ES2231193T3 - Procedimiento para aplicar aditivos quimicos para fabricar papel a un sustrato en forma de hoja continua. - Google Patents
Procedimiento para aplicar aditivos quimicos para fabricar papel a un sustrato en forma de hoja continua.Info
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Abstract
Un procedimiento para aplicar un aditivo químico a una hoja continua fibrosa, comprendiendo el procedimiento las etapas de: (a) crear una hoja continua fibrosa que tenga una primera cara y una segunda cara opuesta a la primera cara; (b) aportar un aditivo químico; (c) depositar el aditivo químico sólo en la primera cara de la hoja continua fibrosa; (d) hacer que la primera cara de la hoja continua fibrosa contacte con la segunda cara de la hoja continua fibrosa transfiriendo parcialmente de este modo el aditivo químico desde la primera cara a la segunda cara de la hoja continua fibrosa de forma que tanto la primera cara como la segunda cara de la hoja continua fibrosa comprendan el aditivo químico en una cantidad funcionalmente suficiente.
Description
Procedimiento para aplicar aditivos químicos para
fabricar papel a un sustrato en forma de hoja continua.
Esta invención se refiere en general a un
sustrato en forma de hoja continua, tal como un papel tisú, y a un
procedimiento para preparar el sustrato en forma de hoja continua.
Más específicamente, la invención está relacionada con un sustrato
en forma de hoja continua que tenga aditivos funcionales químicos y
a un procedimiento y aparato para aplicar bajos niveles de aditivos
funcionales químicos a una superficie del sustrato en forma de hoja
continua para aumentar las propiedades de la hoja continua, por
ejemplo, la resistencia, suavidad, absorbencia y estética.
Los productos de papel desechables se usan
ampliamente. Los artículos de consumidor desechables, hechos de
fibras celulósicas, se ofrecen comercialmente en formatos diseñados
para diversos usos, tales como, por ejemplo, tisúes faciales, papel
higiénico, toallas absorbentes, pañales, etc.
Todos estos productos sanitarios comparten una
necesidad común, específicamente ser suaves al tacto. La suavidad es
una impresión táctil compleja evocada por un producto cuando se
acaricia contra la piel. El fin de ser suaves es que estos productos
se puedan usar para limpiar la piel sin ser irritantes. Limpiar
eficazmente la piel es un problema de higiene personal persistente
para mucha gente. Los desagradables escapes de orina, menstruo y
materia fecal del área perineal o escapes otorrinolaringológicos de
mocos no siempre se producen en un momento conveniente para que
alguien lleve a cabo una limpieza a fondo, como con jabón y copiosas
cantidades de agua, por ejemplo. Como sustituto para la limpieza a
fondo se ofrece una amplia variedad de productos de papel tisú y
felpa para ayudar en la tarea de eliminar de la piel y retener tales
escapes para la eliminación de forma sanitaria. No
sorprendentemente, el uso de estos productos no se aproxima al nivel
de limpieza que puede conseguirse mediante los métodos de limpieza
más a fondo, y los productores de productos de papel tisú y felpa
están constantemente esforzándose para hacer que sus productos
compitan más favorablemente con los métodos de limpieza a fondo.
Los defectos en los productos de papel tisú, por
ejemplo, hacen que muchos detengan la limpieza antes de que la piel
esté completamente limpia. Tal comportamiento está impulsado por la
dureza del papel tisú, puesto que continuar frotando con un artículo
áspero puede desgastar la piel sensible y producir dolor agudo. La
alternativa, dejar la piel parcialmente limpia, se elige aunque esto
haga que a menudo emanen malos olores y pueda producir manchado de
las prendas interiores y, con el tiempo, pueda producir también
irritaciones en la piel.
Los trastornos del ano, por ejemplo, las
hemorroides, vuelven extremadamente sensible el área perianal y
hacen que aquellos que padecen tales trastornos estén
particularmente frustrados por la necesidad de limpiar sus anos sin
incitar la irritación.
Otro caso notable que incita la frustración es la
sonadera repetida de la nariz necesaria cuando alguien tiene un
resfriado. Los ciclos repetidos de sonadera y limpieza pueden
culminar en una nariz dolorida incluso cuando se emplean los papeles
tisúes más suaves disponibles hoy día.
De acuerdo con esto, hacer productos suaves de
papel tisú y felpa que fomenten la limpieza agradable sin
sacrificios que perjudiquen el comportamiento ha sido durante mucho
tiempo la meta de los ingenieros y científicos que están dedicados a
investigar para mejorar el papel tisú. Ha habido numerosos intentos
para reducir el efecto abrasivo, es decir, mejorar la suavidad de
los productos de papel tisú.
Un área que ha sido explorada a este respecto ha
sido seleccionar y modificar las morfologías de la fibra de celulosa
e idear estructuras de papel para obtener las ventajas óptimas de
las diversas morfologías disponibles. La técnica aplicable en este
área incluye: los trabajos de Vinson et al. en la patente de
Estados Unidos 5.228.954, expedida el 20 de julio de 1993, de Vinson
en la patente de Estados Unidos 5.405.499, expedida el 11 de abril
de 1995, de Cochrane et al. en la patente de Estados Unidos
4.874.465, expedida el 17 de octubre de 1989, y de Hermans et
al. en el Registro de Invención Reglamentario de Estados Unidos
H1672, publicado el 5 de agosto de 1997, todos los cuales describen
métodos para seleccionar o mejorar las fuentes de fibras para papel
tisú y felpa de propiedades superiores. La técnica aplicable se
ilustra además por el trabajo de Carsten en la patente de Estados
Unidos 4.300.981, expedida el 17 de noviembre de 1981, que discute
cómo se pueden incorporar fibras para que sean acomodaticias a
estructuras de papel de forma que tengan el máximo potencial de
suavidad. Aunque tales técnicas ilustradas por estos ejemplos de la
técnica anterior están reconocidas ampliamente, sólo pueden ofrecer
cierto potencial limitado para hacer artículos de limpieza realmente
eficaces y confortables de papeles tisúes.
Otra área que ha recibido una considerable
cantidad de atención es la adición de un agente suavizante químico
(también denominado en esta invención "suavizante químico" o
"composición suavizante" y su permutación) a productos de papel
tisú y felpa. Como se usa en esta invención, la expresión "agente
suavizante químico" se refiere a cualquier ingrediente químico
que mejore la sensación táctil percibida por el consumidor que
sujeta un producto de papel particular y lo frota por la piel.
Deseable para los productos de toalla, la suavidad es una propiedad
particularmente importante para los papeles tisúes faciales e
higiénicos. Tal suavidad perceptible táctilmente se puede
caracterizar por, pero no se limita a, fricción, flexibilidad y
blandura, así como a descriptores subjetivos, tales como un tacto
similar a lúbrico, terciopelo, seda o franela. Los materiales
apropiados incluyen los que comunican un tacto lúbrico al papel
tisú. Éste incluye, sólo con fines ejemplares, ceras básicas, tales
como parafina y cera de abejas, y aceites, tales como aceite mineral
y aceite de silicona, así como vaselina y lubricantes más complejos,
y emolientes tales como compuestos de amonio cuaternario con largas
cadenas de alquilo, siliconas funcionales, ácidos grasos, alcoholes
grasos y ésteres grasos.
El ámbito de trabajo de la técnica anterior que
se refiere a los suavizantes químicos ha tomado dos caminos. El
primer camino se caracteriza por la adición de suavizantes a la hoja
continua de papel tisú durante su formación, ya sea añadiendo un
ingrediente atractivo a las cubas de pulpa que finalmente se
conformará en una hoja continua de papel tisú, a la suspensión de
pulpa mientras que se aproxima a una máquina de fabricación de
papel, o a la hoja continua húmeda mientras reside sobre una tela de
formación Fourdrinier o tela secadora en una máquina de fabricación
de papel. El segundo camino se clasifica por la adición de
suavizantes químicos a la hoja continua de papel tisú después de que
se ha secado la hoja continua. En el último caso, se aplica
típicamente el suavizante a una o ambas caras del papel tisú. Se
pueden incorporar procedimientos aplicables en la operación de
fabricación del papel tales como, por ejemplo, pulverizando sobre la
hoja continua seca antes de que se enrolle en un rollo de papel.
La técnica ejemplar relacionada con el primer
camino clasificado por añadir suavizantes químicos al papel tisú
antes de su montaje en una hoja continua incluye la patente de
Estados Unidos 5.264.082 cedida comúnmente, expedida a Phan y
Trokhan el 23 de noviembre de 1993, la cual patente se incorpora en
esta invención por referencia. Tales métodos han encontrado un
amplio uso en la industria, especialmente cuando es deseable reducir
la resistencia que, de otra forma, estaría presente en el papel, y
cuando el procedimiento de fabricación del papel (particularmente
uno que tenga una operación de crespado) sea suficientemente robusto
para tolerar la incorporación de los agentes que inhiben el enlace.
No obstante, hay problemas asociados con estos métodos, muy
conocidos para los expertos en la técnica. Primero, la ubicación del
suavizante químico no está controlada; se extiende tan ampliamente
por la estructura del papel como la composición de fabricación de
fibra a la que se aplica. Además, hay una pérdida de resistencia del
papel que acompaña al uso de estos aditivos. Aunque no se esté
vinculado por la teoría, los solicitantes creen que los aditivos
tienden a inhibir la formación de enlaces de hidrógeno de fibra a
fibra. También puede haber pérdida de control de la hoja mientras se
crespa del secador Yankee. De nuevo, una teoría ampliamente creída
es que los aditivos interfieren con el revestimiento en el secador
Yankee de forma que el enlace entre la hoja continua húmeda y el
secador está debilitado. La técnica anterior tal como la patente de
Estados Unidos 5.487.813 comúnmente cedida, expedida a Vinson et
al. el 30 de enero de 1996, incorporada en esta invención por
referencia, describe la inclusión de una combinación química para
mitigar los efectos anteriormente mencionados sobre la resistencia y
adhesión al cilindro de crespado; no obstante, todavía queda una
necesidad de incorporar un suavizante químico en una hoja continua
de papel de forma dirigida con un efecto adverso mínimo sobre la
resistencia de la hoja continua e interferencia mínima con el
proceso de producción.
La patente alemana 2.846.576, expedida el 4 de
agosto de 1980 a Henkler, describe un procedimiento para aplicar una
masa de revestimiento colable sobre bandas de tejido, especialmente
una dispersión magnética sobre hojas continuas de chapa metálica,
caracterizado porque la masa de revestimiento se aplica
continuamente de manera conocida sobre una primera banda de tejido,
después, se pone en contacto continuamente la capa aplicada con una
segunda banda de tejido y ambas bandas de tejido se separan entonces
de nuevo una de otra y se alimentan por separado a dispositivos de
bobinado.
La patente francesa 2.478.491, expedida el 25 de
septiembre de 1981 a Kullender, describe un procedimiento para
cubrir una chapa metálica con una composición de revestimiento
haciendo avanzar continuamente la chapa metálica, depositando la
composición de revestimiento en exceso sobre la chapa metálica y
eliminando dicho exceso de la chapa metálica. La chapa metálica se
pone en contacto por desplazamiento continuo, y aquella que todavía
no esté revestida, con una segunda zona de la chapa metálica donde
la composición de revestimiento está en exceso. La primera y segunda
zonas forman así una zona de contacto donde la chapa metálica no
revestida separa el exceso de composición de revestimiento de la
chapa metálica revestida.
Otra técnica ejemplar relacionada con la adición
de suavizantes químicos a la hoja continua de papel tisú durante su
formación incluye la patente de Estados Unidos 5.059.282 cedida
comúnmente, expedida a Ampulski et al. el 22 de octubre de
1991, incorporada en esta invención por referencia. La patente de
Ampulski describe un procedimiento para añadir un compuesto de
polisiloxano a una hoja continua de papel tisú húmeda
(preferiblemente con una consistencia de fibra entre alrededor de
20% y alrededor de 35%). Tal método representa un avance en algunos
aspectos sobre la adición de compuestos químicos en las cubas de
suspensión que suministran a la máquina de fabricación de papel. Por
ejemplo, tales medios dirigen la aplicación a una de las superficies
de la hoja continua al contrario que distribuir el aditivo sobre
todas las fibras de la composición de fabricación.
Debido a los efectos anteriormente mencionados
sobre la resistencia y trastorno del proceso de fabricación de
papel, se ha ideado considerable técnica para aplicar suavizantes
químicos a hojas continuas de papel ya secas o en el llamado parte
seca de la máquina de fabricación de papel o en una operación de
conversión separada posterior a al etapa de fabricación de papel. La
técnica ejemplar en este campo incluye la patente de Estados Unidos
5.215.626, expedida a Ampulski et al. el 1 de junio de 1993;
la patente de Estados Unidos 5.246.545, expedida a Ampulski et
al. el 21 de septiembre de 1993; la patente de Estados Unidos
5.525.345, expedida a Warner et al. el 11 de junio de 1996; y
la solicitud de patente de Estados Unidos nº de serie 09/053.319,
presentada a nombre de Vinson et al. el 1 de abril de 1998,
todas incorporadas en esta invención por referencia. Aunque cada una
de estas referencias representa ventajas sobre los métodos llamados
de parte húmeda previos, particularmente en lo que respecta a
eliminar los efectos degradantes sobre el proceso de fabricación de
papel, los procedimientos requieren típicamente que la aplicación
del suavizante se produzca simultáneamente con la compresión de la
hoja continua. Junto con la pérdida de espesor de la hoja continua
de papel tisú, que puede ser un problema, estos métodos de
aplicación no permiten la aplicación eficaz de suavizante a las
elevaciones más exteriores de la hoja continua de papel tisú, cuando
se emplean hojas continuas de papel tisú multizonas que tienen
múltiples elevaciones. El procedimiento de aplicación anteriormente
mencionado tampoco da depósitos sobresalientes, es decir, depósitos
que se extienden por encima de la elevación más exterior de la hoja
continua de papel tisú. Esto es esencial para los procedimientos
anteriormente mencionados porque los depósitos sobresalientes
tienden a ser eliminados de la hoja continua sobre las superficies
de la máquina produciendo problemas de procesamiento debido a la
transferencia de los suavizantes. Si se pudieran aplicar depósitos
sobresalientes sin estos problemas de transferencia y acumulación,
sería ventajoso porque, de este modo, se podría fomentar la
transferencia de una superficie de una hoja continua de papel tisú a
la segunda superficie de la hoja continua, permitiendo en efecto una
hoja continua de papel tisú suavizada por las dos caras, aunque solo
se aplique activamente el suavizante superficial a una cara.
Una de las más importantes propiedades físicas
relacionadas con la suavidad se considera generalmente por los
expertos en la técnica que es la resistencia de la hoja continua. La
resistencia es la capacidad del producto, y de sus hojas continuas
constituyentes, para mantener la integridad física y para resistir
el desgarro, el reventón y el desfibrado bajo las condiciones de
uso. Conseguir una alta suavidad sin degradar la resistencia ha sido
reconocido durante mucho tiempo como un medio para dar productos de
papel tisú mejorados. Hay una necesidad continua de productos de
papel tisú suaves que tengan buenas propiedades de resistencia.
De acuerdo con esto, hay una necesidad de
técnicas mejoradas de suavización superficial que se puedan aplicar
a tales productos de papel tisú para proporcionar la suavidad
requerida sin degradar inaceptablemente la resistencia del producto
u otras importantes propiedades del mismo. Además, hay una necesidad
de hojas continuas de papel tisú suavizadas superficialmente en las
que el suavizante superficial se aplique mediante técnicas no
compresivas a la elevación más exterior de una hoja continua
multielevación. Finalmente, hay una necesidad de crear una hoja
continua de papel tisú suavizada superficialmente por las dos caras
usando una aplicación superficial a una cara de la técnica de
suavización.
Tales productos y métodos mejorados se crean
mediante la presente invención, como se muestra en la siguiente
descripción.
La presente invención describe una hoja continua
de papel tisú suavizada superficialmente por las dos caras y a un
procedimiento para fabricar la hoja continua, en el que se aplica
inicialmente una composición suavizante superficial, preferiblemente
mediante una aplicación no compresiva por una cara, a una cara de la
hoja continua, y después se transfiere a la otra cara de la hoja
continua por contacto entre una cara y la otra cara de la hoja
continua.
El procedimiento comprende las siguientes etapas:
crear una hoja continua fibrosa que tenga una primera cara y una
segunda cara opuesta a la primera cara; aportar un aditivo químico;
depositar el aditivo químico sólo en la primera cara de la hoja
continua fibrosa; y hacer que la primera cara de la hoja continua
fibrosa contacte con la segunda cara de la hoja continua fibrosa
transfiriendo parcialmente, de este modo, el aditivo químico de la
primera cara a la segunda cara de la hoja continua fibrosa de forma
que tanto la primera cara como la segunda cara de la hoja continua
fibrosa comprendan el aditivo químico en una cantidad funcionalmente
suficiente. Como se usa en esta invención, la cantidad
funcionalmente suficiente es preferiblemente al menos 0,05 gramos
del aditivo por metro cuadrado de la hoja continua. En términos de
concentración superficial, la cantidad funcionalmente suficiente es
preferiblemente al menos de 9,072 kilogramos del aditivo por
tonelada de fibras superficiales (kg/t), más preferiblemente al
menos 22,68 kg/t, y lo más preferiblemente al menos 40,82 kg/t.
Preferiblemente, la etapa de hacer que la primera
cara de la hoja continua fibrosa contacte con la segunda cara de la
hoja continua fibrosa comprende transferir el aditivo químico de una
primera posición sobre la primera cara de la hoja continua fibrosa a
una segunda posición sobre la segunda cara de la hoja continua
fibrosa, estando la segunda posición desviada de la primera posición
con relación al plano de la hoja continua. En la realización
preferida del procedimiento, la hoja continua se desplaza
continuamente en la dirección de la máquina, en cuyo caso la segunda
posición sobre la segunda cara de la hoja continua fibrosa está
desviada en la dirección de la máquina desde la primera posición
sobre la primera cara de la hoja continua fibrosa.
En la realización más preferida, a medida que la
hoja continua se desplaza en la dirección de la máquina, es
enrollada continuamente en un rollo, haciendo de este modo que la
primera cara que tiene el aditivo funcional químico sobre ella
contacte con la segunda cara de la hoja continua. La cantidad de
aditivo químico transferido desde la primera cara de la hoja
continua fibrosa a la segunda cara de la hoja continua fibrosa es
tal que la relación de la concentración superficial del aditivo
químico sobre la segunda cara a la concentración superficial del
aditivo químico sobre la primera cara sea preferiblemente al menos
1:4, más preferiblemente al menos 1:2, y lo más preferiblemente
alrededor de 1:1.
La etapa de depositar el aditivo químico sólo en
la primera cara de la hoja continua fibrosa puede comprender el
revestimiento por extrusión, revestimiento por pulverización,
revestimiento de impresión o cualquiera de sus combinaciones.
Preferiblemente, el aditivo químico se selecciona
del grupo que consiste en suavizantes, emulsiones, emolientes,
lociones, medicamentos tópicos, jabones, agentes antimicrobianos y
antibacterianos, humectantes, revestimientos, tintas y colorantes,
aditivos de resistencia, aditivos de absorbencia, ligantes, agentes
de opacidad, cargas, y sus combinaciones. El aditivo químico es
preferiblemente un suavizante químico seleccionado del grupo que
consiste en lubricantes, plastificantes, desenlazantes catiónicos,
desenlazantes no catiónicos, y sus mezclas. El suavizante químico
preferido comprende un compuesto de amonio cuaternario.
El aditivo químico que comprende un aditivo de
resistencia se puede seleccionar del grupo que consiste en resinas
de resistencia en húmedo permanente, resinas de resistencia en
húmedo temporal, resinas de resistencia en seco, y sus mezclas.
El aditivo químico que comprende un aditivo de
absorbencia se puede seleccionar del grupo que consiste en
polietoxilatos, ésteres de alquilo etoxilados, alcoholes del alquilo
etoxilados, nonilfenoles de alquilo polietoxilados, y sus
mezclas.
Para los fines de transferencia eficaz del
aditivo químico desde la primera cara a la segunda cara de la hoja
continua, es importante mantener el aditivo químico depositado sobre
la primera cara de la hoja continua en estado transferible. Para
este fin, es útil proporcionar una relación de un tiempo abierto a
un tiempo de absorbencia de la gota preferentemente menor que
alrededor de 3,0, más preferiblemente menor que alrededor de 1,0, y
lo más preferentemente menor que alrededor de 0,5.
En la realización preferida, la primera cara de
la hoja continua fibrosa comprende una primera zona y una segunda
zona, estando la primera zona elevada por encima de la segunda zona.
En este caso, la etapa de depositar el aditivo químico en la primera
cara de la hoja continua fibrosa comprende depositar el aditivo,
preferiblemente de forma no compresiva, en la primera zona de la
primera cara de la hoja continua fibrosa. Más preferiblemente, la
hoja continua fibrosa comprende una estructura densificada según un
modelo en la que la primera zona tiene una primera densidad y la
segunda zona tiene una segunda densidad, siendo desiguales la
primera densidad y la segunda densidad, y preferiblemente la primera
densidad es menor que la segunda densidad.
La etapa de depositar el aditivo químico sólo en
la primera cara de la hoja continua fibrosa se puede llevar a cabo
durante el procedimiento de fabricación de papel (en comparación con
un proceso de conversión).
Como se usan en esta invención, todos los
porcentajes, relaciones y proporciones en esta invención son en
peso, a menos que se especifique de otra manera.
Aunque la memoria descriptiva concluye con las
reivindicaciones que señalan particularmente y reivindican
claramente la presente invención, se cree que la presente invención
se entenderá mejor a partir de la siguiente descripción junto con
los ejemplos adjuntos y con los siguientes dibujos, en los que
números de referencia similares identifican elementos idénticos y en
los que:
Fig. 1 es una vista lateral esquemática de un
procedimiento de la presente invención.
Fig. 2 es una vista lateral parcial y más
detallada del procedimiento y un producto de papel de la presente
invención.
Fig. 3 es una vista lateral en elevación
esquemática del producto de papel de la presente invención.
Fig. 4 es una vista en planta esquemática de una
realización de la cinta de fabricación de papel para fabricar un
producto según la presente invención.
Fig. 5 es una vista en planta de otra realización
de la cinta de fabricación de papel para hacer un producto según la
presente invención.
Fig. 6 es una vista en corte transversal
esquemática tomada a lo largo de las líneas 6-6 de
la Fig. 3.
Fig. 7 es una vista en corte transversal
esquemática de una boquilla de extrusión junto con la hoja
continua.
Fig. 8 es una vista en perspectiva esquemática de
otra boquilla de extrusión que se puede usar en la presente
invención; la boquilla de extrusión se muestra parcialmente
desmontada.
Fig. 9 es una representación esquemática de una
realización del procedimiento de la presente invención.
Brevemente, la presente invención crea un
procedimiento por el cual se puede aplicar un aditivo funcional
químico a una cara de una hoja continua fibrosa y después se
transfiere, por contacto (en comparación con el efecto mecha
pasante), a la otra cara de la hoja continua. El aditivo se puede
aplicar a una hoja continua seca o a una semiseca. El papel tisú
resultante tiene una cantidad del aditivo funcionalmente suficiente
sobre cada cara y, por lo tanto, una propiedad mejorada, tal como,
por ejemplo, suavidad perceptible táctilmente.
La expresión "hoja continua de papel tisú
seca", como se usa en esta invención, incluye tanto hojas
continuas que se secan hasta un contenido de humedad menor que
contenido de humedad en equilibrio de la misma, como hojas continuas
que están en un contenido de humedad en equilibrio con la humedad
atmosférica. Una hoja continua de papel tisú semiseca incluye una
hoja continua de papel tisú con un contenido de humedad que supera
su contenido de humedad en equilibrio. Lo más preferiblemente, la
composición de esta invención se aplica a una hoja continua de papel
tisú seca.
También se describen la composición suavizante
preferida, así como un método para producir la combinación y un
método para aplicarla a un papel tisú.
Sorprendentemente, se ha encontrado que niveles
muy bajos de aditivos suavizantes, por ejemplo, suavizantes
catiónicos, proporcionan un efecto suavizante del papel tisú
significativo cuando se aplican a la superficie de las hojas
continuas de papel tisú de acuerdo con la presente invención. De
forma notoria, se ha encontrado que los niveles de aditivos
suavizantes usados para suavizar el papel tisú son suficientemente
bajos que el papel tisú retiene una alta mojabilidad. Además, debido
a que la composición suavizante tiene un alto nivel activo cuando se
aplica la composición suavizante, la composición se puede aplicar a
hojas continuas de papel tisú secas sin requerir un secado adicional
de la hoja continua de papel tisú.
La presente invención se puede emplear usando una
hoja continua de papel tisú caliente. Como se usa en esta invención,
la expresión "hoja continua de papel tisú caliente" se refiere
a una hoja continua de papel tisú que está a una temperatura elevada
con respecto a la temperatura ambiente. Generalmente, la temperatura
elevada de una hoja continua de papel tisú caliente es al menos
alrededor de 43ºC, y frecuentemente mayor que alrededor de 65ºC.
El contenido de humedad de una hoja continua de
papel tisú está relacionado con la temperatura de la hoja continua y
la humedad relativa del ambiente en el que está situada la hoja
continua. Como se usa en esta invención, la expresión "hoja
continua de papel tisú sobresecada" se refiere a una hoja
continua de papel tisú que se seca hasta un contenido de humedad
menor que su contenido de humedad en equilibrio en condiciones
normales de ensayo de 23ºC y 50% de humedad relativa. El contenido
de humedad en equilibrio de una hoja continua de papel tisú situada
en condiciones normales de ensayo de 23ºC y 50% de humedad relativa
es aproximadamente de 7%. Una hoja continua de papel tisú de la
presente invención se puede sobresecar elevándola hasta una
temperatura elevada mediante el uso de medios de secado conocidos en
la técnica, tales como un secador Yankee o secado con aire pasante.
