СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ВЕСА ОСНОВЫ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD OF INCREASING BASIS WEIGHT OF SHEET MATERIALS

В данной заявке заявлен приоритет на основе патентной заявки США №11/303002, поданной 15 декабря 2005, патентной заявки США №11/304490, поданной 15 декабря 2005, патентной заявки США №11/303036, поданной 15 декабря 2005, патентной заявки США №11/304998, поданной 15 декабря 2005, патентной заявки США №11/304063, поданной 15 декабря 2005, и патентной заявки США №11/635385, поданной 7 декабря 2006. частичным продолжением которых она является.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Абсорбирующие салфеточные изделия, такие как салфеточные полотенца, косметические салфетки, туалетная бумага и другие подобные изделия, должны обладать определенными важными свойствами. Например, изделия должны иметь хороший объем, быть мягкими на ощупь и должны хорошо поглощать влагу. Кроме того, изделия должны иметь достаточную прочность, подходящую для конкретного применения и окружающей среды, в которой они будут применяться.
В прошлом специалисты в данной области техники разработали различные способы улучшения и оптимизации различных свойств салфеточных изделий. Например, для увеличения объема и улучшения мягкости, салфеточные изделия подвергают процессу крепирования. Например, в одном варианте, крепирующий адгезив распыляют на вращающийся барабан, такой как американский сушильный барабан Янки. Салфеточное полотно затем адгезивно прикрепляют к внешней поверхности при вращении барабана. Крепирующий шабер затем применяют для снятия салфеточного полотна с поверхности барабана. Крепирование полотна с барабана уплотняет полотно и может разрушать связи волокна с волокном, что увеличивает объем и мягкость изделия.
Данное описание относится к дальнейшим улучшениям процесса крепирования полотна. В частности, данное описание относится к способу, который может применяться не только для крепирования основного листа, но также может применяться для введения полезных добавок в количествах, достаточных для улучшения свойств листов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В общем, данное описание относится к способу нанесения добавочной композиции на основной лист. Кроме того, как более подробно описано ниже, основной лист также может подвергаться процессу крепирования одновременно с нанесением добавочной композиции на основной лист. Особенно предпочтительно, добавочная композиция может быть нанесена на основной лист в соответствии с данным изобретением в количествах, достаточных для повышения веса основы основного листа, и улучшает различные свойства листа.
Например, в одном варианте, данное описание относится к способу получения листовых материалов. Способ включает стадии нанесения добавочной композиции на движущуюся крепирующую поверхность. Крепирующая поверхность, например, может включать поверхность вращающегося барабана. Барабан может иметь температуру окружающей среды или может быть нагрет.
Как только добавочную композицию наносят на крепирующую поверхность, основной лист прижимают к крепирующей поверхности. Добавочная композиция адгезивно прикрепляет основной лист к крепирующей поверхности. Затем основной лист удаляют с крепирующей поверхности. Например, в одном варианте, крепирующий шабер может применяться для крепирования основного листа с крепирующей поверхности. Во время удаления основного листа с крепирующей поверхности, в соответствии с данным изобретением, добавочная композиция переносится на основной лист так, что вес основы основного листа увеличивается на, по меньшей мере, 1 вес.%. Таким образом, добавочная композиция не только адгезивно прикрепляет основной лист к крепирующей поверхности, но также переносится на основной лист в количестве, достаточном для воздействия на вес основы.
Например, при применении способа в соответствии с данным изобретением вес основы основного листа может быть увеличен на, по меньшей мере, 1 вес.%, например от около 1% до около 50 вес.%, например от около 1% до около 40 вес.%, например от около 1% до около 30 вес.%, например от около 2% до около 15 вес.%. Вес основы основного листа, например, может быть увеличен на, по меньшей мере, около 2 вес.%, например, по меньшей мере, около 3 вес.%, например, по меньшей мере, около 4 вес.%, например, по меньшей мере, около 5 вес.%, например, по меньшей мере, около 6 вес.% В одном варианте, например, вес основы основного листа может быть повышен на от около 5% до около 10 вес.%.
В соответствии с данным изобретением, добавочная композиция может содержать любую подходящую композицию, способную адгезивно прикреплять основной лист к крепирующей поверхности, а также способна переноситься на основной лист после удаления основного листа с крепирующей поверхности. Добавочная композиция может содержать, например, термопластический полимер, такой как дисперсия, содержащая термопластический полимер. В других вариантах, добавочная композиция может содержать лосьон, смягчитель, разрыхлитель для целлюлозных волокон или любое их сочетание. Например, в одном варианте, добавочная композиция может содержать термопластический полимер, объединенный с лосьоном, термопластический полимер, объединенный с разрыхлителем, или термопластический полимер, объединенный со смягчителем.
В еще одном варианте, добавочная композиция может содержать адгезив, такой как латексный полимер. Адгезив или латексный полимер может быть объединен с любой из указанных выше добавок. Примеры адгезивов, которые могут применяться, включают, например, винилацетаты, сополимеры этилена и окиси углерода, полиакрилаты и природные и синтетические каучуковые материалы, такие как стиролбутадиеновые каучуки. В еще одном варианте, адгезив может содержать крахмал, такой как крахмальная смесь. Любая из описанных добавочных композиций также может быть объединена с различными другими ингредиентами. Например, в одном варианте, добавочная композиция может содержать незначительные количества алоэ и/или витамин Е, которые предназначены для переноса на основной лист с крепирующей поверхности.
Как описано выше, в одном варианте, добавочная композиция может содержать термопластический полимер. Термопластический полимер может содержаться, например, в водной дисперсии до нанесения на крепирующую поверхность. В одном конкретном варианте, добавочная композиция может содержать не волокнистый олефиновый полимер. Добавочная композиция, например, может содержать пленкообразующую композицию, и олефиновый полимер может содержать сополимер этилена и, по меньшей мере, одного сомономера, содержащего алкен, такой как 1-октен. Добавочная композиция также может содержать диспергирующий агент, такой как карбоновая кислота. Примеры конкретных диспергирующих агентов, например, включают жирные кислоты, такие как олеиновая кислота или стеариновая кислота.
В одном конкретном варианте, добавочная композиция может содержать сополимер этилена и октена в сочетании с сополимером этилена - акриловой кислоты. Сополимер этилена - акриловой кислоты является не только термопластическим полимером, но также может служить в качестве диспергирующего агента. Сополимер этилена и октена может присутствовать в сочетании с сополимером этилена - акриловой кислоты в массовом соотношении от около 1:10 до около 10:1, например от около 2:3 до около 3:2.
Композиция олефинового полимера может обладать кристалличностью менее около 50%, например менее около 20%. Олефиновый полимер также может иметь индекс расплава менее около 1000 г/10 мин, например менее около 700 г/10 мин. Олефиновый полимер также может иметь относительно маленький размер частиц, например от около 0,1 микрона до около 5 микронов при нахождении в водной дисперсии.
В альтернативном варианте, добавочная композиция может содержать сополимер этилена - акриловой кислоты. Сополимер этилена - акриловой кислоты может присутствовать в указанной выше добавочной композиции в сочетании с диспергирующим агентом, таким как жирная кислота.
При нанесении на салфеточное полотно было обнаружено, что добавочная композиция может образовывать прерывистую, но взаимосвязанную пленку, в зависимости от количества, наносимого на полотно. В других вариантах, добавочная композиция может быть нанесена на полотно так, что добавочная композиция образует отдельные обработанные области на поверхности полотна.
Если она содержит термопластический полимер, как описано выше, добавочная композиция может улучшать различные свойства основного листа. Например, добавочная композиция придает основному листу ощущение мягкости и присутствия лосьона. Один из тестов, в котором измеряют один аспект мягкости, называется исследование на прилипание-скольжение. Во время исследования прилипания-скольжения салазки протаскивают по поверхности основного листа и измеряют силу сопротивления. Более высокое значение прилипания-скольжения указывает на более лосьонообразную поверхность с меньшими тянущими усилиями. Салфеточное полотно, обработанное в соответствии с данным изобретением, например, может иметь значение прилипания-скольжения на одной стороне больше, чем около - 0,01, например от около - 0,006 до около 0,7, например от около 0 до около 0,7.
Кроме того, добавочная композиция, содержащая термопластический полимер, также может повышать прочность изделия, одновременно улучшая мягкость.
Основные листы, обработанные в соответствии с данным изобретением, могут быть получены полностью из целлюлозных волокон, таких как пульпа, могут быть получены из других натуральных волокон, могут быть получены из синтетических волокон или могут быть получены из смеси различных волокон. Например, основные листы могут содержать целлюлозные волокна в сочетании с синтетическими волокнами.
Основные листы, которые могут быть обработаны в соответствии с данным изобретением, включают салфеточные полотна, полученные способом влажной укладки. Листообразные изделия, полученные в соответствии с данным изобретением, например, могут включать туалетную бумагу, салфетки для лица, салфеточные полотенца, технические салфетки, влажные салфетки и подобные. Изделие может содержать один слой или может содержать множество слоев.
В других вариантах, однако, основной лист может включать полотно, уложенное в воздушном потоке, полотно, полученное гидроперепутыванием, полотно совместного формования, полотно фильерного производств (спанбонд), полотно, полученное выдуванием из расплава, и подобные. В других вариантах, основной лист может содержать тканый материал или вязаный материал. Другие признаки и объекты данного изобретения более подробно описаны ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Полное и исчерпывающее описание данного изобретения, включая его наилучший способ осуществления специалистом в данной области техники, более подробно приведено в оставшейся части описания, включая ссылку на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 - схематическая диаграмма машины для получения салфеточного полотна, иллюстрирующая получение слоистого салфеточного полотна, имеющего множество слоев, в соответствии с данным изобретением;
Фиг.2 - схематическая диаграмма одного варианта способа получения сжатых крепированных салфеточных полотен для применения в соответствии с данным изобретением;
На Фиг.3-12 и 14-19 показаны результаты, полученные в представленных ниже примерах;
Фиг.13 - диаграмма, иллюстрирующая оборудование, применяемое для проведения исследования прилипания-скольжения;
Фиг.20 - схематическая диаграмма другого варианта способа получения крепированного салфеточного полотна в соответствии с данным изобретением; и
Фиг.21 - схематическая диаграмма еще одного варианта способа нанесения добавочной композиции на одну сторону салфеточного полотна и крепирования одной стороны полотна в соответствии с данным изобретением.
Повторяющиеся ссылочные позиции в данном описании и чертежах означают одинаковые или аналогичные признаки или элементы данного описания.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что данное обсуждение является описанием только примерных вариантов и не является ограничивающими для более широких обеъектов данного изобретения. В общем, данное изобретение относится к введению добавочной композиции в листовой материал, такой как салфеточное полотно. Более конкретно, данное изобретение относится к нанесению добавочной композиции на крепирующую поверхность. Добавочная композиция адгезивно прикрепляет основной лист к крепирующей поверхности для крепирования основного листа с поверхности. Кроме адгезивного прикрепления основного листа к крепирующей поверхности, добавочная композиция также переносится на основной лист в количествах, достаточных для повышения веса основы, например, на более чем 1 вес.%. Таким образом, достаточные количества добавочной композиции могут быть перенесены на лист для улучшения одного или более свойств основного листа. Кроме того, во время процесса, основной лист может быть крепирован, что также повышает мягкость и объем основного листа.
Добавочная композиция может содержать различные ингредиенты и компоненты. Например, в одном варианте, добавочная композиция может содержать лосьон, который улучшает тактильные свойства основного листа и/или может переноситься на кожу потребителя для увлажнения кожи и других полезных действий. В общем, любая подходящая композиция лосьона может применяться в соответствии с данным изобретением, если этот лосьон способен приадгезивно прикреплять основной лист к крепирующей поверхности.
В альтернативном варианте, добавочная композиция может содержать термопластический полимер, такой как водная дисперсия, содержащая термопластический полимер. При перенесении на основной лист термопластический полимер может повышать прочность основного листа, улучшать тактильные свойства основного листа и/или улучшать различные другие свойства основного листа.
В дополнение к лосьону и дисперсии термопластического полимера добавочная композиция может содержать различные другие ингредиенты. Например, другие ингредиенты, которые содержатся в добавочной композиции, включают адгезив, латексный полимер, воск, окисленный полиэтилен, полиуретан, крахмал, разрыхлитель, смягчитель и/или различные другие полезные агенты, такие как алоэ или витамин Е. Например, в одном варианте, добавочная композиция может содержать лосьон и/или дисперсию термопластического полимера, которая содержит различные другие ингредиенты, которые добавляются для получения некоторой пользы для изделия или потребителя изделия. В еще одном варианте, лосьон может быть объединен с дисперсией термопластического полимера с получением добавочной композиции в соответствии с данным изобретением. Основной лист, который может быть обработан в соответствии с данным изобретением, может быть разным в зависимости от конкретного применения и желаемого результата. Основной лист может включать, например, салфеточное полотно, содержащее целлюлозные волокна. В альтернативных вариантах, основной лист может содержать нетканые полотна, содержащие целлюлозные волокна и синтетические волокна, такие как гидроперепутанные полотна и полотна совместного формования. В других вариантах могут применяться нетканые полотна, такие как выдуваемые из расплава полотна и полотна фильерного производства. В других вариантах могут применяться тканые материалы и вязаные материалы, если такие материалы могут прилипать к крепирующей поверхности и сниматься с нее.
В одном конкретном варианте, например, способ в соответствии с данным изобретением относится к получению сжатых салфеточных полотен. В этом варианте водную суспензию волокон для получения бумаги формуют в салфеточное полотно, которое затем адгезивно прикрепляют к крепирующей поверхности во влажном состоянии. Например, согласно Фиг.2, в одном варианте показан способ получения сжатого крепированного полотна. В этом варианте, напорный ящик 60 выпускает водную суспензию волокон на формующее полотно 62, которое поддерживается и продвигается множеством направляющих роликов 64. Вакуумная камера 66 расположена под формующим полотном 62 и настроена на удаление воды из волокна с получением полотна. С формующего полотна 62 полученное полотно 68 переносят на второе полотно 70, которое может быть либо проволочным, либо фетровым. Полотно 70 поддерживается для продвижения по замкнутому контуру множеством направляющих роликов 72. Также добавлен заборный ролик 74, предназначенный для улучшения переноса полотна 68 с полотна 62 на полотно 70.
