TW201542149A - 柔軟和吸收性的起皺薄紙 - Google Patents

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Michael Andrew Zawadzki
Kenneth John Zwick
Dave Allen Soerens
Donald Eugene Waldroup
Cathleen Mae Uttecht
Jian Qin
Deborah Joy Calewarts
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Kimberly Clark Co
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Abstract

本發明提供具有一方面對鼻涕之吸收與另一方面對防止鼻涕之間尋求平衡的吸收性質之薄紙產品。同時，該薄紙具有精細皺紋結構及藉此賦予之柔軟度。因此，在一個具體例中，本發明提供一種起皺薄紙產品，其具有中等程度之抗濕性，諸如，自約2秒至約8秒之赫拉克勒斯粒度試驗(HST,Hercules Size Test)值，及受控飽和時間，諸如自約5秒至約30秒之浸濕時間。

Description

柔軟和吸收性的起皺薄紙
本發明提供柔軟和吸收性之起皺薄紙產品。
消費者需要柔軟的薄紙，但消費者亦想要具吸收性且緩慢浸濕以便在使用中保護消費者之手的薄紙。消費者之需要對薄紙製造者提出難題：使用削弱吸收性及阻障性質之添加劑來增加柔軟度或以柔軟度為代價使用添加劑來增加吸收性及阻障性質。在平衡柔軟度與吸收性質之嘗試中，薄紙製造者已採用在薄紙製造製程之潤濕結束或後處理製造之薄紙網狀物中使用添加劑。薄紙製造者已使用的一個特定類別之添加劑係界面活性劑。舉例而言，美國公開案第2014/0050889號描述具有用以改良吸收性之界面活性劑之薄紙網狀物的後處理。另一方面，美國專利第5,730,839號描述在乾燥之前在薄紙網狀物形成期間添加界面活性劑。儘管提供某些益處，但增強吸收性質之此等方法使操作成本增加、增加複雜性，且可負面影響起皺，此反過來可使柔軟度降低。
因此，仍然需要在不負面影響柔軟度之情況下增 強吸收性質的高效、簡單方法。
本發明人現已發現界面活性劑可在起皺階段添加以不僅改良吸收性質，而且改良皺紋結構且增加柔軟度。該等吸收性質尋求一方面對鼻涕之吸收與另一方面阻止鼻涕之間的平衡。同時，該薄紙具有精細皺紋結構及藉此賦予之柔軟度。因此，在一個具體例中，本發明提供一種起皺薄紙產品，其具有中等程度之抗濕性(諸如，自約2秒至約8秒之赫拉克勒斯粒度試驗(HST)值)及受控飽和時間(諸如，自約5秒至約30秒之浸濕時間)。
在其他具體例中，本發明提供一種起皺薄紙產品，其具有自約2秒至約8秒之赫拉克勒斯粒度試驗(HST)值及大於約5秒之浸濕時間以及小於約10.0之TS7值。
在另外其他具體例中，本發明提供一種起皺薄紙產品，其具有在8mm至16mm之波長下量測的小於15% COV之精細皺紋結構、約2秒至約8秒之赫拉克勒斯粒度試驗(HST)值及約5秒至約30秒之浸濕時間。
在其他具體例中，本發明提供一種起皺薄紙產品，其包含具有一第一側及一第二側之至少一個網狀物及安置於至少該第一側上的包含一非纖維烯烴聚合物及一非離子界面活性劑之一起皺組合物，其中該薄紙產品具有小於約10之一TS7值、約2秒至約8秒之赫拉克勒斯粒度試驗(HST)值及約5秒至約30秒之浸濕時間。
在其他具體例中，本發明提供一種形成一柔軟起皺薄紙網狀物之方法，該方法包含以下步驟：形成造紙纖維之一含水漿料；對該含水漿料脫水以形成一基礎薄片；將包含一界面活性劑及一烯烴聚合物之一起皺組合物施加至一移動起皺表面；在該起皺組合物已施加之後將該基礎薄片壓在該起皺表面上；及自該起皺表面移除該基礎薄片。
[定義]
如本文中所使用，術語「赫拉克勒斯粒度試驗」(HST)係薄紙樣本對含水滲透劑之滲透的抵抗性的量測且如測試方法章節中所描述地測定。
如本文中所使用，術語「浸濕」通常係指薄紙樣本充滿液體所需的時間且如測試方法章節中所描述地測定。
如本文中所使用，術語「幾何平均張力」(GMT,Geometric Mean Tensile)係指網狀物之加工方向張力與橫跨加工方向張力之乘積的平方根，該等張力係如測試方法章節中所描述地測定。
如本文所使用，術語「斜率」亦被稱作「模數」係指由繪製張力產生之線對拉伸的斜率且為MTS TestWorksTM在如測試方法章節中所描述地測定拉伸強度之過程中的輸出。斜率以每單位樣本寬度(吋)之公克的單元來報告且經量測為適合落在70公克至157公克之試樣產生力(0.687N至1.540N)之間的負載經校正之應力點之最小平方線除以試樣寬度的梯度。
如本文中所使用，術語「GM斜率」通常係指加工方向斜率與橫跨加工方向斜率之乘積的平方根，且為MTS TestWorksTM在如測試方法章節中所描述地測定拉伸強度之過程中的輸出。