Preferiblemente, la hoja continua de papel tisú sobresecada tendrá
un contenido de humedad menor que 7%, más preferiblemente desde
alrededor de 0 hasta alrededor de 6%, y lo más preferiblemente un
contenido de humedad desde alrededor de 0 hasta alrededor de 3% en
peso.
El papel expuesto al ambiente normal tiene
típicamente un contenido de humedad en equilibrio en el intervalo de
5 hasta 8%. Cuando el papel se seca y se crespa, el contenido de
humedad en la hoja es generalmente menor que 3%. Después de la
fabricación, el papel absorbe agua de la atmósfera. En el
procedimiento preferido de la presente invención, se saca ventaja
del bajo contenido de humedad en el papel cuando sale de la rasqueta
a medida que se separa del secador Yankee (o del bajo contenido de
humedad de hojas continuas similares a medida que tales hojas
continuas se separan de los medios de secado alternativos si el
procedimiento no implica un secador Yankee).
En una realización, la composición de la presente
invención se aplica a una hoja continua de papel tisú sobresecada
inmediatamente después de que se separa de un medio de secado y
antes de que se enrolle en un rodillo matriz. Por otra parte, la
composición de la presente invención se puede aplicar a una hoja
continua de papel tisú semiseca, por ejemplo, mientras la hoja
continua está sobre la tela de formación Fourdrinier, sobre un
fieltro o tejido de secado, o mientras la hoja continua está en
contacto con el secador Yankee u otro medio de secado alternativo.
Finalmente, la composición también se puede aplicar a una hoja
continua de papel tisú seca en equilibrio de humedad con su entorno,
a medida que la hoja continua es desenrollada desde un rodillo
matriz, como por ejemplo durante una operación de conversión fuera
de línea.
La hoja continua fibrosa se puede hacer mediante
varios métodos conocidos en la técnica, todos los cuales están
contemplados por la presente invención. Estos métodos incluyen
fabricación de papel convencional, fabricación de papel secado con
aire pasante, y fabricación de papel de peso base múltiple.
La presente invención es aplicable a papel tisú
en general, incluyendo, pero no limitándose a: papel tisú prensado
en fieltro convencional; papel tisú densificado según un modelo; y
papel tisú no compactado de gran volumen. El papel tisú puede ser de
construcción homogénea o multicapas; y los productos de papel tisú
hechos de él pueden ser de construcción de una sola capa o de
múltiples capas. El papel tisú tiene preferiblemente un peso base
entre alrededor de 10 g/m^{2} y alrededor de 200 g/m^{2}, y
densidad de alrededor de 0,60 g/cm^{3} o menor. Preferiblemente,
el peso base es de alrededor de 100 g/m^{2} o menor, y la densidad
es de alrededor de 0,30 g/cm^{3} o menor. Lo más preferiblemente,
la densidad está entre alrededor de 0,04 g/cm^{3} y alrededor de
0,20 g/cm^{3}.
El papel tisú prensado convencionalmente y los
métodos para fabricar tal papel son conocidos en la técnica. Tal
papel se fabrica típicamente depositando una composición de
fabricación para fabricación de papel sobre una cinta sin fin de
tela metálica formadora perforada. Esta cinta sin fin de tela
metálica formadora se denomina a menudo en la técnica tela de
formación Fourdrinier. Una vez que la composición de fabricación se
deposita sobre la cinta sin fin de tela metálica formadora, se
denomina hoja continua. Sobre todo, el agua se elimina de la hoja
continua a vacío, prensado mecánico y medios térmicos. La hoja
continua se drena prensando la hoja continua y secando a elevada
temperatura. Las técnicas particulares y el equipamiento típico para
fabricar hojas continuas según el procedimiento recién descrito son
muy conocidos para los expertos en la técnica. En un procedimiento
típico, se aporta una composición de fabricación de pulpa de baja
consistencia a una caja de entrada presurizada. La caja de entrada
tiene una abertura para distribuir un fino depósito de composición
de fabricación de pulpa sobre la tela de formación Fourdrinier para
formar una hoja continua húmeda. La hoja continua se drena después
típicamente hasta una consistencia de fibra entre alrededor de 7% y
alrededor de 45% (en base al peso total de la hoja continua)
mediante drenaje a vacío y secado adicional mediante operaciones de
prensado en las que la hoja continua se somete a presión
desarrollada por piezas mecánicas opuestas, por ejemplo, rodillos
cilíndricos. La hoja continua escurrida se prensa y seca después
adicionalmente mediante un aparato de tambor a vapor conocido en la
técnica como secador Yankee. Se puede desarrollar presión en el
secador Yankee por medios mecánicos, tal como un tambor cilíndrico
contrario que presiona contra la hoja continua. Se pueden emplear
múltiples tambores secadores Yankee, mediante lo cual se incurre
opcionalmente en prensado adicional entre los tambores. Las
estructuras de papel tisú que se forman se denominan en lo sucesivo
estructuras de papel tisú prensado convencional. Tales hojas se
considera que están compactadas puesto que la hoja continua se
somete a fuerzas de compresión mecánica global sustanciales mientras
las fibras están húmedas y después se secan mientras están en estado
comprimido. La estructura resultante es fuerte y generalmente de
densidad singular, pero de muy bajo volumen, absorbencia y
suavidad.
El papel tisú densificado según un modelo se
caracteriza por tener un campo de volumen relativamente alto de
densidad de fibra relativamente baja y una disposición de zonas
densificadas de densidad de fibra relativamente alta. El campo de
alto volumen se caracteriza, por otra parte, como un campo de zonas
de almohadillas. Las zonas densificadas se denominan por otra parte
como zonas de nudillos. Las zonas densificadas pueden estar
espaciadas discretamente dentro del campo de alto volumen o pueden
estar interconectadas, ya sea total o parcialmente, dentro del campo
de alto volumen.
La presente invención también se puede aplicar a
papel tisú no crespado. El papel tisú no crespado, una expresión
como se usa en esta invención, se refiere a papel tisú que está
secado no compresivamente, lo más preferiblemente mediante secado
por aire pasante. Las hoja continuas secadas por aire pasante
resultantes están densificadas según un modelo de forma que zonas de
densidad relativamente alta estén dispersadas dentro de un campo de
alto volumen, incluyendo el papel tisú densificado según un modelo
en el que zonas de densidad relativamente alta son continuas y el
campo de alto volumen es discreto.
Para producir hojas continuas de papel tisú no
crespado, se transfiere una hoja continua embrionaria desde el
soporte formador perforado sobre el cual está depositada a un
soporte de tejido de transferencia de soporte de alto contenido de
fibra que se mueve lentamente. La hoja continua se transfiere
después a un tejido de secado tras lo cual se seca hasta una
sequedad final. Tales hojas continuas pueden ofrecer ciertas
ventajas en suavidad superficial comparadas como las hojas continuas
de papel crespado.
Las técnicas para producir papel tisú no crespado
de esta manera se cuentan en la técnica anterior. Por ejemplo,
Wendt, et al., en la solicitud de patente europea 0 677 612
A2, publicada el 18 de octubre de 1995 e incorporada en esta
invención por referencia, enseña un método para fabricar productos
de papel tisú suaves sin crespado. En otro caso, Hyland, et
al., en la solicitud de patente europea 0 617 164 A1, publicada
el 28 de septiembre de 1994 e incorporada en esta invención por
referencia, enseña un método para fabricar hojas secadas por aire
pasante no crespadas lisas. Finalmente, Farrington, et al.,
en la patente de Estados Unidos 5.656.132, publicada el 12 de agosto
de 1997, cuya descripción se incorpora en esta invención por
referencia, describe el uso de una máquina para fabricar papeles
tisú secados por aire pasante suaves sin el uso de un secador
Yankee.
En una realización preferida, el papel se puede
fabricar usando una cinta formadora 80 revestida de resina, como se
representa esquemáticamente en las Figs. 4-6. Se une
una estructura de refuerzo 85 a un armazón resinoso 81. El armazón
resinoso 81 comprende preferiblemente una resina fotosensible
polimérica curada. El armazón 81 (y toda la cinta) tiene una
superficie 81a de contacto con la hoja continua y una superficie 81b
trasera opuesta orientada hacia la maquinaria de fabricación de
papel en la cual se usa la cinta.
En una realización, Fig. 4, el armazón resinoso
81 sustancialmente continuo tiene una pluralidad de conductos de
desviación 82 a su través. En otra realización, Fig. 5, el armazón
resinoso comprende una pluralidad de protuberancias discretas que se
extienden hacia fuera desde la estructura de refuerzo 85. Las
protuberancias están de pie en el plano (X-Y) de la
cinta de fabricación de papel y están preferiblemente discretas. Las
protuberancias obturan el drenaje a través de zonas seleccionadas de
la cinta de fabricación de papel, y pueden producir zonas de peso
básico bajo y alto en el papel, respectivamente. Cada protuberancia
puede, si se desea, tener un conducto de desviación 82 a su través.
Se contempla una realización (no mostrada) que comprende una
combinación del armazón resinoso sustancialmente continuo y la
pluralidad de protuberancias discretas.
La cinta de fabricación de papel es
macroscópicamente monoplanar. El plano de la cinta de fabricación
de papel define sus direcciones X-Y. Perpendicular
al plano formado por las direcciones X-Y (y al plano
de la cinta de fabricación de papel) está la dirección Z de la cinta
(Fig. 6). Igualmente, el papel según la presente invención puede ser
imaginado como macroscópicamente monoplanar y situado en un plano
X-Y. Perpendicular a las direcciones
X-Y y al plano del papel está la dirección Z del
papel (Fig. 6).
Preferiblemente, el armazón resinoso 81 define un
modelo predeterminado, que imprime un modelo similar sobre el papel
de la presente invención. Un modelo particularmente preferido para
el armazón es una red esencialmente continua mostrada en la Fig. 4.
Si se selecciona para el armazón el modelo de red esencialmente
continuo preferido, los conductos de desviación 82 discretos se
extenderán entre dos superficies opuestas de la cinta. La red
esencialmente continua 81 rodea y define los conductos de desviación
82.
La superficie 81a de la cinta en contacto con la
hoja continua está en contacto con el papel transportado sobre ella.
Durante la fabricación de papel, la superficie de la cinta en
contacto con la hoja continua puede imprimir un modelo sobre el
papel que corresponda al modelo del armazón. El armazón 81 imprime
un modelo que corresponde al del armazón 81 sobre el papel
transportado sobre el mismo. La impresión se produce en cualquier
momento en que la cinta y el papel pasan entre dos superficies
rígidas que tengan una holgura suficiente para producir la
impresión. Esto se produce comúnmente en un estrechamiento entre dos
rodillos. Esto se produce, lo más comúnmente, cuando la cinta
transfiere el papel a un tambor de secado Yankee. La impresión se
produce por compresión del armazón 81 contra el papel en la
superficie del rodillo de presión.
La superficie trasera 81b de la cinta es la
superficie de la cinta en contacto con la máquina. La superficie
trasera 81b puede estar hecha con una red trasera que tenga pasillos
89 (Fig. 6) en ella que son distintos de los conductos de
desviación. Los pasillos proporcionan irregularidades en la textura
de la trasera de la cinta. Los pasillos permiten el escape del aire
en el plano X-Y de la cinta, mitigando de este modo
una aplicación repentina de presión diferencial, tal como presión de
vacío, que, a su vez, mitiga la formación de los llamados
"poros" en la hoja continua de papel.
El segundo componente principal de la cinta es la
estructura de refuerzo 85. La estructura de refuerzo 85, al igual
que el armazón 81, tiene dos caras opuestas, una que es una cara que
mira hacia la hoja continua y la otra una cara que mira hacia la
máquina opuesta a la cara que mira hacia la hoja continua. La
estructura de refuerzo está dispuesta principalmente entre las
superficies opuestas 81a y 81b de la cinta y puede tener una
superficie coincidente con la superficie trasera 81b de la cinta. La
estructura de refuerzo 85 proporciona soporte para el armazón 81. El
componente de la estructura de refuerzo está típicamente tejido,
como es bien conocido en la técnica. Las partes de la estructura de
refuerzo 85 que se hacen corresponder con los conductos de
desviación 82 impiden que las fibras de fabricación de papel pasen
completamente a través de los conductos de desviación 82 y reduzcan
de este modo las existencias de poros. Si alguien no desea usar una
tela tejida para la estructura de refuerzo, un elemento no tejido,
rejilla, red, o una placa que tenga una pluralidad de orificios a su
través, puede proporcionar resistencia y soporte adecuados para el
armazón de la presente invención.
La cinta de fabricación de papel se puede hacer
según cualquiera de las patentes de Estados Unidos cedidas
comúnmente: 4.514.345, expedida el 30 de abril de 1985 a Jonson
et al.; 4.528.239, expedida el 9 de julio de 1985 a Trokhan;
5.098.522, expedida el 24 de marzo de 1992; 5.260.171, expedida el 9
de noviembre de 1993 a Smurkoski et al.; 5.275.700, expedida
el 4 de enero de 1994 a Trokhan; 5.328.565, expedida el 12 de julio
de 1994 a Rasch et al.; 5.334.289, expedida el 2 de agosto de
1994 a Trokhan et al.; 5.431.786, expedida el 11 de julio de
1995 a Rasch et al.; 5.496.624, expedida el 5 de marzo de
1996 a Stelljes, Jr. et al.; 5.500.277, expedida el 19 de
marzo de 1996 a Trokhan et al.; 5.514.523, expedida el 7 de
mayo de 1996 a Trokhan et al.; 5.554.467, expedida el 10 de
septiembre de 1996 a Trokhan et al.; 5.566.724, expedida el
22 de octubre de 1996 a Trokhan et al.; 5.624.790, expedida
el 29 de abril de 1997 a Trokhan et al.; 5.628.876, expedida
el 13 de mayo de 1997 a Ayers et al.; 5.679.222, expedida el
21 de octubre de 1997 a Rasch et al.; y 5.714.041, expedida
el 3 de febrero de 1998 a Ayers et al., cuyas descripciones
se incorporan en esta invención por referencia.
La cinta de fabricación de papel para uso con la
presente invención también se puede hacer según las patentes de
Estados Unidos cedidas comúnmente: 5.503.715, expedida el 2 de abril
de 1996 a Trokhan et al.; 5.614.061, expedida el 25 de marzo
de 1997 a Phan et al.; 5.804.281, expedida el 8 de septiembre
de 1998 a Phan et al.; y 5.820.730, expedida el 13 de octubre
de 1998 a Phan et al., cuyas descripciones se incorporan en
esta invención por referencia.
La hoja continua fibrosa 50 mostrada en la Fig. 3
puede tener dos zonas principales. Una primera zona 50a puede
comprender una zona impresa que se imprime contra el armazón 81 de
la cinta. La zona impresa comprende preferiblemente una red
esencialmente continua. La red continua de la primera zona del papel
se hace sobre el armazón 81 esencialmente continuo de la cinta y
corresponderá generalmente a él en geometría y estará dispuesto muy
próximo a él en posición durante la fabricación de papel.
Una segunda zona 50b del papel 50 puede
comprender una pluralidad de protuberancias dispersadas por toda la
zona de red impresa. Las protuberancias corresponden generalmente en
geometría, y durante la fabricación de papel en posición, a los
conductos de desviación 82 de la cinta. Las protuberancias
sobresalen hacia fuera de la zona de la red esencialmente continua
del papel, conformándose a los conductos de desviación durante el
proceso de fabricación de papel. Conformándose a los conductos de
desviación durante el proceso de fabricación de papel, se desvían
las fibras en las protuberancias en la dirección Z entre la
superficie del armazón 81 que mira hacia la hoja continua y la cara
de la estructura de refuerzo 85 que mira hacia la hoja continua.
Preferiblemente, las protuberancias están discre-
tas.
tas.
Sin estar vinculados por la teoría, los
solicitantes creen que las protuberancias y las zonas de la red
esencialmente continua del papel pueden tener pesos base
generalmente equivalentes. Desviando las protuberancias en los
conductos de desviación se incrementa la densidad de las
protuberancias con relación a la densidad de la zona de la red
esencialmente continua. Además, la zona de la red esencialmente
continua (u otro modelo que se pueda seleccionar) puede ser impresa
más tarde, por ejemplo, contra un tambor de secado Yankee. Tal
impresión aumenta la densidad de la zona de la red esencialmente
continua hasta la de las protuberancias. El papel resultante se
puede gofrar después como es bien conocido en la técnica.
El papel según la presente invención se puede
fabricar según cualquiera de las patentes de Estados Unidos cedidas
comúnmente: 4.529.480, expedida el 16 de julio de 1985 a Trokhan;
4.637.859, expedida el 20 de enero de 1987 a Trokhan; 5.364.504,
expedida el 15 de noviembre de 1994 a Smurkoski et al.;
5.529.664, expedida el 25 de junio de 1996 a Trokhan et al.,
y 5.679.222, expedida el 21 de octubre de 1997 a Rasch et
al., cuyas descripciones se incorporan en esta invención por
referencia.
Si se desea, el papel se puede secar y fabricar
en una cinta de secado por aire pasante que no tenga un armazón con
un modelo. Tal papel tendrá zonas discretas de alta densidad y una
red de baja densidad esencialmente continua. Durante o después del
secado, el papel puede ser sometido a presión diferencial (vacío)
para aumentar su espesor y des-densificar zonas
seleccionadas. Tal papel, y la cinta asociada, pueden ser hechos
según las siguientes patentes: 3.301.746, expedida el 31 de enero de
1967 a Sanford et al.; 3.905.863, expedida el 16 de
septiembre de 1975 a Ayers; 3.974.025, expedida el 10 de agosto de
1976 a Ayers; 4.191.609, expedida el 4 de marzo de 1980 a Trokhan;
4.239.065, expedida el 16 de diciembre de 1980 a Trokhan; 5.366.785,
expedida el 22 de noviembre de 1994 a Sawdai; y 5.520.778, expedida
el 28 de mayo de 1996 a Sawdai, cuyas descripciones se incorporan en
esta invención por referencia.
Todavía en otra realización, la estructura de
refuerzo puede comprender un fieltro, también denominado fieltro de
prensa, como se usa en la fabricación de papel convencional sin
secado por aire pasante. El armazón se puede aplicar a la estructura
de refuerzo de fieltro como se enseña en las patentes de Estados
Unidos cedidas comúnmente 5.549.790, expedida el 27 de agosto de
1996 a Phan; 5.556.509, expedida el 17 de septiembre de 1996 a
Trokhan et al.; 5.580.423, expedida el 3 de diciembre de 1996
a Ampulski et al.; 5.609.725, expedida el 11 de marzo de 1997
a Phan; 5.629.052, expedida el 13 de mayo de 1997 a Trokhan et
al.; 5.637.194, expedida el 10 de junio de 1997 a Ampulski et
al.; 5.674.663, expedida el 7 de octubre de 1997 a McFarland
et al.; 5.693.187, expedida el 2 de diciembre de 1997 a
Ampulski et al.; 5.709.775, expedida el 20 de enero de 1998 a
Trokhan et al.; 5.795.440, expedida el 18 de agosto de 1998 a
Ampulski et al.; 5.814.190, expedida el 29 de septiembre de
1998 a Phan; 5.817.377, expedida el 6 de octubre de 1998 a Trokhan
et al.; y 5.846.379, expedida el 8 de diciembre de 1998 a
Ampulski et al., cuyas descripciones se incorporan en esta
invención por referencia.
El papel también puede ser encogido, como se sabe
en la técnica. El encogimiento se puede llevar a cabo crespando el
papel desde una superficie rígida, y preferiblemente desde un
cilindro. Para este fin se usa comúnmente un tambor de secado
Yankee. El crespado se lleva a cabo con una rasqueta, como es bien
conocido en la técnica. El crespado se puede llevar a cabo según la
patente de Estados Unidos cedida comúnmente 4.919.756, expedida el
24 de abril de 1992 a Sawdai, cuya descripción se incorpora en esta
invención por referencia. Alternativa o adicionalmente, el
encogimiento se puede llevar a cabo por medio de microcontracción en
húmedo, como se enseña por la patente de Estados Unidos cedida
comúnmente 4.440.597, expedida el 3 de abril de 1984 a Wells et
al., cuya descripción se incorpora en esta invención por
referencia.
Si se desea, el papel puede tener pesos base
múltiples. Preferiblemente, el papel de pesos base múltiples tiene
dos o más zonas distinguibles: zonas con un peso base relativamente
alto y zonas con un peso base relativamente bajo. Preferiblemente,
las zonas de peso base alto comprenden una red esencialmente
continua. Las zonas de peso base bajo pueden estar discretas. Si se
desea, el papel según la presente invención también puede comprender
zonas de peso base intermedio dispuestas dentro de las zonas de peso
base bajo. Tal papel se puede fabricar según la patente de Estados
Unidos cedida comúnmente 5.245.025, expedida el 14 de septiembre de
1993 a Trokhan et al., cuya descripción se incorpora en esta
invención por referencia. Si el papel tiene sólo dos zonas de peso
base diferente, una zona de peso base alto esencialmente continua,
con zonas discretas de peso base bajo dispuestas por toda la zona de
peso base alto esencialmente continua, tal papel se puede fabricar
según las patentes de Estados Unidos cedidas comúnmente 5.527.428,
expedida el 18 de junio de 1996 a Trokhan et al.; 5.534.326,
expedida el 9 de julio de 1996 a Trokhan et al., y 5.654.076,
expedida el 5 de agosto de 1997 a Trokhan et al, cuyas
descripciones se incorporan en esta invención por referencia.
Alguien puede desear además densificar zonas
seleccionadas del papel. Tal papel tendrá tanto zonas de densidad
múltiple como zonas de peso base múltiple. Tal papel se puede
fabricar según las patentes de Estados Unidos cedidas comúnmente
5.277.761, expedida el 11 de enero de 1994 a Phan et al.;
5.443.691, expedida el 22 de agosto de 1995 a Phan et al., y
5.804.036, expedida el 8 de septiembre de 1998 a Phan et al.,
cuyas descripciones se incorporan en esta invención por
referencia.
Si se desea, en lugar de una cinta que tenga un
armazón según un modelo descrita anteriormente, se puede utilizar
una cinta que tenga una ondulación de jacquard. Tal cinta se puede
utilizar como una cinta sin fin de tela metálica formadora, tejido
de secado, tejido de impresión, tela de transferencia, etc. En la
bibliografía se informa de una ondulación de jacquard que es
particularmente útil donde alguien no desee comprimir o imprimir el
papel en un estrechamiento entre rodillos, tal como sucede
típicamente en la transferencia a un tambor de secado Yankee. Cintas
ilustrativas que tengan una ondulación de jacquard se encuentran en
las patentes de Estados Unidos nº 5.429.686, expedida el 4 de julio
de 1995 a Chiu et al., y 5.672.248, expedida el 30 de
septiembre de 1997 a Wendt et al.
El papel según la presente invención puede estar
estratificado. Si el papel está estratificado, se puede utilizar una
caja de entrada multicanal, como se conoce en la técnica. Tal caja
de entrada puede tener dos, tres o más canales. Cada canal se puede
proveer de una suspensión fibrosa celulósica diferente.
Opcionalmente, se puede proveer la misma suspensión en dos o más de
los canales. No obstante, alguien de experiencia normal reconocerá
que, si todos los canales contienen la misma composición de
fabricación, resultará un papel mezclado.
Típicamente, el papel está estratificado de forma
que las fibras más cortas de madera de frondosas estén en el
exterior para dar una sensación táctil suave al usuario. Las fibras
más largas de madera de coníferas están en el interior para
resistencia. Por lo tanto, una caja de entrada de tres canales puede
producir un producto de una sola capa que tenga dos capas externas
que comprendan predominantemente fibras de madera de frondosas y una
capa central que comprenda predominantemente fibras de madera de
coníferas.
Por otra parte, una caja de entrada de dos
canales puede producir un papel que tenga una capa de fibras
predominantemente de madera de coníferas y una capa de fibras
predominantemente de madera de frondosas. Tal papel se une a otra
capa de un papel similar, de forma que las capas de madera de
coníferas del estratificado de dos capas resultante estén orientadas
hacia adentro una hacia la otra y las capas de madera de frondosas
estén mirando hacia fuera.
En una técnica de fabricación alternativa, se
pueden utilizar cajas de entradas múltiples en lugar de una única
caja de entrada que tenga múltiples canales. En la disposición de
caja de entrada múltiple, la primera caja de entrada deposita una
capa discreta de fibras celulósicas sobre la cinta sin fin de tela
metálica formadora. El segundo caja de entrada deposita una segunda
capa de fibras celulósicas sobre la primera. Aunque, por supuesto,
se produce algo de entremezclado entre las capas, se obtiene como
resultado un papel predominantemente estratificado.
El papel estratificado de peso base constante
según las enseñanzas de las patentes de Estados Unidos cedidas
comúnmente 3.994.771, expedida el 30 de noviembre de 1976 a Morgan,
Jr. et al.; 4.225.382, expedida el 30 de septiembre de 1980 a
Kearney et al., y 4.300.981, expedida el 17 de noviembre de
1981 a Carstens, cuyas descripciones se incorporan en esta invención
por referencia.
Preferiblemente, la composición de fabricación se
conforma primero en forma de una hoja continua húmeda sobre un
soporte formador perforado, tal como una cinta continua de tela
metálica Foudrinier. La hoja continua es escurrida y transferida a
un tejido de impresión. La composición de fabricación, por otra
parte, se puede depositar inicialmente sobre un soporte de apoyo
perforado que también funciona como tejido de impresión. Una vez
formada, la hoja continua es escurrida y, preferiblemente,
previamente secada térmicamente hasta una consistencia de fibra
seleccionada entre alrededor de 40% y alrededor de 80%. El drenaje
se lleva a cabo preferiblemente con cajas de succión u otros
dispositivos de vacío o con secadores de soplo pasante. La impresión
de nudillos del tejido de impresión se imprime en la hoja continua
como se discute anteriormente, antes de secar la hoja continua hasta
compleción. Un método de llevar a cabo esto es mediante aplicación
de presión mecánica. Esto se puede hacer, por ejemplo, prensando un
rodillo de prensado que soporta el tejido de impresión contra la
cara de un tambor de secado, tal como un secador Yankee, en el que
la hoja continua está dispuesta entre el rodillo de prensado y el
tambor de secado. También, preferiblemente, la hoja continua se
moldea contra el tejido de impresión antes de la compleción del
secado por aplicación de presión de fluido con un dispositivo de
vacío tal como una caja de succión, o con un secador de soplo
pasante. La presión de fluido se puede aplicar para inducir la
impresión de zonas densificadas durante el drenaje inicial, en una
etapa de proceso posterior y separada, o una de sus
combinaciones.
