ES2199437T3 - Papel tisu de una sola hoja suave y voluminoso. - Google Patents

Papel tisu de una sola hoja suave y voluminoso.

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ES2199437T3 ES98914380T ES98914380T ES2199437T3 ES 2199437 T3 ES2199437 T3 ES 2199437T3 ES 98914380 T ES98914380 T ES 98914380T ES 98914380 T ES98914380 T ES 98914380T ES 2199437 T3 ES2199437 T3 ES 2199437T3
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Frank Harper
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Abstract

LA PRESENTE INVENCION ESTA RELACIONADA CON UN PAPEL DE SEDA BLANDO Y GRUESO DE UNA CAPA, Y CON UN PROCESO PARA FABRICAR DICHO PRODUCTO DE PAPEL DE SEDA, QUE TIENE UN PESO BASICO DE AL MENOS APROXIMADAMENTE 6,8 KG / RESMA DE 278,7 METROS CUADRADOS Y TENIENDO UNA BAJA ASIMETRIA, MOSTRANDO EL TEJIDO MENCIONADO UNA RESISTENCIA ESPECIFICA A LA TRACCION TOTAL DE ENTRE 40 Y 75 GRAMOS PARA 3,3 CM POR KILOGRAMO POR RESMA DE 278,7 METROS CUADRADOS, UNA RESISTENCIA ESPECIFICA A LA TRACCION EN CONDICION HUMEDA EN DIRECCION TRANSVERSAL DE ENTRE 2,75 Y 7,5 GRAMOS PARA 3,3 CM POR KILOGRAMO POR RESMA DE 278,7 METROS CUADRADOS, SIENDO LA RELACION DE LA TENSION MD RESPECTO A LA TENSION CD DE ENTRE 1,00 Y 2,75, LA RIGIDEZ ESPECIFICA DE LA TENSION MEDIA GEOMETRICA DE ENTRE 0,19 Y 0,44 GRAMOS POR CENTIMETRO POR PORCENTAJE DE RESISTENCIA A LA TRACCION POR LIBRA POR RESMAS DE 278,7 METROS CUADRADOS, CON UNA RELACION DE ESTIRAMIENTO EN DIRECCION TRANSVERSAL DEL PRODUCTO CON RESPECTO AL ESTIRAMIENTO EN DIRECCION TRANSVERSAL DE LA BASE DE AL MENOS APROXIMADAMENTE 1,4, CON UNA DESVIACION DE FRICCION INFERIOR A 0,225, Y UN PARAMETRO DE ASIMETRIA INFERIOR A 0,275.

Description

Papel tisú de una sola hoja suave y voluminoso.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a papel tisú suave, fuerte en el uso, voluminoso, de una sola hoja que presenta baja diferencia entre las caras y a procedimientos para la fabricación de dichos tisús.
Antecedentes de la invención
El secado con aire pasante se ha convertido en la tecnología de preferencia para fabricar tisú para muchos fabricantes que construyen nuevas máquinas de tisú ya que, como resultado, el secado con aire pasante ("TAD") ofrece muchos beneficios económicos en comparación con las técnicas más antiguas de prensado en húmedo convencional ("CWP"). Con el secado con aire pasante, es posible producir un papel tisú de una hoja con buena suavidad y volumen iniciales a medida que abandona la máquina de tisú.
En el procedimiento de prensado en húmedo más antiguo, para producir un tisú de calidad superior, se ha preferido normalmente combinar dos hojas estampándolas entre sí. De esta forma, las superficies de la cara expuesta al aire más ásperas de cada hoja se pueden unir entre sí y ocultarse así dentro de la lámina. Sin embargo, la producción de productos de dos hojas, incluso con las máquinas de la técnica de CWP, reduce la productividad de la máquina en aproximadamente 20% en comparación con el producto de una hoja. Además, se puede producir una penalización económica sustancial en la producción de los productos de dos hojas ya que los cilindros generadores de cada hoja no siempre son de la misma longitud, y una rotura en cualquiera de las hojas individuales hace que la operación tenga que pararse hasta que se pueda remediar. Además, normalmente no resulta económico convertir las máquinas de tisú CWP más antiguas a máquinas TAD. Pero a pesar de que el secado con aire pasante se ha preferido frecuentemente para las máquinas nuevas, el prensado en húmedo convencional tampoco carece de ventajas. El agua se puede eliminar normalmente de una banda celulósica con un coste energético más bajo por medios mecánicos tales como compactación total que mediante secado con aire caliente.
Lo que se ha necesitado en la técnica es un procedimiento para fabricar un tisú de calidad superior de una hoja que tenga gran volumen y excelentes propiedades de suavidad y absorbencia usando el prensado en húmedo convencional. De esta forma se pueden aprovechar las ventajas de las máquinas CWP más antiguas que se pueden usar para producir tisú de una hoja de alta calidad a un coste mucho inferior que el asociado con la producción de tisú de dos hojas.
Entre las barreras más significativas para producir tisú CWP de una hoja se encuentra la baja suavidad y grosor y la extrema diferencia de caras de las bandas de una hoja. La suavidad del producto tisú se puede incrementar mediante la disminución de la resistencia, ya que es conocido que la suavidad y la resistencia están inversamente relacionados. Sin embargo, un producto que presente una resistencia muy baja presentará dificultades en la fabricación y será rechazado por los consumidores ya que no resistirá el uso. El uso de fibras de calidad superior y bajo grosor, tales como eucalipto, y la estratificación de la materia prima para que las fibras de suavidad superior estén en las capas externas del tisú es otra forma de solventar la baja suavidad de los productos CWP; sin embargo, la aplicación de esta solución resulta cara de aplicar, tanto por el equipo como por los costes de la fibra en marcha. En cualquier caso, ninguno de estos esquemas soluciona el problema del bajo grosor. Los procedimientos TAD que emplean la estratificación de fibras pueden producir una lámina agradable, suave y voluminosa que tiene una resistencia adecuada y una buena similitud de la textura superficial en el anverso de la lámina en comparación con el reverso. Tener la misma textura en el anverso y el reverso se considera muy deseable en estos productos o, más precisamente, tener distinta textura se considera generalmente muy indeseable. Debido a las deficiencias mencionadas anteriormente, muchos productos CWP de una hoja que se encuentran actualmente en el mercado son típicamente productos de mala calidad. Estos productos se consideran a menudo deficientes en grosor, suavidad, y absorbencia, y exhiben una excesiva diferencia entre las dos caras. Por consiguiente, estos productos han tenido una baja aceptación por el consumidor y típicamente se usan en aplicaciones de "fuera de casa", en las que la persona que compra el tisú no es el usuario.
Nosotros hemos encontrado que podemos producir tisús CWP suaves, de alto peso base y alta resistencia con baja diferencia entre caras mediante la combinación juiciosa de varias técnicas como se describe aquí. Básicamente, estas técnicas corresponden a cuatro categorías: (i) proporcionar una banda que tenga un peso base de por lo menos 6,8 Kg (15 libras) por cada resma de 278 m^{2} (3.000 pies cuadrados); (ii) añadir a la banda una cantidad controlada de un agente de resistencia en húmedo temporal y un suavizante/deunidor; (iii) crespar con alta adhesión, ángulo bajo, alto porcentaje de crespado, para dar al producto baja rigidez y alta elasticidad; y (iv) estampar el tisú entre cilindros de estampado acoplados, cada uno de los cuales tiene tanto elementos macho como hembra. Mediante varias combinaciones de estas técnicas como se describen, enseñan y ejemplarizan aquí, es posible controlar el grado requerido de suavidad, resistencia, absorbencia y diferencia entre caras según la finalidad deseada.
Descripción de los antecedentes de la técnica
El papel se fabrica generalmente suspendiendo fibra celulósica de dimensiones geométricas apropiadas en un medio acuoso y eliminando después la mayor parte del líquido. El papel obtiene parte de su integridad estructural de la disposición mecánica de las fibras celulósicas en la banda, pero la mayor parte de la resistencia del papel se obtiene de los enlaces de hidrógeno que unen las fibras celulósicas entre sí. Para papel destinado al uso como tisú de baño, el grado de resistencia impartido por esta unión entre fibras, aunque es necesario para la utilidad del producto, puede producir una falta de suavidad percibida que es perjudicial para la aceptación del consumidor. Un procedimiento común de aumentar la suavidad percibida del tisú de baño es crespar el papel. El crespado se efectúa generalmente fijando la banda celulósica a un medio de secado térmico de tambor Yankee mediante una combinación de adhesivo/agente de extracción y rasqueteando después la banda del Yankee mediante una cuchilla de crespado. El crespado, al romper un número significativo de enlaces entre fibras, hace que aumente la suavidad percibida del producto de tisú de baño resultante.
Otro procedimiento para incrementar la suavidad de la banda es a través de la adición de agentes químicos suavizantes y desunidores. A menudo se incorporan a la banda de papel compuestos tales como aminas cuaternarias que funcionan como agentes desunidores. Estas aminas cuaternarias catiónicas se pueden añadir a la suspensión fibrosa inicial a partir de la cual se hace la banda de papel. Alternativamente, el agente químico desunidor se puede pulverizar sobre la banda celulósica después de formarse pero antes de secarse.
Como se ha mencionado anteriormente, el tisú de baño de una hoja generalmente sufre el problema del bajo grosor, falta de suavidad, y también la "diferencia entre caras". La diferencia entre caras se introduce en la lámina durante el procedimiento de fabricación. La cara de la lámina que se adherió al Yankee y se crespó, esto es, la cara Yankee, es generalmente más suave que la cara "aire" de la lámina. Esta diferencia entre las dos caras se observa tanto en láminas que se han prensado para eliminar el agua como en láminas no prensadas que se han sometido al vacío y aire caliente (secado pasante) antes de ser adheridas al secador de crespado. La diferencia entre caras se encuentra incluso después del tratamiento con un suavizante. Un tisú de una hoja de calidad superior no sólo debe tener un nivel elevado de suavidad total, sino que también debe exhibir una suavidad de cada cara que se aproxime a la suavidad de la otra.
Se comentarán las patentes de la técnica anterior más pertinentes, pero, a nuestro juicio, no puede decirse que ninguna de ellas sea aplicable al tisú de una hoja de la presente invención que exhibe alto grosor, suavidad, resistencia y baja diferencia entre caras. La patente U.S. 4.447.294 de Osborne, III, se refiere a toallas y tisús faciales y da a conocer un procedimiento para hacer una toalla o producto tisú facial que tiene alta resistencia en húmedo y baja resistencia en seco. Esta referencia requiere que el agente de resistencia en húmedo esté por lo menos parcialmente curado y que se aplique un agente de desunión a la banda ya seca, lo que distingue esa referencia de la presente invención. Phan et al., en la patente U.S. 5.262.007 da a conocer toallas, servilletas, y papeles tisú que contienen un compuesto suavizante biodegradable, una resina de resistencia en húmedo temporal, y un agente humectante. La referencia de Phan requiere el uso de un agente humectante, presumiblemente para restaurar la absorbencia perdida por el uso del agente suavizante. La presente invención no está relacionada con la referencia de Phan y no requiere del uso de un agente humectante para lograr un tisú de baño de una hoja con alta absorbencia. En la patente U.S. 5.164.045, Awofeso et al. dan a conocer un tisú suave y de alto volumen. Sin embargo, la fabricación de este producto requiere la formación estratificada de espuma y una materia prima que contenga una cantidad sustancial de fibras anfractuosas y mecánicas, ninguna de las cuales son necesarias en la presente invención. La patente U.S. 5.695.607 da a conocer un producto con baja diferencia entre caras, pero el tisú no presenta el alto grosor y el agente de resistencia en húmedo temporal de la presente invención. En ausencia de estampado acoplado, el producto resultante no presenta una elasticidad en dirección transversal o energía de tensión absorbida en dirección transversal tan alta para una determinada elasticidad en dirección transversal y energía de tensión absorbida de la lámina base. Además, la fabricación de tal producto requiere de estrategias como la estratificación de fibras y/o estratificación química que se ha visto que son innecesarias para fabricar el producto de la presente invención. Dunning et al., patente U.S. 4.166.001, da a conocer un producto de tres capas con doble crespado que tiene una capa intermedia débil. El producto de Dunning no sugiere el nuevo tisú de una hoja de suavidad superior de esta invención y no contiene un agente de resistencia en húmedo temporal. Las referencias de la técnica anterior no dan a conocer o sugieren un tisú de una hoja de gran suavidad y fuerte que tenga baja diferencie de caras y que tenga una resistencia total a la tensión de no más de 75 gramos por 76 mm (tres pulgadas) por 0,45 Kg (libra) por resma de peso base, una elasticidad en la dirección transversal a la máquina de por lo menos 5,0 por ciento en el que la relación de la elasticidad del producto estampado respecto a la de la lámina base es por lo menos de aproximadamente 1,4, una resistencia a la tensión en húmedo en la dirección transversal de por lo menos 2,7 gramos por 76 mm (tres pulgadas) por 0,45 Kg (libra) por resma de peso base, una rigidez a la tensión inferior a aproximadamente 1,1 gramos por 25 mm (pulgada) por porcentaje de deformación por 0,45 Kg (libra) por resma de peso base, una desviación de fricción GM de no más de 0,225 y un parámetro de diferencia entre caras inferior a 0,275 normalmente en el rango desde aproximadamente de 0,180 a aproximadamente de 0,250.
