Абсорбирующее полотно, имеющее сеть из регенерированных целлюлозных микроволокон

Абсорбирующее полотно, имеющее сеть из регенерированных целлюлозных микроволокон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Эта заявка основана на следующих предварительных заявках на патент США:

(a) предварительная заявка на патент США с порядковым номером 60/784228 (по книге записей адвоката №20134/20154*), опубликованная 21 марта 2006, озаглавленная “Absorbent Sheet Having Lyocell Microfiber Network”;

(b) предварительная заявка на патент США с порядковым номером 60/850467 (по книге записей адвоката №20134/20154**), опубликованная 10 октября 2006, озаглавленная “Absorbent Sheet Having Lyocell Microfiber Network”;

(c) предварительная заявка на патент США №60/850681 (по книге записей адвоката №12645), опубликованная 10 октября 2006, озаглавленная “Method of Producing Absorbent Sheet with Increased Wet/Dry CD Tensile Ratio”; и

(d) предварительная заявка на патент США №60/881310 (по книге записей адвоката №20218), опубликованная 19 января 2007, озаглавленная “Method of Making Regenerated Cellulose Microfibers and Absorbent Products Incorporating Same”.

Приоритеты предварительных заявок на патент США №№60/784228; 60/850467; 60/850681 и 60/881310, таким образом, заявлены и их открытия включены посредством цитирования в этой заявке.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение в целом относится к абсорбирующему полотну и, в частности, к абсорбирующему полотну для ткани и полотенца, произведенному из бумагообразующего волокна, такого как целлюлозные пульпы из мягкой древесины и из твердой древесины, содержащие регенерированное целлюлозное микроволокно.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Регенерированное целлюлозное волокно лиоцелл хорошо известно. Обычно волокно лиоцелл производится из переосажденной целлюлозы, сформованной из водного раствора оксида амина. Обычный способ состоит из формования волокна лиоцелл из раствора целлюлозы в водном N-оксиде третичного амина; например, из N-метилморфолин N-оксида (NMMO). Раствор обычно экструдируется через приемлемую фильеру в водную коагулирующую баню для получения готовых волокон. Эти волокна широко используются в текстильных изделиях. Ввиду того, что волокно лиоцелл включает в себя высококристаллическую альфа-целлюлозу, оно имеет тенденцию к фибрилляции, которая является нежелательной в большинстве текстильных изделий и считается недостатком. В этом отношении патент США №6235392 и публикация заявки на патент США №2001/0028955, Luo et al., впервые описывают различные способы получения волокна лиоцелл с уменьшенной тенденцией к фибрилляции.

С другой стороны, фибрилляция целлюлозных волокон желательна в некоторых применениях, таких как фильтрование. Например, патент США №6042769 Gannon et al. впервые описывает способ приготовления волокон лиоцелл, которые легко фибриллировать. Волокна, полученные таким образом, могут быть обработаны дезинтегратором, как отмечено в колонке 5 патента №6042769. См. строки 30 и далее. См. также патент США №5725821, Gannon et al. Высокофибриллированные волокна лиоцелл, как было найдено, могут быть применены для фильтрующих сред, имеющих очень высокую степень продуктивности. В этом отношении смотри заявку на патент США №2003/0168401 и публикацию заявки США №2003/0177909, Koslow.

Как известно, в производстве абсорбирующего полотна применяются волокна лиоцелл, имеющие диаметры и длины волокон, аналогичные бумагообразующим волокнам. В этом отношении патент США №6841038, Horenziak et al., впервые описывает способ и аппарат для приготовления абсорбирующего полотна, включающего волокна лиоцелл. См. фигуру 2 патента №6841038, который впервые описывает традиционный способ высушивания на воздухе (TAD-процесс) для приготовления абсорбирующего полотна. Патент США №5935880, Wang et al., также впервые описывает нетканые волоконные сетки, включающие волокна лиоцелл. См. также публикацию заявки на патент США №2006/0019571. Такие волокна имеют тенденцию выпадать хлопьями и являются, таким образом, чрезвычайно неудобными для употребления в традиционном бумажном производстве способе мокрого формования для абсорбирующих рулонов. Кроме того, традиционное волокно лиоцелл применяется в патенте №6841038, например, с повышенными массовыми долями (40% поверхностного слоя провода, Пример 1) с целью сильного влияния на свойства полотна.

