КРЕПИРОВАННЫЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕРИАЛА ЛИСТ ДЛЯ ВЫДАЧНЫХ УСТРОЙСТВ
SHEET CREPED WITH APPLICATION OF MATERIAL FOR TAKEAWAY DEVICES

Область техники
Настоящее изобретение относится в целом к прессованному во влажном состоянии поглощающему листу и, более точно, к прессованному во влажном состоянии, крепированному с использованием материала листу, снимаемому с американского сушильного цилиндра (барабана). Лист имеет повышенную способность к впитыванию и удлинение при растяжении в машинном направлении, а также длину при изгибе в машинном направлении, что особенно целесообразно для автоматических устройств для выдачи полотенец.
Предшествующий уровень техники
Способы изготовления тонкой бумаги (бумажных носовых платков, салфеток), полотенец и тому подобного хорошо известны, при этом они включают в себя различные отличительные признаки, такие как сушка на американском сушильном цилиндре, сквозная сушка (сушка с просасыванием), крепирование с использованием крепировального материала, крепирование в сухом состоянии, крепирование во влажном состоянии и так далее. Традиционные способы прессования во влажном состоянии/крепирования в сухом состоянии имеют определенные преимущества по сравнению с традиционными способами сушки проходящим насквозь воздухом, включая: (1) более низкие затраты на энергию, связанные с механическим удалением воды, по сравнению с транспирационной сушкой горячим воздухом; и (2) более высокие скорости производства продукции, которые достигаются легче при применении процессов, в которых используется прессование во влажном состоянии для образования полотна. С другой стороны, новые капитальные вложения широко осуществлялись в технологии, использующей сушку проходящим насквозь воздухом, в особенности для производства мягких объемных изделий высшего сорта в виде бумажных носовых платков, салфеток и полотенец.
Крепирование с использованием материала применялось в связи с процессами производства бумаги, которые включают в себя механическое или уплотняющее обезвоживание бумажного полотна в качестве средства для воздействия на свойства продукта. См. патенты США No.No. 4 689 119 и 4 551 199 на имя Weldon; 4 849 054 и 4 834 838 на имя Klowak и 6 287 426 на имя Edwards и др. Реализации способов крепирования с использованием материала мешали трудности, связанные с обеспечением эффективного перемещения полотна высокой или промежуточной концентрации к сушилке (сушильному цилиндру). Следует отметить также патент США No. 6 350 349 на имя Hermans и др., в котором раскрыто перемещение полотна во влажном состоянии с вращающейся переносящей поверхности к крепировальному материалу. К дополнительным патентам США, относящимся к крепированию с использованием материала в более общем случае, относятся следующие: 4 834 838; 4 482 429, 4 445 638, а также 4 440 597 на имя Wells и др. Как правило, полотна, крепированные с использованием крепировального материала, подвергают сушке, а затем крепируют в сухом состоянии.
Полученные с использованием сквозной сушки крепированные изделия раскрыты в следующих патентах: в патенте США No. 3 994 771 на имя Morgan, Jr. и др., патенте США No. 4 102 737 на имя Morton и в патенте США No. 4 529 480 на имя Trokhan. Способы, описанные в данных патентах, включают в себя, в самых общих чертах, образование полотна на перфорированной опоре, термическую предварительную сушку полотна, подачу полотна на американский сушильный цилиндр с зазором, частично ограниченным материалом (сукном) для тиснения, и крепирование продукта (изделия) при перемещении его с американского сушильного цилиндра. Как правило, требуется сравнительно проницаемое полотно, что затрудняет использование бумажной массы из вторичного сырья в такой степени, в какой это может быть желательно. Перемещение к американскому сушильному цилиндру, как правило, происходит при концентрациях (значениях плотности) полотна, составляющих от приблизительно 60% до приблизительно 70%. См. также патент США No. 6 187 137 на имя Druecke и др., который включает в себя описание снятия полотна с американского сушильного цилиндра.
Как было отмечено выше, для подвергнутых сквозной сушке изделий характерна тенденция иметь увеличенный объем и мягкость; однако термическое обезвоживание посредством горячего воздуха является энергоемким. Операции прессования во влажном состоянии/крепирования в сухом состоянии, при которых полотна подвергают механическому обезвоживанию, предпочтительны с точки зрения перспективы энергопотребления и могут быть более легко применены для бумажных масс, содержащих волокно из вторичного сырья, для которого характерна тенденция образовывать полотно с менее однородной проницаемостью по сравнению с волокном из первичного сырья. Кроме того, для производительности технологической линии характерна тенденция быть более высокой при операциях прессования во влажном состоянии.
Автоматические выдачные устройства для полотенец, внедренные в последние годы, являются предпочтительными во многих отношениях для потребителей, коммерческих предприятий и организаций, поскольку обеспечивается лучшая гигиена и лучшее регулирование выдачи. Подобные выдачные устройства можно видеть в следующих патентах: в патенте США No. 6 766 977 на имя Denen и др., озаглавленном “Sheet Material Dispenser with Perforation Sensor and Method”, в котором раскрыто выдачное устройство для бумаги, обеспечивающее выдачу отдельных листов бумаги в ответ на перемещение (как только выдачное устройство обнаружит перемещение, оно выдает бумагу и обеспечивает приведение в действие датчика обнаружения перфорационных отверстий для остановки подачи рулона бумаги после определенного числа вращений; в патенте США No. 6 793 170 на имя Denen и др., озаглавленном “Waste Minimizing Paper Dispenser”, в котором описано выдачное устройство для выдачи бумаги из двух рулонов, при этом выдачное устройство обеспечивает выдачу бумаги из первого рулона до тех пор, пока датчик не обнаружит его уменьшения до заранее заданного размера, после чего выдачное устройство будет выдавать бумагу из обоих рулонов до тех пор, пока один из рулонов не будет израсходован; в патенте США No. 6 592 067 на имя Denen и др., озаглавленном “Minimizing Paper Waste Carousel-Style Dispenser, Sensor, Method and System with Proximity Sensor”, в котором раскрыто и заявлено устройство, обеспечивающее выдачу бумаги при обнаружении руки рядом с ним, которое имеет датчик перемещения, содержащий электрическую схему, обеспечивающую измерение изменения емкости в результате близости руки; см. также патент США No. 6 838 887, озаглавленный “Proximity Detection Circuit and Method of Detecting Small Capacitance Changes”, в котором описана вторая миниатюризированная схема, которая добавлена для обнаружения близости руки; а также патент США No. 6 871 815 на имя Moody и др., озаглавленный “Static Build Up in Electronic Dispensing System”, в котором предусмотрена система для рассеивания накопления статического электричества посредством локального заземления через посредство металлического контакта между трактом с высокой проводимостью и, например, стеной, на которой смонтировано выдачное устройство. Дополнительные признаки видны в патентах США No.No. 6 412 678 и 6 321 963 на имя Gracyalny и др.
Было установлено, что с неприемлемой интенсивностью отказов выдачи при использовании типового подвергнутого прессованию во влажном состоянии/крепированию в сухом состоянии полотенца в данных автоматических выдачных устройствах сталкиваются в такой значительной степени, что для данных очень популярных автоматических выдачных устройств обычно требуются относительно дорогие подвергнутые сквозной сушке изделия со сравнительно большой длиной при изгибе.
Было установлено в соответствии с настоящим изобретением, что может быть получено подвергнутое прессованию во влажном состоянии/крепированию с использованием крепировального материала бумажное полотенце с уникальной комбинацией свойств, пригодное для автоматических выдачных устройств, без крепирования в сухом состоянии при условии, что обеспечивается соответствующее регулирование процесса изготовления на операции прессования во влажном состоянии. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает экономичный исходный материал для автоматических выдачных устройств, в который может быть легко включено волокно из вторичного сырья и который может быть получен с большими значениями производительности технологической линии и с меньшими энергозатратами, чем подвергнутые сквозной сушке изделия.
Сущность изобретения
Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением разработан способ изготовления крепированного с использованием материала листа, который включает в себя снятие (отделение), а не крепирование изделия при перемещении его с американского сушильного цилиндра. Изделие имеет большее удлинение при растяжении в машинном направлении, чем не подвергнутые крепированию и подвергнутые сквозной сушке изделия (рассмотрено ниже), и большую жесткость или длину при изгибе в машинном направлении, чем крепированные в сухом состоянии изделия, для обеспечения надежности выдачи.
В соответствии с одним аспектом изобретения разработан способ изготовления крепированного с использованием материала поглощающего целлюлозного листа с улучшенными характеристиками при выдаче, включающий в себя: а) уплотняющее обезвоживание бумажной массы для производства бумаги для образования формирующегося полотна; b) подачу обезвоженного полотна на перемещающуюся переносящую поверхность, движущуюся с первой скоростью; с) осуществляемое с использованием материала крепирование полотна с переносящей поверхности при концентрации от приблизительно 30 до приблизительно 60 процентов посредством использования рельефного крепировального материала, при этом операция крепирования происходит под давлением в зоне прессования для крепирования с использованием материала, образованной между переносящей поверхностью и крепировальным материалом, при этом материал перемещается со второй скоростью, которая меньше скорости переносящей поверхности, при этом структура материала, параметры зоны прессования, разность скоростей и концентрация полотна выбраны такими, что полотно подвергается крепированию с переносящей поверхности и переносится на крепировальный материал; d) приклеивание полотна к сушильному цилиндру посредством смолистой клеящей композиции покрытия; е) сушку полотна на сушильном цилиндре и f) отделение полотна от сушильного цилиндра. Бумажную массу, крепировальный материал и клей для крепирования выбирают и разность скоростей, параметры зоны прессования и концентрацию, толщину и поверхностную плотность полотна регулируют таким образом, что длина высушенного полотна при изгибе в машинном направлении составляет, по меньшей мере, приблизительно 3,5 см. Как правило, длина высушенного полотна при изгибе в машинном направлении составляет от приблизительно 3,5 см до приблизительно 5 см, и более предпочтительно длина высушенного полотна в машинном направлении составляет от приблизительно 3,75 см до приблизительно 4,5 см.
Способ предпочтительно реализуется при показателе крепирования с использованием материала, составляющем от приблизительно 3,5% до приблизительно 30%, как правило, реализуется при показателе крепирования с использованием материала, составляющем, от приблизительно 5% до приблизительно 15%.
Высушенное полотно, как правило, имеет показатель интенсивности впитывания воды, составляющий менее приблизительно 35 секунд; как правило, высушенное полотно имеет показатель интенсивности впитывания воды, составляющий менее приблизительно 30 или менее приблизительно 25 секунд, такой как показатель интенсивности впитывания воды, составляющий от приблизительно 10 до приблизительно 20 секунд.
Бумажная масса для производства бумаги, как правило, содержит смолу для повышения прочности во влажном состоянии, а также смолу для повышения прочности в сухом состоянии. В предпочтительном варианте осуществления бумажная масса для производства бумаги содержит смолу для повышения прочности во влажном состоянии и смолу для повышения прочности в сухом состоянии в виде карбоксиметилцеллюлозы и/или полиакриламида при условии, что норма добавления смолы для повышения прочности во влажном состоянии составляет менее приблизительно 20 фунтов на тонну волокна для производства бумаги.
2
2
2
2
2
2
Также используется клей для крепирования. В предпочтительных вариантах осуществления смолистая клеящая композиция для покрытия используется при норме добавления, составляющей менее приблизительно 40 мг на 1 м поверхности сушильного цилиндра, например составляющей менее приблизительно 35 мг/м или менее приблизительно 25 мг/м, или менее приблизительно 20 мг/м. Легко достигается значение, составляющее менее приблизительно 10 мг/м, если это желательно. Норму добавления клея для крепирования рассчитывают посредством деления скорости нанесения клея (мг/мин) на площадь поверхности сушильного цилиндра, перемещающегося под поперечиной аппликатора для нанесения распылением (м/мин). Смолистая клеящая композиция наиболее предпочтительно состоит по существу из смолы на основе поливинилового спирта и полиамидэпихлоргидриновой смолы, при этом соотношение смолы на основе поливинилового спирта и полиамидэпихлоргидриновой смолы по массе составляет от приблизительно 2 до приблизительно 4. Под выражением «состоящая по существу из» понимается то, что клеящая композиция содержит менее 5 весовых процентов модификатора и более предпочтительно - менее приблизительно 2 весовых процентов модификатора.
Предпочтительно бумажная масса представляет собой преимущественно целлюлозу из хвойной древесины, такую как преимущественно целлюлоза из лжетсуги тиссолистной (дугласовой пихты). Возможно, бумажная масса содержит целлюлозу из вторичного сырья.
Волокно для производства бумаги в бумажной массе может содержать, по меньшей мере, 25, 40 или 50 весовых процентов волокна из лжетсуги тиссолистной и/или, по меньшей мере, 25, 40 или 50 весовых процентов волокна из вторичного сырья. Пригодная композиция включает в себя, например, целлюлозу, которая содержит, по меньшей мере, 25 весовых процентов волокна из лжетсуги тисслолистной и, по меньшей мере, 25 весовых процентов волокна из вторичного сырья. В некоторых случаях может быть использовано более 50% волокна из вторичного сырья, например до 75 весовых процентов волокна из вторичного сырья или 100 весовых процентов волокна из вторичного сырья.
