MXPA98001505A - Producto de papel de capas multiples - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un producto de papel de hojas múltiples. Una o ambas hojas pueden tener relieves que sobresalen hacia otra hoja y hacen contacto con la misma. Las hojas están unidas por medio de adhesivos, de preferencia en los relieves. El adhesivo se selecciona de una composición que ventajosamente proporciona una resistencia mínima de unión de hoja húmeda y una resistencia de unión de hoja seca que cae dentro de un límite particularmente deseado.

Description

PRODUCTO DE PAPEL DE CAPAS MÚLTIPLES CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a estructuras de fibra de celulosa, como los productos de papel, y más particularmente a los productos de papel que son de capas múltiples unidas.

ANTECEDENTES DE A INVENCIÓN Los productos de papel son bien conocidos en la vida diaria. Frecuentemente, a estos productos de papel se les conoce como papel tisú y ee utilizan para las toallas de papel, pañuelos faciales y papel sanitario. Los productos de papel del tipo tisú pueden comprender una sola hoja, pero con frecuencia constan de dos o más capas. Una "hoja" como se emplea aquí, se refiere a una hoja independiente tomada de un rollo formador, o su equivalente, y que se seca sin que se le añadan fibras adicionales a la misma. Por supuesto, una hoja puede estar formada de capas con diferentes fibras de celulosa. El formado en capas proporciona la ventaja de que una capa central puede constar de fibras relativamente resistentes para impartir resistencia al producto de papel tisú. Fuera de la capa central pueden existir fibras más cortas que imparten una sensación suave al tacto del usuario. El formado en capas se puede lograr con ciertas ventajas a partir de la Patente de EE.UU. cedida en forma común No. 3,994.771, otorgada el noviembre 30, 1976 a Morgan, Jr. et.al. se incorpora aquí como referencia. Con frecuencia, se unen dos o más hojas para formar un producto de papel. El unir múltiples hojas se proporciona la ventaja de que el laminado resultante tiene un módulo de doblado menor que el de una hoja única de un espesor equivalente. Otra vez, esto proporciona el beneficio de una sensación más suave al tacto del usuario. Además, al unir tres hojas juntas se permite que el producto de papel tenga una hoja central y hojas externas diferentes dentro del laminado, para proporcionar más resistencia y suavidad, respectivamente. Los productos de papel tisú de hojas múltiples se forman típicamente de celulosa. En el sentido en que se emplea aquí "celulosa" se refiere al producto de papel que consta de por lo menos aproximadamente cincuenta por ciento en peso o por lo menos aproximadamente cincuenta por ciento de su volumen de fibras de celulosa. Éstas incluyen, sin limitación, algodón, lino, rayón, bagazo, y de preferencia pulpas de madera, como las de maderas suaves (gimnospermas o coniferas) , o maderas duras (angiospermas o maderas suaves), cuyas fibras pueden ser recicladas. El resto de las fibras puede ser sintético, como una poliolefina o poliéster. Con frecuencia, las hojas de celulosa se unen por medio de un adhesivo. Los adhesivos para hojas de celulosa se describen con ventajas en la Patente de EE. UU. comúnmente cedida, No. 5,143,776, emitida en septiembre 1, 1992 para Givens, que se incorpora aquí como referencia. Sin embargo, la unión de las múltiples hojas de celulosa mediante el uso de adhesivos, puede y ha llevado a un desempeño no satisfactorio. Particularmente, los productos de papel usados como toallas de papel, pañuelos faciales y papel sanitario deben tener una apropiada resistencia de unión de hojas. Como se utiliza aquí "resistencia de unión de hojas" se refiere a la fuerza necesaria para separar dos hojas adyacentes, la una de la otra como se describe posteriormente. Frecuentemente, los productos de papel tisú, particularmente las toallas de papel, se humedecen con el uso. Si la resistencia