ES2838799T3

ES2838799T3 - Toalla de alta durabilidad que comprende fibras no leñosas

Info

Publication number: ES2838799T3
Application number: ES15894407T
Authority: ES
Inventors: Thomas Shannon; Richard Underhill; Kevin Laberge; John Reiser; Gilbert Gafford
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2021-07-02
Anticipated expiration: 2035-05-29
Also published as: WO2016195627A1; US20190100878A1; MX2017014274A; KR20180013965A; AU2015397128B2; US20180135249A1; US10145066B2; EP3302200A4; EP3302200B1; EP3302200A1; US10519601B2; KR102423426B1; AU2015397128A1; BR112017024038B1; BR112017024038A2

Abstract

Un producto de papel tisu que comprende mas de aproximadamente 20 por ciento en peso de fibra de hesperaloe de alto rendimiento que tiene una Capacidad de absorcion (como se define en la presente descripcion) mas de aproximadamente 7,0 g/g y una Relacion humedo/seco en la CD (como se define en la presente descripcion) mas de aproximadamente 0,30, la fibra de hesperaloe de alto rendimiento que tiene un contenido de lignina de aproximadamente 10 a aproximadamente 15 por ciento en peso.

Description

DESCRIPCIÓN

Toalla de alta durabilidad que comprende fibras no leñosas

Antecedentes de la invención

En el desarrollo y la fabricación de productos de papel, especialmente toallas de papel para el mercado de consumo, es un objetivo continuo mejorar las características absorbentes del producto. Para limpiar algunos derrames, el consumidor necesita una alta capacidad de absorción. Para algunos usos, los consumidores quieren una tasa de absorción rápida. Para otros usos, se desea una combinación de alta capacidad de absorción y tasa de absorción rápida. Al mismo tiempo, las restricciones para lograr este objetivo incluyen la necesidad de mantener o reducir los costos para proporcionar al consumidor el mayor valor posible, lo que en parte significa minimizar la cantidad de fibra en el producto.

Breve descripción de la invención

Los presentes inventores han usado con éxito fibras de hesperaloe para producir un papel tisú que es altamente absorbente y que, al mismo tiempo, es duradero cuando está húmedo. Como tal, los productos de papel tisú de la presente invención pueden tener una capacidad de absorción mayor que aproximadamente 7,0 g/g y una relación húmedo/seco en la CD mayor que aproximadamente 0,30. La absorbencia y la durabilidad en húmedo convenientes se logran al formar un producto de papel tisú a partir de fibras de madera y no leñosas y, más específicamente, fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento. Al lograr estas propiedades, los inventores han superado las propiedades negativas a otras importantes, tales como el volumen y la rigidez, típicamente asociados con la sustitución de fibras de fabricación de papel de madera convencionales con fibras no leñosas. Como tal, los productos de papel tisú de la presente invención tienen propiedades comparables o mejores que las producidas mediante el uso de fibras de fabricación de papel de madera convencionales, y más particularmente fibras de madera blanda, y aún más particularmente fibras kraft de madera blanda del norte (NSWK).

En consecuencia, en ciertas modalidades, la invención proporciona productos de papel tisú en los cuales las fibras de hesperaloe reemplazan al menos aproximadamente 50 por ciento de las NSWK, con mayor preferencia al menos aproximadamente 75 por ciento y aún con mayor preferencia todas las NSWK mientras se mantiene o mejora la absorbencia y sin afectar negativamente la rigidez y el volumen.

En otras modalidades, la presente invención proporciona productos de papel tisú que comprenden una trama de papel tisú multicapa donde una o más de las capas comprenden una mezcla de fibras de hesperaloe y fibras kraft de madera blanda, en donde las fibras kraft de madera blanda comprenden menos de aproximadamente 10 por ciento en peso del producto de papel tisú.

En un aspecto, la presente invención proporciona un producto de papel tisú que comprende más de aproximadamente 20 por ciento en peso de fibra de hesperaloe de alto rendimiento, el producto de papel tisú que tiene una Capacidad de absorción mayor que aproximadamente 7,0 g/g y una Relación húmedo/seco en la CD mayor que aproximadamente 0,30.

Aún en otras modalidades, la presente invención proporciona un producto de papel tisú secado por aire pasante de una sola hoja que comprende al menos aproximadamente 20 por ciento en peso de fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento, el producto de papel tisú que tiene un peso base de aproximadamente 30 a aproximadamente 60 g/m2, una GMT de aproximadamente 1500 a aproximadamente 2500 g/7,62 cm (3”) (193,1 a 321,9 N/m) y una capacidad de absorción mayor que aproximadamente 7,0 g/g.

En otras modalidades, la presente invención proporciona un producto de papel tisú que comprende al menos una trama de papel tisú secada por aire pasante multicapa que comprende una primera y una segunda capa, la primera capa que está sustancialmente libre de fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento y la segunda capa que consiste esencialmente de fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento, el producto de papel tisú que tiene una Durabilidad en la CD en húmedo de aproximadamente 1,75 a aproximadamente 2,0 y un índice de rigidez de menos de aproximadamente 6,0.

Definiciones

Como se usa en la presente descripción, un “producto de papel tisú” generalmente se refiere a varios productos de papel, tales como papel tisú facial, papel tisú de baño, toallas de papel, servilletas, y similares. Normalmente, el peso base de un producto de papel tisú de la presente invención es de menos de aproximadamente 80 gramos por metro cuadrado (g/m2), en algunas modalidades menos de aproximadamente 60 g/m2, y en algunas modalidades de aproximadamente 10 a aproximadamente 60 g/m2 y con mayor preferencia de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 g/m2.

Como se usa en la presente descripción, el término “capa” se refiere a una pluralidad de estratos de fibras, tratamientos químicos, o similares dentro de una hoja.

Como se usa en la presente descripción, los términos “trama de papel tisú estratificada,” “trama de papel tisú multicapa,” “trama multicapa,” y “lámina de papel multicapa”, generalmente se refieren a láminas de papel preparadas a partir de dos o más capas de pasta de papel de fabricación de papel acuosas que se componen preferentemente de diferentes tipos de fibra. Las capas se forman preferentemente a partir de la deposición de corrientes separadas de suspensiones de fibra diluidas, sobre una o más pantallas foraminosas sin fin. Si las capas individuales se forman inicialmente en pantallas foraminosas separadas, las capas se combinan subsecuentemente (mientras están húmedas) para formar una trama compuesta estratificada.

El término “hoja” se refiere a un elemento de producto discreto. Las hojas individuales pueden disponerse en yuxtaposición entre sí. El término puede referirse a una pluralidad de componentes tipo trama tal como en un papel tisú facial de múltiples hojas, papel tisú de baño, toalla de papel, toallita o servilleta.

Como se usa en la presente descripción, el término “peso base” se refiere generalmente al peso totalmente en seco por unidad de área de un papel tisú y se expresa generalmente como gramos por metro cuadrado (g/m2). El peso base se mide mediante el uso del método de prueba TAPPI T-220.

