CN116601358A

CN116601358A - 软化剂浓缩物、软化剂乳液、用于生产软化剂乳液的方法及其用途

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Publication number: CN116601358A
Application number: CN202180074356.8A
Authority: CN
Inventors: 党政; 陈君华; 克莱顿·坎贝尔; 邹勇; 罗玉萍
Original assignee: Kemira Oyj
Current assignee: Kemira Oyj
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2023-08-15

Abstract

本发明提供了包含基于咪唑啉的表面活性剂、基于羊毛脂的软化剂、磷脂和表面活性剂共混物的软化剂浓缩物和软化剂乳液。本发明进一步提供了用于生产软化剂乳液并控制软化剂乳液的粘度的方法。本发明还提供了用于生产纸、纸巾或纸板的方法，在所述方法中使用了根据本发明的软化剂。

Description

软化剂浓缩物、软化剂乳液、用于生产软化剂乳液的方法及其用途

技术领域

本发明涉及软化剂浓缩物和软化剂乳液。本发明进一步涉及用于生产软化剂乳液并控制软化剂乳液粘度的方法。本发明还涉及用于生产纸、纸巾(tissue)或纸板的方法，在该方法中使用根据本发明的软化剂。

背景技术

软化剂(softener)通常用于通过减少纤维间氢键的数目和通过在面巾纸或纺织品表面上存在软化作用(emollient)化学品来改进表面柔软性和光滑度以在例如面巾纸和纺织品产品中赋予本体柔软性(bulk softness)。常规地，软化剂乳液主要由基于咪唑啉的表面活性剂组成，这些表面活性剂可能造成健康危险以及环境风险。因此，存在对于纸巾和纺织品产品的需要，所述纸巾和纺织品产品可以是更加环境无害的并且同时提供令人满意的柔软性。这些产品还应满足消费者对可持续性和生态友好性的期望。

常规软化剂乳液的另一个缺点是高粘度。软化剂乳液的粘度在乳化过程中可以迅速增加至从500至10,000cPs的范围，这使得乳液难以或甚至不可能施用。在喷雾应用中，特别是在干片材喷雾应用中，希望使用粘度低于500cPs，优选低于100cPs的低粘度软化剂乳液。用水稀释较高粘度的乳液以降低粘度可能不是可行的选择，因为稀释可能破坏乳液的稳定性，导致喷雾器堵塞。此外，稀释软化剂乳液导致将更大量的水喷射到干燥片材上，导致纸产品中的片材完整性的破坏。

与高粘度相关的另一个问题是在混合或均化过程中引入的夹带空气不能容易地释放。乳液中夹带的空气可导致乳液不稳定，促进微生物生长，并促进不希望的氧化。因此，需要降低该类软化剂乳液的粘度的有效方法。

软化剂乳液的高粘度的一个可能的解释是由夹带的空气产生的气泡桥现象。软化剂乳液中的表面活性剂分子有助于在搅拌或均化过程中形成夹带的气泡，并使气泡成为非常稳定的结构，防止聚结以形成较大的气泡，所述气泡会上升并释放到环境中。夹带的气泡可以与乳液中的颗粒形成桥，并且这种现象导致颗粒之间的结合增加并且进而引起本体粘度的增加。

发明内容

本发明的目的是最小化或甚至可能消除现有技术中存在的缺点。

本发明的另一个目的是提供在纸、纸巾或纸板产品中产生更高柔软性的改进的软化剂产品。

本发明的另一个目的是提供与现有技术中存在的基于咪唑啉的软化剂产品相比具有降低的健康风险的对环境无害的生物基软化剂产品。

这些目的通过具有以下在独立权利要求的特征部分中提供的特征的本发明来实现。在从属权利要求中公开了一些优选实施例。

除非另有明确说明，否则从属权利要求和说明书中的实施方式中陈述的特征可相互自由组合。

本文中提供的示例性实施方式及其优点通过可应用的部分涉及本发明的所有方面，即使这不总是明确提及。

用于制造根据本发明的纸、纸巾或纸板的典型的软化剂浓缩物包括

-该软化剂浓缩物的总重量的5wt％至10wt％的具有长于10个碳原子的碳链的基于咪唑啉的表面活性剂；

-基于羊毛脂的软化剂；

-磷脂；以及

-表面活性剂共混物，包括聚山梨醇酯、基于山梨聚糖酯的表面活性剂、聚丙二醇、聚乙二醇、以及它们的酯、基于硅的软化剂、或它们的任何组合。

发明人已经出人意料地发现，通过使用根据本发明的软化剂浓缩物可以降低软化剂产品的咪唑啉含量，同时仍提供与当使用具有更高的咪唑啉浓度的常规软化剂时相似的性能。因此，本发明具有最小化基于咪唑啉的表面活性剂带来的健康危害的优点，并且还提供了对环境危害较小的生物基软化剂产品。本发明的软化剂浓缩物非常适合于亲水-亲油平衡(HLB)值为8-9的水包油乳化剂。

现在已经出人意料地发现，基于羊毛脂的软化剂和磷脂非常适合用于软化剂产品。基于羊毛脂的软化剂以及磷脂如卵磷脂提供了常规的基于咪唑啉的表面活性剂的生物基替代物。基于羊毛脂的软化剂和磷脂在大多数情况下适合于消化，这使得它们对于表面活性剂生产是非常安全的材料。

