制造含有微细颗粒填料的光滑无皱薄纸的方法技术

公开了一种生产用于制造诸如浴巾、面巾纸和吸湿毛巾之类的柔软、吸湿卫生制品的未起、结实、柔软和低掉粉的薄纸纸幅。薄纸包含诸如木浆粕之类的纤维和诸如高岭土粘土等非纤维素不溶于水的颗粒填料。所述的将非纤维素颗粒填料混入薄纸的方法包括下述步骤：（ａ）提供包含造纸纤维和非纤维素颗粒填料的造纸配料水悬浮体，所述颗粒填料占所述薄纸的总重量的约１％至约５０％，所述颗粒填料选自粘土、碳酸钙、二氧化钛、滑石、硅酸铝、硅酸钙、氧化铝三水合物、活性炭、珍珠淀粉、硫酸钙、玻璃微球体、硅藻土及其混合物。更优选，所述颗粒填料是平均球形当量直径为约０．５μ－约５μ的高岭土粘土；（ｂ）使所述造纸配料水悬浮体沉积在行进的多孔成形织物（８５）的表面上，形成湿胚造纸纸幅（９８）；（ｃ）将所述湿胚造纸纸幅（９８）从成形织物（８５）转移到第一转移织物（８６）上，后者以比成形织物（８５）慢约５％－约７５％的速度行进；和（ｄ）将湿胚造纸纸幅（９８）从第一转移织物（８６）经至少一台另外的转移器转移到干燥织物（９０），在其上所述湿胚造纸纸幅（９８）受到无压缩干燥。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