Como se usa en la presente descripción, el término “calibre” es el grosor representativo de una única lámina (el calibre de productos de papel tisú que comprenden dos o más hojas es el grosor de una única lámina de producto de papel tisú que comprende todas las hojas) medido de acuerdo con el método de prueba TAPPI T402 mediante el uso de un micrómetro automatizado EMVECO 200-A Microgage (EMVECO, Inc., Newberg, OR). El micrómetro tiene un diámetro de yunque de 56,4 mm (2,22 pulgadas) y una presión de yunque de 132 gramos por 6,45 centímetros cuadrados (por pulgada cuadrada) (2,0 kPa).

Como se usa en la presente descripción, el término “volumen de la lámina” se refiere al cociente del calibre (qm) dividido por el peso base totalmente en seco (g/m2). El volumen de la lámina resultante se expresa en centímetros cúbicos por gramo (cc/g). Los productos de papel tisú preparados de acuerdo con la presente invención generalmente tienen un volumen de la lámina mayor que aproximadamente 10 cc/g, con mayor preferencia mayor que aproximadamente 11 cc/g y aún con mayor preferencia mayor que aproximadamente 12 cc/g.

Como se usa en la presente descripción, el término “longitud de la fibra” se refiere a la longitud promedio ponderada de las fibras determinada mediante el uso de un analizador de fibra Kajaani modelo Núm. FS-100 comercializado por Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Finlandia. De acuerdo con el procedimiento de prueba, una muestra de pulpa se trata con un líquido macerante para garantizar que no haya grupos de fibras ni agramizas. Cada muestra de pulpa se desintegra en agua caliente y se diluye en una solución de aproximadamente el 0,001 por ciento. Las muestras de prueba individuales se extraen en porciones de aproximadamente 50 a 100 ml de la solución diluida cuando se analizan mediante el uso del procedimiento de prueba de análisis de fibra Kajaani estándar. La longitud de la fibra promedio ponderada puede expresarse mediante la siguiente ecuación:

donde k = longitud máxima de la fibra

x¡ = longitud de la fibra

ni = número de fibras que tienen longitud xi

n = número total de fibras medidas.

Como se usa en la presente descripción, el término “fibra de hesperaloe” se refiere a una fibra derivada de una planta del género Hesperaloe de la familia Asparagaceae que incluye, por ejemplo, Hesperaloe fumífera. Las fibras generalmente se procesan en una pulpa para su uso en la fabricación de productos de papel tisú de acuerdo con la presente invención. El proceso de fabricación de pulpa es un proceso de fabricación de pulpa de alto rendimiento. Las fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento generalmente tienen un contenido de lignina, medido como lignina Klason, de aproximadamente 10 a aproximadamente 15 por ciento en peso. Los términos “fibra de hesperaloe” y “fibra de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento” pueden usarse indistintamente en la presente descripción cuando se refieren a fibras no leñosas incorporadas en productos de papel tisú, un experto en la técnica apreciará sin embargo que cuando se incorporan fibras no leñosas en productos de papel tisú se prefiere que las fibras se procesen, tal como mediante la fabricación de pulpa de alto rendimiento.

Como se usa en la presente descripción, el término “pendiente” se refiere a la pendiente de la línea resultante de trazar la tracción frente al estiramiento y es una salida del MTS TestWorks™ en el curso de determinar la resistencia a la tracción como se describe en la sección Métodos de prueba en la presente descripción. La pendiente se informa en las unidades de gramos (g) por unidad de ancho de muestra (cm) y se mide como el gradiente de la línea de mínimos cuadrados ajustado a los puntos de deformación corregidos por carga que caen entre una fuerza generada por el espécimen de 70 a 157 gramos (0,687 a 1,540 N) dividido por el ancho del espécimen. Las pendientes generalmente se informan en la presente descripción como que tienen unidades de gramos por 7,62 cm (3 pulgadas) de ancho de muestra o g/7,62 cm (3”).

Como se usa en la presente descripción, el término “pendiente media geométrica” (pendiente GM) generalmente se refiere a la raíz cuadrada del producto de la pendiente de la dirección de la máquina y la pendiente de la dirección transversal a la máquina. La pendiente GM generalmente se expresa en unidades de kg.

Como se usa en la presente descripción, los términos “tracción media geométrica” y “GMT” se refieren a 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 de la trama. Aunque la GMT puede variar, los productos de papel tisú preparados de acuerdo con la presente descripción generalmente tienen una GMT mayor que aproximadamente 1400 g/7,62 cm (3”) (180,2 N/m), tal como de aproximadamente 1400 a aproximadamente 2500 g/7,62 cm (3”) (180,2 a 321,9 N/m). Como se usa en la presente descripción, el término “Índice de rigidez” se refiere al cociente de la pendiente de tracción media geométrica, definida como la raíz cuadrada del producto de las pendientes MD y CD (que típicamente tienen unidades de kg), dividido por la resistencia a la tracción media geométrica (que típicamente tiene unidades de gramos por cada 7,62 cm (tres pulgadas)).

./Pendiente de tracción MD (kg) x vendiente de tracción CD (kg)

Índice de rigidez = x 1000 _{y GMT (g/3 )}

Aunque el Índice de rigidez puede variar, los productos de papel tisú preparados de acuerdo con la presente descripción generalmente tienen un Índice de rigidez de menos de aproximadamente 8,0 y con mayor preferencia menos de aproximadamente 6,0.

Como se usa en la presente descripción, el término “Capacidad de absorción” es una medida de la cantidad de agua absorbida por el producto de toalla de papel en la orientación vertical y se expresa como gramos de agua absorbida por gramo de fibra (peso en seco). La Capacidad de absorción se mide como se describe en la sección Métodos de prueba y generalmente tiene unidades de gramos por gramo (g/g). Aunque la Capacidad de absorción puede variar, los productos de papel tisú preparados de acuerdo con la presente descripción generalmente tienen una Capacidad de absorción mayor que aproximadamente 6,0 g/g y con mayor preferencia mayor que aproximadamente 7,0 g/g. Como se usa en la presente descripción, el término “Relación húmedo/seco en la CD”, se refiere a la relación de la resistencia a la tracción en la CD en húmedo a la resistencia a la tracción en la CD en seco, medida como se describe en la sección Métodos de prueba, más abajo. Aunque la Relación húmedo/seco en la CD puede variar, los productos de papel tisú preparados como se describe en la presente descripción generalmente tienen una Relación húmedo/seco en la CD mayor que aproximadamente 0,28 y con mayor preferencia mayor que aproximadamente 0,30, tal como de aproximadamente 0,28 a aproximadamente 0,32. Generalmente, las relaciones anteriores se logran en una Tracción en la CD en húmedo mayor que aproximadamente 400 g/7,62 cm (3”) (51,5 N/m), con mayor preferencia mayor que aproximadamente 425 g/7,62 cm (3”) (54,7 N/m) y con mayor preferencia mayor que aproximadamente 450 g/7,62 cm (3”) (57,9 N/m).