de unión de las hojas húmedas es insuficiente, las hojas se separan con el uso y el producto de papel se destruye. Podría parecer fácil simplemente aumentar la resistencia de unión de las hojas húmedas, pero la resistencia de unión de las hojas secas está directamente relacionada con la resistencia de unión de las hojas húmedas. En la tecnología previa, conforme aumenta la resistencia de unión de Las hojas húmedas hasta un punto apropiado, la resistencia de unión de las hojas secas aumenta mucho. Cuando la resistencia de unión de las hojas secas es muy alta, típicamente, la suavidad y la absorbencia se reducen. De acuerdo con esto, es un objetivo de esta invención proporcionar un producto de papel de capas múltiples. Otro objetivo de la invención es proporcionar un producto de papel de capas múltiples que tenga una resistencia de unión de capas húmedas apropiada sin tener una resistencia de unión de capas secas, la cual puede ser muy alta. Finalmente, es un objetivo de la invención el proporcionar un producto de papel que esté formado de celulosa y que tenga capas unidas con adhesivos.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La invención consta de un producto de papel de hojas múltiples de celulosa que tenga por lo menos dos capas planas independientes, macroscópicas, unidas en una relación cara a cara. El producto de papel tiene una resistencia de unión de capas húmedas de por lo menos 4.5 gramos por pulgada y, de preferencia, por lo menos 5.0 gramos por pulgada. El producto de papel también tiene una resistencia de unión de hojas secas de 4.0 a 20.0 gramos por pulgada y, de preferencia, de 5.0 a 15.0 gramos por pulgada. Una o más de las hojas del producto de papel pueden estar en relieve. El producto de papel puede comprender dos, tres o más hojas. De esta manera, el producto de papel de acuerdo con la presente invención tiene una resistencia relacionada de unión de hojas húmedas y una resistencia de unión de hojas secas, contraria a la tecnología previa.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención consta de una laminado de dos o más hojas planas independientes macroscópicas. Las hojas son de celulosa, como se describió anteriormente, y se pueden hacer de acuerdo con el mismo proceso de fabricación, o de acuerdo a otros procesos de fabricación diferentes. Cada hoja capa puede tener una pluralidad de relieves sobresalientes hacia afuera del plano de la hoja hacia la hoja adyacente. La hoja adyacente de la misma manera puede tener protuberancias opuestas que sobresalen hacia la primera hoja . Si se desea un producto de papel de tres hojas, la hoja central puede tener relieves que se extienden hacia afuera en ambas direcciones, aunque también es factible una hoja central sin relieves o con relieves en una sola dirección. Las hojas pueden elaborarse de acuerdo a las Patentes de EE.UU. comúnmente cedidas No. 4,637,859, emitida en enero 20, 1987 para Trokhan; ó la 4,191,609 emitida en marzo 4, 1980 para Trokhan, que se incorporan aquí como referencia. De manera alternativa, las hojas se pueden secar de manera convencional con el uso de fieltros. Para la presente invención, cada capa puede tener un peso base de aproximadamente 8 a 30, y de preferencia de 11 a 18 libras por pie cuadrado, y de preferencia tiene una composición de maderas duras y/o maderas suaves procesadas por cualquiera de los métodos bien conocidos en la tecnología. Después de que se terminado el proceso de fabricación de papel por medio del cual se forma la hoja, una o ambas hojas pueden colocarse en relieve. El relieve se puede lograr de acuerdo con el proceso de relieve de saliente a saliente ilustrado en la Patente de EE.UU. 3,414,459, comúnmente cedida, emitida en diciembre 3, 1968 para Wells; el proceso de relieve en forma de nido ilustrado en la Patente 3,556,907, emitida en enero 19,1971 para Nystrand; o un proceso de doble hoja ilustrado en la Patente de EE.UU. comúnmente cedida, emitida