專利名稱：起皺助劑以及起皺紙張的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種改善了紙張質量的、生產起皺紙張產品的新方法。
另外，由于纖維結構對揚克式烘缸的粘附程度與控制紙幅從起皺刮刀傳送至紙機卷筒上有關，因此，從這方面來說，它也是十分重要的。不充分粘附至揚克式烘缸表面上的纖維結構常常難于控制，并經常會在卷筒上出現一些問題，如卷曲，折痕和紡織邊緣。成形不好的紙張將影響整個造紙過程的可靠性以及隨后的轉換操作。
另外，由于纖維結構對揚克式烘缸的粘附程度與紙幅的干燥有關，因此，從這方面來說，它也是十分重要的。粘附的程度越高，熱傳遞就越好。這使得紙幅能更快地干燥，并因此使得能以更高的速度進行操作。起皺助劑通常施加至揚克式烘缸的表面上，以進一步促進粘附/起皺過程。將起皺助劑沉積至揚克式烘缸表面上是人們所希望的。
業已發現，當在紙機上使用穿透干燥時，與使用常規壓榨部的紙機相比，往往只需要更少量的起皺助劑沉積至烘缸表面上。穿透干燥的纖維結構與常規濕壓榨的纖維結構相比，常常能以更高的濃度傳遞至揚克式烘缸上。此外，由于有限的壓節區域，因此，穿透干燥的紙幅與常規濕壓榨的紙幅相比，與揚克式烘缸壓輥的壓區將有更小的接觸面積。因此，與常規濕壓榨的纖維結構相比，穿透干燥的纖維結構往往具有更差的粘附力。
在開發出起皺助劑之前，纖維結構與烘缸表面的粘附作用是通過天然存在于紙張纖維中的半纖維素而完成的。由于水從紙幅中蒸發，因此，可以觀察到在烘缸表面上形成的半纖維素沉積物。業已發現，半纖維素沉積物包含從纖維結構中分出的小纖維碎片。需指出的是，這些沉積物將在揚克式烘缸表面上形成厚實的薄膜，然后使起皺質量變差。
重要的是，起皺助劑能使得纖維結構與干燥表面的粘附作用和紙幅在起皺刮刀處的脫模達到適當的平衡。歷史上，利用起皺助劑所遇到的一個難題是起皺助劑在紙幅和干燥表面之間在起皺位置處結合，以致使紙幅不能從干燥表面適當地分離。這將導致一部分紙幅仍保持與干燥表面粘附，因此在紙幅中產生紙病和/或使紙幅斷裂。
使用起皺助劑所遇到的另一常見的問題是起皺助劑過量地累積在干燥表面上。盡管在表面上積累一定量的起皺助劑是必要的，但過量的累積將產生影響干燥表面寬度上粘結力分布的條紋。這將在最終紙張中產生隆起或褶子。經常的一種做法是，恰好在起皺刮刀之后在干燥表面上，設置稱之為清潔刮刀的第二刮刀。清潔刮刀的目的是除去之后留下的過量起皺助劑和其它殘留物。傳統上，不僅是起皺刮刀而且是清潔刮刀都必須頻繁更換，以防止過量起皺助劑的累積。
為阻止在干燥表面上的過量累積，重要的是，起皺助劑是可再濕潤的。在此所用的術語“可再濕潤的”指的是留在揚克式烘缸表面上的起皺助劑被包含在纖維結構中的水份激活的能力。粘稠性明顯增加表示高可再濕潤性。與常規濕壓榨部相比，由于穿透干燥往往將除去更多的水份，因此，與常規濕壓榨的纖維結構相比，穿透干燥的纖維結構通常將以更高的濃度傳遞至揚克式烘缸上。由于與常規壓榨的類似紙幅相比，穿透干燥紙幅包含更少的水份，因此，在傳遞至揚克式烘缸表面上的穿透干燥紙幅中存在著更少的有效水份。由于在纖維結構傳遞至干燥表面的位置處紙幅具有更少的有效水份使起皺助劑再濕潤，因此，已干燥至相對更高纖維濃度的纖維結構，如穿透干燥紙幅將更難粘附至干燥表面上。
US3,926,716(1975年12月16授權于Bates，在此引入作為參考)教導了在施加至揚克式烘缸表面上時，形成薄膜的聚乙烯醇起皺粘合劑。據信，聚乙烯醇有再濕潤機理，其中，當水份在揚克式烘缸壓輥壓區處從纖維結構中釋放出時，已在揚克式烘缸上的薄膜將被再濕潤。
隨著基于其中胺為仲胺的聚酰胺聚胺表氯醇(PAA)的濕強度樹脂添加至紙機濕部，已觀察到，紙幅對揚克式烘缸表面的粘附力得以改善。由此，開發出了用作濕強度樹脂的、基于類似PAA仲胺樹脂化學的起皺助劑。在使用常規濕壓榨部的紙機系統中，已廣泛接受了PAA仲胺基起皺助劑。然而，在那些利用穿透干燥的紙機系統中，基于PAA仲胺化學的起皺助劑卻沒有獲得同樣的成功。