В то время как применение волокон лиоцелл в абсорбирующих материалах известно, ранее не было оценено по достоинству, что очень тонкие волокна лиоцелл или другие регенерированные целлюлозные волокна с чрезвычайно низкой зернистостью могут предоставлять уникальные сочетания свойств, такие как прочность в мокром состоянии, впитывающая способность и мягкость, даже при применении в композиции бумагообразующей массы в ограниченных количествах. Согласно настоящему изобретению было найдено, что регенерированное целлюлозное микроволокно может быть легко включено в бумагообразующую волоконную матрицу из твердой древесины и мягкой древесины для усиления сетевых характеристик и обеспечения характеристик высшего уровня качества даже при использовании бумагообразующих волокон качества более низкого, чем высшее.

В патенте США №6461476, Goulet et al., было впервые описано, что растяжимости в мокром/сухом состоянии высушенных на воздухе ткани и полотенец могут быть увеличены путем обработки пульпы разрыхлителем, агентом для повышения прочности в мокром состоянии и агентом для повышения прочности в сухом состоянии. Химические разрыхлители, также обозначаемые как пластификаторы, часто применяются в производстве бумажной ткани и полотенца. Одна предпочтительная композиция разрыхлителя включает в себя систему с пластификатором, включающую в себя по существу эквимолярную, ион-парную смесь анионного поверхностно-активного вещества и катионного четвертичного аммониевого соединения. Детали см. в патенте США №6245197, Oriaran et al. Обычно разрыхлители добавляли в композицию бумагообразующей массы при относительно низких концентрациях волокна, таких как имеющиеся в исходном бассейне или машинном бассейне. В этом отношении, см. патент США №5785813, Smith et al.; а также Фигуру 1 в нем. Также смотри патент США №5501768, Hermans et al., пример 9, колонка 13, где сульфатированное волокно твердой древесины обрабатывали разрыхлителем в колонном диспергаторе.

Следующие патенты также впервые описывают способы бумажного производства, в которых композицию разрыхлителя добавляли после того, как волокно переведено в пульпу: патент США №6273995, Ikeda et al.; патент США №6146494, Seger et al. и патент США №4441962, Osborn, III.

Для предварительной обработки высокодисперсного волокна было предложено сочетание масла и поверхностно-активного вещества перед изготовлением абсорбирующего полотна. В этой связи производится ссылка на патент США №6001218, Hsu et al., и патент США №6074527, также от Hsu et al. Согласно патентам №6001218 и №6074527 суспензию пульпы обрабатывали при повышенной температуре маслом и поверхностно-активным веществом для того, чтобы получить более мягкие продукты.

Специалисту в данной области будет очевидно, что предшествующий уровень техники переполнен обработками пульпы, предназначенными предоставлять более мягкий и/или более прочный продукт. В этом отношении следующие ссылки упоминаются для общего сведения: публикация патента США №2003/0024669 (порядковый номер США 09/852997), озаглавленного “Use of Hydrophobically Modified Polyaminamides With Polyethylene Glycol Esters in Paper Products”, Kokko; публикация патента США №2002/0162635 (порядковый номер США 10/143674), озаглавленного “Softer and Higher Strength Paper Products and Methods of Making Such Products», Hsu; публикация патента США №2002/0088575 (порядковый номер США 09/942468), озаглавленного “Enzymatic Treatment of Pulp to Increase Strength», Lonsky et al.; публикация патента США №2004/0123962 (порядковый номер США 10/335133), озаглавленного “Amino-Functionalized Pulp Fibers», Shannon et al.; патент США №6582560, озаглавленный “Method for Using Water Insoluble Chemical Additives with Pulp and Products Made By Said Method», Runge et al. См. также публикацию патента США №2003/0159786 (порядковый номер США 10/389073) озаглавленного “Method For Using Water Insoluble Chemical Additives with Pulp and Products Made by Said Method”, Runge et al.; публикацию патента США №2004/0045687 (порядковый номер США 10/242571), озаглавленного “Method for Using Water Insoluble Chemical Additives With Pulp and Products Made by Said Method”, Shannon et al.; патент США №6344109, озаглавленный “Softened Comminution Pulp”, Gross; и публикацию патента США №2002/0074097 (порядковый номер США 10/017361), озаглавленного “Softened Comminution Pulp”, также от Gross.