en marzo 15, 1994 para McNeil, cuyas patentes son incorporadas aquí como referencia. Para las modalidades descritas y reivindicadas aquí, los relieves pueden estar espaciados con una separación de 0.05 a 0.70 pulgadas y pueden tener un área en el extremo distante que varía de 0.001 a 0.100 pulgadas cuadradas. Cada relieve puede estar hecho en un rollo que tiene salientes que sobresalen de 0 a 0.120 pulgadas desde el plano del rollo. Los relieves pueden ser redondos, ovalados o de silueta irregular. De preferencia, las hojas pueden estar unidas por adhesivos. Un adhesivo apropiado utiliza un adhesivo de alcohol polivinílico completamente hidrolizado y una resina catiónica de curado térmico. La resina puede ser una resina de poliamida. El adhesivo de alcohol polivinílico y la resina catiónica se proporcionan como una solución acuosa de 89 a 95 por ciento y, preferiblemente, una solución acuosa de aproximadamente 92 a 95 por ciento (i.e., 92 a 95 por ciento de agua). Del 5 al 11 por ciento del total de sólidos en la composición de adhesivo especificada arriba, 2 al 6 por ciento del total de sólidos puede contener sólidos del adhesivo de alcohol polivinílico. Por lo menos uno por ciento del total de sólidos consta de sólidos de la resina catiónica de curado térmico. Un alcohol polivinílico particularmente preferido es Evanol 71-30, abastecido por DuPont Corporation de Wilmington, Delaware. Una resina catiónica de poliamida de curado térmico es Ky ene 557H, abastecida por Hercules Corporation de Wilmington, Delaware, aunque Kymene LX también es apropiada, así como otras resinas catiónicas de curado térmico. A manera de ejemplo no limitante, la composición de adhesivo puede comprender una solución de alcohol polivinílico con un contenido de diez por ciento de sólidos, y una solución de Kymene 557H con un contenido de 12.5 por ciento de sólidos. También se le proporciona agua de la llave añadida a una temperatura ambiente. Entonces, se hace el adhesivo, con 40 partes de adhesivo de alcohol polivinílico, 8 partes de Kymene 557H y 52 partes de agua. Estos componentes se añaden juntos en ese orden en un recipiente apropiado y se mezclan vigorosamente durante diez minutos usando un mezclador tipo impelente. De preferencia el pH de la mezcla es de por lo menos 7.0, para obtener una velocidad apropiada de curado. Este ejemplo proporciona una composición de adhesivo que tiene cinco por ciento de total de sólidos, del cual uno por ciento es Kymene y cuatro por ciento es un adhesivo de alcohol polivinílico. El adhesivo se puede aplicar a una capa en una cantidad total de sólidos de 3 a 85 gramos por 3,000 pies cuadrados, de preferencia 4 a 48 gramos por 3,000 pies cuadrados, y más preferentemente de 6 a 20 gramos por 3,000 pies cuadrados. Para una composición de adhesivo que tiene sólidos totales en una cantidad constante, conforme aumenta la cantidad de compensación de resina catiónica de curado térmico, para dar la cantidad constante de sólidos, disminuye, en general, la cantidad de la composición de adhesivo que se puede aplicar a la capa. Como se establece de manera alternativa, para un porcentaje constante de resina catiónica de curado térmico con relación al adhesivo de alcohol polivinílico, conforme aumenta la cantidad de sólidos totales en la composición adhesiva, la cantidad de sólidos totales aplicada a la hoja, generalmente aumenta. Se puede emplear un sistema de aplicación de adhesivo de tres rodillos. Al usar este sistema, el adhesivo se recoge en forma de una película sobre la superficie de un rodillo recogedor. La película de adhesivo es después separada en el punto de unión entre el rodillo recogedor y el rodillo de medición. La porción de película que permanece en el rodillo de medición se transfiere a un rodillo aplicador en donde la película de adhesivo es otra vez separada. La película que permanece en el rodillo de aplicación se aplica a los relieves de la hoja. Los relieves de esta hoja