這是由于這樣的事實所產生的，即基于PAA仲胺樹脂化學的起皺助劑是熱固性的并因此將在揚克式烘缸的加熱表面上固化。包含熱固性樹脂的起皺助劑的問題在于通過將起皺助劑施加至利用穿透干燥的紙機的揚克式烘缸上所形成的涂層往往是脆的并顯示出對烘缸表面的粘附力差。
另一問題是由于濕部添加熱固性濕強度樹脂所造成的。熱固性濕強度樹脂將與包含仲胺主鏈的起皺助劑活性地發生交聯，導致在揚克式烘缸表面上形成粘附性能差的硬涂層，借此將降低起皺助劑的總效能。
US4,501,640(1985年2月26日授權于Soerens)教導了纖維素紙幅的起皺方法，其中，將聚乙烯醇和水溶性熱固性陽離子聚酰胺樹脂施加至起皺烘缸上。
US5,187,219(1993年2月16日授權于Furman，Jr.)講述了一種起皺粘合劑組合物，所述組合物包含帶有草醛-反應的酰胺取代基和末取代的酰胺基團的熱固性水溶性丙烯酰胺聚合物，并教導了所述組合物的應用方法。
US5,494,554(1996年2月27日授權于Edwards等人)教導了包含熱固性陽離子聚酰胺樹脂和增塑劑的起皺粘合劑在烘缸表面上的應用。
所有這些教導均存在著通常的缺點，其中每一種教導的起皺助劑均包含熱固性樹脂。所述熱固性樹脂將在揚克式烘缸加熱的表面上固化，形成粘附性能差的脆性涂層。另外，每一種教導的起皺助劑均包含仲胺。連同添加熱固性濕強度樹脂一起使用包含仲胺的起皺助劑，往往會降低起皺助劑的效能。
因此，本發明的目的是提供一種顯示出全面改善的起皺質量的起皺紙產品的生產方法。
本發明的另一目的是提供一種起皺助劑，所述助劑顯示出和所有種類纖維結構一道的全面改善的性能，所述纖維結構包括以較高濃度傳遞至揚克式烘缸上的那些穿透干燥的纖維結構。
本發明的另一目的是提供一種生產起皺紙產品更為有效的方法，其中起皺助劑不會由于使用熱固性濕強度樹脂而產生有害的影響。
起皺助劑可以直接施加至干燥表面上，或可以直接施加至接觸干燥表面的纖維結構的那部分表面上。另外，起皺助劑也可以直接施加至成形織物上或多孔承載織物上。可以對干燥表面進行加熱。纖維結構可通過起皺從干燥表面上取下。
本發明成膜半結晶聚合物(film-forming semi-crystalline polymer)選自半纖維素、羧甲基纖維素和聚乙烯醇。如果選擇聚乙烯醇，那么，優選的是，所述聚乙烯醇的水解度至少約86％。
非熱固性陽離子樹脂在25℃時的粘度為約20厘泊至500厘泊，以樹脂干燥重量計，總固含量為約12％至30％。相對于起皺助劑的干重量，以樹脂干重量計，所述樹脂占總起皺助劑的約5％至90％。相對于起皺助劑干重量，以聚乙烯醇干重量計，所述聚乙烯醇占總起皺助劑的約5％至90％。起皺助劑的施加比率可以為在紙機大卷筒處生產的每噸干纖維，約0.25-7.0磅干重量的總施加的起皺助劑。
另外，本發明還可以任選地包括增塑劑。所述增塑劑可以選自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇和丙三醇。相對于起皺助劑的干重量，以增塑劑干重量計，所述增塑劑可以占起皺助劑的約0.5％-90％。
非熱固性陽離子樹脂和增塑劑可以一起施加，并且聚乙烯醇可以單獨施加，或者非熱固性陽離子樹脂、增塑劑和聚乙烯醇可以各自獨立地施加。本發明纖維結構的含水量在與干燥表面接觸時在約10％至90％之間。
另外，本發明還包含起皺助劑組合物，所述起皺助劑組合物包含不含仲胺的成膜的半結晶聚合物和非熱固性陽離子樹脂，其中非熱固性陽離子樹脂由二羧酸和甲基二(3-氨基丙胺)在水溶液中的聚胺與表氯醇進行反應而衍生得到的，其摩爾比在約1∶0.1至約1∶0.33之間。另外，起皺助劑組合物還可以任選地包含增塑劑，其中所述增塑劑選自乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇和丙三醇。