如本文中所使用，術語「硬度指數」係指GM斜率(單位為公克)除以幾何平均張力(單位為公克)的商。
如本文中所使用，術語「薄紙產品」係指由包含纖維之基礎網狀物製成之產品且包括浴室用薄紙、面部用薄紙、紙巾、工業用拭紙、飲食服務拭紙、餐巾紙、醫用墊及其他類似產品。
如本文中所使用，術語「薄紙網狀物」及「薄紙薄片」係指適合於有利於用作薄紙產品之纖維素網狀物。
如本文中所使用，術語「測徑規」係根據TAPPI測試方法T402「用於紙張、板、紙漿手抄紙及相關產品之標準調節及測試氛圍(Standard Conditioning and Testing Atmosphere For Paper,Board,Pulp Handsheets and Related Products)」及具有用於堆疊薄片之註解3的T411 om-89「紙張、紙板及組合板之厚度(測徑規)(Thickness(caliper)of Paper,Paperboard,and Combined Board)」量測的單一薄片之代表厚度。用於進行T411 om-89之測微計係Emveco 200-A薄紙測徑規測試儀(Emveco,Inc.,Newberg,OR)。測微計具有2千帕斯卡之負載、2500平方毫米之壓力腳面積、56.42毫米之壓力腳直徑、3秒之停留時間及每秒0.8毫米之降低速率。測徑規可以密耳(0.001吋)或微米來表達。
如本文中所使用，術語「基本重量」通常指薄紙之單位面積的經調節乾燥重量且通常表達為公克每平方公尺(gsm)。基本重量在本文中使用TAPPI測試方法T-220量測。
一般而言，本發明係針對起皺薄紙網狀物，及由此產生之產品。起皺薄紙網狀物及產品強韌、柔軟且具有所需吸收性質，諸如，大於5秒之浸濕時間及自約2秒至約8秒之HST值。因而，本發明薄紙有些耐液體之滲透且相對緩慢地飽和。滲透與飽和之此平衡提供吸收性但保護使用者之使用中的手之薄紙。出人意料地，此等所需吸收性質係在不犧牲柔軟度之情況下達成。因而，本文中所揭示之薄紙產品通常具有小於約10.0且更佳小於約9.0(諸如，自約8.0至約9.0)之TS7值。薄紙亦具有在8mm至16mm之波長下量測的精細皺紋結構，諸如，小於約15% COV。
柔軟度及吸收性之平衡通常藉由使用包含烯烴聚合物及界面活性劑之起皺組合物來達成。以此方式，本發明薄紙產品係在不添加處理步驟(諸如，將油、蠟、聚矽氧、脂肪醇或包含一或多個潤膚劑之乳液添加至網狀物之潤濕薄紙製造設備或後處理)之情況下達成。此外，有利的吸收及皺紋性質可在不添加上漿劑之情況下達成，上漿劑諸如烷基乙 烯酮二聚體、烯基丁二酸酐、松香膠料、長鏈烴酸酐、有機異氰酸酯、烷基胺甲醯基氯化物、烷基化三聚氰胺、苯乙烯丙烯酸樹脂、苯乙烯順丁烯二酸酐、苯乙烯丙烯酸酯乳化液及羥乙基化澱粉。
因此，在一個具體例中，薄紙網狀物係皺的，其中該起皺組合物包含熱塑樹脂，諸如美國專利第7,807,023號中所揭示之組合物，該美國專利以符合本發明之方式併入本文中。熱塑樹脂可在施加至起皺表面之前含於(例如)水性分散液中。在一個特定具體例中，該起皺組合物可包含非纖維烯烴聚合物。舉例而言，該起皺組合物可包含成膜組合物，且烯烴聚合物可包含乙烯與包含烯烴(諸如，1-辛烯)之至少一種共聚單體之共聚物。該起皺組合物亦可含有分散劑，諸如，羧酸。舉例而言，特定分散劑之實例包括脂肪酸，諸如，油酸或硬脂酸。
在一個特定具體例中，該起皺組合物可含有與乙烯-丙烯酸共聚物組合的乙烯與辛烯共聚物。乙烯-丙烯酸共聚物不僅為熱塑樹脂，而亦可充當分散劑。乙烯與辛烯共聚物可以自約1：10至約10：1(諸如，自約2：3至約3：2)之重量比與乙烯-丙烯酸共聚物組合存在。
烯烴聚合物組成物可展現小於約50%(諸如，小於約20%)之結晶度。烯烴聚合物亦可具有小於約1000g/10min(諸如，小於約700g/10min)之熔融指數。烯烴聚合物在含於水性分散液中時亦可具有相對較小之粒度(諸如，自約0.05微米至約5微米)。
在一替代具體例中，該起皺組合物可含有乙烯-丙烯酸共聚物。該乙烯-丙烯酸共聚物可與分散劑(諸如，脂肪酸)組合而存在於該起皺組合物中。
除烯烴聚合物之外，該起皺組合物亦較佳包含界面活性劑。該界面活性劑可基於聚合物分散液之總量以約0.01重量百分比與3重量百分比、較佳0.1重量百分比與1重量百分比之間的量提供。該界面活性劑可包含單一界面活性劑或界面活性劑之摻合物。預期用於本發明之界面活性劑包括已知及習知界面活性劑中之任一者，主要為非離子界面活性劑及陰離子界面活性劑。特別較佳之界面活性劑為非離子界面活性劑，其包括選自由以下各者組成之群的化合物：含有自約6至約20個碳原子之直鏈脂肪醇；含有自約6至約20個碳原子之支鏈脂肪醇；含有自約6至約20個碳原子之二級脂肪醇；以每莫耳醇自約6至約15莫耳之環氧乙烷之平均數縮合的支鏈醇乙氧化物；以每莫耳醇自約6至約15莫耳之環氧乙烷之平均數縮合的二級醇乙氧化物；及其混合物。在特別較佳之具體例中，穩定系統之非離子界面活性劑組份可包含烷基酚、脂族醇、脂族羧酸或炔系二醇或環氧乙烷與環氧丙烷之嵌段共聚物的烷氧基化產物。