С полотна 70 полотно 68 в этом варианте, переносят на поверхность вращающегося нагретого сушильного барабана 76, такого как американский сушильный барабан.
В соответствии с данным изобретением, добавочная композиция может быть добавлена в салфеточное полотно 68 нанесением на поверхность сушильного барабана 76 для переноса на одну сторону салфеточного полотна 68. Таким образом добавочная композиция применяется для адгезивного прикрепления салфеточного полотна 68 к сушильному барабану 76. В этом варианте, полотно 68 протаскивают через часть вращательного пути поверхности сушилки, тепло, применяемое к полотну, вызывает испарение большей части влаги, содержащейся в полотне. Затем полотно 68 удаляют с сушильного барабана 76 крепирующим шабером 78. Крепирование полотна 78 при его получении далее снижает внутренние связи в полотне и повышает мягкость. Нанесение добавочной композиции на полотно во время крепирования, с другой стороны, может улучшать другие свойства полотна.
Добавочная композиция может быть нанесена на крепирующую поверхность с применением любой подходящей методики. Например, как показано на Фиг.2, в одном варианте, добавочная композиция может быть распылена на крепирующую поверхность. В других вариантах, однако, добавочная композиция может быть напечатана на поверхность, экструдирована на поверхность или нанесена с применением любой подходящей методики.
В соответствии с данным изобретением, значительные количества добавочной композиции переносятся на салфеточное полотно во время процесса крепирования. Например, вес основы полотна может быть повышен более чем на 1 вес.% благодаря перенесенной добавочной композиции. Более конкретно, добавочная композиция может быть перенесена на полотно в количестве от около 2% до около 50 вес.%, например от около 2% до около 40 вес.%, например от около 2% до около 30 вес.%. В различных вариантах, например, добавочная композиция может переноситься на салфеточное полотно в количестве от около 5% до около 25 вес.%, например в количестве от около 5% до около 15 вес.%.
Как описано в одном варианте, добавочная композиция может включать термопластический полимер. Термопластический полимер может быть нанесен на крепирующую поверхность в виде водной дисперсии, при переносе на салфеточное полотно в соответствии с данным изобретением полимерная дисперсия может улучшать различные свойства полотна. Например, полимер может улучшать среднюю геометрическую прочность на разрыв и среднюю геометрическую энергию растяжения, абсорбированную полотном. Далее, прочность полотна может быть улучшена без значительного неблагоприятного воздействия на жесткость полотна. Фактически термопластический полимер может улучшать воспринимаемую мягкость полотна.
При содержании термопластического полимера добавочная композиция обычно содержит водную дисперсию, содержащую, по меньшей мере, один термопластический полимер, воду и, необязательно, по меньшей мере, один диспергирующий агент. Термопластический полимер присутствует в дисперсии в виде относительно маленьких частиц. Например, средний объемный размер частиц полимера может быть менее около 5 микронов. Действительный размер частиц может зависеть от различных факторов, включая термопластический полимер, который присутствует в дисперсии. Таким образом, средний объемный размер частиц может быть от около 0,05 микрона до около 5 микронов, например менее около 4 микронов, например менее около 3 микронов, например менее около 2 микронов, например менее около 1 микрона. Размер частиц может быть измерен на светорассеивающем анализаторе размера частиц Coulter LS230 или другом подходящем устройстве. Если он присутствует в водной дисперсии и если он присутствует в салфеточном полотне, термопластический полимер обычно имеет неволокнистую форму.
Распределение размера частиц (полидисперсность) частиц полимера в дисперсии может быть меньше или равна до около 2,0, например менее 1,9, 1,7 или 1,5.
Примеры водных дисперсий, которые могут быть введены в добавочную композицию в соответствии с данным изобретением, описаны, например, в заявке на патент США №2005/0100754, заявке на патент США №2005/0192365, публикации РСТ №WO 2005/021638 и публикации РСТ №WO 2005/021622, которые включены сюда посредством ссылок.
В одном варианте, добавочная композиция может содержать пленкообразующую композицию, способную образовывать пленку на поверхности салфеточного полотна. Например, при нанесении на салфеточное полотно добавочная композиция может образовывать прерывистую, но взаимосвязанную пленку. Другими словами, добавочная композиция образует взаимосвязанную полимерную сеть на поверхности салфеточного полотна. Пленка или полимерная сеть, однако, является прерывистой в том смысле, что в пленке содержатся различные отверстия. Размер отверстий может варьироваться в зависимости от количества добавочной композиции, которое наносят на полотно, и способа нанесения добавочной композиции. Особенно предпочтительно, отверстия позволяют жидкостям абсорбироваться через прерывистую пленку во внутреннюю часть салфеточного полотна. В связи с этим промокательные свойства салфеточного полотна не подвержены значительному влиянию от присутствия добавочной композиции.
В других вариантах, добавочная композиция не образует прерывистую сеть, а вместо этого находится на основном листе в виде обработанных отдельных областей.
В этом варианте, добавочная композиция может оставаться преимущественно на поверхности салфеточного полотна. Таким образом, прерывистая пленка не только позволяет салфеточному полотну абсорбировать жидкости, которые контактируют с поверхностью, но также не оказывает значительного влияния на способность салфеточного полотна абсорбировать относительно большие количества жидкости. Таким образом, добавочная композиция не оказывает значительного влияния на свойства абсорбции жидкости полотном, при этом повышая прочность полотна и не влияя на жесткость полотна.
Толщина добавочной композиции на поверхности основного листа может варьироваться в зависимости от ингредиентов добавочной композиции и нанесенного количества. В общем, например, толщина может варьироваться от около 0,01 микрона до около 10 микронов. При более высоких уровнях добавления, например, толщина может быть от около 3 микронов до около 8 микронов. При более низких уровнях добавления толщина может быть от около 0,1 микрона до около 1 микрона, например от около 0,3 микрона до около 0,7 микрона. При относительно низких уровнях добавления добавочная композиция также может располагаться на основном листе по другому, чем при относительно высоких уровнях добавления. Например, при относительно низких уровнях добавления на основном листе не только формируются отдельные обработанные области, но добавочная композиция может в большей степени соответствовать топографии основного листа. Например, в одном варианте, было обнаружено, что добавочная композиция повторяет шаблон крепирования основного листа, если основной лист крепирован.
n
2n
Термопластический полимер, содержащийся в добавочной композиции, может варьироваться в зависимости от конкретного применения и желаемого результата. В одном варианте, например, термопластическим полимером может быть олефиновый полимер. В данном описании олефиновый полимер относится к классу ненасыщенных углеводородов с разомкнутой цепью, имеющих общую формулу CH. Олефиновый полимер может быть представлен сополимером, таким как интерполимер. В данном описании практически олефиновый полимер относится к полимеру, который содержит менее около 1% замещений.
4
20
2
1
20
6
20
3
В одном конкретном варианте, например, олефиновый полимер может содержать альфа-олефиновый сополимер этилена с, по меньшей мере, одним сомономером, выбранным из группы, включающей С-С линейный, разветвленный или циклический диен или соединение этиленвинила, такое как винилацетат, и соединение, представленное формулой HC=CHR, где R является C-C линейной, разветвленной или циклической алкильной группой или С-С арильной группой. Примеры сомономеров включают пропилен, 1-бутен, 3-метил-1-бутен, 4-метил-1-пентен, 3-метил-1-пентен, 1-гептен, 1-гексен, 1-октен, 1-децен и 1-додецен. В некоторых вариантах сополимер этилена имеет плотность менее около 0,92 г/см.
4
20
2
1
20
6
20
В других вариантах, термопластичный полимер содержит альфа-олефиновый сополимер пропилена с, по меньшей мере, одним сомономером, выбранным из группы, включающей этилен, С-С линейный, разветвленный или циклический диен и соединение, представленное формулой HC=CHR, где R является С-С линейной, разветвленной или циклической алкильной группой или С-С арильной группой. Примеры сомономеров включают этилен, 1-бутен, 3-метил-1-бутен, 4-метил-1-пентен, 3-метил-1-пентен, 1-гептен, 1-гексен, 1-октен, 1-децен и 1-додецен. В некоторых вариантах, сомономер присутствует в количестве от около 5 вес.% до около 25 вес.% от сополимера. В одном варианте применяют сополимер пропилена-этилена.
Другие примеры термопластичных полимеров, которые могут применяться в соответствии с данным изобретением, включают гомополимеры и сополимеры (включая эластомеры) олефина, такого как этилен, пропилен, 1-бутен, 3-метил-1-бутен, 4-метил-1-пентен, 3-метил- 1-пентен, 1-гептен, 1-гексен, 1-октен, 1-децен и 1-додецен, и обычно представлены полиэтиленом, полипропиленом, поли-1-бутеном, поли-3-метил-1-бутеном, поли-3-метил-1-пентеном, поли-4-метил-1-пентеном, сополимером этилена-пропилена, сополимером этилена-1-бутена и сополимером пропилена-1-бутена; сополимеры (включая эластомеры) альфа-олефина с конъюгированным или не конъюгированным диеном, которые обычно представлены сополимером этилена-бутадиена и сополимером этилена-этилиденнорборнена; и полиолефины (включая эластомеры), такие как сополимеры двух или более альфа-олефинов с конъюгированным или не конъюгированным диеном, который обычно представлены сополимером этилена-пропилена-бутадиена, сополимером этилена-пропилена-дициклопентадиена, сополимером этилена-пропилена-1,5-гексадиена и сополимером этилена-пропилена-этилиденнорборнена; сополимеры соединения этилена-винила, такие как сополимеры этилена-винилацетата с N-метилол функциональными сомономерами, сополимеры этилена-винилового спирта с N-метил функциональными сомономерами, сополимер этилена-винилхлорида, сополимеры этилена-акриловой кислоты или этилена-(мет)акриловой кислоты, и сополимер этилена-(мет)акрилата; стирольные сополимеры (включая эластомеры), такие как полистирол, ABS, сополимер акрилонитрила-стирола, сополимер метилстирола-стирола; и стирольные блоксополимеры (включая эластомеры), такие как сополимер стирола-бутадиена и его гидрат, и триблоксополимер стирола-изопрена-стирола; поливиниловые соединения, такие как поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, сополимер винилхлорида-винилиденхлорида, полиметилакрилат и полиметилметакрилат; полиамиды, такие как найлон 6, найлон 6,6 и найлон 12; термопластичные сложные полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат и полибутилентерефталат; поликарбонат, полифенилен оксид и подобные. Эти полимеры могут применяться отдельно или в сочетаниях двух или более.
В конкретных вариантах применяют полиолефины, такие как полипропилен, полиэтилен и их сополимеры и смеси, а также терполимеры этилена-пропилена-диена. В некоторых вариантах олефиновые полимеры включают гомогенные полимеры, описанные в патенте США №3645992 Elston; полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), описанный в патенте США №4076698 Anderson; гетерогенно разветвленный линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП); гетерогенно разветвленный полиэтилен очень низкой плотности (ПЭОНП); гомогенно разветвленные линейные сополимеры этилена/альфа-олефина; гомогенно разветвленные практически линейные полимеры этилена/альфа-олефина, которые могут быть получены, например, способом, описанным в патентах США №№5272236 и 5278272, описание данного способа включено сюда посредством ссылки; и этиленовые полимеры и сополимеры, полученные свободнорадикальной полимеризацией при высоком давлении, такие как полиэтилен низкой плотности (ПЭНП). В еще одном варианте данного изобретения, термопластичный полимер включает сополимер этилена-карбоновой кислоты, такой как сополимеры этилена-акриловой кислоты (ЭАК) и этилена-метакриловой кислоты, такие как доступны под торговыми наименованиями PRIMACOR™ от The Dow Chemical Company, NUCREL™ от DuPont, и ESCOR™ от ExxonMobil, и описаны в патентах США №№4599392, 4988781 и 5384373, каждый из которых включен сюда посредством ссылки в полном объеме, и сополимеры этилена-винилацетата (ЭВА). Полимерные композиции, описанные в патентах США №№ 6538070, 6566446, 5869575, 6448341, 5677383, 6316549, 6111023 или 5844045, каждый из которых включен сюда посредством ссылки, также подходят для некоторых вариантов. Конечно, могут применяться смеси полимеров. В некоторых вариантах, смеси включают два различных полимера Зиглера-Натта. В других вариантах, смеси могут включать смеси полимера Зиглера-Натта и металлоценового полимера. В других вариантах, применяемый здесь термопластичный полимер является смесью двух различных металлоценовых полимеров.
В одном конкретном варианте, термопластичный полимер содержит альфа-олефиновый сополимер этилена с сомономером, включающим алкен, такой как 1-октен. Сополимер этилена и октена может присутствовать отдельно в добавочной композиции или в сочетании с другим термопластичным полимером, таким как сополимер этилена-акриловой кислоты. Особенно предпочтительно, сополимер этилена-акриловой кислоты является не только термопластичным полимером, но также служит в качестве диспергирующего агента. Для некоторых вариантов добавочная композиция должна содержать пленкообразующую композицию. Было обнаружено, что сополимер этилена-акриловой кислоты может способствовать образованию пленок, в то время как сополимер этилена и октена снижает жесткость. При нанесении на салфеточное полотно композиция может образовывать или не образовывать пленку на изделии, в зависимости от того, как наносят композицию и от количества нанесенной композиции. При образовании пленки на салфеточном полотне пленка может быть непрерывной или прерывистой. Если присутствуют оба, массовое соотношение между сополимером этилена и октена и сополимером этилена-акриловой кислоты может быть от около 1:10 до около 10:1, например от около 3:2 до около 2:3.
Термопластичный полимер, такой как сополимер этилена и октена, может иметь кристалличность менее около 50%, например менее около 25%. Полимер может быть получен с применением катализатора с единым центром полимеризации на металле и может иметь среднюю молекулярную массу от около 15000 до около 5 миллионов, например от около 20000 до около 1 миллиона. Распределение молекулярной массы полимера может быть от около 1,01 до около 40, например от около 1,5 до около 20, например от около 1,8 до около 10.