概括地说，本专利技术涉及不经干法起皱制造的薄纸制品。具体地说，涉及从纤维素浆粕和非纤维素不溶于水的颗粒填料、不经干法起皱制造薄纸制品的方法。
技术介绍
现已广泛使用卫生薄纸制品。已可大量提供种种专门用途的这类制品，以便满足包括面巾纸、卫生纸和吸水性纸巾等种种应用。这些产品的诸如单位重量、厚度、强度、纸张尺寸和配料介质等规格常常大不相同。它们主要共用所谓起皱造纸方法的制造方法。然而，也能采用本申请公开的方法，以另外的方式不经起皱生产这类产品。起皱是在机器方向以机械方式压实纸的一种手段。其结果是单位重量(每单位面积的质量)增加，以及许多物理性能的显著变化，特别是当在机器方向进行测定时。一般，采用所谓刮浆刀的柔性刮刀，抵着机器操作中或其后的单烘缸实现起皱。单烘缸是大直径的一般为8～20英尺的鼓，将其设计成用蒸汽加压，以便提供用于在造纸过程的末端完成造纸纸幅干燥的热表面。首先，在诸如Fourdrinier金属丝网之类的有小孔的成形载体上形成纸幅，在此分离出分散纤维淤浆所需要的大量水；一般说，将纸幅输送到所谓加压工序中的毛毯或织物上，在此或者采用机械方式将纸压实或采用诸如热空气穿透干燥的某些其他脱水方法继续脱水；最终以半干状态将其输送至单烘缸的表面上，以便完成干燥。为不经起皱生产类似的薄纸纸幅，将胚纸幅从铺置它的有小孔的成形载体上转移到较缓运动着的高纤维含量支撑输送织物载体上。再将纸幅输送到干燥毛毯上，以干燥至最终干燥度。与起皱纸纸幅相比，这类纸幅能够在表面光滑性方向呈现一些优点。现有技术中已知以这种方式生产未起皱薄纸的方法。例如在1995年10月18日发表的欧洲专利申请0677612A2中，Wend等人叙述了不经起皱制备柔软薄纸制品的方法，在此引入作为参考。另外，在1994年9月28日发表的欧洲专利申请0617164A1中，Hyland等人叙述了制造光滑未起皱穿透干燥的纸张的方法。在此引入作为参考。柔软性是，在消费者拿着具体产品时，在其皮肤上擦来擦去，或者在其手中将它揉皱时，消费者所感受到的触感。这种触感是几种物理性能的组合结果。本领域的技术人员一般认为，与柔软性有关的最重要的物理性能之一是制造这些产品的纸纸幅的挺度。而通常认为挺度直接取决于纸幅的强度。强度是产品和其成分纸幅在使用条件下保持物理完整性和抗撕裂、破裂和破碎的能力。掉毛和掉粉指的是，在加工或使用期间释出未结合的或松散结合的纤维或粒子填料的倾向。一般说薄纸纸幅基本上由造纸纤维组成。经常加入少量功能性化学剂，如湿强度或干强度粘合剂、助留剂、表面活性剂、胶料、化学柔软剂、助皱组合物，但是，一般仅使用微量的这些药剂。在薄纸中最经常使用的造纸纤维是新化学木浆。随着世界上天然资源的供应正受到与日俱增的经济和环保的审查，要求减少在卫生纸之类的产品中使用诸如新化学木浆之类的森林产品消耗的压力也益增加。扩大木浆既定来源而不牺牲产品物质量(mass)的一个途径是用机械或化学机械浆粕之类的高产率纤维代替新化学浆粕纤维，或者使用回收的纤维。不幸的是，伴随着这些变化，性能通常产生相当严重的恶化。这些纤维往往具有高粗度，这样使因为松软才选用的上等纤维所赋予的柔软手感受到损失。在机械和化学机械释放出的纤维的情况下，粗度高是由于保持了原来木材中的非纤维素组分，这些组分包括木质素和所谓的半纤维素。这使每根纤维的重量更高而不是增加其长度。回收纸也具有机械浆粕含量高的趋势，但是，即使为了减少这种影响，在选择废纸级别时，履行了所有应有的注意事项，仍然常常发生粗度高的情况。认为这是由于，当将许多来源的纸共混制造回收浆粕时，天生存在的纤维形态的不纯混合物所致。例如，某些废纸因为其性质上主要是北美硬木而被选择，然而，人们常会发现来自较粗的针叶木纤维的大量杂质，甚至是非常有害的树种，例如种种美国南方松。1981年11月17日授予Carstens的美国专利4300981解释了上等纤维赋予的结构和表面质量；在此引入作为参考。1993年7月20日授予Vinson的美国专利5228954和1995年4月11日授予Vinson的美国专利5405499公开了使这些纤维源升级而使其有害影响较少的方法，但是代替的量仍然受到限制，新纤维来源本身供应量有限，这样常常限制其应用；在此引入上述两年专利，作为参考。现已发现，在卫生薄棉纸中限制木浆应用的另一种方法，该方法是用较低成本的易得的填充材料，例如高岭土粘土或碳酸钙代替其一部分。虽然本领域的技术人会认识到，多年来在造纸工业的某些部门中这已是普通的做法，但是他们还会理解，将这种方法推广到卫生纸产品中至今还存在着阻碍其实施的一些特殊的困难。一个主要的障碍是在造纸过程中保持填充剂的问题。在纸制品中，卫生纸属低单位重量的极端情况。薄纸纸幅从造纸机缠绕到卷轴上时，其单位重量能够低达约10g/m2，以及，因为由于该方法所固有的按透视法缩小的效应，在机器的成形工位中的干纤维单位重量能够降低约10％至高达80％。使起因于低单位重量的保持方面的困难变得更加复杂的是，薄纸纸幅属低密度的极端情况，卷绕在卷轴上的表观密度常常仅为约0.1g/cm3或者更低。虽然已认识到，此种蓬松在一定程度上是在透视缩小期间引起的，本领域的技术人员会认识到，薄纸纸幅一般是由相对游离状浆形成的，该相对游离状纸浆所包含的纤维没有因打浆而变得松软。薄纸机需要高速运行才有实用价值；这样，游离纸浆对防止过高的成形压力和干燥负荷是必要的。包含相对硬性纤维的游离状浆保持着其维持形成胚纸幅的疏松状态的能力。本领域的技术人员还会认识到，这种轻量、低密度结构在纸幅成形期间没有截留微细颗粒的显著机会。没有牢靠地固定在纤维表面上的填料颗粒被高速涌来的流动系统的激流卷走，而投掷到液相中，被冲过胚纸幅而进入从成形纸幅排出的水中。只有使用于形成纸幅的水反复循环，才能使颗粒浓度积聚到填料开始随着纸离去的程度。在废水中如此的固体浓度是不实际的。第二个主要限制是颗粒填料一般无法随着成形纸幅的干燥像造纸纤维趋于彼此粘合那样，自然地粘结到造纸纤维上。这使得产品强度下降。夹杂填料使强度下降，如果保持这种情况而不纠正，那末就严重地限制已经相当不牢的产品。提高强度所需要的措施，如增加纤维打浆或使用化学增强剂，也经常受到限制。填料对纸张完整性的恶劣影响也常常因堵塞机器毛毯或因在机器各段之间的输送性能差而产生卫生方面的问题。最后，含有填料的薄纸易于掉毛或掉粉。这不仅是因为填料本身在纸幅中被捕集得不牢，而且还因为其具有上述抑制粘合的作用，这使纤维锚固在结构上的作用局部变弱。这种倾向在造纸过程中和随后的加工操作中将引起运转困难，因为在处理纸时会产生过量的灰尘。另外认为，填充薄纸制造的卫生纸制品的消费者要求这些产品相对无纤维屑和灰尘。所以，在卫生纸中使用填料一直受到严格限制。1940年10月1日授予Thiele的美国专利2,216,143详述了单烘缸对使用填料的限制，并公开了克服这些限制的综合方法。不幸的是，该法需要麻烦的单元操作，即在和单烘缸接触时，将粘合剂粘结的粒子层涂在片材的毛毯一侧。对于现代高速机器，不能实施这样的操作，没能意识到不用单烘缸的生产卫生纸产品的手段，最后，本领域的技术人员将会认识到Thiele方法生产的薄纸制品是涂层的而不是本文档来自技高网...

【技术保护点】
将非纤维素颗粒填料结合到薄纸中的方法，所述方法包括以下步骤：（ａ）提供包含造纸纤维和非纤维素颗粒填料的造纸配料水悬浮体，所述颗粒填料占所述薄纸的总重量的约１％至约５０％，所述颗粒填料选自粘土、碳酸钙、二氧化钛、滑石、硅酸铝、硅酸钙、氧化 铝三水合物、活性炭、珍珠淀粉、硫酸钙、玻璃微球体、硅藻土及其混合物。更优选，所述颗粒填料是平均球形当量直径为约０．５μ～约５μ的高岭土粘土；（ｂ）将所述造纸配料水悬浮体沉积在行进的多孔成形织物的表面上形成湿胚造纸纸幅；（ｃ）将所述湿 胚造纸纸幅从成形织物转移到第一转移织物上，后者以比成形织物慢约５％～约７５％的速度行进；和（ｄ）将湿胚造纸纸幅从第一转移织物经至少一台另外的转移器转移到干燥织物上，在其上所述湿胚造纸纸幅受到无压缩干燥。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：KD温森，
申请(专利权)人：造纸科技研究院，
类型：发明
国别省市：US[美国]