特別較佳之非離子界面活性劑為烷氧基化烷基酚(諸如，以商標名Lutensol®(BASF)銷售之烷氧基化烷基酚)及辛基苯酚乙氧基化物(諸如，以商標名Triton(Dow Chemical)銷售之辛基苯酚乙氧基化物)。其他較佳非離子界面活性劑為具有含有自約7至18個碳原子之烷基且具有自約4至100個 乙烯氧基單元的烷基苯氧基-聚(伸乙基氧基)乙醇，諸如，辛基苯氧基聚(伸乙基氧基)乙醇、壬基苯氧基聚(伸乙基氧基)乙醇及十二烷基苯氧基聚(伸乙基氧基)乙醇。非離子界面活性劑之其他實例包括己糖醇(包括脫水山梨糖醇、山梨醇、脫水甘露糖醇及二縮甘露醇)酸酐、部分長鏈脂肪酸酯的聚氧伸烷基衍生物，諸如，脫水山梨糖醇單月桂酸、脫水山梨糖醇單棕櫚酸酯、脫水山梨糖醇單硬脂酸酯、脫水山梨糖醇三硬酯酸酯、脫水山梨糖醇單油酸酯及脫水山梨糖醇三油酸酯的聚氧伸烷基衍生物。
在某些較佳具體例中，該起皺組合物包含按該起皺組合物之重量計約0.5%至約3.0%且再更佳地按該起皺組合物之重量計約1.0%至約2.5%的界面活性劑。該等界面活性劑通常以約0.5mg/m2至約5mg/m2之附加含量施加至起皺圓柱。在特別較佳之具體例中，該起皺組合物包含烯烴聚合物及非離子界面活性劑，起皺非離子界面活性劑按該起皺組合物之重量計包含約1.0%至約2.5%。
根據本發明製備之薄紙通常緩慢地飽和，具有大於約5秒(諸如，自約5秒至約30秒且更佳約5秒至約20秒)之浸濕時間。薄紙亦抵抗液體滲透，具有自約2秒至約8秒且更佳約2秒至約6秒之HST值。吸收性質之此組合未在如下文之表1中所說明之可購得薄紙中發現。
因此，在某些具體例中，本發明提供一種包含兩個或兩個以上層之起皺薄紙產品，其中該產品具有至少約25公克每平方公尺(gsm)且更佳至少約30gsm(諸如，自約30gsm至約40gsm)之基本重量。在此等基本重量下，本發明之薄紙產品具有小於約1200g/3"且更佳小於約1100g/3"且再更佳小於約1000g/3"(諸如，自約750g/3"至約1000g/3")之幾何平均張力。
在前述基本重量及拉伸強度下，本發明之薄紙產品通常具有小於約20kg/3"(諸如，自約14至約18kg/3"且更佳約16至約18kg/3")的GM斜率。因而，薄紙產品通常具有小於約20(諸如，自約14至約20且更佳自約16至約18)之 硬度指數。
除具有改良之吸收性質之外，根據本發明製備之薄紙網狀物及產品亦具有極佳柔軟度及精細皺紋結構。舉例而言，根據本發明製備之薄紙網狀物通常具有薄紙柔軟度值(在本文中亦被稱作「TS7值」)，其如測試方法章節中所描述地使用EMTEC薄紙柔軟度分析器(「TSA」)(Emtec GmbH,Leipzig,Germany)來量測、小於約10.0(諸如，自約8.0至約10.0)。因此，在特別較佳之具體例中，本發明提供一薄紙產品，其具有自約2秒至約8秒之HST值、約5秒至約30秒之浸濕時間及約8.0至約10.0之TS7值。
在另其他具體例中，本發明之薄紙不僅具有所需吸收性質(諸如，自約2秒至約8秒之HST值及約5秒至約30秒之浸濕時間)，而且係柔軟的具有小於約10.0、更佳小於約9.0(諸如，自約8.0至約9.0)之TS7值。
在其他具體例中，根據本發明製備之薄紙亦具有精細皺紋結構。在某些具體例中，本發明提供一薄紙網狀物，其具有在8mm至16mm之波長下量測的小於15% COV(諸如，自約10% COV至約15% COV且更佳約13% COV至約15% COV)之精細皺紋結構。在一特別較佳具體例中，本發明提供一薄紙產品，其具有在8mm至16mm之波長下量測的小於15% COV之精細皺紋結構、約2秒至約8秒之HST值及約5秒至約30秒之浸濕時間。
一般而言，任何合適的纖維網狀物可根據本發明加以處理。舉例而言，在一個態樣中，基礎薄片可為薄紙產品，諸如，浴室薄紙、面部用薄紙、紙巾、餐巾紙及類似者。纖維產品可由任何合適類型之纖維製成。根據本發明製得之纖維產品可包含單層纖維產品或多層纖維產品。舉例而言，在一些態樣中，產品可包含兩層、三層或更多層。
適合於製造纖維網狀物之纖維包含任何天然或合成纖維，包括非木質纖維及木質或紙漿纖維兩者。紙漿纖維可以高產率或低產率形式製備且可以任何已知方法來製漿，包括牛皮紙、亞硫酸鹽、高產率製漿方法及其他已知製漿方法。根據有機溶劑製漿方法製備之纖維亦可被使用，包 括美國專利第4,793,898號、第4,594,130號及第3,585,104號中所揭示之纖維及方法。有用纖維亦可藉由蒽醌製漿(藉由美國專利第5,595,628號例示)來生產。
本發明之纖維網狀物亦可包括合成纖維。舉例而言，纖維網狀物以乾重計可包括高達約10%(諸如，高達約30%或高達約50%或高達約70%或更多)以提供改良之益處。合適的合成纖維包括嫘縈、聚烯烴纖維、聚酯纖維、雙組份外鞘-纖芯型纖維、多組份黏合劑纖維及其類似物。合成纖維素纖維類型包括所有變種之嫘縈及自人絲或化學改性纖維素衍生之其他纖維。
