專利名稱：用水不溶性化學添加劑處理紙漿的方法
背景技術：
在紙制品的制造中，通常需要通過加入化學添加劑來增強物理和/或光學性能。通常，諸如軟化劑、著色劑、拋光劑、加強劑等的化學添加劑在制造過程中被加入到在造紙機中的高位調漿箱上游的纖維漿中以便為最終的制品提供某些屬性。這些化學添加劑通常在纖維漿的纖維稠度在大約0.15％至大約5％范圍內的漿池或者供料線中被混合或者在生產過程中被噴射到濕或干紙或者棉紙上。
在每一個造紙機處添加化學添加劑的一個缺點是，制造商必須在每一個造紙機上安裝設備以實現化學添加劑的添加。在許多情況下，這是一種高成本的提議。另外，由每一個造紙機生產出來的最終制品的均勻性可能會根據化學添加劑的添加方式、化學添加劑的均勻性和濃度的變化、化學添加劑加入的精確位置、造紙機間的水化學性能差異以及每一個造紙機的人為和功能差異而改變。
關于在濕端化學添加劑添加的另一個問題是，水溶性或者水分散性化學添加劑懸浮在水中，并且在濕紙形成之前不會被完全吸收或者保留在纖維上。為了提高濕端化學添加劑的吸收性能，通常利用官能團使化學添加劑改性以當其在水中時為其提供電荷。帶電荷的化學添加劑和帶陰離子電荷的纖維表面之間的動電吸引有助于化學添加劑沉積和保留在纖維上。但是，可被吸收和保留在造紙機濕端的化學添加劑的量通常遵循一個表示增加的吸收量隨著濃度的增大而減小的吸收曲線，該吸收曲線與Langmuir所描繪的類似。因此，水溶性或者水分散性化學添加劑的吸收量可能遠小于100％，特別是當試圖達到高化學添加劑充填水平時。水不溶性化學添加劑在造紙工藝的水系統中的使用存在更大的問題并且所能夠提供的充填水平通常更差。水不溶性化學添加劑或者非水分散性化學添加劑通常不能用于這樣的水系統中，除非采用乳狀液的形式。
因此，在任何化學制品添加水平下，特別是在高添加水平下，一部分化學添加劑被保留在纖維表面上。化學添加劑的剩余部分保持溶解或者分散在懸浮水相中。這些未被吸收或者未保留的化學添加劑可在造紙過程中產生許多問題。化學添加劑的精確特性將決定可能出現的特定問題，但是可能由于未被吸收或者未保留的化學添加劑所導致的部分問題包括起泡沫、沉淀、其他纖維流的污染、造紙機上的不良纖維保留、多層制品中受到不良影響的化學層純度、在水系統中的溶解固體的沉積、與其他處理化學制品相互影響、氈或者織物堵塞、在干燥器表面上的過度粘附或者脫落、最終制品中的物理性質差異。
因此，在該技術中缺少的和需要的是一種利用水不溶性化學添加劑的改進方法，該方法能夠使添加到紙漿纖維中的水不溶性化學添加劑更稠但可減少或者消除造紙機上的工業用水中的未保留的水不溶性化學添加劑。該方法使造紙機中可能由于常規濕端添加而產生的相關的制造和最終制品質量問題達到最小。
發明概述現在已經發現，在經過處理的紙漿纖維已經在水中再分散后，水不溶性化學添加劑可以以高和/或稠的水平被供給到紙漿纖維，但僅有少量的未保留的水不溶性化學添加劑存在于造紙過程的水中。這可通過在紙漿廠進行最后工序之前利用一種水不溶性化學添加劑處理纖維網、完成最后工序、使最終的紙漿在造紙廠中再分散并且在紙制品的生產中利用最終的紙漿來實現。
因此，在一個方面，本發明提供一種制備經化學處理的紙漿纖維的方法。該方法包括生產一種纖維漿，該纖維漿包括工業用水和原漿纖維。纖維漿被輸送到漿板機的網形成設備并且被制成濕纖維網。濕纖維網被干燥到預定的稠度，從而形成干燥的纖維網。利用一種水不溶性化學添加劑處理該干燥的纖維網，從而形成包含經化學處理的紙漿纖維的經化學處理的干燥纖維網，其中的經化學處理的紙漿纖維具有增加或提高的水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且當經化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的水不溶性化學添加劑量的保留水平的25％到100％之間。水不溶性化學添加劑的化學保留水平可在水不溶性化學添加劑的保留水平的60％到100％之間或者約80％到100％之間。作為常規濕端添加劑添加的化學保留水平方面的變化所測量的水不溶性化學添加劑的提高的化學保留水平可在水不溶性化學添加劑的保留水平的約5％、15％、25％、35％、45％、55％、65％和75％的下限和約25％、35％、45％、55％、65％、75％、85％、95％和100％的上限的范圍內。應該理解的是，下限的數值小于上限的數值。然后這樣經化學處理的紙漿纖維可應用在分離工藝中以便于產生紙制品。
另一方面，本發明也提供一種用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的方法。該方法包括將紙漿纖維與工業用水相混合以形成纖維漿。所述纖維漿被輸送到漿板機的網形成設備并且形成濕纖維網。濕纖維網被脫水到預定的稠度從而形成脫水的纖維網。將一種水不溶性化學添加劑施加到脫水的纖維網上，從而形成包含經化學處理的紙漿纖維的經化學處理的脫水纖維網，其中的經化學處理的紙漿纖維具有增加或提高的水不溶性化學添加劑的化學保留水平，其中當經化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間。水不溶性化學添加劑的化學保留水平可在水不溶性化學添加劑的保留水平的60％到100％之間或者約80％到100％的范圍之間。作為常規濕端添加劑添加的化學保留水平方面的變化所測量的水不溶性化學添加劑的提高的化學保留水平可在水不溶性化學添加劑的保留水平的約5％、15％、25％、35％、45％、55％、65％和75％的下限和約25％、35％、45％、55％、65％、75％、85％、95％和100％的上限的范圍內。應該理解的是，下限的數值小于上限的數值。
本發明另一個實施方案所涉及的是一種用于在紙漿加工階段過程中將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的方法。在紙漿加工階段過程中，即在造紙機的上游，可獲得經化學處理的紙漿纖維。此外，經化學處理的紙漿纖維可被輸送到幾個可布置于不同位置的不同的造紙機處，并且從每個造紙機中出來的成品的質量都將更一致。另外，通過在紙漿纖維可以應用在多個造紙機或者一個造紙機的多個道次上之前用化學方法處理紙漿纖維，則可不再需要在每個造紙機處安置用于添加水不溶性化學添加劑的設備。
本發明用于加工紙漿纖維的方法還能使得更高更均勻濃度的水不溶性化學添加劑被紙漿纖維保留，而且同時在造紙機的水相中保持與造紙機濕端化學添加劑添加相比更低水平的未保留水不溶性化學添加劑。
詞語“未保留”是指未由紙漿纖維保留從而保持懸浮于工業用水中的化學添加劑的任何部分。詞語“網形成設備”包括本領域普通技術人員所公知的漿板機的長網造紙機成形設備、雙網成形裝置、圓網造紙機、壓成形裝置、新月形成形器等。詞語“水”是指水或包含水和造紙工藝中所需要的其他處理添加劑的溶液。詞語“化學添加劑”是指一種處理化合物或指處理化合物的混合物。還應該理解的是，本發明中所使用的化學添加劑可為可吸附型化學添加劑。
干燥纖維網的稠度為65％到100％。在其他實施方案中，干燥纖維網的稠度為80％到100％或為85％到95％。脫水纖維網的稠度為20％到65％。在其他實施方案中，脫水纖維網的稠度為40％到65％或為50％到65％。碎屑的稠度為20％到85％。在其他實施方案中，碎屑的稠度為30％到60％或為30％到45％。
本發明的方法供生產用于制造紙制品的用途的紙漿纖維之用。本發明的一個方面在于，經化學處理的紙漿纖維的均勻供應，代替了昂貴而可變的在一個或多個造紙機處的化學處理的需要。本發明的另一個方面在于，與造紙機上工業用水中未結合或結合有極少量未保留水不溶性化學添加劑可獲得的紙漿纖維相比，具有更高水不溶性化學添加劑含量的紙漿纖維。這是由于經由濕端添加的水不溶性化學添加劑含量通常受以下情況的限制未吸附或未保留水不溶性化學添加劑的水平和/或接觸時間、以及其相關加工困難，諸如起泡沫、沉積、化學相互作用、粘結堵塞、過度的干燥粘合或釋放或者由于在造紙機上工業用水中存在未吸附或未保留的水不溶性化學添加劑所導致的種種紙張物理性能控制問題。本發明的另一個方面在于，輸送用水不溶性化學添加劑所處理的紙漿纖維的能力，所述水不溶性化學添加劑當在造紙操作的濕端中添加時不會被保留。
依照本發明的一個實施方案，本發明包括將至少第一化學添加劑添加到紙漿纖維中。紙漿纖維與工業用水相混合從而形成纖維漿。所述纖維漿被輸送到漿板機的網形成設備中。纖維漿被脫水從而形成碎屑漿。將一種水不溶性化學添加劑施加到碎屑漿中，從而形成包含經化學處理的紙漿纖維的經化學處理的碎屑漿。經化學處理的紙漿纖維具有增加或提高的水不溶性化學添加劑的化學保留水平，其中當經化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間。水不溶性化學添加劑的化學保留水平可在水不溶性化學添加劑的保留水平的60％到100％之間或者約80％到100％的范圍之間。作為常規濕端添加劑添加的化學保留水平方面的變化所測量的水不溶性化學添加劑的提高的化學保留水平可在水不溶性化學添加劑的保留水平的約5％、15％、25％、35％、45％、55％、65％和75％的下限和約25％、35％、45％、55％、65％、75％、85％、95％和100％的上限的范圍內。應該理解的是，下限的數值小于上限的數值。
本發明的另一個方面在于，用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的方法。該方法包括產生包含工業用水與紙漿纖維的纖維漿。所述纖維漿被輸送到漿板機的網形成設備并且形成濕纖維網。濕纖維網被脫水到預定的稠度從而形成脫水的纖維網。將第一水不溶性化學添加劑施加到脫水的纖維網上，從而形成經化學處理的紙漿纖維的經化學處理的脫水纖維網。將第二水不溶性化學添加劑施加到經化學處理的脫水纖維網上，從而形成包含經雙重化學處理的紙漿纖維的經雙重化學處理的脫水纖維網，其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有增加或提高的第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第一水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間，并且其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有提高的第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且，當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第二水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間。第一和/或第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平可在所施加的第一和/或第二水不溶性化學添加劑量的60％到100％之間或者約80％到100％的范圍之間。作為常規濕端添加劑添加的化學保留水平方面的變化所測量的第一和/或第二水不溶性化學添加劑的提高的化學保留水平可分別在第一和/或第二水不溶性化學添加劑的保留水平的約5％、15％、25％、35％、45％、55％、65％和75％的下限和約25％、35％、45％、55％、65％、75％、85％、95％和100％的上限的范圍內。應該理解的是，下限的數值小于上限的數值。
