具有高吸收性和大厚度的软吸收性片材及制造软吸收性片材的方法

具有高吸收性和大厚度的软吸收性片材及制造软吸收性片材的方法
【专利摘要】诸如手纸巾的纸制品具有高吸收性、高厚度和良好的感知柔软度。双层制品具有至少约260密耳/8片的厚度和至少约650g/m2的SAT能力。利用具有高平面体积指数的结构化织物制造纸制品，平面体积指数指示结构化织物的造纸网状物接触表面的接触区域比和织物的兜体积之间的关系。
【专利说明】
具有高吸收性和大厚度的软吸收性片材及制造软吸收性片材 的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及诸如吸水手纸巾的纸制品。本发明还涉及制造诸如吸水手纸巾的纸制 品的过程。
【背景技术】
[0002] 许多类型的纸制品希望具有各种各样的特性。例如，吸水纸制品必须能够在饱和 之前擦干大量液体。再例如，顾客显然更喜欢触感柔软的纸制品。但是，在制造纸制品时，吸 收性和柔软度是矛盾的特性。用于增加纸制品的吸收性的大多数技术也将具有降低制品的 感知柔软度的效果。反之，用于增加纸制品的柔软度的大多数技术将具有降低制品的吸收 性的效果。例如，组成纸制品的乳光基片可增加制品的柔软度。但是，乳光也具有减小基片 厚度的效果。并且，由于纸制品的吸收性与制品的厚度大体成正比，对基片进行乳光将具有 降低制品吸收性的效果。使用湿强树脂和干强树脂是改进纸制品特性的其他技术的例子。 这类树脂被添加到造纸过程所用的供料中，并且树脂具有提高所得纸制品的基础强度的作 用，例如，制品的机器横向（CD)或机器方向（MD)的湿抗拉强度。但是，湿强树脂和干强树脂 也具有降低所得制品的感知柔软度的不利效果。
[0003]制造纸制品的另一个挑战是造纸是利润相对低的工业，并且因此总是需要寻找经 济效益更高的制品和过程。对于制品，纸制品的基础重量或体积是经常研究的特性，以试图 设计更经济的制品。一直在找寻具有较低的基础重量或较大的体积但在所有其他方面仍具 有可匹敌的特性的纸制品。

【发明内容】

[0004] 根据一个方面，本发明提供一种吸收性纤维素片材。所述片材包括:第一层，其提 供所述片材的第一表面；以及第二层，其提供所述片材的第二表面，所述第二层直接附接到 所述第一层。所述片材具有至少约255密耳/8片的厚度，并且所述片材具有至少约650g/m 2 的SAT能力。
[0005] 根据另一方面，本发明提供一种吸收性纤维素片材。所述片材包括:第一层，其提 供所述片材的第一表面；以及第二层，其提供所述片材的第二表面。所述片材具有小于约 1 .〇的抗拉比（tensile ratio)，并且所述片材具有至少约255密耳/8片的厚度。
[0006] 根据另一方面，本发明提供一种吸收性纤维素片材。所述片材包括:第一层，其提 供所述片材的第一表面；以及第二层，其提供所述片材的第二表面。所述片材具有小于约 1.0的抗拉比，并且所述片材具有至少约675g/m 2的SAT能力。
[0007] 根据另一方面，本发明提供一种制造纸制品的方法。所述方法包括:在造纸机中的 结构化织物上形成含水纤维素网状物;非压缩性地脱水所述结构化织物上的所述纤维素网 状物；以及干燥所述纤维素网状物，以形成所述纸制品。所述结构化织物的在其上形成所述 纤维素网状物的部分具有至少约26的平面体积指数。
[0008] 根据另一方面，本发明提供一种制造纸制品的方法。所述方法包括:在造纸机中的 结构化织物上形成含水纤维素网状物;非压缩性地脱水所述结构化织物上的所述纤维素网 状物；以及干燥所述纤维素网状物，以形成所述纸制品。（i)在所述造纸机上的所述结构化 织物上形成所述纤维素网状物的初始阶段期间以及（ii)在所述结构化织物运转约950000 个造纸机操作循环之后，所述结构化织物的在其上形成所述纤维素网状物的部分具有至少 约26的平面体积指数。
[0009] 根据另一方面，本发明提供一种利用空气穿透式干燥过程制造纸制品的造纸机。 所述造纸机包括用于供应含水供料的流浆箱。所述造纸机还包括具有表面的结构化织物， 所述表面具有接触区域，所述结构化织物被配置成（i)将来自所述流浆箱的供料接收在所 述表面上，由此利用供料形成纤维素网状物，并且(ii)非压缩性地脱水所述纤维素网状物。 所述结构化织物的在其上形成所述纤维素网状物的部分具有至少约26的平面体积指数。 [0010]根据另一方面，本发明提供一种吸收性纤维素片材。所述片材由下述方法制成，所 述方法包括:在造纸机中的结构化织物上形成含水纤维素网状物;非压缩性地脱水所述结 构化织物上的所述纤维素网状物；以及干燥所述纤维素网状物，以形成所述吸收性纤维素 片材。所述结构化织物的在其上形成所述纤维素网状物的部分具有至少约26的平面体积指 数。
【附图说明】
[0011] 图1是可与本发明联用的造纸机配置的示意图。
[0012] 图2A和2B是结构化织物的网状物接触面的照片。
[0013] 图3是用于制造根据本发明的制品的结构化织物的顶视图。
[0014] 图4A和4B是接触面打印设备的视图。
[0015]图5是图4A和4B所示的接触面打印设备的加压部段的细节图。
[0016]图6A至6D是结构化织物的印制物的例子。
[0017]图7A至7E示出在结构化织物的印制物中建立坐标系的步骤。
[0018] 图8A至8C示出我们的分析技术在本文中的应用，该分析技术应用于结构化织物的 节的照片。
[0019] 图9A和9B示出应用于结构化织物的节的照片和打印物的替代性分析方法。
[0020] 图10示出应用分析技术以确定图3所示的结构织物中被节包围的兜。
[0021] 图11示出应用分析技术以确定图10所示的兜的深度。
[0022] 图12A至12D示出可用于制造本发明的制品的结构化织物的平面体积指数以及对 比性结构化织物的平面体积指数。
[0023] 图13是示出根据本发明的试验制品的和对比性制品的厚度和SAT能力的关系的绘 图。
[0024] 图14是示出根据本发明的试验制品的和对比性制品的抗拉比和厚度的关系的绘 图。
[0025] 图15是示出根据本发明的试验制品的和对比性制品的抗拉比和SAT能力的关系的 绘图。
[0026] 图16是示出根据本发明的试验制品的和对比性制品的拉伸比（stretch ratio)和 SAT能力的关系的绘图。
[0027] 图17是示出根据本发明的试验制品的和对比性制品的拉伸比和厚度的关系的绘 图。
【具体实施方式】