根据本发明的典型的软化剂乳液包含：

-软化剂乳液的总重量20至50wt-％、优选25至30wt％的该软化剂浓缩物，包含

-基于羊毛脂的软化剂；

-磷脂；

-表面活性剂共混物，包括聚山梨醇酯、基于山梨聚糖酯的表面活性剂、聚丙二醇、聚乙二醇、以及它们的酯、基于硅的软化剂、或它们的任何组合，

以及

-软化剂乳液的总重量50wt-％至80wt-％、优选70wt％至75wt％的水。

本发明人出人意料地发现，与常规软化剂相比，本发明的软化剂乳液在纸、面巾纸、纸板中产生改善的柔软度。

用于生产本发明软化剂乳液的典型方法包括：

-提供软化剂浓缩物，该软化剂浓缩物包含

-基于羊毛脂的软化剂；

-磷脂；

-用水乳化该软化剂浓缩物，由此形成软化剂乳液，该软化剂乳液包含该软化剂乳液的总重量的20wt-％至50wt-％的软化剂浓缩物，

-用高剪切均质器和/或超声能处理该软化剂乳液，从而降低该软化剂乳液的粘度。

本发明具有提供用于有效且成本有效地降低软化剂乳液的粘度的方法的优点。根据本发明，软化剂乳液的粘度可以在乳化步骤之后直接降低和/或在运输至使用软化剂乳液的生产地点之后降低。

本发明人出人意料地发现，使用高剪切均质器作为软化剂乳液的后处理可破坏气泡桥并释放夹带的空气，导致本体粘度降低。均质化提供主要三种现象的组合效应，包括剪切、湍流(turbulence)和空穴化(cavitation)。

本发明人出人意料地发现超声处理可以用于降低根据本发明的软化剂乳液的粘度。这产生可以破坏分子间和分子内键的高剪切力，导致软化剂乳液中聚集物的破坏，进而降低乳液的粘度。此外，超声处理可以用于使液体脱气。超声空穴化可产生剪切力，所述剪切力可破坏聚集体，进而降低粒度和粘度。此外，超声能量可以在乳液中产生真空空隙，并且因此微气泡迁移到空隙中，导致气泡尺寸的增加以及夹带的空气释放到环境中。这还可能导致气泡桥的破裂并且进而导致粘度的降低。

高剪切均化和超声处理可单独或联合用作对乳液的后处理。此外，这两种方法可以直接在生产现场操作，使用喷雾器系统来喷雾施用软化剂乳液。软化剂乳液的粘度在运输期间易于增加，即使乳液在制备后不久用高剪切均质器和/或超声处理也是如此。本发明具有以下优点：提供软化剂乳液，该乳液在使用它的生产现场直接具有新的降低的粘度。

本发明还可以用作在过滤之前降低软化剂乳液的粘度的处理，以从乳液中除去任何未溶解的颗粒。

本发明提供了用于制造纸的方法，其中将软化剂乳液添加至在纸、纸板或纸巾机的湿端具有0.05wt％至8wt％的稠度的纤维浆料中，和/或将软化剂乳液施加到湿纤维网上，所述湿纤维网具有按所述湿纤维网中的水的重量百分比计30％至90％的水分含量，和/或将软化剂乳液施用到该干燥片材或转化辊上，该干燥片材或转化辊(converted roll)具有按该干燥片材或转化辊中的水的重量百分比计小于12％的水分含量。

本发明进一步提供了软化剂乳液作为脱胶剂(debonder)以生产绒毛浆(fluffpulp)、作为造纸过程中的释放剂(releasing agent)、作为纸巾、纸和纸板产品的膨胀剂(bulking agent)、或作为挂面纸板(linerboard)应用的成槽剂(fluting agent)的用途。本发明的软化剂乳液也可以用于增加纺织产品的松密度(bulk)和柔软性。

附图说明

图1是用于干片材喷雾施用的软化剂乳液的现场粘度降低的方法的示意图，

图2实施例2中干片材喷雾施用的干拉伸测量结果，

图3实施例2中干片材喷雾施用的柔软度HF测量结果，

图4实施例2中干片材喷雾施用的柔软度TS7测量结果，

图5实施例2中干片材喷雾施用的柔软度TS750测量结果，

图6实施例2中干片材喷雾施用的柔软度D值结果，

图7实施例3中的湿网喷雾施用的干拉伸测量结果，

图8实施例3中的湿网喷雾施用的蓬松度(bulk)测量结果，

图9实施例3中湿网喷雾施用的柔软度TS7测量结果，

图10实施例3中湿网喷雾施用的柔软度D值结果，

图11实施例4中湿端施用的干拉伸测量结果，

图12实施例4中湿端施用的蓬松度测量结果，

图13实施例4中湿端施用的柔软度TS7测量结果，

图14实施例4中湿端施用的柔软度TS750测量结果，

图15实施例4中湿端施用的柔软度D值结果，以及

图16实施例6中超声处理期间软化剂乳液的粘度变化。

具体实施方式

关于本发明的第一方面，公开了软化剂浓缩物。

在本发明的实施例中，该软化剂浓缩物包含该软化剂浓缩物的总重量的5wt％至10wt％的具有长于10个碳原子的碳链的基于咪唑啉的表面活性剂、5wt％至10wt％的羊毛脂基软化剂、5wt％至20wt％的磷脂、以及60wt％至85wt％的表面活性剂共混物。根据本发明，表面活性剂共混物包括聚山梨醇酯、基于山梨聚糖酯的表面活性剂、聚丙二醇、聚乙二醇、以及它们的酯、基于硅的软化剂、或它们的任何组合。在本发明的优选实施例中，表面活性剂共混物包括基于山梨聚糖酯的软化剂和/或聚山梨醇酯。在本发明的实施例中，表面活性剂共混物包含重量比为2：1的山梨聚糖酯基软化剂和聚山梨醇酯。

