CN103814173A - 包含竹的薄纸产品 - Google Patents

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Abstract

本文提供一种薄纸纤网和包含该薄纸纤网的产品，其中该纤网包含木纤维和竹纤维。确切的说，本文提供一种柔软耐用的透风干燥薄纸纤网，其包含占该纤网的至少约10重量%的竹纤维。在本文的透风干燥薄纸纤网中，竹一般代替高平均纤维长度的木纤维，这提高了透风干燥纤网的松厚度，而没有不利地影响到柔软性或耐久性。

Description

包含竹的薄纸产品
技术领域
本发明涉及柔软耐久的透风干燥型薄纸纤网以及包含薄纸纤网的薄纸产品，其中该薄纸纤网包含木纤维和竹纤维。人们已经发现在透风干燥型纤网中用竹纤维代替平均纤维长度大的木纤维增大了纸片松厚度，而没有不利地影响到耐久性或挺度。
背景
薄纸产品如面巾纸、纸巾、卫生纸、餐巾纸和其它类似产品被设计成包含几项重要性能。例如这些产品应具有良好的松厚度、柔软的触感并且应该具有良好的强度和耐久性。但不幸的是，当采取一些步骤来加强产品的一项性能时，产品的其它特性通常会受到不利的影响。
薄纸产品通过以下两种主要的薄纸制造方法之一来制造：传统湿压榨(CWP)和透风干燥(TAD)。在CWP中，薄纸在成型织物上自负压胸辊或双网成型器形成，初始纤网被移送至造纸毯并利用一个或两个施压辊缝紧贴在被称为扬克烘缸的蒸汽加热式大滚筒的表面上被压榨脱水。压榨工艺也有助于将纸片移送至扬克烘缸表面。在移送纸片前，胶液被喷至烘缸表面以提供纸片和烘缸表面之间的良好结合。在起绉工艺中用刮刀使纸片脱离扬克烘缸表面。在TAD方法中，纸片在成型织物上形成并在被脱水至25%或更高的稠度的同时被移送至一个或多个其它织物。在最初脱水后，纸片在接触织物的同时通过吹送热风穿透该织物被干燥，直到稠度为40%或更高。在传统的透风干燥方法中，使透风干燥纤网附着到扬克烘缸并起绉。在移送点可设有辊以帮助纤网从烘干织物被移送至扬克烘缸，但没有在CWP工艺中被用于纤网脱水的高压。或者，TAD薄纸可未起绉地制造，此时纤网的投影收缩伴随着湿法成网自成型织物被差速传送至慢得多地运动的开口网眼式移送织物而发生。随后，纤网被干燥，同时防止纤维在纤网平面内宏观重组。纤网随后在透风烘干机内的织物上被烘干到90%或更高的稠度并被卷绕。在未起绉透风干燥(UCTAD)方法中未使用扬克烘缸。透风干燥型薄纸产品一般与具有高于传统湿压榨产品的质量品级的薄纸产品相关，因为其具有更高的松厚度和更强的吸收能力。
为了获得最佳的产品性能，薄纸产品一般至少部分由纸浆形成，纸浆含有木纤维且通常是硬木纤维和软木纤维的掺混物以获得期望的性能。一般当就像在薄纸产品中常出现的那样试图优化表面柔软性时，造纸商将会部分基于纸浆纤维粗度来选择纤维配料。含有低粗度纤维的纸浆是符合期望的，因为由低粗度纤维制造的薄纸可被制造成比由高粗度纤维制造的相似薄纸更柔软。为了进一步优化表面柔软性，高级薄纸产品通常包含多层结构，其中使低粗度纤维针对薄纸的外层，而薄纸内层包含较长较粗的纤维。
不幸的是，柔软性需求因耐久性需求而打了折扣。薄纸产品的耐久性可以就抗张强度、抗张能量吸收(TEA)、破裂强度和撕裂强度来定义。一般，撕裂、破裂和TEA将呈现与抗张强度正相关，因而耐久性和柔软性是反向相关。于是，造纸商始终面对着需要平衡柔软性需求和耐久性需求的挑战。不幸的是，薄纸耐久性常随着平均纤维长度减小而降低。因此，简单减小纸浆平均纤维长度可能导致产品表面柔软性和产品耐久性之间的不期望有的折中选择。
除了耐久性外，长纤维也在薄纸产品的整体柔软性方面扮演重要角色。薄纸产品的表面柔软性是一个重要特性，而薄纸总体柔软性的第二要素是挺度。挺度可以由应力-应变拉伸曲线的拉伸斜率测定。斜率越缓，将显示出越低的挺度和越高的产品整体柔软性。挺度和抗张强度是正相关的，但在一定抗张强度下，较短纤维将会显示出比长纤维更高的挺度。虽然不想受限于理论，但据信出现这种情况是因为与利用长纤维相比利用短纤维制造具有一定抗张强度的产品需要更多的氢键。因此，易压缩且粗度低的长纤维例如由北方软木牛皮纸(NSWK)纤维所提供的那些纤维一般在这些纤维与硬木牛皮纸纤维例如桉树硬木牛皮纸纤维联用时提供了薄纸产品的耐久性和柔软性的最佳组合。虽然北方软木牛皮纸纤维具有比桉树纤维更高的粗度，但其相对于胞腔直径而言的小胞壁厚度加上其较长使它们成为用于优化薄纸的耐久性和柔软性的理想候选者。
不幸的是，NSWK供货在经济和环保方面承受显著的压力。因此，NSWK纤维的价格显著攀升，造成了需要找到替代品来优化薄纸产品的柔软性和强度。另一种软木纤维是南方软木牛皮纸(SSWK)，其被广泛用在含有绒毛浆的吸收性产品如尿布、女性护理吸收性用品和失禁用品中。不幸的是，虽然未身处像在NSWK那样的供货压力和环保压力下，但来自SSWK的纤维对薄纸产品来说太粗了并且不适用于制造柔软的薄纸产品。虽然有大的纤维长度，但SSWK纤维具有太大的胞壁宽度和太窄的胞腔直径，因而产生比NSWK更硬且手感更粗糙的产品。
能够由与普通纤维性能相比被认为较差的纤维掺混物获得具有期望的纤维长度和粗度搭配的纸浆的纸巾造纸商可以获得显著的成本节约和/或产品改善。例如造纸商可能希望制造强度出众但不会招致常伴随更高强度出现的柔软性变差的薄纸。或者，造纸商可能希望更高程度的纸面结合以减少自由纤维脱离，而没有遇到常伴随表面纤维更强结合而出现的柔软性降低。因此，人们现在需要一种由将会改善耐久性但没有不利地影响到其它的重要产品性能例如柔软性的纤维来形成的薄纸产品。
除了北方和南方软木浆纤维外，可供造纸商来选择长纤维的选项很少。竹纤维在印度和中国被用于造纸已经有很多年了。据知有长纤维和短纤维的竹品种。在印度和中国，竹纤维已经在掺混的传统湿压榨薄纸产品中被用来替代木纤维。不幸的是，可购买到的竹浆含有包含长纤维和短纤维的不同品种竹子的混合物。长度加权平均纤维长度显著短于北方和南方软木浆纤维。另外，竹浆含有呈薄壁细胞形式的大部分的主要细粉。众所周知，在薄纸产品中存在高水平量的细粉造成了薄纸张的表面柔软性降低和挺度增大。因此，含有大量竹纤维的薄纸张将不像含有木纤维的薄纸张那样柔软。而且，考虑到有相对短的纤维长度和高水平量的主要细粉，当尤其代替木将纤维时，一般会预计竹浆纤维将不会提供良好的耐久性或柔软性给高级薄纸产品。总体而言，竹纤维具有太高而无法代替硬木纤维的粗度和太短的平均纤维长度以及太厚而无法代替木纤维的胞壁。
概述
现在，意想不到地发现了，竹纤维尽管有较短纤维长度、厚胞壁和狭窄胞腔但可被加入透风干燥薄纸纤网尤其是多层纤网的非皮肤接触层中，从而生产出具有改善的松厚度但挺度没有显著增大或者耐久性没有降低的薄纸纤网，这些性能在竹纤维被用来替代平均纤维长度大的木纤维、例如软木纤维、确切的说是北方软木牛皮纸(NSWK)时是非常显著的。因此在某些优选实施例中，竹纤维可替代纤网中的至少约50%的NSWK，更优选的是替代至少约75%的NWSK，从而竹纤维构成纤网重量的至少约10%，更优选是至少约20%。而且已经发现了，柔软程度可通过所述竹纤维在使用中未被置于与使用者皮肤接触中的方式将竹纤维布置在纤维状薄纸纤网中、例如布置在三层结构中的中央层内被进一步提高。另外，已经发现包含竹纤维的透风干燥纤网具有意想不到的松厚度增大。针对几个品种的竹子，观察到了改善的耐久性和松厚度，其中就包括热带和温带丛生竹。
