專利名稱：用于生產(chǎn)深嵌套壓花的紙制品的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)深嵌套壓花的紙制品的改進(jìn)方法，通過所述壓花方法導(dǎo)致紙強(qiáng)度降低極小。本發(fā)明也涉及用于生產(chǎn)此類制品的設(shè)備。
背景技術(shù)：
紙制品的壓花使得這些制品比未壓花的制品具有更大的吸收性、柔軟性和堆積體積。壓花技術(shù)包括針對針壓花，其中在各個壓花輥上的突出相匹配，使得突出的頂部通過紙制品相互接觸，從而壓縮制品的纖維結(jié)構(gòu)。該技術(shù)也包括凸凹壓花或嵌套壓花，其中一個或兩個輥上的突出與另一個輥上的非突出區(qū)域或者凹槽對齊。1990年5月1日授予Burgess等人的美國專利4,921,034提供了壓花技術(shù)的附加背景。
多層薄頁紙制品的深嵌套壓花于1997年11月11日授予Laurent等人的美國專利5,686,168、1994年3月15日授予McNeil的5,294,475、美國專利申請序列號11/059,986和美國專利申請序列號10/700,131中提出。盡管這些技術(shù)已經(jīng)用于改進(jìn)多層薄紙的膠粘合和在紙制品上提供新的美觀的圖像，但生產(chǎn)商已經(jīng)觀察到，當(dāng)產(chǎn)生某種深嵌套壓花圖案時，所得紙通過壓花方法失去了其很大一部分強(qiáng)度。如料想的那樣，盡管深嵌套壓花改進(jìn)了美觀壓痕，具有這種較低強(qiáng)度的紙制品仍從合格產(chǎn)品中甩出來。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包括圓形壓花突出的新型壓花設(shè)備可提供深嵌套壓花的紙制品，其在經(jīng)歷壓花方法處理之后保持了其更多的原始強(qiáng)度。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)深嵌套壓花的紙制品的包括兩個壓花滾筒的設(shè)備，每個滾筒均可在軸線上旋轉(zhuǎn)，所述軸線相互平行。每個滾筒在其表面上具有多個突出或壓花齒。每個滾筒上的多個突出以非隨機(jī)圖案設(shè)置，其中各自的非隨機(jī)圖案彼此相配。對準(zhǔn)兩個壓花滾筒使得各自相配的非隨機(jī)圖案的突出嵌套在一起，使得突出彼此嵌入至大于約1.016mm的深度。突出每個均包括頂平面和側(cè)壁，其中頂平面和側(cè)壁在突出接角處交匯。本發(fā)明設(shè)備的壓花滾筒突出的突出接角具有約0.076mm至約1.778mm范圍內(nèi)的曲率半徑。
本發(fā)明也涉及用于生產(chǎn)深嵌套壓花的紙制品的方法，所述方法包括以下步驟a)生產(chǎn)具有未壓花的濕破裂強(qiáng)度的一個或多個紙層片，b)壓花一個或多個紙層片，其中所得壓花紙層片包括平均壓花高度達(dá)至少約650μm的多個壓花并具有大于未壓花濕強(qiáng)度的約85％的成品濕破裂強(qiáng)度。
附圖概述

圖1為用在典型壓花設(shè)備的壓花滾筒表面上的現(xiàn)有技術(shù)突出或壓齒的透視圖。
圖2為用在本發(fā)明設(shè)備的壓花滾筒表面上的壓花突出的透視圖。
圖3為在本發(fā)明的深嵌套壓花設(shè)備的兩個嚙合壓花滾筒之間的縫隙的側(cè)視圖。
圖4為用本發(fā)明的設(shè)備或方法生產(chǎn)的壓花薄紙巾紙制品的一個實(shí)施方案的側(cè)視圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)深嵌套壓花的紙制品20的設(shè)備，所述設(shè)備包括均可在軸線上轉(zhuǎn)動的兩個壓花輥100和200，所述軸線相互平行。每個滾筒在其表面上具有多個突出110和210或壓花齒。每個滾筒上的多個突出以非隨機(jī)圖案進(jìn)行設(shè)置，其中各自的非隨機(jī)圖案彼此相配。對準(zhǔn)兩個壓花滾筒100和200使得各自相配的非隨機(jī)圖案突出110和210嵌套在一起，使得突出彼此嚙合。突出每個包括頂平面130和230以及側(cè)壁140和240，其中頂平面和側(cè)壁在突出接角150和250處交匯。本發(fā)明設(shè)備的壓花輥突出的突出接角具有曲率半徑r。
本設(shè)備可用來壓花一個或多個紙層片，從而給以前基本平直的紙賦予三分之一的深度尺寸。所述設(shè)備可基于工業(yè)上已知的任何壓花設(shè)備。所述設(shè)備尤其有利于生產(chǎn)深嵌套壓花的制品。如圖3所述，“深嵌套壓花”是指壓花方法利用成對的壓花輥或滾筒100和200，其中各自的突出110和210協(xié)調(diào)相配，使得一個輥的突出裝配進(jìn)另一個輥的突出之間的某些空間120和220中。
所述設(shè)備可被裝在典型的壓花設(shè)備殼體內(nèi)部并可包括每個均可繞其軸線轉(zhuǎn)動的兩個壓花滾筒100和200。滾筒典型地被設(shè)置在設(shè)備上，其中它們的軸線彼此平行。每個滾筒具有包括以非隨機(jī)圖案排列的、也稱作壓花齒的多個突出110和210的外表面。包括突出的表面可用典型地用于壓花輥的任何材料制成。此類材料包括但不限于鋼、硬質(zhì)膠和硬橡膠。在第一和第二滾筒上的非隨機(jī)突出圖案是相配的使得突出如上所述深嵌套。突出包括頂平面130和230以及側(cè)壁140和240，其中頂平面和側(cè)壁在突出接角150和250處交匯。壓齒可具有任何橫截面形狀，然而用于壓花紙中，圓形或橢圓形是最典型的。
