国家淀粉和化学品公司生产的Cobond 1000；Cytec(Stamford,CT)提供的Parez 750和US4981557(1991.1.1授予Bjorkquist)中描述的树脂，并在此引入作为参考。

如果需要增强的吸湿性，可用表面活性剂处理本发明的皱纹薄页纸幅。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，以薄页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WK 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公司(Cranbury,N.J.)购得的IGEPALRC-520的烷基聚乙氧基化的酯。

本发明可以同粘合剂和涂料结合使用，粘合剂和涂料被喷涂到纸幅表面或杨克烘缸表面上，用以控制对杨克烘缸的粘合力。例如Bates的美国专利3926716(引入作为参考)公开一种使用一定水解程度和粘度的聚乙烯醇的水分散液以改进纸幅对杨克烘缸的粘合力。这些聚乙烯醇(由Air Products andChemicals,Inc.Allentown,PA，以商品名Airvol销售)可同本发明结合使用。其它类似地推荐直接用在杨克烘缸和纸页表面上的杨克涂料是阳离子聚酰胺或聚胺树脂，如Houghton Intemational of Valley Forge,PA制备的商品名为Rezosol和Unisoft以及Hercules,Inc.Wilmington,Delaware制造的商品名为Crepetrol的产品。不受理论约束，认为喷涂粘合剂产品主要充当纸幅粘合力调节剂，同时本发明的起皱促进组合物充当纸幅粘附调节剂；因此使用合适的杨克粘合剂将经常是用来补充在此所公开的内起皱促进组合物的性能，而不是与其对抗。

优选用选自下述的粘合剂：部分水解的聚乙烯醇树脂、聚酰胺树脂、聚胺树脂、矿物油及其混合物，将纸幅粘合到杨克烘缸。更优选地，该粘合剂选自聚酰胺、表氯醇树脂、矿物油及其混合物。

上述任选化学添加剂只是示例性的，并不意味着限制本发明的范围。

本发明的成多层薄页纸可用于需要柔软吸湿性多层薄页纸幅的各种应用中。本发明的成多层薄页纸幅的特别有利的用途是卫生纸和面巾纸产品。

分析和测试方法

本发明纸幅中存在的起皱促进组合物组分的定量分析可用现有技术进行，且可应用任何可接受的方法来进行。

A．可生物降解性

本发明用的组分是可生物降解的。在此所用的术语“生物降解性”指的是通过微生物将物质完全分解成二氧化碳、水、生物物质和无机材料。通过测量放出的二氧化碳，和从含被测试物(作为整个的碳源和能源)以及从均化活性污泥的上层清液中得到的稀释细菌培养液的介质中分离出的溶解有机碳可估测生物降解潜力。见Larson的“Estimation of Biodegradation Potential ofXenobiotic Organic Chemicals”(“宾主共栖生物有机化学品的生物降解潜力的评估”)Applied and Environmental Microbiology(应用和环境微生物学)，第38卷(1979)，第1153-61页，引入本文作参考，该文描述了估测生物降解性的一种合适的方法。采用该方法，如果在28天内放出多于70％的CO₂和分离出多于90％的溶解有机碳，那么可以说该物质是易生物降解的。用于本发明的物质满足该生物降解性标准。

B．密度

在此使用的术语成多分层的薄页纸的密度是由纸的定量除以厚度计算出平均密度，并进行适当的单位转换。在此使用的成多分层的薄页纸的厚度是当受到95g/英寸²(15.5g/cm²)压缩负荷时纸的厚度。

C．分子量测定

聚合物材料的主要显著特征是它们的分子大小。能使聚合物用于不同用途的性能几乎完全由它们的大分子性质得到的。为了充分地表征这些材料，有一些确定和测定它们分子量和分子量分布的方法是必需的。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，用分子量平均值来表示分子大小。

平均分子量

如果我们考虑简单的分子量分布，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)的分子数目(Ni)为基准取平均值得到数均分子量

Mn = \frac{ΣNiMi}{ΣNi}

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)的定义是一致的。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 = \frac{ΣWiNi}{ΣWi} = \frac{ΣNiM i^{2}}{ΣNiMi}

Mw是比Mn更有用的表达聚合物分子量的方法，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。

D．可生物降解季铵化合物的定量分析

例如，薄页纸留着的可生物降解季铵化合物如二酯二(氢化)牛脂二甲基氯化铵(DEDHTDMAC)(即ADOGEN DDMC^TM)的量通过用有机溶剂对DEDHTDMAC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。