因此，本文在一个实施例中提供一种包含竹纤维的透风干燥薄纸纤网，其中，该竹纤维构成薄纸纤网重量的至少约10%。如果期望，则竹浆纤维可以具有大于约1mm的平均纤维长度，该平均纤维长度例如从约1.1mm至约2.5mm，更优选的是从约1.2mm至约2mm。
在另一个实施例中，本发明提供一种包含竹纤维的透风干燥薄纸纤网，其中，该竹纤维替代相当一部分的长纤维尤其是NSWK纤维，从而纤网中的NSWK纤维量小于纤网总重的约20%，例如纤网总重的约0至约15%，更优选的是约0至约10%。
在其它实施例中，本发明提供一种透风干燥多层薄纸纤网，包括两层或更多层，在此包括第一层和第二层，在第二层内的竹纤维的重量百分比高于在第一层内。在某些优选实施例中，第一层包含硬木纤维，而第二层包含竹纤维和软木纤维，其中该竹纤维与软木纤维的重量比大于1:1。
在另外一些实施例中，本发明提供一种多层薄纸纤网，包括第一纤维层和第二纤维层，其中第一纤维层包含木纤维，而第二纤维层包含竹纤维，该竹纤维构成第二层重量的约75%至约100%。
在其它实施例中，本发明提供一种包含竹纤维的透风干燥薄纸产品，其中该竹纤维选自以下组，该组由温带分布竹构成，包括但不限于毛竹、毛金竹、乌哺鸡竹和桂竹及其混合物。
附图说明
图1是要用于本发明中的用于形成未起绉的透风干燥薄纸纤网的工艺的一个实施例的示意图。
定义
应该注意，当用在本文中时，术语“包含”、“包括”以及由词根“包含”衍生的词本意是开放性术语，其说明了存在任何所述特征、元件、整体、步骤或组成部分，不打算排除一个或多个其它特征、元件、整体、步骤、组成部分或其组合的存在或加入。
本文所用的术语“撕裂指数”是指几何平均撕裂强度(一般以克表示)除以几何平均抗张强度(一般以克/3英寸表示)的商乘以1000，其中该几何平均撕裂指数被定义为机器方向撕裂强度与横向撕裂强度的乘积的平方根。
虽然撕裂指数可以根据薄纸纤网成分以及纤网基重而变化，但根据本发明所制造的纤网通常具有大于约5的、更有选地大于约6、还更优选地大于约7例如从约7至约20的撕裂指数。
本文所用的术语“破裂指数”是指干破裂峰值载荷(也称为干裂强度，一般用克英尺表达)除以几何平均抗张强度的商乘以10。
破裂指数=干裂强度/GMT×10
虽然破裂指数可以根据薄纸纤网的成分以及纤维基重而变化，但根据本发明所制造的纤网通常具有大于约3、更优选地大于约4、还更优选地大于约5的破裂指数。
本文所用的术语“几何平均抗张度”和GMT是指纤网的机器方向抗张强度与机器横向抗张强度的乘积的平方根。除非另有说明，否则本文中的抗张强度是指几何平均抗张强度，这对本领域技术人员是易于理解的。
本文所用的术语“几何平均张力能指数”和“TEA指数”是指MD张力能吸收和CD张力能吸收(MD TEA和CD TEA，一般以g·cm/cm2表达)的乘积的平方根除以GMT强度后乘以1000。
Figure BDA0000479824900000052
虽然TEA指数可以根据薄纸纤网成分以及纤网基重而变化，但根据本发明所制造的纤网通常具有大于约6的、更优选地大于约7、还更优选地大于约8的、例如为从约8至约20的TEA指数。
本文所用的术语“耐久性指数”是指撕裂指数、破裂指数和TEA指数之和，它是在一定抗张强度下的产品耐久性的指标。
耐久性指数=撕裂指数+破裂指数+TEA指数
虽然耐久性指数可以根据薄纸纤网成分以及纤网基重而变化，但根据本发明所制造的纤网通常所具有的耐久性指数值为约15或更大，更优选是约18或更大，还更优选是约20或更大，例如从约20至约50。
本文所用的术语“挺度指数”是指被定义为MD拉伸斜率和CD拉伸斜率之乘积的平方根的几何平均拉伸斜率、再除以几何平均抗张强度之商。
Figure BDA0000479824900000061
虽然挺度指数可以依据薄纸纤网成分以及纤网基重而变，但根据本发明所制造的纤网通常具有小于约16的挺度指数，更优选是小于约15，还更优选是小于约14，例如从约5至约14。
本文所用的术语“平均纤维长度”是指纤维的长度加权平均长度，其是通过使用可从芬兰的Kajaani的Kajaani Oy Electronics获得的Kajaani纤维分析仪型号FS-100来确定的。根据试验程序，用浸软液处理浆样以保证没有纤维束或碎片存在。每份浆样被分解至热水中并被稀释至约0.001%溶液。在利用标准的Kajaani纤维分析试验程序做测试的情况下，各试样以约50ml至100ml份从稀释液被抽出。加权平均纤维长度可用以下公式表达：
Σ x i = 0 k ( x i × n i ) / n
其中，k=最大纤维长度
xi=纤维长度
ni=具有长度x的纤维数量
n=被测纤维总数。
本文中，“薄纸产品”一般涉及各种纸制品如面巾纸、卫生纸、纸巾、餐巾纸等等。通常，本发明薄纸产品的基重小于约80克/平面米(gsm)，在某些实施例中小于约60gsm，在某些实施例中在约10gsm至约60gsm之间。
薄纸产品在其松厚度方面还区别于其它的纸制品。本发明的薄纸产品和纸巾产品的松厚度按照用微米表示的纸厚(以下定义)除以用克/平方米表示的基重之商来计算。最终的松厚度以立方厘米/克来表示。某些实施例中，薄纸产品可具有大于约5cm3/g的松厚度，还更优选大于约7cm3/g，例如从约7cm3/g至约15cm3/g。根据本发明所制造的薄纸纤网可具有比加入有相同纤网的薄纸产品更高的松厚度。例如薄纸纤网可以具有大于约7cm3/g的松厚度，例如是大于约10cm3/g，例如从约12cm3/g至约24cm3/g。
本文所用的术语“层”是指片层内的多个纤维层、化学处理层或类似物。
本文所用的术语“层状薄纸纤网”、“多层薄纸纤网”、“多层纤网”和“多层纸片”一般是指由两层或更多层的含水造纸配料制造的纸片，该造纸配料最好由不同类型的纤维构成。这些层最好通过将稀释纤维浆的多股独立液流落置在至少一个循环多孔网上来形成。如果这些独立层最初在多个独立多孔网上形成，则这些层随后被组合(在湿态下)以形成一个层状复合纤网。
术语“片层”是指独立的产品单元。多个独立片层可以相互并排布置。该术语可以是指例如在多片层面巾纸、卫生纸、纸巾、擦拭巾或餐巾纸中的多个纤网状组成部分。
具体实施方式
总体上讲，本文涉及一种透风干燥薄纸产品，包括由木纤维和竹纤维形成的薄纸纤网。已经发现，可以通过用竹纤维代替一些木纤维而制造出更高松厚度且更耐用的纤网，但没有牺牲柔软性。
表1对比了硬木(桉树浆纤维,Aracruz Cellulose,巴西)、软木浆(NSWK浆纤维，北方浆，加拿大)和牛皮纸浆，该牛皮纸浆由三种不同的竹品种即毛竹(Phyllostachys edulis)、龙头竹和毛金竹制备。
表1
纤维类型 平均纤维长度(mm) 平均纤维宽度(μm) 纤维长宽比 粗度(mg/100m)
毛竹 1.23 8.4 146 10.53
龙头竹 2.09 10.9 192 10.37
毛金竹 1.65 9.0 184 10.85
NSWK浆纤维 2.18 27.6 79 14.83
桉树浆纤维 0.76 19.1 40 8.95