Sumario de la invención
El nuevo tisú de una hoja de calidad superior con alta suavidad que presenta una "diferencia entre las caras" muy baja al mismo tiempo que una excelente suavidad, asociada con resistencia, se obtiene ventajosamente usando una combinación de cuatro etapas de preparación.
Convenientemente, el tisú de baño de suavidad superior, fuerte y con baja diferencia entre caras se ha preparado utilizando técnicas que corresponden a cuatro categorías: (i) proporcionar una banda que tiene un peso base de por lo menos 6,8 Kg (15 libras) por cada resma de 278 m^{2} (3.000 pies cuadrados); (ii) añadir a la banda o a la materia prima cantidades controladas de un agente de resistencia en húmedo temporal y un suavizante/desunidor; (iii) crespar con alta adhesión y ángulo bajo usando adhesivos orgánicos muy fuertes que contienen nitrógeno apropiados y un ángulo de crespado inferior a 85 grados, controlando las velocidades relativas del secador Yankee y de un carrete para producir un producto de elasticidad MD inferior de por lo menos 15%; y (iv) estampar el tisú entre cilindros de estampado acoplados, cada uno de los cuales tiene tanto elementos hembra como elementos macho. La materia prima puede incluir una mezcla de madera blanda, madera dura, y fibra reciclada. El tisú de una hoja de suavidad superior y fuerte que tiene baja diferencia entre caras se puede obtener apropiadamente a partir de una formadora homogénea o a partir de formadoras estratificadas de dos capas, tres capas o multicapas.
Otras ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción. Las ventajas de la invención se pueden comprender y alcanzar por medio de las instrumentaciones y combinaciones señaladas particularmente en las reivindicaciones adjuntas.
Para lograr las ventajas anteriores y de acuerdo con el objetivo de la invención como se realiza y describe ampliamente en la presente descripción, se da a conocer:
Un procedimiento de fabricar un tisú de una hoja absorbente de alta suavidad y alto peso base que comprende:
(a)
proporcionar una pulpa fibrosa de fibras papeleras;
(b)
formar una banda naciente a partir de dicha pulpa, en la que dicha banda tiene un peso base de por lo menos 6,8 Kg/resma de 278 m^{2} (15 libras/3.000 pies cuadrados);
(c)
incluir en dicha banda por lo menos aproximadamente de 1,36 Kg/1.016 Kg (3 libras/tonelada) de un agente de resistencia en húmedo temporal y hasta 4,5 Kg/1.016 Kg (10 libras/tonelada) de un suavizante que contiene nitrógeno; opcionalmente un suavizante que contiene nitrógeno catiónico;
(d)
deshidratar dicha banda;
(e)
adherir dicha banda a un secador Yankee;
(f)
crespar dicha banda desde dicho secador Yankee usando un ángulo de crespado inferior a 85 grados, en el que las velocidades relativas entre dicho secador Yankee y el carrete de bobinado se controlan para producir un producto final con elasticidad MD de por lo menos aproximadamente de 15%;
(g)
opcionalmente calandrar dicha banda;
(h)
estampar dicha banda entre cilindros de estampado acoplados, cada uno de los cuales contiene tanto elementos macho como elementos hembra;
(i)
formar una banda de una hoja en la que las etapas (a)-(f) y (h) y opcionalmente la etapa (g) se controlan para que resulte un producto tisú de una hoja que tiene una resistencia total a la tensión de no más de 75 gramos por 76 mm (tres pulgadas) por 0,45 Kg (libra) por resma de peso base, una resistencia a la tensión en húmedo en la dirección transversal de por lo menos 2,7 gramos por 76 mm (tres pulgadas) por 0,45 Kg (libra) por resma de peso base, una rigidez a la tensión de no más de aproximadamente 1,1 gramos por 25 mm (pulgada) por porcentaje de deformación por 0,45 Kg (libra) por resma de peso base, una relación de la elasticidad del producto en dirección transversal respecto a la elasticidad en la dirección transversal de la lámina base de por lo menos aproximadamente 1,4, una desviación de fricción GM de no más de 0,225 y un parámetro de diferencia entre caras inferior a 0,275 habitualmente comprendido entre aproximadamente 0,180 y aproximadamente 0,250.
También se ha dado a conocer un tisú de una hoja producido mediante la técnica de prensado en húmedo, que tiene una resistencia total a la tensión de no más de 75 gramos por tres pulgadas por libra por resma de peso base, una resistencia a la tensión en húmedo en la dirección transversal de por lo menos 2,7 gramos por 76 mm (tres pulgadas) por 0,45 Kg (libra) por resma de peso base, una rigidez a la tensión de no más de aproximadamente 1,1 gramos por 25 mm (pulgada) por porcentaje de deformación por 0,45 Kg (libra) por resma de peso base, una relación de la elasticidad del producto en la dirección transversal respecto a la elasticidad en la dirección transversal de la lámina base de por lo menos aproximadamente 1,4, una desviación de fricción GM de no más de 0,225 y un parámetro de diferencia entre caras inferior a 0,275 habitualmente comprendido entre aproximadamente 0,180 y aproximadamente 0,250.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se entenderá más totalmente a partir de la descripción detallada dada a continuación y los dibujos que la acompañan que se dan únicamente a título de ilustración y no son limitativos de la presente invención.
La figura 1 es un diagrama esquemático de flujo de un procedimiento para fabricar papel que muestra puntos adecuados de adición de fracciones químicas de resistencia en húmedo temporal sin carga, y opcionalmente, almidón y suavizante/desunidor.
La figura 2 ilustra un modelo de estampado de la técnica anterior.
La figura 3 ilustra un modelo de estampado realizado según la presente invención.
La figura 4 ilustra otro modelo de estampado realizado según la presente invención.
La figura 5 ilustra otro modelo de estampado de la técnica anterior.
La figura 6 es una representación gráfica de la suavidad sensorial versus el volumen sensorial.
La figura 7 ilustra el engranaje de cilindros de estampado acoplado según la presente invención.
La figura 8 es una representación gráfica del % de elasticidad CD en el producto terminado y el % de elasticidad CD en la lámina base.
La figura 9 es una representación gráfica del % de la absorción de energía de tensión CD y la resistencia a la tensión CD del producto terminado.
En la figura 4a se hace referencia a las siguientes dimensiones numeradas (DIM#). Las dimensiones se dan en mils, donde 1 mil = 25 \mum.
DIM# Descripción DIM (mils)
1 Longitud, parte superior del elemento macho 23
2 Longitud, parte inferior del elemento hembra 23
3 Repetición de micro CD 92,5
4 Longitud, abertura del elemento hembra 35
5 Longitud, base del elemento macho 35
6 Anchura, parte superior del elemento macho 23
7 No repetición de micro 92,5
8 Anchura, base del elemento hembra 23
9 Anchura, abertura del elemento hembra 35
10 Anchura, base del elemento macho 35
11 Parte superior de macho a profundidad de hembra 31
12 Parte superior de macho a plano medio 15,5
13 Plano medio a parte inferior de hembra 15,5
14 Parte inferior de la cúpula hembra 53
15 Abertura para la cúpula hembra 77
16 Parte inferior de la línea de tulipán hembra 20
17 Abertura para la línea de tulipán hembra 44
18 Profundidad de la cúpula hembra 31
19 Profundidad de la línea de tulipán hembra 31
\newpage
Las dimensiones numeradas correspondientes se muestran en las figuras 4e y 4f. De forma similar en la figura 4b se hace referencia a las siguientes dimensiones numeradas (DIM#). 1 mil = 25 \mum.
DIM# Descripción DIM (mils)
1 Longitud, parte superior del elemento macho 23
2 Longitud, parte inferior del elemento hembra 23
3 Repetición CD 92,5
4 Longitud, abertura del elemento hembra 35
5 Longitud, base del elemento macho 35
6 Anchura, parte superior del elemento macho 23
7 No repetición 92,5
8 Anchura, base del elemento hembra 23
9 Anchura, abertura del elemento hembra 35
10 Anchura, base del elemento macho 35
11 Parte superior de macho a profundidad de hembra 31
12 Parte superior de macho a plano medio 15,5
13 Plano medio a parte inferior de hembra 15,5
14 Parte superior de las cúpulas macho 53
15 Parte inferior de las cúpulas macho 77
16 Parte superior de la línea de tulipán macho 20
17 Base de la línea de tulipán macho 44
18 Altura de las cúpulas 31
19 Altura de las líneas de tulipán 31
Las dimensiones numeradas correspondientes se muestran en las figuras 4g y 4h.
Descripción detallada de las formas de realización preferidas
Los productos de papel de la presente invención, p. ej. tisú de una hoja que tiene una, dos, tres o más capas, se pueden fabricar en cualquier máquina de fabricación de papel de configuraciones de formación convencionales tales como configuraciones de fourdrinier, de doble cinta sinfín de tela metálica, de cilindro anterior de succión, o de formación creciente. La figura 1 ilustra una forma de realización de la presente invención en la que la tina de la máquina (55) se usa para preparar la materia prima papelera. Productos químicos funcionales tales como agentes de resistencia en seco, agentes de resistencia en húmedo temporal, y suavizantes se pueden añadir a la materia prima en la tina de la máquina (55) o en el conducto (47). La materia prima se puede tratar secuencialmente con productos químicos que tienen diferente funcionalidad dependiendo del tipo de fibras que constituyen la materia prima, particularmente la longitud y grosor de las fibras, y dependiendo de la combinación precisa de propiedades deseadas en el producto final. La materia prima se diluye hasta tener baja consistencia, típicamente 0,5% o menos, y se transporta a través del conducto (40) a la caja de cabeza (20) de una máquina de papel (10). La figura 1 incluye una parte formadora de banda o parte húmeda con un tejido de formación foraminoso permeable a líquidos (11) que puede tener cualquier configuración convencional.
Una banda naciente húmeda (W) se forma en el procedimiento mediante la expulsión de la materia prima diluida desde la caja de cabeza (20) sobre el tejido de formación (11). La banda se deshidrata mediante el drenaje a través del tejido de formación, y adicionalmente mediante dispositivos tales como hojas de drenaje y equipos de vacío (no mostrados). El agua que se drena a través del tejido de formación se puede recoger en una fosa (44) y ser devuelta al procedimiento de fabricación de papel a través del conducto (43) hasta el silo (50), desde donde se mezcla de nuevo con la materia prima que proviene de la tina de la máquina (55).
