專利名稱：由高粗度和低粗度纖維制造軟紙制品的制作方法
交互參考有關的申請本發明是1994年6月29日申請的美國專利申請系列號08／268，232的部分延續。
發明的背景對于每一種造紙方法，在纖維的粗度和在產品柔軟性或手感方面的產品質量之間存在著相關的關系。昂貴的高質量纖維，如漂白的北方牛皮紙軟木纖維細且柔軟，能制造出高質量的薄頁紙制品。相反，軟木的機械制漿則生產出粗的、硬的、一般用于制造新聞紙的纖維。新聞紙含有較多重量的粗的、高得率的纖維，一般是磨石磨木漿(SGW)、預熱法木片磨木漿(TMP)和／或預浸預熱木片磨木漿(CTMP)纖維。這樣的粗新聞紙纖維一般經高度精磨，以引起開裂和纖絲化，這有助于使得到的新聞紙具有強度。這樣的精磨將粗纖維的“游離度”從“高”游離度改變到“低”游離度。如果這樣精磨的、粗機械纖維用在制造薄頁紙的方法中，得到的紙張就不柔軟，因此薄紙的性能差。在加拿大專利2，076，615中包含了在薄頁紙柔軟度和纖維粗度之間關系的最近的詳盡討論情況。
試圖從大多數高得率纖維，比如CTMP、TMP或SGW紙漿來制造軟薄頁紙或毛巾紙型衛生紙一直沒有取得成功。與此類似，回用再用舊報紙生產軟薄頁紙和毛巾紙產品也很不成功，部分是因為在新聞紙或舊報紙中占主要重量的纖維是低游離度、高得率的粗纖維。
在通過回用舊報紙生產軟薄頁紙和毛巾紙產品時，其他的復雜化因素是由于和低游離度纖維有關的差濾水性所引起的造紙機操作上的困難，以及和纖維分離并在造紙機水系統(白水)中聚集的高含量細小纖維和其他物質所引起的問題。這些物質使得薄頁紙片難于從單烘缸上拉出皺紋，因此必須在不促成最大柔軟度的條件下操作造紙機。
本發明通過用酶給纖維改性，以及通過在高粗度纖維中加入一種在報紙油墨中使用的油解決了這些困難，借此軟化了纖維，并給之以剝離性能，有助于在造紙機上的起皺步驟。對于回用的新聞紙，用酶使纖維改性，并加入一種在新聞紙油墨中使用的油，一部分印刷油留在纖維中，因此而軟化了纖維，使纖維更柔軟，有助于在造紙機上的起皺步驟。因此，按照本發明，使用高粗度纖維或回用新聞紙纖維能夠達到前所未有水平的軟薄頁紙和毛巾紙柔軟度。
用低粗度纖維，通過洗滌薄頁紙產品表面改進薄頁紙產品的柔軟度的方法得到了發展。然而，這些方法是在薄頁紙產品被轉化為最終產品之前使用。希望的是提供一種方法，能獲得這樣的柔軟度而無需當前方法的成本和復雜度。
在先有技術中，回用舊報紙，以得到可以與原先制造新聞紙時使用的那種纖維類似的纖維的傳統方法被看作是“脫墨”，一般包括制漿、洗滌(一般用表面活性劑)、過篩、離心洗凈、使不溶污染物溶解(一般靠強堿處理)、洗滌和漂白纖維來抵消堿處理的黃色效果。
傳統的舊報紙回用的第一步是在水中將紙分離成單根的纖維，形成液體漿。加入表面活性劑和堿有助于污染物溶解和與纖維分離。在這以后就是通過聯合使用各種工序步驟如過篩、離心洗凈、洗滌和浮選等從纖維上除去油墨和污染物。過篩和離心洗凈步驟除去大的污染物，比如紙卡、釘書釘、塑料等。洗滌和浮選步驟的主要目的是將污染物懸浮在水中，并從纖維上除去污染物。當用堿來促進除去污染物時，不幸會產生由于堿處理造成的纖維發黃。在堿處理和洗滌之后或當中，一般要將纖維漂白(比如用過氧化氫)，以抵消堿的發黃效果，或產生比原先的廢紙纖維具有更高亮度的更好的纖維。經過清洗、去污和漂白的纖維一般與新纖維混合，然后用于該纖維性質適合的造紙工藝中。由于原料纖維是新聞紙類型的纖維，即低游離度和低亮度的粗纖維，這樣的回用纖維最經常地再用于制造空白新聞紙。由于它們的高粗度和低游離度，除非與大量高質量的纖維如漂白的北方軟木牛皮紙漿混合，一般不適合于制造軟薄頁紙產品。
通常的廢新聞紙制漿得到回用新聞紙纖維的方法，一般在高磨碎度制漿機中，以4～8％的濃度和在90～160F°的溫度下進行20～60分鐘，這取決于被加工的廢紙的確切的類型。一般使用苛性鈉或其他堿性物質如硅酸鈉將液體漿的pH值升高到pH9～10，以幫助分離纖維(纖維分離)和釋放油墨以及從纖維上分離污物。在堿性pH值下油墨中的植物油被皂化，同時礦物油被堿性pH值、皂和表面活性劑的共同作用乳化，所有這些都增強了洗滌過程中的除油作用。一般要加入表面活性劑脫墨助劑(對于在高pH值范圍)進一步幫助從纖維上分離油墨。
在回用舊新聞紙得到質量很好的清潔纖維這一方法中，堿化步驟會引起纖維溶漲，一般會使許多組分溶解。除了使植物油基的印刷油皂化以外，堿化也使一般存在于舊新聞紙中的天然有機酸皂化，得到相應的可皂化物質的皂。如此形成的皂化植物油和有機酸有助于從纖維上除去其他污染物，象不可皂化印刷油(礦物油)。通過堿處理后的洗滌和／或浮選，這些物質隨后從纖維上被除去了。
一家重要的舊報紙回用商嘉頓·斯達特紙業公司(Garden StatePaper)在近期的雜志上的一篇文章《大寫“D”字回用纖維中的脫除油墨》(The Big“D”Getting Rid of the Ink in RecycledFiber)[載在《紙張時代》(Paper Age雜志)1991年回用年鑒(Recycling Annual)23頁和50頁]和在另一篇文章《從新聞紙中進行回用的前景》[載在同一1991回用年鑒(《紙張時代》，1991回用年鑒)第9、12和13頁]中敘述了其回用新聞紙和脫油墨方法為在清洗和過篩之后有一系列三次洗滌，這時加入化學試劑乳化印刷油和樹脂來促進洗滌。這個方法的另一個目的是盡可能完全地除去包括油在內的印刷油墨組分。這一點特別重要，因為回用新聞紙纖維要被制造成空白新聞紙，如果不除去油墨組分，它應該不具有適當的亮度或強度。
對于廢新聞紙來說，脫油墨體系的共同組分包括從纖維上分離油墨和一般是通過洗滌和浮選步驟來除去油墨。雖然在這樣的脫除油墨中傳統的堿脫墨化學品是很有效的，但它們已知具有降低亮度的缺點。最近的研究就是針對在脫油墨體系中避免使用堿性脫油墨化學品。
在廢紙脫油墨中的最近進展涉及到使用酶來幫助從纖維上分離和除去油墨(見1990年11月21日公布的英國專利申請2，231，595號題目為《用酶脫除水性印刷紙張的油墨》及北卡洛林那州立大學出版的題目為《苯胺印刷新聞紙的酶除油墨黑油墨和彩色油墨》。這些方法敘述了使用酶，比如纖維素酶、果膠酶、木聚糖酶和半纖維素酶，促進除去油墨，與使用浮選一起來除去附聚的油墨粒子，同時卻沒有堿處理對光亮度的副作用。由于印刷油墨比水輕，它們很容易通過浮選處理除去，特別是鑒于添加了有助于分離的化學品。當使用酶的時候，這樣完全除去油墨組分是和本發明的目標相反的，本發明要留下油來提高薄頁紙的柔軟度。1992年5月27～30日在日本東京召開的第五屆國際生物技術會議上介紹了John A．Heitmann、Thomas W．Joyce和D．Y．Prasad的一篇題為《用酶除去廢新聞紙上的油墨》的文章，該文敘述了在北卡洛林那州立大學木紙科學系(北卡洛林那州，拉來市)進行的研究。這篇文章敘述了酸性浮選脫油墨體系的用法，在此方法中僅使用酶、氯化鈣和表面活性劑化學品。這種酶是一種既含有纖維素酶也含有半纖維素的制劑。注意到了游離度和光亮度的增加。然而，和本發明的重要區別是所述的酸性浮選脫油墨體系將油墨以及與其相關的油一起除去了，這與本發明相反。
最近，高濃度(13～18％)制漿被用來回用舊新聞紙。這種制漿技術利用了在高濃度下纖維／紙之間的附加的磨斷／破碎作用，以造成纖維分離和有助于從纖維上分離油墨。一般說來，制漿溫度、時間和化學添加劑和上面所述的低濃度制漿是一樣的。