这些方法只是举例性的，并不意味着排除可以用于测定保留在薄页纸中的特定组份的其它方法。

以下实施例对实施本发明进行说明，但并不用来限定本发明。

实施例

这些实施例的目的是说明本发明用来有效地生产高强、柔软皱纹薄页纸的优点。为了说明，在引入和未引入本发明特征情况下，使用试验规模长网造纸机制备皱纹薄页纸。

实施例1

本实施例说明使用试验规模长网造纸机并引入本发明优选的实施方案的工艺方法。

使用常规的碎浆机，制备浓度为3％的NSK含水浆(slurry)，并通过输浆管送入长网的网前箱中。

为了赋予最终产品暂时湿强度，制备National Starch Co-BOND 1000的1％分散液，并以足以输送1％基于NSK纤维干重的Co-BOND 1000的比例加入到NSK浆管中。将经处理的浆料通过在线混合器以增加暂时湿强强度树脂的吸收。

用白水在混合浆泵(fan pump)处将NSK浆稀释至0.2％浓度。

使用常规碎浆机(repulper)制备3％(重量)的桉树纤维的含水浆。

将桉树通过加入有起皱促进组合物组分的浆管。

首先加入羧甲基纤维素。先将羧甲基纤维素溶于水，并稀释至1％(重量)的溶液。使用Hercules CMC-7MT制备CMC溶液。以基于桉树纤维干重的0.25％CMC的比率将CMC水溶液加入桉树纤维的含水浆中。将桉树纤维含水浆经过离心浆料泵以助于CMC的分布。

然后，加入粘合抑制剂组合物。粘合抑制剂组合物为二酯二(轻度硬化)牛脂二甲基氯化铵(DEDTHTDMAC)。首先将预热的DEDTHTDMAC(150°F)在预热至150°F并用硫酸调节至pH约3.0的水中变成浆。在加入DEDTHTDMAC过程中对水进行搅拌以有助于分散。所得DEDTHTDMAC分散液浓度为1％(重量)，并以基于桉树纤维干重0.375％(重量)的比率将其加入桉树浆料管中。将所得浆通过在线混合器以增强DEDTHTDMAC吸收到桉树上。

再加入阳离子淀粉。使用预分散形式的蜡质玉米淀粉RediBOND 5320。先将淀粉分散液稀释至1％的固体物浓度，并以基于按树纤维干重0.625％(重量)阳离子淀粉的比率将其加入运行中的桉树纤维浆中。

桉树浆通过第二个混合浆泵，并在这里用白水将其稀释至0.2％的浓度。

将NSK和桉树浆导入多通道的网前箱中直至其流出到运行的长网上，所述网前箱装备有分层的叶片以维持液流处于不同的层。使用三腔室网前箱。将含有80％最终纸张干重的桉树浆导入形成两外层的每个腔室，同时将占最后薄页纸干重20％的NSK浆导入形成两桉树层之间那一层的腔室中。在网前箱出口处NSK和桉树浆合并形成一复合浆。

将复合浆排出到运行的长网上并在挡水板和真空箱的辅助下脱水。

将湿纸胚在转移处在纤维浓度为15％时从长网上转移至5梭口、缎纹组织构型构图的成形织物上，该组织构型分另具有每英寸纵向(机器方向)84根和横向76根单丝和36％的关节区。

通过真空帮助的脱水进一步脱水，直至纸幅的纤维浓度为约28％为止。

在保持构图的纸幅与构图的成形织物接触的同时，通过通风将构图的纸幅预干燥至约62％重量的纤维浓度。

然后，用含0.125％的聚乙烯醇(PVA)水溶液的喷雾起皱粘结剂将该半干纸幅附着在杨克式烘缸的表面。起皱粘结剂以基于纸幅干重0.1％粘结剂固体物比率输送到杨克烘缸表面。

