专利名称：具有连续网络区的多层薄页纸的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薄页纸结构，尤其涉及多层薄页纸结构。
由纤维素纤维制成的纸幅，用于生产如毛巾纸、卫生纸、面巾纸等消费产品。多层纸的结构在本技术领域是众所周知的。这种多层结构有两层或更多层，各层面对面地贴联在一起。每层可由一匹纸幅制成，而一匹纸幅在造纸机上成型时可有一层或多层结构，这在本技术领域也是公知常识。
多层纸结构的每个独立层可由多种合适的方式结合，包括用粘着剂结合，或机器结合，如压花法。通常，出于美观的考虑，层与层之间是用压花法结合的，可使相邻层之间留有间隙，并且相邻层之间是面对面地相结合的。
多层纸的结构在下述的参考文献中有举例1972年3月公开的美国专利号3.650.882，发明人Thomas；1984年9月公开的美国专利号4.469.735，发明人Trokhan；1976年4月公开的美国专利号3.953.638，发明人Kemp。下述的参考文献公开了压花法、压花产品或多层纸产品1996年2月13日公开的美国专利号5.490.902，发明人Shulz；1995年11月公开的美国专利号5.468.323，发明人McNeil并已转让；1981年11月公开的专利号4.300.981，发明人Carstens；1968年12月3日公开的专利号3.414.459，发明人Wells并已转让；1970年12月15日公开的专利号3.547.723，发明人Gresham；1971年1月19日公开的专利号3.556.907，发明人Nystrand；1973年1月2日公开的专利号3.708.366，发明人Donnelly；1973年6月12日公开的专利号3.738.905，发明人Thomas；1975年2月18日公开的专利号3.867.225，发明人Nystrand以及1984年11月20日公开的专利号4.483.728，发明人Bauernfeind。1976年3月9日公开并已转让的美国外观设计专利号239.137，发明人Appleman，其中举例说明了一种已成功地进入商业应用的毛巾纸的压花方式。
通常可以理解，多层结构的吸收量，比构成多层结构的每个单层的吸收量的总和更大。上述参考文献中，Thomas的美国专利号3.650.882公开了一种三层结构产品，指出该产品比两倍的与其有相似配置的双层毛巾纸具有更好的水吸收量，还指出该产品比预想的只单纯考虑在三层纸结构中增加材料的数量具有更大的吸收量。
然而，把一多层结构纸的吸收量与单层结构纸的吸收量相比较，或与其他具有较少层数的多层结构纸的吸收量相比较，并不能特别有助于判断该多层纸产品的性能。增加一附加层而获得的吸收量通常比增加层本身容纳的吸收量更大。这种不同的原因在于，至少部分在于，增加的附加层使层问的储存空间增大。
由不同类型的纸基形成的层所构成的非均质的n层产品，通常认为其吸收量不大于由不同类型的纸基构成的均质的n层产品的吸收量的算术平均值。举例来说，一非均质的两层薄纸产品有由第一种类型的纸基形成的第一层，以及由第二种不同类型的纸基形成的第二层。这种非均质两层产品的吸收量通常被认为小于或等于以下两种情况的吸收量的算术平均值1)由第一种类型的纸基形成的两层构成的均质的两层产品，2)由第二种类型的纸基形成的两层构成的均质的两层产品。
上述参考文献中，美国专利号4.469.735公开了可伸展的多层薄纸产品，指出该专利号4.469.735的产品，之所以具有倍增的高液体吸收力，是由于该产品至少有两层，每层有足够不同的应力-应变性质。然而，所希望的是，在无需把不同的应力-应变性质给予不同的层的条件下提供更高的吸收力。
基于上述说法，本发明的一个目的是，提供一种具有高吸收性能的多层结构纸。
本发明的又一个目的是，提供一种多层结构纸，比较已知的具有相同层数的其他结构纸而言，具有更高的吸收量和速度。
本发明的又一个目的是，提供一种多层结构纸，纸层具有不同的变形值和厚度。
本发明的再一个目的是，提供一种多层结构纸，具有一层或多层不连续的、低密度区间布于一连续的网络区的结构。
本发明提供了一种具有n层的非均质多层薄纸产品，这里的n是一个整数，大于或等于2。该非均质多层薄纸产品至少包括两层，第一层包括一纸幅，该纸幅有一相对高密度连续网络区和每平方英寸相对低密度(X)不连续区，后者间布于前者即连续网络区；第二层包括一纸幅，该纸幅有一相对高密度连续网络区和每平方英寸相对低密度(Y)不连续区，后者间布于前者即连续网络区。Y值比X值小。相对高密度网络区提供一载荷承重网络，从而提供纸幅强度，而相对低密度不连续区提供纸幅柔软性和吸收量。
X与Y的比至少为1.5，并且在一实施例中至少为2.0。在一实施例中，X值至少为100，而Y值少于250左右。第二层的厚度值至少是第一层的大约1.25倍，特别地达到至少大约1.5倍，甚至可达到大约2.0倍。在一实施例中，第二层的变形值至少是第一层的大约2.5倍。
在两层中的种种不同，可使非均质的多层薄纸产品具有同一水平线上的吸收量，该吸收量比均质的n层产品的n层吸收量的平均值要大，且不需要象上述参考文献美国专利号4.469.735所述，将不同的应力-应变性质给予不同的层。
非均质的多层薄纸产品至少包括一层，其宏观密度至少是其他n层中的至少一层的宏观密度的大约1.5倍，优选为大约2.0倍，更优选的是至少大约2.5倍，甚至还好可达至少大约3.0倍。
