專利名稱：層狀纖維結構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種層狀纖維結構及其制造方法。具體地，本發(fā)明涉及一種具有兩個或多個層片的層狀結構，這些層可以相對彼此活動而不會分裂或撕裂其中任何一層。
為完成它們的指定任務和尋求廣泛的認可，家用層狀紙制品必須具有一定的物理特性。一個普通的消費者希望家用紙制品具有高質量的象布一樣的外觀、相對厚的紙厚和令人悅目的花紋。所有這些物理特性應當在不犧牲紙制品的其他所希望的強度、柔軟性和吸收能力的質量的情況下提供。
強度是紙幅在使用過程中保持其外形完整性的能力。
柔軟性是令人舒服的觸覺感覺，是當消費者在手中揉壓紙張和為其指定用途使用該紙張時所感受到的。
吸收能力是指紙張能吸收或保持流體，特別是水、水溶液和懸浮液的特性。在評價紙張的吸收能力時，不僅給定數(shù)量的紙張所能吸收的流體的絕對數(shù)量是重要的，而且紙張吸收流體的速度也是重要的。此外，當使用紙張來制成毛巾或擦巾等產(chǎn)品時，紙張使得流體吸收進紙張之中并且由此留下干的擦拭后的表面的能力也很重要。
造紙業(yè)中已經(jīng)公知模壓通常會提高衛(wèi)生紙、紙巾、餐巾和類似的家用紙制品的吸收能力、柔軟性和松密度。存在幾種用于家用制品的模壓的層狀紙結構的常見樣式嵌套的(也稱為“成對的”或“陰-陽”)樣式、凸起對凸起樣式、連續(xù)的樣式和雙層疊合樣式。所有這些樣式都伴隨著一對加花的和軸平行的模壓輥子的使用。在處理過程中，將受模壓的紙張進送到在兩個并列的模壓輥子之間形成的輥隙。模壓輥子上的離散的凸起或高起的連續(xù)的表面將每張層片的區(qū)域與正對的層片根據(jù)預先選定的樣式壓成嚙合和連接關系。紙張受擠壓的區(qū)域提供層片之間的連接并且將層片保持在面對面的接觸關系中。
具體地，在凸起對凸起的樣式中，位于一個模壓輥上的離散的凸起(或“節(jié)”)與位于正對的模壓輥上的凸起對齊。在嵌套的樣式中，一個模壓輥的凸起嚙合在其他模壓輥的凸起之間。在連續(xù)的樣式中，一個模壓輥的高起的連續(xù)表面(與凸起對凸起的樣式中的離散的凸起相反)與另一個輥的連續(xù)表面對齊。1968年12月3日授予E．R．Wells的美國專利No．3，414，459中描述了凸起對凸起的樣式，該專利披露了通過在兩個可伸展的紙片上模壓具有離散的凸起的同樣的高起的花樣形成的可壓縮紙結構。被模壓的凸起的成對的末端表面膠粘地連接，并且將得到的層狀紙結構砑光。該專利在這里被引作參考。1994年3月15日授予McNeil的美國專利No．5，294，475和1995年11月21日授予McNeil的美國專利No．5，468，323中披露了雙層疊合樣式，這些專利在這里被引作參考。McNeil的專利披露了一種具有兩層的雙層疊合層狀體，這些層被模壓，從而使一個層的每個模壓部分與另一個層的非模壓區(qū)域膠粘地連接。
在已有技術中，通過下述專利給出了具有不同樣式的一些例子1970年12月15日授予Gresham的美國專利No．3，547，723；1971年1月19日授予Nystrand的美國專利No．3，556，907；1973年1月2日授予Donnelly的美國專利No．3，708，366；1973年1月12日授予Thomas的美國專利No．3，738，905；1975年2月18日授予Nystrand的美國專利No．3，867，225；1984年11月20日授予Bauernfeind的美國專利No．4，483，728；1990年5月1日授予Burgess的美國專利No．4，921，034；1993年12月14日授予Schulz的美國專利No．5，269，983；1995年10月18日授予Veith等人的美國專利No．5，356，364；1996年4月2日授予Veith等人的美國專利No．5，503，896；和1996年6月25日授予Veith等人的美國專利No．5，529，563。1976年3月9日授予Appleman的美國專利No．239，137描述了一種在商業(yè)上取得成功的紙毛巾上的模壓花樣。
