TWI577855B - 含竹材之薄紙製品 - Google Patents

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Description

含竹材之薄紙製品
本發明係相關於柔軟而耐用的透氣乾燥的簿紙纖維網、及包括其之簿紙製品，其中該簿紙纖維網包括木材及竹材纖維。已經揭露的是，在透氣乾燥的纖維網中，使用竹材纖維取代高平均長度木材纖維，增加簿片的膨鬆度而不負面地影響耐久度或硬挺度。
簿紙製品，例如面紙、紙巾、紙浴巾、衛生棉及其他相似製品，係加以設計而包含數個重要的性質。例如，該製品應該具有優良的膨鬆度、柔軟的觸感，及應具有良好的強度及耐久度。然而不幸的是，當採用一些用來增加該製品某性質的步驟時，其他的製品特徵受到負面性的影響。
簿紙製品係由兩種主要的簿紙製程之一者加以製造：習用的濕式加壓(CWP)及透氣乾燥(TAD)。在CWP中，簿紙係由一真空胸輥(suction breast roll)或雙網成形器(twin wire former)而在成形織物上加以形成，及該胚胎期的纖維網係傳輸到一製紙毛毯上、及抵靠在一種稱為楊基乾燥器(Yankee dryer)的大型蒸汽加熱圓柱之表面上、以一或兩個加壓輥隙來加壓而除水。該加壓程序也有助於薄片傳輸到楊基乾燥器的表面上。在簿片被傳輸之前，一種膠黏劑溶液係灑佈在該乾燥器表面上，以便在簿片及乾燥器表面之間提供良好的黏合。該簿片在起皺程序中係藉由刮刀從楊基乾燥器的表面上加以移除。在TAD程序中，該簿片係在成形織物上形成，及在其除水至25%稠度或更高時，傳輸到一或更多的其他織物上。在初始除水之後，在與該織物接觸時，藉由鼓送 熱空氣通過該織物一直到稠度為40%或更高時為止，該簿片受到乾燥。在習用的透氣乾燥法中，透氣乾燥的纖維網係黏合在楊基乾燥器上及加以起皺。在傳輸點上係可存有滾筒，幫助該纖維網從乾燥的織物上傳輸到楊基乾燥器上，但在CWP程序中則不具有用於除水的高壓。可替換的，TAD簿紙可在不起皺之下加以製備，其中以不同速度將濕式成形纖維網從成形織物上傳輸到一實質較低速移動的網眼傳輸織物，使纖維網產生縮短。之後，該纖維網係加以乾燥，同時避免在纖維網平面上的大規模的纖維巨型重排(macroscopic rearrangement)。然後，該纖維網係在透氣乾燥器內的一織物上加以乾燥至稠度90%或更高，及加以收捲。在未起皺透氣乾燥法(UCTAD)中，不使用楊基乾燥器。透氣乾燥的簿紙製品，起因於較高的膨鬆度及較大的吸收能力，在相較於習知的濕式加壓產品之下，典型地係有較高的品質的多層簿紙製品。
為了取得最佳的產品性質，簿紙製品典型地(至少一部份地)係由含有木材纖維及通常係硬木及軟木纖維的混合物加以形成，以取得所想要的性質。典型地，當企圖最佳化該表面柔軟度時(如通常的簿紙製品情況)，製紙人員將會部份地基於紙漿纖維的粗糙度來選擇纖維配料。具有低粗糙度的紙漿係想要的，因為由低粗糙度纖維所製成的簿紙，相較於由高粗糙度所製成的相似簿紙，能夠被製成更加地柔軟。為了更進一步地最佳化該表面柔軟度，優選的簿紙製品通常包括多層的結構，其中低粗糙度纖維被導入簿紙片的外層，而該簿片的內層包括較長的、較粗糙的纖維。
不幸的是，柔軟度的需求係由耐久度的需求而加以平衡。簿紙製品的耐久度係能夠由張力強度、張力能量吸收(TEA)、破裂強度及撕裂強度等加以界定。典型地，撕裂、破裂及TEA係與張力強度成正相關性，而張力強度(因而耐久度)及柔軟度係負相關性。因此，造紙者持續地受到柔軟度需 求對於耐久需求之平衡需求的挑戰。不幸地，簿紙耐久度通常隨著平均纖維長度下降而減低。因此，單純地減低紙漿平均纖維長度，在製品表面柔度及製品耐久度之間會造成吾人不想要的讓步。
除了耐久度之外，長纖維在整個簿紙製品柔軟度之中也扮演著重要的角色。表面柔軟度在簿紙製品中係一種重要的屬性，而在整個簿紙柔軟度內的第二個元素係硬挺度。硬挺度能夠藉由應力的張力斜率-應力張力曲線，加以測量。斜率愈低則硬挺度愈低，而製品將顯示出較佳的整體的柔軟度。硬挺度及張力強度係正相關的，然而在特定張力強度之下，較短纖維將會顯示較大的硬挺度(相較於較長纖維)。雖不希望受到任何論理之局限，但一般咸信的是，這個行為係起因於較高數量的氫鍵，其係較短纖維(而非較長纖維)產生特定張力強度所必要的。因此，易陷縮、低粗糙度的長纖維，例如由北方軟木牛皮紙(Northern Softwood Kraft，NSWK)纖維所提供者，當這些纖維係用於組合硬木牛皮紙纖維(如尤加利硬木牛皮紙纖維)時，典型地在簿紙製品中提供最佳的耐久度及柔軟度的組合。雖然北方軟本牛皮紙纖維相較於尤加利纖維，係有較大的粗糙度，但它們相對於腔徑(lumen diameter)的較小的細胞壁厚度，在結合其較長的長度之下，使它們成為在簿紙中用於耐久度及柔軟度之最佳化的候選人。
不幸地，NSWK的供應，係處於明顯的經濟及環境壓力之下。例如，NSWK纖維的價格已經逐漸地上升，而明顯地對於尋找代替品產生一種需求，以便最佳化簿紙製品的柔軟度及強度。另一典型的軟木纖維係南方軟木牛皮紙(SSWK)，其廣泛地使用於含有短纖漿的吸收性製品(如尿布、婦女保健吸收性製品及失禁用製品)中。不幸地，雖然並未如同NSWK一般受到相同的供應及環境壓力，但SSWK係太過於粗糙而不適用於簿紙製品，及不適合製造柔軟簿紙製品。雖有長的纖維長度，但SSWK纖維有過寬的細胞壁寬度及過 窄的腔徑，因而在相較於NSWK之下，造成產品較為硬挺、較有刺激感。
能夠在一般平均纖維性質被認為不足的纖維混合物中、取得所想要的纖維長度及粗糙度組合之紙漿的簿紙製造者，可能省下明顯的成本及/或取得製品改良。例如，製紙者可能希望製出一種超強的簿紙而不招致經常伴隨較高強度而來之柔軟度降級。可替換地，製紙者可能希望有較高的紙表面黏合度，以便降低自由纖維的釋出，而不遭受到經常伴隨著較高表面纖維黏合度而來的柔軟度下降。因此，對於一種由纖維所形成的簿紙製品目前存有一需求，其改良耐久度而不負面性地影響其他的製品重要性質，如柔軟度。
在北方及南方軟木紙漿纖維之外，在選擇長纖維時，製紙者只有非常少的選擇。竹材纖維在紙品中已經使用許多年，主要是印度及中國。長及短纖維的木材物種係已經加以報導。在印度及中國，習用的濕式加壓混合簿紙製品中，已經使用竹材纖維來取代木材纖維。不幸地，商業上可取得的竹材紙漿包括多種竹子的混合物，其包含長及短的纖維。長度加權的平均纖維長度係明顯地較短於北方及南方軟木紙漿纖維。此外，竹材纖維含有高比例的簿壁細胞形式的初級細料(primary fines)。已為人熟知的是，在簿紙製品中存有高水準的細料，產生簿紙片中表面柔軟度的下降及增加硬挺度。因此，包括高量竹材纖維的簿紙片，相較於包括木材纖維者，係傾向於較不柔軟。又，即使有相對較短的纖維長度及高水準的初級細料，在特定地取代木材紙漿纖維時，竹材紙漿纖維也不會被預期來提供良好的耐久度或柔軟性質給予優選的簿紙製品。一般而言，竹材纖維具有過高的粗糙度及細料，而不能取代硬木纖維，及其平均纖維長度係過短，及其細胞壁係過厚而不能取代軟木纖維。
現在已經未預期地發現：竹材纖維，雖然具有相 對較短的纖維長度、厚的細胞壁及窄的腔，但可以被合併到透氣軟燥的簿紙纖維網中，尤其是多層纖維網的非皮膚接觸層，以便產生一種簿紙纖維網，其具有改良的膨鬆度而不明顯地增加硬挺度或降低耐久度。當竹材纖維用於取代高平均纖維長度的木材纖維(如軟木纖維，尤其是北方軟木牛皮紙纖維(NSWK))時，這些性質係特別地敏銳。因此，在某些較佳的實施例中，竹材纖維可取代纖維網內至少約50%的NSWK，更佳地至少約75%的NSWK，以至於竹材纖維包括該纖維網重量之至少約10%，及更佳地至少約20%。又，已經揭露的是，藉由在使用時竹材纖維不與使用者皮膚接觸之下(如三層結構的中間層)、於纖維性簿紙纖維內安置竹材纖維，柔軟程度已進一步地受到改良。再者，已經揭露的是，包括竹材纖維的透氣乾燥的纖維網，已經未預期地增加膨鬆度。有數種竹子物種被觀察到有這些改良的耐久度及膨鬆度，其包含熱帶及溫帶林的竹子。