本發明的另一個方面在于，用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的方法。該方法包括將紙漿纖維與工業用水相混合以形成纖維漿。所述纖維漿被輸送到漿板機的網形成設備并且形成濕纖維網。濕纖維網被脫水到預定的稠度從而形成脫水的纖維網。脫水的纖維網被干燥到預定的稠度從而形成干燥的纖維網。將第一水不溶性化學添加劑施加到干燥纖維網上并向干燥纖維網施加第二水不溶性化學添加劑，從而形成包含經雙重化學處理的紙漿纖維的經雙重化學處理的脫水纖維網，其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有增加或提高的第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第一水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間，并且其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有提高的第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且，當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第二水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間。第一和/或第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平可在所施加的第一和/或第二水不溶性化學添加劑量的60％到100％之間或者約80％到100％的范圍之間。作為常規濕端添加劑添加的化學保留水平方面的變化所測量的第一和/或第二水不溶性化學添加劑的提高的化學保留水平可分別在第一和/或第二水不溶性化學添加劑的保留水平的約5％、15％、25％、35％、45％、55％、65％和75％的下限和約25％、35％、45％、55％、65％、75％、85％、95％和100％的上限的范圍內。應該理解的是，下限的數值小于上限的數值。可生產出具有由于紙漿纖維對于化學添加劑的保留而增強質量的成品。
本發明的另一個方面在于，用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的方法。該方法包括將紙漿纖維與工業用水相混合以形成纖維漿。所述纖維漿被輸送到漿板機的網形成設備并且形成濕纖維網。濕纖維網被脫水到預定的稠度從而形成脫水的纖維網。向脫水纖維網上施加第一水不溶性化學添加劑從而形成經化學處理的脫水纖維網。將經化學處理的脫水纖維網干燥到預定的稠度從而形成經化學處理的干燥纖維網。將第二水不溶性化學添加劑施加到經化學處理的干燥纖維網上，從而形成包含經雙重化學處理的紙漿纖維的經雙重化學處理的干燥纖維網，其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有提高的第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第一水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間，并且其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有提高的第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且，當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第二水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間。第一和/或第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平可在所施加的第一和/或第二水不溶性化學添加劑量的60％到100％之間或者約80％到100％的范圍之間。作為常規濕端添加劑添加的化學保留水平方面的變化所測量的第一和/或第二水不溶性化學添加劑的提高的化學保留水平可分別在第一和/或第二水不溶性化學添加劑的保留水平的約5％、15％、25％、35％、45％、55％、65％和75％的下限和約25％、35％、45％、55％、65％、75％、85％、95％和100％的上限的范圍內。應該理解的是，下限的數值小于上限的數值。可生產出具有由于紙漿纖維對于化學添加劑的保留而增強質量的成品。
本發明具體可用于向紙漿纖維中添加水不溶性化學添加劑，諸如軟化劑，使成品具有較少的問題和能夠低成本生產，所述成品具有由紙漿纖維所保留的水不溶性化學添加劑提供的增強的質量。
因此，本發明的另一個方面在于由已被化學處理以使得造紙機上工業用水中水不溶性化學添加劑的殘余或未保留量最小化的紙漿纖維制成的紙制品。文中所使用的詞語“紙”大致包括書寫紙、印刷紙、包裝紙、衛生紙以及工業紙、新聞紙、掛面紙板、棉紙、浴棉紙、面巾紙、餐巾紙、手帕紙、以及擦手紙，以及依照生產此類產品的任何傳統工藝所制造的其他纖維素結構，包括吸收墊、吸收物品中的入口網諸如尿布、褥、濕抹布、肉禽墊、女用護墊等等。關于文中所使用的詞語“紙”的用法包括任何只包含纖維素纖維或與其他天然或合成纖維組合而成的纖維狀網。它可被層化或非層化、弄縐或不弄縐、并可包括單層或多層。另外，紙或棉網可包含用于增強整體性和強度的增強纖維。
詞語“軟化劑”是指任何可結合在紙制品諸如棉紙中的水不溶性化學添加劑，用于提供改進的流動性、觸感并降低紙硬度。這些水不溶性化學添加劑還可用于降低紙硬度或可單獨用于諸如通過減少棉紙表面與手之間的摩擦系數而提高棉紙的表面特性。
術語“染料”是指可結合在紙制品諸如衛生間用紙、面巾紙、紙巾以及餐巾紙中以提供顏色的任何化學制品。依賴于化學制品的性質，可將染料分類為酸性染料、堿性染料、直接染料、纖維素活性染料、或顏料。所有的分類都適合于與本發明結合使用。
術語“水不溶性”是指在水中將不形成溶液的固相或液相，而術語“水分散性”是指可被分散到水介質中的膠體尺寸或更大尺寸的固相或液相。
術語“粘合劑”是指可結合到棉紙中以增加或增強紙板中纖維間或纖維內粘合水平的任何化學制品。增強的粘合劑可為離子的、氫或共價性質的。應該理解的是，粘合劑是指干燥和潤濕強度增強的化學添加劑。
用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的方法可在多種紙漿最終工序中應用，包括干燥濕漿板、潤濕濕漿板、碎屑漿以及急驟干燥紙漿操作。通過示例的方式，在Pulp and Paper ManufactureThepulping of wood，第二版，第1卷，第12章.編者Ronald G.MacDonald中披露了各種紙漿整理工序(也稱之為壓漿)，該文獻的內容在這里列作參考內容。在本發明中可使用各種方法施加水不溶性化學添加劑，包括但不局限于噴涂、涂布、起泡沫、打印、施膠加壓或本領域公知的其他任何方法。
另外，在使用不只一種水不溶性化學添加劑的情況中，可將水不溶性化學添加劑按照次序添加到纖維網中，以減少水不溶性化學添加劑之間的相互作用。
許多紙漿纖維類型可用于本發明，包括硬木或軟木、稻草、亞麻、乳草屬植物種子絲棉纖維、馬尼拉麻、大麻、洋麻、甘蔗渣、棉花、蘆葦等等。所有已知的造紙纖維都可使用，包括漂白了的和未漂白的纖維、天然纖維(包括木質纖維和其他纖維素纖維、纖維素衍生物、以及用化學方法硬化或交聯的纖維)、合成纖維的一些組成部分(合成造紙纖維，包括用聚丙烯、丙烯酸、芳香族聚酰胺、醋酸鹽等等制成的某些形式的纖維)、原始的可回收或重復利用的纖維、硬木和軟木、以及已用機械方法化成紙漿(例如，做紙漿用的磨碎之木料)、以化學方法化成紙漿(包括但不局限于牛皮紙和亞硫酸鹽制漿工藝)、用熱機械方法化成紙漿、用化學機械方法化成紙漿等等的纖維。上面所述或所涉及的纖維分類的任何組的混合物都可使用。可用本領域中有利的公知的多種方法制備紙漿纖維。制備纖維的實用方法包括分散以提供卷曲和提高的干燥特性，諸如1994年9月20日授權M.A.Hermans等人的美國專利5,348,620和1996年3月26日授權M.A.Hermans等人的美國專利5,501,768以及1997年8月12日授權Farrington.Jr.等人的美國專利5,656,132中所披露的方法。
依照本發明，紙漿纖維的化學處理可在制漿程序之前、期間和之后進行。用于干燥的通常公認方法包括急驟干燥、圓筒烘燥、撞擊干燥、通氣干燥、紅外干燥、流化床或本領域公知的任何干燥方法。在不使用干燥器的情況下，本發明還可適用于潤濕濕漿板的工藝。
從以下的詳細描述中將清楚本發明的各個特征和優點。在描述中，參照示出本發明優選實施方案的附圖。所述實施方案并不代表本發明的全部范圍。因此應參照文中用于解釋本發明全部范圍的權利要求。
附圖簡述
圖1示出了本發明所涉及的方法的示意性程序流程圖，所述方法用于用一種水不溶性化學添加劑處理紙漿纖維。
圖2示出了本發明所涉及的方法的示意性程序流程圖，所述方法用于用多種水不溶性化學添加劑處理紙漿纖維。
圖3示出了本發明所涉及的制造褶皺棉紙片方法的示意性程序流程圖。
圖4示出了用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的流化床設備。
圖5示出了用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的流化床設備。
