具有暫時溼強度的柔軟薄頁紙的製作方法

2023-07-20 10:11:46 1

專利名稱：具有暫時溼強度的柔軟薄頁紙的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有暫時溼強度的紙產品。本發明尤其涉及具有所需柔軟性、具有暫時溼強度的紙產品，與此同時，當暴露至常規汙水體系中時，該產品擁有迅速分散的能力。
背景技術：
紙幅或紙頁，有時稱之為薄頁紙或薄頁紙幅或紙頁在現代社會中有著廣泛的用途。所述這些產品包括如毛巾紙，搽面紙和衛生紙這樣的主要產品。這些紙產品可具有各種希望的性能，包括溼強度和幹強度，柔軟度以及抗掉毛性。
強度是產品以及其組成紙幅維持物理完整性並且在使用條件下，特別是在溼態時耐撕裂、耐破和耐剪切的能力。
柔軟度是消費者握住一特定的產品，將其對著皮膚摩擦，或在其手中揉搓所感受到的觸覺。該觸覺是由若干物理性能的組合所提供的。本領域普通技術人員通常認為有關柔軟度的重要的物理性能是製備所述產品的紙幅的挺度，表面平滑度和潤滑性。挺度通常又被認為直接與紙幅的幹強度和構成紙幅的纖維的挺度有關。特別是，當幹強度增加時，柔軟度將降低。
抗掉毛性是纖維產品，以及其組成紙幅在使用條件下粘結至一起的能力；所述使用條件包括溼態時。換句話說，抗掉毛性越高，紙幅掉毛的傾向將越低。
紙產品的幹強度應足以能夠製備該產品，以及在相對乾燥的條件使用該產品。可以藉助機械處理以便保證在相鄰造紙纖維的羥基之間形成足夠的氫鍵，或者藉助使用某些幹強度添加劑，來增加幹強度。所述的幹強度添加劑通常是天然或合成的聚合物。舉例性的幹強度添加劑包括澱粉和澱粉衍生物、聚乙烯醇以及聚丙烯醯胺。
溼強度是使用時與含水液體接觸的許多一次性紙產品的理想特徵，所述產品如餐巾紙，毛巾紙，家用薄頁紙，一次性醫用服裝等。特別是，經常希望所述的紙產品具有足夠的溼強度，以便保證其在潮溼或潤溼條件下的使用。例如，溼潤的薄頁紙或毛巾紙可以用來清潔身體等。不幸的是，當用水飽和未經處理的纖維素纖維集合物時，通常將損失其強度的95％至97％，因此，在溼潤或潮溼的條件下，所述未處理集合物通常將無法使用。
傳統上，給紙產品提供溼強度的一種方法是將添加劑摻入紙產品中，所述添加劑將有助於形成不會斷開的纖維間鍵，或者對於暫時溼強度而言，這些鍵將經得住由於水所造成的斷裂。水溶性溼強度樹脂可以添加至紙漿中，通常在形成紙產品之前添加(溼部添加)。所述樹脂通常包含陽離子官能團，以致使其能容易地被纖維素纖維留著，所述纖維素纖維是天然陰離子性的。
已經使用或披露了許多樹脂特別用於給紙產品提供溼強度。這些溼強度添加劑中的一些將使紙產品具有永久溼強度，即當置於含水介質中時，隨著時間推移，紙張將保留其起始溼強度的絕大部分。舉例性的這類樹脂包括尿素-甲醛樹脂，蜜胺-甲醛樹脂和聚醯胺-表氯醇樹脂。這些樹脂具有有限的溼強度衰退。
紙產品的永久溼強度經常是不需要的和不希望的性能。如衛生紙等這樣的紙產品通常在簡短使用周期之後處理入汙水體系等中。如果紙產品永久地保留其溼強度性能的話，將導致這些體系的阻塞。因此，最近以來，製造商們將暫時溼強度添加劑添加至紙產品中，對於所述紙產品，溼強度足以提供預期的用途，但是在吸水時溼強度將衰退。溼強度的衰退將有利於紙產品流過排汙體系。現已提出了許多方法來提供所要求保護的紙產品，即具有良好的起始溼強度，但隨著時間推移溼強度將明顯衰退的紙產品。
一種暫時溼強度添加劑是含醛樹脂，如COBOND1000；醛官能化的陽離子澱粉(得自National Starch Chemical公司，Bloomfield,NJ)；得自CytecIndustries,Inc.(West Paterson,NJ)的PAREZ 631NC和PAREZ 750A，醛官能化的陽離子聚丙烯醯胺。
描述具有暫時溼強度的紙產品的舉例性專利包括US4,981,557(1991.1.1授權於Bjorkquist)；US5,690,790(1997.11.25授權於Hedlam等人)；和US5,723,022(1998.3.3授權於Dauplaise等人)。儘管這些專利描述了在暴露至水或水溶液中之後隨時間推移強度將衰退的紙產品，但是沒有一篇專利描述過在暴露至水中之後的短時期內維持強度，在暴露至水中之後隨時間的推移強度將衰退相結合的低密度紙產品，並且當用於毛巾紙，衛生紙等時所述紙產品具有特別希望的柔軟度。特別是，上述專利描述的紙產品具有建議需要改善柔軟度這樣的幹抗張強度性能，或者在缺乏任何幹抗張強度性能下，當暴露至水中時需要改善短期維持幹強度性能。
因此，一直需要對用於毛巾紙，衛生紙等的紙產品進行改進。特別是，當一開始溼潤時需要紙產品維持其更大百分比的幹強度性能，而在進一步暴露至水中或水溶液中時，其起始溼強度將明顯衰退。另外，還需要具有所述希望的溼強度性能並且還是柔軟和抗掉毛的紙產品。
發明概述本發明的柔軟、低密度紙產品包含造紙纖維和陽離子暫時溼強度樹脂。所述紙產品的密度小於約0.6克/釐米3，定量在約10和約65克/米2之間，幹強度小於約500克/英寸(197克/釐米)，起始溼強度與幹強度之比大於約0.15∶1，而三十分溼強度與起始溼強度之比小於約0.4。本發明的紙產品可以均勻結構的形式或以多層結構的形式來生產，並且可以是起皺或未起皺的。
附圖簡要說明

圖1是闡明用於造紙方法的含水造紙配料的製備步驟的簡圖，所述方法適用於生產本發明的紙產品。
圖2是闡明用於生產本發明紙產品的造紙方法的簡圖，其中在乾燥後使產品起皺。
圖3是其中紙產品不進行起皺的另一乾燥方法的簡圖。
發明詳細說明儘管本說明書以特別指出且明確要求保護作為本發明主題的權利要求結束，但據信，在結合附圖和所附的實施例對下面詳細說明進行閱讀時，將能夠更好地理解本發明。
在此使用的術語「抗掉毛性」是纖維產品，以及其構成紙幅在使用條件下粘結至一起的能力，所述使用條件包括溼態時。換句話說，抗掉毛性越高，紙幅掉毛的傾向將越低。
在此使用的術語「粘結劑」指的是造紙技術中已知的各種溼強度樹脂和幹強度樹脂，以及助留劑樹脂。
在此使用的術語「水溶性的」指的是在25℃至少3％溶於水中的材料。
在此使用的術語「薄頁紙幅，紙幅，紙頁和紙產品」均指由包括下面步驟的方法製得的紙頁，所述步驟是形成含水配料；將該配料沉積至多孔表面，如長網上；以及如藉助重力或真空幫助的排水，壓榨或沒有壓榨，和蒸發，從配料中除去水份。
在此使用的術語「含水造紙配料」為造紙纖維和下面描述的化學品的水懸浮液。
在此使用的術語「多層薄頁紙幅，多層紙幅，多層紙頁和多層紙產品」均指由兩層或多層含水造紙配料製得的紙頁，所述配料優選由不同種類的纖維組成，所述纖維通常是薄頁紙製造中使用的相對較長的針葉木纖維和相對較短的闊葉木纖維。優選的是，將稀釋纖維懸浮液的獨立液流沉積至一個或多個環形多孔網上而形成各層。如果各層一開始在獨立的網上形成，那麼，然後在溼態時將各層結合，以便形成層狀複合紙幅。
在此使用的術語「多層薄頁紙產品」指的是至少由兩層組成的薄頁紙。每個各別的層依次可由單層紙幅或多層薄頁紙幅組成。藉助將兩層或多層薄頁紙幅粘結在一起如藉助膠合或壓花，而形成多層結構。
在此使用的術語「穿透乾燥」技術指的是藉助熱空氣對紙幅進行乾燥的技術。
在此使用的術語「機械脫水」技術指的是藉助利用脫水毛毯的機械壓榨對紙幅進行乾燥的技術。
本發明紙張的一般說明根據本發明的紙張具有起始溼強度、溼強度衰退、柔軟度和抗掉毛性的希望的結合。儘管現有技術通常使用化學強度添加劑(幹強度添加劑，溼強度樹脂，等等)來增強造紙纖維的強度性能，但本申請人發現，當根據本發明的方法將造紙纖維和暫時溼強度樹脂形成紙張結構時，得到的低密度薄頁紙具有幹強度、高起始溼強度、快速溼強度衰退、柔軟度和抗掉毛性的獨特的結合。這些性能的每一種將在下面詳細討論。
起始溼強度如上所述，紙產品的起始溼強度對於在許多使用情況下使其用途最大化是十分重要的。例如，在利用毛巾紙進行擦試工作期間維持產品的完整性，對於衛生紙在排尿後進行清潔期間對手提供保護，以及對於搽面紙提供對粘液的防護。換句話說，在紙產品用水或水溶液溼潤之後，儘可能多地維持紙產品的幹強度是非常希望的。
維持所述幹強度的常用的量度是起始溼強度(Wi)對幹強度(DS)的比例。在此使用的該比例用溼強度對幹強度的比來表示。溼強度和幹強度可根據測試方法部分(TEST METHODS section)所述的方法測量。儘管現有技術已描述了具有約0.2∶1，甚至更高溼強度/幹強度比的紙產品，但所述的產品仍還具有足夠大的幹強度，以致使該紙產品用作毛巾紙、衛生紙或搽面紙時由於其不夠柔軟而是不希望的。正如熟知的並且將在下面的柔軟度部分中討論的那樣，在幹強度和所感覺的柔軟度之間有著明確的關係，據說增加幹強度將降低所感覺的柔軟度。換句話說，迄今為止，現有技術已能取得明顯保持幹強度的唯一方法是將幹強度調至對於如毛巾紙、衛生紙以及搽面紙的產品而言，使所感覺的柔軟度造成不可接受的下降的程度。通常，現有技術能取得的溼強度對幹強度之比約0.1∶1，或0.12∶1，與此同時將柔軟度維持在可接受的程度。
另一方面，本發明的紙產品能取得至少約0.15∶1，優選至少約0.2∶1，更優選約0.25∶1的溼強度/幹強度比。不被理論所束服，申請人相信，這樣的比例是可實現的，這是因為，申請人已確定了使用暫時溼強度樹脂，通常是低密度薄頁紙的組份，以便提供更大部分幹強度的某些配料組合物、造紙條件以及成品紙組分。已知的情況是，增加暫時溼強度樹脂的用量還將使幹強度增加。然而，過去，本領域一直認為，如果要維持柔軟度的話，幹強度的這種增加將是一種限制，而不是一種機會。例如，現有技術US3,755,220(1973.8.28授權於Freimark等人)提供了化學解離劑，以便彌補這種感覺到的不希望的幹強度，從而提供更柔軟、不太粗糙的紙頁。下面詳細公開了申請人確定為對於實現本發明非常重要的具體配料、造紙和紙張組份參數。