在优选的实施例中，该软化剂浓缩物包含该软化剂浓缩物的总重量的5wt％至8wt％基于咪唑啉的表面活性剂、5wt％至8wt％羊毛脂基软化剂、7wt％至15wt％磷脂、以及69wt％至83wt％表面活性剂共混物。在更优选的实施例中，软化剂浓缩物包括该软化剂浓缩物总重量的5wt％基于咪唑啉的表面活性剂、5wt％羊毛脂基软化剂、10wt％磷脂和80wt％表面活性剂共混物

关于本发明的第二方面，提供了软化剂乳液。根据本发明的软化剂乳液包含：该软化剂乳液的总重量的20至50wt％、优选25至30wt％的本发明的软化剂浓缩物和50至80wt％、优选70至75wt％的水。软化剂乳液是通过用水乳化根据本发明的软化剂浓缩物生产的。根据本发明的软化剂浓缩物典型地使用常规混合器或均质器来制备。通过添加水制备乳液。在乳化过程完成之后，停止混合并将软化剂乳液转移到储存和/或运输容器中。

在根据本发明的实施例中，具有长于10个碳原子的碳链的基于咪唑啉的表面活性剂包括16至18个碳原子的碳链。在根据本发明的实施例中，具有16至18个碳原子的碳链是饱和或不饱和的脂肪酸。在优选实施例中，该脂肪酸选自油酸、棕榈酸、或其组合。根据本发明的实施例，基于咪唑啉的表面活性剂是通过脂肪酸与二亚乙基三胺(DETA)的反应、随后环化、以及用硫酸二乙酯的季铵化来合成的。根据本发明的实施例，酸与DETA的比率优选是在1：1至2：1的范围内。环化反应优选完成至80％至95％的程度，并且季铵化反应优选完成至90％至95％的程度。

根据本发明，软化剂浓缩物和软化剂乳液包含羊毛脂基软化剂。在实施例中，羊毛脂基软化剂包括USP级羊毛脂、羊毛脂蜡、羊毛脂油或其任何组合。羊毛脂是由携带羊毛的动物的皮脂腺分泌的蜡。羊毛脂包含长链蜡质酯(按重量计约97％)，其余为羊毛脂醇、羊毛脂酸和羊毛脂烃。通常，羊毛脂用于个人护理，如化妆品，以及健康护理，如局部搽剂。发明人现在已经出人意料地发现羊毛脂适合于根据本发明的软化剂浓缩物和软化剂乳液。

在实施例中，该软化剂浓缩物和该软化剂乳液包含磷脂。在根据本发明的优选实施例中，磷脂包括卵磷脂。卵磷脂是存在于动物和植物组织中的一组脂肪类物质。卵磷脂是两亲性的，并且已知用于平滑食物质地、乳化、均质化液体混合物、以及排斥粘附材料。在根据本发明的实施例中，卵磷脂来源于大豆、向日葵油、油菜籽和/或棉籽。大豆和向日葵油是卵磷脂的主要来源。卵磷脂的其他相关来源包括油菜籽。根据本发明的实施例，发明人已经发现大豆卵磷脂和/或向日葵卵磷脂非常适合于软化剂浓缩物和软化剂乳液。因此，在本发明的优选实施例中，卵磷脂包含大豆卵磷脂和/或向日葵卵磷脂。

在根据本发明的实施例中，软化剂乳液还包含电解质。在本发明的实施例中，电解质可以选自可溶性盐、酸、碱、聚电解质、或其任何组合。在根据本发明的实施例中，电解质包括NaCl、CaCl₂、MgCl₂、NaNO₃、Na₂SO₄、KCl、磷酸根阴离子、或其任何组合。电解质具有有助于软化剂乳液的粘度降低的优点。

在根据本发明的实施例中，软化剂乳液包含以下量的电解质：该软化剂乳液的重量的0.01wt％至1.0wt％、优选0.01wt％至0.5wt-％、更优选0.01wt％至0.3wt％或0.01wt％至0.25wt％并且甚至更优选0.01wt％至0.05wt％。如果电解质浓度太高，则电解质可以降低软化剂乳液的稳定性。因此，软化剂组合物优选具有低浓度的电解质。理想地，电解质浓度可以足够高以提供低的所需粘度，同时保持软化剂乳液的稳定性。根据本发明的实施例，该电解质以将该软化剂乳液的粘度降低至低于500cPs、优选低于200cPs、更优选低于100cPs、甚至更优选低于50cPs的量添加(当用布式粘度计(Brookfield Viscometer)(DV2T)用#63锭子和在30rpm下锭子转速在环境温度下测量时)。具有低粘度的软化剂乳液具有通过喷雾简单和直接施用的优点，具有降低或消除的阻塞喷雾系统的风险。