在用刮刀刀片从杨克烘缸上对纸幅进行干起皱前，该纤维的浓度增至约96％。

该刮刀刀片具约20度的斜角，并相对于杨克式烘缸放置，以提供约76度的冲击角。

该杨克式烘缸以约800fpm(英尺/分)(约244米/分)的速度进行操作使起皱百分比为12％，同时干纸幅以704fpm(216米/分)的速度形成纸卷。

将纸幅制成三层单片皱纹图案致密化薄页纸产品，其定量为18磅/3000平方英尺。

对比实施例1

本对比实施例说明不引入本发明特征的参考工艺法。具体如下：

首先使用常规的碎浆机，制备浓度为3％的NSK含水浆，并通过输浆管送入长网的网前箱中。

为了赋予最终产品暂时湿强度，制备National Starch Co-BOND 1000的1％分散液，并以干NSK纤维重量计1％的Co-BOND的比率加入到NSK浆管中。将经处理的浆通过在线混合器以增加暂时湿强度树脂的吸收。

用白水在混合浆泵(fan pump)处将NSK浆稀释至0.2％浓度。

使用常规碎浆机(repulper)制备3％(重量)的桉树纤维的含水浆。

将桉树通过输浆管进入通过第二个混合浆泵，并在这里用白水将其稀释至约0.2％的浓度。

将NSK和桉树浆导入多道的网前箱中直至其流出到运行的长网上，所述网前箱装备有分层的叶片以维持液流处于不同的层。使用三腔室网前箱。将含有最后薄页纸干重80％的桉树浆导入形成两外层的两个腔室，同时将占最后纸干重20％的NSK浆导入形成两桉树层之间那一层的腔室中。在网前箱出口处NSK和桉树浆合并形成一复合浆。

将复合浆注流到运行的长网上并借助挡水板和真空吸水箱脱水。

将湿纸胚在转移处纤维浓度为15％时从长网上转移至5梭口、缎纹组织构型图案成形织物上，该组织构型分另具有每英寸纵向(机器方向)84根和横向76根单丝和36％的关节区。

在保持图案纸幅与图案成形织物接触的同时，通过通风将构图的纸幅预干燥至约62％重量的纤维浓度。

然后，用含0.125％的聚乙烯醇(PVA)水溶液的喷雾起皱粘结剂将该半干纸幅粘到杨克式烘缸的表面。起皱粘结剂以基于纸幅干重0.1％粘结剂固体物的比率输送到杨克烘缸表面。

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％。

该刮刀刀片具约25度的斜角，并相对于杨克式烘缸放置，以提供约81度的中击角。

以约800fpm(英尺/分)(约244米/分)的速度操作该杨克式烘缸，使起皱百分比为18％，同时干纸幅以656fpm(201米/分)的速度形成纸卷。

将纸幅制成三层单片的皱纹图案薄页纸产品，其定量为18磅/3000平方英尺。

实施例1和对比实施例1均得到纸幅张力在可接受范围内从而防止了由低张力产生的纸幅的波动和由高张力引起的绷断。实施例1的纸幅证明了实施例1产品和工艺相对于对比实施例1的好处，实施例1的纸幅以快6％的绕卷速度制得，并且专家组判断具有更好的柔软性。