Las fibras para la fabricación del papel
utilizadas para la presente invención incluirán normalmente fibras
derivadas de pulpa de madera. Se pueden utilizar otras fibras de
pulpa fibrosa celulósica, tales como hilas de algodón, bagazo, etc.,
y se pretende que estén dentro del alcance de esta invención.
También se pueden utilizar fibras sintéticas, tales como fibras de
rayón, polietileno y polipropileno, en combinación con fibras
celulósicas naturales. Una fibra de polietileno ejemplar que se
puede utilizar es Pulpex®, disponible de Hercules, Inc. (Wilmington,
DE).
Las pulpas de madera aplicables incluyen pulpas
químicas, tales como pulpas Kraft, al sulfito y al sulfato, así como
pulpas mecánicas, incluyendo, por ejemplo, pulpa termomecánica de
madera triturada y pulpa termomecánica modificada químicamente. No
obstante, se prefieren las pulpas químicas puesto que imparten una
sensación táctil superior de suavidad a las hojas de papel tisú
hechas de ellas. Se pueden utilizar las pulpas derivadas de árboles
de hoja caduca (en lo sucesivo, denominada también "madera de
frondosas") y árboles coníferos (en lo sucesivo, denominada
también "madera de coníferas"). También son aplicables a la
presente invención las fibras derivadas de papel reciclado, que
pueden contener cualquiera o todas las categorías anteriores, así
como otros materiales no fibrosos tales como cargas y adhesivos
usados para facilitar la fabricación de papel original.
Como se usan en esta invención, las expresiones
"aditivo funcional", "aditivo funcional químico",
"aditivo químico", "composición química" y sus
permutaciones se refieren a sustancias que se pueden añadir a la
hoja continua de papel para mejorar las características funcionales
de la hoja continua, tales como, por ejemplo, la suavidad, la
resistencia y la absorbencia. Dependiendo de un procedimiento
particular, los aditivos funcionales se pueden añadir a las fibras
para la fabricación de papel durante la formación de la hoja
continua de papel, y/o aplicando el aditivo a una o ambas
superficies de la hoja continua después de que la hoja continua haya
sido formada generalmente. Si el aditivo funcional se aplica a al
menos una superficie de la hoja continua, puede ser deseable aplicar
el aditivo funcional, tal como, por ejemplo, un suavizante, de tal
forma que el aditivo permanezca sobre la superficie de la hoja
continua y no penetre en el espesor de la hoja continua.
Se pueden añadir varios materiales a la
composición de fabricación acuosa para la fabricación de papel o a
la hoja continua embrionaria para impartir otras características
deseables al producto o mejorar el procedimiento de fabricación de
papel con tal que sean mutuamente compatibles y no afecten
significativa y negativamente al carácter de suavidad o resistencia
del producto de la presente invención. Los siguientes materiales
están expresamente incluidos, pero su inclusión no se presenta como
que incluye todo. Se pueden incluir otros materiales también con tal
que no interfieran o contrarresten las ventajas de la presente
invención.
Es normal añadir al procedimiento de fabricación
de papel una especie que influya en la carga catiónica para
controlar el potencial zeta de la composición de fabricación acuosa
para la fabricación de papel a medida que se suministra al proceso
de fabricación de papel. Estos materiales se usan porque la mayoría
de los sólidos en la naturaleza tienen cargas superficiales
negativas, incluyendo las superficies de las fibras celulósicas y
finos y la mayoría de las cargas inorgánicas. Una especie que
influye en la carga catiónica tradicionalmente usada es el alumbre.
Más recientemente en la técnica, la influencia sobre la carga se
hace mediante el uso de polímeros sintéticos catiónicos de peso
molecular relativamente bajo que tengan preferiblemente un peso
molecular no mayor que alrededor de 500.000, y más preferiblemente
no mayor que alrededor de 200.000, o incluso alrededor de 100.000.
Las densidades de carga de tales polímeros sintéticos catiónicos de
bajo peso molecular son relativamente altas. Estas densidades de
carga varían desde alrededor de 4 hasta alrededor de 8 equivalentes
de nitrógeno catiónico por kilogramo de polímero. Un material
ejemplar es Cypro 514®, un producto de Cytec, Inc. de Stamford, CT.
El uso de tales materiales está expresamente permitido dentro de la
práctica de la presente invención.
El uso de micropartículas de alta carga aniónica
y alta superficie específica para los fines de mejorar la formación,
el drenaje, la resistencia y la retención se enseña en la técnica.
Véase, por ejemplo, la patente de Estados Unidos 5.221.435, expedida
a Smith el 22 de junio de 1993, cuya descripción se incorpora en
esta invención por referencia. Los materiales comunes para este fin
son sílice coloidal o arcilla bentonita. La incorporación de tales
materiales está expresamente incluida dentro del alcance de la
presente invención.
Si se desea resistencia en húmedo permanente, se
puede añadir a la composición de fabricación para la fabricación de
papel o a la hoja continua embrionaria el grupo de compuestos
químicos que incluye poliamida-epiclorhidrina,
poliacrilamidas, látex de estireno-butadieno;
poli-(alcohol vinílico) insolubilizado;
urea-formaldehído; polietilenimina; polímeros de
quitosán, y sus mezclas. Las resinas preferidas son resinas
catiónicas para la resistencia en húmedo, tales como resinas de
poliamida-epiclorhidrina. Los tipos apropiados de
tales resinas están descritos en las patentes de Estados Unidos
3.700.623, expedida el 24 de octubre de 1972, y 3.772.076, expedida
el 13 de noviembre de 1973, ambas a Keim, siendo incorporada en
esta invención por referencia la descripción de ambas. Una fuente
comercial de resinas de poliamida-epiclorhidrina
útiles es Hercules, Inc., de Wilmington, Delaware, que comercializa
tal resina bajo la marca Kymene 557H®.
Muchos productos de papel deben tener resistencia
limitada cuando están húmedos debido a la necesidad de desecharlos
por retretes en sistemas sépticos o de alcantarillas. Si se imparte
resistencia en húmedo a estos productos, se prefiere la resistencia
en húmedo fugaz, caracterizada por una descomposición de parte de o
de toda la resistencia inicial tras permanecer en presencia de agua.
Si se desea resistencia en húmedo fugaz, los materiales aglomerantes
se pueden elegir del grupo que consiste en almidón dialdehído u
otras resinas con la funcionalidad aldehído, tales como
Co-Bond 1000® ofrecido por National Starch and
Chemical Company de Scarborough, ME; Parez 750® ofrecido por Cytec
de Stamford, CT; y la resina descrita en la patente de Estados
Unidos 4.981.557, expedida el 1 de enero de 1991 a Bjorkquist, cuya
descripción se incorpora en esta invención por referencia, y otras
de tales resinas que tengan las propiedades de descomposición
descritas anteriormente, como puede ser conocido para la
técnica.
Si se necesita absorbencia aumentada, se pueden
usar tensioactivos para tratar las hojas continuas de papel tisú de
la presente invención. El nivel de tensioactivo, si se usa, es
preferiblemente desde alrededor de 0,01% hasta alrededor de 2,0% en
peso, basado en el peso de fibra seca de la hoja continua de papel
tisú. Los tensioactivos tienen preferiblemente cadenas de alquilo
con ocho o más átomos de carbono. Los tensioactivos aniónicos
ejemplares incluyen los alquilsulfonatos lineales y
alquilbencenosulfonatos. Los tensioactivos no iónicos ejemplares
incluyen alquilglicósidos, incluyendo ésteres de alquilglicósido
tales como Crodesta SL-40®, que está disponible de
Croda, Inc. (Nueva York, NY); éteres de alquilglicósido, como los
descritos en la patente de Estados Unidos 4.011.389, expedida a
Langdon et al. el 8 de marzo de 1977; y ésteres de alquilo
polietoxilados, tales como Pegosperse 200 ML, disponible de Glyco
Chemicals, Inc. (Greenwich, CT) e IGEPAL RC-520®,
disponible de Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, NJ).
Aunque la esencia de la presente invención es la
presencia de una composición de agente suavizante depositada sobre
la superficie de la hoja continua de papel tisú, la invención
también incluye expresamente variaciones en las que los agentes
suavizantes químicos se añaden como parte del procedimiento de
fabricación de papel. Por ejemplo, los agentes suavizantes químicos
se pueden incluir por adición en el parte húmeda. Los agentes
suavizantes químicos preferidos comprenden compuestos de amonio
cuaternario, incluyendo, pero no limitándose a, las muy conocidas
sales de dialquildimetilamonio (por ejemplo, cloruro de
disebodimetilamonio, metilsulfato de disebodimetilamonio, cloruro de
di(sebo hidrogenado)dimetilamonio, etc.). Variaciones
particularmente preferidas de estos agentes suavizantes son las que
se consideran que son variaciones de mono o diéster de las sales de
dialquildimetilamonio anteriormente mencionadas. Otra clase de
agentes suavizantes químicos añadidos a la fabricación de papel
comprenden los muy conocidos ingredientes de polidimetilsiloxano
organoreactivos, incluyendo el más preferido polidimetilsiloxano con
función amino.
En los papeles tisú de la presente invención
también se pueden incorporar materiales de carga. La patente de
Estados Unidos 5.611.890, expedida a Vinson et al. el 18 de
marzo de 1997, e incorporada en esta invención por referencia,
describe productos de papel tisú cargados que son aceptables como
sustratos para la presente invención.
Los anteriores listados de aditivos químicos
opcionales están destinados a ser de naturaleza meramente ejemplar,
y no significan que limiten el alcance de la invención.
La presente invención tiene utilidad particular
en el ámbito de aplicar composiciones suavizantes (o suavizantes).
Una composición particularmente preferida comprende una dispersión
de un ingrediente activo suavizante en un vehículo. Cuando se aplica
a un papel tisú como se describe en esta invención, tales
composiciones son eficaces para suavizar el papel tisú. Una
composición suavizante preferida tiene propiedades (por ejemplo,
ingredientes, reología, pH, etc.) que permiten su fácil aplicación a
escala comercial. Por ejemplo, aunque ciertos disolventes orgánicos
volátiles pueden disolver fácilmente altas concentraciones de
materiales suavizantes eficaces, no se desean tales disolventes
debido a preocupaciones de seguridad aumentada del proceso y carga
medioambiental (COV) planteadas por tales disolventes. Lo siguiente
discute cada uno de los componentes de una composición suavizante
preferida de la presente invención, las propiedades de la
composición, métodos para producir la composición, y métodos para
aplicar la composición.
Los compuestos cuaternarios que tienen la
fórmula:
(R_{1})_{4-m}-N^{+}-[R_{2}]_{m}
\
X^{-}
en la
que:
- m es 1 hasta 3;
- cada R_{1} es un grupo alquilo, grupo hidroxialquilo, grupo hidrocarbilo o hidrocarbilo sustituido, grupo alcoxilado, grupo bencilo de C_{1}-C_{6}, o sus mezclas;
- cada R_{2} es un grupo alquilo, grupo hidroxialquilo, grupo hidrocarbilo o hidrocarbilo sustituido, grupo alcoxilado, grupo bencilo de C_{14}-C_{22}, o sus mezclas; y
- X^{-} es cualquier anión compatible con el suavizante
son apropiados para uso en la
presente invención. Preferiblemente, cada R_{1} es metilo y
X^{-} es cloruro o metilsulfato. Preferiblemente, cada R_{2} es
alquilo o alquenilo de C_{16}-C_{18}, lo más
preferiblemente cada R_{2} es alquilo o alquenilo de C_{18} de
cadena lineal. Opcionalmente, el sustituyente R_{2} se puede
derivar de fuentes de aceite vegetal. Como fuentes de ácidos grasos
para sintetizar el compuesto de amonio cuaternario se pueden usar
varios tipos de aceites vegetales (por ejemplo, oliva, canola,
cártamo, girasol,
etc.).
Tales estructuras incluyen las muy conocidas
sales de dialquildimetilamonio (por ejemplo, cloruro de
disebodimetilamonio, metilsulfato de disebodimetilamonio, cloruro de
di(sebo hidrogenado)dimetilamonio, etc.) en las que
R_{1} son grupos metilo, R_{2} son grupos sebo de niveles
variables de saturación, y X^{-} es cloruro o metilsulfato.
Como se discute en el trabajo de Bailey
Industrial Oil and Fat Products, Tercera edición, Swern Ed., John
Wiley and Sons (Nueva York, 1964) el sebo es un material que se
produce de forma natural que tiene una composición variable. La
tabla 6.13 en la referencia anteriormente identificada editada por
Swern indica que típicamente el 78% o más de los ácidos grasos de
sebo contienen 16 ó 18 átomos de carbono. Típicamente, la mitad de
los ácidos grasos presentes en el sebo son insaturados,
principalmente en forma de ácido oleico. Los "sebos" sintéticos
así como naturales entran dentro del alcance de la presente
invención. También se sabe que, dependiendo de los requisitos
característicos del producto, el nivel de saturación del disebo se
pueden diseñar desde no hidrogenado (blando) hasta poquito
(parcialmente hidrogenado) o completamente hidrogenado (duro). Todos
los niveles de saturación anteriormente descritos están expresamente
destinados a ser incluidos dentro del alcance de la presente
inven-
ción.
ción.
Son particularmente preferidas las variantes de
estos ingredientes activos suavizantes que se consideran que son
variaciones de mono o diéster de estos compuestos de amonio
cuaternario que tienen la fórmula:
(R_{1})_{4-m}-N^{+}-[(CH_{2})_{n}-Y-R_{3}]_{m}
\
X^{-}
en la
que:
- Y es -O-(O)C- o -C(O)-O- o -NH-C(O)- o -C(O)-NH-;
- m es 1 hasta 3;
- n es 0 hasta 4;
- cada R_{1} es un grupo alquilo, grupo hidroxialquilo, grupo hidrocarbilo o hidrocarbilo sustituido, grupo alcoxilado, grupo bencilo de C_{1}-C_{6}, o sus mezclas;
- cada R_{3} es un grupo alquilo, grupo hidroxialquilo, grupo hidrocarbilo o hidrocarbilo sustituido, grupo alcoxilado, grupo bencilo de C_{13}-C_{21}, o sus mezclas; y
- X^{-} es cualquier anión compatible con el suavizante.
Preferiblemente, Y = -O-(O)C- o
-C(O)-O-; m = 2; y n = 2. Cada sustituyente
R_{1} es preferiblemente un grupo alquilo de
C_{1}-C_{3}, siendo el metilo el más preferido.
Preferiblemente, cada R_{3} es alquilo y/o alquenilo de
C_{13}-C_{17}, más preferiblemente R_{3} es
alquilo y/o alquenilo de C_{15}-C_{17} de cadena
lineal, alquilo de C_{15}-C_{17} de cadena
lineal, lo más preferiblemente cada R_{3} es alquilo de C_{17}
de cadena lineal. Opcionalmente, el sustituyente R_{3} se puede
derivar de fuentes de aceite vegetal. Como fuentes de ácidos grasos
para sintetizar el compuesto de amonio cuaternario se pueden usar
varios tipos de aceites vegetales (por ejemplo, oliva, canola,
cártamo, girasol, etc.). Preferiblemente, se usan los aceites de
oliva, aceites de canola, aceites de cártamo con alto contenido de
oleico y/o aceite de colza con alto contenido de erúcico para
sintetizar el compuesto de amonio cuaternario.
Como se menciona anteriormente, X^{-} puede ser
cualquier anión compatible con el suavizante, por ejemplo, acetato,
cloruro, bromuro, metilsulfato, formiato, sulfato, nitrato y los
similares también se pueden usar en la presente invención.
Preferiblemente, X^{-} es cloruro o metilsulfato.
Ejemplos específicos de compuestos de amonio
cuaternarios con función éster que tengan las estructuras
mencionadas anteriormente y sean apropiados para uso en la presente
invención incluyen las muy conocidas sales de diéster de
dialquildimetilamonio tales como cloruro de diéster de
disebodimetilamonio, cloruro de monoéster de disebodimetilamonio,
metilsulfato de diéster de disebodimetilamonio, metilsulfato de
diéster de di(sebo hidrogenado)dimetilamonio, cloruro
de diéster de di(sebo hidrogenado)dimetilamonio, y sus
mezclas. El cloruro de diéster de disebodimetilamonio y el cloruro
de diéster de di(sebo hidrogenado)dimetilamonio son
particularmente preferidos. Estos materiales particulares están
disponibles comercialmente de Witco Chemical Company, Inc., de
Dublín, OH, bajo el nombre comercial ADOGEN SDMC.
Como se menciona anteriormente, típicamente, la
mitad de los ácidos grasos presentes en el sebo son insaturados,
principalmente en forma de ácido oleico. Los "sebos" sintéticos
así como naturales entran dentro del alcance de la presente
invención. También se sabe que, dependiendo de los requisitos
característicos del producto, el grado de saturación de tales sebos
se pueden diseñar desde no hidrogenado (blando) hasta parcialmente
hidrogenado (poquito), o completamente hidrogenado (duro). Todos los
niveles de saturación anteriormente descritos están expresamente
destinados a ser incluidos dentro del alcance de la presente
invención.
Se entenderá que los sustituyentes R_{1},
R_{2} y R_{3} pueden estar opcionalmente sustituidos con varios
grupos tales como alcoxilo, hidroxilo, o pueden ser ramificados.
Como se menciona anteriormente, preferiblemente cada R_{1} es
metilo o hidroxietilo. Preferiblemente, cada R_{2} es alquilo y/o
alquenilo de C_{12}-C_{18}, lo más
preferiblemente cada R_{2} es alquilo y/o alquenilo de
C_{16}-C_{18} de cadena lineal, lo más
preferiblemente cada R_{2} es alquilo o alquenilo de C_{18} de
cadena lineal. Preferiblemente, R_{3} es alquilo y/o alquenilo de
C_{13}-C_{17}, lo más preferiblemente R_{3} es
alquilo y/o alquenilo de C_{15}-C_{17} de cadena
lineal. Preferiblemente, X^{-} es cloruro o metilsulfato. Además,
los compuestos de amonio cuaternario con función éster pueden
contener opcionalmente hasta alrededor de 10% de los derivados de
mono(alquilo de cadena larga), por ejemplo:
(R_{1})_{2}-N^{+}-((CH_{2})_{2}OH)((CH_{2})_{2}OC(O)R_{3})
\
X^{-}
como ingredientes menores. Estos
ingredientes menores pueden actuar como emulsionantes y son útiles
en la presente
invención.
Otros tipos de compuestos de amonio cuaternario
apropiados para uso en la presente invención están descritos en la
patente de Estados Unidos 5.543.067, expedida a Phan et al.
el 6 de agosto de 1996; la patente de Estados Unidos 5.538.595,
expedida a Trokhan et al. el 23 de julio de 1996; la patente
de Estados Unidos 5.510.000, expedida a Phan et al. el 23 de
abril de 1996; la patente de Estados Unidos 5.415.737, expedida a
Phan et al. el 16 de mayo de 1995; y la solicitud de patente
europea nº 0 688 901 A2, cedida a Kimberly-Clark
Corporation, publicada el 12 de diciembre de 1995, cuya descripción
se incorpora en esta invención por referencia.
También se pueden usar variaciones de
di-cuaternarios de los compuestos de amonio
cuaternario con función éster, y están destinados a entrar dentro
del alcance de la presente invención. Estos compuestos tienen la
fórmula:
En la estructura mencionada anteriormente cada
R_{1} es un grupo alquilo o hidroxialquilo de
C_{1}-C_{6}, R_{3} es un grupo hidrocarbilo de
C_{11}-C_{21}, n es 2 hasta 4 y X^{-} es un
anión apropiado, tal como haluro (por ejemplo, cloruro o bromuro) o
metilsulfato. Preferiblemente, cada R_{3} es alquilo y/o alquenilo
de C_{13}-C_{17}, lo más preferiblemente cada
R_{3} es alquilo y/o alquenilo de
C_{15}-C_{17} de cadena lineal, y R_{1} es un
metilo.
A modo de explicación, aunque no se desea estar
vinculado por la teoría, se cree que el(los) resto(s)
éster de los compuestos cuaternarios anteriormente mencionados
proporciona(n) una medida de la biodegradabilidad de tales
compuestos. De forma importante, los compuestos de amonio
cuaternario con función éster usados en esta invención se
biodegradan más rápidamente de lo que lo hacen los suavizantes
químicos de dialquildimetilamonio convencionales.
El uso de ingredientes de amonio cuaternario como
los descritos anteriormente en esta invención se lleva a cabo lo más
eficazmente si el ingrediente de amonio cuaternario va acompañado
por un plastificante apropiado. El término plastificante, como se
usa en esta invención, se refiere a un ingrediente capaz de reducir
el punto de fusión y la viscosidad a una temperatura dada de un
ingrediente de amonio cuaternario. El plastificante se puede añadir
durante la etapa de cuaternización en la fabricación del ingrediente
de amonio cuaternario o se puede añadir posterior a la
cuaternización pero antes del uso como aditivo en una hoja continua
fibrosa. El plastificante se caracteriza por ser sustancialmente
inerte durante la síntesis química, durante la cual actúa como un
reductor de la viscosidad para ayudar en la síntesis. Los
plastificantes preferidos con compuestos polihidroxilados no
volátiles. Los compuestos polihidroxilados preferidos incluyen
glicerina y polietilenglicoles que tengan un peso molecular desde
alrededor de 200 hasta alrededor de 2000, siendo particularmente
preferido el polietilenglicol que tiene un peso molecular desde
alrededor de 200 hasta alrededor de 600. Cuando tales plastificantes
se añaden durante la fabricación del ingrediente de amonio
cuaternario, comprenden entre alrededor de 5% y alrededor de 75% del
producto de tal fabricación. Las mezclas particularmente preferidas
comprenden entre alrededor de 15% y alrededor de 50% de
plastificante.
El término "vehículo", como se usa en esta
invención, significa un fluido que disuelve completamente un aditivo
químico para la fabricación de papel, o un fluido que se usa para
emulsionar un aditivo químico para la fabricación de papel, o un
fluido que se usa para suspender un aditivo químico para la
fabricación de papel. El vehículo también puede servir como soporte
que contenga un aditivo químico o ayude en la distribución de un
aditivo químico para la fabricación de papel. Todas las referencias
están pensadas para ser intercambiables y no limitativas. La
dispersión es el fluido que contiene el aditivo químico para la
fabricación de papel. El término "dispersión", como se usa en
esta invención, incluye soluciones verdaderas, suspensiones y
emulsiones. Para los fines de esta invención, todos los términos son
intercambiables y no limitativos. Si el vehículo es agua o una
solución acuosa, entonces, preferiblemente, se seca la hoja continua
caliente hasta un nivel de humedad por debajo de su contenido de
humedad en equilibrio (en condiciones normales) antes de ser puesta
en contacto con la composición. No obstante, este procedimiento
también es aplicable a papel tisú en o cerca de su contenido de
humedad en equilibrio también.
El vehículo se usa para diluir los ingredientes
activos de las composiciones descritas en esta invención que forman
la dispersión de la presente invención. Un vehículo puede disolver
tales componentes (solución verdadera o solución micelar) o tales
componentes pueden estar dispersados por todo el vehículo
(dispersión o emulsión). El vehículo de una suspensión o emulsión es
típicamente la fase continua de la misma. Es decir, otros
componentes de la dispersión o emulsión están dispersados a nivel
molecular o como partículas discretas por todo el vehículo.
Para los fines de la presente invención, un fin
al que sirve el vehículo es diluir la concentración de ingredientes
activos suavizantes de forma que tales ingredientes se puedan
aplicar eficaz y económicamente a una hoja continua de papel tisú.
Por ejemplo, como se discute más adelante, una forma de aplicar
tales ingredientes activos es pulverizarlos sobre un rodillo que
después transfiere los ingredientes activos a una hoja continua de
papel tisú móvil. Típicamente, sólo se requieren niveles muy bajos
(por ejemplo, del orden de 2% en peso del papel tisú asociado) de
los ingredientes activos suavizantes para mejorar eficazmente la
sensación táctil de suavidad de un papel tisú. Esto significa que se
requerirían sistemas de dosificación y pulverización muy exactos
para distribuir un ingrediente activo suavizante "puro" por
toda la anchura de una hoja continua de papel tisú a escala
comercial.
Otro fin del vehículo es distribuir la
composición suavizante activa en una forma en la que sea menos
propensa a ser móvil con respecto a la estructura del papel tisú.
Específicamente, se desea aplicar la composición de la presente
invención de forma que el ingrediente activo de la composición
resida principalmente sobre la superficie del papel tisú absorbente
con mínima absorción en el interior de la hoja continua. Aunque no
se desea estar vinculado por la teoría, los solicitantes creen que
la interacción de la composición suavizante con los vehículos
preferidos crea una partícula suspendida que se une más rápida y
permanentemente que si el ingrediente activo hubiera de ser aplicado
sin el vehículo. Por ejemplo, se cree que las suspensiones de
suavizantes cuaternarios en agua asumen una forma cristalina líquida
desde la cual se pueden depositar sustantivamente sobre la
superficie de las fibras de la superficie de la hoja continua de
papel tisú. Los suavizantes cuaternarios aplicados sin la ayuda del
vehículo, es decir, aplicados en forma fundida, por contraste,
tienden a desplazarse por efecto mecha al interior de la hoja
continua de papel tisú.
Los solicitantes han descubierto vehículos y
composiciones suavizantes que comprenden tales vehículos que son
particularmente útiles para facilitar la aplicación de ingredientes
activos suavizantes a hojas continuas de papel tisú a escala
comercial.