图1A是向内具有相对大的圆顶的双层结构纸的剖面示意图；图1B是向外具有相对大的圆顶的双层结构纸的剖面示意图；图2A示出一种三层结构纸的截面图，这种结构具有相对低的变形，在二层相对高变形、有图案层之间设置有一个无图案层；图2B是另一种三层结构纸的实施例的剖面示意图，该三层结构纸具有一相对高变形的有花纹层，其置于相对低变形、没有花纹的两层之间；图3是造纸机简图；图4是具有连续网络区和不连续的圆顶结构的纸幅的平面图；图5是沿图4中5-5线作的图4纸幅的剖面图；图6是按照本发明将两分离层合成一双层纸产品的设备简图；图7是将两层结合在一起，以生产一中间双层结构的设备简图；图8是依照本发明，将按图7制成的中间双层结构与第三层相结合生产一种三层结构产品的设备简图；图9是一种干燥单元草简图，该干燥单元是气透干燥纤维网，具有一个宏观呈单一平面的、有图案的、连续网络表面，该表面网络具有大量的、不连续的、单独的弯曲导管，每个导管的机器方向长度大于相关导管的横跨机器方向的宽度；
图10是另一种干燥单元简图。该干燥单元是气透干燥纤维网，具有一连续的网络表面和大量的、不连续的、单独的弯曲导管；图11是另一种干燥单元简图。该干燥单元是气透干燥纤维网，具有一连续的网络表面和大量的、不连续的、单独的弯曲导管；图12是沿图9中的线12-12作的干燥纤维网的剖面结构简图。
本发明包括一非均质多层薄纸产品20，其具有n层。图1A和图1B为双层结构(n=2)的剖面示意图。图1A的各层分别由31和32标注。层31和层32用压花35，在不连续的、有空间间隔的位置上连在一起。图2A和图2B为本发明实施例三层结构(n=3)的剖面示意图。图2A的独立层分别由41A、42和41B标注。层41A、42和层41B用压花45，在不连续的、有空间间隔的位置上连在一起。
术语“非均质多层薄纸产品”意思是，多层薄纸产品20中至少一层能与其他n层中的至少一层不同，根据以下性质中的至少一项来区分厚度、宏观密度、基重量或变形值。纸层的厚度、宏观密度、基重量或变形值按照下面给出的方法计算。
均质多层结构纸是一种多层结构，这些层是由大体上相同的纸纤维配比混合物和造纸添加剂制成的，并且这些层就上述各性质(例，上述量任一性质中，个别性质在层与层中的最大区别值少于该性质较低值的百分之十左右)而言，层与层之间基本上都是相同的。
非均质多层薄纸产品20的吸收量和吸收率按下述方法计算。本发明的非均质多层薄纸产品20的吸收量，比n层均质的以n层的每一层计算出的吸收量的加权平均值大。在一实施例中，本发明的非均质多层薄纸产品的吸收量，比由n层计算出的n层均质的吸收量的最大值大。本发明的非均质多层薄纸产品的吸水量比n层均质的由n层的每一层计算出的吸水量的加权平均值大。本发明的非均质多层薄纸产品的吸收率比n层均质的由n层的每一层计算出的吸收率的加权平均值大。
“均质n层的吸收量”和“均质n层的吸收率”对于一特定的层而言，是由下述方法确定的。首先，对于该特定的层，一“均质n层结构”是由n层该特定的层结合在一起形成的。这种多层结构就是指的“均质n层结构”，因为所有的层大致上都是一致的，所以该多层结构被成为“均质n层结构”。n层特定层实用与组合n层非均质多层结构产品相同的方法(所谓相同的方法即相同的压花方式，相同的压花图案，相同的黏合剂)组合在一起，形成非均质的多层薄纸产品的方式与形成均质多层薄纸产品的方式相同。
这样，对每个均质n层结构测量吸收量和吸收率。每个均质n层结构的吸收量和吸收率的测量可用与计算非均质多层薄纸产品的吸收量和吸收率相同的方法来计算。这样，非均质多层薄纸产品的吸收量和吸收率就可以与有同样层数的均质多层结构的相比较。均质n层结构的吸收量和吸收率的平均值就可计算了。
举例来说，参照图1A，非均质多层薄纸产品20有两层，层31和32(n=2)，层32不是由与制成层31的同类型纸幅制成的。举例来说，层32的厚度、宏观密度和变形值基本上是与层31不同的。由层31构成的相连的均质双层结构，是由形成层31类型的两纸幅连接在一起制成的。同样的，由层32构成的相连的均质双层结构，是由形成层32类型的两纸幅连接在一起制成的。均质的双层结构是由相同的结合方法(如，相同的黏合剂，相同的压花方式，相同的压花压力，相同的压花图案等)制成的，用同样方法可将层31和层32结合在一起，制成非均质双层薄纸产品20。
这样就可以计算出由层31构成的均质双层结构的吸收量和吸收率。同样的，可以计算出由层32构成的均质双层结构的吸收量和吸收率。从图1A的结构来看，均质n层的吸收量的平均值，是由层31构成的均质双层结构的吸收量和由层32构成的均质双层结构的吸收量的平均值。相似的，均质n层的吸收率的平均值是由构成层31的均质双层结构的吸收率和由层32构成的均质双层结构的吸收率的平均值。
参照图2A，非均质多层薄纸产品20有三层，41A、42和41B(n=3)。层41A和层41B是同一种类型的纸幅制成的，制层42的纸幅与制层41A和层41B的纸幅类型是不同的。由层41A和层41B构成的相连的均质三层结构，是由形成层41A同类型的三纸幅连接在一起制成的。同样的，由层42构成的相连的均质三层结构，是由形成层42类型的三纸幅连接在一起制成的。均质的三层结构是由相同的结合方法(如，相同的黏合剂，相同的压花方式，相同的压花压力，相同的压花图案等)制成的，用同样方法可将层41A、42和层41B结合在一起，制成非均质三层薄纸产品20。
这样就可以计算出由层41A构成的均质三层结构的吸收量和吸收率。同样的，可以计算出由层42构成的均质三层结构的吸收量和吸收率。从图2A的结构来看，层41A和层41B都是从同一类型的纸幅制成的，这种均质n层的吸收量的平均值可以计算为一均质n层的吸收量的加权平均值(2)×(AC41A)+(AC42)/3其中，AC41A是层41A(或层41B)的均质三层的吸收量，AC42是层42的均质三层的吸收量。
同样的，这种均质n层的吸收率的平均值可以计算为均质n层的吸收率的加权平均值(2)×(AR41A)+(AR42)/3其中，AR41A是层41A(或层41B)的均质三层的吸收量，AR42是层42的均质三层的吸收量。