在本領域中為提高通過模壓處理得到的模壓花樣已經(jīng)作出了各種嘗試。例如，已經(jīng)作出了形成具有不同深度的模壓花樣和非對稱的模壓花樣的嘗試。在本領域中已經(jīng)作出的其它嘗試是，提供具有一定尺寸和代表受模壓的層片的特定表面區(qū)域的模壓花樣。本領域中的其它嘗試是，為模壓提供了相對于制造的機械方向的特定的角度。在本領域中還作出了其它嘗試來提供具有特定結構的模壓花樣。其它嘗試教導了并列的模壓輥上的凸起和相應凹進部分的具體尺寸。在以下專利中給出了改善模壓花樣的嘗試的一些例子1982年3月16日授予Schulz等人的美國專利No．4，320，162；1988年4月21日授予Schulz的美國專利No．4，659，608；1990年5月1日授予Burgess等人的美國專利No．4，921，034；1976年2月24日授予Hepford等人的美國專利No．3，940，529；1982年4月20日授予Schulz的美國專利No．4，325，773；1984年12月11日授予Lloyd等人的美國專利No．4，487，796；和1976年1月1日授予Thomas的美國專利No．3，961，119。
不管模壓的具體類型和層片的花樣為何，已有技術中的紙的層狀結構都是通過將兩張或多張紙剛性地連接在一起形成一個多層結構來形成的。已有技術中的層狀結構的單個的層片可以以多種方式相連接，包括膠粘連接和機械連接。已知層壓／模壓對于提高層狀結構的厚度和垂直于層狀結構的平面的可壓縮性是有益處的，并且因此隨著結構的可壓縮性的提高提高了柔軟性。厚度的提高通常還改善層狀產(chǎn)品的吸收能力。與此同時，已有技術中的層壓／模壓易于降低所得到的層狀結構的柔順性(flexiblity)，這是因為已有技術利用膠粘或機械連接來將兩個或多個層連接在一起在兩個或多個層之間形成了剛性連接。雖然提供了更高的可壓縮性和隨之而來的柔軟性，厚度的增加降低了已有技術的層狀結構的柔順性。換句話說，在通過層壓得到的層狀結構的厚度和可壓縮性／柔軟性與層狀結構的柔順性之間只能有所犧牲和折衷。
因而，本發(fā)明的一個目的在于消除層狀結構的厚度和柔軟性與層狀結構的柔順性之間的相互影響。
本發(fā)明的另一個目的是生產(chǎn)一種結實的、柔軟的和柔順的層狀結構，其包括兩層或多層，這些層彼此可相對活動而不會分裂或撕裂其中任何一層。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種制造這種層狀結構的方法。
在制造方法方面，本發(fā)明包括下列步驟提供至少兩個纖維層片和將該層片可活動地連接在一起，使得得到的層狀結構的層片能夠相對彼此活動而不會撕裂或分裂其中任何一個層片。至少其中一個層片是模壓的。如果層片通過粘接材料來可活動地連接，則需執(zhí)行提供和在至少一個層片上涂敷粘接材料的步驟。如果通過機械地嚙合它們各自的直立纖維使層片來可活動地連接，則執(zhí)行在層片上產(chǎn)生具有直立纖維的區(qū)域和將一個層片的直立纖維與另一個層片的直立纖維相嚙合的步驟。如果層片通過粘接材料和直立纖維的組合來可活動地連接，還要執(zhí)行提供和在至少一個層片上涂敷粘接材料的步驟，和在至少一個層片上產(chǎn)生具有直立纖維的區(qū)域的步驟。
圖3A顯示具有以對準的凸起對凸起的花紋連接的兩個層片的雙層結構；圖3B顯示具有以偏移的凸起對凸起的花紋連接的兩個層片的雙層結構；圖3C顯示具有雙層疊合樣式的雙層結構；圖3D顯示具有以嵌套的樣式連接的兩個層片的雙層結構；圖3E和圖3F顯示具有以嵌套的樣式組合的兩個模壓層片的雙層結構，每個層片具有自己的模壓花樣的夾角，該角度與另一層片的模壓花樣夾角不同；在圖3E中，一個層片的模壓花樣的外凸件的夾角大于另一個層片的模壓花樣的內(nèi)凹件的夾角；在圖3F中，一個層片的模壓花樣的外凸件夾角小于另一個層片的模壓花樣的內(nèi)凹件的夾角；圖3G顯示包括一個模壓層片和一個未模壓層片的雙層結構；圖3H顯示包括兩個未模壓層片的雙層結構；圖4A，4B和4C是本發(fā)明中的具有三個層片的層狀體的不同實施例的放大的斷面示意圖；圖4A和4B顯示包括兩個模壓層片和夾在兩個模壓層片中間的一個未模壓層片的三層結構；圖4C顯示包括兩個以凸起對凸起的樣式設置的模壓層片和一個從外部連接到其中一個模壓層片上的未模壓層片的三層結構；圖5是本發(fā)明的結構的平面示意圖，顯示了該層片的基本非模壓連續(xù)區(qū)域；圖6是本發(fā)明的雙層結構的放大的斷面示意圖，示出一個層片上的直立纖維與另一個層片的直立纖維的機械地嚙合。