对于竹浆纤维，长度与宽度之比(常称为长宽比)大致在约150和约200之间变化，尽管长度和宽度因各品种而是变化的。通常，用于竹浆纤维的平均纤维长度的范围从用于龙头竹的约2mm到用于毛竹的约1.2mm。如表1所示，竹浆纤维长度通常比桉树纤维大，但短于NSWK纤维。但竹浆纤维往往具有比桉树纤维更大的长宽比和粗度。另外，竹浆纤维往往具有相对细长的胞腔和厚胞壁，造成大于1的劳氏比(胞壁厚度两倍与胞腔直径之比)。例如据报道用于毛金竹和龙头竹的劳氏比分别为2.17和3.20。具有大于1的劳氏比的纤维通常被认为是用于薄纸的较差的候选者，这是因为厚胞壁产生具有弱的抗张强度和低的松厚度的硬挺纤网。
尽管竹浆纤维与软木纤维相比往往有相对厚的胞壁、较大的劳氏比、较大的长宽比和较短的平均纤维长度，但现在令人吃惊地发现它们可以替代透风干燥薄纸纤网中的软木纤维，却没有降低耐久性和松厚度或者增大挺度。甚至更令人吃惊的是用竹纤维代替软木纤维实际上增大了松厚度，而没有不利地影响到耐久性和柔软性。
因而，在一个优选实施例中，本文提供一种包含竹的薄纸纤网，更优选的是透风干燥薄纸纤网，还更优选的是多层透风干燥纤网，其中该竹纤维构成纤网总重的至少约10%。在一个特别优选的实施例中，该薄纸纤网包括多层透风干燥纤网，其中竹纤维以所述竹纤维在使用中不接触到使用者皮肤的方式可选择地仅布置在其中一个所述层中。例如在一个实施例中，薄纸纤网可包含两个层状纤网，其中第一层主要由木纤维构成且基本不含竹纤维，而第二层包含竹纤维，其中所述竹纤维构成第二层重量的至少约50%，例如是第二层重量的从约50%至约100%。应该理解，当提到基本不含竹纤维的层时，该层可含有其量可忽略不计的纤维，而这样少的量通常由施加到相邻层的竹纤维引起，一般基本不会影响到纤网的柔软性或其它物理特性。
薄纸纤网可被加入可是单片层薄纸产品或多片层薄纸产品中，在这里，其中的一个或多个所述片层可由多层薄纸纤网形成，其具有被可选择加入其中一个层的竹纤维。在一个特别优选实施例中如此构成该薄纸产品，即，使竹纤维在使用中不接触使用者皮肤。例如薄纸产品可包含两个多层透风干燥纤网，其中每个纤网包括基本不含竹的第一纤维层和含有竹的第二纤维层。这些纤网层叠在一起，从而薄纸产品外表面由每个纤网的第一纤维层形成，从而在使用中被置于与使用者皮肤接触的表面基本不含竹纤维。
通常，被加入本文的纤网中的竹纤维是取自任何竹品种的纤维材料。竹纤维品种可以选自由以下材料构成的组：酸竹属，悬竹属，青篱竹属，箣竹属，巴山木竹属，波印竹属，短穗竹属，空竹属，方竹属，丘斯夸竹属，牡竹属，藤竹属，镰序竹属，埃拉米逖斯(Eremitis)属，箭竹属，贡山竹属，井冈寒竹属，巨竹属，瓜多竹属，阴阳竹属，尼泊尔筱竹属，箬竹属，大节竹属，石稃(Lithachne)属，梨竹属，月月竹属，拿斯竹属，李海竹属，新小竹属，群蕊竹属，少穗竹属，欧美卡(Olmeca)属，墨西哥竹属，锐药竹属，刚竹属，苦竹属，茶秆竹属，雷迪
Figure BDA0000479824900000082
(Raddia)属，扇枝竹属，赤竹属，东笆竹属，华箬竹属，思劳竹属，业平竹属，倭竹属，唐竹属，筱竹属，泰竹属，玉山竹属及其混合物。
在某些实施例中，竹纤维来自温带刚竹，例如也称为楠竹或孟宗竹的毛竹。但应该理解，本文所述的组合物不局限于包含任何一种竹纤维，而是可以包含不同竹种类的许多纤维。例如该组合物可以包含来自毛竹的竹和来自不同品种例如桂竹的竹。
用在本发明的纤网和产品中的竹纤维可以通过本领域已知的任何适当方法来制造。竹纤维优选是浆化的竹纤维，其通过破碎竹秆的化学处理来制造。化学处理可以包括用合适的碱液处理破碎竹秆。本领域技术人员将能够选择合适的碱液。竹纤维也可以通过破碎竹秆的机械处理来制造，其可能牵涉到破碎竹秆的酶消化。
虽然竹纤维可以通过本领域已知的任何合适方法来制造，但优选的竹浆制造方法是化学制浆法例如但不限于牛皮纸制浆、硫酸盐制浆或蒽醌烧碱法制浆技术。
竹纤维优选是竹浆纤维并具有至少约1mm的平均纤维长度。当采用由各不同竹品种构成的纤维掺混物时，要注意的是该掺混物可以包含至少两种竹，优选包含至少三种竹，从而平均纤维长度为至少约1.2mm，更优选是至少约1.5mm，例如从约1.2mm至约2mm。
无论是何品种或特定的平均纤维长度，多层纤网的至少一层包含竹纤维。多层纤网也可包含木纤维并可以是层状的，从而一层包含木纤维，其可选地基本不含竹纤维，而另一层包含木纤维和竹纤维。木纤维可包括通过各种制浆工艺如牛皮纸浆、硫酸盐浆、热机械浆等所形成的纤维。而且木纤维可以是任何高平均纤维长度的木浆、低平均纤维长度的木浆或其混合物。合适的高平均长度木浆纤维的一个例子包括软木纤维，例如但不限于北方软木、南方软木、红木、血柏木、铁杉、松树(如南方松树)、云杉(如黑云杉)及其组合物等。合适的低平均长度木浆纤维的一个例子包括硬木纤维，例如但不限于桉树、枫木、桦木、山杨等。某些情况下，桉树纤维尤其符合人们所期望用以增强纤网柔软性。桉树纤维也可以提高白度、提高不透明度并改变纤网孔隙结构以提高其芯吸能力。另外如果需要，可使用从回收材料得到的次级纤维，例如来源于像例如新闻纸、回收硬纸板和办公室废料的纤维浆。
在一个特别优选的实施例中，竹纤维作为高平均纤维长度木纤维例如软木纤维且更具体是NSWK的替代品被用在薄纸纤网中。在一个特定实施例中，竹纤维得自楠竹并代替NSWK，从而基于纤网重量的NSWK总量为小于约10%。在其它实施例中可能希望替代某层中的所有木纤维，从而该层主要由竹纤维构成。
某些实施例中，可能希望在某层内有竹浆纤维和木浆纤维的特定组合以提供期望的特性。例如可能希望在某些层内混合具有不同的平均纤维长度、粗度和胞壁厚度或其它特性的竹纤维和木纤维。
就像某层内的竹量可以变化，竹纤维占纤网内总纤维之比通常可以根据薄纸产品的期望性能而变化。例如较厚竹层的使用一般导致耐久性更高但柔软性较低的薄纸产品。另外，大量竹纤维的使用可能不利地影响到纸片成型并且可能增加制造成本。同样，使用非常少量的竹纤维即小于纤网总重的约10%一般导致这样的薄纸产品，其与未利用竹而制成的薄纸产品相比不具可辨别的区别。因而在某些实施例中，根据本发明所制造的薄纸纤网所包含的竹纤维的量为纤网重量的约10%至约80%，优选是从约15%至约60%，更优选是从约25%至约50%。
如上所述，在一个优选实施例中，竹纤维作为软木纤维替代品被加入纤网，因而在这样的优选实施例中，纤网中的软木纤维量范围可以是纤网总重的约0至约20%，更优选是0至约10%，尤其优选是小于纤网总重的约5%。在一个优选实施例中，纤网中的软木纤维量小于纤网总重的1%。
除了改变纤网中的竹量以及在任何某层中的量外，纤网物理性能也可通过特殊选择特定层加入竹纤维来改变。现已发现，在没有不利影响抗张强度或纸片其它性能情况下的柔软性最大提高通过以包含竹的层在使用中不接触使用者皮肤的方式选择性地将竹纤维加入多层纤网来获得。另外，如果需要，利用竹纤维时常遇到的成本增加可以通过仅将竹纤维限制施加到单层纤网来减少。例如在一个实施例中可以形成三层薄纸纤网，在这里，只有中间层含有竹纤维，而两个外层基本不含竹纤维。
