图案化纤维结构的制作方法

专利名称：图案化纤维结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及图案化纤维结构，更具体地讲涉及包含乳胶的图案化纤维结构、包括同一纤维结构的单层或多层薄页卫生纸制品和用于制造此类纤维结构和/或薄页卫生纸制品的方法。
背景技术：
图案化纤维结构和包含乳胶的图案化纤维结构已为本领域所知。然而，其中图案化纤维结构的至少一个表面具有至少约650μm的变形高度的包含乳胶的图案化纤维结构还未被本领域所知。
因此，需要包括具有至少约650μm变形高度的至少一个表面的图案化纤维结构、尤其是包含乳胶的图案化纤维结构、包括同一纤维结构的薄页卫生纸制品和用于制造此类纤维结构和/或薄页卫生纸制品的方法。
发明概述本发明通过提供图案化纤维结构、尤其是包含乳胶的图案化纤维结构满足了上述需求。
在本发明的一个方面，提供了一种包含乳胶的图案化纤维结构，优选其中所述纤维结构包括第一表面和第二表面，其中所述第一和第二表面中的至少一个显示具有至少约650μm的变形高度。
在本发明的另一方面，提供了包括依照本发明的图案化纤维结构的单层或多层薄页卫生纸制品。
在本发明的甚至另一方面，提供了用于制造包含乳胶的图案化纤维结构和/或包括此类图案化纤维结构的单层薄页卫生纸制品的方法，所述方法包括以下步骤a.提供包含乳胶的纤维结构；和b.使所述纤维结构经历变形发生工序，使得图案化纤维结构和/或包括此类图案化纤维结构的单层薄页卫生纸制品形成。
在本发明的另一方面，提供了用于制造包含乳胶的纤维结构和/或包括此类图案化纤维结构的单层薄页卫生纸制品的方法，所述方法包括以下步骤a.提供图案化纤维结构和/或包括此类图案化纤维结构的单层薄页卫生纸制品；和b.将乳胶施用到所述图案化纤维结构和/或包括此类图案化纤维结构的所述单层薄页卫生纸上。
在本发明甚至仍然另一个方面，提供了用于制造包含乳胶的图案化纤维结构和/或包括此类图案化纤维结构的单层薄页卫生纸制品的方法，所述方法包括以下步骤a.提供纤维配料；b.将所述纤维配料沉积到多孔形成表面上以形成胚纤维网；c.干燥所述胚纤维网使得纤维结构形成；d.将乳胶施用到纤维配料和/或胚纤维网和/或纤维结构上；和e.使纤维结构经历变形发生工序，使得图案化纤维结构和/或包括此类图案化纤维结构的单层薄页卫生纸制品形成。
在本发明的另一方面，提供了用于制造包含乳胶的图案化纤维结构和/或包括此类图案化纤维结构的单层卫生纸制品的方法，所述方法包括以下步骤a.提供空气携带的纤维流；b.将所述空气携带的纤维流沉积到形成表面上形成气流成网纤维结构；c.将乳胶施用到所述气流成网纤维结构上；和d.使所述气流成网纤维结构经历变形发生工序，使得图案化气流成网纤维结构形成。
在本发明的甚至又一个方面，提供了用于制造多层图案化薄页卫生纸制品的方法，所述方法包括以下步骤a.提供第一纤维结构；b.提供第二纤维结构；
c.将所述第二纤维结构附连到所述第一纤维结构上形成多层薄页卫生纸制品；d.使所述第一纤维结构、第二纤维结构和/或所述多层薄页卫生纸制品的至少一个表面经历变形发生工序，使得图案化薄页卫生纸制品形成；和e.将乳胶施用到所述第一纤维结构、所述第二纤维结构和/或所述多层薄页卫生纸制品上。
乳胶可在使纤维结构和/或薄页卫生纸制品变形之前、期间或之后施用。
本发明的方法可还包括干燥纤维结构和/或固化乳胶的步骤，特别是如果纤维结构是湿的气流成网纤维结构。
因此，本发明提供了包含乳胶的图案化纤维结构、包括包含乳胶的图案化纤维结构的单层或多层薄页卫生纸制品和用于制造此类图案化纤维结构和/或薄页卫生纸制品的方法。
附图概述

图1是各种形式的变形发生工序以及由其生产的图案化纤维结构的示意图。
图2是适用于本发明的压花工序的一个实施方案的两个啮合压花辊之间的辊缝的侧视图。
图3是依照本发明的包含乳胶的图案化纤维结构的一个实施方案的侧视图。
图4是用于制造依照本发明的纤维结构的气流成网方法的一个实施方案的示意图。
发明详述定义本文所用术语“纤维”是指表观长度远超过其表观宽度(即长度与直径之比为至少约10)的细长颗粒。更具体地讲，本文所用术语“纤维”是指造纸纤维。本发明设想使用多种造纸纤维，例如，天然纤维或合成纤维，或任何其它合适的纤维，以及它们的任意组合。可用于本发明的造纸纤维包括一般称为木浆纤维的纤维素纤维。可使用其它有纤维质的含纤维纸浆的纤维，如棉绒、蔗渣等，并旨在将其包含在本发明的范畴内。也可单独地利用合成纤维如人造丝、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、共聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维或与其它纤维如天然纤维素纤维结合使用。合成纤维可包括热粘合合成纤维。
