專利名稱：壓花裝置的制作方法
專利說明壓花裝置
背景技術(shù)：
壓花是指機(jī)械作用于基片以使基片在壓力所用下與壓花輥上通過雕刻或以其它方式所形成圖案的深度和輪廓一致的行為。這種工藝被廣泛地用于消費產(chǎn)品的生產(chǎn)。制造商采用壓花工藝將紋理或凸紋圖案施加到由紡織品、紙、合成材料產(chǎn)品、塑性材料產(chǎn)品、金屬產(chǎn)品和木材制成的產(chǎn)品中。
壓花輥通常包括多個獨立的壓花元件，這些元件被配置形成壓花圖案。近來，出現(xiàn)了從由具有相對小的壓花區(qū)域的點或短線元件構(gòu)成的圖案向由具有較大壓花區(qū)域的曲線元件構(gòu)成的圖案發(fā)展的趨勢。例如，花、蝴蝶和幾何圖案當(dāng)前通常由基本連續(xù)的曲線元件而不是一系列獨立的點或短線元件構(gòu)成。和由點或短線元件構(gòu)成的圖案相比，曲線元件構(gòu)成的圖案往往具有更好的美感。人們相信，對于給定的壓花區(qū)載荷，在使用曲線元件(面積較大)而不是點元件(面積較小)的情況下，每個壓花元件施加給被壓花基片的凈力明顯較小。因此，當(dāng)將點元件換成曲線元件的可能結(jié)果是在基片中所產(chǎn)生圖案的清晰度明顯降低。
在紙例如薄頁紙的生產(chǎn)中，常常希望在其具有吸引人的美感的同時具有高的柔軟度，這會使用戶有好的觸感。對薄頁紙基片進(jìn)行壓花常常在提高美感的同時使其具有膨松和柔軟的觸感。改進(jìn)壓花工藝和被壓花基片的視覺外觀能夠提高薄頁紙的性能和/或用戶的感覺?，F(xiàn)今高級薄頁紙產(chǎn)品的用戶希望最終產(chǎn)品中的壓花圖案輪廓清晰。用戶常常將高壓花清晰度等同于優(yōu)質(zhì)的標(biāo)志，因為在他們購買薄頁紙產(chǎn)品之前往往不能接觸或觸摸到這種產(chǎn)品。因此，在壓花領(lǐng)域的總體目的是改進(jìn)由壓花工藝在基片中產(chǎn)生的外觀和壓花清晰度。另外，對于采用曲線或直線元件產(chǎn)生的圖案，也存在改進(jìn)壓花清晰度的需要。


發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在一個實施例中，當(dāng)使用鋼/橡膠構(gòu)成的壓花區(qū)時，通過在線壓花元件的頂面設(shè)有小臺階或一系列的缺口，可以提高紙基片中的壓花清晰度。通過控制臺階或缺口的具體幾何形狀，橡膠輥的彈性體表面變形進(jìn)入臺階或缺口中，因此沿著曲線元件的表面產(chǎn)生附加的夾點。當(dāng)使用線壓花元件時，這些夾點可以進(jìn)一步設(shè)置和限定基片中的壓花圖案，從而有助于提高壓花清晰度。
因此，在一個實施例中，本發(fā)明涉及一種包括剛性壓花輥的裝置，該剛性壓花輥具有包含至少一個線壓花元件的壓花表面。彈性體包覆輥與該剛性壓花輥相對置，并且所述至少一個線壓花元件包括一頂面，該頂面具有第一邊緣、與第一邊緣相對的第二邊緣、以及在該在第一邊緣和第二邊緣之間測得的寬度A。靠近第一邊緣或第二邊緣設(shè)有臺階，該臺階包括立面和平臺。平臺具有在立面和線壓花元件的側(cè)壁之間測得的寬度B，并且立面具有沿著與線壓花元件的底面正交的軸線在平臺和頂面之間測得的垂直高度C。最后，A為約0.010英寸到約0.10英寸，B為約0.010英寸到約0.10英寸，C為0.0025英寸到約0.015英寸；C/B的比值為約0.25到約1.5；和A/B的比值為約0.1到約10.0。



參考以下的描述、后附的權(quán)利要求書和附圖，將會更好地理解本發(fā)明上述方面和其它特征、方面和優(yōu)點，其中 圖1為壓花元件的一個實施例的透視圖，該壓花元件具有沿著該元件的頂面的一個邊緣的小臺階； 圖2為壓花元件的另一個實施例的透視圖，該壓花元件具有沿著該元件的頂面的一個邊緣的一系列缺口； 圖3為壓花元件的又一個實施例的透視圖，該壓花元件具有沿著該元件的頂面的兩個邊緣的一系列缺口； 圖4為壓花元件的另一個實施例的透視圖，該壓花元件具有沿著該元件頂面的一個邊緣的一系列缺口； 圖5為壓花元件的另一個實施例的透視圖，其中該元件具有凹入到該元件頂面中的一系列凹槽； 圖6為紙幅布置成被夾在雕刻壓花棍和彈性體包覆輥之間的側(cè)視圖； 圖7為由多個曲線壓花元件構(gòu)成的花形壓花圖案的透視圖，該曲線壓花元件具有沿著該元件頂面的一個邊緣的臺階； 圖8為另一種壓花元件的透視圖，該壓花元件具有沿著該元件的頂面的一個邊緣的一系列不同形狀的缺口。
在本說明書和附圖中重復(fù)使用附圖標(biāo)記是用來表示本發(fā)明的相同的或相似的特征或元件。
定義 在本文中，包括權(quán)利要求書中所用到的“包括”、“具有”和“包含”等用語的多種型式在法律上是等同的且為開放式的。因此，除了列舉的元件、功能、步驟或限定之外還可能存在附加的、未提及的元件、功能、步驟或限定。
本文中的“基片”為柔性片材或纖網(wǎng)材料，其可用于家務(wù)勞動、個人護(hù)理、健康護(hù)理、食品包裝或者化妝品的施用或去除。合適基片的非限制性例子包括非織造基片；機(jī)織基片；水力纏結(jié)基片；空氣纏結(jié)基片；包括纖維素的紙基片例如薄頁紙、衛(wèi)生紙、紙巾、餐巾紙或者化妝紙；蠟紙基片；包括纖維素纖維和聚合物纖維的同成形基片；濕基片例如濕巾、潤濕清潔巾、潤濕衛(wèi)生紙巾和嬰兒濕巾；膜或塑料基片例如那些用來包裝食品的基片；和金屬基片例如鋁箔。另外，由兩層或多層任何前述基片層壓或?qū)盈B在一起的基片。

