專利名稱：蓬松且平滑的紙幅的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種形成濕鋪紙幅的方法。該方法包括下列步驟在有孔成形件上形成造紙纖維的初期紙幅，初期紙幅具有第一表面和第二表面；將紙幅傳送到紙幅支承裝置上，該紙幅支承裝置包括具有第一紙幅接觸表面和第二紙幅接觸表面的朝向紙幅側(cè)，其中第一和第二紙幅接觸表面之間的標(biāo)高差小于初期紙幅的厚度；向紙幅濃度在約10％至60％之間的紙幅第一表面加印預(yù)定圖案；將紙幅傳送到加熱干燥表面上，其中幾乎所有的紙幅第二表面鄰近加熱干燥表面設(shè)置；和使紙幅從加熱干燥表面起皺。
形成初期紙幅的步驟最好包括形成具有纖維脫膠劑的初期紙幅。在一個(gè)實(shí)施例中，形成初期紙幅的步驟包括形成多層紙幅，其中初期紙幅的中間層包括纖維脫膠劑。
在一個(gè)實(shí)施例中，紙幅支承裝置包括脫水氈層，且在第一和第二紙幅接觸表面之間的標(biāo)高差小于約6.0mils，更為優(yōu)選的是小于約2.0mils。
本發(fā)明涉及紙結(jié)構(gòu)，特別是涉及既蓬松又平滑的薄紙紙幅，還涉及制造這種薄紙紙幅的方法。
諸如衛(wèi)生薄紙，紙巾，和面巾紙的紙結(jié)構(gòu)被廣泛用在家庭和工業(yè)中。為了使這種薄紙產(chǎn)品更受使用者喜愛，已經(jīng)作了很多努力。
一種能提供受使用者喜愛的既蓬松又柔軟的紙幅的方法在1976年11月30日授予Morgan等人的美國(guó)專利3,994,771中公開，該專利在此被引作參考。改進(jìn)的蓬松柔軟特性可以通過(guò)雙向交錯(cuò)的擠壓和非擠壓區(qū)提供，如1980年3月4日授予Trokhan的美國(guó)專利4,191,609所示，該專利在此被引作參考。
另外一種能制造更受使用者喜愛的薄紙產(chǎn)品的方法是干燥紙結(jié)構(gòu)以賦予薄紙產(chǎn)品更蓬松，更大的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度。按這種方式制造的紙結(jié)構(gòu)的實(shí)例在1987年1月20日授予Trokhan的美國(guó)專利4,637,859中進(jìn)行了描述，該專利在此被引作參考。美國(guó)專利4,637,859示出了分散在整個(gè)連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的離散的圓拱形凸起，該專利在這里被引作參考。連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以提供強(qiáng)度，同時(shí)相對(duì)較厚的圓拱可以提供柔軟性和吸濕性。
在美國(guó)專利4,637,859中公開的造紙方法的缺點(diǎn)是，這種紙幅會(huì)相對(duì)地增加能量而且昂貴，并且通常需要使用穿透空氣干燥設(shè)備。另外，在美國(guó)專利4,637,859中公開的造紙方法會(huì)限制紙幅在Yankee干燥鼓上被最后干燥的速度。這種限制被認(rèn)為是由于，至少部分由于，在將紙幅傳送到Y(jié)ankee鼓上之前施加到紙幅上的加花圖案。具體說(shuō)，在U.S.4,637,859中描述的分離圓拱不會(huì)象在U.S.4,637,859描述的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在Yankee鼓上那樣有效地被干燥。因此，對(duì)于給定的濃度水平和單位重量，在Yankee鼓上可以操作的速度是有限的。
下述文獻(xiàn)示出了另外的制造紙幅的方法，因此被引作參考1995年6月29日以Ampulski等人的名義公開的美國(guó)優(yōu)先權(quán)為1993年12月20日的國(guó)際申請(qǐng)WO 95/17548；1996年1月11日以Trokhan等人名義公開的美國(guó)優(yōu)先權(quán)日為1994年6月29日的國(guó)際申請(qǐng)WO 96/00812；1996年1月11日以Phan的名義公開的美國(guó)優(yōu)先權(quán)日為1994年6月29日的國(guó)際申請(qǐng)WO96/00814；1996年9月17日授予Trokhan等人的美國(guó)專利5,556,509；和1996年8月27日授予Phan的美國(guó)專利5,549,790。
美國(guó)專利4,326,000；4,000,237；和3,903,342表述了具有將紙張的表面以圖案連接起來(lái)的彈性粘接劑的片狀紙材。這種方法具有的缺點(diǎn)是，使用粘接材料相對(duì)較昂貴，并且難于控制生產(chǎn)速度。而且，彈性粘接材料會(huì)減低紙幅的吸濕性。
通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)壓力氈在擠壓輥隙中擠壓紙幅而制造的傳統(tǒng)薄紙可以相對(duì)較高的速度制造。傳統(tǒng)擠壓紙，一旦干燥之后，可被壓印以對(duì)紙幅加花，并增加紙幅的宏觀厚度。例如，在薄紙產(chǎn)品已經(jīng)干燥后在薄紙產(chǎn)品上壓印圖案是很普通的。
但是，壓印處理通常會(huì)在損失結(jié)構(gòu)其它特性的前提下對(duì)紙結(jié)構(gòu)加上一個(gè)美麗的外觀。具體說(shuō)，對(duì)干燥紙幅進(jìn)行印花會(huì)撕裂纖維素結(jié)構(gòu)中纖維之間的粘接。這種撕裂的原因是，在初期紙幅纖維漿干燥之前，粘接已經(jīng)形成并且固定。紙結(jié)構(gòu)干燥后，通過(guò)印花使纖維在垂直于紙結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)而破壞纖維與纖維的粘接。粘接斷裂會(huì)造成干燥紙幅的拉伸強(qiáng)度的降低。另外，印花通常在紙幅從干燥鼓上起皺之后進(jìn)行。起皺之后的印花會(huì)撕裂加到紙幅的起皺圖案。通過(guò)對(duì)起皺圖案的壓緊和拉伸，在起皺之后的印花會(huì)在紙幅的一部分中消除起皺圖案。這種結(jié)果是不理想的，因?yàn)槠鸢檲D案提高了干燥紙幅的柔軟性和柔順性。
造紙領(lǐng)域的科學(xué)家和工程師為改進(jìn)制造柔軟，有強(qiáng)度，吸濕性好的并且能以較低的成本有效干燥的薄紙的方法進(jìn)行了不懈的研究努力。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種紙幅和一種制造允許以相對(duì)較低能量和費(fèi)用較快地干燥的多區(qū)域紙幅的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制造多區(qū)域紙幅的方法，該多區(qū)域紙幅可以在現(xiàn)有的造紙機(jī)(傳統(tǒng)的或者具有穿透空氣干燥能力的)加工，不需要對(duì)造紙機(jī)進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的修改。
本發(fā)明的又一目的是提供一種紙幅和一種用于制造紙幅的方法，該紙幅具有至少兩個(gè)不同的并可通過(guò)下述一個(gè)或多個(gè)特征區(qū)分的非印花的區(qū)域厚度，標(biāo)高，濃度和單位重量。
本發(fā)明的又一目的是提供一種紙幅和一種用于制造紙幅的方法，該紙幅具有提高的蓬松厚度，松密度(bulk density)，和吸濕能力，具有相對(duì)加花表面和相對(duì)平滑的相反表面，由此可同時(shí)提供使用者需要的紙產(chǎn)品的蓬松度和柔軟度。
本發(fā)明的又一目的是提供一種紙幅和一種制造紙幅的方法，該紙幅幾乎不需要會(huì)對(duì)吸濕性產(chǎn)生不良影響的諸如彈性粘接材料的粘接材料。
本發(fā)明提供一種制造濕鋪紙幅的方法。該方法包括下列步驟在有孔成形件上形成造紙纖維的初期紙幅，初期紙幅具有第一表面和第二表面；將紙幅傳送到紙幅支承裝置，該裝置包括具有第一紙幅接觸表面和第二紙幅接觸表面的朝向紙幅側(cè)，其中在第一和第二紙幅接觸表面之間的標(biāo)高差小于初期紙幅的厚度；在紙幅支承在紙幅支承裝置上；將紙幅部分干燥到濃度為約50％至70％；將預(yù)定圖案加印到紙幅的第一表面上，同時(shí)保持第二表面的大致平滑、宏觀單一平面的構(gòu)型；靠近熱干燥表面定位紙幅的第二表面；在加熱干燥表面干燥紙幅；和將紙幅從干燥表面起皺。
形成初期紙幅的步驟最好包括形成具有纖維脫膠劑的初期紙幅。在一個(gè)實(shí)施例中，形成初期紙幅的步驟包括形成多層初期紙幅，其中初期紙幅的中間層包括脫膠劑。
在一個(gè)實(shí)施例中，紙幅支承裝置包括設(shè)置在紡織股線織物上的樹脂層，其中第一紙幅接觸表面是由位于紡織股線的交叉點(diǎn)上的不連續(xù)的棱紋提供的。在第一和第二紙幅接觸表面之間的標(biāo)高差小于2mils，更優(yōu)選的是標(biāo)高差小于約1.0mils。
盡管本發(fā)明以明確指明本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的權(quán)利要求書為結(jié)尾，但通過(guò)下面接合附圖的描述，本發(fā)明將得到更好的理解，其中類似的元件用相同的附圖標(biāo)記指明。附圖中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的紙結(jié)構(gòu)的第一表面的平面圖，紙結(jié)構(gòu)具有第一的相對(duì)較薄連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域和多個(gè)分散在整個(gè)連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域中的相對(duì)較厚的離散區(qū)域；圖2是沿圖1中的2-2線截取的紙結(jié)構(gòu)的剖面圖，示出了設(shè)置在連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域的平面中的相對(duì)較厚，離散區(qū)域；圖3是在圖1和2示出的紙結(jié)構(gòu)類型的橫截面顯微照相；圖4是在圖1和2示出的紙結(jié)構(gòu)類型的第一表面的照片；圖5是在圖1和2示出的紙結(jié)構(gòu)類型的第二表面的照片；圖6是在美國(guó)專利4,637,859中示出的紙結(jié)構(gòu)類型的剖面圖；圖7A是在美國(guó)專利4,637,859中示出的紙結(jié)構(gòu)類型的剖面的顯微照相；圖7B是在美國(guó)專利4,637,859中示出的紙結(jié)構(gòu)類型的一側(cè)的平面圖；圖7C是圖7B的紙幅的另一側(cè)的平面圖；圖8A是用于制造如圖1和2所示類型的紙幅的裝置的平面圖，該裝置包括脫水氈層和結(jié)合在脫水氈層上的紙幅加花層，并具有連續(xù)網(wǎng)狀紙幅接觸頂表面；圖8B是圖8A中裝置的沿圖8A中的線8B截取的剖面圖；圖8C是包括脫水氈層和紙幅加花層的裝置平面圖，網(wǎng)幅加花層包括離散網(wǎng)幅接觸表面；圖9A示出了用于制造紙幅的具有如圖8A和8B所示裝置的造紙機(jī)；圖9B示出了將紙幅傳送到如圖8B所示的裝置上以形成具有與裝置貼合的第一表面和大致平滑的第二表面的紙幅；圖9C示出了放置在圖8B所示的裝置上的紙幅，其被運(yùn)送到真空壓力輥和Yankee干燥鼓之間以將圖案壓印到紙幅的第一表面上，并使紙幅的第二表面附著在Yankee鼓上；圖9D示出了包括圖2所示類型的兩個(gè)紙幅的兩片薄紙的剖面圖，其中相對(duì)平滑的第二表面朝外；圖10是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例制造的紙幅的剖面圖，并示出了設(shè)置在連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域的平面內(nèi)的相對(duì)較厚的離散區(qū)域，其中每個(gè)離散區(qū)域環(huán)繞一個(gè)或多個(gè)離散致密區(qū)；圖11是圖10所示類型紙結(jié)構(gòu)的剖面的顯微照相；圖12是圖10所示類型紙結(jié)構(gòu)的第一表面的照片；圖13是圖10所示類型紙結(jié)構(gòu)的第二表面的照片；圖14A是用于制造圖10所示類型紙結(jié)構(gòu)的裝置的平面圖，該裝置包括結(jié)合到由紡織線股形成的有孔元件上的紙幅加花層；圖14B示出圖14的裝置的剖視圖；圖15A示出了使用圖14A和14B的裝置制造紙幅的造紙機(jī)；圖15B示出了傳送到圖14B中的紙幅，以形成具有與裝置貼合的第一表面和大致平滑的第二表面的紙幅；圖15C示出了放置在圖14B所示的裝置上的紙幅，其被運(yùn)送到壓力輥和Yankee干燥鼓之間以將圖案壓印到紙幅的第一表面上，并使紙幅的第二表面附著在Yankee鼓上；圖16是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制造的一種紙幅的剖面圖，其中紙幅包括具有脫膠層的多纖維層。
圖1-2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制造的紙幅20，圖3-5是圖1和2所示紙結(jié)構(gòu)的相片。為了比較，圖6和7A-C示出了美國(guó)專利4,637,859中描述的類型的紙幅。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制造的紙幅包括相對(duì)較薄區(qū)域和相對(duì)較厚區(qū)域。其中相對(duì)較厚區(qū)域設(shè)置在相對(duì)較薄區(qū)域的平面中。該紙幅是濕法鋪敷的，并基本上不必干燥印花。參考圖1-5，紙幅20分別具有第一和第二相對(duì)的表面22和24。紙幅20包括相對(duì)較薄的連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域30，厚度用K表示。與區(qū)域30鄰接的表面22的部分用32指明，與區(qū)域30鄰接的表面24的部分用34指明。
紙幅20還包括分散在整個(gè)連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域30上的多個(gè)相對(duì)較厚的區(qū)域50。相對(duì)較厚區(qū)域50的厚度用P表示，并且是從連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域30的表面32延伸出的。與區(qū)域50鄰接的表面22的部分用52指明，與區(qū)域50鄰接的表面24的部分用54指明。厚度P大于厚度K。較優(yōu)選的是，P/K的比值至少約為1.5。參考圖3，P至少約0.3mm，較優(yōu)選的是至少約0.40mm。K小于約0.25mm，更優(yōu)選的是小于約0.20mm.
