ES2214552T3 - Fabricacion de productos de papel suave a partir de fibras groseras y finas. - Google Patents

Abstract

PRODUCTOS DE PAPEL, COMO POR EJEMPLO PAPEL HIGIENICO, TOALLITAS FACIALES, PAÑALES Y TOALLITAS DE PAPEL, QUE SE FABRICAN CON FIBRAS DE ELEVADA GRANULOSIDAD, COMO FIBRAS DE PAPEL DE PERIODICO RECICLADO, CTMP, TMP Y MADERA TRITURADA. ESTOS PRODUCTOS EXHIBEN UNAS CALIDADES DE SUAVIDAD, VOLUMEN Y FLEXIBILIDAD DE NIVEL MAXIMO. ESTE NUEVO PROCESO TRATA SELECTIVAMENTE ESTAS FIBRAS DE GRAN GRANULOSIDAD DE MODO QUE CONSIGUE QUE LAS FIBRAS SEAN MAS SUAVES, Y QUE MEJORE LA OPERACION DE FABRICACION DE PAPEL CON ESTE TIPO DE SUMINISTRO, LO QUE PERMITE UNOS NIVELES DE CALIDAD DEL PRODUCTO SUPERIORES A LOS EXISTENTES ANTERIORMENTE CON ESTAS FIBRAS DE GRAN GRANULOSIDAD.

Description

Fabricación de productos de papel suave a partir de fibras groseras y finas.

Antecedentes de la invención

Para cada proceso de fabricación de papel existe una correlación entre el carácter grosero de las fibras y la calidad del producto en términos de la suavidad o sensación al tacto. Las fibras onerosas de alta calidad tales como las fibras blanqueadas de madera blanda kraft northern son delgadas o finas, flexibles, y permiten la realización de productos de material celulósico o "tisú" de alta calidad. Por el contrario, las pastas o pulpas de madera mecánicas realizadas a partir de maderas blandas producen fibras groseras y rígidas, que son utilizadas de manera típica para la fabricación de papel para prensa. Los periódicos contienen una preponderancia de fibras groseras de alto rendimiento, de manera típica fibras de madera molida (SGW), fibras de pulpa termomecánica (TMP), y/o fibras de pulpa químico termomecánica (CTMP). Dichas fibras groseras para fabricación de papel de impresión de periódicos son altamente refinadas para producir fracturas y fibrilaciones que ayudan a proporcionar resistencia al papel prensa resultante. El mencionado proceso de refinamiento cambia el grado de libertad ("freeness") de las fibras groseras desde fibra de refino "alto" a fibra de refino "bajo". Si dichas fibras mecánicas groseras refinadas son utilizadas en el proceso de fabricación de un material celulósico o "tisú", la lámina resultante no es suave, y en consecuencia tiene propiedades de material celulósico reducidas. Una explicación rigurosa reciente respecto a la relación de la suavidad del material celulósico y el grado de grosería o rudeza de las fibras se da a conocer en la patente canadiense Nº 2.076.615.

Los intentos para llevar a cabo la producción de productos de papel sanitario de tipo de toalla o de material celulósico o "tisú" suaves a partir de una mayoría de fibras de alto rendimiento tales como las fibras de pulpa CTMP, TMP o SGW no han resultado ser exitosos. Del mismo modo, la fabricación de productos de toalla y de material celulósico suaves mediante el reciclaje de periódicos viejos no ha sido muy exitoso debido parcialmente a que la fibra predominante en el papel para impresión de prensa o en los periódicos viejos son fibras groseras de alto rendimiento y de grado de refino bajo.

Otros factores que son causas de complicación en la fabricación de los productos de toalla y de material celulósico suaves mediante el reciclaje de periódicos viejos son las dificultades con el funcionamiento de la máquina de fabricación papel ocasionadas por el drenaje reducido asociado con las fibras de refino o grado de libertad bajo, y los problemas provocados por las grandes cantidades de fibras cortas y otras sustancias, que se separan de las fibras y se acumulan en el sistema de agua de la máquina de fabricación de papel (aguas blancas). Dichos materiales hacen que resulte dificultosa la operación de crespado de la lámina de material celulósico en el cilindro de secado "Yankee", y en consecuencia se produce el funcionamiento de la máquina de fabricación de papel en condiciones que no favorecen a una mayor suavidad.

La presente invención da a conocer una solución para dichas dificultades mediante la modificación de las fibras de manera enzimática y mediante el agregado de aceites del tipo utilizado en la tinta para periódicos, a las fibras de alto carácter grosero, mientras que las mismas son mantenidas a una temperatura suficiente para permitir que los aceites permanezcan retenidos en las fibras o dentro de las mismas, ablandando en consecuencia las fibras y dándoles las propiedades de liberación o desprendimiento que ayudan en el proceso de crespado en la máquina de fabricación de papel. Para el papel reciclado para impresión de periódicos, las fibras son modificadas de manera enzimática, y son agregados los aceites de los tipos utilizados en la impresión de periódicos, mientras que las fibras son mantenidas a una temperatura suficiente para permitir que los aceites permanezcan retenidos en las fibras o dentro de las mismas, y una parte de los aceites de impresión en la fibras es retenida, produciendo en consecuencia el ablandamiento de las fibras, y haciéndolas más flexibles, lo que ayuda en la etapa de crespado en la máquina de fabricación de papel. De manera consecuente, los niveles de suavidad de material celulósico o "tisú" y de toalla que anteriormente resultaban inalcanzables pueden ser logrados con la presente invención mediante la utilización de fibras de alto carácter grosero o fibras recicladas para la impresión de periódicos.

Se han desarrollado métodos para llevar a cabo la mejora de la suavidad de los productos de material celulósico mediante la utilización de fibras de bajo grado de grosería o poco groseras aplicando una loción en la superficie del producto de material celulósico. Dichos métodos, sin embargo, son aplicados al producto de material celulósico antes de ser transformado en el producto final. Sería deseable dar a conocer un método para alcanzar dichas mejoras de suavidad sin el coste y la complejidad de los métodos actuales.

El proceso de reciclaje convencional de periódicos para obtener las fibras comparables al tipo de fibras utilizadas para la fabricación original del papel para impresión de periódicos se conoce en la técnica como "destintado" ("deinking") e involucra de manera típica los procesos de producción de la pasta papelera o reducción a pasta, lavado (habitualmente con surfactantes), filtración, limpieza por centrifugación, disolución de contaminantes no solubles (habitualmente mediante fuertes tratamientos cáusticos), lavado y blanqueado de las fibras a efectos de contrarrestar el efecto amarillento de los tratamientos cáusticos.

La primera etapa en el procedimiento de reciclaje de tipo convencional de periódicos viejos es la separación del papel en fibras individuales en agua para formar una emulsión de pulpa. Los surfactantes y agentes cáusticos son añadidos para facilitar la disolución y separación de los contaminantes de la fibra. A continuación, se lleva a cabo la eliminación de las tintas y contaminantes de las fibras mediante una combinación de varias etapas de proceso tales como filtración, limpieza por centrifugación, lavado, flotación y procesos similares. Las etapas de filtración y limpieza por centrifugación eliminan los contaminantes de gran tamaño tales como los llamados "clips" para papel, grapas, plásticos, etc. El propósito primario de las etapas de lavado y flotación es llevar a cabo la emulsión de los contaminantes en el agua y para eliminar de las fibras dichos contaminantes. Cuando se utiliza un agente cáustico a efectos de facilitar la eliminación de los contaminantes, desafortunadamente se produce el amarilleo de las fibras en alguna medida debido al tratamiento cáustico. Después o durante el tratamiento cáustico y el lavado, las fibras son blanqueadas de manera usual (por ejemplo, con peróxido de hidrógeno) para contrarrestar el efecto de amarilleo del agente cáustico o para producir fibras mejores que tienen una claridad mayor que las fibras en el papel de desecho original. Las fibras limpias, descontaminadas y blanqueadas son mezcladas de manera usual con fibras virgen y posteriormente utilizadas en un proceso de fabricación de papel para el cual las fibras presentan propiedades adecuadas. Debido a que las fibras de inicio son fibras del tipo utilizado para la impresión de periódicos, es decir, fibras groseras de bajo grado de libertad y bajo claridad, dichas fibras recicladas son utilizadas de manera reiterada más habitualmente para la fabricación de papel para impresión de periódicos en blanco. Dichas fibras no son adecuadas de manera general para la fabricación de productos de material celulósico suaves o "tisú" debido a su alto carácter grosero y bajo grado de libertad, a no ser que se mezcle con una mayoría de fibras de calidad más alta tales como las fibras de pulpa de papel kraft de madera blanda northern blanqueada.

El proceso de reducción a pulpa de tipo convencional del papel de periódico usado a efectos de obtener fibra para papel de impresión de periódico reciclado es llevado a cabo habitualmente en una desfibradora de alto grado de rozamiento hasta una consistencia de 4 - 8% y a 32,2 - 71,1ºC (90ºF - 160ºF) durante 20 a 60 minutos, dependiendo del tipo exacto de papel de desecho que está siendo procesado. La soda cáustica u otras sustancias alcalinas tal como silicato de sodio son utilizadas de manera común a efectos de elevar el pH de la emulsión de pulpa hasta un pH 9 - 10 para favorecer la separación de las fibras (proceso de desfibrado) y también para aflojar las tintas y separar la suciedad de las fibras. A un pH alcalino, los aceites vegetales se encuentran saponificados mientras que los aceites minerales se encuentran emulsionados por la combinación del pH alcalino, jabones, y surfactantes, que en todos los casos mejoran la eliminación de dichos aceites durante la etapa de lavado. Un acelerador de destintado surfactante (para rangos de pH más altos) es añadido de manera usual para favorecer de forma adicional la separación de las tintas de la fibra.

La etapa cáustica en los procesos de reciclaje de papel para impresión de periódicos viejo a efectos de obtener fibras limpias de buena calidad produce el hinchamiento del volumen de las fibras, y habitualmente produce la disolución de numerosos componentes. De manera adicional a los aceites de impresión compuestos a base de vegetales saponificantes, el agente cáustico lleva a cabo también la saponificación de los ácidos orgánicos naturales que se encuentran presentes de manera típica en los periódicos viejos a efectos de llevar a cabo la producción de los jabones correspondientes de los materiales saponificables. Los aceites vegetales saponificados y los ácidos orgánicos favorecen el proceso de eliminación de otros contaminantes de las fibras, tales como aceites de impresión que no pueden ser saponificados (aceites minerales). Dichas substancias son eliminadas de manera subsiguiente de las fibras mediante lavado y/o flotación después del tratamiento cáustico.

Una empresa principal de reciclaje de periódicos viejos, Garden State Paper, en artículos de publicaciones recientes, uno titulado "The Big ``D'': Getting Rid of the Ink in Recycled Fiber" que aparece en la publicación del Anuario de Reciclaje Paper Age, 1991, en las páginas 23 y 50, y en otro artículo titulado "Recycling from the Newsprint Perspective", en las páginas 9, 12 y 13 del mismo Anuario de Reciclaje de 1991, (Paper Age, "1991 Recycling Annual"), describe su proceso de reciclaje y destintado de papel para impresión de periódicos como una limpieza y filtración seguida por una serie de 3 lavados facilitados por la adición de agentes químicos para emulsionar los aceites y resinas de impresión. Nuevamente, el objetivo de dicho proceso es eliminar los constituyentes de la tinta de impresión incluyendo los aceites de la manera más completa posible. Este hecho es importante de manera especial debido a que la fibra del papel para impresión de periódicos reciclada se transforma en papel en blanco para impresión de periódicos que no presentaría claridad o resistencia adecuados sin la eliminación de los constituyentes de la tinta.