具體實施例方式
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，本文的論述僅是對一些特定的實施例的描述，而不會限制本發(fā)明更寬的方面。
通過使用至少一個剛性雕刻輥與彈性體包覆輥相結(jié)合形成用于基片通過的壓花區(qū)，從而在該基片上形成壓花圖案。一個或多個連續(xù)的壓花區(qū)可用來對基片表面進(jìn)行壓花。可以對壓花區(qū)進(jìn)行調(diào)整，以具有將兩表面推擠到一起的特定加載力，或者設(shè)置成使彈性體包覆輥有特定變形例如固定的壓花區(qū)寬度。彈性體輥(現(xiàn)有技術(shù)中公知的為橡膠輥)具有壓靠在剛性輥的浮雕壓花圖案上時發(fā)生變形的表面。當(dāng)基片經(jīng)過兩輥之間的壓花區(qū)時，剛性輥上圖案被賦在基片上。剛性壓花輥中的圖案可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多種方法雕成，例如激光雕刻，使用雕刻刀具的機(jī)械雕刻，或者用機(jī)床如CNC(計算機(jī)數(shù)控)機(jī)床和磨銑鉆頭在表面上切制圖案等。
通常用鋼棍作為剛性輥；然而，也可使用硬度明顯大于彈性輥上的包覆材料的塑料表面、其它金屬表面或者任何其它材料表面。彈性體包覆輥的外表面的硬度按邵氏硬度A刻度的硬度計計算優(yōu)選為約40到約80，或者為約60邵氏硬度A到約70邵氏硬度A。彈性體包覆輥最好具有鋼芯，該鋼芯包覆有厚度為約0.375英寸到約1英寸(約9.5mm到約24.5mm)，并且優(yōu)選為0.5英寸到約0.625英寸(約12.7mm到約15.9mm)的彈性體材料。用于包覆該彈性體輥的典型材料包括天然或合成橡膠，為購自杜邦公司的

丁腈橡膠，聚氨酯，氫化丁腈，苯乙烯橡膠和EPDM(三元乙丙)橡膠。
參考圖1，示出了線壓花元件10。該線壓花元件10可以是直線型、曲線型、或者直線段和曲線段的組合。線壓花元件10具有雕刻高度H，其是指沿底面14的正交坐標(biāo)軸線的垂直距離，該高度在底面14和頂面12之間測得且為線壓花元件10的高度。根據(jù)壓花圖案和應(yīng)用，選擇的元件高度通常是不同的。較大的元件高度通常用在被壓花基片的松厚度需要大幅增加的場合。較小的元件高度通常用在需要密實的最終產(chǎn)品的場合。
用于對紙巾基片進(jìn)行壓花的典型元件高度通常為約0.040英寸到約0.075英寸(約1.0mm到約1.9mm)，其中大約0.055英寸(約1.4mm)是相當(dāng)常見的。用于浴巾紙基片的典型元件高度通常為約0.020英寸到約0.055英寸(約0.5mm到約1.4mm)，其中通常選擇大約0.040英寸(約1.0mm)以上。用于餐巾紙基片的典型元件高度通常為0.025英寸到約0.045英寸(約0.6mm到約1.1mm)，其中大約0.035英寸(約0.9mm)是相當(dāng)常見的。涉及到壓花元件高度的兩個專利為于1997年12月2日授予Brown等人的題目為“Embossing With Reduced Element Height”美國專利US 5,693,403和于2000年6月20日授予Salman等人的題目為“Calendered and EmbossedTissue Products”的美國專利US6,077,390。
側(cè)壁角度16是指從線壓花元件10的底面14延伸出來第一側(cè)壁18和第二側(cè)壁19相對于與該底面相交的正交坐標(biāo)軸線的角度。側(cè)壁角度通常為+3度到+30度，其中+22度是常見的。通常，較大的側(cè)壁角度易于雕刻和在操作時避免塵埃保持清潔，而較小的側(cè)壁角度可提供改進(jìn)的壓花清晰度或?qū)盈B連接。
頂部半徑20和底部半徑22是指線壓花元件的頂部和底部處的曲率半徑。底部半徑22為沿著第一側(cè)壁18和第二側(cè)壁19與底面14的交匯處邊緣的半徑。頂部半徑20為沿著頂面12的邊緣的半徑，例如第一側(cè)壁18和頂面12交匯形成的第一邊緣21或者與第一邊緣相對的第二邊緣23。頂部半徑20和底部半徑22大致上是相同的，并且在約0.001英寸到約0.010英寸(約0.03mm到約0.25mm)的變動范圍內(nèi)，其中大約0.005英寸(大約0.13mm)相當(dāng)常見。通常，較大的半徑便于雕刻并且導(dǎo)致在給定的壓花平面處的下壓程度較小，而較小的頂部半徑提高了壓花清晰度并在給定的壓花平面處產(chǎn)生較大的松厚度。
線壓花元件10還包括靠近元件的頂面12的臺階24。該臺階24可以靠近頂面12的兩邊緣21，23中的任何一個布置。臺階24包括基本平行于底面14的平臺26，和立面28。該立面28相對于底面14的正交坐標(biāo)軸成一定角度，并且與底面的正交坐標(biāo)軸所成的立面角度30通常和兩側(cè)壁18，19的側(cè)壁角度16的范圍相同。在本發(fā)明的多個實施例中，和底面的正交坐標(biāo)軸線所成的立面角度30可以為約+3度到約+30度。
線壓花元件的頂面12具有在第一邊緣21和第二邊緣23之間測得的寬度，其用A表示，并且平臺26具有在立面28和第二側(cè)壁19之間測得的寬度，其用B表示。立面28具有沿底面14的正交坐標(biāo)軸線在頂面12和平臺26之間垂直測得的高度，其用C表示。另外，線壓花元件10具有沿著該元件在側(cè)壁18與底面14的交匯線測得的長度L。線壓花元件10的長度為沿元件的彎曲部分(如果有)測得的總長度。臺階24與線壓花元件10具有基本相同的長度L。通常情況下，長度L大于或等于約0.100英寸(大約2.5mm)，或者大于或等于3A。因此，線壓花元件10明顯比具有基本呈圓形的頂面12的典型的“點”壓花元件長。