深嵌套壓花方法要求兩個壓花滾筒的突出嚙合使得一個滾筒的頂平面130超出突出的頂部230之外延伸進(jìn)另一個滾筒的突出210之間的空間220中。嚙合深度300可根據(jù)最終紙制品上所期望的壓花級別而變化。典型實(shí)施方案的深度300大于約1.016mm，大于約1.270mm，大于約1.524mm，或大于約2.032mm。待壓花的紙經(jīng)過在嚙合滾筒之間形成的縫隙50。
本發(fā)明的在頂平面和側(cè)壁之間的突出接角150和250被倒圓并具有曲率半徑r。曲率半徑r典型地大于約0.076mm。其它實(shí)施方案的曲率半徑大于0.127mm，大于0.254mm，或大于約0.508mm。突出接角的曲率半徑r小于約1.778mm。其它實(shí)施方案的曲率半徑小于約1.524mm或小于約1.016mm。
接角邊緣“倒圓”典型地導(dǎo)致圓弧形的圓角，其中曲率半徑可由其容易地確定為常規(guī)的弧半徑。然而，本發(fā)明也設(shè)想通過用一條或多條直線或不規(guī)則的切線使接角邊緣去除而接近弧圓的接角構(gòu)型。曲率半徑通過確定經(jīng)過突出接角的最佳配合圓弧來確定。
所述設(shè)備可作用于被認(rèn)為能產(chǎn)生紙制品的任何纖維結(jié)構(gòu)上。典型的纖維結(jié)構(gòu)是可用作薄紙巾紙制品的結(jié)構(gòu)。本文所用術(shù)語“薄紙巾紙制品”是指通常包括薄頁紙或薄紙巾技術(shù)的制品，包括但不限于常規(guī)氈壓或常規(guī)濕壓紙巾、圖樣致密紙巾和高堆積體積未壓實(shí)紙巾。薄紙巾紙制品的非限制性實(shí)施例包括紙巾、面巾紙、衛(wèi)生紙和餐巾紙等等。
本文所用術(shù)語“層片”是指用作薄頁紙制品的一個單片的纖維結(jié)構(gòu)。本文所用的層片可包括一個或多個濕法成網(wǎng)的層。當(dāng)使用不止一個的濕法成網(wǎng)的層時，它們不必由相同的纖維結(jié)構(gòu)制成。此外，在層的內(nèi)部所述層可以是均勻的或是非均勻的。薄頁紙層片的實(shí)際構(gòu)成由最終的薄紙巾紙制品所期望的有益效果決定。
本文所用術(shù)語“纖維結(jié)構(gòu)”是指在本領(lǐng)域所知的任何典型造紙機(jī)中生產(chǎn)的以形成薄紙巾紙層片的一個排列或纖維。本發(fā)明設(shè)想使用多種造紙纖維，例如天然纖維或合成纖維，或任何其它合適的纖維，以及它們的任意組合?？捎糜诒景l(fā)明的造紙纖維包括一般稱為木漿纖維的纖維素纖維?？蛇m用的木漿包括化學(xué)木漿，例如Kraft(牛皮紙)木漿、亞硫酸鹽木漿和硫酸鹽木漿，以及機(jī)械木漿，包括例如碎木漿、熱力學(xué)木漿以及化學(xué)改性的熱力學(xué)木漿。然而，化學(xué)木漿可能是優(yōu)選的，因為它們能夠賦予由其制造的面巾紙片以出眾的柔軟性觸覺。也可使用得自落葉樹(在下文中也指“硬木”)和針葉樹(在下文中也指“軟木”)的木漿。硬木纖維和軟木纖維可被共混，或者可供選擇地以層狀沉積，以提供層積的纖維網(wǎng)。1982年4月13日授予Mullane等人的美國專利4,300,981和美國專利3,994,771公開硬木纖維和軟木纖維的分層。還可應(yīng)用于本發(fā)明的是衍生自回收紙的纖維，其可包含任何或全部上述種類，以及其它非纖維物質(zhì)，例如用于促進(jìn)初始造紙的填充劑和粘合劑。除了上述纖維外，由聚合物，具體地講是羥基聚合物制成的纖維和/或長絲還可用于本發(fā)明。合適的羥基聚合物的非限制性實(shí)施例包括聚乙烯醇、淀粉、淀粉衍生物、脫乙酰殼多糖、脫乙酰殼多糖衍生物、纖維素衍生物、樹膠、阿拉伯聚糖、半乳聚糖，以及它們的混合物。
用于本發(fā)明的造紙纖維通常包含來源于木漿的纖維。可使用其它有纖維質(zhì)的含纖維紙漿的纖維，如棉絨、蔗渣等，并意圖將其包含在本發(fā)明的范疇內(nèi)。還可將合成纖維，如人造絲、聚乙烯和聚丙烯纖維與天然纖維素纖維組合使用?？墒褂玫囊环N示例性聚乙烯纖維是購自特拉華州Wilmington的Hercules公司的Pulpex_。
可適用的木漿包括化學(xué)木漿，例如Kraft(牛皮紙)木漿、亞硫酸鹽木漿和硫酸鹽木漿，以及機(jī)械木漿，包括例如碎木漿、熱力學(xué)木漿以及化學(xué)改性的熱力學(xué)木漿。然而，優(yōu)選化學(xué)木漿，因為它們可賦予由其制得的面巾紙片以較好的柔軟性觸感。也可使用得自落葉樹(在下文中也指“硬木”)和針葉樹(在下文中也指“軟木”)的木漿。還可應(yīng)用于本發(fā)明的是衍生自回收紙的纖維，其可包含任何或全部上述種類，以及其它非纖維物質(zhì)，例如用于促進(jìn)初始造紙的填充劑和粘合劑。