因此，在一實施例中，本發明提供一種包括竹材纖維的透氣乾燥的簿紙纖維網，其中該竹材纖維包括該簿紙纖維重量之至少約10%。若想要的話，該竹材纖維可具有大於約1 mm的平均纖維長度，如約1.1 mm~約2.5 mm，及更佳地約1.2 mm~約2 mm。
在另一實施例中，本發明提供一種包括竹材纖維的透氣乾燥的簿紙纖維網，其中該竹材纖維己經取代顯著比例的長纖維，尤其是NSWK纖維，以致於NSWK纖維在該纖維網內的數量係小於該纖維網總重之約20%，如約0~約15%，及更佳地約0~約10%。
在另一實施例中，本發明揭示一種包括兩個或更多層體的多層的透氣乾燥的簿紙纖維網，其包含一第一層及一第二層，其中在第二層中係比在第一層中有較重百分比例的竹材纖維。在某較佳實施例中，該第一層包括硬木纖維及該第二層包括竹材及軟木纖維，其中竹材對軟木的重量比係 大於1：1。
在另一實施例中，本發明揭示一種包括一第一纖維層及一第二纖維層的多層的簿紙纖維網，其中該第一纖維層包括木材纖維及該第二纖維網包括竹材纖維，其中竹材纖維包括該第二層重量之約75~約100%。
在另一實施例中，本發明提供一種包括竹材纖維的透氣乾燥的簿紙製品，其中該竹材纖維係選自溫帶生長的竹子物種所組成之族群，其包含但不限於：南竹(phyllostachys heterocycla pubescens)、淡竹(phyllostachys nigra variant Henon)、烏哺雞竹(phyllostachys vivax)、及桂竹(phyllostachys bambusoides)、及其混合物。
3‧‧‧內成形織物
4‧‧‧成形滾筒
5‧‧‧外成形織物
6‧‧‧濕式簿紙纖維網
8‧‧‧傳輸織物
9‧‧‧真空滑軌
10‧‧‧流漿箱
11‧‧‧透氣乾燥織物
12‧‧‧真空傳輸滾筒
13‧‧‧透氣乾燥器
15‧‧‧乾簿紙纖維網
25‧‧‧簿紙捲
第一圖係用於形成一可供本發明使用之未起皺的透氣乾燥簿紙纖維網的一個方法實施例之示意圖。
定義
應該注意的是，當使用於本發明時，字詞”包括(comprises,comprising)”及字根”包括(comprise)”的其他衍生者，意欲為開放端的字詞，其說明任何所陳述之特徵、元件、整體、步驟、或組件之存在，及並不打算排除一或更多其他特徵、元件、整體、步驟、元件或其族群之存在或添加。
在本文中，字詞”撕裂指數(Tear Index)”係指，幾何平均撕裂強度(通常以克表示)除以幾何平均張力強度(通常每英吋克表示)的商數再乘以1000，其中該幾何平均撕裂指數係由機械方向的撕裂強度及橫斷方向的撕裂強度之乘積的平方根而加以界定。
雖然撕裂指數可取決於簿紙纖維網、以及纖維網基量而變 動，但依照本發明所製備的纖維網通常具有大於約5的撕裂指數，其更佳地大於約6，而還要佳地大約於7，如約7~約20。
在本文中，字詞”破裂指數(Burst Index)”係指，乾破裂尖峰負載(亦指乾破裂強度及典型地以克英呎加以表示)除以幾何平均張力強度的商數再乘以10。
雖然破裂指數係取決於簿紙纖維網之組成、以及纖維網基重而加以改變，但依照本發明所製備的纖維網通常具有大於約3的破裂指數，其更佳地係大於約4，及還要更佳地係大於約5。
在本文中，”幾何平均張力”及”GMT”係指，纖維在機械方向上的張力強度及橫斷方向上的張力強度之乘積的平方根。在本文中，除非另有其他說明，否則如一般精於本項技藝人士所知的，張力強度係指幾何平均張力強度。
在本文中，字詞”幾何平均張力能量指數”及”TEA指數”係指，MD及CD張力能量吸收(“MD TEA”及”CE TEA”，其典型地以g‧cm/cm2加以表示)之乘積之平方根、除以GTM強度的商數、再乘以1000。
雖然TEA指數係取決於簿紙纖維網之組成、以及纖維網基重而加以改變，但依照本發明所製備的纖維網通常具有大於約6的TEA指數，其更佳地大於約7，還要更佳地大於約8，例如約8~約20。
在本文中，”耐久指數”係指，撕裂指數、破裂指數及TEA指數之總和，及係在特定張力強度下該製品耐久度的指示。
耐久指數=撕裂指數+破裂指數+TEA指數 雖然耐久指數係取決於簿紙纖維網之組成、以及纖維網基重而加以改變，但依照本發明所製備的纖維網通常具有約15或更大之耐久指數，更佳地係約18或更大，還要更佳地係約20或更大，如約20~約50。
在本文中，字詞”硬挺指數(Stiffness Index)”係指幾何平均張力斜率的商數，其係由MD及CD張力斜率的乘積之平方根再除以幾何平均張力強度而加以界定。
雖然硬挺度指數係取決於簿紙纖維網之組成、以及纖維網基重而加以改變，但依照本發明所製備的纖維網通常具有小於約6的硬挺度值，其更佳地係小於約15，而還要更佳地係小於約14，如約5~約14。
在本文中，”平均纖維長度”係指長度加權的平均纖維長度，其係利用卡加尼(Kajaani)纖維分析器型號FS-100(可購自芬蘭卡加尼市之Kajaani Oy Electronics公司)來測定。依照測試程序，紙漿樣品由離解溶液加以處理，確保不存有纖維束或碎片。每一紙漿樣品係在熱水中解體及稀釋成為大約0.001%溶液。使用標準Kajaani纖維分析測試程序時，個別的測試樣品從稀釋溶液中加以抽出，每一份為50~100ml。加權的平均纖維長度係可由以下公式加以表示： 其中k=最大纖維長度
xi=纖維長度
ni=長度xi之纖維數量
n=所測試之纖維的總數量
在本文中，”簿紙製品”一般係指許多種紙製 品，例如面紙、紙浴巾、紙毛巾、衛生棉及相似類者。正常地來說，本發明之簿紙製品的基重係每平方米小於約80克(gsm)。在某些實施例中係小於約60 gsm，及在某些實施例中係約10~約60 gsm。
簿紙製品在其膨鬆度方面係進一步地相異於其他紙製品。本發明的簿紙及紙浴巾製品的膨鬆度係如下計算：以微米表示的紙厚(caliper，於後文係指界定的)除以基重(以gsm表示)的商數。結果膨鬆度係由每克立方米加以表示。在某些實施例中，簿紙製品可能有大於約5 cm3/g的膨鬆度，及更佳地係大於約7 cm3/g，例如約7~約15 cm3/g。依照本發明揭示內容所製備的簿紙纖維網，相較於併入相同纖維網之簿紙製品，可能具有更高的膨鬆度。例如，簿紙製品的膨鬆度可大於約7 cm3/g，例如大於約10 cm3/g，如約12~約24 cm3/g。
在本文中，”層體”係指在一層之內的多數個纖維層、化學處理或相似者。
在本文中，”多層的簿紙纖維網(layered tissue web,multi-layered tissue web)”、”多層的纖維網”及”多層的紙簿片”通常係指，由兩層或更多層之水性製紙配料(其較佳地包括不同的纖維種類)所製備的紙簿片。該層體較佳地係由分離的稀釋纖維淤漿流在一個或更多個不間斷成形濾網上加以沉積而形成。若個別的層體起初係在分離的成形濾網上形成，則該層體接著係加以結合(仍為濕潤時)成多層的複合纖維網。
字詞”層”係指分散的製品元件。個別的層可加以安排而彼此並列。該字詞可能指稱多數個纖維網狀的元件，如多層面紙、紙浴巾、紙毛巾、擦拭紙、或衛生棉。
詳細說明
一般而言，本發明係相關於一種透氣乾燥的簿紙 製品，其包括已經藉由木材及竹材纖維加以形成的簿紙纖維網。已經發現的是，藉由竹材纖維來取代某些木材纖維，可在不犠牲柔軟度之下製成較為膨鬆及較為耐用的纖維網。
表一比較硬木(尤加利紙漿纖維，巴西的Aracruz Cellulose公司)、軟木(NSWK，加拿大的北方紙漿公司)、及三種不同竹子物種：毛竹(Phyllostachys edulis)、銀竹(Bambusa vulgaris)及淡竹。
就竹材紙漿纖維而言，雖然長度及寬度均在各物種之間有所變動，但長度對寬度的比(通常係指長寬比)一般係在約150~約200之間變動。一般而言，竹材紙漿纖維的平均纖維長度，就銀竹來說係約2 mm，而就毛竹來說係約1.2 mm。如表一所示者，竹材紙漿纖維通常比尤加利纖維來的長，但是比NSWK纖維來的短。又，竹材纖維傾向於有相對較細長的腔及較厚的細胞壁，而使榮凱爾比(Runkel Ratio，細胞壁厚2倍對於腔徑之比)係大於約1。例如，據說淡竹及銀竹的榮凱爾比分別係2.17及3.20。榮凱爾比大於1的纖維通常被認為不利於使用在簿紙之內，因為厚的細胞壁產生硬挺的纖維網，其張力強度不佳及膨鬆度低。