A partir del tejido de formación (11), la banda húmeda se transfiere al fieltro (12). Se puede proporcionar una deshidratación adicional de la banda húmeda antes del secado térmico, típicamente empleando un medio de deshidratación no térmico. Esta deshidratación no térmica se realiza normalmente mediante varios medios para impartir compactación mecánica a la banda, tales como cajas de vacío, cajas con ranura, cilindros de prensado en contacto, o combinaciones de las mismos. La banda naciente húmeda (W) es llevada por el fieltro (12) al cilindro de prensado (16) donde la banda naciente húmeda (W) se transfiere al tambor de un secador Yankee (26). Se comprime el fluido de la banda húmeda (W) mediante el cilindro de prensado (16) a medida que la banda se transfiere al tambor del secador Yankee (26) con una consistencia de la fibra de por lo menos aproximadamente 5% hasta aproximadamente 50%, preferentemente desde aproximadamente 35 hasta aproximadamente 50%. Seguidamente se seca la banda mediante el contacto con el secador Yankee calentado y mediante la intrusión de aire caliente sobre la lámina, siendo las capotas (33) y (34) las que suministran dicho aire caliente. A continuación se crespa la banda desde el secador mediante una cuchilla de crespado (27). La banda terminada se puede comprimir opcionalmente entre los cilindros de calandrar (31) y (32) y seguidamente se recoge en un cilindro bobinador (28).
La adhesión de la banda parcialmente deshidratada a la superficie del secador Yankee se facilita mediante la acción mecánica compresiva ejercida sobre la misma, generalmente usando uno o más cilindros de prensado (16) en combinación con medios de secado térmico (26). Esto hace que la banda tenga un contacto más uniforme con la superficie térmica de secado. La unión de la banda al secador Yankee puede ser asistida y el grado de adhesión entre la banda y el secador controlado mediante la aplicación de varios auxiliares de crespado que promueven o inhiben la adhesión entre la banda y el secador (26). Estos auxiliares de crespado se aplican normalmente a la superficie del secador (26) en la posición (51), antes de su contacto con la banda.
En la figura 1 también se muestra la localización para la aplicación de productos químicos funcionales a la banda celulósica ya formada. Según una forma de realización del procedimiento de la invención, el agente de resistencia en húmedo temporal se puede aplicar directamente en el Yankee (26) en la posición (51) antes de la aplicación de la banda al mismo. En otra forma de realización preferida, el agente de resistencia en húmedo se puede aplicar desde la posición (52) o (53) en la cara aire de la banda o en la cara Yankee de la banda respectivamente. Los suavizantes se pulverizan apropiadamente en la cara aire de la banda desde la posición (52) o en la cara Yankee desde la posición (53) tal como se muestra en la figura 1. El suavizante/desunidor también se puede añadir a la materia prima antes de ser introducida en la caja de cabeza (20). De nuevo, cuando se añade un agente de resistencia en húmedo basado en almidón, este debe ser añadido a la materia prima antes de la formación de la banda. El suavizante se puede añadir antes o después de añadir el almidón, dependiendo de la combinación de las características de suavidad y resistencia deseadas en el producto final. En general, los agentes de resistencia en húmedo temporal con carga se añaden a la materia prima antes de que se convierta en banda, mientras que los agentes de resistencia en húmedo temporal sin carga se añaden a la banda ya formada tal como se muestra en la figura 1.
Las fibras papeleras usadas para formar los productos de una hoja suaves y absorbentes de la presente invención incluyen fibras celulósicas que comúnmente se conocen como fibras de pulpa de madera, liberadas en le procedimiento de hacer pulpa a partir de maderas blandas (gimnospermas y coníferas) y maderas duras (angiospermas y árboles de hoja caduca). Para formar la banda de la presente invención se pueden usar fibras celulósicas de diversos orígenes, incluyendo fibras no leñosas liberadas a partir de caña de azúcar, bagazo, "sabai grass", paja de arroz, hojas de banana, morera papelera (esto es, fibra liberiana), hojas de abacá, hojas de piña, hojas de esparto, y fibras del género Hesperaloe de la familia Agavaceae. En la presente invención también se pueden usar fibras recicladas que pueden contener cualquiera de las fuentes de fibra anteriores en diferentes porcentajes. Las fibras apropiadas se dan a conocer en las patentes U.S. n^{os}: 5.320.710 y 3.620.911.
Las fibras papeleras se pueden liberar de su fuente mediante cualquiera de los numerosos procedimientos químicos de hacer pulpa familiares para los expertos en la técnica incluyendo sulfato, sulfito, polisulfito, sosa para hacer pulpa, etc. Si se desea, la pulpa se puede banquear mediante medios químicos incluyendo el uso de cloro, dióxido de cloro, oxígeno, etc. Además, las fibras papeleras se pueden liberar de su fuente mediante cualquiera de los numerosos procedimientos mecánico/químicos de hacer pulpa familiares para los expertos en la técnica incluyendo procedimientos de hacer pulpa mecánicos, termomecánicos y quimiotermomecánicos. Estas pulpas mecánicas se pueden blanquear, si se desea, mediante numerosos esquemas de blanqueo incluyendo peróxido alcalino y blanqueo con ozono. El tipo de materia prima es menos crítico que en el caso de productos de la técnica anterior. Una ventaja significativa de nuestro procedimiento respecto los procedimientos de la técnica anterior es que en nuestro procedimiento se pueden emplear maderas duras y blandas gruesas y cantidades significativas de fibra reciclada para crear un producto suave mientras que los productos de una hoja de la técnica anterior tenían que emplear maderas duras y blandas de bajo grosor más caras tal como el eucalipto.
Para alcanzar las propiedades necesarias para un producto tisú de calidad superior, el tisú de la presente invención debe ser tratado con un agente de resistencia en húmedo temporal. Se cree que el hecho de incluir un agente de resistencia en húmedo temporal permite que el producto resista el uso a pesar de su relativamente baja resistencia en seco, que es necesaria para conseguir el alto nivel de suavidad deseado en un producto de una hoja prensado en húmedo convencional. Por lo tanto, los productos que tengan un nivel apropiado de resistencia en húmedo temporal se percibirán generalmente como más fuertes y gruesos en el uso que los productos similares que tienen valores bajos de resistencia en húmedo. Los agentes de resistencia en húmedo apropiados comprenden una fracción orgánica y apropiadamente incluyen dialdehídos alifáticos solubles en agua o polímeros orgánicos solubles en agua comercialmente disponibles que comprenden unidades aldehídicas, y almidones catiónicos que contienen fracciones aldehído. Estos agentes se pueden usar individualmente o combinados entre ellos.
Agentes de resistencia en húmedo temporal apropiados son aldehídos alifáticos y aromáticos incluyendo glioxal, dialdehído malónico, dialdehído succínico, glutaraldehído, almidones dialdehído, productos de reacción poliméricos de monómeros o polímeros que tienen grupos aldehído y opcionalmente grupos nitrógeno. Polímeros que contienen nitrógeno representativos que se pueden hacer reaccionar apropiadamente con los monómeros o polímeros que contienen aldehído incluyen vinil-amidas, acrilamidas y polímeros que contienen nitrógeno relacionados. Estos polímeros imparten una carga positiva al producto de reacción que contiene aldehído. Además, se pueden usar otros agentes de resistencia en húmedo temporal comercialmente disponibles tales como Parez 745 fabricado por Cytec, junto con los que se dan a conocer, por ejemplo, en la patente U.S. 4.605.702.
Los presentes inventores han encontrado que los condensados preparados a partir de dialdehídos tales como glioxal o urea cíclica y poliol ambos conteniendo fracciones aldehído, son útiles para producir resistencia en húmedo temporal. Puesto que estos condensados no tienen carga, se añaden a la banda tal como se muestra en la figura 1 antes o después del cilindro de prensado (16) o se cargan directamente en la superficie del Yankee. Apropiadamente estos agentes de resistencia en húmedo temporal se pulverizan en la cara aire de la banda antes del secado en el Yankee tal como se muestra en la figura 1 desde la posición (52).
La preparación de ureas cíclicas se da a conocer en la patente U.S. 4.625.029. Otras patentes U.S. de interés que dan a conocer productos de la reacción de dialdehídos con polioles incluyen las patentes U.S. 4.656.296; 4.547.580; y 4.537.634. Las fracciones dialdehído expresadas en los polioles hacen que todo el poliol sea útil como agente de resistencia en húmedo temporal en la fabricación de tisú de una hoja según la presente invención. Los polioles apropiados son productos de la reacción de dialdehídos tales como glioxal con polioles que tienen por lo menos un tercer grupo hidroxilo. Polioles representativos útiles como agentes de resistencia en húmedo temporal son glicerina, sorbitol, dextrosa, monoacrilato de glicerina, y éster glicerina del ácido monomaleico.
Derivados aldehído de polisacáridos son apropiados para el uso en la fabricación de tisú según la presente invención. Los polisacáridos aldehído se dan a conocer en las patentes U.S. 4.983.748 y 4.675.394. Polisacáridos aldehído apropiados tienen la siguiente estructura:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 \+  \hskip-1.3mm O\cr  \+
 \hskip-1mm ||\cr  Sacch--O--CH _{2}  \+
 \hskip-3mm --C--CH _{2} --O--Ar--CHO\cr}
donde Ar es un grupo arilo. Este almidón catiónico es una fracción catiónica representativa apropiada para el uso en la fabricación del tisú de la presente invención y se puede cargar con la materia prima.
Un almidón de este tipo también se puede usar sin otras fracciones aldehído pero, en general, se debe usar en combinación con un suavizante catiónico.
Nuestro nuevo tisú puede incluir apropiadamente polímeros que tienen fracciones heterocíclicas de nitrógeno solubles en agua no nucleofílicas además de fracciones aldehído. Resinas representativas de este tipo son:
A.
Polímeros de resistencia en húmero temporal que comprenden grupos aldehído y que tienen la fórmula:
1
en los que A es una unidad polar, no nucleofílica que no hace que dicho polímero de la resina sea insoluble en agua; B es una unidad hidrofílica catiónica que imparte una carga positiva al polímero de la resina; cada R es H, alquilo C_{1}-C_{4} o halógeno; en los que el porcentaje molar de W es de entre aproximadamente 58% y aproximadamente 95%; el porcentaje molar de X es de entre aproximadamente 3% y aproximadamente 65%; el porcentaje molar de Y es de entre aproximadamente 1% y aproximadamente 20%; y el porcentaje molar de Z es de entre aproximadamente 1% y aproximadamente 10%; teniendo dicho polímero de la resina un peso molecular de entre aproximadamente 5.000 y aproximadamente 200.000.
B.
Polímeros de resistencia en húmedo temporal catiónicos solubles en agua que tienen unidades aldehído que tienen pesos moleculares de entre aproximadamente 20.000 y aproximadamente 200.000 y tienen la fórmula:
2
en los que A es
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 \+  \hskip-3mm O \+
 \hskip-2.8mm O \+
 \hskip-2.8mm O\cr  \+
 \hskip-2.8mm || \+
 \hskip-2.8mm || \+
 \hskip-2.8mm ||\cr  -- \+
 \hskip-3mm CH       ó
      -- \+
 \hskip-2.8mm C--X--(R)-- \+
 \hskip-2.8mm CH\cr}
y X es -O-, -NH-, o -NCH_{3}- y R es un grupo alifático sustituido o no sustituido; Y_{1} e Y_{2} son independientemente -H, -CH_{3} o un halógeno, tal como Cl o F; W es una fracción heterocíclica de nitrógeno soluble en agua no nucleofílica; y Q es una unidad monomérica catiónica. El porcentaje molar de "a" varía entre aproximadamente 30% y aproximadamente 70%, el porcentaje molar de "b" varía entre aproximadamente 30% y aproximadamente 70% y el porcentaje molar de "c" varia entre aproximadamente 1% y aproximadamente 40%.
La resina de resistencia en húmedo temporal puede ser cualquiera de una variedad de polímeros orgánicos solubles en agua que comprenden unidades aldehídicas y unidades catiónicas usados para incrementar la resistencia a la tensión en húmedo y en seco de un producto de papel. Tales resinas se describen en las patentes U.S. n^{os}: 4.675.394; 5.240.562; 5.138.002; 5.085.736; 4.981.557; 5.008.344; 4.603.176; 4.983.748; 4.866.151; 4.804.769, y 5.217.576. Entre las resinas de resistencia en húmedo temporal preferidas que se pueden usar en la práctica de la presente invención están los almidones modificados suministrados por National Starch and Chemical Company de Bridgewater, New Jersey, bajo los nombres comerciales Co-Bond® 1000 y Co-Bond® 1000 Plus. Antes del uso, el polímero catiónico aldehídico soluble en agua se prepara precalentando una suspensión acuosa con aproximadamente 5% de sólidos mantenida a una temperatura de aproximadamente 116ºC (240º Fahrenheit) y un pH de aproximadamente 2,7 durante aproximadamente 3,5 minutos. Finalmente, la suspensión se amortigua y se diluye mediante la adición de agua para producir una mezcla con aproximadamente 1,0% de sólidos a menos de aproximadamente 54ºC (130ºF).