[0028] 本发明涉及吸水纸制品和制造吸水纸制品的方法。根据本发明的吸水纸制品具有 由于本领域已知的其他纸制品的优秀特性组合。在一些具体的实施例中，根据本发明的纸 制品具有特别适合吸水手纸巾的特性组合。
[0029] 本文使用的用语"纸制品"包括包含将纤维素用作主要成分的造纸纤维的任何产 品。这将包括，例如，作为纸巾、厕纸、面巾纸等销售的产品。造纸纤维包括原浆或回收的（二 次)纤维素纤维，或包括纤维素纤维的纤维混合物。木纤维包括:例如，从落叶树和针叶树获 得的纤维，这包括软木纤维，诸如北方和南方的软木牛皮纸纤维，和硬木纤维，诸如桉树、楓 树、桦树、山杨树等。适于制造本发明的制品的纤维的例子包括非木材料，诸如棉纤维或棉 衍生物、马尼拉麻、洋麻、印度草(sabai grass)、亚麻、细茎针草、稻草、黄麻、大麻、甘蔗渣、 乳草属丝绵纤维(milkweed floss fiber)和菠萝叶纤维。
[0030] "供料"和类似用语指的是包括造纸纤维并且可选地包括湿强树脂、脱粘剂 (debonder)等的用于制造纸制品的含水混合料。在本发明的实施例中可使用各种供料。在 一些实施例中，根据美国专利No.8，080,130描述的说明书使用供料(该专利的全部公开内 容通过引用合并于此）。在此专利中，除其他之外，供料包括粗度至少约为15.5mg/100mm的 纤维素长纤维。下文论述的制品例子中也详细说明了供料的例子。
[0031 ]如在此使用的，在造纸过程中被干燥成最终制品的最初的纤维和液体混合物将被 称作"网状物"和/或"初生网状物"。造纸过程产生的经干燥的单层制品将被称作"基片"。此 外，造纸过程的制品可被称作"吸收性片材"。对此，吸收性片材可与单个基片相同。替代性 地，吸收性片材可包括多个基片，如在多层结构中。此外，在最初的基片形成过程中被干燥 之后，吸收性片材可以已经经历了额外的处理，以便利用经改造的基片形成最终的纸制品。 "吸收性片材"包括作为例如手纸巾销售的商品。
[0032]用语"直接附接"，在用于指涉制品的第一层和第二层时，表示两层在不存在任何 中间层的情况下附接到彼此。第一层由此形成片材的第一表面，并且第二层由此形成片材 的第二表面。对此，"层"指的是由将纤维素作为主要成分的造纸纤维制成的片结构，并且不 包括例如用于将两个层直接附接在一起的胶。本领域技术人员将意识到将两个或更多个层 直接附接在一起以形成纸制品的许多技术。
[0033]当在本文中描述本发明时，用语"机器方向"（MD)和"机器横向"（⑶)将根据它们在 现有技术中被充分理解的含义被使用。就是说，织物或其他结构的MD指的是在造纸过程中 结构在造纸机上移动的方向，而CD指的是与结构的MD交叉的方向。类似地，当涉及纸制品 时，纸制品的MD指的是在造纸过程中制品在造纸机上移动的制品上的方向，并且制品的CD 指的是与制品的MD交叉的方向。
[0034]图1示出可用于制造根据本发明的纸制品的造纸机10的例子。造纸机10被配置为 用于空气穿透式干燥(TAD)造纸过程，其中，结构化织物48用于形成纸制品的三维结构。为 了开始所述过程，通过流浆箱20供应的供料以喷射流形式被引导至形成在成形织物24和传 送织物28之间的乳缝中。成形织物24和传送织物28在成形辊32和胸辊36之间穿过，并且在 从成形辊32和胸辊36之间穿过之后分开。此时，供料已经在传送织物28上形成为初生网状 物。然后，传送织物28穿过脱水区40,在其中，在网状物被传送到结构织物48之前，抽吸箱44 从网状物和传送织物28移除水分，由此增加网状物的稠度，例如，从约10%增加至约25%。 在一些例子中，有利地的是，在传送区56中通过真空辅助箱52施加真空，尤其是当通过突进 传送给予传送区56中的网状物大量绉织物时，在突进传送中，传送织物28比结构化织物48 更快地移动。
[0035]由于网状物在被传送到结构化织物48时仍具有高水分含量，因此网状物可变形， 从而使得可将部分网状物拉拽到组成结构化织物48的纱线之间所形成的兜中。（下文将更 详细地描述结构化织物中的兜。）当结构化织物48围绕穿过干燥机60和64时，网状物的稠度 增加，例如，从约60 %增加至约90 %。网状物由此或多或少永久地被结构化织物48赋予形 状，其包括在网状物的被拉拽到结构化织物48的兜中之处形成的半球形。因此，结构化织物 48为网状物提供三维形状，得到具有半球形结构的纸制品。
[0036]为了完成造纸过程，将网状物从结构化织物48传送到Yankee干燥机68。通过使网 状物与喷溅到Yankee干燥机68上的粘合剂接触，可在不显著降低网状物特性的情况下实现 此传送。在网状物达到约96%或更大的稠度之后，进一步的起皱用于从Yankee干燥机68移 开网状物，然后，网状物由卷轴70卷绕起来。可相对于Yankee干燥机68的速度控制卷轴70的 速度，以调整在从Yankee干燥机68移除网状物时施加到网状物上的进一步起皱。
[0037]然后可对卷轴70上的基片进行进一步处理，这是本领域已知的，以便将基片改造 成特定制品。例如，可对基片压花，并且可将两个基片组合成多层制品。下文中联合根据本 发明的制品的特定试验例子论述这种改造详情。
[0038]虽然图1展示了利用结构化织物赋予纸制品三维形状的一类过程，但存在利用结 构化织物的许多替代性造纸过程。例如，结构化织物可用于不采用空气穿透式干燥(TAD)的 造纸过程。美国专利No. 7，494，563公开了这种"非TAD"过程的例子，该专利的全部公开内容 通过引用合并于此。如本领域技术人员应该明白的，本文公开的本发明不必受任何特定的 造纸过程限制。
[0039]图2A和2B是可用作图1所示的造纸机10中的结构化织物48的那类结构化织物的放 大照片。这些图示出了在造纸过程中与网状物接触的织物表面。图2A和2B是本领域周知的 常规结构化纤维。在图2A和2B中可以看见组成结构化织物主体的经纱和炜纱。
[0040] 图3是结构化织物的网状物接触侧的一部分的细节图，该结构化织物具有用于形 成根据本发明的制品的配置。织物包括当织物用于造纸过程时沿机器方向(MD)延伸的经纱 202和当织物用于造纸过程时沿机器横向（⑶)延伸的炜纱204。经纱202和炜纱204被编织在 一起，从而形成织物的主体。织物的实际接触面由节(knuckle) 206形成，节形成在经纱202 上，但不形成在炜纱204上。就是说，节206处于组成织物接触面的平面内。兜210(被示出为 图3中的勾画区域)被限定在节206之间的区域中。在造纸操作期间，部分网状物被拉拽到兜 210中，并且网状物的被拉拽到兜210中的部分形成出现在所得纸制品中的半球形结构，如 上所述。