В зависимости от термопластичного полимера, индекс расплава полимера может варьироваться от около 0,001 г/10 мин до около 1000 г/10 мин, например от около 0,5 г/10 мин до около 800 г/10 мин. Например, в одном варианте, индекс расплава термопластичного полимера может быть от около 100 г/10 мин до около 700 г/10 мин.
Термопластичный полимер может иметь относительно низкую температуру плавления. Например, температура плавления термопластичного полимера может быть менее около 140°С, например менее 130°С, например менее 120°С. Например, в одном варианте, температура плавления может быть менее около 90°С. Температура стеклования термопластичного полимера также может быть относительно низкой. Например, температура стеклования может быть менее около 50°С, например менее около 40°С.
Один или более термопластичные полимеры могут содержаться в добавочной композиции в количестве от около 1 вес.% до около 96 вес.%. Например, термопластичный полимер может присутствовать в водной дисперсии в количестве около 10 вес.% до около 70 вес.%, например от около 20% до около 50 вес.%.
В дополнение к, по меньшей мере, одному термопластичному полимеру водная дисперсия также может содержать диспергирующий агент. Диспергирующим агентом является агент, который помогает образованию и/или стабилизации дисперсии. Один или более диспергирующих агентов может быть введено в добавочную композицию.
В общем, может применяться любой подходящий диспергирующий агент. В одном варианте, например, диспергирующий агент содержит, по меньшей мере, одну карбоновую кислоту, соли, по меньшей мере, одной карбоновой кислоты, или сложный эфир карбоновой кислоты, или соль сложного эфира карбоновой кислоты. Примеры карбоновых кислот, применяемых в качестве диспергатора, включают жирные кислоты, такие как монтановая кислота, стеариновая кислота, олеиновая кислота и подобные. В некоторых вариантах, карбоновая кислота, соль карбоновой кислоты или, по меньшей мере, один фрагмент сложного эфира карбоновой кислоты, или, по меньшей мере, фрагмент соли сложного эфира карбоновой кислоты имеет менее 25 атомов углерода. В других вариантах, карбоновая кислота, соль карбоновой кислоты или, по меньшей мере, один фрагмент сложного эфира карбоновой кислоты, или, по меньшей мере, фрагмент соли сложного эфира карбоновой кислоты имеет от 12 до 25 атомов углерода. В других вариантах, карбоновая кислота, соль карбоновой кислоты или, по меньшей мере, один фрагмент сложного эфира карбоновой кислоты, или, по меньшей мере, фрагмент соли сложного эфира карбоновой кислоты предпочтительно имеет от 15 до 25 атомов карбоновой кислоты. В других вариантах количество атомов углерода составляет от 25 до 60. Некоторые примеры солей содержат катион, выбранный из группы, включающей катион щелочного металла, катион щелочноземельного металла или катион аммония или алкиламмония.
В других вариантах диспергирующий агент выбирают из группы, включающей полимеры этилена-карбоновой кислоты и их соли, такие как сополимеры этилена-акриловой кислоты или сополимеры этилена-метакриловой кислоты.
В других вариантах диспергирующий агент выбирают из карбоксилатов алкилового эфира, нефтяных сульфонатов, сульфонированного полиоксиэтиленированного спирта, сульфированных или фосфатированных полиоксиэтиленированных спиртов, полимерных диспергирующих агентов на основе этиленоксида/пропиленоксида/этиленоксида, этоксилатов первичного и вторичного спирта, алкилгликозидов и алкилглицеридов.
Если в качестве диспергирующего агента применяют сополимер этилена-акриловой кислоты, сополимер также может служить в качестве термопластичного полимера.
В одном конкретном варианте, водная дисперсия содержит сополимер этилена и октена, сополимер этилена-акриловой кислоты и жирную кислоту, такую как стеариновая кислота или олеиновая кислота. Диспергирующий агент, такой как карбоновая кислота, может присутствовать в водной дисперсии в количестве от около 0,1% до около 10 вес.%.
В дополнение к указанным выше компонентам, водная дисперсия также содержит воду. Вода может быть добавлена в виде деионизированной воды, при желании, pH водной дисперсии обычно составляет менее около 12, например от около 5 до около 11,5, например от около 7 до около 11. Водная дисперсия может иметь содержание твердых веществ менее около 75%, например менее около 70%. Например, содержание твердых веществ в водной дисперсии может варьироваться от около 5% до около 60%.
Хотя для получения водной дисперсии может применяться любой способ, в одном варианте, дисперсия может быть получена способом перемешивания в расплаве. Например, пластикатором могут быть смеситель Бенбери, одночервячный экструдер или многочервячный экструдер. Перемешивание в расплаве может проводиться в условиях, которые обычно применяют для перемешивания в расплаве одного или более термопластических полимеров.
В одном конкретном варианте, способ включает перемешивание в расплаве компонентов, которые составляют дисперсию. Машина для перемешивания в расплаве может включать множество входов для различных компонентов. Например, экструдер может включать четыре входа, расположенных в ряд. Далее, при желании, может быть добавлено вентиляционное отверстие в качестве необязательной позиции экструдера.
В некоторых вариантах, дисперсию сначала разбавляют так, чтобы она содержала от около 1 до около 3 вес.% воды и затем, последовательно, разбавляют так, чтобы она содержала более 25 вес.% воды.
В альтернативном варианте, вместо применения дисперсии термопластического полимера, добавочная композиция может содержать лосьон. Лосьон, например, может быть составлен так, чтобы не только адгезивно прикреплять салфеточное полотно к крепирующей поверхности, но также переноситься на поверхность полотна в количествах, достаточных для получения полезных свойств для потребителя. Например, в одном варианте, лосьон может быть перенесен на салфеточное полотно в таком количестве, чтобы лосьон затем переносился на кожу потребителя при промакивании кожи потребителем.
В общем, может применяться любая подходящая композиция лосьона, способная адгезивно прикреплять основной лист к крепирующей поверхности и затем переноситься на основной лист так, что вес основы основного листа увеличивается более чем на около 2 вес.%. Примеры лосьонов, которые могут применяться в соответствии с данным изобретением, описаны в патенте США №5885697, публикации патента США №2005/0058693 и/или публикации патента США №2005/0058833, которые включены сюда посредством ссылок.
В одном варианте, например, композиция лосьона может содержать масло, воск, жирный спирт и один или более из дополнительных ингредиентов.
Например, количество композиции может составлять от около 30 до около 90 вес.%, более конкретно, от около 40 до около 70 вес.%, еще более предпочтительно, от около 45 до около 60 вес.%. Подходящие масла включают, но не ограничены ими, следующие классы масел: петролейные или минеральные масла, такие как минеральное масло или вазелин; животные масла, такие как норковый жир и жидкий ланолин; растительные масла, такие как экстракт алоэ, подсолнечное масло и масло авокадо; и силиконовые масла, такие как диметикон и алкилметилсиликоны.
Количество воска в композиции может быть от около 10 до около 40 вес.%, более предпочтительно, от около 10 до около 30 вес.%, еще более предпочтительно, от около 15 до около 25 вес.%. Подходящие воски включают, но не ограничены ими, следующие классы: природные воски, такие как пчелиный воск и карнаубский воск; нефтяные воски, такие как парафин и церезин; силиконовые воски, такие как алкилметилсилоксаны; или синтетические воски, такие как синтетический пчелиный воск и синтетическое осветительное масло.
14
30
Количество жирного спирта в композиции, если присутствует, может быть от около 5 до около 40 вес.%, более предпочтительно, от около 10 до около 30 вес.%, и еще более предпочтительно, от около 15 до около 25 вес.%. Подходящие жирные спирты включают спирты, имеющие длину углеродной цепи С-С, включая цетиловый спирт, стеариловый спирт, бегениловый спирт и додециловый спирт.
10
Для улучшения полезных свойств для потребителя могут применяться дополнительные ингредиенты. Классы ингредиентов и их положительные качества включают, без ограничения, С или большие жирные спирты (смазочные свойства, тело, непрозрачность); жирные эфиры (смазочные свойства, модификация тактильных свойств); витамины (местные медицинские преимущества); диметикон (защита кожи) порошки (смазочные свойства, абсорбция масла, защита кожи); консерванты и антиоксиданты (целостность продукта); этоксилированные жирные спирты (смачиваемость, технологические добавки); ароматизатор (привлекательность для потребителя); производные ланолина (увлажнение кожи), красители, оптические отбеливатели, солнцезащитные агенты, альфагидроксикислоты, натуральные экстракты трав и подобные. В одном варианте, композиция лосьона также может включать смачиватель.
Смачиватели обычно являются косметическими ингредиентами, применяемыми для увеличения содержания воды в верхних слоях кожи или слизистой мембраны, что помогает контролировать обмен влагой между продуктом, кожей и атмосферой.
Смачиватели могут включать преимущественно гигроскопичные материалы. Подходящие смачиватели для введения в увлажняющие и смазывающие композиции в соответствии с данным изобретением включают урокаиновую кислоту, N-ацетилэтаноламин, гель алоэ вера, аргинин РСА, хитозан РСА, медь РСА, кукурузные глицериды, диметилимидазолидинон, фруктозу, глюкамин, глюкозу, глутамат глюкозы, глюкуроновую кислоту, глутаминовую кислоту, глицерет-7, глицерет-12, глицерет-20, глицерет-26, глицерин, мед, гидрированный мед, гидрированные гидролизаты крахмала, гидролизованный кукурузный крахмал, лактамид МЕА, молочную кислоту, лизин лактозы РСА, маннит, метилглуцет-10, метилглуцет-20, РСА, ПЭГ-2 лактамид, ПЭГ-10 пропиленгликоль, полиаминокислоты, полисахариды, конденсат полиаминосахара, калий РСА, пропиленгликоль, цитрат пропиленгликоля, гидролизат сахарида, изомерат сахарида, аспартат натрия, лактат натрия, натрий РСА, сорбит, ТЕА-лактат, ТЕА-РСА, мочевину, ксилит и подобные и их смеси. Предпочтительные смачиватели включают полиолы, глицерин, этоксилированный глицерин, полиэтиленгликоли, гидрированные гидролизаты крахмала, пропиленгликоль, силиконгликоль и пирролидонкарбоновую кислоту.
В одном варианте, лосьон или один из указанных выше ингредиентов, содержащихся в лосьоне, может быть объединен с дисперсией полимера, как описано выше с получением добавочной композиции в соответствии с данным изобретением, имеющей желаемые свойства.
В еще одном варианте, добавочная композиция может содержать адгезив, такой как латексный полимер. Адгезив может применяться отдельно, если он способен переноситься на основной лист в достаточных количествах. Альтернативно, адгезив может быть объединен с различными другими компонентами, такими как лосьон или термопластический полимер, как описано выше.
Латексные эмульсионные полимеры, применяемые в соответствии с данным изобретением, могут включать водные эмульсии с добавлением сополимеризованных ненасыщенных мономеров, таких как этиленовые мономеры, полимеризованные в присутствии поверхностно-активных веществ и инициаторов с получением полимеризованных в эмульсии полимерных частиц. Ненасыщенные мономеры содержат ненасыщенность двойной связи углерод-углерод и обычно включают виниловые мономеры, стирольные мономеры, акриловые мономеры, аллильные мономеры, акриламидные мономеры, а также карбоксильные функциональные мономеры. Виниловые мономеры включают виниловые эфиры, такие как винилацетат, винилпропионат и подобные виниловые низшие алкиловые эфиры, винилгалогениды, винилароматические углеводороды, такие как стирол и замещенные стиролы, винилалифатические мономеры, такие как альфа-олефины и конъюгированные диены, и винилалкиловые эфиры, такие как метилвиниловый эфир и подобные виниловые низшие алкиловые эфиры. Акриловый мономеры включают низшие алкиловые эфиры акриловой или метакриловой кислоты, имеющие цепь алкилового эфира от одного до двенадцати атомов углерода, а также ароматические производные акриловой и метакриловой кислот.Полезные акриловые мономеры включают, например, метил-, этил-, бутил- и пропилакрилаты и метакрилаты, 2-этилгексилакрилат и метакрилат, циклогексил-, децил- и изодецилакрилаты и метакрилаты, и подобные различные акрилаты и метакрилаты.
В соответствии с данным изобретением, карбоксил-функциональный латексный эмульсионный полимер может содержать сополимеризованные карбоксил-функциональные мономеры, такие как акриловая и метакриловая кислоты, фумаровая или малеиновая или подобные ненасыщенные дикарбоновые кислоты, где предпочтительными карбоксильными мономерами являются акриловая и метакриловая кислота. Карбоксил-функциональные латексные полимеры содержат от около 1% до около 50% сополимеризованных карбоксильных мономеров, где оставшаяся часть составляет другие сополимеризованные этиленовые мономеры. Предпочтительные карбоксил-функциональные полимеры включают эмульсии карбоксилированных винилацетат-этиленовых терполимеров, такие как Airflex 426 Emulsion, коммерчески доступная от Air Products Polymers, LP.
В других вариантах, адгезив может содержать сополимер этилена и окиси углерода, полиакрилат или полиуретан. В других вариантах, адгезив также может содержать природный или синтетический каучук. Например, адгезив может содержать стиролбутадиеновый каучук, такой как карбоксильный стиролбутадиеновый каучук. В еще одном варианте, адгезив может содержать крахмал, такой как крахмал, смешанный с алифатическим полиэфиром. В одном варианте, адгезив объединен с одним или более компонентами с образованием добавочной композиции. Например, адгезив может содержаться в добавочной композиции в количестве менее около 80 вес.%, например менее около 60 вес.%, например менее около 40 вес.%, например менее около 20 вес.%, например от около 2 вес.% до около 30 вес.%.
Кроме того, лосьон и/или полимерная дисперсия могут быть объединены с различными другими добавками или ингредиентами. Например, в одном варианте, разрыхлитель может присутствовать в добавочной композиции. Разрыхлитель является химическим соединением, которое смягчает или ослабляет лист бумаги, предотвращая образование водородных связей.