本發明的一個方面是避免了常用的脫油墨，而相反保留了相當的油墨組分，即印刷油墨油。本發明基于這樣一個發現，即如果不從舊新聞紙的粗纖維上除去油墨的油性組分，可以制造出意外高質量的、軟薄頁紙產品。為了實現這樣的任務，使用一種酶的配方來釋放有限數量的油墨組分，以便除去和／或在纖維上重新分布。另外，通過避開皂化的條件，例如，如植物油的脂肪酸油的堿性皂化，如半纖維素的纖維組分就不會從纖維中瀝出，進入到造紙機的水體系中去，以及引起起皺操作的困難。
發明概要本發明提供了一種通過在形成紙片之前處理纖維來制造軟薄頁紙產品的方法。現已知道，纖維粗度是制造軟薄頁紙產品的影響因素。本發明提出了一種使高粗度和低粗度纖維改性，以改進纖維的潛在柔軟性的方法。
通過加入植物油如大豆油、亞麻子油、蓖麻子油、紅花油、橄欖油、花生油或它們的脂肪酸酯衍生物；礦物油或羊毛脂油及它們的乙氧基化物、乙酰基化物或酯衍生物可以增加原始化學纖維和回用纖維的潛在柔軟性。然后將處理過的纖維用適當的酶進行處理和分散劑處理。
可以適當地制造原始的高得率粗纖維(如磨石磨木漿、預熱法木片磨木漿和預浸預熱木片磨木漿)，以通過加入一般在報紙油墨中存在的油，以及有意識地使油處理過的原始纖維進行適當的酶處理，以生產軟薄頁紙類的產品。按照本發明生產出含有大量具有油性物質，并經酶處理的高得率粗纖維的新型纖維和衛生紙產品。酶處理使用了選自纖維素酶、半纖維素酶如木聚糖酶和脂肪酶的一種或多種酶。
由原始纖維或本文公開的回用纖維制造衛生紙產品的方法包括(a)在攪拌下用纖維素纖維制漿，得到濃度大約3～大約18％，pH值低于大約8．0的液體漿；(b)在液體漿中加入選自纖維素酶、半纖維素酶和脂肪酶的酶，并在大約100F°以上的溫度保持液體漿至少15分鐘；(c)將該液體漿脫水至大約25％～大約35％的濃度；(d)粉碎脫水的紙漿，由此得到粉碎的纖維；(e)將粉碎的纖維通過一個纖維分散器，同時保持纖維在大約180F°，并和植物油、礦物油或羊毛脂油混合，或將這些油的衍生物與纖維混合；以及(f)使用酶處理過的纖維作為造紙工藝中的纖維源，制造衛生紙產品。
由纖維素纖維制成了新型衛生紙產品，其定量為每令7磅至40磅，規一化抗張強度(米制)為5．0～20．0，含有大約0．2～5．0％的選自植物油、礦物油或羊毛脂油，或者它們各自的衍生物的油。
纖維素纖維改性的新方法包括使纖維素纖維改性，以改進它們的制造薄頁紙和紙巾的性能，它包括(a)在濃度為大約25％或更高的纖維素纖維中加入大約0．2％至大約5．0％的植物油、礦物油或羊毛脂油，或者它們各自的衍生物，粉碎此纖維，將粉碎的纖維通過一個纖維分散器，同時保持纖維在大約180F°的溫度；(b)在低于140F°的溫度下，向配料中加入選自纖維素酶、半纖維素酶和脂肪酶的酶，并在大約100F°至大約140F°的溫度下保持紙漿與酶和濃度為大約3％至大約18％的表面活性劑接觸大約15分鐘。
在這里公開的制造衛生紙產品用的改進的纖維素纖維包括含有大約0．2％至大約5．0％選自植物油、礦物油或羊毛脂油，或者它們各自的衍生物的油的酶改性纖維素纖維。
附圖的簡要說明
圖1用圖表示纖維粗度和傳統上由輕量、干起皺薄頁紙制造方法得到的薄頁紙柔軟度之間的關系，以及由本發明得到的優異的結果。
圖2是實施例1和2的實驗結果的表格式表示。此外，圖2并入了1994年6月29日申請的美國專利申請系列號08／268，232的實驗結果。圖3是在使用蓖麻子油和使用礦物油之間反映出的差別的表格式表示。圖4是經處理和未經處理的對照組試樣的表格式表示。
本發明和優選實施方案的描述本發明基于如下的發現，高得率性纖維(即主要通過機械分離木纖維生產的纖維，一般含有至少80％(重量)的原物質)可以生產很軟的薄頁紙產品，其產品質量與由昂貴的漂白北方軟木牛皮紙纖維得到的薄頁紙產品相當。這些纖維素纖維包括粗度大于17mg／100m的高粗度纖維和粗度小于18mg／100m的低粗度纖維。特別是，薄頁紙類產品可以通過加入選自礦物油、植物油、羊毛脂油和化妝品用油類的油，從這些類型的纖維素纖維制得。
在加入這些油類之前，該纖維素纖維要進行酶處理。然后用油處理和酶改性過的纖維制造軟紙產品。在實施本發明時非常重要的是，在從這樣的纖維制造薄頁紙或其他類型的衛生紙產品(比如紙巾、餐巾和面巾紙)之前，要有足夠數量的油分布在纖維之上或進入纖維中。
也可以通過保持一般見于廢報紙中的某些油物質，使含有這樣的油類的廢報紙纖維進行酶處理，以及用這樣的油處理和酶改性過的纖維造紙，來從舊報紙(ONP)制造軟薄頁紙類產品。在實施本發明時關鍵的是在從這樣的纖維制造軟薄頁紙或其他類型的衛生紙產品(比如紙巾、餐巾和面巾紙)之前，要有足夠數量的一般在廢報紙中含有的油分布在纖維之上或進入纖維中。再有，如果在脫油墨的過程中油已被除去，或原始纖維中不存在油，可以將此油加入到纖維中，然后將含有這種油類的纖維去進行酶處理，然后再用經油處理和酶改性的纖維制造衛生紙產品，從而得到本發明的好處。
植物油和礦物油一般用于報紙印刷油墨中，和在舊報紙中作為印刷油墨的成分而存在。為了保留廢報紙的油性成分，必須改進常用的再制漿和脫油墨方法。對常用的脫油墨方法的優選改進是除去可使植物油(或任何含有酯基的油)皂化的皂化條件。然而，如果再脫油墨時除去油類，它們可以用選自植物油、礦物油或羊毛脂油或者它們的衍生物的油類代替，然后再進行酶處理。
在一個實施方案中，本發明的方法使用了原始纖維素纖維作為原料。用此原始纖維素纖維制漿，得到濃度為大約3％至大約18％，pH值低于大約8的漿液。然后將此漿液用表面活性劑和如纖維素酶、木聚糖酶或脂肪酶等酶，或者是這些酶的組合，在高于大約100F°的溫度下處理至少15分鐘。在加入酶以后，將漿液脫水至大約25％至大約35％的濃度。然后將脫水的漿液粉碎，借此得到粉碎纖維。然后再把粉碎的纖維通過一個纖維分散器，與選自植物油、礦物油或羊毛脂油，或者它們的衍生物混合，直至達到最終的紙制品還有吸收性，并有誘人的美感的程度。優選大約0．2％至大約5．0％的所選擇的油被混合，同時保持纖維的溫度在大約180F°。然后將漿液化的酶處理紙漿在常用的衛生紙制造工藝中，優選在薄頁紙制造工藝中用作原料。如果在將其用作制造衛生紙產品(如薄頁紙、紙巾、面巾紙或餐巾)的配料之前必需進行過篩、清洗、浮選和／或某些洗滌過程，重要的是，在這樣的過篩、清洗、浮選和／或洗滌步驟之后，會有大量的油性污染物停留在紙漿里，不然的話就要代之以在酶處理和造紙之前進行，以得到所希望的柔軟度和美感度。
當使用高粗度原始纖維或低粗度原始纖維時，本發明的制漿方法優選包括將纖維以6～9％的濃度，在高溫下，優選在大約120～180F°下進行制漿。該纖維連續制漿足夠的時間，以使紙漿纖維分離，并準備讓其與酶和／或表面活性劑混合物反應。纖維的制漿最好持續大約15～60分鐘。然后把漿液轉移到存儲／混合池，在這里調節pH值到足可以與酶和／或表面活性劑混合物進行反應的溫度和pH水平。優選的溫度條件是大約120F°～140F°，pH值為4～7。然后在液體漿中加入表面活性劑和酶，讓它們與纖維反應大約15分鐘至約30分鐘，以完成處理工序。隨后將pH值調節至大約7，通過壓榨，比如使用市場購買的Andritz壓機使紙漿脫水，使濃度達到大約25％至大約35％。然后用市場購買的粉碎設備，如從明尼蘇達州，新布拉格市的蘇格蘭設備公司購買的粉碎設備粉碎脫水的紙漿，得到粉碎纖維。然后再把粉碎的纖維通過一個纖維分散器，比如俄亥俄州，米得爾鎮的布拉克-克勞森公司制造的Micar，并與選自植物油、礦物油或羊毛脂油或者它們的衍生物的油混合，同時保持纖維在大約180F°的溫度。
Micar的安裝方式使其可以(1)注入蒸汽使纖維保持大約180F°的溫度，(2)使得選擇的油能夠與粉碎的纖維混合。以干纖維的重量為基礎，加入和混合的油的數量從大約0．2％至大約5．0％。將纖維保持在足夠的溫度下使得油能夠保留在纖維之中或之上。當選擇的油與纖維混合時，通過注入蒸汽使纖維的溫度優選保持在大約180F°。