發明詳述本發明涉及一種起皺紙產品的制備方法。在該方法中有五個基本步驟，它們包括但不局限于a)提供一纖維結構；b)提供一干燥表面；c)施加包含不含仲胺的成膜半結晶聚合物和非熱固性陽離子樹脂的起皺助劑，所述非熱固性陽離子樹脂是由二羧酸和甲基二(3-氨基丙胺)在水溶液中的聚胺與表氯醇進行反應衍生得到的，其摩爾比為約1∶0.1至約1∶0.33；d)將纖維結構施加至干燥表面上，借此使纖維結構與起皺助劑接觸；e)從干燥表面上取下纖維結構。提供纖維結構包含纖維結構的含水造紙配料組份在此所使用的術語“纖維結構”指的是可以由纖維素組份和非纖維素組份組成的纖維材料。將包括造紙纖維和其它各種添加劑的這些纖維素組份和非纖維素組份與水混合，形成含水漿液。正是該含水漿液，組成了含水造紙配料。可以預期的是，所有種類的木漿通常均為本發明中使用的造紙纖維。然而，其它纖維素纖維漿，如棉短絨、蔗渣、人造纖維等也可以使用，均不排除。在本發明中使用的木漿包括化學木漿，如亞硫酸鹽漿和硫酸鹽漿(有時稱之為牛皮漿)，以及機械漿，例如包括，磨木漿、熱磨機械漿(TMP)和化學熱磨機械漿(CTMP)。
闊葉木漿和針葉木漿以及這兩種木漿的結合均可用作本發明的造紙纖維。在此所使用的術語“闊葉木漿”指的是由闊葉樹(被子植物)的木質物質衍生得到的纖維漿，而“針葉木漿”指的是由針葉樹(裸子植物)的木質物質衍生得到的纖維漿。可使用由闊葉樹和針葉樹得到的紙漿。闊葉木牛皮漿，尤其是按樹屬紙漿，和北方針葉木牛皮紙漿(NSK)特別適合于制備本發明的薄頁紙幅。本發明另一優選的實施方案包括成層的薄頁紙幅，其中最優選的是，闊葉木漿如桉樹漿用于外層，并且其中北方針葉木牛皮漿用于內層。另外也可用于本發明的纖維包括由回收紙衍生得到的纖維，所述纖維可以包含上述任一種或所有種類的纖維。
添加劑，如顆粒填料包括粘土、碳酸鈣、二氧化鈦、滑石、硅酸鋁、硅酸鈣、氧化鋁三水合物、活性炭、珠狀淀粉、硫酸鈣、玻璃微球、硅藻土，及其混合物，也能包括在含水造紙配料中。
只要下面例舉的其它添加劑不影響或抵消本發明的優點，它們也可以添加至含水造紙配料中或添加至纖維結構中，以便賦予紙產品以其它的特性，或改善造紙方法。
為了留著率和紙幅的強度，有時包括淀粉作為造紙配料的一種組份將是有用的，尤其是陽離子淀粉。用于該目的的特別合適的淀粉由National Starchand Chemical Company(Bridgewater，New Jersey)生產，商品名為REDIBOND。
通常將陽離子電荷偏置的物質添加至造紙過程中，以便當其輸送至造紙過程中時控制含水造紙配料的ζ-電位。一種合適的材料是CYPRO 514，它是Cytec，Inc.(Stamford,CT)的產品。
另外，還常常添加留著助劑。多價離子也可有效地添加至含水造紙配料中，以便增加細小顆粒的留著率，否則所述細小顆粒可能懸浮在紙機循環水體系中。長期以來，已知的是例如添加明礬。近年來，沿鏈長度上帶有許多電荷位點的聚合物已有效地用于此目的。很明顯，陰離子和陽離子絮凝劑包括在本發明的范圍內。陰離子絮凝劑的例子有RETEN 235，Hercules，Inc.(Wilmington，Delaware)的產品；ACCURAC 171，Cytec，Inc.(Stamford，CT)的產品。可接受的陽離子絮凝劑的例子有RETEN 157，Hercules，Inc.(Wilmington，Delaware)的產品；ACCURAC 91，Cytec，Inc.(Stamford，CT)的產品。