因而在一个优选实施例中，薄纸纤网是多层纤网，其包含第一纤维层和第二纤维层，其中第一纤维层含有木纤维，第二纤维层含有竹纤维，其中该竹纤维的量为第二层重量的约50%至约100%。某些实施例中，第二纤维层可包含木纤维和竹纤维的掺混物，更优选是竹纤维和软木纤维的掺混物，其中该竹纤维的量为约第二层重量的50%至约90%，还更优选是第二层重量的约80%至约95%。在一个特别优选的实施例中，第一纤维层包含硬木纤维。
在其它实施例中，本文提供一种双片层薄纸产品。在一个特别优选的实施例中，该薄纸产品包含上多层薄纸纤网和下多层薄纸纤网，两者利用众所周知的技术叠在一起。该多层纤网至少包括第一和第二层，其中竹纤维可选择地只被加入其中一层，从而当这两片纤网叠在一起时，包含竹纤维的这些层在使用中未被置于与使用者皮肤的接触中。例如双片层薄纸产品可包括第一和第二薄纸纤网，其中每个薄纸纤网包括第一层和第二层。每个薄纸纤网的第一层包含木纤维且基本不含竹纤维，而每个薄纸纤网的第二层包含竹纤维。当这两片薄纸纤网被叠合而形成薄纸产品时，每个纤网的第二层以面对面的方式来布置，从而在使用中不使竹纤维接触到使用者皮肤。
如果需要，各种不同的化学组合物可被施用到多层薄纸纤网的至少一层，以进一步提高柔软性和/或减少纤维屑或碎片的产生。例如在某些实施例中，可使用湿强剂来进一步提高薄纸产品强度，本文中的“湿强剂”是在被加入浆纤维时能使最终的纤网或纸片具有大于约0.1的湿几何抗张强度与干几何抗张强度之比的任何材料。这些材料一般被称为“永久”型湿强剂或“暂时”型湿强剂。如本领域众所周知地，暂时型和永久型的湿强剂有时也可以起到干强剂作用，用于提高干态下的薄纸产品强度。
可按照各不同的量施加湿强剂，这取决于期望的纤网特性。例如在某些实施例中，所加入的湿强剂总量可以在纤维材料干重的约1磅/吨至约60磅/吨(lb/T)之间，在某些实施例中在约5lb/T至约30lb/T之间，在某些实施例中在约7lb/T至约13lb/T之间。湿强剂可被加入多层薄纸纤网的任何一层。
也可施加化学松解剂来软化纤网。确切的说，化学松解剂能减少在纤网的一层或多层内的氢键数量，结果获得了更柔软的产品。依据最终薄纸产品的期望特性，可按照变化的量来使用松解剂。例如在某些实施例中，松解剂能以纤维材料干重的约1lb/T至约30lb/T的量来施加，在某些实施例中是约3lb/T至约20lb/T，并且在某些实施例中在约6lb/T至约15lb/T之间。松解剂可以被加入多层薄纸纤网的任何层中。
能通过断裂氢键来加强纤网柔软触感的任何材料通常可被用作本发明的松解剂。尤其如上所述，通常期望松解剂具有阳离子电荷以形成与在浆料上的阴离子基团的静电结合。适当的阳离子松解剂的某些例子可以包括但不限于季铵化合物、咪唑啉鎓化合物、双咪唑啉鎓化合物、双季铵化合物、多季铵化合物、酯官能季铵化合物(如季铵化脂肪酸三链烷醇胺酯盐)、磷脂衍生物、聚二甲基硅氧烷和相关的阳离子型和非离子型有机硅化合物、脂肪酸和羧酸衍生物、单糖和多糖衍生物、多羟基烃等等。例如某些适用的松解剂在美国专利US5,716,498、US5,730,839、US6,211,139、US5,543,067和WO/0021918中有所描述，所有这些文献以与本文一致的方式被纳入本文。
其它合适的松解剂在美国专利US5,529,665和US5,558,873中有描述，这两篇文献以与本文一致的方式被纳入本文。尤其是美国专利US5,529,665披露了使用各种不同的阳离子有机硅组合物作为软化剂。
总体上讲，本发明的薄纸纤网可以由本领域已知的任何一种造纸工艺形成。薄纸纤网优选通过透风干燥来形成并且或是起绉的，或是未起绉的。例如本文的造纸工艺能利用胶粘起绉、湿起绉、双面起绉、压印、湿压、空气压榨、透风干燥、起绉透风干燥、未起绉透风干燥以及形成纸纤网中的其它步骤。这样的技术的一些例子在美国专利US5,048,589、US5,399,412、US5,129,988和US5,494,554中有记载，所有这些文献以与本文一致的方式被纳入本文。当形成多片层薄纸产品时，单独的多个片层可以由上述的相同或不同的工艺来制造。
例如在一个实施例中，薄纸纤网可以是利用本领域已知的方法形成的起绉透风干燥纤网。为了形成这样的纤网，由辊适当地支承驱动的环行成型织物接纳来自流浆箱的层状造纸浆料。真空箱设置在成型织物下方且适于从纤维配料中除水以帮助形成纤网。成型纤网自成型织物被移送至另一织物，其或是网，或是毯。该织物以能围绕由多个导辊形成的连续路径运动的方式支承。可以包括设计用于方便纤网在织物之间转移的拾取辊来移送纤网。
所形成的纤网最好通过被移送到被加热的可转动烘筒如扬克烘缸被烘干。纤网可直接从透风干燥织物被移送至扬克烘缸，或者最好被移送至压印织物，其随后被用于将纤网移送到扬克烘缸。根据本发明，本发明的起绉组合物可以在纤网正在织物上移动时被局部地施加到薄纸纤网，或者可以被施加到烘筒表面以转移到薄纸纤网的一面。通过这种方式，起绉组合物被用于将薄纸纤网粘附至烘筒。在此实施例中，当运送纤网经过烘缸表面转动路径的一部分时，热被赋予纤网，造成纤网所含的大多数水分被蒸发。随后，通过起绉刮刀将纤网剥离烘筒。起绉纤网随着其成形而进一步减少纤网内的内部结合，提高柔软性。另一方面，在起绉过程中施加起绉组合物至纤网可以提高纤网强度。
在另一实施例中，所形成的纤网被移送至被加热的可转动烘筒的表面，烘筒可以是扬克烘缸。在一个实施例中，压辊可以包括负压辊。为了使纤网附着于烘筒表面，起绉胶可通过喷洒装置被施加到烘筒表面。喷洒装置可以喷出根据本发明所制造的起绉组合物，或者可以喷出传统的起绉胶。纤网被粘附到烘筒表面，随后用起绉刀自该烘筒被起绉。如果需要，烘筒可以与一个罩相关联。该罩可被用于迫使空气流向或流过纤网。
在其它实施例中，一旦自烘筒被起绉，纤网就可被粘附到第二烘筒。第二烘筒例如可以包括被罩包围的被加热滚筒。滚筒可从约25℃被加热至约200℃，例如从约100℃被加热至约150℃。
为使纤网附着至第二烘筒，第二喷洒装置可喷胶到烘筒表面。根据本发明，例如第二喷洒装置可喷射出如上所述的起绉组合物。起绉组合物不仅帮助薄纸纤网粘附到烘筒，而且在纤网通过起绉刮刀自烘筒被起绉时被转移到纤网表面。
一旦自第二烘筒被起绉，则纤网可以可选地围绕冷却卷筒被供入并在被卷绕到卷轴上之前被冷却。
例如一旦纤网成形且烘干，在一个方案中，起绉组合物可被施加到纤网的至少一面并且该纤网的所述至少一面随之可被起绉。总体而言，起绉组合物可被仅施加到纤网一面而只有纤网一面可被起绉，起绉组合物可以被施加到纤网两面上而只有纤网的一面被起绉，或者起绉组合物可被施加到纤网的每一面上而纤网的每一面可被起绉。
一旦被起绉，则薄纸纤网被牵拉经过干燥站。干燥站可以包括任何形式的加热单元，例如由红外热、微波能量、热风等供能的炉子。在某些应用中可能需要干燥站来干燥纤网和/或固化起绉组合物。但根据所选择的起绉组合物，在其它应用中可能不需要干燥站。
在其它实施例中，基础纤网通过未起绉透风干燥工艺来成型。参见图1，将会更详细描述利用本发明来实施的工艺。所示出的工艺描述了一种未起绉透风干燥工艺，但人们将会认识到任何已知的造纸法或薄纸制造方法都可以与本发明的制造非织造薄纸的织物连用。相关的未起绉透风干燥薄纸工艺例如在美国专利US5,656,132和US6,017,417中有描述，这两篇文献兹以与本文一致的方式被援引纳入本文。