發明詳述下面將參照附圖更詳細地描述本發明。關于制漿階段、制漿工藝以及紙漿纖維的干燥，可使用多種常規制漿設備和操作。應該理解的是，紙漿纖維可為原始紙漿纖維或回收利用的紙漿纖維。然而，出于提供本發明各種實施方案可適用范圍的目的示出了具體的常規成分。通過依照本發明處理紙漿纖維而不是在造紙機處在濕端添加中處理紙漿纖維可獲得由紙漿纖維所改進的化學添加劑的保留水平。另外，本發明能夠在造紙廠進行快速的紙漿纖維等級變化。
圖1示出了本發明一個實施方案所涉及的用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的制漿工藝制備設備。纖維漿10被制備之后通過合適的導管(未示出)被輸送到高位調漿箱28中，在高位調漿箱28處纖維漿10被噴射或沉積到長網造紙機區域30中，從而形成濕纖維網32。濕纖維網32可經歷機械壓力以去除工業用水。應該理解的是，所述工業用水可包含用于在板形成步驟之前處理纖維漿10的處理助劑。在所示出的實施方案中，長網造紙機區域30在壓榨部44之前，盡管備選的脫水裝置諸如輥隙增厚裝置等等也可用在漿板機中。纖維漿10被沉積到有孔織物46上，以使得可從濕纖維網32中去除長網造紙機區域濾出液48。長網造紙機區域濾出液48包括一部分工業用水。壓榨部44或本領域公知的其他脫水裝置適當地使得濕纖維網32的纖維稠度增強30％或更高，尤其是增強40％或更高從而形成脫水網33。在板形成步驟期間作為長網造紙機區域濾出液48被去除的工業用水可用作制漿工藝中稀釋階段的稀釋用水或者被排出。
在輔助壓榨部或本領域公知的其他脫水裝置中可對脫水纖維網33進一步脫水。適當脫水的纖維網33可被輸送到干燥機區域34，在干燥機區域34處在脫水纖維網33上執行蒸發式烘燥到風干稠度，從而形成干燥纖維網36。之后將干燥纖維網36繞在卷筒37上或將其切、割成片并通過打包機(未示出)進行打包以便于輸送到造紙機38(如圖3中所示的)。
如圖1中所示的，可在多個添加位置35a、35b、35c和35d將水不溶性化學添加劑24添加或施加到脫水纖維網33或干燥纖維網36。應該理解的是，盡管在圖1中只示出了四個添加位置35a、35b、35c和35d，但是水不溶性化學添加劑24的添加可出現在濕纖維網32初始干燥位置到將干燥纖維網36繞在卷筒37上或將其打包以便于輸送到造紙機的位置之間的任意位置。添加位置35a示出了在壓榨部44中的水不溶性化學添加劑24的添加。添加位置35b示出了在壓榨部44與干燥機區域34之間的水不溶性化學添加劑24的添加。添加位置35c示出了在干燥機區域34中的水不溶性化學添加劑24的添加。添加位置35d示出了在干燥機區域34與卷筒37或打包機(未示出)之間的水不溶性化學添加劑24的添加。
由經化學處理的紙漿纖維所保留的水不溶性化學添加劑的量為約0.1千克/公噸或更高。在具體可取的實施方案中，所保留的水不溶性化學添加劑的量為約0.5kg/公噸或更高，特別地為1kg/公噸或更高，更特別地為2kg/公噸或更高。一旦經化學處理的紙漿纖維在造紙機處被再分散，在工業用水相中未保留的水不溶性化學添加劑的量在由經化學處理的紙漿纖維所保留的水不溶性化學添加劑的量的0和50％之間，特別地為0和30％之間，更特別地為0和10％之間。
適合用在本發明中的化學制品包括那些不可溶于水的化學制品。特別適用的是那些當結合到紙或棉紙制品中時提供產品增強優勢的水不溶性化學制品。甚至更適用的是那些在被吸收到纖維素纖維表面上之后不吸取水的水不溶性化學制品。適合于用在本發明中的化學制品分類包括但不局限于礦物油、礦脂、烯烴、醇類、脂肪醇、乙氧基化脂肪醇、酯類、高分子量羧基和多聚羧酸以及其鹽類、聚二甲基硅氧烷和改性聚二甲基硅氧烷。改性聚二甲基硅氧烷可包括氨基功能的聚二甲基硅氧烷、烯基氧化物改性的聚二甲基硅氧烷、有機金屬改性聚硅氧烷，循環和非循環改性聚二甲基硅氧烷的混合物等等。應該注意的是，水不溶性化學添加劑可以以分散狀或乳液狀的方式施加，并且仍然在本發明的保護范圍內。
一系列水不溶性化學添加劑可與本發明結合使用，所述水不溶性化學添加劑包括干強度劑、濕強度劑、軟化劑、剝離劑、吸附劑、上漿劑、染料、光學增白劑、化學示蹤劑、遮光劑、干燥劑膠粘化學制品等等。輔助水不溶性化學添加劑可包括顏料、潤滑劑、濕潤劑、殺病毒劑、殺菌劑、緩沖劑、蠟、含氟聚合物、臭氣控制物質和除臭劑、沸石、香料、植物和礦物油、聚硅氧烷化合物、表面活性劑、保濕液、紫外線阻斷劑、抗生物質制劑、洗劑、殺霉劑、防腐劑、真蘆薈榨出物、維他命E等等。
在造紙機38處(見圖3)，(圖1的)干燥纖維網36與水相混合以形成經化學處理的紙漿纖維漿49。經化學處理的紙漿纖維漿49包含具有由獨立纖維所保留的(圖1的)水不溶性化學添加劑24的經化學處理的紙漿纖維。使得經化學處理的紙漿纖維漿49穿過造紙機38并將其加工以形成成品64。作為示例，在以下文獻中披露了各種造紙或造棉紙的工藝，所述文獻為1997年9月16日授權Engel等人的美國專利5,667,636；1997年3月4日授權Farrington，Jr等人的美國專利5,607,551；1997年9月30日授權Wendt等人的美國專利5,672,248；以及1996年2月27日授權Edwards等人的美國專利5,494,554，將這些參考文獻引用于此作為參考。由于在制漿程序期間由經化學處理的紙漿纖維對于水不溶性化學添加劑24的保留，使得成品64具有增強的質量。在本發明的其他實施方案中，在造紙機38處備料期間可向經化學處理的紙漿纖維漿49中添加輔助水不溶性化學添加劑24。
圖2示出了本發明的一個備選實施方案，其中，分別連續添加的第一和第二水不溶性化學添加劑24和25被添加到脫水纖維網33和/或干燥纖維網36。應該理解的是，第一水不溶性化學添加劑24的添加可發生在可施加第二水不溶性化學添加劑25的任何位置。應該理解的是，第二水不溶性化學添加劑25的添加可發生在可施加第一水不溶性化學添加劑24的任何位置。制備纖維漿10，之后通過合適的導管(未示出)將其輸送到高位調漿箱28中，在高位調漿箱28處纖維漿10被噴射或沉積到長網造紙機區域30中，從而形成濕纖維網32。濕纖維網32可經歷機械壓力以去除工業用水。在所示出的實施方案中，長網造紙機區域30在壓榨部44之前，盡管備選的本領域公知的脫水裝置諸如夾持增厚裝置等等也可用在漿板機中。纖維漿10被沉積到有孔織物46上，以使得可從濕纖維網32中去除長網造紙機區域濾出液48。長網造紙機區域濾出液48包括一部分工業用水。壓榨部44或本領域公知的其他脫水裝置適當地使得濕纖維網32的纖維稠度增強30％或更高，尤其是增強40％或更高從而形成脫水網33。在板形成步驟期間作為長網造紙機區域濾出液48被去除的工業用水可用作制漿工藝中稀釋階段的稀釋用水或者被排出。
在輔助壓榨部44或本領域公知的其他脫水裝置中可對脫水纖維網33進一步脫水。適當脫水的纖維網33可被輸送到干燥機區域34，在干燥機區域34處在脫水纖維網33上執行蒸發式烘燥到風干稠度，從而形成干燥纖維網36。之后將干燥纖維網36繞在卷筒37上或將其切、割成片并通過打包機(未示出)進行打包以便于輸送到造紙機38(如圖3中所示的)。
如圖2中所示的，可在多個添加位置35a、35b、35c和35d將第一水不溶性化學添加劑24添加或施加到脫水纖維網33或干燥纖維網36。應該理解的是，盡管在圖2中只示出了四個添加位置35a、35b、35c和35d，但是第一水不溶性化學添加劑24的添加行為可出現在濕纖維網32初始脫水位置到將干燥纖維網36繞在卷筒37上或將其打包以便于輸送到造紙機38的位置之間的任意位置。添加位置35a示出了在壓榨部44中的第一水不溶性化學添加劑24的添加。添加位置35b示出了在壓榨部44與干燥機區域34之間的第一水不溶性化學添加劑24的添加。添加位置35c示出了在干燥機區域34中的第一水不溶性化學添加劑24的添加。添加位置35d示出了在干燥機區域34與卷筒37或打包機之間的第一水不溶性化學添加劑24的添加。
如圖2中所示的，可在多個添加位置35a、35b、35c和35d將第二水不溶性化學添加劑25添加或施加到脫水纖維網33或干燥纖維網36。應該理解的是，盡管在圖2中只示出了四個添加位置35a、35b、35c和35d，但是第二水不溶性化學添加劑25的添加行為可出現在至少在第一水不溶性化學添加劑24的初始添加位置下游的濕纖維網32初始脫水位置到將干燥纖維網36繞在卷筒37上或將其打包以便于輸送到造紙機38的位置之間的任意位置。添加位置35a示出了在壓榨部44中的第二水不溶性化學添加劑25的添加。添加位置35b示出了在壓榨部44與干燥機區域34之間的第二水不溶性化學添加劑25的添加。添加位置35c示出了在干燥機區域34中的第二水不溶性化學添加劑25的添加。添加位置35d示出了在干燥機區域34與卷筒37或打包機之間的第二水不溶性化學添加劑25的添加。
在造紙機38處(見圖3)，(圖1的)干燥纖維網36與水相混合以形成經化學處理的紙漿纖維漿49。經化學處理的紙漿纖維漿49包含具有由獨立纖維所保留的第一和第二水不溶性化學添加劑24和25的經化學處理的紙漿纖維。使得經化學處理的紙漿纖維漿49穿過造紙機38并將其加工以形成成品64。作為示例，在以下文獻中披露了各種造紙或造棉紙的工藝，所述文獻為1997年9月16日授權Engel等人的美國專利5,667,636；1997年3月4日授權Farrington，Jr等人的美國專利5,607,551；1997年9月30日授權Wendt等人的美國專利5,672,248；以及1996年2月27日授權Edwards等人的美國專利5,494,554，在這里引入上述文獻作為參考。由于在制漿程序期間由經化學處理的紙漿纖維對于第一和第二水不溶性化學添加劑24和25的保留，使得成品64具有增強的質量。在本發明的其他實施方案中，在造紙機38處備料期間可向經化學處理的紙漿纖維漿49中添加輔助第二水不溶性化學添加劑25。
在其他實施方案中，應該理解的是，第三、第四、第五等等水不溶性化學添加劑可用于處理脫水纖維網33和/或干燥纖維網36。
第一水不溶性化學添加劑24適當地為紙漿纖維的0.1kg/公噸或更高。在特定的實施方案中，第一水不溶性化學添加劑24為聚硅氧烷并以從紙漿纖維的0.1kg/公噸或更高的量開始添加。
第二水不溶性化學添加劑25適當地為紙漿纖維的0.1kg/公噸或更高。在特定的實施方案中，第二水不溶性化學添加劑25為聚硅氧烷并以從紙漿纖維的0.1kg/公噸或更高的量開始添加。
在本發明的其他實施方案中，可在制漿工藝設備中的多個位置處將第一和第二水不溶性化學添加劑24和25中的每一種添加到纖維漿10中。