Подходящие разделяющие агенты, которые могут применяться в соответствии с данным изобретением, включают катионные разделяющие агенты, такие как жирные соли четвертичного диалкиламина, моножирные соли третичного алкиламина, соли первичного амина, четвертичные соли имидазолина, четвертичная соль силикона и ненасыщенная жирная соль алкиламина. Другие подходящие разделяющие агенты описаны в патенте США №5529665 Kaun, который включен сюда посредством ссылки. В частности, у Kaun описано применение катионных силиконовых композиций в качестве разделяющих агентов.
В одном варианте, разделяющим агентом, применяемым в способе в соответствии с данным изобретением, является органический хлорид четвертичного аммония и, в частности, аминовая соль на основе силикона хлорида четвертичного аммония.
В одном варианте, разделяющим агентом является PROSOFT TQ1003, продаваемый Hercules Corporation. Например, одним разделяющим агентом, который может применяться, является следующий:
Химическое наименование:
Этосульфат 1-этил-2Норолеил-3-олеил амидоэтилимидазолиния
В другом варианте, добавочная композиция может содержать смягчитель, такой как полисилоксановый смягчитель. Силиконы, такие как полисилоксаны, однако, могут влиять на способность добавочной композиции приадгезивно прикреплять основной лист к крепирующей поверхности. Таким образом, если присутствует, полисилоксан может добавляться к добавочной композиции в количестве менее около 5 вес.%.
В еще одном варианте, различные полезные агенты могут быть добавлены в добавочную композицию в любом количестве, при желании. Например, в одном варианте, алоэ, витамин Е, воск, окисленный полиэтилен или их смеси могут быть объединены с добавочной композицией в количествах менее около 5 вес.%, например от около 0,1% до около 3 вес.%. Такие ингредиенты могут быть объединены в лосьон, в полимерную дисперсию, как описано выше, или в смесь обоих.
При получении добавочная композиция может быть нанесена на крепирующую поверхность, такую как поверхность американского сушильного барабана 76, как показано на Фиг.2 с применением любого подходящего метода или методики. Например, добавочная композиция может быть распылена на крепирующую поверхность, экструдировано на крепирующую поверхность, или напечатано на крепирующую поверхность. При печати на крепирующую поверхность с применением, например, принтера глубокой печати добавочная композиция может быть нанесена в соответствии с узором. В других вариантах, затопленный зазор может применяться для нанесения добавочной композиции на крепирующую поверхность. В других вариантах, добавочная композиция может быть нанесена в виде пены или может быть нанесена с применением плазменного нанесения покрытий.
В одном варианте, добавочная композиция может быть предварительно нагрета перед нанесением на крепирующую поверхность. Например, в некоторых вариантах, нагревание добавочной композиции может снижать вязкость. В частности, в некоторых вариантах, добавочная композиция может иметь температуру плавления, например, от около 30°С до около 70°С. При желании, добавочная композиция может быть нагрета до температуры выше температуры плавления и затем нанесена на крепирующую поверхность.
Как показано на Фиг.2, крепирующая поверхность включает поверхность американского сушильного барабана. В варианте, показанном на Фиг.2, крепирующая поверхность нагрета для высушивания салфеточного полотна при его крепировании. Например, крепирующая поверхность может быть нагрета до температуры от около 20°С до около 150°С, например от около 100°С до около 130°С.
В варианте, показанном на Фиг.2, салфеточное полотно прижимают к крепирующей поверхности во влажном состоянии. Например, салфеточное полотно, в одном варианте, может иметь консистенцию от около 10% до около 30% твердых веществ, например от около 10% до около 15% твердых веществ. В альтернативном варианте, однако, салфеточное полотно может быть частично высушено перед прижиманием к крепирующей поверхности. В этом варианте, например, салфеточное полотно может иметь консистенцию от около 30% до около 70% твердых веществ.
Период времени, в течение которого основной лист контактирует с крепирующей поверхностью, может зависеть от множества факторов. Например, основной лист может оставаться в контакте с крепирующей поверхностью от менее около 100 миллисекунд до 10 секунд или даже дольше. Особенно предпочтительны, однако, добавочные композиции, которые способны прилипать к основному листу и переноситься на основной лист за очень короткое время. Например, в одном варианте, основной лист контактирует с крепирующей поверхностью в течение от около 120 миллисекунд до около 5 секунд, например от около 120 миллисекунд до около 2000 миллисекунд. В этом варианте, основной лист может двигаться со скоростью более около 1000 футов в минуту, например от около 1500 футов в минуту до около 6000 футов в минуту или более.
Согласно Фиг.20, представлен альтернативный вариант способа получения крепированного салфеточного полотна. Одинаковые ссылочные цифры применяются для обозначения похожих элементов относительно способа, показанного на Фиг.2.
Как показано на Фиг.20, полученное полотно 68 переносят на поверхность вращающегося нагретого сушильного барабана 76, который может быть американским сушильным барабаном, прижимной вал 72 может, в одном варианте, содержать отсасывающий боковой валок. Для приадгезивного прикрепления полотна 68 к поверхности сушильного барабана 76 крепирующий адгезив может быть нанесен на поверхность сушильного барабана с применением распыляющего устройства 69. Распыляющее устройство 69 может выпускать добавочные композиции, полученные в соответствии с данным изобретением, или может выпускать обычный крепирующий адгезив.
Как показано на Фиг.20, полотно прилипает к поверхности сушильного барабана 76 и затем крепируется с барабана с применением крепирующего шабера 78. При желании, сушильный барабан 76 может быть соединен с кожухом 71. Кожух 71 может применяться для направления воздуха на полотно 68.
После крепирования с сушильного барабана 76 полотно 68 затем приадгезивно прикрепляют ко второму сушильному барабану 73. Второй сушильный барабан 73 может содержать, например, нагретый барабан, окруженный кожухом 77. Барабан может быть нагрет до температуры от около 25°С до около 200°С, например от около 100°С до около 150°С.
Для приадгезивного прикрепления полотна 68 ко второму сушильному барабану 73 второе распыляющее устройство 75 может выпускать адгезив на поверхность сушильного барабана. В соответствии с данным изобретением, например, второе распыляющее устройство 75 может выпускать добавочную композицию, как описано выше. Добавочная композиция не только помогает приадгезивному прикреплению салфеточного полотна 68 к сушильному барабану 73, но также переносится на поверхность полотна при крепировании полотна с сушильного барабана 73 крепирующим шабером 79.
При крепировании со второго сушильного барабана 73 полотно 68 необязательно может быть пропущено вокруг охлаждающего цилиндра наката 81 и охлаждено до наматывания на катушку 83. В варианте, показанном на Фиг.2 и на Фиг.20, процесс крепирования введен непосредственно в процесс получения полотна. Эти варианты могут считаться «встроенного» процесса. В альтернативном варианте, однако, основной лист может быть получен и затем подвергнут процессу крепирования.
Например, согласно Фиг.21, показан еще один способ нанесения добавочной композиции на одну сторону основного листа в соответствии с данным изобретением. Как показано, в этом варианте полученный основной лист 80 разматывают с вала 85 и пускают в процесс.
Этот процесс может считаться отдельным процессом, хотя способ нанесения также может быть встроен в процесс.
Как показано на Фиг.21, основной лист 80 прижимают к сушильному барабану 108 прижимным валком 110. Распыляющее устройство 109 наносит добавочную композицию в соответствии с данным изобретением на поверхность сушильного барабана. Добавочная композиция не только приадгезивно прикрепляет основной лист 80 к поверхности сушильного барабана 108, но также переносится на основной лист при крепировании листа с барабана с применением крепирующего шабера 112. После крепирования с сушильного барабана 108 основной лист 80 наматывают на вал 116. В варианте, показанном на Фиг.21, предварительно сформованный основной лист крепируют с вращающегося цилиндра 108 при обработке салфеточных полотен, например салфеточное полотно обычно сушат при приадгезивном прикреплении к крепирующей поверхности. Например, салфеточное полотно может иметь консистенцию более около 95%.
В варианте, показанном на Фиг.21, крепирующая поверхность может иметь температуру окружающей среды или может быть нагрета. Должно быть понятно, однако, что может быть необходимо нагревать крепирующую поверхность в варианте, показанном на Фиг.21, в зависимости от применяемой добавочной композиции. В одном варианте, например, сама добавочная композиция может быть предварительно нагрета до нанесения на крепирующую поверхность.
Площадь поверхности добавочной композиции, покрывающей основной лист при нанесении на основной лист, может варьироваться. В общем, например, добавочная композиция покрывает более около 10% поверхности одной стороны основного листа. Например, добавочная композиция может покрывать от около 20% до 100% поверхности основного листа, например от около 20% до около 90%, например от около 20% до около 75%.
В вариантах, показанных на фигурах, только одну сторону основного листа обрабатывают добавочной композицией. Нобходимо понимать, однако, что обе стороны основного листа могут быть обработаны в соответствии с данным изобретением. Например, как только одну сторону основного листа крепируют с крепирующей поверхности, другая сторона может быть также адгезивно прикреплена к крепирующей поверхности с помощью добавочной композиции.
Множество различных типов основных листов может быть обработано в соответствии с данным изобретением. Например, как показано на Фиг.2 и 20, в одном варианте, основной лист является салфеточным полотном, содержащим целлюлозные волокна.
Салфеточные изделия, полученные в соответствии с данным изобретением, могут быть однослойными салфеточными изделиями или многослойными салфеточными изделиями. Например, в одном варианте, изделие может включать два слоя или три слоя.
3
В общем, любое подходящее салфеточное полотно может быть обработано в соответствии с данным изобретением. Например, в одном варианте, основной лист может быть салфеточным изделием, таким как туалетная бумага, косметическая салфетка, салфеточное полотенце, техническая салфетка и подобные. Салфеточные изделия обычно имеют объем, по меньшей мере, 3 см/г. Салфеточные изделия могут содержать один или более слоев и могут быть получены из любых подходящих волокон.
Волокна, подходящие для получения салфеточных полотен, содержат любые натуральные или синтетические целлюлозные волокна, включающие, но не ограниченные ими, не древесные волокна, такие как хлопок, абака, кенаф, сабан, лен, ковыль, солома, джут, багасса, молочайные шелковые волокна и волокна листьев ананаса; и древесные волокна или целлюлоза, такие, как получают из лиственных или хвойных деревьев, включая хвойные волокна, такие как крафт-волокна северных и южных хвойных пород; лиственные волокна, такие как эвкалипт, клен, береза и осина. Целлюлоза может быть получена с высоким выходом или с низким выходом и может быть измельчена любым известным методом, включая крафт, сульфитный, методы получения целлюлозы с высоким выходом и другие известные методы получения целлюлозы. Также могут применяться волокна, полученные органозольными методами получения целлюлозы, включая волокна и способы, описанные в патенте США №4793898, выданном 27 декабря 1988 Laamanen et al.; патенте США №4594130, выданном 10 июня 1986 Chang et al.; и патенте США №3585104. Полезные волокна также могут быть получены антрахинонвым измельчением, представленным в патенте США №5595628, выданном 21 января 1997 Gordon et al.
Часть волокон, например, вплоть до 50% или менее на сухой вес, или от около 5% до около 30% на сухой вес, может быть представлена синтетическими волокнами, такими как вискозное волокно, полиолефиновые волокна, полиэфирные волокна, бикомпонентные волокна типа серцевина-оболочка, мультикомпонентные связующие волокна и подобные. Примером полиэтиленового волокна является Fybrel, доступный от Minifibers, Inc. (Jackson City, TN). Может применяться любой известный метод отбеливания. Типы синтетического целлюлозного волокна включают вискозное волокно во всем его многообразии и другие волокна, полученные из вискозы или химически модифицированной целлюлозы. Могут применяться химически обработанные натуральные целлюлозные волокна, такие как мерсеризованные волокна, химически усиленные или поперечно-сшитые волокна, или сульфонированные волокна. Для получения хороших механических свойств при применении волокон для получения бумаги может быть желательно, чтобы волокна были относительно неповрежденными и в значительной степени неочищенными или только слегка неочищенными. Хотя могут применяться рециклированные волокна, свежие волокна обычно более предпочтительны из-за их механических свойств и отсутствия примесей. Могут применяться мерсеризованные волокна, регенерированные целлюлозные волокна, целлюлоза, полученная микробами, вискозные волокна и другой целлюлозный материал или целлюлозные производные. Подходящие волокна для получения бумаги также могут включать рециклированные волокна, свежие волокна или их смеси. В определенных вариантах обладающие высоким объемом и хорошими компрессионными свойствами волокна могут иметь садкость по Канадскому стандарту, по меньшей мере, 200, более предпочтительно, по меньшей мере, 300, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 400, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 500.
Другие волокна для получения бумаги, которые могут применяться в соответствии с данным изобретением, включают салфеточные отходы или рециклированные волокна и волокна высокого выхода. Целлюлозные волокна высокого выхода включают такие волокна для получения бумаги, которые получены методами измельчения, дающими выход около 65% или более, более предпочтительно, около 75%
или более, и еще более предпочтительно, от около 75% до около 95%. Выходом является полученное количество обработанных волокон, выраженное как процент от исходной древесной массы. Такие методы измельчения включают хемитермомеханическое измельчение с отбеливанием (ВСТМР), хемитермомеханическое измельчение (СТМР), термомеханическое измельчение с применением давления/давления (РТМР), термомеханическое измельчение (ТМР), термомеханическое химическое измельчение (ТМСР), сульфитное измельчение с высоким выходом и крафт-измельчение с высоким выходом - все, которые дают волокна с высокими уровнями лигнина. Волокна высокого выхода хорошо известны своей жесткостью в сухом и влажном состояниях по сравнению с обычными химически измельченными волокнами.
В общем, любой способ, подходящий для получения основного листа, может применяться в соответствии с данным изобретением, особенно для полотен, обрабатываемых согласно Фиг.21. Например, способы получения бумаги в соответствии с данным изобретением могут включать крепирование, влажное крепирование, двойное крепирование, гофрирование, влажное прессование, воздушное прессование, сквозную воздушную сушку, сквозную воздушную сушку с крепированием, сквозную воздушную сушку без крепирования, совместное формование, гидроперепутывание, укладку воздухом, а также другие стадии, известные в данной области техники.