連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域30和離散的，相對(duì)較厚區(qū)域50都可以是通過(guò)諸如起皺而縮短的。在圖1-2中，連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域的皺紋用35指明，并且大致垂直機(jī)器方向延伸。類似的，離散的相對(duì)較厚區(qū)域50也可以縮短以具有皺紋55。
連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域30可以是在美國(guó)專利4,637,859中公開的具有相對(duì)較高的密度，宏觀單一平面連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域。相對(duì)較厚區(qū)域50可如在美國(guó)專利4,637,859中公開的，具有相對(duì)較低的密度，并且可以是雙向交錯(cuò)排列的。
相對(duì)較厚區(qū)域50設(shè)置在連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域30的平面內(nèi)。網(wǎng)狀區(qū)域30的平面的標(biāo)高大致由平面23說(shuō)明(在圖2中以直線表示)。表面23位于表面32和表面34的中間。盡管網(wǎng)狀區(qū)域30的平面在圖2中所示出的是平直的，但是應(yīng)該理解“網(wǎng)狀區(qū)域30的平面”可以包括具有曲面的表面。
“設(shè)置在連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域30的平面內(nèi)”這句話的描述，意味著相對(duì)較厚區(qū)域50包括在表面23之上和之下延伸的部分。如圖2所示，較厚區(qū)域50的部分沿假想直線25延伸。沿假想直線25延伸的區(qū)域50的部分分布在表面23的上方和下方，由此直線25與表面52的交點(diǎn)位于表面23之上，直線25與表面54的交點(diǎn)位于表面23之下。
測(cè)量厚度P和K的過(guò)程，以及確定表面23的位置從而判斷區(qū)域50是否設(shè)置在區(qū)域30的平面23內(nèi)的過(guò)程在下文的“厚度和標(biāo)高的測(cè)量”中進(jìn)行描述。
與圖1-2所示的紙幅對(duì)照，在圖6中示出的美國(guó)專利4,637,859公開的紙幅80不具有設(shè)置在連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域平面內(nèi)地相對(duì)較厚區(qū)域。美國(guó)專利4,637,859公開了分布在網(wǎng)狀區(qū)域83的平面中的圓拱84。在圖6中，圓拱84并不設(shè)置在網(wǎng)狀區(qū)域83的平面內(nèi)。如圖6所示，圓拱84的下表面設(shè)置在圖6所示的表面23的上方。在美國(guó)專利4,637,859中公開的紙幅類型的顯微照相如圖7A所示，并且該類紙幅的相對(duì)朝向表面在圖7B和圖7C中示出。
因此，在圖1和2中示出的紙幅20可以具有連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域30的強(qiáng)度優(yōu)點(diǎn)，以及從相對(duì)較厚區(qū)域50產(chǎn)生的松密度，宏觀厚度，吸濕性和柔軟性的優(yōu)點(diǎn)，而且與美國(guó)專利4,637,859公開的紙幅類型相比具有相對(duì)平滑的表面24。
具體說(shuō)，紙幅20的表面平滑度比值大于約1.15，較優(yōu)選的是大于約1.20，更優(yōu)選的是大于約1.25，更優(yōu)選的是大于約1.30，最優(yōu)選的是大于約1.40，這里的表面平滑度比值是用表面22的表面平滑度值除以表面24的表面平滑度值。
在一個(gè)實(shí)施例中，紙幅20的表面24的表面平滑度值小于約900，更優(yōu)選的是小于約850。相對(duì)平面22的表面平滑度值至少約為900，更優(yōu)選的是至少約為1000。
表面的表面平滑度值的測(cè)量方法在下文中的“表面平滑度”中進(jìn)行描述。一個(gè)表面的表面平滑度值在表面紋理越粗和越不平滑時(shí)值越大。因此，相對(duì)較低的表面平滑度值表示相對(duì)平滑的表面。
與本發(fā)明的紙幅20相對(duì)照，在美國(guó)專利4,637,859中公開的紙幅類型樣品表現(xiàn)出的表面平滑度比值約為1.07，在相對(duì)表面上的表面平滑度值約為993和1065。
紙幅20的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，組合了能提供柔軟性的相對(duì)平滑表面24，能提供相對(duì)較高蓬松性和吸濕性的相對(duì)較厚區(qū)域50，以及為提高強(qiáng)度而被壓縮的相對(duì)較薄、密度相對(duì)較高的網(wǎng)狀區(qū)域30。因此，如下文所述，紙幅20可以被相對(duì)較快而高效地成形和干燥。
具有相對(duì)平滑表面24的紙幅20在具有平滑朝外表面的多層薄紙的制造中十分有用。例如，兩個(gè)或更多的紙幅20可以結(jié)合在一起而形成多層薄紙，從而多層薄紙的兩個(gè)朝外表面由紙幅20的表面24構(gòu)成，而外層的表面22則朝向內(nèi)側(cè)。這種多層薄紙可具有由分布在整個(gè)連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域中的相對(duì)較厚的區(qū)域產(chǎn)生的強(qiáng)度和蓬松優(yōu)點(diǎn)，而且呈現(xiàn)出消費(fèi)者接觸得到的相對(duì)平滑和柔軟的朝外表面。
在圖9D中示出了這種兩層薄紙的實(shí)例。紙幅20可通過(guò)任何合適的方式以面對(duì)面的關(guān)系結(jié)合在一起，所示合適的方式包括但不限于粘接，機(jī)械接合，超聲接合，以及這些方法的組合。
紙幅20的單位重量為約7克至70克每平方米。紙幅20的宏觀厚度至少約為0.1mm，更優(yōu)選的是至少約為0.2mm，而松密度至少約為0.12克/立方厘米(單位重量除以宏觀厚度)。測(cè)量單位重量，宏觀厚度和松密度的過(guò)程將在下文中描述。
如圖1-2所示類型的紙幅20的吸濕能力至少為約20克/克。測(cè)量吸濕能力的方法將在下文中描述。因此，紙幅20表現(xiàn)出高蓬松度紙幅所具有的吸濕性能優(yōu)點(diǎn)，而且還有通常為傳統(tǒng)氈壓薄紙所具有的相對(duì)平滑表面的優(yōu)點(diǎn)。
紙幅支承裝置圖8A和圖8B示出了用在如圖1和2所示類型紙幅的制造中的紙幅支承裝置200。紙幅支承裝置200包括脫水氈層220和紙幅加花層250。紙幅支承裝置200可呈連續(xù)帶狀形式，用于在造紙機(jī)上干燥紙幅并對(duì)紙幅加花。紙幅支承裝置200具有第一朝向紙幅側(cè)202和第二背對(duì)紙幅側(cè)204。在圖8A中是第一朝向紙幅側(cè)202朝向觀察者時(shí)觀察到的紙幅支承裝置200。第一朝向紙幅側(cè)202包括第一紙幅接觸表面和第二紙幅接觸表面。
在圖8A和圖8B中，第一紙幅接觸表面是氈層220的第一氈表面230。第一氈表面230設(shè)置在第一標(biāo)高231上。第一氈表面230是紙幅接觸氈表面。氈層220還具有背對(duì)的第二氈表面232。
在圖8A和8B中，第二紙幅接觸表面是由紙幅加花層250提供的。結(jié)合到氈層220的紙幅加花層250在第一標(biāo)高261上具有紙幅接觸頂表面260。當(dāng)紙幅被運(yùn)送到紙幅支承裝置200上時(shí)，第一標(biāo)高231和第二標(biāo)高261的差小于該紙幅的厚度。表面260和230可以設(shè)置在同一標(biāo)高上，從而使得標(biāo)高261和231相同?；蛘撸砻?60可以稍微高于表面230，或者表面230可以稍微高于表面260。
標(biāo)高中的差可以大于或等于0.0mil，并小于8.0mil。在一實(shí)施例中，標(biāo)高差小于約6.0mil(0.15mm)，更優(yōu)選的是小于約4.0mil(0.10mm)，而最優(yōu)選的是小于約2.0mil(0.05mm)，以保持相對(duì)平滑表面24，如下文所述。
脫水氈層220是透水的，并且能接收和容納從造紙纖維的濕紙幅壓出的水。紙幅加花層250是不透水的，并且不接收和容納從造紙纖維的濕紙幅壓出的水。紙幅加花層250可具有連續(xù)網(wǎng)狀接觸頂表面260，如圖8A所示。或者，紙幅加花層可以是不連續(xù)的或半連續(xù)的。不連續(xù)的頂表面260在圖8C中示出。
紙幅加花層250最好包括光敏樹脂，其可作為液體淀積在第一表面230上，隨后通過(guò)光照射硬化，使得紙幅加花層250的一部分穿透第一氈表面并且由此牢固地粘接在其上。紙幅加花層250最好并不延伸穿過(guò)氈層220的整個(gè)厚度，而是延伸穿過(guò)小于約氈層220厚度的一半，以保持紙幅支承裝置200的柔性和可壓縮性，具體說(shuō)是氈層220的柔性和可壓縮性。
合適的脫水氈層220包括例如通過(guò)針縫而接合到由紡織長(zhǎng)絲244形成的支承結(jié)構(gòu)上的天然或合成纖維的無(wú)紡棉胎240。制造無(wú)紡棉胎的合適的材料包括但不限于諸如羊毛的天然纖維和諸如聚酯和尼龍的合成纖維。構(gòu)成棉胎240的纖維纖度在約3克至約20克每9000米纖維長(zhǎng)度之間。
氈層220可具有分層結(jié)構(gòu)，并且可包括不同纖維類型和尺寸。氈層220的構(gòu)成應(yīng)能促進(jìn)從紙幅接收的水從第一氈表面230向第二氈表面232的傳輸。氈層220可具有鄰近第一氈表面230設(shè)置的更細(xì)的，相對(duì)更緊實(shí)的纖維。與氈層220在鄰近第二氈表面232處的密度和孔尺寸相比，氈層220在靠近第一氈表面230處具有相對(duì)較高的密度和相對(duì)較小的孔尺寸，從而將進(jìn)入第一表面230的水運(yùn)離第一表面230。
脫水氈層220的厚度大于約2mm。在一個(gè)實(shí)施例中，脫水氈層220的厚度在約2mm至約5mm之間。