hacen contacto con otra hoja. Las hojas se unen por medio de adhesivos en el punto de unión de los rodillos convencionales que casan el uno con otro. Está claro que el adhesivo se puede aplicar a los relieves en cualquier manera bien conocida en la tecnología y se usa más regularmente en los procesos de relieve de saliente a saliente o de nido. Los sistemas apropiados para la aplicación de adhesivo incluyen la flexografía, sistemas de rociado, sistemas de clisé, así como el sistema de tres rodillos descrito arriba. Conforme disminuye el espaciamiento y el tamaño de las protuberancias, se puede aplicar una mayor cantidad de adhesivo a cada protuberancia para la modalidad descrita. La cantidad de adhesivo puede aumentar ya sea usando un contenido de sólidos de adhesivo mayor en la composición de adhesivo, o al aplicar una mayor cantidad de la composición de adhesivo a la capa. El producto de papel que resulta de acuerdo con la presente invención consta de un laminado de dos o más hojas. El producto de papel de acuerdo con la presente tiene una resistencia de unión de hojas húmedas de por lo menos 4.5 gramos por pulgada, y de preferencia por lo menos 5.0 gramos por pulgada. De preferencia el producto de papel de acuerdo con la presente invención también tiene una resistencia de unión de hojas húmedas alcalinas de por lo menos 4.5, y de preferencia de por lo menos 5.0 gramos por pulgada. La resistencia de unión de hojas húmedas alcalinas proporciona la ventaja de que si el producto de papel de acuerdo con la presente invención, se usa con algunos productos de limpieza comercialmente disponibles, las hojas permanecerán unidas como una hoja única. El producto de papel que resulta también tiene una resistencia de unión de hojas secas de 4.0 a 20.0 gramos por pulgada, y de preferencia 5.0 a 15.0 gramos por pulgada. Las resistencias de unión de hojas secas y húmedas se mide como sigue.

Resistencia de Unión de Hojas Secas Se proporcionan cuatro muestras de productos terminados de papel. Se corta una tira de tres pulgadas desde el centro de cada muestra a lo largo de toda la longitud de la misma. Se cortan dos de las tiras en la dirección de la máquina y las otras dos se cortan en la dirección transversal de la máquina (i.e., entre las perforaciones en la dirección de la máquina o entre los bordes en la dirección transversal a la máquina) . Las tiras se separan un poco a lo largo de cualquiera de los bordes de tres pulgadas, para que cada capa esté disponible independiente a la otra. Las hojas se separan de manera manual hasta que la muestra tiene una longitud de calibrador de dos pulgadas. Cada capa se coloca en la boca de una máquina de tensión. Un probador de tensión apropiado es el Modelo 1451-24 del proveedor Thwing/Albert Corporation de Filadelfia, Pennsylvania. La velocidad de separación de cruceta se ajusta a 20 pulgadas por minuto y corre 7.5 pulgadas desde una separación inicial de 2.0 pulgadas. Los datos se registran únicamente para las últimas seis pulgadas del viaje de cruceta. Todas las cuatro muestras se prueban bajo tensión. Los cuatro números se promedian para dar como resultado un número representativo de la resistencia de unión de capa única del producto del cual se tomaron las cuatro muestras. Se debe tener cuidado de que la porción de la muestra a ser separada por la máquina de tensión no haga contacto con la boca inferior o la cruceta inferior de la máquina de tensión. Si ocurre tal contacto, se registrará en la celda de carga y dará una lectura que será equivocadamente alta. De manera similar, se debe prestar atención a que la porción de la muestra a ser separada no haga contacto con la porción de la muestra que tiene las hojas ya separadas por el probador de tensión. Si ocurre ese contacto, aumentará de manera falsa la resistencia aparente de unión de hojas. Si cualquiera de los dos contactos se presenta, los puntos de datos se descartarán y se volverá a probar una muestra.