暫時溼強度樹脂如上所述，暫時溼強度樹脂不僅提供暫時溼強度，而且還有利於幹強度。本發明的關鍵要素在於大大增加暫時溼強度樹脂的用量。例如，商業上成功的衛生紙的暫時溼強度樹脂的用量約為1磅/噸(0.05％)。公認的是，暫時溼強度樹脂也將對在適當條件下製得的低密度紙產品提供大量的幹強度，但申請人發現，對於本發明的低密度紙張而言，其應當包含每噸造紙纖維約4磅暫時溼強度樹脂(0.2％)至約16磅暫時溼強度樹脂(0.8％)。優選的是，本發明的紙張包含每噸造紙纖維約6磅暫時溼強度樹脂(0.3％)至約12磅暫時溼強度樹脂(0.6％)。在本發明特別優選的層狀紙產品中，暫時溼強度樹脂分布在內層和外層之間，以致使內層包含約3-12磅/噸(0.15-0.6％)，而外層包含約1-4磅/噸(0.05-0.2％)。優選的是，優選的層狀紙產品的內層包含約4磅/噸(0.2％)至約8磅/噸(0.4％)，而外層包含約2磅/噸(0.1％)至約4磅/噸(0.2％)。特別優選的層狀紙產品在內層中包含每噸造紙纖維約8磅暫時溼強度樹脂(0.4％)，而在外層中包含約3磅/噸(0.15％)。所有百分比均以造紙纖維的總重量計(即可以使用的任何短造紙纖維和長造紙纖維的總重量)。
網前箱的pH申請人發現，將網前箱的pH控制在約4.5至約5.5，優選在約4.8至約5.4之間，將有利於增加溼強度對幹強度的比。不被理論所束服，申請人相信，更為酸性的pH將激勵由暫時溼強度樹脂形成更為有效的交聯。儘管就現有技術的薄頁紙產品而言，網前箱pH可以在約4和約6之間改變，這取決於特定的配料組份；但現有技術優選在接近6的pH值下進行操作，這是因為，當pH下降時，將出現不溶物質(粘性物)沉積至長網上這樣明顯增加的危險。通過阻塞部分長網，粘性物將阻止適當的成形。然而，正如在下面將詳細討論的那樣，本申請人已發現，與上述的pH控制相結合，當在更為酸性的範圍內進行操作時，順序降低pH將阻止不適當形成粘性物。由於給出了這種控制pH的新途徑，申請人已能夠實現生產低密度薄頁紙的造紙方法，該薄頁紙具有希望的溼強度對幹強度的比。
減少長纖維正如本領域中熟知的那樣，用更長造紙纖維生產的紙張將比利用更短纖維生產的紙張具有更高的幹強度。例如，利用北方亞硫酸鹽牛皮漿(NSK)纖維生產的紙張的幹強度將大於藉助更短的桉樹纖維生產的紙張。相反，利用桉樹纖維生產的紙張與利用NSK纖維生產的紙張相比，前者更為柔軟。利用層狀結構，現有技術利用了這些性能來生產具有提供幹強度的更長纖維的中間層和提供柔軟度的更短纖維的外層的紙張結構。
藉助減少紙張結構中長纖維的用量，申請人能利用暫時溼強度樹脂對低密度紙張幹強度的貢獻。具體地說，具有包含約13％至約25％長纖維的造紙纖維組份的本發明的紙張結構將具有溼強度對幹強度比的希望的增加。優選的是，造紙纖維組份包含約14％至約16％的長纖維。更優選的是，這些長纖維聚集在三層紙張結構的中間層中，而短纖維聚集在該結構的外層中。
精製現有技術也利用精製來增加紙產品的幹強度。正如已知的那樣，精製是使造紙纖維細纖維化並促進纖維間氫鍵形成的機械方法。精製的一種量度是描述於TEST METHODS部分的紙漿耐過濾性(PFR)測試。通常，對長造紙纖維進行精製以便增加其對幹強度的貢獻。使常用的長造紙纖維，如NSK，通過精製步驟通常將使PFR在約1秒和約3秒之間變化，更通常的是在約2秒和約3秒之間變化。利用實質上更少的精製，本發明的低密度薄頁紙產品能取得其希望的溼強度/幹強度比例。合適的是，本發明紙產品的PFR在約0.5和約1.5秒之間變化。優選的是，在約0.5秒和約1秒之間變化。
幹強度添加劑如上所述，在生產薄頁紙產品時，現有技術通常利用幹強度添加劑和一種或多種溼強度樹脂。也許還提供解離劑，以便克服幹強度添加劑對柔軟度的某些負面影響。利用暫時溼強度樹脂對幹強度的貢獻，本發明的低密度薄頁紙產品基本上無需將解離劑添加至配料中並且將大大減少對幹強度添加劑的需求。適當的是，本發明的低密度紙產品具有這樣的中間層，其中每噸長造紙纖維包含約0至約2磅幹強度添加劑(0-0.1％)。更優選的是，本發明的低密度薄頁紙產品包含0至約1磅/噸(0-0.05％)的幹強度添加劑。本發明特別優選的低密度薄頁紙產品不含幹強度添加劑。
溼強度衰退在此使用的術語「溼強度衰退」定義為在三十分鐘後的溼強度(W30)對起始溼強度(Wi)的比例。如上所述，為了使之能通過汙水體系和化糞池，溼強度衰退是十分重要的。特別是，溼強度衰退使得這樣的紙產品能破碎成在所述體系中泵送不會阻塞的足夠小的碎片。可以認識到的是，溼強度衰退得越快，阻塞的危險就越低。通常，現有技術的紙產品，在暴露至水中三十分鐘之後，其暫時溼強度對於其起始溼強度而言將損失約30％至50％。某些幹強度高的紙產品將損失其起始溼強度的多至80％(W30/Wi～0.2)。本發明的紙產品的起始溼強度的損失至少約60％(W30/Wi＜0.4)，優選至少約70％(W30/Wi＜0.3)。
如上所述，本發明的低密度薄頁紙產品使用增加量的暫時溼強度樹脂，以便提供幹強度和暫時溼強度。正如已知的那樣，暫時溼強度樹脂通過提供造紙纖維之間可靠的交聯而起作用。當暴露至水中時，這些交聯鍵開始衰退，因此，當對薄頁紙進行處理時將大大減少出現問題的危險(例如汙水體系阻塞)。申請人業已發現，只要W30低於約35克/英寸(14克/釐米)時，處理的問題將被最小化。優選的是，W30低於30克/英寸(12克/釐米)。申請人認為，本發明的低密度薄頁紙產品能取得所述可接受的衰退程度，即使在它們大大增加起始溼強度時也是如此，因為溼強度以對時間相對恆定的速率衰退。也就是說，在給定的時間之後，溼強度將衰退給定的百分數，因此，儘管較高起始溼強度衰退至較高W30絕對值，但該值仍足以低至不會造成處理問題的嚴重危險。
柔軟度根據本發明的紙產品具有希望的柔軟度。特別是，本發明的紙產品具有至少可與現有技術的紙產品相比的柔軟度。當根據描述於TEST METHODS部分的小組柔軟度方法(Panel Softness Method)對兩產品進行比較時，如果相對柔軟度值大於約-0.2PSU的話，那麼，一種紙產品的柔軟度至少可與另一種紙產品的柔軟度相比。為取得該希望的柔軟度，申請人考慮了若干柔軟度的貢獻者並定義了產品和方法條件，以便與本發明的其它方面一起提供所述的柔軟度。所述貢獻者將在下面分別進行討論。
幹強度如上所述，柔軟度和幹強度之間成反比關係。通常藉助測試紙對對比紙的對比而測定柔軟度。所述測量的執行方法描述於TEST METHODS部分中。對於用作毛巾紙、衛生紙或搽面紙的紙產品而言，柔軟度將是十分希望的。假設柔軟度和幹強度之間的關係一定，將所希望的柔軟度有效地設置在相對於幹強度的上限。申請人業已發現，具有總幹抗張強度低於約500克/英寸(197克/釐米)的紙產品的柔軟度至少可與現有技術的紙產品相比。優選的是，總幹抗張強度低於約450克/英寸(177克/釐米)，更優選的是，低於約425克/英寸(167克/釐米)，更為優選的是低於約375克/英寸(148克/釐米)。
現有技術已使用各種方法來取得幹強度。舉例性的方法包括精製，藉此由於細纖維化造紙纖維的表面積而被增加，從而增加了造紙纖維之間的氫鍵；上述的幹強度添加劑；以及可以提供的任何溼強度樹脂(永久溼強度樹脂或暫時溼強度樹脂)的幹強度貢獻。如上所述，申請人已發現，對於本發明的紙產品而言，能取得希望值的幹強度，同時能最少地使用額外的方法，如精製或特別添加的幹強度添加劑。不被理論束服，申請人認為，取得所述希望的幹強度值是由於更有效地使用暫時溼強度樹脂所致。即，纖維間氫鍵的貢獻和本發明的暫時溼強度樹脂提供了滿足本發明方法和紙產品性能需求的足夠的幹強度而又不至於太大以引起不利的柔軟度分布。
模量正如熟知的那樣，當感覺不太柔軟時，應感覺為較挺硬的產品。挺度的一種量度是模量(即應力/應變曲線的斜率)。在TEST METHODS部分中提供了模量的測量方法。申請人認為，在提供更高暫時溼強度的同時，本發明的柔軟度至少可與現有技術的柔軟度相比的一個理由是本發明的低密度紙張具有可與現有技術的低密度紙張的模量相比的模量、優選該模量低於現有技術的低密度紙張的模量。具有低於約12克/釐米％模量的低密度薄頁紙具有令人滿意的柔軟度。優選的是，該模量低於約10克/釐米％。本發明特別優選的實施方案具有約6克/釐米％至約10克/釐米％之間的模量。
特別優選的低模量薄頁紙是圖案緻密化的薄頁紙。圖案緻密化的薄頁紙的特徵在於具有相對低纖維密度的相對高松厚區和相對高纖維密度的緻密化區。另外，高松厚區還可以稱為枕區。緻密化區也可稱為壓節區。緻密化區可以離散地分布在高松厚區內，或者可以在高松厚區內完全或部分地相互連接。由於其較低的密度，枕區提供的區，據信將提供相對較高的伸長，使圖案緻密化的薄頁紙具有比具有基本均勻密度的紙幅更低的總體模量。
製備圖案緻密化薄頁紙幅的優選方法披露於US3,301,746(1967.1.31授權於Sanford和Sisson)；US3,974,025(1976.8.10授權於Peter G.Ayers)；和US4,191,609(1980.3.4授權於Paul D.Trokhan)；以及US4,637,859(1987.1.20授權於Paul D.Trokhan)中；所有這些專利在此引入作為參考。