En la ejecución más sencilla de la presente
invención, los ingredientes suavizantes se pueden disolver en un
vehículo formado una solución en él. No obstante, como se indica
anteriormente, los materiales que son útiles como disolventes para
ingredientes activos suavizantes apropiados no son comercialmente
deseables por razones de seguridad y medioambientales. Por lo tanto,
para ser apropiado para uso en el vehículo para los fines de la
presente invención, un material debería ser compatible con los
ingredientes activos suavizantes descritos en esta invención y con
el sustrato de papel tisú sobre el cual se depositarán las
composiciones suavizantes de la presente invención. Además, un
material apropiado no debería contener ningún ingrediente que creara
problemas de seguridad (ya sea en el proceso de fabricación del
papel tisú o para los usuarios de los productos de papel tisú que
usen las composiciones suavizantes descritas en esta invención) y no
crear un riesgo inaceptable para el medio ambiente. Los materiales
apropiados para el vehículo de la presente invención incluyen
líquidos con función hidroxilo, lo más preferiblemente agua.
Aunque el agua es un material particularmente
preferido para uso en el vehículo de la presente invención, el agua
sola no se prefiere como vehículo. Específicamente, cuando los
ingredientes activos suavizantes de la presente invención se
dispersan en agua a un nivel apropiado para aplicación a una hoja
continua de papel tisú, la dispersión tiene una viscosidad
inaceptablemente alta. Aunque no se desea estar vinculado por la
teoría, los solicitantes creen que combinar agua y los ingredientes
activos suavizantes de la presente invención para formar tales
dispersiones crea una fase cristalina líquida que tiene una alta
viscosidad. Las composiciones que tengan tan alta viscosidad son
difíciles de aplicar a hojas continuas de papel tisú con fines
suavizantes.
Los solicitantes han descubierto que la
viscosidad de las dispersiones de los ingredientes activos
suavizantes en agua se puede reducir sustancialmente, aunque
manteniendo un nivel alto deseable del ingrediente activo suavizante
en la composición suavizante por la simple adición de un electrolito
apropiado al vehículo. De nuevo, sin estar vinculado por la teoría,
los solicitantes creen que los electrolitos funcionan en parte
protegiendo la doble capa eléctrica que rodea una suspensión acuosa
de partículas del ingrediente activo suavizante catiónico.
Cualquier electrolito que cumpla los criterios
generales descritos anteriormente para los materiales apropiados
para uso en el vehículo de la presente invención y que sea eficaz
para reducir la viscosidad de una dispersión de un ingrediente
activo suavizante en agua es apropiado para uso en el vehículo de la
presente invención. En particular, cualquiera de los electrolitos
solubles en agua conocidos que cumpla los criterios anteriores se
puede incluir en el vehículo de la composición suavizante de la
presente invención. Cuando esté presente, el electrolito se puede
usar en cantidades hasta alrededor de 25% en peso de la composición
suavizante, pero preferiblemente no mayores que alrededor de 15% en
peso de la composición suavizante. Preferiblemente, el nivel de
electrolito está entre alrededor de 0,1% y alrededor de 10% en peso
de la composición suavizante, basado en el peso anhidro del
electrolito. Todavía más preferiblemente, el electrolito se usa a un
nivel entre alrededor de 0,3% y alrededor de 1,0% en peso de la
composición suavizante. La cantidad mínima de electrolito será la
cantidad suficiente para dar la viscosidad deseada. Las dispersiones
muestran típicamente una reología no newtoniana, y son fluidificadas
por cizallamiento con una viscosidad deseada que varía generalmente
desde alrededor de 10 mPa.s hasta alrededor de 10 centipoise (cp),
hasta alrededor de 1000 cp, preferiblemente en el intervalo en el
intervalo entre alrededor de 10 y alrededor de 200 cp, medida a 25ºC
y a una velocidad de cizallamiento de 100 s^{-1} usando el método
descrito en la sección de Métodos de Ensayo más adelante. Los
electrolitos apropiados incluyen las sales de haluro, nitrato,
nitrito y sulfato de metales alcalinos y alcalinotérreos, así como
las correspondientes sales de amonio. Otros electrolitos útiles
incluyen las sales alcalinas y alcalinotérreas de ácidos orgánicos
sencillos, tales como formiato sódico y acetato sódico, así como las
correspondientes sales de amonio. Los electrolitos preferidos
incluyen las sales de cloruro de sodio, calcio y magnesio. El
cloruro cálcico es un electrolito particularmente preferido para la
composición suavizante de la presente invención. Aunque no se esté
vinculado por la teoría, las propiedades humectantes del cloruro
cálcico y el cambio permanente en el contenido de humedad en
equilibrio que imparte al producto de papel tisú absorbente al que
se aplica la composición hacen al cloruro cálcico particularmente
preferido. Es decir, los solicitantes creen que las propiedades
humectantes del cloruro cálcico hacen que sea un depósito de humedad
que puede suministrar humedad a la estructura celulósica del papel
tisú. Como se sabe en la técnica, la humedad es un plastificante
para la celulosa. Por lo tanto, la humedad aportada por el cloruro
cálcico hidratado hace posible que la celulosa sea deseablemente
suave en un intervalo amplio de humedades relativas ambientales que
estructuras similares donde no haya cloruro cálcico presente. Si se
desea, también son apropiadas las mezclas de los diversos
electrolitos.
La composición suavizante de la presente
invención comprende además preferiblemente un rompedor de la bicapa.
Aunque, como se ha mostrado anteriormente, el vehículo,
particularmente su electrolito, juega una función deseable para
preparar las hojas continuas de papel tisú suave de la presente
invención, también es deseable limitar la cantidad de vehículo
depositada sobre una hoja continua de papel tisú. Como se indica
anteriormente, la adición de electrolito permite un aumento en la
concentración de ingrediente activo suavizante en la composición
suavizante sin aumentar excesivamente la viscosidad. No obstante, si
se usa demasiado electrolito se puede producir separación de fases.
Los solicitantes han encontrado que añadiendo un rompedor de la
bicapa a la composición suavizante permite que se incorpore en ella
más ingrediente activo suavizante mientras que se mantiene la
viscosidad en un nivel aceptable. Como se usa en esta invención, un
"rompedor de la bicapa" es un material orgánico que, cuando se
mezcla con una dispersión de un ingrediente activo suavizante en un
vehículo, es compatible con al menos uno del vehículo o el
ingrediente activo suavizante y produce una disminución de la
viscosidad de la dispersión.
Sin estar vinculados por la teoría, se cree que
los rompedores de la bicapa funcionan penetrando en la capa de
empalizada de la estructura cristalina líquida de la dispersión del
ingrediente activo suavizante en el vehículo y rompiendo el orden de
la estructura cristalina líquida. Tal ruptura se cree que reduce la
tensión interfacial en la interfaz hidrófobo-agua,
fomentando así la flexibilidad con una reducción resultante en la
viscosidad. Como se usa en esta invención, la expresión "capa de
empalizada" está pensada para describir el área entre los grupos
hidrófilos y los primeros pocos átomos de carbono en la capa
hidrófoba (M.J. Rosen, Surfactants and interfacial phenomena,
segunda edición, páginas 125 y 126).
Además de aportar los beneficios de reducción de
la viscosidad discutidos anteriormente, los materiales apropiados
para uso como rompedor de la bicapa deberían ser compatibles con
otros componentes de la composición suavizante. Por ejemplo, un
material apropiado no debería reaccionar con otros componentes de la
composición suavizante para hacer que la composición suavizante
pierda capacidad suavizante.
Los rompedores de la bicapa útiles en las
composiciones de la presente invención son preferiblemente
materiales tensioactivos. Tales materiales comprenden restos tanto
hidrófobos como hidrófilos. Un resto hidrófilo preferido es un grupo
polialcoxilado, preferiblemente un grupo polietoxilado. Tales
materiales preferidos se usan a un nivel entre alrededor de 2% y
alrededor de 15% del nivel del ingrediente activo suavizante.
Preferiblemente, el rompedor de la bicapa está presente a un nivel
entre alrededor de 3% y alrededor de 10% del nivel del ingrediente
activo suavizante.
Los rompedores de la bicapa particularmente
preferidos son tensioactivos no iónicos derivados de compuestos
saturados y/o insaturados, primarios, secundarios y/o ramificados de
amina, amida, óxido de amina, alcohol graso, ácido graso,
alquilfenol y/o ácido carboxílico alquilarílico, teniendo cada uno
preferiblemente desde alrededor de 6 hasta alrededor de 22, más
preferiblemente desde alrededor de 8 hasta alrededor de 18, átomos
de carbono en una cadena hidrófoba, más preferiblemente una cadena
de alquilo o alquileno, en la que al menos un hidrógeno activo de
dichos compuestos está etoxilado con \leq50, preferiblemente
\leq30, más preferiblemente desde alrededor de 3 hasta alrededor
de 15, e incluso más preferiblemente desde alrededor de 5 hasta
alrededor de 12, restos de óxido de etileno, para dar un HLB desde
alrededor de 6 hasta alrededor de 20, preferiblemente desde
alrededor de 8 hasta alrededor de 18, y más preferiblemente desde
alrededor de 10 hasta alrededor de 15.
Los rompedores de la bicapa apropiados también
incluyen tensioactivos no iónicos con grupos de cabeza voluminosos
seleccionados de:
a. tensioactivos que tienen la fórmula
R^{1}-C(O)-Y\text{'}-[C(R^{5})]_{m}-CH_{2}O(R^{2}O)_{z}H
en la que R^{1} se selecciona del
grupo que consiste en hidrocarburos de alquilo o alquilarilo de
cadena saturada o insaturada, primaria, secundaria o ramificada;
teniendo dicha cadena hidrocarbonada una longitud desde alrededor de
6 hasta alrededor de 22; Y' se selecciona de los siguientes grupos:
-O-, -N(A), y sus mezclas; y A se selecciona de los
siguientes grupos: H, R^{1},
-(R^{2}O)_{z}-H,
-(CH_{2})_{x}CH_{3}, fenilo o arilo sustituido, en las
que 0 \leq x \leq alrededor de 3 y z es desde alrededor de 5
hasta alrededor de 30; cada R^{2} se selecciona de los siguientes
grupos o combinaciones de los siguientes grupos:
-(CH_{2})_{n}- y/o
-[CH(CH_{3})CH_{2}]-; y cada R^{5} se selecciona
de los siguientes grupos: -OH y
-O(R^{2}O)_{z}-H; y m es desde
alrededor de 2 hasta alrededor de
4;
b. tensioactivos que tienen las fórmulas:
en las que Y'' = N u O; y cada
R^{5} se selecciona independientemente de los siguientes: -H, -OH,
-(CH_{2})_{x}CH_{3},
-O(OR^{2})_{z}-
H, -OR^{1}, -OC(O)R^{1}, y -CH(CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{''}}-H)-CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{'}}-C(O)R^{1}, x y R^{1} son como se definen anteriormente y 5 \leq z, z' y z'' \leq 20, más preferiblemente 5 \leq z + z' + z'' \leq 20, y lo más preferiblemente, el anillo heterocíclico es un anillo de cinco miembros con Y'' = O, un R^{5} es -H, dos R^{5} son -O(R^{2}O)_{z}-H; y al menos un R^{5} es la siguiente estructura -CH(CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{''}}-H)-CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{'}}-C(O)R^{1}, con 8 \leq z + z' + z'' \leq 20 y R^{1} es un hidrocarburo con desde 8 hasta 20 átomos de carbono y sin grupo arilo;
H, -OR^{1}, -OC(O)R^{1}, y -CH(CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{''}}-H)-CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{'}}-C(O)R^{1}, x y R^{1} son como se definen anteriormente y 5 \leq z, z' y z'' \leq 20, más preferiblemente 5 \leq z + z' + z'' \leq 20, y lo más preferiblemente, el anillo heterocíclico es un anillo de cinco miembros con Y'' = O, un R^{5} es -H, dos R^{5} son -O(R^{2}O)_{z}-H; y al menos un R^{5} es la siguiente estructura -CH(CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{''}}-H)-CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{'}}-C(O)R^{1}, con 8 \leq z + z' + z'' \leq 20 y R^{1} es un hidrocarburo con desde 8 hasta 20 átomos de carbono y sin grupo arilo;
c. tensioactivos de amida de ácido graso
polihidroxilado de fórmula:
R^{2}-C(O)-N(R^{1})-Z
en la que: cada R^{1} es H,
hidrocarbilo de C_{1}-C_{4}, alcoxialquilo o
hidroxialquilo de C_{1}-C_{4}; y R^{2} es un
resto hidrocarbilo de C_{5}-C_{31}; y cada Z es
un resto de polihidroxihidrocarbilo que tiene una cadena de
hidrocarbilo lineal con al menos 3 hidroxilos conectados
directamente a la cadena, o un derivado etoxilado del mismo; y cada
R' es H o un mono o polisacárido cíclico o derivado alcoxilado del
mismo;
y
Los estabilizadores de fase apropiados también
incluyen complejos de tensioactivos formados por un ion de
tensioactivo que está neutralizado con un ion de tensioactivo de
carga opuesta o un ion de electrolito que sea apropiado para reducir
la viscosidad de la dilución.
Ejemplos de rompedores de la bicapa
representativos incluyen:
Los tensioactivos no iónicos alcoxilados de
alquilo apropiados se derivan generalmente de alcoholes grasos,
ácidos grasos, alquilfenoles o ácido alquilarilcarboxílico (por
ejemplo, benzoico) saturados o insaturados, primarios, secundarios y
ramificados, donde el(los) hidrógeno(s)
activo(s) está(n) alcoxilados con \leq alrededor de 30
restos de óxido de alquileno, preferiblemente etileno (por ejemplo,
óxido de etileno y/u óxido de propileno). Estos tensioactivos no
iónicos para uso en esta invención tienen preferiblemente desde
alrededor de 6 hasta alrededor de 22 átomos de carbono en la cadena
de alquilo o alquenilo, y están en configuración o de cadena lineal
o de cadena ramificada, preferiblemente configuraciones de cadena
lineal que tengan desde alrededor de 8 hasta alrededor de 18 átomos
de carbono, estando presente el óxido de alquileno, preferiblemente
en posición primaria, en cantidades promedio de \leq alrededor de
30 moles de óxido de alquileno por cadena de alquilo, más
preferiblemente desde alrededor de 3 hasta alrededor de 15 moles de
óxido de alquileno, y lo más preferiblemente desde alrededor de 6
hasta alrededor de 12 moles de óxido de alquileno. Los materiales
preferidos de esta clase también tienen puntos de fluidez menores
que alrededor de 21ºC y/o no solidifican en estas composiciones
suavizantes. Ejemplos de tensioactivos alcoxilados de alquilo con
cadenas lineales incluyen Neodol® 91-8,
23-5, 25-9, 1-9,
25-12, 1-9 y 45-13,
de Shell, Plurafac® B-26 y C-17 de
BASF, y Brij® 76 y 35 de ICI Surfactants. Ejemplos de tensioactivos
alcoxilados de alquilo ramificado incluyen Tergitol®
15-S-12,
15-S-15 y
15-S-20 de Union Carbide y
Emulphogene® BC-720 y BC-840 de GAF.
Ejemplos de tensioactivos alcoxilados de alquilarilo incluyen:
Surfonic N-120 de Huntsman, Igepal®
CO-620 y CO-710 de Rhone Poulenc,
Triton® N-111 y N-150 de Union
Carbide, Dowfax® 9N5 de Dow y Lutensol® AP9 y AP14 de BASF.
Los tensioactivos no iónicos alcoxilados de
alquilo apropiados con funcionalidad amina se derivan generalmente
de alcoholes grasos, ácidos grasos, ésteres de metilo grasos,
alquilfenol, benzoatos de alquilo y ácidos alquilbenzoicos saturados
o insaturados, primarios, secundarios y ramificados que se
convierten en aminas u óxidos de amina, y están opcionalmente
sustituidos con un segundo hidrocarburo de alquilo o alquilarilo con
una o dos cadenas de óxido de alquileno unidas a la funcionalidad
amina que tengan cada una \leq alrededor de 50 moles de restos de
óxido de alquileno (por ejemplo, óxido de etileno y/u óxido de
propileno) por mol de amina. Los tensioactivos de amina, amida u
óxido de amina para uso en esta invención tienen desde alrededor de
6 hasta alrededor de 22 átomos de carbono, y están en configuración
o de cadena lineal o de cadena ramificada, preferiblemente hay un
hidrocarburo en configuración de cadena lineal que tiene desde
alrededor de 8 hasta alrededor de 18 átomos de carbono con una o dos
cadenas de óxido de alquileno unidas al resto amina, en cantidades
promedio de \leq alrededor de 50 moles de óxido de alquileno por
resto de amina, más preferiblemente desde alrededor de 3 hasta
alrededor de 15 moles de óxido de alquileno, y lo más
preferiblemente una única cadena de óxido de alquileno en el resto
de amina que contenga desde alrededor de 6 hasta alrededor de 12
moles de óxido de alquileno por resto de amina. Los materiales
preferidos de esta clase también tienen puntos de fluidez menores
que alrededor de 21ºC y/o no solidifican en estas composiciones
suavizantes. Ejemplos de tensioactivos de amina etoxilados incluyen
Berol® 397 y 303 de Rhone Poulenc, y Ethomeens® C/20, C25, T/25,
S/20 y S/25, y Ethodumeens® T/20 y T25 de Akzo.
Preferiblemente, los compuestos de los
tensioactivos alcoxilados de alquilo o alquilarilo y alcoxilados de
alquilo o alquilarilo de amina, amida y óxido de amina tienen la
siguiente fórmula general:
R^{1}{}_{m}-Y-[(R^{2}-O)_{z}-H]_{p}
en la que cada R^{1} se
selecciona del grupo que consiste en hidrocarburos de alquilo o
alquilarilo de cadena saturada o insaturada, primaria, secundaria o
ramificada, teniendo preferiblemente dicha cadena hidrocarbonada una
longitud desde alrededor de 6 hasta alrededor de 22, más
preferiblemente desde alrededor de 8 hasta alrededor de 18, átomos
de carbono, e incluso más preferiblemente desde alrededor de 8 hasta
alrededor de 15 átomos de carbono, preferiblemente lineal y sin
resto arilo; en la que cada R^{2} se selecciona de los siguientes
grupos o combinaciones de los siguientes grupos:
-(CH_{2})_{n}- y/o
-[CH(CH_{3})CH_{2}]-; en las que alrededor de 1
\leq n \leq alrededor de 3; Y se selecciona de los siguientes
grupos: -O-, -N(A)_{q}-, -C(O)O-,
-(O\leftarrow)N(A)_{q}-,
-B-R^{3}-O-,
-B-R^{3}-N(A)_{q}-,
-B-R^{3}-C(O)O-,
-B-R^{3}-N(\rightarrowO)(A)-,
y sus mezclas; en las que A se selecciona de los siguientes grupos:
H, R^{1},
-(R^{2}-O)_{z}-H,-(CH_{2})_{x}CH_{3},
fenilo, o arilo sustituido, en las que 0 \leq x \leq alrededor
de 3 y B se selecciona de los siguientes grupos: -O-, -N(A)-,
-C(O)O-, y sus mezclas, en las que A es como se define
anteriormente; y en las que cada R^{3} se selecciona de los
siguientes grupos R^{2}, fenilo, o arilo sustituido. El hidrógeno
terminal en cada cadena de alcoxilo se puede sustituir por un grupo
alquilo o acilo de C_{1-4} de cadena corta para
"rematar" la cadena de alcoxilo; z es desde alrededor de 5
hasta alrededor de 30; p es el número de cadenas de etoxilato,
típicamente una o dos, preferiblemente una, y m es el número de de
cadenas hidrófobas, típicamente una o dos, preferiblemente una, y q
es un número que completa la estructura, normalmente
uno.
Las estructuras preferidas son aquellas en las
que m = 1, p = 1 ó 2, y 5 \leq z \leq 30, y q puede ser 1 ó 0,
pero cuando p = 2, q debe ser 0; son más preferidas las estructuras
en las que m = 1, p = 1 ó 2, y 7 \leq z \leq 20; e incluso son
más preferidas las estructuras en las que m = 1, p = 1 ó 2, y 9
\leq z \leq 12. La y preferida es 0.
Los rompedores de la bicapa alcoxilados y no
alcoxilados apropiados con grupos de cabeza voluminosos se derivan
generalmente de alcoholes grasos, ácidos grasos, alquilfenol, y
ácidos alquilbenzoicos saturados o insaturados, primarios,
secundarios y ramificados que están derivatizados con un grupo
carbohidrato o grupo de cabeza heterocíclico. Esta estructura se
puede sustituir después opcionalmente con más hidrocarburos de
alquilo o alquilarilo alcoxilados o no alcoxilados. El heterocíclico
o carbohidrato está alcoxilado con una o más cadenas de óxido de
alquileno (por ejemplo, óxido de etileno y/u óxido de propileno) que
tenga cada una \leq alrededor de 50, preferiblemente \leq
alrededor de 30, moles por mol de heterocíclico o carbohidrato. Los
grupos hidrocarbonados sobre el tensioactivo de carbohidrato o
heterocíclico para uso en esta invención tienen desde alrededor de 6
hasta alrededor de 22 átomos de carbono, y están en configuración o
de cadena lineal o de cadena ramificada, preferiblemente hay un
hidrocarburo que tiene desde alrededor de 8 hasta alrededor de 18
átomos de carbono con una o dos cadenas de óxido de alquileno en el
resto de carbohidrato o heterocíclico con cada cadena de óxido de
alquileno presente en cantidades promedio de \leq alrededor de 50,
preferiblemente \leq alrededor de 30, moles de resto de
carbohidrato o heterocíclico, más preferiblemente desde alrededor de
3 hasta alrededor de 15 moles de óxido de alquileno por cadena de
óxido de alquileno, y lo más preferiblemente entre alrededor de 6 y
alrededor de 12 moles de óxido de alquileno totales por molécula de
tensioactivo que incluye óxido de alquileno tanto sobre la cadena de
hidrocarburo como sobre el resto heterocíclico o de carbohidrato.
Ejemplos de rompedores de la bicapa de esta clase son Tween® 40, 60
y 80, disponibles de ICI Surfactants.
Preferiblemente, los compuestos de los
tensioactivos no iónicos alcoxilados y no alcoxilados con grupos de
cabeza voluminosos tienen la siguiente fórmula general:
R^{1}-C(O)-Y\text{'}-[C(R^{5})]_{m}-CH_{2}O(R^{2}O)_{z}H
en la que R^{1} se selecciona del
grupo que consiste en hidrocarburos de alquilo o alquilarilo de
cadena saturada o insaturada, primaria, secundaria o ramificada;
teniendo dicha cadena hidrocarbonada una longitud desde alrededor de
6 hasta alrededor de 22; Y' se selecciona de los siguientes grupos:
-O-, -N(A)-, y sus mezclas; y A se selecciona de los
siguientes grupos: H, R^{1},
-(R^{2}O)_{z}-H,
-(CH_{2})_{x}CH_{3}, fenilo, o arilo sustituido, en las
que 0 \leq x \leq alrededor de 3 y z es desde alrededor de 5
hasta alrededor de 30; cada R^{2} se selecciona de los siguientes
grupos o combinaciones de los siguientes grupos:
-(CH_{2})_{n}- y/o
-[CH(CH_{3})CH_{2}]-; y cada R^{5} se selecciona
de los siguientes grupos: -OH y
-O(R^{2}O)_{z}-H; y m es desde
alrededor de 2 hasta alrededor de
4.
Otra fórmula general útil para esta clase de
tensioactivos es:
en las que Y'' = N u O; y cada
R^{5} se selecciona independientemente de los siguientes: -H, -OH,
-(CH_{2})_{x}CH_{3},
-O(OR^{2})_{z}-
H, -OR^{1}, -OC(O)R^{1}, y -CH_{2}(CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{''}}-H)-CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{'}}-C(O)R^{1}. Con x, R^{1} y R^{2} como se definen anteriormente en la sección D anterior y z, z' y z'' son todos desde alrededor de 5 \leq hasta \leq alrededor de 20, más preferiblemente el número total de z + z' + z'' es desde alrededor de 5 \leq hasta \leq alrededor de 20. En una forma particularmente preferida de esta estructura, el anillo heterocíclico es un anillo de cinco miembros con Y'' = O, un R^{5} es -H, dos R^{5} son -O(R^{2}O)_{z}-
H; y al menos un R^{5} tiene la siguiente estructura -CH(CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{''}}-H)-CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{'}}-OC(O)R^{1}, con el total de z + z' + z'' = a desde alrededor de 8 \leq hasta \leq alrededor de 20 y R^{1} es un hidrocarburo con desde alrededor de 8 hasta alrededor de 20 átomos de carbono y sin grupo arilo.
H, -OR^{1}, -OC(O)R^{1}, y -CH_{2}(CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{''}}-H)-CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{'}}-C(O)R^{1}. Con x, R^{1} y R^{2} como se definen anteriormente en la sección D anterior y z, z' y z'' son todos desde alrededor de 5 \leq hasta \leq alrededor de 20, más preferiblemente el número total de z + z' + z'' es desde alrededor de 5 \leq hasta \leq alrededor de 20. En una forma particularmente preferida de esta estructura, el anillo heterocíclico es un anillo de cinco miembros con Y'' = O, un R^{5} es -H, dos R^{5} son -O(R^{2}O)_{z}-
H; y al menos un R^{5} tiene la siguiente estructura -CH(CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{''}}-H)-CH_{2}-(OR^{2})_{z\text{'}}-OC(O)R^{1}, con el total de z + z' + z'' = a desde alrededor de 8 \leq hasta \leq alrededor de 20 y R^{1} es un hidrocarburo con desde alrededor de 8 hasta alrededor de 20 átomos de carbono y sin grupo arilo.