雖然竹材紙漿纖維有相對較厚細胞壁、較高榮凱爾比、較高長寬比及較短平均纖維長度之傾向(相較於軟木纖維時)，但是現在已經令人驚訝地發現，它們可能在透氣乾燥的簿紙纖維網中取代軟木纖維，而不降低耐久度及膨鬆度、或增加硬挺度。更令人驚訝的是，以竹材纖維取代軟木纖維，實際上增加了膨鬆度而並未負面性地影響耐久度及硬挺度。
因此，在一較佳實施例中，本發明提供一種包括竹材之簿紙纖維網、較佳地係透氣乾燥的簿紙纖維網、還要更佳地係多層的透氣乾燥的纖維網，其中該竹材纖維包括該纖維網總重之至少約10%。在一具體較佳實施例中，該簿紙纖維網包括一多層的透氣乾燥的纖維網，其中竹材纖維係選擇性地只安置在一層之內，以致於該竹材纖維在使用時並未與使用者皮膚接觸。例如在一實施例中，該簿紙纖維網可能包括一種兩層的纖維網，其中該第一層基本上係由木材纖維組成而實質地不具有竹材纖維，及該第二層包括竹材纖維，其中該竹材纖維包括該第二層重量之至少約50%，例如約50~約100%。應該瞭解的是，當述及實質不具有竹材纖維之層體時，可忽略數量的纖維可能存在於其中，這類的小數量通常係竹材纖維被施加到相鄰層體時所造成，及典型地、實質地不影響到柔軟度或其他的纖維網物理特徵。
簿紙纖維網可能被合併到單層或多層的簿紙製品中，其中一或更多的層體可能係由具有竹材纖維的多層的簿紙纖維網(選擇性地併入其層體之一者之內)來形成。一具體較佳實施例的簿紙製品係加以建構，以致於竹材纖維在使用時並未與使用者之皮膚接觸。例如，該簿紙製品可能包括兩個多層的透氣乾燥纖維網，其中每一纖維網包括一實質不具有竹材的第一纖維性層體及一包括竹材的第二纖維性層體。該纖維網係貼合在一起，以致於該簿紙製品的外表面係由每一纖維網的第一纖維性纖維網所形成，而使該表面與使用者皮膚接觸時係實質地不具有竹材纖維。
一般而言，被併入本發明纖維網中的竹材纖維係纖維性材料，其衍生自任一竹材物種。該竹材物種可能選擇自以下組成的族群：酸竹屬(Acidosasa sp.)、大竹屬(Ampleocalamus sp.)、青籬竹屬(Arundinaria sp.)、簕竹屬(Bambusa sp.)、單枝竹屬(Borinda sp.)、短穗竹屬(Brachystachyum sp.)、空竹屬(Cephalostachyum sp.)、寒竹屬(Chimonobambusa sp.)、朱絲貴竹屬(Chusquea sp.)、牡竹屬(Dendrocalamus sp.)、藤竹屬(Dinochloa sp.)、鐮序竹屬(Drepanostachyum sp.)、孤竹屬(Eremitis sp.)、箭竹屬(Fargesia sp.)、貢山竹屬(Gaoligonshania sp.)、短枝竹屬(Gelidocalamus sp.)、巨竹屬(Gigantocloa sp.)、南美刺竹屬(Guadua sp.)、陰陽竹屬(Hibanobambusa sp.)、喜馬拉雅筱竹屬(Himalayacalamus sp.)、箬竹屬(Indocalamus sp.)、大節竹屬(Indosasa sp.)、草竹屬(Lithachne sp.)、梨竹屬(Melocanna sp.)、月藤竹屬(Menstuocalamus sp.)、褐紋竹屬(Nastus sp.)、李海竹屬(Neohouzeaua sp.)、新小竹屬(Neomicrocalamus sp.)、奧克蘭竹屬(Ochlandra sp.)、少穗竹屬(Oligostachyumsp.)、歐美卡竹屬(Olmecasp.)、墨西哥竹屬(Otatea sp.)、滇竹屬(Oxytenanthera sp.)、剛竹屬(Phyllostachys sp.)、大明竹屬(Pleioblastus sp.)、茶桿竹屬(Pseudosasa sp.)、羽葉竹屬(Raddia sp.)、扇枝竹屬(Rhipidocladum sp.)、赤竹屬(Sasa sp.)、小赤竹屬(Sasaella sp.)、華箬竹屬(Sasamropha sp.)、莎勒竹屬(Schizostachyum sp.)、亞平竹屬(Semiarundinaria sp.)、矮竹屬(Shibatea sp.)、唐竹屬(Sinobambusa sp.)、筱竹屬(Thamnocalamus sp.)、泰竹屬(thyrsostachys sp.)、玉山竹屬(Yushania sp.)及其混合物。
在某些實施例中，竹材纖維係剛竹屬物種之溫帶竹，例如南竹，又名為孟宗竹(Moso Bamboo)。然而應該瞭解的是，本文所揭示之組合物係不限於包含任一種竹材纖維，及可能包括多數不同種的纖維。例如該組合物可能包括南竹的竹材及不同種的竹材，如桂竹。
使用於本發明之纖維網及製品內的竹材纖維，係可由本項技藝人士所知的任一合適方法加以製成。較佳地，竹材纖維係紙漿化的竹材纖維，其藉由壓碎竹莖的化學處理而製成。該化學處理可能包括以合適的鹼性溶液來處理該壓碎的竹莖。熟練的技工係能夠選擇合適的鹼性溶液。竹材纖維也可經由壓碎竹莖的機械處理加以製成，其可能涉及壓碎竹莖之酵素分解。
雖然竹材纖維可由本項技藝人士所知的任一合適方法加以製成，但是較佳的製造竹材紙漿的方法係化學紙漿方法，例如(但不限於)牛皮紙、亞硫酸鹽或蘇打/AQ紙漿技術。
較佳地，該竹材纖維係竹材紙漿纖維，及其平均纖維長度至少約1 mm。當使用多種竹材物種的混合纖維時，要注意的是，混合物可能包括兩種或更多的竹子物種，較佳地是三種或更多，以致於平均纖維長度係至少約1.2 mm，及更佳地是至少約1.5 mm，如約1.2~約2 mm。
多層纖維網之至少一層係包括竹材纖維，而無關於物種或特定的平均纖維長度。多層的纖維網也可含有木材纖維，及其可以層合，以致於其一層包括木材纖維(選擇性地實質不具有竹材纖維)，而同時另一層包括木材及竹材纖維。木材纖維可包含許多紙漿方法所形成的纖維，例如牛皮紙漿、亞硫酸鹽紙漿、熱機械紙漿及相似類者。又，木材纖維可為任一高平均纖維長度的木材紙漿，低平均纖維長度的木材紙漿，或其混合物。合適的高平均纖維長度木材紙漿纖維的一個例子包含軟木纖維，例如(但不限於)北方軟木、南方軟木、紅木、紅杉、鐵杉、松(如南方松)、雲杉(如黑雲杉)、其混合物、及相似者。合適的低平均長度的木材紙漿纖維的一個例子包含硬木纖維，例如(但不限於)尤加利、楓、樺、白楊、及相似者。在某些例子中，尤加利可能是特別想要的，以便增加纖維網的柔軟度。尤加利纖維也能增強明亮度，增加不 透光性，及改變纖維網的孔隙度而增加其芯吸能力。又，在想要時，由回收材料所取得的二級纖維也可加以使用，例如由報紙、回收的紙板及辦公室廢棄物等來源的纖維紙漿。
在某一較佳的實施例中，竹材纖維係用於簿紙纖維網中，作為高平均纖維長度木材纖維(如軟本纖維及更加具體地NSWK)的取代物。在一具體的實施例中，竹材纖維係衍生自南竹，取代NSWK，以致於該NSWK的總量係小於約該纖維網總重的10%。在另一實施例中，可能在一特定層體內取代全部的木材纖維，以致於該層體基本上由竹材纖維加以組成。
在某些實施例中，在一特定層體內可能想要特定的竹材及木材紙纖維的組合，以便提供所想要的特徵。例如，在某些特定層體中可能想要結合不同平均纖維長度、粗糙度、細胞壁厚、或其他特徵的竹材及木材纖維。
相似於竹材在某特定層內的數量係可變動的，竹材纖維對總纖維的比例一般也是可以變動的，此取決於所想要的簿紙製品性質。例如，使用較厚的竹材層，典型地造成耐久性較高而柔軟度較低的簿紙製品。又，使用大量的竹材纖維，可能負面地影響簿片成形，及可能增加製造成本。相似地，使用非常低量的竹纖維(如小於約纖維網總重之10%)，典型地造成一種與不具竹材所製簿紙製品相差微小的簿紙製品。因此，在某些實施例中，依照本發明所製備的簿紙纖維網包含該纖維網重量約10~80%的竹材纖維，較佳地約15~60%，及更佳地約25~50%。
如先前所述，在一較佳實施例中，竹材纖維被引介至纖維網中作為軟木纖維之取代物，依照這個較佳的實施例，軟木纖維在纖維網中的範圍係該總纖維網重量的約0~20%，較佳地係約0~10%，及最佳地約小於5%。在一較佳實施例中，軟木纖維在纖維網內的數量係小於總纖維網重量的1%。