發(fā)明的詳細描述層狀纖維結構參照圖3A至4C，本發(fā)明包括層狀纖維結構10，這里還可以將其稱為“層狀結構10”或簡化為“結構10”。組成本發(fā)明的結構10的纖維可以是合成的，例如聚烯烴或聚酯。然而，可取的是該纖維是含有纖維質的，例如棉毛纖維、人造絲或甘蔗渣，并且更優(yōu)選的是木漿，例如軟木(裸子植物和／或針葉植物)和／或硬木(被子植物和／或落葉科)。在這里，如果該纖維結構10包括至少大約50％重量或者至少大約50％體積的纖維質纖維(包括，但不限于上述所列的這些纖維)，認為該纖維結構10是“含有纖維質的”。
如果選擇木漿纖維用于本發(fā)明的結構10，可以通過任何制漿處理來制造纖維，包括化學處理，例如亞硫酸鹽、亞硫酸鹽和純堿處理，和機械處理，例如粉碎木材。另一方面，該纖維可以通過機械和化學處理的組合來制造，或者可以重復利用。所使用的纖維的種類、組合和處理不是本發(fā)明的關鍵。
本發(fā)明的結構10從宏觀看來是二維的和平面的，盡管不需要是平坦的。結構10在第三維上有一定的厚度。然而，該第三維與實際上的第一、二維相比相對較小或者能夠制造一種在第一、二維上具有相對巨大的尺寸的纖維質結構10。
本發(fā)明的結構10包括兩個或多個單獨的纖維層狀體或層片。在這里，該包括兩個層片的結構10還可以稱為“雙層”結構；包括三個層片的結構10還可以稱為“三層”結構，依此類推。圖3A至3G顯示包括第一纖維層片11和第二纖維層片21的結構10。第一層片11和第二層片21中的至少一個是模壓的。圖3H顯示第一層片11和第二層片21都是非模壓的。然而，最好第一層片11和第二層片21都是模壓的。圖3A至3F顯示包括第一纖維層片11和第二纖維層片21的結構10的不同實施例，第一層片11和第二層片21兩者都是模壓的。圖3G顯示具有第一纖維層片11和第二纖維層片21的結構10的一個實施例，其中只有第一層片11是模壓的。在這里，詞語“模壓的”層片指經(jīng)過特殊處理的層片11或者層片21，處理后具有通常從層片11、21的一個表面向外伸出的高起部分(或“凸起花樣”)13、23，并且通常是通過使原本呈平面的層片11、21的局部彎沉出層片11、12的平面(或“模壓”)來形成的。
根據(jù)本發(fā)明，層片11和21可以通過下述方法中的任何一種連接在一起(1)通過使用粘接材料51、52連接層片11和21，在得到層狀結構10之后，該粘接材料允許層片11和21相對彼此仍是可活動的；(2)在第一層片11上形成直立纖維41和在第二層片21上形成直立纖維42，并且然后將纖維41和纖維42機械地嚙合使得層片11和21彼此相連接，同時，得到層狀結構10之后層片11和21相對彼此仍保持可活動；和(3)方法(1)和方法(2)的組合，即，在層片11和21的一個或者全部上形成具有直立纖維41和／或42的部分，和然后通過同時使用粘接材料51和／或52和直立纖維41和／或42將層片11和21相連接。據(jù)信，用粘接材料51連接第一層片11的直立纖維41與第二層片21的表面纖維將便于第一層片11和第二層片21的可活動的連接。
如上面已經(jīng)限定的，凸起花樣13、23通常從層片11、21的一個表面向外伸出。由于同樣的特征，層片11、21的相對表面具有對應于凸起花樣13、23的凹陷處(或“凹入花樣”)。在這里，每個“凸起花樣”具有一個相應的“凹入花樣”，兩個詞語都表示從同一個層片11、21的相對的兩側看到的同一個部分13、23，并且基于這一理由，用同一個附圖標記定義13對應于第一層片11，和23對應于第二層片21。
層片11、21的各自的凸起花樣13、23最好是設置成非隨機的重復花紋，它們分別對應于本發(fā)明所用的模壓輥61、62的模壓元件63、64(

圖1A和1B)，這在下文中將進行討論。通過是“非隨機”的，可以認為凸起花樣13、23設置在可預知的花紋中，并且是由制造處理的預定特征所產(chǎn)生形成的。在這里，詞語“重復”用來表示花樣在結構10中形成一次以上。通過是“離散的”，相鄰的凸起花樣13、23是不接觸的。根據(jù)本發(fā)明，該凸起花樣／凹入花樣13、23可以包括形成模壓的層狀結構10的連續(xù)圖案的連續(xù)表面。