對于原始纖維，附加的過篩不是必要的，雖然可以進行過篩和／或離心清洗以除去任何大的污染物以保護造紙機。可以通過使用在造紙機中的造紙配料中未經洗滌的紙漿，在造紙機中任選地對經過酶處理和含油的紙漿進行有限的洗滌。
當使用原始纖維素纖維或舊報紙時，漿液和酶處理步驟優選是一樣的。此處理分幾步進行，開始是用纖維素纖維或新聞紙制成濃度大約3％至18％的紙漿，可以加入或不加表面活性劑，液體漿的溫度優選大約100～180F°，保持在此高溫下至少大約15分鐘。隨后調節pH值和降低液體漿溫度，達到保持活性酶條件所適當的溫度和pH值。優選的酶處理條件是pH值為4～7，溫度為低于大約140F°，優選高于大約100F°。如果原始粗纖維或報紙制漿的條件也適合于酶處理，那么制漿和酶處理兩步可以合并。
當把制漿和酶處理合并為一步時，可以在加入原始纖維或報紙進行制漿之前或之后，將添加或不添加表面活性劑的酶加到水中。可以任選地將一般是在新聞紙回用工藝中用來除去污染物的那種表面活性劑加到液體漿中。可以使用一種或幾種酶。酶優選自纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶。紙漿保持與酶接觸至少大約15分鐘，優選大約30分鐘。
當使用原始高粗度纖維或低粗度纖維、新聞紙或舊報紙時，在上述的工藝序列中，關鍵的部分是從植物油、礦物油或羊毛脂油或者它們的衍生物中間選擇油，使之與酶處理過的纖維接觸，并在造紙過程中保留在纖維上或纖維中。不受此約束，解釋原始的高粗度纖維和低粗度纖維很適合制造軟薄頁紙類衛生紙產品的理論是，在纖維、油和酶之間產生某些相互作用，由于表面活性劑的存在使此相互作用得以增強。這種相互作用協同地改善了粗纖維的制造薄頁紙的性能。
按照本發明可以使用的其他油類包括植物油如大豆油、亞麻籽油、蓖麻油、紅花油、橄欖油、花生油或它們的脂肪酸酯衍生物、礦物油或羊毛脂油及其乙氧基化、乙酰基化或酯衍生物。
染料本發明的回用新聞紙纖維保留了油墨的污染物，因此是淺灰色的。用主要是這種纖維制造的薄頁紙產品最好是染成更悅目的顏色。由于油污染的纖維染色均勻度上的困難，在本發明中使用的染料必須是水溶性的，對于纖維素纖維染料應該是直接染的。它們也應該是陽離子型的，也就是說，當溶解于水時，會形成帶正電荷的顯色陽離子。這些染料特別適合于染色機械紙漿和未漂白的化學紙漿。這樣的紙漿纖維含有大量的酸基團，帶正電荷的陽離子可以和這些酸基團反應生成鹽。這類染料可以選自堿性染料，這是一類已有的技術已知的染料，其中堿性基團是生色團的整體部分，或者選自新的一類陽離子直接染料，其中的堿性基團排在分子共振體系之外。以空氣干燥的纖維重量為基礎，加入的染料量最好為0．01～3％，更優選為0．05～0．5％。
這些染料可以在任何正常的造紙pH下使用，也可以在酸性或中性下使用。由于它們對未漂白的纖維有優異的親和力，使得它們加到造紙體系中的時間可以延遲到在混合漿泵的入口處加入，但是，更長的停留時間，比如在機槽轉移泵的吸入側加入將是優選的。在這兩種情況下都希望濃漿料的場所有良好的攪拌。
酶本發明適用的酶應該選自纖維素酶、半纖維素酶(比如木聚糖酶)，或者脂肪酶，優選聯合使用它們中的每一種。每一類酶在功能上其目標是廢報紙纖維和／或一般與這些纖維相結合的污染物中的不同組分。纖維素酶通過攻擊油墨附近的纖維的纖維素組分，有助于除去油墨。木聚糖酶和其他半纖維素酶攻擊纖維的半纖維素組分，以增加亮度，同時脂肪酶攻擊纖維和油墨配方中的樹脂。當所有這三種酶一起使用時，實現更好地除去油墨以及消除所謂的“粘稠”物，達到協同效果。在由粘結帶、壓敏標簽等得到的廢紙中，粘稠物是一種已知的污染物，已知會引起造紙機運行能力方面的問題。混合酶優選選自能攻擊印刷過的廢紙的酶，使得能增加薄頁紙的柔軟度，使污染物改性，使其不損害造紙機的操作。另外，按照本發明的經酶處理的紙漿將改善造紙機的運行能力，以低成本制造出優異的產品。
半纖維素酶是描述各種類型酶的一個通用術語，這里的每一種酶降解特定類型的通常稱為半纖維素，并存在于木材和其他植物材料中的化合物。木聚糖酶是一種優選的半纖維素酶，因為它對一種普通的木半纖維素木聚糖有活性。半纖維素的組成因其植物來源不同而不同。最豐富的半纖維素是木聚糖，這是一種1，4-連接的β-D-吡喃木糖單元的聚合物，其中一些帶有短的側鏈，比如1，3-連接的α-1-阿拉伯呋喃糖單元或酯化的1，2-連接α-d-葡糖醛酸單元。另一個重要的特別存在于軟木中的是1，4-β-D-葡甘露聚糖，它具有無規分布的葡萄糖和甘露糖單元，含有如1，6-連接的-α-D-吡喃半乳糖單元的側鏈。半纖維素與纖維素的不同在三個重要方面，首先，它們含有幾種不同的糖單元，而纖維素只含有1，4-β-D-吡喃葡萄糖單元。其次，它們表現出很大的鏈分支程度，而纖維素絕對地是一種線型聚合物。第三，天然纖維素的聚合度是大多數半纖維素的聚合度的10到100倍。“半纖維素酶”一詞指的是和特定的半纖維素發生反應的一類特定的酶，其實半纖維素酶并不是專門一類酶，在先有技術中只是對一組酶的通稱。木聚糖酶是攻擊木聚糖的一類特定的酶，因此木聚糖酶屬于一般性術語“半纖維素酶”的一類。
許多類的酶可以被用于稱為纖維素酶、木聚糖酶(或其他半纖維素酶)和脂肪酶的這一類酶中。纖維素酶最具有商業意義的選擇性，因為它可以來自許多不同的來源，比如黑色曲霉、Reesei木霉、綠色木霉、康寧木霉、茄病鐮孢、嗜松青霉、繩狀青霉等。優選使用一種具有內-外葡聚糖酶功能的酶，這種酶既攻擊纖維素的無定形區，也攻擊纖維素的結晶區，所以它可以攻擊油墨附著的纖維素表面的任何地方。
優選的纖維素酶是一種以商品名Celluclast_1．5L由丹麥的生物工業集團，酶工藝部(地址Novo Nordisk A／S，Novo Allé，2880，Bagsvaerd)銷售的產品。Celluclast_15．L是一種液體酶制劑，由精選的霉菌Reesei木霉菌株通過深層發酵而制得。這種酶催化纖維素的分解，成為葡萄糖、纖維二糖和高級葡萄糖聚合物。形成的反應產物的相對數量取決于反應條件。Celluclast_1．5L的酶活性為1500NCU／g，是一種密度接近1．2g／mL的棕色液體。活性的確定基于Novo纖維素酶單位(NCU)。一個NCU是在標準條件下降解羧甲基纖維素為還原性碳水化合物所需的酶量，其中，這些還原性碳水化合物的還原能力相當于每分鐘1微摩爾(μmol)葡萄糖。標準條件是酶作用物-羧甲基纖維素(CMC Hercules公司的7LFD)；溫度—40℃；pH值—4．8；反應時間—20分鐘。
木聚糖酶可以由一些來源如Pullulans曲霉或變青鏈霉菌，或Roseiscleroticus鏈霉菌得到。它的作用是進攻木素纖維素纖維的木聚糖部分，這部分被認為是白色的纖維素和棕色的木素的連接處。因此，對木聚糖半纖維素的進攻加強了脫除木素的作用，使纖維更明亮。木聚糖酶并不一定是不含纖維素酶或來自任何特定的生物來源的。在這方面，蘑菇酶(在蘑菇生長后發現的多種酶)不用提純就可以使用。
一種優選的木聚糖酶是Pulpzyme_HA，這是一種從由丹麥的生物工業集團，酶工藝部(地址Novo Nordisk A／S，Novo Allé，2880，Bagsvaerd)銷售的精選Reesei曲霉菌株得到的木聚糖酶制劑。Pulpzyme_HA含有內-1，4-β-D-木聚糖酶(EC 3．2．1．8)以及外1，4-β-D-木聚糖酶(EC3．2．1．37)活性。Pulpzyme_HA除了有木聚糖酶活性外，還具有一定數量的纖維素酶活性。