可适用的木浆包括化学木浆，例如Kraft(牛皮纸)木浆、亚硫酸盐木浆和硫酸盐木浆，以及机械木浆，包括例如碎木浆、热力学木浆以及化学改性的热力学木浆。然而，化学木浆可能是优选的，因为它们能够赋予由其制造的面巾纸片以出众的柔软性触觉。也可使用得自落叶树(在下文中也指“硬木”)和针叶树(在下文中也指“软木”)的木浆。硬木纤维和软木纤维可被共混，或者可供选择地以层状沉积，以提供层积的纤维网。1982年4月13日授予Mullane等人的美国专利4,300,981和美国专利3,994,771引入本文以供参考。还可应用于本发明的是源自回收纸的纤维，其可包含任何或全部上述种类，以及其它非纤维物质，例如用于促进初始造纸的填充剂和粘合剂。除了上述纤维外，由聚合物、具体地讲是羟基聚合物制成的纤维和/或长丝还可用于本发明。合适的羟基聚合物的非限制性实施例包括聚乙烯醇、淀粉、淀粉衍生物、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、纤维素衍生物、树胶、阿拉伯聚糖、半乳聚糖，以及它们的混合物。此外，蛋白质纤维也可被用于本发明的纤维结构。
纤维可为任何合适的尺寸，短的、长的或连续的均可。
本文所用术语“湿破裂强度”是在润湿和经受正交于纤维结构和/或薄页卫生纸制品平面的变形时，纤维结构和/或加入纤维结构的薄页卫生纸制品能量吸收能力的量度。在一个实施方案中，依照本发明的纤维结构和/或薄页卫生纸制品的湿破裂强度为至少约100g，和/或至少约150g，和/或至少约200g，和/或至少约300g，和/或至少约305g。
本文所用术语“基重”是以lbs/3000ft2或g/m2为单位表示的每单位面积样本的重量。测量基重的方法为准备一个或多个具有特定面积(m2)的样本，然后在最小分辨率为0.01g的上皿天平上称量依据本发明的纤维结构和/或包括此类纤维结构的薄页卫生纸制品的一个样本。所述天平使用气流罩保护其不受气流和其它干扰的影响。当天平上读数恒定时记录重量。计算平均重量(g)和样本的平均面积(m2)。用平均重量(g)除以样本的平均面积(m2)计算出基重(g/m2)。在一个实施方案中，依照本发明的纤维结构和/或薄页卫生纸制品的基重为约10g/m2至约120g/m2，和/或约20g/m2至约60g/m2。
本文所用的“纵向”或“MD”是指与通过造纸机和/或产品制造设备的纤维结构流平行的方向。
本文所用的“横向”或“CD”是指与纤维结构的同一平面上的纵向垂直的方向。
本文所用的“伸长率”可通过测量纤维结构的纵向(MD)和/或横向(CD)干拉伸强度来确定。
本发明的纤维结构和/或包含此类纤维结构的薄页卫生纸制品在峰值负载下的横向伸长率大于约10％，和/或大于约14％，和/或大于约18％，和/或为约10％至约30％，和/或为约14％至约28％，和/或为约18％至约25％。
此外，本发明的纤维结构和/或包含此类纤维结构的薄页卫生纸制品在峰值负载下的纵向伸长大于约10％，和/或大于约14％，和/或大于约18％，和/或为约10％至约30％，和/或为约14％至约28％，和/或为约18％至约25％。
在一个实施方案中，纤维结构在峰值负载下的横向和纵向伸长率完全相同或基本上完全相同。
例如，在峰值负载下的横向伸长率为约16％以及在峰值负载下的纵向伸长率为约16％。
在另一个实施方案中，本发明的纤维结构和/或包括此类纤维结构的薄页卫生纸制品在任何方向上的峰值负载伸长率为至少约10％。
本文所用术语“薄片厚度”或“厚度”是指样本的宏观厚度。在一个实施方案中，按照“薄片厚度测试方法”所测得的依照本发明的图案化纤维结构和/或薄页卫生纸制品的薄片厚度为至少约508μm(20mils)，和/或为至少约762μm(30mils)，和/或为至少约1013μm(40mils)。
本文所用术语“有效厚度”是指在这种纤维结构和/或薄页卫生纸制品盘绕的卷内的一层纤维结构和/或薄页卫生纸制品占据的径向厚度。为便于确定有效厚度，本文说明了“有效厚度测试方法”。由于缠绕张力、变形嵌套等的缘故，纤维结构和/或薄页卫生纸的有效厚度可与纤维结构和/或薄页卫生纸结构的薄片厚度截然不同。
本文所用的“吸收性的”或“吸收性”是指纤维结构允许其吸收并保持流体特别是水和水溶液以及悬浮液的特性。在评估纸的吸收性时，不仅一定量的纸所容纳的流体的绝对量重要，而且纸吸收流体的速率也很重要。这里吸收性按本文中“测试方法”部分所述的水平全片试验方法进行测量。在一个实施方案中，依照本发明的纤维结构和/或薄页卫生纸制品的HFS吸收性大于约5g/g，和/或大于约8g/g，和/或大于约10g/g直至约100g/g。在另一个非限制性实施方案中，依照本发明的纤维结构和/或薄页卫生纸制品的HFS吸收性为约12g/g至约20g/g。
本文所用的“表观密度”或“密度”是指样本基重除以厚度，使用引入本文的适当转换进行。本文所用术语“表观密度”的单位是g/cm3(可供选择地为g/cc)。在一个实施方案中，依照本发明的纤维结构和/或薄页卫生纸制品的密度为约0.10g/cc或更小，和/或密度为约0.07g/cc或更小。
本文所用的“层片”是指与其它层片基本邻接且面对面任选设置形成多层纤维结构的单个纤维结构。也设想单个纤维结构可通过例如自身折叠有效地形成两个“层片”或多个“层片”。
本文所用的“薄页卫生纸制品”是指一种用于大小便后清洁(卫生纸)、用于耳鼻喉排泄物(面巾纸)和多功能吸收和/或清洁用途(吸收巾和/或餐巾纸)的擦拭物品。