薄紙巾紙制品基質(zhì)可包括工業(yè)上已知的任何薄紙巾紙制品。這些基質(zhì)的實(shí)施方案可依照以下美國專利進(jìn)行制造1980年3月4日授予Trokhan的4,191,609、1981年11月17日授予Carstens的4,300,981、1980年3月4日授予Trokhan的4,191,609、1985年4月30日授予Johnson等人的4,514,345、1985年7月9日授予Trokhan的4,528,239、1985年7月16日授予Trokhan的4,529,480、1987年1月20日授予Trokhan的4,637,859、1993年9月14日授予Trokhan等人的5,245,025、1994年1月4日授予Trokhan的5,275,700、1994年7月12日授予Rasch的5,328，565、1994年8月2日授予Trokhan等人的5,334,289、1995年11月15日授予Smurkowski等人的5,364,504、1996年6月18日授予Trokhan等人的5,527,428、1996年9月17日授予Trokhan等人的5,556,509、1997年5月13日授予Ayers等人的5,628,876、1997年5月13日授予Trokhan等人的5,629,052、1997年6月10日授予Ampulski等人的5,637,194、1995年5月2日授予Hermans等人的5,411,636、1995年10月18日以Wendt等人的名義公布的EP 677612。
薄紙巾基質(zhì)可以為通風(fēng)干燥的或常規(guī)干燥的。任選地，基質(zhì)可通過起縐或濕式微收縮來縮短。起縐和/或濕微收縮公開于以下普通轉(zhuǎn)讓的美國專利中2000年4月11日授予Neal等人的6,048,938、1999年8月24日授予Neal等人的5,942,085、1999年2月2日授予Vinson等人的5,865,950、1984年4月3日授予Wells等人的4,440,597、1980年5月4日授予 Sawdai的4,191,756和2001年2月13日授予Neal等人的6,187,138。
常規(guī)壓制薄頁紙和制備上述紙張的方法是本領(lǐng)域已知的。參見2003年4月15日授予Barnholtz等人的普通轉(zhuǎn)讓的美國專利6,547,928。一種適合的薄頁紙為圖樣致密的薄頁紙，其特征在于具有相對低纖維密度的相對高堆積體積區(qū)域和一排相對高纖維密度的致密區(qū)域?？晒┻x擇地，高堆積體積區(qū)域表征為墊座區(qū)域?？晒┻x擇地，致密區(qū)域稱為關(guān)節(jié)區(qū)域。在高堆積體積區(qū)域內(nèi)致密區(qū)域可以不連續(xù)地間隔開或者在高堆積體積區(qū)域內(nèi)完全或部分相互連接。用于制造圖樣致密薄頁紙幅的方法公開于1967年1月31日授予Sanford等人的美國專利3,301,746、1976年8月10日授予Ayers的美國專利3,974,025、1980年3月4日公布的美國專利4,191,609、以及1987年1月20日公布的美國專利4,637,859、1967年1月31日授予Sanford等人的美國專利3,301,746、1974年5月21日授予Salvucci，Jr等人的美國專利3,821,068、1976年8月10日授予Ayers的美國專利3,974,025、1971年3月30日授予Friedberg等人的美國專利3,573,164、1969年10月21日授予Amneus的美國專利3,473,576、1980年12月16日授予Trokhan的美國專利4,239,065和1985年7月9日授予Trokhan的美國專利4,528,239中。
未壓實(shí)的非圖樣致密薄頁紙結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的考慮范疇內(nèi)，并且被描述于1974年5月21日授予Joseph L.Salvucci，Jr.等人的美國專利3,812,000和1980年6月17日授予Henry E.Becker等人的美國專利4,208,459中也考慮了本領(lǐng)域所稱的無皺薄頁紙。現(xiàn)有技術(shù)中已提出了如此制備無皺薄頁紙的技術(shù)。例如，1995年10月18日公布的授予Wendt等人的歐洲專利申請0 677 612A2，1994年9月28日公布的授予Hyland等人的歐洲專利申請0 617 164 A1和1997年8月12日公布的授予Farrington等人的美國專利5,656,13。
可將其它物質(zhì)加入到含水造紙配料或胚網(wǎng)中，以賦予產(chǎn)品其它所需的特性或改進(jìn)造紙工藝，只要它們可與軟化組合物化學(xué)性質(zhì)相容，并且不會顯著和不利地影響本發(fā)明的柔軟性或強(qiáng)度特性。雖然特別地包括下列物質(zhì)，但是對其的包括并不是包括一切的。其它物質(zhì)只要不妨礙或削弱本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，就也可包括其中。