[0041] 同样如上所述，对于许多类型的吸水纸制品来说，柔软度、吸收性和厚度是三个重 要的特性。我们已经发现所有这三种特性都可受形成制品的过程中所使用的结构化织物的 配置影响。具体地，我们已经发现，吸水纸制品的柔软度、吸收性和厚度可受结构化织物的 接触区域的大小影响，即，受造纸过程中与网状物接触的结构化织物的节表面所形成的面 积影响。所得纸制品的柔软度、吸收性和厚度还可受结构化织物中节之间的兜的尺寸影响。 考虑到这些发现，我们已经发现一种塑造结构化织物(诸如图2A、2B和3所示的织物）的非常 有用的方式是"平面体积指数(planar volumetric index)"。平面体积指数包括两个变量： 接触区域比率(CAR)和有效兜体积(EPV)。接触区域比率被定义为节所形成的接触区域与结 构化织物的网状物接触侧的开放面积之间的比率。有效兜体积被定义为结构化织物中兜的 平均体积，在造纸操作期间网状物的纤维素纤维可迀移到所述兜中。平面体积指数被定义 为接触区域比率(CAR)乘以有效兜体积(EPV)乘以一百，即，CAR X EPV X 100。如下文将更详 细地论述的，用于形成发明的制品并且用于实践本文公开的发明方法的结构化织物的平面 体积指数显著高于本领域已知的其他织物。
[0042] 为了计算结构化织物的平面体积指数，必须测量接触区域比率和有效兜体积。本 领域技术人员将意识到可用于测量组成结构化织物的平面体积指数的参数的不同技术。现 在将描述用于计算结构化织物的接触区域比率和有效兜体积的具体技术的例子。
[0043] 可通过下述技术测量织物的接触区域。下面将更详细地描述以下技术，美国专利 申请公开Nos. 2014/0133734; 2014/0130996和2014/0254885(其全部公开内容通过引用合 并于此)也描述了这些技术。
[0044] 接触区域比率测量开始于形成结构化织物的网状物接触侧的节和兜的代表物。一 种类型的代表物是结构化织物的打印物。对此，图4A和4B示出了用于形成由织物的节所形 成的接触面的打印物的设备和技术。图4A是接触面打印设备300的侧视图，并且图4B是接触 面打印设备300的前视图。此打印设备300包括具有第一臂303和第二臂305的C形框架302。 第一板304可移动地由第一臂303支撑，并且静止的第二板306由第二臂305支撑。织物的节 的打印物形成在第一板304和第二板306之间，如下面将详细描述的。
[0045]第一板304操作性地连接到手动操作式液压栗308,以便使第一板304朝向第二板 306移动。栗308具有放气阀，用于容许第一板304从第二板306缩回。但是，栗308可采取许多 其他形式来使第一板304移动。栗308可连接到传感器和传感器指示器310,以便测量当第一 板304按压第二板306时栗308向第一板304施加的压力。作为具体的例子，可以使用威斯康 星州密尔沃基的六11(：1：1^111:(]〇叩.的.￡:^￡1〇*^4^修取(^3111;[。]^11(1?111]^型号031'-1838 1。作为压力传感器的具体例子，可使用加利福尼亚州特曼库拉的Transducer Technique, Inc.制造的具有相应的指不器的Transducer Techniques Load Cell型号DSM-5K。当然，在其他实施例中，可将栗308、压力传感器和传感器指示器310结合到单个单元中。 [0046]接触面打印设备300的框架302包括框架302的前端附近的轮子311以及可用于支 承栗308和/或传感器指示器310的底座313。被设置到框架302上的一个或多个轮子311使得 框架302更容易移动。根据本发明的实施例，接触面打印设备300的有利特征是其便携性。例 如，利用图4Α和4Β所示的配置，打印设备300可容易地在被安装在造纸机上的织物的一些部 段上移动。如本领域技术人员将肯定明白的，在织物被安装到造纸机上时形成织物的接触 面的打印物并由此根据下述技术塑造织物的能力提供许多益处。作为唯一的例子，通过利 用接触面打印设备300打印在造纸机的不同操作周期之后的织物的节，可容易地监控造纸 机上的织物的磨损。
[0047] 虽然图4A和4B所示的接触面打印设备300包括连接第一和第二板304和306的框架 结构302,但在其他实施例中，接触面打印设备300不需要包括这种单个框架结构302。替代 地，第一和第二板304和306可以是单独对齐以形成织物的打印物的未连接在一起的结构。 在其他实施例中，板304和306可采用与图4A和4B中所描绘的形式极其不同的形式。例如，板 304和306中的一个可形成为伸展的表面，而另一个板形成为横跨伸展表面卷起的圆形结 构。在此使用的用语"板"是广义用语，包括足以接触和/或支撑用于形成织物打印物的部件 的任何结构。此外，如在以上描述中显然可知的，可逆转任何实施例中的第一和第二板304 和306的相对运动，从而使得第二板306可移动，同时第一板304保持静止。
[0048]图5是图4A所示的接触面打印设备300的部段A的细节图，并且打印设备300被设置 用以形成结构化织物312的一个部段的打印物。结构化织物312位于板304和306之间，并且 一条压力测量膜314靠着结构化织物312放置。在压力测量膜314和第一板304之间是一片或 多片纸316。在结构化织物31和第二板306之间是一条橡胶318。
[0049]压力测量膜是这样一种材料，其被构造成使得施加在膜上的力致使膜中的微囊破 裂，在膜的接触区域中产生瞬时和永久的高分辨率图像。这种压力测量膜的例子由日本东 京的Fujifilm Holdings Corporation以Prescale film销售。压力测量膜的另一个例子是 新泽西州麦迪逊的Sensor Products，Inc.的Pressurex-micro?。本领域技术人员将意 识到，其他类型的压力测量膜可用于本文描述的打印技术。对此，应该注意，对于下述分析 技术，压力测量膜不必提供织物施加于膜的实际压力的指示。替代地，压力测量膜仅需要提 供示出织物节所形成的接触表面的打印图像。