Было найдено, что согласно настоящему изобретению предварительная обработка пульпы разрыхлителем дополнительно усиливает свойства конечных полотен, содержащих регенерированное целлюлозное микроволокно.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте настоящего изобретения абсорбирующее бумажное полотно для ткани или полотенца содержит от около 99 мас.% до приблизительно 70 мас.% бумагообразующего волокна, произведенного из целлюлозной пульпы, и от около 1 мас.% до приблизительно 30 мас.% фибриллированного регенерированного целлюлозного микроволокна, имеющего по канадскому стандарту помола (CSF) величину степени помола менее чем 175 мл. Бумагообразующее волокно упорядочено в волокнистую матрицу и микроволокно лиоцелл дозируется и распределяется в волоконной матрице с образованием микроволоконной сети, как представлено на Фигуре 1, которая представляет собой микрофотографию крепированной ткани с 20% целлюлозного микроволокна. Фибрилляция регенерированного целлюлозного микроволокна контролируется таким образом, что оно имеет уменьшенную зернистость и уменьшенную степень помола по сравнению с нефибрилированным регенерированным целлюлозным волокном, из которого оно производится, так что микроволокно обеспечивает повышенную впитывающую способность, прочность или мягкость, обычно обеспечивая одну или несколько из следующих характеристик:

(a) абсорбирующее полотно проявляет повышенную величину абсорбционной емкости по воде (SAT) и повышенную величину растяжимости во влажном состоянии по сравнению с аналогичным полотном, полученным без регенерированного целлюлозного микроволокна;

(b) абсорбирующее полотно имеет повышенное соотношение растяжимостей в мокром/сухом состоянии по сравнению с аналогичным полотном, полученным без регенерированного целлюлозного микроволокна;

(c) абсорбирующее полотно имеет меньший средний геометрический (GM) модуль разрыва, чем аналогичное полотно, имеющее подобные величины растяжимости, полученное без регенерированного целлюлозного микроволокна; или

(d) абсорбирующее полотно имеет повышенный объем по сравнению с аналогичным полотном, имеющим подобные величины растяжимости, полученным без регенерированного целлюлозного микроволокна. Особенно пригодные волокна получаются из раствора целлюлозы с растворенной целлюлозой, включающей в себя растворитель, выбранный из ионных жидкостей и N-оксидов третичных аминов.

Настоящее изобретение также предоставляет продукты с необычно высокими соотношениями растяжимостей в мокром/сухом состоянии, делая возможным производство более мягких продуктов, так как прочность в сухом состоянии товарного полотенца, например, часто определяется прочностью, требующейся в мокром состоянии. Особенно предпочтительный вариант осуществления изобретения включает в себя полотно, произведенное с волокном, которое предварительно обрабатывали разрыхлителем в высокой концентрации.

Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут очевидны из описания, которое следует ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение описано подробно ниже со ссылкой на следующие фигуры:

Фигура 1 представляет собой микрофотографию, показывающую крепированную ткань с 20% регенерированного целлюлозного микроволокна;

Фигура 2 представляет собой микрофотографию неразмолотого регенерированного целлюлозного волокна с толщиной 1,5 денье, имеющего зернистость 16,7 мг/100 м;

Фигура 3 представляет собой микрофотографию регенерированного целлюлозного волокна, размолотого до номера сита 14;

Фигура 4 представляет собой микрофотографию регенерированного целлюлозного волокна, размолотого до номера сита 200;

Фигуры 5-9 представляют собой микрофотографии при повышенном увеличении фибриллированного регенерированного целлюлозного микроволокна, которое пропускали через сетку с номером сита 200 по классификатору Байера-МакНетта (Bauer-McNett);

Фигуры 10-15 представляют собой графические представления физических свойств полотен для рук, содержащих регенерированное целлюлозное микроволокно, где Фигура 10 представляет собой график зависимости объема полотна для рук от растяжимости (разрывная длина), Фигура 11 представляет собой график зависимости шероховатости от растяжимости, Фигура 12 представляет собой график зависимости непрозрачности от растяжимости, Фигура 13 представляет собой график зависимости модуля от растяжимости, Фигура 14 представляет собой график зависимости разрыва полотна для рук от растяжимости и Фигура 15 представляет собой график зависимости объема полотна для рук от ZDT-связывания;

Фигура 16 представляет собой микрофотографию при увеличении 250 мягкодревесного полотна для рук без фибриллированного регенерированного целлюлозного волокна;

Фигура 17 представляет собой микрофотографию при увеличении 250 мягкодревесного полотна для рук, включающего 20% фибриллированного регенерированного целлюлозного микроволокна;

Фигура 18 представляет собой принципиальную схему бумагоделательной машины с мокрым прессованием, которая может быть применена на практике по настоящему изобретению;

Фигура 19 представляет собой график зависимости мягкости (по панели) от двухслойной GM-растяжимости для тканевого основания полотна с плотностью 12 фунтов/стопу листов (19,5 г/м²) из бумажной массы южных сортов и регенерированного целлюлозного микроволокна, полученного CWP-способом;

Фигура 20 представляет собой график зависимости мягкости по панели от растяжимости для различных тканевых полотен;

Фигура 21 представляет собой график зависимости объема от растяжимости для крепированного CWP основания полотна.