國(guó)際公開中1996年1月11日公開的WO 96/00812，1996年8月22日公開的WO 96/25555；1996年8月22日公開的WO 96/25547，以上文獻(xiàn)的發(fā)明人都是Trokhan等人；在1996年8月22日提交的名為“Method forApplying a Resin to a Substrate for Use in Papermaking”的美國(guó)專利申請(qǐng)08/701,600；1996年4月30日提交的名為“High Absorbence/LowReflectance Felts with a Pattern Layer”的美國(guó)專利申請(qǐng)08/640,452；在1996年6月28日提交的名為“Method of Making Wet Pressed Tissue Paper withFelts Having Selected Permeabilities”的美國(guó)專利申請(qǐng)08/672,293，這些文獻(xiàn)被引作參考，以公開將光敏樹脂施加到脫水氈上和公開合適的脫水氈為目的。
脫水氈層220的空氣透過(guò)率低于約200標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分鐘(scfm)，這里以scfm為單位的空氣透過(guò)率是，在脫水氈厚度兩側(cè)壓差約為0.5英寸水柱的情況下，每分鐘穿過(guò)氈層一個(gè)平方英寸面積的空氣的立方英尺數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，脫水氈層220的空氣透過(guò)率在約5至200scfm之間，更優(yōu)選的是低于約100scfm。
脫水氈層220的單位重量在約800至2000克/平方米之間，平均密度(單位重量除以厚度)在約0.35克/立方厘米至約0.45克/立方厘米之間。紙幅支承裝置200的空氣透過(guò)率低于或等于氈層220的透過(guò)率。
一種合適的氈層220是由Appleton Mills Company of AppletonWisconsin制造的Amflex 2 Press Felt。氈層220的厚度約為3mm，單位重量約為1400克/平方米，空氣透過(guò)率約為30scfm，并具有雙層支承結(jié)構(gòu)，該支承結(jié)構(gòu)具有3股多絲的頂部和底部經(jīng)線及4股纜狀單絲的垂直于機(jī)器方向的緯線。棉胎240可包括聚酯纖維，其在第一表面230上的纖維纖度約為3但尼爾，而在第一表面230之下的棉胎襯底中的纖度在約10-15但尼爾之間。
在圖8A中示出的紙幅支承裝置200具有紙幅加花層250，其具有連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅接觸頂表面260，該表面中具有多個(gè)離散的開口270。開口270的合適形狀包括但不限于，圓形，在機(jī)器方向(圖8A中的MD)加長(zhǎng)的橢圓形，多邊形，不規(guī)則形狀，或這些形狀的組合。如圖8A所示，連續(xù)網(wǎng)狀頂表面260的投影表面面積是紙幅支承裝置200投影面積的約5％至75％，并且最好是裝置200的投影面積的25％至50％。
在圖8A所示的實(shí)施例中，連續(xù)網(wǎng)狀頂表面260在裝置200的每平方英寸投影面積中具有小于約700個(gè)離散的開口，并且最好如圖8A所示在裝置200的每平方英寸投影面積中具有約10個(gè)至約400個(gè)離散的開口270。離散開口270可以如1987年1月20日授權(quán)的美國(guó)專利4,637,859中公開的那樣，在機(jī)器方向(MD)或垂直于機(jī)器方向雙向交錯(cuò)排列。在一個(gè)實(shí)施例中，開口270可以是交疊的，或者是雙向交錯(cuò)排列的，開孔尺寸和間隔的設(shè)計(jì)使得在機(jī)器方向和垂直于機(jī)器方向開口270的邊緣都能彼此延伸穿過(guò)，使得平行于機(jī)器方向或垂直于機(jī)器方向所劃的任何直線將穿過(guò)至少一些開口270。
造紙方法描述根據(jù)本發(fā)明的紙結(jié)構(gòu)20可以通過(guò)如圖9A，9B和9C所示的造紙裝置制造。參考圖9A，在本發(fā)明的紙結(jié)構(gòu)20的制造方法開始，是提供處于漿液狀態(tài)的造紙纖維的含水懸浮液，并將造紙漿液從頂箱500淀積到有孔的透水的成形件，例如成形帶542上，隨后，形成由成形帶542支承的造紙纖維的初期紙幅(embryonic web)543。為了簡(jiǎn)化，成形帶542表示成單一的，連續(xù)的改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)。應(yīng)該理解的是，也可以使用本領(lǐng)域公知的任何不同的雙絲網(wǎng)成形件。
各種形式的木漿通常包括在本發(fā)明中使用的造紙纖維。但是，也可以使用其它纖維素纖維，諸如棉襯，蔗渣，尼龍等的纖維漿，并且所有這些都是要求保護(hù)范圍內(nèi)的。在這里，有用的木漿包括諸如牛皮紙漿，亞硫酸鹽和硫酸鹽紙漿，以及包括諸如磨制木漿，熱機(jī)紙漿和化學(xué)-熱機(jī)紙漿(CTMP)的機(jī)械紙漿。另外也可以采用從落葉的和針葉的樹木中得到的紙漿。
硬木紙漿和軟木紙漿以及這兩種紙漿的混合物都可以被采用。在這里“硬木紙漿”是指從落葉樹木(被子植物)的木質(zhì)材料中得來(lái)的纖維紙漿；“軟木紙漿”是指從針葉樹木(裸子植物)的木質(zhì)材料中得來(lái)的纖維紙漿。諸如桉樹的具有平均纖維長(zhǎng)度約為1.00mm的硬木紙漿特別適于下文所述的柔軟性特別重要的薄紙幅；而具有平均纖維長(zhǎng)度約為2.5mm的軟木牛皮紙漿則優(yōu)選用在要求強(qiáng)度的場(chǎng)合。從再生紙得來(lái)的纖維也可以用于本發(fā)明，再生紙可以包括上述任一種纖維，同時(shí)還包括其它諸如填料、粘接劑等用于促進(jìn)原始造紙的非纖維材料。
紙的配料中可包括不同的添加劑，包括但不限于諸如濕強(qiáng)度粘合材料、干強(qiáng)度粘合材料的纖維粘合材料和化學(xué)軟化成分。合適的濕強(qiáng)度粘合劑包括但不限于如由Hercules Inc.Wilmington，Delaware提供的注冊(cè)商標(biāo)為KYMENE557H的聚酰胺-表氯醇樹脂的材料。合適的暫時(shí)濕強(qiáng)度粘接劑包括但不限于諸如由National Starch Chemical Corporation，New York，NewYork.銷售的商品名為NATIONAL STARCH78-0080的改性淀粉粘接劑。合適的干強(qiáng)度粘接劑包括諸如羧甲基纖維素和陽(yáng)離子聚合物(如ACCO711)的材料。ACCO系列的干強(qiáng)度材料可以從American Cyanamid Company ofWayne，New Jersey購(gòu)得。
較優(yōu)選的是，淀積在成形網(wǎng)上的紙配料中包括在紙幅干燥時(shí)防止一些纖維形成纖維膠結(jié)的脫膠劑。脫膠劑與在干燥起皺工序中提供給紙幅的能量結(jié)合會(huì)造成紙幅的一部分更加蓬松(debulk)。在一個(gè)實(shí)施例中，脫膠劑可以被施加到形成位于兩個(gè)或更多層之間的中間纖維層的纖維中。中間層作為纖維外層之間的脫膠層。由此起皺能量則沿脫膠層使紙幅的一部分更加蓬松。紙幅的更加蓬松可以造成空穴310(圖16)。
結(jié)果，紙幅可以制作成具有相對(duì)光滑的表面，用以在Yankee上進(jìn)行有效干燥。但是，由于在起皺刮刀上的再蓬松，干燥的紙幅還可具有不同的密度區(qū)，包括連續(xù)網(wǎng)狀的相對(duì)高密度區(qū)和離散的相對(duì)低密度區(qū)，這是由起皺工序產(chǎn)生的。
合適的脫膠劑包括諸如那些在1994年1月18日授予Phan等人的美國(guó)專利5,279,767中公開的化學(xué)軟化成分。合適的化學(xué)可降解的化學(xué)軟化成分在1994年5月17日授予Phan等人的美國(guó)專利5,312,522中公開。美國(guó)專利5,279,767和5,312,522在這里被引作參考。這些合適的化學(xué)軟化成分可以用作脫膠劑，用于防止在構(gòu)成紙幅的一層或多層纖維中的纖維與纖維的膠結(jié)。
一種合適的用于在構(gòu)成紙幅20的一層或多層纖維中提供纖維脫膠的軟化劑使包括DiEster di(接觸硬化)Tallow Dimethyl Ammonium Chloride的造紙?zhí)砑觿?。一種合適的軟化劑是可以從Witco Company of Greenwich，CT購(gòu)得的ADOGEN牌的造紙?zhí)砑觿?br>
雖然也可以采用不是水的液體中的懸浮液，但初期紙幅543最好是從含水的造紙纖維懸浮液制備的。纖維懸浮在載體中，濃度為約0.1％至0.3％。懸浮液，紙漿，紙幅，或其它系統(tǒng)的百分濃度定義為將在系統(tǒng)中考慮到的干纖維的重量除以系統(tǒng)的整個(gè)重量的商再乘以100。纖維重量常常是基于骨狀干纖維表述的。
初期紙幅543可以在連續(xù)的造紙工序中形成，如圖9A所示，或者，可采用諸如手巾制造工序的分批工序。在造紙懸浮液淀積在成形帶542上之后，通過(guò)用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)去除含水的懸浮介質(zhì)的一部分來(lái)加工初期紙幅543。初期紙幅通常是單一平面的，并且通過(guò)使用任何合適的成形帶542而將初期紙幅加工成具有大致平滑的，宏觀上為單一平面的第一和第二表面。
真空箱，成形板，浮筒及類似物可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)將水從懸浮液中去除。初期紙幅543與成形帶542一起繞回轉(zhuǎn)輥?zhàn)?02前進(jìn)，并且被帶到紙幅支承裝置200的附近。
制造紙結(jié)構(gòu)20的下一步包括將初期紙幅543從成形帶542傳送到裝置200上，并將傳送來(lái)的紙幅(在圖9B中用545指明)支承在裝置200的第一側(cè)202上。在紙幅被傳送到裝置200的點(diǎn)上，初期紙幅的濃度最好在約5％至20％之間。
紙幅被傳送到裝置200，使得被傳送紙幅545的第一表面547被裝置200的表面202支承并與之貼合，紙幅545的一些部分支承在表面260上，而紙幅的另外一些部分支承在氈表面230上。紙幅的第二表面549保持處于大致平滑、宏觀為單層的構(gòu)型。參考圖9B，紙幅支承裝置200的表面260和表面230之間的標(biāo)高差足夠小，使得初期紙幅在被運(yùn)送到裝置200時(shí)其第二表面保持大致平滑且宏觀為單層。具體說(shuō)，表面260和表面230在標(biāo)高上的差應(yīng)該小于在傳送點(diǎn)初期紙幅的厚度。