本文所用的“图案化纤维结构”和/或“图案化薄页卫生纸制品”是指由本领域已知的任何方法制成、具有显示具有至少约650μm变形高度的至少一个表面的纤维结构和/或薄页卫生纸制品。换句话讲，所述纤维结构和/或薄页卫生纸制品包括至少一个表面，所述至少一个表面包括显示具有至少约650μm变形高度的至少一个变形。在一个实施方案中，纤维结构和/或薄页卫生纸制品的两个表面包括变形高度为至少约650μm的至少一个变形。
“变形高度”依照本文所述的“变形高度测试方法”进行测定。依照本发明的图案化纤维结构包括第一和第二表面，其中所述第一和第二表面中的至少一个表面的变形高度可为至少约650μm，和/或至少约1000μm，和/或至少约1250μm，和/或至少约1500μm。在一个实施方案中，图案化纤维结构包括第一表面和第二表面，其中通过本文所述的“变形高度测试方法”所测得的所述第一和第二表面中的至少一个表面的变形高度可为约650μm至约3000μm，和/或为约1000μm至约2000μm，和/或为约1000μm至约1500μm。一般而言，变形高度的上限受在变形发生工序期间纤维结构抵抗针孔或撕裂的能力的限制。
本文所用术语“变形”是指存在于纤维结构的表面和/或薄页卫生纸制品的表面上的凹陷或突出。可用本领域已知的任何适用的方法在纤维结构和/或薄页卫生纸制品的表面上产生变形。
图案化纤维结构依照本发明的图案化纤维结构可包括工业上已知的任何纤维结构种类，例如气流成网纤维结构和/或湿法成网纤维结构。适用的纤维结构种类的非限制性实施例和用于制造同一纤维结构的方法描述于1980年3月4日授予Trokhan的美国专利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等人的名义公布的EP677612中。
依照本发明的图案化纤维结构可包括本领域已知的纤维结构，纤维结构选自通风干燥纤维结构、密度有差异的纤维结构、湿法成网纤维结构、气流成网纤维结构(其实施例描述于美国专利3,949,035和3,825,381中)，常规的干燥纤维结构、绉纱的或未绉纱的纤维结构、图案致密的或非图案致密的纤维结构、压实的或未压实的纤维结构、包括合成或多组分纤维的非织造材料纤维结构、均匀的或多层的纤维结构以及它们的组合。
在一个实施方案中，气流成网纤维结构选自热粘合气流成网(TBAL)纤维结构、乳胶粘合气流成网(LBAL)纤维结构和混合粘合的气流成网(MBAL)纤维结构。
图案化纤维结构可显示具有基本均匀的密度或可显示具有不同的密度区域，换言之与图案化纤维结构内部的其它区域相比密度高的区域。典型地，当纤维结构未抵住圆柱式干燥机例如Yankee干燥机压缩时，尽管纤维结构仍是湿的并被通风干燥织物或被另一种织物所支撑，或当气流成网纤维结构未被点粘合时，纤维结构典型地显示具有基本均匀的密度。
在一个实施方案中，本发明的纤维结构包括约100％的木浆纤维。
乳胶本发明的图案化纤维结构可包括乳胶。
乳胶可为天然乳胶或合成乳胶。乳胶的Tg可为约-65℃至约100℃和/或约-45℃至约100℃。乳胶可为可交联的。乳胶可荷电(阴离子或阳离子)或不荷电(非离子)。适用乳胶的非限制性实施例包括乙酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物以及它们的混合物。
用于本发明的适用乳胶以商品名称UCAR商购自Dow ChemicalCompany，以商品名称DUR-O-SET商购自National Starch andChemical Company，以商品名称ACRONAL和STYROFAN商购自NACRYLIC和ELITE，和以商品名称AIRFLEX商购自Air Products andChemicals，Inc.。
乳胶可在经历变形发生工序之前、期间或之后施用到图案化纤维结构上。可用本领域已知的任何适用方法将乳胶施用到图案化纤维结构上。优选地，在经历变形发生工序之前将乳胶施用到图案化纤维结构上。适用施用方法的非限制性实施例包括喷射、浸渍、刷涂、狭缝挤出、凹版印刷、凸版印刷、涂敷、喷墨、热熔融、浸涂以及它们的混合。可根据图案化纤维结构的总重以任何比例将乳胶施用到图案化纤维结构上。在一个实施方案中，将乳胶按占图案化纤维结构总重的约0.1％至约50％和/或约3％至约40％和/或约4％至约20％的比例施用到图案化纤维结构上。
乳胶可按图案化纤维结构的至少一个表面的表面积的约1％至约100％，和/或约3％至约85％和/或约3％至约15％的比例存在于图案化纤维结构的表面上。乳胶可以随机或非随机图案存在于本发明的图案化纤维结构的至少一个表面上。
在一个实施方案中，乳胶主要存在于密度有差异的图案化纤维结构的高密度区域上。换言之，存在于图案化纤维结构表面上的全部乳胶的50％以上和/或60％以上和/或70％以上存在于密度有差异的图案化纤维结构的高密度区域上。
其它成分除了乳胶之外，包含乳胶的压花纤维结构和/或由其制成的单层或多层薄页卫生纸制品可包括一种或多种附加成分，例如软化剂、诸如表面活性剂之类的吸附剂、湿强度剂(即，暂时性湿强度剂和/或永久性湿强度剂)、洗剂、抗菌剂、诸如印刷成分之类的着色剂、芳香剂以及它们的混合物。