Como se usa en la presente descripción, el término “Durabilidad en la CD en húmedo”, se refiere al Estiramiento en húmedo en la CD multiplicado por 100, dividido por la Tracción en húmedo en la CD (que tiene unidades de g/7,62 cm (3”)) y es una medición de la extensibilidad en la CD en húmedo de un producto a una resistencia a la tracción en húmedo dada. En las Resistencias a la tracción en húmedo en la CD mayores que aproximadamente 400 g/7,62 cm (3”) (51,5 N/m) los productos de papel tisú inventivos de la presente invención generalmente tienen una Durabilidad en la CD en húmedo mayor que aproximadamente 1,75 y con mayor preferencia mayor que aproximadamente 2,0. Como se usa en la presente descripción, el término “Eficiencia de resistencia en húmedo”, se refiere a la Relación húmedo/seco en la CD dividida por la cantidad adicional de resina de resistencia en húmedo (medida en kilogramos por tonelada métrica seca de fibra) multiplicada por 100 y es una medida de la cantidad de resistencia en húmedo generada con relación a la resistencia en seco normalizada por la cantidad de resistencia en húmedo añadida. Descripción detallada de la divulgación

Generalmente, la presente invención proporciona un producto de papel tisú que tiene una relación húmedo/seco en la CD que cumple o excede los niveles satisfactorios sin el uso excesivo de una resina de resistencia en húmedo. El nivel satisfactorio de la relación húmedo/seco en la CD es generalmente mayor que aproximadamente 0,30. El nivel satisfactorio de la relación húmedo/seco en la CD se logra sorprendentemente al formar un producto de papel tisú a partir de fibras de madera y no leñosas y, más específicamente, fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento. Generalmente las relaciones húmedo/seco en la CD pueden lograrse con la adición de al menos aproximadamente 5 por ciento, en peso del producto de papel tisú, tal como de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 por ciento y con mayor preferencia de aproximadamente 15 a aproximadamente 45 por ciento de fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento.

La adición de fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento mejora sorprendentemente la relación húmedo/seco en la CD sin afectar negativamente la absorbencia del producto de papel tisú. Por ejemplo, los productos de papel tisú de la presente invención generalmente tienen una Capacidad de absorción mayor que aproximadamente 6,0 g/g, tal como de aproximadamente 6,0 a 8,0 g/g. Por lo tanto, los productos de papel tisú son duraderos cuando están húmedos, pero son aún lo suficientemente absorbentes. Este equilibrio de absorbencia y resistencia en húmedo no se encuentra en el estado de la técnica sin recurrir a la adición de aglutinantes de látex o similares al producto de papel tisú.

Además, las propiedades de resistencia en húmedo mencionadas anteriormente pueden lograrse con solo adiciones modestas de resina de resistencia en húmedo convencional. Por ejemplo, en ciertas modalidades los productos de papel tisú comprenden menos de aproximadamente 15 kg de resina de resistencia en húmedo por tonelada métrica de pasta de papel, tal como de aproximadamente 3 a aproximadamente 15 kg, y con mayor preferencia de aproximadamente 3 a aproximadamente 10 kg. En lugar de emplear una cantidad excesiva de resina de resistencia en húmedo, las propiedades de resistencia en húmedo mejoradas se logran mediante la adición de fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento durante la fabricación del producto de papel tisú, tal como de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 por ciento en peso del producto, y con mayor preferencia de aproximadamente 20 a aproximadamente 40 por ciento en peso.

En consecuencia, en ciertas modalidades los productos de papel tisú generalmente comprenden fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento derivadas de plantas no leñosas en el género Hesperaloe en la familia Agavaceae. Las especies adecuadas dentro del género Hesperaloe incluyen, por ejemplo, H. fumífera, H. nocturna, H. parviflova, y H. changii, así como también sus combinaciones.

Las fibras de hesperaloe se procesan mediante un proceso de fabricación de pulpa de alto rendimiento, tal como el tratamiento mecánico de las fibras. El proceso de fabricación de pulpa de alto rendimiento incluye, por ejemplo, pulpa mecánica (MP), pulpa mecánica de refinadora (RMP), pulpa mecánica de refinadora presurizada (PRMP), pulpa termomecánica (TMP), termopulpa TMP de alta temperatura (HT-TMP) RTS-TMP, pulpa de madera molida (GW), pulpa de madera molida en piedra (SGW), pulpa de madera molida a presión (PGW), pulpa de madera molida a súper presión (PGW-S), pulpa de madera molida térmica (TGW), pulpa de madera molida en piedra térmica (TSGW) o modificaciones y sus combinaciones. El procesamiento de fibras de hesperaloe mediante el uso de un proceso de fabricación de pulpa de alto rendimiento generalmente resulta en una pulpa que tiene un rendimiento de al menos aproximadamente 85 por ciento, con mayor preferencia al menos aproximadamente 90 por ciento y aún con mayor preferencia al menos aproximadamente 95 por ciento.

El proceso de fabricación de pulpa de alto rendimiento puede comprender calentar la fibra de hesperaloe por encima de las temperaturas ambiente, tal como de aproximadamente 100 a aproximadamente 200 °C y con mayor preferencia de aproximadamente 120 a aproximadamente 190 °C mientras se somete la fibra a fuerzas mecánicas. En otras modalidades puede introducirse un agente cáustico u oxidante al proceso para facilitar la separación de la fibra. Por ejemplo, en una modalidad puede añadirse una solución de NaOH en 3-8 por ciento a la fibra durante el tratamiento mecánico. Aunque puede añadirse un agente cáustico u oxidante durante el procesamiento, generalmente se prefiere que la fibra de hesperaloe no se trate previamente con un agente químico antes del procesamiento. Por ejemplo, las pulpas de hesperaloe de alto rendimiento se preparan generalmente sin pretratamiento de la fibra con una solución acuosa de sulfito de sodio o similares, que se emplea comúnmente en la fabricación de pulpas de madera quimiomecánicas.

Generalmente, el proceso de fabricación de pulpa de alto rendimiento elimina de aproximadamente 1 a aproximadamente 3 por ciento en peso de la lignina de la fibra de hesperaloe. Como tal la pulpa de hesperaloe de alto rendimiento útil en la presente invención tiene un contenido de lignina de menos de aproximadamente 15 por ciento en peso, preferentemente menos de aproximadamente 13 por ciento en peso y aún con mayor preferencia menos de aproximadamente 11 por ciento en peso, tal como de aproximadamente 10 a aproximadamente 15 por ciento en peso.

En una modalidad particularmente preferida, las fibras de hesperaloe se utilizan en la trama de papel tisú como reemplazo para fibras de madera de alta longitud de fibra tales como fibras de madera blanda y más específicamente NSWK o kraft de madera blanda del sur (SSWK). En una modalidad particular, las fibras de hesperaloe se sustituyen por NSWK de manera que la cantidad total de NSWK, en peso del producto de papel tisú, es de menos de aproximadamente 10 por ciento y con mayor preferencia menos de aproximadamente 5 por ciento. En otras modalidades, puede ser conveniente reemplazar todas las NSWK con fibras de hesperaloe de manera que el producto de papel tisú esté sustancialmente libre de NSWK. En otras modalidades, las fibras de hesperaloe pueden mezclarse con fibras SSWK de manera que la cantidad total de SSWK, en peso del producto de papel tisú, es de menos de aproximadamente 10 por ciento y con mayor preferencia menos de aproximadamente 5 por ciento. Además del uso de fibra de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento, los productos de papel tisú de la presente invención se preparan preferentemente sin la adición de aglutinantes, particularmente aglutinantes de látex y más específicamente polímeros de emulsión de látex funcionales de carboxilo, tales como los descritos en las patentes de Estados Unidos núms. 6,187,140 y 7,462,258. Los aglutinantes de látex, tales como los descritos en las referencias anteriores, se han usado anteriormente en la fabricación de productos de papel tisú para mejorar el rendimiento en húmedo. Estos aglutinantes, sin embargo, añaden complejidad y coste de fabricación. Por lo tanto, es conveniente producir un producto de papel tisú, tal como los papeles tisú inventivos, sin el uso de aglutinantes y más específicamente aglutinantes de látex.