通常，圖案緻密的紙幅優選是通過下列步驟製備的將造紙配料沉積至多孔成形網如長網上形成溼紙幅，然後將紙幅並置在一系列支承體上。將紙幅對著一系列支承體進行壓榨，藉此，在地形上與一系列支承體和溼紙幅之間接觸位置相應的位置上，在紙幅中形成緻密區。在該操作期間不被壓榨的剩餘部分紙幅稱為高松厚區。以基本避免高松厚區被壓榨的方式，使紙幅脫水，和可有可無的預乾燥。脫水優選的是藉助液壓，如真空裝置或通風乾燥器來完成，或另外地藉助其中不對高松厚區進行壓榨的方式，使紙幅對著一系列支承體進行機械壓榨來完成。脫水操作，選擇性的預乾燥操作和形成緻密區操作可以被一體化或部分一體化，以便減少所進行的工藝步驟的總數。在形成緻密化區，脫水，以及可有可無的預乾燥之後，將紙幅徹底乾燥，優選的是仍避免機械壓榨。優選的是，約8％至約55％的多層薄頁紙表面包含緻密化壓節，其相對密度至少為高松厚區密度的125％。
一系列支承體優選是壓印支承織物，其具有構圖交錯的壓節，這些壓節起在施加壓力時促進形成緻密化區的一系列支承體的作用。壓節的圖案構成了先前所述的一系列支承體。壓印支承織物披露於US3,301,746(1967.1.31授權於Sanford和Sisson)；US3,821,068(1974.5.21授權於Salvucci,Jr.等人)；US3,974,025(1976.8.10授權於Ayers)；US3,573,164(1971.3.30授權於Friedberg等人)；US3,473,576(1969.10.21授權於Amneus)；US4,239,065(1980.12.16授權於Trokhan)；和US4,528,239(1985.7.9授權於Trokhan)中；在此將這些專利引入作為參考。
本發明的特別優選的圖案緻密的、低密度的薄頁紙是利用上述US4,528,239中描述的撓曲元件，根據上述US4,637,859來製備。所述紙張具有較高密度的相互連接的圖案，該圖案相應於撓曲元件的壓節。緻密化區包圍並隔開了以非無規重複圖案分布的許多低密度枕。即，每個枕呈具有一定形狀的封閉圖形(在平面圖中)的形式，所述形狀包括但不局限於圓形，橢圓形，六邊及更少邊的多邊形，蝴蝶結領結形圖案以及織物狀圖案；其中特別優選的是蝴蝶結領結形圖案。所述圖案在US5,679,222(1997.10.21授權於Rasch等人)中進行了詳細的討論；在此將其引入作為參考。
同樣也在US5,679,222中討論過的是，覆蓋層將明顯影響利用造紙帶製備的任何紙張的性能。所述性能包括針孔度、產生的厚度以及模量。除US5,679,222的教導以外，申請人已發現，在約2.0密耳(0.05毫米)和約8密耳(0.2毫米)之間的覆蓋層將提供產生的厚度、模量和防止針孔之間可接受的平衡。特別優選的覆蓋層厚度在約5.5密耳(0.14毫米)和約6.5密耳(0.17毫米)之間。如上所述，申請人認為，當與具有可比定量的非圖案緻密化薄頁紙相比時，枕區將提供相對較高的伸長，這將使圖案緻密化的薄頁紙具有整體上更低的模量。
溼耐破度當與現有技術的低密度薄頁紙產品相比時，改善的暫時溼強度和更低的模量的結合將提供改善的暫時溼耐破度。溼耐破度對於衛生薄頁紙產品是特別重要的，這是因為它是在使用期間對所述產品提供保護的量度(耐「穿透」性)。也就是說，具有不足溼耐破度的紙產品將是特別不希望的。本發明的低密度薄頁紙產品具有至少約35克的起始溼耐破度，優選的是，溼耐破度在約35克和約70克之間。更優選的是，溼耐破度在約45克和約60克之間。溼耐破度的測量方法列於TEST METHODS部分中。
抗掉毛性抗掉毛性對於低密度薄頁紙產品的許多用途而言是十分重要的性能。例如，當傾向掉毛的衛生紙產品解卷時將產生灰塵，而大量掉毛的搽面紙產品在擦試之後將在表面(例如眼鏡)上留下難看的絨毛。申請人發現，當根據TEST METHODS部分所述的掉毛測試進行測量時，當紙產品的掉毛值低於約8時，負面的掉毛意見將明顯減少。優選的是，掉毛值約低於7。
由於增加了暫時溼強度樹脂的用量，因此，本發明的低密度薄頁紙產品具有所述希望的低掉毛值。例如，當提供具有少量暫時溼強度樹脂的本發明特別優選的層狀產品時(由於將降低柔軟度，因此，通常不將強度添加劑加至低密度薄頁紙產品的外層中)，抗掉毛性將明顯增加。
紙產品的組分造紙纖維可以預期的是，所有種類的木漿通常將包含用於本發明的造紙纖維。然而，也能使用其它纖維素纖維漿，如棉短絨，蔗渣，人造絲等，並且並不排除在外。在本發明中使用的木漿包括化學漿，如牛皮漿，亞硫酸鹽漿和硫酸鹽漿，以及機械漿，例如包括磨木漿，熱磨機械漿和化學熱磨機械漿(CTMP)。能使用由針葉樹和闊葉樹衍生得到的紙漿。
合成纖維如人造絲，聚乙烯和聚丙烯纖維也可以與上面確定的天然纖維素纖維結合使用。可以使用的一種舉例性的聚乙烯纖維是Pulpex_，得自Hercules,Inc.(Wilmington,Del.)。
可以使用闊葉木漿、針葉木漿以及這兩種漿的摻混物。在此使用的術語闊葉木漿指的是由闊葉樹(被子植物)的木質物質衍生得到的纖維漿；其中針葉木漿是由針葉樹(裸子植物)的木質物質衍生得到的纖維漿。闊葉木漿如桉樹漿特別適用於下面所述的多層薄頁紙幅的外層，而北方針葉木牛皮漿(NSK)優選用於內層。另外，同樣可用於本發明的是由回用紙得到的低成本纖維，所述回用紙可以包含上述各種纖維的任一種或全部，以及其它用來促進起始紙張製備的非纖維狀材料，如填料和粘合劑。
暫時溼強度樹脂本發明的紙產品還包含作為主要成份的暫時溼強度樹脂。優選的是，暫時溼強度樹脂是帶有游離醛基團的陽離子多醛聚合物。「游離醛基團」意指醛基團不連接至可能使之對纖維素纖維鈍化的其它官能團上。例如，當紙產品乾燥時，醛基團可以與纖維素羥基基團形成纖維間化學鍵，通常是共價鍵(形成連接不同纖維素纖維的化學鍵)。優選的多醛是當它們作為唯一強度添加劑摻入可比較的紙產品中時，將暫時而不是永久性溼強度賦予紙產品的那些多醛。
優選的多醛是水溶性的，以便有利於水基方法。在此使用的「水溶性」包括材料被溶解、分散、溶脹、水合或類似地與水混合的能力。同樣地，在此使用的術語「基本溶解的」「基本溶解」等指的是材料在液體介質(例如水)中的溶解、分散、溶脹、水合以及類似的混合。混合通常將形成通常是均勻的液體混合物，對於肉眼而言具有一個物理相。
合適的多醛聚合物包括製備或改性成包含醛基團的天然和合成的聚合物。合適的多醛聚合物包括但不局限於醛改性的澱粉和聚丙烯醯胺，以及丙烯醛共聚物。
多醛聚合物可以是電中性的或帶電的，例如離子聚合物，如陰離子或陽離子多醛聚合物。優選陽離子多醛聚合物。不想被理論限制或束服，據信，陽離子多醛往往會留著在纖維素纖維上，所述纖維素纖維是陰離子性的。舉例性的陽離子多醛聚合物包括陽離子的、醛官能化的澱粉，和陽離子的、醛官能化的聚丙烯醯胺，其中優選的是聚丙烯醯胺。適用於本發明的陽離子的、醛官能化的澱粉包括商標為COBOND 1000的產品，得自National Starch Chemical Co.(Bloomfield,NJ)。適用於本發明的陽離子的、醛官能化的聚丙烯醯胺包括商標為PAREZ的產品，得自Crtec Industries Inc.(West Patterson,NJ)。這類合適的樹脂包括631 NC和PAREZ 750A。特別優選的陽離子的、醛官能化的聚丙烯醯胺是PAREZ 750B和PAREZ EXPN3683。
適用於本發明的醛官能的聚合物也包括描述於下述專利中的其它暫時溼強度樹脂US4,954,538(1990.9.授權於Dauplaise等人)；US4,981,557(1991.1.1授權於Bjorkquist)；和US5,320,711(1994.6.14授權於Dauplaise等人)；US5,723,022(1998.3.3授權於Dauplaise等人)；在此將這些文獻引入作為參考。
造紙方法圖1-3是包括本發明優選實施方案的造紙方法的各部分的示意圖。這些優選的實施方案將在下面的討論中進行描述，其中圖1是闡明適用於生產本發明紙產品的造紙方法的含水造紙配料的製備步驟的示意圖，而圖2和圖3是適用於生產本發明低密度薄頁紙產品的造紙機的側視圖。
造紙工藝起始於製備一種或多種造紙配料。取決於最終紙產品希望的結構和特定的紙機設計，製備一種或多種配料。對於均勻的紙張結構，只需要一種配料。對於層狀結構，需要兩種或多種配料。參考圖1，下面將描述生產具有特別優選的層狀結構的本發明的紙張所需配料的製備方法。
參考圖2，它是用於製備本發明紙張的優選紙機80的側視圖，其中將配料輸送至紙機80上。生產均勻紙張結構的紙機可以有一個或多個室82-83(本領域普通技術人員將認識到，能將相同的配料輸送至多於一個的室中)。生產層狀結構的紙機需要至少兩個室82-83。這樣的層狀紙機80包含例如具有頂室82，中間室82b，和底室83的層狀網前箱81，堰板蓋84，和環繞胸輥86、擋水板90、真空吸水箱91、伏輥92和許多轉向輥94的長網85。
儘管本發明的紙產品可以是均勻結構或層狀結構，但特別優選的實施方案是三層的層狀結構。如圖2所示，藉助泵送至室82和83中的第一配料22生產兩外層，並藉助泵送至中間室82b的第二配料21生產中間層。下面將討論用於每一種配料的特別優選的組分。
