CN1207783A - 含有化学热力学纸浆的柔软松厚吸湿纸 - Google Patents

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Abstract

柔软松厚吸水纸含有至少20%(重量)按总纤维重量计的高温化学热力学纸浆(HT－CTMP)。该纸也含有至少10%(重量)的强度性质良好的纸浆,如化学纸浆和/或再循环纤维纸浆,且松厚度为至少5.5cm3/g。纸的松厚度、吸湿和液体分散性质通过HT－CTMP与纸浆混合而得到增强。

Description

含有化学热力学纸浆的柔软松厚吸湿纸
                         发明背景
本发明涉及柔软、松厚吸湿纸。用于家用纸制品的柔软纸或绢纸，如卫生纸、餐巾、纸围巾、面巾等，可以由几种不同纸浆纤维制成。
不管目前大部分主要用于制造卫生纸和家用纸的再循环纤维，且只考虑初始纤维的使用，化学纸浆是柔软纸制造业最常用类型纸浆。化学纸浆通过用化学药剂浸渍木屑并随后蒸煮木屑制得，于是所存在的木质素、树脂和半纤维素进入所用液体。蒸煮处理完成后，在纸浆漂白之前要过筛和冲洗。这种纸浆实际上不含木质素，且基本组成纯纤维素的纤维是相当细长和柔软的。根据所用木材性质，化学纸浆会含有或长或短的纤维，根据蒸煮液的成分，化学纸浆或许是硫酸盐纸浆或许是硫化物纸浆。长纤维化学纸浆，特别是硫酸盐纸浆，对柔软纸与干强度和湿强度都有关的强度性质具有利影响。
化学纸浆是低产率纸浆，因为，按初始所用木料算产率只有约50％。化学纸浆因而是相当贵的纸浆。因此，廉价的所谓高产率纸浆业已用于柔软纸，如力学或热力学纸浆，这方面参见英国专利说明书GB1,533,045。力学纸浆通过磨细或精炼初始木料制得。制造力学纸浆应用的原理是机械破碎木材。木料全部使用，且木质素就留在相当短而硬的纤维中。热力学纸浆(TMP)是在圆盘精炼机中通过提高蒸汽压力精炼木材制得。木质素也留在热力学制备的纸浆中。
化学热力学纸浆(CTMP)是对热力学纸浆进行整定，该纸浆业已经加入少量化学药剂改性，该化学药剂通常是硫化物，在精炼处理前加入。柔软纸中混合一定量的化学热力学纸浆，对诸如松厚和吸湿性等性质具有利影响。
所有上述类型纸浆，目前均已用于柔软纸生产。
           本发明目的及其最重要特征
本发明的目的在于，提供一种与松厚和吸湿性有关性质已得到增强的柔软纸。该目的业已达到，方法是在纸中包含至少20％(重量)按总纤维重量计的高温化学热力学纸浆(HT-CTMP)，该纸浆具有如下性质：
按Bauer McNett分级时，长纤维含量为60-75％(保留在30目筛网之上的纤维)，按Bauer McNett分级时，细料含量至多14％(通过200目筛网的纤维)，游离度至低600mL CSF，碎片含量低于0.5％，优选低于0.25％，且张力指数为至少10kNm/kg，纸内也包含至少10％(重量)的强度性质良好纸浆，如化学纸浆和/或再循环纤维纸浆。
令人惊异地发现，混合至少20％的高温化学热力学纸浆，会使纸获得的松厚比混合相应量的常规化学热力学纸浆获得的多得多。当纸浆与高温化学热力学纸浆混合时，也改善纸的吸湿性和液体分散速度。增加与纸浆混合的高温化学热力学纸浆的量，可以改善纸的松厚、吸湿性和液体分散等性质。
混合至少10％的化学纸浆，优选长纤维硫酸盐纸浆，可赋予纸必要的强度性质。其它具有良好强度性质的纸浆，如由再循环纤维制得的纸浆也可用于获得必要的纸强度。其它类型纤维也包括在内，如力学纸浆、热力学纸浆、化学热力学纸浆和化学短纤维纸浆等。
纸中化学纸浆混合物优选打浆至排湿阻力为20-40°SR，更优选为22-30°SR，然而，高温化学热力学纸浆不打浆，或打浆至游离度为至低600mL CSF。
本发明也涉及所谓多层纸，其中至少一层含有至少20％(重量)的高温化学热力学纸浆，且其中至少另一层的纤维成分与前者一层的不同。
                      附图简述
现在要参照附图对本发明作较详细叙述，其中：
图1描绘松厚度是化学热力学纸浆和高温化学热力学纸浆分别以两种不同品质同纸浆混合程度的函数；
图2描绘吸湿度是化学热力学纸浆和高温化学热力学纸浆分别以两种不同品质混合程度的函数：和
图3a-c描绘沿纸长、宽和厚方向分散速度是化学热力学纸浆和高温化学热力学纸浆分别以两种不同品质混合程度的函数。
                     发明详述