將初期紙幅543傳送到裝置200上的步驟，至少部分上，可通過(guò)向初期紙幅施加有差別的流體壓力而實(shí)現(xiàn)，例如，初期紙幅543可以通過(guò)在圖9A中示出的真空源600(例如真空靴或真空輥)而被真空地從成形帶542傳送到裝置200上。一個(gè)或多個(gè)附加的真空源620可以設(shè)置在初期紙幅傳送點(diǎn)的下游，以提供進(jìn)一步的脫水。
紙幅545在裝置200上沿機(jī)器方向(圖9A中的MD)被送到位于真空壓輥900和加熱Yankee干燥鼓880的堅(jiān)硬表面之間的輥隙800中。參考9C，蒸汽罩2800被設(shè)置在輥隙800的上游。在紙幅545的表面547被送過(guò)真空壓力輥900的真空提供部分920時(shí)，蒸汽罩2800將蒸汽導(dǎo)入到紙幅545的表面549上。
蒸汽罩2800安裝在與提供真空提供部分920的一部分相對(duì)的位置上。真空提供部分920將蒸汽吸入紙幅545和氈層220。由真空2800提供的蒸汽加熱了紙幅545和氈層220中的水，由此減少了紙幅和氈層220中的水的粘性。因此，紙幅和氈層220中的水可以更容易地由輥?zhàn)?00提供的真空去除。
蒸汽罩2800在小于約15psi的壓力下，可以對(duì)每磅干燥纖維提供約0.3磅飽和蒸汽。真空提供部分920在表面204可提供約8至12英寸汞柱的真空，優(yōu)選的是約3至12英寸汞柱的真空。合適的真空壓力輥900是由Winchester Roll Products生產(chǎn)的抽吸壓力輥。合適的蒸汽罩2800是由Measurex-Devron Company of North Vancouver，British Columbia，Canada制造的，型號(hào)為D5A。
真空提供部分920與真空源(未示出)相連通。真空提供部分920相對(duì)于輥?zhàn)?00的轉(zhuǎn)動(dòng)表面910靜止。表面910可以是鉆孔的或開槽的表面，真空通過(guò)該表面被施加到表面204上。表面910在圖9C所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)紙幅和裝置200運(yùn)行通過(guò)蒸汽罩2800和輥隙800時(shí)，真空提供部分920在紙幅支承裝置200的表面204上提供真空。盡管示出了一個(gè)的真空提供部分920，在其它的實(shí)施例中，可以設(shè)置分離的真空提供部分，每個(gè)部分在裝置200繞輥?zhàn)?00前進(jìn)時(shí)在表面204上提供不同的真空。
Yankee干燥器通常包括蒸汽加熱鋼鼓或鐵鼓。參考圖9C，紙幅545支承在裝置200上地被運(yùn)送到輥隙800中，使得紙幅的大致平滑的第二表面549可以被傳送到表面875上。在輥隙的上游，在將紙幅傳送到表面875上的一點(diǎn)之前，噴嘴890向表面875施加粘結(jié)劑。
粘接劑可以是聚乙烯醇基的粘接劑?；蛘?，粘接劑可以是由HerculesCompany of Wilmington Delaware制造的CREPTROL牌粘接劑。也可以使用其它的粘接劑。通常，在一些實(shí)施例中，被傳送到Y(jié)ankee鼓880上的紙幅的濃度大于約45％，可以使用聚乙烯醇基的起皺粘接劑。而當(dāng)濃度低于約40％時(shí)，可以使用諸如CREPTROL牌的粘接劑。
粘接劑可以直接施加到紙幅上，或間接施加到紙幅上(例如通過(guò)施加到Y(jié)ankee表面875)等多種方式。例如，粘接劑可以微滴的形式噴灑到紙幅上，或噴灑到Y(jié)ankee表面875上。或者，粘接劑也可以通過(guò)傳送輥或刷子施加到表面875上。在另外的實(shí)施例中，起皺粘接劑可以在造紙機(jī)的濕端施加到紙配料上，例如將粘接劑加到頂箱500中的紙配料中。每噸在Yankee鼓880上干燥的紙纖維可以加入大約2磅至約4磅的粘接劑。
當(dāng)紙幅在裝置200上運(yùn)載并通過(guò)輥隙800時(shí)，輥?zhàn)?00的真空提供部分920在紙幅支承裝置200的表面204上提供真空。而且，當(dāng)紙幅在裝置200上運(yùn)載并通過(guò)輥隙800時(shí)，在真空壓力輥900和干燥器表面880之間，紙幅支承裝置200的紙幅加花層250將與表面260相對(duì)應(yīng)的圖案加到紙幅545的第一表面547上。由于第二表面549是大致平滑、宏觀的單一平面的表面，在紙幅被運(yùn)送通過(guò)輥隙800時(shí)，幾乎全部的第二表面549被定位并粘接在干燥表面875上。在紙幅被運(yùn)送通過(guò)輥隙800時(shí)，第二表面549被支承在平滑表面875上，以保持大致的平滑、宏觀的單一平面構(gòu)型。因此，預(yù)定的圖案加到紙幅545的第一表面547上，而第二表面549則保持大致平滑。當(dāng)紙幅545被送到表面875上并且表面260的圖案被加到紙幅上時(shí)，紙幅545的濃度最好在約20％至約60％。
在紙幅被送過(guò)輥隙800時(shí)，據(jù)信在加熱表面875可以使紙幅545中的水沸騰。而且，據(jù)信真空壓力輥900提供的真空可以將沸騰的水從紙幅通過(guò)氈層220上未被紙幅加花層250覆蓋的部分抽出。
不必用理論限制，據(jù)信作為使幾乎所有第二表面549都定位在Yankee表面875上的結(jié)果，紙幅545在Yankee上的干燥要比紙幅可能發(fā)生的只有第二表面的選擇部分放置在Yankee的情況下更為有效。具體說(shuō)，據(jù)信通過(guò)將大致全部第二表面549定位在Yankee表面875上，則同時(shí)具有蓬松性，柔軟性，且單位重量至少為約8lbs/3000平方英尺，優(yōu)選的是至少為約10lbs/3000平方英尺的上述加花紙幅可以在Yankee鼓880上從濃度低于約50％，更優(yōu)選的是低于約30％，被干燥到濃度至少為約90％，更優(yōu)選的是至少約95％，同時(shí)在紙幅速度至少約為4500英尺/分鐘，更優(yōu)選的是至少約為5000英尺/分鐘的情況下，以每小時(shí)至少約11噸的脫水率進(jìn)行脫水。
具體說(shuō)，相信本發(fā)明允許單位重量至少約為8磅/300平方英尺，更優(yōu)選的是至少為約10磅/平方英尺的紙幅545在Yankee鼓的速度至少約為4500英尺/分鐘的情況下能在Yankee鼓上從相對(duì)較低的濃度被干燥到相對(duì)較高的濃度。特別是，據(jù)信本發(fā)明允許具有上述單位重量特征的紙幅545在Yankee鼓的速度至少約為4500英尺/分鐘，更優(yōu)選的是至少約為5000引出/分鐘，最優(yōu)選的是至少為約6000英尺/分鐘的情況下，能在Yankee鼓上從濃度低于約30％，更優(yōu)選的是濃度低于25％(當(dāng)紙幅被傳送到鼓880上時(shí))被干燥到濃度至少為約90％，更優(yōu)選的是至少為約95％(當(dāng)紙幅通過(guò)起皺而從鼓上移開時(shí))。
為了進(jìn)行對(duì)比，據(jù)信，在美國(guó)專利4,637,859公開的，具有連續(xù)網(wǎng)狀和分散圓拱的，并且單位重量至少為約10磅/3000平方英尺的紙的干燥時(shí)，如果要將紙?jiān)赮ankee鼓上從濃度約30％干燥到90％，Yankee干燥器的速度不能象3500英尺/分鐘那么高。通常，在美國(guó)專利4,637859中公開的紙類型在Yankee鼓的上游被預(yù)干燥以使其到達(dá)Yankee鼓時(shí)的濃度為約60％至70％。不必由理論限定，相信如果美國(guó)專利4,637,859中公開的紙類型不使用預(yù)干燥器干燥，則Yankee干燥器的速度被限制到低于約3000英尺/分鐘。
制造紙結(jié)構(gòu)20的最后一步包括用刮刀1000使紙幅545從表面875起皺，如圖9A所示。不必由理論限定，相信由刮刀1000對(duì)紙幅545加入的能量，對(duì)紙幅的至少一些部分，特別是那些未被紙幅加花表面260進(jìn)行印花的那些部分，進(jìn)行了蓬松或松散。因此，用刮刀1000使紙幅從表面875起皺的步驟提供了一種紙幅，其具有與加到紙幅第一表面上的圖案相對(duì)應(yīng)的第一密實(shí)相對(duì)較薄區(qū)域，和第二相對(duì)較厚區(qū)域。通常，刮刀的傾角約25度，并相對(duì)于Yankee干燥器設(shè)置，以提供約為81度的沖擊角。
示出的紙結(jié)構(gòu)20由于在連續(xù)區(qū)域30和離散區(qū)域50中都已起皺而表現(xiàn)出縮短。在區(qū)域30中的起皺頻率與在區(qū)域50中的起皺頻率不同。通常，在區(qū)域50中的起皺頻率低于在連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域30中的起皺頻率。
在另一實(shí)施例中，紙幅加花裝置200可以具有樹脂加花層250，其形成了接合在脫水氈層220上的多個(gè)分離的紙幅接觸頂表面260，如圖8C所示的平面圖。在圖8C中，紙幅接觸氈表面230為環(huán)繞分散的表面260的連續(xù)網(wǎng)狀形式。這種裝置可以用于形成根據(jù)本發(fā)明的紙幅，其中紙結(jié)構(gòu)包括多個(gè)分散在相對(duì)較厚的連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域中的相對(duì)較薄的離散區(qū)域。
在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，紙幅支承裝置200可包括設(shè)置在具有紡織股線織物的有孔背景元件上的樹脂層。參考圖14A-15C，裝置200可包括設(shè)置在紡織織物1220的樹脂層250。樹脂層250可包括形成了離散開口270的連續(xù)網(wǎng)狀的紙幅接觸頂表面260，如圖14A所示。紡織織物1220包括機(jī)器方向股線1242和垂直機(jī)器方向股線1241。
在圖14A和14B中，在第一標(biāo)高1231上的第一接觸表面由位于股線1241和1242的交叉點(diǎn)上的離散的棱紋表面1230提供。股線1241和1242的頂表面可以被砂磨或用其它方式研磨以提供相對(duì)較平的，大致呈橢圓形的棱紋表面1230(橢圓形的細(xì)節(jié)未在圖14A中示出)。第二紙幅接觸表面由紙幅加花層250提供。與紡織織物1220接合的紙幅加花層250具有處于第二標(biāo)高261的紙幅接觸頂表面260。