當(dāng)含水的造紙配料遞送至造紙工序時，通常向造紙工序中添加陽離子電荷偏置劑，以控制其ζ電勢。使用這些物質(zhì)是因為大多數(shù)固體在本質(zhì)上具有負(fù)的表面電荷，包括纖維素纖維和細(xì)纖維絲及大部分無機(jī)填充劑的表面。傳統(tǒng)上使用的一種陽離子電荷偏置劑是明礬。本領(lǐng)域最近進(jìn)行電荷偏置是通過使用相對低分子量的陽離子合成聚合物，優(yōu)選地具有分子量不超過約500,000，更優(yōu)選地不超過約200,000，或甚至約100,000。這種低分子量陽離子合成聚合物的電荷密度相對高些。這些電荷密度的范圍為約4至約8當(dāng)量氮陽離子每千克聚合物。一個示例性物質(zhì)是康奈提格州Stamford的Cytec公司的產(chǎn)品Cypro 514_。在本發(fā)明的實(shí)施中，明顯可以使用上述物質(zhì)。
本領(lǐng)域提出，為改進(jìn)構(gòu)成、排流、強(qiáng)度和吸水量，可使用高表面積、高陰離子電荷的微粒。參見例如1993年6月22日授予Smith的美國專利5,221,435。
如果想要得到持久的濕強(qiáng)度，則可向造紙配料或胚纖網(wǎng)中加入陽離子濕強(qiáng)度樹脂。上述樹脂的適宜類型描述于1972年10月24日公布的美國專利3,700,623和1973年11月13日公布的美國專利3,772,076中，這兩個專利均授予了Keim。
當(dāng)潤濕時，許多紙制品必須具有有限的強(qiáng)度，這是因為需要通過盥洗室進(jìn)入化糞系統(tǒng)或下水道系統(tǒng)對其進(jìn)行處理。如果賦予這些制品濕強(qiáng)度，短暫的濕強(qiáng)度(其特征在于一旦處于有水存在的條件下，其初始強(qiáng)度部分或全部衰減)是優(yōu)選的。如果需要短效的濕強(qiáng)度，則粘合劑物質(zhì)可選自二醛淀粉或其它具有醛官能度的樹脂，如緬因州Scarborough的NationalStarch and Chemical Company出售的Co-Bond 1000_、康奈提格州Stamford的Cytec出售的Parez 750_和描述于1 991年1月1日公布授予Bjorkquist的美國專利4,981,557中的樹脂，以及其它本領(lǐng)域已知的具有上述衰變性質(zhì)的這些樹脂。
如果需要增強(qiáng)的吸收性，可使用表面活性劑處理本發(fā)明的薄頁紙幅。如果使用表面活性劑，其含量為所述薄頁紙幅的干纖維重量的優(yōu)選約0.01％至約2.0％。該表面活性劑優(yōu)選具有的烷基鏈含有八個或更多個碳原子。示例性陰離子表面活性劑包括直鏈烷基磺酸鹽和烷基苯磺酸鹽。示例性的非離子表面活性劑包括烷基葡萄糖苷，其包括烷基葡萄糖苷酯例如Crodesta SL-40_，購自紐約州New York的Croda，Inc.；如1977年3月8日公布的授予Langdon等人的美國專利4,011,389中所描述的烷基葡萄糖苷醚；以及烷基聚乙氧基化酯，例如Pegosperse 200 ML，購自康奈提格州Greenwich的Glyco Chemicals，Inc.及IGEPAL RC-520_，購自新澤西州Cranbury的Rhone Poulenc Corporation?？晒┻x擇地，具有高不飽和度(單和/或多)和/或支鏈烷基的陽離子軟化劑活性成分可明顯增強(qiáng)吸收性。
此外，可使用其它化學(xué)軟化劑。合適的化學(xué)軟化劑包括季銨化合物，其包括，但不限于熟知的二烷基二甲基銨鹽(例如，二牛油基二甲基氯化銨、二牛油基二甲基甲酯硫酸銨、二(氫化牛油)二甲基氯化銨等)。這些軟化劑的某些變體包括之前提到的二烷基二甲基銨鹽及季銨酯的單酯或二酯變體，該季銨酯是由脂肪酸與甲基二乙醇胺和/或甲基三乙醇胺反應(yīng)，隨后與甲基氯化物或二甲基硫酸鹽季銨化制得的。另一類造紙?zhí)砑拥幕瘜W(xué)軟化劑包含熟知的有機(jī)活性聚二甲基硅氧烷成分，其包含最優(yōu)選的氨基官能化聚二甲基硅氧烷。
還可將填充劑材料摻入到本發(fā)明的薄頁紙中。1997年3月18日授予Vinson等人的美國專利5,611,890公開了適合作為本發(fā)明的基質(zhì)的填充薄紙巾紙制品。
上述任選化學(xué)添加劑的列表實(shí)際上僅為示例性的，并不意味是對本發(fā)明范圍的限制。
適用于本發(fā)明方法的另一類基質(zhì)為包含合成纖維的非織造纖維網(wǎng)。此類基質(zhì)的實(shí)施例包括但不限于紡織品(例如，織造和非織造物等)、其它非織造基質(zhì)和包含合成或多組分纖維的紙狀產(chǎn)品。其它優(yōu)選基質(zhì)的代表性實(shí)施例可見于以下專利中1986年12月16日授予Curro等人的美國專利4,629,643、1986年9月2日授予Curro等人的美國專利4,609,518、以Haq的名義提交的歐洲專利申請EP A 112 654、以Trokhan等人的名義于2003年2月6日提交的共同未決的美國專利申請10/360,038、以Trokhan等人的名義于2003年2月6日提交的共同未決的美國專利申請10/360,021、2002年7月10日以Zink等人的名義提交的共同未決的美國專利申請10/192,372和2000年12月20日以Curro等人的名義提交的共同未決的美國專利申請10/149,878。
本發(fā)明也涉及用于生產(chǎn)深嵌套壓花的紙制品的方法，所述方法包括以下步驟a)生產(chǎn)具有未壓花的濕破裂強(qiáng)度的一個或多個紙層片，b)壓花一個或多個紙層片，其中所得的壓花紙層包括平均壓花高度達(dá)至少約650μm的多個壓花并具有大于未壓花濕強(qiáng)度的約85％的成品濕破裂強(qiáng)度。