Un componente común de los sistemas de destintado para desechos de papel de periódico incluye la separación de la tinta de las fibras y la eliminación de la tinta a través de etapas de lavado y flotación de manera típica. Mientras que los químicos para destintado de tipo alcalino convencionales resultan muy efectivos en dicho proceso de destintado, se conoce la desventaja de que disminuyen la claridad de las fibras. Las investigaciones recientes han sido dirigidas hacia la eliminación de los químicos de destintado de tipo alcalino de los sistemas de destintado.

Los desarrollos recientes en el destintado de papel de desecho (solicitud de patente U.K. 2.231.595 publicada 21/11/90, titulada "Deinking Water Printed Paper Using Enzymes" ("Destintado de papel impreso al agua mediante la utilización de enzimas") y una publicación de la Universidad del Estado de Carolina del Norte titulado "Enzymatic Deinking of Flexographic Printed Newsprint: Black and Colored Inks" ("Destintado enzimático de papel para impresión de periódicos impreso con tinta flexográfica: tintas negra y de color")) dan a conocer la utilización de enzimas para favorecer el desacoplamiento y la eliminación de los tintas de las fibras. Dichos procesos describen la utilización de enzimas tales como la celulasa, pectinasa, xilanasa, y hemicelulasas a efectos de facilitar la eliminación de la tinta sin los efectos negativos producidos en la claridad a causa del tratamiento cáustico junto con la utilización de la flotación para la eliminación de las partículas aglomeradas de tinta. Debido a que los aceites de impresión son más ligeros que el agua, los mismos son eliminados fácilmente mediante un tratamiento por flotación de manera particular en vistas de los agentes químicos añadidos para favorecer la separación. Un artículo presentado en la Quinta Conferencia Internacional de Biotecnología, del 27 de mayo al 30 de mayo de 1992 en Kyoto, Japón, titulado "Enzyme Deinking of Newsprint Waste" ("Destintado enzimático de desechos de papel de impresión de periódicos") por John A. Heitmann, Thomas W. Joyce y D.Y. Prasad, describe la investigación que tomó lugar en el departamento de Ciencia de la Madera y el Papel de la Universidad del Estado de Carolina del Norte, Raleigh, Carolina del Norte. Dicho artículo describe la utilización de sistemas de destintado por flotación ácida en los que los únicos agentes químicos que utilizados fueron enzimas, cloruro cálcico y un surfactante. Las enzimas fueron una preparación conteniendo celulasa y hemicelulasa. Se observaron aumentos en el grado de libertad y claridad de las fibras. Sin embargo, la diferencia importante es que el sistema de destintado por flotación ácida descrito elimina la tinta junto con sus aceites asociados.

Más recientemente, la producción de pulpa de alta consistencia (13-18%) ha sido utilizada para el reciclaje de periódicos viejos. Este tipo de tecnología de producción de pulpa utiliza el efecto adicional de frotamiento/amasado entre las fibras/papeles de consistencia más alta para llevar a cabo el desfibrado y favorecer la separación de las tintas de las fibras. De manera general, la temperatura, duración, y adiciones de agentes químicos en la producción de la pulpa son las mismas que en la producción de pulpas de consistencia más baja, que ha sido descrita anteriormente.

Descripción de la invención

La presente invención da a conocer un método para llevar a cabo la producción de elementos laminares celulósicos o "tisú" suaves mediante el tratamiento de la fibra antes de la formación de la lámina. Es sabido que el carácter grosero de la fibra es un factor que interviene en la realización de los productos de elementos laminares celulósicos suaves. La presente invención da a conocer un método para llevar a cabo la modificación de las fibras de alto carácter grosero y fibras de carácter grosero bajo a efectos de mejorar el potencial de suavidad de las fibras.

El potencial de suavidad de las fibras químicas virgen y fibras recicladas puede ser mejorado mediante la adición de aceites vegetales, por ejemplo soja, linaza, ricino, cártamo, oliva, cacahuete o sus derivados estéricos de ácidos grasos; aceites minerales o aceites de lanolina y sus derivados etoxilados, acetilados o estéricos, mientras que las fibras son mantenidas a una temperatura suficiente para permitir que los aceites sean retenidos en las fibras o dentro de las mismas. Las fibras tratadas son entonces sometidas a un tratamiento enzimático y de dispersor apropiado.

Las fibras groseras virgen de alto rendimiento (por ejemplo, pulpas termomecánicas y químico termomecánicas de madera molida) pueden hacerse adecuadas para la fabricación de productos suaves de tipo de elemento laminar celulósico mediante la adición de aceites que son encontrados de manera típica en las tintas para periódicos y sometiendo las fibras virgen tratadas con aceites de manera intencional a un tratamiento apropiado con enzimas. Las fibras y productos de papel sanitarios novedosos que contienen una mayoría de fibras de tipo grosero, de alto rendimiento, tratadas con enzimas que contienen materiales aceitosos son producidas de acuerdo con la presente invención. El tratamiento con enzimas utiliza una o más enzimas seleccionadas del grupo que consiste en celulasa, hemicelulasa, tal como la xilanasa y lipasa.

El método de fabricación de los productos de papel sanitarios a partir de fibras celulósicas virgen o recicladas dado a conocer en el presente documento comprende:

(a) la producción de pulpa a partir de fibras celulósicas en agua con agitación a efectos de lograr una emulsión de pulpa con una consistencia de 3% a 18% de manera aproximada y un pH menor a 8,0;

(b) la adición a la emulsión de pulpa de una enzima seleccionada del grupo que consiste en celulasa, hemicelulasa y lipasa, manteniendo la emulsión de pulpa a una temperatura mayor a 37,7ºC (100ºF) de manera aproximada durante 15 minutos como mínimo;

(c) la deshidratación o drenaje de la emulsión de pulpa hasta la obtención de una consistencia entre el 25% y 35% de manera aproximada;

(d) la generación de grumos o desmenuzamiento a partir de la pulpa deshidratada, produciendo en consecuencia fibras grumosas;

(e) el paso de las fibras grumosas a través de un dispersador de fibras al mismo tiempo que se mantiene a las fibras a una temperatura de 82,2ºC (180ºF) de manera aproximada y mezclando un aceite vegetal, mineral o de lanolina o sus derivados con las fibras; y

(f) la utilización de las fibras tratadas con enzimas como una fuente de fibras en un proceso de fabricación de papel para la realización de productos de papel sanitarios.

Un producto de papel sanitario puede ser llevado a cabo a partir de fibras celulósicas y puede tener un peso base entre 11,9 g/m^{2} (7 libras por resma) y 68 g/m^{2} (40 libras por resma), una Resistencia a la Tracción Normalizada (métrica) entre 5,0 y 20,0, y conteniendo desde 0,2 a 5,0% de manera aproximada de un aceite seleccionado del grupo que consiste en aceites vegetales, minerales o de lanolina o sus respectivos derivados.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra de manera gráfica la relación entre el carácter grosero de la fibra y la suavidad del elemento laminar celulósico obtenido convencionalmente mediante procesos de fabricación de elementos laminares celulósicos de crespado en seco, ligeros y los resultados superiores obtenidos mediante la presente invención.

La figura 2 es una representación tabular de los resultados experimentales de los ejemplos 1 y 2. De manera adicional, la figura 2 incorpora los resultados experimentales de la solicitud de patente U.S.A. número de serie 08/268.232, presentada el 29 de junio de 1994. La figura 3 es una representación tabular de la diferencia en la respuesta entre la utilización del aceite de ricino y un aceite mineral. La figura 4 es una representación tabular de una muestra de control con tratamiento y sin el mismo.

Descripción de la presente invención y realización preferente

La presente invención se encuentra basada en el descubrimiento de que las fibras de celulosa de tipo de alto rendimiento (es decir, fibras producidas mediante la separación mecánica de manera predominante de fibras de madera y que contienen de manera típica como mínimo 80% en peso del material original) pueden producir productos de tipo de elemento laminar celulósico muy suaves que tienen calidades de producto comparables a los productos de material celulósico realizados a partir de fibras blanqueadas onerosas de papel kraft de madera blanda northern. Dichas fibras de celulosa incluyen fibras de carácter grosero alto mayor que 17 mg/100 metros, y fibras de bajo grado de grosería o rudeza menor que 18 mg/100 metros. De manera particular, los productos de tipo de material celulósico suave pueden ser producidos a partir de dichos tipos de fibras de celulosa mediante la adición de un aceite seleccionado de un grupo que consiste en aceites minerales, vegetales y de lanolina, y aceites de tipo cosmético, mientras que las fibras son mantenidas a una temperatura suficiente para permitir que los aceites sean mantenidos en las fibras o dentro de las mismas.

Anteriormente a la adición de dichos aceites, las fibras de celulosa son sometidas a un tratamiento por enzimas. Los productos de papel suaves son entonces conformados con las fibras tratadas con aceite y modificados con enzimas. Resulta de importancia crítica en la práctica de la presente invención que una cantidad suficiente de aceites se encuentre presente en las fibras o dentro de las mismas antes de la fabricación del material celulósico u otros tipos de productos de papel sanitarios (por ejemplo, toallas, servilletas y toallitas faciales absorbentes) a partir de dichas fibras.

En una realización, el método de la presente invención utiliza fibras virgen de celulosa como un material inicial. Las fibras virgen de celulosa son transformadas en una pulpa a efectos de producir una emulsión de pulpa que tenga una consistencia entre el 3% y el 18% de manera aproximada y un pH menor aproximadamente que 8,0. La emulsión es entonces tratada con un surfactante y una enzima tal como la celulasa, xilanasa o lipasa o una combinación de dichas enzimas a una temperatura mayor que 37,7ºC (100ºF) de manera aproximada, durante 15 minutos como mínimo. Después que se añade la enzima, la emulsión de pulpa es deshidratada hasta obtener una consistencia entre el 25 y 35% de manera aproximada. La emulsión de pulpa deshidratada entonces es utilizada para la producción de grumos o desmenuzada en pequeñas partículas, produciendo fibras grumosas. Las fibras grumosas son entonces pasadas a través de un dispersador de fibra y mezcladas con un aceite seleccionado del grupo que consiste en aceites vegetales, minerales y de lanolina o sus derivados, hasta el punto en el que el producto de papel final aún resultará absorbente y estéticamente agradable. De manera preferente, 0,2% al 5,0% de manera aproximada del aceite seleccionado es mezclado al mismo tiempo que las fibras son mantenidas a una temperatura de 82,2ºC (180ºF) de manera aproximada. La pulpa en forma de emulsión tratada con enzimas es entonces utilizada como materia prima en un proceso de fabricación convencional de papel sanitario, de manera preferente un proceso de fabricación de papel de tipo de elemento laminar celulósico o "tisú".

El proceso de producción de pulpa de la presente invención, en el caso que se utilicen fibras virgen de carácter grosero alto o fibras de carácter bajo, involucra de manera preferente el proceso de producción de pulpa a partir de las fibras con una consistencia del 6-9% y una temperatura elevada, de manera preferente 49-82,2ºC (120ºF-180ºF) de manera aproximada. Las fibras son transformadas en una pulpa de manera continua durante un intervalo de tiempo suficiente para llevar a cabo el desfibrado de la pulpa y prepararla para la reacción con la mezcla del agente enzimático y/o surfactante. De manera preferente, la fibra es sometida al proceso de formación de pulpa durante 15 a 60 minutos de manera aproximada. La emulsión de pulpa es entonces transferida a un mezclador en el que es ajustada a unos niveles de temperatura y pH suficientes para llevar a cabo la reacción con la mezcla del agente enzimático y surfactante. Las condiciones de temperatura preferentes son 49-60ºC (120ºF-140ºF) de manera aproximada con un pH entre 4 y 7. El surfactante y las enzimas son entonces añadidas a la emulsión de pulpa y se permite la reacción con las fibras durante un período de reacción de 15 a 30 minutos para completar el tratamiento. El pH es entonces ajustado hasta 7, y la pulpa es deshidratada mediante una prensa, tal como una prensa Andritz disponible comercialmente, hasta una consistencia del 25% al 35% de manera aproximada. La pulpa deshidratada es entonces tratada para la obtención de grumos utilizando aparatos para la producción de grumos disponibles comercialmente, tales como los de Scott Equipment Co., New Prague, MN, para llevar a cabo la producción de fibra grumosa. La fibra grumosa es entonces pasada a través de un dispersador tal como un dispersador de fibras tal como Micar disponible comercialmente, fabricado por The Black Clawson Company, Middletown, Ohio, y mezcladas con un aceite seleccionado del grupo que consiste en aceites vegetales, minerales o de lanolina o sus derivados, al mismo tiempo que las fibras son mantenidas a una temperatura de 82,2ºC (180ºF) de manera aproximada.