在第一標(biāo)高1231和第二標(biāo)高261之間的差小于當(dāng)紙幅被傳送到紙幅支承裝置200時(shí)紙幅的厚度。連續(xù)表面260和離散表面1230可以設(shè)置在同一標(biāo)高上，從而標(biāo)高1231和261相同?；蛘撸砻?00可以稍微高于表面1230，或者表面1230稍微高于表面260。
標(biāo)高的差可以大于或等于0.0mil，并小于5.0mil。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)高的差小于約4.0mil(0.10mm)，更優(yōu)選的是小于約2.0mil(0.05mm)，最優(yōu)選的是小于約1.0mil(0.025mm)，以保持相對(duì)平滑的表面24，如下文所述。
在圖14A和14B中示出的紙幅支承裝置200可以用于加工如圖10-13所示的紙幅。參考圖10，紙幅20包括與表面260相對(duì)應(yīng)的連續(xù)網(wǎng)狀的相對(duì)較薄區(qū)域30，和多個(gè)分散在整個(gè)連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域30中的離散的相對(duì)較厚區(qū)域50。區(qū)域50與表面260中的開口相對(duì)應(yīng)。每個(gè)相對(duì)較厚區(qū)域50環(huán)繞至少一個(gè)壓實(shí)區(qū)域70。壓實(shí)區(qū)域70與紡織織物1220的表面1230相對(duì)應(yīng)。
參考圖11，P至少約0.35mm，優(yōu)選的是至少約0.44mm。K至少約0.20mm，優(yōu)選的是至少約0.10mm。
圖15A-15C示出了使用紙幅支承裝置200的圖10所示紙幅20的成形。如上文參照?qǐng)D9A-9C所描述的，具有第一和第二平滑表面的初期紙幅543在成形網(wǎng)542上成形，并被傳送到紙幅支承裝置200。紙幅543被真空傳送到裝置200，以提供支承在裝置200上的紙幅545。如圖15B所示，第一表面547與表面260和表面1230貼合，第二表面549保持大致平滑、宏觀單一平面的表面。
與圖9A-9C對(duì)比，接著紙幅545和紙幅支承裝置200被運(yùn)送過(guò)穿透空氣干燥裝置650中，其中在紙幅被裝置200支承的同時(shí)，加熱空氣被導(dǎo)入而穿過(guò)紙幅545。加熱空氣被導(dǎo)入表面549，以穿透紙幅545，并接著穿透裝置200。
穿透空氣干燥裝置650可以用于將紙幅從濃度約30％干燥到70％。授予Sisson的美國(guó)專利3,303,576和授予Ensign等人的美國(guó)專利5,247,930在這里被引作參考，以示出用于本發(fā)明實(shí)際操作中的合適的穿透空氣干燥裝置。
部分干燥的紙幅545和裝置200被引入穿過(guò)在壓力輥900和Yankee鼓880之間形成的輥隙800。在紙幅被運(yùn)送過(guò)輥隙800的過(guò)程中，連續(xù)網(wǎng)狀表面260和離散表面1230被壓入紙幅545的表面547中。由噴嘴890供給的粘接劑890用于將基本上所有大致平滑表面549附著到加熱的Yankee鼓880的表面875上。
圖16是紙結(jié)構(gòu)20的截面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紙幅，其中紙幅具有用301，302和303指明的三個(gè)纖維層。具有分層結(jié)構(gòu)的紙幅可以使用在圖8A，B和9A-C或者在圖14A，B和15A-C中示出的造紙?jiān)O(shè)備和方法制造。
盡管在圖9A中示出了一個(gè)成形網(wǎng)542，應(yīng)該理解的是其它成形網(wǎng)構(gòu)型也可以與一個(gè)或多個(gè)頂箱一起使用，每個(gè)頂箱具有提供一層或多層纖維配料的能力，從而提供多層紙幅。授予Morgan等人的美國(guó)專利3,994,771和授予Carstens等人的美國(guó)專利4,300,981以及具有相同轉(zhuǎn)讓人的以Phan和Trokhan的名義在1996年10月24日提出的名為“Layered Tissue Having ImprovedFunctional Properties”美國(guó)專利申請(qǐng)公開了分層結(jié)構(gòu)，這些文獻(xiàn)在這里被引作參考。可以使用不同類型的成形網(wǎng)構(gòu)型，包括雙絲線成形裝置。或者，可以采用不同類型的頂箱設(shè)計(jì)以提供具有一層或多層纖維層的紙幅。
參考圖16，一個(gè)或多個(gè)頂箱可以用于將與層301，302和303相對(duì)應(yīng)的三層配料傳送到成形網(wǎng)542上，從而使初期紙幅包括層301，302和303。第一層301可包括鄰近紙幅第一表面22的相對(duì)較長(zhǎng)造紙纖維。在第一層301中的相對(duì)較長(zhǎng)造紙纖維可以包括諸如平均纖維長(zhǎng)度為約3mm或更長(zhǎng)的北方軟木纖維的軟木纖維。第二層302可包括鄰近紙幅第二表面24的相對(duì)較短造紙纖維。在第二層302中的相對(duì)較短造紙纖維可以包括諸如平均纖維長(zhǎng)度為約1.5mm或更短的桉樹纖維的硬木纖維。
第三層303設(shè)置在第一層301和第二層302之間。第三層可為脫膠層，其特征是具有空穴310，在該空穴310中幾乎沒有纖維。這種空穴310在圖3和11的顯微照相中示出。
特別是，這種空穴可以位于相對(duì)較厚區(qū)域50中。第三層可包括脫膠劑，諸如ADOGEN牌添加劑，以減少在第三層303中纖維與纖維之間的膠結(jié)，由此促進(jìn)在層303中纖維結(jié)構(gòu)的打開，從而提供空穴空間310。第三層303可包括軟木纖維，硬木纖維，或硬木或軟木纖維的組合。
在又一實(shí)施例中，層301和302可分別包括相對(duì)較短的硬木纖維，而第三層可包括相對(duì)較長(zhǎng)的軟木纖維。例如，層301和302可分別主要由桉樹纖維構(gòu)成，而第三層303可由相對(duì)較長(zhǎng)的北方軟木纖維構(gòu)成。
或者，也可以采用其它的方法促使紙幅更為蓬松或促進(jìn)紙幅中間外側(cè)纖維脫膠。授予Keamey等人的美國(guó)專利4,225,382在這里被引作參考，目的是公開由被內(nèi)層分開的膠結(jié)層組成的多層紙幅。
實(shí)例除非特別指明，所有的百分比為基于干纖維重量的重量百分比。
實(shí)例1本實(shí)例為采用如圖14A，B和圖15A-C所示的造紙裝置制造的三層薄紙幅。
在傳統(tǒng)再調(diào)漿器中制備NSK的3％重量百分比的含水漿液。將暫時(shí)濕強(qiáng)度樹脂(即，由National Starch and Chemical Corporation of New-York，NY出售的National starch 78-0080)的2％重量百分比的含水溶液以0.2％干纖維重量百分比(濕強(qiáng)度樹脂的重量與干纖維重量的比例為0.002)的比例添加到NSK原料管中。NSK漿液在風(fēng)機(jī)泵中稀釋到0.2％的濃度。接著，在傳統(tǒng)再調(diào)漿器中制備桉樹纖維的3％重量百分比的含水漿液。將脫膠劑(即，ADOGEN442)的2％重量百分比的含水溶液以0.1％干纖維重量百分比的比例添加到桉樹纖維原料管中。桉樹漿液在風(fēng)機(jī)泵中稀釋到0.2％的濃度。
三個(gè)獨(dú)立處理的配料液流(液流1＝100％NSK；液流2＝100％桉樹；液流3＝100％桉樹)通過(guò)頂箱保持隔離，并淀積到改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)上，以形成包括兩個(gè)外桉樹層和一個(gè)中間NSK層的三層初期紙幅。通過(guò)改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)進(jìn)行脫水，并且用變形件和真空箱輔助脫水。改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)是5-梭道，軋光織造構(gòu)型，每英寸中在機(jī)器方向具有110根單股線，在垂直機(jī)器方向具有95根單股線。
濕初期紙幅從改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)真空傳送到紙幅支承裝置200上，在傳送點(diǎn)的纖維濃度約8％，其中紙幅支承裝置200包括具有紡織織物1220的有孔背景元件和由光敏樹脂制成的紙幅加花層250。約16英寸汞柱的壓力差用于將紙幅傳送到紙幅支承裝置200上。有孔背景元件是5-梭道，軋光織造構(gòu)型，每英寸中在機(jī)器方向具有68根單股線而在垂直機(jī)器方向具有51根單股線，機(jī)器方向股線的直徑為約0.22mm，垂直機(jī)器方向股線的直徑為約0.29mm。這種有孔背景元件是由Appleton Wire Company，Appleton，Wisconsin生產(chǎn)的。
紙幅加花層250具有連續(xù)網(wǎng)狀紙幅接觸表面260，其投影面積占紙幅支承裝置200投影面積的約30％至40％之間。有孔背景元件的紙幅接觸表面1230的標(biāo)高1231和連續(xù)網(wǎng)狀紙幅接觸表面260的標(biāo)高261的差為約0.001英寸(.0254mm)。
紙幅被傳送到裝置200上，以提供支承在裝置200上的并具有大致平滑的第二表面549的紙幅545，如圖15B所示。進(jìn)一步的脫水由真空輔助排水和穿透空氣干燥完成，如裝置600，620和650所指明的，直到紙幅的纖維濃度為約65％。
在輥隙800處向Yankee干燥器的傳送是用壓力輥?zhàn)?00實(shí)施的。表面250和表面1230被加印在紙幅545的第一表面547上，以提供加花表面547。大致所有的第二表面549都用聚乙烯醇基的起皺粘接劑附著在Yankee干燥鼓880的表面875上。在輥隙800中的輥隙壓力至少為約400pli。
在紙幅被刮刀1000從表面875上干燥起皺之前，紙幅濃度增加到約90％至100％。刮刀具有約25度的傾角，并且相對(duì)Yankee干燥器設(shè)置以提供約81度的沖擊角度；Yankee干燥器在約800fpm(英尺/分鐘)(244米/分鐘)下運(yùn)行。干燥紙幅以650fpm(200米/分鐘)的速度被加工成紙卷。