如圖3A至4C和圖5所示，層片11、21的余下部分分別包括基本連續(xù)的非模壓區(qū)15、25。在這里，該“基本連續(xù)的”非模壓區(qū)15、25在其主要平面方向上大致貫穿整個結構10延伸。通常，基本連續(xù)的非模壓區(qū)域15、25的密度小于凸起花樣13、23的密度，因為該非模壓區(qū)域15、25在模壓處理中是不被壓實的。對于本領域的普通技術人員來說顯而易見的是，應有鄰接凸起花樣13、23的小過渡區(qū)域，它們的密度處于凸起花樣13、23的密度和非模壓區(qū)域15、25的密度之間。這樣的過渡區(qū)域是該制造過程的正常的和預期的產(chǎn)物，并且既不會與凸起花樣13、23也不會與非模壓區(qū)域15、25相混淆。
如果結構10用來作為消費者用品，例如紙巾、面巾紙、衛(wèi)生紙和類似物品，該非模壓區(qū)域15、25最好在結構10的平面內(nèi)的兩個相互垂直的方向上是基本連續(xù)的。這樣的相互垂直的方向不需要平行和垂直于制成的產(chǎn)品的邊緣或產(chǎn)品的制造的方向(機器方向，或“MD”)。然而，最好是在兩個相互垂直的方向中將抗拉強度傳給纖維質結構10，從而能夠更容易地適應所施加的任何拉伸載荷而不會由于該拉伸載荷過早地損壞。根據(jù)本發(fā)明，最好至少一個連續(xù)的方向與成品的所預想的拉伸載荷的方向相平行?；具B續(xù)的非模壓區(qū)域15(伴生在第一層片11中)和25(伴生在第二層片21中)的一個例子如圖5所示。區(qū)域15、25中的間斷是可以容忍的，盡管不是優(yōu)選的，只要這種間斷基本上不負面影響結構10的區(qū)域15、25的材料特性。
如圖3A至3G所示，第一層片11和第二層片21以面對面的關系連接在一起。如果第一層片11和第二層片21都是模壓的，層片11和21可以根據(jù)上面在“發(fā)明背景”中討論的四種常用層狀體樣式中的任何一種來連接?？梢杂米魍蛊鸹?3、23的凸起花樣的不同類型和結構也可以在“發(fā)明背景”中引用的幾個專利中找到。從本發(fā)明的下述描述中可以清楚地了解到，凸起花樣13、23的具體類型和結構并不是本發(fā)明的關鍵。
在這里，詞語“凸起對凸起的”層狀體是指在圖3A、3B、4A和4C中顯示的花樣類型。在凸起對凸起樣式中，具有凸起花樣13的第一層片11和具有凸起花樣23的第二層片21在它們的各自的凸起花樣的末端表面相連接，或者是直接的(圖3A、3B)，或者是通過第三層片31(圖4A)。圖3A顯示第一層片11和第二層片21在它們的相對彼此對準的各凸起花樣13和23的末端表面相連接。需要指出的是第一層片11的凸起花樣13不需要與第二層片21的凸起花樣23一致，也不需要使凸起花樣13與凸起花樣23完全對準。圖3B顯示第一層片11和第二層片21在它們的相對彼此偏移的各凸起花樣13和23的末端表面相連接。第一層片11和第二層片21也不需要具有相同的特性，例如厚度和定量。第一層片11和第二層片21可以由不同的材料制成。進而，本發(fā)明的結構10甚至可以包括一個非均勻的層狀結構。通過詞語“非均勻的層狀結構”表示層狀結構10中的單個層片中的至少一個(例如，第一層片11)可以在至少一個屬性，例如厚度、宏觀密度、定量、紋理、纖維配料等方面與其他單個層片中的至少一個(例如，第二層片21)有區(qū)別。相對應地，“均勻的層狀結構”表示具有由基本上用同樣的材料成分(纖維配料和添加劑)制成的單個層片11、21的層狀結構10，并且所述單個層片相對于上述全部屬性彼此基本上一致(即，對于上述屬性中的任何一個都是如此，層片和層片在具體屬性中的最大差別小于該屬性的較低值的大約10％)。
圖4A和4C顯示具有凸起對凸起樣式的結構10的其它實施例，包括處于不同組合的三個層片11、21和31。本領域中的技術人員會理解具有凸起對凸起樣式的其它變更實施例是可能的，并且可以在本發(fā)明中使用。