Pulpzyme_HA是一種棕色的木聚糖酶液體制劑，其活性為500XYU／g，含有大約300內葡聚糖酶活性單位(EGU／g)。一個木聚糖酶活性單位(XYU)的定義是，在標準條件下(pH值3．8、30℃、20分鐘培養)降解落葉松的木聚糖為還原性碳水化合物所需要的量，其中，碳水化合物的還原能力相當于1μmol木糖。一個內葡聚糖酶單位(EGU)定義為，在標準條件下(pH值6．0、40℃、30分鐘培養)使羧甲基纖維素溶液的粘度降低到與定義1EGU的酶標準相同的程度時使用的酶的數量。Pulpzyme_HA對結晶纖維素有很低的活性，另一種優選的木聚糖酶是Pulpzyme_HB，這是一種來源于精選的原始細菌菌株的木聚糖酶制劑，它購自丹麥的生物工業集團，酶工藝部(地址NovoNordisk A／S，Novo Allé，2880，Bagsvaerd)。它含有內-1，4-β-D-木聚糖酶活性(EC 3．2．1．8)，實際上它不具有纖維素酶活性。Pulpzyme_HB的商品是一種棕色液體制劑，具有600EXU／g的內木聚糖酶的活性，這里，一個內木聚糖酶活性單位(EXU)的定義是，在標準條件下(pH值9．0、50℃、30分鐘培養)降解RBB木聚糖的酶的數量。
脂肪酶來自莓實假單孢菌、柱狀假絲酵母、爪哇毛霉、熒光假單孢菌、爪哇根霉、德列馬根霉、雪白根霉和各種Miehei、Myriococum、腐質霉菌、曲霉、Hyphozyma和芽孢桿菌。這些微生物既具有脂肪酶又具有酯酶活性，而且已知它們可以將木樹脂中的三甘油酯降解為甘油和脂肪酸。因此，脂肪酶可以直接進攻油墨中的植物油組分。由脂肪酶作用的產物甘油有助于使纖維素更柔軟。
優選的脂肪酶是Resinase_A 2X，這是一種用來水解木樹脂的酯組分的液體脂肪酶制劑。Resinase_A 2X購自丹麥的生物工業集團，酶工藝部(地址Novo Nordisk A／S，Novo Allé，2880，Bagsvaerd)，是一種活性為100KLU／g的棕色液體制劑。脂肪酶的活性用千脂肪酶單位(KLU)度量。一個KLU是在溫度為30℃，pH值為7．0時，每分鐘從三丁酸甘油酯乳液中釋放1毫摩爾丁酸的酶活性量。在恒pH體系中進行分析，在該體系中加入氫氧化鈉連續地滴定釋放的酸。在分析過程中酶不受被作用物的限制。
其他的酶也可以和這三種優選的酶一起使用。它們是木質素酶、蟲漆酶、果膠酶、蛋白酶和甘露糖酶。也可以由DNA改變的和工程化的微生物得到酶，這些微生物能表達更多種類的特定的酶或更多的量的酶以得到更好的經濟效益。
每噸(2000磅)紙漿所需混合使用的各種酶的優先量分別為對于纖維素酶是1．33千克，對于木聚糖酶是0．33千克，對于脂肪酶是0．33千克。以所有的酶的總重量計算，每噸紙漿所需酶的重量可以低至0．25千克(千克／噸)，也可以高至25千克／噸。然而，1～3千克／噸所有的酶是特別優選的使用比率。對于每一種酶的優選范圍是纖維素酶是0．25～10千克／噸；木聚糖酶是0．05～2．5千克／噸；脂肪酶是0．05～2．5千克／噸。
纖維結構的溶脹有助于大分子酶滲進纖維從而提高了酶的活性。高溫(比如在環境溫度以上和低于140F°)、使用表面活性劑，以及酸性或溫和的堿性化學品可以在新聞紙制漿時使用，以從結構上打開木質纖維素纖維結構，使酶更好地滲透進入結構中，分別實現它們的功能。如果使用高的制漿溫度，比如約高于140F°，必須把溫度降到適合于酶處理的溫度，然后加入所用的酶。對于大多數酶，適當的溫度低于大約140F°。
酶處理時使用表面活性劑結合使用表面活性劑和酶得到協同的效果。得到協同效果的最低有效的表面活性劑的數量是打開纖維所需的數量，而不是用來通過乳化油性污染物使油溶解的更高的數量。以纖維的重量為基礎，優選的表面活性劑的用量為大約0．025～約0．1％。為使手感得到更好的改善，優選將非離子型表面活性劑加入到酶處理步驟中以改善酶的作用。優選的非離子型表面活性劑是高點化學公司(High Point Chemical Corp．)的商品DI 600°。這是一種烷氧基化的脂肪酸，是一種為新聞紙的浮選脫油墨型專門開發的非離子型表面活性劑。眾所周知，在脫油墨的先有技術中其他的非離子型表面活性劑也可以使用，比如聚乙二醇的烷基苯基醚，如象聯合碳化物公司的Tergitol_系列表面活性劑；烷基酚氧化乙烯縮合產物，如羅納普郎克公司的Igepal_系列表面活性劑；芳基烷基聚醚醇，如羅姆哈斯公司的Triton_X 400系列表面活性劑，比如Triton X-100。在有些情況下，根據廢紙中存在的污染物的種類，可以使用陰離子型表面活性劑。適當的陰離子型表面活性劑的例子是由12～14碳線性伯醇得到的硫酸化的乙氧基化物的銨鹽或鈉鹽，比如維斯塔公司的Alfonic_1412A或1412S，以及磺化的萘甲醛縮合物，比如羅姆哈斯公司的Tamol_SN。在有些情況下，特別是還希望消除粘合時，可以使用陽離子型表面活性劑。適當的陽離子型表面活性劑包括咪唑化合物，比如汽巴嘉基公司的Amasoft_16-7和Sapamine_P季銨鹽化合物、夸克化學品公司的Quaker_2001和美國氰胺公司的Cyanatex_。
油的種類在印刷中，特別是在新聞紙印刷中，以及在這種印刷的油墨配方中一般使用的油都適合于實施本發明。礦物油和植物油是新聞紙印刷油墨的配方中最常使用的油。礦物油，一般也通稱為白礦物油、白凡士林、石蠟、Nujol和Saxol和褐煤油一般被分類為CAS #64742-46-7。雖然從歷史上看，這些油可以有各種來源，但是作為商品它們一般是平均碳鏈長度從大約10個至約14個碳原子的石油餾分，而且通常是石蠟烴、環烷烴和烷基化的芳烴的混合物。這樣的油的比重為大約0．8至約0．85；在100F°的粘度為38～41SSU(塞伯特通用單位)；初沸點大約500F°(260℃)。一般在印刷油墨配方中使用的植物油可以來自各種來源。一般是源于大豆的油，也稱為豆油、中國豆油、大豆油或者是具有化學文摘服務名稱CAS #8001-22-7的單純的豆油。這樣的油是可皂化的，皂化值為大約185～195；凝固點為大約5°F至大約18°F；熔點為大約70°F至大約90°F；碘值為大約135～145。在實施本發明時也可以使用油的其他植物來源以及在印刷油墨中適合使用的其他油類。
油的含量在纖維上的油量(無論是在纖維表面上還是在纖維素纖維的結構當中)應該是大約0．2％至大約2％。當使用新聞紙時，最好通過在制漿和處理廢新聞紙的過程中不皂化或溶解廢新聞紙上的油，以及準備將它們用于造紙配料來得到這個油含量。如果使用表面活性劑，優選也適度地使用表面活性劑，使得在制備用于制造衛生紙制品的造紙配料時不會洗掉油。當使用原始纖維時，在原始纖維中加入油的方法可以是，或者在制漿之前向紙漿中加入油，或者向纖維的水漿中加入油，使得在按照本文公開的方法對纖維進行酶處理之前讓油與纖維接觸，或者最好在纖維分配器中注入油或讓油與纖維混合。在其最寬的概念之內，本發明要求在纖維上或纖維中的油含量為大約0．2％至約5．0％。
雖然用油和酶處理纖維素纖維可以得到協同的效果，這對高得率纖維是最有利的，通過本發明的方法，將會增強其他纖維素纖維的衛生用品的質量，使得從這樣的纖維可以制造出較軟的更柔性的衛生紙產品。這樣的纖維除了漂白的和未漂白的高得率纖維，如磨石磨木纖維、預熱法木片磨木漿纖維和預浸預熱木片磨木漿纖維外，還既包括北方軟木纖維、南方軟木纖維，又包括硬木牛皮紙纖維，既包括漂白的，也包括未漂白的，還包括漂白的和未漂白的亞硫酸鹽纖維。這些纖維的具體例子是漂白的軟木預浸預熱木片磨木漿纖維(SWCTMP)、漂白的北方軟木牛皮紙纖維(NSWK)、漂白的回用纖維(RF)、漂白的桉樹牛皮紙纖維(BEK)、漂白的南方軟木牛皮紙纖維(SSWK)和漂白的硬木預浸預熱木片磨木漿(HWCTMP)纖維。