根據(jù)上述工序制造的紙幅被轉(zhuǎn)換成三層、單片衛(wèi)生薄紙。單片衛(wèi)生薄紙的單位重量為約17.5磅/3000平方英尺，含有約0.02％重量百分比的暫時(shí)濕強(qiáng)度樹脂，和約0.01％重量百分比的脫膠劑。
重要的是，生產(chǎn)出的單片衛(wèi)生薄紙是柔軟的、吸濕的且適于用作衛(wèi)生薄紙。單片衛(wèi)生薄紙具有下述特征單位重量 17.5lb/3000ft2(28.5gm/m2)宏觀厚度 13.6mils(0.0136英尺)松密度0.08克/立方厘米表面22的表面平滑度890表面24的表面平滑度1070平滑度比值1.20實(shí)例2本實(shí)例為采用如圖14A，B和圖15A-C所示的造紙裝置制造的兩層薄紙幅。
在傳統(tǒng)再調(diào)漿器中制備NSK的3％重量百分比的含水漿液。將暫時(shí)濕強(qiáng)度樹脂(即，由American Cyanamid Company of Stanford，Ct.生產(chǎn)的PAREZ750)的2％的含水溶液以0.2％干纖維重量百分比的比例添加到NSK原料管中。NSK漿液在風(fēng)機(jī)泵中稀釋到0.2％的濃度。接著，在傳統(tǒng)再調(diào)漿器中制備桉樹纖維的3％重量百分比的含水漿液。將脫膠劑(即，由Witco Corporation of Dublin，OH生產(chǎn)的ADOGEN442)的2％重量百分比的含水溶液以0.1％干纖維重量百分比的比例添加到桉樹纖維原料管中。桉樹漿液在風(fēng)機(jī)泵中稀釋到0.2％的濃度。
兩個(gè)配料液流(液流1＝100％NSK/液流2＝100％桉樹)在頂箱中混合，并淀積到改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)542上，以形成包括NSK和桉樹纖維的初期紙幅。通過(guò)改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)進(jìn)行脫水，并且用變形件和真空箱輔助脫水。改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)是5-梭道，軋光織造構(gòu)型，每英寸中在機(jī)器方向具有110根單股線，在垂直機(jī)器方向具有95根單股線。
濕初期紙幅從改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)真空傳送到紙幅支承裝置200上，在傳送點(diǎn)的纖維濃度約8％，其中紙幅支承裝置200包括紡織織物1220和具有連續(xù)網(wǎng)狀表面260的紙幅加花層250。
濕初期紙幅從改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)真空傳送到紙幅支承裝置200上，在傳送點(diǎn)的纖維濃度約8％，以提供具有大致平滑、宏觀上為單一平面的表面549及與表面1230和表面260貼合的表面547的紙幅。約16英寸汞柱的壓力差用于將紙幅傳送到裝置200上。紡織織物1220是3-脫，軋光織造構(gòu)型，每英寸中在機(jī)器方向具有79根單股線，在垂直機(jī)器方向具有67根單股線，機(jī)器方向股線的直徑為約0.18mm，垂直機(jī)器方向股線的直徑為約0.21mm。這種有孔背景元件是由Appleton Wire Company，Appleton，Wisconsin生產(chǎn)的。
紙幅加花層250具有連續(xù)網(wǎng)狀紙幅接觸頂表面260，其投影面積占紙幅支承裝置200投影面積的約30％至40％之間。紙幅接觸表面1230的標(biāo)高1231和表面260的標(biāo)高261的差為約1mil(0.001英寸，0.0254mm)。
紙幅545的進(jìn)一步的脫水由真空輔助排水和穿透空氣干燥完成，如裝置600，620和650所指明的，直到紙幅的纖維濃度為約65％。在壓力輥?zhàn)?00和Yankee干燥器880之間形成的輥隙800處實(shí)施紙幅向Yankee干燥器的傳送。
表面250和表面1230被加印在紙幅545的第一表面547上，以提供加花表面547。大致所有的第二表面549都用聚乙烯醇基的起皺粘接劑附著在Yankee干燥鼓880的表面875上。在輥隙800中的輥隙壓力至少為約400pli。
在紙幅被刮刀1000干燥起皺之前，紙幅濃度增加到約90％至100％。刮刀具有約25度的傾角，并且相對(duì)Yankee干燥器設(shè)置以提供約81度的沖擊角度；Yankee干燥器在約800fpm(英尺/分鐘)(約244米/分鐘)速度下運(yùn)行。干燥紙幅以650fpm(200米/分鐘)的速度被加工成紙卷。
根據(jù)上述工序制造的紙幅被加工成雙片洗浴薄紙。每片的單位重量為約12.8磅/3000平方英尺，含有約0.02％重量百分比的暫時(shí)濕強(qiáng)度樹脂，和約0.01％重量百分比的脫膠劑。
生產(chǎn)出的單片衛(wèi)生薄紙是柔軟的、吸濕的且適合用作洗浴薄紙。每單片具有下述特征單位重量 12.8lb/3000ft2(23.5gm/m2)宏觀厚度 11.4mils(0.0136英尺)松密度0.07克/立方厘米表面22的表面平滑度850表面24的表面平滑度1006平滑度比值1.18實(shí)例3
本實(shí)例提供一種2片薄紙，每片具有3層，且每片采用如圖8A，B和圖9A-C所示的造紙裝置制造。
使用傳統(tǒng)再調(diào)漿器制備北方軟木牛皮紙漿(NSK)纖維的3％重量百分比的含水漿液。將暫時(shí)濕強(qiáng)度樹脂(即，由National Starch and ChemicalCorporation of New-York，New York出售的National Starch 78-0080)的2％的含水溶液以0.2％干纖維重量百分比的比例添加到NSK原料管中。NSK漿液在風(fēng)機(jī)泵中稀釋到0.2％的濃度。接著，使用傳統(tǒng)再調(diào)漿器制備桉樹纖維的3％重量百分比的含水漿液。將脫膠劑(即，由Witco Corporation of Dublin，OH生產(chǎn)的ADOGEN442)的2％重量百分比的含水溶液以0.1％干纖維重量百分比的比例添加到其中一個(gè)桉樹纖維原料管中。桉樹漿液在風(fēng)機(jī)泵中稀釋到0.2％的濃度。
三個(gè)獨(dú)立處理的配料液流(液流1＝100％NSK；液流2＝100％用脫膠劑涂覆的桉樹纖維；液流3＝100％桉樹)通過(guò)頂箱保持隔離，并淀積到改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)上，以形成包括外桉樹層、脫膠桉樹層和NSK層的三層初期紙幅。通過(guò)改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)進(jìn)行脫水，并且用變形件和真空箱輔助脫水。改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)是5-梭道，軋光織造構(gòu)型，每英寸中在機(jī)器方向具有110根單股線，在垂直機(jī)器方向具有95根單股線。
濕初期紙幅從改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)傳送到紙幅支承裝置200上，在傳送點(diǎn)的纖維濃度約8％，其中紙幅支承裝置200具有脫水氈層220和感光樹脂紙幅加花層250。
脫水氈層220是由Appleton Mills of Appleton，Wisconsin生產(chǎn)的Amflex2 Press Felt。氈層220包括聚酯纖維的棉胎。棉胎的表面纖維纖度為約3但尼爾，基底的纖維纖度為約10-15但尼爾。氈層220的單位重量為約1436gm/m2，厚度為約3mm，且透氣率在約30至40scfm之間。
紙幅加花層250具有連續(xù)網(wǎng)狀紙幅接觸表面260，其投影面積占紙幅支承裝置200投影面積的約30％至40％之間。表面260的標(biāo)高261和表面230的標(biāo)高231的差為約0.005英寸(0.127mm)。
初期紙幅被傳送到裝置200上，以提供支承在裝置200上的并具有大致平滑的第二表面549的紙幅545。在真空傳送點(diǎn)用約為20英寸汞柱的壓力差實(shí)現(xiàn)傳送。
進(jìn)一步的脫水由真空輔助排水和穿透空氣干燥完成，如通過(guò)裝置620，直到紙幅的纖維濃度為約25％。紙幅545又被送到與蒸汽罩2880鄰近的位置上，并送入在真空壓力輥900和Yankee干燥鼓880之間形成的輥隙800之間。
在輥隙800中，通過(guò)以約為400pli的輥隙壓力擠壓處于真空壓力輥900和Yankee干燥鼓880之間的紙幅545和紙幅支承裝置200，表面260被加印在紙幅545的第一表面547上。采用起皺粘接劑將紙幅附著在Yankee干燥器上。在用刮刀對(duì)紙幅干燥起皺之前，紙幅濃度已增加為至少約90％。刮刀具有約25度的傾角，并且相對(duì)Yankee干燥器設(shè)置以提供約81度的沖擊角度；Yankee干燥器在約800fpm(英尺/分鐘)(約244米/分鐘)下運(yùn)行。干燥紙幅以650fpm(200米/分鐘)的速度被加工成紙卷。
根據(jù)上述工序制造的紙幅被轉(zhuǎn)換成兩片的浴面薄紙。每單片包括三層纖維層。兩片衛(wèi)生薄紙含有約1.0％的暫時(shí)濕強(qiáng)度樹脂和約0.1％的脫膠劑。
每片具有下述特征單位重量 9.8lb/3000ft2(15.9gm/m2)宏觀厚度 6mils松密度0.10克/立方厘米表面22的表面平滑度740表面24的表面平滑度960平滑度比值1.30實(shí)例4本實(shí)例提供一種采用如圖8A，B和9A-C所示的造紙裝置制造的薄紙幅。
在傳統(tǒng)再調(diào)漿器中制備北方軟木牛皮紙漿纖維的3％重量百分比的含水漿液。將暫時(shí)濕強(qiáng)度樹脂(即，PAREZ750)的2％的含水溶液以0.2％干纖維重量百分比的比例添加到NSK原料管中。NSK漿液在風(fēng)機(jī)泵中稀釋到0.2％的濃度。接著，在傳統(tǒng)再調(diào)漿器中制備桉樹纖維的3％重量百分比的含水漿液。將脫膠劑(即，ADOGEN442)的2％重量百分比的含水溶液以0.1％干纖維重量百分比的比例添加到桉樹纖維原料管中。桉樹漿液在風(fēng)機(jī)泵中稀釋到0.2％的濃度。