Возможно, способ дополнительно включает в себя каландрирование бумажного полотна в режиме онлайн посредством набора каландров перед намоткой полотна на рулон, при этом набор каландров синхронизирован с накатом перед прижимом набора каландров. Пригоден прижим каландров с силой в пределах от 10 до 35 фунтов на линейный дюйм. Как правило, полотно натягивают между сушильным цилиндром и набором каландров посредством расправляющей планки или разгонного валика. Полотно также может быть натянуто между набором каландров и накатом посредством расположенной между ними расправляющей планки или валика.
В соответствии с другим аспектом изобретения разработан способ изготовления крепированного с использованием материала поглощающего целлюлозного листа с улучшенными характеристиками при выдаче, включающий в себя: а) уплотняющее обезвоживание бумажной массы для производства бумаги для образования формирующегося полотна; b) подачу обезвоженного полотна на перемещающуюся переносящую поверхность, движущуюся с первой скоростью; с) осуществляемое с использованием материала крепирование полотна с переносящей поверхности при концентрации от приблизительно 30 до приблизительно 60 процентов посредством использования рельефного крепировального материала, при этом операция крепирования происходит под давлением в зоне прессования для крепирования с использованием материала, образованной между переносящей поверхностью и крепировальным материалом, при этом материал перемещается со второй скоростью, которая меньше скорости указанной переносящей поверхности, при этом структура материала, параметры зоны прессования, разность скоростей и концентрация полотна выбраны такими, что полотно подвергается крепированию с переносящей поверхности и переносится на крепировальный материал; при этом показатель крепирования с использованием материала составляет от приблизительно 2% до приблизительно 15%; d) приклеивание полотна к сушильному цилиндру посредством смолистой клеящей композиции покрытия; е) сушку полотна на сушильном цилиндре; и f) отделение полотна от сушильного цилиндра; при этом бумажную массу, крепировальный материал и клей для крепирования выбирают и разность скоростей, параметры зоны прессования и концентрацию полотна регулируют таким образом, что полотно имеет показатель интенсивности впитывания воды, составляющий менее приблизительно 35 секунд.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения разработан способ изготовления крепированного с использованием материала поглощающего целлюлозного листа с улучшенными характеристиками при выдаче, включающий в себя: а) уплотняющее обезвоживание бумажной массы для производства бумаги для образования формирующегося полотна; b) подачу обезвоженного полотна на перемещающуюся переносящую поверхность, движущуюся с первой скоростью; с) осуществляемое с использованием материала крепирование полотна с переносящей поверхности при концентрации от приблизительно 30 до приблизительно 60 процентов посредством использования рельефного крепировального материала, при этом операция крепирования происходит под давлением в зоне прессования для крепирования с использованием материала, образованной между переносящей поверхностью и крепировальным материалом, при этом материал перемещается со второй скоростью, которая меньше скорости переносящей поверхности, при этом структура материала, параметры зоны прессования, разность скоростей и концентрация полотна выбраны такими, что полотно подвергается крепированию с переносящей поверхности и переносится на крепировальный материал, при этом показатель крепирования с использованием материала составляет от приблизительно 2% до приблизительно 15%; d) приклеивание полотна к сушильному цилиндру посредством смолистой клеящей композиции покрытия; е) сушку полотна на сушильном цилиндре и f) отделение полотна от сушильного цилиндра; при этом бумажную массу, крепировальный материал и клей для крепирования выбирают и разность скоростей, параметры зоны прессования и концентрацию полотна регулируют таким образом, что впитывающая способность полотна составляет, по меньшей мере, приблизительно 3 г/г. Предпочтительно полотно имеет впитывающую способность, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 3,5 г/г или, по меньшей мере, приблизительно 4,5 г/г. В еще одном варианте осуществления полотно имеет впитывающую способность, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 5 или 5,5 г/г.
Еще один аспект изобретения представляет собой способ изготовления крепированного с использованием материала поглощающего целлюлозного листа с улучшенными характеристиками при выдаче, включающий в себя: а) уплотняющее обезвоживание бумажной массы для производства бумаги для образования формирующегося полотна; b) подачу обезвоженного полотна на перемещающуюся переносящую поверхность, движущуюся с первой скоростью; с) осуществляемое с использованием материала крепирование полотна с переносящей поверхности при концентрации от приблизительно 30 до приблизительно 60 процентов посредством использования рельефного крепировального материала, при этом операция крепирования происходит под давлением в зоне прессования для крепирования с использованием материала, образованной между переносящей поверхностью и крепировальным материалом, при этом материал перемещается со второй скоростью, которая меньше скорости переносящей поверхности, при этом структура материала, параметры зоны прессования, разность скоростей и концентрация полотна выбраны такими, что полотно подвергается крепированию с переносящей поверхности и переносится на крепировальный материал; d) приклеивание полотна к сушильному цилиндру посредством смолистой клеящей композиции покрытия; е) сушку полотна на сушильном цилиндре; f) отделение полотна от сушильного цилиндра и g) стабилизацию полотна посредством использования элемента с аэродинамическим профилем и скругленным краем вблизи сушильного цилиндра. Способ может также включать в себя стабилизацию полотна на открытом участке полотна посредством использования, по меньшей мере, одного дополнительного элемента с аэродинамическим профилем или, по меньшей мере, двух дополнительных элементов с аэродинамическим профилем для стабилизации полотна. В одном предпочтительном варианте осуществления образуют полотно, имеющее видимое случайное распределение ориентаций волокон и крепированное таким образом, что волокно перераспределяется на крепировальном материале с другим распределением ориентаций волокон, соответствующим ориентации волокон крепировального материала.
В соответствии с дополнительными аспектами изобретения разработаны изделия со свойствами, приведенными в таблице 1. Все или любое число из перечисленных свойств может быть обеспечено в конкретном изделии по изобретению. Из нижеприведенного рассмотрения будет понятно, что данные свойства достигаются посредством выбора бумажной массы, крепировального материала и клея для крепирования и регулирования разности скоростей, параметров зоны прессования и концентрации полотна в различные моменты в способе, при этом концентрация после снятия с американского сушильного цилиндра имеет особенно важное значение. Содержание влаги, составляющее от 2Ѕ до 5% (относительно абсолютно сухого материала), при снятии является предпочтительным.
Таблица 1Свойства изделия
<u>Свойство</u>
<u>Общее</u>
<u>Типовое</u>
<u>Предпочтительное</u>
Плотностьфунтов на 3000 кв. футов
10-40
15-30
18-28
Длина при изгибе в машинном направлении (см)
≥3,5
3,5-5;3,5-7;3,5-10
≥3,75
Толщина мил/8 листов
30-100
40-90
45-65
Соотношение прочности при растяжении в направлении под прямым углом к ходу полотна в машине во влажном состоянии и прочности при растяжении в направлении под прямым углом к ходу полотна в машине в сухом состоянии, %
≥20
22-35
23-26
Прочность при растяжении в направлении под прямым углом к ходу полотна в машине во влажном состоянии(г/3 дюйма)(Finch)
≥500
≥750,≥850;600-1350
750-1200;600-1350
Разрушающее напряжение при разрыве (GM Break Modulus), г/3 дюйма/деформация в %
600-1200
700-1100
----
Удлинение при растяжении в машинном направлении, %
≥5; 5-20
≥6, ≥7;5-15
≥8, ≥9, ≥10, ≥20; 5-8
Показатель насыщения (г/г)
≥3
≥4, ≥4,53-5,5
4-5,5
Показатель интенсивности впитывания воды (секунд)
≤35
≤30, ≤25
≤2010-20
Наиболее предпочтительно, если изделие не имеет обусловленных крепированием полос, которые возникают вследствие крепирования в сухом состоянии, и изделие подается потребителям из автоматического выдачного устройства в виде однослойного полотенца. Поскольку лист не был подвергнут крепированию в сухом состоянии, он создает очень мало пыли, как будет видно в нижеприведенных примерах.
В предпочтительных вариантах осуществления лист по изобретению содержит полиаминоамидэпихлоргидриновую смолу (РАЕ) для повышения прочности во влажном состоянии в количестве от приблизительно 8 до 16 фунтов на тонну и смолу на основе карбоксиметилцеллюлозы для повышения прочности в сухом состоянии в количестве от приблизительно 2 до 6 фунтов на тонну. Если требуется, может быть включено от 1 до 11 фунтов полиакриламидной смолы для повышения прочности в сухом состоянии. Для обеспечения более высокой впитывающей способности предпочтительно использовать смолу для повышения прочности во влажном состоянии в количестве менее приблизительно 17,5 фунтов на тонну.
Краткое описание чертежей
Изобретение описано ниже подробно со ссылкой на чертежи, в которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы и в которых:
фиг.1-5 представляют собой микрофотографии подвергнутых сушке проходящим насквозь воздухом листов, пригодных для автоматических выдачных устройств для полотенец;
фиг.6-15 представляют собой микрофотографии крепированного с использованием материала листа по изобретению, пригодного для автоматических выдачных устройств для полотенец;
фиг.16 представляет собой схематическое изображение первой бумагоделательной машины, пригодной для реализации на практике способа по настоящему изобретению;
фиг.17 представляет собой схематическое изображение второй бумагоделательной машины, пригодной для реализации настоящего изобретения;
фиг.18 и 19 представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие использование элементов с аэродинамическим профилем в связи с настоящим изобретением;
фиг.20 и 21 представляют собой микрофотографии не подвергнутого крепированию, подвергнутого сушке проходящим насквозь воздухом листа;
фиг.22 и 23 представляют собой микрофотографии крепированного с использованием материала, снятого (отделенного) листа по изобретению; и
фиг.24 и 25 представляют собой графики, обеспечивающие сравнение механических свойств при растяжении не подвергнутого крепированию, подвергнутого сушке проходящим насквозь воздухом листа и крепированного с использованием материала, снятого (отделенного) листа по изобретению.
Подробное описание
Изобретение описано ниже подробно со ссылкой на несколько вариантов осуществления и многочисленные примеры. Подобное рассмотрение выполнено только для иллюстрации. Модификации конкретных примеров, находящиеся в пределах сущности и объема настоящего изобретения, изложенного в приложенной формуле изобретения, будут очевидны для специалиста в данной области техники.
2
Терминологии, используемой здесь, придано ее обычное значение, соответствующее приведенным в качестве примера определениям, изложенным непосредственно ниже; мг относится к миллиграммам и м относится к квадратным метрам и так далее. Если не указано иное, образцы для испытаний подготовлены при условиях согласно стандартам Технической ассоциации бумагоделательной промышленности (США), то есть выдержаны в атмосфере при температуре 23±1,0°С (73,4±1,8°F) при относительной влажности 50% в течение, по меньшей мере, 2 часов.
Когда авторы изобретения упоминают формирующееся полотно, имеющее видимое случайное распределение ориентаций волокон (или используют аналогичную терминологию) во всем данном описании и формуле изобретения, они имеют в виду распределение ориентаций волокон, которое возникает тогда, когда используются известные технологии формования для осаждения бумажной массы на формирующий материал. При микроскопическом исследовании волокна имеют внешний вид волокон, ориентированных случайным образом, даже несмотря на то, что в зависимости от скорости массы при выходе, поступающей на сетку, может иметь место существенное преобладание ориентации в машинном направлении, что приводит к тому, что прочность полотна на растяжение в машинном направлении будет превышать прочность на растяжение в поперечном направлении.
Если не указано иное, «плотность», BWT, bwt и так далее относится к массе стопы продукта площадью 3000 квадратных футов. Концентрация относится к процентному содержанию твердых частиц (твердой фазы) в формирующемся полотне, например рассчитанному по отношению к абсолютно сухому материалу. «Воздушная сушка» означает то, что имеется остаточная влажность, обычно до приблизительно 10%-ной влажности для целлюлозной массы и до приблизительно 6% для бумаги. Формирующееся полотно, имеющее 50 процентов воды и 50 процентов абсолютно сухой целлюлозной массы, имеет концентрацию 50 процентов.
Подразумевается, что термин «целлюлозный», «целлюлозный лист» и тому подобное охватывает любой продукт, включающий в себя волокно для производства бумаги, имеющее целлюлозу в качестве основной составляющей. «Волокна для производства бумаги» включают в себя целлюлозу из первичного сырья или целлюлозные волокна из вторичного сырья, или смеси волокон, содержащие целлюлозные волокна. К волокнам, пригодным для изготовления полотен по данному изобретению, относятся недревесные волокна, такие как хлопковые волокна или производные хлопка, манильская пенька, кенаф (лубяное волокно), трава sabai, льняное волокно, трава альфа (эспарто), солома, джутовая пенька, багасса, волокна из пуха ваточника и волокна из ананасовых листьев; и древесные волокна, такие как волокна, полученные из листопадных и хвойных деревьев, включая волокна из хвойной древесины, такие как волокна крафт-целлюлозы из северной и южной хвойной древесины; волокна из древесины лиственных пород, такой как эвкалипт, клен, береза, тополь или тому подобное. Волокна для производства бумаги могут быть освобождены от материала, представляющего собой их источник, любым из ряда химических способов варки целлюлозы, известных специалисту в данной области техники, включая сульфатную, сульфитную, полисульфидную, натронную варку и т.д. Целлюлоза при желании может быть отбелена с помощью химических средств, включая применение хлора, диоксида хлора, кислорода, щелочного пероксида и так далее. Продукты (изделия) по настоящему изобретению могут содержать смесь обычных волокон (полученных или из целлюлозы из первичного сырья, или из источников вторичного сырья) и очень грубых, богатых лигнином трубчатых волокон, таких как беленая техническая термомеханическая целлюлоза (ВСТМР). «Бумажная масса» и аналогичная терминология относятся к водным композициям, включающим в себя волокна для производства бумаги, возможно, смолы для повышения прочности во влажном состоянии, разрыхлители и тому подобное для изготовления бумажных изделий.