Фигура 22 представляет собой график зависимости MD-удлинения от CD-удлинения для CWP-тканевого основания полотна;

Фигура 23 представляет собой график зависимости GM-модуля разрыва от GM-растяжимости для тканевого основания полотна;

Фигура 24 представляет собой график зависимости изменения растяжимости от % микроволокна в ткани и основании полотна полотенца;

Фигура 25 представляет собой график зависимости плотности бумаги от растяжимости для тканевого основания полотна;

Фигура 26 представляет собой график зависимости плотности бумаги от растяжимости для CWP-основания полотна;

Фигура 27 представляет собой график зависимости величины двухслойной SAT от CD-растяжимости во влажном состоянии;

Фигура 28 представляет собой график зависимости CD-растяжимости во влажном состоянии от CD-растяжимости в сухом состоянии для CWP-основания полотно;

Фигура 29 представляет собой микрофотографию, полученную на сканирующем электронном микроскопе (SEM) крепированной ткани без микроволокна;

Фигура 30 представляет собой микрофотографию крепированной ткани с 20% микроволокна;

Фигура 31 представляет собой график зависимости разрывной длины во влажном состоянии от разрывной длины в сухом состоянии для различных продуктов, показывающий влияние регенерированного целлюлозного микроволокна и разрыхлителя на предел прочности продуктов на растяжение;

Фигура 32 представляет собой график зависимости GM-модуля разрыва от разрывной длины, показывающий влияние регенерированного целлюлозного микроволокна и разрыхлителя на прочность продукта;

Фигура 33 представляет собой график зависимости объема от разрывной длины, показывающий влияние регенерированного целлюлозного микроволокна и разрыхлителя на объем конечного продукта;

Фигура 34 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую предварительную обработку волокна перед подводом бумажной массы в бумагоделательную машину; и

Фигура 35 представляет собой график зависимости непрозрачности по TAPPI от плотности бумаги, показывающий, что регенерированное целлюлозное микроволокно значительно увеличивает непрозрачность тканевого основания полотна, полученного с возвращенной в оборот бумажной массой.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение описано в деталях ниже со ссылкой на несколько вариантов осуществления и многочисленные примеры. Такое обсуждение предназначено только для целей иллюстрации. Модификации и частные примеры в пределах объема настоящего изобретения, заявленного в прилагаемой формуле изобретения, будут легко очевидны для специалиста в данной области.

Используемые здесь термины предоставлены в их обычном значении, согласующемся с типичными определениями, приведенными ниже; милы обозначают тысячные доли дюйма; мг обозначают миллиграммы и м² обозначает квадратные метры, процент обозначает массовый процент (по сухому веществу), “тонна” или “T” обозначает короткую тонну (2000 фунтов), “м-тонна” обозначает метрическую тонну (1000 кг) и так далее. Пока явно не указано иное, вариант применяемого способа тестирования эквивалентен тому, который действовал по состоянию на 1 января 2006 и тестируемые образцы приготовлены в стандартных TAPPI-условиях; то есть выдержаны в атмосфере 23 ± 1,0°C (73,4 ± 1,8°F) при 50% относительной влажности в течение по меньшей мере около 2 часов.