El dispersador de fibra es dispuesto de forma que es capaz de (1) llevar a cabo la inyección de vapor de modo que la fibra mantiene una temperatura de 82,2ºC (180ºF) de manera aproximada, y (2) de modo que el aceite seleccionado puede ser mezclado con las fibras grumosas. La cantidad de aceite añadido y mezclado variará entre el 0,2% y el 5,0% dependiendo del peso de la fibra en seco. Las fibras se mantienen a una temperatura suficiente para permitir que los aceites permanezcan en las fibras o dentro de las mismas. Las fibras son entonces mantenidas a una temperatura de 82,2ºC (180ºF) de manera aproximada mediante la inyección de vapor cuando el aceite seleccionado es mezclado con las fibras.

La filtración o depuración adicional resulta innecesaria con las fibras virgen, a pesar de que pude practicarse la filtración y/o limpieza centrífuga a efectos de eliminar los contaminantes de gran tamaño para proteger la máquina de fabricación de papel. De manera opcional, el lavado limitado de la pulpa que contiene aceite, tratada con enzimas, puede ser realizado en la máquina de fabricación de papel utilizando la pulpa que no ha sido lavada en una pasta de papel en una máquina de fabricación de papel.

De manera preferente, las etapas de emulsión y tratamiento con enzimas en el caso que se utilicen fibras de celulosa virgen o periódicos viejos son las mismas. Dicho tratamiento es llevado a cabo en varias etapas comenzando con la emulsión de las fibras de celulosa o del papel de periódico a una consistencia entre el 3% y 18% de manera aproximada con un surfactante o sin el mismo, y de manera preferente a una temperatura de emulsión de pulpa entre 37,7ºC y 82,2ºC (100ºF y 180ºF) aproximadamente y manteniendo la temperatura elevada durante 15 minutos como mínimo. Esta etapa es seguida por el ajuste del pH y la reducción de la temperatura de la emulsión de pulpa hasta una temperatura y un pH adecuados para mantener las condiciones enzimáticas activas. Las condiciones de tratamiento con enzimas preferentes son un pH de 4 a 7 y una temperatura menor que 60ºC (140ºF) aproximadamente y de manera preferente mayor que 37,7ºC (100ºF) aproximadamente. Si la producción de pulpa a partir de las fibras virgen o periódicos groseros es llevada a cabo bajo los condiciones adecuadas asimismo para el tratamiento con enzimas, las etapas de tratamiento con enzimas y de producción de la pulpa pueden ser combinadas.

En el caso que los tratamientos con enzimas y de producción de la pulpa son combinados en una única etapa, la enzima y un surfactante pueden ser añadidos al agua antes o después de la adición de las fibras virgen o periódicos para la producción de pulpa. Un surfactante, por ejemplo, del tipo que es utilizado de manera típica para la eliminación de contaminantes en procesos de reciclaje de papel para impresión de periódicos, es añadido a la emulsión de pulpa. Pueden ser utilizadas una o más enzimas. Las enzimas son seleccionadas de manera preferente del grupo que consiste en celulasa, xilanasa y lipasa. La pulpa se mantiene en contacto con la enzima durante unos 15 minutos como mínimo y de manera preferente durante aproximadamente 30 minutos.

En el caso que se utilizan fibras virgen de carácter grosero alto o fibras de carácter bajo, papel para impresión de periódicos, o periódicos viejos, un componente crítico en la secuencia de proceso anteriormente mencionada es la presencia de un aceite seleccionado del grupo que consiste en aceites vegetales, minerales o de lanolina o sus derivados en contacto con las fibras tratadas con enzimas y que sea retenido con las fibras (en o dentro de las mismas) durante el proceso de fabricación de papel. Sin estar limitados por ello, la teoría de los presentes inventores, por la cual las fibras virgen de carácter grosero alto y las fibras de carácter grosero bajo resultan muy adecuadas para la fabricación de productos de papel sanitario de tipo de elementos laminar absorbente o "tisú" es porque se produce alguna interacción entre las fibras, aceites y enzimas que es mejorada por la presencia de un surfactante. Dicha interacción mejora de forma sinérgica las propiedades de material celulósico o "tisú" de las fibras groseras.

Otros aceites que pueden ser empleados de acuerdo con la presente invención incluyen aceites vegetales, por ejemplo, soja, linaza, ricino, cártamo, oliva, cacahuete o sus derivados estéricos de ácidos grasos; aceites minerales o aceites de lanolina y sus derivados etoxilados, acetilados o estéricos.

Tinturas

Las fibras del papel para impresión de periódicos reciclados de la presente invención retienen contaminantes de la tinta y son, por lo tanto, de un color gris claro. Los productos de material celulósico o "tisú" realizados con una mayoría de dichas fibras son teñidos de manera preferente con un color más agradable. Las tinturas que resultan útiles en la presente invención deben ser solubles en agua y debido a la dificultad para llevar a cabo el teñido de manera uniforme de fibras aceitosas contaminadas, las tinturas deben ser consustantivas respecto de las fibras de celulosa. Además, las tinturas deben ser catiónicas, es decir que formarán cationes de color cargados de manera positiva cuando se encuentran disociadas en agua. Dichas tinturas resultan muy adecuadas de manera particular para realizar el teñido de las pulpas mecánicas y químicas no blanqueadas. Dichas fibras de pulpa contienen una cantidad significativa de grupos ácidos, con los cuales los cationes cargados de manera positiva pueden reaccionar mediante la formación de sales. Dichas tinturas pueden ser seleccionadas del grupo compuesto por las tinturas básicas, un grupo bien conocido en la técnica anterior, en el que el grupo básico es una parte integral cromófora, o de la clase más nueva de las tinturas directas catiónicas, en las que el grupo básico queda afuera del sistema de resonancia de moléculas. La tintura es añadida de manera preferente en cantidades que se encuentran dentro del rango entre 0,01% a 3%, de manera más útil, del 0,05 al 0,5% del peso de la fibra en seco al aire.

Dichas tinturas pueden ser aplicadas a cualquier pH normal de fabricación de papel, ya sea ácido o neutro. Su excelente afinidad con las fibras no blanqueadas permite que sean añadidas al sistema de fabricación de papel en una posición tan tardía como la entrada de la bomba de cabeza de paletas, pero con un tiempo de residencia aún mayor, por ejemplo, resultará preferente la introducción en el lado de succión de la bomba de transferencia de tina de máquina. En cualquier caso, resulta deseable una posición que tenga pasta concentrada bien mezclada.

Enzimas

Las enzimas adecuadas para la utilización en la presente invención deben ser seleccionadas del grupo que se encuentra compuesto por enzimas de celulasa, hemicelulasa (por ejemplo, xilanasa), o lipasa, y de manera preferente es utilizada una de cada tipo de manera combinada. Cada tipo de enzima se encuentra dirigida de manera funcional a componentes diferentes de las fibras de papel de periódico usado y/o contaminantes asociados de manera usual con dichas fibras. Las enzimas de celulasa contribuyen a la eliminación de la tinta mediante el ataque al componente de celulosa de las fibras en las proximidades de la tinta. La xilanasa y otras hemicelulasas atacan los componentes de hemicelulosa de las fibras a efectos de obtener una mejora de la claridad mientras que la lipasa ataca las resinas en las fibras y en las formulaciones de la tinta. Cuando los tres tipos de enzimas con utilizados de manera conjunta se produce un sinergia que lleva a cabo una mejor eliminación así como también la eliminación de los llamados "manchas adherentes" o "pegotes". Las "manchas adherentes" son un contaminante bien conocido en el papel usado que son el resultado de los adhesivos, etiquetas de aplicación por presión, etc., y es sabido que producen problemas de funcionamiento en las máquinas de fabricación de papel. Se selecciona de manera preferente una mezcla de enzimas que atacarán el papel de desecho impreso de un modo que mejore la suavidad del material celulósico o "tisú" y modifique los contaminantes de forma que no dañen el funcionamiento de la máquina de fabricación de papel. Además, la pulpa tratada con enzimas de acuerdo con la presente invención mejorará la capacidad de funcionamiento de la máquina de fabricación de papel y permite la fabricación de un producto superior a bajos costes.

Hemicelulasa es un término general que describe varios tipos de enzimas que degradan cada una de ellas un tipo específico de compuestos conocidos comúnmente como hemicelulosa, y que se encuentra en la madera y otros materiales vegetales. La xilanasa es la enzima de hemicelulosa preferente debido a que es activa sobre el xilano, un tipo común de hemicelulosa. Las constituyentes de la hemicelulosa difieren en cada planta. Las más abundantes de las hemicelulasas de madera son los xilanos, que son polímeros de unidades de 1,4-ligado a \beta-D-xilopiranosa, algunos de los cuales soportan cadenas laterales cortas tales como las unidades 1,3-ligado a \alpha-1-arabinofuranosa o unidades de ácido 1,2-ligado a \alpha-d-glucurónico esterificado. También son importantes, de manera particular en maderas blandas, los 1,4-\beta-D-glucomanan con glucosa distribuida de manera aleatoria y unidades de manosa, soportando cadenas laterales tales como unidades de 1,6-ligado a \alpha-D-galactopiranosa. La hemicelulosa difiere de la celulosa en tres aspectos importantes. En primer lugar, contienen numerosas unidades de azúcares diferentes mientras que la celulosa contiene únicamente unidades de 1,4-\beta-D-glucopiranosa. En segundo lugar, presentan un grado considerable de ramificación de cadena, mientras que la celulosa es un polímero estrictamente lineal. En tercer lugar, el grado de polimerización de la celulosa nativa es diez a cien veces mayor que el grado de polimerización de la mayoría de las hemicelulosas. El término "hemicelulasa" se refiere a cualquier clase de enzimas específica que reaccione con una hemicelulosa específica y como tal, las hemicelulasas no son una clase específica de enzimas sino un término genérico utilizado en la técnica para un grupo de clases de enzimas. La xilanasa es una clase específica de enzimas que ataca o actúa sobre el xilano y por lo tanto la xilanasa queda incluida dentro del término general "hemicelulasa".

Numerosos tipos de enzimas podrían ser utilizados dentro de las clases de enzimas conocidas como celulasa, xilanasa (u otras hemicelulasas) y lipasa. La celulasa presenta las mayores oportunidades de disponibilidad comercial debido a que proviene de numerosas fuentes, tal como la Aspergillis Níger, Trichoderma reesei, T. Viride, T. Koningi, F. Solani, Penicillium pinophilum, P. Funiculosum. Resulta preferente la utilización de una celulasa que presente funcionalidad endo-exo glucanasa para atacar las regiones cristalinas y las amorfas de la celulosa, de modo que la enzima pueda actuar sobre cualquier parte en la superficie de celulosa en la que la tinta se encuentra
adherida.