Resistencia de Unión de Hojas Húmedas Se proporciona una muestra del producto de papel.

Se toma una muestra de dos semanas de haber sido formada, con el fin de esperar el tiempo necesario de curado de la composición de adhesivo. Se corta una tira de tres pulgadas desde el centro de la muestra en la dirección de la máquina. La tira corre sobre la longitud completa de la muestra en dirección de la máquina (e.g., entre las perforaciones). Las hojas se separan a lo largo de uno de los bordes de tres pulgadas de la muestra. La porción de la muestra que no ha sido separada, i.e., la porción que no es colocada en la boca de la máquina de tensión, se sumerge en agua destilada. Después de la inmersión, la muestra se retira inmediatamente del agua y se permite que drene durante 60 segundos en un rejilla de drenado. La rejilla de drenado se forma con una malla cuadriculada de hilo nylon. Los hilos que forman la malla son de 0.015 pulgadas de diámetro con una separación de 0.25 pulgadas. La rejilla de drenado está orientada a un ángulo de 45 grados con respecto al horizonte. Mientras que se drena en la rejilla de drenado, la muestra está colocada para que los bordes más largos de la muestra estén alineados hacia abajo con la inclinación de la rejilla de drenado. Los bordes separados de la capa se juntan en la rejilla de drenado para que la muestra esté tan suave como sea posible, y que la muestra drene el exceso de agua apropiadamente. Después de preparar la muestra de esta manera, se prueba sobre la máquina de tensión como se describe arriba, para determinar la resistencia de unión de hojas secas. Un ejemplo no limitante de un producto de papel hecho de acuerdo con la presente invención se ilustra abajo. Los productos de papel hechos de dos hojas de fibras de celulosa se usa comúnmente en las toallas de papel marca Bounty comercializada por la Compañía Procter & Gamble de Cincinnati, Ohio, y el cesionario de la presente invención. A cada capa se le forma un relieve con un proceso de relieves en nido con protuberancias de forma de elipse que tienen en el extremo distante un eje mayor de 0.076 pulgadas, y un eje menor de 0.038 pulgadas y una altura de protuberancia de 0.70 pulgadas. Las protuberancias están espaciadas con un modelo de dos/tres diamantes concéntricos complementarios en un espacio de 45 grados de aproximadamente 0.118 pulgadas. Las protuberancias comprenden aproximadamente el 10 por ciento del área de cada capa. Se hacen dos hojas complementarias y se unen juntan en un punto de unión de espacio cero que casa, para que se forme la hoja independiente que tiene 42±3 protuberancias por pulgada cuadrada por capa. Se aplica una composición de adhesivo como la que se describió anteriormente, a las protuberancias de una capa. El total de sólidos de la composición de adhesivos se aplica al producto de papel en una cantidad de aproximadamente 8 gramos por 3,000 pies cuadrados usando un sistema de tres rodillos. El producto de papel que resulta tiene una resistencia de unión de capa húmeda de 5.4 gramos por pulgada y una resistencia de unión de capa seca de 9.1 por pulgada. En la Tabla I se comparan los productos de papel hechos de acuerdo con la presente invención con otras toallas de papel comercialmente disponibles. Esta muestra de acuerdo con la presente invención se hizo usando un cinco por ciento del total de sólidos en la composición de adhesivos y se esperaron dos semanas después de haber sido formado. Una segunda muestra de acuerdo con la presente invención utilizó un seis por ciento del total de sólidos en la composición y se esperaron tres semanas después de haber sido formado. TABLA I MARCA COMPAÑÍA/PLANTA RESISTENCIA DE RESISTENCIA DE UNIÓN DE HOJA UNIÓN DE HOJA HÚMEDA SECA Presente Cesionario 5.4 9.1 invención Presente Cesionario 6.0 11.7 invención Bounty