在這里，詞語“嵌套的”層狀體是指圖3D、3E和3F中所示的樣式。如這些圖所示，詞語“嵌套的”表示，將第一層片11和第二層片21相連接使得第一層片11的凸起花樣13(“外凸”元件)位于或者“嵌入在”第二層片21的相應凹入花樣23(“內(nèi)凹”元件)中。與上面討論的凸起對凸起樣式相似，在嵌套樣式中，第一層片11的凸起花樣13不需要與第二層片21的凹入花樣23一致，也不需要凸起花樣13與凹入花樣23完全對準。在圖3E和3F所示的具有嵌套樣式的層狀結構10的實施例中，第一層片11具有其自己的凸起花樣夾角R1，并且第二層片21具有其自己的不同于角R1的凸起花樣夾角R2。在圖3E中，第一層片11的凸起花樣13的夾角R1大于第二層片21的凸起花樣23的夾角R2。在圖3F中，第一層片11的凸起花樣13的夾角R1小于第二層片21的凸起花樣23的夾角R2。在這里，詞語“凸起花樣的夾角”是指由凸起花樣13、23的側壁14、24和一個垂直于紙片11、21的平面形成的角，其是在垂直剖面中取得的，如圖3E和3F所示。在上面所述的凸起對凸起花樣的情況下，第三個紙層片可以以嵌套樣式與第一層片11和第二層片21中的一個相連接。
圖3C顯示本發(fā)明的紙結構的另一個實施例，具有雙層疊合樣式。如上面已經(jīng)提到的，該雙層層狀體在1995年11月21日授予McNeil的美國專利No．5,468,323中進行了描述，該專利在這里被引作參考。如圖3C所示，第一層片11的凸起花樣13與第二層片21的非模壓區(qū)域25相連接，并且第二層片21的凸起花樣23與第一層片11的非模壓區(qū)域15相連接。
在現(xiàn)有技術的層狀紙結構中，各層剛性地(通常，通過膠粘或機械地，或者通過它們的組合)連接在一起，使得在使用該層狀結構的過程中，在不撕裂或分裂各單獨的層片的情況下，形成層狀結構的單個層片就不可能進行相對運動。因而，在使用過程中，當該層狀結構自然地承受彎曲、弄縐、變皺等等時，組成現(xiàn)有技術的層狀體的單個層片的剛性連接就影響了這些層狀體的柔順性。圖2A簡要顯示了一段現(xiàn)有技術的雙層層狀結構100。該結構100包括層片111和層片121，層片111和121相互剛性地連接。彎曲該結構100，使得層片111向外彎曲而層片121向內(nèi)彎曲。層片111處于拉伸狀態(tài)，并且層片121處于受擠壓狀態(tài)。在圖2A中，虛線a-b表示通過彎曲現(xiàn)有技術的層狀體100在兩對相應的凸起花樣113和123之間形成的層片111的曲線的平均長度。相似地，虛線c-d表示通過彎曲層狀體100在同樣的兩對相應的凸起花樣113和123之間形成的層片121的曲線的平均長度。點“a”一定在徑向上對應于點“c”，并且點“b”一定在徑向上對應于點“d”，這是因為在點a-c和b-d處層片111和121之間存在剛性連接。本領域中的一般技術人員很容易理解，伴隨層片121的曲線c-d的長度一定小于伴隨層片111的曲線a-b的長度。因而，當層狀體100被彎曲成圖2A中所示的狀態(tài)時，層片121相對于層片111按透視法縮小的程度必需更深，以適應伴隨層片121的曲線c-d的更短長度。否則，會破壞層片111和121之一的完整性或它們的連接(圖中沒有顯示)。無需用理論加以限制，本申請人相信對弄縐層片121的(可以包括彎曲和弄皺)的阻力會影響現(xiàn)有技術的層狀體100的柔順性。
與現(xiàn)有技術呈顯明對照，本發(fā)明的層狀結構10的單個層片11、21在消費者使用結構10的過程中能夠相對彼此活動，但不會撕裂第一層片11或第二層片21，也不會使第一層片11從第二層片21上分離。形成層狀結構10的單個層片11、21的相對彼此運動的能力是通過在層片11、21之間提供非剛性的、柔性的連接來實現(xiàn)。最好是，如圖2B所示，層片11、21可以相對彼此在橫向運動。彎曲該結構10，使得層片11向外彎曲并且層片21向內(nèi)彎曲。在圖2B中，虛線a1-b1表示通過彎曲本發(fā)明的層狀體10在兩對相應的凸起花樣13和23之間形成的層片11的曲線的平均長度。虛線c1-d1表示通過彎曲層狀體10在相同的兩對相應的凸起花樣13和23之間形成的層片21的曲線的平均長度。由于層片11和21之間的可活動的連接(例如，通過使用粘接材料51形成的)，層片21的凸起花樣23能夠相對于對應的層片11的凸起花樣13橫向運動。如圖2B所示，由于層片11和21之間的可活動的連接，層片21不需要按透視法縮小來適應結構10的彎曲，因為現(xiàn)在伴隨層片11的曲線a1-b1的長度基本上能夠保持與伴隨層片21的曲線c1-d1的長度相同。因而，層片11和21之間的可活動的連接將層片11和21的過度的拉伸和／或過度的擠壓最小化。