变形发生工序本发明的图案化纤维结构可通过使纤维结构经历变形发生工序进行制造。可使用本领域已知的任何适用的变形发生工序，只要所述变形发生工序生产至少一个表面上具有至少约650μm变形高度的图案化纤维结构。变形发生工序的非限制性实施例包括压花工艺、差异致密方法和/或用带图案的成形和/或干燥带成形纤维结构。带图案的成形和/或干燥带的非限制性实施例描述于美国专利4,637,859、5,496,624和5,500,277。
如图1大体所示，压花工艺的非限制性实施例包括如美国专利3,414,459所述的球-球形压花、如美国专利3,867,225所述的嵌套压花特别是深嵌套压花、如美国专利6,030,690所述的高压压花、平面外压花以及它们的混合。压花可为图1所示的单水平压花或多水平压花。除此之外，当形成多层片薄页卫生纸制品时，也可利用如美国专利5,294,475和5,468,323中所述的双层片层压压花。
依照本发明的纤维结构和/或薄页卫生纸制品可在施用乳胶之前、期间或之后经历变形发生工序。
适用变形发生工序的非限制性实施例为如图2和3所示的深嵌套压花包含乳胶的纤维结构20在两个压花辊100和200之间的辊隙50中进行压花。压花辊100和200可由用于制造这种辊的已知的任何材料制成，包括但不限于钢、橡胶、弹性体材料以及它们的组合。每个压花辊100和200具有压花齿110和210以及辊隙120和220的组合。实施例的每个压花齿110具有齿基140和齿面150。
辊的表面图案，也就是各个齿和辊隙的样式，可为制品所想要的任何样式，然而对于深嵌套压花工艺而言，辊样式必须相匹配，使得一个辊100的齿面150的齿面表面130超出另一个辊200的齿面表面230之外延伸进另一个辊200的辊隙220中产生啮合深度300。
啮合深度300为嵌套的齿面表面130和230之间的距离。
用于产生本发明的包含乳胶的压花纤维结构的啮合深度300的范围为约0.1016cm(0.04in)至约0.381cm(0.15in)，和/或约0.1016cm(0.04in)至约0.332cm(0.13in)，和/或约0.1016cm(0.04in)至约0.254cm(0.10in)，和/或约0.1016cm(0.04in)至约0.2032cm(0.08in)，和/或约0.127cm(0.05in)至约0.1778cm(0.07in)，使得在纤维结构的一个或两个表面上形成了至少约650μm和/或至少约1000μm和/或至少约1250μm和/或至少约1500μm的变形高度。
参见图3，包含乳胶的图案化纤维结构20显示具有源自深嵌套压花工艺的变形，使得第一表面21显示具有至少约650μm的变形高度31。此外，如图3所示，第二表面22显示具有至少约650μm的变形高度32。包含乳胶的图案化纤维结构各个表面21和22的变形高度31和32通过如本文“测试方法”部分所述的“使用GFM Primos光学轮廓仪的变形高度测试”进行测定。
在一个实施方案中，变形发生工序利用一个图案压花辊和一个无图案钢辊来产生仅一个表面显示具有至少650μm的变形高度的依照本发明的带图案的纤维结构和/或薄页卫生纸制品。另一个表面的变形高度小于650μm，优选地小于300μm以及最优选地基本上上没有或完全没有变形。这样一种变形发生工序可在变形的位置处产生与图案化纤维结构的其它区域相比显示具有至少约650μm变形高度的高密度区域。
在其它实施方案中，变形发生工序可在图案化纤维结构内产生与其它区域相比较的平面内高密度区域。可供选择地，变形发生工序可在图案化纤维结构内不产生与其它区域相比较的平面内高密度区域。
变形发生工序可在图案化纤维结构的至少一个表面内产生变形，其中变形包括致密区域，所述致密区域的密度为图案化纤维结构的另一个不含变形区域密度的至少2倍。
变形发生工序可在图案化纤维结构的至少一个表面内产生变形，其中所述变形相对于图案化纤维结构之中或之上存在的穿孔和/或印刷成分定相。
此外，变形发生工序可在图案化纤维结构的至少一个表面内产生变形，其中所述变形单独地或组合地呈现出离散图案，所述离散图案被不包含变形的纤维结构区域将存在于图案化纤维结构上的其它离散图案分隔开。
通过使本发明的纤维结构和/或薄页卫生纸制品经历变形发生工序形成图案化纤维结构和/或图案化薄页卫生纸制品，此类图案化纤维结构和/或图案化薄页卫生纸制品的厚度相对于完全一样的非图案化纤维结构和/或薄页卫生纸制品增加了至少10％和/或至少15％。
薄页卫生纸制品本发明的薄页卫生纸制品可包括如本文所述的图案化纤维结构。可供选择地，本发明的薄页卫生纸制品可包括非图案化纤维结构，其中所述薄页卫生纸制品经历依照本发明的变形产生工序，因此产生图案化薄页卫生纸制品。
本发明的薄页卫生纸制品可包括一种或多种纤维结构，尤其是图案化纤维结构。因此，薄页卫生纸制品可为单层或多层制品。如果是多层，则薄页卫生纸制品的至少一种纤维结构为依照本发明的纤维结构，优选地为图案化纤维结构。
依照本发明的薄页卫生纸制品可呈卷形式。依照本发明的薄页卫生纸制品呈卷形式时可绕着芯轴回旋卷绕或可无芯轴回旋卷绕。
在一个实施方案中，图案化纤维结构和/或薄页卫生纸制品呈卷形式时的平均有效厚度分别大于呈无图案形式的相同纤维结构和/或薄页卫生纸制品的平均薄片厚度。