利用高表面積、高陰離子電荷的微粒，用于改善勻度、濾水性、強度以及留著率在本領域中是熟知的。這可參見例如US5，221，435(1993年6月22日授權于Smith)，在此將其引入作為參考。用于此目的常用的材料是硅膠、膨潤土、或有機微粒材料。摻入所述的材料很明顯包括在本發明的范圍內。上面列舉的化學添加劑只是舉例性的，并不意味著對本發明范圍的限定。
纖維結構的制備本發明的纖維結構可以根據下列文獻來制備普通轉讓的美國專利US3,926,716(1975年12月16日授權于Bates)；US4,191,609(1980年3月4日授權于Trokhan)；US4,300,981(1981年11月17日授權于Carstens)；US4,514,345(1985年4月30日授權于Johnson等人)；US4,528,239(1985年7月9日授權于Trokhan)；US4,529,480(1985年7月16日授權于Trokhan)；US4,637,859(1987年1月20日授權于Trokhan)；US5,245,025(1993年9月14日授權于Trokhan等人)；US5,275,700(1994年1月4日授權于Trokhan)；US5,328,565(1994年7月12日授權于Rasch等人)；US5,332,118(1994年7月26日授權于Muckenfuhs)；US5,334,289(1994年8月2日授權于Trokhan等人)；US5,364,504(1995年11月15日授權于Smurkowski等人)；US5,527,428(1996年6月18日授權于Trokhan等人)；US5,556,509(1996年9月17日授權于Trokhan等人)；US5,628,876(1997年5月13日授權于Ayers等人)；US5,629,052(1997年5月13日授權于Trokhan等人)；以及US5,637,194(1997年6月10日授權于Ampulski等人)；為了表明如何制備適用于本發明的纖維結構，在此將這些文獻引入作為參考。
可以對本發明的纖維結構進行常規的濕壓榨或優選進行穿透干燥。可以通過起皺或通過濕微收縮使纖維結構縮短。起皺和濕微收縮披露于普通轉讓的美國專利US4,440,597(1984年4月3授權于Wells等人)和US4,191,756(1980年5月4日授權于Sawdai)，在此將其引入作為參考。
參考
圖1，紙機80包括網前箱81并且優選為具有頂室82、底室83和堰板頂板84的層狀網前箱。紙機80有被成形織物85圍繞的成形區87。借助胸輥86、擋水板90、真空吸水箱91、伏輥92和許多轉向輥94，成形織物85沿成形區87運行。在沿成形區87進行完整旋轉之前，當成形織物85沿箭頭所示方向返回時，被清洗噴淋器95清洗。
遞紙區93將成形區87與紙機80的預干燥部106分開。多孔承載織物96繞預干燥部106運行。當多孔承載織物96環繞預干燥部106時，它將經過真空脫水箱98，穿過穿透干燥器100，并繼續通過轉向輥94和壓輥102。當多孔承載織物96經過并繞過另一轉向輥94、清洗噴淋器95和另一真空脫水箱98完成其循環時，被清洗和脫水。
提供干燥表面干燥部120是預干燥部106之后造紙裝置的下一部分。干燥部120由干燥表面組成。所述干燥表面可以處于室溫或可以是加熱的。然而任何干燥表面均是合適的，優選的是揚克式烘缸109。揚克式烘缸109通常是蒸汽加熱的。借助一未示出的機構使熱空氣循環的干燥罩110可以設置在揚克式烘缸109上方，以便進一步促進干燥操作。在優選的實施方案中，至少一個懸掛噴淋器107與揚克式烘缸109并置。將起皺刮刀111對著揚克式烘缸109設置，以便使刮刀和烘缸表面之間產生一沖擊角，其中所述沖擊角為約70°至90°，優選為約80°至85°。可以使用任選的清洗刮刀114，以便從揚克式烘缸109的表面上除去積累的雜質和過量的涂層。施加起皺助劑可以直接將本發明的起皺助劑施加至纖維結構88上。優選的是，將起皺助劑施加至直接接觸干燥表面的纖維結構88的表面上。另外也可以在紙機80的成形區87內施加起皺助劑，如施加至成形織物85上。優選的是，將起皺助劑施加至直接接觸纖維結構88的成形織物85的表面上。另外，也可以在預干燥部106中將起皺助劑施加至多孔承載織物96上。優選的是，將起皺助劑施加至直接接觸纖維結構88的多孔承載織物96的表面上。最優選的是，直接將起皺助劑施加至干燥表面上，如揚克式烘缸109的表面上。