發(fā)明人已經(jīng)通過研究確定如果臺階24的幾何形狀在特定的尺寸范圍內(nèi)，并且這些尺寸的某些比率在特定的范圍內(nèi)，在薄頁紙上可以獲得改進(jìn)的壓花清晰度。通過將參數(shù)保持在表1中給出的界限內(nèi)，橡膠輥的彈性體表面能夠變形進(jìn)入由臺階24限定的凹處，因此產(chǎn)生附加的多個夾點，在這些地方平臺26與第二側(cè)壁19相交形成的第三邊緣25，而立面28沿著第二邊緣23與頂面12相交。當(dāng)使用鋼/橡膠壓花區(qū)時，這些附加的夾點在紙巾中產(chǎn)生更持久的褶皺和折痕，提高了壓花產(chǎn)品中的壓花清晰度。參見表1，以英寸(”)和毫米(mm)為單位給出了參數(shù)的范圍。
表1臺階的幾何形狀 表1中的多個參數(shù)的值為近似值，并且應(yīng)當(dāng)閱讀或理解為就像在數(shù)字之前前放有術(shù)語近似或約。列項下所列的單行的多個數(shù)值可以用來形成具體參數(shù)的范圍?？梢酝ㄟ^采用表中所示的用于一參數(shù)的最大值和最小值來建立參數(shù)范圍。例如，參數(shù)A為約0.010英寸到約0.1英寸(約0.25mm到約2.54mm)。
對于任意行中落入最大值和最小值之間的其它范圍可以通過采用任意一對列項值來創(chuàng)建該行內(nèi)的范圍的兩個端點來形成。例如，對于所列的任何參數(shù)可能的范圍為從最小值到最大值，從最小值到高優(yōu)選值，從最小值到優(yōu)選值，從最小值到低優(yōu)選值，從低優(yōu)選值到最大值，從低優(yōu)選值到高優(yōu)選值，從低優(yōu)選值到優(yōu)選值，從優(yōu)選值到最大值，從優(yōu)選值到高優(yōu)選值或者從高優(yōu)選值到最大值。
通常，當(dāng)通過使B或C相對A增加使得臺階24變得太大時，壓花清晰度下降?？梢韵嘈?，降低的壓花清晰度是由于橡膠輥更多地通過臺階24而不是頂面12擠壓紙巾。理想的是，頂面12和臺階24在壓花基片上產(chǎn)生的夾緊力應(yīng)該不相上下，使得相近的壓力或力存在于頂部邊緣21，23和第三邊緣25處。因此，當(dāng)使用鋼/橡膠壓花區(qū)時，通過使幾何形狀保持在表1中所列的范圍內(nèi)，顯著提高了壓花清晰度。通常，當(dāng)參數(shù)接近欄中標(biāo)出的值時，結(jié)果在紙巾產(chǎn)品中產(chǎn)生了所希望的改進(jìn)壓花清晰度。
在一個用于浴巾紙和餐巾紙的一個優(yōu)選實施例中，表1中的參數(shù)范圍可以進(jìn)一步減小。對于浴巾紙和餐巾紙，這種薄頁紙的基重往往較低且較薄。另外，對浴巾紙和餐巾紙進(jìn)行壓花更多是為了裝飾效果且較少是為了增加最終產(chǎn)品的松厚度/體積。因此，對浴巾紙和餐巾紙來說，A可以為0.010英寸到約0.020英寸(約0.25mm到約0.51mm)，B可以為0.010英寸到0.020英寸(約0.25mm到約0.51mm)，C可以為0.004英寸到約0.010英寸(約0.10mm到約0.25mm)，比值C/B可以為約0.38到約1.0，和比值A(chǔ)/B可以為約0.6到約3.0。并不要求所有的參數(shù)均處于期望的范圍內(nèi)。例如，A可以為0.018英寸(約0.46mm)和C可為0.018英寸(約0.46mm)。
在用于紙巾的一個優(yōu)選實施例中，表1中的參數(shù)范圍可以被進(jìn)一步減小。對于紙巾來說，紙幅的基重往往較高且較厚。另外，對紙巾進(jìn)行壓花往往是為產(chǎn)生松厚度/體積，而較少強(qiáng)調(diào)裝飾性。因此，對紙巾來說，A可以為約0.020英寸到約0.040英寸(約0.51mm到約1.02mm)，B可以為約0.020英寸到約0.040英寸(約0.51mm到約1.02mm)，C可以為0.004英寸到約0.010英寸(約0.10mm到約0.25mm)，比值C/B可以約0.38到約1.0，和比值A(chǔ)/B可以為約0.6到約3.0。并不要求所有的參數(shù)均處于每個指定的范圍內(nèi)。例如，A可以為0.018英寸(約0.46mm)和C可為0.018英寸(約0.46mm)。
現(xiàn)參考圖2和圖3，示出了線壓花元件10的另兩個實施例。線壓花元件10可以是直線型，曲線型，或者直線段和曲線段的組合。線壓花元件10具有雕刻高度H，其是指沿著底面14的正交坐標(biāo)軸的垂直距離，該高度在底面14和頂面12之間測得且為線壓花元件10的高度。根據(jù)壓花圖案和應(yīng)用場合的不同，所選的元件高度通常是不同的。高度較大的元件通常用在被壓花基片的松厚度需要大幅增加的場合。高度較小的元件通常用在需要密實的最終產(chǎn)品的場合。用于對紙巾基片進(jìn)行壓花的典型元件高度通常為約0.040英寸到約0.075英寸(約1.0mm到約1.9mm)，其中大約0.055英寸(約1.4mm)是相當(dāng)常見的。用于浴巾紙基片的典型元件高度通常為約0.020英寸到約0.055英寸(約0.5mm到約1.4mm)，其中通常選擇大約0.040英寸(約1.0mm)作為起點。用于餐巾紙基片的典型元件高度通常為0.025英寸到約0.045英寸(約0.6mm到約1.1mm)，其中大約0.035英寸(約0.9mm)是相當(dāng)常見的。