用于制造纤维结构和/或薄页卫生纸制品的方法图案化纤维结构、尤其是包含乳胶的图案化纤维结构和/或包括同一纤维结构的薄页卫生纸制品可用本领域已知的任何适用方法进行制造。在上文中描述了此类方法的非限制性实施例。
如图4所示，适用于本发明的气流成网纤维结构生产方法40的非限制性实施例包括以下步骤将纤维从压缩状态42打开，锤式破碎机44是用来使纤维45从压缩状态42个体化的一种设备，用高速气流46吹散纤维45，将纤维45与其它纤维48混合(如果需要)，将纤维45或纤维45和48的混合物沉积到形成表面或带50上，使得气流成网纤维结构52形成。在气流成网纤维结构形成之后，在其上面执行附加的处理操作。这种附加的处理操作的非限制性实施例包括压花、施用乳胶、干燥、固化、印刷、施用软化和/或增强剂和缠绕到卷上。除了混合步骤之外或代替混合步骤，可将不同层的纤维沉积到成形表面或带上。同样，在本方法中，将纤维压缩成纤维结构和/或压光纤维结构和/或使用加热的压花辊的步骤也是选项。
本发明的方法还可包括干燥和/或固化乳胶的步骤。
在多层薄页卫生纸制品方法中，第二纤维结构可为不包含乳胶的纤维结构或包含乳胶的纤维结构。此外，第二纤维结构可包括具有至少约650μm压花高度的表面，或它可包括不具有至少约650μm压花高度的表面。
此外，在多层薄页卫生纸制品方法中，第一纤维结构和第二纤维结构可用任何适用的方法进行附连，包括非粘性附连和/或用层粘结胶(冷胶和/或热熔融和/或热胶)粘性附连。非粘性附连方法的非限制性实施例包括在纤维结构已经被结合起来(即，彼此相接触)之后压花多层薄页卫生纸制品。
测试方法变形高度测试变形高度用商购自德国Warthestraβe 21 D14513 Teltow/Berlin的GFMesstechnik GmbH公司的GFM Primos光学轮廓仪进行测定。GFMPrimos光学轮廓仪包括一个基于数字微镜投影的小型光学测量传感器，其由以下主要部件组成a)具有1024×768D直接数控微镜的MD投影仪，b)高分辨率(1300×1000像素)CCD照相机，c)适于至少27×22mm测量面积的投影光学装置，和d)适于至少27×22mm测量面积的自动记录光学装置；基于小硬石板的桌上三角架；冷光源；测量、控制和分析计算机，控制和分析软件ODSCAD 4.0，英文版；和用于横向(x-y)和竖向(z)校正的调整探针。
所述GFM Primos光学轮廓仪系统采用数字微镜图案投影技术测量样本的表面高度。分析结果为表面高度(z)对xy位移的图形。系统具有分辨率为21微米的27×22mm的视场。高度分辨率应被设置在0.10微米和1.00微米之间。高度量程为分辨率的64,000倍。
为测定图案化纤维结构和/或薄页卫生纸制品样本，进行以下步骤1.打开冷光源。在冷光源上的设置应为4和C，其应当在显示上给出3000K的读数。
2.打开计算机、监视器和打印机并且打开ODSCAD 4.0 Primos软件。
3.从Primos任务栏中选择“start Measurement”(开始测量)图标并且随后点击“Live Pic”(实时图片)按钮。
4.将一个30mm乘30mm的图案化纤维结构或图案化薄页卫生纸制品样本放置在投影头下并调节距离使焦距最佳，样本在约23℃±1℃(73±2)的温度和50％±2％的相对湿度下预处理过。
5.重复点击“Pattern”(图案)按钮投影几种调焦模式中的其中一种来帮助获得最佳焦距(当实现最佳聚焦时，软件十字线应当与投影的十字线对准)。定位投影头正交于样本表面。
6.穿过在投影机头部侧面的洞通过改变镜头上的孔调整图像亮度和/或在屏幕上改变相机“gain”(增益)设置。勿设置所述“gain”(增益)高于7以控制电子噪音量。当照明最佳时，在屏幕底部标识为“I.O.”的红色圆圈将变为绿色。
7.选择“Technical Surface/Rough”(技术表面/粗糙)测量类型。
8.点击“Measure”(测量)按钮。这将在屏幕上冻结活动图象，同时，图像将被捕捉和数字化。在此期间保持样本静止是重要的以避免所捕捉的图像的模糊。图像将在大约20秒内被捕捉。
9.如果图像令人满意，用扩展名“.omc”保存图像到计算机文件中。这也将保存相机图像文件“.kam”。
10.为了转移数据进入软件的分析部分，点击“clipboard/man”(剪贴板/人物)图标。
11.现在，点击图标“Draw Cutting Lines”(绘制切割线)。确定活动线为线1。移动十字线至计算机屏幕图像的左侧上的最低点并且点击鼠标。然后移动十字线至当前线上计算机屏幕图像的右侧上的最低点并且点击鼠标。现在通过标记点的图标点击“Align”(对准)。现在在该线上的最低点上点击鼠标，然后在该线上的最高点上点击鼠标。点击“Vertical”(垂直)距离图标。记录距离的测量值。现在抬高活动线到下一条线，并且重复前面的步骤，这样做直至所有的线(总共六(6)条线)均已被测量。取所有记录数据的平均值，并且如果单位不是微米，则将它转换成微米(μm)。该数据即为变形高度。对于图案化纤维结构和/或图案化薄页卫生纸制品样本中的另一个图像重复该步骤并取变形高度的平均值。