在本發明的其他實施方案中，依照如上所述的本發明的方法可用第一水不溶性化學添加劑24處理一批紙漿纖維，同時依照本發明可用第二水不溶性化學添加劑25處理第二批紙漿纖維。在造紙工藝中，如1998年3月24日授權Wendt等人的美國專利5,730,839中所披露的，不同的紙漿纖維或經受不同處理的紙漿纖維可被加工成分層紙或棉紙制品，在這里引入所述文獻作為參考。
參照圖3，用成形織物52和常規濕壓造紙(或載體)氈56之間的2層高位調漿箱50形成了棉紙網64，所述常規濕壓造紙氈56至少部分地包繞在成型輥54和壓輥58之間。然后將棉紙網64從濕壓造紙氈56輸送到向壓輥58施加真空的Yankee干燥器60。在由壓輥58將棉紙網施加到Yankee干燥器60之前，通常用噴桿59將粘合劑混合物噴涂到Yankee干燥器60的表面上。天然氣加熱罩(未示出)可局部地圍繞Yankee干燥器60，這有助于干燥所述棉紙網64。用起皺刮刀刀片將棉紙網64從Yankee干燥器60中移除。可將兩個棉紙網64疊合起來進行壓延。可將所形成的2層棉紙制品纏繞在硬輥上。
在本發明的其他實施方案中，通過第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25的直接施加可形成沿脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的z-方向的第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25的梯度。在一個實施方案中，第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25被施加到脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的一側。在另一個實施方案中，脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的一側充滿著第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25。在另一個實施方案中，通過將第一水不溶性化學添加劑24施加到脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的一側，而將第二水不溶性化學添加劑25施加到脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的另一側(相對側)可形成沿脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的z-方向的雙重梯度。詞語“z-方向”是指穿過網材料厚度的方向。
可施加第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25以便于形成一個梯度，其中沿脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的z-方向從由第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25所處理的脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的側面到脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的中間布置有第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25中每一種的大約100％，而沿脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的z-方向從脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的中間到脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的相對側基本上沒有布置任何第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25。
可施加第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25以便于形成一個梯度，其中沿脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的z-方向從由第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25所處理的脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的側面到脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的中間布置有第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25中每一種的大約66％，而沿脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的z-方向從脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的中間到脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的相對側布置有第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25中每一種的大約33％。還可形成這樣的梯度，其中從脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的一個側面布置有第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25中每一種的100％、75％、60％、50％、40％、25％或0％，而從脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的相對側布置有第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25中每一種的大約0％、25％、40％、50％、60％、75％或100％。
應該理解的是，在這些實施方案的任意一個中，第一和第二水不溶性化學添加劑24和25都可各自被施加于脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的相對側。或者，第一和第二水不溶性化學添加劑24和25都可被施加于脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的兩個相對側。仍然在另一種變化中，第一和第二水不溶性化學添加劑24和25可只被施加于脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的一側。在只有第一水不溶性化學添加劑24被施加到脫水纖維網33和/或干燥纖維網36上時，第一水不溶性化學添加劑24可被施加到脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的一側或兩個相對側。
在本發明的另一個實施方案中，第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25的量可從標準量中減少，同時由于第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25在脫水纖維網33和/或干燥纖維網36之上或之中的分布，仍然可以提供獨特的產品特性，這與本發明的一個實施方案相反，其中第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25均衡分布于脫水纖維網33和/或干燥纖維網36。脫水纖維網33和/或干燥纖維網36的第一和/或第二水不溶性化學添加劑24和25的施加梯度的形成是可實現這一點的一種方法。
依照本發明為了只處理一部分纖維而直接施加水不溶性化學添加劑可導致產生具有不同于具有經均勻化學處理纖維的產品特性的產品。另外，直接施加通常需要更少量的水不溶性化學添加劑以獲得紙增強作用，從而使得由于造紙水系中未保留的水不溶性化學添加劑所造成的有害影響最小化。
多種流化床涂布系統可適于將不溶于水化學添加劑涂布到紙漿纖維上或者利用不溶于水化學添加劑處理紙漿纖維以增強紙漿纖維的性能或者增強紙漿纖維在制造經化學處理的最終紙制品或者棉紙制品的工藝和方法中的性能。例如，人們可使用Wurster流化床涂布機，諸如Lasko公司的Ascoat Unit Model101(Leominster，Mass.)，Fluid Air有限公司的Magnacoater(Aurora，lllinois)，或者在1997年4月29日授權給Brinen等人的美國專利US5,625,015中披露的改進型Wurster涂布機，這些在這里作為參考。Wurster流化床涂布技術是一種最常用的用于顆粒涂布的常規方法，最初開發這種技術是為了固體顆粒材料，諸如粉末、細粒和晶體的封裝。但是根據本發明，該技術可適于將至少一種不溶于水化學添加劑涂層輸送到紙漿纖維上。
涂布機通常被制成一種圓筒狀或者錐形(頂部直徑大于底部直徑)容器的形式，利用空氣噴射器或者具有多個噴射孔的分配板在底部噴射空氣。紙漿纖維在氣流中被流化。一個或者多個噴嘴在能夠與移動的紙漿纖維充分接觸的位置處噴射最初以液體、漿液或者泡沫的形式提供的不溶于水化學添加劑。紙漿纖維在壁或者擋板后面上下移動，紙漿纖維在那里被引導以再次進入流化床并且被再次涂布(處理)，利用第二種水不溶性化學添加劑進行處理，或者可被移除和再次被處理。同時也可通過一個或者多個噴嘴同時利用兩種或者多種水不溶性化學添加劑對紙漿纖維進行處理。周圍的干燥空氣或者較高的空氣溫度或者施加其他形式的能量(微波、紅外線輻射、電子束、紫外線輻射、蒸氣等)使紙漿纖維上的化學添加劑干燥或者硬化。紙漿纖維多次停留在流化床中以在紙漿纖維上以提供所需的一種或者多種水不溶性化學添加劑的處理量。