作為深嵌套壓花的紙制品基質(zhì)的所生產(chǎn)的一個或多個紙層片可為上述的任何種類的纖維結(jié)構(gòu)，例如所述紙為薄紙巾制品。引入層片的未壓花濕破裂強(qiáng)度采用下面所述的“濕破裂強(qiáng)度測試方法”進(jìn)行測定。當(dāng)一個以上的紙層片被壓花時，在一個樣本上測定濕破裂強(qiáng)度，所述樣本在面對面沒有膠合地一起放進(jìn)測試儀中的各個層片的樣本上取得。
可采用任何深嵌套壓花方法執(zhí)行本發(fā)明的受權(quán)利要求書保護(hù)方法的壓花步驟。所得壓花紙可具有平均壓花高度達(dá)至少約650μm的壓花。其它實(shí)施方案可具有壓花高度大于1000μm，大于約1250μm或大于約1400μm的壓花。平均壓花高度通過如下文“測試方法”部分所述的“使用GFMPrimos光學(xué)輪廓儀的變形高度測試”進(jìn)行測定。
此外，成品壓花紙品的濕破裂強(qiáng)度通過下面的“濕破裂強(qiáng)度測試方法”進(jìn)行測定。由本發(fā)明的方法制成的制品的濕破裂強(qiáng)度可大于未壓花濕強(qiáng)度的約85％，大于90％或大于約92％。
圖4顯示了壓花紙制品的一個實(shí)施例。壓花紙制品10包括一個或多個薄頁紙結(jié)構(gòu)層片15，其中至少一個層片包括多個壓花20。一個或多個被壓花的層片用深嵌套壓花方法進(jìn)行壓花，使得壓花具有至少約650μm、至少1000μm、至少約1250μm或至少約1400μm的壓花高度31。薄紙巾紙制品的壓花高度31通過“壓花高度測定方法”進(jìn)行測定。
實(shí)施例實(shí)施例1用于實(shí)現(xiàn)所述壓花薄紙巾紙制品的一種纖維結(jié)構(gòu)是美國專利4,528,239中所述的通風(fēng)干燥(TAD)的差異密度結(jié)構(gòu)。這樣一種結(jié)構(gòu)可由下面的方法制成。
一個中試規(guī)模的長網(wǎng)造紙、通風(fēng)干燥的造紙機(jī)可被用于本發(fā)明的實(shí)施。將造紙纖維的漿液以大約0.15％的稠度泵到流漿箱。漿液由約65％的Northern Softwood Kraft纖維和約35％的未精制SouthernSoftwood Kraft纖維組成。該纖維漿液包含的陽離子聚胺氧氯丙烷濕強(qiáng)度樹脂的濃度為約12.5kg每噸干纖維，以及羧甲基纖維素的濃度為約3.25kg每噸干纖維。
脫水在長網(wǎng)金屬絲上進(jìn)行，并用真空箱促進(jìn)脫水。金屬絲為具有33.1縱向絲和30.7橫向絲每厘米的構(gòu)型，例如以84x78-M命名購自Albany International的產(chǎn)品。
把濕坯纖網(wǎng)從長網(wǎng)金屬絲轉(zhuǎn)移到TAD載體織物上，轉(zhuǎn)移時纖維稠度為約22％。金屬絲速度為約195米每分鐘。載體織物速度為約183米每分鐘。因為金屬絲的速度比載體織物快約6％，在轉(zhuǎn)移時產(chǎn)生了纖維網(wǎng)的濕縮短。因此，濕纖網(wǎng)縮短6％，載體織物的薄片側(cè)由光敏聚合物樹脂的連續(xù)的成圖案的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，所述圖案每厘米包含130個斜溝。斜溝以一個二軸的交錯構(gòu)型排列，且聚合物網(wǎng)覆蓋載體織物表面積的約25％。聚合物樹脂連接到織成的由每厘米27.6條縱向絲和13.8條橫向絲構(gòu)成的支撐構(gòu)件上并由該構(gòu)件支撐。光敏聚合物網(wǎng)突出支撐構(gòu)件約0.203mm。
在TAD烘干機(jī)在約232℃下運(yùn)轉(zhuǎn)的作用之后，在轉(zhuǎn)移到Y(jié)ankee干燥機(jī)上之前纖維網(wǎng)的稠度為約65％。由聚乙烯醇組成的起縐粘合劑的水溶液通過噴霧涂敷器以每噸產(chǎn)品含約2.5kg的比率被施用到Y(jié)ankee干燥機(jī)表面。Yankee干燥機(jī)以約183米每分鐘的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。在用刮粉刀使纖網(wǎng)起縐之前，纖維濃度被增加到約99％。刮粉刀的斜角為約25度并且相對于Yankee干燥機(jī)而言放置成可提供約81度的沖擊角度。Yankee干燥機(jī)在約157℃下運(yùn)轉(zhuǎn)，并且Yankee通風(fēng)柜在約177℃下運(yùn)轉(zhuǎn)。
干燥的、起縐的纖維網(wǎng)通過兩個壓光輥之間并卷在以165米每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)的卷軸上，這樣通過起縐存在著約16％的纖網(wǎng)縮短，6％的濕微收縮和另外的10％的干起縐。所得紙的基重為約24克每平方米(gsm)。