Также для изделий в соответствии с данным изобретением подходят листы бумаги, которые уплотнены или тиснены по шаблону, такие как листы бумаги, описанные в следующих патентах США №№:4514345, выданном 30 апреля 1985 Johnson et al.; 4528239, выданном 9 июля 1985 Trokhan; 5098522, выданном 24 марта 1992; 5260171, выданном 9 ноября 1993 Smurkoski et al.; 5275700, выданном 4 января 1994 Trokhan; 5328565, выданном 12 июля 1994 Rasch et al.; 5334289, выданном 2 августа 1994 Trokhan et al.; 5431786, выданном 11 июля 1995 Rasch et al.; 5496624, выданном 5 марта 1996 Steltjes, Jr. et al.; 5500277, выданном 19 марта 1996 Trokhan et al.; 5514523, выданном 7 мая 1996 Trokhan et al.; 5554467, выданном 10 сентября 1996 Trokhan et al.; 5566724, выданном 22 октября 1996 Trokhan et al.; 5624790, выданном 29 апреля 1997 Trokhan et al и 5628876, выданном 13 мая 1997 Ayers et al., описания которых включены сюда посредством ссылки в том объеме, в котором они не противоречат описанному здесь. Такие тисненные листы бумаги могут иметь сеть уплотненных областей, которые оттиснуты к сушильному барабану с применением полотна для тиснения, и области, которые относительно менее уплотнены (например, «купола» в салфеточном листе), соответствующие выпуклым канавкам на полотне для тиснения, где салфеточный лист, расположенный над выпуклыми канавками, выгибается под действием дифференциального давления воздуха поперек выпуклых канавок с получением подушкообразных областей низкой плотности или куполов в салфеточном листе.
При желании, различные химикаты и ингредиенты могут быть введены в салфеточные полотна, которые обрабатываются в соответствии с данным изобретением. Следующие материалы включены в качестве примеров дополнительных химикатов, которые могут быть нанесены на полотно. Химикаты включены в качестве примеров и не ограничивают объем данного изобретения. Такие химикаты могут быть добавлены в любой момент процесса получения бумаги. В общем, изделия в соответствии с данным изобретением могут применяться в сочетании с любыми известными материалами и химикатами, которые не противопоказаны для предполагаемого применения. Примеры таких материалов включают, но не ограничены ими, агенты для контроля запаха, такие как абсорбенты запаха, активированные углеродные волокна и частицы, детские присыпки, питьевая сода, хелатирующие агенты, цеолиты, парфюмерные добавки или другие агенты, маскирующие запах, соединения циклодекстрина, окислители и подобные. Суперабсорбирующие частицы, синтетические волокна или пленки также могут применяться. Дополнительные опции включают катионные красители, оптические отбеливатели, умягчители и подобные.
Различные химикаты и ингредиенты, которые могут быть введены в основной лист, могут зависеть от конечного применения продукта. Например, различные агенты, увеличивающие прочность во влажном состоянии, могут быть введены в изделие. Для туалетной бумаги, например, могут применяться временные агенты, увеличивающие прочность во влажном состоянии. В данном описании агенты, увеличивающие прочность во влажном состоянии, применяют для обездвиживания связей между волокнами во влажном состоянии. Обычно средства, которые помогают волокнам удерживаться вместе в салфеточных изделиях, включают водородные связи и, иногда, сочетания водородных связей и ковалентных и/или ионных связей. В некоторых областях может быть полезно получать материал, который позволяет связываться с волокнами таким образом, чтобы обездвиживать места связей волокна с волокном и делать их устойчивыми к разрушению во влажном состоянии. Влажное состояние обычно означает, что продукт сильно насыщен водой или другими водными растворами.
Любой материал, который при добавлении к салфеточному полотну дает лист с соотношением средней геометрической прочности на разрыв во влажном состоянии к средней геометрической прочности на разрыв в сухом состоянии более 0,1 может называться агентом, улучшающим прочность во влажном состоянии.
Временные агенты, улучшающие прочность во влажном состоянии, которые обычно вводят в туалетную бумагу, определены как полимеры, которые при введении в туалетную бумагу, дают продукт, который сохраняет менее 50% от исходной прочности во влажном состоянии после обработки водой в течение, по меньшей мере, 5 минут.
Временные агенты, улучшающие прочность во влажном состоянии, хорошо известны в данной области техники. Примеры временных агентов, улучшающих прочность во влажном состоянии, включают полимерные альдегид-функциональные соединения, такие как глиоксилированный полиакриламид, такой как катионный глиоксилированный полиакриламид.
Такие соединения включают PAREZ 631 NC полимер, улучшающий прочность во влажном состоянии, доступный от Lanxess of Trenton, N. J., и HERCOBOND 1366, производства Hercules, Inc. of Wilmington, Del. Другим примером глиоксилированного полиакриламида является PAREZ 745, который представляет собой глиоксилированный поли(хлоридакриламид-ко-диаллилдиметиламмония).
Для косметических салфеток и других салфеточных изделий, с другой стороны, постоянные агенты, улучшающие прочность во влажном состоянии, могут быть введены в основной лист. Постоянные агенты, улучшающие прочность во влажном состоянии, также хорошо известны в данной области техники и дают изделие, которое сохраняет более 50% от исходной прочности во влажном состоянии после обработки водой в течение, по меньшей мере, 5 минут.
При получении, продукт может быть упакован различными способами. Например, в одном варианте, листовые изделия могут быть разрезаны на отдельные листы и сложены в стопку перед помещением в упаковку. Альтернативно, листовые изделия могут быть свернуты в рулон. При свертывании в рулон каждый отдельный лист может быть отделен от соседнего листа линией наименьшего сопротивления, такой как перфорация. Туалетная бумага и салфеточные полотенца, например, обычно поставляют потребителю в виде рулонов.
Салфеточные полотна, которые могут быть обработаны в соответствии с данным изобретением, могут включать один гомогенный слой волокон или могут включать чередующуюся или слоистую конструкцию. Например, слой салфеточного полотна может включать два или три слоя волокон. Каждый слой имеет различную композицию волокон. Например, согласно Фиг.1, показан один вариант устройства для получения многослойной слоистой целлюлозной композиции. Как показано, трехслойный напорный ящик 10 обычно включает верхнюю стенку напорного ящика 12 и нижнюю стенку напорного ящика 14. Напорный ящик 10 также включает первую перегородку 16 и вторую перегородку 18, которые разделяют три слоя волокнистого сырья.
Каждый из слоев волокон содержит разбавленную водную суспензию волокон для получения бумаги. Конкретные волокна, содержащиеся в каждом слое, обычно зависят от формируемого изделия и желаемых результатов. Например, композиция волокон каждого слоя может варьироваться в зависимости от того, получают ли туалетную бумагу, салфетки для лица или салфеточные полотенца. В одном варианте, например, средний слой 20 содержит целлюлозные волокна южных хвойных пород древесины, отдельно или в сочетании с другими волокнами, такие как волокна с высоким выходом. Внешние слои 22 и 24, с другой стороны, содержат хвойные волокна, такие как целлюлоза северных хвойных пород.
В альтернативном варианте, средний слой может содержать хвойные волокна для прочности, а внешние слои могут содержать лиственные волокна, такие как волокна эвкалипта, для тактильной мягкости.
Бесконечная движущаяся формующая сетка 26, подходящим образом опирающаяся и продвигаемая роликами 28 и 30, принимает слоистое сырье для получения бумаги из напорного ящика 10. Оставаясь на сетке 26, слоистая суспензия волокон пропускает воду через сетку, как показано стрелками 32. Удаление воды достигается сочетанием силы тяжести, центробежной силы и вакуумного отсасывания, в зависимости от формующей конфигурации.
Формование многослойного салфеточного полотна также описано в патенте США №5129988 Farrinqton, Jr., который включен сюда посредством ссылки.
2
2
2
2
2
2
2
2
Вес основы салфеточных полотен, полученных в соответствии с данным изобретением, может варьироваться в зависимости от конечного изделия. Например, способ может применяться для получения туалетной бумаги, косметических салфеток, салфеточных полотенец, технических салфеток и подобных. В общем, вес основы салфеточных изделий может варьироваться от около 10 г/м до около 110 г/м, например от около 20 г/м до около 90 г/м. Для туалетной бумаги и косметических салфеток, например, вес основы может варьироваться от около 10 г/м до около 40 г/м. Для салфеточных полотенец, с другой стороны, вес основы может варьироваться от около 25 г/м до около 80 г/м.
3
3
3
3
Объем салфеточного полотна также может варьироваться от около 3 см/г до 20 см/г, например от около 5 см/г до 15 см/г.«Объем» листа рассчитывают как коэффициент толщины сухого салфеточного листа, выраженной в микронах, деленной на сухой вес основы, выраженный в граммах на квадратный метр. Полученный объем листа выражают в кубических сантиметрах на грамм. Более конкретно, толщину измеряют как общую толщину пачки из десяти типовых листов и делением общей толщины пачки на десять, где каждый лист в пачке располагают одинаковой стороной вверх. Толщину измеряют в соответствии с методом тестирования TAPPI T411 om-89 "Thickness (caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board" с примечанием 3 для листов в пачке. Микрометр, применяемый для проведения T411 om-89 представляет собой Emveco 200-A Tissue Caliper Tester от Emveco, Inc., Newberg, Oregon. Микрометр имеет нагрузку 2,00 килопаскалей (132 грамма на квадратный дюйм), прижимную ножку 2500 квадратных миллиметров, диаметр прижимной ножки 56,42 миллиметров, время выдержки 3 секунды и понижающую скорость 0,8 миллиметров в секунду.
2
2
2
2
2
2
В многослойных изделиях вес основы каждого салфеточного полотна, присутствующего в изделии, также может варьироваться. В общем, общий вес основы многослойного продукта обычно такой же, как указан выше, например от около 20 г/м до около 110 г/м. Таким образом, вес основы каждого слоя может быть от около 10 г/м до около 60 г/м, например от около 20 г/м до около 40 г/м.
В одном варианте, салфеточные полотна, полученные в соответствии с данным изобретением, могут быть включены в многослойные изделия. Например, в одном варианте, салфеточное полотно, полученное в соответствии с данным изобретением, может быть присоединено к одному или более другим салфеточным полотнам с получением вытирающего изделия, имеющего желательные характеристики. Другими полотнами, наслоенными на салфеточное полотно в соответствии с данным изобретением, могут быть, например, полотно, полученное влажным крепированием, каландрованное полотно, гофрированное полотно, высушенное сквозным воздухом полотно, крепированное высушенное сквозным воздухом полотно, не крепированное высушенное сквозным воздухом полотно, гидроперепутанное полотно, полотно совместного формования, сформированное воздухом полотно и подобные.
В одном варианте, при добавлении салфеточного полотна, полученного в соответствии с данным изобретением, в многослойное изделие, может быть желательно наносить добавочную композицию только на одну сторону салфеточного полотна и затем крепировать обработанную сторону полотна. Крепированную сторону полотна затем применяют для получения внешней поверхности многослойного изделия. Необработанную и некрепированную сторону полотна, с другой стороны, присоединяют любыми подходящими средствами к одному или более слоям.
В дополнение к процессу влажной укладки, показанному на Фиг.2, должно быть понятно, что различные другие основные листы могут быть обработаны в соответствии с данным изобретением. Например, другие основные листы, которые могут быть обработаны в соответствии с данным изобретением, включают сформированное воздухом полотно, полотно совместного формования, гидроперепутанное полотно, выдуваемое из расплава полотно, полотно фильерного производства (спанбонд), тканые материалы, вязаные материалы и подобные. Например, любой из указанных выше материалов может быть обработан с применением способа, показанного на Фиг.21.
Полученные аэродинамическим способом полотна получают способом аэродинамической формовки, при котором получают волокнистый нетканый слой. В способе аэродинамической укладки, пучки маленьких волокон, имеющих типовую длину от около 3 до около 52 миллиметров (мм), разделяют и вовлекают в компрессор и затем выкладывают на формующую сетку, обычно с помощью вакуумной камеры. Произвольно расположенные волокна потом связывают друг с другом, например, горячим воздухом или распылением адгезива. Получение нетканых композитов аэродинамическим способом хорошо описано в литературе и задокументировано в данной области техники. Примеры включают процесс DanWeb, описанный в патенте США №4640810 Laursen et al., принадлежащем Scan Web of North America Inc, процесс Kroyer, описанный в патенте США №4494278 Kroyer et al. и патенте США №5527171 Soerensen, принадлежащим Niro Separation a/s, способ из патента США №4375448 Appel et al, принадлежащего Kimberly-Clark Corporation, или другие подобные методы.
Другие материалы, содержащие целлюлозные волокна, включают полотна совместного формования и гидроперепутанные полотна. В способе совместного формования, выдувающая расплав головка червячного пресса расположена рядом с желобом, через который другие материалы добавляют к выдутому из расплава полотну при его формировании. Такими другими материалами могут быть натуральные полимерные волокна (например, вискоза) и/или синтетические полимерные волокна (например, полипропилен или полиэстер), например, где волокна имеют штапельную длину. Способы совместного формования показаны в принадлежащих одному и тому же патентообладателю патентах США №№4818464 Lau
и 4100324 Anderson et al., которые включены сюда посредством ссылки. Полотна, полученные способом совместного формования, обычно называются материалами совместного формования. Более конкретно, один способ получения нетканых полотен совместного формования включает экструдирование расплавленного полимерного материала через головку червячного пресса тонкими потоками и вытягивание потоков сходящимися высокоскоростными потоками, нагретый газ (обычно воздух) подают через сопла для разрушения полимерных потоков на прерывистые волокна маленького диаметра. Головка червячного пресса, например, может включать, по меньшей мере, один прямой ряд экструзионных отверстий. В общем, микроволокна могут иметь средний диаметр волокна вплоть до около 10 микронов. Средний диаметр микроволокон обычно больше около 1 микрона, например от около 2 микронов до около 5 микронов. Хотя микроволокна являются преимущественно прерывистыми, они обычно имеют длину, превышающую длину, обычно ассоциируемую со штапельными волокнами.