湿破裂强度测试可使用配备了2000g测力传感器的Thwing-Albert Burst Tester目录号177测量湿破裂强度强度，该装置购自宾西法尼亚州Philadelphia的Thwing-Albert Instrument Company。
取两个(2)多层薄页卫生纸制品样本测量湿破裂强度。使用剪刀沿MD方向将样本剪成相等的两半，使得层片沿纵向为约228mm，沿横向为约114mm，每两个(2)层片厚度(已有4个样本)。首先，在约23℃±1℃(73±2)的温度和50％±2％的相对湿度环境下将样本放置两个(2)小时。其次使用回形针将样本堆叠在一起对其进行时效处理，并且通过夹具对在105℃(±1℃)的强迫通风炉内的堆叠样本的另一端进行风冷5分钟(±10秒)。加热结束后，从炉内取出堆叠样本，测试前至少冷却三(3)分钟。取一个样本条，握住样本的窄横向边缘，将样本中心浸渍在装有约25mm蒸馏水的平锅里。将样本浸在水中四(4)(±0.5)秒。取出样本，握在手中排水三(3)(±0.5)秒，使水沿横向流出。排水步骤后立即继续测试。将湿样本外表面朝上放置在耐破度测试仪的样本夹持装置的低环中，使得样本的润湿部分完全覆盖样本定位环的开口表面。如果出现皱纹，则将样本丢弃，并使用新样本重复测试。当样本在低样本定位环上适当定位后，打开降低耐破度测试仪的上环的开关。现在，样本定位装置已牢固地夹住了待测试样本。这时，通过按耐破度测试仪上的开始按钮立即开始破裂测试。压杆开始朝着样本的润湿表面上升。在样本被撕开或破裂的瞬间记录最大读数。压杆将自动倒退并返回初始位置。在另外三(3)个样本上重复上述程序，共进行四(4)次测试，即四(4)次平行实验。记录四(4)次平行实验的平均值作为结果，精确到克。
薄片厚度测试确定薄页卫生纸制品样本的薄片厚度或厚度的操作如下切割薄页卫生纸制品样本使其尺寸大于加载底脚装载面，加载底脚装载面具有面积为约20cm2(3.14in2)的圆形表面。将样本限定在一个水平平面和加载底脚装载面之间。加载底脚装载面对样本施加的围压为14.7g/cm2(约0.21psi)。平面和加载底脚装载面之间的所得间隙即为厚度。这种测量可在VIR电子厚度测定器(型号为II，购自马萨诸塞州Philadelphia的Thwing-Albert Instrument Company)上实现。重复测量厚度并记录至少五(5)次以计算平均厚度。所述结果以mils为单位表示。
有效厚度测试呈卷形式的纤维结构和/或薄页卫生纸制品的有效厚度用以下公式进行确定
EC＝(RD2-CD2)/(0.00127×SC×SL)其中EC为纤维结构和/或薄页卫生纸制品卷中以mils为单位的单片的有效厚度；RD为以英寸为单位的卷直径；CD为以英寸为单位的芯部直径；SC为片数；SL为以英寸为单位的片长。
总干拉伸强度测试本发明的纤维结构和/或包含这种纤维结构的纸制品的“总干拉伸强度”或“TDT”按以下步骤测定。准备2.5cm×12.7cm(一(1)英寸乘五(5)英寸)的纤维结构带和/或包括此类纤维结构的纸制品带。将该带置于温度为28℃±2.2℃(73±4)和相对湿度为50％10％的预处理室内的电子拉力测试仪(型号为1122，购自马萨诸塞州Canton的Instron Corp.)上。拉力测试仪的十字头速度为约5.1cm/分钟(2.0英寸每分钟)，且标距为约10.2cm(4.0英寸)。所述TDT为所述带的纵向和横向拉伸强度的算术和。
在拉伸试验之前，待测试的纸样本应该依照TAPPI Method#T4020M-88进行处理。测试前必须将所有的塑料和纸板包装从纸样本上去除。纸样本应该在48％至52％的相对湿度下和22℃至24℃的温度范围内预处理至少2小时。样本制备和拉伸测试的所有方面也应该在恒温和恒湿室的条件下进行。
丢弃任何损坏的产品。接下来，拆下5个具有四个可用单元(也称为片)的纸带并一个接一个叠放起来形成一个片中间的穿孔重合的长叠。确定片1和3用于纵向拉伸测量和片2和4用于横向拉伸测量。接下来，用一个裁纸器(宾夕法尼亚州Philadelphia的Thwing-AlbertInstrument Co.的具有安全挡板的JDC-1-10或JDC-1-12)切断穿孔线制作4个分开的叠。确保叠1和3仍被标示用于纵向测试以及叠2和4被标示用于横向测试。
从叠1和3在纵向上裁切两个2.54cm(1英寸)宽的带。从叠2和4在横向上裁切两个2.54cm(1英寸)宽的带。现在有四个2.54cm(1英寸)宽的带用于纵向拉伸测试和四个2.54cm(1英寸)宽的带用于横向拉伸测试。对于这些已完成的产品样本而言，全部八个2.54cm(1英寸)宽的带均为五个可用单元(也称为片)厚。
对于未加工过的叠和/或纸卷样本，从感兴趣的样本区域用一个裁纸器(宾西法尼亚州Philadelphia的Thwing-Albert Instrument Co.的具有安全挡板的JDC-1-10或JDC-1-12)裁切一个38.1cm(15英寸)×38.1cm(15英寸)的样本，其为8个复层厚。确保一个38.1cm(15英寸)平行于纵向裁切同时另一个平行于横向裁切。确保样本在48％至52％的相对湿度下和在22℃至24℃的温度范围内预处理至少2小时。样本制备和拉伸测试的所有方面也应该在恒温和恒湿室的条件下进行。