El Co-Bond® 1000 es una resina de resistencia en húmedo temporal comercialmente disponible que incluye un grupo aldehídico en un almidón híbrido catiónico del maíz ceroso. La estructura hipotética de las moléculas se expone de la siguiente manera:
3
Otras resinas de resistencia en húmedo temporal preferidas, también suministradas por National Starch and Chemical Company se venden bajo los nombres comerciales Co-Bond® 1600 y Co-Bond® 2300. Estos almidones se suministran como dispersiones coloidales acuosas y no requieren precalentamiento antes del uso. Además, se pueden usar otros agentes de resistencia en húmedo temporal comercialmente disponibles tales como Parez 745 fabricado por Cytec, así como también los que se dan a conocer en la patente U.S. 4.605.702.
Además del agente de resistencia en húmedo temporal, el tisú de una hoja también contiene uno o más suavizantes. Estos suavizantes son apropiadamente compuestos orgánicos que contienen nitrógeno preferentemente suavizantes nitrogenados catiónicos y se pueden seleccionar de entre compuestos de nitrógeno orgánicos catiónicos trivalentes y tetravalentes que incorporan cadenas largas de ácidos grasos; compuestos que incluyen imidazolinas, sales de aminoácidos, aminoamidas lineales, sales de amonio tetravalente o cuaternario, o mezclas de los anteriores. Otros suavizantes apropiados incluyen los suavizantes amfotéricos que pueden consistir en mezclas de tales compuestos como lecitina, polietilenglicol (PEG), aceite de castor, y lanolina.
La presente invención se puede usar con una clase particular de materiales suavizantes -sales de amidoaminas derivadas de aminas parcialmente neutralizadas con ácido. Tales materiales se dan a conocer en la patente U.S. nº 4.720.383; columna 3, líneas 40-41. También son relevantes los siguientes artículos: Evans, Chemistry and Industry, 5 julio 1969, pp. 893-903; Egan, J. Am. Oil. Chemist's Soc., Vol. 55 (1978), pp. 118-121; y Trivedi et al., J. Am. Oil Chemist's Soc., Junio 1981, pp. 754-756. Como se indica allí, los suavizantes a menudo están disponibles comercialmente solamente en forma de mezclas complejas en lugar de en forma de compuestos simples. Aunque esta discusión se enfocará en las especies predominantes, debe entenderse que en la practica se usarían generalmente las mezclas comercialmente disponibles.
El suavizante que tiene carga, normalmente suavizantes catiónicos, se puede suministrar a la materia prima antes de la formación de la banda, aplicar directamente sobre la banda parcialmente deshidratada o se puede aplicar mediante una combinación de ambos procedimientos. Alternativamente, el suavizante se puede aplicar a la lámina crespada completamente seca, bien en la máquina de papel o durante el procedimiento de conversión. Los suavizantes sin carga se aplican al final seco del procedimiento de fabricación de papel.
El suavizante empleado para el tratamiento de la materia prima se proporciona a un nivel de tratamiento que es suficiente para impartir un grado perceptible de suavidad al producto de papel pero inferior a una cantidad que causaría problemas de funcionamiento y de resistencia de la lámina en el producto comercial final. La cantidad de suavizante empleada, en base activa del 100%, es apropiadamente desde aproximadamente 0,45 Kg/1.016 Kg (1,0 libra por tonelada) de materia prima hasta aproximadamente 4,5 Kg/1.016 Kg (10 libras por tonelada) de materia prima; preferentemente entre aproximadamente 0,9 y aproximadamente 3,2 Kg (entre 2 y 7 libras) por tonelada de materia prima.
Los suavizantes a base de imidazolina que se añaden a la materia prima antes de que se convierta en una banda se ha encontrado que son particularmente eficaces en producir productos tisú suaves y constituyen una forma de realización preferida de esta invención. Las imidazolinas dispersibles en agua fría son de particular utilidad para producir los productos tisú suaves de esta invención. Estas imidazolinas se mezclan con alcoholes o dioles, que hacen que las imidazolinas normalmente insolubles sean dispersibles en agua. Imidazolinas representativas que inicialmente son insolubles en agua y se convierten en solubles en agua mediante el tratamiento con alcohol o diol soluble en agua incluyen Arosurf PA 806 y DPSC 43/13 de Witco Corporation que son versiones dispersibles en agua de imidazolinas basadas en sebo y oleico respectivamente.
El tratamiento de la banda parcialmente deshidratada con el suavizante se puede realizar de varias maneras. Por ejemplo, la etapa de tratamiento puede comprender pulverizar, como se muestra en la figura 1, aplicar con un medio de un aplicación de contacto directo, o empleando un fieltro aplicador. A menudo se prefiere suministrar el suavizante a la cara aire de la banda desde la posición 52 mostrada en la figura 1, a fin de evitar la contaminación química del procedimiento de fabricación de papel. En la práctica se ha visto que el suavizante aplicado a la banda desde cualquiera de las posiciones 52 ó 53 mostradas en la figura 1 penetra en toda la banda y la trata uniformemente.
Suavizantes útiles para la aplicación por pulverización incluyen suavizantes que tienen la siguiente estructura:
[(RCO)_{2}EDA]HX
en los que EDA es un residuo de dietilentriamina, R es un residuo de un ácido graso que tiene entre 12 y 22 átomos de carbono, y X es un anión o
[(RCONHCH_{2}CH_{2})_{2}R']HX
en el que R es el residuo de un ácido graso que tiene entre 12 y 22 átomos de carbono, R' es un grupo alquilo inferior, y X es un anión.
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Más específicamente, los suavizantes preferidos para la aplicación en bandas parcialmente deshidratadas son Quasoft® 218, 202, y 209-JR producidos por Quaker Chemical Corporation que contienen una mezcla de amidoaminas lineales y imidazolinas.
Otro suavizante apropiado es un compuesto dialquil dimetil de amonio cuaternario graso que tiene la siguiente estructura:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 \+  \hskip-2.5mm R\cr  \+
 \hskip-2.5mm |\cr  CH _{3} -- \+
 \hskip-2.5mm N ^{+} --CH _{3} \cr  \+
 \hskip-2.5mm |\cr  \+
 \hskip-2.5mm R ^{1} \cr}
en el que R y R^{1} son los mismos o diferentes y son hidrocarburos alifáticos que tienen entre catorce y veinte átomos de carbono preferentemente los hidrocarburos se seleccionan de entre los siguientes: C_{16}H_{35} y C_{18}H_{37}.
Una nueva clase de suavizantes son imidazolinas que tienen un punto de fusión de aproximadamente 0 a 40ºC en dioles alifáticos, dioles alifáticos alcoxilados, o una mezcla de dioles alifáticos y dioles alifáticos alcoxilados. Estos son útiles en la fabricación de los tisús de esta invención. La fracción imidazolina en los polioles alifáticos, dioles alifáticos, polioles alifáticos alcoxilados, dioles alifáticos alcoxilados, o en una mezcla de estos compuestos, funciona como un suavizante y es dispersible en agua a una temperatura desde aproximadamente 1ºC hasta aproximadamente 40ºC. La fracción imidazolina tiene la fórmula:
4
en la que X es un anión y R se selecciona de entre el grupo de fracciones parafínicas saturadas e insaturadas que tienen una cadena de carbono de C_{12} a C_{20}y R^{1} se selecciona de entre los grupos de fracciones metil y etil. Apropiadamente el anión es sulfato de metilo de la fracción de cloruro. La longitud preferida de la cadena de carbono es de C_{12} a C_{18}. El diol preferido es 2,2,4 trimetil 1,3 pentano diol y el diol alcoxilado preferido es 2,2,4 trimetil 1,3 pentano diol etoxilado. Un ejemplo comercialmente disponible del tipo de suavizante es AROSURF® PA 806 fabricado por Witco Corporation de Ohio.
La banda se deshidrata preferentemente mediante un procedimiento de compactación total. Seguidamente preferentemente la banda se adhiere a un secador Yankee. El adhesivo se añade directamente al metal del Yankee, y ventajosamente, se pulveriza directamente en la superficie del tambor del secador Yankee. Cualquier adhesivo apropiado reconocido por la técnica se puede usar en el secador Yankee. Los adhesivos apropiados están ampliamente descritos en la literatura de patentes. Una lista extensa pero no exhaustiva incluye las patentes U.S. n^{os}: 5.246.544; 4.304.625; 4.064.213; 4.501.640; 4.528.316; 4.883.564; 4.684.439; 4.886.579; 5.374.334; 5.382.323; 4.094.718; y 5.281.307. Adhesivos tales como poliacrilamida glioxilada, y poliaminoamidas han demostrado proporcionar alta adhesión y son particularmente apropiados para el uso en la fabricación del producto de una hoja. La preparación de resinas de poliaminoamida se da a conocer en la patente U.S. 3.761.354. La preparación de adhesivos de poliacrilamida se da a conocer en la patente U.S. 4.217.425. Se pueden usar agentes de extracción típicos de acuerdo con la presente invención; sin embargo, la cantidad de agente de extracción, si es que se usa, normalmente deberá estar por debajo de los niveles tradicionales.
Seguidamente la banda se crespa desde el secador Yankee y opcionalmente se calandra. Es necesario que el producto de la presente invención tenga una elasticidad en la dirección de la máquina relativamente alta. La elasticidad en la dirección de la máquina del producto final debe ser por lo menos de aproximadamente 15%, preferentemente por lo menos aproximadamente 18%. Normalmente la elasticidad en la dirección de la máquina de las láminas base se controla fijando el porcentaje de crespado y la elasticidad en la dirección transversal del producto terminado se imparte mediante el estampado de la presente invención. Las velocidades relativas entre el secador Yankee y el carrete se controlan para que se mantenga un crespado en el carrete de por lo menos aproximadamente 18%, más preferentemente por lo menos 20%, y aún más preferentemente por lo menos 25%. El crespado se realiza preferentemente con un ángulo de crespado de entre aproximadamente 65 y aproximadamente 85 grados, preferentemente entre aproximadamente 70 y aproximadamente 80 grados, y más preferentemente aproximadamente 75 grados. El ángulo de crespado se define como el ángulo formado entre la superficie del filo de la cuchilla de crespado y una línea tangente al secador Yankee en el punto en que la cuchilla de crespado contacta con el secador, asumiendo una cuchilla rígida.
En la técnica anterior, el procedimiento típico de estampado del tisú implica la compresión y extensión de una lámina base de tisú plana entre un cilindro relativamente blando (Shore-A 40) y un cilindro duro que tiene elementos "macro" de signatura de estampado relativamente grandes (figura 2). Este estampado mejora la estética del tisú y la estructura del rollo de tisú. Sin embargo, de hecho se reduce el grosor de la lámina base entre los elementos de signatura del estampado. Esto hace que disminuya el volumen percibido de un producto de una hoja prensado en húmedo convencional (CWP) fabricado con este procedimiento. Además, este procedimiento hace que el tisú tenga dos caras, ya que los elementos macho crean relieves o protuberancias únicamente en una cara de la lámina.
Elementos "micro" más pequeños poco separados entre ellos se pueden añadir al modelo de estampado para mejorar el volumen percibido del producto estampado con de caucho a acero. Sin embargo, esto resulta en un producto áspero. Esto es debido a que los elementos pequeños en un procedimiento convencional crean muchas protuberancias pequeñas y rígidas en una cara del tisú, resultando en una alta aspereza.
Los problemas de la alta fricción y diferencia entre caras asociados con la técnica anterior se pueden minimizar mediante el procedimiento de estampado de la presente invención.