仍參考圖1，儲罐1用於補給相對長造紙纖維的水懸浮液。所述懸浮液是通過利用常規的碎漿機(未示出)將纖維分散於水中而製得。也可以在碎漿期間添加鹼溶液(例如，氫氧化鈉水溶液)，以調節該懸浮液的pH，以致使當其進入泵2中時pH在約5.0和約6.5之間。通過藉助泵2將懸浮液輸送通過可有可無的精漿機3至混合器4(提供用於添加或不添加其它的纖維源，如損紙)。提供第一長纖維添加管5來添加酸溶液，以便一開始就將配料的pH值調節至希望的範圍內。提供第二長纖維添加管6將暫時溼強度樹脂水溶液引入造紙纖維懸浮液中。泵7混合造紙纖維懸浮液、酸和暫時溼強度樹脂。在混合後將懸浮液pH值控制在約4.8和約5.4之間。泵7還將一開始調理的、樹脂處理過的長造紙纖維懸浮液輸送至第三長纖維添加管8中，在管8中添加第二部分酸以控制懸浮液的pH，補償白水的鹼性。混合漿泵10將懸浮液和輔加的酸與來自管9的稀釋白水混合。然後將完全調理好的懸浮液21(pH維持在約4.8和約5.4之間)輸送至網前箱81的中間室82b中(如圖2所示)。
仍參考圖1，儲罐11為短造紙纖維的懸浮液而設計。藉助使用常規的碎漿機(未示出)將短造紙纖維分散於水中而製得該懸浮液。也可以在碎漿期間添加鹼溶液(例如，氫氧化鈉水溶液)，以調節該懸浮液的pH，以致使當其進入泵12中時pH在約5.0和約6.5之間。通過藉助泵12將懸浮液輸送至混合器14(提供用於添加或不添加其它的纖維源，如損紙)。提供第一短纖維添加管15來添加酸，以便一開始就將配料的pH值調節至希望的範圍內。提供第二短纖維添加管16將暫時溼強度樹脂水溶液加入造紙纖維懸浮液中。泵17混合造紙纖維懸浮液、酸和暫時溼強度樹脂。將混合後的懸浮液pH值控制在約4.8和約5.4之間。泵17還將一開始調理的、樹脂處理過的短造紙纖維懸浮液輸送至第三短纖維添加管18中，在管18中添加第二部分酸以控制懸浮液的pH，補償白水的鹼性。混合漿泵20將懸浮液和輔加的酸與來自管19的稀釋白水混合。然後將完全調理好的懸浮液22(pH維持在約4.8和約5.4之間)分成兩份，其中一份輸送至網前箱81的頂室82中，而另一份輸送至網前箱81的底室83中(如圖2所示)。
再參考圖2，將第一造紙配料22泵送通過頂室82和底室83，而第二造紙配料21泵送通過中間室82b，然後從堰板蓋84以上和下的關係至長網85上，在其上形成包含層88a,88b和88c的紙胚88。通過長網85並藉助擋水板90和真空箱91進行脫水。當長網沿箭頭所示的方向返回時，在其再次通過胸輥86之前，噴淋器95對其進行清洗。在遞紙區93，紙胚88藉助真空遞紙箱97的作用而傳遞至多孔支承織物96上。支承織物96將紙幅從遞紙區93傳遞至真空脫水箱98，通過穿透預乾燥器100並通過兩個轉向輥101，形成半乾燥的薄頁紙胚106，但仍被多孔支承織物96支撐。
在藉助噴淋杆107和108施加的粘合劑的幫助下，使半乾燥的薄頁紙幅附著至揚克式烘缸109的圓柱表面上。藉助使用相對的圓柱鋼筒102而促進紙幅的粘結。在蒸汽加熱的揚克式烘缸109上並藉助未示出的裝置加熱和循環通過乾燥罩110的熱空氣進行徹底乾燥。然後藉助刮刀111，也稱之為起皺刮刀，從揚克式烘缸109上使紙幅幹起皺，在此之後，紙幅被稱為紙頁70，它包含揚克式烘缸面層71，中間層77，以及背離揚克式烘缸面層75。然後，使紙頁70在壓光輥112和113之間通過，沿紙軸115的圓周部分通過，然後在設置於軸118上的芯117上卷繞成捲筒紙116。
在紙幅輸送至揚克式烘缸109上之後，當支承織物96通過另外的轉向輥101、噴淋器103和真空脫水箱105完成其循環時，對其進行清洗和脫水。
在示於圖3的另一乾燥方案中，藉助真空引紙箱187和轉向輥189的作用，使長網85支承的紙胚88傳遞至多孔引紙(即支承)織物186上。支承織物186以比長網85更慢的速度運行。因此，支承織物186的目的是與支承在長網85上的紙胚的長度相比，使其縮短。支承織物186的另一目的在於將紙胚傳遞至通風乾燥織物190上。在該運行期間，紙胚可以藉助真空箱(未示出)選擇性地進行脫水。支承織物186的路徑藉助許多示出的但為簡化起見未編號的轉向輥來控制。藉助真空箱191實現至通風乾燥織物190的傳遞。在支承織物186返回至藉助真空箱187促進的引紙區之前，優選藉助未示出的裝置對其進行清洗。在傳遞至通風乾燥織物190上之後，使溼紙幅傳遞通過通風乾燥器192，在通風乾燥中，使藉助未示出的裝置產生的熱空氣通過該乾燥織物，然後通過位於該織物上的紙胚。在預乾燥器的出口處，使乾燥的紙幅193離開乾燥織物190。這時，可以非強制性地使乾燥的紙幅193在兩條相對平滑的乾燥部支承織物即上織物196和下織物194之間通過。在附著在織物196和194之間的同時，可以藉助在相對輥195之間形成的一系列固定間隙的壓區，對乾燥的紙幅193進行壓光。這些壓區將使薄頁紙的表面平滑並控制其厚度。仍參考圖3，最終的壓光紙幅171在仍被支承織物94支承下在相對支承織物196和194之間的空隙中脫出，然後，將其卷繞至紙軸198上。
本發明特別適用於將被處理入汙水體系中的紙產品，如衛生紙。然而，應理解的是，本發明可應用於多種紙產品，包括但不局限於一次性吸收紙產品，如用於家庭、身體、或其它清潔用途的紙產品以及用於吸收體液如尿和月經的紙產品。因此，舉例性的紙產品包括包括衛生紙和搽面紙的薄頁紙，毛巾紙，用於尿布的吸收材料，包括婦女衛生紙、短褲襯墊和棉塞的婦女衛生用品，成人失禁用品等，以及書寫用紙。
本發明的薄頁紙可以是均勻結構或多層結構；並且由此製得的薄頁紙產品可以是單層結構或多層結構。優選的是，所述薄頁紙的定量在約10克/米2和約65克/米2之間，密度約0.6克/釐米3或更低。更優選的是，定量約為40克/米2或更低，密度約為0.3克/釐米3或更低。最優選的是，密度在約0.04克/釐米3和約0.2克/釐米3之間。參見US5,059,282(Ampulski等人，1991.10.22出版)第13欄，第61-67行，該專利描述了如何測量薄頁紙的密度。(除非另有說明，有關紙張的所有用量和重量均以幹基計)。所述薄頁紙可以是圖案緻密化的薄頁紙，以及未壓實的、非圖案緻密化的薄頁紙。這些種類的薄頁紙以及所述紙張的製備方法在本領域中是熟知的，並且例如描述於US5,334,286(1994.8.2以Dean V.Phan和Paul D.Trokhan的名義出版)中，在此引入作為參考。
測試方法A．強度測試在進行強度測試之前，在溫度為73°F±4°F(約22.8℃±2.2℃)和相對溼度為50％±10％的調理室中，對紙產品老化最少24小時。
1．總的幹抗張強度(DS)本測試是在溫度為73°F±4°F(約22.8℃±2.2℃)和相對溼度為50％±10％的調理室中對1英寸×5英寸(約2.5釐米×12.7釐米)的紙條(包括如下所述的手抄紙，以及其它紙頁)而進行的。使用電子抗張強度測試儀(1122型，Instron Corp.,Canton,Mass.)，並以2.0英寸/分(約5.1釐米/分)的十字頭速度和4.0英寸(10.2釐米)的計量長度進行操作。參考縱向指的是被測試的試樣以相應於所述方向為5英寸的尺寸進行製備。因此，對於縱向(MD)DS，以5英寸尺寸平行於製備紙產品的縱向的方式切取試樣條。對於橫向(CD)DS，以5英寸尺寸平行於製備紙產品的橫向的方式切取試樣條。縱向和橫向製備方向在造紙領域中是熟知的術語。
使用上述設備並以常規的方式進行計算來測量MD和CD抗張強度。對於每個方向的強度，所得到的值是以至少六個測試條的算術平均值。DS是MD和CD抗張強度的算術總和。
2．溼抗張強度利用如與DS相同大小的試樣條，使用電子抗張強度測試儀(1122型，Instron Corp.)，並以1.0英寸/分(約2.5釐米/分)的十字頭速度和1.0英寸(2.5釐米)的計量長度進行操作。將試樣條的兩端放置在測量儀的上爪中，並將試樣條的中間部分放置在不鏽鋼釘的四周。使試樣條浸於約20℃的蒸餾水中所需的浸泡時間，然後測量抗張強度。取一半測量的溼強度作為單個試樣條的溼強度。當在DS的情況下，參考縱向指的是被測試的試樣以5英寸尺寸相應於所述方向的方式來製備。
利用上述設備並以常規方式進行計算來測量MD和CD溼抗張強度。對於每個方向的強度，所得到的值為至少六個被測試的試樣條的算術平均值。對於給定浸泡時間的總溼抗張強度為該浸泡時間的MD和CD抗張強度的算術總和。當紙張已飽和5±0.5秒時，測量起始總溼抗張強度(Wi)。當紙張已被飽和30±0.5分鐘時，測量30分鐘總溼抗張強度(W30)。
3．拉伸模量當薄頁紙試樣的抗張強度確定的同時，得到了薄頁紙試樣的拉伸模量。在該方法中，將單層10.16釐米寬的試樣置於計量長度為5.08釐米的抗張強度測試儀(對接至LMS數據體系的Thwing Albert QCⅡ)中。使試樣以2.54釐米/分鐘的速率伸長。當負載達到10克/釐米(F10)，15克/釐米(F15)，和20克/釐米(F20)時，記錄試樣的伸長率。然後，利用15克/釐米(F15)時伸長的中點，計算切線斜率。
用下面的方法計算切線斜率切線斜率(TenMod15)=(δ力)/(δ伸長)=(F20-F10)/(％伸長@F20-％伸長@F10)獲得15克/釐米處切線斜率的另一舉例性方法是在切線斜率計算程序中，使用Thwing-Albert STD抗張強度測試儀並將負載收集器(load trap)設置於152.4克。當使用10.16釐米寬的試樣時，這相當於15克/釐米。
藉助測量15克/釐米處的縱向拉伸模量和15克/釐米處的橫向模量，然後計算幾何平均值，而得到總的拉伸模量。數學上，這是縱向拉伸模量(TenMod15MD)和橫向拉伸模量(TenMod15CD)的積的平方根。
總的拉伸模量=(TenMod15MD×TenMod15CD)1/2總的拉伸模量高表示該試樣硬挺且剛性。