根据本发明，柔软纸应含有至少20％(重量)按总纤维重量计的特定类型高温化学热力学纸浆，以下称为HT-CTMP。该纸浆及其制造方法如瑞典专利申请No.9402101-1所述，其中公开内容可视为本文的组成部分。该纸浆的特征在于它是碎片含量低和细料含量低的纤维长、排湿性能好、松厚度高的纸浆。
其密度低于400kg/m3，优选低于325kg/m3，且更优选低于275kg/m3。产率大于88％，提取物含量小于0.15％。该纸浆具有良好的强度性质-张力指数大于10kNm/kg，优选大于15kNm/kg，更优选大于20kNm/kg。碎片含量非常低-低于0.5％，优选低于0.25％和更优选低于0.10％。该纸浆细料含量低-按照BMN＜200目(Tyler标准)至多14％，更优选至多10％。长纤维含量高-按照BMN＞30目为60-75％，优选为62-72％和更优选为63-70％。该纸浆具有高游离度值-至低600mL CSF，优选至低650mL CSF和更优选至低720mLCSF。
用于制造纸浆的纤维原料可以是任何含木素纤维素材料，如木或草。软木如云杉是这方面适合的材料。
制造该纸浆(HT-CTMP)所应用的方法不同于制造CTMP所采用的标准方法，主要是因为浸渍、预热和精炼过程采用较高温度，优选温度为至低140℃。为了更详细说明制作HT-CTMP纸浆的方法，援引上述瑞典专利申请No.9402101-1。
为对照标准型CTMP确定HT-CTMP对纸性质的影响程度，进行了一些试验，其中不同量的HT-CTMP和CTMP与纸浆混合，所有试验中使用的其余纸浆均为硫酸盐型化学长纤维纸浆。将HT-CTMP和CTMP按总纤维重量计20、40、54和60％的对应量混合。所采用的CTMP从strand获得，松厚密度为约2.7cm3/g，游离度为500mLCSF，碎片含量(Sommerville)为0.1％，张力指数为约28kNm/kg，Bauer McNett长纤维(＞30目)含量为约62％，Bauer McNett短纤维(＜200目)含量为约15％，和撕裂指数为约9.5m2/kg。
使用了两种不同品质的HT-CTMP，I和II，其中I松厚较多。HT-CTMP I松厚度为4.25cm3/g，游离度为735mL CSF，碎片含量(Sommerville)为0.36％，张力指数为14kNm/kg，Bauer McNett长纤维(＞30目)含量为71％，Bauer McNett短纤维(＜200目)含量为9％和撕裂指标为6m2/kg。
HT-CTMP II松厚度为3.0cm3/g，游离度为650mL CSF，碎片含量(Sommerville)为0.1％，张力指数为22kNm/kg，Bauer McNett长纤维(＞30目)含量为65.5％，Bauer McNett短纤维(＜200目)含量为9％和撕裂指数为9m2/kg。
所用参照纸，是一种由硫酸盐型长纤维纯化学纸浆MunksjTCF-80制备的纸，这种纸浆打浆至游离度为约20-约26°SR。进行打浆处理所需要的固定能量输入按每吨产品纸计，这意味着在化学纸浆混合度较低情况下，每公斤化学纸浆都要打浆或精练至较大程度。除了要与纸浆混合的CTMP和HT-CTMP用量外，试验过程所有参数均保持不变。调节随纸皱褶过程一起输送的化学药剂喷淋量，以达到对Yankee圆筒正确附着。
用流浆箱稠度为0.1-0.3％(按干纤维重量计)的纤维备料进行试验。一种湿强度剂也加入到纤维原料中。原料送到绢纸机的流浆箱，并在金属丝网上生成纸网。生成的纸网经脱水、预干燥并传送到Yankee圆筒，在那纸网再次干燥后借助刮刀在圆筒上皱褶。
该技术领域中熟练人员会知道，绢纸可以在各种类型造纸机上生产，以及为赋予所需要柔软度的纸皱褶过程可以在那用如通空气干燥的方法来代替。据了解，根据本申请文件包含的发明，可以借助所有方法生产绢纸。
干燥生成的纸网在皱褶之前单位面积重量通常为12-30g/m2，皱褶之后单位面积重量为16-45g/m2。
对所生产纸与单位面积重量、厚度、松厚度、干湿强度、吸湿和液体分散速度等有关的品质进行了测定，所获得的数值如下面表1-3所示。以下表所指出的品质是用标准SCAN或SIS法测定的。表中给出的测量值是测量三个不同样品获得值的平均值。
表1表示用不同量的CTMP和两种不同品质HT-CTMP与纸浆混合，生产出纸的单位面积重量、厚度和松厚度。由纯化学纸浆生产出的纸用作参照。
                            表1
  纸浆   混合度 单位面积重量(g/m2)   厚度(μm)   松厚度(cm3/g)
  参照     29.4     148     5.1