除了在纖維網內、及特定層體內改變竹材數量之外，纖維網的物理性質，係可藉由特別地選擇特定的層體併入竹材纖維內而加以變動。現在已經發現的是，藉由選擇性地將竹材纖維併入一多層纖維網內，而在使用時令包括竹材的層體不與使用者皮膚接觸，取得了最大的柔軟度增加，而不負面性地影響張力強度或其他簿片性質。又，若想要的話，竹材纖維通常遭遇到的成本增加，能夠藉由限制該竹材纖維只施加到纖維網之單一層體而減輕。例如，在一實施例中，一三層的簿紙纖維網能夠加以形成，其中只有中間層含有竹材纖維，同時外層係實質地不具有竹材纖維。
因此，在一較佳實施例中，簿紙纖維網係多層的纖維網，其包括一第一纖維性層及一第二纖維性層，其中該第一纖維性層包括木材纖維及該第二纖維性層包括竹材纖維，其中該竹材纖維的數量係該第二層重量的約50~100%。在某些實施例中，該第二纖維性層可包括木材及竹材纖維的混合物，較佳地係竹材及軟木纖維的混合物，其中該竹材纖維的數量係約該第二層重量之約50~90%，更佳地係約80~95%。在一具體較佳實施例中，該第一纖維性層包括硬木纖維。
在另一實施例中，本發明提供一種雙層的簿紙製品。在一具體較佳實施例中，該簿紙製品含有一上方的多層的簿紙纖維網，及一下方的多層簿紙纖維網，它們係使用熟知的技術加以貼合。該多層的纖維網包括至少一第一及一第二層，其中竹材纖維係選擇性地只併入一層，以致於在使用時該含有竹材纖維的層體並不與使用者之皮膚接觸。例如，該雙層的簿紙製品可包括一第一及一第二簿紙纖維網，其中每一簿紙纖維網包括一第一及一第二層。每一簿紙纖維網的第一層包括木材紙漿，及係實質地不具有竹材纖維，同時每一簿紙纖維網的第二層包括竹材纖維。當該簿紙纖維網加以貼合而形成簿紙製品時，每一纖維網的第二層係加以排列成面對面之關係，以致於竹材纖維在使用時並未與使用者之皮 膚接觸。
若想要的話，在該多層簿紙纖維網之一或更多層體上可施加多種的化學組合物，以便進一步地增強柔軟度及/或降低棉絨或脫絨之產生。例如，在某些實施例中，濕式強度劑能夠加以使用，以便進一步地增加簿紙製品的強度。在本文中，”濕式強度劑(wet strength agent)”係指任何材料，當添加到紙漿纖維時能夠提供一種成品纖維網或簿片，其具有大於約0.1之濕式幾何張力強度對乾式幾何張力強度比。典型地，這些材料係稱為”永久的”濕式強度劑或”暫時的”濕式強度劑。如本項技藝人士所熟知者，暫時及永久的濕式強度劑有時候也可以作為乾式強度劑，以便增強簿紙製品在乾燥時的強度。
取決於所想要的纖維網特徵，濕式強度劑可依多種數量加以添加。例如在某些實施例中，所添加的濕式強度劑總量能夠在纖維性材料乾重每噸約1~60磅(lb/T)之間，在某些實施例中約5~30 lb/T及在某些實施例中約7~13 lb/T。該濕式強度劑能夠併入該多層簿紙纖維網之任一層中。
也可施加化學脫黏劑(chemical debonder)來軟化該纖維網。具體地說，化學脫黏劑能夠降低纖維網之一或多層之內的氫鍵數量，造成柔軟化的製品。取決於所想要的成品簿紙製品，該脫黏劑係可依照多種數量來添加。例如，在某些實施例中，該脫黏劑係以纖維性材料乾重每噸約1~30磅之間來添加，在某些實施例中約3~20 lb/T，及在某些實施例中約6~15 lb/T。該脫黏劑能夠併入多層簿紙纖維網之任一層中。
任何能夠藉由干擾氫鍵而增強柔軟觸感的材料，通常可作為本發明的脫黏劑。具體地說，如前文所述，吾人典型地所想要的是，該脫黏劑具有正電極而與紙漿內的負電極形成靜電鍵結。合適的陽離子脫黏劑能夠包含但不限於：季銨化合物、咪唑啉化合物(imidazolinium compounds)、 雙-咪唑啉化合物(bis-imidazolinium compounds)、雙季銨鹽化合物(diquaternary ammonium compounds)、多季銨鹽化合物(polyquaternary ammonium compounds)、酯官能基的季銨鹽化合物(ester-functional quaternary ammonium compounds(例如季銨化的脂族酸三烷氨酯鹽(quaternized fatty acid trialkanolamine ester salts))、磷脂衍生物、聚二甲基矽氧烷及相關的陽離子及非離子性的聚矽氧化合物、脂族及羧酸衍生物、單及多醣衍生物、多羥基的碳水化合物(polyhydroxy hydrocarbons)等等。例如，某些合適的脫黏劑係描述於美國專利第5,716,498號、5,730,839號、6,211,139號，5,543,067號及WO/0021918，其符合本發明之部份係合併於本文。
其他合適的脫黏劑係揭示於美國專利第5,529,665號及5,558,873號，此二者符合本發明之部份係合併至本文。具體地說，美國專利第5,529,665號揭示多種作為柔軟劑使用的陽離子聚矽氧組合物。
本發明的簿紙纖維網通常能夠由許多種本項技藝人士所熟知的製紙法之任一者加以形成。較佳地，簿紙纖維網係由透氣乾燥來形成，其可為起皺的或未起皺的。例如，一本發明製紙法在形成紙纖維網時可使用膠黏劑起皺、濕式起皺、雙起皺、壓花、濕式加壓、空氣加壓、透氣乾燥、經起皺的透氣乾燥、未起皺的透氣乾燥及其他步驟。某些這類技術的例子係揭示在美國專利第5,048,589號、5,399,412號、5,129,988號及5,494,554號，其符合本發明之內容係在本文中併入。當形成多層的簿紙製品時，相離的層離依照所需係可由相同或相異的方法加以製成。
例如在一實施例中，簿紙纖維網係使用本項技藝人士已知之方法所形成的經起皺的透氣乾燥纖維網。為了形成這類纖維網，適當地受到支撐而由滾筒驅動之環狀的移動中的成形織物，接收來自流漿箱的多層的製紙原料。一真空盒係安置在成形織物下方及適合從纖維配料中移除水份，而 有助於形成一纖維網。一成形的纖維網，從該成形織物被傳輸到一第二織物，其可為金屬網或毛毯。該織物藉由多數個引導滾筒加以支撐而圍著一條連續的路徑加以移動。可包含一個有助於將纖維網從織物傳輸到另一織物上的拾取滾筒，以便傳輸該纖維網。
較佳地，已成形的纖維網係藉由傳輸到一可旋轉的已加熱的乾燥器輪鼓(如楊基乾燥器)上來進行乾燥。該纖維網可直接地從透氣乾燥織物被傳送到楊基乾燥器，或較佳地被傳輸到一壓印織物，其稍後用於傳輸該纖維網至楊基乾燥器。依照本發明，本發明之起皺組合物，可在該纖維網係在該織物上游移之時被施加到簿紙纖維網頂層上，或被施加到乾燥器輪鼓之表面上而用於傳輸到簿紙纖維網之一側。依照這個方式，該起皺組合物係用於將簿紙纖維網黏合至該乾燥器輪鼓之上。在這個實施例中，當纖維綱被承載經過該乾燥器輪鼓之旋轉路徑的一部份時，熱能施加到該纖維網上，造成纖維網內大多數的濕氣受到蒸發。該纖維網接著藉由起皺刮刀而從該乾燥器輪鼓上加以移除。起皺的纖維網在成形之時，進一步地降低纖維網的內部鍵結，及增加柔軟度。另一方面，在起皺期間施加該起皺組合物至該纖維網上，可能增加纖維網的強度。
在另一實施例中，已成形的纖維網係傳輸到可旋轉加熱的乾燥器輪鼓(其可為楊基乾燥器)之上。在一實施例中，加壓滾筒可包含一吸取式壓力滾筒。為了將纖維網黏附到乾燥器輪鼓表面之上，可藉由灑佈裝置將起皺膠黏劑施加到乾燥器輪鼓表面。灑佈裝置可發射一依照本發明所製的起皺組合物，或發射習知的起皺組合物。該纖維網被黏附到乾燥器輪鼓，接著使用起皺刮刀而從輪鼓上加以起皺。若想要的話，該乾燥器輪鼓可結合一遮罩。該遮罩可用來迫使空氣抵達或經過該纖維網。
在另一實施例中，纖維網自該乾燥器輪鼓上起皺 之後，即可被黏附到一第二乾燥器輪鼓。該第二乾燥器輪鼓可包括(例如)一由遮罩所包圍之加熱的輪鼓。該輪鼓可加熱從約25~約200℃，如約100~約150℃。
為了將纖維網黏附到該第二乾燥器輪鼓之上，第二灑佈裝置可發射膠黏劑至該乾燥器輪鼓的表面上。依照本發明，例如，該第二灑佈裝置可發射一如前述的起皺組合物。該起皺組合物並不止是有助於黏附該簿紙纖維網至該乾燥器輪鼓之上，當該纖維網藉由刮刀而從該乾燥器輪鼓被起皺之時，其也被傳輸到該纖維網表面之上。
該纖維網自該第二乾燥器輪鼓上起皺之後，可選擇性地被餵入一冷卻收捲輪鼓周圍，及在被收捲至該收捲輪鼓之前加以冷卻。