經化學處理之天然纖維素纖維可被使用，例如，絲光紙漿、化學加強或交聯之纖維或磺化纖維。針對使用網狀物形成纖維中之良好機械性質，可惜我纖維相對未受損且大部分未精製或僅輕微精製。雖然再循環纖維可被使用，但原始纖維通常對纖維之機械性質有用且無污染物。絲光纖維、再生纖維素纖維、藉由微生物產生之纖維素、嫘縈及其他纖維素材料或纖維素衍生物可被使用。合適的網狀物形成纖維亦可包括再循環纖維、原始纖維或其混合物。
一般而言，能夠形成網狀物之任何製程亦可用於本發明中。舉例而言，本發明之網狀物形成製程可利用起皺、濕式起皺、兩次起皺、重新起皺、兩次重新起皺、壓花、濕式壓緊、空氣壓緊、通風乾燥、水刺、起皺通風乾燥、共形成、空氣敷設以及此項技術中已知之其他製程。對於經水刺之材料，紙漿之百分比為約70%至85%。
亦適合於本發明之物件的是經圖案緻密化或壓印之纖維薄片，諸如以下美國專利第4,514,345號、第4,528,239號、第5,098,522號、第5,260,171號及第5,624,790號中之任一者中所揭示之纖維薄片，該等美國專利之揭示內容係非對立之程度以引用的方式併入本文中。此等經壓印之纖維薄片可具有已藉由壓印織品而抵靠轉鼓乾燥器壓印之緻密化區域及對應於壓印織品中之偏轉導管的緻密化相對較低之區域(例如，纖維薄片中之「圓頂」)的網路，其中疊加在偏轉管道上之纖維薄片係藉由偏轉管道上之氣壓差分偏轉以在纖維薄片中形成較低密度之枕頭狀區域或圓頂。
纖維網狀物亦可形成而不具有大量內部纖維至纖維結合強度。就此而言，用以形成基礎網狀物之纖維設備可用化學脫結劑進行處理。脫結劑可在製漿製程期間添加至纖維漿料或可直接添加至高位調漿箱。可用於本發明中之合適脫結劑包括陽離子脫結劑，諸如，脂肪二烷基四級銨鹽、單脂肪烷基三級銨鹽、一級銨鹽、咪唑啉四級鹽、聚矽氧、四級鹽及不飽和的脂肪烷基銨鹽。其他合適的脫結劑揭示於美國專利第5,529,665號中，該美國專利以與此一致之方式以引用的方式併入本文中。
可根據本發明處理之纖維網狀物可能包括纖維的單一均勻層或可能包括複層或分層構造。舉例而言，纖維網狀物層可能包括兩個或三個纖維層。每一層可具有不同纖維組成。舉例而言，三層高位調漿箱通常包括上部高位調漿箱壁及下部高位調漿箱壁。高位調漿箱進一步包括分開三個 纖維原料層的第一間隔物及第二間隔物。
纖維彈性纖維中之每一者包含造紙纖維的稀水性懸浮液。含於每一層中之特定纖維通常取決於所形成之產品及所要結果。舉例而言，每一層之纖維組成可視是否製造浴室薄紙產品、面部用薄紙產品或紙巾產品而改變。舉例而言，在一個態樣中，中間層單獨地或與其他纖維(諸如，高產量纖維)組合地含有南方軟木牛皮紙纖維。另一方面，外部層含有軟木纖維，諸如，北方軟木牛皮紙。在一替代態樣中，中間層可含有用於強度之軟木纖維，而外部層可包含用於感覺柔軟度之硬木纖維(諸如，桉樹纖維)。
一般而言，能夠形成基礎薄片之任何製程可用於本發明中。舉例而言，由輥適當支撐及驅動的循環行進形成之織品自高位調漿箱發出的分層造紙原料。一旦保留於織品上，分層纖維懸浮液即使水通過織品。水移除係視形成組態而藉由重力、離心力及真空吸力之組合來達成。形成多層紙網狀物亦在美國專利第5,129,988號中描述並揭示，該美國專利以與此一致之方式以引用的方式併入本文中。
較佳地，所形成網狀物係藉由轉移至可旋轉加熱乾燥器滾筒(諸如，楊基(Yankee)乾燥器)之表面來乾燥。根據本發明，起皺組合物可在網狀物在織品上行進時局部地施加至薄紙網狀物，或可施加至乾燥器滾筒之表面以供轉移至薄紙網狀物之一側上。以此方式，起皺組合物用以將薄紙網狀物黏附至乾燥器滾筒。在此具體例中，由於網狀物係經由乾燥器表面之旋轉路徑之一部分載運，故熱被給予網狀物，從 而導致網狀物內所含之濕氣的大部分被蒸發。網狀物接著藉由起皺刀片而自乾燥器滾筒移除。在網狀物形成時使網狀物起皺進一步減少網狀物內的內部結合且使柔軟度增加。另一方面，在起皺期間將起皺組合物施加至網狀物可使網狀物之強度增加。
在另一具體例中，所形成網狀物被轉移至可旋轉加熱乾燥器滾筒(其可為楊基乾燥器)之表面。在一個具體例中，壓輥可包含吸入壓力輥。為了將網狀物黏附至乾燥器滾筒之表面，起皺黏著劑可藉由噴霧裝置施加至乾燥器滾筒之表面。噴霧裝置可發射根據本發明製造之起皺組合物或可發射習知起皺黏著劑。網狀物係黏附至乾燥器滾筒之表面且接著使用起皺刀片自滾筒起皺。必要時，乾燥器滾筒可與罩相關聯。該罩可用以將空氣壓到網狀物上或使空氣通過網狀物。
在其他具體例中，一旦自乾燥器滾筒起皺，網狀物即可黏附至第二乾燥器滾筒。第二乾燥器滾筒可包含(例如)由罩包圍之加熱滾筒。滾筒可自約25℃加熱至約200℃，諸如，自約100℃加熱至約150℃。
為了將網狀物黏附至第二乾燥器滾筒，第二噴霧裝置可將黏著劑發射至乾燥器滾筒之表面上。舉例而言，根據本發明，第二噴霧裝置可發射如上所述之起皺組合物。起皺組合物不僅幫助將薄紙網狀物黏附至乾燥器滾筒，而且在網狀物藉由起皺刀片自乾燥器滾筒起皺時轉移至網狀物之表面。一旦自第二乾燥器滾筒起皺，網狀物即可視情況繞冷卻捲筒進料且在纏繞在捲軸上之前冷卻。