Впитывающая способность продуктов по изобретению измеряли простым измерителем впитывающей способности. Простой измеритель впитывающей способности является применимым аппаратом, в частности, для измерения гидрофильности и характеристик впитывающей способности образцов ткани, салфеток или полотенца. В этом тесте образец ткани, салфетки или полотенца размером 2,0 дюйма (5,1 см) в диаметре помещали между верхней плоской пластиковой крышкой и рифленым дном планшета для образца. Диск образца ткани, салфетки или полотенца удерживается на месте 1/8-дюймовой (0,32 см) широкой областью окружности фланца. Образец не сжимали в держателе. К образцу добавляли деионизированную воду при 73°F (23°C) в центре дна планшета для образца через канал с диаметром 1 мм. Эта вода находилась на высоте гидростатического давления минус 5 мм. Растекание инициировали импульсным введением, вводимым в начале измерения механизмом прибора. Вода, таким образом, впитывалась образцом ткани, салфетки или полотенца из этой центральной точки ввода, радиально распределяясь под действием капиллярных сил. Когда скорость впитывания воды уменьшалась ниже 0,005 г воды за 5 секунд, тест завершали. Количество воды, изъятое из резервуара и абсорбированное образцом, взвешивали и приводили в виде граммов воды на квадратный метр образца или граммов воды на грамм полотна. Практически применялась Gravimetric Absorbency Testing System от M/K Systems Inc. Эта коммерческая система, которая может быть получена от M/K Systems Inc., 12 Garden Street, Danvers, Mass., 01923. Абсорбционная емкость по воде (WAC), которая также обозначается как SAT, в действительности определяется самим прибором. WAC определяется как точка на графике, где кривая время-масса имеет "нулевой" наклон, то есть образец прекращает абсорбцию. Критерий завершения для теста определяется как максимум изменения в массе воды, абсорбированной в течение фиксированного периода времени. По существу, момент оценивается как нулевой наклон на графике время-масса. Программа использует изменение 0,005 г в течение 5 секундного интервала времени как критерий завершения; пока не указан “медленный SAT”, в этом случае критерием завершения является увеличение 1 мг за 20 секунд.

Пока явно не указано иное, термины “плотность бумаги”, BWT, bwt, и так далее, относятся к массе стопы листов 3000 квадратных футов (279 м²) продукта. Концентрация относится к процентам твердых веществ в возникающей структуре полотна, например, вычисленных на совершенно сухую массу. “Высушивание на воздухе” обозначает включение остаточной влаги обычно до приблизительно 10% влаги для пульпы и до приблизительно 6% для бумаги. Структура полотна, находящаяся в стадии образования, содержащая 50% воды и 50% совершенно сухой пульпы, имеет концентрацию 50%.

Термины “целлюлозный”, “целлюлозное полотно” и подобные предназначены обозначать любой продукт, включающий в себя бумагообразующее волокно, содержащее целлюлозу в качестве основного компонента. “Бумагообразующие волокна” включают в себя исходные древесные массы или возвращенные в оборот (вторичные) целлюлозные волокна или смеси волокон, содержащие целлюлозные волокна. Волокна, пригодные для изготовления структур полотна по этому изобретению, включают в себя: недревесные волокна, такие как волокна хлопка или производные хлопка, манильской пеньки, кенафа, травы сабай, льна, травы эспарто, соломы, джутовой конопли, багассы, нитевидные волокна молочая, волокна ананасовой листвы; и древесные волокна, такие как те, что получаются из лиственных и хвойных деревьев, включая мягкодревесные волокна, такие как мягкодревесные небеленые сульфатированные волокна северных сортов и южных сортов; твердодревесные волокна, такие как эвкалипт, клен, береза, тополь или подобные. Бумагообразующие волокна, применяемые в связи с изобретением, обычно представляют собой встречающиеся в природе полученные через пульпу волокна (в противоположность выделенным из раствора волокнам, таким как лиоцелл или вискоза), которые выделяются из их исходных источников любым из ряда способов гидроразбивания, близких к способу, известному в технике, включая сульфатный, сульфитный, полисульфидный, натронной варки и т.д. Пульпа может быть отбелена, если желательно, химическими способами, включая использование хлора, диоксида хлора, кислорода, щелочного пероксида и так далее. Встречающиеся в природе полученные через пульпу волокна обозначаются здесь просто как “полученные через пульпу” бумагообразующие волокна. Продукты по настоящему изобретению могут включают в себя смесь традиционных волокон (или произведенные из первичной пульпы или вторичных источников) и высокозернистостых обогащенных лигнином трубчатых волокон, таких как отбеленная химическая термомеханическая пульпа (BCTMP). Полученные через пульпу волокна, таким образом, также включают в себя высокодисперсные волокна, такие как BCTMP, а также термомеханическую пульпу (TMP), химико-термомеханическую пульпу (CTMP) и щелочно-пероксидную механическую пульпу (APMP). “Бумажные массы” и аналогичные термины относятся к водным композициям, включая бумагообразующие волокна, необязательно смолы, повышающие прочность в мокром состоянии, разрыхлители и подобное, для изготовления бумажных продуктов. С целью вычисления относительных процентных составов бумагообразующих волокон содержание фибриллированного лиоцелла исключали, как описано ниже.