Предпочтительно бумажные массы состоят преимущественно (более чем 50 весовых процентов волокна) из волокна из хвойной древесины, такой как лжетсуга тиссолистная. Крафт-целлюлоза из южной хвойной древесины также представляет собой предпочтительное волокно. В некоторых вариантах осуществления используются большие количества волокна из вторичного сырья, которое, как правило, представляет собой преимущественно волокно из древесины лиственных пород. Волокно из вторичного сырья во многих случаях на 80% представляет собой волокно из древесины лиственных пород.
В используемом здесь смысле термин «уплотняющее обезвоживание полотна или бумажной массы» относится к механическому обезвоживанию посредством прессования во влажном состоянии на сукне для обезвоживания, например, в некоторых вариантах осуществления - посредством использования механического давления, прилагаемого постоянно к поверхности полотна так, как в зоне прессования (зазоре) между прессующим вальцом и башмаком для прессования, при этом полотно находится в контакте с сукном бумагоделательной машины. Термин «уплотняющее обезвоживание» используется для того, чтобы отличить способы, при которых исходное обезвоживание полотна выполняется главным образом с помощью термических средств, как, например, в случае, раскрытом в патенте США No. 4 529 480 на имя Trokhan и патенте США No. 5 607 551 на имя Farrington и др., указанных выше. Таким образом, уплотняющее обезвоживание полотна относится, например, к удалению воды из формирующегося полотна, имеющего концентрацию менее 30 процентов или т.п., посредством приложения давления к нему и/или повышения концентрации полотна на приблизительно 15 процентов или более посредством приложения давления к нему; то есть, например, путем повышения концентрации полотна от 30 процентов до 45 процентов.
Крепировальный материал и аналогичные термины относятся к материалу или ленте, который (-ая) имеет структуру (рельеф), пригодную для реализации на практике способа по настоящему изобретению, и предпочтительно является достаточно проницаемым (-ой), так что полотно может быть высушено, пока оно находится в крепировальном материале. В тех случаях, когда полотно перемещается на другой материал или поверхность (отличный или отличную от крепировального материала) для сушки, крепировальный материал может иметь меньшую проницаемость.
«Обращенная к материалу сторона (fabric side)» и аналогичные термины относятся к стороне полотна, которая находится в контакте с крепировальным материалом. «Обращенная к сушильному устройству» или «обращенная к американскому сушильному цилиндру сторона» - это та сторона полотна, которая находится в контакте с сушильным цилиндром и которая, как правило, противоположна стороне полотна, обращенной к материалу.
Fpm обозначает футы в минуту.
«Аналогичное» полотно, полученное «аналогичными» средствами, относится к полотну, изготовленному на по существу идентичном оборудовании по существу таким же способом; то есть с по существу тем же общим показателем крепирования, показателем крепирования с использованием материала, параметрами зоны прессования и так далее.
MD означает машинное направление, а CD означает направление под прямым углом к ходу полотна в машине.
К параметрам зоны прессования относятся, без ограничения, давление в зоне прессования, ширина зоны прессования, твердость опорного вала, угол подвода материала, угол отвода материала, однородность, проницаемость зоны прессования и разность скоростей перемещения поверхностей в зоне прессования.
Ширина зоны прессования обозначает длину в машинном направлении, на которой поверхности в зоне прессования находятся в контакте.
Термин «онлайн» и аналогичная терминология относится к операции способа, выполняемой без удаления полотна из бумагоделательной машины, в которой изготавливается полотно. Волокно подвергается вытягиванию или каландрированию в режиме онлайн, когда оно подвергается вытягиванию или каландрированию без разрезания перед намоткой.
Термин «перемещающаяся переносящая поверхность» относится к поверхности, с которой полотно подвергается крепированию в крепировальный материал. Перемещающаяся переносящая поверхность может представлять собой поверхность вращающегося барабана, как описано ниже, или может представлять собой поверхность непрерывной гладкой движущейся ленты или другого движущегося материала, который может иметь текстуру поверхности и так далее. Перемещающаяся переносящая поверхность должна обеспечивать опору для полотна и способствовать крепированию до высокого содержания твердой фазы, как станет очевидно из нижеприведенного рассмотрения.
При упоминании не подвергнутых крепированию, подвергнутых сквозной сушке изделий не имеются в виду изделия, изготовленные посредством способа, предусматривающего многочисленные быстрые переносы между материалами, а имеются в виду изделия, которые, по меньшей мере, частично подвергнуты сквозной сушке и дополнительной сушке без крепирования. Данные изделия имеют сравнительно малое удлинение при растяжении в машинном направлении, как видно, в частности, на фиг.25. Как правило, быстрый перенос выполняют посредством использования присасывания с тем, чтобы способствовать отделению полотна от «отдающего» материала и последующему присоединению его к принимающему или «воспринимающему» материалу. Напротив, присасывание (разрежение, вакуум) не требуется на операции крепирования с использованием материала, так что, соответственно, когда при упоминании крепирования с использованием материала указывается, что оно происходит «под давлением», имеется в виду поджим принимающего материала к переносящей поверхности, хотя присасывание может быть использовано для содействия этому за счет дополнительного усложнения системы при условии, что степень присасывания (величина разрежения) недостаточна для того, чтобы воздействовать на перегруппировку или перераспределение волокна.
Толщину и/или пухлость, приведенные здесь, можно измерить с помощью толщиномеров, рассчитанных на 8 или 16 листов, как указано. Листы укладывают в стопу, и толщину измеряют в зоне центральной части стопы. Предпочтительно испытываемые образцы выдерживают в атмосфере при 23±1,0°С (73,4±1,8°F) при 50%-ной относительной влажности, по меньшей мере, в течение приблизительно 2 часов и затем измеряют с помощью прибора Thwing-Albert Model 89-II-JR или прибора для измерения толщины Progage Electronic Thickness Tester с опорами диаметром 2 дюйма (50,8 мм), с грузом с собственной массой 539±10 граммов и скоростью опускания 0,231 дюйм/с. Для измерения готовых изделий каждый лист продукта, подлежащего испытанию, должен иметь то же число слоев, что и продаваемый продукт. Для испытания в целом восемь листов выбирают и укладывают вместе в стопу. Для измерения характеристик салфеток (прокладок) салфетки раскладывают перед укладкой в стопу. Для измерения основных листов вне намоточных устройств каждый лист, подлежащий измерению, должен иметь то же число слоев, что и полученный вне намоточного устройства. Для измерения основного листа вне барабана бумагоделательной машины должны быть использованы одиночные слои. Листы укладывают в стопу вместе с выравниванием их в машинном направлении. На изделии с тиснением или печатью по заказу следует стараться избегать выполнения измерений в данных зонах, если это вообще возможно. Пухлость также может быть выражена как объем, деленный на массу, посредством деления толщины на поверхностную плотность.
Длину при изгибе в машинном направлении определяют в соответствии с методом испытаний ASTM D 1388-96 (ASTM - Американское общество по испытанию материалов), при этом используется консольный вариант. Приведенные значения длины при изгибе относятся к длинам при изгибе в машинном направлении, если специально не указана длина при изгибе в направлении под прямым углом к ходу полотна в машине. Испытание для определения длины при изгибе в машинном направлении было выполнено с помощью прибора Cantilever Bending Tester, поставляемого компанией Research Dimensions, 1720 Oakridge Road, Neenah, Wisconsin, 54956, который по существу представляет собой устройство, показанное в методе испытаний ASTM, пункт 6. Измерительный прибор размещают на ровной устойчивой поверхности, при этом горизонтальное положение подтверждают посредством встроенного пузырькового уровня. Индикатор узла изгиба устанавливают на уровне 41,5° ниже уровня стола с образцом. Это выполняют посредством установки призматической опоры соответствующим образом. Образец разрезают посредством однодюймового устройства JD для поперечного разрезания, поставляемого компанией Thwing-Albert Instrument Company, 14 Collins Avenue, W. Berlin, NJ 08091. Вырезают шесть (6) образцов с размерами 1 дюйм на 8 дюймов в машинном направлении. Образцы выдерживают при 23±1°С (73,4±1,8°F) при 50%-ной относительной влажности, по меньшей мере, в течение двух часов. Для образцов в машинном направлении сторона большего размера параллельна машинному направлению. Образцы должны быть ровными, свободными от морщин, сгибов или разрывов. Кроме того, помечают обращенную к американскому сушильному цилиндру сторону образцов. Образец размещают на горизонтальной подставке прибора с выравниванием края образца относительно правого края. Подвижный ползун размещают на образце, соблюдая осторожность с тем, чтобы не изменить его исходного положения. Правый край образца и подвижный ползун должны быть установлены у правого края горизонтальной подставки. Подвижный ползун плавно и медленно смещают вправо со скоростью, составляющей приблизительно 5 дюймов в минуту, до тех пор, пока образец не коснется призматической опоры. Регистрируют длину свисающего участка с точностью до ближайшего деления 0,1 см. Это выполняют посредством замера показания, соответствующего левому краю подвижного ползуна. Три образца предпочтительно подвергают испытанию при обращенной к американскому сушильному цилиндру стороне, направленной вверх, и три образца предпочтительно подвергают испытанию при обращенной к американскому сушильному цилиндру стороне, направленной вниз и расположенной на горизонтальной подставке. Длину при изгибе в машинном направлении регистрируют как среднюю длину свисающего участка в сантиметрах, деленную на два для учета местоположения оси изгиба. Длина при изгибе относится к длине при изгибе в машинном направлении, если не указано иное.
Впитывающую способность продуктов (изделий) по изобретению измеряют с помощью простого прибора для измерения впитывающей способности. Простой прибор для измерения впитывающей способности представляет собой особенно полезное устройство для измерения гидрофильности и впитывающей способности образца бумажного носового платка, бумажных салфеток, прокладок или полотенца. В данном испытании образец бумажного носового платка, бумажных салфеток или полотенца диаметром 2,0 дюйма закрепляют между верхним плоским пластиковым покрывающим элементом и нижней желобчатой пластиной для образца. Дискообразный образец бумажного носового платка, бумажной салфетки или полотенца удерживается на месте с помощью окружной фланцевой зоны шириной 1/8 дюйма. Держатель не вызывает сжатия образца. Деионизированную воду при температуре 73°F вводят в образец в центре нижней пластины для образца по трубке диаметром 1 мм. Данная вода имеет гидростатический напор минус 5 мм. Поток инициируют посредством импульса, подаваемого в начале измерения посредством механизма измерительного прибора. Таким образом, образец бумажного носового платка, бумажной салфетки или полотенца пропитывается водой от данного центрального места ввода в направлении радиально наружу посредством капиллярного воздействия. Когда скорость впитывания воды уменьшается до значений менее 0,005 грамма воды за 5 секунд, испытание прекращается. Количество воды, отводимое из резервуара и поглощаемое образцом, взвешивают и регистрируют в граммах воды на квадратный метр образца или в граммах воды на грамм листа. На практике применяется система Gravimetric Absorbency Testing System компании M/K Systems Inc. Это промышленно выпускаемая система, производимая компанией M/K Systems Inc., 12 Garden Street, Danvers, Mass., 01923. WAC или способность к поглощению воды, также называемая SAT (насыщением), фактически определяется самим измерительным прибором. Способность к поглощению воды определяется как точка, в которой график зависимости массы от времени имеет «нулевой» наклон, то есть образец перестал поглощать. Критерии завершения испытания выражены в виде максимального изменения массы воды, впитанной за фиксированный период времени. Это по существу представляет собой оценку нулевого наклона на графике зависимости массы от времени. В программе используется изменение, составляющее 0,005 г, за период времени, составляющий 5 секунд, в качестве критерия завершения; в том случае, если задано "Slow SAT" (медленное насыщение), критерий отсечения составляет 1 мг за 20 секунд.