理论上没有限制，可以认为本发明的多层产品可提供更高的吸收能力和吸收速率，是因为，至少部分因为，把相对高变形、大厚度、相对低的宏观密度层与一相对低变形、小厚度、相对高的宏观密度层合成在一起。这些不同的特征可以通过选择使用造纸织物和方法给予，至少部分给予纸幅。特别地，变形值是在层与其他层合成之前，非机器压花变形的、湿成型时的层表面的测量值。
变形值不包括机器压花特性。当纸幅是湿的，这种压花特性会给予纸幅，在干燥后至少会有部分破坏。当层在纸机上时，层的湿成型变形特性(如，这些会通过纸机的干燥纤维网的气透干燥给予纸幅，或者在干燥前通过湿压榨给予纸幅)都被包含在对结构的测量当中。当它们是湿的，特别是在纸幅成型时在配料中加入湿强添加剂，如KYMENE时，这种湿成型变形特性会较好地保持它们的结构。
图3是用于制造纸幅的纸机的示意图。在这种纸机上制成的纸幅可以用于制造多层薄纸产品的每个的单独的层。参照图3，网前箱118将造纸纤维水分散液送往网孔单元111。网孔单元111在环形带上，由一系列滚筒如图示方向带动。网孔单元111可以包含一长网。
可以替换的，网孔单元111可包含与加强结构相连的多个不连续的突起，每个突起都有一个孔。这种网孔单元111适用于生产有不同基重量范围的纸幅，并且在Trokhan等人发明的公布于1996年4月2日的美国专利号5.503.715中有大致描述，该专利在此被引为参考。
当分散的纤维沉积于成型网孔单元111上时，从分散液中去除一部分水后，一未成型的纸幅120形成了。脱水可用本技术领域的公知技术来完成，比如用真空箱、成型案板等类似件。
然后未成型纸幅120被送往干燥单元119，干燥单元119在循环带上，如图所示方向由一系列辊筒携带运动。本发明的n层结构每层有同样水平的湿损(大约在百分之五之内)。为制造出根据本发明的纸结构，纸幅湿损均低于百分之五，送往干燥单元119的纸幅湿损大约为百分之三。湿损在美国专利4469735中有描述，该专利在此被引用，作为参考。
未成型纸幅在送往干燥单元119时被脱水，得到的中间状态纸幅121，由图3所示的方向送往干燥单元119。这样在送往干燥单元119时纸幅可进一步干燥。例如，当干燥单元在网孔带(这种网孔带在美国专利4191609发明人Trokhan和美国专利4529480发明人Trokhan中都有描述)上时，纸幅被气透干燥设备125干燥，制成预干燥纸幅122。可替换地，如果干燥单元119是一种传统纸机的脱水毛毯，当纸幅被送往毛毯上时，在压区压榨纸幅，纸幅可以被进一步脱水。在另一实施例中，纸幅可被湿压榨纸幅脱水，如WO9517548中所述，题目是“湿压榨纸幅和制造该纸幅的方法”，由Ampulski等人发表，公布于1995年6月29日，该公告在此被引用作参考。
然后预干燥纸幅被送往被加热的干燥滚筒116表面进行进一步干燥。纸幅在滚筒116表面会起皱，这样就用刮刀117，可得到干燥的纸幅124。用刮刀117得到的纸幅124有干损(如干燥起皱)。为制成根据本发明的纸结构，纸幅的干损少于大约百分之十六，在一实施例中，纸幅的干损大约为百分之十。这样，按照本发明制成的纸，就有一相对低水平的湿损和干损。
本发明的多层薄纸产品至少有这样一层，构成该层的纸幅有不同的密度区域。在一实施例中，本发明的多层薄纸产品，其中一层，是从一张有不连续的相对高密度区间布于一个或多个相对低密度的区域的纸幅形成的。例如，这种纸幅可以在如图3所示的那种纸机上成型。不连续的相对高密度是将未成型纸幅送往干燥单元119时形成的，干燥单元119是具有不连续的紧密节点的织物。这些紧密的节点位于织物的经纱和纬纱的交点处。当纸幅被送往干燥滚筒116时，这些紧密的节点足以使纸幅具有了不连续的、有空间距离的部分。下面的专利被引用为参考，用于说明干燥纤维网和/或制成一具有不同的密度区域的纸幅的方法，特别是，制成具有不连续的、相对高密度的区域间布于整个一个或多个相对低密度区域的变形纸幅的方法。1967年1月公布的美国专利号3301746,Sanford等人发明；1976年8月公布的美国专利号3974025,Ayers发明；1976年11月公布的美国专利号3994771,Morgan等人发明；以及1980年3月公布的美国专利号4191609,Trokhan发明。尤其在美国专利号4191609中指出了制纸幅的方法，该纸幅具有一系列未压榨的、相对低密度的区域，它们在机器方向和横跨机器方向交织在一起。
在一实施例中，非均质多层薄纸产品结构至少有一层含有这样的纸幅，该纸幅按欧洲专利号0677612A2中公布的方法制成，该专利号1995年10月18日公布，由Wendt等人发表，该申请在此处被引为参考。
在一实施例中，非均质多层薄纸产品至少包括这样一层，制成该层的纸幅具有相对低基重量和相对高密度的连续网络区；以及大量的不连续的区域，该区域间布于整个连续的网络区，这些不连续的区域具有相对高基重量和相对的低密度。纸层有一纸幅180，纸幅180有相对低基重量和相对高密度的连续网络区183，以及相对高基重量和相对低密度的不连续的圆顶184，如图4和图5所示。如图5所示，层的厚度为T。
这种纸幅在Trokhan发明的1985年7月16日公布的美国专利号4529480中有图文描述。Trokhan的专利号480中也公开了适用于制这种纸幅的具有网孔皮带的干燥单元119。在Trokhan的480中所示的干燥单元119，有一个宏观呈单一平面的、有图案的、连续网络的表面，由网络形成了大量的不连续的、独立的、不相连的弯曲导管。下述的美国专利被引用为参考文献，用以说明制该网孔皮带Johnson等人的美国专利号4514345,Trokhan的美国专利号4529480,Smurkoski等人的美国专利号5364504,Trokhan等人的美国专利号5514523。