本發明的含油的和經過酶處理的纖維可以用于常規的造紙工藝，用來制造衛生紙類產品，包括按照任何傳統的方法制造的廁所用紙級別的紙張、面巾紙級別的紙張、紙巾和餐巾紙。通過使用本發明含油的和經過酶處理的纖維將改善這些產品的柔軟度和松厚度。由于松厚度的改善，用本發明的纖維制造的紙巾將被增強。
按照本發明，現已發現，傳統的脫除油墨的方法對于從廢新聞紙生產軟薄頁紙是事與愿違的，因為這除去了對于薄頁紙和紙巾產品的柔軟度有利的油。本發明也是基于發現在新聞紙中使用的這種油有利于薄頁紙和紙巾產品的柔軟度。對于薄頁紙產品來說，柔軟度難于測量或定量化，因為使用者是通過手感來感覺出柔軟度，而手感除了受到紙片的蓬松度的影響外，還受到光滑度和其他表面特性的影響。在本文中，研究了手感的測試方法，還報道了用如下的測試方法得到的手感數據
手感測試范圍用作標準的幾種不同的輕量、干起皺的薄頁紙，可從不同質量的商品紙漿制造，以賦予薄頁紙產品柔軟度，并可用來確定柔軟度的數字度標。對每一種薄頁標準的柔軟度標出一個數值。最軟的產品的手感值被標為86，這是一種用50％的Irving北方軟木牛皮紙纖維漿和50％的Sante Fe桉樹牛皮紙漿制造的輕量、干起皺薄頁紙。用作標準的最硬的產品是由100％的漂白軟木預浸預熱木片磨木漿(SWCTMP)制造，在尺度上的手感值標為20。其他的輕量、干起皺薄頁紙試樣被用作定義“手感柔軟度”的標準，它們的柔軟度質量處于最軟的和最硬的薄頁紙標準之間，由不同的紙漿或紙漿混合物制成，手感柔軟度的數值被標為20至86。在下面的段落中將進一步說明所用的紙漿。在表Ⅲ中，給出了每種薄頁紙標準的抗張強度和用來制作補充的薄頁紙標準所用的紙漿混合物和紙漿混合物的纖維粗度。不同于輕量、干起皺方法的薄頁紙制造方法，和用來制作標準的纖維以外的紙漿纖維可以制造出本文中所述的薄頁紙標準所定義的手感柔軟度度標20至86以外的薄頁紙產品。然而，為了實現本發明可以達到的柔軟度的改進，上面定義的手感柔軟度范圍20至86對于輕量、干起皺的產品是精確的，足夠用于比較的目的。當本發明的回用新聞紙纖維用于其他的薄頁紙制造方法中比如全干方法，或者當與其它纖維混合時，能夠制造出柔軟度高于86的薄頁紙產品。
用于制造手感標準的紙漿(a)具有加拿大標準游離度(CSF)500和ISO亮度80的漂白的軟木預浸預熱木片磨木漿纖維(SWCTMP)(Temcell級500／80)由黑云杉和香脂冷杉制造。用亞硫酸鈉預處理和加壓精制進行制漿，然后用堿性過氧化物漂白到80°ISO亮度。纖維的Kajaani粗度等于27．8mg／100m，Kaajani重均纖維長度為1．7mm；(b)漂白的北方軟木牛皮紙纖維(NSWK)(Pictou級100／0-100％軟木)由黑云杉和香脂冷杉制造。用牛皮紙工藝制漿到卡伯值=28，然后用CE0DED漂白到80°ISO亮度。Kajaani粗度等于14．3mg／100m，Kajaani重均纖維長度為2．2mm；(c)從分類混合的辦公廢紙制得的漂白的回用纖維(RF)，經過制漿、過篩、清洗和洗滌到550°CSF，然后用次氯酸鈉漂白到80°ISO亮度。Kajaani粗度等于12．2mg／100m，Kajaani重均纖維長度為1．2mm；(d)漂白的桉樹牛皮紙纖維(BEK)(Santa Fe無元素氯級)由藍按樹用牛皮紙工藝制漿至卡伯值=12，然后通過ODE0D漂白到89°ISO亮度。Kajaani粗度等于6．8mg／100m，Kajaani重均纖維長度為0．85mm；(e)漂白的南方軟木牛皮紙纖維(SSWK)(Scott Mobile松)由火炬松及其碎屑制造，制漿至卡伯值=26，然后通過CEHED漂白到86°ISO亮度。Kajaani粗度等于27．8mg／100m，Kajaani重均纖維長度為2．6mm；(f)具有加拿大標準游離度(CSF)450和ISO亮度83的漂白的硬木預浸預熱木片磨木漿(HWCTMP)纖維(Millar Western級450／83／100)由顫楊制造。用堿性過氧化物預處理和加壓精制進行制漿，然后用堿性過氧化物漂白。纖維的Kajaani粗度等于13．8mg／100m，Kajaani重均纖維長度為0．85mm；設備本測試方法不需要設備。本測試方法使用下述的操作程序和材料，由10人或更多的人組成的小組評價薄頁紙試樣，用已知柔軟度標度值的標準產品在柔軟度標度上為試樣的柔軟度排序。
試樣制備1．應該選擇5個將要由評價(評判)人員測試的試樣；2．用下面的公式計算試樣塊的數量和對于每種要進行柔軟度評價的產品，評判員測試小組所需要的標準試樣塊的數量(每種產品)所需的塊數=(x-1)×(y)x=要測試的產品數y=測試小組的人數3．對于每種要評價的產品，隨機地選擇一卷薄頁紙試樣，除去最初的幾張(除去帶膠水的紙頭)。
4．由每卷待測試的產品制備試樣塊。每塊應該有4片厚，由連續4片長的薄頁紙試樣制成。按照如下的方法制備試樣塊先將4片長度的試樣對折，這樣就得到兩片長的、兩倍厚度的試樣。然后將兩倍厚度的試樣對折，就得到4倍厚度，單片長度的試樣塊。折疊的方法應該使得在薄頁紙卷上處于外表面的紙面仍然處于塊的外表面。如果被測試的產品是“雙面”的，也就是說，在紙片外表面相對于朝著紙卷內側的表面有著不同的表面特征，那么產品應該測試兩次，一次以紙卷朝外側的表面作為試樣塊的外表面，還要用一個折疊后朝著紙卷內側的紙面作為試樣塊的外表面而制備的單獨的試樣塊進行測試。
5．按照上面第2段的公式，由每種產品組成所需數量的試樣塊。如果制備所需數量的試樣塊需要多于一卷的產品，那么用各卷當中每一卷的產品隨機地組成試樣塊堆是很重要的。在試樣塊的左手邊上(折疊處)給每個試樣塊標上批次號碼。
6．由評價小組從標準薄頁紙中，按照如下的方法選擇3個使用的標準作為參考·選擇最粗的待評價試樣，并將其與標準薄頁紙試樣塊比較，且選擇比最粗試樣稍微更粗的作為更低的標準；·選擇最軟的待評價產品試樣，并選擇一個標準薄頁紙試樣塊，它比最軟的待評價試樣稍微高一些(更軟)；·選擇第三個標準，它大約落在所選的較低的標準和較高的標準的中間。
所選的三個標準薄頁紙塊作為評價小組的手感參考，定義為最軟、最粗和中等。
7．由評價小組按照手感參考把待評價的產品的柔軟度分類。為了更加準確些，所選擇的最高的和最低的參考在手感柔軟度度標上應該相差大約30個點。中度參考點與最低和最高參考點相距應該是8或更多的點。
評價小組成員的選擇和評價規則1．選擇大約10個人組成評價小組，男性和女性的人數大致相同，年齡應有差別；2．應確保評價小組成員都明白評價規則，如果需要，要進行“試評價”；3．評價小組應該在安靜的場所工作。
測試程序1．閱讀下面的標準測試規則，開始柔軟度測試。
標準測試規則每個評價小組的參加人員在開始柔軟度評價小組測試程序之前應該閱讀本規則。
a．目的
“本操作程序的目的是比較廁所用薄頁紙試樣的柔軟度。”b．方法“您將同時得到兩個廁所用薄頁紙的試樣塊。請用您的起支配作用的手互相比較它們，并通過用您的這只手對每個試樣的感覺做出比較。您可以按照您認為合適的方式敲打、彎曲或摩擦該試樣，從而做出您的評判。”c．首次判定“在對一對試樣中的每一個進行感覺后，要求您判定哪一個試樣更柔軟一些。”d．二次判定“用下面的評分方法對兩個試樣塊的柔軟度差別的程度評分該尺度使用奇數1，3，5，7，9。如果您覺得所列的數不足以表示兩個產品之間的差別，您可以使用偶數。”評價小組打分尺度