La celulasa preferida es un producto vendido bajo la denominación comercial Celluclast® 1,5 L, de Enzyme Process Division, Bioindustrial Group, Novo Nordisk A/S, Novo Allé, 2880 Bagsvaerd, Dinamarca. Celluclast 1,5 L es una preparación de celulasa líquida realizada mediante la fermentación sumergida de una cepa seleccionada del hongo "Trichoderma reseei". La enzima lleva a cabo la catalización de la ruptura de la celulosa en glucosa, celobiosa y polímeros de glucosa más altos. Las cantidades relativas de los productos de la reacción formados dependen de las condiciones de la reacción. Celluclast 1,5 L tiene una actividad enzimática de 1500 NCU/g y es un líquido de color marrón con una densidad de 1,2 g/ml de manera aproximada. La actividad enzimática es determinada en base a las Unidades de Cellulasa Novo (NCU). Un NCU es la cantidad de enzimas que, bajo condiciones estándar, lleva a cabo la degradación de la carboximetilcelulosa a carbohidratos de reducción con una potencia de reducción que corresponde a 1 micromol (umol) de glucosa por minuto. Las condiciones estándar son: Substrato - carboximetilcelulosa (CMC Hercules-7LFD); Temperatura - 40ºC; pH - 4,8; Tiempo de reacción - 20 minutos.

La xilanasa puede ser obtenida a partir de una fuente tal como A. Pullulans, o Streptomyces lividans, o Streptomyces roseiscleroticus. Su propósito es atacar la parte de xilano de la fibra de lignocelulosa que es considerada como el nexo entre la celulosa de color blanco y la lignina de color marrón. En consecuencia, el ataque hacia la hemicelulosa de xilano mejora la eliminación de la lignina, por lo tanto haciendo a la fibra más clara. No resulta necesario que la xilanasa sea libre de celulasa o de una fuente u origen biológico particular. En este sentido, las enzimas de setas u hongos (enzimas múltiples encontradas después del crecimiento de las setas) podrían ser utilizas sin llevar a cabo una purificación.

Una enzima de xilanasa preferida es Pulpzyme® HA, que es una preparación de xilansa derivada a partir de una cepa o variedad seleccionada de Trichoderma reesie disponible en Enzyme Process Division, Bioindustrial Group, Novo Nordisk A/S, Novo Allé, 2880 Bagsvaerd, Dinamarca. Pulpzyme® HA contiene actividades de endo-1,4-\beta-D-xilanasa (EC 3.2.1.8) así como también de exo-1,4-\beta-D-xilanasa (EC 3.2.1.37). Pulpzyme® HA tiene una cierta cantidad de actividad de celulasa además de su actividad xilanásica.

Pulpzyme® HA es una preparación liquida de color marrón de una xilanasa que tiene una actividad de 500 XYU/g y que contiene 300 unidades de actividad endo-glucanásicas (EGU/g) de manera aproximada. Una unidad de actividad xilanásica (XYU) se encuentra definida como la cantidad de enzimas que bajo condiciones estándar (pH 3,8, 30ºC, 20 minutos de incubación) degrada xilano de madera de alerce a carbohidratos de reducción con una potencia de reducción que corresponde a 1 umol de xilosa. Una unidad de endo-glucanasa (EGU) se encuentra definida como la cantidad de enzimas que bajo condiciones estándar (pH 6,0, 40ºC, 30 minutos de incubación) lleva a cabo la disminución de la viscosidad de una solución de carboximetilcelulosa en la misma medida que un estándar enzimático definido como un 1 EGU. Pulpzyme® HA presenta actividades muy bajas hacia la celulosa cristalina. Otra xilanasa preferente es Pulpzyme® HB, que es una preparación de xilanasa derivada a partir de una cepa o variedad seleccionada de origen bacteriano. Se encuentra disponible en Enzyme Process Division, Bioindustrial Group, Novo Nordisk A/S, Novo Allé, 2880 Bagsvaerd, Dinamarca. Contiene actividad de endo-1,4-\beta-D-xilanasa (EC 3.2.1.8), y se encuentra libre de manera virtual de actividad celulásica. Pulpzyme® HB se encuentra disponible de manera comercial como una preparación líquida de color marrón, que tiene una actividad de endo-xilanasa de 600 EXU/g de manera que una unidad de actividad de endo-xilanasa (EXU) se encuentra definida como la cantidad de enzimas que, bajo condiciones estándar (pH 9,0, 50ºC, 30 minutos de incubación), lleva a cabo la degradación del xilano RBB.

La lipasa puede ser obtenida a partir de Pseudomonas fragi, Candida cilíndrica, Mucor javanicus, Pseudomonas fluorescens, Rhizopus javanicus, Rhizopus delemar, Rhizopus niveus, y varias especies de Miehei, Myriocucuum, Humicola, Aspergillus, Hyphozyma, y Bacillus. Dichas especies tienen actividades de lipasa y estearasa, y es sabido que llevan a cabo la degradación de los triglicéridos presentes en la resina de madera en glicerol y ácidos grasos. Como máximo las enzimas de lipasa podrían atacar el componente de aceite vegetal de la tinta de manera directa. El subproducto de glicerol de la actividad de la lipasa podría ayudar a hacer que la celulosa fuera más suave.

La enzima de lipasa preferente es Resinase® A 2X, que es una preparación líquida de lipasa para la hidrólisis de los constituyentes estéricos de la resina de la madera. Resinase® A 2X se encuentra disponible de manera comercial en Enzyme Process Division, Bioindustrial Group, Novo Nordisk A/S, Novo Allé, 2880 Bagsvaerd, Dinamarca como una preparación líquida de color marrón con una actividad de 100 KLU/g. La actividad de la lipasa se mide en Kilo Unidades de Lipasa (KLU). Una KLU es la cantidad de actividad enzimática que libera un milimol de ácido butírico por minuto a partir de una emulsión de tributirina a una temperatura de 30ºC y un pH de 7,0. El análisis es realizado en un sistema pH-stat en el que el ácido liberado es titulado de manera continua mediante la adición de hidróxido de sodio. La enzima no se encuentra limitada al substrato durante el análisis.

Podrían ser utilizas otras enzimas en combinación con los tres tipos mencionados de enzimas preferentes. Dichas enzimas son la ligninasa, lacasa, pectinasa, proteasa y mananasa. Además, las enzimas podrían ser obtenidas a partir de DNA alterado y microorganismos tecnológicos que puedan expresar más de las enzimas específicas o mayores volúmenes a efectos de lograr una mejor economía.

La cantidad y combinación de enzimas preferentes es 1,466 g celulasa/kg de pulpa (1,33 kg celulasa/tonelada (2.000 libras) de pulpa) para la celulasa, 0,364 g de xilanasa/kg de pulpa (0,33 kg de xilanasa/tonelada), y 0,364 g de lipasa/kg de pulpa (0,33 kg de lipasa/tonelada). Puede utilizarse como la cantidad total de la combinación de todas las enzimas entre 0,276 g de enzimas por kg de pulpa (g/kg) (0,25 kilogramos de enzimas por tonelada de pulpa (kg/tonelada)) en el límite inferior y 27,6 g/kg de pulpa (25 kg/tonelada de pulpa) en el límite superior. Sin embargo, una proporción de 1,1 a 3,3 g/kg de todas las enzimas de manera conjunta (1 a 3 kg/tonelada de todas las enzimas de manera conjunta) es una proporción de utilización preferente de manera particular. La proporción preferente para cada enzimas es: para la celulasa, 0,276 a 11 g/kg (0,25 a 10 kg/tonelada); para la xilanasa, 0,055 a 2,75 g/kg (0,05 a 2,5 kg/tonelada); y para la lipasa 0,055 a 2,75 g/kg (0,05 a 2,5 kg/tonelada).

El hinchamiento de la estructura de la fibra mejora la acción enzimática por la estimulación de la penetración de las moléculas enzimáticas de gran tamaño dentro de la fibra. La temperatura elevada (por ejemplo, mayor que la temperatura ambiente y menor que 60ºC (140ºF), la utilización de un surfactante, y químicos alcalinos ácidos o suaves pueden ser utilizados en el proceso de producción de la pulpa a partir de papel para impresión de periódicos a efectos de abrir de manera física las estructuras de la fibra lignocelulósica de modo que las enzimas puedan penetrar de mejor manera en dichas estructuras y realizar sus funciones respectivas. Si las temperaturas de producción de la pulpa son, por ejemplo, mayores a 60ºC (140ºF) de manera aproximada, la misma debe ser disminuida hasta una temperatura adecuada para el tratamiento con enzimas antes de la adición de dichas enzimas. Para la mayoría de las enzimas, la temperatura adecuada es menor que 60ºC (140ºF) de manera aproximada.

Utilización de surfactante con el tratamiento enzimático

Se obtiene un resultado sinérgico con la combinación de un surfactante y una enzima. La cantidad mínima efectiva de surfactante para obtener sinergia es la cantidad necesaria para abrir la fibra en lugar de los altos niveles utilizados para la disolución de aceites mediante el emulsionamiento de los contaminantes que contienen aceites. La cantidad preferente de surfactante se encuentra entre 0,025% y 0,1% basándose en el peso de las fibras. Los surfactantes no iónicos resultan preferentes para la adición a la etapa de tratamiento con enzimas a efectos de mejorar la acción enzimática para obtener una mejor sensación al tacto. Un surfactante no iónico, preferente se encuentra disponible comercialmente como DI600® de High Point Chemical Corp. DI600® es un surfactante no iónico de ácido graso alcoxilado desarrollado de manera específica para el destintado por flotación del papel de impresión de periódicos. Otros surfactantes no iónicos bien conocidos en la técnica del destintado podrían ser utilizados, tales como: el éter fenil alquilo de polietilénglicol, por ejemplo, la serie de surfactantes Tergitol® de Union Carbide; productos de condensación de óxido de alquilfenoletileno, por ejemplo, la serie de surfactantes Igepal® de Rhone Poulenc, Incorporated; alcohol aril alquil poliéter, por ejemplo, Triton® X-100 de la serie de surfactantes Triton® X 400 de Rohm y Haas. En algunos casos, un surfactante de tipo aniónico puede ser utilizado dependiendo de los contaminantes que se encuentren presentes en el papel de desecho. Ejemplos de los surfactantes de tipo aniónico adecuados son: sales sódicas o amonio de un etoxilato sulfatado derivado de un alcohol primario lineal de 12 a 14 carbonos tal como Alfonic® 1412A o 1412S de Vista; y condensados de formaldehído de naftaleno sulfonado, por ejemplo, Tamol® SN de Rohm y Haas. En algunos casos, puede ser utilizado un surfactante de tipo catiónico, de manera especial cuando se desea de manera adicional llevar a cabo descomposición. Los surfactantes de tipo catiónico adecuados incluyen compuestos de imidazol, por ejemplo, los compuestos de amonio cuaternario Amasoft® 16-7 y Sapamine® P de CIBA-GEIGY; Quaker® 2001 de Quaker Chemicals; y Cyanatex® de American Cyanamid.