側(cè)壁角度16是指從線壓花元件10的底面14延伸出來第一側(cè)壁18和第二側(cè)壁19相對于與該底面相交的正交坐標(biāo)軸線的角度。側(cè)壁角度通常為+3度到+30度，其中+22度是常見的。通常，較大的側(cè)壁角度便于雕刻和在操作時避免塵埃保持清潔，而較小的側(cè)壁角度可提供提高的壓花清晰度或?qū)盈B連接。
頂部半徑20和底部半徑22是指線壓花元件的頂部和底部處的曲率半徑。底部半徑22為在第一和第二側(cè)壁18，19和底面14的交匯處的半徑。頂部半徑20為沿著頂面12的第一邊緣21或第二邊緣23的半徑，在這里第一側(cè)壁和第二側(cè)壁18，19和頂面12相交。頂部半徑20和底部半徑22大體是相同的，并且在約0.001英寸到約0.010英寸(約0.03mm到約0.25mm)的變動范圍內(nèi)，其中約0.005英寸(約0.13mm)相當(dāng)常見。通常，較大的半徑易于雕刻并且導(dǎo)致在給定的壓花水平的下降程度較小，而較小的頂部半徑提高了壓花清晰度并在給定的壓花平面處產(chǎn)生較大的松厚度。
線壓花元件10還包括多個缺口32，它們由沿圖1中的臺階24間隔開的多個一體式塊體33形成。在圖2所示的情況下，線壓花元件10被認(rèn)為具有帶有沿圖1的臺階24等距布置三個一體塊體33的臺階。在圖3所示的情況下，從概念上可以認(rèn)為線壓花元件10為沿該元件的兩側(cè)均具有多個交錯的塊體33的臺階24(圖1)，因此形成沿著第一和第二邊緣21，23的多個交錯的缺口32。所述多個缺口32沿第一邊緣21或第二邊緣23從元件的頂面12去除掉金屬形成，但不是從第一邊緣21到第二邊緣23完全貫穿頂面。所述多個缺口32可沿頂面12的第一邊緣21或第二邊緣23(圖2)或者沿兩邊緣(圖3)都去除掉金屬形成。
不希望受到下面分析的約束，但人們相信多個缺口32增大了沿頂面12的周邊的總周緣長度，因而增大了壓花圖案的清晰度。例如，假定圖2中的線壓花元件10不具有任何缺口32，沿頂面12的周邊的總周向長度將會近似等于2L+2(A+X)。在圖2中，沿頂面12的周邊的總長度比沿著沒有任何缺口的頂面12的周邊的總長度增加了大約(2X乘以缺口的數(shù)目)；特別是在元件長度顯著增加或者缺口數(shù)目顯著增加的情況下。在圖中，X代表切入頂面12內(nèi)的缺口32的寬度。每個缺口32在形成正方形凹口的情況下具有存在于頂面12中的凹口的頂面邊緣34和兩個內(nèi)側(cè)頂面邊緣35。頂面邊緣34不會顯著地有助于頂面周邊總長度的增加，因為其僅僅是從第二邊緣23遷移到線壓花元件10上的內(nèi)部位置。然而，當(dāng)缺口的深度變得較大時，兩個內(nèi)側(cè)頂面邊緣35的確將顯著的長度(近似2X乘以缺口的數(shù)目)增加到頂面的周邊。在與沒有任何缺口的線壓花元件具有基本上相同的總長度L的線壓花元件10中，增加的內(nèi)側(cè)頂面邊緣35在該線壓花元件10內(nèi)提供了更多的折疊和圖案嵌入邊緣。由于紙巾沿著多個邊緣和沿著更大的總周長起皺，因此提高了壓花清晰度。
除了圖示出的大體正方形之外，多個缺口32還可以具有另外的形狀。例如，當(dāng)從頂面看時，多個缺口32可以是正方形、矩形、三角形、梯形、楔形、正弦曲線形、橢圓形、圓形、U-形或者能將更多折疊邊緣長度增加到頂面周邊的其它形狀。參考圖8，三角形缺口60、具有平底面的柱形缺口62、梯形缺口64和具有半球形底面和圓柱形側(cè)面的橢圓形缺口均為優(yōu)選的缺口形狀。當(dāng)采用激光雕刻工藝來加工缺口時，正方形缺口32的側(cè)壁和底面可能變成圓形，結(jié)果形成如圖所示的橢圓形缺口66。
多個缺口32可以全部沿頂面12的同一邊緣布置，例如像圖2所示沿著第二邊緣23。作為替代方案，多個缺口32可全部沿線壓花元件10的第一邊緣21布置。或者，如圖3所示，多個缺口32可以沿頂面12的第一和第二邊緣21，23交錯并偏置地布置。
多個缺口32可包括平臺26，當(dāng)缺口的形狀如圖2，3和8所示時，平臺基本上與底面14和立面28平行。該立面28可以相對于底面14的正交坐標(biāo)軸線成一定角度，并且與底面的正交坐標(biāo)軸線所成的立面角度30通常和兩側(cè)壁18，19的側(cè)壁角度16的范圍相同。在本發(fā)明的多個實施例中，立面角度30可以為與底面的正交坐標(biāo)軸成約+3度到約+30度的角度。在本發(fā)明的其它實施例中，對于不同的缺口，平臺26可以最小化或消除，如圖4所示，并且傾斜立面28可以通過在頂面12與側(cè)壁18相交處形成的第一邊緣21或第二邊緣23中形成平一些的斜面來形成多個缺口32。在這種情況下，立面角度30相對于側(cè)壁角度16明顯增大。作為如圖4所示的正方形缺口的替代方案，也可以形成圓形、三角形、半球形或者其它形狀的缺口。