Además, los papeles tisú preparados de acuerdo con la presente descripción no se tratan con un agente de dimensionamiento, tal como dímero de alquilo ceteno (AKD) o anhídrido alquenil sucínico (ASA), ya sea durante el proceso de fabricación de papel tisú o después de la formación y secado de la trama de papel tisú. Más bien, las tramas de papel tisú se preparan mediante la adición de fibras de hesperaloe y en ciertas modalidades una resina de resistencia en húmedo, a la pasta de fabricación de papel antes de la formación de la trama, para mejorar las propiedades de resistencia en húmedo de la trama acabada. A diferencia de los agentes de dimensionamiento convencionales, que reducen la tasa de adsorción de agua en la lámina, las fibras de hesperaloe y las resinas de resistencia en húmedo convencionales permiten que la lámina adsorba el agua según lo previsto durante el uso final, pero mantienen la integridad y resistencia de la lámina cuando se humedece.

En lugar de emplear aglutinantes de látex o agentes de dimensionamiento, los productos de papel tisú típicamente comprenden una resina de resistencia en húmedo convencional. Las resinas de resistencia en húmedo convencionales útiles incluyen dietilenetriamina (DETA), trietilenetetramina (TETA), tetraetilenepentamina (TEPA), resina(s) de epiclorhidrina, poliamida-epiclorohidrina (pAe ), o cualquiera de sus combinaciones, o cualquier resina que se considere en estas familias de resinas. Las resinas de resistencia en húmedo particularmente preferidas son las resinas de poliamida-epiclorohidrina (PAE). Comúnmente, las resinas PAE se forman al reaccionar primero una poliamina de polialquileno y un ácido dicarboxílico alifático o un derivado de ácido dicarboxílico. La más común es una poliaminoamida que se hace de dietilenetriamina y ácido adípico o ésteres de derivados de ácido dicarboxílico. La poliaminoamida resultante se hace reaccionar entonces con epiclorhidrina. Las resinas PAE útiles se venden bajo el nombre comercial Kymene® (comercializado por Ashland, Inc., Covington, KY).

Generalmente, la resina de resistencia en húmedo convencional se agrega a la pasta de papel de fibra antes de la formación de la trama de papel tisú. La cantidad de la resina de resistencia en húmedo puede ser de menos de aproximadamente 10 kg por tonelada de pasta de papel, con mayor preferencia de menos de aproximadamente 8 kg por tonelada de pasta de papel y aún con mayor preferencia de menos de aproximadamente 5 kg por tonelada de pasta de papel. Generalmente, el nivel de adición de resina de resistencia en húmedo será de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 kg por tonelada de pasta de papel y con mayor preferencia de aproximadamente 3 a aproximadamente 8 kg por tonelada de pasta de papel y aún con mayor preferencia de aproximadamente 3 a aproximadamente 5 kg por tonelada de pasta de papel.

Aunque tales niveles bajos de adición de resistencia en húmedo generalmente no se consideran adecuados para lograr un rendimiento en húmedo excepcional, tal como una Relación húmedo/seco en la CD mayor que aproximadamente 0,30, ahora se ha descubierto que el uso de fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento produce productos de papel tisú que tienen una Relación húmedo/seco en la CD mayor que aproximadamente 0,30 y en ciertas modalidades mayor que aproximadamente 0,32, tal como de aproximadamente 0,30 a aproximadamente 0,35. La combinación de resina de resistencia en húmedo convencional, tal como las resinas PAE, y la fibra de hesperaloe tienen un efecto sinérgico. En consecuencia, cuando se refiere a la Relación de humedad/seco en la CD y Durabilidad en la CD en húmedo, la combinación de adición de resina de resistencia en húmedo y fibra de hesperaloe de acuerdo con la invención proporciona un efecto sinérgico que no se ha descrito anteriormente. Este efecto sinérgico es valioso, ya que hace posible lograr un mayor nivel de resistencia en húmedo sin el uso excesivo de resina de resistencia en húmedo.

La Tabla 1 ilustra el aumento conveniente en las propiedades de resistencia en húmedo que se puede lograr mediante la combinación de fibra de hesperaloe de alto rendimiento (HYH) y una resina de resistencia en húmedo convencional. Las muestras tienen un peso base de aproximadamente 36 g/m2 y comprendían una única hoja secada por aire pasante. Las muestras comprendían una mezcla de NSWK (40 % en peso) y EHWK (60 % en peso) o HYH (40 % en peso) y EHWK (60 % en peso). Como ilustra la tabla, a un nivel constante de adición de resistencia en húmedo, se puede lograr un nivel de tracción húmedo/seco más alto mediante la adición de HYH.

TABLA 1

La mejora en las propiedades de tracción en húmedo es evidente además cuando los productos de papel tisú inventivos se comparan con los productos de papel tisú disponibles comercialmente. Como se ilustra en la tabla a continuación, los productos de papel tisú inventivos muestran tanto durabilidad en húmedo, tal como una relación húmedo/seco en la CD mayor que aproximadamente 0,30 como buena absorbencia, tal como una capacidad de absorción mayor que aproximadamente 6,0 g/g y con mayor preferencia mayor que aproximadamente 7,0 g/g, tal como de aproximadamente 6,0 a aproximadamente 7,5 g/g. En ciertos aspectos, los productos de papel tisú inventivos también tienen una durabilidad en la CD en húmedo mejorada con relación a los productos de papel tisú disponibles comercialmente, tal como una durabilidad en la CD en húmedo mayor que aproximadamente 1,5 y con mayor preferencia mayor que aproximadamente 1,75, tal como de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 2,0.

TABLA 2

En consecuencia, en una modalidad, los productos de papel tisú comprenden al menos una trama de papel tisú multicapa, el producto de papel tisú que tiene una relación húmedo/seco en la CD mayor que aproximadamente 0,30 una capacidad de absorción mayor que aproximadamente 6,0 g/g y aún con mayor preferencia mayor que aproximadamente 6,5 g/g. Preferentemente, la trama comprende dos capas, y con mayor preferencia tres capas, en donde la fibra de hesperaloe se dispone de manera selectiva en solo una de las capas y las otras capas están sustancialmente libres de fibra de hesperaloe. En otras modalidades, la trama comprende dos capas exteriores y una capa intermedia, donde la fibra de hesperaloe se dispone de manera selectiva en la capa intermedia. Aunque en una modalidad se prefiere que la trama de papel tisú comprenda un papel tisú de tres capas que tiene fibra de hesperaloe incorporada de manera selectiva en la capa intermedia, debe entenderse que los productos de papel tisú fabricados a partir de la trama multicapa anterior pueden incluir cualquier número de hojas y las hojas pueden hacerse a partir de varias combinaciones de tramas de papel tisú de una y múltiples capas. Además, las tramas de papel tisú preparadas de acuerdo con la presente invención pueden incorporarse en productos de papel tisú que pueden ser de una o múltiples hojas, donde una o más de las hojas pueden formarse por una trama de papel tisú multicapa que tiene fibras de hesperaloe incorporadas de manera selectiva en una de sus capas.