关于本发明的第三方面，提供了用于生产软化剂乳液的方法。生产过程步骤可以在单个位置进行，或者在高剪切均质器和/或超声处理步骤之前软化剂乳液可以被运输到例如造纸位点。

在根据本发明的实施例中，用于生产软化剂乳液的方法包括添加电解质。在本发明的实施例中，电解质选自可溶性盐、酸、碱、聚电解质、或其任何组合。在优选实施例中，电解质包括NaCl、CaCl₂、MgCl₂、NaNO₃、Na₂SO₄、KCl、磷酸根阴离子、或其任何组合。本发明人出人意料地发现，向软化剂乳液中加入电解质可有利地导致软化剂乳液的粘度降低。

在根据本发明的实施例中，电解质是以该软化剂乳液的重量的0.01wt％至1.0wt％、优选0.01wt％至0.5wt％、更优选0.01wt％至0.3wt％、或0.01wt％至0.25wt％、并且甚至更优选0.01wt％至0.05wt％的量加入。在根据本发明的实施例中，该电解质是在该乳化步骤之前、期间和/或之后、优选在该乳化步骤之后加入。在根据本发明的另一实施例中，在高剪切均质器和/或超声处理之前、期间和/或之后加入电解质。

在本发明的实施例中，该方法还可以用作在过滤之前降低乳液的粘度以便去除任何未溶解的颗粒的处理。

在本发明的实施例中，该方法还可以用作降低乳液的粘度以便改进乳液稳定性的处理。

高剪切均质器处理和/或超声处理可以用喷雾器系统在生产现场操作，用于喷雾施用软化剂乳液。将电解质的添加与高剪切均质器和/或超声处理联合的优点是直接现场简单处理软化剂乳液，实现了具有低粘度的新鲜处理的软化剂乳液，准备好用于喷雾施用纯产品。

在本发明的实施例中，软化剂乳液用超声能量处理1至60分钟，优选10至30分钟。将软化剂乳液处理优选时间将软化剂乳液的粘度降低至优选水平。

根据本发明，可以在造纸机的湿端将软化剂乳液添加到纤维浆料中，和/或可以将软化剂乳液施加到湿纤维网上或干燥片材或转化辊上。乳液可通过喷涂或任何其他合适的方法施涂在湿纤维网上和/或干片材上。

在实施例中，软化剂乳液可以在纸、面巾纸或纸板机的湿端加入到纤维浆料中。该纤维浆料可以包括漂白的和/或未漂白的纤维，这些纤维包括未用过的纤维和/或来自以下纤维来源的回收纤维：硬木(HW)，如桉树、白杨以及桦树；软木(SW)，如云杉、松树、冷杉、落叶松和/或铁杉；非木质纤维，如竹、棉、麻和/或亚麻，或其任何组合。

根据本发明的实施例，该乳液可以被稀释用于湿端施用。稀释的软化剂乳液可以包括软化剂乳液的总重量的0.01至10wt％的软化剂浓缩物，和90至99.9wt％的水，优选地，稀释的软化剂乳液包括软化剂乳液的总重量的0.01至5wt％的软化剂浓缩物和95至99.9wt％的水。在特别优选的实施例中，稀释的软化剂乳液包含稀释的软化剂乳液的总重量的1重量％的软化剂浓缩物和99％的水。根据本发明的实施例，该软化剂乳液的剂量可以是以软化剂浓缩物的重量计从1.5至20kg/t(3至40lb/吨)的干浆，优选地从1.5至6kg/t(3至12lb/吨)的干浆。

在本发明的实施例中，软化剂乳液可以施用于湿纤维网。软化剂乳液通常通过喷雾施用。以湿纤维网中的水的重量百分比计，该网可具有30％至90％的水分含量。根据本发明的实施例，该软化剂乳液的剂量可以是以软化剂浓缩物的重量计从1.5至20kg/t(3至40lb/吨)的干浆，优选地从1.5至6kg/t(3至12lb/吨)的干浆。

在本发明的实施例中，软化剂乳液可以施涂在干片材或转化辊上。该干燥的片材或转化的卷可以具有以干燥片材或转化的卷中的水的重量百分比计小于12％的含湿量。根据本发明的实施例，该软化剂乳液的剂量可以是从1.5至20kg/t(3至40lb/吨)的干浆，优选地从1.5至6kg/t(3至12lb/吨)的干浆，作为软化剂浓缩物的重量。

在本公开中，t是指吨(1000kg)，而吨是指短吨(2000lb)。

将软化剂喷雾到干燥片材上需要低粘度流体以实现均匀的喷雾模式。例如，工业标准设备之一，即WEKO流体施用系统，优选软化剂乳液的粘度甚至低于100cPs。尽管软化剂乳液的粘度可以在制造之后立即降低，但是在高温或冷温度下的运输或储存期间，粘度可能增加，因为颗粒易于聚集。因此，需要降低乳液粘度并保持低乳液粘度的现场方法。

图1描绘了一种新方法，该方法使用具有或没有添加电解质的高剪切均质器设备或超声单元以实现低粘度。软化剂乳液可以储存在储罐1中。软化剂乳液被泵送通过在单元2中的高剪切设备或超声设备。高剪切均质器可以是提供均化、乳化或分解的任何高速机器，如均质器、胶体磨或乳化机。可以在(A)储罐1的顶部上或(B)储罐1的排出泵的入口上添加所希望量的电解质。软化剂乳液可再循环(C)到储罐1，直到乳液的粘度达到目标范围。随后，可以将乳液供应到干片材喷雾系统3。