En el procedimiento de esta invención, el tisú se estampa entre dos cilindros duros cada uno de los cuales contiene elementos micro tanto macho como hembra aunque puede estar presente alguna signatura de elementos macro. Los elementos micro macho de un cilindro de estampado se engranan o acoplan con los elementos hembra del otro cilindro de estampado tal como se observa en la figura 7. Estos cilindros de estampado se pueden hacer con materiales tales como acero o caucho muy duro. En este procedimiento, la lámina base sólo se comprime entre las paredes laterales de los elementos macho y hembra. En consecuencia, se preserva el grosor de la lámina base y la percepción de volumen de un producto de una hoja mejora notablemente. Además, la densidad y textura del modelo mejora la percepción de volumen. Este procedimiento y modelo acoplado también crea un tisú más suave porque la parte superior de las protuberancias del tisú permanecen suaves y no comprimidas.
Los elementos macho del modelo de estampado no son discretos, esto es, no están completamente rodeados por una área plana. En cada cilindro de estampado hay aproximadamente igual número de elementos macho que de elementos hembra. Esto incrementa el volumen percibido del producto y hace que ambas caras del tisú estampado sean simétricas y igualmente agradables al tacto.
Otra ventaja de la presente invención es el tipo de superficie texturizada que se crea. Esta textura proporciona una mejor limpieza de la piel que un tisú de una hoja CWP estampado típicamente que es muy suave en las áreas no estampadas. La superficie del producto CWP de la presente invención es mejor que la de un producto típico secado con aire pasante (TAD) en que tiene textura pero las fibras están más uniformemente unidas. Por lo tanto las fibras en la superficie del tisú no se desprenden o se desgarran, especialmente cuando se moja el tisú. Por contra, hay porciones significativas de la superficie del tisú TAD texturizado típico en las que las fibras están unidas débilmente. Estas fibras tienden a desprenderse cuando se moja el tisú, incluso cuando se ha añadido a las fibras una cantidad significativa de resistencia en húmedo.
Un modelo de estampado preferido para la presente invención se muestra en la figura 3. Contiene elementos macho, hembra y de plano medio formados con diamante teniendo todos ellos una anchura preferida de 0,58 mm (0,023 pulgadas). La anchura es preferentemente entre aproximadamente 0,13 mm (0,005 pulgadas) y aproximadamente 1,78 mm (0,070 pulgadas), más preferentemente entre aproximadamente 0,38 mm (0,015 pulgadas) y aproximadamente 1,14 mm (0,045 pulgadas), aún más preferentemente entre aproximadamente 0,64 mm (0,025 pulgadas) y aproximadamente 0,84 mm (0,035 pulgadas). La forma de los elementos se puede seleccionar como círculos, cuadrados, o otras formas que se entienden fácilmente. Cuando se usa un modelo micro y macro, la distancia entre el final de los macroelementos y el principio de los microelementos es preferentemente de entre aproximadamente 0,48 mm (0,007 pulgadas) y aproximadamente 25,4 mm (1 pulgada), más preferentemente entre aproximadamente 0,13 mm (0,005 pulgadas) y aproximadamente 1,14 mm (0,045 pulgadas), y aún más preferentemente entre aproximadamente 0,25 mm y 0,89 mm (0,010 y aproximadamente 0,035). La altura de los elementos macho por encima del plano medio es preferentemente de aproximadamente 0,39 mm (0,0155 pulgadas) y la profundidad de los elementos hembra es preferentemente de aproximadamente 0,39 mm (0,0155 pulgadas). El ángulo de las paredes laterales de los elementos es preferentemente entre aproximadamente 10 y aproximadamente 30 grados, más preferentemente entre aproximadamente 18 y aproximadamente 23 grados, aún más preferentemente aproximadamente 21 grados. En las formas de realización más preferidas, hay aproximadamente el 50% de elementos macho y aproximadamente 50% de elementos hembra.
Modelos como los mostrados en la figura 3 se pueden combinar con una o más signaturas de modelos de estampado para crear los productos de la presente invención. Las protuberancias de la signatura se realizan a partir de cualquier diseño de estampado y a menudo son diseños que la percepción del consumidor relaciona con el fabricante particular del tisú.
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Modelos de estampado más preferidos para la presente invención se muestran en las figuras 4a y 4b. Estos modelos son la imagen especular exacta del uno respecto al otro. Estos modelos combinan el modelo micro de diamante de la figura 3 con una signatura grande o modelo "macro". Este modelo combinado proporciona la apariencia estética del modelo macro así como también una mejora del volumen percibido y la textura creada por el modelo micro. La parte macro del modelo es acoplada de forma que no reduce la suavidad mediante el incremento de fricción en el reverso de la lámina. Además de proporcionar una estética mejorada, este modelo minimiza el anidamiento (la sobreposición total de los elementos de estampado) y mejora la estructura del rollo mediante el incremento de la longitud de la repetición para el modelo desde 2,35 mm (0,0925 pulgadas) hasta 129 mm (5,0892 pulgadas).
El diseño de los macroelementos en el modelo de estampado más preferido preserva la resistencia del tisú. Esto se realiza empezando la base de los macroelementos macho en el plano medio de los microelementos tal como se muestra en la figura 4b. Los macroelementos hembra se empiezan en el plano medio de los microelementos tal como se muestra en la figura 4a. Esto reduce la extensibilidad de la lámina desde el plano medio en un 50%. Sin embargo, puesto que los macroelementos aún tienen una altura o profundidad de 0,79 mm (31 mils), aún proporcionan un modelo resuelto claramente definido.
El modelo de estampado más preferido tiene las bases de los microelementos macho y la abertura de los microelementos hembra separados por lo menos 0,36 mm (0,014 pulgadas) de la base de los macroelementos macho o aberturas de los macroelementos hembra. Esto evita que los cilindros de estampado se obturen con el tisú.
También es posible poner algunos de los macroelementos macho en una dirección y el resto de ellos en la otra dirección. Esto puede reducir aún más la diferencia entre caras del producto. Las figuras 4c y 4d muestran el tamaño real de los modelos preferidos.
El peso base del tisú de una hoja es deseablemente de entre aproximadamente 6,8 a 11,25 Kg/1.016 Kg (de aproximadamente 15 a aproximadamente 25 libras/resma de 3.000 pies cuadrados), preferentemente entre aproximadamente 7,7 a aproximadamente 9 Kg (17 a 20 libras)/resma. El calibre del tisú de la presente invención se puede medir usando el Modelo II Electronic Thickness Tester de Thwing-Albert Instrument Company de Filadelfia, Pensilvania. El calibre se mide en una muestra que consiste en una pila de ocho láminas de tisú usando un yunque de dos pulgadas de diámetro a una carga de peso muerto 539 \pm10 gramos. Los tisús de una hoja de la presente invención tienen un calibre específico (normalizado para peso base) después de calandrar y estampar de entre aproximadamente 0,07 y 0,11 mm (de 2,6 a 4,2 mils) por 8 hojas de láminas de tisú por libra por resma, teniendo los tisús más preferidos un calibre de entre aproximadamente 2,8 y aproximadamente 4,0, los tisús aún más preferidos tienen un calibre de entre aproximadamente 3,0 y aproximadamente 3,8. En la técnica de fabricación de papel es sabido que el calibre depende del número de láminas y el tamaño del rollo deseado en el producto final.
La resistencia a la tensión del tisú producido según la presente invención se mide en la dirección de la máquina y en la dirección transversal a la máquina en un medidor de tensión Instron Modelo 4000: Series IX con la longitud de la galga fijada a 4 pulgadas. Se asume que el área del tisú ensayada es de 76 mm (3 pulgadas) de ancho por 100 mm (4 pulgadas) de largo. En la práctica, la longitud de las muestras es la distancia entre las líneas de perforación en el caso de la resistencia a la tensión en la dirección de la máquina y la anchura de las muestras es la anchura del rollo en el caso de la resistencia a la tensión en la dirección transversal a la máquina. Se emplea una célula de carga de 9 Kg (20 libras) con mordazas de gran peso aplicada a la anchura total de la muestra. Se registra la carga máxima para cada dirección. Los resultados se indican en unidades de "gramos por 76 mm (3 pulgadas)", una forma mas completa de dar los resultados sería en "gramos por 76 mm (3 pulgadas) por tira de 100 mm (4 pulgadas)". La tensión en seco total (suma de la dirección de la máquina y la dirección transversal a la máquina) de la presente invención, cuando se normaliza para peso base, será de entre 40 y 75 gramos por 76 mm (3 pulgadas) por 0,45 Kg (libra) por resma. La relación de la tensión MD respecto la tensión CD también es importante y debe ser de entre 1,0 y 2,75, preferentemente entre 1,25 y 2,5.
La elasticidad CD (también referida como % de elongación) se determina durante el procedimiento para medir la resistencia a la tensión descrita anteriormente y se define como la elongación máxima de la muestra antes de romperse. Hemos observado que el procedimiento de estampado de la presente invención resulta en una elasticidad CD mayor en comparación con los procedimientos de estampado de la técnica anterior. Esta elasticidad CD más elevada resulta en un producto más flexible y que tiene una menor rigidez a la tensión en la dirección transversal a la máquina. Esta menor rigidez CD es de particular importancia para los productos de una hoja CWP ya que la rigidez a la tensión CD es típicamente mucho más alta que en la dirección de la máquina y controla el nivel de rigidez total del producto. La elasticidad CD de productos fabricados según la presente invención debe ser de por lo menos 5 por ciento, siendo la relación de la elasticidad CD del producto terminado respecto a la de la lámina base de por lo menos 1,2.
La absorción de energía de tensión (TEA), que se define como el área bajo la curva de carga/elongación (estrés/deformación), también se mide durante el procedimiento para medir la resistencia a la tensión. La absorción de energía de tensión se relaciona con la resistencia del producto percibida en el uso. Los productos que tienen una TEA más elevada pueden ser percibidos por los usuarios como más fuertes que productos similares que tienen valores de TEA inferiores, incluso si la resistencia real a la tensión de los dos productos es la misma. De hecho, el tener una absorción de energía de tensión más alta puede hacer que un producto sea percibido como más fuerte que otro con una TEA inferior, incluso si la resistencia a la tensión del producto con alta TEA es inferior que la del producto que tiene la absorción de energía de tensión más baja.
La tensión en húmedo del tisú de la presente invención se mide usando una tira de tisú de tres pulgadas de anchura que se dobla para formar un bucle, se afianza en una instalación fija denominada Fin Cup, y después se sumerge en agua. El Fpulgada Cup, que es suministrado por Thwing-Albert Instrument Company de Filadelfia, Pensilvania, se monta sobre un medidor de tensión equipado con una célula de carga de 9,0 Kg (2 libras) con el reborde del Fpulgada Cup afianzado por la mordaza inferior del medidor y los extremos del bucle de tisú afianzado en la mordaza superior del medidor de tensión. La muestra se sumerge en agua que se ha ajustado a un pH de 7,0 \pm 0,1 y la tensión se ensaya después de una inmersión de 5 segundos. La tensión en húmedo de la presente invención será de por lo menos 2,75 gramos por 76 mm (tres pulgadas) por 0,45 Kg (libra) por resma en la dirección transversal según se mide usando el Fpulgada Cup. Normalmente solo se ensaya la tensión en húmedo en la dirección transversal, ya que normalmente la resistencia en esta dirección es inferior que en la dirección de la máquina y es mas probable que el tisú se rompa en la dirección transversal durante el uso.