[0050] 可以选择当在压力测量膜314上形成织物312的打印物时施加到第一板304的压 力，从而模拟在实际造纸过程中将施加于靠着织物312的网状物上的压力。就是说，栗308可 用于在第一板304上产生压力（由传感器测量），该压力模拟在实际造纸过程中将施加于靠 着织物312的网状物上的压力。在以上联合图1描述的造纸过程中，模拟压力将是施加于靠 着织物48的到达Yankee干燥机68的网状物上的压力。在一些造纸过程中，诸如上述美国专 利No. 7，494,563,施加于靠着织物48的网状物上的压力一般在六百psi的范围内。因此，为 了模拟此造纸过程，当在压力测量膜314中形成织物312的节的图像时，液压栗308将向第一 板304施加六百psi的压力。对于这种操作，已经发现FujiFilm的中间压力10-50MPa的 Presclace film可提供更好的结构化织物的节的图像。
[0051] 再次参照图5,纸316用作垫，以改进压力测量膜314上形成的织物312的打印物。就 是说，纸316提供压缩性和光滑表面，从而使得织物312的节可"下沉"到压力测量膜314中， 这继而在压力测量膜314中形成高分辨率的节图像。为了提供这些特性，结构和牛皮纸是可 用于膜314的那类纸的例子。
[0052] 一条橡胶318形成用于支撑织物312的水平接触面。在本发明的实施例中，板304和 306由诸如钢的金属材料制成。钢板很可能具有降低压力测量纸316中形成的织物312的节 的打印物品质的缺陷。但是，用于板304和306之间的纸316和橡胶318,以及压力测量膜314 和织物312,相比金属板304和306的表面提供更水平的接触面，由此得到形成在压力测量膜 314中的更好的图像。本领域技术人员将意识到，纸316和橡胶318的其他替代性材料可用作 在打印设备300的板304和306之间提供水平表面的结构。
[0053]在其他实施例中，形成非压力测量膜材质的织物的节的打印物。可用于形成织物 的打印物的材料的另一例子是蜡纸。通过按压织物的接触面使其靠着蜡纸，可在蜡表面中 形成织物接触面的打印物。可利用上述打印设备300中的板304和306或利用板的其他配置， 形成蜡纸中的打印物。然后以与压力测量膜打印物相同的方式分析蜡纸打印物，这将在下 文中描述。
[0054]图6A和6D示出利用接触面打印设备300在压力测量膜中形成的节打印物的例子。 在这些打印物中，可以看见织物的节的不同形状和图案。如上文论述的，节形成织物的接触 面。因而，压力测量膜中的节的高分辨率打印物，诸如图6A至6D的所示的那些，提供了织物 接触面的优异代表物。
[0055]接着，将描述用于分析节的打印物(诸如图6A至6D的所示的那些）的系统。在所示 系统中，将在常规的计算机系统上进行图表分析。这种计算机系统将包括周知的部件，诸如 与通信基础设施(例如，通信总线、交叉杆装置或网络)连接的至少一个计算机处理器(例 如，中央处理单元或多重处理单元）。计算机系统的另一部件是发送视频图形、文本等的显 示接口（或其他输出接口），以便在显示器上显示。计算机系统还可包括这类常用部件，诸如 键盘、鼠标装置、主内存、硬盘驱动器、移动存储驱动器、网络接口等。
[0056] 作为分析的第一个步骤，利用光扫描器将织物节的接触区域的打印物转化成计算 机可读图像。任何类型的光扫描器都可用于产生计算机可读图像;但是，已经发现，具有至 少2400每英寸点数(dpi)的光扫描器提供良好的分析图像。对于图像的扫描分辨率，图像分 析程序可向图像应用精确的缩放比例，并且该精确缩放比例将用于计算结构化织物的表面 特征(这将在下文描述）。
[0057] 扫描的图像可存储在非暂时性计算机可读介质中，以便有助于下述分析。在此使 用的非暂时性计算机可读介质包括除暂时性传播信号之外的所有计算机可读介质。非暂时 性计算机可读介质的例子包括，例如，硬盘驱动器和/或移动存储驱动器，代表磁盘驱动器、 磁带驱动器、光盘驱动器等。
[0058] 扫描图像，以及根据下述技术确定的接触面扫描图像的特征，可与数据库相关联。 在此使用的"数据库"表示以计算机程序可快速选择构成数据库的数据中的一部分的方式 组织的一组数据。一个例子是电子归档系统。在一些实施方式中，用语"数据库"可用作"数 据库管理系统"的简称。
[0059] 为了执行扫描打印图像的量化分析，图像分析程序与织物节的扫描图像一起使 用。例如，利用与绘图图像一起工作的计算软件研制这种图像分析程序。这种计算研制软件 的一个例子是伊利诺斯州尚佩恩的Wolfram Research，Inc ·的JM.ATH.EM.ATI.CA:?。 如将在下文描述的，图像分析程序将具体用于辨认结构化织物的织物打印图像中的节，并 且利用织物打印图像的已知缩放比例，图像分析程序可计算节的尺寸并估算兜的尺寸。
[0060] 当分析扫描图像时，包括多个节和一个兜的任何尺寸的面积都可用于下述分析。 在特定实施例中，已经发现，1.25英寸乘1.25英寸的织物图像面积容许利用本文描述的技 术很好地估算特性，诸如兜尺寸。具体地，已经发现，当图像形成有2400dpi的分辨率(上文 论述的），并且利用1.25英寸乘1.25英寸的图像面积进行分析时，可很好地描述接触面的特 征。当然，其他分辨率和/或面积也可提供良好的结果。
[0061] 图7A至7E利用图像分析程序辨认打印物的扫描图像的放大部分中的节的步骤。首 先，如图7A所示，在运行分析程序的计算机系统的显示屏上看见图像600的放大部分。可利 用上述打印技术形成的图像600示出节602。利用图像600和分析程序，图像600的缩放比例 可被输入分析程序中。这种缩放比例可例如作为2400dpi输入，由此，分析程序可将缩放比 例SC应用于图像600。然后，分析程序将利用缩放比例计算节的尺寸和位置，如下所述。 [0062]图7B和7C示出利用分析程序辨认特定的节602A的步骤。首先，基于节602A位于放 大图像600的中心区域选择节602A。在此步骤中，粗略地勾画节602A的轮廓。首先围绕节 602A应用矩形框604,其可以是分析程序中存储的形状，以便开始节辨认程序。然后可更贴 近地修改最初的矩形框604形状，以匹配节602A的形状，如图7C所示。在此情形中，将端部 606和608重塑得更圆，并且因此它们更接近地对应于节602A的端部。虽然未示出，但可对节 602A的轮廓进行进一步的修改，直到充分匹配。这种修改可通过进一步放大图像600来进 行。
[0063] 如图7D所示，在通过轮廓辨认出节602A之后，画出导引线610和612。导引线610和 612各自被画成穿过节602A的中心并且沿直线延伸通过其他节的中心。显然，导引线610和 612还被画成不跨过织物中形成兜的区域，已知其对应于多组节之间的区域。通过在节的中 心之间画出平直的导引线610和612,导引线610和612不跨过形成在节之间的兜区域。