Небеленое сульфатированное мягкодревесное волокно представляет собой низкодисперсное волокно, произведенное хорошо известным способом сульфатирующего (сульфат) гидроразбивания из хвойного материала и включает в себя мягкодревесное небеленое сульфатированное волокно северных сортов и южных сортов, небеленое сульфатированное волокно дугласовой пихты и так далее. Небеленые сульфатированные мягкодревесные волокна в целом имеют содержание лигнина менее чем 5 мас.%, средневзвешенную длину волокна более чем 2 мм, так же как среднеарифметическую длину волокна более чем 0,6 мм.

Небеленое сульфатированное твердодревесное волокно производится способом сульфатной варки из твердодревесных источников, то есть эвкалипта, и также обычно имеет содержание лигнина менее чем 5 мас.%. Небеленые сульфатированные твердодревесные волокна являются более короткими, чем мягкодревесные волокна, обычно имеют средневзвешенную длину волокна менее чем 1 мм и арифметическую среднюю длину менее чем 0,5 мм или менее чем 0,4 мм.

Возвращенное в оборот волокно может быть добавлено к бумажной массе в любых количествах. В то время как может быть применено любое пригодное возвращенное в оборот волокно, возвращенное в оборот волокно с относительно низкими уровнями древесного волокна является предпочтительным во многих случаях, например, возвращенное в оборот волокно с меньшим чем 15 мас.% содержанием лигнина или меньшим чем 10 мас.% содержанием лигнина может быть предпочтительно в зависимости от состава смеси используемой бумажной массы и применения.

Толщины тканей по кронциркулю и/или объем, приводимый здесь, могут быть измерены как толщина по кронциркулю на 8 или 16 полотен, как указано. Толщина по кронциркулю и объем полотна для рук основаны на толщине 5 полотен. Полотна располагали друг над другом и измерение толщины по кронциркулю производили около центральной части стопки. Предпочтительно тестируемые образцы выдерживались в атмосфере при 23 ± 1,0°C (73,4 ± 1,8°F) при 50% относительной влажности в течение по меньшей мере около 2 часов и затем измерялись на модели Thwing-Albert 89-II-JR или измерителе толщины Progage Electronic с наковальнями 2-дюймового (50,8 мм) диаметра, нагрузкой постоянного веса 539 ± 10 граммов и скоростью спуска 0,231 дюйма/сек (0,59 см/сек). Для тестирования конечного продукта каждое тестируемое полотно продукта должно иметь то же число слоев, как продажный продукт. Для предварительного тестирования восемь полотен выбираются и складываются в стопку совместно. При тестировании салфеток салфетки разворачивали перед укладкой в стопку. Для тестирования основания полотна без устройств для сматывания ленты в рулон каждое тестируемое полотно должно иметь то же число слоев, как получается без устройства для сматывания ленты в рулон. Для тестирования основания полотна без бобины бумагоделательной машины должны применяться отдельные слои. Полотна укладывали в стопки, совместно выравнивали в линию в продольном направлении. На заказной рельефной или печатной продукции необходимо стараться избежать измерений в этих областях, если это возможно. Объем также может быть выражен в единицах объем/масса (удельный объем) путем деления толщины по кронциркулю на плотность бумаги.

Термин «обезвоживание путем уплотнения структуры полотна или бумажной массы» относится к механическому обезвоживанию действием мокрого прессования на обезвоживающем сукне, например, в некоторых вариантах осуществления путем применения механического давления, постоянно к поверхности структуры полотна, как в зазоре между нажимным роликом и прессующим башмаком, где структура полотна находится в контакте с бумагоделательным сукном. Термин “уплотняющее обезвоживание” применяется для разграничения со способами, в которых начальное обезвоживание структуры полотна проводили главным образом термическими методами, как в случае, например, патента США №4529480, Trokhan, и патента США №5607551, Farrington et al. Обезвоживание путем уплотнения структуры полотна, таким образом, относится к, например, удалению воды из структуры полотна, находящегося в стадии образования, имеющего концентрацию менее чем 30% или около, путем применения к нему давления и/или увеличения концентрации в структуре полотна приблизительно на 15% или более путем применения к нему давления.

Крепирование может быть выражено как процентный состав, вычисленный по формуле:

Процент крепирования = [скорость 1-ой бобины/скорость американского сушильного аппарата ] × 100%

Структура полотна, крепированная со скоростью поверхности 100 fpm (футов в минуту) (30,5 м/мин) из высушивающего цилиндра в бобину со скоростью 80 fpm (24,4 м/мин), имеет крепирование бобины 20%.