在評分標尺上的數字定義如下1．沒有差別3．很小的差別，沒有把握，有些人會忽略它5．小差別，有把握進行評判7．中度差別，容易察覺，有把握9．很大的差別，很容易察覺，很顯著e．標定“在我們開始之前，我將給您一個將要用來比較最軟標準和一個不軟(最粗的標準)產品試樣塊的例子。兩個都請您觸摸一下。您將要給您所感覺到的兩個標準參考物之間的柔軟度差別評分，在定義尺度上標為9。”(在評分尺度上的9相當于在步驟6中為評價小組選擇的較高和較低參考之間的柔軟度尺度上的手感點數)f．參加人員的反應“關于本測試程序您有什么問題 ”g．再次保證“最后，對于每次判定請不要感到為難而拖很長時間。您的意見和其它任何人一樣都很好。回答是不分正確或錯誤的。”
2．對每位評價小組的成員介紹試樣塊和參考塊的每種組合，以讓其選擇優選的試樣，然后用柔軟度尺度的評分1～9給差值排出次序。每位評價小組成員應該以隨機的順序接受試樣對，以避免順序誤差。
3．將每一對的結果記錄為XYn。這里X是優選的試樣編碼，Y是非優選的試樣編碼，n是尺度值(1～9)。
數據分析處理成對的比較結果，似乎它們屬于比例尺度。下面給出比例尺度的定義如果在方程式y=ax，a＞0的正線性變換下這個尺度是不變的，那么這個尺度就是比例尺度。
對于試樣塊的“n”數的數據對和比例權重被放到如下形式的正方矩陣A中。
這里Oi是單個的試樣，Wi是對于每一對的尺度值(比例權重)。
對于這種正方矩陣，具有如下的性質AW=MW式中，W=(W1，W2，…Wn)。權重向量W是相當于其本征值(n)的矩陣A的本征向量。薩提(Saaty)表明，從估計的權重中求出本征向量W需要找出A的最大本征值(λmax)[見薩提(Saaty，T．L．)的《確定譜系結構中優先權的比例法》，刊于《數學心理學雜志》(Journal ofMathematical Psychology)，15，234～281(1977)和薩提的《集合模糊度的測量》，刊于《控制論雜志》(Journal of Cybernetics)，4(4)，53～61(1974)]。在邁克康耐爾(McConnell，Wes)的《用模糊集的積展開》，INDA第十屆技術研討會，55～72頁，11月17～19，1982中提供了解決λmax和W的計算機程序。得到的本征向量W是成對輸入的最佳估計比例尺度。將這個向量中的每個元素取對數，就建立了更慣用的等區間尺度，其中目標之間的距離是線性的。將標準柔軟度值對估計的等區間尺度值作圖，通過外推標出未知試樣的數值。
從所有評價小組成員計算出來的標準柔軟度值計算出每個未知試樣標準柔軟度值的平均值和標準偏差。如果任何一個單個的評價小組成員的數值落在與平均值的相距兩倍標準偏差之外，這個值就要放棄，并重新計算平均值和標準偏差。沒有值落在與平均值相距兩倍標準偏差之外的標準柔軟度值的平均值就是那個未知試樣的標準手感柔軟度值。
手感柔軟度尺度
抗張強度在本文中給出的薄頁紙類產品的抗張強度值是通過斷裂長度測試法(TAPPI測試法No．T494om-88)測試的，使用5．08cm的試樣間距和5．08cm／min的十字頭速度。一般說來，在紙張的縱向與橫向上，薄頁紙的強度是不同的。另外，薄頁紙試樣的定量也不同，這會影響到抗張強度。為了更好地比較不同薄頁紙試樣的抗張強度，重要的是要補償試樣的定量差和抗張強度的縱向差值。此補償是通過計算出“定量和方向歸一化抗張強度”(下文稱作“歸一化抗張強度”或“NTS”)。NTS被計算成通過將縱向抗張強度和橫向抗張強度乘積的平方根被定量值所除得到的商。由于設想出了對于定量差和縱向歸一化了的抗張強度計算方法，就可以更好地比較薄頁紙試樣。在縱向和橫向都測量抗張強度，按照TAPPI測試方法No．T410om-88測量薄頁紙試樣的定量。當使用英制單位時，測量抗張強度用的單位是盎司／英寸，定量的單位是磅／令(2880平方英尺)。當以米制單位計算時，抗張強度以g／2．54cm為單位測量，而定量用g／m2為單位測量。應該注意到，此米制單位并不是純粹的米制單位，因為測量抗張強度使用的測試設備的設置要求試樣是按英寸為單位來割制的，因此米制單位就變成g／2．54cm。對于縱向拉伸，使用縮寫MDT，而對于橫向拉伸，使用縮寫CDT，定量使用BW，定量和方向歸一化抗張強度(NTS)的數學計算是
NTS=(MDT×CDT)1／2／BWNTS(英制)=0．060×NTS(用上面定義的米制單位)。
薄頁紙制造方法本發明的含油酶改性纖維可以用于任何通常已知的造紙方法，用來制造柔軟的、松厚的衛生紙紙幅，比如薄頁紙、紙巾、餐巾和面巾紙。許多不同的造紙方法，包括那些其中紙幅通過圓筒烘燥、穿透干燥、熱干燥和結合使用這些干燥技術的方法都是適用的。可以和本發明一起使用的造紙方法的例子是在以下美國專利中公開的方法，散佛(Sanford)等人的3，301，746、蕭(Shaw)的3，821，068、薩爾烏齊(Salvucci)等人的3，812，000、摩根(Morgan，Jr．)等人的3，994，771、莫頓(Morton)的4，102，737、貝克(Becker)等人的4，158，594、威爾斯(Wells)等人的4，440，597和庫克(Cook)等人的5，048，589。
優選的造紙方法一般稱作干起皺方法。這通常包括使用本發明的紙張配料，在這里面優選加入干強度化學品以產生抗張強度，也可以加入其它的造紙化學品。然后將紙張配料從紙機儲漿池用泵打出，流入網前箱，以0．1～0．4％的濃度通過一個狹縫流到長網的水平表面上，在這里將水濾出，形成紙幅。銅網被拖到胸輥和幾個案輥周圍，然后送到銅網轉向輥，由此處再送到伏輥周圍，經過幾個導向輥返回胸輥。這些輥之中有一個是被驅動的以推進長網。在各案輥之間可以使用一個或幾個真空吸水箱、擋水板或脫水板，以強化除水過程。
在長網的上表面形成了濕的紙幅，借助于伏輥將紙幅壓在毛毯上而將其轉到毛毯上，或者借助于引紙導向板將紙頁轉到毛毯上。毛毯將紙幅帶到壓榨機組中。然后毛毯圍繞著一個或兩個壓輥運動，其中一個可以是吸水輥，然后被帶到導向輥周圍，并轉回到伏輥。在毛毯表面上的不同部位可以使用噴頭和擋板，以協助牽拉紙幅、清洗和調理毛毯表面。壓榨機組可以由單個的壓輥組成，也可以由上壓輥和下壓輥組成。在壓榨機組的輥隙中除去了水分，轉移到毛毯中。
成形和壓榨過的紙幅被轉送到轉筒干燥器表面，是指單烘缸干燥器。干燥機組也可以在單烘缸上部的周圍包括一個熱風罩。該罩具有熱風噴嘴，熱風噴到紙幅上有助于除去水分。熱風罩包括抽氣口以從罩室內排出空氣，從而來控制溫度。用刮刀刀片將紙幅從干燥表面上取下，使紙幅起皺。為了協助以受控的均勻狀態從干燥表面上取下紙幅，用噴灑系統在單烘缸表面上噴灑起皺黏合劑。該噴灑系統是一系列噴嘴，它們都連接在沿著干燥器表面的寬度延伸的總管上。該起皺黏合劑可以是在薄頁紙造紙技術中通常使用的任何一種。
從烘缸上起皺的紙幅通過由一對輥形成的輥隙，纏到一個被稱作是母輥的大輥上。
在實施例中使用的薄頁紙制造方法一般的特征是輕量、干起皺的方法。按如下操作一個14英寸寬的中試規模造紙機在形成紙幅之前，在紙機儲漿池中裝有紙張配料，在其中加入了干強度添加劑、染料和其他化學添加劑。通過一個沖漿泵來輸送紙張配料，它以0．1～0．4％的濃度從網前箱流經一個狹縫，流到長網水平表面上，在這里濾去水形成紙幅。銅網被帶到吸水胸輥，其目的是除去水和形成紙幅。銅網再被帶到幾個導向輥和銅網轉向輥上，然后再送回到胸輥。這些輥中有一個被驅動，以帶動整個長網。
在長網的上表面形成濕的紙幅，并借助于真空領紙輥轉送到毛毯上。毛毯將紙片傳送到壓輥機組。毛毯在一個實心的橡膠壓輥上移動，帶過導向輥，再轉回到真空領紙輥。在壓輥的輥隙中除去水分，將其轉移到毛毯上。