[0064] 在示出导引线610和612之后，如图7E所示，画出其他导引线。以与导引线610和612 类似的方式画出这些导引线，即，穿过节的中心且不穿过形成兜的区域。为了帮助画导引线 的过程，可以使用较低的放大率。利用导引线，实际上为节的位置建立了坐标系。因此，分析 程序现在可以基于轮廓辨认节的尺寸和形状，并且可辨认由导引线交叉的点确定的节位 置。分析程序还使图像600的缩放比例SC输入。随后，分析程序可将缩放比例应用于勾画出 的节602A和节定位，以计算节的实际尺寸和间隔。并且注意，分析程序可计算导引线的出现 率，诸如单位长度内导引线612横跨导引线610的次数。每组导引线610和612的出现率将用 于计算织物的特性并用于本发明的其他方面，如下文将描述的。
[0065]应该注意，如图7D和7E所示，节都具有近似相同的尺寸和近似相同的形状，并且节 沿导引线规律地间隔开。这并不奇怪，因为用于造纸机的大多数织物被制造成具有高度一 致的纱线图案，这产生非常一致的节尺寸和位置。节的尺寸、形状和位置的一致性容许基于 单个选定的节或基于有限数量的经辨认的节准确地估算织物的接触面上所有节的尺寸和 形状，并且可在不必辨认每个节的情况下精确地估算节的尺寸和位置。当然，为了得到更高 的准确性，可辨认多于一个节，并且可在图像的不同部分处画出轮廓和导引线。
[0066] 如图7E所示，导引线610和612限定多个单元格。特定的单元格613被示出处于导引 线区段610A、610B、612A和612B之间。实际上，单位小室613展示织物中的最小重复图案和最 大的容许兜尺寸。应该注意，虽然图7A至7E所示的织物在每个单元格中具有一个经纱节，但 其他织物可在每个单元格中具有多于一个经纱节和/或多于一个炜纱节。换言之，由节图案 限定的单位小室将随不同织物图案而改变。
[0067]如对于本领域技术人员来说将显而易见的，图7A至7E中所示的任何或全部步骤可 由使用者在显示屏上执行，或替代性地，可以是自动化的，从而在运行分析程序时执行。就 是说，分析程序可被配置成自动地将节辨认成图像的加深区域，勾画节的轮廓，然后基于以 上述方式辨认的节画出导引线。
[0068] 在已经辨认处选定的节之后，并且在建立通过节的导引线之后，可利用由分析程 序确定的节尺寸和位置计算织物的多种特性。为了执行这类计算，节尺寸和位置数据可从 分析程序输出到常规的电子制表程序，以计算织物的特性。表1示出了由分析程序进行的确 定和遵循这类确定进行的计算的例子。
[0069] 表1
[0070]
[0071]
[Gu/z」 从兵犾侍团mbUUtf」2只彻仪迅畑2￡纱上tf」节ουζ。世定，兵他2只彻ΓΙΙ迅畑仕邳纱上 的节，诸如形成图6Β和6D中的打印物的织物。利用这类织物，可利用上述勾画轮廓的技术辨 认炜纱，并且可利用上述技术画出通过炜纱节的导引线。
[0073]虽然可通过利用例如由接触面打印设备300形成的织物节的打印物来描绘织物接 触面的特征，但在其他实施例中，可用不同方式获得织物接触面的图像。形成织物节的打印 物的替代方式是为织物节拍照，然后利用上述过程和技术分析拍照形成的图像。对此，已经 发现，具有2400dpi的照片提供足以用本文描述的技术分析的足够高和低的分辨率。
[0074]图8A示出了具有节的部分造纸织物的照片700的例子，并且图8B和8C示出了将上 述分析技术应用于照片700产生的图像。图8A中的照片700示出挨着尺R的织物701。当照片 700被转化成与分析程序一起使用的图像时，可基于拍下的尺R输入图像700A的缩放比例。 就是说，照片700中的尺R提供输入，由此分析可向图像应用缩放比例。图8B示出了显示的图 像700A和缩放比例SC。
[0075] 为了确认从织物照片获得的图像中节的尺寸和位置，上述利用织物打印物的图像 的相同技术可与照片一起使用。例如，图8C的图像700A中示出了勾画出的节702A和导引线 710和712。利用来自分析程序的节尺寸和位置数据，可执行上述全部计算，以描绘所拍下的 织物接触面的特征。
[0076] 上述技术很好地估算了织物的特性，尤其是当导引线区段所形成的单位小室的形 状大体是矩形时。但是，在导引线所形成的单元格的形状是非矩形的平行四边形的情形中， 可利用替代性技术提供织物特性的更准确的估算。图8A示出了这种替代性技术的例子，其 是利用上述图像分析程序由织物表面的照片产生的图像。在此图中，单元格813由导引线区 段810A、810B、812A和812B限定。由导引线区段810A、810B、812A和812B形成的单元格813大 体是非矩形的平行四边形形状的。在此平行四边形中，在导引线区段810A和812B相交的角 落A处限定角度Θ，并且在导引线区段810B和812A相交的角落B处也限定角度Θ。可基于导引 线的定向角之差利用图像分析程序容易地确定此角度Θ。此外，图像分析程序还可基于图像 的比例以上文总体描述的方式确定导引线区段810A和810B之间的距离（"DIST Γ)和导引 线区段812A和812B之间的距离（"DIST 2"）。在确定了夹角0、DIST 1和DIST 2之后，可利用 公式(1)或公式(2)计算单元格的面积(UCA):
[0077] UCA=(DISTl/sin9) XDIST2 (1)
[0078] UCA=(DIST2/sin9) XDIST1 (2)
[0079] 公式（1)和（2)从用于计算平行四边形面积的标准公式推导出，即，面积=底边长 度X高度，其中，DIST 1或DIST 2用作平行四边形的高度，于是根据DIST 1或DIST 2中的另 一个和角Θ的正弦值计算底边长度。
[0080] 表2示出了，当利用基于非矩形的平行四边形单元格面积计算的替代性技术时，由 分析程序所进行的确定和遵循这类确定而进行的计算的例子。
[0081] 表 2
[0082]
[0083]
[0084] 应该注意，虽然用与以上表1中描述的方式相同的方式确定或计算表2中的一些特 征，但节密度、总经纱或炜纱节的接触区域、接触区域比率、面积贡献百分比、兜面积估算值 以及兜密度特征的计算在表2中不同于表1中。通过解释单元格的非矩形的平行四边形形 状，这些不同的计算更准确地估算了具有非矩形的平行四边形形状的单元格的织物的特 征。