Como se señaló anteriormente, los productos de papel tisú instantáneo tienen un alto grado de capacidad de absorción tal como una Capacidad de absorción mayor que aproximadamente 6,0 g/g, tal como de aproximadamente 6,0 a aproximadamente 7,0 g/g y con mayor preferencia de aproximadamente 6,5 a aproximadamente 7,0 g/g, mientras que también tienen una Relación húmedo/seco en la CD mayor que aproximadamente 0,30, tal como de aproximadamente 0,30 a aproximadamente 0,40. Generalmente, las capacidades de absorción y resistencias en húmedo anteriores se logran en pesos base de aproximadamente 30 a aproximadamente 60 gramos por metro cuadrado (g/m2) y con mayor preferencia de aproximadamente 35 a aproximadamente 50 g/mP y aún con mayor preferencia de aproximadamente 40 a aproximadamente 50 g/mP.

Además de tener propiedades absorbentes satisfactorias, los productos de papel tisú generalmente han mejorado el rendimiento en la CD en húmedo. Por ejemplo, en ciertas modalidades, los productos de papel tisú tienen una Durabilidad en la CD en húmedo mayor que aproximadamente 1,75, tal como de aproximadamente 1,75 a aproximadamente 2,5 y con mayor preferencia de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 2,5. En los niveles de Durabilidad en la CD en húmedo anteriores, los productos de papel tisú pueden tener un Estiramiento en la CD en húmedo mayor que aproximadamente 8,0 por ciento, tal como de aproximadamente 8,0 por ciento a aproximadamente 10,0 por ciento y con mayor preferencia de aproximadamente 9,0 a aproximadamente 10,0 por ciento.

Aunque tienen propiedades mejoradas, los productos de papel tisú preparados de acuerdo con la presente descripción continúan siendo lo suficientemente fuertes para soportar el uso por un consumidor. Por ejemplo, los productos de papel tisú inventivos, generalmente tienen una tracción media geométrica (GMT) mayor que aproximadamente 1200 g/7,62 cm (3”) (154,5 N/m), tal como de aproximadamente 1200 a aproximadamente 3000 g/7,62 cm (3”) (154,5 a 386,3 N/m), con mayor preferencia de aproximadamente 1200 a aproximadamente 2500 g/7,62 cm (3”) (154,5 a 321,9 N/m) y aún con mayor preferencia de aproximadamente 1600 a aproximadamente 2400 g/7,62 cm (3”) (206,0 a 309,0 N/m).

Los productos de papel tisú instantáneos no solo son absorbentes y lo suficientemente fuertes como para resistir el uso, sino que son generalmente flexibles y tienen una buena sensación al tacto. Como tal, los productos de papel tisú pueden tener una Pendiente GM de menos de aproximadamente 10,0 kg, tal como de aproximadamente 4,0 a aproximadamente 10,0 kg y con mayor preferencia de aproximadamente 4,0 a aproximadamente 8,0 kg. Las Pendientes GM anteriores se logran generalmente a GMT relativamente modestas, tal como de aproximadamente 1200 a aproximadamente 2500 g/7,62 cm (3”) (154,5 a 321,9 N/m), y con mayor preferencia de aproximadamente 1200 a aproximadamente 2200 g/7,62 cm (3”) (154,5 a 283,3 N/m). En estas Pendientes GM y GMT, los productos de papel tisú pueden tener un Índice de rigidez de menos de aproximadamente 8,0, tal como de aproximadamente 4,0 a aproximadamente 8,0 y con mayor preferencia de aproximadamente 4,0 a aproximadamente 6,0.

En una modalidad particularmente preferida, el producto de papel tisú inventivo comprende una trama secada por aire pasante multicapa de una sola hoja, en donde una primera capa comprende fibras de pulpa de madera y una segunda capa comprende fibras de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento, la primera capa que está sustancialmente libre de fibras de hesperaloe y el producto que comprende de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 por ciento en peso, de fibras de hesperaloe. El producto de papel tisú anterior, generalmente tiene una Relación húmedo/seco en la CD mayor que aproximadamente 0,30, una Capacidad de absorción mayor que aproximadamente 6,0, mientras que tiene un Índice de rigidez de menos de aproximadamente 6,0, tal como de aproximadamente 4,0 a aproximadamente 6,0.

Las tramas útiles para preparar productos de papel tisú de acuerdo con la presente descripción pueden variar en dependencia de la aplicación particular. En general, además de las fibras de hesperaloe, las tramas pueden fabricarse a partir de cualquier tipo adecuado de fibra. Por ejemplo, la trama base puede fabricarse de fibras celulósicas, y con mayor preferencia fibras de pulpa celulósicas. Las fibras celulósicas adecuadas para su uso en relación con esta invención incluyen fibras de fabricación de papel secundarias (recicladas) y fibras de fabricación de papel vírgenes en todas las proporciones. Tales fibras incluyen, sin limitación, fibras de madera dura y madera blanda.

Las tramas de papel tisú fabricadas de acuerdo con la presente descripción pueden fabricarse con una pasta de papel de fibra homogénea o pueden formarse a partir de una pasta de papel de fibra estratificada que produce capas dentro del producto de una sola hoja o de múltiples hojas. Las tramas base estratificadas pueden formarse mediante el uso de equipos conocidos en la técnica, tal como una caja de entrada multicapa. Tanto la resistencia como la suavidad de la trama base pueden ajustarse como se desee a través de papeles tisú estratificados, tales como los producidos a partir de cajas de entrada estratificadas.

Al construir una trama a partir de una pasta de papel de fibra estratificada, el peso relativo de cada capa puede variar en dependencia de la aplicación particular. Por ejemplo, en una modalidad, cuando se construye una trama que contiene tres capas, cada capa puede ser de aproximadamente 15 a aproximadamente 40 por ciento del peso total de la trama, tal como de aproximadamente 25 a aproximadamente 35 por ciento del peso de la trama. Generalmente, las fibras de hesperaloe comprenderán de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 por ciento en peso, de la trama.

Los productos de papel tisú de la presente descripción pueden formarse generalmente por cualquiera de una variedad de procesos de fabricación de papel conocidos en la técnica. Preferentemente, la trama de papel tisú se forma mediante secado por aire pasante y puede creparse o no. Por ejemplo, un proceso de fabricación de papel de la presente descripción puede utilizar crepado adhesivo, crepado en húmedo, crepado doble, grabado, prensado en húmedo, prensado por aire, secado por aire pasante, secado por aire pasante crepado, secado por aire pasante no crepado, así como también otras etapas en la formación de la trama de papel. Algunos ejemplos de tales técnicas se describen en las patentes de Estados Unidos núms. 5,048,589, 5,399,412, 5,129,988 y 5,494,554. Al formar productos de papel tisú de múltiples hojas, las hojas separadas pueden fabricarse a partir del mismo proceso o a partir de procesos diferentes como se desee.

En una modalidad particularmente preferida, al menos una trama del producto de papel tisú se forma mediante un proceso de secado por aire pasante no crepado, tal como el proceso descrito, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos núms. 5,656,132 y 6,017,417.