Для объединения расплавленных полимерных волокон с другим материалом, таким как целлюлозные волокна, первичный поток газа соединяют с вторичным потоком газа, содержащим отдельные волокна древесной целлюлозы. Таким образом целлюлозные волокна объединяют с полимерными волокнами в одну стадию. Волокна древесной целлюлозы могут иметь длину от около 0,5 миллиметра до около 10 миллиметров.
Объединенный поток воздуха затем направляют на формующую поверхность для формования нетканого полотна с помощью воздуха. Нетканое полотно, при желании, может быть пропущено через зазор между парой вакуумных валов для дальнейшего объединения двух различных материалов.
Натуральные волокна, которые могут быть объединены с выдутыми из расплава волокнами, включают шерсть, хлопок, лен, паклю и древесную целлюлозу. Древесные целлюлозы включают стандартную целлюлозу хвойных пород, такую как CR-1654 (US Alliance Pulp Mills, Coosa, Alabama). Целлюлоза может быть модифицирована для улучшения присущих волокнам характеристик и их технологичности. Волокна могут быть закручены способами, включающими химическую обработку и механическое скручивание. Скручивание обычно проводят до поперечного сшивания или упрочнения. Целлюлоза может быть упрочнена с применением поперечно-сшивающих агентов, таких как формальдегид или его производные, глутаральдегид, эпихлоргидрин, метилолированные соединения, такие как мочевина или производные мочевины, диальдегиды, такие как малеиновый ангидрид, не метилолированные производные мочевины, лимонная кислота или другие поликарбоновые кислоты. Целлюлоза также может быть упрочнена с помощью тепла или каустической обработки, такой как мерсеризация. Примеры этих типов волокон включают NHB416, который включает волокна химически поперечно-сшитой южной хвойной целлюлозы, который улучшает модуль волокна в мокром состоянии, от Weyerhaeuser Corporation из Tacoma, WA. Другие полезные целлюлозы включают разделенную целлюлозу (NF405) и не разделенную целлюлозу (NB416) также от Weyerhaeuser. HPZ3 от Buckeye Technologies, Inc из Memphis, TN, прошел химическую обработку, которая позволила скручивание и закручивание, и добавляет жесткости в сухом и влажном состояниях и эластичность волокну. Другой подходящей целлюлозой является целлюлоза Buckeye HP2, а также IP Supersoft от International Paper Corporation. Подходящие вискозные волокна включают 1,5 денье Merge 18453 волокна от Acordis Cellulose Fibers Incorporated из Axis, Alabama.
Если он содержит целлюлозный материал, такой как волокна целлюлозы, материал совместного формования может содержать целлюлозный материал в количестве от около 10 вес.% до около 80 вес.%, например от около 30 вес.% до около 70 вес.%. Например, в одном варианте, может быть получен материал совместного формования, содержащий волокна целлюлозы в количестве от около 40 вес.% до около 60 вес.%.
В дополнение к волокнам совместного формования, гидроперепутанные полотна также могут содержать синтетические и целлюлозные волокна. Гидроперепутанные полотна включают полотна, которые подвергают обработке столбчатыми струями жидкости, которые перепутывают волокна в полотне. Гидроперепутывание полотна обычно повышает прочность полотна. В одном варианте, волокна целлюлозы могут быть гидроперепутаны в непрерывный волокнистый материал, такой как материал фильерного производства. Гидроперепутывание дает нетканый композит, который может содержать волокна целлюлозы в количестве от около 50% до около 80 вес.%, например в количестве около 70вес.%. Коммерчески доступный гидроперепутанный композит, такой как описан выше, доступен от Kimberly-Clark Corporation под торговым наименованием HYDROKNIT. Гидравлическое перепутывание описано, например, в патенте США №5389202 Everhart, который включен сюда посредством ссылки.
В дополнение к основным листам, содержащим целлюлозные волокна, данное изобретение также относится к нанесению добавочных композиций на основные листы, полученные полностью из синтетических волокон. Например, в одном варианте, основной лист может содержать нетканое выдутое из расплава полотно.
Выдутые из расплава волокна получают экструдированием расплавленного термопластического материала через множество мелких, обычно круглых, трубочек в виде расплавленных волокон в сходящиеся высокоскоростные потоки газа (например, воздуха), которые вытягивают волокна расплавленного термопластического материала для снижения их диаметра, который может быть диаметром микроволокна. Затем выдутые из расплава волокна переносят высокоскоростным потоком газа и выкладывают на собирающую поверхность для получения полотна из произвольно расположенных выдутых из расплава волокон. Такой способ описан, например, в патенте США №3849241 Butin, et al. В общем, выдутые из расплава волокна могут быть микроволокнами, которые могут быть непрерывными или прерывистыми, обычно меньше 10 микронов в диаметре, и обычно являются липкими при выкладывании на собирающую поверхность.
В еще одном варианте, основной лист может содержать нетканый материал фильерного производства. Волокна фильерного производства являются практически непрерывными волокнами маленького диаметра, которые получают экструдированием расплавленного термопластического полимера из множества мелких, обычно круглых, прядильных трубочек с быстрым снижением диаметра экструдированных волокон с применением, например, выводящего вытягивания и/или других известных прядильных механизмов. Получение нетканых полотен фильерного производства описано и показано, например, в патентах США №№4340563 Appel, et al., 3692618 Dorschner, et al., 3802817 Matsuki, et al., 3338992 Kinney, 3341394 Kinney, 3502763 Hartman, 3502538 Levy, 3542615 Dobo, et al. и 5382400 Pike, et al. Волокна фильерного производства обычно не липкие при выкладывании на собирающую поверхность. Волокна фильерного производства иногда могут иметь диаметр менее около 40 микронов и часто от около 5 до около 20 микронов.
В еще одном варианте, основной лист может содержать ламинат. Например, основной лист может содержать ламинат из полотен фильерного производства/выдуваемых из расплава/филдьерного производства.
В дополнение к нетканым материалам, основной лист также может содержать тканое полотно или вязаное полотно. В общем, любой подходящий основной лист может быть обработан в соответствии с данным изобретением, если он может прилипать к крепирующей поверхности и удаляться с крепирующей поверхности.
Данное описание может быть лучше понято из представленных ниже примеров.
ПРИМЕР 1
В этом примере салфеточные полотна получают способом, показанным на Фиг.2, и формируют в двухслойные изделия. Для приадгезивного прикрепления салфеточного полотна к крепирующей поверхности, которая в данном варианте является американским сушильным барабаном, добавочные композиции в соответствии с данным изобретением распыляют на сушилку перед контактом сушилки с полотном. Затем образцы подвергают различным стандартным тестам.
Для сравнения образцы также получают с применением стандартного набора для крепирования PVOH/KYMENE.
Для получения образцов применяют следующий способ. Сначала 80 фунтов высушенной на воздухе хвойной целлюлозы (NSWK) помещают в измельчитель и разрушают в течение 15 минут при 4% консистенции при 120° F. Затем целлюлозу NSWK очищают в течение 15 минут, переносят в массный бассейн и затем разбавляют до приблизительно 3% консистенции. (Примечание: очистка фибриллирует волокна для повышения из связывающего потенциала.) Затем NSWK целлюлозу разбавляют до около 2% консистенции и закачивают в машинный бассейн, например машинный бассейн, содержащий 20 фунтов высушенной на воздухе NSWK в консистенции около 0,2-0,3%. Указанные выше хвойные волокна применяют в качестве внутреннего усиливающего слоя в трехслойной бумаге.
Два килограмма KYMENE 6500, от Hercules, Incorporated, расположенной в Wilmington, Delaware, USA, на метрическую тонну древесного волокна и добавляют два килограмма на метрическую тонну древесного волокна PAREZ 631 NC, от LANXESS Corporation, расположенной в Trenton, New Jersey, USA, для смешивания с волокнами целлюлозы в течение, по меньшей мере, 10 минут перед прокачиванием суспензии целлюлозы через напорный ящик.
Сорок фунтов высушенного на воздухе Aracruz ECF, эвкалиптовой лиственной целлюлозы (EHWK) от Aracruz, расположенной в Rio de Janeiro, RJ, Brazil, помещают в измельчитель и разрушают в течение 30 минут при 4% консистенции при 120° F. EHWK целлюлозы затем переносят в массный бассейн и затем разбавляют до около 2% консистенции.
Затем суспензию целлюлозы EHWK разбавляют, разделяют на два равных количества и прокачивают в консистенции около 1% в два различных машинных бассейна так, чтобы каждый машинный бассейн содержал 20 фунтов высушенной на воздухе EHWK. Эту суспензию целлюлозы затем разбавляют до консистенции около 0,1%. Две целлюлозы EHWK применяют в качестве двух внешних слоев 3-слойной бумаги.
Два килограмма KYMENE 6500 на метрическую тонну древесного волокна добавляют и смешивают с лиственной целлюлозой в течение, по меньшей мере, 10 минут перед прокачиванием суспензии целлюлозы через напорный ящик.
Волокна целлюлозы из всех трех машинных бассейнов закачивают в напорный ящик в консистенции около 0,1%. Волокна целлюлозы из каждого машинного бассейна прокачивают через три различных распределителя в напорный ящик для получения 3-слойной бумаги. Волокна выкладывают на формующее полотно. Затем воду удаляют вакуумом.
Влажный лист с консистенцией около 10-20% переносят на прессовое сукно или прессовое полотно, где его далее обезвоживают. Затем лист переносят на американский сушильный барабан через зазор с помощью прижимного валка. Консистенция влажного листа после зазора прижимного валка (консистенция после прижимного валка или КППВ) составляет приблизительно 40%. Влажный лист прилипает к американскому сушильному барабану благодаря адгезиву, который наносят на поверхность сушилки. Штанги с распыливающими насадками, расположенные под американским сушильным барабаном, распыляют либо адгезивный набор, который представляет собой смесь поливинилового спирта/KYMENE 6500/Rezosol 2008M, либо добавочную композицию в соответствии с данным изобретением, на поверхность сушилки. Rezosol 2008M доступен от Hercules, Incorporated, расположенной в Wilmington, Delaware, USA.
Одна партия типового адгезивного набора на непрерывной машине для отливки бумаги вручную (НМОБР) обычно состоит из 25 галлонов воды, 5000 мл раствора поливинилового спирта с содержанием твердых веществ 6%, 75 мл раствора KYMENE 6500 с содержанием твердых веществ 12,5% и 10 мл раствора Rezosol 2008M с содержанием твердых веществ 7,5%.
Добавочные композиции в соответствии с данным изобретением имеют содержание твердых веществ от 2,5% до 10%.
Лист сушат до консистенции около 95% при прохождении по американскому сушильному барабану и на крепирующий шабер. Крепирующий шабер затем соскребает лист бумаги и небольшие количества покрытия сушилки с американского сушильного барабана. Крепированный салфеточный основной лист затем наматывают на 3" сердечник в мягкие рулоны для переработки. Затем два рулона крепированной бумаги разматывают и складывают один на другой так, чтобы обе крепированные поверхности были снаружи 2-слойной структуры. Механическое обжатие краев структуры удерживает слои вместе.
Слоистый лист затем разрезают по краям до стандартной ширины приблизительно 8,5 дюймов и складывают. Образцы бумаги выдерживают и тестируют.
В частности, для образцов проводят следующие тесты:
Предел прочности на разрыв. Средний геометрический предел прочности на разрыв (GMT) и Средняя геометрическая абсорбированная энергия растяжения (GMTEA):
Тестирование на разрыв проводят с применением образцов бумаги, которые выдерживают при 23°С±1°С и 50%±2% относительной влажности в течение минимум 4 часов. 2-слойные образцы разрезают на полоски шириной 3 дюйма в направлении обработки (НО) и направлении поперек обработки (НПО) с применением точного резчика модели JDC 15M-10 от Thwing-Albert Instruments, имеющей офис, расположенный в Philadelphia, Pennsylvania, USA.
Рабочую длину растягивающей рамки устанавливают на четыре дюйма. Растягивающая рамка является Alliance RT/1 рамкой, работающей с программой TestWorks 4. Рястягивающая рамка и программа доступны от MTS Systems Corporation, имеющей офис, расположенный в Minneapolis, Minnesota, USA.
2
3” полоску затем помещают в зажимы растягивающей рамки и подвергают усилию растягивания, применяемому со скоростью 25,4 см в минуту до момента разрыва образца. Натяжение салфеточной полоски отслеживают как функцию от усилия растягивания. Рассчитанные результаты включают пиковую нагрузку (грамм-сила/3”, измеренная в грамм-силе), пиковое натяжение (%, рассчитанный делением удлинения образца на исходную длину образца и умножением на 100%), % растягивания @500 грамм-силе, абсорбцию энергии растяжения (АЭР) при разрыве (грамм-сила*см/см, рассчитанная суммированием или взятием площади под кривой напряжения-деформации по точки разрыва, где нагрузка падает до 30% от пикового значения), и угол наклона А (килограмм-сила, измеренный как угол наклона кривой напряжения-деформации от 57-150 грамм-силы).
Каждый из кодов бумаги (минимум пять повторов) тестируют в направлении обработки (НО) и направлении поперек обработки (НПО). Средние геометрические прочности на разрыв и абсорбированой энергии растяжения (АЭР) рассчитывают как квадратный корень продукта в направлении обработки (НО) и направлении поперек обработки (НПО). Это дает среднее значение, которое независимо от направления тестирования.
Применяемые образцы показаны ниже.
Модуль упругости (максимальный уклон) и Средний геометрический модуль (СГМ) как показатели жесткости листа:
с
Модуль упругости (Максимальный уклон) Е(кг) является модулем упругости, переделенным в сухом состоянии, и выражается в единицах килограммов силы. Выдержанные образцы Tappi шириной 3 дюйма помещают в зажимы динамометра с рабочей длиной (расстояние между зажимами) 4 дюйма. Зажимы растягивают со скоростью ползуна 25,4 см/мин, и уклон берут подбором методов наименьших квадратов между значениями напряжения 57 граммов силы и 150 граммов силы. Если образец слишком слабый для того, чтобы выдерживать напряжение, по меньшей мере, 200 граммов силы без разрыва, постоянно добавляют дополнительный слой до тех пор, пока многослойный образец не сможет выдержать, по меньшей мере, 200 граммов силы без разрыва. Средний геометрический модуль или средний геометрический наклон рассчитывают как квадратный корень продукта модулей упругости (максимальных уклонов) в направлении обработки (НО) и направлении поперек обработки (НПО), что дает среднее значение, которое не зависит от направления тестирования.