Показатель интенсивности впитывания воды, или WAR, измеряют в секундах, и он представляет собой время, которое требуется образцу для впитывания капли воды массой 0,1 грамма, размещенной на его поверхности посредством автоматического шприца. Образцы для испытаний предпочтительно выдерживают при 23±1°С (73,4±1,8°F) при 50%-ной относительной влажности. Для каждого испытываемого изделия готовят 4 образца для испытаний с размером 3×3 дюйма. Каждый образец размещают в держателе образцов так, чтобы лампа с высокой интенсивностью излучения была направлена на образец. 0,1 мл воды осаждают на поверхности образца, и запускают секундомер. Когда вода будет впитана, на что будет указывать отсутствие дальнейшего отражения света от капли, секундомер останавливают и фиксируют время с точностью до ближайшего деления 0,1 секунды. Процедуру повторяют для каждого образца, и результаты усредняют для испытуемого изделия. Показатель интенсивности впитывания воды измеряют в соответствии с методом Т-432 см-99 по стандартам TAPPI (Технической ассоциации бумагоделательной промышленности (СЩА)).
Значения прочности при растяжении в сухом состоянии (в машинном направлении и в направлении под прямым углом к ходу полотна на машине), удлинение при растяжении, соотношение удлинений при растяжении, модуль упругости, разрушающее напряжение при разрыве, напряжение и деформацию измеряют с использованием стандартного испытательного устройства Instron или другого пригодного испытательного прибора для измерения удлинения при растяжении, который может иметь разную конфигурацию, при этом, как правило, используются полоски из бумажного носового платка (тонкой бумаги) или полотенца, имеющие ширину 3 или 1 дюйм и выдержанные в атмосфере с температурой 23±1°С (73,4±1°F) при 50%-ной относительной влажности в течение 2 часов. Испытание на растяжение проводят при скорости ползуна, составляющей 2 дюйма в минуту. Прочность при растяжении (tensile strength) иногда называют просто «tensile».
Разрушающее напряжение при разрыве (GM Break Modulus) выражают в граммах/3 дюйма/деформация в %. Деформация в % представляет собой безразмерную величину, и единицы измерений не нужно указывать. Значения прочности при растяжении относятся к значениям напряжения при разрыве, если не указано иное. Значения прочности при растяжении приведены в г/3 дюйма при разрыве. Таким образом, разрушающее напряжение при разрыве (GM Break Modulus) выражается следующим образом:
1/2
[(прочность при растяжении в машинном направлении/удлинение в машинном направлении при разрыве) × (прочность при растяжении в направлении под прямым углом к ходу полотна в машине/удлинение в направлении под прямым углом к ходу полотна в машине при разрыве)].
Соотношения растяжений представляют собой просто отношения величин, определяемых посредством вышеуказанных способов. Если не указано иное, способность к растяжению представляет собой соответствующую способность листа в сухом состоянии.
Прочность тонкой бумаги (бумажного платка, салфетки) при растяжении во влажном состоянии по настоящему изобретению измеряют посредством использования полоски тонкой бумаги шириной три дюйма, которую складывают в петлю, зажимают в специальном зажимном приспособлении, называемом Finch Cup, затем погружают в воду. Приспособление Finch Cup, которое поставляется компанией Thwing-Albert Instrument Company, Филадельфия, Пенсильвания, устанавливают на прибор для испытаний на растяжение, оснащенный динамометрическим датчиком, рассчитанным на 2,0 фунта, при этом фланец приспособления Finch Cup зажимают посредством нижней зажимной губки прибора, и концы петли из тонкой бумаги зажимают в верхней зажимной губке прибора для испытаний на растяжение. Образец погружают в воду, состав которой был отрегулирован для обеспечения водородного показателя рН, составляющего 7,0±0,1, и прочность при растяжении определяют через 5 секунд после погружения. Значения делят на два для учета наличия петли соответствующим образом.
Соотношения прочности при растяжении во влажном состоянии и прочности при растяжении в сухом состоянии выражают в процентах посредством умножения отношения на 100.
«Коэффициент крепирования с использованием материала» представляет собой выражение отношения скоростей между скоростью перемещения крепировального материала и скоростью перемещения формирующей сетки и, как правило, рассчитывается как отношение скорости полотна непосредственно перед крепированием с использованием материала и скоростью полотна непосредственно после крепирования с использованием материала, при этом формирующая сетка и переносящая поверхность, как правило, но необязательно, приводятся в движение с одинаковой скоростью:
коэффициент крепирования с использованием материала = скорость передаточного цилиндра: скорость крепировального материала.
Показатель крепирования с использованием материала также может быть выражен в процентах и рассчитан следующим образом:
показатель крепирования с использованием материала, в процентах, = [коэффициент крепирования с использованием материала - 1] × 100%.
Полотно, крепированное с передаточного цилиндра со скоростью движения поверхности 750 футов в минуту на материал со скоростью 500 футов в минуту, имеет коэффициент крепирования с использованием материала, составляющий 1,5, и показатель крепирования с использованием материала, составляющий 50%.
Общий коэффициент крепирования рассчитывают как отношение скорости формирующей сетки к скорости барабана [наката], и общий показатель крепирования в % выражается следующим образом:
Общий показатель крепирования, % = [Общий коэффициент крепирования - 1] × 100%.
Процесс со скоростью формирующей сетки, составляющей 2000 футов в минуту, и скоростью барабана [наката], составляющей 1000 футов в минуту, имеет линейный или общий коэффициент крепирования, составляющий 2, и общий показатель крепирования, составляющий 100%.
PLI или pli означает единицы силы, выраженной в фунтах на линейный дюйм.
Твердость (твердость на вдавливание) по Pusey и Jones измеряют в соответствии со стандартом ASTM D 531, и она соответствует показателю вдавливания (для стандартного образца и условий).
Разность (delta) скоростей означает разность линейных скоростей.
Клей для крепирования, возможно, используется для крепления полотна к передаточному цилиндру и используется для приклеивания полотна, крепированного с использованием материала, к американскому сушильному цилиндру перед его снятием, как будет описано ниже. Клей предпочтительно представляет собой гигроскопичный, поддающийся повторному смачиванию по существу не сшивающий клей. К примерам предпочтительных клеев относятся те, которые включают в себя поливиниловый спирт общего класса, описанные в патенте США No. 4 528 316 на имя Soerens и др. Другие пригодные клеи описаны в одновременно находящейся на рассмотрении предварительной заявке на патент США с порядковым номером 60/372 255, поданной 12 апреля 2002, озаглавленной "Improved Creping Adhesive Modifier and Process for Producing Paper Products" («Улучшенный модификатор для клея для крепирования и способ изготовления бумажных изделий») (досье поверенного No. 2394). Описания патента '316 и заявки '255 включены в данную заявку путем ссылки. Пригодные клеи, если требуется, предусмотрены с модификаторами и так далее. Предпочтительно использовать сшивающий агент и/или модификатор в клее в незначительных количествах или вообще не использовать их.
Клеи для крепирования могут содержать термоотверждающуюся или нетермоотверждающуюся смолу, пленкообразующий полукристаллический полимер и, возможно, неорганический сшивающий агент, а также модификаторы. Если требуется, клей для крепирования по настоящему изобретению также может включать в себя другие компоненты, включая углеводородные масла, поверхностно-активные вещества или пластификаторы, но возможные компоненты не ограничены вышеуказанными.
Модификаторы для крепирования, которые могут быть использованы в ограниченных количествах, включают в себя четвертичный аммониевый комплекс, содержащий, по меньшей мере, один нециклический амид. Четвертичный аммониевый комплекс также может содержать один или несколько атомов азота (или других атомов), которые способны вступать в реакцию с алкилирующими или кватернизирующими агентами. Эти алкилирующие или кватернизирующие агенты могут содержать ноль, одну, две, три или четыре содержащие нециклические амиды группы. Амидосодержащая группа представлена следующей структурой формулы:
7
8
где R и R представляют собой нециклические молекулярные цепи атомов, образующих органические или неорганические вещества.
Предпочтительные четвертичные аммониевые комплексы с нециклическими bis-амидами могут иметь формулу:
1
2
3
4
5
6
где R и R могут представлять собой длинноцепочные нециклические насыщенные или ненасыщенные алифатические группы; R и R могут представлять собой длинноцепочные нециклические насыщенные или ненасыщенные алифатические группы, галоген, гидроксид, алкоксилированную жирную кислоту, алкоксилированный жирный спирт, полиэтиленоксидную группу или группу с органическим спиртом; и R и R могут представлять собой длинноцепочные нециклические насыщенные или ненасыщенные алифатические группы. Если требуется, модификатор присутствует в клее для крепирования в количестве от приблизительно 0,05% до приблизительно 25%, более предпочтительно - от приблизительно 0,25% до приблизительно 10%, и наиболее предпочтительно - от приблизительно 0,5% до приблизительно 5% от общего содержания твердых веществ в композиции клея для крепирования.
К модификаторам относятся те, которые поставляются компанией Goldschmidt Corporation, Эссен, Германия или компанией Process Application Corporation, базирующейся в Washington Crossing, Пенсильвания. К пригодным модификаторам для крепирования, поставляемым Goldschmidt Corporation, относятся VARISOFT 222LM, VARISOFT 222, VARISOFT 110, VARISOFT 222LT, VARISOFT 110 DEG и VARISOFT 238, но возможные модификаторы от данной компании не ограничены вышеуказанными. К пригодным модификаторам для крепирования, поставляемым Process Application Corporation, относятся PALSOFT 580 FDA или PALSOFT 580С, но возможные модификаторы от данной компании не ограничены вышеуказанными.
К другим модификаторам для крепирования, пригодным для использования в настоящем изобретении, относятся те соединения, которые описаны в документе WO/01/85109, который включен в данную заявку полностью путем ссылки, но возможные модификаторы для крепирования не ограничены указанными в данном документе.
Клеи для крепирования, предназначенные для использования в связи с настоящим изобретением, могут включать в себя любую пригодную термоотверждающуюся или нетермоотверждающуюся смолу. Смолы в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно выбраны из термоотверждающихся и нетермоотверждающихся полиамидных смол или глиоксилированных полиакриламидных смол. Полиамиды, пригодные для использования в настоящем изобретении, могут быть разветвленными или неразветвленными, насыщенными или ненасыщенными.
Полиамидные смолы, предназначенные для использования в настоящем изобретении, могут включать в себя полиаминоамидэпихлоргидриновые смолы (РАЕ) того же общего типа, что и используемые в качестве смол для повышения прочности во влажном состоянии. Полиаминоамидэпихлоргидриновые смолы описаны, например, в работе "Wet-Strength Resins and Their Applications", в главе 2, H. Epsy, озаглавленной Alkaline-Curing Polymeric Amine-Epichlorohydrin Resins, которая полностью включена в данную заявку путем ссылки. К предпочтительным полиаминоамидэпихлоргидриновым смолам, пригодным для использования в соответствии с настоящим изобретением, относятся растворимый в воде продукт реакции полимеризации эпигалоидогидрина, предпочтительно эпихлоргидрина, и водорастворимый полиамид, имеющие группы с вторичными аминами, полученные из полиалкиленполиамина и насыщенной алифатической двухосновной карбоновой кислоты, содержащей от приблизительно 3 до приблизительно 10 атомов углерода.
Неисчерпывающий перечень нетермоотверждающихся катионных полиамидных смол можно обнаружить в патенте США No. 5 338 807, выданном на имя Espy и др. и включенном в данную заявку путем ссылки. Нетермоотверждающаяся смола может быть синтезирована посредством прямой реакции полиамидов дикарбоновой кислоты и метил-bis(3-аминопропил)амина в водном растворе с эпихлоргидрином. Карбоновые кислоты могут включать насыщенные и ненасыщенные дикарбоновые кислоты, имеющие от приблизительно 2 до 12 атомов углерода, включая, например, щавелевую, малоновую, янтарную, глутаровую, адипиновую, пимелиновую, субериновую, азелаиновую, себациновую, малеиновую, итаконовую, фталевую и терефталевую кислоты. Предпочтительными являются адипиновая и глутаровая кислоты, при этом наиболее предпочтительной является адипиновая кислота. Могут быть использованы сложные эфиры алифатических дикарбоновых кислот и ароматических дикарбоновых кислот, таких как фталевая кислота, а также комбинации подобных дикарбоновых кислот или сложных эфиров. Получение растворимой в воде, термоотверждающейся полиамидоэпигалоидогидриновой смолы описано в патентах США No.No. 2 926 116, 3 058 873 и 3 772 076, выданных на имя Kiem, которые все полностью включены в данную заявку путем ссылки.
Полиамидная смола может быть основана на диэтилентриамине (ДЭТА) вместо генерализованного полиамина. Два примера структур подобной полиамидной смолы приведены ниже. Структура 1 показывает два типа концевых групп: группы на основе двухосновной кислоты и на основе одноосновной кислоты.
СТРУКТУРА 1
Структура 2 показывает полимер с одной концевой группой на основе группы на основе двухосновной кислоты и другой концевой группой на основе нитрогруппы.
СТРУКТУРА 2
Следует отметить, что несмотря на то, что обе структуры основаны на диэтилентриамине, другие полиамины могут быть использованы для образования данного полимера, включая те, которые могут иметь боковые цепи из третичных аминов.
Полиамидная смола имеет вязкость от приблизительно 80 до приблизительно 800 сантипуаз и общее содержание твердой фазы, составляющее от приблизительно 5% до приблизительно 40%. Полиамидная смола присутствует в клее для крепирования согласно настоящему изобретению в количестве от приблизительно 0% до приблизительно 99,5%. В соответствии с другим вариантом осуществления полиамидная смола присутствует в клее для крепирования в количестве от приблизительно 20% до приблизительно 80%. В еще одном варианте осуществления полиамидная смола присутствует в клее для крепирования в количестве от приблизительно 40% до приблизительно 60% от общего содержания твердой фазы в композиции клея для крепирования.