在图1中，具有造纸流浆箱10的双网成型器喷射或落置造纸纤维含水悬浮液配料到多块成型织物例如外成型织物5和内成型织物3上，由此形成湿薄纸纤网6。本文的成型工艺可以是造纸业已知的任何传统成型工艺。这样的成型工艺包括但不限于长网成型器、顶网成型器如负压胸辊成型器、间隙成型器如双网成型器和新月型成型器。
湿薄纸纤网6在内成型织物3围绕成型辊4回转时形成在内成型织物3上。内成型织物3用于在湿薄纸纤网6被部分脱水至基于纤维干重的约10%稠度时在工艺的下游支撑和载运新成型的湿薄纸纤网6。薄纸纤网6的附加脱水可通过已知的造纸技术例如真空吸湿箱进行，此时内成型织物3支撑湿薄纸纤网6。湿薄纸纤网6可被附加脱水到至少约20%的稠度，确切的说在约20%至约40%之间，更确切是在约20%至约30%之间。
成型织物3通常可由任何适当的多孔材料如金属丝或聚合物长丝制成。例如某些合适的织物可包括但不限于可从Albany International(Albany,NY)获得的Albany84M和94M、可以从Asten Forming Fabrics公司(Appleton,WI)获得的Asten856、866、867、892、934、939、959或者937和Asten SynweveDesign274、以及可从Voith Fabrics(Appleton,WI)获得的Voith2164。包含非织造底层的成型织物或成型毯也可能是有用的，其中包括Scapa公司利用挤出聚氨酯泡沫材料制造的那些，例如Spectra系列。
湿纤网6随后从成型织物3被移送到移送织物8，此时固体稠度在约10%至约35%之间，尤其在约20%至约30%之间。在本文中，“移送织物”是位于纤网制造工艺的成型区段和干燥区段之间的织物。
移送至移送织物8可以在正压和/或负压的帮助下进行。例如在一个实施例中，真空靴9可施加负压，从而成型织物3和移送织物8同时在真空槽的前边缘收张。一般，真空靴9所提供的压力等级在约10至约25英寸汞柱之间。如上所述，真空移送靴9(负压)可通过用来自纤网的相反侧的正压来补充或替代以将纤网吹送到下一块织物。在某些实施例中也可使用其它的真空靴来帮助将纤网6拉到移送织物8表面上。
一般，移送织物8以比成型织物3慢的速度移动，以增大纤网的MD伸长率和CD伸长率，这通常是指在其机器方向(MD)或其横向(CD)上的纤网伸长率(以样品断裂时的伸长率百分比表示)。例如两块织物之间的相对速度差可以从约1%至约30%，在某些实施例中从约5%至约20%，在某些实施例中从约10%至约15%。这通常被称为快速移送。在快速移送中，据信许多纤网粘结点将破裂，由此迫使纸片弯曲折叠到移送织物8表面上的凹陷中。这样仿照移送织物8的表面轮廓的塑造可增大纤网的MD伸长率和CD伸长率。从一块织物至另一块织物的快速移送能遵照在以下任何一篇专利中所教导的原理，即美国专利US5,667,636、US5,830,321、US4,440,597、US4,551,199和US4,849,054，所有这些文献兹以与本文一致的方式被援引纳入本文。
湿薄纸纤网6随后从移送织物8被移送至穿透干燥织物11。一般，移送织物8以大约与穿透干燥织物11相同的速度移动。但现已发现，当纤网从移送织物8被移送至穿透干燥织物11时可进行第二快速移送。该快速移送在此被认为是在第二位置上发生的且通过以比移送织物8更慢的速度操作穿透干燥织物11来获得。通过在两个不同地点即第一和第二位置上进行快速移送，可以制造具有增大的CD伸长率的薄纸产品。
除了快速移送湿薄纸纤网从移送织物8至穿透干燥织物11外，湿薄纸纤网6还可被宏观重组以便在真空移送辊12或真空移送靴如真空靴9帮助下贴合穿透干燥织物11的表面。如果需要，穿透干燥织物11可以按照比移送织物8慢的速度运行，以进一步提高最终吸收性薄纸产品的MD伸长率。该移送可以在真空帮助下进行以保证湿薄纸纤网6与穿透干燥织物11的形貌相吻合。
在穿透干燥织物11的支撑下，湿薄纸纤网6通过穿透干燥装置13被干燥至约94%或更高的最终稠度。纤网15随后穿过卷筒22和卷轴23之间的卷绕缝并被卷成一卷薄纸25以便随后转换例如纵切、折叠和包装。
纤网被移送至穿透干燥织物以便最好在真空帮助下进行最终干燥，以保证纤网宏观重组而产生期望的松厚度和外观。独立的移送织物和穿透干燥织物的使用可以带来各种不同的优点，因为这允许所述两块织物被专门设计用于单独应对关键的产品要求。例如移送织物通常被优化以允许将高快速转送级高效转化为高的MD伸长率，而穿透干燥织物被设计用于提供松厚度和CD伸长率。因此，具有适中粗度和适中三维尺寸的移送织物和穿透干燥织物是有利的，它们在最佳配置形式中是相当粗且相当立体的。结果，相对光滑的纸片离开转送段并接着被宏观重组(在真空帮助下)以产生高的松厚度、高的CD伸长率、穿透干燥织物的表面形貌。纸片形貌从转送织物至穿透干燥织物被完全改变，并且纤维被宏观重组，包括显著的纤维间相互运动。
干燥工艺可以是倾向于保留湿纤网的松厚度或厚度的任何非压榨干燥工艺，包括但不限于穿透干燥、红外辐射、微波干燥等。因为其商业可获得性和实用性，穿透干燥是众所周知的并且是用于非压榨干燥纤网以实现本发明的常用手段。合适的穿透干燥织物包括但不限于包含基本连续的机器方向凸棱的织物，由此所述凸棱由集中起来的多个经纱股形成，例如美国专利US6,998,024所述的那些。其它合适的穿透干燥织物包括美国专利US7,611,607所述的那些，该文献以与本文一致的方式被纳入本文，尤其是被标注为Fred(tl207-77)、Jeston(tl207-6)和Jack(tl207-12)的织物。纤网最好在穿透干燥织物上被干燥至最终干燥度，未被压贴于扬克烘缸表面且没有随后的起绉。
一旦湿薄纸纤网6已被非压缩干燥并由此形成干燥的薄纸纤网15，则可以起绉干燥的薄纸纤网15，其做法是在卷绕前将干燥的薄纸纤网15移送到扬克烘缸，或者利用替代的投影缩小方式例如如美国专利US4,919,877所述的微起绉方法。
在卷状产品中通常有利的是以面向消费者的最柔软面来卷绕产品，于是最好进行剪切操作以提高该面的柔软性。但也可以对纤网的空气侧进行处理，而不是织物侧，并且在这些实施例中可以将空气侧的柔软性提高到高于织物侧柔软性的程度。
本发明的工艺非常适用于形成多片层薄纸产品。多片层薄纸产品可包含两片层、三片层或更多片层。在一个特定实施例中，根据本文形成两片层卷绕薄纸产品，其中所述两片层利用相同的造纸工艺制成，例如像未起绉透风干燥。但在其它实施例中，这些片层可通过两种不同的工艺来形成。通常在卷绕成卷之前，第一片层和第二片层被附接在一起。可以采用适于将纤网层叠在一起的任何方法。例如该方法包括压接装置，其造成多个片层因纤维缠结而受力结合。但在一个替代实施例中可以使用胶将所述片层结合在一起。
另外，根据本文所制造的纤网可以接受任何适当的后处理，包括但不限于印刷、压印、压光、割缝、折叠、与其它纤维结构组合等等。