Сухое/влажное испытание на растяжение (% в направлении поперек обработки)
Сухое испытание на растяжение описано в примере 1, где рабочая длина (расстояние между зажимами) составляет 2 дюйма. Влажную прочность на разрыв измеряют тем же методом, как сухую прочность, за исключением того, что образцы смачивают перед тестированием. Более конкретно, для смачивания образца лоток 3”×5” наполняют дистиллированной или деионизированной водой при температуре 23±2°С. Воду добавляют в лоток до глубины приблизительно 1 см.
Затем 3 М "Scotch-Brite" чистящую подушку общего назначения разрезают на куски 2,5”×4”. Куски маскировочной ленты длиной приблизительно 5” помещают вдоль одного из 4” краев подушки. Маскировочную ленту применяют для удерживания чистящей подушки.
Затем чистящую подушку помещают в воду вверх стороной, содержащей ленту. Подушка остается в воде все время проведения тестирования. Тестируемый образец помещают на промокательную бумагу, которая соответствует TAPPI T205. Чистящую подушку вынимают из воды и слегка обстукивают три раза на экране, связанном с мокрыми бегунами. Затем чистящую подушку осторожно помещают на образец параллельно ширине образца приблизительно по центру. Чистящую подушку удерживают на месте в течение приблизительно одной секунды. Затем образец сразу же помещают в динамометр и тестируют.
Для расчета отношения влажной/сухой прочности на разрыв значение влажной прочности на разрыв делят на значение сухой прочности на разрыв.
Добавочные композиции в соответствии с данным изобретением, которые наносят на образцы и тестируют в этом примере, следующие.
3
В представленной ниже таблице пластомер AFFINITY™ EG8200 является альфа-олефиновым сополимером, содержащим сополимер этилена и октена, который получают от The Dow Chemical Company из Midland, Michigan, USA. PRIMACOR™ 5980i сополимер является сополимером этилена - акриловой кислоты, также получаемым от The Dow Chemical Company. Сополимер этилена - акриловой кислоты может служить не только в качестве термопластического полимера, но также в качестве диспергирующего агента. INDUSTRENE 106 содержит олеиновую кислоту, он продается Chemtura Corporation, Middlebury, Connecticut. PRIMACOR™ 5980i сополимер содержит 20,5 вес.% акриловой кислоты и имеет скорость течения расплава 13,75 г/10 мин при 125°С и 2,16 кг, измеренные по ASTM D1238. AFFINITY™ (EG8200G пластомер имеет плотность 0,87 г/см, измеренную по ASTM D792, и имеет скорость течения расплава 5 г/10 мин при 190°С и 2,16 кг, измеренные по ASTM D1238.
DOWICIL™ 200 противомикробный агент, который является консервантом с активной композиций 96% хлорида цис 1-(3-хлораллил)-3,5,7-триаза-1-азониаадамантана (также известный как Quatemium-15), получают от The Dow Chemical Company, также присутствует в каждой добавочной композиции.
Как показано выше, процент твердых веществ в растворе для разных добавочных композиций варьируется. Изменение содержания твердых веществ в растворе также изменяет количество твердых веществ в основном полотне. Например, при содержании твердых веществ в растворе 2,5%, предположительно, что от около 35 кг/МТ до около 60 кг/МТ твердых веществ вводится в салфеточное полотно. При содержании твердых веществ в растворе 5%, предположительно, что от около 70 кг/МТ до около 130 кг/МТ твердых веществ вводится в салфеточное полотно. При содержании твердых веществ в растворе 10%, предположительно, что от около 140 кг/МТ до около 260 кг/МТ твердых веществ вводится в салфеточное полотно.
Результаты этого примера показаны на Фиг.3-7. Как показано на Фиг.3, например, средняя геометрическая прочность на разрыв образца, полученного в соответствии с данным изобретением, больше, чем у неизобретенного образца, обработанного обычным связующим материалом. Такие же результаты получают для средней геометрической абсорбированной энергии. В дополнение к тестированию свойств образца, некоторые образцы также фотографируют. Например, согласно Фиг.8, 9, 10 и 11, четыре образца показаны с увеличением в 500 раз. В частности, на Фиг.8 представлена фотография неизобретенного образца. На Фиг.9 представлена фотография образца №1, на Фиг.10 представлена фотография образца №3, и на Фиг.11 представлена фотография образца №5. Как показано, добавочная композиция в соответствии с данным изобретением имеет тенденцию к образованию прерывистой пленки на поверхности салфеточного полотна. Далее, чем больше содержание твердых веществ, тем больше количество образованной пленки. Эти цифры показывают, что добавочная композиция обычно остается на поверхности салфеточного полотна.
Согласно Фиг.12, представлена фотография поперечного сечения образца, показанного на Фиг.9. Как видно из фотографии, даже при содержании твердых веществ в растворе 10% большая часть добавочной композиции остается на поверхности салфеточного полотна. В этой связи, добавочная композиция проникает в полотно в количестве менее около 25% толщины полотна, например менее около 15% толщины полотна, например менее около 5% толщины полотна. Таким образом, полагают, что добавочная композиция придает значительную прочность салфеточному полотну. Далее, из-за того, что пленка прерывистая, капиллярные свойства полотна не подвергаются существенному изменению. Что особенно предпочтительно, эти результаты получают без значительного повышения жесткости салфеточного полотна и без значительного снижения тактильной мягкости.
ПРИМЕР 2
В этом примере салфеточные полотна, полученные в соответствии с данным изобретением, сравнивают с коммерчески доступными продуктами. Образцы подвергают различным тестам. В частности, образцы подвергают "Проверке параметров скачкообразного движения при трении", в котором измеряется тактильная мягкость продукта через измерение пространственного и временного изменения силы сопротивления при протаскивании имитатора кожи по поверхности образца.
Более конкретно, в данном примере проводятся следующие тесты.
Исследование скачков при трении
Скачкообразное движение при трении возникает, когда статический коэффициент трения ("КТ") значительно выше, чем кинетический КТ. Салазки, протаскиваемые по поверхности на веревке, не будут двигаться, пока сила в веревке достаточно велика для преодоления статического КТ, умноженного на обычную нагрузку. Однако, как только салазки начинают двигаться, статический КТ уступает более низкому кинетическому КТ так, что тянущее усилие в веревке разбалансируется и салазки ускоряются, пока натяжение веревки не ослабевает и салазки не останавливаются (прилипают). Затем натяжение возрастает до тех пор, пока не становится достаточно высоким для преодоления статического КТ, и так далее. Частота и амплитуда колебаний зависит от разниц между статическим КТ и кинетическим КТ, а также от длины и жесткости веревки (жесткая короткая веревка вызывает падение усилия практически сразу же после преодоления статического КТ так, что салазки делают рывок вперед на короткое расстояние) и от скорости движения. Более высокие скорости снижают скачкообразное движение при трении. Статический КТ выше, чем кинетический КТ, так как две поверхности в контакте под нагрузкой имеют тенденцию к сползанию и соответствию друг другу и повышению площади контакта между ними. КТ пропорционален площади контакта, то есть большее время контакта дает более высокий КТ. Это помогает объяснить, почему более высокие скорости дают меньшее скачкообразное движение при трении: после каждого скольжения поверхности получают меньшее время для контакта и увеличения статического КТ. Для большинства материалов КТ снижается при большей скорости скольжения из-за уменьшенного времени совпадения. Однако некоторые материалы (обычно мягкие или смазанные поверхности) в действительности показывают увеличенный КТ при повышении скорости, так как поверхности в контакте имеют тенденцию растекаться либо пластически, либо вязкоэластически и рассеивать энергию при скорости, пропорциональной скорости, при которой их сдвигают. Материалы, которые имеют повышенный КТ при скорости, не показывают скачкообразного движения при трении, так как требуется большее усилие для рывка салазок вперед, чем для продолжения протягивания при постоянной более низкой скорости. Такие материалы также имеют статический КТ, равный кинетическому КТ. Поэтому кривая наклона КТ к скорости является хорошим средством прогнозирования того, будет ли материал показывать скачкообразное движение при трении: более отрицательные наклоны указывают на более легкое скачкообразное движение при трении, а более положительные наклоны указывают на отсутствие скачкообразного движения при трении даже при очень низких скоростях скольжения.
1
2
2
Согласно исследованию скачков при трении, изменение КТ в зависимости от скорости скольжения измеряют на растягивающей рамке Alliance RT/1, оборудованной программой MTS TestWorks 4. Схема части аппарата для тестирования показана на Фиг.13. Как показано, пластину фиксируют в нижней части рамки, и лист бумаги (образец) прикрепляют к этой пластине. Алюминиевые салазки с плоской поверхностью 1,5” на 1,5” с /” радиусом на ведущих и ползущих краях присоединены к верхней (движущейся части) рамки тонкой леской (30 фт., прозрачная нить Stren от Remington Arms Inc, Madison, NC), идущей через практически лишенный трения шкив 50 Н датчика весовой нагрузки. Лист коллагеновой пленки шириной 50,8 мм плоско прикрепляют в нижней части салазок с помощью 32 мм соединительных зажимов в передней и задней частях салазок. Общая масса салазок, пленки и зажимов составляет 81,1 г. Пленка больше салазок, поэтому она полностью покрывает контактирующие поверхности. Коллагеновая пленка может быть получена от NATURIN GmbH, Weinhein, Germany, под наименованием COFFI (Collagen Food Film) и имеет основную массу 28 г/м. Другую подходящую пленку получают от Viscofan USA Inc. 50 County Court, Montgomery AL 36105. Пленки тиснят в соответствии с узором из мелких точек. Более плоская сторона пленки (с точками, выдавленными вниз) должна быть направлена вниз к бумаге на салазках, чтобы максимизировать площадь контакта между бумагой и коллагеном. Образцы и коллагеновые пленки должны выдерживаться при 72°F и 50% ОB в течение, по меньшей мере, 6 часов до тестирования.
Растягивающую рамку программируют на медленное движение салазок при постоянной скорости (V) на расстояние 1 см для измерения силы сопротивления при частоте 100 Гц. Рассчитывают среднюю измеренную силу сопротивления от 0,2 см до 0,9 см, и кинетический КТ рассчитывают как:
где f является средней силой сопротивления в граммах, и 81,1 г является массой салазок, зажимов и пленки.
Для каждого образца КТ измеряют при 5, 10, 25, 50 и 100 см/мин. Для каждого образца применяют новый кусок пленки.
КТ меняется логарифмически от скорости, так что данные описываются выражением
КТ=a+СДТ In(V),
где а является наиболее подходящим КТ при 1 см/мин, и СДТ является параметром скачкообразного движения при трении, показывающим как скорость влияет на КТ. Более высокое значение СДТ показывает менее лосьонообразный, менее подверженный скачкообразному движению при трении лист. СДТ измеряют для четырех образцов салфеточных листов для каждого кода и записывают среднее значение.
Анализ гранулометрического состава по Hercules (HST)
"Анализ гранулометрического состава по Hercules" (HST) представляет собой тест, в котором обычно измеряют время, необходимое для движения жидкости через лист бумаги. Анализ гранулометрического состава по Hercules проводят в соответствии с методом TAPPI Т 530 РМ-89, Size Test for Paper with Ink Resistance. Данные анализа гранулометрического состава по Hercules собирают на тестере Model HST с применением белых и зеленых калибровочных трубок и черного диска, поставляемых производителем. Краситель 2% Napthol Green N, разбавленный дистиллированной водой до 1%, применяют в качестве красителя. Все материалы доступны от Hercules, Inc., Wilmington, Delaware.
Все образцы выдерживают в течение, по меньшей мере, 4 часов при 23±1°С и 50±2% относительной влажности до тестирования, тест чувствителен к температуре раствора красителя, поэтому раствор красителя также должен быть уравновешен до контролируемой регулируемой температуры в течение минимум 4 часов перед тестированием.
Шесть салфеточных листов в том виде, как они продаются (18 слоев для 3-слойного салфеточного изделия, 12 слоев для двухслойного изделия, 6 слоев для однослойного изделия и т.д.) составляют образец для тестирования. Образцы разрезают на куски размером приблизительно 2,5×2,5 дюйма. Инструмент стандартизируют с применением белых и зеленых калибровочных трубок в соответствии с инструкцией производителя.
Образец (12 слоев для 2-слойного салфеточного изделия) помещают в держатель для образца так, чтобы внешние поверхности слоев смотрели наружу. Затем образец зажимают в держателе для образца. Затем держатель для образца устанавливают в крепежное кольцо в верхней части оптической стойки. С применением черного диска инструмент устанавливают на ноль. Черный диск убирают и 10±0,5 миллиметров раствора красителя распределяют по оставшейся части кольца и включают таймер, помещая черный диск над образцом. Время тестирования в секундах (сек) записывают с инструмента.
Экстракционный способ для определения содержания добавки в бумаге
Одним из методов измерения количества добавочной композиции в образце бумаги является удаление добавочной композиции в подходящем растворителе. Может быть выбран любой подходящий растворитель, при условии, что он может растворять, по меньшей мере, основную часть добавочной композиции, присутствующей в бумаге. Одним из подходящих растворителей является ксилол.
1
Для начала образец бумаги, содержащей добавочную композицию (3 г бумаги минимум на тест), помещают в печь с температурой 105°С на ночь для удаления всей воды. Высушенную бумагу затем закрывают в металлической банке с крышкой и охлаждают в эксикаторе, содержащем сульфат кальция, для предотвращения поглощения влаги из воздуха. После охлаждения образца в течение 10 минут измеряют массу бумаги на весах с точностью ±0,0001 г и массу записывают (W).
Экстракцию проводят с применением экстракционного аппарата Сокслета. Экстракционный аппарат Сокслета состоит из 250 мл стеклянной круглодонной колбы, соединенной с экстракционной трубкой Сокслета (Corning no. 3740-М, с емкостью до верхней части сифона 85 мл) и конденсатором Allihn (Coming no. 3840-МСО). Конденсатор соединен с источником свежей холодной воды. Круглодонную колбу нагревают снизу с применением электрической нагревающей рубашки (Glas Col, Terre Haute, IN USA), контролируемой переменным автотрансформатором (Superior Electric Co., Bristol, CT USA).