上述紙然后經(jīng)受本發(fā)明的深壓花方法的處理。兩個壓花輥刻印有如圖3所示的互補(bǔ)的、嵌套的突出。滾筒被裝在設(shè)備中，其中它們各自的軸線彼此平行。所述突出在形狀上為錐形，其頂(頂部或遠(yuǎn)端-即，遠(yuǎn)離它們從中突出的輥)直徑為約1.52mm以及底(底部或近端-即，最靠近它們從中突出的輥)直徑為約0.48mm。在每個輥上的突出高度為約3.05mm。曲率半徑為約0.76mm。嵌套輥的嚙合被設(shè)定為約2.49mm，并且上述紙以約36.6米每分鐘的速度通過嚙合縫隙。所得紙具有大于650μm的壓花高度和大于其未壓花濕強(qiáng)度的約85％的成品濕破裂強(qiáng)度。
實(shí)施例2在壓花薄紙巾紙制品的另一個優(yōu)選實(shí)施方案中，兩層單獨(dú)的紙層片由實(shí)施方案1中的造紙工藝制成。然后將兩層組合并通過實(shí)施方案1中的深嵌套壓花方法將兩層組合在一起并進(jìn)行壓花。所得紙制品具有大于650μm的壓花高度和大于其未壓花濕強(qiáng)度的約85％的成品濕破裂強(qiáng)度。
實(shí)施例3在壓花薄紙巾紙制品的另一個優(yōu)選實(shí)施方案中，三個分開的紙層片由實(shí)施方案1的造紙工藝制成。所述層片的兩個用實(shí)施方案1的深嵌套壓花方法進(jìn)行深嵌套壓花。所述三層薄頁紙然后以標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換加工方法進(jìn)行結(jié)合，使得兩個壓花層片是各自的外層以及未壓花層在制品的內(nèi)層。所得紙具有大于650μm的壓花高度和大于其未壓花濕強(qiáng)度的約85％的成品濕破裂強(qiáng)度。
實(shí)施例4在一個通風(fēng)干燥的優(yōu)選實(shí)施例中，美國專利4,528,239所述的差異密度結(jié)構(gòu)可由以下方法制成。
實(shí)施例1的TAD載體織物用由每厘米88.6個二軸錯排的斜溝構(gòu)成且樹脂高度為約0.305mm的載體織物來代替。該紙進(jìn)一步經(jīng)受實(shí)施例1的壓花方法處理，并且所得紙具有大于650μm的壓花高度和大于其未壓花濕強(qiáng)度的約85％的成品濕破裂強(qiáng)度。
實(shí)施例5本纖維結(jié)構(gòu)的一個可供選擇的實(shí)施方案為一種濕微收縮大于約5％的紙結(jié)構(gòu)，其與任何已知的通風(fēng)干燥工藝相結(jié)合。濕微收縮描述于美國專利4,440,597中。實(shí)施方案5的一個實(shí)施例可由以下方法生產(chǎn)。
將金屬絲速度增加到約203米每分鐘。載體織物速度為約183米每分鐘。金屬絲速度比TAD載體織物快10％，以便濕纖網(wǎng)縮短10％。實(shí)施例1的TAD載體織物被一個具有5-分紗編織、每厘米14.2縱向絲和12.6橫向絲的載體織物替換。Yankee速度為每分鐘約183米以及卷軸速度為每分鐘約165米。纖網(wǎng)通過濕微收縮被縮短10％以及通過干起縐縮短另外的10％。所得紙在壓花之前的基重為約33gsm。該紙進(jìn)一步經(jīng)受實(shí)施例1的壓花方法處理，并且所得紙具有大于650μm的壓花高度和大于其未壓花濕強(qiáng)度的約85％的成品濕破裂強(qiáng)度。
實(shí)施例6本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)的另一個實(shí)施方案是具有如美國專利5,672,248中所述的縱向壓痕關(guān)節(jié)的通風(fēng)干燥的紙結(jié)構(gòu)。一種依照美國專利5,672,248生產(chǎn)的以商品名Scott出售且由Kimberly ClarkCorporation制造的具有約38gsm基重的市售單層基質(zhì)將經(jīng)歷實(shí)施例1的壓花方法處理。所得紙制品具有大于650μm的壓花高度和大于其未壓花濕強(qiáng)度的約85％的成品濕破裂強(qiáng)度。
測試方法壓花高度測試方法使用市售自德國D14513 Teltow/Berlin的Warthestraβe 21的GFMesstechnik GmbH的GFM Primos Optical Profiler儀器測量壓花高度。GFM Primos Optical Profiler設(shè)備包括一個基于數(shù)字微鏡投影的小型光學(xué)測量傳感器，其由以下主要部件組成a)帶有1024×768直接數(shù)字控制反射鏡的DMD投影機(jī)，b)具有高分辨率(1300×1000像素)的CCD相機(jī)，c)適合于至少27×22mm測量面積的投影光學(xué)系統(tǒng)，和d)適合于至少27×22mm測量面積的記錄光學(xué)系統(tǒng)；基于小硬石板的一個臺三角架；一個冷光源；一個測量、控制和評定的計算機(jī)；測量、控制和評定的軟件ODSCAD 4.0英文版；以及用于側(cè)向(x-y)和垂直(z)校準(zhǔn)的調(diào)節(jié)探針。
GFM Primos Optical Profiler系統(tǒng)使用數(shù)字微鏡模式投影技術(shù)測量樣本的表面高度。分析的結(jié)果為表面高度(z)對xy位移的圖。系統(tǒng)具有分辨率為21微米的27×22mm的視場。高度分辨率應(yīng)被設(shè)置在0.10微米和1.00微米之間。高度量程為分辨率的64,000倍。