4．耐破度概述使固定在環形夾之間的測試試樣經受藉助0.625英寸直徑的拋光不鏽鋼球施加的增加的力。耐破度是使試樣破壞的力。耐破度可以針對溼試樣或幹試樣進行測量。
裝置耐破度測試儀Intelect-Ⅱ-STD拉伸測試儀，Cat.No.1451-24PGB或Thwing-Albert耐破度測試儀均是合適的。這兩種儀器均得自Thwing-Albert Instrument Co.,Philadelphia,PA。這兩臺儀器必須備有2000克的測力計，如果要進行溼耐破度測量的話，儀器必須備有測力計罩和面板防水罩。
調理室對溫度和溼度進行控制，以便維持在下面的限定範圍內溫度73±3°F(23℃±2℃)溼度50±2％相對溼度切紙刀可以使用剪刀或其它等同物底盤用於浸泡溼耐破試樣，適合於試樣大小溶液用於浸泡溼耐破試樣的水必須平衡至調理室的溫度。
計時器適用於測量浸泡時間。
試樣製備1)將試樣切割成適用於測試的大小(最小試樣大小4.5英寸×4.5英寸)。對於進行測試的每個條件，製備最少五個試樣。
2)如果進行溼耐破測量的話，將適當數量的切割試樣置於充滿溫度平衡水的底盤中。
設備設置1)根據製造商的說明書設置耐破度測試儀。如果要使用Intelect-Ⅱ-STD抗張強度測試儀的話，下面的條件是合適的速度12.7釐米/分鐘破壞靈敏度20克峰值負載2000克2)根據預期的耐破度校正測力計。
測量並報導1)根據製造商的說明書操縱耐破度測試儀，以便對於每個試樣獲得耐破度測量值。
2)記錄每個試樣的耐破度，並計算每個條件下耐破度的平均值和標準偏差。
3)對於每個條件，報導精確至克的平均值和標準偏差。
B．密度在此使用的術語多層薄頁紙的密度是所述紙張的定量除以厚度所得到的平均密度，其中包括了適當的單位轉換。在此使用的多層薄頁紙的厚度是當經受95克/英寸2(15.5克/釐米2)壓縮負載時紙張的厚度。
C．薄頁紙的小組柔軟度測量在進行柔軟度測試之前，最好使被測試的紙樣經受TAPPI方法#T402OM-88的調理。在此，於相對溼度為10-35％和22-40℃的溫度範圍內，對試樣進行預調理24小時。在該預調理步驟之後，於相對溼度為48-52％和22-24℃的溫度範圍內，對試樣進行調理24小時。
柔軟度小組測試最好應在控制的恆溫和恆溼室內進行。如果這能實行的話，所有試樣，包括對比試樣均應在相同的環境暴露條件下進行試驗。
用類似於在「Manual on Sensory Testing Methods」(ASTM SpecialTechnical Publication 434，由American Society For Testing and Materials 1968出版，在此將其引入作為參考)中描述的方式，成對對比地進行柔軟度測試。柔軟度是使用被稱之為成對差別測試(Paired Difference Test)的主觀測試而評估的。該方法採用測試材料本身的外部標準。對於觸覺柔軟度，以使受驗者不能看見試樣的方式提供兩個試樣，並且根據觸覺柔軟度，要求受驗者選擇其中一個。用稱之為小組評分單位(PSU)的值報導測試結果。有關在此用PSU報導的柔軟度測試得到的柔軟度數據，進行大量的柔軟度小組測試。在每個測試中，要求十個有經驗的柔軟度評判員對三組成對試樣的相對柔軟度進行評定。對每對試樣進行評判，每個評判員每次只評判一對，其中之一稱為X而另一個稱為Y。簡單地說，每個X相對於與其成對的Y試樣按照如下進行分級1．如果X被評判為比Y稍柔軟一點，得到正一的等級，如果Y被評判為比X稍柔軟一點，得到負一的等級；2．如果X被評判為的確比Y柔軟一點，得到正二的等級，如果Y被評判為的確比X柔軟一點，得到負二的等級；3．如果X被評判為比Y柔軟許多，得到正三的等級，而如果Y被評判為比X柔軟許多，得到負三的等級；
4．如果X被評判為完全地比Y柔軟許多，得到正四的等級，而如果Y被評判為完全地比X柔軟許多，得到負四的等級。
對這些等級進行平均並且得到的值以PSU為單位。得到的數據被認為是一個小組測試的結果。如果評估多於一對試樣的話，那麼將根據它們的成對統計分析等級，對所有試樣對進行排序。然後，當需要給出一零PSU值，每個試樣選擇該值為零基標準時，所述排序在該值上下移動。相對於該零基標準，當通過其相對等級來確定時，其它試樣將有一正值或負值。所進行的並且平均的小組測試的數目應使得約0.2PSU表示主觀感覺柔軟度的明顯差異。
D．薄頁紙掉毛的測量利用Sutherland Rub測試儀測量薄頁紙產品產生的掉毛量。該測試儀使用一電機，以便將加重物的毛毯(weighted felt)在靜止的衛生紙上摩擦5次。在摩擦測試之前和之後，測量亨特色度L值。計算這兩個亨特色度L值之間的差作為掉毛量。
試樣製備在掉毛摩擦測試之前，應根據TAPPI方法#T402OM-88對被測試的紙樣進行調理。在此，於相對溼度為10-35％和22-40℃的溫度範圍內，對試樣進行預調理24小時。在該預調理步驟之後，於相對溼度為48-52％和22-24℃的溫度範圍內，對試樣進行調理24小時。該摩擦測試應在控制的恆溫和恆溼室內進行。
Sutherland Rub測試儀可以得自Testing Machines,Inc.(Amityville,NY,11701)。藉助除去並拋棄在加工處理時可能已磨損的任何產品，例如在輥外面的產品，而首先製備薄頁紙。對於多層成品，取三個片段，每片段包含兩頁多層產品，並設置在操縱臺上。對於單層產品，取六個片段，每片段包含兩片單層產品，並設置在操作臺上。然後，將每個試樣對半摺疊，以致使摺痕沿測試紙樣的橫向(CD)走向。對於多層產品，在對試樣進行摺疊之後，保證面朝外的面之一為同一面朝外的面。換句話說，不將層相互撕開並在產品的內部對彼此面對的面進行摩擦測試。對於單層產品，藉助網面朝外製備3個試樣並藉助非網面朝外製備3個試樣。對網面朝外的試樣和非網面朝外的試樣進行跟蹤。
從Cordage Inc.(800E.Ross Road,Cincinnati,Ohio,45217)獲得30英寸×40英寸的Cresent#300卡紙板。利用切紙刀，切得六片尺寸為2.5英寸×6英寸的卡紙板。藉助將卡紙板固定至Sutherland Rub測試儀的固定銷上而在六片紙板上每片衝兩個孔。
如果藉助單層成品進行工作的話，定中心並仔細地將2.5英寸×6英寸的卡紙板的每一片放置在先前摺疊過的六片試樣上。保證卡紙板的6英寸的尺寸平行於每一薄頁紙樣的縱向(MD)。如果藉助多層成品工作的話，只需要三片2.5英寸×6英寸的卡紙板。定中心並仔細地將每一片卡紙板放置在先前摺疊過的三片試樣上。再一次確定卡紙板的6英寸的尺寸平行於每一薄頁紙樣的縱向(MD)。
將薄頁紙樣的暴露部分的一邊摺疊至卡紙板的背面上。利用得自3M Inc.的粘合劑帶(3/4英寸寬，Scotch牌，St.Paul,MN)，將該邊固定至卡紙板上。小心地抓住其它伸出的薄頁紙邊並緊密地將其摺疊至卡紙板的背面上。在保持紙張密配合至紙板上的同時，用膠帶將該第二邊粘結至卡紙板的背面上。對於每個試樣，重複該步驟。
將每個試樣反轉，並用膠帶將薄頁紙的橫向邊粘結至卡紙板上。一半粘合劑帶應接觸薄頁紙，而另一半粘結至卡紙板上。對於每個試樣，重複該步驟。如果在該試樣製備過程期間，薄頁紙試樣斷裂、撕裂、或磨損的話，應將其拋棄並利用新的薄頁紙試樣條製備新的試樣。
如果利用多層改裝的產品進行工作的話，在卡紙板上將有3個試樣。對於單層成品，在薄紙板上將有3個網面朝外的試樣，以及3個非網面朝外的試樣。
毛毯製備從Cordage Inc.(800E.Ross Road,Cincinnati,Ohio,45217)獲得30英寸×40英寸的Cresent#300卡紙板。利用切紙刀，切得六塊尺寸為2.25英寸×7.25英寸的卡紙板。在卡紙板的白邊上，畫兩條平行於短尺寸並從頂邊和底邊向下畫1.125英寸的線。利用直邊作為標線，藉助剃刀刀片仔細地對該線的長度進行刻劃。刻劃的深度約為所述片材厚度的一半。該刻劃使得卡紙板/毛毯組合能在Sutherland Rub測試儀的重物附近密配合。在該刻劃的紙板邊上畫一平行於紙板長尺寸的箭頭。
切取六片尺寸為2.25英寸×8.5英寸×0.0625英寸的黑色毛毯(F-55或等同物，對於低密度薄頁紙的摩擦係數在0.5和0.8之間。合適的毛毯得自New England Gasket,Bristol,CT)。將該毛毯放置在紙板的未刻劃、未加工的一側上，以致使毛毯和紙板的長邊平行並且對齊。確定毛毯的起毛邊面朝上。另外，使約0.5英寸伸出紙板的頂邊和底邊外。利用Scotch牌膠帶，將兩個伸出的毛毯邊緊密地摺疊至紙板的背面上。製備總共六份毛毯/紙板複合物。
為了最佳再現性，所有試樣應利用同批的毛毯進行。顯而易見的是，將會出現單一批的毛毯完全用完這樣的情況。在必須獲得新批毛毯的那些情況下，必須確定該新批毛毯的校正因子。為確定校正因子，獲得代表性的單一薄頁紙試樣，和足夠的毛毯，以便製備用於新批和舊批毛毯的24份紙板/毛毯試樣。
正如下面所述的那樣，在進行摩擦之前，首先獲得新批、舊批毛毯的24份紙板/毛毯試樣每一份的亨特L讀數。計算舊批毛毯的24份紙板/毛毯試樣和新批毛毯的24份紙板/毛毯試樣的平均值。
接著，如下所述，對新批毛毯的24份紙板/毛毯試樣和舊批毛毯的24份紙板/毛毯試樣進行摩擦測試。確保將相同批號的薄頁紙用於新批和舊批毛毯的24份試樣的每一份。此外，在製備紙板/薄頁紙試樣時，必須對紙張進行採樣，以便使新批毛毯和舊批毛毯暴露至儘可能作為代表的薄頁紙試樣。對於1-層薄頁紙產品來說，將可能已磨損或破壞的產品拋棄。接著，獲得48條薄頁紙條，每條具有兩個可使用單位的長度(也稱之為片)。將開始的兩個可使用單位的條放置在實驗臺的最左邊並將48份試樣的其餘試樣放置在實驗臺的最右邊。在試樣角上1釐米×1釐米的區域內用數字「1」對最左邊的試樣進行標記。連續地對試樣進行順序地標記直至48，以致使最右邊的試樣的標號為48。