例如，在一觀點中，當纖維性纖維網在成形及乾燥之後，該起皺組合物可被施加到纖維網之至少一側上，然後該纖維網之至少一側係可加以起皺。一般而言，該起皺的組合物可能只被施加到該纖維網之一側及該纖維網只有一側可能受到起皺，該起皺組合可能被施加到該纖維網的兩側上而該纖維網只有一側受到起皺，或者該起皺組合物可施加到該纖維網的每一側上而該纖維網的每一側可加以起皺。
在起皺之後，該簿紙纖維網可被拉扯通過一乾燥站。該乾燥站能夠包含任何形式的加熱單元，例如由紅外線加熱器、微波能源、熱空氣或相似者來提供能源的烤箱。在某些實施例中該加熱站可能是必要的，以便乾燥該纖維網及/或固化該起皺組合物。然而在其他應用中，取決於起皺組合物，乾燥站可能並非必要的。
在另一實施例中，基底纖維網係由未起皺的透氣乾燥法來製造。參照第一圖，使用本發明的一個實施方法將更加詳細地描述。所示的方法圖示一個未起皺的透氣乾燥方法，但將受到認可的是，任何已知的製紙方法或簿紙製造方法能夠共同用於本發明之非織造簿紙製造的織物。相關的未 起皺透氣乾燥簿紙方法係描述於(例如)美國專利第5,656,132及6,017,417號，此二者在本文中併入以供參考與本文相符之內容。
在第一圖中，具有製紙流漿箱10的雙絞線成形器，注入或沉積製紙纖維水性懸浮液的配料至多數個成形織物上(如外成形織物5及內成形織物3)，藉此形成一濕式簿紙纖維網6。該本發明的成形法係可為製紙工業已知的任一習用成形方法。這類方法包含(但不限於)福得林機法(Fourdriniers)、頂部成形機法(roof formers)(例如吸引式胸輥成形機法)、及空隙成形機法(gap formers)(例如雙絞線成形機法及起皺成形機法(crescent formers))。
當該內成形織物3相對於一成形滾筒4加以旋轉時，該濕式簿紙纖維網6在該內成形織物3之上加以形成。當該濕式簿紙纖維網6部份地脫水至稠度約10%(以纖維乾重為基準)時，該內成形織物3用於在下游方法中支撐及承載該新形成的濕式簿紙纖維網6。當該內成形織物3支承該濕式簿紙纖維網6時，該濕式簿紙纖維網6的額外脫水，可藉由已知的製紙技術加以執行，如真空吸取箱。該濕式簿紙纖維網6可額外地脫水至稠度至少約20%，更具體地約20~40%，及還要具體地約20~30%。
該成形織物3一般能夠由任何合適的多孔材料加以製成，例如金屬絲或聚合物長絲。例如，某些合適的織物能夠包含但不限於：奧巴尼(Albany)84M，可購自奧巴尼國際公司(紐約州奧巴尼市)；亞斯頓(Asten)856、866、867、892、934、939、959或937、亞斯頓同紡設計(Asten Synweve Design)274，以上均可購自亞斯頓成形織物公司(威斯康辛州Appleton市)；及維伊斯(Voith)2164，可購自維伊斯織物公司(威斯康辛州Appleton)。包括非織造基底層的成形織物或毛毯也是可以使用的，其包含Scapa公司藉由擠出聚尿烷發泡材料所製造者，如Spectra系列。
然後濕式纖維網6從成形織物3被傳輸到傳輸織物8，同時其固態稠度約在10~35%之間，具體地約20~30%。在本文中，”傳輸織物”係指被安置在纖維網製造方法之成形區段及乾燥區段之間的織物。
至該傳輸織物8的傳輸，可藉由正及/或負壓的輔助來執行。例如在一實施例中，一真空滑軌9能夠施加負壓，使成形織物3及傳輸織物8同時在真空凹槽之前導緣上進行聚集及分離。典型地，該真空滑軌9供應約10~25英吋水銀柱的壓力。如前文所述，該真空滑軌9(負壓)能夠藉由在該纖維網的相對側上提供正壓或使用正壓取代，將該纖維網吹送到下一個織物上。在某些實施例中，其他的真空滑軌也能夠加以使用，而輔助抽送該纖維性纖維網6至傳輸織物8的表面。
典型地，該傳輸織物8相較於該成形織物3係以較低的速度來移動，以便增強纖維網的MD及CD拉伸，其一般係指纖維網在橫斷(CD)或機械(MD)方向上的拉伸(其以樣本破裂時的拉長百分比來表示)。例如，該兩個織物的相對速度差異能夠在約1~30%之間，在某些實施例中約5~20%，及在某些實施例中約10~15%。這通常被稱為”火速傳輸”。在”火速傳輸”期間，據信某些纖維網內的鍵結會斷裂，因而強迫簿片混合及折疊而在傳輸織物8的表面上形成凹洞。這類對於傳輸織物8之表面輪廓的模塑，可能增加纖維網的MD及CD拉伸。從一織物到另一者的火速傳輸，能夠依循任何以下專利所教示的原理：美國專利第5,667,636號、5,830,321號、4,440,597號、4,551,199號、4,849,054號，其符合本發明之內容因此在本文中併入。
然後，濕式簿紙纖維網6從傳輸織物8被傳輸到透氣乾燥織物11。典型地，該傳輸織物8大約係以相同於該透氣乾燥織物11的速度來移動。然而現在已經發現的是，當該纖維網係由該傳輸織物8被傳輸到透氣乾燥織物11時，可 以執行第二火速傳輸。該火速傳輸在本文中係指，在第二位置上所發生者，及係藉由透氣乾燥織物11在相較於傳輸織物8為較低速度之下的操作而取得。藉由在兩個不同地點(即第一地點及第二地點)上執行火速傳輸，可以產生CD拉伸增加的簿紙製品。
除了從該傳輸織物8到該透氣乾燥織物11之濕式簿紙纖維網的火速傳輸之外，該濕式簿紙纖維網6也可以藉由真空傳輸滾筒12或相似於真空滑軌9之真空傳輸滑軌的輔助，而巨型地重排以便共形於透氣乾燥織物11的表面。想要時，該透氣乾燥織物11能夠以相較於傳輸織物8為較低的速度來運轉，以便進一步地增加成品吸收性簿紙製品的CD拉伸。該傳輸係可在真空輔助下來執行，以確保該濕式簿紙纖維網6共形於該透氣乾燥織物11的拓樸。
在透氣乾燥織物11之支承之下，該濕式簿紙纖維網6係藉由透氣乾燥器13而進行乾燥至最終稠度約94%或較大。然後纖維網15係通過位在捲筒輪鼓22及捲筒23之間的收捲輥，及加以收捲成為簿紙捲25，以待下一步的加工，例如剥切(slitting cutting)、折疊及包裝。
該纖維網轉移到該透氣乾燥織物以待最終乾燥，其較佳地係藉由真空的輔助，確保該纖維網的巨型重排而提供所想要的膨鬆度及外觀。使用分離的傳輸及透氣乾燥的織物，能夠提供許多的優點，因為這允許兩種織物獨立地針對於主要製品需求來具體地進行設計。例如，該傳輸織物通常係加以最佳化，允許高的火速傳輸水準來形成高的MD拉伸，同時透氣乾燥織物係加以設計而傳輸膨鬆的及CD拉伸者。因此，在該最佳化構形中，中等粗糙度及中等三向度的傳輸織物、及相當粗糙的及三向度的透氣乾燥織物，係有用的。其結果為：相對較為平滑的簿片離開該傳輸吸引，接著進行巨型重排(在真空輔助之下)，提供高膨鬆的、高CD拉伸表面拓樸的透氣乾燥織物。從傳輸到透氣乾燥織物之間，該 簿片的拓樸係完全地改變，及纖維係巨型地再排列，其包含明顯的纖維對纖維移動。
該乾燥法能夠為任一非加壓性乾燥法，其傾於保護濕式纖維網的膨鬆度及厚度，其包含但不限於透氣乾燥、紅外線輻射、微波乾燥等。由於商業易於取得性及實用性，透氣乾燥係熟知的，及係本發明通常使用而進行纖維網非加壓性乾燥的手段。合適的透氣乾燥織物包含但不限於：具有實質連續機械方向脊線的織物，其中該脊線係由多數經紗群聚在一起而製成，例如美國專利第6,998,024號所揭示者。其他的透氣乾燥織物包含美國專利第7,611,607號所揭示者，其符合本發明之內容在此併入，具體地，該織物係命名為Fred(t1207-77)、Jeston(t1207-6)、Jack(t1207-12)。纖維網較佳地係在未加壓於楊基乾燥器表面之下，而在該透氣乾燥織物上乾燥到最終乾燥度，之後並未加以起皺。
濕式簿紙纖維網6經由非加壓乾燥而形成乾簿紙纖維網15之後，藉由該乾簿紙纖維網15在收捲之前傳輸到楊基乾燥器，或使用可替代的縮短方法(foreshortening method)，如美國專利第4,919,877號所揭示的微起皺，使該乾簿紙纖維網15可能加以起皺。
在已收捲的製品中，通常有利的是，使最柔軟的側邊面對消費者來收捲該製品，因此用於增加這個側邊的柔軟度之剪斷方法係較佳的。然而，也可能處理該纖維網的空氣側邊而非織物側邊，及在這些實施例中，也可能增加空氣側邊的柔軟度至高於織物側邊柔軟度的水準。