本發明的起皺助劑包含不含仲胺的成膜半結晶聚合物和非熱固性陽離子樹脂。合適的成膜半結晶聚合物包括半纖維素、羧甲基纖維素和優選的聚乙烯醇。優選水解度約86％或更高的聚乙烯醇。合適的聚乙烯醇是得自Air Products and Chemical Inc.(Allentown，Pennsylvania)的AIRVOL 425。
本發明的非熱固性陽離子樹脂可以根據美國專利US5,338,807(1994年8月16日授權于Espy等人)來制備，在此將其引入作為參考。通過直接將在水溶液中的二羧酸和甲基二(3-氨基丙胺)的聚胺與表氯醇進行反應而合成，其摩爾比從約1∶0.1至約1∶0.33，優選的摩爾比從約1∶0.2至約1∶0.3。二羧酸可包括約2-12碳原子的飽和和不飽和二羧酸，其例子包括乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸(pilemic acid)、辛二酸、壬二酸、癸二酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸和對苯二甲酸。己二酸和戊二酸是優選的，最優選的是已二酸。另外，也可以使用脂族二羧酸的酯，和芳族二羧酸如鄰苯二甲酸的酯，以及所述二羧酸或酯的組合。
前體聚酰胺在25℃時的特性粘度可為0.090-0.225dl/g，優選的范圍為0.10-0.20dl/g。最終的樹脂優選用水稀釋成包含12.0％至30.0％總固體的溶液，其中優選的是包含24％至26％的總固體。當在25％的總固體含量測量時，在25℃時的Brookfield粘度范圍為約20厘泊(cps)至約500cps，其中優選的粘度范圍為約40cps至90cps。
在本發明中使用的聚酰胺主鏈和樹脂的通式如下聚酰胺 本發明配方的關鍵之處在于由于不存在活性交聯官能團和不存在能進一步與添加至紙機濕部中的熱固性樹脂交聯的仲胺基團，因此，沒有熱固性。這兩個條件都是必須的。喪失粘結力表示與有效的仲胺基團發生交聯。在揚克式烘缸109上存在的高溫條件下，當暴露于包含氮雜環丁烷鎓活性基團的熱固性樹脂下時，在主鏈結構中帶有仲胺基團的非熱固性樹脂預期將持續發生交聯，結果使其變得脆性并喪失粘結性。相反，本發明非熱固性陽離子樹脂的粘結性將不會受到這類連續暴露的負面影響。供本發明使用的不含仲胺的非熱固性陽離子樹脂可得自Hercules Incorporated(Wilmington Delaware)，商品名為CREPETROL A3025。
另外，本發明的起皺助劑還可以任選地包含改性劑。所述改性劑用來改變由于將起皺助劑施加至揚克式烘缸109表面上而在揚克式烘缸109的表面上形成的涂層的粘結性/起皺性。合適的改性劑包括烴油、表面活性劑以及優選的增塑劑。
表面活性劑和烴油的主要作用是增加在干燥表面上形成的涂層的潤滑性，由此改善涂層的脫離性能。表面活性劑和烴油往往與起皺助劑的其它組份不完全相容。當作為起皺助劑的組份添加時，表面活性劑或烴油有從起皺助劑溶液中分離出來的趨勢，由此形成兩相起皺助劑溶液，這又將降低起皺助劑的總效率。
此外，這種不相容性還將負面影響在干燥表面上形成的涂層的質量。盡管不希望被理論所束服，但據信，不僅表面活性劑而且烴油均將在涂層和纖維結構88的界面處形成一油膜，從而使纖維結構88與揚克式烘缸109表面的粘結力喪失。