對於新毛毯使用24個奇數試樣，而對於舊毛毯使用24個偶數試樣。從最低至最高對奇數試樣進行排序。從最低至最高對偶數試樣進行排序。對每組中最小的數用字母「W」進行標記。對每組中最大的數用字母「N」進行標記。利用該交替的「W」/「N」形式連續地對試樣進行標記。對於網面朝外的掉毛分析使用「W」試樣，對於非網面朝外的掉毛分析使用「N」試樣。對於1-層產品，現在共有24份試樣用於新批毛毯的和舊批毛毯。在這24份試樣中，12份用於網面朝外的掉毛分析，而另12份用於非網面朝外的掉毛分析。
如下面所述，摩擦並測量舊毛毯的所有24個試樣的亨特色度L值。記錄用於舊毛毯的12個網面亨特色度L值。取這12個值的平均值。記錄用於舊毛毯的12個非網面亨特色度L值。取這12個值的平均值。從網面摩擦試樣的平均亨特色度L值中減去起始的未摩擦毛毯的平均亨特色度L值。對於網面試樣，這是δ平均差。從非網面摩擦試樣的平均亨特色度L值中減去起始的未摩擦毛毯的平均亨特色度L值。對於非網面試樣，這是δ平均差。計算網面的δ平均差和非網面的δ平均差的總和並將該總數除以2。對於舊毛毯，這是未校正的掉毛值。如果有用於舊毛毯的現行的毛毯校正因子，那麼將它加至舊毛毯的未校正的掉毛值中。該值為用於舊毛毯的校正的掉毛值。
如下面所述，摩擦並測量新毛毯的所有24個試樣的亨特色度L值。記錄用於新毛毯的12個網面亨特色度L值。取這12個值的平均值。記錄用於新毛毯的12個非網面亨特色度L值。取這12個值的平均值。從網面摩擦試樣的平均亨特色度L值中減去起始的未摩擦毛毯的平均亨特色度L值。對於網面試樣，這是δ平均差。從非網面摩擦試樣的平均亨特色度L值中減去起始的未摩擦毛毯的平均亨特色度L值。對於非網面試樣，這是δ平均差。計算網面的δ平均差和非網面的δ平均差的總和並將該總數除以2。對於新毛毯，這是未校正的掉毛值。
取舊毛毯的校正掉毛值和新毛毯的未校正掉毛值之間的差。該差值為新批毛毯的毛毯校正因子。
將該毛毯校正因子加至新毛毯的未校正的掉毛值中後，該值應當與舊毛毯的校正掉毛值相同。
將相同的步驟用於雙層薄頁紙產品，其中24個試樣用於舊毛毯而24個試樣用於新毛毯。但只對雙層的消費者使用的外層進行摩擦測試。如上所述，確保試樣的製備應使得獲得用於舊毛毯和新毛毯的代表性試樣。
四磅重物的維護四磅重物具有四平方英寸的有效接觸面積，提供了1磅/平方英寸的接觸壓力。由於接觸壓力可以藉助變更安裝在重物面上的摩擦墊而改變， 因此，重要的是，只使用由製造商提供的摩擦墊(Brown Inc.,Mechanical ServicesDepartment,Kalamazoo,MI)。如果所述的墊變硬、磨損或掉屑，那麼就必須更換這些墊。
當不使用時，必須以墊不支承重物整個重量的方式放置該重物。最好在其旁邊存放重物。
摩擦測試儀的校正在使用前必須對Sutherland Rub測試儀進行校正。首先，通過將測試儀開關移動至「cont」位置而打開Sutherland Rub測試儀。當測試臂處於最靠近使用者的位置時，將測試儀的開關開至「auto」位置。藉助將大刻度盤的指針臂移動至「5」位置的設置，將測試儀設置成運行五個衝程。一衝程是重物單一的並完全向前並向後的運動。在每一次測試開始和結束時，摩擦塊的端部應處於最靠近操作者的位置。
如上所述，在紙板試樣上製備薄頁紙。此外，如上所述，在紙板試樣上製備毛毯。這些試樣均將用來校正儀器，並且不用於獲得實際試樣的數據。
藉助滑動在固定銷上的紙板的孔而將該校正薄頁紙樣置於測試儀的底板上。在測試期間固定銷阻止試樣移動。將校正的毛毯/紙板試樣夾牢至四磅重物上，使紙板側接觸重物墊。保證紙板/毛毯組合平放在重物上。將該重物鉤在測試臂上，並輕輕地將薄頁紙樣放置在重物/毛毯組合下面。最靠近操作者的重物端必須在薄頁紙樣的紙板上面而不是薄頁紙樣本身。毛毯必須平放在薄頁紙樣上並且必須與薄頁紙表面100％接觸。藉助壓下「按」鈕而開啟測試儀。
計算衝程數並觀察和心記相對於試樣的、毛毯覆蓋的重物的起始和終止位置。如果衝程總數為5的話並且如果最靠近操作者的毛毯覆蓋重物的端部在測試開始和結束時在薄頁紙樣的紙板上面的話，該測試儀已被校正並準備使用。如果衝程數不為5或者如果最靠近操作者的毛毯覆蓋重物的端部在測試開始或結束時不在實際薄頁紙試樣上面的話，重複該校正步驟，直至計得5個衝程以及最靠近操作者的毛毯覆蓋重物的端部在測試開始和結束時位於紙板上面為止。
在試樣的實際測試期間，監測並觀察衝程數和毛毯覆蓋重物的起始和停止位置。當需要時重新校正。
亨特色度計校正根據概述於該儀器操作手冊中的步驟，調節用於黑色和白色標準板的亨特色度差計。另外，如果在過去八小時期間沒有進行檢查的話，還需進行用於標準化的穩定性檢查以及日常色度穩定性檢查。此外，如果需要，還必須檢查零反射比並再次進行調節。
將白色標準板放置在儀器入口下面的試樣臺上。放鬆試樣臺並使試樣板升至試樣入口下面。
使用「L-Y」,「a-X」和「b-Z」標準化旋鈕，調節儀器，以便當「L」,「a」和「b」按鈕依次按下時，讀取「L」,「a」,和「b」的標準化白板值。
試樣的測量在薄頁紙上進行摩擦之前，進行掉毛測量的第一步是測量黑色毛毯/紙板試樣的亨特色度值。本測量的第一步是將標準白板降低至亨特色度儀的儀器入口下。藉助指向色度計背面的箭頭，使毛毯覆蓋的紙板的中心位於標準板的頂上。放鬆試樣臺，使毛毯覆蓋的紙板升至試樣入口的下面。
由於毛毯的寬度只稍大於觀察區域的直徑，因此要確保毛毯完全覆蓋觀察區域。在確定完全覆蓋之後，按下L按鈕並等待讀數穩定。讀取並記錄該L值，精確至0.1單位。
如果使用D25D2A探頭，降低毛毯覆蓋的紙板和臺板，使毛毯覆蓋的紙板旋轉90度，以致使箭頭指向測試計的右側。接著，放鬆試樣臺並再次進行檢查，以確保觀察區域被毛毯完全覆蓋。按下L按鈕。讀取並記錄該值，精確至0.1單位。對於D25D2M裝置，記錄值為亨特色度L值。對於還讀取旋轉試樣讀數的D25D2A探頭，亨特色度L值為兩個記錄值的平均值。
利用該項技術測量所有毛毯覆蓋紙板的亨特色度L值。如果亨特色度L值均在另一個的0.3單位之內，取平均值，以便得到起始L讀數。如果亨特色度L值不在0.3單位之內，捨棄在該範圍以外的那些毛毯/紙板複合物。製備新試樣並重複亨特色度L值測量，直至所有試樣的亨特色度L值均在另一個的0.3單位之內為止。
對於實際薄頁紙/紙板複合物的測量，藉助滑動在固定銷上的紙板內的孔而將該薄頁紙樣/紙板組合置於測試儀的底板上。在測試期間固定銷阻止試樣移動。將校正的毛毯/紙板試樣夾牢至四磅的重物上，使紙板側接觸重物墊。確保紙板/毛毯組合平放在重物上。將該重物鉤在測試臂上，並輕輕地將薄頁紙樣放置在重物/毛毯組合下面。最靠近操作者的一端必須在薄頁紙樣的紙板上面而不是薄頁紙樣本身上面。毛毯必須平放在薄頁紙樣上並且必須與薄頁紙表面100％接觸。
接著，藉助壓下「按」鈕而開啟測試儀。在五個衝程結束時，測試儀將自動關閉。記錄與試樣有關的毛毯覆蓋重物的停止位置。如果朝向操作者的毛毯覆蓋重物的端部在紙板上面，那麼該測試儀操作適當。如果朝向操作者的毛毯覆蓋重物在試樣上面，將該測量值拋棄並根據上面Sutherland Rub測試儀校正部分所述再次進行校正。
取下帶有與毛毯覆蓋的紙板的重物。檢查該薄頁紙樣。如果被撕裂的話，拋棄毛毯和薄頁紙，並重新啟動。如果薄頁紙樣是完整的，從重物上取下毛毯覆蓋的紙板。如前面用於空白毛毯所述，確定毛毯覆蓋的紙板的亨特色度L值。在摩擦之後，記錄毛毯的亨特色度L值。摩擦、測量並記錄所有餘下試樣的亨特色度L值。
在對所有薄頁紙進行測量之後，取下並拋棄所有毛毯。不再使用毛毯條。使用紙板，直至它們彎曲，撕裂或不再具有平滑表面為止。
計算藉助從試樣的網面和非網面的每一個測量值中減去未使用毛毯而得到的平均起始L讀數，而測量δL值。記住，多層產品將只對紙張的一側進行摩擦。因此，對於多層產品將得到三個δL值。取這三個δL值的平均值，並從該最終平均值中減去毛毯因子。將該最終的結果稱為雙層產品的掉毛值。
對於獲得網面和非網面測量值的單層產品而言，從三個網面L讀數的每一個中和三個非網面讀數的每一個中減去未使用毛毯所得到的起始L讀數的平均值。計算三個網面值的平均δ值。計算三個非網面值的平均δ值。從這些平均值的每一個中減去毛毯因子。最終結果被稱為單層產品的非網面掉毛值和單層產品的網面掉毛值。通過取這兩個值的平均值，得到了整個單層產品的最終掉毛值。
E．紙漿的耐過濾性(PFR)PFR與加拿大標準游離度(CSF)一樣是紙漿懸浮液脫水速率的測量方法。據信，對於紙漿脫水特性而言，PFR是表徵纖維的優異的方法。為進行評估，藉助下面等式，可以使CSF與PFR聯繫起來PFR=11270/CSF-10.77，式中PFR的單位為秒，CSF的單位為毫升。由於該關聯有誤差，因此它只是用來評估之用。測量PFR的更為精確的方法如下。
從定量器添加三個0.1％濃度懸浮液的等分試樣並過濾通過連接至定量排放口的篩網而測量PFR。記錄收集每個等分試樣所需的時間，並在兩次過濾之間不取下篩網或進行清洗。