通过按照此方式将竹纤维加入薄纸纤网，本发明提供了一种具有令人吃惊的特性的薄纸纤网。例如包含竹的透风干燥薄纸纤网具有改善的松厚度，但未损失耐久性或柔软性。以下的表2示出了包含硬木纤维和软木纤维的透风干燥对照纤网和传统湿压榨对照纤网同相似纤维的对比，其中软木纤维已分别被竹纤维或硬木桉树纤维代替。如表2所示，在纤网中加入竹导致纸片松厚度增大，而没有不利地影响到耐久性或柔软性。但仅针对透风干燥薄纸纤网观察到此作用。当纤网是用传统湿压榨技术制造时，松厚度实际上减小，而耐久性和柔软性受到不利影响。相似地，用硬木纤维代替软木纤维在导致松厚度增大的同时造成了耐久性和柔软性的减小。
表2
Figure BDA0000479824900000161
Figure BDA0000479824900000171
试验方法
纸片松厚度
作为以微米表示的干纸片纸厚度除以以克/平方米来表示的干基重之商来计算纸片松厚度。最终纸片松厚度以立方厘米/克来表示。确切的说，纸片松厚度是单张薄纸片的代表性厚度，其根据TAPPI试验方法T402“用于纸、硬纸板、抄浆片和相关产品的标准处理和试验气氛”和T411om-89“纸、硬纸板和复合硬纸板的厚度(纸厚)”来测定。用于执行T411om-89的微米计是Emveco200-A薄纸厚试验仪(Emveco公司，Newberg,OR)。微米计具有2千帕斯卡的力、2500平方毫米的压脚面积、56.42毫米的压脚直径、3秒停留时间和0.8毫米/秒的降低速度。
撕裂
撕裂试验根据TAPPI试验方法T-414“纸的内部撕裂阻力(Elmendorf类型方法)”来进行，在此利用落摆仪如Lorentzen&Wettre型号SE009。撕裂强度是定向性的，MD撕裂和CD撕裂被单独测量。
确切的说，从薄纸产品或薄纸基片中裁切出待测样品的矩形试样，从而试样在待测方向(如MD方向或CD方向)上的尺寸为63mm±0.15mm(2.5英寸±0.006")，在另一方向上的尺寸在73和114毫米(2.9和4.6英寸)之间。试样边缘须平行于和垂直于试验方向来裁切(未倾斜)。可以使用能具有规定精度和准确性的任何适当的裁切工具。应从这样的样品区域裁取试样，其没有折痕、褶皱、夹紧线、穿孔或会使得试样不同于材料余部的任何其它变形。
待测片层或纸片的数量依据使试验结果落在撕裂试验仪的线性范围刻度的20%至80%之间、更优选是在撕裂试验仪的线性范围刻度的20%至60%之间所需要的片层或纸片的数量来定。样品最好应该离材料边缘起至少6mm(0.25英寸)远地被裁切，自此裁出试样。当试验需要多于一个纸片或片层时，所述纸片朝向相同方向来安放。
试样随后被置于落摆仪器的夹具之间，此时试样边缘与夹具边缘对齐。使夹具闭合并且通常用连接至该仪器的裁切刀在试样前边缘中裁出20mm缝。例如在Lorentzen&Wettre型号SE009上，缝通过下压裁切刀直至其碰到其止挡来产生。该缝应整齐而没有裂纹或割痕，因为该缝将用于在随后试验中启动撕裂。
摆被松开并且记录下作为试样完全撕裂所需要的力的撕裂值。针对每份样品重复共10次试验，10次读数的平均值作为撕裂强度被记录下来。撕裂强度以克力(gf)为单位来记录。平均撕裂值是所测方向(MD或CD)的撕裂强度。“几何平均撕裂强度”是平均MD撕裂强度与平均CD撕裂强度之乘积的平凡根。Lorentzen&Wettre型号SE009具有用于被测片层数的设定条件。某些试验仪可能需要将记录的撕裂强度乘以一个系数以得到单片层撕裂强度。对于要作为多片层产品的基片，撕裂结果作为多片层产品撕裂结果被记录下来，而不是作为单片层基片，其做法是将单片层基片撕裂值乘以最终产品中的片层数。相似地，多片层最终产品的撕裂数据作为最终产品片的撕裂强度而不是单独片层的撕裂强度来提供。各种不同手段可被用来计算，但通常将通过输入待试验纸片数到测量装置中来完成，而不是输入待试验的片层数量。例如两个纸片将会是用于单片层产品的两个单片层纸片和用于双片层产品的两个双片层纸片(四片层)。
张力
张力试验根据TAPPI试验方法T-576“纸巾和薄纸产品的拉伸性能(利用恒定伸长率)”来进行，其中，该试验是在保持恒定伸长率的拉伸试验设备上进行的，并且每个被测试样的宽度为3英寸。确切的说，如此制备干抗张强度试验的样品，利用JDC精确样品裁切刀(Thwing-Albert仪器公司,Philadelphia,PA,型号JDC3-10,系列号37333)或等同工具沿机器方向(MD)或机器横向(CD)取向裁切3英寸±0.05"(76.2mm±1.3mm)宽的条。用于测量抗张强度的仪器是MTS Systems Sintech US，系列号6233。数据获取软件是用于Windows3.10的MTS Test
Figure BDA0000479824900000181
(MTS Systems公司，Research TrianglePark,NC)。从最高50牛顿力或100牛顿力来选择测力计，这取决于被测样品的强度，从而大多数的峰值力值落在测力计整个刻度值的10%到90%之间。夹爪之间的标距对于面巾纸和纸巾来说为4±0.04英寸(101.6±1mm)，而对于卫生纸来说为2±0.02英寸(50.8±0.5mm)。十字头速度为10±0.4英寸/分钟(254±1mm/min)，破裂敏感度被设定为65%。样品被置于仪器的夹爪内，竖向和横向居中。随后开始试验并在试样破裂时结束试验。峰值载荷作为试样的“MD抗张强度”或“CD抗张强度”被记录下来，这取决于样品试验方向。针对每种产品或每种纸片试验10个代表性试样，所有独立试样试验的算数平均值作为该产品或纸片的以克力/3英寸样品为单位的合适的MD或CD抗张强度被记录下来。几何平均拉伸(GMT)强度以克力/3英寸样品宽度为单位来计算和表示。拉伸能量吸收(TEA)和斜率也通过拉伸试验仪来计算。TEA以gm·cm/cm2为单位来记录。斜率以kg为单位来记录。TEA和斜率是与方向相关的，因此MD和CD方向被单独测量。几何平均TEA和几何平均斜率被定义为针对某种性能的各MD值和CD值之乘积的平方根。
多片层产品作为多片层产品被试验，结果代表总产品的抗张强度。例如双片层产品作为双片层产品被试验并因此被记录下来。想要用于双片层产品的基片作为两个片层被试验，因此记录下张力。或者，单片层可以被试验，结果乘以最终产品中的片层数以获得抗张强度。
破裂强度
本文的破裂强度是测量纤维结构在遇到垂直于纤维结构平面的变形时吸收能量的能力。破裂强度可以大体根据ASTM D-6548来测量，除了该试验是在恒定伸长率张力试验仪(MTS Systems公司，Eden Prairie,MN)上进行，其具有基于计算机的数据获取和框架控制系统，在这里，测力计位于试样夹的上方，从而穿透件被降落到试样中，造成其破裂。测力计和试样布局不同于ASTM D-6548的图1所示情况。穿透组件由半球形阳极氧化铝穿透件构成，其直径为1.588±0.005cm并且被固定到具有球端凹窝的可调节杆上。试样被固定在由上、下同心铝环构成的试样夹中，样品在试验过程中通过机械夹紧在上、下同心铝环之间被牢固保持。试样夹环的内径为8.89±0.03cm。
设定拉伸试验仪，即，十字头速度为15.2cm/min，测头间距为104mm，破裂敏感度为60%，垂度补偿为10gf，并且根据制造商指令校准所述仪器。