兩個(gè)獨(dú)立處理的配料液流(液流1＝100％NSK；液流2＝100％樹)通過(guò)頂箱混合，并淀積到改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)上，以形成包括NSK纖維被和帶涂層的桉樹纖維的單層紙幅，桉樹纖維涂覆有脫膠劑。通過(guò)改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)進(jìn)行脫水，并且用變形件和真空箱輔助脫水。改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)是5-梭道，軋光織造構(gòu)型，每英寸中在機(jī)器方向具有110根單股線，在垂直機(jī)器方向具有95根單股線。
濕初期紙幅從改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)傳送到紙幅支承裝置200上，在傳送點(diǎn)的纖維濃度約8％，其中紙幅支承裝置具有脫水氈層220和感光樹脂紙幅加花層250。
脫水氈層220是由Appleton Mills of Appleton，Wisconsin生產(chǎn)的Amflex2 Press Felt。紙幅加花層250具有連續(xù)網(wǎng)狀紙幅接觸表面260。紙幅加花層250的投影面積占紙幅支承裝置200投影面積的約35％。紙幅接觸頂面260和第一氈表面230的標(biāo)高差為約0.005英寸(0.127mm)。
初期紙幅被傳送到紙幅支承裝置200上，并在第一偏轉(zhuǎn)步驟中偏轉(zhuǎn)，以大致為單一平面的紙幅545。在真空傳送點(diǎn)用約為20英寸汞柱的壓力差實(shí)現(xiàn)傳送。進(jìn)一步的脫水由真空輔助排水和穿透空氣干燥完成，直到紙幅的纖維濃度為約25％。紙幅545又被紙幅支承裝置送到與蒸汽罩2880鄰近的位置，并送入在真空壓力輥900和Yankee干燥鼓880之間形成的輥隙800。接著紙幅545在至少約為400pli的壓力下被壓向Yanee干燥鼓880的壓實(shí)表面875。采用一種聚乙烯醇粘接劑將壓實(shí)紙幅附著在Yankee干燥器上。在用刮刀對(duì)紙幅干燥起皺之前，紙幅濃度已增加為至少約90％。刮刀具有約25度的傾角，并且相對(duì)Yankee干燥器設(shè)置以提供約81度的沖擊角度；Yankee干燥器在約800fpm(英尺/分鐘)(約244米/分鐘)下運(yùn)行。干燥紙幅以650fpm(200米/分鐘)的速度被加工成紙卷。
加工紙幅以提供一種單層、兩片的洗浴薄紙。兩片洗浴薄紙的單片的單位重量為約12.6磅/3000平方英尺，含有約占重量0.2％的暫時(shí)濕強(qiáng)度樹脂，和約占重量0.1％的脫膠劑。
生產(chǎn)的兩片薄紙是柔軟的、吸濕的、適于用作洗浴薄紙。
薄紙紙幅具有下述特征單位重量12.6lb/3000ft2(15.9gm/m2)宏觀厚度8.8mils松密度 0.092克/立方厘米表面22的表面平滑度890表面24的表面平滑度1050平滑度比值1.18預(yù)計(jì)實(shí)例下述預(yù)計(jì)實(shí)例描述一種采用如圖8A，B和9A-C所示的類型的商用尺寸造紙裝置制造的兩片薄紙幅。
在傳統(tǒng)再調(diào)漿器制備北方軟木牛皮紙漿纖維的3％重量百分比的含水漿液。將暫時(shí)濕強(qiáng)度樹脂(即，PAREZ750)的2％的含水溶液以0.2％干纖維重量百分比的比例添加到NSK原料管中。NSK漿液在風(fēng)機(jī)泵中稀釋到0.2％的濃度。接著，在傳統(tǒng)再調(diào)漿器中制備桉樹纖維的3％重量百分比的含水漿液。將脫膠劑(即，ADOGEN442)的2％重量百分比的含水溶液以0.1％干纖維重量百分比的比例添加到桉樹纖維原料管中。桉樹漿液在風(fēng)機(jī)泵中稀釋到0.2％的濃度。
兩個(gè)獨(dú)立處理的配料液流(液流1＝100％NSK；液流2＝100％樹)通過(guò)頂箱混合，并淀積到改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)上，以形成包括NSK纖維被和涂覆脫膠劑的桉樹纖維的單層紙幅。通過(guò)改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)進(jìn)行脫水，并且用變形件和真空箱輔助脫水。改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)是5-梭道，軋光織造構(gòu)型，每英寸中在機(jī)器方向具有110根單股線，在垂直機(jī)器方向具有95根單股線。
濕初期紙幅從改良型造紙長(zhǎng)網(wǎng)傳送到紙幅支承裝置200上，在傳送點(diǎn)的纖維濃度約10％，其中紙幅支承裝置脫水氈層220和感光樹脂紙幅加花層250。
脫水氈層220是由Appleton Mills of Appleton，Wisconsin生產(chǎn)的Amflex2 Press Felt。紙幅加花層250包括在每平方英寸的紙幅接觸表面220中具有約69個(gè)雙向交錯(cuò)的/橢圓形開口的連續(xù)網(wǎng)狀加花層250。紙幅加花層250的投影面積占紙幅支承裝置200投影面積的約35％。紙幅接觸表面260和第一氈表面230的標(biāo)高差為約0.005英寸(0.127mm)。
初期紙幅被傳送到紙幅支承裝置200上，以形成大致為單一平面的紙幅545。在真空傳送點(diǎn)用約為20英寸汞柱的壓力差實(shí)現(xiàn)傳送。進(jìn)一步的脫水由真空輔助排水和穿透空氣干燥完成，直到紙幅的纖維濃度為約30％。紙幅545又被紙幅支承裝置200送入輥隙800。真空壓力輥900具有硬度約為60P&J的擠壓表面910。通過(guò)在擠壓表面910和Yankee干燥器880的表面之間以至少約為400pli的壓力擠壓紙幅545和紙幅紙幅支承裝置200，從而將紙幅545壓向Yanee干燥鼓880的壓實(shí)表面875。采用一種聚乙烯醇基起皺粘接劑將壓實(shí)的紙幅附著在Yankee干燥器上。在用刮刀對(duì)紙幅干燥起皺之前，紙幅濃度已增加為至少約90％。刮刀具有約20度的傾角，并且相對(duì)Yankee干燥器設(shè)置以提供約76度的沖擊角度；Yankee干燥器在約4500fpm(英尺/分鐘)(約1372米/分鐘)下操作。干燥紙幅以3690fpm(1125米/分鐘)的速度被加工成紙卷。
加工紙幅以提供一種兩片的洗浴薄紙。兩片洗浴薄紙的每片的單位重量為約12.5磅/3000平方英尺，含有約0.2％重量百分比的暫時(shí)濕強(qiáng)度樹脂，和約0.1％重量百分比的脫膠劑。生產(chǎn)的兩片薄紙是柔軟的，吸濕的，適于用作洗浴薄紙。
分析過(guò)程紙的部件厚度和標(biāo)高的測(cè)量區(qū)域30的平面23的位置，區(qū)域30的厚度和區(qū)域50的厚度是使用紙幅切片截面的顯微照相確定的。這種顯微照相的實(shí)例如圖3所示，其中示出平面23的位置，以及區(qū)域50的厚度P和區(qū)域30的厚度K。
十個(gè)樣品，每個(gè)樣品為約5.1厘米×2.54厘米(2英尺×1英尺)，是從一個(gè)紙張或薄紙紙卷中隨機(jī)取得的。如果十個(gè)樣品不能從單個(gè)紙張中取得，也可以使用在相同的條件下(最好是來(lái)自同一紙卷)制造的其它紙張。
每個(gè)樣品的切片可以通過(guò)將每個(gè)樣品釘在堅(jiān)硬的硬紙板保持器上進(jìn)行制備。硬紙板保持器放置在硅膠模具上。紙樣品被浸入到諸如由Hercules，Inc.生產(chǎn)的Merigraph光聚合物的樹脂中。
處理樣品以使樹脂混合物硬化。將樣品從硅膠模具中取出。在樣品被浸入光聚合物中之前，樣品已經(jīng)被標(biāo)明參考點(diǎn)以精確的確定切片從何處制備而來(lái)。較優(yōu)選的是，在紙幅20的樣品的平面視圖(如圖4)和不同的截面圖(如圖3)中使用相同的參考點(diǎn)。
樣品被放置在由American Optical Company of Buffalo，New York銷售的模型860切片中并整平。樣品的邊緣以薄片的形式被切片機(jī)從樣品上切去，直到呈現(xiàn)出光滑表面。
從樣品上切下足夠的薄片，使得紙幅的不同區(qū)域(如區(qū)域30和50)可以精確再現(xiàn)。對(duì)此處描述的實(shí)施例，每片厚度約60μm的薄片從平滑表面去除?？梢砸蠖鄠€(gè)薄片從而使厚度P和K可以確定。
樣品薄片安裝在使用油和蓋片的顯微鏡滑片上。滑片和樣品被安裝在透光光學(xué)顯微鏡中，并以40X的放大倍數(shù)放大。沿薄片可進(jìn)行顯微照相，并且各個(gè)獨(dú)立的顯微照相被成組排列，以再現(xiàn)薄片的輪廓。從再現(xiàn)的輪廓中可以確定厚度和標(biāo)高，如圖3所示，圖3示出在圖1和2中描述的類型的紙結(jié)構(gòu)的截面顯微照相。
使用Hewlett Packard ScanJet IIC color Flatbed Scanner掃描顯微照相并將顯微照相以圖形文件格式存儲(chǔ)在微機(jī)中，從而建立厚度值。HewlettPackard掃描軟件是DeskScan II version 1.6。掃描儀的設(shè)置類型是黑白照相。路徑是Laserriter NT，NTX。亮度和對(duì)比度設(shè)置是125。比例是100％。文件被掃描并以圖形文件格式存在Macintosh IICi計(jì)算機(jī)中。圖形文件用合適的照片圖象軟件包或CAD程序(諸如PowerDraw version 6.0，可以從Engineered Software of North Carolina購(gòu)得)打開。
參考圖3，區(qū)域30和50的厚度用直徑標(biāo)為K和P的圓圈指明。首先，在要被測(cè)試區(qū)域50中內(nèi)接的最大圓可以使用PowerDrawn軟件畫出。該圓的直徑標(biāo)為P。區(qū)域50的厚度P是被乘以適當(dāng)?shù)谋壤驍?shù)(比例因數(shù)是顯微照相的放大倍數(shù)乘以掃描圖象的放大倍數(shù))的該圓直徑。
接著，畫出位于區(qū)域50任一側(cè)的區(qū)域30部分中內(nèi)接的最小圓。這些圓的直徑標(biāo)為K。接近區(qū)域50的區(qū)域30的厚度K是被乘以上述比例因數(shù)的兩個(gè)直徑的平均值。
鄰近區(qū)域50的區(qū)域30的平面通過(guò)畫出連接兩個(gè)直徑為K的圓的中心的直線而被定位，如圖3所示。