除在纖維網狀物形成期間施加起皺組合物之外，起皺組合物亦可使用於後形成製程中。舉例而言，在一個態樣中，起皺組合物可在印刷起皺製程期間使用。具體言之，一旦局部地施加至纖維網狀物，即發現起皺組合物十分適合將纖維網狀物黏附至起皺表面，諸如，在印刷起皺操作中。
舉例而言，一旦纖維網狀物經形成及乾燥，起皺組合物即可施加至網狀物之至少一側，且網狀物之至少一側可接著起皺。一般而言，起皺組合物可施加至網狀物之僅一側且網狀物之僅一側可起皺，起皺組合物可施加至網狀物之兩側且網狀物之僅一側起皺，或起皺組合物可施加至網狀物之每一側且網狀物之每一側可起皺。
在一個具體例中，起皺組合物可使用在線或離線製程藉由起皺而添加至網狀物之一側。薄紙網狀物通過第一起皺組合物施加台，其包括藉由光滑橡膠壓輥及圖案化凹印輪轉輥形成之夾持點。該凹印輪轉輥與含有第一起皺組合物之儲集器連通。該凹印輪轉輥以預先選擇之圖案將起皺組合物施加至網狀物之一側。網狀物接著與加熱輥接觸，該加熱輥可加熱至(例如)高達約200℃且更佳約100℃至約150℃之溫度。一般而言，網狀物可加熱至足以乾燥網狀物並蒸發任何水之溫度。應理解，除加熱輥外，亦可使用任何合適的加熱裝置來乾燥網狀物。舉例而言，在一替代具體例中，網狀物可以與紅外加熱器連通之方式置放以便乾燥網狀物。除使用加熱輥或紅外加熱器外，其他加熱裝置可包括(例如)任何合 適的對流烘箱或微波烘箱。
網狀物可藉由引出輥而自加熱輥前進至第二起皺組合物施加台，該第二起皺組合物施加台包括與凹印輪轉輥接觸之轉移輥，該凹印輪轉輥與含有第二起皺組合物之儲集器連通。第二起皺組合物可以預先選擇之圖案施加至網狀物之相反側。第一及第二起皺組合物可含有相同成分或可含有不同成分。替代地，該等起皺組合物可按需要以不同含量含有相同成分。一旦第二起皺組合物經施加，網狀物便藉由壓輥而黏附至起皺輥且在起皺滾筒之表面上載運一距離，，接著藉由起皺刀片之動作而自該表面移除。起皺刀片在薄紙網狀物之第二側上執行受控的圖案起皺操作。雖然起皺組合物被施加至薄紙網狀物之每一側，但網狀物之僅一側經受起皺製程。然而，應理解，在其他具體例中，網狀物之兩側可起皺。
一旦起皺，薄紙網狀物即可牽引通過乾燥台。乾燥台可包括任何形式之加熱單元，諸如藉由紅外熱、微波能量、熱空氣給予能量之烘箱。乾燥台在一些應用中可為乾燥網狀物及/或固化起皺組合物必需的。然而，視所選之起皺組合物而定，在其他應用中，可能不需要乾燥台。
本發明之起皺組合物通常以高含量轉移至網狀物，以使得施加至楊基乾燥器的起皺組合物之至少約30%被轉移至網狀物，更佳轉移至少約45%且再更佳轉移至少約60%。大體上，施加至楊基乾燥器的起皺組合物之自約45%至約65%被轉移至網狀物。因此，轉移至薄片的起皺添加劑之 量係施加至楊基乾燥器之起皺添加劑之量的函數。
施加至網狀物的起皺組合物之總量可在基於網狀物之總重量的約0.1重量百分比至約10重量百分比的範圍中，諸如，自約0.3重量百分比至約5重量百分比，諸如，自約0.5重量百分比至約3重量百分比。為了達成所要的添加劑施加含量，起皺組合物至乾燥器之附加速率(量測為乾燥器表面之單位面積(亦即，m2)的質量(亦即，mg))可在約50mg/m2至約300mg/m2且再更佳約100mg/m2至約200mg/m2的範圍中。在特別較佳具體例中，起皺組合物包含以約100mg/m2至約200mg/m2之含量添加的烯烴聚合物及以約0.5mg/m2至約5mg/m2之含量添加的非離子界面活性劑。
此外，起皺組合物經施加至紙網狀物以便覆蓋網狀物之表面積的約15%至約100%。更明確地說，在大部分應用中，起皺組合物將覆蓋網狀物之表面積的約20%至約60%。
在一個態樣中，根據本發明製造之纖維網狀物可併入至多層產品中。舉例而言，在一個態樣中，根據本發明製造之纖維網狀物可附接至一或多個其他纖維網狀物以用於形成具有所要特性之擦拭產品。層壓至本發明之纖維網狀物的其他網狀物可為(例如)濕式起皺網狀物、壓延網狀物、壓印網狀物、風乾網狀物、皺的風乾網狀物、不皺的風乾網狀物、空氣沈降網狀物及類似者。
在一個態樣中，當將根據本發明製造之纖維網狀物併入至多層產品中時，可能需要僅將起皺組合物施加至纖維網狀物之一側以及此後使網狀物之經處理側起皺。接著使 用網狀物之起皺側來形成多層產品之外表面。另一方面，網狀物之未處理及無皺側係藉由任何合適手段附接至一或多個層。
[測試方法] [薄紙柔軟度(TSA)]
樣本柔軟度係使用EMTEC薄紙柔軟度分析器(「TSA」)(Emtec Electronic GmbH,Leipzig,Germany)分析。TSA包含具有在施加已定義接觸壓力之試樣上旋轉之垂直刀片的轉子。垂直刀片與試樣之間的接觸產生振動，振動係由振動感測器感測。感測器接著將信號傳輸至PC以供處理及顯示。信號經顯示為頻率譜。近似200Hz至1000Hz之範圍內的頻率分析表示試樣之表面光滑度或紋理。高振幅波峰與較粗糙表面相關。6kHz與7kHz之間的頻率範圍中之另一波峰表示試樣之柔軟度。6KHz與7KHz之間的頻率範圍中之波峰在本文中被稱作TS7柔軟度值且表達為dB V2 rms。出現在6KHz與7KHz之間的波峰之振幅愈低，試樣愈柔軟。