样品在TAPPI条件下被整理且被裁成127×127mm±5mm见方。对于每次试验，共三片产品被组合。这些片如此上下重叠，即，片的机器方向被对准。在样品包含多个片层的情况下，这些片层未被分开来试验。在每种情况下，试样包含三片产品。例如如果产品是双片层薄纸产品，则三片共六片层的产品被试验。如果产品是单片层薄纸产品，则三片共三片层的产品被试验。
试验前，根据需要通过将破裂固定装置插入张力试验仪的底部并降低测头直到它就位在校准板上方约12.7mm来调整测头高度。测头长度随后被调整，直到在降低状态下就位在校准板的凹陷区域中。
建议使用这样的测力计，其中，大多数的峰值力结果落在测力计的测量能力的10%至90%之间。为了确定最适用于试验的测力计，样品被初步试验以确定峰值力。如果峰值力<450gf，则使用10牛顿测力计，而如果峰值力>450gf，则使用50牛顿测力计。
一旦设备被设定且选择了测力计，就通过将样品插入试样夹并将试样夹紧就位来测试所述样品。试样程序随后被启动，造成穿透组件以上述的速度和距离下降。当穿透组件破裂试样时，抵抗穿透力的测量阻力被显示和记录下来。试样夹随后被松开以便取出样品并使设备做好下次试验准备。
峰值力(gf)以及能量-峰值(g-cm)被记录下来，并且对余下的试样重复该过程，对每份样品试验最少五份试样，五次试验的峰值力平均值作为干破裂强度被记录下来。
例子
例1:包含竹的传统湿压榨薄纸
借助利用新月型成型器的湿压榨工艺来制造样品号。因此，制造并且根据在试验方法部分中所描述的相同的试验来试验单层卫生纸和双层面巾纸产品。以下的纸巾制造工艺被用于制造样品号。
首先，北方软木牛皮纸(NSWK)浆在碎浆机中在3%稠度和约100°F温度下被粉碎30分钟。某些情况下，如下表所示，NSWK浆按照1.5至5.0马力天/公吨被精磨。NSWK浆随后被移送到卸料池并随后被稀释至约0.75%稠度。一旦被稀释，则在某些情况下将
Figure BDA0000479824900000201
920A和/或
Figure BDA0000479824900000202
1366(都可从Covington,KY的Ashland获得)加入NSWK。当被用在多层薄纸纤网中时，NSWK纤维被加入三层薄纸纤网的中间层。
Aracruz ECF即桉树硬木牛皮纸(EHWK)浆(Aracruz,Rio de Janeiro,RJ,巴西)在碎浆机中在约3%稠度和约100°F温度下被粉碎30分钟。EHWK浆随后被移送至卸料池并接着被稀释到约0.75%稠度。EHWK浆纤维被用在三层薄纸结构的两个外层中。
可购买到的漂白竹浆是从中国贵州的赤天化纸业有限公司(以下称中国竹)和泰国Khon-Kaen的凤凰纸浆纸业PCL获得的(下称泰国竹)。中国竹是三种热带竹的混合物，即慈竹、硬头黄竹和撑绿竹。中国竹通过TCF硫酸盐工艺来制浆。泰国竹是由以下四种热带竹的混合物构成的ECF漂白牛皮纸浆：箣竹、马甲竹、凤尾竹和马来甜龙竹。
孟宗竹浆纤维通过牛皮纸制浆工艺由切碎的绿孟宗竹来制备，在此利用Na2S和NaOH来分解消化，随后是氧气去木质化和二氧化氯漂白。在漂白后，浆在带式压榨机上被干燥到30%至50%稠度以形成未干燥团块浆。未干燥浆被转变为具有约250g/m2基重的半干湿浆，其做法是将350绝干基准磅的团块竹浆在水力碎浆机中在约125°F温度下在1400加仑水中制浆。磨浆约20分钟以得到3%稠度竹浆液。使浆液进入流浆箱并沉积在以约90英尺/分钟速度移动的长网成型毯上并被脱水。在脱水工艺中在机器的湿压榨区段内只用辊重进行最小程度的压榨。随后使脱水浆片经过三个压光辊组干燥机，被干燥和卷绕到4英寸芯轴上。压光辊组中的气流压力被控制以提供湿度在6%至8%之间的半干湿浆。
竹浆纤维或NSWK浆纤维在碎浆机中在3%稠度和约100°F温度下被粉碎25分钟。某些情况下，如下表所示，竹浆按照1.5至5.0hp天/公吨被精磨。竹浆或者NSWK浆随后被移送至卸料池并随后被稀释至约0.75%稠度。一旦被稀释，则在某些情况下将
Figure BDA0000479824900000211
920A和/或
Figure BDA0000479824900000212
1366加入NSWK。当被用在多层薄纸纤网中时，竹纤维和NSWK纤维被加入三层薄纸纤网的中间层。
相似地，从Fibria,S.A.获得的漂白桉树硬木牛皮纸浆纤维在碎浆机中在3%稠度和100°F温度下被粉碎25分钟。桉树液浆随后被移送至卸料池并随后被稀释到约0.75%稠度。一旦被稀释，则在某些情况下将
Figure BDA0000479824900000213
920A、
Figure BDA0000479824900000214
1366加入NSWK。当被用在多层薄纸纤网中时，竹纤维和NSWK纤维被加入三层薄纸纤网的中间层。
某些情况下，来自成浆池的浆纤维以约0.1%稠度被泵送至流浆箱。来自每个成浆池的浆纤维经过单独的歧管被送入流浆箱以产生三层纸巾结构。原浆纤维浆流入扩流器的流速被调节至产生目标纤网基础。在制造一层结构的情况下，原浆纤维浆液的流动被控制以提供占两个外层上的薄纸纤网EHWK纤维总重的约30%至约35%和中心层内的30%至约40%的NSWK或竹浆纤维的分层结构。纤维被落置到新月型成型器的毯上。
在其它情况下如此制造掺混纤网，称重出适量的第一浆纤维至碎浆机并且在3%稠度和约100°F温度下被粉碎30分钟。某些情况下，按照1.5至5.0hp-天/公吨来磨浆。第一液浆随后被同等输送至三个卸料池。第二浆纤维量随后被称入碎浆机并按照相似方式被粉碎和磨碎，如果需要。第二液浆接着被同等输送入所述三个卸料池。三个卸料池现在装有纤维掺混。这些卸料池随后被稀释至约0.75%稠度。一旦被稀释，则在某些情况下将
Figure BDA0000479824900000215
920A和/或
Figure BDA0000479824900000216
1366加入混合卸料池的配料中。混合浆随后被稀释到约0.1%稠度，随后被泵送入3层流浆箱，从而所有的3层分流是均匀分布的。或者，当不需要磨浆时，这些浆可在碎浆机中根据所规定的作业程序被混合在一起，随后掺混浆从碎浆机被移送至成浆池。
约10%至20%稠度的湿纸片附着在扬克烘缸上，通过施压辊以约80至120fpm的速度移动经过辊缝。
在施压辊缝后的湿纸片稠度(压辊后稠度或PPRC)为约40%。位于扬克烘缸下方的喷淋杆以60psi压力和约0.25克固体/平米产品的速度喷射起绉组合物。起绉组合物包含0.16重量%的聚乙烯醇(PVOH，可从Calvert City,KY的Celanese Chemicals得到的CelvolTM523)、0.013重量%的PAE树脂(可从Covington,KY的Ashland得到的KymeneTM6500)和0.0013重量%的ResozolTM2008(Ashland,Covington,KY)。
纸片在扬克烘缸上移动并移向皱纸刀时被干燥至约98%至99%的稠度。皱纸刀随后刮擦薄纸片并将皱纸组合物的一部分刮离扬克烘缸。起绉的薄纸基片随后被卷绕到以约50至约100fpm移动的芯轴，形成转换用软卷。
为了制造两片层面巾纸产品(样品号1-4)，两个起绉纸巾软卷随后被复卷、压光和层叠，从而两个起绉侧面位于两片层结构的外侧面。在该结构边缘处的机械压接将这些层保持在一起。层叠纸张随后在边缘被纵切至约8.5英寸标准宽度并被折叠，并被裁切至面巾纸长度。纸巾样品被整理和试验。