Cesionario 3.7 14.7 Brawny James River 3.1 10.1 Sparkle Georgia Pacific 3.0 7.0 Mardis Gras Ft. Howard 3.4 7.6 Viva 2-ply Scott 3.0 4.4 Hi-Dri Kimberly Clark 3.4 5.5 Cada una de las resistencias húmeda y seca de la Tabla I representa un promedio de las cinco muestras. Está claro, para la prueba de la resistencia de unión de capa seca, cada una de las cinco muestras representa un promedio de cuatro muestras probadas. Son factibles las variaciones en la estructura descubierta. Por ejemplo, se puede interpretar que una de las hojas puede tener relieve y la otra no. De manera alternativa, ninguna de lae dos hojas puede tener relieve. En esta modalidad, las dos hojas están unidas por depósitos continuos o discretos de adhesivo. Tanto las áreas con adhesivo como las áreas sin adhesivo yacerán dentro del plano de esa capa. Será evidente para alguien habilitado en la tecnología que son factibles otras modalidades y ejecuciones, todas estas dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES . 1. Un producto de papel de celulosa de hojas múltiples, el producto de papel de hojas múltiples consta de por lo menos dos hojas planas independientes, macroscópicas, unidas juntas en una relación cara a cara, por lo menos una de las hojas tiene relieves en la misma, los relieves se extienden hacia afuera del plano de la hoja hacia la hoja opuesta y haciendo contacto con la misma, las hojas están unidas la una con la otra en los relieves; el producto de papel tiene una resistencia de unión de hoja húmeda de por lo menos 4.5 gramos por pulgada, y una resistencia de unión de hoja seca de 4.0 a 20.0 gramos por pulgada, y de preferencia tiene una resistencia de unión de hoja húmeda de por lo menos 5.0 gramos por pulgada, y de preferencia tiene una resistencia de unión de hoja seca de por lo menos 5.0 a 15.0 gramos por pulgada.
2. 2. Un producto de papel de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizada en que las hojas están unidas usando una composición adhesiva de 89 a 95 por ciento acuosa, en donde preferiblemente la composición adhesiva además consta de una resina de curado térmico, y más preferiblemente dicho adhesivo comprende una cantidad total de sólidos de 6 a 20 gramos por 3,000 pies cuadrados.
3. 3. Un producto de papel de acuerdo con las Reivindicaciones 1 y 2, caracterizadas en que cada hoja tiene relieves que sobresalen hacia otra hoja y hacen contacto con la misma.
4. 4. Un producto de papel de acuerdo con las Reivindicaciones 1, 2 y 3 que tiene un adhesivo aplicado a los relieves de una hoja.
5. 5. Un producto de papel de acuerdo con las Reivindicaciones 1, 2, 3 y 4 caracterizado en que cada hoja es fabricada complementaria a la otra hoja.
6. 6. Un producto de papel de acuerdo con las reivindaciones 1, 2, 3, 4 y 5 que comprende dos hojas unidas en una relación cara a cara.
7. 7. Un producto de papel de celulosa de hojas múltiples, el producto de hojas múltiples comprende por lo menos dos hojas planas independientes, macroscópicas, unidas en una relación cara a cara, el producto de papel tiene una resistencia de unión de hoja húmeda de por lo menos 4.5 gramos por pulgada y una resistencia de unión de hoja seca de 4.0 a 20.0 gramos por pulgada, y de preferencia tiene una resistencia de unión de hoja húmeda de por lo menso 5.0 gramos por pulgada cuadrada, y preferentemente una resistencia de unión de hoja seca de por lo menos 5.0 a 15.0 gramos por pulgada.
8. 8. Un producto de papel de acuerdo con las Reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 que comprende tres hojas unidas en una relación cara a cara.
9. 9. Un producto de papel de acuerdo con la Reivindicación 8 caracterizada en que las tres hojas comprenden una hoja central y dos hojas externas, cada hoja exterior tiene relieves que sobresalen hacia la hoja central y hacen contacto con la misma.