將成形的紙幅壓榨并轉送到轉筒干燥器的表面，通常稱為單烘缸干燥器。使用刮刀刀片將紙幅干度為95～96％的紙幅從單烘缸的表面上取下。為了有助于以控制的均勻狀態從干燥器表面取下紙幅，使用噴嘴向單烘缸表面上噴灑起皺黏合劑。在這些實施例中使用的黏合劑混合物是70％的聚乙烯醇和30％的淀粉基膠乳(國家淀粉膠乳4441)的70／30混合物。
將從烘缸上起皺的紙幅通過由一對輥形成的輥隙，纏繞到實驗所需尺寸的母輥上。此造紙機制成的紙幅寬14英寸，卷紙速度為40～50英尺／分。在實施例中，制造的所有干起皺薄頁紙試樣，紙張定量為10磅／令，18～20％的起皺。在所有的測試中，試樣被制成2層的薄頁紙(20磅／令)。
在下面的各實施例中顯示出由結合使用油、粗纖維和表面活性劑而導致的協同結果。除非另有說明，這里使用的所有分數都是重量分數；除非另有說明，纖維重量基于纖維的空氣干燥重量。
實施例1在敘述試樣測試和結果之前，理解表I中的數據可能是有幫助的。在第一列標題是“試樣／數”，列出了由1a至1o的試樣。應該注意，1a至1k的試樣就是來自表III的3a至3k的試樣，表III是在1994年6月29日申請的美國專利申請系列號08／268，232中進行的測試。將1a至1k的試樣合并入表I為的是進行比較。
制備含有100％原始纖維的纖維混合物，這是在美國制造新聞紙使用的一類纖維。紙漿試樣含有60％的低游離度(大約250℃SF)的軟木預浸預熱木片磨木漿纖維(SWCTMP)、30％的軟木石磨紙漿和10％的北方軟木牛皮紙漿。選擇這種60／30／10的混合原始纖維來模擬新聞紙的混合纖維。之所以使用原始纖維是因為其不含有任何在新聞紙制造中引入的污染物。紙漿不用加入任何化學添加劑，被成形為平紙的紙片并被干燥。平紙被分成代表性的試樣，從每個平紙試樣制備單個的造紙配料，在如上所述的14英寸寬度的干起皺薄頁紙機上，由每一種平紙配料制造出干起皺的薄頁紙產品。
平紙的試樣被標作試樣1N和1O。當試樣1N未被污染時，試樣1O被表面活性劑和酶污染，被脫水到大約25～35％的濃度，然后被破碎制造破碎纖維，通過一個纖維分散器并與0．50～2％的大豆油混合，同時纖維的溫度在重新制漿之前，通過注入蒸汽保持大約180°F，然后制成輕量、干起皺薄頁紙。由試樣1N和1O中的每一個制成輕量、干起皺薄頁紙產品用每一種薄頁紙試樣制備單獨的液體漿。
以1％纖維重量的比率加入陽離子淀粉干強度樹脂Solvitose_-N(Nalco化學公司商品)。將大約6％的濃度的液體漿加熱到180°F的溫度并保持15分鐘。在被打漿和保持在高溫下15分鐘以后，由試樣制造的液體漿(被大豆油沾染的)被冷卻到大約140°F，并稀釋到5％的濃度，通過加入一點硫酸將pH值從僅用紙漿和自來水得到的環境的pH值減小到pH為5。將表面活性劑以及纖維素酶(CeLLuclast 1．5L，Novo Nordisk生物工業公司)、木聚糖酶(Pulpzyme HA，Novo Nordisk生物工業公司)和樹脂酶(Resinase A 2X，Novo Nordisk生物工業公司)的酶混合物加入到濃度5％的試樣1O的配料中。每100磅的空氣干燥紙漿中加入的酶混合物是66．5mL纖維素酶，16．5mL木聚糖酶和16．5mL樹脂酶。在加入酶之后，試樣1O的液體漿在溫和的攪拌下被保持在大約140°F的溫度30分鐘，然后冷卻并用氫氧化鈉調節到pH為7。
將紙漿脫水到25～35％的濃度。然后將脫過水的纖維破碎，并通過一個纖維分散器，與大豆油混合，同時通入蒸汽保持纖維溫度在大約180°F。
然后用該液體漿制造如上所述的輕量、干起皺薄頁紙。對于這種試樣，發現手感方面有很大的柔軟度。通過結合使用沾染了油和用酶處理的纖維，使得在柔軟度上取得了明顯的協同性改善。表I給出了對于薄頁紙試樣1N和1O的歸一化抗張強度(紙張定量和定向歸一化)和手感的結果。從表中可以看出，通過同時使用酶處理和使用蒸汽分散處理薄頁紙產品而進行的油沾染，使得手感(感覺的柔軟度)有了急劇的改善。
實施例2將由不同的高粗度纖維源制造的三種紙漿配料與實施例1相同的造紙方法進行處理，并制造成為輕量、干起皺薄頁紙產品。標為1K和1L的兩個薄頁紙試樣由舊新聞紙(ONP)重新制漿得到的紙漿制成。標為1M的另一種薄頁紙試樣由70％的ONP和30％的凸版印刷新聞紙制成。所有的薄頁紙試樣首先用水使紙漿成為6％濃度的淤漿。將淤漿升溫到180°F，并在此高溫下保持30分鐘。
將從試樣1K、1L和1M得到的每一種液體漿先進行附加的處理，然后用于造紙工藝中。此附加的處理包括，將液體漿的溫度從180°F降到140°F，用硫酸將pH值調節至5．0，以及調節濃度到5％，并加入表面活性劑和酶混合物。加入酶的比率是每100磅紙漿加入纖維素酶66．5mL、木聚糖酶16．5mL和脂肪酶16．5mL，將這些酶加入到140°F、5％濃度的準備用來制造這些薄頁紙試樣的淤漿中。在進行酶處理之后，淤漿被脫水達到大約25～35％的濃度。然后將脫過水的成漿纖維破碎來制造破碎纖維。然后將從試樣1L和1M得到的破碎纖維通過micar。
將試樣1L與1％的礦物油混合，同時注入蒸汽使纖維保持在大約180°F的溫度。
由70％的油／30％的凸版印刷新聞紙得到的試樣1M與1．0％的礦物油混合，同時注入蒸汽保持纖維在大約180°F的溫度。
然后把所有試樣的5％濃度的淤漿在140°F的溫度下保持30分鐘，冷卻，并用氫氧化鈉將pH值調節到7，用作用在實施例1中敘述的造紙設備和方法制造干起皺薄頁紙的配料。在配料中以基于纖維重量1％的比率加入陽離子干強度樹脂Solvitose_N。然后測試薄頁紙試樣1K、1L和1M的手感，縱向和橫向的抗張強度，以及紙張定量。結果列于表I。抗張強度和紙張定量數據用于定向歸一化抗張強度(NTS)的數學計算。此結果證實了在粗度為17mg／100m以及更粗的纖維在酶處理后加入油和蒸汽的好處。
實施例3從舊新聞紙重新制漿得到的紙漿制造標示為A和B兩個薄頁紙試樣。首先將著兩個薄頁紙試樣用水制成6％濃度的淤漿。將此淤漿升溫至大約180°F，并在此高溫下保持大約30分鐘。
將兩種液體漿進行附加的處理，然后用于造紙工藝。此附加的處理包括，將液體漿的溫度從180°F降到140°F，用硫酸將pH值調節至5．0，以及調節濃度到約5％，并在140°F的溫度下向每100磅紙漿加入表面活性劑和由纖維素酶66．5mL、木聚糖酶16．5mL和脂肪酶16．5mL組成的酶混合物。在進行酶處理之后，將淤漿脫水達到大約25～35％的濃度。然后將脫過水的成漿纖維破碎來制造破碎纖維。再將破碎的試樣通過一個纖維分散器。
試樣A與1％的礦物油混合，同時注入蒸汽使纖維保持在大約180°F的溫度。而試樣B與蓖麻子油混合，同時注入蒸汽保持纖維的溫度在大約180°F。
然后把脫水的試樣調節到5％的濃度并用作用在實施例1中所敘述的造紙設備和方法制造干起皺薄頁紙。然后測試薄頁紙試樣A和B的手感、縱向和橫向抗張強度以及紙張定量。抗張強度和紙張定量數據用于定向歸一化抗張強度的數學計算。這些結果列于表II。此結果表明，在分散器中使用的植物油類型對柔軟度有很大的影響。蓖麻子油比礦物油更為優選。
實施例4使用100％的在美國制造新聞紙使用的原始纖維制造纖維混合物。此紙漿混合物含有60％的低游離度(大約250CSF)軟木預浸預熱木片磨木漿纖維(SWCTMP)、30％的軟木磨石磨木漿和10％的北方軟木牛皮紙漿。選用此60／30／10的原始纖維混合物來模擬新聞紙中的混合纖維。之所以使用原始纖維是因為它們不合有任何在新聞紙的制造和印刷中引入的污染物。在如上所述的14英寸寬度的干起皺薄頁紙機制備兩種不同抗張強度水平的干起皺薄頁紙試樣。這些試樣標為表III中的A1至A4。