對(duì)于十個(gè)樣品中的每個(gè)樣品，對(duì)其中每個(gè)位于兩個(gè)相對(duì)較薄區(qū)域30之間的相對(duì)較厚區(qū)域50的出現(xiàn)都進(jìn)行了勘測(cè)。在各個(gè)情況下，在相對(duì)較厚區(qū)域50的每一側(cè)鑒別出相對(duì)較薄區(qū)域30，畫出代表平面23的直線。如果該線與區(qū)域50交叉的次數(shù)至少為所述出現(xiàn)次數(shù)的25％，則采集出該樣品的紙結(jié)構(gòu)則可以描述為根據(jù)本發(fā)明的具有設(shè)置在相對(duì)較薄區(qū)域的平面內(nèi)的相對(duì)較厚區(qū)域。例如，如果在十個(gè)樣品中位于相對(duì)較厚區(qū)域50兩側(cè)的相對(duì)較薄區(qū)域30出現(xiàn)50次，則只要在50次出現(xiàn)中至少有13次發(fā)生代表平面23的直線與較厚區(qū)域50交叉，相對(duì)較厚區(qū)域50就可以被描述成設(shè)置在相對(duì)較薄區(qū)域的平面內(nèi)。
表面平滑度紙幅一側(cè)的表面平滑度可基于對(duì)生理表面平滑度(PSS)的測(cè)量方法而進(jìn)行測(cè)量，所述PSS測(cè)量方法在1991 International Paper Physics Conference，TAPPI Book 1，Page 19中題目為“Methods for the Measurement of themechanical Properties of Tissue Paper”論文中由Ampulski等人的提出的，該文章在這里被引作參考。如上述文章所述，這里所用的PSS測(cè)量是點(diǎn)乘以振幅值的點(diǎn)總和。在文章中提出的測(cè)量過(guò)程也在授予Spendel的美國(guó)專利4,959,125中和授予Ampulski等人的美國(guó)專利5,059,282中進(jìn)行了一般描述，這些專利在這里被引作參考。
為達(dá)到測(cè)試本發(fā)明的紙樣品的目的，上文中的測(cè)量PSS的方法被用在表面平滑度的測(cè)量中，但有下述形式上的改動(dòng)不同于上文所述的那樣，即將樣品10的數(shù)字化數(shù)據(jù)對(duì)(振幅和時(shí)間)輸入SAS軟件，表面平滑度的測(cè)量是按下述方式進(jìn)行的，即使用可從NationalInstruments of Austin，Texas獲得的LABVIEW牌軟件采集，數(shù)字化，并統(tǒng)計(jì)處理10個(gè)樣品的數(shù)據(jù)。每個(gè)振幅譜可以在LABVIEW軟件包中的“Amplitude and Phase Spectrum.vi”模塊產(chǎn)生，選擇“Amp Spectrum MagVrms”作為輸出譜。10個(gè)樣品中的每個(gè)都可獲得一個(gè)輸出譜。
接著每個(gè)輸出譜使用下述LABVIEW中的權(quán)重因數(shù)0.000246，0.000485，0.000756，0.062997進(jìn)行光滑。選擇這些權(quán)重因數(shù)來(lái)模擬由上述文章中提出的用于SAS程序的因數(shù)0.0036，0.0077，0.120，1.0進(jìn)行的光滑。
在光滑之后，每個(gè)譜采用上述文章中提到的頻率濾波器濾波。然后，如上述文章所述，對(duì)每個(gè)單獨(dú)被過(guò)濾的譜的PSS值進(jìn)行計(jì)算。紙幅側(cè)面的表面平滑度是從紙幅的同一側(cè)所取10個(gè)樣品中測(cè)出的10個(gè)PPS的平均值。類似地，也可以測(cè)量紙幅另一側(cè)的表面平滑度。用對(duì)應(yīng)紙幅較粗一側(cè)的較高表面平滑度值除以對(duì)應(yīng)紙幅較低表面平滑度值而得到平滑度比值。
單位重量
根據(jù)下述過(guò)程對(duì)單位重量進(jìn)行測(cè)量。
要測(cè)量的紙幅處于華氏溫度71-75度，48至52％相對(duì)濕度的環(huán)境條件下至少兩小時(shí)。該條件下的紙被切割成12個(gè)3.5英寸×3.5英寸的樣品。這些樣品使用合適的壓力平板切斷器(如Thwing-Albert Alfa Hydraulic PressureSample Cutter，Model 240-10)一次切六個(gè)樣品。兩次各六個(gè)樣品疊在一起，形成12片的紙疊，并且須在71至75F和48至52％濕度下再靜置至少15分鐘。
12片的紙疊在標(biāo)定分析天平上進(jìn)行稱量。該天平也放置在樣品所靜置的相同房間內(nèi)。合適的天平是由Sartorius Instrument Company制造的ModelA200S。該重量是12片紙疊的以克計(jì)的重量，每一片的面積為12.25平方英寸。
紙幅的單位重量(單片的單位面積的重量)以磅/3000平方英尺為單位使用下述公式計(jì)算
或簡(jiǎn)化單位重量(lb/3000平方英尺)＝12片紙疊的重量(克)×6.48宏觀厚度或干厚度宏觀厚度或干厚度是使用在1984年9月4日授予Trokhan的美國(guó)專利4,469,735中公開的干厚度測(cè)量方法測(cè)量的，該專利在這里被引作參考。
松密度松密度使紙幅的單位重量除以紙幅的宏觀厚度。
吸濕性紙幅的吸濕性是使用上文引作參考的美國(guó)專利4,469,735中公開的Horizontal Absorbative Capacity Test進(jìn)行測(cè)量的。
紙幅支承裝置標(biāo)高的測(cè)量
在第一氈表面的標(biāo)高231和紙幅接觸表面260的標(biāo)高261之間的標(biāo)高差使用下述過(guò)程測(cè)量。紙幅支承裝置支承在平坦水平面上，使紙幅加花層朝上。具有大致約1.3mm2環(huán)形接觸表面和約3mm的豎直長(zhǎng)度的測(cè)頭安裝在由Federal Producrs Company of Providence，Rhode Island制造的FederalProducts量規(guī)(型號(hào)為432B-81 amplifier，采用EMD-320 W1分離式探針進(jìn)行修正)上。通過(guò)確定在兩個(gè)已知厚度的可提供已知標(biāo)高差的精確墊片之間的電位差可對(duì)該量具進(jìn)行標(biāo)定。量具在稍微低于第一氈表面230的標(biāo)高上為零，以確保測(cè)頭的無(wú)限制行程。測(cè)頭放置在要測(cè)的標(biāo)高上，并被下降進(jìn)行測(cè)量。測(cè)頭對(duì)測(cè)量點(diǎn)施加0.24g/m2的壓力。在一個(gè)標(biāo)高至少測(cè)量3次。每個(gè)標(biāo)高的測(cè)量值被平均。計(jì)算平均值的差以提供標(biāo)高差。
采用相同的過(guò)程測(cè)量如圖14B所示的標(biāo)高1231和261的差。
權(quán)利要求
1.一種制造紙幅的方法，包括下列步驟提供造紙纖維的含水懸浮液；提供有孔成形件；在有孔成形件上形成造紙纖維的初期紙幅，初期紙幅具有第一表面和第二表面；提供紙幅支承裝置，包括具有第一紙幅接觸表面和第二紙幅接觸表面的朝向紙幅側(cè)，其中在第一和第二紙幅接觸表面之間的標(biāo)高差小于初期紙幅的厚度；提供加熱干燥表面；將初期紙幅從有孔成形件傳送到紙幅支承裝置上，其中紙幅的第一表面支承在紙幅支承裝置的第一和第二接觸表面上；向紙幅濃度在約10％至60％之間的紙幅第一表面加印預(yù)定圖案；將紙幅濃度為約20％至60％之間的紙幅傳送到加熱干燥表面，其中幾乎所有的紙幅的第二表面鄰近加熱干燥表面設(shè)置；和使紙幅從加熱干燥表面起皺。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成初期紙幅的步驟包括形成具有纖維脫膠劑的初期紙幅。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，形成初期紙幅的步驟包括形成多層初期紙幅，其中初期紙幅的中間層包括纖維脫膠劑。
4.一種制造紙幅的方法，包括下列步驟提供造紙纖維的含水懸浮液；提供有孔成形件；在有孔成形件上形成造紙纖維的初期紙幅，初期紙幅具有第一表面和大致平滑的、宏觀為單一平面的第二表面；提供紙幅支承裝置，包括具有第一接觸表面和第二接觸表面的朝向紙幅側(cè)，其中第一和第二接觸表面之間的標(biāo)高差小于初期紙幅的厚度；提供真空壓力輥；提供加熱干燥表面；將初期紙幅從有孔成形件傳送到紙幅支承裝置上；將紙幅和紙幅支承裝置引入真空壓力輥和加熱干燥表面之間，其中第一紙幅表面貼靠紙幅支承裝置，而紙幅的大致平滑的、宏觀為單一平面的第二表面貼靠加熱表面，并且紙幅支承裝置與真空壓力輥相鄰；將紙幅的第二表面附著在干燥表面上；在加熱干燥表面上干燥紙幅；和使紙幅從干燥表面上起皺。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟提供蒸汽源；和在將紙幅引入真空壓力輥和加熱干燥表面之間的步驟之前將蒸汽引入紙幅。
6.如權(quán)利要求1，2，3，4或5所述的方法，其特征在于，紙幅支承裝置包括脫水氈層，其中在紙幅支承裝置的第一和第二紙幅接觸表面之間的標(biāo)高差小于約6.0mils。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，第一和第二紙幅接觸表面之間的標(biāo)高差小于約2.0mils。
8.一種用于制造紙幅的紙幅支承裝置，所述紙幅支承裝置包括脫水氈層和設(shè)置在脫水氈層上的感光樹脂；其中脫水氈層包括第一紙幅接觸表面；感光樹脂包括第二紙幅接觸表面；并且第一和第二紙幅接觸表面之間的標(biāo)高差小于約6.0mils。
9.如權(quán)利要求8所述的紙幅支承裝置，其特征在于，第一和第二紙幅接觸表面之間的標(biāo)高差小于約2.0mils。
全文摘要
一種紙幅和制造該紙幅的方法。在一個(gè)實(shí)施例中,紙幅包括連續(xù)的相對(duì)較薄區(qū)域和多個(gè)離散的相對(duì)較厚區(qū)域。相對(duì)較厚區(qū)域設(shè)置在相對(duì)較薄區(qū)域的平面上。紙幅可包括相對(duì)加花表面和相對(duì)平滑表面。這種紙結(jié)構(gòu)可相對(duì)更快、更有效地干燥,并且可在具有相對(duì)光滑表面的同時(shí),提供增強(qiáng)的吸濕性和松密度。
文檔編號(hào)B29C39/18GK1244226SQ97181262
公開日2000年2月9日 申請(qǐng)日期1997年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月14日
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