測試樣本係藉由切割具有112.8mm之直徑之圓形樣本來製備。在完成TSA測試之前，允許所有樣本在TAPPI標準溫度及濕度條件下保持平衡歷時至少24小時。僅測試薄紙之一個層。多層樣本經分離成個別層以用於測試。樣本係以樣本之較軟(較乾或楊基)側面向上的方式置放於TSA中。緊固樣本，且經由PC來開始TS7柔軟度值量測。PC根據標準TSA協定來記錄、處理及儲存所有資料。所報告之TS7柔 軟度值係5個複製品之平均數，每一複製品具有新樣本。
[精細皺紋結構]
為了判定薄紙薄片在起皺之後的結構，皺紋結構係使用薄紙影像及如美國公開案第2010/0155004號中所描述的具有以下修改之STFI墨斑程式來特性化。STFI墨斑程式已編寫以用Matlab電腦軟體執行以用於計算及程式化。將灰度影像上傳至程式，其中所討論之薄紙之影像已在受控、低角度照明條件下用視訊攝影機、圖框抓取器及影像獲取演算法產生。
萊卡(Leica)DFX-300攝像機(Leica Microsystems Ltd,Heerbrugg,Switzerland)420被安裝在寶麗來(Polaroid)MP-4 Land攝像機(Polaroid Resource Center,Cambridge,MA)標準支撐件422上。該支撐件附接至Kreonite巨型檢視器(Kreonite,Inc.,Wichita,KS)。自動級(DCI模型HM-1212)係置放於Kreonite巨型檢視器之上表面上，且樣本安裝設備係置放在自動級頂上。自動級係熟習分析技術者已知的機動設備且可購自Design Components Incorporated(Franklin,MA)。自動級用以移動樣本以便自試樣獲得15個單獨且相異的非重疊影像。樣本安裝設備裝置424係在配備20mm延伸管之60mmAF Micro Nikon透鏡(Nikon Corp.,Japan)之光軸下置放於藉由萊卡微系統QWIN Pro軟體控制的影像分析系統之自動巨型級(DCI 12×12吋)上。透鏡焦點經調整以提供最大放大率，且寶麗來MP-4支撐件上之攝像機位置經調整以提供薄紙邊 緣之最佳聚焦。樣本係使用Chroma Pro 45(Circle 2,Inc.,Tempe,AZ)自自動級下方照明。Chroma Pro設定如此以使得光係「白色」的且無論如何未濾光以偏置光之光譜輸出。Chroma Pro可連接至POWERSTAT可變自動變壓器(型號3PN117C)，其可自在Bristol,CT具有辦公室之Superior Electric,Co.購買。自動變壓器係用以調整Chroma Pro之照明位準。所得影像具有1024×1024之像素解析度且表示12.5mm×12.5mm視野。
用以執行PR/EL量測之影像分析系統可為QWIN Pro(Leica Microsystems,Heerbrugg,Switzerland)。該系統係藉由QWIN Pro軟體之3.2.1版本控制並執行。影像分析演算法「FOE3a」係用以使用定量使用者互動式程式化系統(QUIPS,Quantimet User Interactive Programming System)語言來獲取並處理灰度單色影像。替代地，FOE3a程式可供執行軟體之較新版本(例如，QWIN Pro版本3.5.1)的較新QWIN Pro平台使用。該影像分析程式先前描述於美國公開案第2010/0155004號中。
墨斑軟體藉由使用快速傅立葉變換(FFT,Fast Fourier Transform)來分析影像在MD及CD方向兩者上之灰度變化。FFT用以基於存在於FFT內之頻率資訊在不同波長範圍下顯現灰度影像。灰度變異係數(% COV)接著自對應於藉由STFI軟體預定之波長的圖像中之每一者計算(例如，反FFT)。由於此等影像係用低角度照明產生，故薄紙表面結構由於陰影而展示為亮及暗之區域，且因此灰度變化可與薄紙表面結 構相關。針對每一樣本，用針對每一薄紙樣本所產生之6個影像來分析3個薄紙樣本，從而產生每樣本分析的總共18個影像。因此，所報告之精細皺紋結構係該18個影像之平均，且在8mm至16mm之波長下報告為COV百分數。
[張力]
用於拉伸強度測試之樣本係藉由使用JDC精密樣本切割機(Thwing-Instrument Company,Philadelphia,PA，型號JDC3-10，序號37333)在加工方向(MD)或橫跨加工方向(CD)定向上切割3吋(76.2mm)×5吋(127mm)長之條帶而製備。用於量測拉伸強度之器具係MTS系統Sintech 11S，序號6233。資料獲取軟體係用於Windows版本4之MTS TestWorksTM(MTS Systems Corp.,Triangle Park,NC)。測力計係視所測試樣本之強度而選自50牛頓或100牛頓(最大值)，以使得大部分的峰值負載值落在測力計之滿刻度值的10%與90%之間。鉗口之間的標距為2±0.04吋(50.8±1mm)。鉗口係使用氣動動作來操作且被橡膠塗佈。最小抓緊齒面寬為3吋(76.2mm)，且鉗口之大致高度為0.5吋(12.7mm)。十字頭速度為10±0.4吋/分鐘(254±1毫米/分鐘)，且破壞靈敏度被設定為65%。樣本係以垂直且水平居中之方式置放於器具之鉗口中。測試接著開始且在試樣破壞時結束。峰值負載係視正測試樣本而記錄為試樣之「MD拉伸強度」或「CD拉伸強度」。針對每一產品測試至少六個(6)代表性試樣(「按原樣」進行)，且所有個別試樣測試之算術平均值為產品之MD或CD拉伸強度。