相反地，增塑劑往往與起皺助劑完全相容。在水中形成穩定分散體的本發明的增塑劑與本發明起皺助劑的其它組份相容。所述增塑劑的作用是與起皺助劑的其它組份反應，以使揚克式烘缸109表面上的涂層軟化。本發明增塑劑的溶脹率至少為0.10，溶解度參數大于20MPA1/2。合適的增塑劑包括丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、丙三醇，優選乙二醇。以CREPETROLR 6390出售的優選增塑劑得自Hercules Incorporated(WilmingtonDelaware)。
本發明的起皺助劑可以印刷，吹塑，攪煉，或優選通過起皺助劑懸掛式噴淋器噴淋至揚克式烘缸109的表面上。可以將成膜半結晶聚合物、非熱固性陽離子樹脂和任選的增塑劑一起施加至揚克式烘缸109的表面上，或可以將它們單獨地施加至所述表面上。另外，可以將非熱固性陽離子樹脂和增塑劑一起施加，而聚乙烯醇單獨施加。
以樹脂干重量計，本發明的非熱固性陽離子樹脂的總固含量為約12％至30％，并且相對于起皺助劑的干重量，以樹脂干重量計，占起皺助劑的約5％至90％。相對于起皺助劑的干重量，以樹脂干重量計，本發明的聚乙烯醇占起皺助劑的約5％至90％。相對于起皺助劑的干重量，以增塑劑的干重量計，本發明的任選的增塑劑占起皺助劑的約0.5％至90％。起皺助劑的施加量為每噸在紙機大卷筒處生產的干纖維，共施加約0.25-7.0磅的干重量的起皺助劑。
在優選的操作中，通過頂室82泵送第一含水造紙配料，并通過底室83泵送第二含水造紙配料。將各配料從堰板頂板84泵出至成形織物85上，其中兩種配料將結合成包含第一層88a和第二層88b的纖維結構88。在擋水板90和真空吸水箱91的幫助下，所述纖維結構88在成形織物85上進行脫水。
然后，將纖維結構88輸送至預干燥部106。當纖維結構88進入遞紙區93時，該結構將借助真空遞紙箱97的作用而遞至多孔承載織物96上。多孔承載織物96將纖維結構88從遞紙區運送通過真空脫水箱98，穿過穿透干燥器100，并通過轉向輥94。將纖維結構施加至干燥表面上將紙幅從多孔承載織物96傳遞至揚克式烘缸109的表面上。在該遞紙位置，纖維結構88的稠度約為10％至90％，優選從45％至75％，更優選從55％至65％。在起皺助劑的幫助下，通過壓輥102使紙幅附著至揚克式烘缸109的表面上。借助蒸汽加熱的揚克式烘缸109并借助通過干燥罩110循環的熱空氣使纖維結構88進行干燥。從干燥表面上取下纖維結構優選的是，借助起皺刮刀111使纖維結構88從干燥表面上的起皺，而從揚克式烘缸109的表面上取下纖維結構88。然后使纖維結構88在壓光輥112和113之間通過，并在安裝于軸118上的卷紙芯117上卷成卷筒116。
一般來說，本發明適用于起皺薄頁紙，包括但不局限于常規濕壓榨起皺薄頁紙、高松厚圖案致密的起皺薄頁紙，以及高松厚末壓實的起皺薄頁紙。
參考表I的第1欄和第2欄，在紙機80上，對六種不同的起皺助劑進行評估。通過起皺助劑懸掛式噴淋器107，將以AIRVOL 425在市場上提供的、由100％聚乙烯醇(PVOH)組成的第一起皺助劑施加至揚克式烘缸109的表面上，其施加量為在紙機80的紙卷119處生產的每噸干重量的纖維結構88為2.25磅活性起皺助劑。通過起皺助劑懸掛式噴淋器107，將在紙機80上進行評估的、由70％AIRVOL 425和30％以CREPETROL A3025在市場上提供的、不含仲胺的非熱固性陽離子樹脂組成的第二起皺助劑施加至揚克式烘缸109的表面上，其施加量為在紙機80的紙卷119處生產的每噸干重量的纖維結構88為2.25磅活性起皺助劑。通過起皺助劑懸掛式噴淋器107，將在紙機80上進行評估的、由60％AIRVOL 425和40％CREPETROL A3025組成的第三起皺助劑施加至揚克式烘缸109的表面上，其施加量為在紙機80的紙卷119處生產的每噸干重量的纖維結構88為2.25磅活性起皺助劑。