根据本例子所制造的样品被归纳在下表3中。
表3
样品 单片层基重(gsm) 纤网结构 片层数 NSWK(wt%) EHWK(wt%) 竹(wt%)
1 15.1 多层 2 30 70 0
2 15.1 多层 2 40 60 0
3 15.1 多层 2 0 70 30
4 15.1 多层 2 0 60 40
5 16.7 掺混 1 40 60 0
6 16.7 掺混 1 40 60 0
7 16.7 掺混 1 0 100 0
8 16.7 掺混 1 0 100 0
9 16.7 掺混 1 0 60 40
10 16.7 掺混 1 0 60 40
例2:包含竹的未起绉的透风干燥薄纸
总体根据美国专利US5,607,551制造单片层透风干燥薄纸纤网，该文献以与本文一致的方式被援引纳入本文。
确切的说，约60磅至约100磅(绝干基准)的Aracruz ECF即桉树硬木牛皮纸(EHWK)浆(Aracruz,Rio de Janeiro,RJ,巴西)在碎浆机中在100°F温度和3%稠度下被粉碎25分钟，随后被等份移送至两个成浆池并被稀释至1%稠度。如果有，则Hercobond1366被称重和稀释至含水的1%活性物溶液，随后被加入成浆池。允许纤维浆和化学物质在浆液被送往流浆箱前混合5分钟。
40磅(绝干基准)的北方软木牛皮纸纤维(NSWK)(或竹浆，如果有)在碎浆机中在100°F温度和3%的稠度下被粉碎25分钟，随后被移送至第二成浆池并被稀释至1%的稠度。软木纤维可以在碎浆后且在被移送至成浆池前被精磨，如举例所述。
为了制造层状薄纸纤网，在成型前每种浆料被进一步稀释至约0.1%稠度并被如此移送到三层流浆箱，即提供层状纸片。这些层状纸片的纤维成分在下表中有描述。这些外层包含EHWK，内层包含NSWK、竹纤维或两者混合物。
如上所述地制造掺混的薄纸纤网。
所形成的纤网被非压缩地脱水并被快速移送至以比成型织物慢约25%的速度运动的移送织物。纤网随后被移送至穿透干燥织物并被干燥。样品11-15被转变为卷状产品以生产单片层卫生纸产品。如以下表4所示地制造样品。
表4
Figure BDA0000479824900000231
例3:包含竹的未起绉的透风干燥纸巾
总体上根据美国专利US5,607,551制造未起绉的单片层透风干燥(UCTAD)薄纸纤网。
确切的说，由约50磅至约90磅(绝干基准)的Aracruz ECF即EHWK浆(Aracruz,Rio de Janeiro,RJ,巴西)连同按照3%稠度的约10磅至约50磅的漂白化学机械浆(BCTMP)在碎浆机中被粉碎25分钟，随后被等份移送至三个成浆池并被稀释至1%的稠度。
40磅(绝干基准)的NSWK浆(或竹浆，如果有)在碎浆机中以3%的稠度被粉碎25分钟并且按照1至5马力吨/天被精磨，随后被等份移送至容纳有EHWK和BCTMP纤维的三个成浆池。这些成浆池随后被稀释至1%的稠度。Kymene920A以1%的干活性物与总浆的绝干基准之比被加入每个成浆池。随后使浆液在被稀释至0.75%稠度后等量进入三层流浆箱以形成掺混纸片。
所形成的纤网被未压缩地脱水并被快速移送至以比成型织物慢约25%的速度运动的移送织物。随后，纤网被移送至穿透干燥织物、被干燥和压光。如下表5所述地制造出样品。
表5
Figure BDA0000479824900000242
纤网强度和松厚度
通过制备利用不同等级的竹的多个样品来探求竹对各薄纸强度和耐久性的影响。表6归纳了如上所述制备的基片的物理性能。表7归纳了如上所述制备的最终产品的物理性能。
表6
Figure BDA0000479824900000251
与代替竹地含有NBSK的相同对照物相比，松厚度的相对变化(Δ松厚度%)被归纳在下表中。
表7
纤网柔软性和耐久性
通过制备利用不同等级的竹的多个样品来探求竹对薄纸纤网的耐久性(耐久性指数)和柔软性(挺度指数)的影响，其结果归纳如下。
表8
Figure BDA0000479824900000263
Figure BDA0000479824900000271
与代替竹地包含NBSK的相同对照物相比，耐久性指数和挺度指数的相对变化被归纳在下表中。
表9
Figure BDA0000479824900000272
Figure BDA0000479824900000281
虽然已经参照其具体实施例详细描述了薄纸纤网和包含薄纸纤网的产品，但本领域技术人员将会认识到，在理解了以上内容的情况下可以容易地想到这些实施例的替代、变型和等同。因而，本发明的范围应该作为所附的权利要求及其任何等同来评定。

Claims (20)

1.一种透风干燥薄纸纤网，包含竹纤维，其中该竹纤维构成该透风干燥薄纸纤网的约10重量%至约75重量%。
2.根据权利要求1所述的透风干燥薄纸纤网，其中，该竹纤维具有从约1mm至约2mm的平均纤维长度。
3.根据权利要求1所述的透风干燥薄纸纤网，其中，该竹纤维从选自以下组的竹品种中获得，所述组由毛竹、毛金竹、乌哺鸡竹和桂竹组成。
4.根据权利要求1所述的透风干燥薄纸纤网，其中，该透风干燥纤网包含小于该透风干燥纤网的约10重量%的软木纤维。
5.根据权利要求1所述的透风干燥薄纸纤网，它具有大于约20的耐久性指数。
6.根据权利要求1所述的透风干燥薄纸纤网，它具有小于约7的挺度指数。
7.根据权利要求1所述的透风干燥薄纸纤网，它具有大于约10立方厘米/克的松厚度。
8.根据权利要求1所述的透风干燥薄纸纤网，其中，该透风干燥纤网未起绉。
9.一种层状透风干燥薄纸纤网，该纤网包括第一纤维层和第二纤维层，第一纤维层包含木纤维，而第二层包含竹纤维，其中第一纤维层基本上不含竹纤维，并且所述竹纤维构成该透风干燥纤网的总重的至少约10%。
10.根据权利要求9所述的层状透风干燥薄纸纤网，其中，第一纤维层主要由硬木纤维构成，而第二纤维层包含竹纤维和软木纤维，其中该第二纤维层中的软木纤维量小于该层的约10重量%。
11.根据权利要求9所述的层状透风干燥薄纸纤网，其中，第一纤维层包含第一纤维层的至少约75重量%的硬木纤维，第二层包含第二纤维层的至少约50重量%的竹纤维。
12.根据权利要求9所述的层状透风干燥薄纸纤网，其中，该透风干燥纤网包含该透风干燥纤网的小于10重量%的软木纤维。
13.根据权利要求9所述的层状透风干燥薄纸纤网，它具有大于约20的耐久性指数。
14.根据权利要求9所述的层状透风干燥薄纸纤网，它具有小于约7的挺度指数。
15.根据权利要求9所述的层状透风干燥薄纸纤网，它具有大于约10立方厘米/克的松厚度。
16.一种薄纸产品，包括第一透风干燥薄纸纤网，它具有占该透风干燥薄纸纤网的从约10重量%至约75重量%的竹纤维。
17.根据权利要求16所述的薄纸产品，还包括被层叠到第一透风干燥薄纸纤网上的第二薄纸纤网。
18.根据权利要求16所述的产品，具有大于约20的耐久性指数。
19.根据权利要求16的多片层薄纸产品，具有小于约13的挺度指数。
20.根据权利要求16的多片层薄纸产品，具有大于约10立方厘米/克的松厚度。
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