En una modalidad, la trama se forma mediante el uso de un formador de doble tela que tiene una caja de entrada de fabricación de papel que inyecta o deposita una pasta de papel de una suspensión acuosa de fibras de fabricación de papel sobre una pluralidad de tejidos de formación, tal como el tejido de formación exterior y el tejido de formación interior, formando de esta manera una trama de papel tisú en húmedo. El proceso de formación de la presente descripción puede ser cualquier proceso de formación convencional conocido en la industria de fabricación de papel. Tales procesos de formación incluyen, pero no se limitan a, Fourdriniers, formadores de techo tales como formadores de rodillos de pecho de succión, y formadores de hueco tales como formadores de doble tela y formadores de media luna.

La trama de papel tisú en húmedo se forma sobre el tejido de formación interior a medida que el tejido de formación interior gira alrededor de un rodillo formador. La tejido de formación interior sirve para soportar y transportar la trama de papel tisú en húmedo recién formada aguas abajo en el proceso a medida que la trama de papel tisú en húmedo se deshidrata parcialmente a una consistencia de aproximadamente 10 por ciento en base al peso en seco de las fibras. La deshidratación adicional de la trama de papel tisú en húmedo puede llevarse a cabo mediante técnicas conocidas de fabricación de papel, tales como cajas de succión al vacío, mientras que el tejido de formación interior soporta la trama de papel tisú en húmedo. La trama de papel tisú en húmedo puede deshidratarse adicionalmente a una consistencia de más del 20 por ciento, más específicamente entre aproximadamente 20 a aproximadamente 40 por ciento, y más específicamente entre aproximadamente 20 a aproximadamente 30 por ciento.

El tejido de formación puede fabricarse generalmente de cualquier material poroso adecuado, tal como alambres metálicos o filamentos poliméricos. Por ejemplo, algunos tejidos adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, Albany 84M y 94M comercializados por Albany International (Albany, NY), Asten 856, 866, 867, 892, 934, 939, 959, o 937; Asten Synweve Design 274, todos los cuales se comercializan por Asten Forming Fabrics, Inc. (Appleton, WI); y Voith 2164 comercializado por Voith Fabrics (Appleton, WI).

La trama húmeda se transfiere entonces desde el tejido de formación a un tejido de transferencia mientras tiene una consistencia de sólidos de entre aproximadamente 10 a aproximadamente 35 por ciento, y particularmente, entre aproximadamente 20 a aproximadamente 30 por ciento. Como se usa en la presente descripción, un “tejido de transferencia” es un tejido que se posiciona entre la sección de formación y la sección de secado del proceso de fabricación de la trama.

La transferencia al tejido de transferencia puede realizarse con la ayuda de una presión positiva y/o negativa. Por ejemplo, en una modalidad, una zapata de vacío puede aplicar presión negativa de manera que el tejido de formación y el tejido de transferencia convergen y divergen simultáneamente en el borde delantero de la ranura de vacío. Típicamente, la zapata de vacío suministra presión a niveles entre aproximadamente 10 a aproximadamente 25 pulgadas de mercurio. Como se indicó anteriormente, la zapata de transferencia de vacío (presión negativa) puede complementarse o reemplazarse mediante el uso de presión positiva desde el lado opuesto de la trama para soplar la trama sobre el siguiente tejido. En algunas modalidades, otras zapatas de vacío pueden usarse además para ayudar en el estiramiento de la trama fibrosa sobre la superficie del tejido de transferencia.

Típicamente, el tejido de transferencia viaja a una velocidad más lenta que el tejido de formación para mejorar el estiramiento en la MD y la CD de la trama, que generalmente se refiere al estiramiento de una trama en su dirección transversal a la máquina (CD) o dirección de la máquina (MD) (expresado como elongación porcentual en el fallo de la muestra). Por ejemplo, la diferencia de velocidad relativa entre los dos tejidos puede ser de aproximadamente 30 a aproximadamente 70 por ciento y con mayor preferencia de aproximadamente 40 a aproximadamente 60 por ciento. Esto se denomina comúnmente “transferencia rápida”. Durante la transferencia rápida se cree que muchos de los enlaces de la trama están rotos, forzando así la lámina a doblarse y plegarse en las depresiones en la superficie del tejido de transferencia. Tal moldeado a los contornos de la superficie del tejido de transferencia puede aumentar el estiramiento en la MD y la CD de la trama. La transferencia rápida de un tejido a otro puede seguir los principios enseñados en cualquiera de las siguientes patentes, las patentes de Estados Unidos núms. 5,667,636, 5,830,321,4,440,597, 4,551,199, 4,849,054.

Luego, la trama de papel tisú en húmedo se transfiere del tejido de transferencia a un tejido de secado por aire pasante. Típicamente, el tejido de transferencia se desplaza a aproximadamente la misma velocidad que el tejido de secado por aire pasante. Sin embargo, una segunda transferencia rápida puede realizarse cuando la trama se transfiere desde el tejido de transferencia al tejido de secado por aire pasante. Esta transferencia rápida se conoce como que ocurre en la segunda posición y se logra al operar el tejido de secado por aire pasante a una velocidad más lenta que el tejido de transferencia.

Además de transferir rápidamente la trama de papel tisú en húmedo del tejido de transferencia al tejido de secado por aire pasante, la trama de papel tisú en húmedo puede redisponerse macroscópicamente para adaptarse a la superficie del tejido de secado por aire pasante con la ayuda de un rodillo de transferencia de vacío o una zapata de transferencia de vacío. Si se desea, el tejido de secado por aire pasante puede ser procesado a una velocidad más lenta que la velocidad del tejido de transferencia para mejorar aún más el estiramiento en la MD del producto de papel tisú absorbente resultante. La transferencia puede llevarse a cabo con ayuda de vacío para asegurar la conformación de la trama de papel tisú en húmedo a la topografía del tejido de secado por aire pasante.

Mientras se soporta por un tejido de secado por aire pasante, la trama de papel tisú en húmedo se seca hasta una consistencia final de aproximadamente 94 por ciento o más mediante un secador de aire pasante. La trama luego pasa a través del punto de presión de enrollado entre el tambor del carrete y el carrete y se enrolla en un rollo de papel tisú para su posterior conversión.

Métodos de prueba

Tracción en húmedo y en seco

Las muestras para las pruebas de resistencia a la tracción se preparan al cortar una tira de 76,2 mm (3 pulgadas) por 127 mm (5 pulgadas) de largo en la orientación de la dirección de la máquina (MD) o la dirección transversal a la máquina (CD) mediante el uso de un cortador de muestras de precisión JDC (Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA, Modelo Núm. JDC 3-10, Núm. de serie 37333). El instrumento usado para medir las resistencias a la tracción es un MTS Systems Sintech 11S, Núm. de serie 6233. El software de adquisición de datos es MTS TestWorks™ para Windows versión 4 (MTS Systems Corp., Research Triangle Park, NC). La celda de carga se selecciona de un máximo de 50 Newtons o 100 Newtons, en dependencia de la resistencia de la muestra que se está probando, de manera que la mayoría de los valores de carga máxima se encuentran entre el 10 y el 90 por ciento del valor de escala completa de la celda de carga. La longitud de referencia entre las abrazaderas es de 10,16 ± 0,1 cm (4 ± 0,04 pulgadas). Las abrazaderas se operan mediante el uso de acción neumática y están recubiertas de goma. El ancho mínimo de la cara de sujeción es de 76,2 mm (3 pulgadas) y la altura aproximada de una abrazadera es de 12,7 mm (0,5 pulgadas). La velocidad de cruceta es de 254 ± 1 mm/min (10 ± 0,4 pulgadas/min), y la sensibilidad de rotura se establece en el 65 por ciento. La muestra se coloca en las abrazaderas del instrumento, centrada tanto vertical como horizontalmente. La prueba se inicia entonces y finaliza cuando se rompe el espécimen. La carga máxima se registra como la “resistencia a la tracción en la MD” o la “resistencia a la tracción en la CD” del espécimen en dependencia de la muestra que se está probando. Se analizan al menos seis (6) especímenes representativos para cada producto, tomados “tal cual”, y el promedio aritmético de todos los especímenes individuales es la resistencia a la tracción en la MD o en la CD para el producto.