2
Для проведения экстракции предварительно взвешенную бумагу, содержащую добавочную композицию, помещают в 33 мм×80 мм целлюлозный экстракционный стакан (Whatman International Ltd, Maidstone, England). Затем стакан помещают в экстракционную трубку Сокслета и трубку соединяют с круглодонной колбой и конденсатором. Внутри круглодонной колбы находится 150 мл ксилольного растворителя. Нагревающую рубашку подключают и инициируют поток воды через конденсатор. Регулирование температуры переменным автотрансформатором настаивают таким образом, чтобы трубка Сокслета наполнялась ксилолом и рециклировала его обратно в круглодонную колбу каждые 15 минут. Экстракцию проводят в течение 5 часов (приблизительно 20 циклов ксилола через трубку Сокслета). После завершения стакан, содержащий бумагу, вынимают из трубки Сокслета и высушивают в вытяжном колпаке. Затем бумагу переносят в печь при 150°С и сушат в течение 1 часа для удаления избытка ксилольного растворителя. Печь проветривают с помощью вытяжного колпака. Затем сухую ткань помещают в печь при 105°С на ночь. На следующий день бумагу вынимают, помещают в металлическую банку с крышкой и охлаждают в эксикаторе, содержащем сульфат кальция, в течение 10 минут. Сухую охлажденную экстрагированную бумагу взвешивают на весах с точностью ±0,0001 г и массу записывают (W).
% ксилольных экстрактивных веществ рассчитывают с применением следующего уравнения:
2
i
% ксилольных экстрактивных веществ=100×(Wi-W)÷W
1
2
Так как не все добавочные композиции могут быть экстрагированы в выбранном растворителе, необходимо построить калибровочную кривую для определения количества добавочной композиции в неизвестном образце. Калибровочную кривую получают сначала нанесением известного количества добавки на поверхность предварительно взвешенного образца бумаги (T) с применением пульверизатора. Добавочную композицию равномерно наносят на бумагу и высушивают в печи при 105°С в течение ночи. Затем измеряют массу обработанной бумаги (T) и % веса добавки рассчитывают с применением следующего уравнения:
2
1
1
% добавки=100×(Т-T)÷T
Обработанные образцы бумаги с уровнями добавочной композиции от 0% до 13% получают и тестируют с применением метода экстракции Сокслета, как описано выше.
Линейную регрессию % ксилольных экстрактивных веществ (переменная Y) к % добавки (переменная X) применяют в качестве калибровочной кривой.
Калибровочная кривая: % ксилольных экстрактивных веществ=m(% добавки)+b
или % добавки=(%ксилольных экстрактивных веществ-b)/m,
где m=наклон уравнения линейной регрессии;
b=y-отрезок уравнения линейной регрессии.
После построения калибровочной кривой может быть определена добавочная композиция в образце бумаги. Содержание ксилольных экстрактивных веществ в образце бумаги измеряют с применением методики экстракции Сокслета, описанной выше. % добавки в бумаге рассчитывают с применением уравнения линейной регрессии:
% добавки=(%ксилольных экстрактивных веществ-b)/m,
где m=наклон уравнения линейной регрессии;
b=y-отрезок уравнения линейной регрессии.
Минимальное значение из двух измерений получают для каждого образца бумаги и среднее арифметическое записывают как % содержания добавки.
Измерение дисперсности в разбрызгивающей камере
3
4
3
3
-
2+
2+
+
-
2-
2+
2+
-
Разбрызгивающая камера для динамического разрушения образцов состоит из 14”Шх18”Дх12”В пластиковой камеры из 0,5” плексигласа с плотно прилегающей крышкой. Камера установлена на платформе, один край присоединен к петле, а другой край присоединен к двигающемуся взад и вперед кулачку. Амплитуда движения разбрызгивающей камеры составляет ±2” (4” предел). Скорость разбрызгивания может меняться, но установлена на постоянное значение 20 оборотов в минуту кулачка, или 40 разбрызгиваний в минуту. Объем 2000 мл пропитывающего раствора на основе «водопроводной воды» или «умягченной воды» добавляют в разбрызгивающую камеру перед тестированием. Раствор водопроводной воды может содержать около 112 ч./млн. HCO , 66 ч./млн. Ca, 20 ч./млн. Mg, 65 ч./млн. Na, 137 ч./млн. Cl, 100 ч./млн. SO  при общем количестве растворенных твердых веществ 500 ч./млн. и расчетной жесткостью воды около 248 ч./млн. эквивалентов CaCO. Раствор умягченной воды, с другой стороны, содержит около 6,7 ч./млн. Ca, 3,3 ч./млн. Mgи 21,5 ч./млн. Cl при общем количестве растворенных твердых веществ 31,5 ч./млн. и расчетной жесткостью воды около 30 ч./млн. эквивалентов CaCO. Образец разворачивают и помещают в разбрызгивающую камеру. Разбрызгивающую камеру запускают, как только образец попадает в пропитывающий раствор. Разрыв образца в разбрызгивающей камере наблюдают визуально, и время, требуемое для разрушения на куски площадью менее 1 квадратного дюйма, записывают, по меньшей мере, три повтора для каждого образца и определяют среднее из записанных значений. Образцы, которые не разрушаются на куски площадью менее 1 квадратного дюйма в течение 24 часов в конкретном пропитывающем растворе, считаются недиспергируемыми в этом пропитывающем растворе согласно этому методу тестирования. В этом примере образцы подвергают, по меньшей мере, одному из указанных выше тестов и сравнивают с различными доступными салфеточными изделиями.
Первые три образца, полученных в соответствии с данным изобретением (образцы №№1, 2 и 3 в таблице ниже), получают согласно способу, описанному в примере 1 выше.
Образцы салфеточного полотна 4-7, с другой стороны, получают способом, иллюстрированным на Фиг.2. Для адгезивного прикрепления салфеточного полотна к крепирующей поверхности, которая в данном варианте является американским сушильным барабаном, добавочные композиции, полученные в соответствии с данным изобретением, распыляют на сушилку до контакта сушилки с полотном. Получают двухслойные или трехслойные салфеточные изделия. Затем образцы подвергают различным стандартным тестам.
Сначала хвойную целлюлозу (NSWK) диспергируют в измельчителе в течение 30 минут в консистенции 4% при около 100° F. Затем NSWK целлюлозу переносят в массный бассейн и далее разбавляют до приблизительно 3% консистенции. Затем NSWK целлюлозу очищают до 4,5 hp-дней/метрическую тонну. Указанные выше хвойные волокна применяют в качестве внутреннего усиливающего слоя в 3-слойной салфеточной структуре. NSWK слой занимает приблизительно 34% конечной массы бумаги.
Два килограмма KYMENE 6500, от Hercules, Incorporated, расположенной в Wilmington, Delaware, USA, на метрическую тонну древесного волокна добавляют к смеси до переноса в напорный ящик.
Aracruz ECF, эвкалиптовую лиственную целлюлозу (EHWK) от Aracruz, расположенной в Rio de Janeiro, RJ, Brazil, диспергируют в измельчителе в течение 30 минут при около 4% консистенции при около 100° F. EHWK целлюлозу затем переносят в массный бассейн и затем разбавляют до около 3% консистенции. EHWK целлюлозные волокна представляют два внешних слоя 3-слойной салфеточной структуры. EHWK слои занимают приблизительно 66% конечной массы бумаги.
2
Два килограмма KYMENE 6500 на метрическую тонну древесного волокна добавляют к смеси до переноса в напорный ящик. Волокна целлюлозы из машинных бассейнов закачивают в напорный ящик в консистенции около 0,1%. Волокна целлюлозы из каждого машинного бассейна подают через отдельные трубы в напорный ящик для получения 3-слойной салфеточной структуры. Волокна выкладывают на фетр в сеточной части, как в способе, показанном на Фиг.2. Влажный лист консистенцией примерно 10-20% адгезивно прикрепляют к американскому сушильному барабану, двигающемуся со скоростью около 2500 ф./мин (750 м/мин), через зазор с помощью прижимного валка. Консистенция влажного полотна после зазора прижимного валка (консистенция после прижимного валка или КППВ) составляет приблизительно 40%. Влажное полотно приадгезивно прикрепляют к американскому сушильному барабану с помощью добавочной композиции, которую наносят на поверхность сушилки. Штанги с распыливающими насадками, расположенные под американским сушильным барабаном, распыляют добавочную композицию, описанную в соответствии с данным изобретением, на поверхность сушилки в количестве от 100 до 600 мг/м.
Для предотвращения загрязнения фетра добавочной композицией и для сохранения желаемых свойств бумаги между штангой с насадками и прижимным валком расположен экран.
2
Лист сушат до около 95%-98% консистенции при продвижении по американскому сушильному барабану и на крепирующий шабер. Крепирующий шабер затем соскребает лист бумаги и часть добавочной композиции с американского сушильного барабана. Крепированный салфеточный основной лист затем наматывают на стержень, движущийся со скоростью около 1970 ф./мин (600 м/мин) в мягкие рулоны для обработки. Полученный основной салфеточный лист имеет высушенный на воздухе вес основы 14,2 г/м. Два или три мягких рулона крепированной бумаги затем разматывают и наслаивают друг на друга так, чтобы обе крепированные поверхности были снаружи 2- или 3-слойной структуры. Механическое обжатие краев структуры удерживает слои вместе. Слоистый лист затем разрезают по краям до стандартной ширины приблизительно 8,5 и складывают. Образцы бумаги выдерживают и тестируют.
Добавочные композиции, которые наносят на образцы 4-7 и тестируют, были следующие:
DOWICIL™ 200 противомикробный агент, который является консервантом с активной композиций 96% хлорида цис 1-(3-хлораллил)-3,5,7-триаза-1-азониаадамантана (так же известный как Quatemium-15) получают от The Dow Chemical Company, также присутствует в каждой добавочной композиции.
2
2
2
2
Процент твердых веществ в различных добавочных композициях варьируется так, чтобы обеспечивать от 100 до 600 мг/м слой напыления на американском сушильном барабане. Изменение содержания твердых веществ в растворе также изменяет количество твердых веществ в основном полотне. Например, при толщине напыления 100 мг/м на американском сушильном барабане предположительно добавочная композиция с содержанием твердых веществ около 1% может быть введена в салфеточное полотно. Например, при толщине напыления 200 мг/м на американском сушильном барабане предположительно добавочная композиция с содержанием твердых веществ около 2% может быть введена в салфеточное полотно. Например, при толщине напыления 400 мг/мна американском сушильном барабане предположительно добавочная композиция с содержанием твердых веществ около 4% может быть введена в салфеточное полотно.
Образец бумаги №8, с другой стороны, содержит 2-слойный продукт. Образец бумаги №8 получают способом таким, как описан в примере 1. Салфеточное полотно, однако, практически полностью сушат перед прикреплением к сушильному барабану с применением добавочной композиции.
Перед тестированием все образцы выдерживают по стандартам TAPPI. В частности, образцы помещают в атмосферу 50% относительной влажности и 72°F на, по меньшей мере, четыре часа.
Получают следующие результаты:
Как показано выше, образцы, полученные в соответствии с данным изобретением, обладают хорошей абсорбирующей способностью, что показано анализом гранулометрического состава по Hercules. В частности, образцы, полученные в соответствии с данным изобретением, имеют HST намного ниже 60 секунд, например ниже 30 секунд, например ниже 20 секунд, например ниже 10 секунд. Фактически, два образца имеют HST менее около 2 секунд.
Кроме того, что они очень хорошо абсорбируют воду, образцы туалетной бумаги, полученные в соответствии с данным изобретением, даже содержащие добавочную композицию, имеют хорошие характеристики дисперсности. Например, как показано, тестируемый образец имеет дисперсность менее около 2 минут, например, менее около 1-1/2 минуты, например менее около 1 минуты.
Как показано в представленной выше таблице, образцы, полученные в соответствии с данным изобретением, имеют превосходные характеристики скачкообразного движения при трении. Как показано, образцы, полученные в соответствии с данным изобретением, имеют значения скачкообразного движения при трении от около -0,007 до около 0,1. Более конкретно, образцы, полученные в соответствии с данным изобретением, имеют значения скачкообразного движения при трении более около -0,006, например более около 0. Все сравнительные примеры, с другой стороны, имеют более низкие значения скачкообразного движения при трении.
Пример 3
Образцы бумаги, полученные в соответствии с данным изобретением, получают способом, описанным в примере 2 выше. В этом примере добавочную композицию наносят на первый образец в относительно большом количестве и на второй образец в относительно маленьком количестве. В частности, образец 1 содержит добавочную композицию в количестве 23,8 вес.%. Образец 1 получают способом, таким как образец 1 получают в примере 4 выше. Образец 2, с другой стороны, содержит добавочную композицию в количестве около 1,2 вес.%. Образец 2 получают способом, таким как образец 4 получают в примере 2 выше.
После получения образцов одну поверхность каждого образца фотографируют с применением сканирующего электронного микроскопа.
Первый образец, содержащий добавочную композицию в количестве 23,8 вес.%, показан на Фиг.14 и 15. Как показано, в этом образце добавочная композиция образует прерывистую пленку на поверхности изделия.
На Фиг.16-19, с другой стороны, показаны фотографии образца, содержащего добавочную композицию в количестве около 1,2 вес.%. Как показано, в относительно низких количествах добавочная композиция не образует взаимосвязанной сети. Вместо этого, добавочная композиция присутствует на поверхности изделия в виде отдельных областей. Даже в относительно низких количествах, однако, салфеточный продукт является мягким и лосьонным на ощупь.
Эти и другие модификации и вариации данного изобретения могут применяться на практике специалистом в данной области техники, не выходя за суть и объем данного изобретения, которые более конкретно представлены в формуле изобретения. Кроме того, должно быть понятно, что аспекты различных вариантов могут быть взаимозаменяемыми как полностью, так и частично. Более того, специалист в данной области техники поймет, что предшествующее описание дано только в качестве примера и не ограничивает изобретение, описанное в формуле изобретения.