對於多層產品，拉伸測試係對成品中預期之數個層進行。舉例而言，2層產品將被一次測試兩個層，且所記錄之MD及CD拉伸強度為兩個層之強度。
[浸濕]
浸濕係藉由首先允許測試產品在23+/-3.00℃及50+/-5%相對濕度下平衡至環境條件歷時至少四小時而測量。堆疊二十張(20)薄片且使用能夠切割至指定尺寸之裝置(諸如，哈德森機械或等效物)將該等薄片切割成60mm×60mm(±3mm)正方形。接著藉由標準可購得之人工局纖維切斷機所傳遞之短纖維在每一角落上固定正方形。短纖維係在對角線上跨每一角落足夠遠地置放至薄片中，使得短纖維完全接觸薄紙薄片，短纖維不應包裹樣本之角落。接著將樣本水平地保持在含有23.0+-3.0℃下之蒸餾水或去離子水之容器上方近似25mm(1吋)處。該容器應具有足夠大小及深度以確保飽和試樣不會同時接觸容器之側邊、底部及水的頂表面。該容器應含有最小深度為51mm之水以確保測試試樣之完全飽和，且此深度應在測試中維持。接著將試樣扁平地落在水表面上，且計時裝置在試樣接觸水表面時啟動。試樣一旦完全飽和，即停止計時裝置並以秒記錄吸收性浸濕時間。
[HST]
赫拉克勒斯粒度試驗(HST)通常根據TAPPI方法T 530 PM-89(用於具有抗墨性之紙的粒度試驗)來進行。赫拉 克勒斯粒度試驗資料係在模型化HST測試儀上使用由製造商提供之白色及綠色校準塊及黑色圓盤來收集。使用用蒸餾水稀釋至1%的2%萘酚綠N染料作為染料。所有材料可自Ashland,Inc.(Covington,KY)獲得。
六張(6)薄紙薄片(用於3層薄紙產品之18層、用於兩層產品之12層、用於單一層產品之6層等)形成用於測試之試樣。所有試樣在測試之前在23±1℃及50±2%相對濕度下調節歷時至少4小時。將試樣切割成2.5吋×2.5吋之近似尺寸。將試樣(用於2層薄紙產品之12層)以該等層之外表面面向外之方式置放於樣本固持器中。接著將試樣夾緊至試樣固持器中。接著將試樣固持器在光學外殼之上定位在扣環中。使用黑色圓盤來經校準器具零點。移除黑色圓盤，且將10±0.5mm之染料溶液施配至扣環中，且計時器在將黑色圓盤放回到試樣上方時啟動。自器具記錄以秒計之測試時間。
[實例]
本發明之樣本碼係使用利用新月形成形器之潤濕按壓製程而製得。最初，在約100℉下以4%稠度將北方軟木牛皮紙(NSWK)紙漿分散在打漿機中歷時30分鐘。接著將NSWK紙漿轉移至卸料池且隨後稀釋至近似3%稠度。以約1HP天/MT來精製NSWK紙漿。接著將軟木纖維泵送至紙機漿池，在紙機漿池中，軟木纖維在進入高位調漿箱之前與2kg/MT的Kymene® 920A(Ashland Water Technologies,DE)及1kg/MT的Baystrength 3000(Kemira,Atlanta,GA)混合。將軟 木纖維添加至3層薄紙結構中之中間層。原始NSWK纖維內含物貢獻近似32%的最終薄片重量。
在約100℉下以約4%稠度將桉樹硬木牛皮紙(EHWK,Eucalyptus hardwood kraft)紙漿分散在打漿機中歷時30分鐘。接著將EHWK紙漿轉移至卸料池中且稀釋至約3%稠度。接著將EHWK紙漿纖維泵送至紙機漿池，在紙機漿池中，該等纖維與2kg/MT的Kymene® 920A混合。將此等纖維添加至乾燥器及毛氈層，如下表中所指示。
將來自紙機漿池之紙漿纖維以約0.1%之稠度泵送至高位調漿箱。來自每一紙機漿池之紙漿纖維係經由高位調漿箱中之單獨歧管發送以建立3層薄紙結構。纖維係使用新月形成形機沈積至毛氈上。
將約10%至20%稠度之潤濕薄片黏附至楊基乾燥器，從而經由壓輥以約2000fpm(610mpm)行進通過夾持點。潤濕薄片在壓輥夾持點之後的稠度(壓輥後稠度或PPRC)為近似40%。潤濕薄片由於施加至乾燥器表面之起皺組合物而黏 附至楊基乾燥器。位於楊基乾燥器下之噴霧桿將起皺組合物噴灑至乾燥器表面上。起皺組合物包含以商標名HYPOD 8510(Dow ChemicalCo.)銷售之非纖維烯烴分散液。在某些情況下，亦將Lutensol®A65N添加至起皺組合物。HYPOD 8510係以30%固體製備且在楊基乾燥器上以約150mg/m2噴霧涵蓋範圍之總添加傳遞。在將Lutensol®A65N添加至起皺組合物之彼等情況下，該材料係基於起皺組合物之總重量以1.0及4.8重量百分比添加至組合物，以使得至楊基乾燥器之總附加為約1.5mg/m2及約7.5mg/m2。