  CTMP     20％     29.4     166     5.7
  ”     40％     29.2     169     5.8
  ”     60％     29.4     183     6.3
  HTCTMP1     20％     29.6     168     5.7
  ”     40％     29.7     208     7.1
  ”     54％     30.0     248     8.3
  ”     60％     29.0     227     7.8
  HTCTMP2     20％     30.2     168     5.6
  ”     40％     29.9     198     6.6
  ”     60％     29.4     224     7.6
  方法   SCAN-P6：75   SCAN-P47：83     计算
图1表示松厚度分别是CTMP、HT-CTMP I和II混合度的函数。由图可见，当混合度为约20％和更高时，与含标准CTMP纸相比含HT-CTMP那些纸的松厚度明显增加。用HT-CTMP I松厚度增加达到最大。
表2表示以CTMP和两种不同品质HT-CTMP的不同混合度生产出的纸干强度和湿强度。由纯化学纸浆生产出的纸用作参照。
                                表2
纸浆 混合度   干强度MDN/m 干强度CDN/m    MD/CD比 湿强度MDN/m 湿强度CDN/m
  参照     333     216     1.5     78     53
 CTMP   20％     351     235     1.5     102     61
  ”   40％     368     228     1.7     89     60
    ”  60％     378     229     1.7     106     63
    HTCTMP1  20％     349     220     1.6     99     56
    ”  40％     329     190     1.8     85     52
    ”  54％     303     173     1.8     92     49
    HTCTMP2  20％     355     235     1.5     91     56
    ”  40％     369     210     1.8     100     59
    ”  60％     307     185     1.7     89     54
    方法   SCAN-P44：81 SCAN-P44：81     计算 SCAN-P58：86 SCAN-P58：86
表3表示以CTMP和两种不同品质HT-CTMP不同混合度生产出的纸，在长(x)、宽(y)和厚(z)方向上吸湿和液体分散性质(WAT)。由纯化学纸浆生产出的纸用作参照。
                                 表3
  纸浆   混合度   总吸湿度水g/g   WAT，xs/cm   WAT，ys/cm  WAT，zs/cm
 参照     3.8     3.91     0.93     0.59
 CTMP   20％     3.9     4.08     0.86     0.70
 ”   40％     4.1     4.15     0.85     0.83
 ”   60％     4.3     4.30     0.76     0.85
 HTCTMP1   20％     3.9     3.35     0.77     0.53
 ”   40％     4.7     2.35     0.53     0.38
 ”   54％     4.9     1.94     0.4     0.38
 ”   60％     5.0     1.89     0.61     0.45
 HTCTMP2   20％     3.9     4.37     0.86     0.47
 ”   40％     4.4     2.92     0.64     0.50
  ”   60％     4.6     2.38     0.60   0.59
  方法     SIS-251228     SCAN-P62：88     SCAN-P62：88   SCAN-P62：88