回头参看图1A，一非均质双层薄纸产品具有层31和层32，至少层中的一层内有一连续网络区183和大量的不连续的圆顶184。图1A所示两层都包含这样的纸幅，具有一连续网络区183和大量的不连续的圆顶184。层31和层32都是具有图案的、向内具有圆顶184(如层31的圆顶184面对层32的圆顶1841。层31的圆顶184可与层32的圆顶具有相同的形状，或者层31的圆顶184与层32的圆顶具有不相同的形状。每层的圆顶可以双向交错排列。
在图1A中，层31与层32的不同在于，层31在单位面积内有一相对多数量的相对小的圆顶184，而层32在单位面积内有一相对少数量的相对大的圆顶184。特别地，层31在每平方英寸内有X个圆顶184，这里X值至少为100左右，层32在每平方英寸内有Y个圆顶184不连续的圆顶184，这里的Y值小于X值，并且Y值小于250左右。X与Y的比值可以至少为1.5左右，至少为2.0左右，并且在一实施例中，至少达10左右。在一实施例中，层31有至少200左右，甚至达到每英寸至少大约500个圆顶184，而层32则小于110左右，更甚于每平方英寸小于大约75个圆顶。另外，层32的厚度比层31的大。层32的厚度至少可为层31厚度的1.25倍左右，或至少1.5倍左右，甚至可至少为2.0倍左右，在一实施例中，至少达到了2.5倍左右。
层31和层32都具有一个基重量，介于大约每3000平方英尺7-60磅。在一实施例中，层31和层32每层有基重量大约为每3000平方英尺12-15磅。层31的宏观密度是层32的宏观密度的至少1.5倍左右，更好的至少达2.0倍左右，更甚可达至少2.5倍左右。
层32的变形值大于层31。在一实施例中，层32的变形值是层31的变形值的至少1.5倍左右，更好的至少达2.0倍左右，甚至达至少4.0倍左右。特别地，层32的变形值至少为15密耳，而层31的变形值小于10密耳左右。在一实施例中，层32的变形值为大约23到25密耳之间，而层31的变形值为大约4.0到6.0密耳之间。变形值可测量经干燥单元119的湿成型的表面特性。特别地，变形值可测量圆顶184与网络183之间的不同高度。
在图1B所示的另一双层实施例中，层32与层31相连，层32的圆顶184向外而层31的圆顶184向内面对层32。在这种双层结构中，层31可提供一向外相对光滑的表面，而层32可提供一相对高变形的向外圆顶184，其上具有突起的表面。层32的具有相对高变形的外表面可用于擦洗或冲洗的操作，同时层31的相对光滑的外表面可用于将表面的液体挤干。
另外，双层结构20可包含具有连续的网络和不连续的圆顶的一层，和不含间布于连续网络的不连续圆顶的第二层。例如，图1A或图1B中的层31可用图2A中所示层42的类型代替。
参照图2A，本发明的一个实施例是一非均质三层薄纸产品，具有层41A，层42和层41B。层41A和层41B有基本一样的结构和组成。层41A和层41B每层都有图案，具有连续的网络区183和大量的不连续圆顶184。层41A和层41B，每层在每平方英寸都有相同数量Y的圆顶184。Y值可在大约10与大约600之间，甚至可为大约10到大约200之间。层42可由传统的毛毯干燥薄纸纸幅制成，有基本上没有图案的、光滑的、不变形的表面，有大致一致的密度和基重量(没有可辨清的不同宏观密度或不同宏观基重量的区域)。层42的每面的变形值小于大约1.0。
图2A所示的实施例中，层41A和层41B的厚度均大于层42的厚度，层41A和层41B的宏观密度均小于层42的宏观密度。层41A和层41B的厚度均至少为层42的厚度的大约2.5倍。层42的宏观密度至少为层41A和层41B的宏观密度的2.5倍左右。层42的变形值小于大约1.0，而层41A和层41B的变形值均至少为大约10。
在一实施例中，层41A和层41B的基重量均为大约每3000平方英尺13.6磅，厚度为至少20密耳左右，宏观密度小于大约每密耳-3000平方英尺1.0磅左右。层41A和层41B的变形值均至少为15密耳左右，每平方英寸有大约75个圆顶184。层42的基重量为大约每3000平方英尺12.5磅，厚度为大约4到大约6密耳之间，宏观密度至少为大约每密耳-3000平方英尺2.0磅左右，变形值大约为零。
图2B所示为另一种三层实施例，有图案的、相对高变形的层41置于相对低变形的层42A和层42B之间，层42A和层42B基本上没有可辨清的图案。在另一种三层实施例中，一相对高变形层，类似于层41，可置于象图1A所示的两层31之间。每个具有这样结构的三层结构都有相对低密度的圆顶置于一连续的高密度的网络中。
把两个或更多个纸幅131和132相互间具有的所需性能结合在一起，可制成本发明的多层薄纸产品。图6所示的设备可将相互间具有所需的性能的两张纸幅结合生产出本发明所说的双层产品。两个单独的纸幅131和纸幅132分别从滚筒210和220上解绕出来，每个纸幅131和132都具有不同的密度区域，并且每层都有具有相对高密度的连续的网络区和具有相对的低密度的不连续的圆顶。两纸幅131和132如图所示方向被送往滚筒225。纸幅131即相当于图1中的层31，而纸幅132即相当于图1中的层32。
纸幅131通过橡皮滚筒240和钢质压花滚筒250之间的压区成型，而纸幅132通过橡皮滚筒260和钢质压花滚筒270之间的压区成型。图1A所示的实施例中，纸幅131的圆顶184面向滚筒240，纸幅132的圆顶184面向滚筒260，因此，圆顶184在双层结构中是向内的。钢质压花滚筒250和270分别具有压花针式图案，它们分别接触和变形纸幅131和132的特定的不连续的部分。纸幅131然后被送往涂胶滚筒225和钢压花滚筒250之间的压区成型。涂胶滚筒有一个表面，该表面连续布胶，将胶转到纸幅131的变形部分。纸幅131和132然后通过钢压花滚筒250和270之间，纸幅131与滚筒250相邻，纸幅132与滚筒270相邻。滚筒250的压花针与滚筒270上的蜂窝式相连，将纸幅131和132变形，然后让纸幅131和132形成纸窝。