本发明进一步提供了软化剂乳液用于增加纺织产品的蓬松度和柔软性的用途。包含阳离子表面活性剂，根据本发明的软化剂乳液很好地粘附到天然纤维如羊毛和棉上。根据本发明的软化剂乳液提供了合成织物软化剂的生物基替代物。

本发明进一步提供了软化剂乳液作为脱胶剂(debonding agent)用于生产绒毛浆的用途。绒毛(fluff)浆用于例如婴儿尿布、妇女卫生产品和卫生巾。绒毛浆产品典型地从片状形式转化成单独的纤维。该浆通常在湿端用脱胶剂处理，所述脱胶剂可干扰干燥期间在纤维之间形成氢键。根据本发明的软化剂乳液非常适合作为脱胶剂，通过控制纤维间的氢键而使该浆脱纤维化。

本发明进一步提供了软化剂乳液作为脱模剂在纸和纸板制造中的用途。根据本发明的软化剂乳液可以提供具有良好脱模性能的常规脱模剂的生物基替代物。

本发明进一步提供了软化剂乳液作为膨松剂用于面巾纸、纸张和纸板产品的用途。膨胀剂增加了纸巾、纸或纸板产品的孔体积，导致片材厚度的增加。根据本发明的软化剂乳液可以提供常规膨胀剂的生物基替代物。

本发明进一步提供了软化剂乳液作为用于挂面纸板应用的成槽剂的用途。

实验

实验1.用于软化剂湿端应用的手抄纸制备

在该评估中使用两种不同的纤维共混物，即50：50和70：30桉树与软木比率。将桉纸浆用Valley打浆机再制浆，无需精炼。实验室软木被精制至大约500CSF(加拿大标准游离度)并且以目标比率与桉树共混。将纤维共混物用合成水稀释，该合成水用35ppm的Ca²⁺和150ppm的SO₄ ^2-分别处理至约0.45％。配料(furnish)的pH为约7.0。

在制备手抄纸之前，将化学品与纤维浆料混合45秒。将软化剂乳液稀释至稀释软化剂乳液总重量的软化剂浓缩物浓度为1wt％，然后以3和6kg/t干浆(6和12lb/吨干纸)(以软化剂浓缩物的重量计)计量加入稀配料中。在一些实施例中，使用商业凝结剂(FennoFix501，Kemira Oyj)。

根据标准手抄纸方案通过来自Techpap的动态纸页成形器(Dynamic SheetFormer)(DSF)制备手抄纸(目标至约35g/m²)。在没有湿压的情况下，用背衬吸墨纸滚筒干燥(设置在115℃下60秒总干燥时间)片材。

实验2.用于软化剂乳状液湿网喷雾的手抄纸制备

与实验1类似地制备稀配料。湿网研究中包括两个空白条件。在湿端不添加化学品。根据标准手抄纸方案通过来自Techpap的动态纸页成形器(DSF)制备手抄纸(目标至约35g/m²)。在制备手抄纸之后，将母纸切成宽度为23cm(9英寸)的3片。使用具有Phoenix I单轴Servo控制器的1550AutoJet Modelar喷雾系统喷雾每个单片。软化剂的剂量是3和6kg/t干浆(6和12lb/吨干浆)。然后用两张吸墨纸夹住片材，并且在没有湿压的情况下滚筒干燥(设置在115℃下60秒总干燥时间)。

实验3.软化剂乳液的干片喷雾

用于干片喷雾的片材为得自面巾纸厂的商业浴巾基础片材。基础片材的基重为约20g/m²。喷雾系统是具有Phoenix I单轴Servo控制器的1550AutoJet Modular喷雾系统。将30％软化剂乳液用于该研究。通过喷雾前和喷雾后的片材重量差，然后除以片材重量来估计添加速率。在喷雾之后，使用设置在121℃(250°F)的热压机干燥片材60秒，而无需加压。

实验4.纸样品处理和制备

在测试之前，根据TAPPI 402，在23℃和50％相对湿度下将手抄纸样品和纸巾基础片材调理(condition)至少24小时。特别注意避免影响片材结构。在测试过程中避免了靠近片材边缘的区域。如果可能的话，避免了来自商业基础片材的卷曲区域。

实验5.厚度(Caliper)

片材厚度(Sheet caliper)使用Thwing Albert ProGage厚度测试仪，使用35.7mm直径的脚，以2.0kPa的压力测量。该步骤参考TAPPI测试方法T580 pm-12(TAPPI TestMethod T580 pm-12)“毛巾、纸巾、餐巾和面巾产品的厚度(Thickness of towel,tissue,napkin and facial products)”。对于商业基础片材，用8层堆积的纸巾测量样品，将单层用于手抄纸样品。对于手抄纸和商业基础片材分别取六个重复和八个重复/条件，并且报告平均值。通过使用平均厚度除以平均克重来计算蓬松值(本体值，bulk value)。

实验6.克重(Grammage)

将该手抄纸样品用112.8mm直径的圆形冲头切割器作为单层进行切割并且然后在分析天平上进行称重。对于商业基础片材，使用切割器切割八层。基于面积计算克重并且以g/m²/片材报告。