當薄片在楊基乾燥器上行進且達到起皺刀片時，將薄片乾燥至約98%至99%之稠度。起皺刀片隨後將薄紙薄片及起皺組合物之一部分自楊基乾燥器刮掉。接著將起皺薄紙基礎薄片纏繞至以約1575fpm(480mpm)行進之核心上，從而變成用於轉換之軟捲。接著將起皺薄紙之兩個軟捲再纏繞、壓延且疊合在一起，使得兩個起皺側在2層結構之外側上。該結構之邊緣上的機械捲曲將該等層固持在一起。接著在邊緣上將疊合之薄片割裂至近似8.5吋之標準寬度，且切割至面部用薄紙長度。對薄紙樣本進行調節及測試。

Claims (20)

  1. 一種起皺薄紙產品，其具有自約2秒至約8秒之赫拉克勒斯粒度試驗(HST)值及自約5秒至約30秒之浸濕時間以及小於約10.0之TS7值。
  2. 如申請專利範圍第1項之起皺薄紙產品，其具有自2秒至約5秒之HST值。
  3. 如申請專利範圍第1項之起皺薄紙產品，其具有自約5秒至約20秒之浸濕時間。
  4. 如申請專利範圍第1項之起皺薄紙產品，其中該薄紙產品進一步包含一非離子界面活性劑。
  5. 如申請專利範圍第4項之起皺薄紙產品，其中該界面活性劑包含選自由烷氧基化烷基酚及辛基苯酚乙氧基化物組成之群的一非離子界面活性劑。
  6. 如申請專利範圍第4項之起皺薄紙產品，其中基於該薄紙產品之無水乾重，該非離子界面活性劑包含自約0.001重量百分比至約0.05重量百分比。
  7. 如申請專利範圍第1項之起皺薄紙產品，其具有在自8mm至16mm之波長下量測的小於15%變異係數(COV， coefficient-of-variation)之精細皺紋結構。
  8. 如申請專利範圍第1項之起皺薄紙產品，其具有小於約18之硬度指數。
  9. 如申請專利範圍第8項之起皺薄紙產品，其中該硬度指數為自約16至約18。
  10. 如申請專利範圍第1項之起皺薄紙產品，其中該TS7值小於約9.0。
  11. 一種起皺薄紙產品，其包含具有一第一側及一第二側之至少一個網狀物及安置於至少該第一側上的包含一非纖維烯烴聚合物及一非離子界面活性劑之一起皺組合物，其中該薄紙產品具有小於約10.0之TS7值、自約2秒至約8秒之赫拉克勒斯粒度試驗(HST)值及大於約5秒之浸濕時間。
  12. 如申請專利範圍第11項之起皺薄紙網狀物，其具有在自8mm至16mm之波長下量測的小於15% COV之精細皺紋結構。
  13. 如申請專利範圍第11項之起皺薄紙網狀物，其中該薄紙產品之幾何平均張力為自約800g/3"至約1100g/3"。
  14. 如申請專利範圍第11項之起皺薄紙產品，其具有自2秒至約5秒之HST值。
  15. 如申請專利範圍第11項之起皺薄紙產品，其中該界面活性劑包含選自由烷氧基化烷基酚及辛基苯酚乙氧基化物組成之群的一非離子界面活性劑。
  16. 如申請專利範圍第11項之起皺薄紙網狀物，其中該烯烴聚合物包含乙烯與選自由以下各者組成之群的至少一個共聚單體之α烯烴共聚物：C4-20線性、分支或環狀二烯、醋酸乙烯酯及由式H2C=CHR表示之化合物，其中R為C1-20線性、分支或環狀烷基或C6-20芳基，或該α烯烴聚合物包含丙二醇與選自由以下各者組成之群的至少一個共聚單體之共聚物：乙烯、C4-20線性、分支或環狀二烯及由式H2C=CHR表示之化合物，其中R為C1-20線性、分支或環狀烷基或C6-20芳基。
  17. 一種形成一柔軟起皺薄紙網狀物之方法，該方法包含以下步驟：a.形成造紙纖維之一含水漿料；b.對該含水漿料脫水以形成一基礎薄片；c.將包含一界面活性劑及一烯烴聚合物之一起皺組合物施加至一移動起皺表面； d.在該起皺組合物已被施加之後將該基礎薄片壓在該起皺表面上；及e.自該起皺表面移除該基礎薄片。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該界面活性劑包含選自由烷氧基化烷基酚及辛基苯酚乙氧基化物組成之群的一非離子界面活性劑，且該烯烴聚合物包含乙烯與選自由以下各者組成之群的至少一個共聚單體之α烯烴共聚物：C4-20線性、分支或環狀二烯、醋酸乙烯酯及由式H2C=CHR表示之化合物，其中R為C1-20線性、分支或環狀烷基或C6-20芳基，或該α烯烴聚合物包含丙二醇與選自由以下各者組成之群的至少一個共聚單體之共聚物：乙烯、C4-20線性、分支或環狀二烯及由式H2C=CHR表示之化合物，其中R為C1-20線性、分支或環狀烷基或C6-20芳基。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中按該起皺組合物之重量計，該非離子界面活性劑包含自約0.5%至約2.0%。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該非離子界面活性劑係以自約0.5mg/m2至約5.0mg/m2之附加含量施加。
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