Полиамидные смолы, пригодные для использования в соответствии с настоящим изобретением, могут быть получены от компании Ondeo-Nalco Corporation, базирующейся в Naperville, Иллинойс, и компании Hercules Corporation, базирующейся в Wilmington, Делавэр. К смолам для клеев для крепирования, пригодным для использования в соответствии с настоящим изобретением и поставляемым компанией Ondeo-Nalco Corporation, относятся CREPECCEL 675NT, CREPECCEL 675P и CREPECCEL 690НА, но возможные пригодные смолы от компании Ondeo-Nalco Corporation не ограничены вышеуказанными. К соответствующим смолам для клеев для крепирования, поставляемым компанией Hercules Corporation, относятся HERCULES 82-176, HERCULES 1145, Unisoft 805 и CREPETROL A-6115, но возможные пригодные смолы от компании Hercules Corporation не ограничены вышеуказанными. К другим полиамидным смолам, пригодным для использования в соответствии с настоящим изобретением, относятся, например, те, которые описаны в патентах США No.No. 5 961 782 и 6 133 405, которые оба включены в данную заявку путем ссылки.
Клей для крепирования также включает в себя пленкообразующий полукристаллический полимер. Пленкообразующие поликристаллические полимеры, пригодные для использования в настоящем изобретении, могут быть выбраны, например, из гемицеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и наиболее предпочтительно включают в себя поливиниловый спирт (PVOH). Поливиниловые спирты, используемые в клее для крепирования, могут иметь среднюю молекулярную массу от приблизительно 13000 до приблизительно 124000 Дальтон. В соответствии с одним вариантом осуществления поливиниловые спирты имеют степень гидролиза от приблизительно 80% до приблизительно 99,9%. В соответствии с другим вариантом осуществления поливиниловые спирты имеют степень гидролиза от приблизительно 85% до приблизительно 95%. В еще одном варианте осуществления поливиниловые спирты имеют степень гидролиза от приблизительно 86% до приблизительно 90%. Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления поливиниловые спирты предпочтительно имеют вязкость, измеренную при 20 градусах Цельсия с использованием 4%-ного водного раствора, составляющую от приблизительно 2 до приблизительно 100 сантипуаз. В соответствии с другим вариантом осуществления поливиниловые спирты имеют вязкость, составляющую от приблизительно 10 до приблизительно 70 сантипуаз. В еще одном варианте осуществления поливиниловые спирты имеют вязкость, составляющую от приблизительно 20 до приблизительно 50 сантипуаз.
Как правило, поливиниловый спирт присутствует в клее для крепирования в количестве от приблизительно 10% до 90% или от 20% до приблизительно 80%, или более. В некоторых вариантах осуществления поливиниловый спирт присутствует в клее для крепирования в количестве от приблизительно 40 весовых процентов до приблизительно 60 весовых процентов от общего содержания твердой фазы в композиции клея для крепирования.
К поливиниловым спиртам, пригодным для использования в соответствии с настоящим изобретением, относятся поставляемые компаниями Monsanto Chemical Co. и Celanese Chemical. К соответствующим поливиниловым спиртам, поставляемым Monsanto Chemical Co., относятся Gelvatols, включая GELVATOL 1-90, GELVATOL 3-60, GELVATOL 20-30, GELVATOL 1-30, GELVATOL 20-90 и GELVATOL 20-60, но возможные поливиниловые спирты Gelvatols не ограничены вышеуказанными. Что касается Gelvatols, то первое число указывает на процентное содержание остаточного поливинилацетата, а следующий ряд цифр, будучи умноженным на 1000, дает число, соответствующее средней молекулярной массе.
Продукты компании Celanese Chemical, представляющие собой поливиниловые спирты, пригодные для использования в клее для крепирования (ранее называемые продуктами Airvol от компании Air Products до октября 2000), перечислены ниже.
Таблица 2Поливиниловый спирт для клея для крепирования
Сорт
% гидролиза
Вязкость, сантипуаз<sup>1</sup>
рН
Максимальное содержание летучих веществ, %
Максимальное содержание золы, %
Сверхгидролизованные
Celvol 125
99,3+
28-32
5,5-7,5
5
1,2
Celvol 165
99,3+
62-72
5,5-7,5
5
1,2
Полностью гидролизованные
Celvol 103
98,0-98,8
3,5-4,5
5,0-7,0
5
1,2
Celvol 305
98,0-98,8
4,5-5,5
5,0-7,0
5
1,2
Celvol 107
98,0-98,8
5,5-6,6
5,0-7,0
5
1,2
Celvol 310
98,0-98,8
9,0-11,0
5,0-7,0
5
1,2
Celvol 325
98,0-98,8
28,0-32,0
5,0-7,0
5
1,2
Celvol 350
98,0-98,8
62-72
5,0-7,0
5
1,2
Гидролизованные до промежуточной степени
Celvol 418
91,0-93,0
14,5-19,5
4,5-7,0
5
0,9
Celvol 425
95,5-96,5
27-31
4,5-6,5
5
0,9
Частично гидролизованные
Celvol 502
87,0-89,0
3,0-3,7
4,5-6,5
5
0,9
Celvol 203
87,0-89,0
3,5-4,5
4,5-6,5
5
0,9
Celvol 205
87,0-89,0
5,2-6,2
4,5-6,5
5
0,7
Celvol 513
86,0-89,0
13-15
4,5-6,5
5
0,7
Celvol 523
87,0-89,0
23-27
4,0-6,0
5
0,5
Celvol 540
87,0-89,0
45-55
4,0-6,0
5
0,5
<sup>1</sup> 4%-ный раствор, 20°С.
Клей для крепирования также может содержать одну или несколько неорганических сшивающих солей или агентов. Полагают, что такие добавки лучше всего использовать в незначительном количестве или вообще не использовать в связи с настоящим изобретением. Неисчерпывающий перечень многовалентных ионов металлов включает кальций, барий, титан, хром, марганец, железо, кобальт, никель, цинк, молибден, олово, сурьму, ниобий, ванадий, вольфрам, селен и цирконий. Могут быть использованы смеси ионов металлов. К предпочтительным анионам относятся ацетат, формиат, гидроксид, карбонат, хлорид, бромид, йодид, сульфат, тартрат и фосфат. Примером предпочтительной неорганической сшивающей соли является соль циркония. Соль циркония, пригодная для использования в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, может быть выбрана из одного или нескольких соединений циркония, имеющих валентность плюс четыре, таких как карбонат аммония-циркония, ацетилацетонат циркония, ацетат циркония, карбонат циркония, сульфат циркония, фосфат циркония, карбонат калия-циркония, фосфат циркония-натрия и тартрат натрия-циркония. К соответствующим соединениям циркония относятся, например, те, которые описаны в патенте США No. 6 207 011, который включен в данную заявку путем ссылки.
Неорганическая сшивающая соль может присутствовать в клее для крепирования в количестве от приблизительно 0% до приблизительно 30%. В другом варианте осуществления неорганический сшивающий агент может присутствовать в клее для крепирования в количестве от приблизительно 1% до приблизительно 20%. В еще одном варианте осуществления неорганический сшивающий агент может присутствовать в клее для крепирования в количестве от приблизительно 1 весового процента до приблизительно 10 весовых процентов от общего содержания твердой фазы в композиции клея для крепирования. К соединениям циркония, пригодным для использования в соответствии с настоящим изобретением, относятся те, которые можно получить от компаний EKA Chemicals Co. (ранее Hopton Industries) и Magnesium Elektron, Inc. Соответствующими промышленно производимыми соединениями циркония от компании EKA Chemicals Co. являются AZCOTE 5800M и KZCOTE 5000, и соответствующими промышленно производимыми соединениями циркония от компании Magnesium Elektron, Inc. являются AZC или KZC.
Как отмечено выше, клей для крепирования может включать в себя любые другие компоненты, включая органические сшивающие агенты, углеводородные масла, поверхностно-активные вещества, амфотерные соединения, увлажнители, пластификаторы или другие вещества для обработки поверхности, но возможные компоненты не ограничены вышеуказанными. Обширный, но не исчерпывающий перечень органических сшивающих агентов включает глиоксаль, малеиновый ангидрид, бисмалеимид, бисакриламид и эпигалоидогидрин. Органические сшивающие агенты могут быть циклическими или нециклическими соединениями. К пластификаторам, пригодным для использования в настоящем изобретении, могут относиться пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль и глицерин.
Клей для крепирования может быть нанесен в виде единой композиции или может быть нанесен в виде ее составляющих. Более точно, полиамидная смола может быть нанесена отдельно от поливинилового спирта и модификатора.
2
2
2
2
2
2
2
2
При использовании крепирующего шабера обычное комплексное покрытие (coating package) наносят при общей величине покрытия (добавленного, как было рассчитано выше), составляющей 54 мг/м, при 32 мг/м поливинилового спирта (Celvol 523)/11,3 мг/м полиаминоамидэпихлоргидриновой смолы (Hercules 1145) и 10,5 мг/м модификатора (Hercules 4609VF). Предпочтительное покрытие для процесса снятия (отделения) по изобретению наносят в количестве 20 мг/м при 14,52 мг/м поливинилового спирта (Celvol 523)/5,10 мг/м полиаминоамидэпихлоргидриновой смолы (Hercules 1145) и 0,38 мг/м модификатора (Hercules 4609VF).
В соответствии с настоящим изобретением поглощающее бумажное полотно изготавливают посредством диспергирования волокон для производства бумаги в водной массе (суспензии) и осаждения водной бумажной массы на формующую сетку бумагоделательной машины. Может быть использована любая пригодная схема формования. Например, обширный, но не исчерпывающий перечень помимо длинносеточных [плоскосеточных] бумагоделательных машин включает в себя листоформовочную секцию машины для выработки санитарно-бытовых бумаг (crescent former), двухсеточную бумагоделательную машину с С-образной накруткой, двухсеточную бумагоделательную машину с S-образной накруткой или бумагоделательную машину с отсасывающим грудным валом. Формующий материал может представлять собой любой пригодный перфорированный элемент, включая однослойные материалы, двухслойные материалы, трехслойные материалы, фотополимерные материалы и тому подобное. Неисчерпывающий перечень документов по предшествующему уровню техники в области формующих материалов включает патенты США No.No. 4 157 276, 4 605 585, 4 161 195, 3 545 705, 3 549 742, 3 858 623, 4 041 989, 4 071 050, 4 112 982, 4 149 571, 4 182 381, 4 184 519, 4 314 589, 4 359 069, 4 376 455, 4 379 735, 4 453 573, 4 564 052, 4 592 395, 4 611 639, 4 640 741, 4 709 732, 4 759 391, 4 759 976, 4 942 077, 4 967 085, 4 998 568, 5 016 678, 5 054 525, 5 066 532, 5 098 519, 5 103 874, 5 114 777, 5 167 261, 5 199 261, 5 199 467, 5 211 815, 5 219 004, 5 245 025, 5 277 761, 5 328 565 и 5 379 808, которые все полностью включены в данное описание путем ссылки. Один формующий материал, особенно пригодный для настоящего изобретения, представляет собой материал Voith Fabrics Forming Fabric 2164, изготавливаемый компанией Voith Fabrics Corporation, Shreveport, Луизиана.
Образование пены из водной бумажной массы на формующей сетке или материале может быть использовано как средство регулирования проницаемости или объема пустот листа при крепировании с использованием материала. Способы пенообразования раскрыты в патенте США No. 4 543 156 и в патенте Канады No. 2 053 505, описания которых включены в данную заявку путем ссылки. Вспененную волокнистую бумажную массу образуют из водной суспензии волокон, смешанной с вспененным жидким носителем непосредственно перед ее введением в напорный ящик. Суспензия целлюлозы, подаваемая в систему, имеет концентрацию волокон в диапазоне от приблизительно 0,5 до приблизительно 7 весовых процентов, предпочтительно в диапазоне от приблизительно 2,5 до приблизительно 4,5 весового процента. Суспензию целлюлозы добавляют во вспененную жидкость, содержащую воду, воздух и поверхностно-активное вещество, содержащее от 50 до 80 процентов воздуха по объему, образуя вспененную волокнистую бумажную массу, имеющую концентрацию волокон в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 3 весовых процентов, посредством простого смешивания за счет естественной турбулентности и смешивания, свойственного элементам процесса. Добавление пульпы в виде суспензии с низкой концентрацией приводит к получению избыточной вспененной жидкости, отводимой обратно с формующих сеток. Избыточная вспененная жидкость выпускается из системы и может быть использована где-либо еще или подвергнута обработке для извлечения поверхностно-активного вещества из нее.