Claims

1．一种柔软的皱纹薄页纸，其特征在于其包括：

a)造纸纤维；

b)一种可生物降解的起皱促进组合物，该组合物包括：

ⅱ)基于造纸纤维干重的0.02％-0.5％(重量)的水溶性羧甲基纤维素；和

ⅲ)基于造纸纤维干重的0.05％-3.0％(重量)的阳离子淀粉。

2．权利要求1的薄页纸，其中所述粘合抑制剂以相对于羧甲基纤维素1∶5-5∶1的比率存在，其中所述粘合抑制剂为生物可降解的季铵化合物。

3．权利要求2的薄页纸，其中所述的造纸纤维包括硬木纤维和软木纤维的混合物，所述的硬木纤维至少占所述造纸纤维的50％，所述的软木纤维至少占所述造纸纤维的10％。

4．权利要求3的薄页纸，其中所述的薄页纸包括至少两叠置的层：一个内层和与所述内层相连的至少一个外层。

5．权利要求4的薄页纸，其中所述的薄页纸包括三个叠置的层：一个内层和两个外层，所述的内层位于两个所述外层之间。

6．权利要求5的薄页纸，其中所述内层包括平均长度大于至少约2.0mm的软木纤维，所述外层包括平均长度小于约1.0mm的硬木纤维。

7．权利要求6的薄页纸，其中所述的软木纤维包括北方软木牛皮浆纤维，并且所述的硬木纤维包括桉树牛皮浆纤维。

8．权利要求7的薄页纸，其中起皱促进组合物包含在至少一个所述外层中。

9．权利要求8的薄页纸，其中起皱促进组合物包含在两个所述外层中。

10．权利要求2的薄页纸，其中所述的皱纹薄页纸是图案致密薄页纸。

11．权利要求2的薄页纸，其中所述的羧甲基纤维素的分子量为约90,000-700,000。

12．权利要求11的薄页纸，其中所述的羧甲基纤维素的取代度为0.3-1.4。

13．权利要求2的薄页纸，其中所述的阳离子淀粉取代度为0.01-0.1。

14．权利要求13的薄页纸，其中所述的阳离子淀粉得自蜡质玉米。

15．权利要求2的薄页纸，其中生物可降解季铵化合物具有下列通式：

或

式中，每个R₂取代基均为C₁-C₆烷基或羟烷基、苄基或其混合物；每个R₁取代基为C₁₂-C₂₂烃基、或取代的烃基或它们的混合物；每个R₃取代基均为C₁₁-C₂₃烃基、或取代的烃基或它们的混合物；Y为-O-C(O)-或-C(O)-O-或-NH-C(O)-或-C(O)-NH-或它们的混合物；n为1-4,X^-为合适的阴离子。

16．权利要求15的薄页纸，其中R₂为甲基，R₃为C₁₅-C₁₇烷基或链烯基和R₁为C₁₆-C₁₈烷基或链烯基。

17．权利要求15的薄页纸，其中Y为-O-C(O)-或-C(O)-O-。

18．权利要求16的薄页纸，其中X^-为氯离子或甲基硫酸根。

19．权利要求2的薄页纸，其中生物可降解季铵化合物具有以下通式：其中每个R₂取代基为C₁-C₄烷基或羟烷基、苄基或其混合物；每个R₃为C₁₁-C₂₃烃基或取代的烃基或其混合物；Y为-O-C(O)-或-C(O)-O-或-NH-C(O)-或-C(O)-NH-或其混合物；X^-为合适的阴离子。

20．权利要求19的薄页纸，其中R₂为甲基，R₃为C₁₅-C₁₇烷基或链烯基和R₁为C₁₆-C₁₈烷基或链烯基。

21．权利要求19的薄页纸，其中Y为-O-C(O)-或-C(O)-O-。

22．权利要求19的薄页纸，其中X^-为氯离子或甲基硫酸根。

23．权利要求15的薄页纸，其中R₃取代基得自植物油。

24．权利要求19的薄页纸，其中R₃取代基得自植物油。

25．权利要求2的薄页纸，其中所述生物可降解粘合抑制剂以相对于羧甲基纤维素约1∶2-2∶1的比例存在。

26．一种制备皱纹薄页纸的方法，包括下列步骤：

a)形成造纸纤维的含水浆；

b)加入起皱促进组合物，该组合物包括：

ⅲ)基于造纸纤维干重的0.05％-3.0％(重量)的阳离子淀粉；

其中所述可生物降解的粘合抑制剂与羧甲基纤维的比率为1∶5至约5∶1；

c)将造纸纤维沉积在多孔表面上以除去用来形成浆料的多余的水从而形成纸胚；

f)用起皱刮刀从杨克烘缸上除去干纸幅；

g)在卷轴上将皱纹纸幅卷成卷。

27．权利要求26的方法，其中所述起皱促进组合物的组分在将纤维沉积在所述的多孔表面前以水分散液的形式分别加入造纸纤维的水浆中。

28．权利要求27的方法，其中所述的可生物降解的粘合抑制剂为季铵化合物。

29．权利要求28的方法，其中所述季铵化合物在阳离子淀粉之前加入。

30．权利要求29的方法，其中羧甲基纤维素在季铵粘合抑制剂前加入所述的水浆中。

31．权利要求26的方法，其中所述的载体表面是成形织物以使所述的薄页纸被图案致密化。

32．权利要求31的方法，其中在转移至杨克烘缸处，半干纸幅的水分含量小于40％。

33．权利要求32的方法，其中当半干纸幅在所述的成形织物上形成低密度结构的同时，将热空气强制通入所述的半干纸幅。

34．权利要求26的方法，其中所述的纸幅由粘合剂粘合在杨克烘缸上，所述的粘合剂选自部分水解的聚乙烯醇树脂、聚酰胺树脂、聚胺树脂、矿物油及其混合物。

35．权利要求34的方法，其中所述的粘合剂选自表氯醇树脂、矿物油及其混合物。