線壓花元件的頂面12具有用A表示的最小寬度，該寬度從頂面中的每個缺口的凹入頂面邊緣34到第一側(cè)壁18或第二側(cè)壁19與頂面12相交形成的相對的第一邊緣21或第二邊緣23。多個缺口32各具有用X表示的最大寬度，該寬度在缺口32頂部處在凹入頂面邊緣34和相應(yīng)的第一側(cè)壁18或第二側(cè)壁19之間測得。立面28具有用C表示的高度，該高度沿底面14的正交坐標(biāo)軸線在頂面12和缺口的底部之間垂直地測得，在缺口的底部上它與側(cè)壁18，19相交形成下部外側(cè)邊緣37。線壓花元件10具有長度L，其沿著該元件在第二側(cè)壁19與底面14的交匯處測得。線壓花元件10的長度為沿著該元件的彎曲部分(如果有)測得的總長度。通常，該長度L大約或等于大約0.100”(英寸)(大約2.54mm)，或者大于或等于3A。因此，線壓花元件10明顯比具有基本上呈圓形的頂面12的典型的“點”壓花元件長。最后，每個缺口32具有長度D，在該處材料已經(jīng)從第一邊緣21或第二邊緣23上移除，該長度D顯著地小于線壓花元件10的長度L。
發(fā)明人已經(jīng)通過研究確定如果缺口32的幾何形狀在特定的尺寸范圍內(nèi)，并且這些尺寸的某些比率在特定的范圍內(nèi)，在薄頁紙上可以獲得改進(jìn)的壓花清晰度。通過將參數(shù)保持在表2中給出的界限內(nèi)，橡膠輥的彈性體表面能夠變形進(jìn)入由每個缺口32限定的凹處，因此沿著缺口的內(nèi)表面形成附加的夾點。當(dāng)使用鋼/橡膠壓花區(qū)時，這些附加的夾點在壓花產(chǎn)品中產(chǎn)生更好的壓花清晰度。參考表2，以英寸(”)和毫米(mm)為單位給出了參數(shù)的范圍。
表2缺口的幾何形狀 表2中的多個參數(shù)的值為近似值并且應(yīng)當(dāng)閱讀或理解成就像在數(shù)字前放有術(shù)語近似或約。對于單行的各列項下所示的多個數(shù)值可以用來形成具體參數(shù)的范圍。可以通過采用表中所示的參數(shù)的最大值和最小值來建立參數(shù)范圍。例如，參數(shù)A為約0.010英寸到約0.1英寸(約0.25mm到約2.54mm)。
對于任意行中落在最大值和最小值之間的其它范圍可以通過采用任意一對列值來創(chuàng)建該行內(nèi)的數(shù)值范圍的兩個端點來形成。例如，對于所示的任何參數(shù)可能的范圍為從最小值到最大值，從最小值到高優(yōu)選值，從最小值到優(yōu)選值，從最小值到低優(yōu)選值，從低優(yōu)選值到最大值，從低優(yōu)選值到高優(yōu)選值，從低優(yōu)選值到優(yōu)選值，從優(yōu)選值到最大值，從優(yōu)選值到高優(yōu)選值或者從高優(yōu)選值到最大值。
通常，在缺口間隔較遠(yuǎn)的情況下，壓花清晰度下降。另外，除非缺口足夠長，D＞約0.015英寸(0.38mm)，否則包覆輥的彈性體表面不大可能足夠充分地變形進(jìn)入以接觸每個缺口的下外側(cè)邊緣37。這會減小可用于將圖案嵌入基片的邊緣總長度。然而，如果缺口長度(D)太長，在最終的壓花圖案中缺口將變得太突出。通常，缺口優(yōu)選用肉眼看起來不明顯，往往僅看到元件的外部形狀而不是缺口。因此，當(dāng)使用鋼/橡膠壓花區(qū)時，通過將幾何形狀保持在表2中所示的范圍內(nèi)，顯著提高了壓花清晰度。通常，當(dāng)參數(shù)接近欄中標(biāo)出的值時，結(jié)果在紙巾產(chǎn)品中產(chǎn)生了希望的改進(jìn)壓花清晰度。
在一個用于浴巾紙和餐巾紙的一個優(yōu)選實施例中，表2中的參數(shù)范圍可以進(jìn)一步減小。對于浴巾紙和餐巾紙來說，薄頁紙的基重往往較低且較薄。另外，對浴巾紙和餐巾紙進(jìn)行壓花更多是為了裝飾效果且較少是為了增加產(chǎn)品的松厚度/體積。因此，對浴巾紙和餐巾紙來說，A可以為0.010英寸到約0.020英寸(約0.25mm到約0.51mm)，X可以為0.010英寸到0.020英寸(約0.25mm到約0.51mm)，C可以為0.010英寸到約0.020英寸(約0.25mm到約0.51mm)，D可以為約0.008英寸到約0.015英寸(約0.20mm到約0.38mm)，比值C/X可以為約0.38到約2.0，和比值A(chǔ)/X可以為約0.6到約3.0。并不要求所有的參數(shù)均處于期望的范圍內(nèi)。
在用于紙巾的一個優(yōu)選實施例中，表2中的參數(shù)范圍可以被進(jìn)一步減小。對于紙巾來說，薄頁紙的基重往往較高且較厚。另外，對紙巾進(jìn)行壓花往往是為產(chǎn)生松厚度/體積，而較少強(qiáng)調(diào)裝飾性。因此，對紙巾來說，A可以為約0.020英寸到約0.040英寸(約0.51mm到約1.02mm)，X可以為約0.020英寸到約0.040英寸(約0.51mm到約1.02mm)，C可以為0.004英寸到約0.010英寸(約0.10mm到約0.25mm)，D可以為約0.008英寸到約0.015英寸(約0.20mm到約0.38mm)，比值C/X可以約0.38到約1.0，和比值A(chǔ)/X可以為約0.6到約3.0。并不要求所有的參數(shù)均處于每個指定的范圍內(nèi)。
現(xiàn)參考圖5，示出了線壓花元件10的另一個實施例。線壓花元件10可以是直線型，曲線型，或者直線段和曲線段的組合。線壓花元件10具有雕刻高度H，其是指沿底面14的正交坐標(biāo)軸線的垂直距離。該高度在底面14和頂面12之間測得且為線壓花元件10的高度。根據(jù)壓花圖案和應(yīng)用的不同，所選的元件高度通常是不同的。高度較大的元件通常用在被壓花基片的松厚度需要大幅增加的場合。高度較小的元件通常用在需要密實的最終產(chǎn)品的場合。用于對紙巾基片進(jìn)行壓花的典型元件高度通常為約0.040英寸到約0.075英寸(約1.0mm到約1.9mm)，其中大約0.055英寸(約1.4mm)是相當(dāng)常見的。用于浴巾紙基片的典型元件高度通常為約0.020英寸到約0.055英寸(約0.5mm到約1.4mm)，其中通常選擇大約0.040英寸(約1.0mm)作為起點。用于餐巾紙基片的典型元件高度通常為0.025英寸到約0.045英寸(約0.6mm到約1.1mm)，其中大約0.035英寸(約0.9mm)是相當(dāng)常見的。