Otro grupo de tensioactivos que se pueden usar
son los tensioactivos de amida de ácido graso polihidroxilado de
fórmula:
R^{6}-C(O)-N(R^{7})-W
en la que: cada R^{7} es H,
hidrocarbilo de C_{1}-C_{4}, alcoxialquilo o
hidroxialquilo de C_{1}-C_{4}; por ejemplo,
2-hidroxietilo, 2-hidroxipropilo,
etc., preferiblemente alquilo de C_{1}-C_{4},
más preferiblemente alquilo de C_{1} o C_{2}, lo preferiblemente
alquilo de C_{1} (es decir, metilo) o metoxialquilo; y R^{6} es
un resto hidrocarbilo de C_{5}-C_{31},
preferiblemente un alquilo o alquenilo
C_{7}-C_{19}, más preferiblemente alquilo o
alquenilo C_{9}-C_{17} de cadena lineal, lo más
preferiblemente alquilo o alquenilo
C_{11}-C_{17} de cadena lineal, o sus mezclas; y
W es un resto de polihidroxihidrocarbilo que tiene una cadena de
hidrocarbilo lineal con al menos 3 hidroxilos conectados
directamente a la cadena, o un derivado alcoxilado (preferiblemente
etoxilado o propoxilado) del mismo. W se derivará preferiblemente de
un azúcar reductor en una reacción de aminación reductora; más
preferiblemente, W es un resto glicitilo. W se seleccionará
preferiblemente del grupo que consiste en
-CH_{2}-(CHOH)_{n}-CH_{2}OH,
-CH(CH_{2}OH)-(CHOH)_{n}-CH_{2}OH,
-CH_{2}-(CHOH)_{2}(CHOR')(CHOH)-CH_{2}OH,
en las que n es un número entero desde 3 hasta 5, inclusive, y R' es
H o un mono o polisacárido cíclico, y sus derivados alcoxilados. Los
más preferidos son los glicitilos en los que n es 4, particularmente
-CH_{2}-(CHOH)_{4}-CH_{2}OH. Son
deseables mezclas de los W
anteriores.
R^{6} puede ser, por ejemplo,
N-metilo, N-etilo,
N-propilo, N-isopropilo,
N-butilo, N-isobutilo,
N-2-hidroxietilo,
N-1-metoxipropilo o
N-2-hidroxipropilo.
R^{6}-CO-N<
puede ser, por ejemplo, cocamida, estearamida, oleamida, lauramida,
miristamida, capricamida, palmitamida, seboamida, etc.
W puede ser 1-desoxiglucitilo,
2-desoxifructitilo,
1-desoximaltitilo,
1-desoxilactitilo,
1-desoxigalactitilo,
1-desoximanitilo,
1-desoximaltotriotitilo, etc.
Los tensioactivos catiónicos de amonio
cuaternario alcoxilados apropiados para esta invención se derivan
generalmente de alcoholes grasos, ácidos grasos, ésteres de metilo
grasos, fenoles sustituidos con alquilo, ácidos benzoicos
sustituidos con alquilo y/o ésteres de benzoato sustituidos con
alquilo, y/o ácidos grasos que se convierten en aminas que se pueden
hacer reaccionar además opcionalmente con otro grupo alquilo o
alquilarilo de cadena larga; después se alcoxila este compuesto de
amina con una o dos cadenas de óxido de alquileno que tengan cada
una \leq alrededor de 50 moles de restos de óxido de alquileno
(por ejemplo, óxido de etileno y/u óxido de propileno) por mol de
amina. Típicos de esta clase son los productos obtenidos de la
cuaternización de aminas alifáticas saturadas o insaturadas,
primarias, secundarias o ramificadas que tengan una o dos cadenas de
hidrocarburo desde alrededor de 6 hasta alrededor de 22 átomos de
carbono alcoxiladas con una o dos cadenas de óxido de alquileno
sobre el átomo de amina que tengan cada una menor que \leq
alrededor de 50 restos de óxido de alquileno. Los hidrocarburos de
amina para uso en esta invención tienen desde alrededor de 6 hasta
alrededor de 22 átomos de carbono y están en configuración o de
cadena lineal o de cadena ramificada, preferiblemente hay un grupo
hidrocarbonado de alquilo en configuración de cadena lineal que
tiene desde alrededor de 8 hasta alrededor de 18 átomos de carbono.
Los tensioactivos de amonio cuaternario apropiados están hechos con
una o dos cadenas de óxido de alquileno unidas al resto amina, en
cantidades promedio de \leq alrededor de 50 moles de óxido de
alquileno por cadena de alquilo, más preferiblemente desde alrededor
de 3 hasta alrededor de 20 moles de óxido de alquileno, y lo más
preferiblemente desde alrededor de 5 hasta alrededor de 12 moles de
óxido de alquileno por grupo hidrófobo, por ejemplo, alquilo. Los
materiales preferidos de esta clase también tienen puntos de fluidez
por debajo de alrededor de 21ºC y/o no solidifican en estas
composiciones suavizantes. Ejemplos de rompedores de la bicapa
apropiados de este tipo incluyen Ethoquad® 18/25, C/25 y O/25 de
Akzo, y Variquat®-66 (etilsulfato de sebo
blando-alquil-bis(polioxietil)amonio
con un total de alrededor de 16 unidades de etoxilo) de Witco.
Preferiblemente, los compuestos de los
tensioactivos catiónicos alcoxilados de amonio tienen la siguiente
fórmula general:
\{R^{1}{}_{m}-Y-[(R^{2}-O)_{z}-H]_{p}\}^{+}
\
X^{-}
en la que R^{1} y R^{2} son
como se definen previamente en la sección D
anterior;
Y se selecciona de los siguientes grupos:
=N^{+}-(A)_{q},
-(CH_{2})_{n}-N^{+}-(A)_{q},
-B-(CH_{2})_{n}-N^{+}-(A)_{2},
-(fenil)-N^{+}-(A)_{q},
-(B-fenil)-N^{+}-(A)_{q},
siendo n desde alrededor de 1 hasta alrededor de 4.
Cada A se selecciona independientemente de los
siguientes grupos: H, R^{1},
-(R^{2}O)_{z}-H,
-(CH_{2})_{x}CH_{3}, fenilo, y arilo sustituido, donde
0 \leq x \leq alrededor de 3 y B se selecciona de los siguientes
grupos: -O-, NA, -NA_{2}, -C(O)O-, y
-C(O)N(A)-, en la que R^{2} se define como
anteriormente en ésta; q = 1 ó 2; y
X^{-} es un anión que es compatible con los
ingredientes activos y adjuntos suavizantes del tejido.
Las estructuras preferidas son aquellas en las
que m = 1, p = 1 ó 2 y alrededor de 5 \leq z \leq alrededor de
50, son más preferidas las estructuras en las que m = 1, p = 1 ó 2,
y alrededor de 7 \leq z \leq alrededor de 20; y las más
preferidas son las estructuras en las que m = 1, p = 1 ó 2, y
alrededor de 9 \leq z \leq alrededor de 12.
Los tensioactivos apropiados tienen la
fórmula:
R-C(O)-N(R^{4})_{n}-[(R^{1}O)_{x}(R^{2}O)_{y}R^{3}]_{m}
en la que R es alquilo lineal de
C_{7-21}, alquilo ramificado de
C_{7-21}, alquenilo lineal de
C_{7-21}, alquenilo ramificado de
C_{7-21}, y sus mezclas. Preferiblemente, R es
alquilo o alquenilo lineal de
C_{8-18}.
R^{1} es -CH_{2}-CH_{2}-,
R^{2} es alquilo lineal de C_{3}-C_{4},
alquilo ramificado de C_{3}-C_{4}, y sus
mezclas, preferiblemente R^{2} es
-CH(CH_{3})-CH_{2}-. Los tensioactivos
que comprenden una mezcla de unidades R^{1} y R^{2} comprenden
preferiblemente desde alrededor de 4 hasta alrededor de 12 unidades
-CH_{2}-CH_{2}- en combinación con desde
alrededor de 1 hasta alrededor de 4 unidades
-CH(CH_{3})-CH_{2}-. Las unidades pueden
estar alternadas o agrupadas en cualquier combinación apropiada
para el formulador. Preferiblemente la relación de unidades R^{1}
a unidades R^{2} es desde alrededor de 4:1 hasta alrededor de 8:1.
Preferiblemente, una unidad R^{2} (es decir,
-CH(CH_{3})-CH_{2}-) está unida al átomo
de nitrógeno seguido por el resto de la cadena que comprende desde
alrededor de 4 hasta 8 unidades
-CH_{2}-CH_{2}-.
R^{3} es hidrógeno, alquilo lineal de
C_{1}-C_{4}, alquilo ramificado de
C_{3}-C_{4}, y sus mezclas; preferiblemente
hidrógeno o metilo, más preferiblemente hidrógeno.
R^{4} es hidrógeno, alquilo lineal de
C_{1}-C_{4}, alquilo ramificado de
C_{3}-C_{4}, y sus mezclas; preferiblemente
hidrógeno. Cuando el índice m es igual a 2, el índice n debe ser
igual a 0 y la unidad R^{4} está ausente.
El índice m es 1 ó 2, el índice n es 0 ó 1, con
tal que m+n sea igual a 2; preferiblemente m es igual a 1 y n es
igual a 1, dando como resultado una unidad
-[(R^{1}O)_{x}(R^{2}O)_{y}R^{3}] y
estando presente R^{4} en el nitrógeno. El índice x es desde 0
hasta alrededor de 50, preferiblemente desde alrededor de 3 hasta
alrededor de 25, más preferiblemente desde alrededor de 3 hasta
alrededor de 10. El índice y es desde 0 hasta alrededor de 10,
preferiblemente 0, no obstante, cuando el índice y no es igual a 0,
y es desde 1 hasta alrededor de 4. Preferiblemente, todas las
unidades alquilenoxi son unidades etilenoxi.
Ejemplos de tensioactivos de alquilamida
etoxilados apropiados son Rewopal® C_{6} de Witco, Amidox® C5 de
Stepan, y Ethomid® O/17 y Ethomid® HT/60 de Akzo.
El vehículo de una composición suavizante
preferida de la presente invención también puede comprender
ingredientes menores, como pueden ser conocidos en la técnica. Los
ejemplos incluyen: ácidos minerales o sistemas tampón para el ajuste
del pH (puede ser requerido para mantener la estabilidad hidrolítica
para ciertos ingredientes activos suavizantes) e ingredientes
antiespumantes (por ejemplo, una emulsión se silicona como la que
está disponible de Dow Corning, Corp., de Midland, MI, como Dow
Corning 2310) como coadyuvante de procesamiento para reducir el
espumado cuando se aplica la composición suavizante de la presente
invención a una hoja continua de papel
tisú.
tisú.
También se pueden usar estabilizadores para
mejorar la uniformidad y la vida útil en almacenamiento de la
dispersión. Por ejemplo, se puede incluir para este fin un poliéster
etoxilado, HOE S 4060, disponible de Clariant Corporation, de
Charlotte, NC.
También se pueden usar coadyuvantes de proceso,
incluyendo, por ejemplo, un abrillantador, tal como Tinopal
CBS-X, obtenible de Ciba Geigy, de Greensboro, NC,
se pueden añadir a la dispersión para permitir una inspección
cualitativa fácil de la uniformidad de aplicación, por medio de
inspección de la hoja continua de papel tisú acabada, que contiene
una composición suavizante aplicada a la superficie, bajo luz
UV.
Como se indica anteriormente, la composición
suavizante preferida apropiada para la presente invención es una
dispersión de un ingrediente activo suavizante en un vehículo.
Dependiendo del ingrediente activo suavizante elegido, el nivel de
aplicación deseado y otros factores que puedan requerir un nivel
particular de ingrediente activo suavizante en la composición, el
nivel de ingrediente activo suavizante puede variar entre alrededor
de 10% de la composición y alrededor de 55% de la composición.
Preferiblemente, el ingrediente activo suavizante comprende entre
alrededor de 25% y alrededor de 50% de la composición. Lo más
preferiblemente, el ingrediente activo suavizante comprende entre
alrededor de 30% y alrededor de 45% de la composición. El
tensioactivo no iónico está presente a un nivel entre alrededor de
1% y alrededor de 15% del nivel del ingrediente activo suavizante,
preferiblemente entre alrededor de 2% y alrededor de 10%.
Dependiendo del método usado para producir el ingrediente activo
suavizante, la composición suavizante puede comprender también entre
alrededor de 2% y alrededor de 30%, preferiblemente entre alrededor
de 5% y alrededor de 25% de un plastificante. Como se indica
anteriormente, el componente principal preferido del vehículo es
agua. Además, el vehículo comprende preferiblemente un electrolito
de haluro alcalino o alcalinotérreo y puede comprende ingredientes
menores para ajustar el pH, para controlar la espuma o para ayudar
en la estabilidad de la dispersión.
Una composición suavizante particularmente
preferida útil para la presente invención (Composición 1) se prepara
como sigue. Los materiales se definen más específicamente en la
tabla que detalla la Composición 1 que sigue a esta descripción. Las
cantidades usadas en cada etapa son suficientes para dar como
resultado la composición acabada detallada en esa tabla. El ácido
clorhídrico (solución al 25%), el ingrediente antiespumante y el
tensioactivo no iónico se añaden a la cantidad apropiada de agua.
Esta mezcla se calienta después hasta alrededor de 75ºC.
Concurrentemente con el calentamiento de la mezcla en agua, se funde
la mezcla de ingrediente activo suavizante y plastificante
calentándola hasta una temperatura de alrededor de 65ºC. La mezcla
fundida de ingrediente activo suavizante y plastificante se añade
después lentamente a la fase acuosa ácida calentada con mezcla para
distribuir uniformemente la fase dispersa por todo el vehículo. (La
solubilidad en agua del polietilenglicol probablemente lo arrastre a
la fase continua, pero esto no es esencial para la invención, y los
plastificantes que sean más hidrófobos y, por lo tanto, permanezcan
asociados con la cadena de alquilo del compuesto de amonio
cuaternario también están permitidos dentro del alcance de la
presente invención). Una vez que el ingrediente activo suavizante
está completamente dispersado, se añade parte del cloruro cálcico
(como solución al 2,5%) de forma intermitente con mezcla para dar
una reducción de la viscosidad inicial. El estabilizador se añade
después a la mezcla con agitación continua. Para este fin se puede
usar cualquiera de los métodos para homogeneizar dispersiones. Un
método aceptable para homogeneizar una cantidad de 151,44 litros de
la composición suavizante es usar un homogeneizador
Ultra-Turrax, modelo T45 S4, disponible de Tekmar
Company, de Cincinnati, OH, sumergido en el material durante un
periodo de 4 horas. La composición se deja enfriar después hasta
temperatura ambiente y el estabilizador se añade lentamente con
mezcla. Finalmente, se añaden el resto del cloruro cálcico (como
solución al 25%) y agua de compleción con mezcla
continua.
continua.
\newpage
Composición
1
| \hskip2cm Componente | Concentración |
| Fase continua | |
| \hskip0.65cm Agua | C.S. hasta 100% |
| \hskip0.65cm Electrolito^{1} | 0,5% |
| \hskip0.65cm Antiespumante^{2} | 0,2% |
| \hskip0.65cm Rompedor de la bicapa^{3} | 2,0% |
| \hskip0.65cm Ácido clorhídrico^{4} | 0,02% |
| \hskip0.65cm Plastificante^{5} | 19% |
| \hskip0.65cm Abrillantador^{6} | 89 ppm |
| \hskip0.65cm Estabilizador^{7} | 0,5% |
| Fase dispersa | |
| \hskip0.65cm Ingrediente activo suavizante^{5} | 40,0% |
| 1. | \begin{minipage}[t]{150mm} El electrolito comprende 0,34% de solución acuosa de cloruro cálcico al 2,5% y 0,16% de solución acuosa de cloruro cálcico al 25%.\end{minipage} |
| 2. | \begin{minipage}[t]{150mm} El antiespumante comprende emulsión de silicona Dow Corning 2310\registrado, comercializada por Dow Corning Corp., Midland, MI\end{minipage} |
| 3. | \begin{minipage}[t]{150mm} El rompedor de la bicapa comprende tensioactivos no iónicos apropiados disponibles de Shell Chemical, de Houston, TX, bajo el nombre comercial NEODOL.\end{minipage} |
| 4. | El ácido clorhídrico está disponible de J. T. Baker Chemical Company, de Phillipsburg, NJ. |
| 5. | \begin{minipage}[t]{150mm} El plastificante y el ingrediente activo suavizante están mezclados previamente por Witco Chemical Company, de Dublin, OH. La mezcla comprende alrededor de 2 partes de diéster de sebo cuaternario (tipo Adogen SDMC) y 1 parte de polietilenglicol 400.\end{minipage} |
| 6. | El abrillantador es Tinopal CBS-X, obtenible de Ciba-Geigy, de Greensboro, NC. |
| 7. | El estabilizador es HOE 4060, de Clariant Corp., Charlotte, NC. |
La composición suavizante química resultante es
una dispersión lechosa de baja viscosidad apropiada para aplicación
a hojas continuas de papel tisú, como se describe más adelante, para
proporcionar la suavidad táctil deseable al papal tisú producido a
partir de tales hojas continuas. Muestra una viscosidad fluidificada
por cizallamiento no newtoniana. Apropiadamente, la composición
tiene una viscosidad menor que alrededor de 1000 centipoise (cp),
medida a 25ºC y a una velocidad de cizallamiento de 100 s^{-1}
usando un método descrito en la sección de Métodos de Ensayo más
adelante. Preferiblemente, la composición tiene una viscosidad menor
que alrededor de 500 cp. Más preferiblemente, la viscosidad es menor
que alrededor de 100 cp.
En una realización preferida de la presente
invención, la composición suavizante preferida se puede aplicar a
una hoja continua de papel tisú después de que la hoja continua de
papel tisú haya sido secada y crespada.
La primera etapa del procedimiento comprende
crear una hoja continua fibrosa 50 como se describe anteriormente.
La hoja continua 50 tiene una primera cara 51 y una segunda cara 52
opuesta a la primera cara 51, como se muestra en las Figs
1-3. Se ha de entender que la hoja continua 50 puede
comprender una estructura multicapas, por ejemplo, una estructura de
dos capas. En este caso, la primera cara 51 pertenece a una de las
capas mientras que la segunda cara 52 pertenece a la otra. El
aditivo químico funcional (o "aditivo químico" o simplemente
"aditivo") 40 también se crea como se describe anteriormente.
Preferiblemente, el aditivo se selecciona del grupo que consiste en
suavizantes, emulsiones, emolientes, lociones, medicamentos tópicos,
jabones, agentes antimicrobianos y antibacterianos, humectantes,
revestimientos, tintas y colorantes, aditivos de resistencia,
aditivos de absorbencia, aglomerantes, agentes de opacidad, cargas,
y sus combinaciones.
Si el aditivo comprende el suavizante, el aditivo
suavizante se puede seleccionar del grupo que consiste en
lubricantes, plastificantes, desenlazantes catiónicos, desenlazantes
no catiónicos, y sus mezclas. El suavizante también se puede
seleccionar del grupo que consiste en compuestos de amonio
cuaternario, compuestos de amonio terciario, compuestos de
polisiloxano, y sus mezclas.
Si el aditivo comprende el aditivo de
resistencia, el aditivo de resistencia se puede seleccionar del
grupo que consiste en resinas de resistencia en húmedo permanente,
resinas de resistencia en húmedo temporal, resinas de resistencia en
seco, y sus mezclas.
Si el aditivo comprende el aditivo de
absorbencia, el aditivo de absorbencia se puede seleccionar del
grupo que consiste en polietoxilatos, ésteres de alquilo etoxilados,
alcoholes de alquilo etoxilados, nonilfenoles de alquilo
polietoxilados, y sus mezclas.
El aditivo químico 40 se deposita en la primera
cara 51 de la hoja continua fibrosa 50. Los métodos preferidos de la
etapa de depositar el aditivo químico en la primera cara de la hoja
continua comprenden el revestimiento por extrusión, revestimiento
por pulverización, revestimiento por impresión, y cualquiera de sus
combinaciones. En el revestimiento por extrusión, se encontró que
era beneficioso el uso de una boquilla de extrusión a chorro 30
mostrada en la Fig. 7. La boquilla de extrusión a chorro 30
comprende un cuerpo 31, un depósito de fluido interno 32 y un canal
pre-chorro 33. La solicitud de patente cedida
comúnmente 09/258.497 (P&G Case nº 7447) presentada el 26/2/99
se incorpora en esta invención por referencia.
Otra boquilla de extrusión, denominada 70 y
mostrada en la Fig. 8, también es apropiada en la práctica de la
presente invención. Esta boquilla comprende un cuerpo 71 que tiene
una cavidad en él y al menos una pieza de asiento 75 reemplazable
calibrada para que encaje en la cavidad. Preferiblemente, el cuerpo
71 está formado por un par de partes 71a y 71b estructuradas para
sujetar la pieza de asiento 75 entre ellas. La pieza de asiento 75
comprende una pluralidad de ranuras 76 por toda ella, teniendo cada
ranura un extremo abierto. Un canal de distribución 74 en una de las
partes 71a y 71b recibe el aditivo 40. Cuando la pieza de siento 75
está dentro del cuerpo 71, cada una de las ranuras 76, y confinadas
por las superficies de la pieza de asiento de las partes 71a y 71b,
forman un canal estructurado para proporcionar comunicación de
fluido entre el canal de distribución 74 y una salida formada entre
los bordes de salida 72 y 73. En una realización, las ranuras 76
proporcionan gotas discretas del aditivo 40. En otra realización,
los extremos abiertos de las ranuras 76 están acampanados para
facilitar la extensión del aditivo 40 antes de que el aditivo 40 se
deposite sobre la primera cara 51 de la hoja continua 50. Además, un
borde (o lado) 79 de la pieza de asiento (y, por lo tanto, los
extremos abiertos de las ranuras 76) puede estar retirado con
respecto a al menos uno de los bordes de salida 72 y 73, de forma
que haga que las corrientes individuales del aditivo 40 se conecten
justo después de salir de los canales de flujo formados por las
ranuras 76 y antes de ser depositadas sobre la primera cara 51 de la
hoja continua 50. Las solicitudes de patente cedidas comúnmente
09/258.511 (P&G Case nº 7391) y 09/258.498 (P&G Case nº
7392), presentadas el 26/2/99 se incorporan en esta invención por
referencia.
Los métodos para aplicar el aditivo funcional 40,
tal como una composición suavizante, a la hoja continua 50 también
pueden incluir la pulverización e impresión. En un aspecto preferido
de la presente invención, la pulverización de la composición
suavizante dispersada se lleva a cabo utilizando una superficie de
transferencia. La composición suavizante dispersada se aplica por
pulverización a la superficie de transferencia tras lo cual la
superficie de transferencia se pone en contacto con una hoja
continua de papel tisú seca antes de que dicha hoja continua se
enrolle en un rodillo matriz. Un medio particularmente apropiado
para llevar a cabo esta aplicación es aplicar la composición
suavizante a uno o ambos de un par de rodillos de calandrado que,
además de servir como superficies de transferencia para la presente
composición suavizante, también sirven para reducir y controlar el
espesor de la hoja continua de papel tisú seca hasta el espesor
deseado del producto acabado.
La Fig. 9 muestra un método para aplicar la
composición suavizante a la hoja continua de papel tisú 50. Una hoja
continua de papel tisú 50 está sobre el tejido de soporte 14 pasado
el rodillo giratorio 2 y se transfiere al secador Yankee 5 mediante
la acción del rodillo de presión 3, mientras que el tejido de
soporte 14 pasa desplazándose por el rodillo giratorio 16. La hoja
continua se asegura adhesivamente a la superficie cilíndrica del
secador Yankee 5. Se puede aplicar un adhesivo mediante un aplicador
de pulverización 4. El secado se completa mediante el secador Yankee
5 calentado con vapor y mediante aire caliente que se calienta y
circula a través de la campana de secado 6 por medios no mostrados.
La hoja continua 55 se crespa en seco después desde el secador
Yankee mediante la rasqueta 7, después de lo cual se denomina hoja
de papel crespado 55. La composición suavizante de la presente
invención se pulveriza sobre una superficie de transferencia
superior denominada rodillo de calandrado superior 10 y/o una
superficie de transferencia inferior denominada rodillo de
calandrado inferior 11, mediante los aplicadores de pulverización 8
y 9 dependiendo de si la composición suavizante se va a aplicar a
ambas caras de la hoja continua de papel tisú o sólo a una cara. La
hoja de papel 55 entra en contacto después con las superficies de
transferencia 10 y 11. Una parte del vehículo se puede evaporar, si
se desea, en este procedimiento aportando medios para calentar una o
ambas superficies de transferencia. La hoja continua 55 tratada se
desplaza después sobre una parte circunferencial de la bobina 12, y
después se enrolla sobre el rodillo matriz 16.
Los materiales ejemplares apropiados para las
superficies de transferencia 10 y 11 incluyen metal (por ejemplo,
acero, acero inoxidable, y cromo), no metal (por ejemplo, polímeros
apropiados, cerámica y vidrio), y caucho. El equipo apropiado para
pulverizar la composición suavizante de la presente invención sobre
las superficies de transferencia incluye boquillas de atomización
por aire de mezcla externa, tales como las boquillas de atomización
por aire SU14 (cápsula de aire nº 73328 y cápsula de fluido nº 2850)
de Spraying Systems Co., de Wheaton, IL. El equipo apropiado para
imprimir líquidos que contienen la composición suavizante sobre
superficies de transferencia incluye impresoras de rotograbado y
flexográficas.
Si se aporta calentamiento a la superficie de
transferencia, la temperatura de la superficie de transferencia
calentada se mantiene preferiblemente por debajo del punto de
ebullición de la composición suavizante. Así, si el componente
predominante del vehículo es agua, la temperatura de la superficie
de transferencia calentada debería estar por debajo de 100ºC.
Preferiblemente, la temperatura está entre 50 y 90ºC, más
preferiblemente entre 70 y 90ºC cuando se usa agua como componente
predominante del vehículo y se desea calentar la superficie de
transferencia.