两纸幅131和132然后经过一具有预定压区载荷的压区，该压区由钢压花滚筒250与结合滚筒280形成。结合滚筒280有一硬橡胶罩，用于将纸幅131和132压在一起，确保黏合剂从滚筒255转到层131上，将纸幅131和132相互粘好。结果，双层纸产品20就可再卷绕到后面的加工小滚筒上。
图7和8表示将三层独立的纸幅结合到一起，形成如图2A所示的三层结构产品的示意图。纸幅141A对应于图2A中的层41A，纸幅142对应于图2A中的层42，而纸幅141B对应于图2A中的层41B。纸幅141A和141B具有相对高密度的连续网络区和具有相对低密度的不连续的圆顶。纸幅142可包含传统的毛毯压榨纸幅。
纸幅142和141A分别从滚筒211和221上解绕出来，按图中所示方向携带。纸幅142直接通过涂胶滚筒255和钢质压花滚筒250之间的压区成型，(橡皮压花滚筒240和260可以在这个操作中再安装)以将一层黏合剂从滚筒255送往纸幅142。纸幅131和132就通过钢质压花滚筒250和270中间，层142与滚筒250相连而层141A与滚筒270相连。滚筒250上的压花针与滚筒270上的蜂窝状相接。两纸幅然后通过钢质压花滚筒250和结合滚筒280之间的压区成型，确保纸幅141A和纸幅142的黏合，这样就制成如图7和8所示的中间双层结构143。
纸幅141B然后如图8所示与中间双层结构143相结合。中间结构143直接通过橡皮滚筒260和钢质压花滚筒270之间的压区，这样它的组成纸幅141A就位于背向滚筒270的位置，而组成纸幅142就位于背向滚筒260的位置。按照这样，当三层纸幅通过结合滚筒280和压花滚筒250之间的压区时，纸幅142就与纸幅141B相粘连。
例1双层此例的目的是说明一种按本发明制造双层实施例的方法。带控制盘的造纸机有如图3所示的普通外形，每个层31和层32就在此机上成型。百分之零点一浆浓的造纸纤维、水和添加剂组成的水悬浮液沉积在网孔单元111上。水悬浮液由重量比为75∶25的NSK纸纤维浆(北方软木硫酸盐浆northersoftwook Kraft)和CTMP纸纤维浆(预浸预热木片磨木浆)混合而成。添加剂包括湿强度添加剂、干强度添加剂、润湿剂和柔软剂等。湿强度添加剂含有的有效表氯醇加合物，为每吨重干纤维大约22磅的碱性熟化阳离子树脂557H(KYMENE 557H)。KYMENE 557H由特拉华州Hercules Corp ofWilmington公司提供。干强度添加剂含有的有效羧甲基纤维素为每吨重干纤维大约5磅羧甲基纤维素7MT(CMC 7MT)。CMC 7MT由Hereules Corp.公司提供。润湿剂含有的有效十二烷基苯氧基聚(乙烯氧基ethylenoxy)乙醇，为每吨重干纤维大约2磅IGEPAL。IGEPAL由NJ.的Rhone Poulenee of Cranbury公司提供。柔软剂含有的有效季铵化合物为每吨重干纤维大约2磅DTDMAMS。DTDMAMS(二氢牛脂二甲基铵基硫酸盐Dihydrogenated TallowDimethyl Ammoniurn Methyl Sulfate)由俄亥俄的Sherex of Dublin公司提供。
当制造形成层31的纸幅时，悬浮液沉积于网孔单元111上(长网有5个棚状的缎面织物外形，该外形由每英寸87个机器方向和76个横跨机器方向的纤丝构成)，在送往干燥单元119之前进行脱水，使干度达到大约百分之十七。然后，将制得的未成型纸幅送往干燥单元119时，湿损为大约百分之三。干燥单元119为如图9和12所示气透干燥纤维网，这在上述参考文献美国专利号4529480中已作基本描述。这种气透干燥纤维网有一连续的网络表面423，网络又形成开放的弯曲导管422。如图12中所示，连续的网络表面423延展出一个距离D，高出编织加强单元443,443由织物加强股441和442织成。
干燥纤维网119用于形成层31，如图9所示，层31每平方英寸有大约562个弯曲导管422(每平方英寸562个格室)。弯曲导管422在机器方向的长度为加长形状，大约有48密耳(0.048英寸)，横跨机器方向的宽度为大约35密耳。节点区域面积(连续网络423的面积)为干燥纤维网119表面积的大约百分之三十六点六，如图9所示。距离D为大约22密耳。
纸幅由脱水和用气透干燥器125预干燥进行部分干燥，可使干度达大约百分之五十七。然后纸幅被附往杨克式烘缸116的表面，用刮刀刀片117把纸幅从烘缸116表面移走时，干度已达到大约百分之九十七。杨克式烘缸操作时，表面速度可达大约每分钟800英尺。干燥纸幅124以每分钟716英尺的速度卷绕到一滚筒上形成纸幅131，干损为大约百分之十。制得的纸幅为每平方英寸大约562个到620个相对低密度圆顶184(纸幅里圆顶184的数量比干燥单元119上的格室的数量多百分之零到百分之十之间，因为有纸幅的干损)。
层32由纸幅132制成，制纸幅132由如图3所示的造纸机制造。除了如图10所示的干燥单元119，与上述关于层31中已描述的配料和程序一样制造纸幅132。参看图10，干燥单元119有每平方英寸大约45个弯曲导管422，节点面积为大约百分之三十，直径D为大约30密耳。弯曲导管422是一种似四边形的形状，有弯曲的边。弯曲导管的长度大约为191密耳，宽度大约为94密耳。纸幅132每平方英寸有大约45到50个圆顶184。制得的纸幅131和132，当如图6所示结合起来制得双层结构产品20时，具有如下的性质层31 均质双层(31-31)厚度12.0 厚度24.7基重量13.6吸收量19.6宏观密度1.13 吸水量13.8变形值5.5 吸收率0.35层32 均质双层(32-32)厚度35.0 厚度42.8基重量13.6吸收量32.8宏观密度0.39 吸水量27.0变形值24.0吸收率0.68非均质双层(31-32)厚度34.6吸收量28.1吸水量23.2吸收率0.59单位除非另有说明，厚度由密耳表示，基重量由磅/3000平方英尺表示，宏观密度由磅/3000平方英尺-密耳表示，变形值由密耳表示，吸收量由克数/克表示，吸水量由克数/克表示，吸收率由克/秒表示。