側(cè)壁角度16是指從線壓花元件10的底面14延伸出來第一側(cè)壁18和第二側(cè)壁19相對于與該底面相交的正交坐標(biāo)軸線的角度。側(cè)壁角度通常為+3度到+30度，其中+22度是常見的。通常，較大的側(cè)壁角度便于雕刻和在操作時避免塵埃保持清潔，而較小的側(cè)壁角度可提供提高的壓花清晰度或?qū)盈B連接。
頂部半徑20和底部半徑22是指線壓花元件的頂部和底部處的曲率半徑。底部半徑22為沿著第一和第二側(cè)壁18，19與底面14的交匯處的邊緣的半徑。頂部半徑20為沿著頂面12邊緣的半徑，例如第一側(cè)壁18與頂面交匯處的第一邊緣21或與該第一邊緣相對的第二邊緣23的半徑。頂部半徑20和底部半徑22大致是相同的，并且在約0.001英寸到約0.010英寸(約0.03mm到約0.25mm)的變動范圍內(nèi)，其中大約0.005英寸(大約0.13mm)相當(dāng)常見。通常，較大的半徑易于雕刻并且導(dǎo)致在給定的壓花平面處的下降程度較小，而較小的頂部半徑提高了壓花清晰度并在給定的壓花水平面產(chǎn)生更多的體積。
線壓花元件10還包括布置在元件的頂面12中的多個凹槽36。優(yōu)選地，從頂面看這些凹槽為矩形或正方形，然而，它們也可以為三角形、圓形、橢圓形或者其它形狀。線壓花元件的頂面12具有用A表示的最小寬度，其從在頂面中界定出各個凹槽36的內(nèi)頂面邊緣35到相對的第一邊緣21或第二邊緣23，在這兩邊緣處第一側(cè)壁18或第二側(cè)壁19與頂面12相交。凹槽36具有分別沿元件的各長度和寬度方向的用D表示的最大長度和用X表示的最大寬度。凹槽具有用C表示的深度，其由沿底面14的正交坐標(biāo)軸線從頂面12到平臺26或底部垂直地測得。線壓花元件10具有沿元件在第一側(cè)壁19與底面14的交匯處測得的長度L。線壓花元件10的長度為沿著元件的彎曲部分(如果有)測得的總長度。
發(fā)明人已經(jīng)通過研究確定如果凹槽36的幾何形狀在特定的尺寸范圍內(nèi)，在薄頁紙上可以獲得改進(jìn)的壓花清晰度。通過將參數(shù)保持在表3中給出的界限內(nèi)，橡膠輥的彈性體表面能夠變形進(jìn)入由每個凹槽32限定的凹處，因此在對基片進(jìn)行壓花時，沿著界定每個凹槽的內(nèi)側(cè)頂面邊緣35形成附加的擠壓點。當(dāng)使用鋼/橡膠壓花區(qū)時，這些附加的擠壓點在壓花產(chǎn)品中產(chǎn)生更好的壓花清晰度。通常，當(dāng)參數(shù)接近欄中標(biāo)出的值時，結(jié)果在紙巾產(chǎn)品中產(chǎn)生了更好的壓花清晰度。參考表3，以英寸(”)和毫米(mm)為單位給出了參數(shù)的范圍。
表3凹槽的幾何形狀 表3中的多個參數(shù)的值為近似值，并且應(yīng)當(dāng)閱讀或理解成像數(shù)字前面放有術(shù)語“近似或約”一樣。對于單行來說，各列所示的多個數(shù)值可以用來形成具體參數(shù)的范圍。可以通過采用表中所列的參數(shù)的最大值和最小值來建立參數(shù)范圍。例如，參數(shù)A為約0.010英寸到約0.1英寸(約0.25mm到約2.54mm)。
對于任意行中最大值和最小值之間的附加范圍可以通過采用任意一對列值來創(chuàng)建該行內(nèi)的數(shù)值范圍的兩個端點來形成。例如，對于所示的任何參數(shù)可能的范圍為從最小值到最大值，從最小值到高優(yōu)選值，從最小值到優(yōu)選值，從最小值到低優(yōu)選值，從低優(yōu)選值到最大值，從低優(yōu)選值到高優(yōu)選值，從低優(yōu)選值到優(yōu)選值，從優(yōu)選值到最大值，從優(yōu)選值到高優(yōu)選值或者從高優(yōu)選值到最大值。
在一個用于浴巾紙和餐巾紙的一個優(yōu)選實施例中，表3中的參數(shù)范圍可以進(jìn)一步減小。對于浴巾紙和餐巾紙來說，薄頁紙的基重往往較低且較薄。另外，對浴巾紙和餐巾紙進(jìn)行壓花更多是為了裝飾效果且較少是為了增加成品的松厚度/體積。因此，對浴巾紙和餐巾紙來說，A可以為約0.010英寸到約0.020英寸(約0.25mm到約0.51mm)，X可以為約0.010英寸到約0.020英寸(約0.25mm到約0.51mm)，C可以為約0.010英寸到約0.020英寸(約0.25mm到約0.51mm)，D可以為約0.008英寸到約0.015英寸(約0.29mm到約0.38mm)，比值C/X可以為約0.38到約2.0，和比值A(chǔ)/X可以為約0.6到約3.0。并不要求所有的參數(shù)均處于期望的范圍內(nèi)。。
在用于紙巾的一個優(yōu)選實施例中，表3中的參數(shù)范圍可以被進(jìn)一步減小。對于紙巾來說，薄頁紙的基重往往較高且較厚。另外，對紙巾進(jìn)行壓花往往是為產(chǎn)生松厚度/體積，而較少強(qiáng)調(diào)裝飾性。因此，對紙巾來說，A可以為約0.015英寸到約0.030英寸(約1.27mm到約0.76mm)，X可以為約0.010英寸到約0.020英寸(約0.25mm到約0.51mm)，C可以為0.004英寸到約0.010英寸(約0.10mm到約0.25mm)，D可以為0.008英寸到約0.015英寸(約0.20mm到約1.27mm)，比值C/X可以約0.38到約1.0，和比值A(chǔ)/X可以為約0.6到約3.0。并不要求所有的參數(shù)均處于每個指定的范圍內(nèi)。