Tipos de aceites

Los aceites utilizados de manera típica para impresión, de manera particular para la impresión de periódicos y en la formulación de la tinta para dichas impresiones, resultan adecuados para la práctica en la presente invención. Los aceites minerales y los aceites vegetales son los tipos de aceites más comunes utilizados en la formulación de tintas para impresión de periódicos. El aceite mineral, también conocido como aceite mineral blanco, albolina, parafina, Nujol, Saxol, y aceite de lignito, se encuentra clasificado de manera general como CAS #64742-46-7. Mientas que dichos aceites pueden haber sido históricamente derivados a partir de numerosas fuentes, comercialmente son de manera típica una fracción de destilación del petróleo con una cadena de carbono que promedia los 10 a 14 átomos de carbono de manera aproximada y usualmente una mezcla de hidrocarburos parafínicos, hidrocarburos nafténicos e hidrocarburos aromáticos de alquilo. Dichos aceites tienen un peso específico de 0,8 a 0,85 de manera aproximada, una viscosidad a 37,7ºC (100ºF) de 38-41 SSU (Unidades Universales Saybolt) y un punto de ebullición inicial de 260ºC (500ºF). Los aceites vegetales que son utilizados de manera típica en la formulación de tintas de impresión pueden derivarse de numerosas fuentes. Un aceite típico es el derivado a partir de las semillas de soja, conocido como aceite de soja, aceite de semilla Chino, aceite de semilla de soja, o simplemente aceite de soja con una designación CAS (Chemical Abstract Service) #8001-22-7. Dichos aceites pueden ser saponificados con un valor de saponificación de 185 a 195 de manera aproximada, un punto de solidificación de -15ºC (5ºF) a -7,2ºC (18ºF) de manera aproximada, un punto de fusión de 21,1ºC (70ºF) a 32,2ºC (90ºF) de manera aproximada y un valor de yodo de 135 a 145 de manera aproximada. Otras fuentes vegetales de aceites y otros tipos de aceite adecuados para la utilización en tintas de impresión también pueden ser utilizadas en la práctica de la presente invención.

Contenido de aceite

La cantidad de aceite que debe encontrarse presente en las fibras (en la superficie de las fibras de celulosa o dentro de la estructura de las mismas) está entre el 0,2% y 2% de manera aproximada. El aceite es añadido a las fibras mediante la inyección o mezcla del aceite con las fibras en el dispersador de fibras, mientras que las fibras son mantenidas a una temperatura suficiente para permitir que los aceites sean retenidos en las fibras o dentro de las mismas. En su concepto más amplio, la invención requiere la presencia de los aceites las fibras o dentro de las mismas en una cantidad entre el 0,2% y 5,0% de manera aproximada.

Mientras que el efecto de sinergia es obtenido mediante el tratamiento con aceites y enzimas de las fibras de celulosa, es más beneficioso para las fibras de mayor rendimiento, otras fibras de celulosa verían sus cualidades sanitarias mejoradas mediante el proceso de la presente invención de modo que podrían llevarse a cabo productos de papel sanitario más flexibles y suaves a partir de dichas fibras. Las fibras mencionadas incluyen fibras de sulfito, blanqueadas y no blanqueadas, kraft de madera dura northern y southern y madera blanda northern y southern, además de fibras de alto rendimiento blanqueadas y no blanqueadas tales como fibras de madera molida, fibras termoquímicas y fibras de pulpa químico termomecánica. Ejemplos específicos de dichas fibras son: fibras de pulpa químico termomecánica de madera blanda blanqueada (SWCTMP); fibras de pulpa de papel kraft de madera blanda northern blanqueadas (NSWK); fibras recicladas blanqueadas (RF); fibras de pulpa de papel kraft de eucalipto blanqueadas (BEK); fibras de papel kraft de madera blanda southern blanqueadas (SSWK); y fibras de pulpa químico termomecánica de madera dura blanqueadas (HWCTMP).

Las fibras que contienen aceite y se encuentran tratadas con enzimas de la presente invención pueden ser utilizadas en procesos de fabricación de papel de tipo convencional para la realización de productos de papel sanitarios que incluyen papel higiénico de calidad absorbente o "tisú", papel facial de calidad absorbente o "tisú", toallas de papel y servilletas de papel de acuerdo con cualquier proceso de tipo convencional para la fabricación de dichos productos. La suavidad y el volumen de dichos productos mejorarían mediante la utilización de las fibras que contienen aceite y se encuentran tratadas con enzimas de la presente invención. Debido a las mejoras en el volumen, las toallas de papel producidas con las fibras de acuerdo con la presente invención pueden ser mejoradas.

La presente invención se basa asimismo en el descubrimiento de que el aceite del tipo que es utilizado en el papel de periódicos resulta beneficioso para la suavidad de los productos de toalla y productos de material celulósico o "tisú". La suavidad resulta difícil de medir o cuantificar para los productos de material celulósico o "tisú" dado que la suavidad es percibida por el usuario mediante el tacto que resulta influenciada por la lisura u otras características de la superficie de manera adicional al acolchonado de la lámina. Las pruebas de sensación al tacto han sido desarrolladas y la información táctil recogida en el presente documento ha sido obtenida utilizando la prueba siguiente:

Prueba de sensación táctil Alcance

Numerosos elementos laminares celulósicos o "tisú" crespados en seco de peso ligero fueron producidos para ser utilizados como estándares o modelos a partir de pulpa disponible comercialmente de diferentes calidades para conseguir suavidad en los productos de material celulósico o "tisú" y fueron utilizados para definir una escala numérica de suavidad. Un valor numérico fue asignado a la suavidad de cada estándar del material celulósico. Al producto más suave le fue asignado el valor de sensación al tacto de 86, y fue un material celulósico o "tisú" crespado en seco ligero producido con 50% de fibras de papel kraft Irving de madera blanda northern y 50% de pulpa de papel kraft de eucalipto Santa Fe. El producto más áspero para la utilización como un estándar fue producido con 100% de pulpa químico termomecánica de madera blanda blanqueada (SWCTMP) y le fue asignado un valor de sensación al tacto de 20 en la escala. Otras muestras de material celulósico o "tisú" crespado en seco ligero para la utilización como estándares para la definición de la escala de "Suavidad al tacto" y que tienen cualidades de suavidad entre los estándares de materiales celulósicos más suave y más áspero fueron producidos a partir de pulpas o mezclas de pulpas diferentes y les fueron asignados valores de suavidad al tacto entre 20 y 86. Las pulpas utilizadas son descritas de manera adicional en los párrafos siguientes. Las mezclas de pulpas y el grado de grosería o rudeza de las fibras de las mismas, utilizadas para la realización de los estándares de materiales celulósicos o "tisú" adicionales son mostrados en la Tabla III junto con la resistencia a la tracción de cada estándar o modelo del material celulósico. Los procesos de fabricación de los materiales celulósicos distintos al proceso de crespado en seco ligero u otras fibras de pulpa distintas a las utilizadas para la fabricación de los estándares pueden producir productos de material celulósico que queden fuera de la escala de suavidad al tacto entre 20 y 86 definida por los estándares de material celulósico descritos en el presente documento. Sin embargo, a efectos de establecer la mejora en la suavidad que puede ser alcanzada con la presente invención, el rango entre 20 y 86 de suavidad al tacto definido anteriormente para productos con crespado en seco ligero resulta preciso y suficiente para los propósitos comparativos. Las fibras de papel de impresión de periódicos reciclados de la presente invención podrían producir productos de material celulósico que tuvieran valores de suavidad mayores que 86 en el caso que se utilizara otro proceso de fabricación del material celulósico o "tisú" tales como el proceso de secado por aire pasante o cuando se encuentran mezcladas con otras fibras.

Pulpas utilizadas para la producción de estándares o patrones de sensación táctil

(a) Se realizó pulpa químico termomecánica de madera blanda blanqueada (SWCTMP) (Temcell grado 500/80), teniendo un Estándar de liberación canadiense (CSF) de 500 y una claridad ISO de 80, a partir de pícea negra y abeto Bálsamo. La producción de la pulpa fue llevada a cabo con un tratamiento previo con sulfito sódico y con un refino presurizado seguido por un blanqueado con peróxido alcalino hasta una claridad 80ºISO. El carácter grosero Kajaani de las fibras fue igual a 27,8 mg/100 metros y la longitud promedio de las fibras en peso Kajaani fue 1,7 mm.

(b) Se realizó pulpa de papel kraft de madera blanda northern blanqueada (NSWK) (Pictou grado 100/0 - 100% de madera blanda) a partir de pícea negra y abeto Bálsamo. La producción de la pulpa fue llevada a cabo mediante el proceso kraft hasta Kappa# = 28 seguido por el blanqueado CE_{0}DED hasta obtener una claridad 88ºISO. El carácter grosero Kanjaani fue igual a 14,3 mg/100 metros y la longitud promedio de las fibras en peso Kajaani fue 2,2 mm.

(c) Se realizó fibra reciclada blanqueada (RF) a partir de desechos de oficina variados y mezclados que luego fue reducida a pulpa, filtrada, limpiada, y lavada hasta 550ºCSF seguido por el blanqueado con hipoclorito sódico hasta la obtención de una claridad 80ºISO. El carácter grosero Kajaani fue igual a 12,2 mg/100 metros y la longitud promedio de las fibras en peso Kajaani fue 1,2 mm.

(d) Se realizó pulpa de papel kraft de eucalipto blanqueado (BEK) (calidad Santa Fe libre de cloro elemental) a partir de eucalipto Globulus reducida a pulpa hasta Kappa# = 12 mediante el proceso kraft seguido por el blanqueado ODE_{0}D hasta la obtención de una claridad 89ºISO. El grado de grosería o rudeza Kajaani fue igual a 6,8 mg/100 metros y la longitud promedio de las fibras en peso Kajaani fue 0,85 mm.

(e) Se realizó papel kraft de madera blanda southern blanqueada (SSWK) (pino Scott Mobile) a partir de pino de incienso o pino rígido y pino tea, reduciéndose a pulpa hasta Kappa# = 26 seguido por un blanqueado CEHED hasta la obtención de una claridad 86ºISO. El carácter grosero Kajaani fue igual a 27,8 mg/100 metros y la longitud promedio de las fibras en peso Kajaani fue 2,6 mm.

(f) Se realizó pulpa químico termomecánica de madera dura blanqueada (HWCTMP) (Calidad Millar Western 450/83/100) teniendo un grado de libertad estándar canadiense (CSF) de 450 y una claridad ISO de 83, a partir de chopo tremuloides. El proceso de producción de pulpa se realizó con un tratamiento previo con peróxido alcalino y refino presurizado seguido por blanqueado con peróxido alcalino. El carácter grosero Kajaani fue igual a 13,8 mg/100 metros y la longitud promedio de las fibras en peso Kajaani fue 0,85 mm.

Aparato

El método de prueba no requiere un aparato. El método de prueba utiliza los procedimientos y materiales descritos a continuación para llevar a cabo la evaluación de las muestras de material celulósico o "tisú" mediante un panel de diez personas o más y el rango de suavidad de las muestras dentro de la escala de suavidad utilizando los estándares o modelos de producto que poseen valores conocidos en la escala de suavidad.

Preparación de las muestras

1. Deben ser seleccionadas cinco muestras que serán evaluadas por el panel de evaluadores (jueces).

2. Se utiliza la siguiente ecuación para realizar el cálculo de la cantidad de almohadillas de muestra y almohadillas de muestras estándar necesarias para el panel de evaluación de jueces para cada producto cuya suavidad será evaluada:

Almohadillas necesarias (cada producto) = (x-1) x (y)

X = cantidad de productos que serán evaluados

Y = cantidad de personas que componen el panel de evaluación

3. Debe realizarse la selección de manera aleatoria de un rollo de material celulósico de muestra para cada producto que será evaluado y descartarse unas pocas de las primeras láminas (para eliminar la goma que sujeta el extremo del rollo).

4. Deben prepararse almohadillas de muestra de cada rollo de producto que será evaluado. Cada almohadilla debe tener un espesor de 4 láminas y debe estar conformada a partir de una muestra continua de material celulósico o "tisú" que tenga una longitud de cuatro láminas. Cada almohadilla se encuentra realizada del modo siguiente: la muestra de cuatro láminas de longitud es plegada primeramente a la mitad. Esto resulta en una muestra de espesor doble que tiene una longitud de dos láminas. La muestra de espesor doble es entonces plegada por la mitad nuevamente a efectos de producir una almohadilla de muestra de 4 láminas de espesor que tiene una longitud de una única lámina. El plegado debe llevarse a cabo de modo que la superficie exterior de las láminas cuando se encontraban en el rollo de material celulósico sean las superficies externas de la almohadilla. Si un producto que será evaluado presenta "dos lados", es decir que tiene diferentes características de superficie en la superficie exterior de la lámina respecto a la superficie que se encuentra orientada hacia el interior del rollo, entonces el producto debe ser evaluado dos veces, una vez con la superficie orientada hacia el lado exterior del rollo dispuesta como la superficie exterior de la almohadilla de muestra y también evaluada con una almohadilla de muestra distinta en la que el plegado da como resultado que la superficie que se encuentra orientada hacia el interior del rollo se transforma en la superficie exterior de la almohadilla de
muestra.