通過起皺助劑懸掛式噴淋器107，將在紙機80上進行評估的、由65％AIRVOL 425和35％CREPETROL A3025組成的第四起皺助劑施加至揚克式烘缸109的表面上，其施加量為在紙機80的紙卷119處生產的每噸干重量的纖維結構88為2.25磅活性起皺助劑。通過起皺助劑懸掛式噴淋器107，將在紙機80上進行評估的、由65％AIRVOL 425和35％CREPETROL A3025組成的第五起皺助劑施加至揚克式烘缸109的表面上，其施加量為在紙機80的紙卷119處生產的每噸干重量的纖維結構88為1.7磅活性起皺助劑。通過起皺助劑懸掛式噴淋器107，將在紙機80上進行評估的、由59％AIRVOL 425、33％CREPETROL A3025和8％以CREPETROL R6390在市場上提供的增塑劑組成的第六起皺助劑施加至揚克式烘缸109的表面上，其施加量為在紙機80的紙卷119處生產的每噸干重量的纖維結構88為1.84磅活性起皺助劑。對于這六種被評估的起皺助劑而言，所用的每一種起皺助劑組份的百分比均以各組份的總活性含量計。
所評估的前三個起皺助劑表示所進行的篩選試驗，以便研究PVOH和CREPETROL A3025對起皺刮刀掘出孔(Creping Blade Pickout Hole)的影響。起皺刮刀掘出孔，即由起皺刮刀111從纖維結構88中掘出的孔，本領域熟練技術人員很容易認出。然而，對于清洗刮刀更換，沒有定量分析可以進行，定性分析表示隨CREPETROL A3025量的增加，起皺質量降低。在起皺助劑2和3的情況下，注意到PVOH和CREPETROL A3025的混合物將增加在揚克式烘缸109表面上涂層積累的速率，由此將增加在紙機80的紙卷119處在纖維結構88中觀察到起皺助劑的危險。對于起皺助劑4，為進一步優化而選擇65％PVOH和35％CREPETROL A3025，因為它似乎能使起皺刮刀掘孔、纖維結構88中的外來起皺助劑(extraneous creping aid)，由于在纖維結構88中存在空白的起皺而測得的差的起皺重量以及由于頻繁更換清洗刮刀114所造成的對造紙過程的任何負面影響變得最小化。
參考表Ⅰ的第3欄和第4欄，針對每個評估的起皺助劑，測定平均起皺刮刀掘出孔數，并對纖維結構88中外來的起皺助劑數量進行定性評估。就該分析而言，使用紙機80紙卷119處纖維結構88的卷筒紙116。在橫向上，將待測量的纖維結構88的試樣分成相等的兩部分，包括前面或操作側試樣和后面或傳動側試樣。分別對96英寸寬和約52.5英尺長的這兩個部分進行分級。在橫向上進一步將每個部分分成四個24英寸的部分。將黑色泡沫芯板用作底板，使用96英寸寬且21英寸長的限定測量面積的分級板。對兩個纖維結構88的每個24英寸部分進行測量。
對每部分存在的起皺刮刀掘孔進行評估。對0.125英寸或更大尺寸的孔進行計數并記錄。正如被膠條紋所證明的那樣，還對每部分的存在于纖維結構88中的外來起皺助劑進行評估。對于每個分析的纖維結構88的卷筒116，記錄操作側試樣和傳動側試樣計算出的孔的總數。另外，對于每個卷筒，還記錄包含膠條紋部分的總數。基于這些總數，并根據所有評估的卷筒116，計算出起皺刮刀掘孔數以及存在于纖維結構88中外來起皺助劑的平均值。對于表Ⅰ的第3欄和第4欄，“n”表示評估的卷筒的總數，并且對于每個進行評估的起皺助劑來說，起皺刮刀掘出孔平均數和存在于纖維片材88中外來起皺助劑量的數值均以該總數為基礎。對于起皺助劑1、2和3，對于存在于纖維片材88中外來的起皺助劑，沒有任何有效數據。
參考表Ⅰ的第5欄，對于每個被評估的起皺助劑，計算其經12小時的周期清洗刮刀114更換的次數。對于起皺助劑1、2和3，沒有任何有效數據。
表Ⅰ