本發明的方法非常適合形成多層的簿紙製品。該多層的簿紙製品能夠含有兩層、三層或更多層。在一具體實施例中，依照本發明形成一個雙層的筒狀簿紙製品，其中兩層均使用相同的製紙方法來製造，例如未起皺的透氣成形乾燥。然而在其他實施例中，層體可由不同的方法來形成。一般而言，在收捲成筒狀之前，該第一及第二層係附著在一起。 任何適用於積層該纖維網在一起的方法均可使用。例如，該方法包含透過纖維纏結而造成層體機械式附著在一起的起皺裝置。然而在可替換的實施例中，可使用膠黏劑以便附著該層體在一起。
又，依照本發明所製備的纖維網，可施處任何適當的後序加工，其包含但不限於：印刷、壓花、壓平、切條、折疊、與其他纖維結構結合、及相似之類者。
依照這個方式將竹材纖維結合至簿紙纖維網中，本發明提供有令人驚訝特徵的簿紙纖維網。例如，包括竹材的透氣乾燥的簿紙纖維網，已經改良膨鬆度，而不損失耐久度或柔軟度。下方的表二顯示，透氣乾燥簿紙纖維網及習用的濕式加壓的控制簿紙纖維網(包括硬木及軟木纖維及可比擬的纖維網，其中該軟木纖維係已經由竹材或硬木尤加利纖維分別地取代)之比較。如表二所示者，添加竹材纖維至纖維網中，造成簿片膨鬆度增加而未負面性地影響到耐久度或柔軟度。然而，這個結果只在透氣乾燥的簿紙纖維網上觀察到。當纖維網係使用習用的濕式加壓技術而製成，膨鬆度實際地下降，同時耐久度及柔軟度受到負面性地影響。以硬木取代軟木纖維時，在造成膨鬆度增加的同時，使耐久度及柔軟度均下降。
試驗方法 簿片膨鬆度
簿片膨鬆度之計算係乾簿片厚度(以微米表示)除以乾基重(以gsm表示)之商數。結果簿片膨鬆度係以每克立方米加以表示。更具體地，簿片膨鬆度係依照以下所測得的單一簿紙片的代表性厚度，TAPPI測試方法T402”用於紙、紙板、紙漿手抄紙、及相關製品的處理及測試氛圍”，及T411 om-89”紙、紙板及組合紙板之厚度”。用於執行T411 om89的測微器係Emveco 200-A簿紙厚度測試機(奧勒岡州Newberg市之Emveco公司)。該測微器具有2公斤-帕斯卡之負載、2500平方微米之壓力腳區、56.42微米之壓力腳直徑、停留時間3秒、每秒0.8微米之低速率。
撕裂
撕裂試驗係依照TAPPI測試方法T-414”紙的國際抗撕裂”(抗撕裂測試-典型方法)加以執行，其使用一條落降式垂擺，例如Lorentzen & Wettre型號SE 009。撕裂強度係有方向性的，MD及CD撕裂係獨立地測得。
更加具體地，從簿紙製品或簿紙基片上切下待測樣本的矩形試驗樣品，使試驗樣品在待測方向上(如MD或CD方向)的測值為63±0.15 mm(2.5英吋±0.006)，及在另一方向上為73~114 mm之間(2.9及4.6英吋)。樣品的邊緣必須平行及垂直於試驗方向(不傾斜)。任何能夠進行上述精確度及精準度的合適的切割裝置，均可使用。試驗樣品從樣本區取出時，應無折疊、皺紋、起皺線、穿孔或其他可能造成試驗樣品異於其餘材料之破損。
待試驗之層體或簿片的數量，係依照以下來決定：試驗結果落入撕裂測試機之線性範圍尺度之20~80%之間所需要的層體或簿片數量，更佳地係在20~60%之間。樣本較佳地係在不靠近切割樣本之材料邊緣的6 mm(0.25英吋)之內加以切割。當試驗需要較多的層體或簿片時，其係面對同一 方向加以安置。
然後將試驗樣品安置在落降式垂擺裝置的夾具之間，樣品的邊緣對齊夾具的前緣。夾具閉合，用該儀器的切割刀在樣本的前導緣上切割一條20 mm的細縫。例如，在Lorentzen & Wettre型號SE 009垂擺上，按下切割刀橫桿一直到其抵達止動為止，產生該細縫。細縫應該乾淨而無碎屑，因為在後序試驗期間其將用於啟動撕裂。
釋開該垂擺，及紀錄撕裂值，其為完全地撕裂該試驗樣品所需的力。對於每一樣品重複該試驗總共10次，10個讀數的平均數作為撕裂強度。撕裂強度的單位為克力(gf)。平均撕裂值係所測試方向(MD或CD)的撕裂強度。”幾何平均撕裂強度”係平均MD撕裂強度及平均CD撕裂強度之乘積的平方根。Lorentzen & Wettre型號SE 009有一組用於受測試層體數目的設定值。某些測試機可能需要將撕裂強度乘以一個因數，提供每層的撕裂強度。對於想要作為多層製品的基片而言，撕裂結果係以多層製品的撕裂來報告，而非單一層的基片。此藉由單一層基片的撕裂值乘以最終製品之層數而完成。相似地，多層最終製品的撕裂資料，係以最終製品簿片的撕裂強度加以表示，而非個體層者。可使用多種方式來計算，但通常藉由輸入待測簿片數量至測量裝置來完成，而非輸入待測層體數目。例如，兩個簿片可為單層製品的兩個單層簿片，及2層製品用的兩個雙層簿片(4層)。
張力
張力試驗係依照TAPPI試驗方法T-576”紙巾及簿紙製品之張力性質(使用恆定的拉長速率)”來完成，其中該試驗係在一維持恆定拉長速率的張力試驗機上加以進行，及每一所測樣品的寬度係3英吋。更具體地，乾張力強度試驗所用的様本係由JDC精準樣品切割器(賓州費城之Thwing-Albert Instrument公司，型號No.JDC3-10，序號No.37333)或其等價者，在機械方向(MD)或橫斷機械方向(CD) 上，切下3英吋±0.05”(76.2 mm±1.3 mm)寬長條而加以製備。用於測量張力強度的儀器係MTS System 11S，序號No.6233。資料取得軟體係Windows專用的MTS TestWord®第三版(紐約市三角公園之MTS系統公司)。取決於待試驗的樣品強度，負載室係加以選擇為50牛頓或最大100牛頓，以致於主要尖峰負載值係在負載室之滿載值的10~90%之間。夾頭的尺規長度，就面紙及紙巾而言係4±0.04英吋(101.6±1 mm)，而就浴巾而言係2±0.02英吋(50.8±0.5 mm)。交叉頭速度係10±0.4英吋/分(254±1 mm/min)，破裂感應度係設定為65%。樣品係安置在儀器的夾頭，垂直及水平的中心。然後啟動試驗，及在樣品破裂時終止。取決於受測試樣品的方向，尖峰負載係加以紀錄成為”MD張力強度”或”CD張力強度”。每一個製品或簿片試驗10個代表性的樣品，全部個體樣品試驗的算數平均數係加以紀錄成為製品或簿片之合適的MD或CD張力強度，其單位為每3英吋樣本克力。幾何平均張力(GMT)強度係加以計算，及以每3英吋樣本寬度之克力來表示。張力能量吸收(TEA)及斜率，也藉由張力測試機加以計算。TEA的單位係gm cm/cm2。斜率係以公斤單位來紀錄。TEA及斜率係方向依賴的，因此MD及CD方向係獨立地測量。幾何平均TEA及幾何平均斜率係界定為某性質之代表性MD及CD值之乘積的平方根。
多層的製品係以多層製品來試驗，其結果代表總製品的張力強度。例如，雙層的製品係以雙層製品來測試，並依此紀錄。打算用於雙層製品的簿片係以雙層試驗，其張力強度依此來紀錄。可替換地，也可試驗單一層，其結果再乘以最終製品的層數，以取得張力強度。
破裂強度
在本文中，破裂強度係纖維性結構被施加垂直於纖維結構平面之變形時，其吸收能量之能力的測量。破裂強度通常依照ASTM D-6548來測得，但是試驗係在恆速延展(MN, Eden Prairie市之MTS系統公司)的張力測試機上、由電腦基礎的資料取得及框架控制系統加以完成，其中負載室係安置在樣品夾具上方，以致於穿透構件被下降至試驗樣品中，造成其破裂。負載室及樣品的安放係相反於ASTM D-6548之第一圖所示者。穿透組合件係由半球狀的陽極化鋁板穿透構件加以組成，其直徑為1.588±0.005 cm，被固定在一個具有球端基座的可調節桿。試驗樣本係固定在樣本夾具之內，其由上及下鋁材同心環組成，在測試期間該樣本係穩固地藉由機械夾持而維持在環間。樣本夾持環的內徑係8.89±0.03 cm。
張力試驗機係如下來設定，交叉頭速度為15.2 cm/min、探針分離係104 mm、破裂感應係60%、遲緩補償(slack compensation)為10gf，及該儀器係依照製造商的說明來校正。
樣本係依照TAPPI條件加以調理，及切成127X127 mm±5 mm的方塊。就每一個試驗而言，結合總數為3的製品簿片。該簿片係彼此在頂部堆疊，以致於簿片的機械方向皆係對齊。在樣品包括多層的層體時，層體係加以分離以利試驗。在每一種情況下，試驗樣品包括3片製品。例如，若該製品係2層的簿紙製品，則試驗總數為6層的3片製品。若該製品係單層簿紙製品，則試驗總數為3層的3片製品。