[0085] 现在将描述用于计算结构化织物的兜的有效体积的技术。兜的有效体积是结构化 织物表面处（即，节表面之间）的兜剖面面积与造纸期间网状物中的纤维素纤维可迀移进入 兜的深度的乘积。兜的剖面面积与兜面积的估算值相同，如以上表1和2所描述的。结构化织 物的兜深度可如下地确定。
[0086] 图10示出结构化织物的放大照片。利用照片并利用上述图像分析程序，辨认出四 个节K1至K4。以连接节K1至K4的方式画出了平行四边形，其中，平行四边形的线被画成不穿 过形成在节K1至K4之间的兜区域。利用所画的平行四边形，分布方向线PL可被画成从节K1 穿过兜中心，到达节K3。分布方向线PL将用于利用数字显微镜确定兜深度，如下所述。注意 到，从节K1和K3的分布方向线PL穿过兜中心。如下面将描述的，结构化织物的兜深度被确定 为造纸过程中纤维素纤维可刺入兜中的深度。在图10所示的织物的情形中，最大纤维迀移 深度位于兜中心处。因此，剖面方向线可替代性地被画成从节K2至K4穿过兜的中心，并且替 代性的分布方向线可用于下述兜深度确定。本领域技术人员也将意识到，不同的结构化织 物将具有不同的节和兜配置，但是可用与图10中确定分布方向线相同的方式容易地确定不 同结构化织物的分布方向线。
[0087] 图11是用于确定图10所示的结构化织物的兜的曲线图的程序截图。利用日本大阪 的Keyence Corporation制造的VHX-1000Digital Microscope形成截屏。该显微镜配备 VHX-H3M应用软件，该软件也由Keyence Corporation提供。图11的上部示出了兜的显微镜 图像。在此图像中，可容易地看到节K'l和K'3以及节之间的兜。已经从点D到点C画出了深度 确定线DL，其中，深度确定线DL穿过节K'l和Κ'3并且穿过兜的中心。紧靠图10所示的侧面确 定线PL画出深度确定线DL。就是说，基于对利用图10所示的节和兜图像得到的深度确定线 DL的检查，使用者可在图11所示的显微镜图像中画出深度确定线DL，其中，深度确定线DL穿 过与节Κ ' 3和Κ ' 1以及兜的中心部分相对应的区域。
[0088]在画出深度确定线DL之后，可指示数字显微镜沿深度确定线DL计算兜的深度曲线 图，这在图11的下部示出。兜的曲线图在对应于节κ'3和K'l的区域处最高，并且曲线图在兜 中心处降至其最低点。利用此曲线图从节K ' 3和K ' 1的高度开始确定兜深度，节K ' 3和K ' 1的 高度由深度曲线图上的线A标注。对于以此精确度测量的结构化织物的任何两个节来说，节 K'3和K'l不具有完全相同的高度。因此，高度A被确定为节K'3和K'l两者高度之间的平均 值。兜深度被确定成结束于刚好高于深度曲线的最低点的点处，其由深度曲线上的线B标 注。如本领域技术人员将明白的，从线A至线B的兜深度近似对应于造纸过程中网状物中的 纤维素纤维可迀移入兜中的深度。注意，VHX-H3M软件（以上论述的)根据沿织物厚度方向的 多个部分形成整个深度曲线图。此外，注意，在形成深度曲线图时，VHX-H3M软件采用滤波功 能以使利用多个厚度部分形成的深度曲线图平滑。
[0089] 应该注意，在织物的兜与兜之间，测得的兜深度将略有不同。但是，我们已经发现， 结构化织物的五个测得兜深度的平均值提供对都深度特征的良好描绘。因此，本文的兜深 度测量以及遵循兜深度测量而进行的测量(诸如平面体积指数)是结构化织物的五个测得 兜的平均值。
[0090]利用上述技术，结构化织物的平面体积指数可容易地被计算为接触区域比率 (CAR)乘以有效兜体积(EPV)乘以一百，其中，EPV是兜面积估算值（以上表1中的PA)与测得 的兜深度的乘积。此外，非矩形的平行四边形平面体积指数可被计算为接触区域比率(CAR) 乘以有效兜体积(EPV)乘以一百，其中，利用上述非矩形的平行四边形单元格面积计算技术 计算CAR和EPV(EPV是以上表2中的兜面积估算值PA与测得的兜深度的乘积）。下面将描述用 于形成根据本发明的吸水纸制品的结构化织物的平面体积指数和非矩形的平行四边形平 面体积指数。下文也将描述对比性结构化织物的平面体积指数和非矩形的平行四边形平面 体积指数。
[0091] 耐用性是造纸过程中使用的结构化织物的另一重要相关方面。具体地，当在造纸 机上使用结构化织物时，由结构化织物中的节形成的网状物接触面被磨损。磨损具有增大 节尺寸的效果，这继而具有增大结构化织物的接触区域的效果。同时，磨损还具有通过减小 兜深度而减小兜体积的效果。因此，由于接触区域增大并且兜深度减小，结构化织物的平面 体积指数和经调整的平面体积指数发生变化。平面体积指数和经调整的平面体积指数的变 化将影响所得纸制品的特性，例如，通过改变所得纸制品中形成的半球形结构的尺寸。
[0092] 打磨结构化织物的接触面是一种模拟造纸过程中发生的结构化织物上的磨损的 有效方式。可打磨掉特定量的接触面，以模拟在造纸机上进行不同程度的操作之后结构化 织物上的磨损。在图3所示的织物上进行打磨试验，以便模拟织物上的磨损。表3通过指示结 构化织物的特性示出打磨试验的结果，其中，已经根据上述技术(具体是表1描述的技术)确 定了所示特性。更具体地，表3示出了图3所示的被称作织物参照A的织物的最初未经打磨的 特性。在织物参照B中，通过打磨移除了0.109_的接触面，在织物参照C中，通过打磨移除了 0.139_的接触面，并且织物参照D中，通过打磨移除了0.178_的接触面。
[0093] 表 3
[0094]
[0095]
[0096] 如从表3的数据可看出的，当对结构化织物进行打磨时，接触区域未显著增大。在 不受理论限制的情况下，相信可利用具有大体平坦的形状的结构化织物的经纱获得相对恒 定的接触区域，对于表3所测试的特定织物就是这样。表2所示的数据也证明了，当织物接触 面被打磨时，兜深度不会显著减小。由于接触区域和兜深度保持相对恒定，因此当织物经受 更多打磨时平面体积指数也保持相对恒定。恒定的平面体积指数表明，在织物位于造纸机 上的时间内，织物将很可能生产特性一致的纸制品。依照这些方法，已经发现，在利用织物 参照B的打磨试验中移除0.109_的表明接近地相当于在具有图1所示的配置(如上所述）的 造纸机上进行的TAD过程中约950000个操作循环。在这种数量的操作循环之后结构化织物 的接触区域和兜深度的相对小的变化是优异的。