定量器(得自Special Machinery Corporation,546Este Avenue,Cincinnati,OH 45232,Drawing#C-PP-318)裝有PFR裝置(也得自SpecialMachinery Corporation,Drawing#4A-PP-103,part#8)。PFR裝置裝著清潔篩網(使用與用於手抄紙相同種類篩網的11/8英寸(2.9釐米)的打孔圓，即Appleton Wire 84X76M，並且所述篩網裝著在測試儀中面朝「上」的紙頁)。
以19升的體積，於定量器中製備分解的紙漿的0.10％濃度的懸浮液，其中PFR裝置處於適當的位置。將100毫升的容量瓶設置在PFR裝置的出口下面。打開定量器出口閥，並開啟定時器，一旦在容量瓶中收集到100毫升(在閥門關閉之後，另外的液體將有可能排入燒瓶中)，立即關閉閥門並停止定時器。以精確至0.10秒記錄時間，該時間標記為「A」。
拋棄濾液，重新放置燒瓶，並且在過濾之間不取下或清洗篩網下，藉助同樣的步驟收集另一100毫升的等分試樣。該時間間隔記錄為「B」。再次拋棄濾液，重新放置燒瓶，並且在過濾之間不取下或清洗篩網下，藉助同樣的步驟收集另一100毫升的等分試樣。該時間間隔記錄為「C」。
然後利用下面的等式計算PFRPFR=[(E)×(B+C-(2×A))/1.5]1/2式中A,B和C是記錄的時間間隔，而E是用來校正PFR至在75°F(24℃)時觀察到的值的溫度的函數E=1+(0.013.時間.(T-75))式中T是在取最後等分試樣之後在定量器中測得的懸浮液的溫度，精確到°F。
實施例下面的非限定性實施例用來闡明根據本發明的紙產品的製備。本發明的範圍將由下面的權利要求書來確定。
實施例1本實施例打算說明根據現有技術的具有暫時溼強度的低密度薄頁紙的製備。
在本發明的實踐中，使用工業化長網造紙機。
利用常規碎漿機製備約3.5％濃度的北方針葉木牛皮漿(NSK)的含水懸浮液。在碎漿期間添加足夠的氫氧化鈉，以便將pH調節至約6，並且使該懸浮液通過漿管通向長網的網前箱。
使懸浮液通過一精漿機，所述精漿機使NSK細纖維化，並使紙漿的耐過濾性增加約2.5秒。
為了賦予最終產品以幹強度，製備RediBOND 5330_的1.5％的分散體(陽離子澱粉，得自National Starch and Chemical Company,Bridgewater,NJ)並以NSK纖維的乾重量計，足以輸送0.17％RediBOND 5330_的速率添加至NSK漿管中。藉助使處理過的懸浮液通過管線內混合器而增強幹強度樹脂的吸附。
為了賦予最終產品以暫時強度，製備Parez 750B_的1.5％的分散體並以NSK纖維的乾重量計，足以輸送0.42％Parez 750B_的速率添加至NSK漿管中。藉助使處理過的懸浮液通過管線內混合器而增強暫時強度樹脂的吸附。
利用常規碎漿機製備約3.5％濃度的桉樹闊葉木牛皮漿纖維的水懸浮液。在碎漿期間添加足夠的氫氧化鈉，以便將pH調節至約6，並且使該懸浮液通過漿管通向長網的網前箱。
在混合漿泵的入口處，用白水將NSK纖維稀釋至以NSK纖維懸浮液的總重量計約0.15％的濃度。同樣地，在混合漿泵的入口處，用白水將桉樹纖維稀釋至以桉樹纖維懸浮液的總重量計約0.15％的濃度。將桉樹纖維懸浮液和NSK纖維懸浮液輸送至能使所述懸浮液保持單獨液流的層狀網前箱中，直至它們沉積至長網上的成形織物上為止。
紙機具有層狀網前箱，所述網前箱有頂室、中間室和底室。將桉樹纖維懸浮液泵送通過網前箱的頂室和底室，同時將NSK纖維懸浮液泵送通過網前箱的中間室，並以並置的關係輸送至長網上，以便在其上形成三層的紙胚，其中，約70％由桉樹纖維組成，而30％由NSK纖維組成。通過長網並藉助擋水板和真空箱進行脫水。長網為縱向和橫向每英寸分別有87根單絲和76根單絲的5-梭道、緞紋組織構形。在約22％纖維濃度在遞紙位置，將紙胚從長網傳遞至構圖的乾燥織物上。
將乾燥織物設計成得到圖案緻密化的薄頁紙，並且具有縱向和橫向每英寸分別有44根單絲和33根單絲的5-梭道、緞紋組織構形。將單絲的交叉點用砂打磨以便提供約38％的壓節區。
將紙幅載在乾燥織物上通過真空脫水箱，通過穿透預乾燥器，然後將紙幅輸送至揚克式烘缸上。在真空脫水箱之後，纖維的濃度約為27％，藉助預乾燥器的作用，在傳遞至揚克式烘缸上之前的濃度約為65％；將包含聚乙烯醇的0.25％水溶液的起皺粘合劑噴至揚克式烘缸表面上；在利用刮刀對紙幅進行幹起皺之前，使纖維的濃度增加至約98％。所述刮刀具有26度的斜角並且相對揚克式烘缸放置，以便提供約81度的衝擊角；該揚克式烘缸在約340°F(171℃)運行；該揚克式烘缸以約3800英尺/分鐘(180米/分鐘)的速度運行。然後，使紙幅在兩個壓光輥之間通過並卷繞至紙軸上。
根據在此所述的方法對得到的紙張進行評估，結果列於表1中。
表1測試參數 結果密度 0.26克/釐米3定量 11克/米2總幹強度 411克/英寸(162克/釐米)總起始溼強度 44克/英寸(17克/釐米)總三十分鐘溼強度 15.2克/英寸(6克/釐米)總幹拉伸模量 13.0克/釐米％溼耐破度 21克抗掉毛性 7對於根據實施例1製得的紙張而言，起始溼強度對幹強度的比例為0.11∶1。並且，對於根據實施例1製得的紙張而言，三十分鐘溼強度對起始溼強度的比例為0.35∶1。
實施例2本實施例打算說明根據本發明一個方面的具有暫時溼強度的低密度薄頁紙的製備。
在本發明的實踐中，使用工業化的長網造紙機。
利用常規碎漿機製備約3.5％濃度的北方針葉木牛皮漿(NSK)的含水懸浮液。在碎漿期間添加足夠的氫氧化鈉，以便將pH調節至約6，並且使該懸浮液通過漿管通向長網的網前箱。
以可控的方式，將濃度為1％的硫酸添加至NSK漿管中，以便將懸浮液的pH控制在約5.1±0.2。
為了賦予最終產品以暫時溼強度，製備Parez 750B_1.5％的分散體並以NSK纖維的乾重量計，足以輸送1.4％Parez 750B_的速率添加至NSK漿管中。藉助使處理過的懸浮液通過管線內混合器而增強暫時溼強度樹脂的吸附。
將濃度為1％的另外的硫酸添加至處理過的NSK懸浮液中，以便將網前箱的pH控制在約5.1±0.2。
利用常規碎漿機製備約3.5％濃度的桉樹闊葉木牛皮漿的水懸浮液。在碎漿期間添加足夠的氫氧化鈉，以便將pH調節至約5.7，並且使該懸浮液通過漿管通向長網的網前箱。
以可控的方式，將濃度為1％的硫酸添加至桉樹漿管中，以便將桉樹纖維懸浮液的pH控制在約5.1±0.2。
為了賦予最終產品以暫時溼強度，製備Parez 750B_1.5％的分散體並以按樹纖維的乾重量計，足以輸送0.12％Parez 750B_的速率添加至桉樹漿管中。藉助使處理過的懸浮液通過管線內混合器而增強暫時溼強度樹脂的吸附。
將濃度為1％的另外的硫酸添加至處理過的桉樹纖維的懸浮液中，以便將網前箱的pH控制在約5.1±0.2。
在混合漿泵的入口處，用白水將NSK纖維稀釋至以形成部分網前箱配料的NSK纖維懸浮液的總重量計約0.15％的濃度。同樣地，在混合漿泵的入口處，用白水將桉樹纖維稀釋至以形成第二部分網前箱配料的桉樹纖維懸浮液的總重量計約0.15％的濃度。將按樹纖維懸浮液和NSK纖維懸浮液輸送至能使所述懸浮液保持單獨液流的層狀網前箱中，直至它們沉積至長網上的成形織物上為止。
紙機具有層狀網前箱，所述網前箱有頂室、中間室和底室。將桉樹纖維懸浮液泵送通過網前箱的頂室和底室，同時將NSK纖維懸浮液泵送通過網前箱的中間室，並以並置的關係輸送至長網上，以便在其上形成三層的紙胚，其中，約78％由桉樹纖維組成，而22％由NSK纖維組成。通過長網並藉助擋水板和真空箱進行脫水。長網為縱向和橫向每英寸分別有87根單絲和76根單絲的5-梭道、緞紋組織構形。在約22％纖維濃度在遞紙位置，將紙胚從長網傳遞至構圖的乾燥織物上。
將乾燥織物設計成得到圖案緻密化的薄頁紙，其中不連續的低密度撓曲區域排列在高密度(壓節)區域的連續網內。藉助將不滲透樹脂表面鑄造至纖維網支承織物上而形成所述乾燥織物。所述支承織物是48×52根長絲的雙層網狀物。澆鑄在第二表面上的樹脂厚度約5.5密耳。壓節區域約為36％，並且開孔以約575/英寸2的頻率出現。
使紙幅載在乾燥織物上通過真空脫水箱，通過通風預乾燥器，在此之後，將紙幅傳遞至揚克式烘缸上。在真空脫水箱之後，纖維的濃度約為27％，藉助預乾燥器的作用，在傳遞至揚克式烘缸上之前的濃度約為65％；藉助塗布器將包含聚乙烯醇的0.25％水溶液的起皺粘合劑噴塗至揚克式烘缸表面上；在利用刮刀對紙幅進行幹起皺之前，使纖維的濃度增加至約98％。所述刮刀具有26度的斜角並且相對揚克式烘缸放置，以便提供約81度的衝擊角；該揚克式烘缸在約340°F(171℃)運行；該揚克式烘缸以3400英尺/分鐘(161米/分鐘)的速度運行。然後，使紙幅在兩個壓光輥之間通過並卷繞至紙軸上。
根據在此所述的方法對得到的紙張進行評估，結果列於表2中。
表2測試參數 結果密度0.21克/釐米3定量13.5克/米2總幹強度380克/英寸(150克/釐米)總起始溼強度85克/英寸(33克/釐米)總三十分鐘溼強度32克/英寸(13克/釐米)總幹拉伸模量7.9克/釐米％溼耐破度46克抗掉毛性7對於根據實施例2製得的紙張而言，起始溼強度對幹強度的比例為0.22∶1。並且，對於根據實施例2製得的紙張而言，三十分鐘溼強度對起始溼強度的比例為0.38∶1。
實施例3本實施例打算說明根據本發明第二方面的具有暫時溼強度的低密度薄頁紙的製備。
在本發明的實踐中，使用工業化的長網造紙機。
利用常規碎漿機製備約3.5％濃度的北方針葉木牛皮漿(NSK)的含水懸浮液。在碎漿期間添加足夠的氫氧化鈉，以便將pH調節至約6，並且使該懸浮液通過漿管通向長網的網前箱。