按以下步驟測量纖維結(jié)構(gòu)樣本1.打開冷光源。在冷光源上的設(shè)置應(yīng)為4和C，其應(yīng)當(dāng)在顯示上給出3000K的讀數(shù)。
2.打開計算機(jī)、監(jiān)視器和打印機(jī)并且打開ODSCAD 4.0 Primos軟件。
3.從Primos任務(wù)欄中選擇“Start Measurement”(開始測量)圖標(biāo)并且隨后點(diǎn)擊“Live Pic”(實(shí)時圖片)按鈕。
4.在約23℃±1℃(73_±2_)的溫度和50％±2％的相對濕度條件下，將30mm×30mm的纖維結(jié)構(gòu)產(chǎn)品樣本置于投影頭下并調(diào)節(jié)距離以獲得最佳焦點(diǎn)。
5.重復(fù)點(diǎn)擊“Pattern”(圖案)按鈕來投影幾種調(diào)焦模式的其中之一以有助于獲得最佳焦距(當(dāng)最佳焦距獲得時軟件十字線應(yīng)與投影的十字線對準(zhǔn))。定位投影頭正交于樣本表面。
6.穿過在投影機(jī)頭部側(cè)面的洞通過改變鏡頭上的孔調(diào)整圖像亮度和/或在屏幕上改變相機(jī)“gain”(增益)設(shè)置。不要將所述“gain”設(shè)置為高于7以控制電子噪聲量。當(dāng)照明最佳時，在屏幕底部標(biāo)識為“I.O.”的紅色圓圈將變?yōu)榫G色。
7.選擇“Technical Surface/Rough”(技術(shù)表面/粗糙)測試類型。
8.點(diǎn)擊“Measure”(測定)按鈕。這將在屏幕上凍結(jié)活動圖象，同時，圖像將被捕捉和數(shù)字化。在此期間保持樣本靜止是重要的，以避免所捕捉的圖像模糊。圖像將在大約20秒內(nèi)被捕捉。
9.用擴(kuò)展名“.omc”保存圖像到計算機(jī)文件中。這也將保存相機(jī)圖像文件“.kam”。
10.為了轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)進(jìn)入軟件的分析部分，點(diǎn)擊“clipboard/man”(剪貼板/人物)圖標(biāo)。
11.現(xiàn)在，點(diǎn)擊圖標(biāo)“Draw Cutting Lines”(繪制切割線)。確定活動線為線1。移動十字線至計算機(jī)屏幕圖像的左側(cè)上的最低點(diǎn)并且點(diǎn)擊鼠標(biāo)。然后移動十字線至當(dāng)前線上計算機(jī)屏幕圖像的右側(cè)上的最低點(diǎn)并且點(diǎn)擊鼠標(biāo)?，F(xiàn)在通過標(biāo)記點(diǎn)的圖標(biāo)點(diǎn)擊“Align”(對齊)?，F(xiàn)在在該線上的最低點(diǎn)上點(diǎn)擊鼠標(biāo)，然后在該線上的最高點(diǎn)上點(diǎn)擊鼠標(biāo)。點(diǎn)擊“Vertical”(垂直)距離圖標(biāo)。記錄距離的測量值?，F(xiàn)在抬高活動線到下一條線，并且重復(fù)前面的步驟，這樣做直至所有的線(總共六(6)條線)均已被測量。取所有記錄數(shù)據(jù)的平均值，并且如果單位不是微米，則將它轉(zhuǎn)換成微米(μm)。對于這種重復(fù)，該數(shù)據(jù)即為變形高度。對于花紋纖維結(jié)構(gòu)和或花紋薄頁衛(wèi)生紙制品樣本中的另一個圖像重復(fù)該步驟并取變形高度的平均值。再重復(fù)該步驟三次(總共四次重復(fù)過程)。取四次重復(fù)過程的平均值來得到樣本的壓花高度。濕破裂強(qiáng)度方法本文所用的“濕破裂強(qiáng)度”是指當(dāng)纖維結(jié)構(gòu)和/或摻入纖維結(jié)構(gòu)的紙制品潤濕并經(jīng)受垂直于纖維結(jié)構(gòu)和/或紙制品平面的變形時，其吸收能量的能力的量度。濕破裂強(qiáng)度可使用裝有2000g測力傳感器的Thwing-Albert Burst Tester目錄號177測量，該設(shè)備購自賓夕法尼亞州Philadelphia的Thwing-Albert Instrument Company。
對于薄片長度(MD)為約280mm(11英寸)的單層或雙層制品，從卷上取下兩個可用單元。在穿孔處小心地將可用單元分開并將它們一個接一個彼此堆疊起來。在縱向上將可用單元切成兩半以獲得四個可用單元厚的樣本疊。對于小于280mm(11英寸)可用單元，從卷上小心地取下兩條的三個可用單元。堆疊條帶使穿孔和邊緣對齊。通過在橫向上小心地裁切在每個端部可用單元取下相等部分，以便中間單元加上兩個端部可用單元的剩余部分的總長度為約280mm(11英寸)。在縱向上將樣本疊切成兩半以獲得四個可用單元厚的樣本疊。
樣本接下來進(jìn)行爐內(nèi)時效。在一個窄邊緣的中心處小心地固定好小回形針或夾具?！吧却怠睒颖警B的另一端將紙巾分開，其允許空氣在它們之間循環(huán)。在一個105℃±1℃(221_±2_)的強(qiáng)制通風(fēng)爐中用夾具將每個樣本疊懸掛五分鐘±10秒。在加熱周期過后，從爐中取出樣本疊并在測試前冷卻最少3分鐘。