原始的Wurster流化床涂布機在下列文獻中披露1957年7月16日授權給D.E.Wurster的美國專利US2,799,241；1963年5月14日授權給D.E.Wurster的美國專利US3,089,824；1964年1月7日授權給J.A.Lindlof等的美國專利US3,117,024；1965年7月27日授權給D.E.Wurster和J.A.Lindlof等美國專利US3,196,827；1965年9月21日授權給D.E.Wurster等的美國專利US3,207,824；1966年3月21日授權給D.E.Wurster和J.A.Lindlof的美國專利US3,241,520；以及1966年5月31日授權給D.E.Wurster的美國專利US3,253,944，這些專利文獻引用于此作為參考。較近的使用Wurster涂布機的示例披露在1986年11月18日授權給Nuwayser等的美國專利US4,623,588，該文獻引用于此作為參考相關的裝置披露在1993年10月19日授權給Littman等的美國專利US5,254,168中，該專利文獻引用于此作為參考。
其他涂布方法不需取決于氣流中的紙漿纖維的顆粒流態化。可在造紙程序期間在紙漿纖維由搖動器或其他脈動裝置機械顫動時對紙漿纖維進行噴涂或用一種或多種水不溶性化學添加劑處理紙漿纖維，之后可將紙漿纖維分離或分解，所述造紙程序期間諸如在紙漿纖維從一個容器中落入另一個容器中時、在移動器皿或具有旋轉槳的器皿諸如Forberg顆粒涂布機(Forberg AS，Larvik，Norway)中翻動紙漿纖維時，所述涂布機可在不用施真空以將水不溶性化學添加劑保持在紙漿纖維表面的情況下被操縱，，或者當紙漿纖維停在一個臺子上時。在一個實施方案中，如1987年6月23日授權給Sparks等人的美國專利No.4,675,140中所披露的，可首先使得紙漿纖維與一種水不溶性化學添加劑相結合，然后通過離心力將紙漿纖維分離為獨立的涂覆過的(經處理的)紙漿纖維，該文獻引用于此作為參考。
用于涂覆干燥顆粒的系統也可適用于本發明的紙漿纖維。所述設備的實例包括Aveka Corp.(Woodbury，MN)的磁性輔助壓緊涂布，其中通過改變磁場使得腔室中的磁性顆粒搖動，使得目標顆粒和涂覆物質反復地碰撞，從而致使目標顆粒涂覆；Hosokawa Micron Corp(Hirakata，Osake，日本)的Mechanofusion，其中滾筒中的顆粒和涂覆物質被周期性地迫入臂墊下面的縫隙中，從而使得物質受熱并結合在一起以形成涂覆顆粒，這是一種當包含熱塑性材料時尤其有效的方法；Tokuju Corporation(Hirakata，日本)的Theta Composer，其中一對旋轉的橢圓封頭使得顆粒和涂覆物質機械地聚集；Thyssen Henschel Industritechnik(Kassel，德國)的Henschel混合器，認為其可用于將顆粒與聚合材料相混合；Nara Machinery(Tokyo，日本)的Hybridizer，所述Hybridizer使用高速旋轉的刮刀以便于將涂覆粉末沖擊到氣流所攜帶的顆粒上；以及新澤西技術協會的旋轉流化臺涂布機，所述涂布機包括其中裝有顆粒的多孔滲水的旋轉缸。受壓空氣進入所述缸壁并朝向中心的內部出口孔流動。通過腔室壁的氣流可逆著離心力使得顆粒流化。當顆粒被流化時，被噴射到腔室中的涂覆物質可撞擊到顆粒上并涂覆它們。
在干燥顆粒涂布系統下，可通過任何技術首先用第一水不溶性化學添加劑處理紙漿纖維，然后用粉末狀的第二水不溶性化學添加劑處理紙漿纖維。還可同時用第一和第二水不溶性化學添加劑處理紙漿纖維。這樣做形成了這樣一種涂布處理，其中，第二水不溶性化學添加劑被選擇性地分布到涂布處理的外表面附近，并且其中靠近于紙漿纖維的涂布處理的部分可基本上沒有第二水不溶性化學添加劑。
以實例的方式，圖4和圖5示出了兩種可用于涂布本發明所涉及的紙漿纖維130的流化床涂覆工藝。在圖4中，示出的設備120包括內部圓柱形隔板122、外部圓柱形隔板124以及具有中央多孔或燒結區以便于噴射氣體以夾帶紙漿纖維130的分配板126。大部分流化氣流直接穿過內部圓柱形隔板122。這樣，紙漿纖維130的總的流動型式是在內部圓柱形隔板122內部向上，以及在內部圓柱形隔板122外部向下。與幾種通用形式的Wurster工藝不同，在圖4的設備120中，噴嘴128被布置于設備120的底部，剛好在分配板126的上方。噴嘴128向上噴射，提供水不溶性化學添加劑的噴霧132對于紙漿纖維130的同向施加。本領域中任何適合的噴嘴和輸送系統都可使用。
除已去除了圖4的內部圓柱形隔板122以外，圖5與圖4相似，并且現在分配板126的多孔或燒結區基本遍布整個分配板126。
圖4設備的許多特征都可在本發明的保護范圍內進行改進。例如，可用一個或多個擋板或流動導向器(未示出)替代內部圓柱形隔板122。外部圓柱形隔板124或內部圓柱形隔板122的壁可為斜削形的并且可被用于去除紙漿纖維130或從一個或多個噴嘴(未示出)添加水不溶性化學添加劑的口或開口阻斷。外部圓柱形隔板124或內部圓柱形隔板122或者兩者都可旋轉、振動或擺動。在處理操作(例如旋轉、振動或擺動)過程中分配板126還可移動。多種噴嘴和輸送系統都可用于輸送涂布物質，包括GS制造業(Costa Mesa，加利福尼亞)的SilliconeDispensing System。可從設備120的任何位置通過噴涂、或通過幕簾涂布或開槽涂布或其他適合于移動紙漿纖維130流的工藝施加水不溶性化學添加劑。
實施例下面的實施例將描述如何生產依照本發明所描述的經化學處理的紙漿。在這些實施例中，施加的定義是指在處理之后干燥纖維層上的所測量的化學制品的量。該量是通過測量方法部分中的化學制品測量方法所確定的。
這些實施例中的化學制品保留水平被定義為施加的化學制品處理的百分率，即在經處理的纖維層在水中被分散為低固體含量百分率之后屬于纖維上的百分率。依照等式1計算保留百分比。
％R＝Cw/Cf(100％)等式1其中％R為化學制品保留百分比Cf為所測量的施加到紙漿的化學制品水平，單位為kg/MTCw為所測量的分散和改性紙漿中的化學制品水平測量方法通過在用二乙基醚合三氟化硼(boron triflouride diethy etherate)進行衍生(derivitization)之后用氣相色譜分析測量樣品的硅氧烷化合物含量。通過將0.1000±0.0010克包含接近0.1毫克的硅氧烷化合物的纖維素樣品按量配給20毫升的預留空間小瓶中而開始該程序。將100μL二乙基醚合三氟化硼添加到小瓶中。在反應一個小時后，用氣相色譜分析(GC)分析小瓶預留空間的Me2SiF2。所使用的GC系統是具有Hewlett-Packard7964自動取樣器和火焰離子化檢測器的Hewlett-Packard型5890。使用了從J&W Scientific(目錄#115-3432)購得的GSQ柱體(30m×0.53mm內徑)。GC系統使用氦氣作為載體氣體以16.0mL的流速穿過柱體并在檢測器處補充14mL。噴射器溫度為150℃，檢測器溫度為220℃。色譜分析條件為50℃數分鐘，到150℃具有10℃/分鐘的斜面。該最終溫度保持5分鐘。二甲基二氟硅的保留時間為7分鐘。
通過用已知量的硅氧烷樣品處理比較樣品而制備校準試樣。用適合的溶劑形成硅氧烷化合物的稀釋液。然后在通過在烤爐中加熱而進行衍生之前去除該溶劑。校準標準被用于準備與GC檢測器分析物峰面積相對的硅氧烷量的線形擬合。該曲線然后用于確定未知樣品中分析物的量，而后通過用棉紙重量除而轉變為硅氧烷化合物的添加百分比。
用索克利特萃取法程序通過重量(gravimteric)分析法測量包含礦物油的樣品。樣品重為10.00±0.01g到接近1mg。然后耗費4個小時用氯仿以索克利特法萃取樣品。去除氯仿并蒸發，留下需要的化合物，然后稱重。使用校準試樣，其中用所關心的已知化合物量強化未經處理的紙漿樣品。校準曲線用于將萃取物質性質調整為纖維素紙漿以及調整索克利特萃取法效率。
用高效液體色譜(HPLC)方法測量包含聚乙二醇(PEG)的樣品。該方法包括耗費3個小時測量5.00±0.01g的纖維樣品并在室溫下萃取100mL甲醇。100μL甲醇樣品被提取并在由Waters 600E系統控制器所驅動的Waters HPLC泵上進行分析。這些試驗中所使用的柱體是Phenomenex Luna C8 HPLC分析柱(150mm×4.6mm，5μm)。在使用之前通過運轉5％乙腈/95％水溶液15分鐘使得所述柱平衡。所使用的檢測器為Sedex 55蒸發式光散射檢測器。在柱體中用每分鐘5％到50％乙腈的濃度梯度的乙腈/水溶液運載甲醇樣品。通過用PEG-400儲備溶液強化比較樣品來準備校準試樣，然后在55℃的烤爐中干燥樣品48小時。與PEG濃度相對的校準HPLC峰面積與二階多項式相配。然后用該等式計算未知樣品中的PEG濃度。
實施例1
該實施例中未經處理的紙漿是pH值為4.5的完全漂白了的桉樹紙漿纖維。參照圖1，將該纖維形成為基重為900克/平方米的烘干紙漿的層形式，將纖維壓制并干燥到固體含量百分數近似于為85的程度。接下來，從位于美國中北部密執安州的Dow Corning公司可購得的作為DC-200硅樹脂出售的純聚二甲基硅氧烷被施膠壓榨于纖維層上。在只將液體施加到底部輥的情況下在15pli下進行施膠壓榨。壓區的輥由底部上的硬橡膠和頂部上的Durarock組成。施加到纖維層的化學制品量近似于為43千克/公噸桉樹纖維。該量是通過前面所述的解析氣相色譜分析方法確定的。允許化學制品保留在紙漿層上2星期，之后耗費5分鐘用40°F的水在英國紙漿粉碎機中將化學制品分散為固體含量百分數近似于為1.2的程度，所述紙漿粉碎機可從Lorentzen和Wettre，Atlanta，GA處購得。然后將樣品稀釋為0.3的稠度并在從Voith Inc.Appleton，WI處購得的正方形(9×9英寸)的凹部手抄紙模子中將其形成為手抄紙。通過手用吸墨紙將手抄紙壓出模子，并在100磅/平方英寸下壓制紙的反面1分鐘。接著用從Voith Inc.Appleton，WI處購得的凹部蒸氣電爐將手抄紙以反面向上的方式干燥2分鐘，蒸氣電爐帶有加重帆布罩，所述帆布罩具有稱重為4.75磅的充鉛黃銅管以保持張力。從手抄紙中取得樣品并用其確定硅氧烷的濃度。將硅氧烷的濃度水平轉換為百分比保留基數。在表1中示出了化學制品保留水平。
通過取得未經處理的紙漿并加入近似于與經處理的紙漿相同量的硅氧烷而產生出對照樣品。在英國粉碎機中將紙漿、水和硅氧烷混合5分鐘并用其形成如前面所述的標準手抄紙。然后將來自于該處理的手抄紙作為對照比較來測量化學制品保留。在表1中也示出了其數據。
實施例2除所施加的化學制品為從位于美國中北部密執安州的DowCorning公司購得的衍生聚硅氧烷，DC Q2 8220之外，實施例2與實施例1相似。聚硅氧烷在100％活性含量下在63kg/MT的附加水平下被施加。
實施例3
除所施加的化學制品為從位于美國中部洛杉磯的Penreco購得的通常作為Drakeol7Lt出售的礦物油之外，實施例3與實施例1相似。礦物油在100％活性含量下在85kg/MT的附加水平下被施加。