实验7.拉伸强度，干

拉伸强度是通过向样品施加恒定的伸长率并且记录纸和纸板的三个拉伸断裂特性来测量的：断裂样品所需的每单位宽度的力(拉伸强度)、断裂伸长率百分比(伸展)以及在断裂前每单位面积样品吸收的能量(拉伸能量吸收)。这种方法适用于所有类型的纸，但不适用于瓦楞板(corrugated board)。该步骤参考TAPPI测试方法T494(TAPPI TestMethod T494)。对于手抄纸样品，每种条件进行最少十二次测量，并且对于商业基础片材进行最少16次测量。测试间隙设定为5cm(2英寸)。用单层测试手抄纸样品，用四层测试商业样品。使用Thwing-Albert QC 3A拉伸测试仪。

实验8.纸巾柔软度分析仪(TSA)

用Emtec TSA纸巾柔软度分析仪分析纸巾柔软性。TSA测量由HF(手感)、TS7值(与实际柔软性相关)、TS750(与毛毡光滑度(felt smoothness)相关)和D值(与硬度相关)表示的柔软性。手感(HF)是组合参数并且没有与数据值关联的单位。因为手抄纸样品没有起皱，对于实验室手抄纸没有报告HF结果。TS7和TS750分别是在7000和750Hz下记录的峰值高度(以dB V2 rms计)。D值是当叶轮压靠样品时在测试期间纸巾被叶轮(impeller)移位的距离，并且以mm/N表示。

TSA通过将纸巾样本夹持在样品环中并且在纸巾的表面被转轮刷动时测量声学值而起作用。使用“研究型”算法运行手抄纸样品，分析干燥器侧。没有报道HF结果。商业基础片材样品使用TPII算法。下面的表1解释了四个参数以及如何解释数据。

表1.TSA参数和数据解释

参数	相关性	如何解释
			HF	用于手感的组合参数	越高＝越好
TS7	实际柔软性(来自纤维)	越低＝越软
			TS750	毛毡光滑度/粗糙度	峰值越高＝粗糙度越高
D	硬度	越低＝越硬

实验9.乳液的本体粘度

粘度是流体对剪切或拉伸应力所致变形的抗性。本体粘度(BV)是按原样测量流体。将具有#63锭子和在30rpm下的锭子旋转速度的布氏粘度计，DV2T用于本研究。如果粘度高于4000cPs，则使用20rpm的转速。在环境温度下测量所有粘度。

实验10.粒径分析

用LA-300型Horiba激光散射粒度分布分析仪(Horiba Laser ScatteringParticle Size Distribution Analyzer,model LA-300)分析乳液样品的粒度。使用去离子水稀释样品。RR指数为1.1-0.00i。分布的中值粒度、平均粒度和标准偏差以微米(μm)报告。

实验11.通过手动均质器降低粘度

使用手动均质器来处理乳液。将一定量的乳液(例如300ml)加入手动均质器的杯中，然后将乳液压过小孔。

实验12.通过超声清洗浴降低粘度

使用常规的超声清洗浴(Aquasonic Model 250T，50/60Hz Amps：4)处理乳液。通常，将400ml乳液装入玻璃瓶中，然后放入超声清洗浴中。接通超声清洗浴并在一定时间内处理乳液，直到乳液粘度达到目标值，即约100cPs。

实验13.乳液的ORP测量

氧化还原电位(ORP)测量指示液体如何氧化或还原。在本研究中，Oakton ORP检验器用于乳液的ORP测量。将探针置于乳液中并且获取ORP值直到读数稳定。

实施例

在以下所示的一些实施例中，评估商业软化剂产品FennoSoft 868NV(来自凯米拉公司(Kemira Oyj)的基于咪唑啉的软化剂)作为对照。

实施例1：软化剂乳液的制备

在乳化之前制备软化剂浓缩物。表2显示了该配制品的组成。

表2.乳化前的软化剂组成

以下示出了根据本发明制备具有30％软化剂浓缩物含量的350.0g软化剂乳液的典型实验室步骤。

I.将56.00g山梨聚糖单油酸酯加入500ml不锈钢烧杯中。

11.将28.00g聚山梨醇酯-20加入烧杯中。

III.将10.50g卵磷脂加入到烧杯中。

IV.将5.25g咪唑啉加入到烧杯中。

V.将5.25g USP羊毛脂加入到烧杯中。

VI.将烧杯放置在加热板上，其中温度设定在100℃。

VII.手动混合共混物，直到羊毛脂熔融并且共混物是均匀的。温度不应低于40℃。

VIII.将烧杯置于均质器IKA T50的平台上。

IX.低速(即1000rpm)启动均质器。

X.将245.00g温自来水(～35℃)加入到烧杯中。

XI.将速度增加至2600rpm并且混合1分钟。

XII.停止均质器并将乳液转移到罐中储存。

如下所示具有30％固体含量的根据本发明的最终乳液的组成：

1.5wt％羊毛脂(USP)

3.0wt％非GMO大豆卵磷脂

1.5wt％咪唑啉

16.0wt％山梨聚糖单油酸酯

8.0wt％聚山梨醇酯-20(聚乙二醇山梨聚糖单月桂酸酯)