La suavidad es una cualidad que no se presta en sí misma a una cuantificación fácil. J.D. Bates, en "Softness Index: Fact o Mirage?" TAPPI, Vol. 48 (1965), nº 4, pp. 63A-64A, indica que las dos propiedades más importantes fácilmente cuantificables para pronosticar la suavidad percibida son (a) la rugosidad y (b) lo que se puede nombrar como módulo de rigidez. El tisú producido según la presente invención tiene una textura más agradable medida por el parámetro de diferencia entre caras o valores reducidos de uno o ambos rugosidad y módulo de rigidez (en relación a las muestras control). La rugosidad superficial se puede evaluar midiendo la desviación media geométrica en el coeficiente de fricción (GM MMD) usando un Medidor de Fricción Kawabata KES-SE equipado con una unidad detectora de tipo impresión digital usando el intervalo de sensibilidad baja. Se usa un punzón de 25 g de peso, y la lectura del instrumento se divide por 20 para obtener la desviación media del coeficiente de fricción. La desviación media geométrica del coeficiente de fricción o la fricción superficial total es entonces la raíz cuadrada del producto de la desviación en la dirección de la máquina y en la dirección transversal a la máquina. El GM MMD del producto de una hoja de la presente invención es preferentemente no más de aproximadamente 0,225, más preferentemente es inferior a aproximadamente 0,215, y aún más preferentemente desde aproximadamente 0,150 a aproximadamente 0,205. La rigidez a la tensión (también nombrado módulo de rigidez) se determina por el procedimiento descrito anteriormente para medir la resistencia a la tensión, excepto que se usa una anchura de la muestra de 25 mm (1pulgada) y el módulo registrado es la media geométrica de la relación de una carga de 50 gramos sobre el porcentaje de deformación obtenido a partir la curva carga-deformación. La rigidez a la tensión específica de dicha banda es preferentemente de entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 1,2 g/pulgada/% de deformación por libra de peso base y más preferentemente de entre aproximadamente 0,6 y aproximadamente 1,0 g/pulgada/% de deformación por libra de peso base, aun más preferentemente de entre aproximadamente 0,7 a aproximadamente 0,8 g/pulgada/% de deformación por libra de peso base (donde 1 pulgada = 25 mm y 1 libra = 0,45 Kg).
Para cuantificar el grado de diferencia entre caras de un tisú de una hoja, usamos una cantidad que denominamos parámetro de diferencia entre caras o S. Definimos el parámetro de diferencia entre caras S como
en el que [GM MMD]_{H} y [GM MMD]_{L} son respectivamente desviaciones de fricción medias geométricas o fricción superficial total de las dos caras de la lámina. Los subíndices "H" y "L" se refieren a los valores superior e inferior de la desviación de fricción de las dos caras- esto es el valor superior de desviación de fricción siempre se sitúa en el numerador. Para la mayoría de productos crespados, la desviación de fricción de la cara al aire será superior que la desviación de fricción de la cara Yankee. S no solo tiene en cuenta la diferencia relativa entre las dos caras de la lámina sino que también tiene en cuenta el nivel de fricción total. Por consiguiente, se prefieren valores bajos de S. La(s) diferencia(s) entre caras del producto de una hoja deber ser de entre aproximadamente 0,160 y aproximadamente 0,275; preferentemente inferior a alrededor 0,250; y más preferentemente inferior a alrededor 0,225.
La formación de tisús de la presente invención, como se representa mediante el Número de Índice de Formación Kajaani, debe ser por lo menos aproximadamente 50, preferentemente aproximadamente 55, más preferentemente por lo menos aproximadamente 60, y aún más preferentemente por lo menos aproximadamente 65, como se determina por medición de las variaciones de intensidad de la luz transmitida sobre el área de la lámina usando un Analizador de Formación Kajaani Paperlab 1 que compara la transmisividad de aproximadamente 250.000 subregiones de la lámina. El Número de Índice de Formación Kajaani, que varía entre aproximadamente 20 y 122, se usa ampliamente en la industria papelera y es para fines prácticos idéntico al Número Robotest que simplemente es una expresión más antigua para la misma medición.
TAPPI 401 OM-88 (revisado en 1988) proporciona un procedimiento para la identificación de los tipos de fibras presentes en una muestra de papel o cartón y una estimación de su calidad. El análisis de la cantidad de productos químicos suavizantes/desunidores retenidos en el papel tisú se puede realizar mediante cualquier procedimiento aceptado en la técnica aplicable. Para los casos más sensibles, se prefiere usar espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X ESCA para medir los niveles de nitrógeno, siendo medibles las cantidades en cada nivel usando el procedimiento de tirador de cinta descrito anteriormente combinado con el análisis ESCA de cada "división". Normalmente el nivel de fondo es bastante elevado y la variación entre mediciones bastante elevada, por lo que para obtener mediciones más precisas se requieren varias réplicas en un sistema ESCA relativamente moderno tal como el modelo 5.600 de Perkin Elmer Corporation. El nivel de suavizante/desunidor nitrogenado catiónico tal como Quasoft® 202-JR se puede determinar alternativamente mediante la extracción con disolvente del Quasoft® 202-JR mediante un disolvente orgánico seguida de la determinación por cromatografía líquida del suavizante/desunidor. TAPPI 419 OM-85 proporciona los procedimientos cualitativos y cuantitativos para medir el contenido total de almidón. Sin embargo, este procedimiento no proporciona la determinación de almidones que son catiónicos, sustituidos, injertados, o combinados con resinas. Estos tipos de almidones se pueden determinar mediante cromatografía de líquidos a alta presión. (TAPPI, Journal Vol. 76, número 3).
Los siguientes ejemplos no deben considerarse como limitantes de la invención.
Ejemplo 1
Láminas base de tisú de una hoja fabricadas a partir de una variedad de mezclas de materias primas se estamparon usando tanto la tecnología de la técnica anterior como la tecnología de la presente invención. El modelo de estampado de la técnica anterior se muestra en la figura 2 mientras que el modelo usado para producir productos de la presente invención se muestra en la figura 3. Las láminas base se estamparon para producir productos terminados que presentan niveles de resistencia similares. Las mezclas específicas de materia prima y las resistencias de los productos tisú estampados se muestran en la Tabla 1. La tensión total se define como la suma de las resistencias a la tensión en la dirección de la máquina y en la dirección transversal a la máquina, mientras que la tensión total específica es la relación entre la tensión total y el peso base.
TABLA 1 Productos tisú de una hoja
Producto# Mezcla de Tecnología Peso base Tensión Tensión total
materia prima de estampado (libras/resma) total específica
(gm/3'') (gm/3''/libras/rm)
1 2/1 Madera dura del Norte/
madera blanda del Norte Técnica anterior 19,4 911 47,0
2 2/1 Madera dura del Norte/
madera blanda del Norte Presente invención 18,6 843 45,3
3 2/1 Madera dura del Norte/
madera blanda del Sur Técnica anterior 18,8 844 44,9
4 2/1 Madera dura del Norte/
madera blanda del Sur Presente invención 18,5 891 48,2
5 1/1 Madera dura del Sur/
madera blanda del Sur Técnica anterior 18,1 1054 58,2
6 1/1 Madera dura del Sur/
madera blanda del Sur Presente invención 17,5 1097 62,7
Nota: 1 libra = 0,45 Kg, 3'' = 76 mm.
Se ensayó la suavidad y volumen sensorial de los productos mostrados en la Tabla 1 mediante un panel sensorial entrenado. Los resultados de estos ensayos se muestran en la figura 6. Las flechas en la figura se usan para conectar productos fabricados a partir de la misma lámina base. Como se observa en la figura, la suavidad sensorial de los dos productos fabricados a partir de una lámina base determinada es más o menos igual, mientras que para cada par, el producto tisú de la presente invención tiene un volumen sensorial mayor que el del producto de la técnica anterior. Las diferencias para cada par son estadísticamente significativas a un nivel de confianza del 95%.
Ejemplo 2
Se fabricó una lámina base de tisú de una hoja con una máquina de papel de formación creciente a partir de una materia prima que contenía 10% kraft de madera blanda del Norte, 40% kraft de madera dura del Sur, y 50% de fibra secundaria. Se aplicaron 5,5 Kg por 1.016 Kg (doce libras por tonelada) de un almidón catiónico modificado (Co-Bond® 1.600) a la materia prima para proporcionar resistencia en húmedo temporal. La materia prima también se trató con 1,6 Kg por 1.016 Kg (3,5 libras por tonelada) de un suavizante basado en imidazolina (Arosurf® PA 806) para controlar la resistencia a la tensión e impartir suavidad. Se aplicaron dos libras y medio por tonelada de un suavizante pulverizado (Quasoft® 209JR) a la lámina mientras estaba en el fieltro de prensado. La lámina se crespó desde el secador Yankee con un contenido de humedad del 4 por ciento. El ángulo de crespado fue de 73,5 grados y el porcentaje de crespado en el carrete fue del 25%. La lámina se calandró de forma que el calibre de la lámina base de tisú no calandrada se redujo en alrededor 20-25%. Las propiedades físicas de la lámina base de tisú se muestran en la Tabla 2
TABLA 2 Propiedades físicas de la lámina base de una hoja (1 libra = 0,45 Kg, 3 pulg.= 76 mm, 1 mil = 25\mum)
Peso Calibre Tensión Tensión Elasticidad Elasticidad Tensión Módulo Desviación
base (mils/ en la en la en la en la en húmedo de tensión de
(libras/ 8 láminas) dirección dirección dirección dirección en la (gramos/ fricción
resma) de la transversal de la transversal dirección pulg/% de
máquina (gramos/3 máquina (%) transversal deformación)
(gramos/3 pulg.) (%) (gramos/3
pulg.) pulg.)
19,4 45,4 840 640 29,9 5,3 89 22,4 0,170
La lámina base se convirtió en un producto tisú de una hoja mediante el estampado de la lámina base usando un estampado estándar. La lámina se estampó entre en cilindro duro que se había grabado con el modelo de estampado mostrado en la figura 2 y un cilindro blando (dureza del Shore A = 40). La profundidad del estampado fue de 2,54 mm (0,100''). El producto se bobinó para producir los rollos de tisú terminados que tenían 280 114 x 114 mm (4,5'' x 4,5'') láminas de tisú por rollo. Las propiedades físicas y la suavidad sensorial del producto de una hoja terminado fueron evaluadas por un panel entrenado. Los resultados de estos ensayos se muestran en la Tabla 3.
TABLA 3 Propiedades físicas y suavidad sensorial de un producto tisú de una hoja estampado-técnica anterior
Peso Calibre Tensión Tensión Elasticidad Elasticidad Tensión Módulo Desviación
base (mils/ en la en la en la en la en húmedo de tensión de
(libras/ 8 láminas) dirección dirección dirección dirección en la (gramos/ fricción
resma) de la transversal de la transversal dirección pulg/% de
máquina (gramos/3 máquina (%) transversal deformación)
(gramos/3 pulg.) (%) (gramos/3
pulg.) pulg.)
18,7 69,2 634 369 22,5 5,5 69 13,9 0,184
TEA en la TEA en la Suavidad Calibre Tensión Tensión en Módulo de
dirección dirección sensorial específico total húmedo tensión
de la transversal (mils/8 láminas específica CE específica específico
máquina (g/mm) /libras/resma) (g/3''/ (g/3''/ (g/pul/%
(g/mm) libras/resma) libras/resma) deformación
/libras/resma)
0,942 0,134 16,07 3,70 53,6 3,69 0,74
Nota: 1 libra = 0,45 Kg, 3 pulg.= 76 mm, 1 mil = 25 \mum)
El valor de suavidad sensorial del producto estampado está muy por debajo de la de un producto tisú de calidad superior. Se cree que este resultado se basa en parte en el alto contenido de madera dura del Sur y fibra secundaria en la materia prima del tisú, sabiéndose que ambas son desventajosas en la producción de productos tisú de una hoja suaves.
La lámina base también se estampó usando la tecnología de estampado acoplado de la presente invención. La lámina se estampó entre dos cilindros duros grabados. El modelo usado se muestra en la figura 4. El espacio entre los cilindros de estampado fue de 0,36 mm (0,014 pulgadas). Después del estampado la lámina se calandró entre los cilindros de alimentación de la unidad de estampado que se fijaron para que quedara un espaciode 0,15 mm (0,006 pulgadas). Esta etapa fue necesaria para controlar que el diámetro del rollo de producto fuera del nivel deseado. El producto tisú terminado tenía 280 hojas, midiendo cada una 114 x114 mm (4,5'' x 4,5''). Las propiedades físicas y la suavidad de los productos terminadas fueron evaluadas por un panel sensorial entrenado. Los resultados de estos ensayos se muestran en la Tabla 4.
TABLA 4 Propiedades físicas y suavidad sensorial de un producto tisú de una hoja estampado-presente invención
Peso Calibre Tensión Tensión Elasticidad Elasticidad Tensión Módulo Desviación
base (mils/ en la en la en la en la en húmedo de tensión de
(libras/ 8 láminas) dirección dirección dirección dirección en la (gramos/ fricción
resma) de la transversal de la transversal dirección pulg/% de
máquina (gramos/3 máquina (%) transversal deformación)
(gramos/3 pulg.) (%) (gramos/3
pulg.) pulg.)