實施例4參照圖4，完全漂白了的桉樹纖維被引入到腔室中，所述腔室從基底處的4-英寸直徑向上逐漸變化到主腔室頂部的6-英寸直徑。該單元在底部具有用作分配板的帶孔板，另外噴嘴安裝于腔室的中央。通過調整分配板中的氣流，100克的碎屑形式的固體含量百分數為39％的烘干紙漿纖維在所述腔室中被流化。入口氣流為55SCFM和160°F。從位于美國中北部密執安州的Dow Corning公司購得的DC2-8194硅氧烷通過所述噴嘴被引入并被霧化到容納流化纖維的腔室中。作為水乳狀液的硅氧烷在70°F和0.52％下被供應到噴嘴處。用于霧化硅氧烷的空氣在1.1SCFM下。纖維被硅氧烷所涂覆并由流態化空氣所干燥。通過調整纖維被流化的時間以及所施加的硅氧烷的量，將2.0kg/MT的硅氧烷涂覆在纖維上。通過前述氣相色譜分析方法確定所施加的量。允許化學制品保留在紙漿層上8星期，之后耗費5分鐘用40°F的水在英國紙漿粉碎機中將化學制品分散為固體含量百分數近似于為1.2％的程度，所述紙漿粉碎機可從Lorentzen和Wettre，Atlanta，GA處購得。然后將樣品稀釋為0.3的稠度并在從Voith Inc.Appleton，WI處購得的正方形(9×9英寸)的凹部手抄紙模子中將其形成為手抄紙。通過手用吸墨紙將手抄紙壓出模子，并在100磅/平方英寸下壓制紙的反面1分鐘。接著用從Voith Inc.Appleton，WI處購得的凹部蒸氣電爐將手抄紙以反面向上的方式干燥2分鐘，蒸氣電爐帶有加重帆布罩，所述帆布罩具有稱重為4.75磅的充鉛黃銅管以保持張力。從手抄紙中取得樣品并用其確定硅氧烷的濃度。將硅氧烷的濃度水平轉化為百分比保留基數。在表1中示出了化學制品保留水平。
通過取得未經處理的紙漿并加入近似于與經處理的紙漿相同量的硅氧烷而產生出對照樣品。在英國粉碎機中將紙漿、水和硅氧烷混合5分鐘并用其形成如前面所述的標準手抄紙。然后將來自于該處理的手抄紙作為化學制品保留的對照比較來測量。在表1中也示出了其數據。
實施例5
除用較長的流化和施加14kg/MT的DC2-8194聚硅氧烷以及涂覆時期允許用更多DC2-8194聚硅氧烷處理紙漿纖維的之外，實施例5與實施例4相似。
實施例6該實施例中未經處理的紙漿是pH值為4.5的完全漂白了的桉樹紙漿纖維。參照圖1，將該纖維形成為基重為900克/平方米的烘干紙漿的層形式，將纖維壓制并干燥到固體含量百分數近似于為85％的程度。接下來，從位于美國中北部密執安州的Dow Corning公司可購得的作為DC-200硅樹脂出售的純聚二甲基硅氧烷被施膠壓榨于纖維層上。在只將液體施加到底部輥的情況下在15pli下進行施膠壓榨。壓區的輥由底部上的硬橡膠和頂部上的Durarock組成。施加到纖維層的化學制品量近似于為43千克/公噸桉樹纖維。該量是通過前面所述的解析氣相色譜分析方法確定的。允許化學制品保留在紙漿層上3星期，之后使其與未經處理的桉樹紙漿以1∶9的比例相結合處理為未經處理紙漿比率。用120°F的熱水將結合的紙漿分散為1.5的固體含量百分數。漿狀的紙漿被進一步稀釋為0.20原料百分數，所述漿狀的紙漿用于生產層狀的柔軟棉紙制品。用圖3中所示的總體工藝制造所述棉紙制品。第一原料層包含經化學處理的桉樹硬木紙漿纖維，它構成棉紙網重量的65％。第一原料層為與成形織物相接觸的第一層并且也是與Yankee干燥器的干燥表面相接觸的層。第二原料層包含北方軟木牛皮紙漿纖維，它構成棉紙網重量的35％。用Yankee干燥器抽真空、壓制并干燥而將這兩層在15％的固體含量百分比下被壓在一起。
從位于西部的新澤西州的Cytec Industries Inc處購得的改性聚丙烯酰胺干強度劑，Parez631 NC被添加到軟木層的紙漿纖維中。在整個棉紙網中Parez631 NC以紙漿纖維的0.2％的附加水平被添加到厚坯中。從位于Wilmington，Delaware的Hercules Inc處購得的聚酰胺表氯醇濕強度劑以占整個棉紙網中紙漿纖維0.2％的添加水平被添加到桉樹和北方軟木牛皮紙裝備。棉紙網的基重為約7.0磅/2880平方英尺烘干棉紙網。
參照圖3，用兩個具有94M成形織物的高位調漿箱與一個常規濕壓造紙(或載體)氈(Duramesh是從位于紐約的奧爾巴尼的AlbanyInternational購得的)構成棉紙網，所述94M成形織物是從位于紐約的奧爾巴尼的Albany International購得的，所述濕壓造紙氈至少部分地卷繞成型輥和壓輥。棉紙網的基重為約7.0磅/2880平方英尺烘干棉紙網。然后通過壓輥將棉紙網從造紙氈輸送到Yankee干燥器。在將棉紙網輸送到Yankee干燥器之前造紙氈上的棉紙網的水份含量為80％。在施加壓輥后棉紙網的含水量為55％。在由壓輥施加棉紙網之前，使用噴桿將粘合劑混合物噴涂到Yankee干燥器表面。如授權給Wendt等人的美國專利No.5,730,839中所披露的，粘合劑混合物由40％的聚乙烯醇、40％的聚酰胺樹脂以及20％的季銨化聚酰胺型胺類構成，該專利文獻引用于此作為參考。粘合劑混合物的施加率為6磅干燥粘合劑/棉紙網中的每公噸干燥紙漿纖維。局部地圍繞Yankee干燥器的天然氣加熱罩具有約680°F的供氣溫度，這有助于干燥所述棉紙網。如用手提式紅外溫度槍所測量的，在施加起皺刮刀以后棉紙網的溫度為225°F。16英寸寬的棉紙網的機速為50英尺/分鐘。起皺刮刀具有10度斜面并且裝有3/4英寸伸出部分。取得棉紙樣品并使用前述氣相色譜分析方法分析硅氧烷的濃度。將硅氧烷的濃度水平轉化為百分比保留基數。在表1中示出了化學制品保留水平。
通過取得未經處理的紙漿、使之漿化并加入近似于與經處理的紙漿相同量的硅氧烷而產生出對照樣品。如在該實例中前面所述的，紙漿、水和硅氧烷漿用于形成棉紙制品。然后將來自于該處理的棉紙作為化學制品保留的對照比較來測量。在表1中也示出了其數據。
實施例7除所施加的化學制品為從位于美國中北部密執安州的DowCorning公司購得的衍生聚硅氧烷DC Q2 8220之外，實施例7與實施例6相似。聚硅氧烷在100％活性含量下在63kg/MT的附加水平下被施加。
實施例8該實施例中未經處理的紙漿是pH值為4.5的完全漂白了的桉樹紙漿纖維。參照圖1，將該纖維形成為基重為900克/平方米的烘干紙漿的層形式，將纖維壓制并干燥到固體含量百分數近似于為50的程度。接下來，從位于美國中北部密執安州的Dow Corning公司可購得的作為2-1938硅樹脂出售的聚硅氧烷的6.3％(活性含量基數)的水乳狀液被噴涂纖維層的表面上。通過用具有A100軸流式葉輪的Lightnin Duramix混合器將2-1938化合物與120°F的水混合10分鐘而形成乳狀液，所述Lightnin Duramix混合器是從紐約羅徹斯特的Lightnin Mixers處購得的。用從McMaster-Carr購得的具有80度噴射角的15個迷你中空霧錐噴嘴實施噴涂。噴嘴的中心-中心相隔2.5英寸，距離紙1.5英寸。將噴嘴對齊以便于垂直于單次覆蓋的紙噴涂。噴嘴的位置在干燥器區域之前3英尺。通過將散布推進壓力調整為60psig而將每個噴嘴的輸出都調整為55毫升/分鐘。施加到纖維層的化學制品的量為7.5千克/每公噸桉樹纖維。在施加后用蒸汽加熱轉筒干燥器將紙漿干燥到固體含量百分比為95％的程度。該化合物允許在紙漿層上保留2星期，之后用120°F的熱水將其分散為固體含量百分比為1.5％的程度。然后經化學處理的紙漿被進一步稀釋到0.20原料百分數，所述紙漿用于生產層狀的柔軟棉紙制品。用圖3中所示的總體工藝制造所述棉紙制品。第一原料層包含經化學處理的桉樹硬木紙漿纖維，它構成棉紙網重量的65％。第一原料層為與成形織物相接觸的第一層并且也是與Yankee干燥器的干燥表面相接觸的層。第二原料層包含北方軟木牛皮紙漿纖維，它構成棉紙網重量的35％。用Yankee干燥器抽真空、壓制并干燥而將這兩層在15％的固體含量百分比下被壓在一起。
從位于西部的新澤西州的Cytec Industries Inc處購得的改性聚丙烯酰胺干強度劑，Parez 631 NC被添加到軟木層的紙漿纖維中。在整個棉紙網中Parez 631 NC以紙漿纖維的0.2％的附加水平被添加到厚坯中。從位于Wilmington，Delaware的Hercules Inc處購得的聚酰胺表氯醇濕強度劑以占整個棉紙網中紙漿纖維0.2％的添加水平被添加到桉樹和北方軟木牛皮紙裝備。棉紙網的基重為約7.0磅/2880平方英尺烘干棉紙網。
參照圖3，用兩個具有94M成形織物的高位調漿箱與一個常規濕壓造紙(或載體)氈(Duramesh是從位于紐約的奧爾巴尼的AlbanyInternational購得的)構成棉紙網，所述94M成形織物是從位于紐約的奧爾巴尼的Albany International購得的，所述濕壓造紙氈至少部分地卷繞成型輥和壓輥。棉紙網的基重為約7.0磅/2880平方英尺烘干棉紙網。
然后通過壓輥將棉紙網從造紙氈輸送到Yankee干燥器。在將棉紙網輸送到Yankee干燥器之前造紙氈上的棉紙網的水份含量為80％。在施加壓輥后棉紙網的含水量為55％。在由壓輥施加棉紙網之前，使用噴桿將粘合劑混合物噴涂到Yankee干燥器表面。如授權給Wendt等人的美國專利No.5,730,839中所披露的，粘合劑混合物由40％的聚乙烯醇、40％的聚酰胺樹脂以及20％的季銨化聚酰胺型胺類構成，該專利文獻引用于此作為參考。粘合劑混合物的施加率為6磅干燥粘合劑/棉紙網中的每公噸干燥紙漿纖維。局部地圍繞Yankee干燥器的天然氣加熱罩具有約680°F的供氣溫度，這有助于干燥所述棉紙網。如用手提式紅外溫度槍所測量的，在施加起皺刮刀以后棉紙網的溫度為225°F。16英寸寬的棉紙網的機速為50英尺/分鐘。起皺刮刀具有10度斜面并且裝有3/4英寸伸出部分。取得棉紙樣品并使用前述氣相色譜分析方法分析硅氧烷的濃度。將硅氧烷的濃度水平轉化為百分比保留基數。在表1中示出了化學制品保留水平。
通過取得未經處理的紙漿、使之漿化并加入近似于與經處理的紙漿相同量的硅氧烷而產生出對照樣品。如在該實施例中前面所述的，紙漿、水和硅氧烷漿用于形成棉紙制品。然后將來自于該處理的棉紙作為化學制品保留的對照比較來測量。在表1中也示出了其數據。
實施例9該實施例用于示出該工藝中所使用的溶水性化合物的低保留水平以及該工藝為何只有水不溶性化合物。除使用6.3％(活性含量基數)的聚乙二醇的水乳狀液以外，實施例9用與實施例8中相同的方法制備紙漿。所使用的聚乙二醇的平均重為400，并且可從位于美國康涅狄格西南的丹伯里的Union Carbide購得。通過向分散的紙漿中添加該化合物而產生與實施例8中所描述的相同的控制，其中用聚乙二醇取代硅氧烷。在表1中可發現各個數據。
表1.化學制品保留水平