5. Deben prepararse la cantidad requerida de almohadillas de cada producto mediante la utilización de la fórmula que ha sido expuesta anteriormente en el párrafo 2. Si es necesario más de un rollo de producto para realizar la preparación de la cantidad requerida de almohadillas, entonces es importante que las pilas de almohadillas sean preparadas de manera aleatoria con producto de cada uno de los rollos. Debe realizarse la codificación de cada almohadilla con el código de la partida en la esquina superior izquierda (en el pliegue).

6. Deben seleccionarse tres estándares que serán utilizados como referencias por el panel a partir de los materiales celulósicos o "tisú" estándar del modo siguiente:

- Se debe seleccionar la muestra más grosera que será evaluada y compararla con las almohadillas de muestra de material celulósico estándar y seleccionar un estándar menor que sea ligeramente más grosero que la muestra más grosera.

- Se debe seleccionar la muestra más suave del producto que será evaluado y seleccionar una almohadilla de material celulósico estándar que sea ligeramente más suave que la muestra más suave que será evaluada.

- Se debe seleccionar un tercer estándar que se encuentre de manera aproximada en el medio de los estándares más alto y más bajo que han sido seleccionados.

Las tres almohadillas de material celulósico estándar seleccionadas conforman las referencias de sensación táctil para el panel y definen la sensación más suave, más grosera y el punto medio.

7. Las referencias de sensación táctil limitan el rango de suavidad de los productos que serán evaluados por el panel. Para mayor precisión, las referencias seleccionadas superior e inferior deben estar separadas por 30 puntos de manera aproximada en la escala de suavidad al tacto. La referencia media debe estar separada por 8 puntos o más de las referencias superior e inferior.

Selección e instrucción de los miembros del panel

1. Se debe seleccionar un panel de 10 personas de manera aproximada que tenga la misma cantidad de componentes masculinos y femeninos y con variaciones en la edad.

2. Asegurarse de que los miembros del panel comprenden las instrucciones y si fuera necesario debe llevarse a cabo una "vuelta de prueba".

3. Los paneles deben llevarse a cabo en una localización silenciosa.

Procedimientos de prueba

1. Se debe comenzar la evaluación de suavidad realizando la lectura de las siguientes Instrucciones Estándar.

Instrucciones estándar

Estas instrucciones deben ser leídas a cada participante del panel antes del comienzo del procedimiento de evaluación de suavidad con el panel.

a. Propósito

"El propósito de este procedimiento es realizar la comparación de la suavidad de las muestras de material celulósico higiénicas".

b. Método

"Serán entregadas dos almohadillas de muestra de material celulósico higiénico a la vez. Compare las dos una con la otra utilizando su mano hábil y realice la comparación sintiendo cada muestra con su mano hábil. Puede golpear, deformar o hacer crujir las muestras si siente que ayuda a establecer su juicio u opinión".

c. Primera decisión

"Después de sentir cada una de los pares de almohadillas de muestra, se le pedirá que decida cuál de las muestras es la más suave".

d. Segunda decisión

``Califique el grado de diferencia de la suavidad entre los dos almohadillas utilizando la siguiente puntuación:

La escala utiliza números impares 1, 3, 5, 7, 9. Puede utilizar números pares si los números listados no representan de manera completa la diferencia entre dos productos''.

Escala de puntuación del panel

1

Los números en la escala de puntuación se encuentran definidos como:

1. No hay diferencia

3. Diferencia muy pequeña, no se encuentra seguro, alguien podría no notar la diferencia.

5. Diferencia pequeña, se encuentra seguro de su juicio u opinión.

7. Diferencia moderada, fácil de detectar, se encuentra seguro de su juicio.

9. Diferencia muy grande, muy fácil de detectar, notable

e. Calibración

"Antes de que comencemos les daré un ejemplo del estándar más suave que será utilizado para llevar a cabo la comparación y una almohadilla de muestra de los productos menos suaves (estándar más grosero). Por favor, manipulen ambos. La diferencia de suavidad que ustedes sienten entre las dos referencias estándar debe entenderse como de 9 en la escala de definición". (El 9 en la escala de puntuación es el equivalente a la cantidad de puntos de sensación táctil en la escala de suavidad entre las referencias superior e inferior seleccionadas para el panel en la etapa 6.)

f. Reacción de los participantes

"¿Tienen alguna pregunta acerca del procedimiento de evaluación?".

g. Verificación

"Finalmente, no se angustien demasiado por cada decisión. Vuestras opiniones son tan buenas como las de cualquier otra persona. ¡No existen respuestas correctas o incorrectas!".

2. Se deben presentar todas las combinaciones de almohadillas de muestra y almohadillas de referencia a cada miembro del panel y solicitar que realicen la selección de la muestra preferente y entonces que califiquen la diferencia utilizando la escala de puntuación de 1 a 9 de suavidad. Cada miembro de panel debe recibir los pares en orden aleatorio a efectos de evitar errores de secuencia.

3. Se deben registrar los resultados de cada par como XYn. En el que X es el código de la muestra preferente, Y es el código de la muestra no preferente y n es el valor de la escala (1 a 9).

Análisis de los datos

Los resultados en pares de la comparación son tratados como si pertenecieran a una escala de proporción. La definición de una escala de proporción es dada a continuación: Una escala es una escala de proporción si dicha escala es invariante a transformaciones lineales positivas de la forma y = ax, a > 0.

Los pares de datos y los pesos de proporción para una cantidad de "n" almohadillas son cargados en una matriz cuadrada A de la siguiente forma:

	0_{1}	0_{2}	...	0_{n}
0_{1}	W_{1}	W_{1}W_{1}
	W_{1}	W_{2}W_{n}
0_{2}	W_{2}	W_{2}W_{2}
	W_{1}	W_{2}W_{n}
0_{n}	W_{n}	W_{n}W_{n}
	W_{1}	W_{2}W_{n}

En la que 0_{i} son las muestras individuales y W_{i} son los valores de escala (pesos de proporción) para cada par.

Para las matrices cuadradas de este tipo, se cumple la siguiente propiedad:

AW = MW

En la que W = (W_{1}, W_{2}, ... W_{n}). El vector de peso W es el vector propio de la matriz A que corresponde a su valor propio n. Saaty ha mostrado (ver, Saaty, T.L. "A Scaling Method for Priorities in Hierarchical Structures", Journal of Mathematical Psychology, 15, 234-281 (1977) y Saaty, T.L., "Measuring the Fuzziness of Sets", Journal of Cybernetics, 4 (4), 53-61 (1974)) que para obtener el vector propio W a partir de los pesos estimados requiere la determinación del valor propio más grande de A (\lambda max). Un programa de ordenador para determinar \lambda max y W es suministrado por McConnell, Wes, "Product Development Using Fuzzy Sets", INDA Tenth Technical Symposium, pp 55-72, Noviembre 17-19, 1982. El vector propio W resultante es la mejor escala de proporción estimada de los pares de datos. Tomando el registro de cada elemento en dicho vector, se crea la escala de intervalos iguales que es más familiar en la que las distancias entre los objetos es lineal. Los valores de suavidad estándar son ilustrados respecto a los valores de la escala de intervalos iguales estimados y a las muestras desconocidas se les asigna valores numéricos mediante interpolación.

La media y la desviación estándar de los valores de suavidad estándar de cada muestra desconocida son calculadas a partir de los valores de suavidad estándar calculados para todos los miembros del panel. Si algún valor individual de un miembro del panel cae fuera de 2 desviaciones estándar de la media, entonces dicho valor es descartado y la media y la desviación estándar son calculadas nuevamente. La media de los valores de suavidad estándar sin valores fuera de 2 desviaciones estándar de la media es el valor de suavidad estándar para dicha muestra desconocida.

Escala de suavidad táctil

2

Resistencia a la tracción

Los valores de resistencia a la tracción registrados para los productos de papel de tipo de material celulósico o "tisú" son medidos mediante una evaluación de longitud de rotura (TAPPI Método de evaluación Nº T494om-88) utilizando un trozo de muestra de 5,08 cm y una velocidad de cruceta de 5,08 cm/minuto. De manera típica, las resistencias del material celulósico son diferentes en la dirección de la máquina con respecto a la dirección transversal de la máquina de la lámina. Además, el peso base de las muestras de material celulósico varía, lo que afecta la resistencia a la tracción. A efectos realizar una mejor comparación de las resistencias a la tracción de numerosas muestras de material celulósico, es importante llevar a cabo una compensación de las diferencias en el peso base de las muestras y de las diferencias de la resistencia a la tracción en la dirección de la máquina. Dicha compensación es lograda mediante el cálculo de una "resistencia a la tracción normalizada respecto al peso base y de manera direccional" (posteriormente llamada "resistencia a la tracción normalizada" o "NTS"). La NTS es calculada como un cociente obtenido mediante la división del peso base entre la raíz cuadrada del producto de la resistencia a la tracción en la dirección de la máquina y la resistencia a la tracción en la dirección transversal a la máquina. Los cálculos de resistencia a la tracción normalizados para la eliminación de las diferencias en el peso base y la dirección de la máquina han sido ideados a efectos de mejores comparaciones de las muestras de material celulósico o "tisú". Las resistencias a la tracción son medidas en la dirección de la máquina y en la dirección transversal a la máquina, y el peso base de la muestra de material celulósico es medido de acuerdo con el método de evaluación TAPPI Nº T410om-88. En el caso que sea calculada en unidades métricas, la resistencia a la tracción se expresa en gramos por centímetro, y el peso base se expresa en gramos por metro cuadrado. Utilizando las abreviaturas MDT para tracción en la dirección de la máquina, CDT para la tracción en la dirección transversal a la máquina y BW para el peso base, el cálculo matemático de la resistencia a la tracción normalizada de manera direccional y respecto al peso base (NTS) es:

NTS = (MDT \ x \ CDT)^{1/2} / BW

Proceso de fabricación del material celulósico

Las fibras que contienen aceite, modificadas con enzimas de la presente invención pueden ser utilizadas en cualquier proceso de fabricación de papel conocido comúnmente para llevar a cabo la producción de elementos laminares de papel sanitario suaves y voluminosos tales como toallitas absorbentes, toallas, servilletas y toallitas absorbentes faciales. Resultan adecuados numerosos procesos de fabricación de papel diferentes incluyendo aquellos procesos en los que el elemento laminar es secado mediante un secador cilíndrico, mediante secado por aire pasante, secado térmico, y combinaciones de los mismos. Ejemplos de los tipos de procesos de fabricación de papel que pueden ser utilizados junto con la presente invención son aquellos procesos dados a conocer en las patentes U.S.A. Nº 3.301.746 de Sanford y otros, 3.821.068 de Shaw, 3.812.000 de Salvucci y otros, 3.994.771 de Morgan, Jr. y otros, 4.102.737 de Morton, 4.158.594 de Becker y otros, 4.440.597 de Wells y otros, y 5.048.589 de Cook y otros.