在一個實施例中，如圖3A所示，本發(fā)明的層狀結構10的第一層片11和第二層片21通過第一粘接材料51連接在一起，該材料51允許層片11和21之間的相對活動。如果需要，在本發(fā)明的層狀結構10中也可以使用不同于第一粘接材料51的第二粘接材料52。例如，如圖4C所示，在包括三個(或更多)層片11、21、31的層狀結構10中，使用第二粘接材料52來將第三層片31與第一層片11和第二層片21中的一個相連接。當然，也可以使用同樣的粘接材料(或者是第一粘接材料51或者是第二粘接材料52)來將層片11、21、31連接在一起。而且，如果需要，可以使用兩種或多種不同的粘接材料51、52來連接第一層片11和第二層片21。
在本發(fā)明的另一個實施例中，如圖3B所示，第一層片11和第二層片21中的至少一個，例如第一層片11，在它的一個表面上具有直立纖維41。這些直立纖維41可以是與第一層片11一體的并通過擦刷第一層片11的表面上的預定區(qū)域來形成。另一方面，纖維41可以離散地固著在第一層片11的表面的預定區(qū)域上。相信，當與粘接材料51、52相結合時，直立纖維41將促進第一層片11和第二層片21的連接過程并且當形成最終的層狀結構10時為層片11和21提供相對彼此活動的能力。
在圖6所示的另一個實施例中，第一層片11具有帶直立纖維41的部分，并且第二層片21具有帶直立纖維42的部分，這些部分分別位于第一層片11和第二層片21的相互對應的表面區(qū)域上，使得當?shù)谝粚悠?1和第二層片21連接在一起時，它們各自的帶直立纖維41和42的部分通?；ハ辔呛?。在后一種情況中，如圖6中所示，第一層片11和第二層片21可以通過它們各自的直立纖維41、42并且在沒有使用粘接材料51、52的情況下來連接。如圖6所示，第一層片11的直立纖維41與第二層片21的直立纖維42機械地嚙合。
不必受理論的限制，本申請人相信，與通過單個層片剛性連接在一起形成的現(xiàn)有技術的層狀結構相比較，由可活動地連接在一起的單個層片11、21形成的本發(fā)明的層狀結構10具有更高的柔順性和增大的厚度，并且可以提供改善的吸收能力，然而在別的方面卻具有與形成本發(fā)明的層狀結構10的單個層片11、21基本相同的特性。
用于制造層狀纖維結構的方法圖1A和1B簡要顯示了在本發(fā)明的制造方法中使用的裝置。參照圖1A，兩個纖維層片11和12分別送入到由模壓輥61、62與彈性壓輥71、72形成的輥隙E1和E2中。層片11和21最好(但不是必須的)是可伸展的。模壓輥61、62基本上是由剛性材料(例如鋼)制成，并且形成有模壓花紋。壓輥71、72由柔性和彈性材料制成，例如橡膠。模壓輥61、62并列地安裝，通過合適的驅動裝置繞其各自的平行軸協(xié)同旋轉。模壓輥61、62在彼此之間形成結合輥隙N。壓輥71、72被安裝成一定形式，從而通過任何合適的驅動裝置使其繞各自的平行軸旋轉，并且分別協(xié)同地安置在相對于壓輥61、62的并列位置中，以在它們之間形成模壓輥隙E1和E2。層片11和21通過輥隙E1和E2運送并且通過穿過輥隙E1和E2而受到模壓。雖然通過將單個層片11、21分別穿過輥隙E1、E2而模壓兩個層片或其中的一個層片是優(yōu)選的，但在本發(fā)明的方法中任何模壓方法都是可以使用的。
在通過輥隙E1、E2的動作分別在層片11、21上形成具有離散凸起花樣13、23的模壓花紋之后，隨著模壓輥61、62的旋轉，層片11、21分別與模壓輥61、62上的模壓花紋保持弧形的接觸。模壓輥61、62分別以V1、V2的表面速度旋轉地驅動。最好是，模壓輥61的表面速度V1等于模壓輥62的表面速度V2。張緊控制和速度調(diào)整的方法在本領域中都是已知的并且不是本發(fā)明的關鍵所在。
如上面已經(jīng)討論的，層片11和21可以通過下述方法中的任何一種連接在一起(1)通過使用粘接材料連接層片11和21，在得到層狀結構10之后該粘接材料允許層片11和21相對彼此保持可活動；(2)在第一層片11上形成直立纖維41和在第二層片21形成直立纖維42，并且然后將纖維41和纖維42機械地嚙合使得層片11和21彼此相連接，同時，在得到層狀結構10之后層片11和21仍保持相對彼此可活動；和(3)方法(1)和方法(2)的組合，即，在層片11和21的一個或者全部上形成具有直立纖維41和／或42的部分，和然后通過同時使用粘接材料51和／或52和直立纖維41和／或42將層片11和21相連接。