在試驗之前，將破裂夾具插入張力測試機之底部，及降低探針一直到其大約在對齊板上方約12.7 mm處，如此依照需要來調節探針高度。然後調節探針長度，其下降直到停留在對齊板的凹陷區時為止。
推蔫使用一負載室，其中主要尖峰負載結果係落在負載室能力的10~90%之間。為了決定最合適的負載室以利試驗，最初試驗樣品來決定尖峰負載。若尖峰負載係<450 gf，則使用10牛頓的負載室，若尖峰負載>450 gf，則使用50牛頓的負載室。
設備設定及負載室選取之後，將樣品插入樣品夾 具，將試驗樣品夾持在一處所，如此進行試驗。然後啟動試驗程序，使穿透總成以上述的速率下降至上述的距離。試驗樣品因穿透總成而破裂時，顯示所測得的穿透力阻抗，及加以紀錄之。然後釋開該樣品夾具，將樣品移開及準備該設備進行下一個試驗。
尖峰負載(gf)及抵達尖峰能量(g-cm)係加以紀錄，對於其餘樣品重複進行該方法。每一樣本最少測試5個樣品，5個試驗的尖峰負載平均被報導為乾破裂強度。
例子 例一：包含竹材的習用濕式加壓簿紙
利用一起皺機以濕式加壓方法來形成樣本碼(sample code)。依此製成單層的紙浴巾及雙層的面紙製品，並依照前述試驗方法段落的相同試驗進行測試。以下的簿紙製造方法係加以使用來製成樣本碼。
起初，在約100℉下、3%稠度的北方軟本牛皮紙(NSWK)紙漿係分散在一打漿機內30分鐘。在某些情況下，如下表所指，NSWK紙漿係在1.5~5.0高壓-日/公噸(hp-days/metric ton)之下加以精製。然後NSWK紙漿係輸送到卸料池，接著稀釋到約0.75%稠度。在某些情況下，在稀釋之後，在NSWK內添加Kymene® 920A及/或Hercobond® 1366(均可購自KY,Covington市的Ashland公司)。NSWK纖維係使用於多層簿紙纖維網時，其係添加在3層簿紙纖維網的中間層。
在約100℉下、3%稠度的Aracruz ECF(一種尤加利硬木牛皮紙(EHWK)紙漿)，係分散在一打漿機內30分鐘。然後，EHWK紙漿係輸送到卸料池，接著稀釋到約0.75%稠度。EHWK紙漿纖維係作為3層簿紙結構的兩個外層。
商售的經漂白竹材紙漿係來自中國貴州省的貴州赤天化紙業股份有限公司(於後文係指中國竹材)，及泰國Khon-Kaen的Phoenix紙漿及紙業公司(於後文係指泰國竹 材)。中國竹材係三種熱帶竹子物種的混合物(慈竹”Neosinocalamus affinis”、硬頭黃竹”Bambusa rigida”、撐高竹x大綠竹雜交”Bambusa pervariabilis x Dendrocalamopsis Daii”)。中國竹材係由TCF硫酸鹽法而製成紙漿。泰國竹係ECF漂白的牛皮紙漿，由四種熱帶竹子物種混合物所組成：簕竹”Bambusa Bluemeana”、馬甲竹”Bambusa Tulda”、孝順竹”Bambusa Nana”、馬來麻竹”Dendrocalmus Asper”。
孟宗竹紙漿維係由以下製備：切碎的綠孟宗竹桿，以牛皮紙漿法，使用硫化鈉及氫氧化鈉分解，接著以氧氣除木質，以二氧化氯漂白。漂白後，紙漿在帶狀濾機上乾燥到30~50%稠度，形成永不乾燥的團塊紙漿(never dried crumb pulp)。永不乾燥紙漿，藉由在125℉下、在水力打漿機內，以1400加侖水中350基本磅(basis pound)的烤箱乾燥的竹材團塊紙漿形成淤漿，而轉化成為基重約250g/cm2的乾稀薄紙漿。該淤漿進行紙漿化約20分，產生3%稠度的竹材紙漿淤漿。該淤漿被輸送到流漿箱，在以每分約90英呎移動的長網製紙機的成形皮帶上加以沉澱，及除水。只在機械的濕式加壓區內以滾筒重量進行的除水過程中完成最小的加壓。接著。已除水的紙漿簿片被輸送到三個堆疊的滾輪乾燥機，進行乾燥及收捲在4英吋的核心上。滾輪堆疊內的蒸汽壓係加以控制而提供一濕度介於6~8%的乾稀薄紙漿。
竹材或NSWK紙漿纖維在約100℉下、以3%稠度分散在打漿機中約25分鐘。在某些情況下，如下表所指，竹材紙漿係在1.5~5.0高壓-日/公噸(hp-days/metric ton)之下加以精製。然後，竹材或NSWK紙漿係輸送到卸料池，接著稀釋到約0.75%稠度。在某些情況下，在稀釋之後，在NSWK內添加Kymene® 920A及/或Hercobond® 1366。竹材及NSWK纖維係使用於多層簿紙纖維網時，其係添加在3層簿紙纖維網的中間層。
相似地，購自Fibria公司之漂白的尤加利硬木牛皮紙漿纖維，在100℉下、以3%稠度在一打漿機中分散3分鐘。然後尤加利紙漿淤漿輸送到卸料池，接著稀釋到約0.75%稠度。在某些情況下，在稀釋之後，在NSWK內添加Kymene® 920A及/或Hercobond® 1366。竹材及NSWK纖維係使用於多層簿紙纖維網時，其係添加在3層簿紙纖維網的中間層。
在某些情況下，來自機械卸料的紙漿纖維係在約0.1%稠度之下，泵送至流漿箱。來自機械卸料的紙漿纖維係輸送經過流漿箱中的分離式岐管，產生一種3層的簿紙結構。在生產層體結構的情況下，存料紙漿纖維淤漿的流體係加以控制，在兩個外層上產生簿紙纖維網EHWK纖維總重之約30~35%的分離層，及在中間層內約30~40%的NSWK或竹材紙漿纖維。這些纖維係使用起皺成形機而沉澱在毛毯上。
在其他情況下，一種混合纖維網係藉由以下產生：稱重合適數量的第一紙漿纖維倒入打漿機內，及在100℉下、以3%稠度分散約30分鐘。在某些情況下，紙漿係在1.5~5.0高壓-日/公噸(hp-days/metric ton)之下加以精製。然後第一紙漿淤漿均等地輸送到三個卸料池。然後稱重第二紙漿纖維的數量倒入打漿機中，若想要的話，以相似方式加以分散及稀釋。然後第二紙漿淤漿均等地輸送到三個卸料池。接著卸料池被稀釋到約0.75%稠度。在稀釋之後，在某些情況下，在卸料池內的混合配料中添加Kymene® 920A及/或Hercobond® 1366。然後，混合淤漿在泵送至3層流漿箱之前，稀釋至約0.1%稠度，以致於三層的分離層皆均勻地分佈。可替換地，在不需要精製時，紙漿可依照前述程序一同在打漿機內混合，然後從打漿機將混合淤漿輸送到機械卸料。
稠度約10~20%的濕式簿片，被附著到楊基乾燥器，經由壓力滾筒以約80~120 fpm移動通過軋輥。
經過壓力滾筒軋輥的濕式紙漿之稠度(後壓力滾筒稠度，PPRC)係約40%。一位在楊基乾燥器下方的灑佈桿， 在60 psi壓力下、以約0.25固體/製品平方米之速率，噴灑一起皺組合物。該起皺組合物包括：0.16 wt%的聚乙烯醇(PVOH)，(CelvolTM 523，購自KY,Calvert市之Celanese化學公司)，0.013 wt%的PAE樹脂(KymeneTM 6500，購自KY,Convington市之Ashland公司)，及0.0013 wt%的ResozolTM 2008(KY,Convington市之Ashland公司)。
簿片在楊基乾燥器上移動時係乾燥至約98~99%稠度。接著起皺刮刀自楊基乾燥器上刮離該簿紙片及一部份的起皺組合物。然後，起皺的簿紙基片被收捲在以約50~100 fpm移動的核心，成為可供轉化使用的柔軟紙捲。
為了產生雙層的面紙製品(樣本編號Nos.1-4)，兩個已起皺簿紙的柔軟紙捲接著加以解除收捲、滾軋、及層合在一起，使兩個起皺側均位在該雙層結構的外側。結構邊緣上的機械式起皺，使層體維持在一起。然後，層合的簿片在邊緣上加以分割，形成約8.5英吋之標準寬度，及折疊之，並切割成為面紙長度。簿紙樣本係加以調理及測試。
依照本例子所製的樣本係總結在以下的表三。
例二：包括竹材的未起皺的透氣乾燥簿紙
一般依照美國專利第5,607,551號所述，製成一單一層的透氣乾燥的簿紙纖維網，該專利在本文中併入相符於本發明之部份。