El proceso preferente para la fabricación de papel es conocido de manera común como el proceso de crespado en seco. De manera general dicho proceso comprende la utilización de la pasta de papel de la presente invención a la que son añadidos de manera preferente químicos de resistencia en seco a efectos de generar resistencia a la tracción, pudiendo ser añadidos también otros químicos. La pasta de papel es entonces bombeada desde la cavidad de la máquina y fluye hacia la caja de cabecera y a través de una compuerta con una consistencia de 0,1 a 0,4% hasta una superficie horizontal de una malla de formación Fourdrinier a través de la que el agua es retirada y se produce la formación del elemento laminar. La tela de la malla se encuentra acoplada alrededor de un rodillo delantero y numerosos rodillos de mesa, luego a un rodillo de rotación de la malla y desde el que es alimentado alrededor del rodillo de lecho y numerosos rodillos de guía nuevamente hacia el rodillo delantero. Uno de los rodillos es accionado para propulsión de la malla Fourdrinier. Una o más cajas de vacío, deflectores o superficies hidrodinámicas pueden ser utilizados entre los rodillos de mesa para mejorar la eliminación del agua.

El elemento laminar en húmedo es formado en la superficie superior de la malla Fourdrinier y transferido hacia un fieltro presionando el elemento laminar contra el fieltro por medio de un rodillo de lecho o realizando la transferencia de la lámina hacia el fieltro por medio de una zapata de captación. El fieltro transporta el elemento laminar hacia un conjunto de prensado. El fieltro se desplaza entonces alrededor de uno o dos rodillos de prensado, uno de los cuales puede ser un rodillo de succión, y entonces es arrastrado alrededor de los rodillos de guía y realiza una rotación nuevamente hacia el rodillo de lecho. Rociadores y paneles de guarda pueden ser utilizadas en varias posiciones en la superficie del fieltro para favorecer la captación del elemento laminar, la limpieza y acondicionamiento de la superficie del fieltro. El conjunto de prensado comprende tanto un único rodillo de prensado como un rodillo de prensado superior y uno inferior. La humedad es eliminada en la línea de contacto del conjunto de prensado y transferida al fieltro.

El elemento laminar formado y prensado es transferido hacia la superficie de un cilindro de secado rotativo, al que se hacer referencia como secador Yankee. El conjunto de secado puede incluir asimismo una campana de aire caliente rodeando la parte superior del cilindro Yankee. La campana tiene toberas de aire caliente que inciden sobre el elemento laminar y favorecen la eliminación de la humedad. La campana incluye un escape para la eliminación del aire de la cámara de la campana para controlar la temperatura. El elemento laminar es eliminado de la superficie de secado mediante la utilización de una cuchilla para impartir el crespado a dicho elemento laminar. A efectos de asistir a la eliminación del elemento laminar de la superficie de secado en un estado controlado y uniforme, se aplica un adhesivo de crespado a la superficie Yankee utilizando un sistema de rociado. El sistema de rociado se encuentra compuesto por una serie de toberas de rociado acopladas a un conducto colector que se extiende en toda la anchura de la superficie del secador. El adhesivo de crespado puede ser cualquiera de los tipos utilizados de manera común en la técnica de fabricación de papel de material celulósico o "tisú".

El elemento laminar de papel crespado a partir del cilindro de secado es pasado a través de la línea de contacto formada por un par rodillos y enrollado alrededor de un rodillo de gran tamaño denominado rodillo matriz.

El proceso de fabricación del material celulósico o "tisú" utilizado en los ejemplos puede ser caracterizado de manera general como un proceso de crespado en seco ligero. Una máquina de escala de una planta piloto de 0,36 m (14 pulgadas) de anchura fue operada de la siguiente manera: de manera previa a la formación del elemento laminar, la pasta de papel se encuentra contenida en una cavidad de la máquina en la que son incorporados los aditivos de resistencia en seco, tinturas u otros aditivos químicos. La pasta de papel es suministrada a través de una bomba de paletas de la máquina que fluye desde la caja de cabecera a través de una compuerta con una consistencia de 0,1 a 0,4% hacia la superficie horizontal de una malla de formación Fourdrinier a través de la cual el agua es retirada y se produce la formación del elemento laminar. La malla de formación se encuentra acoplada alrededor de un rodillo delantero de succión que favorece la eliminación de agua y la formación del elemento laminar. La malla de formación es arrastrada alrededor de numerosos rodillos de guía y un rodillo de rotación de malla de formación y es alimentada nuevamente al rodillo delantero. Uno de dichos rodillos es accionado para impulsar la malla de formación Fourdrinier.

El elemento laminar en húmedo es formado en la superficie superior de la malla Fourdrinier y es transferido a un fieltro por medio de un captador por vacío. El fieltro transporta la lámina hasta el conjunto de rodillos de prensa. El fieltro se desplaza alrededor de un rodillo de prensado, un rodillo de goma sólida, y es arrastrado alrededor de los rodillos de guía y lleva a cabo la rotación nuevamente hacia el captador por vacío. La humedad es eliminada en la línea de contacto del rodillo de prensado y transferida al fieltro.

El elemento laminar formado es prensado y transferido hacia la superficie del cilindro rotativo de secado, denominado de manera común secador Yankee. El elemento laminar es eliminado de la superficie del secador Yankee cuando se encuentra seco en un 95% a 96% mediante la utilización de una cuchilla. Para favorecer la eliminación del elemento laminar de la superficie del secador en un estado uniforme y controlado, se aplica un adhesivo de crespado a la superficie del secador Yankee utilizando una tobera de rociado. La mezcla de adhesivo utilizada en estos ejemplos fue una mezcla 70/30 de 70% alcohol de polivinilo y 30% látex a base de almidón (National Stach Latex 4441).

El elemento laminar de papel crespado fue pasado desde el cilindro de secado a través de una línea de contacto formada por un par de rodillos y enrollado en un rodillo matriz del tamaño deseado para la realización de la evaluación. La máquina de fabricación de papel llevó a cabo la formación de un elemento laminar de 0,36 m (14 pulgadas) de anchura y funcionó a una velocidad de carrete de 12,2 a 15,2 metros/minuto (40 a 50 pies/minuto). Todas las muestras de material celulósico crespado en seco en los ejemplos fueron producidas con un peso base de 17 g/m^{2} (10 libras/resma) y crespadas en un 18-20%. Las muestras fueron convertidas en material celulósico o "tisú" de dos pliegues de 34 g/m^{2} (20 libras/resma) para toda la evaluación.

El resultado sinérgico a partir de la combinación de los aceites, fibras groseras y surfactantes queda demostrado en los siguientes ejemplos. Todas las proporciones utilizadas en el presente documento son porcentajes en peso excepto cuando se especifique de otro modo, y el peso de la fibra está basado en el peso seco de la fibra a menos que se especifique de otro modo.

Ejemplo 1

Antes de realizar la descripción de las evaluaciones de las muestras y los resultados, puede resultar útil la comprensión de la información de la Tabla I. La primera columna denominada "MUESTRA/NÚMERO" enumera las muestras 1a-lo. Se debe observar que las muestras 1a-1k son las muestras 3a-3k, que vienen de la Tabla III y fueron evaluadas en la solicitud de patente U.S.A. Nº 08/268.232, presentada el 29 de junio de 1994. Las muestras 1a-1k son incorporadas en la Tabla I por propósitos de comparación.

Se llevó a cabo la preparación de una mezcla de fibras teniendo 100% de fibra virgen del tipo utilizada para la fabricación de papel de impresión de periódicos en los Estados Unidos. La muestra de pulpa presentó un contenido de 60% de pulpa químico termomecánica de madera blanda de grado de libertad bajo (250ºCSF de manera aproximada) (SWCTMP), 30% pulpa de madera blanda molida y 10% de pulpa de papel kraft de madera blanda northern. Dicha mezcla 60/30/10 de fibra virgen fue seleccionada para simular las mezclas que son encontradas en el papel de impresión de periódicos. La fibra virgen fue utilizada porque no contiene ningún contaminante introducido en la fabricación de periódicos. La pulpa fue transformada en una lámina de papel plano y secada con adición de agentes químicos. El papel plano fue dividido en muestras representativas, y diferentes pastas de fabricación de papel fueron preparadas a partir de cada muestra de papel plano, y se llevó a cabo la producción de material celulósico o "tisú" crespado en seco a partir de cada muestra de pasta de papel plano en una máquina de crespado en seco de 0,36 m (14 pulgadas) de anchura como ha sido descrito anteriormente.

Las muestras de papel plano fueron las muestras designadas 1n y 1o. Mientras que la muestra 1n se dejó sin contaminar, la muestra 1o fue contaminada con surfactante y enzimas, deshidratada hasta una consistencia del 25-35% de manera aproximada; se utilizó para la producción de fibras grumosas; y fue pasada a través de un dispersador de fibra y mezclada con aceite de soja 0,5-2% mientras que la temperatura de la fibra se mantuvo a 82,2ºC (180ºF) de manera aproximada mediante la inyección de vapor, antes de ser nuevamente transformada en pulpa y en un material celulósico o "tisú" crespado en seco ligero. Los productos de material celulósico crespado en seco ligero fueron realizados a partir de cada una de las muestras 1n y 1o: una emulsión de pulpa distinta fue preparada con cada muestra de material celulósico. Se realizó la adición de una resina catiónica de almidón de resistencia en seco Solvitose® - N (disponible en Nalco Chemical Co.) en una proporción del 1% del peso de las fibras. La temperatura de la emulsión de pulpa con una consistencia del 6% de manera aproximada fue elevada hasta 82,2ºC (180ºF) durante 15 minutos. Después de haber sido trasformada en una pulpa y mantenida a la temperatura elevada durante 15 minutos, la emulsión de pulpa realizada a partir de la muestra (contaminada con aceite de soja) fue enfriada hasta los 60ºC (140ºF) de manera aproximada, y diluida hasta una consistencia del 5%, y el pH fue reducido a partir del pH ambiente obtenido con pulpa y agua del grifo únicamente hasta un pH 5 mediante una pequeña adición de ácido sulfúrico. El surfactante y una mezcla de enzimas de enzimas de celulasa (Celluclast 1,5 L Novo Nordisk Bioindustrials, Inc.), xilanasa (Pulpzyme HA, Novo Nordisk Bioindustrials, Inc.) y resinasa (Resinase A 2X, Novo Nordisk Bioindustrials, Inc.) fueron añadidos a las pastas de papel de consistencia del 5% de la muestra 1o. La adición de enzimas utiliza de 66,5 ml de celulasa a 16,5 ml de xilanasa y 16,5 ml de resinas por cada 45,4 kg (100 libras) de pulpa secada por aire. Después de la adición de las enzimas, la emulsión de pulpa de la muestra 1o fue mantenida durante 30 minutos a 60ºC (140ºF) de manera aproximada con una ligera agitación, y posteriormente enfriada y ajustada a pH 7 con hidróxido sódico.

La pulpa fue deshidratada hasta una consistencia del 25-35%. Las fibras deshidratadas fueron entonces transformadas en pequeñas partículas y luego pasadas a través de un dispersador de fibras y mezcladas con aceite de semilla de soja, mientras que la temperatura de la fibra fue mantenida a 82,2ºC (180ºF) de manera aproximada mediante la inyección de vapor.

La emulsión de pulpa fue entonces utilizada para la fabricación del material celulósico o "tisú" crespado en seco de peso ligero del modo que ha sido descrito anteriormente. Se apreció una suavidad significativa en términos de sensación táctil para dicha muestra. La Tabla I muestra los resultados de la resistencia a la tracción normalizada (normalizada de manera direccional y respecto al peso base) y la sensación táctil de las muestras de material celulósico 1n y 1o.