例2双层此例的目的是说明另一种按本发明制造双层实施例的方法。
层31的制法如下百分之零点一浆浓的造纸纤维、水和添加剂组成的水悬浮液沉积在网孔单元111上。水悬浮液由重量比为63∶20∶17的NSK、CTMP和损纸浆混合而成。添加剂包括湿强度添加剂、干强度添加剂、润湿剂和柔软剂等。湿强度添加剂含有的有效表氯醇加合物，为每吨重干纤维大约24磅KYMENE 557H。干强度添加剂含有的有效羧甲基纤维素，为每吨重干纤维大约5磅CMC 7MT。润湿剂含有的有效十二烷基苯氧基聚(乙烯氧基ethylenoxy)乙醇，为每吨重干纤维大约1.5磅IGEPAL。柔软剂含有的有效季铵化合物为每吨重干纤维大约1.3磅DTDMAMS。
当从制成的层31处形成纸幅时，悬浮液沉积于网孔单元111上(长网有5个棚状的缎面织物外形，该外形由每英寸87个机器方向和76个横跨机器方向的纤丝构成)，在送往干燥单元119之前进行脱水，使干度达到大约百分之十七。然后，将制得的未成型纸幅送往干燥单元119时，湿损为大约百分之三。干燥单元119为如图9和12所示干燥纤维网，这在上述参考文献美国专利号4529480中已作基本描述。
干燥纤维网119用于形成层31，如图9所示，层31每平方英寸有大约240个弯曲导管422(每平方英寸240个格室)。节点区域面积(连续网络423的面积)为干燥纤维网119表面积的大约百分之二十五，如图9所示。距离D为大约22密耳。
纸幅由脱水和用气透干燥器125预干燥进行部分干燥，可使干度达大约百分之六十三。然后纸幅被附往杨克式烘缸116的表面，用刮刀刀片117把纸幅从烘缸116表面移走时，干度已达到大约百分之九十七，干损为大约百分之十。制得的纸幅的基重量为大约13.1磅/3000平方英尺。制得的纸幅为每平方英寸大约240个到262个相对低密度圆顶184(纸幅里圆顶184的数量，比干燥单元119上的格室的数量多百分之零到百分之十之间，因为有纸幅的干损)。
层32的制法如下百分之零点一浆浓的造纸纤维、水和添加剂组成的水悬浮液沉积在网孔单元111上。水悬浮液由重量比为65.6∶23.1∶11.3的NSK、CTMP和损纸浆混合而成。添加剂包括湿强度添加剂、干强度添加剂、润湿剂和柔软剂等。湿强度添加剂含有的有效表氯醇加合物，为每吨重干纤维大约19.5磅KYMENE 557H。干强度添加剂含有的有效羧甲基纤维素，为每吨重干纤维大约3.8磅CMC 7MT。润湿剂含有的有效十二烷基苯氧基聚(乙烯氧基ethylenoxy)乙醇，为每吨重干纤维大约1.4磅IGEPAL。柔软剂含有的有效季铵化合物，为每吨重干纤维大约1.08磅DTDMAMS。
当从制成层32处形成纸幅时，悬浮液沉积于网孔单元111上(长网有5个棚状的缎面织物外形，该外形由每英寸87个机器方向和76个横跨机器方向的纤丝构成)，在送往干燥单元119之前进行脱水，使干度达到大约百分之十七。然后，将制得的未成型纸幅送往干燥单元119时，湿损为大约百分之二点五。干燥单元119为如图11和12所示气透干燥纤维网，这在上述参考文献美国专利号4529480中已作基本描述。
干燥纤维网119用于形成层32，如图11所示，层32每平方英寸有大约97个弯曲导管422(每平方英寸97个格室)。节点区域面积(连续网络423的面积)为干燥纤维网119表面积的大约百分之二十，如图11所示。距离D为大约15.9密耳。
纸幅由脱水和用气透干燥器125预干燥进行部分干燥，可使干度述大约百分之六十三。然后纸幅被附在杨克式烘缸116的表面，用刮刀刀片117把纸幅从烘缸116表面移走时，干度已达到大约百分之九十七，干损为大约百分之四点五。制得的纸幅的基重量为大约16.1磅/3000平方英尺。制得的纸幅为每平方英寸大约97个到102个相对低密度圆顶184。
制得的纸幅131和132，当如图6所示结合起来制得双层结构产品20时，具有如下的性质层31均质双层(31-31)厚度16.0厚度27.0基重量13.1 吸收量25.9宏观密度0.82吸水量17.2变形值15.3 吸收率0.48层32均质双层(32-32)厚度22.0厚度30.0基重量16.1 吸收量24.7宏观密度0.73吸水量14.5变形值26.8 吸收率0.64
非均质双层(31-32)厚度27.9吸收量26.7吸水量22.0吸收率0.65例3三层此例的目的是说明一种按本发明制造三层实施例的方法。参照图2A，层41A和41B是由如图3所示的造纸机制成的纸幅制成的，干燥单元119为气透干燥纤维网。层42是由如图3所示的造纸机制成的纸幅制成的，干燥单元119为传统造纸机的脱水毛毯。
层41A和41B的制法为如下程序百分之零点一浆浓的造纸纤维、水和添加剂组成的水悬浮液沉积在网孔单元111上。水悬浮液由重量比为75∶25的NSK纸纤维浆(北方软木硫酸盐浆norther softwook Kraft)和SSK(南方软木硫酸盐浆southern softwook Kraft)纸纤维浆混合而成。添加剂包括湿强度添加剂和干强度添加剂。湿强度添加剂含有的有效表氯醇加合物，为每吨重干纤维大约22磅KYMENE 557H。干强度添加剂含有的有效羧甲基纤维素为每吨重干纤维大约5磅CMC 7MT。