图2表示纸的吸湿度分别是CTMP、HT-CTMP I和II混合度的函数。与含标准CTMP纸相比，含HT-CTMP纸的吸湿度随混合度增加而增加更多。含HT-CTMP I的纸吸湿度最大。
图3a-c说明纸沿长、宽和厚方向的分散速度分别是CTMP、HT-CTMP I和II混合度的函数。由图可见，沿纸长向(x-方向)分散速度随HT-CTMP，特别是HT-CTMP I的混合度增加而增加，然而分散速度随CTMP混合度增加而降低。沿横向(y-方向)分散速度随CTMP和HT-CTMP混合度增加都增加，但是HT-CTMP增加更多而HT-CTMP I增加最多。沿厚度方向(z-方向)分散速度随CTMP混合度增加而下降。HT-CTMP II的分散速度大体不变，而HT-CTMPI的则明显增加。高的分散速度意味着纸的总吸湿能力可较好和较快的利用，并因此是一个重要功能。
总之可以说，绢纸中混合至少20％，优选至少25％(重量)的HT-CTMP会导致如松厚、吸湿性和液体分散能力等有关重要性质意外高品质增长。然而，类似于CTMP，纸的干和湿强度随HT-CTMP混合度增加而降低。为了达到可接受的强度水平，推荐纸中要含有至少10％(重量)，优选至少20％(重量)的强度品质良好纸浆，如化学纸浆或再循环纸浆。化学纸浆优选为硫酸盐型软木纸浆。其它类型纤维也可以包含在内，如力学纸浆、热力学纸浆、化学热力学纸浆和化学短纤维纸浆等。也应该提到，若低强度纸可以被接受，也可以生产含多于90％和甚至高达100％HT-CTMP的柔软纸。
纸中的化学纸浆优选打浆至滤阻性能为20-45°SR，优选为22-30°SR，然而HT-CTMP纸浆不打浆或打浆至游离度为至低600mLCSF。如果两种纸浆，即化学纸浆和HT-CTMP纸浆一起打浆至基本同样的滤阻性能，HT-CTMP的大部分改善松厚和改善吸水性质大体上就会失去。
已知绢纸制造业采用一种多层箱，在不同层铺不同类型纸浆。鉴于HT-CTMP良好吸湿性和液体分散性能，根据所要求纸的主要性质HT-CTMP可以铺在上述不同层的中间层或最外层。
当要求总吸湿容量高时，HT-CTMP任选与其它纸浆如化学纸浆混合，优选组成中间层，而外层包含强度性质良好的纸浆，如化学纸浆和/或再循环纤维纸浆，其含量优选至少为81％(重量)，更优选为85％(重量)。中心层所包含的HT-CTMP，优选其含量为至少20％(重量)。
当要求纸主要具有快速吸湿性质时，任选与例如化学纸浆和/或再循环纤维纸浆混合的HT-CTMP适宜放在最外层，同时，化学纸浆和/或再循环纤维纸浆含量优选为至少81％(重量)，更优选85％(重量)的中间层会提供所需要的强度。在最外层优选包含HT-CTMP，其含量为至少20％(重量)。
多层纸也可由其它类型纸浆，如力学纸浆、热力学纸浆、化学热力学纸浆和化学短纤维纸浆等混合物组成。

Claims (7)

1.含有一定量化学热力学型纸浆(CTMP)的柔软松厚的吸湿纸，其特征在于该纸含有至少20％(重量)按总纤维重量计的高温化学热力学纸浆(HT-CTMP)，并具有如下性质：
根据Bauer McNett分级，长纤维含量为60-75％(留在30目筛网上的纤维)，根据Bauer McNett分级，细料含量为至多14％(通过200目筛网的纤维)，游离度为至少600mL CSF，碎片含量低于0.5％，优选低于0.25％，且张力指数为至少10kNm/kg；和该纸也含有至少10％(重量)强度性质良好的纸浆，如化学纸浆和/或再循环纤维纸浆。
2.根据权利要求1或权利要求2的纸，其特征在于该纸的松厚度至少为5.5cm3/g。
3.根据权利要求1或权利要求2的纸，其特征在于该纸含有高达55％(重量)的再循环纤维。
4.根据一项或多项的前述权利要求的纸，其特征在于该纸含有硫酸盐型软木纸浆类型的化学纸浆。
5.根据一项或多项的前述权利要求的纸，其特征在于该纸含有已打浆至泸阻性能为至少20，优选至少22°SR，而该纸包含的高温化学热力学纸浆或者不打浆，或者打浆至游离度为至少600mL CSR。
6.根据上述一项或多项权利要求的纸，其特征在于该纸是多层纸，其中至少一层含有至少20％(重量)的高温化学热力学纸浆，和至少另一层含有与前者一层纤维成分不同的纤维成分。
7.根据权利要求6的纸，其特征在于最后所述的一层/多层含有至少81％，优选85％的强度性质良好的纸浆，优选是化学纸浆。
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