取一個樣本條，握住樣本的窄橫向邊緣，將樣本中心浸漬在裝有約25mm蒸餾水的平鍋里。讓樣本浸在水中四(4)(±0.5)秒。取出樣本，握在手中排水三(3)(±0.5)秒，讓水橫向流出。排水步驟后立即繼續(xù)測試。將濕樣本外表面朝上放置在耐破度測試儀的樣本夾持設(shè)備的低環(huán)中，使得樣本的潤濕部分完全覆蓋樣本定位環(huán)的開口表面。如果出現(xiàn)皺紋，則將樣本丟棄，并使用新樣本重復(fù)測試。當(dāng)樣本在低樣本定位環(huán)上適當(dāng)定位后，打開降低耐破度測試儀的上環(huán)的開關(guān)?，F(xiàn)在，樣本定位設(shè)備已牢固地夾位了待測試樣本。這時，通過按耐破度測試儀上的開始按鈕立即開始破裂測試。壓桿開始朝著樣本的潤濕表面上升。在樣本被撕開或破裂的瞬間記錄最大讀數(shù)。壓桿將自動倒退并返回初始位置。在另外三(3)個樣本上重復(fù)上述程序，共進(jìn)行四(4)次測試，即四(4)次平行實(shí)驗。記錄四(4)次平行實(shí)驗的平均值作為結(jié)果，精確到克。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)深嵌套壓花的紙制品的設(shè)備，所述設(shè)備包括均可在軸線上旋轉(zhuǎn)的兩個壓花滾筒，所述軸線相互平行；每個滾筒具有表面和在其表面上的多個突出，每個滾筒上的所述多個突出以非隨機(jī)圖案設(shè)置，其中各自的非隨機(jī)圖案彼此相配；對準(zhǔn)兩個壓花滾筒使得各自相配的非隨機(jī)圖案的突出嵌套在一起，使得突出彼此嵌入至大于1.016mm，優(yōu)選大于1.524mm的深度；其中所述突出包括頂平面和側(cè)壁，所述頂平面和側(cè)壁在突出接角處交匯，并且所述突出接角具有大于0.076mm并小于1.778mm，優(yōu)選大于0.508mm并小于0.1016mm的曲率半徑。
2.一種用于生產(chǎn)深嵌套壓花的紙制品的方法，所述方法包括以下步驟a)將一個或多個紙層片遞送到壓花設(shè)備；和b)通過兩個壓花滾筒之間的縫隙壓花所述一個或多個紙層片，每個滾筒具有以非隨機(jī)圖案設(shè)置的多個突出，其中各自的非隨機(jī)圖案彼此相配，其中對齊所述兩個壓花滾筒使得所述各自相配的非隨機(jī)圖案的突出嵌套在一起，使得所述突出彼此嵌入至大于1.016mm的深度，并且其中所述突出包括頂平面和側(cè)壁，所述頂平面和側(cè)壁在突出接角處交匯，并且所述突出接角具有在0.076mm至1.778mm范圍內(nèi)的曲率半徑。
3.一種用于生產(chǎn)深嵌套壓花的紙制品的方法，所述方法包括以下步驟a)將一個或多個紙層片遞送到壓花設(shè)備；和b)壓花所述一個或多個紙層片；其中所得單個或多個壓花紙層片包括平均壓花高度為至少650μm的多個壓花并具有大于所述未壓花濕強(qiáng)度的85％的成品濕破裂強(qiáng)度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述生產(chǎn)和壓花的紙為薄紙巾紙。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所得壓花紙具有至少1000μm，優(yōu)選至少1250μm，并且更優(yōu)選至少1400μm的平均壓花高度。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中遞送到所述壓花設(shè)備并壓花的所述紙為薄紙巾紙基質(zhì)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中兩層薄紙巾紙基質(zhì)被遞送到所述設(shè)備并被壓花。
8.一種紙制品，所述紙制品具有平均壓花高度大于650μm的多個壓花并具有未壓花濕破裂強(qiáng)度和大于所述未壓花強(qiáng)度的85％的成品濕破裂強(qiáng)度。
9.如權(quán)利要求8所述的紙制品，其中所述紙層片為薄紙巾紙制品的層片。
10.如權(quán)利要求9所述的紙制品，其中所述多個壓花具有大于1000μm的平均壓花高度和大于所述未壓花強(qiáng)度的90％的成品濕破裂強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)深嵌套壓花的紙制品的包括兩個壓花滾筒(100，200)的設(shè)備，每個滾筒具有在其表面上的多個突出(110，210)。每個滾筒上的突出以非隨機(jī)圖案進(jìn)行設(shè)置，其中各自的非隨機(jī)圖案彼此相配。對齊兩個壓花滾筒使得各自相配的非隨機(jī)圖案的突出嵌套在一起，使得突出彼此嵌入至大于約1.016mm的深度。每個突出均包括頂平面(130，230)和側(cè)壁(140，240)，其中頂平面和側(cè)壁在突出接角(150，250)處交匯。本發(fā)明設(shè)備的壓花滾筒突出的突出接角具有在約0.076mm至約1.778mm范圍內(nèi)的曲率半徑。
文檔編號D21F11/14GK1953867SQ200580015788
公開日2007年4月25日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者D·N·博特曼, K·B·麥克尼爾, M·A·拉塞爾, G·V·韋格勒, K·M·維維 申請人:寶潔公司