70.0wt％水

咪唑啉是通过脂肪酸与二亚乙基三胺的反应生产，并且然后环化，并且最后通过硫酸二乙酯季铵化。脂肪酸优选为油酸或棕榈酸。油酸与DETA的比率优选在1至2的范围内。环化反应优选完成至80％至95％的程度，并且季铵化反应优选完成至90％至95％的程度。

实施例2：干片材喷雾

干片材喷雾的结果显示于图2至图6中。868NV是指商业对照FennoSoft 868NV的20％固体乳液。695-71A是具有30wt-％软化剂浓缩物含量的根据本发明的软化剂乳液。在图2中，两种乳液的干拉伸(DT)降低几乎30％。图3中所示的这两种乳液的HF值增加了8％。两种乳液的TS7(图4)和TS750(图5)都减少。通过干片材喷雾增加了D值(图6)。在695-71A和868NV之间没有观察到TSA测试结果的显著差异。

表3.实施例2的软化剂组成和剂量。

表4.实施例2的柔软性测量值。

软化剂	HF	TS7，dB	TS 750，dB	D，mm/N	DT，gf/3in
						695-71A	91.7	11.520	11.157	3.89	177
868NV	91.3	11.731	11.540	3.94	173
						空白-空气	84.5	15.343	13.113	3.67	250

实施例3：湿网喷雾

在湿网研究中存在两种空白条件，包括50：50桉树：软木(SW)和70：30桉树：SW。由于较高的桉树含量，70：30桉树比50：50桉树提供更好的柔软性。所测试的软化剂的湿网喷雾仅施加在50：50桉树-软木共混物上。使用70：30桉树：SW作为目标的目的是评估软化剂处理是否能够提供桉树的20％纤维替换。图7显示了干拉伸结果。对于根据本发明的软化剂乳液695-71A可以观察到软化剂对干拉伸的剂量响应。此外，695-71A的松密度显著高于50：50桉树：SW空白(图8所示)。TSA结果显示在图9和图10中。695-71A的TS7减小并且D值增大。以软化剂浓缩物的重量计，在6kg/t干浆(12lb/吨干浆)的剂量下，695-71A产生比70：30桉树：SW共混物略好的柔软度结果。

表5.实施例3的剂量、干拉伸、蓬松度和柔软度值。

实施例4：湿端施加

在软化剂的湿端施用方面，强度和柔软度结果示于图11-图15。在这些图中，空白1是50：50桉树-软木纤维共混物，而空白2是70：30桉树-软木纤维共混物。两个空白不使用任何化学添加。所有化学处理仅针对50：50桉树-软木共混物使用。柔软度目标是空白2。由于更高的桉树含量，空白2比空白1提供了更好的柔软性。使用空白2作为目标的目的是评估软化剂处理是否能够提供20％的桉树纤维替代。

当单独使用时，根据本发明的软化剂乳液695-71A不降低干拉伸(图11)。这是合理的，因为在该配制品中大部分组分是非离子的。当它与商业凝结剂FennoFix 501(凯米拉公司(Kemira Oyj))一起使用时，695-71A显示了在6kg/t干浆(12lb/吨干浆)的剂量(以软化剂浓缩物的重量计)下干拉伸降低。关于蓬松(bulking)性能(图12)，结果不是非常一致。在6kg/t干浆(12lb/吨干浆)的剂量(以软化剂浓缩物的重量计)下的695-71A、连同在3kg/t干浆(6lb/吨干浆)的剂量(以固体浓度计)下FennoFix 501导致仅有蓬松度(bulk)增加。这种条件产生比空白2更高的蓬松度值(即，70：30桉树-软木)。图13至图15示出了TSA结果。当不使用凝结剂时，695-71A不降低TS7。当使用FennoFix 501时，在6kg/t干浆(12lb/吨干浆)剂量(以软化剂浓缩物的重量计)下的695-71A显示出TS7的轻微降低和D值的增加。FennoFix501可能帮助将软化剂保持在纤维上，这导致D值的增加(更好柔软性的另一个指示)。

表6.实施例4的剂量、干拉伸、蓬松度和柔软度值。

实施例5.通过手动均质器降低粘度

根据实施例1中示出的步骤制备具有30％软化剂浓缩物含量的乳液。通过多次通过高剪切均质器处理该软化剂乳液直至粘度达到约100cPs。表7显示了在用手动均质器处理之后粘度的变化。可以清楚地看到，高剪切力可以显著地降低粘度。粒度分析的结果显示在表8中。在处理之后粒度也减小。此外，处理后的乳液表现出较低的粒度标准偏差，表明较窄的粒度分布。

表7.通过手动均质器处理的软化剂乳液的粘度降低。

通过手动均质器处理的通过次数	695-71A的粘度，cPs
		原样	3288
第一次通过	896
		第二次通过	316
第三次通过	200
		第四次通过	112

表8.通过手动均质器处理的本发明乳液的粒度分析。

	695-71A，原样	695-71A，4次通过
			粒度-中值，μm	1.714	0.987
粒度-平均值，μm	2.813	1.212
			粒度-标准偏差，μm	3.293	0.781

均质化过程中的空穴化现象涉及夹带空气的释放。在这些软化剂乳液中，氧化剂或还原剂不存在。因此，乳液的ORP值仅由夹带或溶解的空气中的氧气贡献。这表明乳液的ORP值可以指示通过手动均质器去除夹带空气的有效性。表9显示了在通过手动均质器处理过程中ORP值和695-71A的相应粘度的结果。这些结果显示ORP值和粘度二者在通过均质器的后处理之后降低。