Бумажная масса может содержать химические добавки для изменения физических свойств получаемой бумаги. Данные химические составы хорошо понятны специалисту в данной области техники и могут быть использованы в любой известной комбинации. Подобные добавки могут представлять собой модификаторы поверхности, мягчители, разрыхлители, средства для повышения прочности, латексы, средства, придающие непрозрачность, оптические осветляющие агенты, красители, пигменты, проклеивающие вещества, химические вещества, придающие барьерные свойства, средства, способствующие удерживанию, придающие нерастворимость средства, органические или неорганические сшивающие агенты или их комбинации; указанные химические вещества, возможно, содержат полиолы, крахмалы, полипропиленгликолевые сложные эфиры, полиэтиленгликолевые сложные эфиры, фосфолипиды, поверхностно-активные вещества, полиамины, модифицированные с приданием им гидрофобности катионные полимеры (НМСР), модифицированные с приданием им гидрофобности анионные полимеры (НМАР) или тому подобное.
Пульпа может быть смешана с регулирующими прочность агентами, такими как агенты для повышения прочности во влажном состоянии, агенты для повышения прочности в сухом состоянии и разрыхлители/мягчители и так далее. Соответствующие агенты для повышения прочности во влажном состоянии известны специалисту в данной области техники. Обширный, но не исчерпывающий перечень пригодных средств для повышения прочности включает карбамидоформальдегидные смолы, меламиноформальдегидные смолы, глиоксилированные полиакриламидные смолы, полиамидэпихлоргидриновые смолы и тому подобное. Термоотверждающиеся полиакриламиды получают посредством реакции акриламида с диаллилдиметиламмонийхлоридом (DADMAC) для получения сополимера катионного полиакриламида, который в конце концов вступает в реакцию с глиоксалем для получения катионной сшивающей смолы, повышающей прочность во влажном состоянии, а именно глиоксилированного полиакриламида. Данные материалы описаны в целом в патентах США No. 3 556 932 на имя Coscia и др. и No. 3 556 933 на имя Williams и др., которые оба полностью включены в данную заявку путем ссылки. Смолы данного типа промышленно изготавливаются и поставляются на рынок под торговым наименованием PAREZ 631NC компанией Bayer Corporation. Могут быть использованы различные мольные отношения акриламида/диаллилдиметиламмонийхлорида/глиоксаля для получения сшивающих смол, которые пригодны в качестве агентов, повышающих прочность во влажном состоянии. Кроме того, другие деагельдегиды могут быть заменены глиоксалем для получения таких свойств как способность отверждаться при нагревании и прочность во влажном состоянии. Особенно полезны полиамидэпихлоргидриновые смолы для повышения прочности во влажном состоянии, пример которых продается под торговыми наименованиями Kymene 557LX и Kymene 557Н компанией Hercules Incorporated, Wilmington, Делавэр и Amres компанией Georgia-Pacific Resins, Inc. Данные смолы и способ изготовления смол описаны в патенте США No. 3 700 623 и патенте США No. 3 772 076, каждый из которых полностью включен в данную заявку путем ссылки. Обширное описание полимерных эпигалоидогидриновых смол приведено в главе 2: Alkaline-Curing Polymeric Amine-Epichlorohydrin, написанной Espy в работе Wet Strength Resins and Their Application (под редакцией L. Chan, 1994), включенной полностью в данную заявку путем ссылки. Целесообразно полный перечень смол для повышения прочности во влажном состоянии описан Westfelt в работе в [журнале] Cellulose Chemistry and Technology, Volume 13, p.813, 1979, которая включена в данную заявку путем ссылки.
Пригодные агенты для повышения временной прочности во влажном состоянии аналогичным образом могут быть включены, в частности, в особых случаях применения, когда следует избегать использования одноразового бумажного полотенца со смолой для обеспечения постоянной прочности во влажном состоянии. Обширный, но не исчерпывающий перечень пригодных агентов для повышения временной прочности во влажном состоянии включает алифатические и ароматические альдегиды, включая глиоксаль, малоновый диальдегид, янтарный диальдегид, глутаральдегид и диальдегидные крахмалы, а также замещенные или прореагировавшие крахмалы, дисахариды, полисахариды, хитозан или другие прореагировавшие продукты реакции полимеризации мономеров или полимеров, имеющих альдегидные группы и, возможно, нитрогруппы. К типовым примерам азотосодержащих полимеров, которые целесообразно могут вступать в реакцию с содержащими альдегид мономерами или полимерами, относятся виниламиды, акриламиды и родственные азотосодержащие полимеры. Данные полимеры придают положительный заряд содержащему альдегид продукту реакции. Кроме того, могут быть использованы другие промышленно производимые и имеющиеся на рынке агенты для повышения временной прочности во влажном состоянии, такие как PAREZ 745, изготавливаемый компанией Bayer, наряду с теми, которые описаны, например, в патенте США No. 4 605 702.
Смола для обеспечения временной прочности во влажном состоянии может представлять собой любой из множества растворимых в воде органических полимеров, содержащих альдегидные звенья и катионные звенья, используемых для повышения прочности бумажного изделия на растяжение в сухом и влажном состоянии. Подобные смолы описаны в патентах США No.No. 4 675 394, 5 240 562, 5 138 002, 5 085 736, 4 981 557, 5 008 344, 4 603 176, 4 983 748, 4 866 151, 4 804 769 и 5 217 576. Могут быть использованы модифицированные крахмалы, продаваемые под товарными знаками CO-BOND 1000 и CO-BOND 1000 Plus компанией National Starch and Chemical Company, Bridgewater, Нью-Джерси. Перед использованием катионный альдегидный растворимый в воде полимер может быть подготовлен посредством предварительного нагрева водной суспензии с содержанием твердой фазы, составляющим приблизительно 5%, удерживаемой при температуре, которая составляет приблизительно 240 градусов по Фаренгейту, и имеющей водородный показатель рН, составляющий приблизительно 2,7, в течение приблизительно 3,5 минуты. В завершение, суспензия может быть резко охлаждена и разбавлена путем добавления воды для получения смеси, содержащей приблизительно 1,0% твердой фазы, при температуре, составляющей менее приблизительно 130 градусов по Фаренгейту.
Другие агенты для повышения временной прочности во влажном состоянии, также поставляемые National Starch and Chemical Company, продаются под товарными знаками CO-BOND 1600 и CO-BOND 2300. Эти крахмалы поставляются в виде водных коллоидных дисперсий и не требуют предварительного нагрева перед использованием.
Могут быть использованы такие агенты для повышения временной прочности во влажном состоянии, как глиоксилированный полиакриламид. Агенты для повышения временной прочности во влажном состоянии, такие как глиоксилированные полиакриламидные смолы, получают посредством реакции акриламида с диаллилдиметиламмонийхлоридом (DADMAC) для получения сополимера катионного полиакриламида, который в конце концов вступает в реакцию с глиоксалем для получения катионной сшивающей смолы, повышающей временную или полупостоянную прочность во влажном состоянии, а именно глиоксилированного полиакриламида. Данные материалы описаны в целом в патенте США No. 3 556 932 на имя Coscia и др. и в патенте США No. 3 556 933 на имя Williams и др., которые оба полностью включены в данную заявку путем ссылки. Смолы данного типа промышленно изготавливаются и поставляются на рынок под торговым наименованием PAREZ 631NC компанией Bayer Industries. Могут быть использованы различные мольные отношения акриламида/диаллилдиме-тиламмонийхлорида/глиоксаля для получения сшивающих смол, которые пригодны в качестве агентов, повышающих прочность во влажном состоянии. Кроме того, другие деагельдегиды могут быть заменены глиоксалем для получения таких свойств как прочность во влажном состоянии.
К пригодным агентам для повышения прочности в сухом состоянии относятся крахмал, хьюаровая камедь, полиакриламиды, карбоксиметилцеллюлоза и тому подобное. Особенно пригодна карбоксиметилцеллюлоза, пример которой продается под торговым названием Hercules CMC компанией Hercules Incorporated, Wilmington, Делавэр. В соответствии с одним вариантом осуществления целлюлозная масса может содержать от приблизительно 0 до приблизительно 15 фунтов агента для повышения прочности в сухом состоянии на тонну. В соответствии с другим вариантом осуществления целлюлозная масса может содержать от приблизительно 1 до приблизительно 5 фунтов агента для повышения прочности в сухом состоянии на тонну.
Аналогичным образом, пригодные разрыхлители известны специалисту в данной области техники. Разрыхлители или мягчители могут также быть включены в целлюлозную массу или распылены по полотну после его образования. Настоящее изобретение также может быть использовано с материалами для умягчения, включая класс солей амидоаминов, полученных из частично нейтрализованных кислотой аминов, но возможные материалы не ограничены вышеуказанными. Подобные материалы описаны в патенте США No. 4 720 383. Evans в работе, опубликованной в Chemistry and Industry, 5 июля 1969, pp.893-903; Egan в работе, опубликованной в J. Am. Oil Chemist's Soc., Vol. 55 (1978), pp.118-121; и Trivedi и др. в работе, опубликованной в J. Am. Oil Chemist's Soc., июнь 1981, pp. 754-756, которые полностью включены путем ссылки, указывают, что мягчители часто промышленно изготавливаются только как комплексные смеси, а не как отдельные соединения. Несмотря на то, что дальнейшее рассмотрение сконцентрировано на преобладающих видах, следует понимать, что промышленно изготавливаемые и имеющиеся на рынке смеси, как правило, используются на практике.
Quasoft 202-JR представляет собой пригодный материал для умягчения, который может быть получен посредством алкилирования продукта конденсации олеиновой кислоты и диэтилентриамина. Условия синтеза, предусматривающие использование недостаточного количества алкилирующего агента (например, диэтилсульфата) и только одной стадии алкилирования с последующей корректировкой значения рН для протонирования неэтилированных продуктов, приводят к получению смеси, состоящей из катионных этилированных и катионных неэтилированных продуктов реакции. Меньшая часть (например, приблизительно 10%) получающегося в результате амидоамина подвергается циклизации до имидазолиновых соединений. Поскольку только имидазолиновые части данных материалов представляют собой четвертичные аммониевые соединения, композиции в целом являются рН-регулируемыми. Следовательно, при реализации настоящего изобретения на практике с использованием данного класса химических веществ водородный показатель рН в напорном ящике должен составлять от приблизительно 6 до 8, более предпочтительно - от 6 до 7, и наиболее предпочтительно - от 6,5 до 7.
Четвертичные аммониевые соединения, такие как диалкилдиметиловые четвертичные аммониевые соли, также пригодны в особенности тогда, когда алкильные группы содержат от приблизительно 10 до 24 атомов углерода. Данные соединения имеют преимущество, заключающееся в том, что они относительно не чувствительны к рН.
Могут быть использованы поддающиеся биологическому разложению мягчители. Типичные поддающиеся биологическому разложению, катионные мягчители/разрыхлители раскрыты в патентах США No.No. 5 312 522, 5 415 737, 5 262 007, 5 264 082 и 5 223 096, которые все полностью включены в данную заявку путем ссылки. Соединения представляют собой поддающиеся биологическому разложению сложные диэфиры четвертичных аммиачных соединений, кватернизированные аминоэфиры и поддающиеся биологическому разложению сложные эфиры на основе растительных масел, функциональные вместе с четвертичным аммонийхлоридом и диэфирдиэруцилдиметиламмонийхлоридом, и представляют собой типичные поддающиеся биологическому разложению мягчители.
В некоторых вариантах осуществления особенно предпочтительная композиция разрыхлителя включает в себя четвертичный аминовый компонент, а также неионогенное поверхностно-активное вещество.
Формирующееся полотно, как правило, обезвоживают на сукне для производства бумаги. Может быть использовано любое пригодное сукно. Например, сукно может иметь двухполотенные основные переплетения, трехполотенные основные переплетения или ламинированные многослойные основные переплетения. Предпочтительным сукном является то, которое имеет ламинированные (многослойные) основные переплетения. Сукном для прессования во влажном состоянии, которое может быть особенно пригодным в настоящем изобретении, является материал Vector 3, изготавливаемый компанией Voith Fabric. Предшествующий уровень техники в области сукон для прессования включает в себя патенты США No.No. 5 657 797, 5 368 696, 4 973 512, 5 023 132, 5 225 269, 5 182 164, 5 372 876 и 5 618 612. Аналогичным образом может быть использовано сукно для прессования при перепаде давлений, подобное раскрытому в патенте США No. 4 533 437 на имя Curran и др.