Las mediciones de resistencia a la tracción en húmedo se miden de la misma manera, pero después de que la porción central de la tira de muestra previamente acondicionada se haya saturado con agua destilada inmediatamente antes de cargar el espécimen en el equipo de prueba de tracción. Más específicamente, antes de realizar una prueba de tracción en la CD en húmedo, la muestra debe envejecerse para garantizar que la resina de resistencia en húmedo se haya curado. Se practicaron dos tipos de envejecimiento: natural y artificial. El envejecimiento natural se usó para muestras más antiguas que ya habían envejecido. El envejecimiento artificial se usó para muestras que se debían analizar inmediatamente después o en los días posteriores a la fabricación. Para el envejecimiento natural, las muestras se mantuvieron a 22,8 °C (73 °F), 50 por ciento de humedad relativa durante un período de 12 días antes de la prueba. Después de esta etapa de envejecimiento natural, las tiras se humedecen individualmente y se prueban. Para las muestras envejecidas artificialmente, las tiras de muestras de 7,62 cm (3 pulgadas) de ancho se calentaron durante 4 minutos a 105 ± 2 °C. Después de esta etapa de envejecimiento artificial, las tiras se humedecen individualmente y se prueban. La humectación de las muestras se realiza al colocar primero una única tira de prueba sobre una pieza de papel secante (Fiber Mark, Reliance Basis 120). A continuación, se usa una almohadilla para humedecer la tira de muestra antes de la prueba. La almohadilla es una almohadilla verde de fregado comercial de propósito general de la marca Scotch-Brite (3M). Para preparar la almohadilla para la prueba, una almohadilla de tamaño completo se corta de aproximadamente 6,35 cm (2,5 pulgadas) de largo por 10,16 cm (4 pulgadas) de ancho. Una pieza de cinta adhesiva se envuelve alrededor de uno de los bordes de 10,16 cm (4 pulgadas) de largo. El lado con cinta adhesiva se convierte entonces en el borde “superior” de la almohadilla humectante. Para humedecer una tira de tracción, el probador sujeta el borde superior de la almohadilla y sumerge el borde inferior en aproximadamente 6,35 mm (0,25 pulgadas) de agua destilada situada en un recipiente de humectación. Una vez que el extremo de la almohadilla se ha saturado con agua, la almohadilla se extrae del recipiente de humectación y el exceso de agua se elimina de la almohadilla al golpear ligeramente el borde húmedo tres veces a través de un tamiz de malla de alambre. A continuación, el borde húmedo de la almohadilla se coloca suavemente a través de la muestra, paralelo al ancho de la muestra, en el centro aproximado de la tira de muestra. La almohadilla se mantiene en su lugar durante aproximadamente un segundo y, a continuación, se retira y se vuelve a colocar en el recipiente de humectación. Luego, la muestra húmeda se inserta inmediatamente en las empuñaduras de tracción para que el área húmeda quede aproximadamente centrada entre las empuñaduras superior e inferior. La tira de prueba debe estar centrada tanto horizontal como verticalmente entre las empuñaduras. (Debe tenerse en cuenta que, si alguna parte de la porción humedecida entra en contacto con las caras de sujeción, el espécimen debe desecharse y las abrazaderas deben secarse antes de reanudar la prueba). A continuación, se realiza la prueba de tracción y la carga máxima se registra como la resistencia a la tracción en húmedo en la CD de este espécimen. Al igual que con la prueba de tracción en la CD en seco, la caracterización de un producto se determina por el promedio de al menos seis, pero en el caso de los ejemplos descritos, veinte mediciones de muestras representativas.

Absorbencia

Como se usa en la presente descripción, la “capacidad de absorción vertical” es una medida de la cantidad de agua absorbida por un producto de papel (de una sola hoja o múltiples hojas) o una lámina, expresada como gramos de agua absorbida por gramo de fibra (peso en seco). En particular, la capacidad de absorción vertical se determina al cortar una lámina del producto que se probará (que puede contener una o más hojas) en un cuadrado que mide 100 milímetros por 100 milímetros (± 1 mm). El espécimen de prueba resultante se pesa hasta lo más cercano a 0,01 gramos y el valor se registra como “peso en seco”. El espécimen se fija a un dispositivo de sujeción de 3 puntos y se cuelga de una esquina en un dispositivo de sujeción de 3 puntos de manera que la esquina opuesta es inferior al resto del espécimen, luego la muestra y la abrazadera se colocan en un plato de agua y se remojan en agua durante 3 minutos (± 5 segundos). El agua debe ser agua destilada o desionizada a una temperatura de 23 ± 3 °C. Al final del tiempo de remojo, el espécimen y la abrazadera se retiran del agua. El dispositivo de sujeción debe ser tal que el área de sujeción y la presión tengan un efecto mínimo en el resultado de la prueba. Específicamente, el área de sujeción debe ser solamente lo suficientemente grande como para contener la muestra y la presión también debe ser solo suficiente para contener la muestra, a la vez que se minimiza la cantidad de agua extraída de la muestra durante la sujeción. El espécimen de muestra se deja drenar durante 3 minutos (± 5 segundos). Al final del tiempo de drenaje, el espécimen se retira al sostener una placa de pesaje debajo del espécimen y liberándolo del dispositivo de sujeción. A continuación, el espécimen húmedo se pesa lo más cercano a 0,01 gramo y el valor se registra como el “peso en húmedo”. La capacidad de absorción vertical en gramos por gramo = [(peso en húmedo - peso en seco)/peso en seco]. Se realizan al menos cinco (5) mediciones duplicadas en muestras representativas del mismo rollo o caja de producto para obtener un valor de capacidad de absorción vertical promedio.

Ejemplo

Las láminas base se fabricaron mediante el uso de un proceso de fabricación de papel secado por aire pasante comúnmente referido como “secado por aire pasante no crepado” (“UCTAD”) y generalmente descrito en la Patente de Estados Unidos núm. 5,607,551. Las láminas base inventivas se produjeron a partir de una pasta de papel que comprende kraft de madera blanda del norte (NSWK), kraft de eucalipto (EHWK) y fibra de hesperaloe de alto rendimiento (HYH) mediante el uso de una caja de entrada estratificada alimentada por tres depósitos de material de manera que se formaron las tramas que tienen tres capas (dos capas exteriores y una capa intermedia). Las capas exteriores comprendían 100 por ciento de EHWK tanto para las muestras de control como para las muestras inventivas. La capa central fue de 100 por ciento NSWK para la muestra de control; para la muestra inventiva, la capa central fue de 100 por ciento HYH. Las divisiones de capa, por peso de la trama, se detallan en la Tabla 3, más abajo.