[0097] 应该注意，即使图3所示的和在表3中被描述成参照A的未打磨的织物具有优异的 特性，诸如平面体积指数，但通常仍需要在造纸操作中使用织物之前打磨织物的网状物接 触面。例如，打磨可用于在造纸操作中开始使用织物之前使织物的接触面更平坦。还应该注 意，本文使用的用语"打磨"是意图表示从织物表面移除少量材料的一般用语。用语打磨不 应该受限于用于移除材料的任何特定技术。例如，打磨包括也可被称作"抛光"、"研磨"等的 操作。
[0098] 图12A示出了被称作参照A至D的结构化织物的经计算的平面体积指数和非矩形的 平行四边形平面体积指数。对比性织物的平面体积指数和非矩形的平行四边形平面体积指 数也在图12A中示出，并且在图12B至12D中示出。对比性织物是本领域已知的结构化织物。 图12A至12D中还示出了织物的打印物，打印物示出了节和兜结构。
[0099]图12A至12D中的数据示出了参照A至D的结构化织物以及对比性织物1至10中的平 面体积指数之间的主要差异。参照A至D中的平面体积指数在约26和约30之间，而对比性织 物1至10中的平面体积指数比之低很多。类似地，参照A至D中的非矩形的平行四边形平面体 积指数在约27和约31.5之间，而对比性织物1至10中的非矩形的平行四边形平面体积指数 比之低很多。本领域技术人员应该明白，通过参照A至D的结构化织物的平面体积指数和非 矩形的平行四边形平面体积指数被量化的接触区域比和兜体积的组合体的许多优点。例 如，较大的接触区域在造纸过程中为网状物提供较大的支撑表面，实际上，提供大体带状的 成形表面。再例如，较大的兜深度容许织物在变得过于磨损而不能有效使用之前运转更长 时间。就是说，在接触表面在造纸过程中显著磨损之后，最初很深的兜将仍具有有效深度。 深兜还可容许形成厚度更大的制品。更具体地，所得制品的厚度部分地与制品的半球形结 构相关，该半球形结构由在造纸过程中移入兜中的网状物部分形成。通过提供较大的兜，参 照A至D的结构化织物提供较大的半球形结构，这继而在最终的纸制品中提供较大的厚度。 在不受理论限制的情况下，相信由参照A至D的结构化织物的平面体积指数和非矩形的平行 四边形平面体积指数产生的这些方面至少部分地是下面将详细描述的根据本发明的制品 的优异特性的产生原因。
[0100]显然，参照A至D的织物的平面体积指数和非矩形的平行四边形平面体积指数处于 上述窄范围内。如上文论述的，参照A至D模拟在图1所示的造纸机上操作期间织物上的磨 损，并且已经发现，织物参照B与造纸机上约950000个操作循环相关联。因此，当用于上述造 纸过程(包括不可压缩地脱水和干燥结构化织物上的纤维素网状物）中时，通过造纸机的 950000个操作循环，参照A至D的织物将具有至少约26的平面体积指数和至少约27的非矩形 的平行四边形平面体积指数。
[0101] 在图3和12A以及表3中示出和描绘特征的织物可用于形成纸制品，诸如手纸巾形 式的吸收性片材。我们已经发现，利用结构化织物制造的这类纸制品具有优异的特性组合。 现在将描述这些特性，随后是利用结构化织物制成的制品的具体例子。
[0102]如上文概括论述的，任何纸制品的一个重要方面是制品的厚度。一般来说，越厚越 好。在本发明的一些例子中，双层纸制品，诸如吸收性片材，具有至少约255密耳/8片的厚 度。在本发明的其他实施例中，双层纸制品具有至少约260密耳/8片的厚度，更甚者，双层纸 制品具有至少约265密耳/8片的厚度。应该注意，这些制品的两个层直接附接在一起，而不 存在中间层，如上文论述的。本领域技术人员应该明白，对于双层制品来说的这种厚度本文 是优异的。
[0103] 上文还论述了纸制品的吸收性的重要性，尤其是在诸如吸水手纸巾的制品中。本 发明的纸制品具有由饱和(SAT)能力量化的优秀的吸收性。SAT能力由简单的吸收性测试器 测量。在这种测试中，直径为2.0英寸(5.08cm)的样本制品被安装在上部平坦塑料盖和下部 下凹样本板之间。利用1/8英寸(0.32cm)宽的圆周凸缘区域将样本承托就位。支架不会压缩 样本。通过3mm直径的导管将73°F (22.8°C)的去离子水引至下部样本板中心处的样本上。此 水的静压头为_5mm。通过测量开始时由仪器机构引入的脉动引起流动。水因此通过毛细管 作用被样本从此中心进入点径向向外吸收。当水吸收率降低至〇.〇〇5g水每5秒以下时，测试 终止。从容器移出并被样本吸收的水量被称重和记录为每克样本或每平方米样本的水的克 数。吸收量(g/m 2)用于计算SAT转化损失。当测试多层纸巾的基片时，测试纸巾中所用的层 数。例如，为了确定SAT转化损失，层叠并测试两层基片，然后与所述基片制成的双层成品相 比较。实践中，使用马萨诸塞州丹弗斯的M/K Systems Inc.制造的Gravimetric Absorbency Testing System。吸水能力（SAT)实际上由仪器自身决定。SAT被定义为重量-时间图具有"零"斜率的点，即，样本已经停止吸收。测试的结束标准表现为固定时间段内吸 收的水重量的最大变化。这基本上是重量-时间图上的零斜率估算。程序将5秒的时间间隔 内0.005g的变化用作结束标准，除非指定"慢SAT"，在此情形中，截止标准是25秒内lmg。
[0104] 在本发明的实施例中，双层纸制品具有至少约650g/m2的SAT能力。在本发明的其 他实施例中，双层纸制品具有至少约675g/m 2的SAT能力。与上述双层制品的厚度一样，双层 纸制品的这些SAT能力本身是优异的。实际上，如下文将利用具体例子证明的，在常规纸制 品中未发现根据本发明的双层纸制品的厚度和SAT能力的结合。
[01 05]根据本发明的纸制品的另一重要方面涉及制品的抗拉和拉伸比（tensi 1 e and stretch ratio)。利用标准的Instron?测试装置或其他合适的细长抗拉测试器测量干 抗拉强度(MD和⑶)和断裂伸长(stretch at break)，可按各种方式配置测试器，通常利用3 英寸（76.2mm)或1英寸（25.4mm)宽的绵纸或纸巾条，使其处于23° ±1°C (73.4° ±1°F)相对 湿度50%的环境中2小时的状态。抗拉测试在2英寸/分钟(50.8mm/分钟）的十字头速度下进 行。纸制品的抗拉比是沿制品MD的制品抗拉强度与沿CD的制品抗拉强度之比。类似地，纸制 品的拉伸比是纸制品的MD断裂伸长与CD断裂伸长之比。
[0106] 在本发明的实施例中，纸制品被设置成具有小于约1.1的抗拉比，并且在其他实施 例中，纸制品被设置成具有小于约1 .〇的抗拉比。如本领域技术人员应该明白的，这些抗拉 比小于本领域已知的其他制品的抗拉比。因此，根据本发明的纸制品相比本领域已知的其 他纸制品显示出更大的CD抗拉强度。结果是，根据本发明的纸制品在所有房型都具有更一 致的抗拉强度，即，沿制品的MD和CD方向抗拉强度近似相同。