К пригодным крепировальным или текстурированным материалам относятся однослойные или многослойные, или композиционные, предпочтительно открытые структуры. Структура материала сама по себе имеет менее важное значение, чем микрорельеф крепирующей поверхности в зоне крепирования, как рассмотрено ниже более подробно. Перегибы в машинном направлении с имеющими немного меньшую высоту перегибами в направлении под прямым углом к ходу полотна на машине очень предпочтительны для некоторых изделий. Материалы могут иметь, по меньшей мере, одну из следующих характеристик: (1) на стороне крепировального материала, которая находится в контакте с влажным полотном («верхней» стороне), число проходящих в машинном направлении нитей на дюйм составляет от 10 до 200, и число проходящих в поперечном направлении нитей на дюйм (плотность в направлении утка) также составляет от 10 до 200; (2) диаметр одиночной нити, как правило, меньше 0,050 дюйма; (3) на верхней стороне расстояние между наивысшей точкой перегибов в машинном направлении и наивысшей точкой на перегибах в поперечном направлении составляет от приблизительно 0,001 до приблизительно 0,02 или 0,03 дюйма; (4) между данными двумя уровнями могут иметься в наличии перегибы, образованные или нитями, проходящими в машинном направлении, или нитями, проходящими в поперечном направлении (направлении под прямым углом к ходу полотна на машине), которые придают микрорельефу поверхности внешний вид трехмерной структуры с выступами/впадинами, который придается листу; (5) материал может быть ориентирован любым пригодным образом с тем, чтобы достичь заданного воздействия на обработку и на свойства изделия; перегибы в виде длинных выгибов могут быть на верхней стороне для увеличения выступов в изделии, проходящих в машинном направлении, или перегибы в виде длинных желобов могут быть на верхней стороне, если желательно большее число выступов в поперечном направлении для оказания влияния на характеристики крепирования, когда полотно перемещается с передаточного цилиндра на крепировальный материал; и (6) материал может быть выполнен таким, что на нем будут видны определенные геометрические узоры, которые приятны для глаза, которые, как правило, повторяются между каждыми двумя - пятьюдесятью нитями основы. Одним предпочтительным материалом является многослойная ткань WO13 Albany International. Подобные материалы образуют из элементарных полимерных волокон, имеющих диаметры, как правило, находящиеся в диапазоне от приблизительно 0,25 мм до приблизительно 1 мм. Подобные материалы образуют из элементарных полимерных волокон, имеющих диаметры, как правило, находящиеся в диапазоне от приблизительно 10 мм до приблизительно 100 мм. Данный материал может быть использован для получения поглощающего целлюлозного листа, имеющего переменную локальную поверхностную плотность, содержащего волокнистую сетку для производства бумаги, предусмотренную с (i) множеством имеющих вид хохолка зон, проходящих в направлении, поперечном к машинному направлению, имеющих увеличенное содержание волокон и относительно высокую локальную поверхностную плотность, соединенных друг с другом посредством (ii) множества удлиненных уплотненных зон из сжатых волокон для производства бумаги, при этом удлиненные уплотненные зоны имеют относительно низкую локальную поверхностную плотность и в основном ориентированы вдоль машинного направления листа. Удлиненные уплотненные зоны дополнительно характеризуются соотношением геометрических размеров в машинном направлении/направлении под прямым углом к ходу полотна в машине (поперечном направлении), составляющим, по меньшей мере, 1,5. Как правило, соотношения геометрических размеров в машинном направлении/направлении под прямым углом к ходу полотна в машине для уплотненных зон превышают 2 или превышают 3; как правило, составляют от приблизительно 2 до 10. В большинстве случаев имеющие повышенную концентрацию волокна, имеющие вид хохолка зоны, имеют ориентацию волокон преимущественно вдоль поперечного направления листа, и уплотненные зоны с относительно низкой поверхностной плотностью проходят в машинном направлении и также имеют ориентацию волокон преимущественно вдоль поперечного направления листа. Данное изделие дополнительно описано в одновременно находящейся на рассмотрении заявке на патент США с порядковым номером No. 60/808 863, озаглавленной “Fabric Creped Absorbent Sheet with Variable Local Basis Weight”, поданной 26 мая 2006 (досье поверенного No. 20179; GP-06-11), описание которой полностью включено в настоящую заявку путем ссылки.
Крепировальный материал может представлять собой материал класса, описанного в патенте США No. 5 607 551 на имя Farrington и др., см. столбцы 7-8 данного патента, а также материалы, описанные в патенте США No. 4 239 065 на имя Trokhan и в патенте США No. 3 974 025 на имя Ayers. Подобные материалы могут иметь от приблизительно 20 до приблизительно 60 элементарных нитей на дюйм и образованы из элементарных полимерных волокон, имеющих диаметры, как правило, находящиеся в диапазоне от приблизительно 0,008 до приблизительно 0,025 дюйма. Как основные, так и уточные элементарные нити могут иметь одинаковый диаметр, хотя это и необязательно.
В некоторых случаях нити переплетены таким образом и им придана такая взаимодополняющая змеевидная конфигурация, по меньшей мере, в направлении Z (в направлении толщины материала), чтобы образовать первую группу или ряд копланарных, находящихся в плоскости верхней поверхности пересечений из обоих множеств нитей (элементарных волокон) и заранее заданную вторую группу или ряд пересечений под верхней поверхностью. Группы распределены так, что части пересечений в плоскости верхней поверхности образуют ряд полостей, подобных корзинам, плетенным из ивовых прутьев, на верхней поверхности материала, при этом указанные полости расположены в шахматном порядке как в машинном направлении, так и в направлении под прямым углом к ходу полотна на машине, и так, что каждая полость перекрывает, по меньшей мере, одно пересечение под верхней поверхностью. Полости по отдельности окружены по периметру на виде в плане контуром, подобным «частоколу», содержащим участки из множества пересечений в плоскости верхней поверхности. Петля материала может содержать подвергнутые термофиксации элементарные нити (волокна) из термопластичного материала; верхние поверхности копланарных пересечений в плоскости верхней поверхности могут представлять собой монопланарные плоские поверхности. Конкретные варианты осуществления изобретения включают в себя атласные переплетения, а также гибридные переплетения из трех или более зевов, и число нитей на 1 дюйм (на 1 см) - от приблизительно 10×10 до приблизительно 120×120 элементарных нитей на дюйм (от 4×4 до приблизительно 47×47 на сантиметр). Несмотря на это, предпочтительный диапазон чисел нитей на 1 дюйм (на 1 см) - это диапазон от приблизительно 18×16 до приблизительно 55×48 элементарных нитей на дюйм (от 9×8 до приблизительно 22×19 на сантиметр).
Вместо материала для тиснения в качестве крепировального материала может быть использован сушильный материал, если это желательно. Пригодные сушильные материалы описаны в патентах США No.No. 5 449 026 (тканый тип (артикул)) и 5 690 149 (тип (артикул) с расположенными друг над другом в машинном направлении, пленочными нитями) на имя Lee, а также в патенте США No. 4 490 925 на имя Smith (спиральный тип (артикул)).
В случае использования длинносеточной бумагоделательной машины или другой бумагоделательной машины с зазором формирующееся полотно может быть доведено до надлежащего состояния с помощью вакуумных камер и колпака для воздействия пара до тех пор, пока оно не достигнет содержания твердой фазы, пригодного для перемещения на сукно для обезвоживания. Формирующееся полотно может быть перемещено с помощью вакуума на сукно. В листоформовочной секции машины для выработки санитарно-бытовых бумаг отсутствует необходимость в применении вакуума в качестве дополнительного средства, поскольку формирующееся полотно образуется между формующим материалом и сукном.
Из фиг.1-15 будет понятно, что крепированное с использованием материала, снятое изделие по настоящему изобретению напоминает не подвергнутый крепированию, подвергнутый сквозной сушке лист. Это показано на представленных на фиг.1-5 микрофотографиях подвергнутого сквозной сушке изделия; при этом фиг.1 представляет собой микрофотографию (с 10-кратным увеличением) верхней стороны листа; фиг.2 представляет собой микрофотографию (с 10-кратным увеличением) задней стороны листа; фиг.3 представляет собой микрофотографию (с 25-кратным увеличением) верхней стороны листа; и фиг.4 представляет собой микрофотографию (с 25-кратным увеличением) задней стороны подвергнутого сквозной сушке листа. Фиг.5 представляет собой сечение (разрез вдоль машинного направления, с 62,5-кратным увеличением), которое показывает, что лист по существу не имеет полос, вызванных крепированием, поскольку данный подвергнутый сквозной сушке лист не был крепирован в сухом состоянии.
Фиг.6-10 представляют собой микрофотографии подвергнутого крепированию с использованием материала листа, который был крепирован с показателем крепирования 7% и снят с американского сушильного цилиндра. Фиг.6 представляет вид (с 10-кратным увеличением) верхней стороны листа, в то время как фиг.7 представляет собой вид (с 10-кратным увеличением) задней стороны листа; фиг.8 представляет собой вид (с 25-кратным увеличением) верхней стороны листа, в то время как фиг.9 представляет собой вид (с 25-кратным увеличением) задней стороны листа; и фиг.10 представляет собой сечение вдоль машинного направления листа с 62,5-кратным увеличением.
На фиг.6-10 можно видеть, что лист имеет хорошее распределение волокон и что лист по существу не имеет полос, обусловленных крепированием, такого типа, которые имеют место, когда изделие подвергают крепированию в сухом состоянии при перемещении с американского сушильного цилиндра. В связи с фиг.6-10 следует дополнительно отметить, что задняя сторона листа «несет» рельеф крепировального материала, используемого для получения листа. Таким образом, если это желательно, лист может быть выполнен с большей или меньшей степенью «рельефности» сторон. Альтернативно, лист может быть каландрирован для уменьшения рельефности сторон, как отмечено выше.
Фиг.11-15 показывают другой подвергнутый крепированию с использованием материала лист, подготовленный в соответствии с настоящим изобретением, при этом лист был крепирован с показателем крепирования 5%, после чего наложен на американский сушильный цилиндр с клеем на основе полиаминоамидэпихлоргидриновой смолы/поливинилового спирта и снят с данного цилиндра. Фиг.11 представляет собой вид верхней стороны листа с 10-кратным увеличением; фиг.12 представляет собой микрофотографию задней стороны листа с 10-кратным увеличением; фиг.13 представляет собой вид верхней стороны листа с 25-кратным увеличением; и фиг.14 представляет собой микрофотографию задней стороны листа с 25-кратным увеличением. Фиг.15 представляет собой сечение вдоль машинного направления с 62,5-кратным увеличением. В данном случае также видно, что подвергнутый крепированию с использованием материала лист имеет хорошее распределение волокон, и по существу отсутствуют полосы, обусловленные крепированием.
На фиг.6-15 также видно, что подвергнутый крепированию с использованием материала лист имеет структуру, которая является несколько волнообразной в машинном направлении, что создает возможность удлинения при растяжении, как будет понятно из примеров, приведенных ниже.
Предпочтительный способ инициирования процесса по изобретению заключается в том, что начинают процесс с бумажной массой, которая включает в себя полиакриламид (то есть Parez) в количестве 1-11 фунтов на тонну наряду с полиаминоамидэпихлоргидриновой смолой в количестве приблизительно 11 фунтов на тонну и приводят в действие американский сушильный цилиндр в режиме крепирования в сухом состоянии с помощью шабера с использованием клея для крепирования на основе поливинилового спирта, при этом полотно крепируют с цилиндра в течение времени от получаса до сорока пяти минут или около этого, в то время как покрытие из клея формируется на американском сушильном цилиндре. После этого акриламид больше не используется в бумажной массе, и вместо этого используется карбоксиметилцеллюлоза в количестве 2-6 фунтов на тонну волокна при снятии полотна с американского сушильного цилиндра, как описано ниже. Альтернативно, если заданные свойства изделия не требуют агента для повышения прочности в сухом состоянии, запуск может быть выполнен без использования какого-либо агента для повышения прочности в сухом состоянии.
Фиг.16 представляет собой схематическое изображение бумагоделательной машины 40, имеющей обычную двухсеточную формующую секцию 42, ветвь 44 с сукном, секцию 46 с башмачным прессом, крепировальный материал 48 и американский сушильный цилиндр 50, пригодные для реализации настоящего изобретения на практике. Формующая секция 42 включает в себя два формующих материала 52, 54, опирающихся на множество валиков 56, 58, 60, 62, 64, 66, и форматный вал 68. Напорный ящик 70 обеспечивает выпуск бумажной массы для производства бумаги из него в виде струи в машинном направлении к зоне 72 прессования между форматным валом 68 и валиком 56 и материалами. Бумажная масса образует формирующееся полотно 74, которое подвергается обезвоживанию на материалах, например, с помощью разрежения посредством сосунного ящика 76.
Формирующееся полотно перемещается вперед на сукно 78 для производства бумаги, которое опирается на множество валов 80, 82, 84, 85, и сукно находится в контакте с валом 86 башмачного пресса. Полотно имеет низкую концентрацию при его перемещении на сукно. Переносу может способствовать разрежение (вакуум); например вал 80 может представлять собой отсасывающий вал, если это желательно, или захватный или отсасывающий башмак, как известно в данной области техники. Когда полотно достигает вала башмачного пресса, оно может иметь концентрацию 10-25 процентов, предпочтительно от 20 до 25 процентов или около этого, когда оно поступает в зону 88 прессования между валом 86 башмачного пресса и передаточным валом 90. Передаточный вал 90 может представлять собой нагретый вал, если это желательно. Вместо вала башмачного пресса вал 86 может представлять собой обычный отсасывающий прижимной вал. В случае использования башмачного пресса желательно и предпочтительно, чтобы вал 84 представлял собой отсасывающий вал, обеспечивающий эффективное удаление воды из сукна до того, как сукно поступит в зону прессования в башмачном прессе, поскольку вода из бумажной массы будет выдавливаться в сукно в зоне прессования в башмачном прессе. В любом случае использование отсасывающего вала в зоне, обозначенной 84, как правило, желательно для гарантирования того, что полотно будет оставаться в контакте с сукном во время изменения направления, как будет ясно из схемы для специалиста в данной области техники.