18,6 67,1 625 356 20,6 6,9 64 13,2 0,200
TEA en la TEA en la Suavidad Calibre Tensión Tensión en Módulo de
dirección dirección sensorial específico total húmedo tensión
de la transversal (mils/8 láminas específica CE específica específico
máquina (g/mm) /libras/resma) (g/3''/ (g/3''/ (g/pul/%
(g/mm) libras/resma) libras/resma) deformación
/libras/resma)
0,712 0,154 17,30 3,61 52,7 3,44 0,71
(Nota: 1 libra = 0,45 Kg, 3 pulg. = 76 mm, 1 mil = 25 \mum)
Como se puede observar al comparar los valores de las Tablas 3 y 4, las propiedades físicas de los dos productos son bastante similares. Spulg. embargo, la suavidad sensorial del producto fabricado según la presente invención es muy superior a la del producto de la técnica anterior y está en dentro del rango de los productos tisú de calidad superior, demostrando que la presente invención proporciona una forma de producir productos tisú de una hoja con prensado en húmedo convencional que tienen niveles de suavidad superior a partir de mezclas de fibras de las que se sabe que son desventajosas para producir productos tisú suaves usando cualquier procedimiento de fabricación de tisú.
Ejemplo 3
Como se ha demostrado en el ejemplo anterior, es difícil, usando la técnica anterior, producir un producto suave CWP de una hoja a partir de materia prima que contiene altos porcentajes de fibra del Sur gruesa y/o fibra reciclada. Debido a esta dificultad, la mayoría de productos tisú de calidad superior fabricados a partir de estos tipos de materia prima se han producido en formato de dos hojas. A fin de comparar el producto de una hoja de la presente invención con la tecnología de dos hojas, se fabricó un producto tisú de dos hojas de peso base similar al de los productos tisú de una hoja usando la misma mezcla de materia prima. En el producto de dos hojas no se añadió ningún agente de resistencia en húmedo o compuestos suavizantes a la materia prima, ya que estos productos químicos no se incluyen normalmente en los productos de dos hojas. La lámina base de tisú se crespó desde el secador Yankee con un contenido de humedad del 4%, con un porcentaje de crespado del 20% y un ángulo de crespado de 73,5 grados. Las láminas base se calandraron hasta un calibre objetivo de 7,4 mm/8 láminas (29 mils/8 láminas).
Dos láminas base se unieron y se estamparon para producir un producto tisú de dos hojas usando el modelo de estampado mostrado en la figura 5. Los tisús se unieron de forma que las caras aire de las dos láminas base estaban encaradas en el interior del producto. Esta estrategia de unión asegura que las caras Yankee más suaves del producto de dos hojas sean las únicas caras que están en contacto con el usuario. Las láminas base unidas se estamparon usando la tecnología de estampado convencional en la que las láminas se estampan entre un cilindro duro grabado y un cilindro blando (dureza del Shore A = 40). La profundidad del estampado fue de 2,08 mm (0,080 pulgadas). El producto se bobinó para producir unos rollos de tisú terminados que tenían 280 láminas de tisú de dos hojas- 114 x 114 mm (4,5'' x 4,5'') por rollo. Las propiedades físicas y la suavidad sensorial de los productos terminados fueron evaluadas por un panel entrenado. Los resultados de estos ensayos se muestran en la Tabla 5. La resistencia a la tensión en húmedo no se midió para este producto porque no contenía agente de resistencia en húmedo y es de esperar que su tensión en húmedo sea tan baja que no tenga significado práctico (menos de 40 gramos/3 pulgadas en la dirección transversal).
TABLA 5 Propiedades físicas y suavidad sensorial de un producto tisú de una hoja estampado
Peso Calibre Tensión Tensión Elasticidad Elasticidad Tensión Módulo Desviación
base (mils/ en la en la en la en la en húmedo de tensión de
(libras/ 8 láminas) dirección dirección dirección dirección en la (gramos/ fricción
resma) de la transversal de la transversal dirección pulg/% de
máquina (gramos/3 máquina (%) transversal deformación)
(gramos/3 pulg.) (%) (gramos/3
pulg.) pulg.)
18,2 69,1 1024 411 16,3 6,7 - - 17,4 0,162
TEA en la TEA en la Suavidad Calibre Tensión Tensión en Módulo de
dirección dirección sensorial específico total húmedo tensión
de la transversal (mils/8 láminas específica CE específica específico
máquina (g/mm) /libras/resma) (g/3''/ (g/3''/ (g/pul/%
(g/mm) libras/resma) libras/resma) deformación
/libras/resma)
1,060 0,176 17,44 3,79 78,8 -- 0,96
(Nota: 1 libra = 0,45 Kg, 3 pulg. = 76 mm, 1 mil = 25 \mum)
Como se puede observar por la comparación de estos datos con los de las Tablas 3 y 4, la suavidad sensorial del producto de dos hojas es sólo un poco superior a la del producto de una hoja fabricado según la presente invención, mientras que ambos productos tienen valores de suavidad muy por encima del producto tisú de una hoja de la técnica anterior. La diferencia en la suavidad sensorial entre el producto de dos hojas y el producto de una hoja de la presente invención no es estadísticamente significativa (límite de confianza 95%), mientras que las diferencias entre los valores de suavidad de la presente invención y los del tisú de una hoja producido usando la técnica anterior son estadísticamente significativas al mismo límite de confianza.
Ejemplo 4
El producto de la presente invención exhibe una elasticidad CD estampado superior en comparación con los productos estampados usando la tecnología de la técnica anterior. Esta elasticidad CD superior resulta en un producto más flexible y que tiene una rigidez a la tensión inferior en la dirección transversal a la máquina. Esta menor rigidez CD es de particular importancia para productos de una hoja CWP ya que la rigidez a la tensión CD es normalmente muy superior a la de la dirección de la máquina y controla el nivel total de rigidez del producto.
Se fabricaron ocho láminas base de tisú de una hoja con una variedad de mezclas de materia prima en una máquina papelera de formación creciente. Cada una de estas láminas base se estampó usando la tecnología de estampado convencional y la tecnología de la presente invención como se describe en el Ejemplo 2. Se midieron las propiedades físicas de las láminas base y de los productos terminados. La figura 8 muestra la elasticidad CD de los tisús estampados en función de las elasticidades CD de sus láminas base. La figura muestra que la tecnología de estampado de la presente invención proporciona una elasticidad CD mayor en comparación con la de la técnica anterior.
La figura 9 compara la TEA CD de los mismos ocho pares de productos en función de la tensión CD de los tisús. Se puede observar que, a valores similares de resistencia a la tensión CD, los productos de la presente invención tienen una absorción de energía de tensión CD superior a la de los que emplean la técnica anterior. Esta TEA CD mejorada debe correlacionarse con una mejora de la resistencia percibida en el uso.
Ejemplo 5
Se fabricó una lámina base de tisú de una hoja CWP con una maquina de tisú comercial a partir de una materia prima que contenía 10% kraft de madera blanda del Norte, 40% kraft de madera dura del Sur, y 50% de fibra secundaria. La materia prima se trató con 4,5 Kg por 0,9 toneladas métricas (10 libras por tonelada) de un almidón de resistencia en húmedo temporal (Co-Bond® 1600) para impartir resistencia en húmedo y 1,8 Kg por 0,9 toneladas métricas (4 libras por tonelada) de un desunidor a base de imidazolina (Arosurf PA 806) para controlar la tensión de la lámina base. Se pulverizaron dos libras por tonelada de un suavizante (Quasoft 218 JR) sobre la lámina mientras estaba en el fieltro. La lámina se crespó desde el secador Yankee con un contenido de humedad de cuatro por ciento usando 24 por ciento de crespado en el carrete. La lámina base también se estampó usando la tecnología de estampado acoplado de la presente invención. La lámina se estampó entre dos cilindros duros grabados y se empleó el modelo mostrado en la figura 4. El espacio entre los cilindros de estampado fue de 0,33 mm (0,013 pulgadas). Los cilindros de alimentación de las unidad de estampado se fijaron para que quedara un espacio de 0,33 mm (0,013 pulgadas). El producto se bobinó para producir rollos que contenían 280 láminas, midiendo cada una 114 mm x 114 mm (4,5 x 4,5 pulgadas). Las propiedades físicas y la suavidad sensorial de este producto estampado se muestran en la Tabla 6. Además, la misma lámina base se estampó usando el procedimiento de estampado acoplado para producir un producto que tenía 560 láminas, midiendo cada lámina 114 mm x 114 mm (4,5 x 4,5 pulgadas). Para este producto, el espacio entre los cilindros de estampado fue de 0,36 mm (0,014 pulgadas) y los cilindros de alimentación de la unidad de estampado se fijaron a una distancia de 0,1 mm (0,004 pulgadas). Las propiedades físicas y la suavidad sensorial de este producto también se muestran en la Tabla 6.
TABLA 6 Propiedades físicas y suavidad sensorial de productos tisú de una hoja estampados
Número Peso Calibre Tensión en Tensión en Elasticidad Elasticidad Tensión en Módulo de
de base (mils/ la dirección la dirección en la en la húmedo en tensión
láminas (libras/ 8 láminas) de la transversal dirección dirección la dirección (gramos/pulg/
resma) máquina (gramos/3 de la transversal transversal % de
(gramos/3 pulg) máquina (%) (gramos/3 deformación)
pulg.) (%) pulg.)
280 18,3 67,2 569 320 21,8 5,1 76 13,6
560 18,2 53,7 670 335 22,7 5,3 83 15,9
Desviación TEA en la TEA en la Suavidad Calibre Tensión Tensión en Módulo de
de dirección dirección sensorial específico total húmedo tensión
fricción de la transversal (mils/8 láminas específica CE específica específico
máquina (g/mm) /libras/resma) (g/3''/ (g/3''/ (g/pul/%
(g/mm) libras/resma) libras/resma) deformación
/libras/resma)
0,214 0,776 0,113 17,02 3,67 48,6 4,26 0,74
0,223 0,917 0,122 16,99 2,95 55,2 4,56 0,87
(Nota: 1 libra = 0,45 Kg, 3 pulg. = 76 mm, 1 mil = 25 \mum)
El producto tisú de una hoja descrito anteriormente se ensayó con el ensayo de Uso Doméstico Monadic para determinar la reacción de los consumidores frente al producto. También se ensayaron productos de dos hojas CWP comerciales (en el estante) que se habían fabricado en la misma fábrica que el producto de una hoja. Los productos de dos hojas se estamparon usando la tecnología de estampado convencional y se realizaron tanto para 280 láminas como para 560 láminas. Las propiedades físicas y la suavidad sensorial de los productos comerciales de dos hojas se muestran en la Tabla 7.
TABLA 7 Propiedades físicas y suavidad sensorial de productos tisú de dos hojas estampados
Número Peso Calibre Tensión en Tensión en Elasticidad Elasticidad Tensión en Módulo de
de base (mils/ la dirección la dirección en la en la húmedo en tensión
láminas (libras/ 8 láminas) de la transversal dirección dirección la dirección (gramos/pulg/
resma) máquina (gramos/3 de la transversal transversal % de
(gramos/3 pulg.) máquina (%) (gramos/3 deformación)
pulg.) (%) pulg.)