Ejemplo 2

Tres pastas de papel realizadas a partir de distintas fuentes de fibras de alto grado de grosería o rudeza fueron tratadas y transformadas en producto de material celulósico o "tisú" crespado en seco ligero utilizando los mismos procedimientos de fabricación de papel que en el Ejemplo 1. Dos muestras de material celulósico designadas 1k y 1l fueron realizadas a partir de una pulpa obtenida del desfibrado de periódicos viejos (ONP). La otra muestra de material celulósico, designada 1m fue realizada a partir de 70% de ONP y 30% de papel impresión flexográfica de periódicos. Todas las muestras de material celulósico fueron primeramente fabricadas llevando a cabo la emulsión de la pulpa con agua a una consistencia del 6%. Se elevó la temperatura de la emulsión hasta una temperatura de 82,2ºC (180ºF) que fue mantenida durante 30 minutos.

Cada una de las emulsiones de pulpa de las muestras 1k, 1l y 1m fueron sometidas a un tratamiento adicional de manera previa a la utilización de las mismas en el proceso de fabricación de papel. Dicho tratamiento adicional consistió en la reducción de la temperatura de la emulsión de pulpa desde 82,2ºC (180ºF) hasta 60ºC (140ºF), el ajuste hasta pH 5 con ácido sulfúrico y el ajuste hasta una consistencia del 5% mediante la adición de surfactante y una mezcla de enzimas. La adición de enzimas se llevó a cabo en una proporción de 66,5 ml de celulasa, 16,5 ml de xilanasa y 16,5 ml de lipasa por cada 45,4 kg (100 libras) de pulpa, y las enzimas fueron añadidas a las emulsiones de pulpa a 60ºC (140ºF) y consistencia del 5% que serían utilizadas para la fabricación de muestras de material celulósico. Después del tratamiento con enzimas, la emulsión de pulpa fue deshidratada hasta una consistencia del 25-35% de manera aproximada. Las fibras de pulpa deshidratada fueron entonces desmenuzadas o transformadas en pequeñas partículas para producir fibras grumosas. Las fibras grumosas de las muestras 1l y 1m fueron entonces pasadas a través de un dispersador de fibras micar.

La muestra 1l fue mezclada con 1% de aceite mineral mientras que las fibras se mantenían a una temperatura de 82,2ºC (180ºF) aproximadamente mediante vapor de inyección.

La muestra 1m realizada a partir de 70% de ONP / 30% de papel de impresión flexográfica de periódicos fue mezclada con 1,0% de aceite mineral mientras que las fibras fueron mantenidas a una temperatura de 82,2ºC (180ºF) aproximadamente mediante vapor de inyección.

Las emulsiones con consistencia 5% de toas las muestras fueron mantenidas a continuación a 60ºC (140ºF) durante 30 minutos, enfriadas, ajustadas hasta un pH 7 con hidróxido sódico y utilizadas como pastas de papel para la fabricación de material celulósico o "tisú" crespado en seco con el equipamiento y proceso de fabricación de papel que ha sido descrito en el Ejemplo 1. La resina catiónica de resistencia en seco Solvitose® N fue añadida a la pasta de papel en una proporción del 1% basada en el peso de las fibras. Luego se realizó la evaluación de la sensación táctil, resistencia a la tracción en la dirección de la máquina y en la dirección transversal a la máquina, y del peso base de las muestras de material celulósico 1k, 1l y 1m. Los resultados se muestran en la Tabla I. Los datos correspondientes a la resistencia a la tracción y peso base fueron utilizados en el cálculo matemático de la resistencia a la tracción normalizada de manera direccional (NTS). Los resultados establecieron los beneficios de la adición de aceites y vapor a las fibras groseras de 17 mg/100 metros y mayores después del tratamiento con enzimas.

Ejemplo 3

Dos muestras de material celulósico o "tisú" designadas A y F fueron preparadas a partir de la pulpa obtenida mediante la reducción a pulpa de periódicos viejos. Las dos muestras de material celulósico fueron primero realizadas mediante la emulsión de la pulpa con agua hasta una consistencia del 6%. Se elevó la temperatura de la emulsión hasta 82,2ºC (180ºF) de manera aproximada y fue mantenida a esta temperatura durante 30 minutos.

Cada una de las emulsiones de pulpa fueron sometidas a un tratamiento adicional previamente la utilización en el proceso de fabricación de papel. Dicho tratamiento adicional estuvo comprendido por la reducción de la temperatura de la emulsión de pulpa de 82,2ºC (180ºF) hasta 60ºC (140ºF), el ajuste con ácido sulfúrico hasta un pH 5,0 y el ajuste de la consistencia hasta el 5,0% de manera aproximada. Un surfactante y una mezcla de enzimas consistente en 66,5 ml de celulasa, 16,5 ml de xilanasa y 16,5 ml de lipasa fueron añadidos por cada 45,4 kg (100 libras) de pulpa a 60ºC (140ºF). Después del tratamiento con enzimas la emulsión fue deshidratada hasta una consistencia del 25-35% de manera aproximada. A continuación, la fibra de pulpa deshidratada fue transformada en pequeñas partículas para producir fibras grumosas. Las muestras grumosas fueron entonces pasadas a través de un dispersador de fibras.

La muestra A fue mezclada con 1% de aceite mineral manteniendo al mismo tiempo dichas fibras a una temperatura de aproximadamente 82,2ºC (180ºF) mediante la inyección de vapor, mientras que la muestra F fue mezclada con aceite de ricino manteniendo al mismo tiempo la temperatura de las fibras a 82,2ºC (180ºF) mediante la inyección de vapor.

Las muestras deshidratadas entonces fueron ajustadas hasta una consistencia del 5% y fueron utilizadas como pasta de papel para la realización de material celulósico o "tisú" crespado en seco con el equipamiento y proceso de fabricación de papel descritos en el ejemplo 1. Las muestras de material celulósico A y F luego fueron evaluadas para obtener información de la sensación táctil, de la resistencia a la tracción en la dirección de la máquina y la resistencia a la tracción en la dirección transversal a la máquina, y del peso base. La información de la resistencia a la tracción y del peso base fue utilizada en el cálculo matemático de la resistencia a la tracción normalizada de manera direccional. Dichos resultados se muestran en la Tabla II. Los resultados muestran que el tipo de aceite vegetal utilizado en el dispersador tiene un efecto significativo en la suavidad. El aceite de ricino resulta preferente en comparación con el aceite mineral.

Ejemplo 4

Se llevó a cabo la preparación de una mezcla de fibras utilizando 100% de fibras virgen del tipo utilizado para la fabricación de papel de impresión de periódicos en los Estados Unidos. La mezcla de pulpa estuvo compuesta por 60% de pulpa químico termomecánica de madera blanda de bajo grado de libertad (250 CSF de manera aproximada), 30% de pulpa de madera blanda molida y 10% de pulpa de papel kraft de madera blanda northern. Dicha mezcla con una proporción 60/30/10 de fibras virgen fue seleccionada para la simulación de las mezclas encontradas en el papel para impresión de periódicos. Las fibras virgen fueron utilizadas porque no contienen ningún contaminante introducido por el proceso de fabricación e impresión de los periódicos. Las muestras de material celulósico crespado en seco fueron preparadas con dos niveles de resistencia a la tracción diferentes en una máquina de fabricación de material celulósico crespado en seco de 0,36 m (14 pulgadas) de anchura tal como ha sido descrito anteriormente. Dichas muestras son designadas como A1-A4 en Tabla III.

Se llevó a cabo la preparación de cuatro pastas de papel, muestras B, C, D y E, a partir de periódicos viejos a una consistencia del 5%, deshidratadas hasta una consistencia del 25 al 35%, y luego fueron desmenuzadas o transformadas en pequeñas partículas. La muestra B fue pasada a través de un dispersador de fibras y mezclada con aceite mineral pero no fue sometida a un tratamiento con vapor. La muestra C fue pasada a través del dispersador y sometida a un tratamiento con vapor a 82,2ºC (180ºF) pero no fue mezclada con aceite. Las muestra D y muestra E fueron pasadas a través de un dispersador y mezcladas con 0,5 a 2,0% de aceite mineral manteniendo el tratamiento de las fibras a 82,2ºC (180ºF) con vapor.

Las cuatro pastas de papel tratadas fueron transformadas en una emulsión hasta una consistencia del 5% y sometidas a un tratamiento con enzimas y surfactante tal como ha sido descrito en el Ejemplo I.

Las muestras tratadas con enzimas luego fueron utilizadas como pasta de papel para la fabricación de material celulósico crespado en seco mediante el equipamiento para la fabricación de papel descrito en el ejemplo 1.

La muestra D y la muestra E fueron pasadas a través de un dispersador y mezcladas con aceite y sometidas a un tratamiento con vapor y preparadas con dos niveles de resistencia a la tracción distintos.

Las muestras de material celulósico A-E fueron evaluadas para obtener información de la sensación al tacto, de la resistencia a la tracción en la dirección de la máquina y en la dirección transversal a la máquina, y del peso base. Los datos de la resistencia a la tracción y del peso base fueron utilizados en el cálculo matemático de la resistencia a la tracción normalizada de manera direccional.

Los resultados en la Tabla III muestran los niveles de suavidad de las muestras B-E y los controles a NTS equivalentes.

Claims (13)

1. Método de fabricación de productos de papel sanitario a partir de fibras celulósicas, que comprende:

(a) la reducción a pulpa de papel de dichas fibras celulósicas en agua con agitación a efectos de producir una emulsión de pulpa, teniendo dicha emulsión de pulpa una consistencia entre el 3% y el 18% y un pH menor que 8,0;

(b) adición de un surfactante a la emulsión de pulpa y de una enzima como mínimo seleccionada de un grupo consistente en celulasa, hemicelulasa y lipasa, y manteniendo dicha emulsión de pulpa a una temperatura superior a los 37,7ºC (100ºF) de manera aproximada, como mínimo, durante 15 minutos;

(c) deshidratación de la emulsión hasta una consistencia del 25% al 35%;

(d) producción de pequeñas partículas o desmenuzamiento de la emulsión de pulpa deshidratada, produciendo fibras grumosas;

(e) paso de las fibras grumosas a través de un dispersador de fibras y mezcla con aceite seleccionado del grupo consistente en aceites vegetales, minerales y de lanolina o sus derivados con dicha fibra, manteniendo dichas fibras a una temperatura suficiente para permitir que los aceites queden retenidos en las fibras o dentro de las mismas, a efectos de producir una pulpa tratada conteniendo productos aceitosos; y

(f) utilización de dicha pulpa tratada como una fuente de fibras en un proceso de fabricación de papel para la producción de productos de papel sanitario.

2. Método, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mencionada fibra celulósica es fibra altamente grosera.

3. Método, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la fibra mencionada es fibra levemente grosera.

4. Método, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mencionada hemicelulasa es xilanasa.

5. Método, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto de papel sanitario es un papel de material celulósico o "tisú" realizado con un peso base entre 11,9 y 59,5 g/m^{2} (7 y 35 libras por resma).

6. Método, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto de papel sanitario es una toalla de papel con un peso base entre 34 y 68 g/m^{2} (20 y 40 libras por resma).

7. Método, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho pH de la mencionada emulsión de pulpa se mantiene entre 4 y 7.

8. Método, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho pH y las adiciones químicas a la emulsión de pulpa resultan insuficientes para producir la saponificación de los componentes aceitosos.

9. Método, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que en la etapa (e) dichas fibras son mantenidas a una temperatura de 82ºC (180ºF) de manera aproximada.

10. Método, de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el pH de dicha pulpa es menor a 8 durante la totalidad de dicho método.

11. Método, de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10, en el que la mencionada temperatura de dichas fibras dispersadas en la etapa (e) es mantenida mediante la inyección de vapor.

12. Método, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha enzimas y dichos surfactantes son añadidos a la emulsión de pulpa a una temperatura menor que 60ºC (140ºF).

13. Método, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además la adición de un tinte catiónico a dicha pulpa tratada con enzimas.