从这个8个复层厚的预处理过的38.1cm(15英寸)×38.1cm(15英寸)样本裁切四个2.54cm(1英寸)×17.78cm(7英寸)的带，其中长17.78cm(7英寸)的尺寸平行于纵向。注意，这些样本为纵向卷绕或未加工过的原始样本。裁切另外四个2.54cm(1英寸)×17.78cm(7英寸)的带，其中长17.78cm(7英寸)尺寸平行于横向。注意，这些样本为横向卷绕或未加工过的原始样本。确信所有前述裁切均用裁纸器(宾夕法尼亚州Philadelphia的Thwing-Albert Instrument Co.的具有安全挡板的JDC-1-10或JDC-1-12)进行。现在总共有八个样本四个8个复层厚的2.54cm(1英寸)×17.78cm(7英寸)的带，其中17.78cm(7英寸)尺寸平行于纵向以及四个8个复层厚的2.54cm(1英寸)×17.78cm(7英寸)的带，其中17.78cm(7英寸)尺寸平行于横向。
对于实际的拉伸强度测量，使Thwing-Albert Intelect II标准拉伸试验机(Thwing-Albert Instrument Co.)进行。将平面夹具插入到单元中并根据Thwing-Albert Intelect II的操作手册中给出的说明书校准试验机。将仪器十字头速度设定为10.16cm/min(4.00in/min)并将第一和第二标距设定为5.08cm(2.00英寸)。应当将断裂灵敏度设定为20.0克以及将样本宽度设定为2.54cm(1.00英寸)以及将样本厚度设定在0.0635cm(0.025英寸)。
选择一个测力传感器使得使用时待测试样本的预定拉力结果位于量程的25％和75％之间。例如，可采用一个5000克的测力传感器用于具有1250克(5000克的25％)和3750克(5000克的75％)预定拉力范围的样本。也可将拉伸试验机调整到5000克测力传感器的10％量程范围内，使得其可测试具有125克至375克预定拉力的样本。
取一个拉伸带并将其一端放在拉伸试验机的一个夹具中。将纸带的另一端放在另一个夹具中。确保带的长度尺寸平行于拉伸试验机的侧面。也要确保带不伸出到两个夹具的任一侧面。另外，每个夹具的压力必须要与纸样本完全接触。
在将纸测试带插入两个夹具中之后，可监测仪器张力。如果仪器显示5克或更大的值，则样本被拉得太紧。反之，如果在开始测试后过了2-3秒的时间还没有任何值被记录下来，则拉伸带太松。
根据拉伸试验机仪器手册中所述启动拉伸试验机。试验在十字头自动返回到其初始启动位置之后完成。从仪器刻度或数字面板按最佳精度读取并记录以克为单位的拉伸载荷。
如果仪器不自动执行重新设定条件，则进行必要的调整将仪器夹具设定到它们的初始启动位置。将下一个纸带如上所述插入两个夹具中并获得以克为单位的拉力读数。获得所有的纸测试带的拉力读数。应当注意，如果在进行测试时在夹具的边缘中或边缘处带产生滑移或断裂，则读数应该被废弃。
如果希望得到最大伸长率(延伸率)，则在测量拉伸强度的同时确定该值。根据厂商的说明书校准延伸率刻度并调节任何所需的控制器。
对于具有数字式面板的电子拉伸试验机，在拉伸强度测试完成时读取并记录下在第二数字式面板中所显示的数值。对于某些电子拉伸试验机，这个第二数字式面板的数值为最大伸长率(延伸率)；对于其它的电子拉伸试验机，其为延伸的实际英寸值。
对于每个所测试的拉伸带重复该步骤。
计算最大伸长率(延伸率)-对于在第二数字式面板上显示伸长率的电子拉伸试验机最大伸长率(延伸率)＝(伸长率读数之和)除以(读取的读数数目)。
对于在第二数字式面板仪表上显示实际伸长单位(英寸或厘米)的电子拉伸试验机最大伸长率(延伸率)＝(伸长的英寸或厘米之和)除以((以英寸或厘米为单位的标距)乘以(读取的读数数目))结果为百分比。结果的全部数目在5％以上；在5％以下记录下结果，精确到0.1％。
水平全片(HFS)吸收性测试水平全片(HFS)试验方法确定被本发明的纸吸收和保持的蒸馏水含量。该方法通过首先称量被测试纸样本的重量(本文中称为“纸的干重”)，然后彻底将该纸润湿，在水平位置给润湿的纸排水，最后重新称量重量(本文中称为“纸的湿重”)来进行。于是，纸的吸收能力以保留纸所吸收的水量来计算，单位为克。当评价不同的纸样本时，所有被试样本采用同样大小的纸。
确定纸制品的HFS能力的设备包括灵敏度为至少±0.01克，且最小容量为1200克的电子秤。该秤应置于平衡台上，并调整到地板/台面重量的最小振动效果。该秤也应有一个特殊的秤盘以能适应被试纸的大小(即，约27.9cm(11英寸)×27.9cm(11英寸))的纸样本)。秤盘可由多种材料制成。树脂玻璃是一种常用的材料。
也需要样本支撑架和样本支撑盖。支撑架和支撑盖都由轻金属机架构成，该机架由0.305cm(0.012英寸)直径的单丝张成，以形成1.27cm2(0.5平方英寸)的网格。支撑架和支撑盖尺寸应使得样本尺寸可完全置于两者之间。
HFS试验在保持23℃±1℃和50±2％相对湿度的环境中进行。水池或水盆中盛有23℃±1℃的蒸馏水，深度至7.6cm(3英寸)。