四種紙漿配料，即舊新聞紙的試樣B、C、D和E制成5％的濃度脫水至25～25％的濃度，然后進行破碎。試樣B通過一個纖維分散器，和礦物油混合，但不進行蒸汽處理。試樣C通過一個分散器，進行180°F的蒸汽處理，但是不與油混合。試樣D和試樣E通過一個分散器，和0．5～2．0％的礦物油混合，同時用蒸汽保持在180°F進行纖維處理。
四種處理過的配料分別制漿至5％的濃度，并如實施例1所敘述的進行酶處理。
然后，將酶處理過的試樣用作制造干起皺薄頁紙的配料，在實施例1中所述的造紙設備。
試樣D和試樣E通過分散器并和油混合，及進行蒸汽處理，并在兩個不同的抗張水平制造。
測試薄頁紙試樣A到試樣E的手感、縱向和橫向的抗張強度以及紙張定量。抗張強度和紙張定量數據用于定向歸一化抗張強度的數學計算。
列于表III的結果表明，試樣B至D在相同的NTS情況下，比對照組具有更好的柔軟度。
權利要求
1．一種從纖維素纖維制造衛生紙的方法，該方法包括(a)在攪拌下，將所述的纖維素纖維在水中制漿以制備液體漿，所述淤漿的濃度為大約3～大約18％，pH值低于大約8．0；(b)在該淤漿中加入表面活性劑和至少一種選自纖維素酶、半纖維素酶和脂肪酶的酶，并在大約100F°以上的溫度下保持所述液體漿至少15分鐘；(c)將該淤漿脫水至大約25％～大約35％的濃度；(d)粉碎脫水的淤漿，由此得到粉碎的纖維；(e)將粉碎的纖維通過一個纖維分散器，并和選自植物油、礦物油或羊毛脂油的油混合，或將這些油的衍生物與所述纖維混合，以得到含有油性化合物的被處理的紙漿；以及(f)使用所述處理過的紙漿作為造紙工藝中的纖維源，制造衛生紙產品。
2．權利要求1的方法，其中所述纖維素纖維是高粗度纖維。
3．權利要求1的方法，其中所述纖維素纖維是低粗度纖維。
4．權利要求1的方法，其中所述半纖維素酶是木聚糖酶。
5．權利要求1的方法，其中的衛生紙產品是以紙張定量7～35磅／令制造的薄頁紙。
6．權利要求1的方法，其中的衛生紙產品是以紙張定量20～40磅／令制造的紙巾。
7．權利要求1的方法，其中所述液體漿的所述pH值保持在大約4～7之間。
8．權利要求1的方法，其中所述的pH值和加入到液體漿中的化學添加劑不足以皂化所述的油性組分。
9．一種從纖維素纖維制造衛生紙的方法，該方法包括(a)在攪拌下，將所述纖維素纖維在水中制漿以制備液體漿，所述淤漿的濃度為大約3～18％，pH值低于大約8．0；(b)保持所述的液體漿的溫度在大約100°F以上至少15分鐘；(c)在低于140°F的溫度下，向該淤漿中加入表面活性劑和至少一種選自纖維素酶、半纖維素酶和脂肪酶的酶；(d)保持所述紙漿和所述的酶接觸至少約30分鐘；(e)將該淤漿脫水至大約25％～大約35％的濃度；(f)粉碎脫水的淤漿，由此得到粉碎的纖維；(g)將粉碎的纖維通過一個纖維分散器，并和選自植物油、礦物油或羊毛脂油的油混合，或將這些油的衍生物與所述纖維混合，以得到含有油性產物的被處理的紙漿，并保持所述的纖維在大約180°F的溫度；以及(h)使用所述處理過的液體漿作為造紙工藝中的纖維源，制造衛生紙產品。
10．權利要求9的方法，其中所述的纖維素纖維是高粗度纖維。
11．權利要求9的方法，其中所述的纖維素纖維是低粗度纖維。
12．權利要求9的方法，其中通過注入蒸汽來保持在步驟(g)中所述的分散纖維的所述溫度。
13．權利要求9的方法，其中所述的半纖維素酶是木聚糖酶。
14．權利要求9的方法，其中的衛生紙是以紙張定量7～35磅／令制造的薄頁紙。
15．權利要求9的方法，其中的衛生紙產品是以紙張定量20～40磅／令制造的紙巾，以及是一種紙巾。
16．權利要求9的方法，其中所述的淤漿的所述pH值保持在大約4～7。
17．一種從粗度纖維素纖維制造衛生紙的方法，該方法包括(a)將所述纖維素纖維用水制成淤漿，得到的濃度為大約3～大約18％；(b)向所述淤漿中加入表面活性劑和至少一種酶，所述的酶選自纖維素酶、半纖維素酶和脂肪酶；保持所述的紙漿與所述酶接觸至少約15分鐘；(c)將該淤漿脫水至大約25％～大約35％的濃度；(d)粉碎脫水的纖維，由此得到粉碎的纖維；(e)將粉碎的纖維通過一個纖維分散器，并和選自植物油、礦物油或羊毛脂油的油混合，或將這些油的衍生物與所述纖維混合，并保持所述的纖維在大約180°F的溫度；(f)在制造衛生紙產品的造紙方法中使用所述的酶和表面活性劑處理過的液體漿作為纖維源；以及(g)其中，在整個所述方法中，將所述的紙漿保持在低于大約8的pH值下。
18．權利要求17的方法，其中所述的纖維素纖維是高粗度纖維。
19．權利要求17的方法，其中所述的纖維素纖維是低粗度纖維。
20．權利要求17的方法，其中通過注入蒸汽保持在步驟(e)中所述分散纖維的所述溫度。
21．權利要求17的方法，其中所述的半纖維素酶是木聚糖酶。
22．權利要求17的方法，其中的衛生紙產品是以紙張定量7～35磅／令制造的薄頁紙。
23．權利要求17的方法，其中的衛生紙產品是以紙張定量20～40磅／令制造的紙巾。
24．權利要求17的方法，其中所述液體漿的所述pH值保持在約4～7之間。
25．權利要求17的方法，還包括在所述的經酶處理的紙漿中加入陽離子型染料。
26．一種從纖維素纖維制造衛生紙的方法，該方法包括(a)在攪拌下，將所述纖維素纖維在水中制漿以制備液體漿，所述淤漿的濃度為大約3～大約18％，pH值低于大約8．0；(b)向所述淤漿中加入表面活性劑和至少一種選自纖維素酶、半纖維素酶和脂肪酶的酶；在高于約100°F的溫度下保持所述的液體漿至少15分鐘；(c)將該淤漿脫水至大約25％～大約35％的濃度；(d)粉碎脫水的淤漿，由此得到粉碎的纖維；(e)將粉碎的纖維通過一個纖維分散器，并和選自植物油、礦物油或羊毛脂油的油混合，或將這些油的衍生物與所述纖維混合，得到含有油性產物的處理過的紙漿，并保持所述纖維在大約180°F的溫度；以及(f)在制造衛生紙產品的造紙方法中使用所述的酶處理過的紙漿作為纖維源。
27．權利要求26的方法，其中所述的纖維素纖維是高粗度纖維。
28．權利要求26的方法，其中所述的纖維素纖維是低粗度纖維。
29．權利要求26的方法，其中通過注入蒸汽保持在步驟(e)中所述分散纖維的所述溫度。
30．權利要求26的方法，其中所述的半纖維素酶是木聚糖酶。
31．權利要求26的方法，其中的衛生紙產品是以紙張定量7～35磅／令制造的薄頁紙。
32．權利要求26的方法，其中的衛生紙產品是以紙張定量20～40磅／令制造的紙巾。
33．權利要求26的方法，其中所述液體漿的所述pH值保持在約4～7之間。
34．權利要求26的方法，其中所述的pH值和加入到液體漿中的化學添加劑不足以皂化所述的油性組分。
35．用權利要求1的方法制造的紙。
36．用權利要求7的方法制造的紙。
37．用權利要求13的方法制造的紙。
38．用權利要求20的方法制造的紙。
全文摘要
由高粗度纖維,比如回用新聞紙纖維、CTMP、TMP和磨木漿制造如浴室薄頁紙、面巾紙、餐巾和紙巾等紙制品。這些制品在柔軟度、蓬松度和柔韌性等方面表現出極好的質量水平。新方法以如下的方式選擇性地處理此高粗度纖維,這就是使此纖維感覺更柔軟,并以這類配料加強了造紙機的操作,從而用高粗度纖維得到比以前可得到的產品質量更高的產品質量水平。
文檔編號A47K10/16GK1204375SQ96199094
公開日1999年1月6日 申請日期1996年10月15日 優先權日1995年10月26日
發明者N·W·拉佐里沙, J·F·施米特, R·史密斯 申請人:金伯利-克拉克環球有限公司