雖然已結合具體實施例描述了本發明，但是應該理解的是，本領域熟練人員可根據以上描述進行許多替換、修正和改進。因此本發明涵蓋所有的所述替換、修正和改進，這些替換、修正和改進都在所附權利要求的精神和保護范圍內。
權利要求
1.一種用于制備經化學處理的紙漿纖維的方法，該方法包括a)生產一種纖維漿，所述纖維漿包括工業用水和原漿纖維；b)將纖維漿輸送到漿板機的網形成設備并且將其制成濕纖維網；c)將濕纖維網干燥到預定的稠度，從而形成干燥的纖維網；以及d)利用一種水不溶性化學添加劑處理干燥的纖維網，從而形成包含經化學處理的紙漿纖維的經化學處理的干燥纖維網，其特征在于，經化學處理的紙漿纖維具有增加或提高的水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且當經化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的水不溶性化學添加劑量的保留水平的25％到100％之間。
2.如權利要求1中所述的方法，所述方法進一步包括將經化學處理的干燥纖維網輸送到造紙機并將經化學處理的干燥纖維網與水相混合以形成經化學處理的紙漿纖維漿，所述紙漿纖維漿包含其中保留有水不溶性化學添加劑的經化學處理的紙漿纖維。
3.如權利要求1中所述的方法，其中干燥的經化學處理的纖維網包括水不溶性化學添加劑的梯度。
4.如權利要求1中所述的方法，所述方法進一步包括將濕纖維網脫水，從而形成脫水纖維網。
5.如權利要求4中所述的方法，所述方法進一步包括將脫水纖維網干燥，從而形成干燥纖維網。
6.如權利要求5中所述的方法，其中經化學處理的干燥纖維網包括水不溶性化學添加劑的梯度。
7.如權利要求2中所述的方法，所述方法進一步包括生產出成品紙或棉紙制品，所述成品具有由于經化學處理的紙漿纖維所保留的水不溶性化學添加劑而導致的增強的質量。
8.如權利要求1中所述的方法，其中水不溶性化學添加劑選自軟化劑、干強度劑、濕強度劑、遮光劑、染料、剝離劑、吸附劑、上漿劑、光學增白劑、化學示蹤劑、以及其混合物。
9.如權利要求1中所述的方法，其中水不溶性化學添加劑選自礦物油、礦脂、烯烴、醇類、脂肪醇、乙氧基化脂肪醇、酯類、高分子量羧基和多聚羧酸以及其鹽類、聚二甲基硅氧烷和改性聚二甲基硅氧烷；以及其混合物。
10.如權利要求1中所述的方法，所述方法進一步包括通過將經化學處理的干燥纖維網分散到水中而生產一種經化學處理的紙漿纖維漿。
11.如權利要求1中所述的方法，其中以至少約0.1千克/公噸或更高的量將水不溶性化學添加劑施加到干燥纖維網。
12.如權利要求1中所述的方法，其中干燥纖維網具有65％到100％范圍內的稠度。
13.如權利要求1中所述的方法，其中在將水不溶性化學添加劑施加到干燥纖維網以后提供充分的停留時間以便于由干燥纖維網的經化學處理的紙漿纖維保留水不溶性化學添加劑。
14.如權利要求1中所述的方法，所述方法進一步包括從經化學處理的干燥纖維網中形成紙或棉紙制品。
15.一種使用權利要求1所述的方法制造的紙或棉紙制品。
16.如權利要求15中所述的紙或棉紙制品，其中施加到干燥纖維網的水不溶性化學添加劑的量約為0.1千克/公噸或更高。
17.一種用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的方法，該方法包括a)將紙漿纖維與工業用水相混合以形成纖維漿；b)將所述纖維漿輸送到漿板機的網形成設備并且形成濕纖維網；c)將濕纖維網脫水到預定的稠度從而形成脫水的纖維網；以及d)將一種水不溶性化學添加劑施加到脫水的纖維網上，從而形成包含經化學處理的紙漿纖維的經化學處理的脫水纖維網，其中經化學處理的紙漿纖維具有提高的水不溶性化學添加劑的化學保留水平，其中當經化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間。
18.如權利要求17中所述的方法，所述方法進一步包括將經化學處理的脫水纖維網輸送到造紙機并將脫水纖維網與水相混合，從而形成經化學處理的紙漿纖維漿，其中經化學處理的紙漿纖維漿包含其中保留有水不溶性化學添加劑的經化學處理的紙漿纖維。
19.如權利要求17中所述的方法，其中經化學處理的脫水纖維網包括水不溶性化學添加劑的梯度。
20.如權利要求17中所述的方法，所述方法進一步包括將經化學處理的脫水纖維網干燥到預定稠度，從而形成經化學處理的干燥纖維網。
21.如權利要求20中所述的方法，其中經化學處理的干燥纖維網包括水不溶性化學添加劑的梯度。
22.如權利要求20中所述的方法，所述方法進一步包括將經化學處理的干燥纖維網輸送到造紙機并將干燥纖維網與水相混合，從而形成經化學處理的紙漿纖維漿，其中經化學處理的紙漿纖維漿包含其中保留有水不溶性化學添加劑的經化學處理的紙漿纖維。
23.如權利要求22中所述的方法，所述方法進一步包括通過造紙機輸送經化學處理的紙漿纖維漿，從而生產出成品紙或棉紙制品，所述成品具有由于經化學處理的紙漿纖維所保留的水不溶性化學添加劑而導致的增強的質量。
24.如權利要求22中所述的方法，其中由經化學處理的紙漿纖維所保留的水不溶性化學添加劑的量為約0.1千克/公噸或更高，而在水中未保留的水不溶性化學添加劑的量是由經化學處理的干燥纖維網所保留的水不溶性化學添加劑的施加量的0和50％之間。
25.如權利要求17中所述的方法，其中施加到脫水纖維網的水不溶性化學添加劑的量為約1千克/公噸或更高。
26.如權利要求17中所述的方法，其中施加到脫水纖維網的水不溶性化學添加劑的量為約3千克/公噸或更高。
27.如權利要求17中所述的方法，其中施加到脫水纖維網的水不溶性化學添加劑的量為約5千克/公噸或更高。
28.如權利要求17中所述的方法，其中水不溶性化學添加劑選自軟化劑、干強度劑、濕強度劑、遮光劑、染料、剝離劑、吸附劑、上漿劑、光學增白劑、化學示蹤劑、以及其混合物。
29.如權利要求17中所述的方法，其中水不溶性化學添加劑選自礦物油、礦脂、烯烴、醇類、脂肪醇、乙氧基化脂肪醇、酯類、高分子量羧基和多聚羧酸以及其鹽類、聚二甲基硅氧烷和改性聚二甲基硅氧烷；以及其混合物。
30.一種用權利要求17的經化學處理的紙漿纖維漿制造的紙或棉紙制品。
31.一種用于將至少第一化學添加劑添加到紙漿纖維中的方法，所述方法包括a)將紙漿纖維與工業用水相混合從而形成纖維漿；b)將所述纖維漿輸送到漿板機的網形成設備中；c)使得纖維漿脫水從而形成碎屑漿；以及d)將一種水不溶性化學添加劑施加到碎屑漿中，從而形成包含經化學處理的紙漿纖維的經化學處理的碎屑漿，其中經化學處理的紙漿纖維具有提高的水不溶性化學添加劑的化學保留水平，其中當經化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間。
32.如權利要求31中所述的方法，所述方法進一步包括將經化學處理的碎屑漿輸送到造紙機并將經化學處理的碎屑漿與水相混合，從而形成經化學處理的紙漿纖維漿，所述紙漿纖維漿包含其中保留有水不溶性化學添加劑的經化學處理的紙漿纖維。
33.如權利要求32中所述的方法，所述方法進一步包括通過造紙機輸送經化學處理的紙漿纖維漿，從而生產出成品紙或棉紙制品，所述成品具有由于經化學處理的紙漿纖維所保留的水不溶性化學添加劑而導致的增強的質量。
34.如權利要求31中所述的方法，所述方法進一步包括向經化學處理的碎屑漿施加第二化學添加劑。
35.一種用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的方法，該方法包括a)產生包含工業用水與紙漿纖維的纖維漿；b)將所述纖維漿輸送到漿板機的網形成設備并且形成濕纖維網；c)使得所述濕纖維網脫水到預定的稠度從而形成脫水的纖維網；d)將第一水不溶性化學添加劑施加到脫水的纖維網上，從而形成經化學處理的紙漿纖維的經化學處理的脫水纖維網；以及e)將第二水不溶性化學添加劑施加到經化學處理的脫水纖維網上，從而形成包含經雙重化學處理的紙漿纖維的經雙重化學處理的脫水纖維網，其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有提高的第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第一水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間，其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有提高的第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且，當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第二水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間。
36.如權利要求35中所述的方法，所述方法進一步包括將經雙重化學處理的脫水纖維網輸送到造紙機并將經雙重化學處理的脫水纖維網與水相混合，從而形成經化學處理的紙漿纖維漿，所述紙漿纖維漿包含其中保留有第一和第二水不溶性化學添加劑的經雙重化學處理的紙漿纖維。
37.如權利要求35中所述的方法，所述方法進一步包括將經雙重化學處理的脫水纖維網干燥到預定稠度，從而形成經雙重化學處理的干燥纖維網。
38.如權利要求37中所述的方法，所述方法進一步包括將經雙重化學處理的干燥纖維網輸送到造紙機并將經雙重化學處理的干燥纖維網與水相混合，從而形成經化學處理的紙漿纖維漿，所述紙漿纖維漿包含其中保留有第一和第二水不溶性化學添加劑的經雙重化學處理的紙漿纖維。
39.如權利要求35中所述的方法，其中經雙重化學處理的脫水纖維網包括第一水不溶性化學添加劑的梯度。
40.如權利要求35中所述的方法，其中經雙重化學處理的干燥纖維網包括第一水不溶性化學添加劑的梯度。
41.如權利要求35中所述的方法，其中經雙重化學處理的脫水纖維網包括第二水不溶性化學添加劑的梯度。
42.如權利要求35中所述的方法，其中經雙重化學處理的干燥纖維網包括第二水不溶性化學添加劑的梯度
43.如權利要求38中所述的方法，所述方法進一步包括生產出成品紙或棉紙制品，所述成品具有由于經雙重化學處理的紙漿纖維所保留的第一和第二水不溶性化學添加劑而導致的增強的質量。
44.如權利要求35中所述的方法，其中第一水不溶性化學添加劑選自軟化劑、干強度劑、濕強度劑、遮光劑、染料、剝離劑、吸附劑、上漿劑、光學增白劑、化學示蹤劑、以及其混合物。