El HYH se preparó mediante la dispersión de aproximadamente 22,7 kg (50 libras) (base seca en horno) de pulpa de HYH en una despulpadora durante 30 minutos a una consistencia de aproximadamente 3 por ciento. La fibra se transfirió a continuación a una caja de máquina y se diluyó a una consistencia del 1 por ciento. E1HYH se produjo mediante el procesamiento de H. Funifera mediante el uso de un proceso de fabricación de pulpa no leñosa de tres etapas comercializado por Taizen America (Macon, GA). El hesperaloe no se refinó. El hesperaloe tenía una longitud de fibra promedio de aproximadamente 1,85 mm y una aspereza de fibra de aproximadamente 5,47 mg/100 m. La trama de papel tisú se formó sobre un tejido de formación Voith Fabrics TissueForm V, se deshidrató al vacío hasta aproximadamente un 25 por ciento de consistencia y luego se sometió a una transferencia rápida cuando se transfirió al tejido de transferencia. Las divisiones de capa, por peso de la trama, se detallan en la Tabla 4, más abajo. El tejido de transferencia fue el tejido descrito como t1207-11 (comercializado por Voith Fabrics, Appleton, WI). Luego, la trama se transfirió a un tejido de secado por aire pasante. La transferencia al tejido de secado por aire pasante se realizó mediante el uso de niveles de vacío de más de 10 pulgadas de mercurio en la transferencia. La trama se secó luego a aproximadamente 98 por ciento de sólidos antes de enrollar.

TABLA 3

Las tramas de la lámina base se convirtieron en productos de toalla enrollados por calandrado mediante el uso de una calandria convencional de poliuretano/acero que comprende un rodillo de poliuretano de 4 P&J en el lado de aire de la lámina y un rodillo de acero estándar en el lado del tejido. El producto terminado comprendía una sola hoja de lámina base. Los productos terminados se sometieron a pruebas físicas, cuyos resultados se resumen en la Tabla 4. TABLA 4

Lo anterior es un ejemplo de un producto de papel tisú inventivo preparado de acuerdo con la presente descripción. En una primera modalidad, la invención proporciona un producto de papel tisú que comprende más de aproximadamente 20 por ciento en peso de fibra de hesperaloe de alto rendimiento que tiene una Capacidad de absorción mayor que aproximadamente 7,0 g/g y una Relación húmedo/seco en la CD mayor que aproximadamente 0,30.

En una segunda modalidad, la invención proporciona el producto de papel tisú de la primera modalidad que tiene una Durabilidad en la CD en húmedo de más de aproximadamente 1,75.

En una tercera modalidad, la invención proporciona el producto de papel tisú de la primera modalidad que tiene una Capacidad de Absorción de aproximadamente 7,0 a aproximadamente 7,5 g/g, una Relación seco/húmedo en la CD de aproximadamente 0,30 a aproximadamente 0,35.

En una tercera modalidad, la presente invención proporciona el producto de papel tisú de la primera o la segunda modalidades que tiene una GMT de aproximadamente 1200 a aproximadamente 2600 g/7,62 cm (3”) (154,5 a 334,8 N/m).

En una cuarta modalidad, la presente invención proporciona el producto de papel tisú de cualquiera de la primera a la tercera modalidades que tiene un Índice de rigidez de aproximadamente 4,0 a aproximadamente 6,0.

En una quinta modalidad, la presente invención proporciona el producto de papel tisú de cualquiera de la primera a la cuarta modalidades que tiene un peso base de aproximadamente 34 a aproximadamente 60 g/m2.

En una sexta modalidad, la presente invención proporciona el producto de papel tisú de cualquiera de la primera a la quinta modalidades que tiene un estiramiento en la CD en húmedo mayor que aproximadamente 8 por ciento, tal como de aproximadamente 8 a aproximadamente 10 por ciento.

En una séptima modalidad, la presente invención proporciona el producto de papel tisú de cualquiera de la primera a la sexta modalidades, en donde el producto de papel tisú comprende una trama multicapa de una sola hoja que tiene una primera, una segunda y una tercera capa.

En una octava modalidad, la presente invención proporciona el producto de papel tisú de cualquiera de la primera a la séptima modalidades, en donde el producto de papel tisú comprende de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 por ciento en peso de fibra de hesperaloe de alto rendimiento.

En una novena modalidad, la presente invención proporciona el producto de papel tisú de cualquiera de la primera a la octava modalidades, en donde el producto de papel tisú comprende al menos una trama de papel tisú secada por aire pasante.

En una décima modalidad, la presente invención proporciona el producto de papel tisú de cualquiera de la primera a la novena modalidades, en donde el producto de papel tisú comprende al menos una trama de papel tisú secada por aire pasante multicapa.

Aún en otras modalidades, la descripción proporciona un producto de papel tisú de cualquiera de las modalidades anteriores, en donde el producto de papel tisú comprende al menos una trama de papel tisú secada por aire pasante multicapa que comprende una primera capa fibrosa y una segunda capa fibrosa, la primera capa fibrosa que comprende fibras de pulpa de madera y la segunda capa fibrosa que consiste esencialmente en fibras de hesperaloe de alto rendimiento, y en donde las fibras de hesperaloe comprenden de aproximadamente 20 a aproximadamente 40 por ciento en peso de la trama secada por aire pasante.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un producto de papel tisú que comprende más de aproximadamente 20 por ciento en peso de fibra de hesperaloe de alto rendimiento que tiene una Capacidad de absorción (como se define en la presente descripción) más de aproximadamente 7,0 g/g y una Relación húmedo/seco en la CD (como se define en la presente descripción) más de aproximadamente 0,30, la fibra de hesperaloe de alto rendimiento que tiene un contenido de lignina de aproximadamente 10 a aproximadamente 15 por ciento en peso.

2. El producto de papel tisú de conformidad con la reivindicación 1, que tiene una Durabilidad en la CD en húmedo (como se define en la presente descripción) de más de aproximadamente 1,75.

3. El producto de papel tisú de conformidad con la reivindicación 1, que tiene una GMT (como se define en la presente descripción) de aproximadamente 1500 a aproximadamente 3000 g/7,62 cm (3”) (193,1 a 386,2 N/m).

4. El producto de papel tisú de conformidad con la reivindicación 1, que tiene un Índice de rigidez (como se define en la presente descripción) de aproximadamente 4,0 a aproximadamente 6,0.

5. El producto de papel tisú de conformidad con la reivindicación 1, que tiene un peso base (como se define en la presente descripción) de aproximadamente 30 a aproximadamente 60 g/m2 y/o que tiene un estiramiento en la CD en húmedo (como se mide en la presente descripción) mayor que aproximadamente 8,0 por ciento.

6. El producto de papel tisú de conformidad con la reivindicación 1, en donde el producto de papel tisú comprende una trama multicapa de una sola hoja que tiene una primera capa que comprende fibras de pulpa de madera convencionales y una segunda capa que consiste esencialmente en fibra de pulpa de hesperaloe de alto rendimiento.

7. El producto de papel tisú de conformidad con la reivindicación 1, en donde el producto de papel tisú comprende al menos una trama de papel tisú secada por aire pasante.