悬浮液沉积于网孔单元111上(长网有5个棚状的缎面织物外形，该外形由每英寸87个机器方向和76个横跨机器方向的纤丝构成)，脱水干度达到大约百分之十七。然后，将制得的未成型纸幅送往干燥单元119如图11所示的气透干燥纤维网。干燥纤维网119用于形成层141A和141B，如图11所示，层141A和141B每平方英寸有大约75个弯曲导管422。节点区域面积(连续网络423的面积)为干燥纤维网119表面积的大约百分之三十九，如图11所示。距离D为大约16密耳。
纸幅由脱水和用气透干燥器125预干燥进行部分干燥，可使干度达大约百分之五十七。然后纸幅被附在杨克式烘缸116的表面，用刮刀刀片117把纸幅从烘缸116表面移走时，干度已达到大约百分之九十七。杨克式烘缸的操作速度为大约800每分钟英尺，干燥纸幅124以每分钟716英尺的速度卷绕到滚筒上制成纸幅141A(或141B)，干损为大约百分之十。纸幅141A(或141B)为每平方英寸大约75个到85个圆顶184。
构成层42的纸幅的制法为如下程序百分之零点一浆浓的造纸纤维、水和添加剂组成的水悬浮液沉积在网孔单元111上。水悬浮液由重量比为60∶40的NSK和CTMP混合而成。添加剂包括湿强度添加剂、干强度添加剂、润湿剂和柔软剂等。湿强度添加剂含有的有效表氯醇加合物，为每吨重干纤维大约22磅KYMENE 557H。干强度添加剂含有的有效羧甲基纤维素，为每吨重干纤维大约3.7磅CMC 7MT。润湿剂含有的有效十二烷基苯氧基聚(乙烯氧基ethylenoxy)乙醇，为每吨重干纤维大约2磅IGEPAL。柔软剂含有的有效季铵化合物，为每吨重干纤维大约5磅DTDMAMS。
悬浮液沉积于网孔单元111上(长网有5个棚状的缎面织物外形，该外形由每英寸87个机器方向和76个横跨机器方向的纤丝构成)，脱水浆浓度达到大约百分之十四。然后，将制得的未成型纸幅送往干燥单元119，为传统造纸机的脱水毛毯，具有一相对光滑的纸幅支持表面。毛毯为Albany XYJ1605-7型毛毯(预压榨)，由Albany International Corporation公司提供。
纸幅由脱水和压榨纸幅及毛毯进行部分干燥，得到的中间纸幅的干度达大约百分之三十九。然后纸幅被附往杨克式烘缸116的表面，用刮刀刀片117把纸幅从烘缸116表面移走时，干度已达到大约百分之九十六，杨克式烘缸操作时，速度可达大约每分钟3200英尺。干燥纸幅124以每分钟2712英尺的速度卷绕到一滚筒上形成纸幅142，纸幅142的干损为大约百分之十五。
制得的纸幅141A、142和141B，当如图7和8所示结合起来制得三层结构产品20时，具有如下的性质层41A(或41B) 均质三层(41A-41A-41A)厚度25.4 厚度38.3基重量13.6 吸收量23.3宏观密度0.535吸水量16.8变形值17.7 吸收率0.96层42 均质三层(42-42-42)厚度6.0 厚度26.6基重量12.5 吸收量15.4宏观密度2.08 吸水量8.27变形值＜1.0 吸收率0.24
非均质三层(41A-42-41B)厚度40.8吸收量26.5吸水量17.7吸收率0.86例4三层这个示例的目的是说明另一种按图2B所示制造三层产品的实施例。这个三层产品的实施例包括一有图案的相对变形的层41，置于两层基本上没有图案的相对不变形的层42A和42B之间。层41是由与制造层41A和41B的同类型的纸幅制成的，如图3所示。制得的三层非均质结构产品，具有如下的性质非均质三层(42A-41-42B)厚度27.8吸收量22.6吸水量13.4吸收率0.6在实施例例3和例4中，例3的层42，和例4的层42A、42B可用多个基重量范围的纸幅制成，用一高基重量范围的具有基本上连续的网络的纸幅制成，如Trokhan的美国专利5503715所述。从制造层42、42A和42B的纸幅可通过将水悬浮液沉积到网孔单元111上，网孔单元111上具有大量的不连续的突起连接在一起，形成加强结构，每个突起具有一个孔(如美国专利5503715所描述)来获得。一适合的成型单元111包括大约每平方英寸200个突起，每个突起高出加强结构的延展距离D为大约5.5密耳，突起的顶部表面面积，为干燥单元的表面面积的大约百分之二十八(突起的节点面积为大约百分之二十八)。加强结构可用90×72的三层层状编织网，由Appleton Wire Company公司提供。
检测步骤检测前，将样本置于温度为73±2华氏度和相对湿度为50±2％的控制条件下至少2小时。检测即在这些条件下进行。
吸收量吸收量是测量纸张结构性能的指标，在水平状态下的液体的容纳量。吸收量用如下步骤测量全尺寸(11英寸×11英寸)的纸页，由用纤维织成的笼形篮支成水平状态，然后称重作为干纸页的重量。纤丝绕成的笼形篮有横跨的纤丝用于支持纸页使其水平，横跨纤丝允许水自由进出纸页。用笼形篮支持的纸页没入华氏73±2度的蒸馏水中1分钟，然后将笼形篮从水槽中取出，让纸页干燥1分钟。这时将笼形篮和纸页再次称重，就得到纸页的吸水重量。吸收量，以克数/克表示，用纸页吸水后的重量除以干纸页的重量来计算。吸水量至少应测量8次，取其平均值。
吸收率和吸水量吸收率是纸页结构以毛细现象吸收液体的速率的测量值。吸水量由经毛细现象吸入每克干重样本的水的重量来测量。吸收率和吸水量用以下步骤测量。样本纸页，将其剪成直径为3英寸的圆片形状，用空重纤丝盘水平支持，测出干样本的重量。
用直径为0.312英寸的垂直试管装上蒸馏水。从容器中取出水装入试管，在邻近试管的端部就形成一个凸形的弯液面。试管中的水平面可调整，如可以用泵，这样弯液面就可以升高，接触到置于试管上方的样本纸页。