表9.通过手动均质器处理软化剂乳液后的粘度和ORP结果。

实施例6.通过超声处理降低粘度

在超声处理期间，在软化剂乳液的表面上观察到气泡。图16显示了在超声处理期间乳液粘度的变化。起始粘度高于3000cPs。随着处理时间增加，乳液的粘度降低。26分钟后，粘度达到136cPs。表10显示了粒度分析的结果。与未处理的乳液相比，超声处理产生更小的粒度平均值和中值值。

表10.通过超声处理的软化剂乳液的粒度分析。

	695-71A，原样	695-71A，26min
			粒度-中值，μm	1.714	1.530
粒度-平均值，μm	2.813	2.553
			粒度-标准偏差，μm	3.293	3.541

。

Claims

1.一种软化剂浓缩物，用于在制造纸、纸巾或纸板中应用，所述软化剂浓缩物包含：

-所述软化剂浓缩物的总重量的5wt％至10wt％的具有长于10个碳原子的碳链的基于咪唑啉的表面活性剂；

-基于羊毛脂的软化剂；

-磷脂；以及

-表面活性剂共混物，包括聚山梨醇酯、基于山梨聚糖酯的表面活性剂、聚丙二醇、聚乙二醇、以及它们的酯、基于硅的软化剂或它们的任何组合。

2.根据权利要求1所述的软化剂浓缩物，其中，所述浓缩物包含所述软化剂浓缩物的总重量的5wt％至10wt％的基于羊毛脂的软化剂、5wt％至20wt％的磷脂和60wt％至85wt％的表面活性剂共混物。

3.根据权利要求1或2所述的软化剂浓缩物，其中，所述浓缩物包含所述软化剂浓缩物的总重量的5wt％的基于咪唑啉的表面活性剂、5wt％的基于羊毛脂的软化剂、10wt％的磷脂和80wt％的表面活性剂共混物。

4.根据前述权利要求中任一项所述的软化剂浓缩物，其中，所述基于咪唑啉的表面活性剂包含16至18个碳原子的碳链。

5.根据前述权利要求中任一项所述的软化剂浓缩物，其中所述基于羊毛脂的软化剂包括USP级羊毛脂。

6.根据前述权利要求中任一项所述的软化剂浓缩物，其中，所述磷脂包含卵磷脂，优选源自大豆、向日葵、油菜籽和/或棉籽的卵磷脂。

7.一种软化剂乳液，用于在制造纸、纸巾或纸板中应用，所述软化剂乳液包含：

-所述软化剂乳液的总重量的20wt％至50wt％、优选25wt％至30wt％的根据前述权利要求1至6中任一项所述的软化剂浓缩物，以及

-所述软化剂乳液的总重量的50wt％至80wt％、优选70wt％至75wt％的水。

8.根据权利要求7所述的软化剂乳液，其中所述软化剂乳液进一步包含选自可溶性盐、酸、碱、聚电解质或它们的任意组合的电解质。

9.根据权利要求7或8所述的软化剂乳液，其中所述软化剂乳液包含所述软化剂乳液的重量的0.01至1.0wt％，优选0.01至0.5wt％，更优选0.01至0.3wt％或0.01至0.25wt％并且甚至更优选0.01至0.05wt％的量的电解质，并且其中所述软化剂乳液具有用布式粘度计，DV2T，用#63锭子和30rpm的锭子转速在室温下测量的低于500cPs、优选低于200cPs、更优选低于100cPs，甚至更优选低于50cPs的粘度。

10.一种用于生产软化剂乳液的方法，所述方法包括：

-提供根据前述权利要求1至6中任一项所述的软化剂浓缩物，

-用水乳化所述软化剂浓缩物，由此形成软化剂乳液，所述软化剂乳液包含所述软化剂乳液的总重量的20wt％至50wt％的软化剂浓缩物，

-用高剪切均质器和/或超声能处理所述软化剂乳液，从而降低所述软化剂乳液的粘度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法进一步包括添加选自可溶性盐、酸、碱、聚电解质或它们的任意组合的电解质。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，以所述软化剂乳液的重量的0.01wt％至1.0wt％、优选0.01wt％至0.5wt％、并且更优选0.01wt％至0.05wt％的量添加电解质。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中在乳化步骤之前、期间和/或之后，优选在所述乳化步骤之后添加所述电解质，和/或在所述高剪切均质器和/或超声处理之前、期间和/或之后添加所述电解质。

14.根据前述权利要求10-13中任一项所述的方法，其中将所述软化剂乳液用超声能处理1～60分钟，优选10～30分钟的时间段。

15.一种用于制造纸、纸巾或纸板的方法，其中，在造纸机的湿端将软化剂乳液添加到具有0.05wt％至8wt％的稠度的纤维浆料中；和/或

将软化剂乳液施用到湿纤维网上，所述湿纤维网具有以所述湿纤维网中的水的重量百分比计30％至90％的水分水平；和/或将软化剂乳液施用到干燥的纸片材或转化的纸卷上，所述干燥的纸片材或转化的纸卷具有以干燥的片材或转化的卷中的水的重量百分比计小于12％的水分水平。