Крепирующий клей, применяемый для закрепления структуры полотна на высушивающий цилиндр американского сушильного аппарата, предпочтительно является гигроскопичным, повторно смачиваемым, по существу не сшитым поперечно клеем. Примерами предпочтительных клеев являются те, которые содержат поли(виниловый спирт) общего типа, описанного в патенте США №4528316, Soerens et al. Другие приемлемые клеи впервые описаны в совместно посланной заявке на патент с порядковым номером США 10/409042 (публикация патента США №2005-0006040 A1), опубликованной 9 апреля 2003, озаглавленной “Improved Creping Adhesive Modifier and Process for Producing Paper Products” (по книге записей адвоката №2394). Открытия патента №4528316 и заявки 10/409042 включены в данное описание в качестве справочного материала. Пригодные клеи необязательно снабжали модификаторами и так далее. Предпочтительно применение кросс-сшивающего агента и/или модификатора в рассчитанных количествах или не на все количество клея.

“Разрыхлитель”, “композиция разрыхлителя”, “пластификатор” и подобные термины относятся к композициям, применяемым для уменьшения растяжимостей или смягчения абсорбирующих бумажных продуктов. Обычно эти композиции включают в себя поверхностно-активные вещества в качестве активного компонента и далее обсуждаются ниже.

“Степень помола” (CSF) определяли согласно стандарту TAPPI T227 OM-94 (канадский стандартный способ).

Термин «полотно, полученное без регенерированного целлюлозного микроволокна» и подобные относится к полотну, произведенному по существу тем же способом, имеющим по существу тот же состав, как и полотно, произведенное с регенерированным целлюлозным микроволокном, за исключением того, что бумажная масса не включает в себя регенерированное целлюлозное микроволокно, которое замещает бумагообразующее волокно, имеющее по существу тот же состав, как другое бумагообразующее волокно в полотне. Таким образом, в отношении полотна, имеющего 60 мас.% мягкодревесного волокна северных сортов, 20 мас.% твердодревесного волокна северных сортов и 20 мас.% регенерированного целлюлозного микроволокна, которое произведено по CWP-способу, аналогичное полотно без регенерированного целлюлозного микроволокна производится тем же CWP-способом с 75 мас.% мягкодревесного волокна северных сортов и 25 мас.% твердодревесного волокна северных сортов.

Волокна лиоцелл представляют собой формованные из растворителя целлюлозные волокна, полученные путем экструдирования раствора целлюлозы в коагулирующую баню. Волокно лиоцелл является более тонким по сравнению с целлюлозным волокном, произведенным другими известными способами, которые основаны на образовании растворимых химических производных целлюлозы и их последующем разложении для регенерирования целлюлозы, например, в вискозном процессе. Лиоцелл является общим термином для волокон, сформованных прямо из раствора целлюлозы в содержащей амин среде, обычно в N-оксиде третичного амина. Получение волокна лиоцелл представляет собой предмет многочисленных патентов. Примеры способов формования из растворителя для получения волокна лиоцелл описаны в патенте США №6235392, Luo et al.; патенте США №№ 6042769 и 5725821, Gannon et al., которые включены в данное описание в качестве справочного материала.

“MD” обозначает продольное направление и “CD” обозначает поперечное направление.

Непрозрачность измеряли по методике теста TAPPI, T425-OM-91 или эквивалентной.

Термин “преобладающий” и аналогичная терминология обозначает содержание большее чем 50 мас.%. Содержание фибриллированного лиоцелла в полотне вычисляли, основываясь на общей массе волокна в полотне; где относительное количество других бумагообразующих волокон вычисляли, исключая содержание фибриллированного лиоцелла. Так, если полотно, которое состоит из 20% фибриллированного лиоцелла, 35 мас.% мягкодревесного волокна и 45 мас.% твердодревесного волокна, содержит твердодревесное волокно в качестве преобладающего бумагообразующего волокна ввиду того, что 45/80 бумагообразующего волокна (исключая фибриллированный лиоцелл) представляет собой твердодревесное волокно.

Пределы прочности на разрыв в сухом состоянии (MD- и CD-), удлинения, их отношения (модули), модуль разрыва, нагрузку и растяжение измеряли с использованием стандартного тестирующего устройства Instron или другого приемлемого измерителя растяжения при удлинении, который может быть конфигурирован различными способами, обычно на полосках шириной 3 или 1 дюйма (7,6 или 2,5 см) ткани или полотенца, выдержанных в атмосфере при 23 ± 1°C (73,4 ± 1°F) при 50% относительной влажности в течение 2 часов. Тест на растяжимость проводится при скорости ползуна 2 дюйма/мин (5,1 см/мин). Предел прочности на разрыв иногда обозначается просто как “растяжимость” и приводится в разрывной длине (км), г/3 дюйма или г/дюйм.