位于纤丝盘中的样本纸页放在垂直试管的上方，这个纤丝盘高出试管端面大约1/8英寸。在抬高弯液面的压力(大约2磅/平方英寸(2psi))降到零后，试管中的水平面发生变化，使弯液面接触到样本。样本纸页的重量就由吸水后的样本来确定了。当样本开始吸水(自确定干重起平衡首次改变)时将时间设为零。2秒(即0秒之后的2秒)时，弯液面与样本纸页之间的接触，被试管中的水的抽吸力打破，这时记下湿样本的重量。在打破弯液面与样本之间的接触后称量湿样本，测重时就不包括表面张力。
吸收率是湿样本的重量减去样本的干重，再除以2秒。施加一小的正压力(大约2psi)于试管里的水中，使弯液面与样本接触，直到180秒时再测样本的重量。当180秒时，弯液面与样本纸页之间的接触，被试管中的水的抽吸力(大约2psi)打破，这时再次记下湿样本的重量。在打破弯液面与样本之间的接触后称量湿样本，测重时就不包括表面张力。吸水量的计算是，用180秒时湿样本的重量减去样本的干重，再除以干重。吸收量和吸水量都至少要测4次，取其平均值。
变形值变形值是测量薄纸纸幅表面的非压花的、湿成型时的变形值。层的每个表面都可测量和设定一变形值。通常的，如果仅仅只提供一个变形值，这个值就是层的两个表面中较高的那个变形值。机器压花变形，例如当层之间结合时机器给予层的，不计算在内。在一个特定的视野里，表面的变形值通过用光学透射显微镜扫描层的一表面来测定，然后测量局部高点(峰)和相邻的局部低点(谷)之间的不同高度。最好是在将层与其他层结合制成多层产品之前，测量层表面的变形值。然而，从多层样本中裁出样本仍可以测得变形值，但因层结合在一起(例如压花)所产生的任何变形特性都不计算在内。
高度的不同，可以用变动显微镜的焦点来测到。，可记下在视场中峰与邻近谷之间焦点位置的不同。测量时，将样本制成大约2英寸×1.5英寸。将15个相邻的峰和谷之间的不同测出来，再算出平均值，作为表面的变形值。用10倍的目镜和10倍的物镜(数值孔径=0.30)测量每平方英寸多于150个峰点的样本，用10倍的目镜和5倍的物镜(数值孔径=0.15)测量每平方英寸测得的峰点少于150个的样本。用一个适宜的显微镜可以读出两焦点位置之间的高度不同。这种显微镜可以是Zeis Axioplan透射光学显微镜(Zeis AxioplanTransmitted Light Microscope)，其带有二级微编码辅件(Microcode ⅡAccessory)。微编码辅件记录焦点的范围，单位毫米，可以转换成密耳。
例如，在样本包括湿成型圆顶184和网络区183的地方，显微镜的焦点就会定到圆顶184的顶部。然后，显微镜的焦点又聚到相邻部分网络183的表面。圆顶和相邻网络的高度不同就会记录下来。重复这一过程，则对15个高度不同的值，取其平均值就可计算出表面的变形值。圆顶与相邻网络表面的高度不同值，在图5中以E表示。
厚度一单层或多层的样本的厚度值是在下述负载下的厚度值。
层的厚度用如下步骤测量一种刻度盘指示器用来测量样本的厚度，压力负载为每平方英寸95克，由直径为2英寸的基座提供。厚度至少要测量8次，取其平均值。
基重量
基重量是测样本单位面积下的重量。样本的基重量按如下步骤测量。测出8张4×4平方英寸的样本的重量，得出基底每128平方英寸的重量(4×4×8)，这个每128平方英寸的重量然后换算成每3000平方英尺多少单位磅数。基重量的测量至少测4次，取其平均值。
宏观密度宏观密度是样本的基重量除以它的厚度。
权利要求
1.一多层薄纸产品包括第一层，包括一纸幅，该纸幅具有一相对高密度的连续网络区域；和间布于连续的网络区的每平方英寸X个的不连续区域，不连续的区域具有一相对的低密度，和第二层，包括一纸幅，该纸幅具有一相对高密度的连续网络区域；和间布于连续的网络区的每平方英寸Y个的不连续区域，不连续的区域具有一相对的低密度，这里Y小于X。
2.如权利要求1所述的多层薄纸产品，其中，X与Y的比值至少为大约1.5，更好可达至少大约2.0。
3.如权利要求1或2所述的多层薄纸产品，其中，X值至少为大约100；Y值小于大约250。
4.如权利要求1、2或3所述的多层薄纸产品，其中，具有有一厚度值的第一层，和有一厚度值的第二层，第二层的厚度值至少是第一层的厚度值的大约1.25倍，更好可达至少大约1.5倍，甚至更优选地可达至少大约2.0倍，最好可达至少大约2.5倍。
5.如权利要求1、2、3或4所述的多层薄纸产品，其中，n层的每一层都有一相关的均质n层吸收量；这里n层中有至少一层的均质n层吸收量大于其他层中的至少一层的n层均质吸收容量。这里的非均质多层薄纸产品的吸收量大于n层的均质n层吸收量的平均值，更好是非均质多层薄纸产品的吸收量大于n层的最大均质n层吸收量。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的多层薄纸产品n层的每一层都有一相关的均质n层吸收率，多层薄纸产品的吸收率大于n层的均质n层吸收率的平均值。
7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的多层薄纸产品，其中，第二层的宏观密度是第一层的宏观密度的至少大约1.5倍，更好可达至少大约2.5倍。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的多层薄纸产品，其中，第一层具有的相对低密度不连续区域的形状与第二层具有的相对低密度不连续区域的形状不同。
全文摘要
本发明公开了一种多层薄纸结构。多层薄纸至少有两层,其具有不连续的间布于整个连续的相对高密度网络区的低密度区。其中一层每平方英寸不连续的低密度区比其他层要多。在一个实施例中,两层有不同的厚度和宏观密度。
文档编号B32B29/00GK1225699SQ97196532
公开日1999年8月11日 申请日期1997年5月8日 优先权日1996年5月23日
发明者史蒂文·L·巴恩霍尔茨 申请人:普罗克特和甘保尔公司