Полотно 74 подвергают прессованию во влажном состоянии на сукне в зоне 88 прессования с помощью башмака 92 для прессования. Таким образом, полотно подвергается уплотняющему обезвоживанию в зоне, обозначенной 88, как правило, посредством повышения концентрации на 15 или более пунктов на данной стадии процесса. Конфигурацию, показанную в месте, обозначенном 88, как правило, называют башмачным прессом; в связи с настоящим изобретением цилиндр 90 функционирует как передаточный цилиндр, который служит для перемещения полотна 74 с высокой скоростью, как правило, от 1000 футов в минуту до 6000 футов в минуту, на крепировальный материал.
Цилиндр 90 имеет гладкую поверхность 94, которая может быть предусмотрена с клеем и/или антиадгезивами в случае необходимости. Полотно 74 прилипает к переносящей поверхности 94 цилиндра 90, который вращается с высокой угловой скоростью (частотой вращения), когда полотно продолжает перемещаться вперед в машинном направлении, показанном стрелками 96. На цилиндре полотно 74 имеет по существу видимое случайное распределение волокон.
Направление 96 названо машинным направлением полотна, а также машинным направлением бумагоделательной машины 40; в то время как направление под прямым углом к ходу полотна на машине (поперечное направление) представляет собой направление в плоскости полотна, перпендикулярное к машинному направлению.
Полотно 74 поступает в зону 88 прессования, как правило, с концентрациями 10-25 процентов или около этого и подвергается обезвоживанию и сушке до концентраций от приблизительно 35 до приблизительно 70 к тому моменту, когда оно переносится на крепировальный материал 48, как показано на схеме.
Материал 48 опирается на множество валов (валиков) 98, 100, 102 и отжимной вал 104 и образует зону 106 прессования для крепирования с использованием материала вместе с передаточным цилиндром 90, как показано.
Крепировальный материал образует зону крепирования на расстоянии (ширине зоны), в которой крепировальный материал 48 приспособлен для контактирования с валом 90; то есть обеспечивается приложение значительного давления к полотну у передаточного цилиндра. С этой целью опорный (или крепирующий) вал 100 может быть предусмотрен с мягкой деформируемой поверхностью, которая обеспечивает увеличение ширины зоны крепирования и увеличение угла крепирования с использованием материала между материалом и листом, и место контакта или вал башмачного пресса может быть использован в виде вала 100 для увеличения эффективного контакта с полотном в обеспечивающей сильное воздействие зоне 106 крепирования с использованием материала, где полотно 74 переносится на материал 48 и перемещается вперед в машинном направлении.
Зона 106 крепирования по существу проходит на ширине зоны крепирования с использованием крепировального материала или расстоянии в пределах от приблизительно 1/8 дюйма до приблизительно 2 дюймов, как правило, от 1/2 дюйма до 2 дюймов. Таким образом, в случае крепировального материала с 32 проходящими в поперечном направлении нитями на дюйм полотно 74 будет «сталкиваться» с уточными элементарными нитями в зоне крепирования, число которых находится в пределах от приблизительно 4 до 64.
Давление в зоне 106 прессования (крепирования), то есть прижим между опорным валом 100 и передаточным валом 90, соответственно составляет 20-200, предпочтительно 40-70 фунтов на линейный дюйм.
После крепирования с использованием материала полотно продолжает перемещаться вперед вдоль машинного направления 96, при этом оно подвергается прессованию во влажном состоянии на американском сушильном цилиндре 110 в зоне 112 контакта с перемещением. Перенос (перемещение) в зоне 112 контакта происходит при концентрации, составляющей, как правило, от приблизительно 25 или 30 до приблизительно 70 процентов. При данных концентрациях трудно приклеить полотно к поверхности 114 цилиндра 110 достаточно прочно для отделения полотна от материала тщательным образом. Данная особенность процесса имеет важное значение, особенно тогда, когда желательно использовать высокоскоростной сушильный колпак.
2
Было установлено в соответствии с настоящим изобретением, что использование определенных клеев обеспечивает взаимодействие с умеренно влажным полотном (с концентрацией 30-70 процентов) для обеспечения приклеивания его к американскому сушильному цилиндру в достаточной степени для того, чтобы создать возможность высокоскоростной работы системы и сушки принудительно подаваемым воздухом с высокой скоростью струи и последующего отделения полотна от американского сушильного цилиндра. В этой связи клеящая композиция на основе поливинилового спирта/полиамида, как отмечено выше, наносится в зоне, обозначенной 116, в случае необходимости, в количестве, составляющем менее приблизительно 40 мг на 1 м листа.
Полотно подвергается сушке на американском сушильном цилиндре 110, который представляет собой нагретый цилиндр, и посредством воздуха, принудительно подаваемого в виде высокоскоростной струи, в колпаке 118 американского сушильного цилиндра. При вращении цилиндра полотно 74 отделяют от цилиндра в зоне, обозначенной 119, и наматывают на приемный барабан 120.
На фиг.17 показана предпочтительная бумагоделательная машина 40, предназначенная для использования в связи с настоящим изобретением. Бумагоделательная машина 40 представляет собой машину с тремя замкнутыми ветвями материала, имеющую формующую секцию 42, как правило, называемую в данной области техники листоформовочной секцией для выработки санитарно-бытовых бумаг. Формующая секция 42 включает в себя формующую сетку 52, опирающуюся на множество валов, таких как валы 62, 65. Формующая секция также включает в себя форматный вал 68, который служит опорой для сукна 78 для производства бумаги, так что формование полотна 74 происходит непосредственно на сукне 78. Ветвь 44 с сукном проходит до секции 46 с башмачным прессом, в которой влажное полотно переносится на передаточный вал 90, как описано выше. После этого полотно 74 подвергается крепированию на материале 48 в зоне 106 крепирования с использованием материала между валами 90, 100 перед переносом его на американский сушильный цилиндр в другой зоне 112 прессования. Вакуум, если требуется, подводится посредством сосунного ящика 75, когда полотно удерживается в материале. Напорный ящик 70 и башмак 92 для прессования функционируют, как указано выше в связи с фиг.16. Система включает в себя отсасывающий поворотный вал 84 в некоторых вариантах осуществления; однако система с тремя замкнутыми контурами может быть выполнена с различными конфигурациями множеством способов, при которых поворачивающий вал будет не нужен.
Любая соответствующая конструкция линии может быть использована по ходу движения полотна за американским сушильным барабаном 50 между американским сушильным цилиндром и приемным барабаном 120. Одна предпочтительная компоновка схематично показана на фиг.18 и 19. Показан американский сушильный цилиндр 110, на котором лист подвергается сушке, и вблизи него показан первый элемент 160 с аэродинамическим профилем, который имеет скругленный край 162 рядом с американским сушильным барабаном. Скругленный край элемента с аэродинамическим профилем находится в непосредственной близости от поверхности цилиндра 110. Предпочтительно любой открытый участок полотна предусмотрен со стабилизирующим элементом с аэродинамическим профилем некоторого вида, и предусмотрены натяжные устройства с тем, чтобы предотвратить сморщивание листа.
При снятии листа с цилиндра 110 лист может контактировать со скругленной поверхностью 162 элемента 160 с аэродинамическим профилем, поскольку лист, как правило, отделяется от американского сушильного цилиндра над элементом с аэродинамическим профилем. Второй и третий элементы 164, 168 с аэродинамическим профилем обеспечивают стабилизацию полотна на открытом участке полотна вдоль производственной линии. После этого расправляющая планка или разгонный валик 166 может быть использован для приложения растягивающего усилия к полотну для предотвращения сморщивания, когда полотно поступательно перемещается к возможному набору 172 каландров. Набор 172 каландров может быть использован для каландрирования полотна, особенно если желательно для уменьшения «рельефности» (асимметричности сторон). Хотя может быть использован любой пригодный прижим каландров, предпочтительно, чтобы сила прижима каландров составляла от приблизительно 15 до приблизительно 25 фунтов на линейный дюйм.
Между набором 172 каландров и барабаном (накатом) 120 предусмотрен контрольно-измерительный прибор Measurex 180 для измерения концентрации и поверхностной плотности с целью получения данных для управления бумагоделательной машиной с обратной связью. Четвертый и пятый элементы 174, 178 с аэродинамическим профилем обеспечивают стабилизацию полотна с обеих сторон прибора Measurex. Другая расправляющая планка или разгонный валик 176 предусмотрен перед барабаном 120 для обеспечения натяжения полотна. При использовании конструкции, проиллюстрированной на фиг.18 и 19, предпочтительно, чтобы набор 172 каландров был синхронизирован с барабаном 120 перед прижимом набора каландров. После прижима барабан 120 может быть приведен в движение с большей скоростью, чтобы он двигался немного быстрее, чем набор 172 каландров (быстрее на 3-10 футов в минуту), с тем, чтобы способствовать хорошей намотке.
Примеры
В соответствии с процедурами, указанными выше, и с использованием материалов, указанных выше, был подготовлен ряд поглощающих базовых листов, и они были подвергнуты испытаниям для определения их характеристик при выдаче в автоматических выдачных устройствах. Детали и результаты приведены ниже в таблицах 3-6.
Из таблиц 3-6 станет понятно, что крепированное с использованием материала снятое (отделенное) изделие по изобретению характеризуется большим увеличением длины при изгибе в машинном направлении по отношению к крепированному с использованием материала, крепированному в сухом состоянии изделию. Кроме того, испытание при выдаче показывает, что изделие имело существенно лучшие характеристики при выдаче в автоматических устройствах для выдачи полотенец. Настоящее изобретение можно лучше понять при ссылке на фиг.20-23. На фиг.20, 21 показан не подвергнутый крепированию, подвергнутый сквозной сушке лист, в то время как на фиг.22, 23 показан поглощающий лист по изобретению. Сравнение характеристик при растяжении показано на фиг.24, 25. Из фиг.25 видно, что крепированный с использованием материала лист имеет существенно большее удлинение или растяжение в машинном направлении перед выдачей.
Посредством использования вышеуказанных процедур были подготовлены дополнительные «снятые» изделия в виде полотенец посредством использования материала W013, упомянутого выше, и было выполнено их сравнение с другими изделиями. Параметры процесса и свойства изделий приведены ниже в таблицах 7, 8 и 9.
Следует отметить, что настоящее изобретение обеспечивает возможность использования повышенных уровней содержания волокна из вторичного сырья в полотенце без снижения качества изделия. Кроме того, уменьшенная степень добавления покрытий на американском сушильном цилиндре была предпочтительной при работе с волокном из вторичного сырья, содержание которого составляет 100%. Добавление волокна из вторичного сырья также обеспечило возможность уменьшения использования смолы для повышения прочности в сухом состоянии.
Несмотря на то, что многие особенности изобретения без сомнения способствуют обеспечению наилучших характеристик, полагают, что нижеследующие признаки являются явно выраженными: величина показателя крепирования с использованием материала; смешанная древесная масса, которая должна состоять из соответствующих волокон; комплект добавок во влажной части, который может включать в себя катионные и анионные смолы для повышения прочности в сухом и влажном состоянии, предпочтительно включающие в себя карбоксиметилцеллюлозу; предпочтительно значения давления пара уменьшены для изготовления изделия по изобретению от приблизительно 115 фунтов на кв. дюйм до приблизительно 70 фунтов на кв. дюйм, и величина комплексного клейкого покрытия для американского сушильного цилиндра уменьшена на 50 или 70 процентов относительно изделий, крепированных в сухом состоянии. Кроме того, уровень содержания модификатора в клее для крепирования также существенно уменьшен. Влажность листа при его снятии с американского сушильного цилиндра выше при снятии (отделении) в соответствии с настоящим изобретением, чем при процессе крепирования в сухом состоянии, при котором влажность может составлять 2 процента или менее. Как правило, влажность листа в способе по изобретению находится в пределах от приблизительно 3 до 5 процентов.
Элемент с аэродинамическим профилем и со скругленным передним краем обеспечивает повышение стабильности листа при снятии с американского сушильного цилиндра, в то время как разгонный валик или расправляющая планка способствует устранению или уменьшению сморщивания листа перед набором каландров. Набор каландров синхронизируют со скоростью барабана (наката) перед прижимом набора каландров. После прижима набора каландров скорость барабана может быть увеличена для получения хорошей структуры рулона. Дополнительные модификации вышеприведенных примеров будут очевидными для специалистов в данной области техники. Например, если желательно повысить жесткость, дополнительный крахмал можно добавить в изделие.
Несмотря на то, что изобретение было описано в связи с несколькими примерами, модификации данных примеров, находящиеся в пределах сущности и объема изобретения, будут очевидными для специалистов в данной области техники. С учетом предшествующего рассмотрения, релевантных знаний в данной области техники и ссылочных материалов, включая одновременно находящиеся на рассмотрении заявки, которые рассмотрены выше в связи с разделами «Предшествующий уровень техники» и «Подробное описание» и все описания которых включены в данную заявку путем ссылки, дополнительное описание представляется ненужным.