Aunque no se desea estar vinculado por la teoría
o limitar de otra forma la presente invención, los solicitantes
proporcionan la siguiente descripción de las condiciones de proceso
típicas encontradas durante la operación de fabricación de papel y
se da su impacto sobre uno de los procedimientos preferidos
descritos en esta invención. El secador Yankee eleva la temperatura
de la hoja de papel tisú y elimina la humedad. La presión de vapor
en el secador Yankee es del orden de 750 kPa. Esta presión es
suficiente para aumentar la temperatura del cilindro hasta alrededor
de 170ºC. La temperatura del papel sobre el cilindro se eleva a
medida que se elimina el agua de la hoja. La temperatura de la hoja
mientras sale de la rasqueta puede estar por encima de 120ºC. La
hoja se desplaza a través del espacio hasta la calandra y la bobina
y pierde algo de este calor. La temperatura del papel enrollado en
la bobina es del orden de 60ºC. Finalmente, la lámina de papel se
enfría hasta temperatura ambiente. Esto puede llevar en cualquier
caso desde horas hasta días, dependiendo del tamaño del rollo de
papel. A medida que se enfría el papel también absorbe humedad de la
atmósfera.
Puesto que la composición suavizante de la
presente invención se aplica preferiblemente al papel mientras está
sobresecado, el agua añadida al papel con la composición suavizante
por este método no es suficiente para hacer que el papel pierda una
cantidad significativa de su resistencia y espesor. Por lo tanto, no
se requiere secado adicional.
Por otra parte, también se pueden aplicar
cantidades eficaces de ingredientes activos suavizantes a partir de
las composiciones suavizantes de la presente invención a una hoja
continua de papel tisú que se ha enfriado después del secado inicial
y ha llegado a equilibrio de humedad con su ambiente. El método de
aplicar las composiciones suavizantes de la presente invención es
sustancialmente el mismo que el descrito anteriormente para la
aplicación de tales composiciones a una hoja continua de papel tisú
caliente y sobresecada. Es decir, la composición suavizante se puede
aplicar a una superficie de transferencia que después aplica la
composición a la hoja continua de papel tisú. No es necesario que
tales superficies de transferencia sean calentadas porque las
deseables propiedades reológicas de la composición suavizante
preferida de la presente invención permiten la aplicación uniforme a
través de toda la anchura de una hoja continua de papel tisú. De
nuevo, la composición suavizante se aplica preferiblemente a una
superficie de transferencia de modo macroscópicamente uniforme para
la transferencia posterior a la hoja continua de papel tisú de forma
que sustancialmente toda la hoja se beneficie del efecto de la
composición suavizante. Las superficies de transferencia apropiadas
incluyen rodillos de impresión con un modelo, rodillos de
transferencia grabados (rodillos Anilox), y rodillos lisos que
pueden ser parte de un aparato diseñado específicamente para aplicar
la composición suavizante o parte de un aparato diseñado para otras
funciones con respecto a la hoja continua de papel tisú. Un ejemplo
de medios apropiados para aplicar la composición suavizante de la
presente invención a una hoja continua de papel tisú equilibrada
ambientalmente son los cilindros de grabado y el método de impresión
descrito en la patente de Estados Unidos cedida comúnmente
5.814.188, expedida a Vinson et al. el 29 de septiembre de
1998, cuya descripción se incorpora en esta invención por
referencia. También, como se indica anteriormente, la composición
suavizante de la presente invención se podría aplicar a un rodillo
liso (por ejemplo, pulverizando uno de un par de rodillos prensores)
de un aparato diseñado para otras funciones (por ejemplo, convertir
la hoja continua de papel tisú en un producto de papel tisú
absorbente acabado).
Aunque no se esté vinculado por la teoría, los
solicitantes creen que las composiciones suavizantes preferidas para
la práctica de la presente invención son particularmente apropiadas
para aplicación a hoja continuas de papel tisú equilibradas
ambientalmente porque:
- 1.
- Tales composiciones suavizantes comprenden niveles de ingredientes activos suavizantes y otros componentes no volátiles. Como resultado, la cantidad de agua aportada a la hoja continua de papel tisú por tal composición suavizante es baja. Por ejemplo, cuando la composición preferida denominada como Composición 1 en esta invención se aplica a una hoja continua de papel tisú a un nivel que aporta 0,5% de ingrediente activo suavizante, también se aplica a la hoja continua alrededor de 0,5% de agua. Los solicitantes han encontrado que tales hojas continuas son todavía aceptablemente fuertes y dimensionalmente estables.
y
- 2.
- Las propiedades higroscópicas del electrolito preferido, cloruro cálcico, ligan al menos una parte del agua de la composición de forma que no esté disponible para reducir inaceptablemente las propiedades de tracción de la hoja continua tratada.
Cuando las hojas continuas han sido tratadas como
se describe anteriormente y después evaluadas para determinar la
suavidad, se ha encontrado que tienen una mejora de suavidad
significativa como se juzga en jurados en suavidad, cuya metodología
se puede encontrar en la sección de Métodos de Ensayo de la presente
memoria descriptiva.
La siguiente etapa comprende hacer que la primera
cara 51 de la hoja continua fibrosa 50 contacte con la segunda cara
52 de la hoja continua fibrosa 50, transfiriendo parcialmente de
este modo el aditivo químico 40 desde la primera cara 51 a la
segunda cara 52 de forma que tanto la primera cara 51 como la
segunda cara 52 de la hoja continua fibrosa 50 comprendan el aditivo
químico 40 en una cantidad funcionalmente suficiente. Como se usa en
esta invención, la expresión "cantidad funcionalmente
suficiente" se refiere a una cantidad tal del aditivo químico, la
cual cantidad hace que la hoja continua 50 adquiera las cualidades
para las que está destinada la deposición del aditivo químico. En el
caso del aditivo 40 que comprende un suavizante, la cantidad
funcionalmente suficiente es preferiblemente al menos 0,05 gramos
por metro cuadrado de la hoja continua 50, más preferiblemente al
menos 0,1 gramos por metro cuadrado, y lo más preferiblemente al
menos alrededor de 0,15 gramos por metro cuadrado de la hoja
continua.
Preferiblemente, la etapa de hacer que la primera
cara contacte con la segunda cara de la hoja continua fibrosa y se
transfiera el aditivo químico desde la primera cara a la segunda
cara comprende devanar en continuo la hoja continua fibrosa 50 en un
rodillo 60, como se muestra en las Figs. 1 y 2. Cuando la hoja
continua 50 se está enrollando en el rodillo 60, el aditivo químico
40 se transfiere desde una primera posición P1 sobre la primera
cara 51 de la hoja continua fibrosa 50 a una segunda posición P2
sobre la segunda cara 52 de la hoja continua fibrosa 50, estando la
segunda posición P2 desplazada de la primera posición P1 con
relación al plano de la hoja continua 50. Preferiblemente, la hoja
continua 50 se desplaza continuamente en la dirección de la máquina
DM a una velocidad de transporte. Por lo tanto, la segunda posición
P2 sobre la segunda cara de la hoja continua fibrosa está desplazada
en la dirección de la máquina de la primera posición P1 sobre la
primera cara de la hoja continua fibrosa. Alguien experto en la
técnica apreciará que se puede medir la extensión del desplazamiento
como longitud de una curva (o círculo) formada por una parte de la
hoja continua 59 entre la primera posición P1 y la segunda posición
P2 (Fig. 2). Como se usa en esta invención, la expresión
"dirección de la máquina" diseñada en varios dibujos como una
flecha direccional "DM", indica una dirección que es paralela
al flujo del sustrato 50 por del equipo de fabricación del papel. La
expresión "dirección transversal a la máquina", diseñada como
una flecha direccional "DT", indica una dirección que es
perpendicular
a la dirección de la máquina DM y cae en el plano general del sustrato 50.
a la dirección de la máquina DM y cae en el plano general del sustrato 50.
Se cree que, cuando la hoja continua 50 está
siendo enrollada en el rodillo, las fuerzas de cizallamiento que
existen entre el punto de contacto de la primera cara 51 y la
segunda cara 52 de la hoja continua 50 (por ejemplo, entre la
primera parte P1 y la segunda parte P2) facilitan la transferencia
del aditivo funcional 40 desde la primera cara 51 a la segunda cara
52 de la hoja continua 50.
Según la presente invención, la cantidad de
aditivo químico 40 transferido desde la primera cara 51 de la hoja
continua fibrosa 50 a la segunda cara 52 de la hoja continua fibrosa
50 es tal que la relación (denominada en esta invención como
"R") de una concentración superficial CS2 del aditivo químico
40 sobre la segunda cara 52 a la concentración superficial CS1 del
aditivo químico 40 sobre la primera cara 51 es preferiblemente al
menos de 1:4, más preferiblemente al menos alrededor de 1:2, y lo
más preferiblemente alrededor de 1:1. Dicho de forma diferente, como
resultado de la transferencia del aditivo químico 40 desde la
primera cara 51 a la segunda cara 52 de la hoja continua 50, al
menos alrededor de 20%, preferiblemente al menos alrededor de 33%, y
más preferiblemente alrededor del 50%, del aditivo 40 es transferido
desde la primera cara 51 a la segunda cara 52 de la hoja continua
50, según el procedimiento de la presente invención. Como se usa en
esta invención, la "concentración superficial" del aditivo
químico funcional 40 se determina por el uso de un aparato de
ensayos de frotamiento Sutherland, como se describe más adelante en
ésta en la sección de Métodos de Ensayo.
Con el fin de transferir la cantidad
funcionalmente suficiente del aditivo químico 40 desde la primea
cara 51 a la segunda cara 52 de la hoja continua 50, es importante
mantener el aditivo químico 40 en estado transferible antes de y
durante la etapa de hacer que la primera cara 51 contacte con la
segunda cara 52. Un medio de mantener el aditivo químico 40 en
estado transferible comprende mantener una viscosidad suficiente del
aditivo 40 de forma que, cuando la primera cara 51 contacte con la
segunda cara 52, la primera cara 51 no haya absorbido la cantidad
total del aditivo 40 depositada sobre ella, y se "libere" una
parte suficiente del aditivo 40 de las fibras de la primera cara 51
y sea transferible por contacto.
Alguien experto en la técnica conocerá varias
formas mediante las cuales se puede influir en la viscosidad de un
fluido. Por ejemplo, la viscosidad se puede elevar reduciendo la
temperatura del fluido. En una composición suavizante de la presente
invención, la viscosidad se puede elevar beneficiosamente
disminuyendo la cantidad de vehículo y/o aumentando la cantidad de
sólidos contenidos en ella. También, disminuir la velocidad de
cizallamiento experimentada por el aditivo 40 (dependiente del
proceso de aplicación) disminuiría la viscosidad del aditivo 40,
con tal que el aditivo 40 muestre propiedades tixotrópicas como
muestran muchos aditivos químicos funcionales, incluyendo la
composición suavizante química preferida de la presente
invención.
La porosidad superficial de la hoja continua 50
también puede influir en la capacidad para mantener el aditivo
químico 40 en estado transferible. "Porosidad superficial",
como se usa en esta invención, se refiere al tamaño capilar promedio
formado por la estructura de fibras de la red de la hoja continua de
papel tisú de la presente invención como se ve en la vista en planta
dirigida a la primera cara 51 de la hoja continua. La porosidad
superficial se reduce si se reduce el tamaño medio capilar y se
eleva si se eleva el tamaño medio capilar. Los expertos en la
técnica reconocerán que se prefiere tener una baja porosidad
superficial para mantener mejor el aditivo químico 40 en estado
transferible, con tal que todas las demás condiciones de
procedimiento se mantengan constantes.
Como se usa en esta invención, la expresión
"tiempo abierto" (TA) se refiere al tiempo transcurrido entre
la deposición de un aditivo químico funcional 40 y la transferencia
del aditivo químico funcional 40 desde la primera cara 51 a la
segunda cara 52 de la hoja continua fibrosa 50. Para una hoja
continua fibrosa que está siendo desplazada en continuo en la
dirección de la máquina, DM, el tiempo abierto se determina
dividiendo la velocidad de la hoja continua entre la distancia que
separa el depositante y el punto de transferencia (normalmente la
bobina). Por lo tanto, la invención se fomenta minimizando la
distancia depositante a transferencia y maximizando la velocidad de
la hoja continua. El "tiempo de absorbencia de la gota" (TAG)
es el tiempo transcurrido para que una pequeña gota del aditivo
químico funcional 40 sea absorbida en la primera superficie 51 de la
hoja continua fibrosa 50. El método para determinar el tiempo de
absorbencia de la gota se detalla en la sección de Métodos de Ensayo
de la presente memoria descriptiva. El tiempo de absorbencia de la
gota es una medida útil para seleccionar las características del
aditivo químico funcional y las características superficiales de la
hoja continua fibrosa para cooperar con el tiempo abierto para
proporcionar la transferencia de una cantidad funcionalmente
suficiente del aditivo químico. El tiempo abierto para el aditivo
funcional 40 que comprende suavizante, según la presente invención,
es preferiblemente menor que alrededor de 1 segundo, más
preferiblemente menor que alrededor de 0,1 segundos, todavía más
preferiblemente menor que alrededor de 0,05 segundos, y lo más
preferiblemente menor que alrededor de 0,015 segundos.
La expresión "concentración superficial"
(CS) del aditivo químico funcional 40 es la concentración de un
aditivo químico funcional 40 determinada en las fibras que residen
en la superficie de una hoja continua fibrosa, como se describe en
la sección de Métodos de Ensayo de la presente memoria descriptiva.
El método se denomina "Concentración superficial de aditivo
químico funcional". La determinación es por medio de un aparato
de ensayos de frotamiento Sutherland, que se usa para raer la
superficie de una hoja continua fibrosa empleando un fieltro
estándar, separando una parte de las fibras raídas de la superficie
y analizando las fibras separadas para determinar la concentración
de un aditivo químico funcional conocido.
La determinación del contenido de suavizante
cuaternario de papel se hace cono se describe en el método: "Nivel
de ingrediente activo suavizante" dado en la sección de Métodos
de Ensayo de la presente memoria descriptiva. El método es aplicable
a muestras de papel enteras o a muestras de fibra recuperada en el
método "Análisis de la concentración superficial de un aditivo
químico funcional", que también se da en la sección de Métodos de
Ensayo de la presente memoria descriptiva.
Los aditivos funcionales químicos descritos
anteriormente se pueden aplicar a una superficie de transferencia
que aplica después la composición a la hoja continua de papel tisú.
La composición suavizante se debería aplicar a la superficie de
transferencia de un modo macroscópicamente uniforme para la
posterior transferencia a la hoja continua de papel tisú de forma
que sustancialmente toda la hoja se beneficie del efecto del aditivo
químico funcional. A continuación de la aplicación a la superficie
de transferencia, se evapora una parte de los componentes volátiles
del vehículo dejando preferiblemente un depósito que contiene
cualquier parte no evaporada residual de los componentes volátiles
del vehículo, los ingredientes activos del aditivo químico funcional
y otros componentes no volátiles del aditivo químico funcional. Un
"depósito" se refiere a elementos discretos así como a una
película delgada continua. Si los depósitos son discretos, pueden
ser de tamaño uniforme o variables en tamaño; además, se pueden
ordenar en un modelo regular o en un modelo irregular, pero
macroscópicamente los depósitos son uniformes. Preferiblemente, el
depósito está compuesto de elementos discretos.
El ejemplo 1 ilustra la preparación de papel tisú
que exhibe al menos una realización de la presente invención. Este
ejemplo demuestra la producción de una hoja continua de papel tisú
estratificado que está provista de una composición suavizante
preferida y un procedimiento de aplicación preferido de la presente
invención hecho como se describe anteriormente. La composición,
junto a su respectivo procedimiento de aplicación, se aplica a una
cara de la hoja continua, y la hoja continua después se enrolla
formando un rollo matriz. Tras el contacto, la composición
suavizante se transfiere de una cara de la hoja continua a la otra
en una cantidad funcionalmente suficien-
te.
te.
En la práctica de la presente invención se usa
una máquina de fabricación de papel Fourdrinier.
Se forma una suspensión acuosa de fibras de
eucalipto de alrededor de 3% en peso usando un
re-triturador convencional y se pasa a través de una
tubería de pasta papelera hacia la caja de entrada de la máquina
Fourdrinier.
Se forma una suspensión acuosa de NSK de
alrededor de 3% de consistencia usando un
re-triturador convencional y se pasa a través de una
tubería de pasta papelera hacia la caja de entrada de la máquina
Fourdrinier.
Con el fin de impartir resistencia en húmedo
temporal al producto acabado, se prepara una dispersión al 1% de
Parez 750® y se añade a las tuberías de pasta papelera de NSK y
eucalipto a una velocidad suficiente para distribuir alrededor de
0,3% de Parex 750® basado en el peso seco de la hoja continua seca
crespada final. La absorción de la resina de resistencia en húmedo
temporal se aumenta por la mezcla turbulenta de las suspensiones
trata-
das.
das.
Las corrientes de fibras de NSK y de fibras de
eucalipto se diluyen después con aguas blancas a la entrada de las
bombas de paletas hasta una consistencia de alrededor de 0,2% basada
en el peso total de las fibras de NSK y las fibras de eucalipto,
respectivamente. La corriente de eucalipto se divide por igual en
dos corrientes separadas antes de ser diluida con aguas blancas
cerca de la entrada de dos bombas de paletas separadas.
Las suspensiones post-bombas de
paletas diluidas y separadas de fibras de NSK y fibras de eucalipto
se dirigen a una caja de entrada multiacanalada equipada
apropiadamente para mantener corrientes separadas hasta que se
descarguen sobre una tela de formación Fourdrinier móvil, en la que
una de las corrientes de eucalipto es la corriente más superior, la
corriente de NSK es la corriente más intermedia y la segunda
corriente de eucalipto es la corriente más inferior. Las corrientes
separadas se descargan sobre la tela de formación Fourdrinier móvil
y son drenadas a través de la tela de formación Fourdrinier y está
ayudada por un deflector y cajas de vacío.
La hoja continua húmeda embrionaria se transfiere
desde la tela de formación Fourdrinier, a una consistencia de fibra
de alrededor de 15% en el momento de la transferencia, a una tela de
secado con un modelo. La tela de secado está diseñada para dar un
papel tisú densificado según un modelo con áreas desviadas de baja
densidad discontinuas ordenadas dentro de una red continua de áreas
de alta densidad (nudillos). Esta tela de secado se forma colando
una superficie de resina impermeable sobre una tela de soporte de la
malla de fibra. La tela de soporte es una malla de doble capa de 45
x 52 filamentos. El espesor de la colada de resina es de alrededor
de 0,178 mm por encima de la tela de soporte. El área de nudillos es
de alrededor de 40% y las células abiertas quedan a una frecuencia
de alrededor de 11,16 por centímetro cuadrado.
Un drenaje adicional se lleva a cabo mediante
drenaje ayudado por vacío hasta que la hoja continua tenga una
consistencia de fibra de alrededor de 28%.
Aunque permanezca en contacto con la tela
formadora modelada, la hoja continua modelada se seca previamente
mediante secadores previos por soplo de aire pasante hasta una
consistencia de fibra de alrededor de 62% en
peso.
peso.
La hoja continua semiseca se transfiere después a
un secador Yankee y se adhiere a la superficie del secador Yankee
con un adhesivo de crespado pulverizado que comprende una solución
acuosa al 0,125% de poli(alcohol vinílico). El adhesivo de
crespado se distribuye en la superficie del secador Yankee a una
relación de 0,1% de sólidos de adhesivo, basados en el peso seco de
la hoja continua.
La consistencia de la fibra se aumenta hasta
alrededor de 96% antes de que la hoja continua sea crespada en seco
del secador Yankee con una rasqueta.
La rasqueta tiene un ángulo de bisel de alrededor
de 25 grados y está colocada con respecto al secador Yankee para dar
un ángulo de impacto de alrededor de 81 grados. El secador Yankee se
hace funcionar a una temperatura de alrededor de 177ºC y una
velocidad de alrededor de 1000 metros por minuto.
La hoja continua se enrolla después produciendo
un rollo matriz a un porcentaje de crespado de alrededor de 18%.
Alguien experto en la técnica apreciaría que la expresión
"porcentaje de crespado" se refiere a un diferencial de
velocidad entre la bobina y el secador Yankee.
El rollo matriz se desenrolla después y la
superficie se modifica con una mezcla suavizante química y después
se enrolla de nuevo.
Los materiales usados en la preparación de la
mezcla suavizante química son:
- 1.
- Compuesto de amonio cuaternario de cloruro de diéster de sebo parcialmente hidrogenado mezclado previamente con polietilenglicol y Neodol 91-8. La mezcla previa es un compuesto de amonio cuaternario al 68% obtenido de Witco Corporation como compuesto cuaternario de tipo ADOGEN SDMC y 30% de PEG400 (disponible de J. T. Baker Company de Phillipsburg, NJ), y alrededor de 2% de Neodol (disponible de Shell Chemical Company, de Houston, TX).
- 3.
- Pelets de cloruro cálcico de J. T. Baker Company, de Phillipsburg, NJ.
- 4.
- Polidimetilsiloxano (DC2310) de Dow Corning, de Midland, MI.
- 5.
- Ácido clorhídrico de J. T. Baker Company, de Phillipsburg, NJ.
- 6.
- El abrillantador es Tinopal CBS-X, obtenible de Ciba-Geigy, de Greensboro, NC.
- 7.
- El estabilizador es HOE S 4060, de Clariant Corp., Charlotte, NC.
Estos materiales se preparan como sigue para
formar la composición suavizante de la presente invención.
La composición suavizante química se prepara
añadiendo el abrillantador y el polidimetilsiloxano a la cantidad
requerida de agua desionizada. La solución se ajusta después hasta
pH de alrededor de 4 usando ácido clorhídrico. La mezcla resultante
se calienta hasta alrededor de 75ºC. Después se calienta hasta
alrededor de 65ºC la mezcla previa de compuesto cuaternario, PEG 400
y Noedol 91-8 y se dosifica en la mezcla previa en
agua con agitación hasta que la mezcla sea completamente homogénea.
Se añade alrededor de la mitad del cloruro cálcico como solución al
2,5% en agua con agitación continuada. Después se añade el
estabilizador con mezcla continuada. La reducción de la viscosidad
final se consigue añadiendo el resto del cloruro cálcico (como
solución al 25%) con mezcla continuada. Los componentes se mezclan
en una proporción suficiente para dar una composición que tenga las
siguientes concentraciones aproximadas:
\newpage
| 40% | compuesto de amonio cuaternario de cloruro de diéster de sebo parcialmente hidrogenado; |
| 39% | agua; |
| 19% | PEG 400; |
| 1% | Neodol 91-8; |
| 0,5% | CaCl_{2}; |
| 0,5% | estabilizador; |
| 0,2% | polidimetilsiloxano; |
| 0,02% | HCl; |
| 98 ppm | abrillantador. |
Después de enfriar y añadir el agua de
compleción, la composición tiene una viscosidad de alrededor de 200
cp, medida a 25ºC y a una velocidad de cizallamiento de 100 s^{-1}
usando el método descrito en la sección de Métodos de Ensayo.
La composición suavizante química es transferida
a la hoja continua mediante una boquilla de extrusión por chorro. La
boquilla está cortada de forma que la punta de la boquilla forme un
filo, en el que el ángulo entre las dos caras que forman el filo sea
de alrededor de 90 grados. La distancia entre la punta del filo y el
depósito interno que contiene la composición suavizante química es
de alrededor de 0,254 mm. Después se taladran orificios a través de
la punta del filo y dentro del recipiente de fluido interno con una
longitud media de alrededor de 0,254 mm formando un canal
pre-chorro y un diámetro de alrededor de 0,2 mm. La
separación de los orificios de centro a centro es de alrededor de
0,254 mm a través del filo de la boquilla de extrusión por chorro,
en la que el filo de la boquilla de extrusión está alineado en la
dirección transversal a la máquina de la hoja continua.
La composición suavizante química en el depósito
de fluido interno 32 (Fig. 7) de la boquilla de extrusión por chorro
30 está presurizada con respecto a la salida del canal
pre-chorro 33, de forma que el fluido fluirá dentro
de, a través de, y después fuera del canal
pre-chorro 33 formado un chorro de un caudal de
alrededor de 5,2 mililitros por minuto por orificio. El chorro se
mueve por el aire en una dirección que está a 45 grados en la
dirección de la máquina con respecto al plano de la hoja continua.
El peso base de la hoja continua 50 es de alrededor de 9,99
kilogramos por 278,7 metros cuadrados. El chorro se desplaza
alrededor de 12,7 mm después de salir de la punta de la boquilla de
chorro hasta que contacta con la hoja continua, en la que forma un
depósito sobresaliente en la parte superior de la hoja continua. La
hoja continua 50 se desplaza después en la dirección de la máquina
DM hacia la devanadora durante un tiempo abierto de alrededor de
0,25 segundos.
Por separado, se evalúan la combinación de la
hoja continua y de la composición suavizante descritas para
determinar el tiempo de absorbencia de la gota (TAG). El valor del
TAG es de alrededor de 2,5 segundos; por lo tanto, la relación de
tiempo abierto a TAG es de alrededor de 0,1.
La hoja continua 50 que contiene la composición
suavizante química se enrolla en un rollo matriz de forma que la
cara que contiene la composición suavizante química (la primera cara
51) no entre en contacto con la superficie de la devanadora, sino
que más bien entre en contacto con la superficie de la hoja continua
(la segunda cara 52) que está sobre el rollo matriz de devanado.
La hoja continua se convierte en un producto de
papel tisú densificado, modelado, crespado y estratificado de una
sola capa con cantidades funcionalmente suficientes de composición
suavizante química en ambas caras 51 y 52 de la hoja continua 50. El
papel tisú tratado resultante tiene una sensación táctil mejorada se
suavidad con relación al testigo no tratado.
La tabla más adelante ilustra la concentración
superficial de la composición suavizante química sobre la segunda
cara 52 con relación a la que hay sobre la primera cara 51.
El ejemplo 2 ilustra la preparación de papel tisú
que exhibe al menos una realización de la presente invención. Este
ejemplo demuestra la producción de una hoja continua de papel tisú
estratificado que está provisto de una composición suavizante
preferida y un procedimiento de aplicación preferido de la presente
invención hecho como se describe anteriormente. La composición,
junto a su respectivo procedimiento de aplicación, se aplica a una
cara de la hoja continua, y después se enrolla la hoja continua
formando un rollo matriz.
En la práctica de la presente invención se usa
una máquina de fabricación de papel Fourdrinier a escala piloto.