45.如權利要求44中所述的方法，其中第一水不溶性化學添加劑是選自礦物油、礦脂、烯烴、醇類、脂肪醇、乙氧基化脂肪醇、酯類、高分子量羧基和多聚羧酸以及其鹽類、聚二甲基硅氧烷和改性聚二甲基硅氧烷；以及其混合物。
46.如權利要求35中所述的方法，其中第二水不溶性化學添加劑選自軟化劑、干強度劑、濕強度劑、遮光劑、染料、剝離劑、吸附劑、上漿劑、光學增白劑、化學示蹤劑、以及其混合物。
47.如權利要求46中所述的方法，其中第二水不溶性化學添加劑選自礦物油、礦脂、烯烴、醇類、脂肪醇、乙氧基化脂肪醇、酯類、高分子量羧基和多聚羧酸以及其鹽類、聚二甲基硅氧烷和改性聚二甲基硅氧烷；以及其混合物。
48.如權利要求35中所述的方法，其中第一和第二水不溶性化學添加劑被同時地施加到脫水纖維網。
49.如權利要求35中所述的方法，其中以至少約0.1千克/公噸或更高的量將第一水不溶性化學添加劑施加到脫水纖維網。
50.如權利要求35中所述的方法，其中以至少約0.1千克/公噸或更高的量將第二水不溶性化學添加劑施加到脫水纖維網。
51.如權利要求35中所述的方法，其中經雙重化學處理的干燥纖維網具有65％到100％范圍內的稠度。
52.如權利要求35中所述的方法，其中在將第一水不溶性化學添加劑施加到脫水纖維網以后提供充分的停留時間以便于由經雙重化學處理的紙漿纖維保留第一水不溶性化學添加劑。
53.如權利要求35中所述的方法，其中在將第二水不溶性化學添加劑施加到脫水纖維網以后提供充分的停留時間以便于由經雙重化學處理的紙漿纖維保留第二水不溶性化學添加劑。
54.用如權利要求35中所述的方法制造的紙或棉紙制品。
55.一種用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的方法，所述方法包括a)將紙漿纖維與工業用水相混合以形成纖維漿；b)將所述纖維漿輸送到漿板機的網形成設備并且形成濕纖維網；c)使得濕纖維網脫水到預定的稠度從而形成脫水的纖維網；d)使得脫水纖維網干燥到預定的稠度從而形成干燥的纖維網；以及e)將第一水不溶性化學添加劑施加到干燥纖維網上并向干燥纖維網施加第二水不溶性化學添加劑，從而形成包含經雙重化學處理的紙漿纖維的經雙重化學處理的干燥纖維網，其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有提高的第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第一水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間，并且其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有提高的第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且，當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第二水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間。
56.如權利要求55中所述的方法，其中經雙重化學處理的干燥纖維網包括第一水不溶性化學添加劑的梯度。
57.如權利要求55中所述的方法，其中經雙重化學處理的干燥纖維網包括第二水不溶性化學添加劑的梯度。
58.如權利要求55中所述的方法，所述方法進一步包括將經雙重化學處理的干燥纖維網輸送到造紙機并將經雙重化學處理的干燥纖維網與水相混合，從而形成經化學處理的紙漿纖維漿，所述紙漿纖維漿包含其中至少保留有第一和第二水不溶性化學添加劑的經雙重化學處理的紙漿纖維。
59.如權利要求55中所述的方法，所述方法進一步包括通過造紙機輸送經化學處理的紙漿纖維漿，從而生產出成品紙或棉紙制品，所述成品具有由于經雙重化學處理的紙漿纖維所保留的至少第一和第二水不溶性化學添加劑而導致的增強的質量。
60.如權利要求58中所述的方法，其中由經雙重化學處理的紙漿纖維所保留的第一水不溶性化學添加劑的量為約0.1千克/公噸或更高，而當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，在水中未保留的第一水不溶性化學添加劑的量是第一水不溶性化學添加劑的施加量的0和75％之間。
61.如權利要求58中所述的方法，其中由經雙重化學處理的紙漿纖維所保留的第二水不溶性化學添加劑的量為約0.1千克/公噸或更高，而當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，在水中未保留的第二水不溶性化學添加劑的量是第二水不溶性化學添加劑的施加量的0和75％之間。
62.如權利要求58中所述的方法，其中由經雙重化學處理的紙漿纖維所保留的第一水不溶性化學添加劑的量為約0.1千克/公噸或更高，而當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，在水中未保留的第一水不溶性化學添加劑的量是第一水不溶性化學添加劑的施加量的0和75％之間，并且其中，由經雙重化學處理的紙漿纖維所保留的第二水不溶性化學添加劑的量為約0.1千克/公噸或更高，而當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，在水中未保留的第二水不溶性化學添加劑的量是第二水不溶性化學添加劑的施加量的0和75％之間。
63.用如權利要求55中所述的方法制造的紙或棉紙制品。
64.一種用于將水不溶性化學添加劑施加到紙漿纖維上的方法，該方法包括a)將紙漿纖維與工業用水相混合以形成纖維漿；b)將所述纖維漿輸送到漿板機的網形成設備并且形成濕纖維網；c)使得濕纖維網脫水到預定的稠度從而形成脫水的纖維網；d)向脫水纖維網上施加第一水不溶性化學添加劑從而形成經化學處理的脫水纖維網；e)將經化學處理的脫水纖維網干燥到預定的稠度從而形成經化學處理的干燥纖維網；以及f)將第二水不溶性化學添加劑施加到經化學處理的干燥纖維網上，從而形成包含經雙重化學處理的紙漿纖維的經雙重化學處理的干燥纖維網，其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有提高的第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第一水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第一水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間，并且其中經雙重化學處理的紙漿纖維具有提高的第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且，當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，第二水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的第二水不溶性化學添加劑量的25％到100％之間。
65.如權利要求64中所述的方法，其中經雙重化學處理的脫水纖維網包括第一水不溶性化學添加劑的梯度。
66.如權利要求64中所述的方法，其中經雙重化學處理的干燥纖維網包括第一水不溶性化學添加劑的梯度。
67.如權利要求64中所述的方法，其中經雙重化學處理的干燥纖維網包括第二水不溶性化學添加劑的梯度。
68.如權利要求64中所述的方法，所述方法進一步包括將經雙重化學處理的干燥纖維網輸送到造紙機并將經雙重化學處理的干燥纖維網與水相混合，從而形成經化學處理的紙漿纖維漿，所述紙漿纖維漿包含其中至少保留有第一和第二水不溶性化學添加劑的經雙重化學處理的紙漿纖維。
69.如權利要求64中所述的方法，所述方法進一步包括通過造紙機輸送經化學處理的紙漿纖維漿，從而生產出成品紙或棉紙制品，所述成品具有由于經雙重化學處理的紙漿纖維所保留的至少第一和第二水不溶性化學添加劑而導致的增強的質量。
70.如權利要求68中所述的方法，其中由經雙重化學處理的紙漿纖維所保留的第一水不溶性化學添加劑的量為約0.1千克/公噸或更高，而當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，在水中未保留的第一水不溶性化學添加劑的量是第一水不溶性化學添加劑的施加量的0和75％之間。
71.如權利要求68中所述的方法，其中由經雙重化學處理的紙漿纖維所保留的第二水不溶性化學添加劑的量為約0.1千克/公噸或更高，而當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，在水中未保留的第二水不溶性化學添加劑的量是第二水不溶性化學添加劑的施加量的0和75％之間。
72.如權利要求68中所述的方法，其中由經雙重化學處理的紙漿纖維所保留的第一水不溶性化學添加劑的量為約0.1千克/公噸或更高，而當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，在水中未保留的第一水不溶性化學添加劑的量是第一水不溶性化學添加劑的施加量的0和75％之間，并且其中，由經雙重化學處理的紙漿纖維所保留的第二水不溶性化學添加劑的量為約0.1千克/公噸或更高，而當經雙重化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，在水中未保留的第二水不溶性化學添加劑的量是第二水不溶性化學添加劑的施加量的0和75％之間。
73.用如權利要求64中所述的方法制造的紙或棉紙制品。
全文摘要
可用水不溶性化學添加劑處理紙漿纖維，在將經處理的紙漿纖維分散到工業用水中后使得所存在的未保留水不溶性化學添加劑的量最小化。本發明的一個實施方案是用于制備經化學處理的紙漿纖維的一種方法。生產包括工業用水和紙漿纖維的纖維漿。將纖維漿輸送到漿板機的網形成設備從而形成濕纖維網。將濕纖維網干燥到預定的稠度，從而形成干燥的纖維網。用一種水不溶性化學添加劑處理干燥的纖維網，從而形成包含經化學處理的紙漿纖維的經化學處理的干燥纖維網。經化學處理的紙漿纖維具有提高的水不溶性化學添加劑的化學保留水平，并且當經化學處理的紙漿纖維被再分散到水中時，水不溶性化學添加劑的化學保留水平在所施加的水不溶性化學添加劑量的保留水平的25％到100％之間。
文檔編號D21C9/00GK1496433SQ02806153
公開日2004年5月12日 申請日期2002年2月8日 優先權日2001年3月7日
發明者T·M·朗格, L·C·E·科, M·T·古萊, S-H·胡, E 科, T M 朗格, 古萊 申請人:金伯利-克拉克環球公司