在秤上仔细称量被试纸，精确到0.01克。报告样本的干重，精确到0.01克。将空的样本支撑架置于上述具有特殊秤盘的秤上。然后，将秤调零(称皮重)。小心地将样本置于样本支撑架上。将支撑架盖置于支撑架的顶部。将样本(现在被夹层在架和盖之间)浸没在水池中。在样本已被浸没60秒之后，将样本支撑架和盖轻轻抬出水池。
允许样本、支撑架和盖水平排水120±5秒，注意不要过分摇动或振动样本。接着，小心地移除架盖，并在前面已调零的秤上称量湿样本和支撑架。记录重量，精确到0.01g。这是样本的湿重。
每种纸样本的克吸收能力定义为(纸的湿重-纸的干重)。
在发明详述中引用的所有文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用并不可认为是对其作为本发明的现有技术的认可。
尽管已说明和描述了本发明的具体实施方案，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括在本发明范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1.一种包含乳胶的图案化纤维结构。
2.如权利要求1所述的图案化纤维结构，其中所述纤维结构包括第一表面和第二表面，其中所述第一和第二表面中的至少一个显示具有至少650μm的变形高度，优选其中所述第一和第二表面均显示具有至少650μm的变形高度。
3.如前述任一项权利要求所述的图案化纤维结构，其中所述纤维结构为湿法成网纤维结构或气流成网纤维结构。
4.如前述任一项权利要求所述的图案化纤维结构，其中所述乳胶为天然和/或合成乳胶，优选地选自乙酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物以及它们的混合物，优选其中所述乳胶具有-65℃至100℃的Tg。
5.如前述任一项权利要求所述的图案化纤维结构，其中所述纤维结构显示具有基本均匀的密度。
6.如前述任一项权利要求所述的图案化纤维结构，其中所述纤维结构显示具有相对于彼此的高低密度区域，优选其中所述乳胶基本上存在于所述纤维结构的高密度区域中。
7.如前述任一项权利要求所述的图案化纤维结构，其中所述纤维结构显示具有大于8g/g的HFS吸收性。
8.如前述任一项权利要求所述的图案化纤维结构，其中所述纤维结构显示具有在任何方向上均大于10％的峰值负载拉伸率。
9.如前述任一项权利要求所述的图案化纤维结构，其中所述纤维结构显示具有至少20mils的薄片厚度。
10.如前述任一项权利要求所述的图案化纤维结构，其中所述纤维结构显示具有至少100g的湿破裂强度。
11.如前述任一项权利要求所述的图案化纤维结构，其中所述纤维结构呈卷形式时显示具有的平均有效厚度大于呈非图案形式时相同纤维结构的平均薄片厚度。
12.如前述任一项权利要求所述的图案化纤维结构在单层或多层薄页卫生纸制品中的应用。
13.如前述任一项权利要求所述的图案化纤维结构在单层或多层薄页卫生纸制品中的应用，其中所述薄页卫生纸制品在呈卷形式时显示具有的平均有效厚度大于呈非图案形式时相同薄页卫生纸制品的平均薄片厚度。
14.一种用于制造如权利要求1至11中任一项所述的图案化纤维结构的方法，所述方法包括以下步骤a.提供包含乳胶的纤维结构；和b.使所述纤维结构经历变形产生工序，使得形成图案化纤维结构；和c.任选地，固化所述乳胶。
15.一种用于制造如权利要求1至11中任一项所述的图案化纤维结构的方法，所述方法包括以下步骤a.提供图案化纤维结构；和b.将乳胶施用到所述图案化纤维结构和/或所述包括此类图案化纤维结构的单层薄页卫生纸制品上；和c.任选地，固化所述乳胶。
16.一种用于制造如权利要求1至11中任一项所述的图案化纤维结构的方法，所述方法包括以下步骤a.提供纤维配料；b.将所述纤维配料沉积到多孔形成表面上以形成胚纤维网；c.干燥所述胚纤维网使得形成纤维结构；d.将乳胶施用到纤维配料和/或胚纤维网和/或纤维结构上；和e.使所述纤维结构经历变形发生工序，使得形成图案化纤维结构和/或包括此类图案化纤维结构的单层薄页卫生纸制品；和f.任选地，干燥所述纤维结构；和g.任选地，固化所述乳胶。
17.一种用于制造如权利要求1至11中任一项所述的图案化纤维结构的方法，所述方法包括以下步骤a.提供空气携带的纤维流；b.将所述空气携带的纤维流沉积到形成表面上以形成气流成网纤维结构；c.将乳胶施用到所述气流成网纤维结构上；和d.使所述气流成网纤维结构经历变形发生工序，使得形成图案化气流成网纤维结构和/或包括此类图案化气流成网纤维结构的单层薄页卫生纸制品；和e.任选地，固化所述乳胶。
全文摘要
提供了图案化纤维结构尤其是包含乳胶的图案化纤维结构、包括同一纤维结构的单层或多层薄页卫生纸制品和用于制造此类纤维结构和/或薄页卫生纸制品的方法。
文档编号D04H1/64GK1969089SQ200580014210
公开日2007年5月23日 申请日期2005年5月6日 优先权日2004年5月6日
发明者M·E·福瑞, W·R·费希尔, L·A·埃隆尼, M·G·小施特尔耶斯, K·B·麦克尼尔, 约翰·建斌·张, D·潘, T·J·洛伦斯, P·D·特罗汉 申请人:宝洁公司