通過使用粘接材料連接層片如圖1A和1B所示，在已經(jīng)通過由模壓輥61、62和壓輥71、72分別形成的輥隙E1、E2之后，第一層片11和第二層片21分別與旋轉的模壓輥61、62保持弧形的接觸。然后，粘接材料51涂敷在第一層片11上?；蛘撸辰硬牧?2可以涂敷在第二模壓輥62上。如果需要，粘接材料51和粘接材料52可以分別涂敷在伴隨模壓輥61的紙幅和伴隨模壓輥62的紙幅上。如上面已經(jīng)指出的，第一粘接材料51可以與第二粘接材料52相同。第一和第二粘接材料51、52可能包括聚氨酯膠乳或熱固粘結劑。還可以使用泡沫材料作為粘接材料51、52。
如果第一層片11和第二層片21的任何一個或全部已經(jīng)模壓，粘接材料51、52最好涂敷在第一層片11上的模壓部分13和／或第二層片21上的模壓部分23的末端表面上。在層片11、21上涂敷粘接材料的方法對本發(fā)明來講并不重要。在圖1A和1B中，用來涂敷粘接材料51、52的裝置簡要地表示為分別與模壓輥61、62以軸向平行關系并列放置的一對敷料輥91、92，但是應當理解在制造過程中也可以使用涂敷粘接材料51、52的其他合適方法。
如圖1A所示，在粘接材料51和／或52已經(jīng)涂敷在第一層片11和第二層片21的一個或全部上之后，第一層片11和第二層片21運送到結合輥隙N，在該處它們可以以面對面的關系可活動地連接來形成本發(fā)明的層狀結構10。
如果得到的層狀結構10是具有凸起對凸起樣式的層狀體(在上面已經(jīng)討論過)，模壓輥61和62的對齊方式使得第一層片11和第二層片21在它們各自的(并且最好是對準的)至少部分的凸起花樣13和23的末端表面處連接。如果得到的層狀結構10是具有嵌套樣式的層狀體(在上面已經(jīng)討論過)，模壓輥61和62的對齊方式使得第一層片11上的凸起花樣13與層片21的凹入花樣23相連接，如圖3D、3E和3F所示。如果得到的層狀結構10是具有雙層疊合樣式(在上面也已經(jīng)討論過)，對齊模壓輥61和62，使得第一層片11上的凸起花樣13與第二層片21的非模壓區(qū)域25相連接，并且第二層片21的凸起花樣23與第一層片的非模壓區(qū)域15相連接，如圖3C所示。
如果需要，第三層片31可以夾在第一層片11和第二層片21中間來形成一個三層層狀結構10，如圖1B所示。盡管圖1B顯示的該第三層片31是一個未模壓層片，在本發(fā)明中還可以使用模壓的第三層片31(沒有顯示)。
通過嚙合它們的直立纖維連接層片在層片11、21與輥子61、62保持弧形地接觸的過程中，伴隨第一層片11的具有直立纖維41的部分和／或伴隨第二層片21的具有直立纖維42的部分形成在對應的層片11、21上?？梢酝ㄟ^本領域中的任何已知的方法來產(chǎn)生直立纖維41和42。例如，如圖1中所示，可以通過使用擦刷輥81、82擦刷層片11、21的模壓區(qū)域而產(chǎn)生一體的直立纖維41、42。在這里，如果直立纖維41、42分別是層片11、21的固有成分，則直立纖維41、42分別與層片11、21是一體的。另一方面，直立纖維41、42可以離散地固著在層片11、21上。離散地固著的纖維41、42可具有不同于層片11、21的材料的材料。
在直立纖維41、42已經(jīng)產(chǎn)生后，第一層片11和第二層片21送入到輥隙N來以面對面的關系連接，使得第一層片11的直立纖維41面對第二層片21的直立纖維42。通過穿過該輥隙N，第一層片11的直立纖維41與第二層片21的直立纖維42機械地嚙合，從而將第一層片11和第二層片21可活動地連接在一起，使得第一層片11和第二層片21在沒有撕裂或分裂第一層片11或第二層片21的情況下仍相對彼此可以活動。
通過使用直立纖維和粘接材料連接層片處理第一層片11和第二層片21中的至少一個來分別形成直立纖維41或42。當然，直立纖維41、42可以在第一層片11和第二層片21兩者上形成。例如，處理第一層片11來具有帶直立纖維41的部分。然后，粘接材料51可以直接涂敷在帶直立纖維41的區(qū)域上，并且最好是直立纖維41的自由端上。