現(xiàn)參考圖6，示出的壓花裝置48包括剛性壓花棍50，該剛性壓花輥與具有彈性體表面53的彈性輥52形成壓花區(qū)。紙幅54布置在壓花輥50和彈性輥52之間的壓花區(qū)中。壓花輥的壓花表面55包含浮雕圖案。參考圖7，示出了壓花表面55的一個實施例的特寫。壓花表面55包含布置成曲線圖案的多個點壓花元件56和布置在這些線圖案之間的多個花形壓花元件58。點壓花元件56具有平頂面12(沒有臺階、缺口或凹槽)并按常規(guī)方式制成，花形壓花元件58由多個曲線元件10構(gòu)成，這些曲線元件具有如圖1所示沿元件頂面12的內(nèi)邊緣的臺階24。試驗表明，和用具有相同的圖案但是由平頂面(無臺階、缺口或凹槽)如點壓花元件56形成的花形壓花元件對紙巾進(jìn)行壓花相比，構(gòu)成花形壓花元件58的曲線元件10在紙巾上產(chǎn)生了明顯提高的壓花清晰度。
在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明的實施改進(jìn)和變型，本發(fā)明在所附的權(quán)利要求中更詳細(xì)地進(jìn)行了闡述。例如，上文公開用于凸壓花元件設(shè)計的相同原理也可以應(yīng)用到凹壓花元件的設(shè)計中?？梢岳斫?，不同實施例的多個方面可以整體或部分地互換。在本專利申請中所引用的全部參考文獻(xiàn)、專利、或?qū)＠暾埻ㄟ^引用以相同的方式結(jié)合入本文。倘若在所結(jié)合的參考文獻(xiàn)和本說明書之間存在有不一致或矛盾，以本說明書的信息為準(zhǔn)。以示例的方式作出上述說明的目的是使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書及其全部等同所限定。
權(quán)利要求
1.一種裝置，其包括
剛性壓花輥，其具有包含至少一個線壓花元件的壓花表面；
和該剛性壓花輥相對的彈性體包覆輥；
所述至少一個線壓花元件包括一頂面，該頂面具有第一邊緣、和該第一邊緣相對的第二邊緣、以及在所述第一邊緣和第二邊緣之間測得的寬度A；還包括靠近所述第一邊緣或第二邊緣布置的臺階，所述臺階具有立面和平臺；所述平臺具有在該立面和該線壓花元件的一側(cè)壁之間測得的寬度B；所述立面具有沿著與所述線壓花元件的底面正交的軸線在所述平臺和所述頂面之間測得的垂直高度C；且
其中，A為約0.010英寸到約0.100英寸，B為約0.010英寸到約0.100英寸，C為0.0025英寸到約0.015英寸；C/B的比值為約0.25到約1.5；和A/B的比值為約0.1到約10.0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述至少一個線壓花元件具有沿著該元件在所述側(cè)壁和所述底面的交匯處測得的長度L，并且L/(A+B)的比值大于約3.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，A為約0.010英寸到約0.020英寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，B為約0.010英寸到約0.020英寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，C為約0.004英寸到約0.010英寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，A為約0.010英寸到約0.020英寸，B為約0.010英寸到約0.020英寸，和C為約0.004英寸到約0.010英寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，A為約0.020英寸到約0.040英寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，B為約0.020英寸到約0.040英寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，A為約0.020英寸到約0.040英寸，B為約0.020英寸到約0.040英寸，和C為約0.004英寸到約0.010英寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，包括沿著所述臺階布置的多個一體式塊體，這些塊體形成沿著該頂面的所述第一邊緣或第二邊緣的多個缺口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述缺口的形狀基本上為正方形。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，其包括靠近所述頂面的所述第一邊緣和第二邊緣布置的臺階，沿著兩臺階布置的多個一體式塊體形成沿著所述第一和第二邊緣這兩者的多個缺口，其中所述多個缺口交錯排列并且從所述第一邊緣到所述第二邊緣是偏置的，并且缺口沒有從所述第一邊緣完全延伸到所述第二邊緣。
13.一種裝置，其包括
剛性壓花輥，其具有含有至少一個線壓花元件的壓花表面；
