[发明专利]薄纸的溶解空气去粘合

说明书

本文中公开了薄纸和制造方法。在一个方面，薄纸基本上不含化学去粘合剂，并且具有在约500至约5,000克/3英寸(g/3in)范围内的几何平均拉伸强度(GMT)和在约50至约350密耳/8张范围内的厚度。

相关申请的交叉引用

本申请基于2017年5月8日提交的美国非临时专利申请号15/589,463，该非临时专利申请基于2016年5月23日提交的美国临时专利申请号62/340,038。在此要求前述申请的优先权，并且通过引用将它们的公开内容结合到本文中。

技术领域

本发明总体上涉及一种制造薄纸的方法。更具体地，本发明涉及一种制造膨松薄纸的方法。

背景技术

柔软性是薄纸中所需的性能。感知的柔软度与弱强度、提高的松密度和表面光滑度或纹理的性能相关。制造软的薄纸和纸巾的方法是已知的，包括例如杨克式氏起皱、穿透干燥、织物起皱、靴形压榨等。这些方法的一些效果是当片材脱水时抑制纤维间键如氢键的形成，以及破坏由于机器设计而在片材中形成的键。

虽然在形成后纸张的拉伸强度可能尚不完全清楚，但许多理论提供了合理的模型。根据一种模型(描述于Page,D.H.，“A Theory for the Tensile Strength of Paper”,PAPRICAN,PPR-7,1968年7月)，给定纤维群和给定造纸机设计的拉伸强度可以通过片材中纤维的相对粘合面积(RBA)解释。RBA是在纸张的形成、处理、压榨和干燥过程中形成的纤维间键的数目的函数。湿纤维素纤维幅的强度最初是低的。随着水被从所述幅中除去，水分子可以在相邻纤维中的羟基之间形成桥。随着更多的水被除去，毛细管力(“坎贝尔效应”力)可以将纤维拉到足够近，使得在纤维之间能够形成氢键，从而给予所述幅干强度。在另一个模型中(描述于Tejado,A.and van de Ven,T.G.M.,“Why Does Paper Get Stronger asit Dries？”Materials Today,2010年9月，第13卷第9期”)，在纸幅干燥时表面张力和润湿力也对湿强度和氢键的形成有贡献。类似的力出现在纤维素纤维的中空腔中，这能够导致它们在水被移除时坍塌并变得扁平和带状。

造纸的其它方面可以影响拉伸强度。例如，压榨通过从基质中除去水和通过使纤维更靠近在一起从而促进纤维与纤维的粘合来增加湿纸幅的拉伸强度。在Sanford等人的美国专利号3,301,746中描述了一种造纸方法，该方法省略了湿压，因此旨在避免纤维与纤维的粘合并增加薄纸的柔软度、松密度和吸收性。

用于增加柔软度的另一种方法是在生产过程中向纤维素纤维中添加化学去粘合剂。化学去粘合剂抑制纤维形成氢键的能力并因此导致降低的拉伸强度。

传统的湿压机(CWP)利用压榨步骤来增加纸张在引领到杨克式烘缸时的固体含量。然后通过化学去粘合剂的添加和将纸页从杨克式烘缸上起皱下来的组合来破坏通过压榨步骤在纸张中产生的粘合。

此外，许多现代的抄片器使用“穿透空气干燥”(TAD)来降低强度并增加松密度。TAD通过利用真空、蒸汽和热空气的组合从未压榨的湿纸幅中除去水而使纸页中的氢键形成最小化并在给定的松密度水平下提供减少的定量。与CWP机器相比，TAD提供了纤维成本节省，但需要更高的能源成本来热去除未压榨纸页中的高含量水。

与CWP相比，织物起皱(FC)工艺增加了松密度和柔软度，并且提供了比TAD低的能量成本。化学去粘合剂可被用于增加通过CWP和FC方法制成的薄纸的柔软度。然而，化学去粘合剂可能无法克服TAD的在给定定量下松密度较大的优点。

虽然化学去粘合剂和TAD技术提供了理想的薄纸，但这些方法是昂贵的。此外，由于高的能量输入要求，使用TAD技术的薄纸生产具有固有地高的操作成本。