Модуль продукта (так же обозначаемый, как модуль прочности или модуль растяжимости) определяли по методике для измерения предела прочности на разрыв, описанной выше, с применением образца с шириной 1 дюйм (2,5 см), и измеренный модуль представляет собой обрыв наклона кривой нагрузка/удлинение, измеренной в диапазоне нагрузки 0-50 граммов. “Модуль разрыва” представляет собой нагрузку при разрыве, деленную на удлинение при разрыве.

Геометрически усредненный (GM) модуль разрыва выражается в граммах/3 дюйма/ % напряжения, пока не указаны другие единицы. Процент натяжения является безразмерным, и нет необходимости определять единицы измерения. Величины растяжимости относятся к разрывным величинам, пока иное не указано явно. Пределы прочности на разрыв приводили в г/3 дюйма или г/см при разрыве.

GM-модуль разрыва рассчитывается по следующей формуле:

[(MD-растяжимость/MD-удлинение при разрыве) × (CD-растяжимость/CD-удлинение при разрыве)]^1/2

Отношения растяжимостей представляют собой просто отношения величин, определенные посредством вышеупомянутых способов. Пока явно не указано иное, свойство растяжимости является свойством сухого полотна.

TEA представляет собой меру прочности и приводятся CD-TEA, MD-TEA или GM-TEA. Общая поглощенная энергия (TEA) вычисляется как площадь под кривой нагрузка-удлинение с использованием измерителя растяжимости, как ранее было описано выше. Площадь основана на величине удлинения, достигаемом, когда полотно удлиняется до разрыва, и нагрузка, приложенная к полотну, падает до 65 % пиковой нагрузки на растяжимость. Так как толщина бумажного полотна обычно неизвестна и варьируют в течение теста, обычная практика состоит в игнорировании поперечной ширины полотна и сообщается "нагрузка" на полотно как нагрузка на единицу длины или обычно в единицах граммов на 3 дюйма ширины (7,6 см). Для вычисления TEA нагрузку конвертировали в граммы на миллиметр и площадь вычисляли путем интеграции. Единицы удлинения представляют собой миллиметры на миллиметр, так что конечные единицы TEA становятся г-мм/мм².

Растяжимость во влажном состоянии ткани по настоящему изобретению измеряли с применением трехдюймовой широкой ленты ткани, которую складывали в петлю, зажимали в специальном креплении, называемом Finch Cup, затем погружали в воду. Finch Cup, который доступен от Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, Pa., закрепляли на измерителе растяжимости, снабженном клеткой с нагрузкой 2,0 фунта (0,91 кг) с фланцем Finch Cup, зафиксированном между нижним кулачком измерителя и концами петли ткани, зажатых в верхнем кулачке измерителя растяжимости. Образец погружали в воду, которую приводили к pH 7,0 ± 0,1 и растяжимость тестировали через 5 секунд после погружения. Величины делили на два, как требуется для вычисления для петли.

Соотношение растяжимостей в мокром/сухом состоянии выражали в процентах путем умножения отношения на 100. Для продуктов типа полотенца соотношение CD-растяжимостей в мокром/сухом состоянии является наиболее существенным. В течение этого описания и формулы изобретения термин “отношение в мокром/сухом состоянии” или подобные термины, относятся к соотношению CD-растяжимостей в мокром/сухом состоянии, пока иное не указано явно. В случае полотен для рук, MD- и CD-величины приблизительно эквивалентны.

Пластификатор или дополнительный разрыхлитель вычисляли как массу “в состоянии непосредственно после поставки” коммерческой композиции с разрыхлителем на тонну совершенно сухого волокна, при применении коммерчески доступной композиции с разрыхлителем, без учета добавочных разбавителей или дисперсантов, которые могут быть добавлены к композиции после поступления от продавца.

Композиции с разрыхлителем обычно включают в себя катионные или анионные амфифильные соединения или их смеси (здесь и далее обозначаемые как поверхностно-активные вещества), объединенные с другими разбавителями и неионными амфифильными соединениями, где обычное содержание поверхностно-активного вещества в композиции с разрыхлителем варьирует от около 10 мас.% до приблизительно 90 мас.%. Разбавители включают в себя пропиленгликоль, этанол, пропанол, воду, полиэтиленгликоли и неионные амфифильные соедин