注1．在起皺助劑1,2,3,4和5評估期間，在紙機上使用壓節面積為31％的多孔承載織物，并使用鈄角為21°的起皺刮刀。
2．在起皺助劑6評估期間，在紙機上使用壓節面積為35％的多孔承載織物，在起皺助劑6評估期間，在紙機上使用鈄角為21°和26°的起皺刮刀。相對于起皺助劑配方而言，測得鈄角的作用是最小的。
盡管已闡明并描述了本發明特定的實施方案，但本領域熟練技術人員顯而易見的是，在不違背本發明的精神和范圍下，還可以做出其它的改變和改進。因此，本發明意在所附權利要求書中覆蓋落在本發明范圍之內的所有改變和改進。
權利要求
1．一種生產紙產品的方法，所述方法包括下列步驟a)提供一纖維結構；b)提供一干燥表面；c)施加起皺助劑，由此使所述起皺助劑與所述干燥表面之一接觸并與所述纖維結構之一接觸，所述起皺助劑包含不含仲胺的成膜半結晶聚合物和非熱固性陽離子樹脂，所述非熱固性陽離子樹脂是由二羧酸和甲基二(3-氨基丙胺)于水溶液中的聚胺與表氯醇進行反應衍生得到的，其摩爾比從約1∶0.1至約1∶0.33；d)將纖維結構施加至所述干燥表面上，由此使所述纖維結構與起皺助劑接觸；e)從所述干燥表面上取下所述纖維結構。
2．權利要求1的方法，其中所述纖維結構有第一表面和第二表面，其中所述第二表面與所述干燥表面接觸，并且其中所述起皺助劑直接施加至所述纖維結構的所述第二表面上。
3．權利要求1的方法，其中施加所述起皺助劑的所述步驟包括將所述起皺助劑直接施加至所述成形織物上，優選的是將所述起皺助劑直接施加至所述多孔承載織物上，更優選的是將所述起皺助劑直接施加至所述干燥表面上。
4．權利要求1的方法，其中所述干燥表面是加熱的表面。
5．權利要求1的方法，其中從所述干燥表面上取下所述纖維結構的所述步驟通過起皺來完成。
6．權利要求1的方法，其中所述成膜半結晶聚合物選自半纖維素、羧甲基纖維素和聚乙烯醇；所述聚乙烯醇的水解度為約86％或更大，并且，相對于所述起皺助劑的干重量，以所述聚乙烯醇的干重量計，其中所述的聚乙烯醇占起皺助劑的約5％-95％。
7．權利要求1的方法，其中所述非熱固性陽離子樹脂的粘度為約20厘泊至500厘泊，以所述非熱固性陽離子樹脂的干重量計，其總固含量約12％至30％，并且相對于所述起皺助劑，以所述非熱固性陽離子樹脂的干重量計，所述非熱固性陽離子樹脂占所述起皺助劑的約5％至90％。
8．權利要求1的方法，其中所述起皺助劑的施加比率為在紙機大卷筒處生產的每噸干纖維，約0.25-7.0磅干重量的總施加的起皺助劑。
9．權利要求1的方法，其中所述起皺助劑進一步包含選自乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇和丙三醇的增塑劑，并且相對于起皺助劑的干重量，以所述增塑劑的干重量計，所述增塑劑占所述起皺助劑的約0.5％至90％。
10．一種起皺助劑組合物，包括不含仲胺的成膜半結晶聚合物和非熱固性陽離子樹脂，以及任選的增塑劑；其中所述非熱固性陽離子樹脂由二羧酸和甲基二(3-氨基丙胺)在水溶液中的聚胺與表氯醇進行反應而衍生得到的，其摩爾比在約1∶0.1和約1∶0.33之間；其中所述的增塑劑選自乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇和丙三醇。
全文摘要
本發明披露了一種起皺紙產品的生產方法,所述方法包括將成膜半結晶聚合物和不含仲胺的非熱固性陽離子樹脂施加至干燥表面上。另外本發明還包括一種起皺紙產品的生產方法,所述方法包括將成膜半結晶聚合物,不含仲胺的非熱固性陽離子樹脂和任選的增塑劑施加至干燥表面上。
文檔編號D21H19/10GK1285017SQ98813771
公開日2001年2月21日 申請日期1998年12月14日 優先權日1997年12月22日
發明者查爾斯·W·尼爾, 洛伊絲·J·福德－科勒, 唐納德·A·薩爾斯曼 申請人:寶潔公司