或者，粘接材料52可以涂敷在沒有直立纖維的第二層片21上。在后一種情況中，粘接材料52最好涂敷在當?shù)谝粚悠?1和第二層片21在輥隙N中以面對面的關系設置時與第一層片11上帶直立纖維41的區(qū)域相對應的區(qū)域上。因而，第一層片11的直立纖維41與涂敷在第二層片21上的粘接材料52接合，來可活動地連接第一層片11和第二層片21從而形成本發(fā)明的層狀結構10，使得第一層片11和第二層片21相對彼此可以活動而不會撕裂第一層片或第二層片或者將第一層片從第二層片上分離。
權利要求
1．一種層狀纖維結構，包括至少一個第一層片和一個第二層片，所述層片以面對面的關系連接在一起，使得所述第一層片的至少一部分相對于所述第二層片的相應的部分可以活動，且不會撕裂所述第一層片和第二層片中的任何一個。
2．根據(jù)權利要求1所述的層狀結構，其中所述第一層片是模壓的。
3．根據(jù)權利要求2所述的層狀結構，其中所述第二層片是模壓的。
4．根據(jù)權利要求3所述的層狀結構，其中所述第一層片和所述第二層片以凸起對凸起的樣式連接在一起。
5．根據(jù)權利要求3所述的層狀結構，其中所述第一層片和所述第二層片以嵌套的樣式連接在一起。
6．根據(jù)權利要求3所述的層狀結構，其中所述第一層片和所述第二層片以雙層疊合樣式連接在一起。
7．根據(jù)權利要求2所述的層狀結構，其中還包括將所述第一層片和所述第二層片可活動地連接的粘接材料。
8．根據(jù)權利要求1所述的層狀結構，其中所述第一層片和所述第二層片相對于彼此可橫向地運動。
9．根據(jù)權利要求1所述的層狀結構，其中所述第一層片具有面對所述第二層片的直立纖維。
10．根據(jù)權利要求9所述的層狀結構，其中所述第二層片具有面對所述第一層片的直立纖維。
11．根據(jù)權利要求10所述的層狀結構，其中所述第一層片上的直立纖維與所述第二層片的直立纖維機械地嚙合，來將所述第一層片和所述第二層片可活動地連接，從而形成所述的層狀結構。
12．根據(jù)權利要求11所述的層狀結構，其中所述第一層片和所述第二層片中的至少一個上的直立纖維與所述第一層片和所述第二層片中的至少一個是一體的。
13．根據(jù)權利要求11所述的層狀結構，其中所述第一層片和所述第二層片中的至少一個上的直立纖維是被離散地固著到所述第一層片和所述第二層片中的至少一個上的。
14．一種用于制造層狀纖維結構的方法，該方法包括下列步驟至少提供一個第一層片和一個第二層片；和將所述第一和第二層片以面對面的關系連接在一起，使得所述第一層片的至少一部分相對于所述第二層片的相應的部分是可活動的，且不會撕裂所述第一層片和所述第二層片中的任何一個。
15．根據(jù)權利要求14所述的方法，其中還包括下述步驟模壓所述第一和第二層片中的至少一個來產(chǎn)生凸起花樣。
16．根據(jù)權利要求15所述的方法，其中還包括下述步驟提供粘接材料；和在所述第一和第二層片中的至少一個上涂敷所述粘接材料。
17．根據(jù)權利要求16所述的方法，其中所述粘接材料涂敷在所述凸起花樣上。
18．根據(jù)權利要求15所述的方法，其中還包括下述步驟在所述第一和第二層片中的至少一個上產(chǎn)生具有直立纖維的部分；和將所述至少第一和第二層片設置成面對面的關系，使得所述第一層片上的所述直立纖維與所述第二層片接合來產(chǎn)生所述層狀纖維結構。
全文摘要
一種包括至少兩個纖維層片(11、21)的層狀纖維結構(10)及其制造方法。至少纖維層片(11、21)中的一個,最好兩個是模壓的。層片(11、21)以面對面的關系可活動地連接在一起來形成一個層狀結構(10),使得在消費者使用該層狀結構(10)的過程中層片(11、21)能夠相對彼此活動,而不會撕裂或分裂組成該層狀結構(10)的任何一個層片(11、21)。該組成層狀結構(10)的層片(11、21)可以通過使用粘接材料、通過形成在層片的內(nèi)表面上的直立纖維的機械嚙合、或通過粘接材料和直立纖維的嚙合的組合來可活動地連接(51)。
文檔編號B31F1/00GK1279634SQ98811232
公開日2001年1月10日 申請日期1998年8月28日 優(yōu)先權日1997年9月19日
發(fā)明者保羅·D·特羅克漢 申請人:寶潔公司