和該剛性壓花輥相對的彈性體包覆輥；
所述至少一個線壓花元件包括一頂面，該頂面具有第一邊緣、和該第一邊緣相對的第二邊緣、以及沿著所述第一邊緣或者第二邊緣布置的多個缺口；每個缺口具有在所述第一邊緣或第二邊緣向內(nèi)側(cè)凹入的頂面邊緣；該頂面具有在所述第一邊緣或第二邊緣和所述缺口的頂面邊緣之間測得的寬度A；每個缺口具有在所述頂面邊緣和所述第一邊緣或所述第二邊緣之間測得的寬度X；每個缺口具有高度C，該高度沿著該線壓花元件的底面的正交坐標(biāo)軸線在該頂面和下部的外邊緣之間垂直地測得，在該下部的外邊緣處所述缺口與所述線壓花元件的第一側(cè)壁或第二側(cè)壁相交；所述至少一個線壓花元件包括沿著該元件在所述第一側(cè)壁或第二側(cè)壁與該底面的交匯處測得的長度L；每個缺口具有平行于所述第一邊緣或第二邊緣測得的長度D；
其中，A為約0.010英寸到約0.100英寸，X為約0.010英寸到約0.100英寸，C為0.0025英寸到約0.015英寸；D為0.005英寸到約0.015英寸；C/X的比值為約0.25到約1.5；和A/X的比值為約0.1到約10.0。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，沿著所述第一邊緣和所述第二邊緣布置有多個缺口，并且缺口沒有從所述第一邊緣完全延伸到所述第二邊緣。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述多個缺口交錯排列并且從所述第一邊緣到所述第二邊緣是偏置的。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，A為約0.010英寸到約0.020英寸，X為0.010英寸到約0.020英寸，C為約0.010英寸到約0.020英寸，和D為約0.008英寸到約0.015英寸。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，A為約0.020英寸到約0.040英寸，X為0.020英寸到約0.040英寸，C為約0.004英寸到約0.010英寸，和D為約0.008英寸到約0.015英寸。
18.一種裝置，其包括
剛性壓花棍，其具有包含至少一個線壓花元件的壓花表面；
與該剛性壓花輥相對的彈性體包覆輥；
所述至少一個線壓花元件包括一頂面，該頂面具有第一邊緣、和該第一邊緣相對的第二邊緣，以及布置在該頂面內(nèi)的多個凹槽；每個凹槽具有界定每個凹槽的內(nèi)側(cè)頂面邊緣；所述頂面具有在所述第一或所述第二邊緣和所述內(nèi)側(cè)頂面邊緣之間測得的寬度A；每個凹槽具有平行于所述第一邊緣或第二邊緣測得的長度D；每個凹槽具有正交于所述長度測得的寬度X；每個凹槽具有一深度C，該深度沿著所述線壓花元件的底面的正交坐標(biāo)軸線在所述頂面和一平臺之間垂直地測得；所述至少一個線壓花元件具有沿著該線壓花元件在所述第一側(cè)壁或第二側(cè)壁與該底面的交匯處測得的長度L；
其中A為約0.010英寸到約0.100英寸，X為約0.010英寸到約0.100英寸，C為0.0025英寸到約(X-0.005英寸)/(2*tan(3°)；D為0.005英寸到約L-2A；C/X的比值為約0.25到約7.0；和A/X的比值為約0.1到約10.0。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，L/(2A+X)的比值大于約3.0。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述凹槽的形狀基本上呈正方形。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，A為約0.010英寸到約0.020英寸，X為0.010英寸到約0.020英寸，C為約0.010英寸到約0.020英寸，和D為約0.008英寸到約0.015英寸。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，A為約0.015英寸到約0.030英寸，X為0.010英寸到約0.020英寸，C為約0.004英寸到約0.010英寸，和D為約0.008英寸到約0.015英寸。
全文摘要
剛性壓花輥具有包含至少一個壓花元件(10)的壓花表面。彈性體包覆輥與剛性壓花輥相對，并且該至少一個線壓花元件包括一頂面(12)，該頂面具有第一邊緣、與第一邊緣相對的第二邊緣，以及在第一邊緣和第二邊緣(21，23)之間測得的寬度A?？拷谝贿吘壔虻诙吘壴O(shè)有臺階(24)，該臺階具有立面(28)和平臺(26)。平臺具有在該立面和線壓花元件的側(cè)壁(18，19)之間測得的寬度B，該立面具有沿著與線壓花元件的底面正交的軸線在所述平臺和頂面之間測得的垂直高度C。最后，A為約0.010英寸到約0.100英寸，B為約0.010英寸到約0.100英寸，C為0.0025英寸到約0.015英寸；C/B的比值為約0.25到約1.5；和A/B的比值為約0.1到約10.0。
文檔編號B31F1/07GK101663159SQ200880013204
公開日2010年3月3日 申請日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者L·D·威廉, W·A·溫格勒, D·J·維貝爾 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司