Se forma una suspensión acuosa de fibras de
eucalipto de alrededor de 3% en peso usando un
re-triturador convencional y se pasa a través de una
tubería de pasta papelera hacia la caja de entrada de la máquina
Fourdrinier.
Se forma una suspensión acuosa de NSK de
alrededor de 3% de consistencia usando un
re-triturador convencional y se pasa a través de una
tubería de pasta papelera hacia la caja de entrada de la máquina
Fourdrinier.
Con el fin de impartir resistencia en húmedo
temporal al producto acabado, se prepara una dispersión al 1% de
Parez 750® y se añade a la tubería de pasta papelera de NSK a una
velocidad suficiente para distribuir alrededor de 0,3% de Parex 750®
basado en el peso seco de la hoja continua seca crespada final. La
absorción de la resina de resistencia en húmedo temporal se aumenta
pasando la suspensión tratada a través de un mezclador en línea.
Las corrientes separadas de fibras de NSK y de
fibras de eucalipto se diluyen después con aguas blancas a la
entrada de sus respectivas bombas de paletas separadas hasta una
consistencia de alrededor de 0,2% basada en el peso total de las
fibras de NSK y las fibras de eucalipto, respectivamente. La
corriente de fibra de eucalipto posterior a la bomba de paletas se
divide por igual en dos corrientes separadas.
Las suspensiones separadas posteriores a las
bombas de paletas de fibras de NSK y fibras de eucalipto se dirigen
a una caja de entrada multiacanalada equipada apropiadamente para
mantener corrientes separadas hasta que se descarguen sobre una tela
de formación Fourdrinier móvil, en la que una de las corrientes de
eucalipto es la corriente más superior, la corriente de NSK es la
corriente más intermedia y la segunda corriente de eucalipto es la
corriente más inferior. Las corrientes separadas se descargan sobre
una tela de formación Fourdrinier móvil y son drenadas a través de
la tela de formación Fourdrinier y están ayudadas por un deflector y
cajas de vacío formado una hoja continua húmeda embrionaria.
La hoja continua húmeda embrionaria se transfiere
desde la tela de formación Fourdrinier, a una consistencia de fibra
de alrededor de 15% en el momento de la transferencia, a una tela de
secado modelada. La tela de secado está diseñada para dar un papel
tisú densificado según un modelo con áreas desviadas de baja
densidad discontinuas ordenadas dentro de una red continua de áreas
de alta densidad (nudillos). Esta tela de secado se forma colando
una superficie de resina impermeable sobre una tela de soporte de
malla de fibra. La tela de soporte es una malla de doble capa de 45
x 52 filamentos. El espesor de la colada de resina es de alrededor
de 0,178 mm por encima de la tela de soporte. El área de nudillos es
de alrededor de 40% y las células abiertas quedan a una frecuencia
de alrededor de 11,16 por centímetro cuadrado.
Un drenaje adicional se lleva a cabo mediante
drenaje ayudado por vacío hasta que la hoja continua tenga una
consistencia de fibra de alrededor de 28%.
Aunque permanezca en contacto con la tela
formadora modelada, la hoja continua modelada se seca previamente
mediante secadores previos por soplo de aire pasante hasta una
consistencia de fibra de alrededor de 62% en peso.
La hoja continua semiseca se transfiere después a
un secador Yankee y se adhiere a la superficie del secador Yankee
con un adhesivo de crespado pulverizado que comprende una solución
acuosa al 0,125% de poli(alcohol vinílico). El adhesivo de
crespado se distribuye en la superficie del secador Yankee a una
relación de 0,1% de sólidos de adhesivo, basado en el peso seco de
la hoja continua.
La consistencia de la fibra se aumenta hasta
alrededor de 96% antes de que la hoja continua sea crespada en seco
del secador Yankee con una rasqueta.
La rasqueta tiene un ángulo de bisel de alrededor
de 25 grados y está colocada con respecto al secador Yankee para dar
un ángulo de impacto de alrededor de 81 grados. El secador Yankee se
hace funcionar a una temperatura de alrededor de 177ºC y a una
velocidad de alrededor de 250 metros por minuto.
El rollo matriz se modifica superficialmente con
una mezcla suavizante química y después se enrolla en un rollo
matriz.
Los materiales usados en la preparación de la
mezcla suavizante química son:
- 1.
- Compuesto de amonio cuaternario de cloruro de diéster de sebo parcialmente hidrogenado mezclado previamente con polietilenglicol 400 y Neodol 91-8. La mezcla previa es un compuesto de amonio cuaternario al 68% disponible de Witco Corporation como compuesto cuaternario del tipo ADOGEN SDMC y 30% de PEG400 (disponible de J. T. Baker Company, de Phillipsburg, NJ), y alrededor de 2% de Neodol (disponible de Shell Chemical Company, de Houston, TX).
- 3.
- Pelets de cloruro cálcico de J. T. Baker Company, de Phillipsburg, NJ.
- 4.
- Polidimetilsiloxano (DC2310) de Dow Corning, de Midland, MI.
- 5.
- Ácido clorhídrico de J. T. Baker Company, de Phillipsburg, NJ.
- 6.
- El abrillantador es Tinopal CBS-X, obtenible de Ciba-Geigy de Greensboro, NC.
- 7.
- El estabilizador es HOE S 4060, de Clariant Corp., Charlotte, NC.
Estos materiales se preparan como sigue para
formar la composición suavizante de la presente invención.
La composición suavizante química se prepara
añadiendo el abrillantador y el polidimetilsiloxano a la cantidad
requerida de agua desionizada. La solución se ajusta después hasta
pH de alrededor de 4 usando ácido clorhídrico. La mezcla resultante
se calienta hasta alrededor de 75ºC. Después se calienta hasta
alrededor de 65ºC la mezcla previa de compuesto cuaternario, PEG 400
y Noedol 91-8 y se dosifica en la mezcla previa en
agua con agitación hasta que la mezcla sea completamente homogénea.
Se añade alrededor de la mitad del cloruro cálcico como solución al
2,5% en agua con agitación continuada. Después se añade el
estabilizador con mezcla continuada. La reducción de la viscosidad
final se consigue añadiendo el resto del cloruro cálcico (como
solución al 25%) con mezcla continuada. Los componentes se mezclan
en una proporción suficiente para dar una composición que tenga las
siguientes concentraciones aproximadas:
| 40% | compuesto de amonio cuaternario de cloruro de diéster de sebo parcialmente hidrogenado; |
| 39% | agua; |
| 19% | PEG 400; |
| 1% | Neodol 91-8; |
| 0,5% | CaCl_{2}; |
| 0,5% | estabilizador; |
| 0,2% | polidimetilsiloxano; |
| 0,02% | HCl; |
| 98 ppm | abrillantador. |
Después de enfriar y añadir el agua de
compleción, la composición tiene una viscosidad de alrededor de 200
cp, medida a 25ºC y a una velocidad de cizallamiento de 100 s^{-1}
usando el método descrito en la sección de Métodos de Ensayo.
La composición suavizante química es transferida
a la hoja continua mediante una boquilla de extrusión de ranura. La
hoja continua entra en contacto primero con el borde de ataque de la
boquilla de extrusión de ranura; el borde de ataque tiene una
longitud de alrededor de 6,35 mm y el ángulo de envoltura de la hoja
continua alrededor del borde de ataque es de alrededor de 5 grados.
La hoja continua entra en contacto con una ranura, que está separada
por el borde de ataque y el borde de salida de la boquilla de
extrusión de ranura. La distancia entre el borde de salida y el
borde de ataque en la dirección en la que se mueve la hoja continua
es de alrededor de 0,127 mm, en la que se consigue un perfil de
flujo de composición suavizante química uniforme. La composición
suavizante química se extruye entre el borde de ataque y el borde de
salida de la boquilla de ranura a un caudal de alrededor de 2,2
mililitros por minuto por 2,54 cm. La composición suavizante química
entra en contacto con la hoja continua, que tiene un peso base de
alrededor de 9,99 kilogramos por 278,7 metros cuadrados. La hoja
continua y la composición suavizante química se mueven a través del
borde de salida de la boquilla de extrusión de ranura; el borde de
salida tiene una longitud de alrededor de 6,35 mm y el ángulo de
envoltura de la hoja continua alrededor del borde de salida es
alrededor de 5
grados.
grados.
La hoja continua se mueve hacia la devanadora
durante un tiempo abierto de alrededor de 0,35 segundos, tras lo
cual, la hoja continua que contiene la composición suavizante
química es enrollada en un rollo matriz de forma que la cara que
contiene la composición suavizante química no entre en contacto con
la superficie de la devanadora sino que más bien entre en contacto
con la superficie de la hoja continua que está sobre el rodillo
matriz de devanado.
Por separado, se evalúan la combinación de la
hoja continua y de la composición suavizante descritas para
determinar el tiempo de absorbencia de la gota (TAG). El valor del
TAG es de alrededor de 2,5 segundos; por lo tanto, la relación de
tiempo abierto a TAG es de alrededor de 0,14 segundos.
La hoja continua se convierte en un producto de
papel tisú densificado, modelado, crespado, de una sola capa y
estratificado, con cantidades funcionalmente suficientes de
composición suavizante química en ambas caras de la hoja continua.
El papel tisú tratado resultante tiene una sensación táctil mejorada
de suavidad con relación al testigo no tratado.
La tabla más adelante ilustra la concentración
superficial de la composición suavizante química sobre la segunda
cara 52 con relación a la que hay sobre la primera cara 51 de la
hoja continua 50.
El ejemplo 3 es similar al ejemplo 2, con la
diferencia de que el caudal a través de la boquilla de extrusión de
ranura es de 5,1 mililitros por minuto por 2,54 cm.
La tabla más adelante ilustra la concentración
superficial de la composición suavizante química sobre la segunda
cara 52 con relación a la que hay sobre la primera cara 51 de la
hoja continua 50.
El ejemplo 4 es similar al ejemplo 2, con la
diferencia de que el caudal a través de la boquilla de extrusión de
ranura es de 8,7 mililitros por minuto por 2,54 cm.
La tabla más adelante ilustra la concentración
superficial del suavizante químico sobre la segunda cara 52 con
relación a la que hay sobre la primera cara 51.
El ejemplo 5 es similar al ejemplo 2, en el que
el caudal a través de la boquilla de extrusión de ranura es de 5,8
mililitros por minuto por 2,54 cm y el peso base de la hoja continua
es de alrededor de 10,9 kilogramos por 278,7 metros cuadrados.
La tabla más adelante ilustra la concentración
superficial de la composición suavizante química sobre la segunda
cara 52 con relación a la que hay sobre la primera cara 51.
La concentración superficial del aditivo químico
funcional 40 se determina mediante un ensayo de frotamiento de
pelusas, usando un aparato de ensayos de frotamiento Sutherland.
Este aparato de ensayos usa un motor para frotar cinco veces un
fieltro pesado sobre la hoja continua fibrosa estacionaria 50. El
fieltro se usa para producir una parte de la fibra raída de la hoja
continua fibrosa 50. El análisis cuantitativo apropiado de la fibra
raída para determinar el contenido del aditivo químico funcional 40
proporciona una indicación de la concentración de aquel aditivo 40
que resida en la superficie de la hoja continua fibrosa 50.
El método se aplica especialmente a productos de
papel tisú de baño o papel tisú facial, pero se puede aplicar a
cualquier estructura fibrosa unida sueltamente.
Antes del ensayo de frotamiento de pelusas, las
muestras que se van a ensayar deberían ser acondicionadas según el
método Tappi nº T402OM-88, incorporado en esta
invención por referencia. Aquí, las muestras se preacondicionan
durante 24 horas a un nivel de humedad relativa desde 10% hasta 35%
y dentro de un intervalo de temperatura desde 22ºC hasta 40ºC.
Después de que se lleve a cabo esta etapa de preacondicionamiento,
las muestras se deberían acondicionar durante 24 horas a una humedad
relativa desde 48% hasta 52% y dentro de un intervalo de temperatura
desde 22ºC hasta 24ºC. El ensayo de frotamiento también debería
tener lugar dentro de los confines de la habitación de temperatura y
humedad constantes.
El aparato de ensayos de frotamiento Sutherland
se puede obtener de Testing Machines, Inc. (Amityville, NY, 11701).
Las porciones de la hoja continua fibrosa 50 que se van a ensayar se
preparan primero separando y desechando cualquier porción del
producto que pueda haber sido raída en la manipulación, por ejemplo,
lo más típicamente en el exterior de un rollo de papel tisú
higiénico. Específicamente, para un producto de papel tisú higiénico
de una sola capa, se separan tres secciones, conteniendo cada una
dos hojas de un producto de una sola capa, y se colocan en la
máquina de ensayos de laboratorio. Cada muestra se pliega después
por la mitad de forma que el doblez del pliegue se desplace a lo
largo de la dirección transversal, o transversal a la máquina (DT),
de la muestra de papel tisú higiénico. Para otros tipos o formas de
productos de hoja continua fibrosa, se puede usar un tamaño similar
a las hojas de papel tisú higiénico plegadas como se ordena.
Después, se aporta una pieza de 762 mm x 1016 mm
de cartón Crescent nº 300 de Cordage Inc. (800 E. Ross Road,
Cincinnati, Ohio, 45217). Usando una guillotina, se cortan seis
piezas de cartón, que tiene cada una las dimensiones de 63,5 mm x
152,4 mm. Se perforan dos agujeros en cada uno de los seis cartones
forzando el cartón sobre las clavijas de sujeción del aparato de
ensayos de frotamiento Sutherland.
Después, cada una de las piezas de cartón de 63,5
mm x 152,4 mm se centra y se coloca cuidadosamente en la parte
superior de las tres muestras previamente dobladas. La dimensión de
152,4 mm del cartón debería correr paralela a la dirección
longitudinal, o de la máquina, (DM) de cada una de las muestras de
papel tisú.
Plegar un borde de la parte expuesta de la
muestra de la hoja continua fibrosa sobre la parte trasera del
cartón. Asegurar este borde al cartón con cinta adhesiva disponible
en 3M Inc. (marca Scotch de 19,05 mm de ancho, St. Paul, MN).
Agarrar cuidadosamente el otro borde de la hoja continua fibrosa que
sobresale y doblarlo perfectamente sobre la parte trasera del
cartón. Mientras se mantiene un ajuste perfecto del papel sobre el
cartón, pegar con cinta adhesiva este segundo borde a la parte
trasera del cartón. Repetir este procedimiento para cada
muestra.
Dar la vuelta a cada muestra y pegar con cinta
adhesiva el borde en dirección transversal del papel tisú al cartón.
Aproximadamente la mitad de la cinta adhesiva debería estar en
contacto con el papel tisú mientras que la otra mitad se adhiere al
cartón. Repítase este procedimiento para cada una de las muestras.
Si la muestra se rompe, desgarra o queda deshilachada en cualquier
momento durante el transcurso de este procedimiento de preparación
de muestras, descartar la muestra y formar una nueva muestra con una
nueva tira de muestra. Ahora habrá tres muestras sobre cartón.
Para la preparación del fieltro se podría usar
una pieza de 762 mm x 1016 mm de cartón Crescent nº 300 de Cordage
Inc. (800 E. Ross Road, Cincinnati, Ohio, 45217). Usando una
guillotina, cortar tres piezas de cartón de dimensiones de 57,15 mm
x 184,15 mm. Dibujar dos líneas paralelas a la dimensión corta y por
debajo de 28,58 mm desde los bordes más superior e inferior del lado
blanco del cartón. Rayar cuidadosamente la longitud de la línea con
una cuchilla de afeitar usando un borde recto como guía. Rayarla
hasta una profundidad de alrededor de la mitad del espesor de la
hoja. Este rayado permite que la combinación de cartón/fieltro
ajuste perfectamente alrededor del peso del aparato de ensayos de
frotamiento Sutherland. Dibujar una flecha que corra paralela a la
longitud larga del cartón sobre este lado rayado del cartón.
Cortar tres piezas de fieltro negro
(F-55 o equivalente de New England Gasket, 550 Broad
Street, Bristol, CT 06010) a las dimensiones de 57,15 mm x 215,9 mm
x 1,59 mm. Colocar el fieltro en la parte superior del lado verde no
rayado del cartón de forma que los bordes largos tanto del fieltro
como del cartón estén paralelos y alineados. Asegurarse de que la
cara de la pelusa del fieltro está hacia arriba. Dejar también que
alrededor de 12,7 mm sobresalgan de los bordes más superior e
inferior del cartón. Plegar perfectamente ambos bordes del fieltro
que sobresalen sobre la parte trasera del cartón con cinta adhesiva
de marca Soctch. Preparar un total de tres de estas combinaciones de
fieltro/cartón.
El peso de 1,816 kg tiene 25,81 centímetros
cuadrados de área de contacto efectiva dando una presión de contacto
de 0,454 kg por 6,45 centímetros cuadrados. Puesto que la presión de
contacto se puede cambiar por alteración de las almohadillas de
caucho montadas en la cara del peso, es importante usar sólo las
almohadillas de caucho suministradas por el fabricante (Brown Inc.,
Mechanical Services Department, Kalamazoo, MI). Estas almohadillas
se deben sustituir si se vuelven duras, se desgastan o se
desportillan. Cuando no esté en uso, el peso se debe colocar de
forma que las almohadillas no estén soportando todo el peso del
peso. Es mejor almacenar el peso sobre su lado.
El aparato de ensayos de frotamiento Sutherland
se debe calibrar primero antes del uso. Primero, encender el aparato
de ensayos de frotamiento Sutherland moviendo el interruptor del
aparato de ensayos a la posición "cont". Cuando el brazo del
aparato de ensayos esté en su posición más próxima al usuario,
volver el interruptor del aparato de ensayos a la posición
"auto". Fijar el aparato de ensayos para que realice cinco
recorridos moviendo el brazo indicador sobre el gran dial hasta el
ajuste de la posición "cinco". Un recorrido es un único y
completo movimiento hacia delante y hacia atrás del peso. El extremo
del bloque de frotamiento debería estar en la posición más próxima
al operador al principio y al final de cada ensayo.
Preparar una muestra de hoja continua fibrosa
sobre cartón como se describe anteriormente. Además, preparar una
muestra de fieltro sobre cartón como se describe anteriormente.
Ambas de estas muestras se usarán para la calibración del
instrumento y no se usarán en la adquisición de datos para las
muestras reales.
Colocar esta muestra de papel tisú de calibración
sobre la placa base del aparato de ensayos deslizando los agujeros
en el cartón sobre las clavijas de sujeción. Las clavijas de
sujeción impiden que la muestra se mueva durante el ensayo. Sujetar
la muestra de fieltro/cartón de calibración sobre el peso de 1,816
kilogramos con el lado del cartón en contacto con las almohadillas
del peso. Asegurarse de que la combinación de cartón/fieltro
permanece plana contra el peso. Colgar este peso en el brazo del
aparato de ensayos y colocar suavemente la muestra de papel tisú
debajo de la combinación de peso/fieltro. El extremo del peso más
próximo al operador debe estar sobre el cartón de la muestra de hoja
continua fibrosa y no sobre la propia muestra de hoja continua
fibrosa. El fieltro debe permanecer plano sobre la muestra de hoja
continua fibrosa y debe estar completamente en contacto con la
superficie de la hoja continua fibrosa. Activar el aparato de
ensayos presionando el botón "empujar".
Mantener un recuento del número de recorridos y
observar y hacer una anotación mental de la posición de arranque y
parada del peso cubierto de fieltro en relación con la muestra. Si
el número total de recorridos es cinco y si el extremo del peso
cubierto de fieltro más próximo al operador está sobre el cartón de
la muestra de papel tisú al comienzo y al final de este ensayo, el
aparato de ensayos está calibrado y listo para el uso. Si el número
total de recorridos no es cinco o si el extremo del peso cubierto de
fieltro más próximo al operador está sobre la muestra de papel tisú
real ya sea al comienzo o al final del ensayo, repetir este
procedimiento de calibración hasta que se cuenten cinco recorridos y
el extremo del peso cubierto de fieltro más próximo al operador esté
situado sobre el cartón tanto al comienzo como al final del ensayo.
Durante el ensayo real de las muestras, observar y controlar el
recuento de recorridos y el punto de arranque y parada del peso
cubierto de fieltro. Recalibrar cuando sea necesario.
Las medidas de las muestras se llevan a cabo en
el siguiente orden. Colocar la combinación de muestra de hoja
continua fibrosa/cartón sobre la placa base del aparato de ensayos
deslizando los agujeros en el cartón sobre las clavijas de sujeción.
Las clavijas de sujeción impiden que la muestra se mueva durante el
ensayo. Sujetar la muestra de fieltro/cartón de calibración sobre el
peso de 1,816 kilogramos con el lado del cartón en contacto con las
almohadillas del peso. Asegurarse de que la combinación de
cartón/fieltro queda plana contra el peso. Colgar este peso en el
brazo del aparato de ensayos y colocar suavemente la muestra de
papel tisú debajo de la combinación de peso/fieltro. El extremo del
peso más próximo al operador debe estar sobre el cartón de la
muestra de hoja continua fibrosa y no sobre la propia muestra de
hoja continua fibrosa. El fieltro debe quedar plano sobre la muestra
de hoja continua fibrosa y debe estar completamente en contacto con
la superficie de la hoja continua fibrosa.
A continuación, activar el aparato de ensayos
presionando el botón "empujar". Al final de los cinco
recorridos el aparato de ensayos se parará automáticamente. Anotar
la posición de parada del peso cubierto de fieltro con relación a la
muestra. Si el extremo del peso cubierto de fieltro hacia el
operador está sobre el cartón, el aparato de ensayos está
funcionando correctamente. Si el extremo del peso cubierto de
fieltro hacia el operador está sobre la muestra, hacer caso omiso de
esta medida y recalibrar como se ordena anteriormente en la sección
de calibración del aparato de ensayos de frotamiento Sutherland.
Separar el peso con el cartón cubierto de
fieltro. Inspeccionar la muestra. Si está desgarrada, descartar el
fieltro y la muestra y empezar de nuevo. Si la muestra está intacta,
separar el cartón cubierto de fieltro del peso y colocarlo aparte.
Frotar todas las muestras restantes.
Después de que todas las muestras hayan sido
frotadas, recuperar una pequeña cantidad de fibra de cada fieltro.
Típicamente, las fibras se pueden separar usando una espátula de
laboratorio. La cantidad de fibras recuperadas necesita ser
suficiente para el método analítico que se va a emplear para ensayar
la cantidad de aditivo químico funcional contenido en la muestra de
fibra. La cantidad real que se puede separar varía con la cantidad
de fibra que haya sido raída sobre el fieltro, que, a su vez, está
relacionada con la integridad de la superficie de la hoja continua
fibrosa que se va a medir. Tener cuidado de no introducir ninguna
partícula del fieltro en las muestras de fibra que se recuperen.
Si la cantidad de fibra recuperable de cada uno
de los fieltros es insuficiente para dar una muestra de fibra, es
aceptable repetir el frotamiento de uno o más conjuntos de tres
nuevos fieltros, combinando la fibra recuperada de dos o más
fieltros para formar cada una de las tres muestras de fibra.
Una vez que se haya separado del fieltro una
cantidad de fibra suficiente, o la máxima fibra recuperable, el
fieltro debería desecharse. Las tiras de fieltro no se tienen que
usar otra vez. Los cartones se usan hasta que se comban, desgarran,
debilitan o ya no tienen una superficie lisa. El procedimiento se
puede repetir en los dos fieltros adicionales dando un total de tres
muestras de fibra.
La pauta para determinar el número de conjuntos
de frotamientos con fieltro que se debería completar es recuperar
suficiente fibra de forma que la cantidad de aditivo químico
funcional contenido en ella se pueda detectar mediante una técnica
analítica estadísticamente válida. Un ejemplo de un análisis de
aditivo químico funcional también se detalla en esta sección de
Métodos de Ensayo, el método para el nivel de ingrediente activo
suavizante, que proporciona un método para determinar la cantidad de
compuesto suavizante cuaternario sobre las muestras de papel tisú o
de fibras.
Este método detalla una forma de analizar las
cantidades de ingredientes activos suavizantes, descritos en esta
invención, que son retenidas sobre las hojas continuas de papel tisú
o sobre muestras de fibra recuperadas en el método de "Análisis de
la concentración superficial de un aditivo químico funcional"
descrito anteriormente. El método de "nivel de ingrediente activo
suavizante" determina las cantidades de ingredientes activos
suavizantes cuaternarios descritos en esta invención que están
retenidas sobre las muestras de hojas continuas de papel tisú o de
fibras. Este método es meramente un ejemplo de un método de análisis
cuantitativo aplicable a una clase particular de aditivos químicos;
la mención específica de este método no significa que se excluyan
otros métodos que pueden ser útiles para determinar los niveles de
estos tipos de compuestos u otros aditivos que se puedan depositar
sobre las muestras de papel tisú o de fibra.
El siguiente método es apropiado para determinar
la cantidad de los compuestos de amonio cuaternario (CAM) preferidos
que se puedan depositar por el método de la presente invención. Para
valorar los CAM se usa una solución de un tensioactivo aniónico
estándar (dodecilsulfato sódico - NaDDS) usando un indicador de
bromuro de dimidio.
Para la preparación de las soluciones estándar
usadas en este método de valoración son aplicables los siguientes
métodos.
A un matraz volumétrico de un litro:
- A)
- Añadir 500 ml de agua destilada;
- B)
- Añadir 40 ml de solución madre de indicador de azul de bromuro de dimidio-disulfina, disponible de Gallard-Schlesinger Industries, Inc., de Carle Place, NY;
- C)
- Añadir 40 ml de H_{2}SO_{4} 5N;
- D)
- Llenar el matraz hasta la marca con agua destilada y mezclar.
A un matraz volumétrico de un litro:
- A)
- Pesar 0,1154 gramos de NaDDS disponible de Aldrich Chemical Co., de Milwaukee, WI, como dodecilsulfato sódico (ultra puro);
- B)
- Llenar el matraz hasta la marca con agua destilada y mezclar para formar una solución 0,0004N.
- 1.