更加具體地，約60~100磅(烤箱乾燥基準)的Aracruz ECF(一種尤加利硬本牛皮紙(EHWK)紙漿，購自巴西，里約市的Aracruz公司)，在平均地輸送到兩個機械卸料池之前，在100℉下、以3%稠度、分散在一打漿機內30分鐘，及稀釋至稠度為1%。若使用Hercobond 1366，在其添加到機械卸料池之前，係加以稱重及稀釋至1%活性溶液。纖維淤漿及化學藥劑，在存料溶液被輸送到流漿箱之前，允許混合約5分鐘。
40磅(烤箱乾燥基準)的北方軟木牛皮紙纖維(NSWK)(或竹材纖維，若有使用)，在輸送到第二機械卸料池之前，在100℉下、以3%稠度、分散在一打漿機內25分鐘，及稀釋至稠度為1%。該軟木纖維在打漿後而在輸送到前述例子的機械卸料池之前，係可加以精製。
為了產生多層的簿紙纖維網，在每一種存料形成之前，其進一步地稀釋至稠度為約0.1%，及輸送到三層的流漿箱，以便提供一種多層的簿片。多層簿片的纖維組合物係如下表所述。一般來說，外層包括EHWK及內層包括NSWK、竹材纖維或其混合物。
混合的簿紙纖維係依照上述來製造。
所形成的纖維網係無壓力除水，及火速地傳輸到傳輸織物上，其以小於成形織物約25%的速度移動。然後該 纖維網係傳輸到透氣乾燥織物上及加以乾燥。樣本11~15係轉化成為成捲的製品以便生產單層的紙浴巾製品。樣本係依照以下的表四加以製成。
例三：包括竹材的未起皺的透氣乾燥的紙毛巾
單層的未起皺透氣乾燥(UCTAD)簿紙纖維網，通常係依照美國專利第5,607,551號加以製成。
更加具體地，約50~90磅(烤箱乾燥基準)的Aracruz ECF(一種EHWK紙漿，購自巴西，里約市的Aracruz公 司)連同約10~50磅的漂白化學-熱機械紙漿(BCTMP)，在平均地輸送到三個機械卸料池之前，在100℉下、以3%稠度、分散在一打漿機內25分鐘，及稀釋至稠度為1%。
40磅(烤箱乾燥基準)的NSWK(或竹材纖維，若有使用)，在平均地輸送到三個含有EHWK及BCTMP纖維的機械卸料池之前，以3%稠度、分散在一打漿機內25分鐘，及在1~5馬力噸/日之下加以精製。機械卸料池稀釋至稠度為1%。Kymene 920A以1%乾活性劑對烤箱乾燥基準總紙漿的比例來添加到機械卸料池中。然後，該存料溶液，在稀釋至0.75%稠度後，以相等數量來通過三層的流漿箱，形成一混合簿片。
所形成的纖維網係無壓力除水，及火速地傳輸到傳輸織物上，其以小於成形織物約25%的速度移動。然後該纖維網係傳輸到透氣乾燥織物上及加以乾燥及滾軋。樣本係如下述表五加以製成。
纖維網強度及膨鬆度
竹材在多種簿紙上之強度及耐久度性質的效應，係使用多種水準竹材來製備樣本而加以開發。表六總結依照上述所製之基底簿片的物理性質。表七總結依照上述所製之最終製品的物理性質。
控制組相較於含NBSK(取代竹材)之相同控制組的膨鬆度改變(膨鬆差%)，係總結於下表。
纖維網柔軟度及耐久度
竹材對於簿紙纖維網之耐久度(耐久指數)及柔軟度(柔軟指數)的效應，係藉由多種水準的竹材來製備樣本而加以開發，其結果總結如下。
相較於含有NBSK(取代竹材)之相同的控制組，耐久指數及硬挺指數的相對改變，係總結於下表。
雖然簿紙纖維網及包括其之製品係以相關於本文之具體較佳實施例來詳細描述，但是一般精於本項技藝人 士將明瞭的是，在取得前述之瞭解之下，可能已經知悉這些實施例的替換、變型或等價者。因此，本發明的範圍應以下述申請專利範圍及其等價者進行評估。
3‧‧‧內成形織物
4‧‧‧成形滾筒
5‧‧‧外成形織物
6‧‧‧濕式簿紙纖維網
8‧‧‧傳輸織物
9‧‧‧真空滑軌
10‧‧‧流漿箱
11‧‧‧透氣乾燥織物
12‧‧‧真空傳輸滾筒
13‧‧‧透氣乾燥器
15‧‧‧乾簿紙纖維網
25‧‧‧簿紙捲

Claims (20)

  1. 一種多層的透氣乾燥的簿紙網，該網包含一第一纖維性層體及一第二纖維性層體，該第一纖維性層體包含木材纖維及該第二纖維性層體包括竹材纖維，其中該第一纖維性層體係實質地不具有竹材纖維及其中該竹材纖維包含該透氣乾燥網總重之至少10%；其中，該第一纖維性層體基本上由硬木纖維組成及該第二纖維性層體包括竹材及軟木纖維。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的多層的透氣乾燥的薄紙網，其中在該第二纖維性層體的軟木纖維的數量係小於該層體重量的10%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的多層的透氣乾燥的薄紙網，其中該第一纖維性層體包含該第一纖維性層體重量之至少75%的硬木纖維及該第二層體包括該第二纖維性層體重量之至少50%的竹材纖維。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的多層的透氣乾燥的薄紙網，其中該透氣乾燥的網包含小於該透氣乾燥的網10%的軟木纖維。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的多層的透氣乾燥的薄紙網，其具有大於20的耐久指數。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的多層的透氣乾燥的薄紙網，其具有小於7的硬挺度指數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的多層的透氣乾燥的薄紙網，其具有大於10公克/立方公分的膨鬆度。
  8. 一種簿紙製品，其包含一第一透氣乾燥的簿紙網，該網包含一第一纖維性層體及一第二纖維性層體，該第一纖維性層體包含木材纖維及該第二纖維性層體包含竹材纖維，其 中該第一纖維性層體係實質地不具有竹材纖維及其中該竹材纖維包含該透氣乾燥的網總重的至少10%，該簿紙製品具有基重10~60公克/平方公尺。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的簿紙製品，進一步地包含一第二簿紙網，其係鋪設於該第一透氣乾燥的簿紙網上。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的簿紙製品，其具有大於20的耐久指數。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的簿紙製品，其具有小於13的挺度指數。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的簿紙製品，其具有大於10公克/立方公分的膨鬆度。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的簿紙製品，其中該網進一步地包含一第三纖維性層體，其包含木材纖維且實質地不具有竹材纖維。
  14. 如申請專利範圍第8項所述的簿紙製品，其中該木材纖維包含該透氣乾燥的網總重的20%~50%及該網包含小於該透氣乾燥的網重量10%的軟木纖維。
  15. 如申請專利範圍第8項所述的簿紙製品，其具有基重20~45公克/平方公尺及10~22公克/立方公分的膨鬆度。
  16. 如申請專利範圍第8項所述的簿紙製品，其具有5~10的硬挺度指數。
  17. 如申請專利範圍第8項所述的簿紙製品，其中該網進一步地包含一第三纖維性層體，其包含木材纖維且實質地不具有竹材纖維，該網具有基重20~45公克/平方公尺、10~22公克/立方公分的膨鬆度、及5~10的硬挺度指數。
  18. 如申請專利範圍第8項所述的簿紙製品，其中該竹材纖維 具有1~2mm的平均纖維長度。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的簿紙製品，其中該竹材纖維係自一竹子物種衍生，該竹子物種係選自由南竹(phyllostachys heterocycla pubescens)、淡竹(phyllostachys nigra variant Henon)、烏哺雞竹(phyllostachys vivax)、及桂竹(phyllostachys bambusoides)所組成的群組。
  20. 如申請專利範圍第8項所述的簿紙製品，其中該透氣乾燥的網係未起皺的。
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