以可控的方式，將濃度為1％的硫酸添加至NSK漿管中，以便將懸浮液的pH控制在約5.1±0.2。
為了賦予最終產品以暫時溼強度，製備Parez EXPN3683的1.5％的分散體並以NSK纖維的乾重量計，足以輸送0.91％Parez EXPN3683的速率添加至NSK漿管中。藉助使處理過的懸浮液通過管線內混合器而增強暫時溼強度樹脂的吸附。
將濃度為1％的另外的硫酸添加至處理過的NSK懸浮液中，以便將pH控制在約5.1±0.2。
利用常規碎漿機製備約3.5％濃度的桉樹闊葉木牛皮漿的含水懸浮液。在碎漿期間添加足夠的氫氧化鈉，以便將pH調節至約6，並且使該懸浮液通過漿管通向長網的網前箱。
以可控的方式，將濃度為1％的硫酸添加至桉樹漿管中，以便將桉樹纖維懸浮液的pH控制在約5.1±0.2。
為了賦予最終產品以暫時溼強度，製備Parez EXPN3683 1.5％的分散體並以桉樹纖維的乾重量計，足以輸送0.12％Parez EXPN3683的速率添加至桉樹漿管中。藉助使處理過的懸浮液通過管線內混合器而增強暫時溼強度樹脂的吸附。
將濃度為1％的另外的硫酸添加至處理過的桉樹纖維的懸浮液中，以便將網前箱的pH控制在約5.1±0.2。
在混合漿泵的入口處，用白水將NSK纖維稀釋至以形成部分網前箱配料的NSK纖維懸浮液的總重量計約0.15％的濃度。同樣地，在混合漿泵的入口處，用白水將桉樹纖維稀釋至以形成第二部分網前箱配料的桉樹纖維懸浮液的總重量計約0.15％的濃度。將桉樹纖維懸浮液和NSK纖維懸浮液輸送至能使所述懸浮液保持單獨液流的層狀網前箱中，直至它們沉積至長網上的成形織物上為止。
紙機具有層狀網前箱，所述網前箱有頂室、中間室和底室。將桉樹纖維懸浮液泵送通過網前箱的頂室和底室，同時將NSK纖維懸浮液泵送通過網前箱的中間室，並以並置的關係輸送至長網上，以便在其上形成三層的紙胚，其中，約78％由桉樹纖維組成，而22％由NSK纖維組成。通過長網並藉助擋水板和真空箱進行脫水。長網為縱向和橫向每英寸分別有87根單絲和76根單絲的5-梭道、緞紋組織構形。在約22％纖維濃度在遞紙位置，將紙胚從長網傳遞至構圖的乾燥織物上。
將乾燥織物設計成得到圖案緻密化的薄頁紙，其中不連續的低密度撓曲區域排列在高密度(壓節)區域的連續網內。藉助將不滲透樹脂表面鑄造至纖維網支承織物上而形成所述乾燥織物。所述支承織物是48×52根長絲的雙層網狀物。澆鑄在第二表面上的樹脂厚度約5.5密耳。壓節區域約為36％，並且開孔以約562/英寸2的頻率出現。
使紙幅載在乾燥織物上通過真空脫水箱，通過通風預乾燥器，在此之後，將紙幅傳遞至揚克式烘缸上。在真空脫水箱之後，纖維的濃度約為27％，藉助預乾燥器的作用，在傳遞至揚克式烘缸上之前的濃度約為65％；藉助塗布器將包含聚乙烯醇的0.25％水溶液的起皺粘合劑噴塗至揚克式烘缸表面上；在利用刮刀對紙幅進行幹起皺之前，使纖維的濃度增強至約98％。所述刮刀具有26度的斜角並且相對揚克式烘缸放置，以便提供約81度的衝擊角；該揚克式烘缸在約340°F(171℃)運行；該揚克式烘缸以3400英尺/分鐘(161米/分鐘)的速度運行。然後，使紙幅在兩個壓光輥之間通過並卷繞至紙軸上。
根據在此所述的方法對得到的紙張進行評估，結果列於表3中。
表3測試參數 結果密度0.20克/釐米3定量13.5克/米2總幹強度407克/英寸(160克/釐米)總起始溼強度89克/英寸(35克/釐米)總三十分鐘溼強度29克/英寸(11克/釐米)總幹拉伸模量7.7克/釐米％溼耐破度46克抗掉毛性7對於根據實施例3製得的紙張而言，起始溼強度對幹強度的比例為0.22∶1。並且，對於根據實施例3製得的紙張而言，三十分鐘溼強度對起始溼強度的比例為0.33∶1。
實施例4本實施例打算說明根據本發明製得的低密度薄頁紙具有可與根據現有技術製得的低密度薄頁紙相比的柔軟度。
根據TEST METHODS部分中描述的方法，評估根據實施例2和3製得的薄頁紙的小組柔軟度。根據實施例1製得的薄頁紙用作對比薄頁紙。該評估的結果列於下表4中。
表4試樣柔軟度(PSU)根據實施例2的薄頁紙 -0.09根據實施例3的薄頁紙 +0.02如上表可以看出，根據本發明製得的薄頁紙具有可與根據現有技術製得的薄頁紙相比的柔軟度。
在此，將所有專利，專利申請(和在其上授權的任何專利，以及任何相應的出版的外國專利申請)，和在整個說明中提及的出版物引入作為參考。然而，必須承認，在此所參考的文獻沒有教導或披露本發明。
儘管已說明並描述了本發明特定的實施方案，但對於本領域普通技術人員來說，顯而易見的是，在不脫離本發明的精神和範圍下，能作出各種其它的改變和變更。因此，本發明將在所附權利要求書中覆蓋在本發明範圍內的所有這些改變和變更。
權利要求
1．一種具有暫時溼強度的、柔軟、低密度紙產品，所述紙產品具有密度，定量，溼耐破度，起始溼強度，三十分鐘溼強度和幹強度，所述紙產品包含造紙纖維；和化學強度添加劑；其中，所述密度低於約0.6克/釐米3，所述定量在約10和約65克/米2之間，所述幹強度低於約500克/英寸(197克/釐米)，所述溼耐破度至少約35克，其特徵在於所述起始溼強度對所述幹強度之比大於約0.15∶1，並且所述三十分鐘溼強度對所述起始溼強度之比低於約0.4。
2．根據權利要求1的柔軟低密度紙產品，其中所述起始溼強度對所述幹強度之比大於約0.2∶1。
3．根據權利要求1或2的柔軟低密度紙產品，其中化學強度添加劑主要由暫時溼強度樹脂組成。
4．根據前述任一項權利要求所述的柔軟低密度紙產品，其中所述紙產品是層狀的，具有兩個外層和在兩外層之間的中間層，並且所述造紙纖維包含相對長的纖維和短纖維，其中所述中間層主要由相對長的造紙纖維組成，所述外層主要由短造紙纖維組成。
5．根據前述任一項權利要求所述的柔軟低密度紙產品，其中所述紙產品具有總的拉伸模量，並且所述總拉伸模量低於約12克/釐米％。
6．根據前述任一項權利要求所述的柔軟低密度紙產品，其中所述溼耐破度在約35克和約70克之間。
7．根據權利要求1的柔軟低密度紙產品，其中所述紙產品是圖案緻密化的，具有相對低纖維密度的相對高松厚區和一系列相對高纖維密度的緻密化區，所述緻密化區是相互連接的。
8．一種具有暫時溼強度、柔軟、低密度紙產品的製備方法，所述方法包括如下步驟a)提供包含相對長造紙纖維的第一含水懸浮液，所述第一懸浮液具有第一pH值；b)提供調節所述第一pH並將所述第一pH值調節至約5.0和約6.5之間的第一受控pH範圍的介質；c)提供將所述第一受控pH範圍調節至約4.8和約5.4之間的第二更窄受控pH範圍的第一酸性介質；d)提供暫時溼強度樹脂溶液；e)將所述懸浮液、所述第一酸性介質以及所述暫時溼強度樹脂溶液混合，以便提供第一起始調理的、樹脂處理的長造紙纖維懸浮液；f)其特徵在於提供調節所述第二受控pH範圍的第二酸性介質，以便將所述造紙配料的pH控制在約4.8和約5.4之間的範圍內；g)提供稀釋水；h)將所述起始調理的、樹脂處理的長造紙纖維懸浮液、所述第二酸性介質以及所述稀釋水混合，以便形成造紙配料；和ⅰ)將所述配料輸送至網前箱。
9．權利要求8的方法，其中所述的紙產品是帶兩個外層和兩外層之間的中間層的層狀結構，所述網前箱有三個室，即一對外部室和一個外部間的中間室，所述方法還包括如下步驟a)根據權利要求8製備第一造紙配料，並將所述第一造紙配料輸送至所述中間室；b)通過下列步驟製備第二造紙配料ⅰ)提供包含短造紙纖維的第二含水懸浮液，所述懸浮液具有第四pH；ⅱ)提供調節所述第四pH並將所述第四pH值調節至約5.0和約6.5之間的第三受控pH範圍的介質；ⅲ)提供將所述第三受控pH範圍調節至約4.8和約5.4之間的第四更窄受控pH範圍的第三酸性介質；ⅳ)提供暫時溼強度樹脂溶液；ⅴ)將所述懸浮液、所述第三酸性介質以及所述暫時溼強度樹脂溶液混合，以便提供第二起始調理的、樹脂處理的短造紙纖維懸浮液；ⅵ)提供調節所述第四受控pH範圍的第四酸性介質，以便將所述第二造紙配料的pH控制在約4.8和約5.4之間的範圍內；ⅶ)提供稀釋水；ⅷ)將所述第二起始調理的、樹脂處理的短造紙纖維懸浮液、所述第四酸性介質，以及所述稀釋水混合，以便完成所述第二造紙配料的製備；和c)將所述第二配料分成第一部分和第二部分；和d)將所述第一部分輸送至所述外部室之一併將所述第二部分輸送至所述外部室的另一個中。
10．權利要求8或9的方法，所述方法還包括a)將來自所述網前箱的所述配料沉積至形成紙胚的多孔基材上；b)藉助下列步驟對所述紙胚進行乾燥ⅰ)將所述紙胚從所述多孔基材傳遞至支承織物上；ⅱ)將加熱空氣吹過所述紙胚和所述支承織物，所述支承織物是具有相互連接的壓節圖案的壓印支承織物，以便形成半乾薄頁紙胚幅；ⅲ)將所述半乾薄頁紙胚幅輸送至揚克式烘缸上；ⅳ)在所述揚克式烘缸上對所述半乾薄頁紙胚幅進行乾燥，並由此對所述乾燥紙幅進行起皺，以便形成乾燥紙幅；和c)將所述乾燥紙幅卷繞至紙軸上，以便形成柔軟、低密度的紙產品，其中所述產品的密度低於約0.6克/釐米3，定量在約10和約65克/米2之間，幹強度低於約500克/英寸(197克/釐米)，起始溼強度對所述幹強度之比大於約0.15∶1，並且三十分鐘溼強度對所述起始溼強度之比小於約0.4。
全文摘要
本發明披露了一種利用造紙纖維和陽離子暫時溼強度樹脂製得的柔軟、低密度的紙產品。所述紙產品的密度低於約0.6克/釐米
文檔編號D21H25/00GK1303452SQ98814077
公開日2001年7月11日 申請日期1998年6月2日 優先權日1998年6月2日
發明者庫斯羅·P·莫漢麥迪, 拉裡·O·蘇厄德, 戴維·M·拉希 申請人:寶潔公司