- En una balanza analítica, pesar la muestra que se va a analizar hasta el 0,1 miligramo más próximo. El tamaño exacto de la muestra no es crítico, pero debería ser suficiente para consumir al menos 1 ml del valorador en la etapa 5 siguiente. Esto puede necesitar alguna prueba y error. Si alguien está valorando muestras de fibra raídas y la cantidad de fibra no es suficiente, se puede recoger del fieltro fibra adicional, añadiendo fibra de fieltros adicionales según sea necesario, como se describe en el método de Análisis de la concentración superficial de un aditivo químico funcional.
- 2.
- Colocar la muestra en una probeta de vidrio que tenga un volumen de alrededor de 150 mililitros que contenga un agitador magnético de estrella. Usando una probeta graduada, añadir 20 mililitros de cloruro de metileno.
- 3.
- En una campana de humos, colocar la probeta sobre una placa caliente puesta a calor bajo. Llevar el disolvente a ebullición completa mientras se agita y, usando una probeta graduada, añadir 35 mililitros de solución del indicador de bromuro de dimidio.
- 4.
- Mientras se agita a alta velocidad, llevar el cloruro de metilo a ebullición total de nuevo. Apagar el calor, pero continuar agitando la muestra. El CAM se acomplejará con el indicador formando un compuesto coloreado de azul en la capa de cloruro de metileno.
- 5.
- Usando una bureta de 10 ml, valorar la muestra con una solución del tensioactivo aniónico. Esto podría hacerse añadiendo una parte alícuota de valorador y agitando rápidamente durante 30 segundos. Apagar la placa de agitación, dejar que las capas se separen y comprobar la intensidad del color azul. Si el color es azul oscuro, añadir alrededor de 0,3 mililitros de valorador, agitar rápidamente durante 30 segundos y apagar el agitador. Comprobar de nuevo la intensidad del color azul. Repetir, si fuera necesario, con otros 0,3 mililitros. Cuando el color azul comience a volverse muy débil, añadir el valorador goteando entre agitaciones. El punto final es el primer signo de un ligero color rosa en la capa de cloruro de metileno.
- 6.
- Registrar el volumen de valorador usado hasta el 0,05 ml más próximo.
- 7.
- Calcular la cantidad de CAM en el producto usando la ecuación:
\frac{\text{(mililitros de
NaDDS-X) x Y x 2}}{\text{Peso de la muestra
(gramos)}} = \text{kilogramos por tonelada de
CAM}
- en la que: X es una corrección de un blanco obtenida valorando una muestra sin el CAM de la presente invención; e Y son los miligramos de CAM que valorarán 1,00 mililitros de NaDDS. Por ejemplo, Y=0,254 para un CAM particularmente preferido, es decir, cloruro de diéster de disebo(poquito hidrogenado) dimetilamonio.
Según la presente invención, la cantidad
funcionalmente suficiente del aditivo químico que comprende una
composición suavizante es preferiblemente al menos de 9,08
kilogramos por tonelada (kg/t), más preferiblemente al menos 22,7
kg/t, y lo más preferiblemente al menos 40,86 kg/t.
Las medidas apropiadas del Tiempo de absorbencia
de la gota (TAG) se pueden hacer usando un micropipeteador, tal como
un Oxford Benchmate, número de catálogo 8885-500903,
de Oxford Labware, St. Louis, MO. El micropipeteador se fija en 10
microlitros (\mul), usado para aplicar gotitas de un aditivo
químico funcional 40 a la superficie del papel tisú.
A la vista del pequeño tamaño de las gotitas y
del lapso de tiempo relativamente corto observado normalmente usando
este método, el método se facilita usando una
vídeo-cámara, tal como una Panasonic
WV-CL300 que emplea un Navitron TV Zoom 7000 con una
lente de "zoom" de 18-108 mm, para registrar
una imagen de la gotita. Se recomienda registrar a un mínimo de 60
imágenes por segundo, con tal que los tiempos de absorbencia de la
gota (TAG) no estén por debajo de alrededor de 0,5 segundos. Los
tiempos de absorbencia de la gota que miden por debajo de 0,5
segundos requieren un registro más rápido, mientras que las medidas
de TAG que dan como resultado valores mucho mayores pueden permitir
el uso de menos imágenes por segundo, como se reconocerá por los
expertos en la técnica. La frecuencia de las imágenes se tiene que
seleccionar de forma la revisión del evento imagen a imagen
determine exactamente el tiempo transcurrido entre el contacto de la
gotita con la superficie del papel tisú y el tiempo en el que la
gotita está completamente absorbida en la hoja continua fibrosa 50.
Se reconoce que el volumen de la gotita del aditivo químico
funcional 40 aplicado por este método puede variar - puesto que la
cantidad de aditivo químico funcional 40 que se puede cargar en el
micropipeteador y descargar por la punta por acción del émbolo está
determinada por las características del fluido, particularmente la
viscosidad y la tensión superficial.
Con el fin de determinar el Tiempo de absorbencia
de la gota, se llena el micropipeteador con un suministro del
aditivo químico funcional 40 para el que se desee la medida y se
coloca la hoja continua fibrosa 50 para facilitar la recepción de
las gotitas del aditivo. La orientación de la hoja continua fibrosa
debería ser plana (se recomienda la restricción por sujeción con
cinta adhesiva a una superficie rígida) y la hoja continua fibrosa
debería estar orientada con la primera cara 51 expuesta - con el fin
de recibir las gotitas en la cara apropiada como se pretende
mediante el procedimiento de la presente invención. El
micropipeteador se suspende por encima de la superficie de la hoja
continua fibrosa y el émbolo de presiona completamente, formando una
gotita del aditivo 40 en la punta del pipeteador. La gotita se pone
en contacto con la primera superficie 51 de la hoja continua fibrosa
50 inmediatamente para iniciar la absorción.
El Tiempo de absorbencia de la gota se calcula
dividiendo el recuento de imágenes para la absorción por el número
de imágenes por segundo. El recuento de imágenes para la absorción
es el número de imágenes transcurrido entre el contacto de la gotita
con la superficie 51 de la hoja continua fibrosa 50 y la absorción
completa en la superficie 51, como se determina por el recuento
mientras la repetición de VCR se avanza a movimiento lento. Los
inventores han encontrado que se pueden determinar valores
aceptablemente repetibles empezando a contar con la primera imagen
después de la cual se produce el contacto
fluido-hoja continua y se continúa contando,
incluyendo la primera imagen que no muestre fluido discernible sobre
la primera superficie 51 de la hoja continua fibrosa 50. Nótese que
la primera superficie 51 puede continuar apareciendo "mojada"
durante un periodo mucho más largo, y durante tal periodo el aditivo
químico 40 puede estar todavía en estado transferible, como se
define en esta invención. El Tiempo de absorbencia de la gota no
está destinado a determinar periodos de tiempo absolutos para
mantener el aditivo en estado transferible, sino que está destinado
a correlacionarse con la cantidad de tiempo que el aditivo químico
40 se mantiene en estado transferible.
Según la presente invención, una relación de
TA/TAG de un tiempo abierto (TA) a un tiempo de absorbencia de la
gota (TAG) es preferiblemente menor que alrededor de 3,0, más
preferiblemente menor que alrededor de 1,0, y lo más preferiblemente
menor que alrededor de 0,5.
Como se usa en esta invención, la densidad de un
papel tisú es la densidad promedio calculada como peso base de ese
papel dividida por el espesor, con las conversiones de unidades
apropiadas incorporadas a ella. El espesor del papel tisú, como se
usa en esta invención, es el espesor del papel cuando está sometido
a carga compresiva de 15,5 gramos por centímetro cuadrado
(g/cm^{2}).
Idealmente, antes del ensayo de suavidad, las
muestras de papel que se van a ensayar deberían acondicionarse según
el método TAPPI nº T402OM-88, incorporado en esta
invención por referencia. Preferiblemente, las muestras se
preacondicionan durante 24 horas a humedad relativa desde 10% hasta
35% y dentro de un intervalo de temperatura desde 22ºC hasta 40ºC.
Después de esta etapa de preacondicionamiento, las muestras se
deberían acondicionar durante 24 horas a una humedad relativa desde
48% hasta 52% y dentro de un intervalo de temperatura desde 22ºC
hasta 24ºC.
Idealmente, el ensayo mediante jurado de la
suavidad debería tener lugar dentro de los confines de una
habitación de temperatura y humedad constantes. Si esto no es
posible, todas las muestras, incluyendo los testigos, deberían
experimentar idénticas condiciones de exposición ambiental.
El ensayo de suavidad se lleva a cabo como una
comparación pareada de forma similar a la descrita en el "Manual
on Sensory Testing Methods", Publicación técnica especial de ASTM
434, publicada por la American Society for Testing and Materials
1968, y se incorpora en esta invención por referencia. La suavidad
se evalúa mediante ensayo subjetivo usando lo que se denomina Ensayo
de diferencia pareada. El método emplea un patrón externo al propio
material de ensayo. Para la suavidad percibida táctilmente se
presentan dos muestras de forma que el sujeto no pueda ver las
muestras, y se requiere al sujeto que elija una de ellas sobre la
base de la suavidad táctil. El resultado del ensayo se presenta en
lo que se denomina unidad de calificación del jurado (UCJ). Con
respecto al ensayo de suavidad para obtener los datos de suavidad
presentados en esta invención en UCJ, se llevan a cabo varios
ensayos de suavidad mediante jurado. En cada ensayo, se pregunta a
diez jueces expertos en suavidad que clasifiquen la suavidad
relativa de tres conjuntos de muestras pareadas. Los pares de
muestras se juzgan un par cada vez por cada juez: siendo denominada
X una muestra de cada par y la otra Y. Brevemente, cada muestra X se
clasifica frente a su muestra pareada Y como sigue:
- 1.
- Se da una nota de más uno si se juzga que X puede ser un poco más suave que Y, y se da una nota de menos uno si se juzga que Y puede ser un poco más suave que X;
- 2.
- Se da una nota de más dos si se juzga que X es con seguridad un poco más suave que Y, y se da una nota de menos dos si se juzga que Y es con seguridad un poco más suave que X;
- 3.
- Se da a X una nota de más tres si se juzga que es mucho más suave que Y, y se da una nota de menos tres si se juzga que Y es mucho más suave que X; y, finalmente,
- 4.
- Se da a X una nota de más cuatro si se juzga que es muchísimo más suave que Y, y se da una nota de menos 4 si se juzga que Y es muchísimo más suave que X.
Se promedian las notas y el valor resultante está
en unidades de UCJ. Los datos resultantes se consideran los
resultados de un ensayo mediante jurado. Si se evalúa más de un par
de muestras, entonces todos los pares de muestras se ordenan por
categorías según sus notas por análisis estadístico pareado.
Después, se cambia el orden en valor creciente o decreciente, según
se requiera, para dar un valor de cero UCJ a cualquier muestra que
se elija para ser el patrón de base cero. Las demás muestras,
entonces, tienen más o menos valores, como se determina por sus
notas relativas con respecto al patrón de base cero. El número de
ensayos mediante jurado llevado a cabo y promediado es tal que
alrededor de 0,2 UCJ represente una diferencia significativa en la
suavidad percibida subjetivamente.
Este método está destinado para uso en productos
de papel acabados, muestras de bobina y pastas papeleras sin
convertir. La resistencia a la tracción de tales productos se puede
determinar sobre tiras de 2,54 cm de ancho de muestra usando un
aparato de ensayos de tracción estándar
Thwing-Albert Intellect II
(Thwing-Albert Instruments Co., de Philadelphia,
PA).
Antes del ensayo de tracción, las muestras de
papel que se van a ensayar deberían ser acondicionadas según el
método TAPPI nº T402OM-88, incorporado en esta
invención por referencia. Todos los materiales de embalaje de
plástico y cartón se deben eliminar cuidadosamente de las muestras
de papel antes del ensayo. Las muestras de papel deberían ser
acondicionadas durante al menos 2 horas a una humedad relativa desde
48% hasta 52% y dentro de un intervalo de temperatura desde 22ºC
hasta 24ºC. La preparación de la muestra y todos los aspectos del
ensayo de tracción deberían tener lugar también dentro de los
confines de la habitación de temperatura y humedad constantes.
Para el producto acabado, descartar todo producto
dañado. A continuación, separar cinco tiras de cuatro unidades
usables (también denominadas en esta invención "hojas") y
apilar una sobre la parte superior de la otra para formar una larga
pila con las perforaciones entre las hojas coincidentes. Identificar
las hojas 1 y 3 para medidas de tracción en la dirección de la
máquina y las hojas 2 y 4 para las medidas de tracción en la
dirección transversal a la máquina. (La dirección de la máquina, DM,
es perpendicular a la dirección transversal a la máquina, DT). A
continuación, cortar por la línea de perforación usando una
guillotina (JDC-1-10 0
JDC-1-12 con pantalla de seguridad
de Thwing-Albert Instruments Co., de Philadelphia,
PA) para hacer 4 pilas separadas. Asegurarse de que las pilas 1 y 3
están todavía identificadas para el ensayo en la dirección de la
máquina y que las pilas 2 y 4 están identificadas para el ensayo en
la dirección transversal a la máquina.
Cortar dos tiras de 2,54 cm de ancho en la
dirección de la máquina de las pilas 1 y 3. Cortar dos tiras de 2,54
cm de ancho en la dirección transversal de las pilas 2 y 4. Ahora
hay cuatro tiras de 2,54 cm de ancho para el ensayo de tracción en
la dirección de la máquina y cuatro tiras de 2,54 cm de ancho para
el ensayo de tracción en la dirección transversal. Para estas
muestras de producto acabado, todas las ocho tiras de 2,54 cm de
ancho son de cinco unidades usables de espesor.
Para muestras de pasta papelera no convertida y/o
de bobina, cortar una muestra de 38,1 cm por 38,1 cm que sea de 8
capas de espesor de una zona de interés de la muestra usando una
guillotina (JDC-1-10 0
JDC-1-12 con pantalla de seguridad
de Thwing-Albert Instruments Co., de Philadelphia,
PA). Asegurarse de que un corte de 38,1 cm corre paralelo a la
dirección de la máquina mientras que el otro corre paralelo a la
dirección transversal a la máquina. Asegurarse de que la muestra se
acondiciona durante al menos 2 horas a una humedad relativa desde
48% hasta 52% y dentro de un intervalo de temperatura desde 22ºC
hasta 24ºC. La preparación de la muestra y todos los aspectos del
ensayo de tracción deberían tener lugar también dentro de los
confines de la habitación de temperatura y humedad constantes.
De esta muestra de 38,1 cm por 38,1 cm
preacondicionada, que es de 8 capas de espesor, cortar cuatro tiras
que tengan dimensiones de 2,54 cm por 17,78 cm con la dimensión de
17,78 cm de largo corriendo paralela a la dirección de la máquina.
Señalar estas muestras como muestras de bobina o pasta papelera no
convertida en la dirección de la máquina. Cortar cuatro tiras
adicionales de 2,54 cm por 17,78 cm con la dimensión de 17,78 cm de
largo corriendo paralela a la dirección transversal a la máquina.
Señalar estas muestras como muestras de bobina o de pasta papelera
no convertida en la dirección transversal a la máquina. Asegurarse
de que todos los cortes previos se han hecho usando una guillotina
(JDC-1-10 0
JDC-1-12 con pantalla de seguridad
de Thwing-Albert Instruments Co., de Philadelphia,
PA). Ahora hay un total de ocho muestras: cuatro tiras de de 2,54 cm
por 17,78 cm, que son de 8 capas de espesor, con la dimensión de
17,78 cm corriendo paralela a la dirección de la máquina, y cuatro
tiras de de 2,54 cm por 17,78 cm, que son de 8 capas de espesor, con
la dimensión de 17,78 cm corriendo paralela a la dirección
transversal a la máquina.
Para la medida real de la resistencia a la
tracción usar un aparato de ensayos de tracción estándar
Thwing-Albert Intellect II
(Thwing-Albert Instruments Co., de Philadelphia,
PA). Insertar las mordazas de caras planas en la unidad y calibrar
el aparato de ensayos según las instrucciones dadas en el manual de
funcionamiento del Thwing-Albert Intellect II. Fijar
la velocidad del cabezal transversal del instrumento a 10,16 cm/min
y las longitudes del 1º y 2º calibradores en 5,08 cm. La
sensibilidad de rotura debería fijarse en 20,0 gramos, la anchura de
la muestra debería fijarse en 2,54 cm, y el espesor de la muestra
debería fijarse en 0,635 mm.
Se selecciona una celda de carga de forma que el
resultado de tracción predicho para la muestra que se va a ensayar
entre dentro del 25% y 75% del intervalo en uso. Por ejemplo, se
puede usar una celda de carga de 5000 gramos para muestras con un
intervalo de tracción predicho de 1250 gramos (25% de 5000 gramos) y
3750 gramos (75% de 5000 gramos). El aparato de ensayos de tracción
también se puede fijar en el intervalo de 10% con la celda de carga
de 5000 gramos de forma que se podrían ensayar muestras con
tracciones predichas de 125 gramos hasta 375 gramos.
Tomar una de las tiras de tracción y colocar un
extremo de ella en una mordaza del aparato de ensayos de tracción.
Colocar el otro extremo de la tira de papel en la otra mordaza.
Asegurarse de que la dimensión larga de la tira corre paralela a los
lados del aparato de ensayos de tracción. Asegurarse también de que
las tiras no están sobresaliendo por cada lado de las dos mordazas.
Además, la presión de cada una de las mordazas debe estar en
contacto total con la muestra de papel.
Después de insertar la tira de ensayo de papel en
las dos mordazas, se puede controlar la tracción del instrumento. Si
muestra un valor de 5 gramos o más, la muestra está demasiado tensa.
Por el contrario, si pasa un periodo de 2-3 segundos
después del inicio del ensayo antes de que se registre ningún valor,
la tira de tracción está demasiado floja.
Arrancar el aparato de ensayos de tracción como
se describe en el manual del instrumento del aparato de ensayos de
tracción. El ensayo se completa después de que el cabezal
transversal vuelva automáticamente a su posición de partida inicial.
Leer y registrar la carga de tracción en unidades de gramos de la
escala del instrumento o el medidor de panel digital hasta la unidad
más próxima.
Si el estado de reajuste no se lleva a cabo
automáticamente por el instrumento, llevar a cabo el ajuste
necesario para fijar las mordazas del instrumento en sus posiciones
de partida iniciales. Insertar la siguiente tira de papel en las dos
mordazas como se describe anteriormente y obtener una lectura de
tracción en unidades de gramos. Obtener las lecturas de tracción de
todas las tiras de ensayo de papel. Debería tenerse en cuenta que se
deberían rechazar las lecturas si la tira se desliza de o se rompe
en el borde de las mordazas mientras se está llevando a cabo el
ensayo.
Para las cuatro tiras de producto acabado de 2,54
cm de ancho en la dirección de la máquina, sumar las cuatro lecturas
de tracción individuales registradas. Dividir esta suma por el
número de tiras ensayadas. Este número debería ser normalmente
cuatro. Dividir también la suma de tracciones registradas por el
número de unidades usables por tira de tracción. Éste es normalmente
cinco tanto para productos de 1 capa como de 2 capas.
Repetir este cálculo para las tiras de producto
acabado en la dirección transversal a la máquina.
Para las muestras de pasta papelera no convertida
o de bobina cortadas en la dirección de la máquina, sumar las cuatro
lecturas de tracción individuales registradas. Dividir esta suma por
el número de tiras ensayadas. Este número debería ser normalmente
cuatro. Dividir también la suma de tracciones registradas por el
número de unidades usables por tira de tracción. Éste es normalmente
ocho.
Repetir este cálculo para las tiras de papel de
muestra no convertida o de bobina en la dirección transversal.
Todos los resultados son en unidades de
gramos/centímetro.
La viscosidad se mide a una velocidad de
cizallamiento de 100 (s^{-1}) usando un viscosímetro rotacional.
Las muestras se someten a un barrido de esfuerzo lineal, que aplica
una gama de esfuerzos, cada uno a amplitud constante.
- Viscosímetro:
- Reómetro de esfuerzo dinámico modelo SR500, que está disponible de Rheometrics Scientific, Inc., de Piscatawy, NJ.
- Placas de muestra:
- Se usan placas aisladas paralelas de 25 mm
| Abertura: | 0,5 mm |
| Temperatura de la muestra: | 20ºC |
| Volumen de muestra: | al menos 0,2455 cm^{3} |
| Esfuerzo de cizallamiento inicial: | 10 dinas/cm^{2} |
| Esfuerzo de cizallamiento final: | 1.000 dinas/cm^{2} |
| Incremento del esfuerzo: | 25 dinas/cm^{2} aplicado cada 20 segundos |
Colocar la muestra sobre la placa de muestras con
la abertura abierta. Cerrar la abertura y hacer funcionar el
reómetro según las instrucciones del fabricante para medir la
viscosidad como función del esfuerzo de cizallamiento entre el
esfuerzo de cizallamiento inicial y el esfuerzo de cizallamiento
final usando el incremento de esfuerzo definido anteriormente.
Los gráficos resultantes representan el log de la
velocidad de cizallamiento (s^{-1}) en el eje x, el log de la
viscosidad, poises (P) en el eje y de la izquierda, y el esfuerzo
(dinas/cm^{2}) en el eje y de la derecha. Los valores de la
viscosidad se leen a una velocidad de cizallamiento de 100
(s^{-1}). Los valores para la viscosidad se convierten de P a cp
multiplicando por 100.
Claims (10)
1. Un procedimiento para aplicar un aditivo
químico a una hoja continua fibrosa, comprendiendo el procedimiento
las etapas de:
- (a)
- crear una hoja continua fibrosa que tenga una primera cara y una segunda cara opuesta a la primera cara;
- (b)
- aportar un aditivo químico;
- (c)
- depositar el aditivo químico sólo en la primera cara de la hoja continua fibrosa;
- (d)
- hacer que la primera cara de la hoja continua fibrosa contacte con la segunda cara de la hoja continua fibrosa transfiriendo parcialmente de este modo el aditivo químico desde la primera cara a la segunda cara de la hoja continua fibrosa de forma que tanto la primera cara como la segunda cara de la hoja continua fibrosa comprendan el aditivo químico en una cantidad funcionalmente suficiente.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en
el que, en la etapa (c), depositar el aditivo químico sólo en la
primera cara de la hoja continua fibrosa comprende depositar el
aditivo químico por revestimiento por extrusión, revestimiento por
pulverización, revestimiento por impresión, o cualquier combinación
de los mismos.
3. El procedimiento según las reivindicaciones 1
y 2, en el que la etapa (d) comprende la transferencia del aditivo
químico desde una primera posición sobre la primera cara de la hoja
continua fibrosa a una segunda posición sobre la segunda cara de la
hoja continua fibrosa, estando la segunda posición desplazada,
preferiblemente en la dirección de la máquina, de la primera
posición con relación a un plano de la hoja continua.
4. El procedimiento según las reivindicaciones 1,
2 y 3, que comprende además una etapa de mover continuamente la hoja
continua fibrosa en la dirección de la máquina, en el que la etapa
(d) comprende devanar continuamente la hoja continua fibrosa en un
rollo.
5. El procedimiento según las reivindicaciones 1,
2, 3 y 4, en el que, en la etapa (d), la cantidad de aditivo químico
transferido desde la primera cara de la hoja continua fibrosa a la
segunda cara de la hoja continua fibrosa es tal que una relación R
de una concentración superficial CS2 del aditivo químico sobre la
segunda cara a una concentración superficial CS1 del aditivo químico
sobre la primera cara sea al menos 1:4, preferiblemente al menos
1:2, y más preferiblemente alrededor de 1:1.
6. El procedimiento según las reivindicaciones 1,
2, 3, 4 y 5, en el que, en la etapa (b), el aditivo químico se
selecciona del grupo que consiste en suavizantes, emulsiones,
emolientes, lociones, medicamentos tópicos, jabones, agentes
antimicrobianos y antibacterianos, humectantes, revestimientos,
tintas y colorantes, aditivos de resistencia, aditivos de
absorbencia, ligantes, agentes de opacidad, cargas, y sus
combinaciones, y, preferiblemente, el aditivo químico es un
suavizante químico seleccionado del grupo que consiste en
lubricantes, plastificantes, desenlazantes catiónicos, desenlazantes
no catiónicos, y sus mezclas.
7. El procedimiento según las reivindicaciones 1,
2, 3, 4, 5 y 6, en el que, en la etapa (d), la cantidad
funcionalmente suficiente del aditivo químico es al menos de 9,072
kilogramos por tonelada, preferiblemente al menos 22,68 kilogramos
por tonelada, y más preferiblemente al menos 40,82 kilogramos por
tonelada.
8. El procedimiento según las reivindicaciones 1,
2, 3, 4, 5, 6 y 7, que comprende además una etapa de mantener el
aditivo químico depositado sobre la primera cara de la hoja continua
en estado transferible, comprendiendo preferiblemente dicha etapa
proporcionar una relación de tiempo abierto a tiempo de absorbencia
de la gota menor que alrededor de 3,0, más preferiblemente menor que
alrededor de 1,0, y lo más preferiblemente menor que alrededor de
0,5.
9. El procedimiento según la reivindicación 1, 2,
3, 4, 5, 6, 7 y 8, en el que, en la etapa (a), la primera cara de la
hoja continua fibrosa comprende una primera zona y una segunda zona,
estando la primera zona elevada por encima de la segunda zona, y
preferiblemente la hoja continua fibrosa comprende una estructura
densificada según un modelo, teniendo la primera zona una primera
densidad y teniendo la segunda zona una segunda densidad diferente
de la primera densidad.
10. El procedimiento según las reivindicaciones
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9, en el que el aditivo químico comprende
una composición suavizante seleccionada del grupo que consiste en
lubricantes, plastificantes, desenlazantes catiónicos, desenlazantes
no catiónicos, y sus mezclas, y en el que la composición suavizante
se deposita sólo en la primera cara de la hoja continua fibrosa en
la cantidad de al menos 0,05 gramos de la composición suavizante por
metro cuadrado de la hoja continua, estando depositada
preferiblemente la composición suavizante de forma no compresiva en
la primera zona de la primera cara de la hoja continua fibrosa.
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