280 18,6 66,7 1056 375 13,8 5,7 22 23,3
560 18,6 55,5 1029 403 12,6 5,2 22 31,0
Desviación TEA en la TEA en la Suavidad Calibre Tensión Tensión en Módulo de
de dirección dirección sensorial específico total húmedo tensión
fricción de la transversal (mils/8 láminas específica CE específica específico
máquina (g/mm) /libras/resma) (g/3''/ (g/3''/ (g/pul/%
(g/mm) libras/resma) libras/resma) deformación
/libras/resma)
1,192 1,036 0,155 16,87 3,59 76,9 1,18 1,25
0,183 0,938 0,144 17,77 2,98 77,0 1,18 1,67
(Nota: 1 libra = 0,45 Kg, 3 pulg. = 76 mm, 1 mil = 25 \mum)
En el ensayo de Uso Doméstico Monadic se pide a los participantes que valoren la calidad total de un producto concreto y siete propiedades clave del tisú. El producto se puede valorar como "Excelente", "Muy bueno", "Bueno", "Regular", o "Malo" en su comportamiento general y para cada una de las propiedades. Para comparar los productos que han sido ensayados por los consumidores de esta forma, se asigna un valor numérico a cada respuesta. Los valores varían entre 5 para "Excelente" y 1 para "Malo". Esta asignación permite calcular un valor promedio (entre 1 y 5) para el producto en cada propiedad o en el comportamiento general. La Tabla 8 muestra los resultados de los Ensayos de Uso Doméstico Monadic para el comportamiento general y para varias propiedades importantes del tisú para los productos de una hoja y dos hojas descritos anteriormente. Estos resultados muestran que tanto para los tisús de 280 láminas como para los de 560 láminas, los productos de una hoja fabricados según la presente invención son equivalentes en su calidad general y propiedades importantes a los productos de dos hojas comercializados.
TABLA 8 Resultados del Ensayo de uso doméstico Monadic para productos de una hoja y de dos hojas
Producto Valoración general Suavidad Resistencia Grosor Absorbencia
1-hoja, 280 3,64 3,90 3,82 3,55 3,84
2-hojas, 280 3,47 3,79 3,81 3,37 3,84
1-hoja, 560 3,69 3,84 3,99 3,60 3,93
2-hojas, 560 3,78 3,77 3,74 3,60 3,75
Otras formas de realización de la invención se pondrán de manifiesto para los expertos en la técnica a partir de la memoria y práctica de la invención que se da a conocer aquí. Se pretende que la memoria y los ejemplos se consideren a título de ejemplo, siendo las siguientes reivindicaciones las que indican el alcance de la invención.

Claims (22)

1. Procedimiento de fabricar un tisú de una hoja absorbente, de alta suavidad y alto peso base que comprende:
(a)
proporcionar una pulpa fibrosa de fibras papeleras;
(b)
formar una banda naciente (W) a partir de dicha pulpa, en el que dicha banda presenta un peso base de por lo menos 15 libras/resma de 3.000 pies cuadrados (6,8 Kg/279 m^{2});
(c)
incluir en dicha banda por lo menos aproximadamente 3 libras/tonelada (1,4 Kg/0,9 toneladas métricas) de un agente de resistencia en húmedo temporal y hasta 10 libras/tonelada (4,5 Kg/0,9 toneladas métricas) de un suavizante que contiene nitrógeno; opcionalmente un suavizante que contiene nitrógeno catiónico;
(d)
deshidratar dicha banda;
(e)
adherir dicha banda a un secador Yankee (26);
(f)
crespar dicha banda desde dicho secador Yankee usando un ángulo de crespado inferior a 85 grados, en el que las velocidades relativas entre dicho secador Yankee y el carrete de bobinado se controlan para producir un producto final de elasticidad MD de por lo menos aproximadamente 15%;
(g)
calandrar opcionalmente dicha banda;
(h)
estampar dicha banda entre cilindros de estampado acoplados, cada uno de los cuales contiene tanto elementos macho como elementos hembra;
(i)
formar una banda de una sola hoja en la que las etapas (a)-(f) y (h) y opcionalmente la etapa (g) se controlan para que resulte un producto tisú de una sola hoja que tiene una resistencia total a la tensión de no más de 75 gramos por tres pulgadas (76 mm) por libra (0,45 Kg) por resma de peso base, una resistencia a la tensión en húmedo inicial en la dirección transversal de por lo menos 2,7 gramos por tres pulgadas (76 mm) por libra (0,45 Kg) por resma de peso base, una rigidez a la tensión de no más de aproximadamente 1,1 gramos por pulgada (25,4 mm) por porcentaje de deformación por libra (0,45 Kg) por resma de peso base, una relación de la elasticidad del producto en la dirección transversal respecto a la elasticidad de la lámina base en la dirección transversal de por lo menos aproximadamente 1,4, una desviación de fricción GM de no más de 0,225 y un parámetro de diferencia entre caras inferior a 0,275 habitualmente comprendido entre aproximadamente 0,180 y aproximadamente 0,250.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la banda naciente presenta un peso base de entre aproximadamente 17,5 (8 Kg) y aproximadamente 20 libras (9 Kg) / resma de 3000 pies cuadrados (279 m^{2}).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el agente de resistencia en húmedo temporal es un aldehído alifático, aldehído aromático, un producto de reacción polimérico de un monómero o polímero que presenta un grupo aldehído y opcionalmente un grupo nitrógeno, o una combinación de los mismos, o es glioxal, dialdehído malónico, dialdehído succínico, glutaraldehído, almidón dialdehído, una urea cíclica que contiene una fracción aldehído, un poliol que contiene una fracción aldehído, un producto de la reacción de un monómero o polímero que contiene aldehído y una vinil-amida o polímero de acrilamida, un polímero de acrilamida glioxilada o vinil-amida glioxilada o mezclas de los mismos.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el suavizante es un compuesto de nitrógeno orgánico catiónico trivalente que incorpora cadenas largas de ácidos grasos, un compuesto de nitrógeno orgánico tetravalente que incorpora cadenas largas de ácidos grasos, una imidazolina, una sal de aminoácido, una aminoamida lineal, una sal de amonio cuaternario tetravalente, una sal de amonio cuaternario, una sal de aminoamida derivada a partir de una amina parcialmente neutralizada, o cualquier combinación de los mismos.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se añade entre aproximadamente 1,0 y aproximadamente 10 libras (entre aproximadamente 0,5 Kg y aproximadamente 4,54 Kg)/tonelada (0,9 toneladas métricas) de un suavizante.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el suavizante se incluye en la pulpa fibrosa antes de la formación de la banda o se aplica a la banda después de la deshidratación, o ambos, o se aplica a la banda después del crespado.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la banda se adhiere a un secador Yankee con un adhesivo.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el ángulo de crespado es de entre aproximadamente 65 y aproximadamente 85 grados y preferentemente es de entre aproximadamente 70 y aproximadamente 80 grados.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el tisú de una sola hoja presenta un peso base de entre aproximadamente 15 (7 Kg) y aproximadamente 25 libras (11 Kg)/resma de 3.000 pies cuadrados (279 m^{2}).
10. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el tisú de una sola hoja presenta un calibre específico después de calandrar y estampar de entre aproximadamente 2,8 y aproximadamente 4,5.
11. Tisú de una sola hoja con estampado acoplado fabricado a partir de una lámina prensada en húmedo, que presenta una resistencia total a la tensión de no más de 75 gramos por tres pulgadas (76 mm) por libra (0,45 Kg) por resma de peso base, una resistencia a la tensión en húmedo inicial en la dirección transversal de por lo menos 2,7 gramos por tres pulgadas (76 mm) por libra (0,45 Kg) por resma de peso base, una rigidez a la tensión de no más de aproximadamente 1,1 gramos por pulgada (25,4 mm) por porcentaje de deformación por libra (0,45 Kg) por resma de peso base, una relación de la elasticidad del producto en la dirección transversal respecto a la elasticidad de la lámina base en la dirección transversal de por lo menos aproximadamente 1,4, una desviación de fricción GM de no más de 0,225 y un parámetro de diferencia entre caras inferior a 0,275 normalmente en el rango de entre aproximadamente 0,180 y aproximadamente 0,250.
12. Tisú de una sola hoja según la reivindicación 11, en el que el tisú contiene un agente de resistencia en húmedo temporal y un suavizante que contiene nitrógeno.
13. Tisú de una sola hoja según la reivindicación 11, en el que el tisú contiene un suavizante que es un compuesto de nitrógeno orgánico catiónico trivalente que incorpora cadenas largas de ácidos grasos, un compuesto de nitrógeno orgánico tetravalente que incorpora cadenas largas de ácidos grasos, una imidazolina, una sal de aminoácido, una aminoamida lineal, una sal de amonio cuaternario tetravalente, una sal de amonio cuaternario, una sal de aminoamida derivada a partir de una amina parcialmente neutralizada, o cualquier combinación de los mismos.
14. Tisú de una sola hoja según la reivindicación 11, en el que la relación de la energía de tensión absorbida (gramos/mm) del producto en la dirección transversal por 1000 y la tensión en la dirección transversal (gramos/3 pulgadas (76 mm)) es por lo menos de aproximadamente 0,50.
15. Procedimiento según la reivindicación 1 ó tisú de una sola hoja según la reivindicación 11, en el que el modelo de estampado empleado presenta microelementos macho y microelementos hembra y en el que la dimensión mayor de la parte superior de los microelementos macho y la parte inferior de los microelementos hembra es de entre aproximadamente 0,005 pulgadas (0,13 mm) y aproximadamente 0,070 pulgadas (1,78 mm), preferentemente es de entre aproximadamente 0,015 pulgadas (0,38 mm) y aproximadamente 0,045 pulgadas (1,14 mm) y más preferentemente es de entre aproximadamente 0,025 pulgadas (0,64 mm) y aproximadamente 0,035 pulgadas (0,89 mm).
16. Procedimiento según la reivindicación 1 ó tisú de una sola hoja según la reivindicación 11, en el que el modelo de estampado empleado presenta microelementos macho y microelementos hembra y en el que los elementos son aproximadamente 50% macho y aproximadamente 50% hembra.
17. Procedimiento según la reivindicación 1 ó tisú de una sola hoja según la reivindicación 11, en el que el modelo de estampado empleado presenta microelementos macho y microelementos hembra y en el que el ángulo de las paredes laterales de los microelemetos de estampado es de entre aproximadamente 10 y aproximadamente 30 grados desde la vertical y preferentemente es de entre aproximadamente 18 y 23 grados desde la vertical.
18. Procedimiento según la reivindicación 1 ó tisú de una sola hoja según la reivindicación 11, en el que el modelo de estampado empleado presenta microelementos macho y microelementos hembra y en el que la longitud de los elementos dividida por la anchura de los elementos es inferior a 3, preferentemente es inferior a 2 y más preferentemente es 1.
19. Procedimiento según la reivindicación 1 ó tisú de una sola hoja según la reivindicación 11, en el que el modelo de estampado empleado presenta tanto microelementos como macroelementos y en el que la base de un macroelemento macho o la abertura de un elemento hembra empieza en el plano medio de los microelementos.
20. Procedimiento según la reivindicación 1 ó tisú de una sola hoja según la reivindicación 11, en el que el modelo de estampado empleado presenta tanto microelementos como macroelementos y en el que la distancia entre el final de los macroelementos y el principio de los microelementos es de por lo menos aproximadamente 0,007 pulgadas (0,18 mm) y no superior a aproximadamente 1 pulgada (25 mm).
21. Procedimiento según la reivindicación 1 ó tisú de una sola hoja según la reivindicación 11, en el que el modelo de estampado empleado tiene microelementos y la profundidad o altura de los microelementos desde el plano medio es de entre aproximadamente 0,005 y aproximadamente 0,045 pulgadas (entre aproximadamente 0,13 mm y aproximadamente 1,14 mm), preferentemente entre aproximadamente 0,010 y aproximadamente 0,035 pulgadas (entre aproximadamente 0,25 y aproximadamente 0,89 mm), y más preferentemente es de entre aproximadamente 0,015 y aproximadamente 0,020 pulgadas (entre aproximadamente 0,38 y aproximadamente 0,5 mm).
\newpage
22. Procedimiento según la reivindicación 1 ó tisú de una sola hoja según la reivindicación 11, en el que el modelo de estampado empleado tiene macroelementos y la profundidad o altura de los macroelementos es de entre aproximadamente 0,010 y aproximadamente 0,055 pulgadas (entre aproximadamente 0,25 y aproximadamente 1,4 mm), preferentemente entre aproximadamente 0,020 y aproximadamente 0,045 pulgadas (entre aproximadamente 0,38 y aproximadamente 1,14 mm), y más preferentemente es de entre aproximadamente 0,025 y aproximadamente 0,035 pulgadas (entre aproximadamente 0,64 y aproximadamente 0,89 mm).
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