[0107] 除了厚度、吸收性和抗拉特性之外，纸制品还有其他重要的特性。例如，如上文论 述的，诸如吸水手纸巾的纸制品的感知柔软度是高度期望的。但同时，柔软度通常与纸制品 的吸收性和厚度成反比。虽然根据本发明的纸制品相比对比性纸制品具有更高的吸收性和 厚度，但纸制品的柔软度并未相比其他纸制品显著降低。这可在对纸制品进行的感觉柔软 度测试中看到。可通过利用被调节至TAPPI标准（温度71.2°F至74.8°F，相对湿度48%至 52%)的测试区域中的一组受过训练的人类被试者来确定纸制品的感觉柔软度。柔软度评 估依赖于一系列物理参考，每个受训的被试者在进行测试时总可使用预定的柔软度值。受 训的被试者直接比较测试样本和物理参考，以确定测试样本的柔软度等级。然后，受训的被 试者为具体的纸制品分配数字，较大的感觉柔软度数字表示较高的感知柔软度。如将在下 述根据本发明的纸制品的特定例子中证明的，本发明的纸制品的感觉柔软度非常高，即使 本发明的制品具有比其他已知纸制品高的厚度和吸收性。
[0108]本领域技术人员将意识到，纸制品还有各种其他重要的特性，诸如基础重量或体 积、延展性、拉伸模量、SAT比率、几何平均数(GM)断裂和拉伸模量等。具体地，上文论述了基 础重量或体积对造纸经济性的重要性。下述具体例子给出根据本发明的纸制品的其他特 性。
[0109]为了证明根据本发明的纸制品的优异特性，进行试验，其中，在具有图1示出并在 上文中描述的大体配置的造纸机上利用TAD过程制造制品。在这些试验中，在造纸机中使用 在图3示出并且具有图12A和表3描绘的特性的结构化织物。表4示出了试验的具体试验条 件。
[0110]表4
[0113]
[0114] 利用标准转化设备将试验A至E中生产的基片转化成双层吸收性片材。转化过程包 括利用美国外观设计专利No.648,137(其全部公开内容通过引用合并于此)所示的图案进 行压花。压花刺入深度对于一些试验被设定为0.075英寸，对于其他试验被设定为0.120英 寸。表5示出了具体的转化过程参数。
[0115] 表5
[0116]
[0117] 然后测试一些试验产生的转化的双层吸收性片材，以确定片材的特性，包括SAT能 力、厚度、拉力比、拉伸比和感觉柔软度。表6和7示出了所确定的特征。注意，表6和7中的指 示"N/D"表示该具体试验未测试该参数。
[0118] 表6
[0119]
[0120] 表 7
[0121]
[0122]在本领域已知的其他纸制品中未发现根据本发明的纸制品的高厚度和良好吸收 性的结合。其证据在图13中可见，图13示出了根据上述技术的制品的SAT能力与厚度的关 系。图13还示出了本申请的受让人以及其他制造商制造的对比性双层和对比性三层吸水制 品。对比性双层和对比性三层制品包括利用结构化织物在造纸过程中制造的制品以及利用 结构化带而非结构化织物制造的双层制品。如从此数据可见的，根据本发明的试验制品都 具有优异的厚度和SAT能力结合。具体地，双层试验制品具有至少约255密耳/8片的厚度和 至少约650g/m 2的SAT能力。此外，一些试验制品具有大于700g/m2的SAT能力，并且四个试验 制品具有大于265密耳/8片的厚度。在另一方面，双层对比性制品都不具有双层试验制品的 厚度和SAT能力结合。唯一具有SAT能力和厚度结合的制品是三层对比性制品。当然，如本领 域技术人员应该明白的，与制造三层制品相关的成本显著大于双层制品的成本。
[0123] 如上文详细论述的，纸制品的吸收性和厚度通常与纸制品的感知柔软度反相关。 表6和7中的数据以及图13所示的数据证明了本发明的制品的优异的结合吸收性、厚度和柔 软度。虽然本发明的纸制品展示了高吸收性和厚度，但如表6和7所示的感觉柔软度值所指 示的，纸制品的柔软度仍相对高。作为对比，类似的商业销售的手纸巾通常可具有5.1至6.8 的感觉柔软度。
[0124] 图14示出了根据本发明的试验制品的其他特性以及对比性双层和三层制品的其 他特性。具体地，图14示出了图13所示的试验制品和相同对比性制品的抗拉比和厚度的关 系。试验制品都具有小于约1.00的抗拉比，并且SAT能力至少约650g/m 2。更具体地，试验制 品具有约0.85至约1.0的抗拉比。在另一方面，大多数对比性制品具有大于1.00的抗拉比。 如上所述，试验制品范围内的抗拉比提供沿各个方向具有更一致的强度的制品。具有显著 大于1.0的抗拉比的对比制品沿各个方向不具有一致的强度，而是示出沿MD比沿CD大很多 的强度。
[0125] 在图15至17中可见根据本发明的产品的其他不同特性。图15展示对于根据本发明 的试验制品和对比性纸制品的作为抗拉比的函数的SAT能力。如上文论述的，双层试验制品 具有至少约650g/m 2的SAT能力和约0.85至约1.0的抗拉比。如图15显然示出的，SAT能力和 抗拉比的这种结合使得试验制品不同于双层和三层对比制品。图16和17分别示出根据本发 明的试验制品和对比制品的拉伸比与SAT能力和厚度的关系。再次，可以看出，试验制品具 有未在任何对比制品中发现的独特的特性结合。
[0126] 虽然制品的前述具体例子具有有益于诸如手纸巾的特定商品的总体较窄范围的 参数，诸如基础重量、吸收性、厚度等，但是本领域技术人员应该明白，本文公开的技术和方 法可用于生产各种制品。为了展示本发明的宽范围，利用上述技术(包括在具有图1所示的 配置的造纸机上进行的TAD过程)并且利用在图3和12A以及表3和4中描绘特征的结构化织 物生产各种基片。表8示出这些基片的特性。
[0127] 表8
[0128]
[0129] 表8中的结果展示了可给予根据本发明的制品的宽范围的特性，包括基础重量、厚 度和CD湿抗拉强度。在不受理论限制的情况下，相信通过用于形成制品的结构化织物的独 特性质可至少部分地实现这些特性。例如，如上文论述的，结构化织物的平面体积指数对制 品的特性有显著影响，并且结构化织物的平面体积指数很不同于本领域已知的其他结构化 织物的平面体积指数。
[0130] 虽然已经在某些特定的示例性实施例中描述了本发明，但是根据本发明，对于本 领域技术人员来说，许多其他修改和改变是显而易见的。因此，应该理解，可以用除具体描 述的方式之外的方式实践本发明。因此，本发明的示例性实施例在各个方面都应该被看做 是说明性的而非限制性的，并且本发明的范围由本申请可支持的任何权利要求及其等价描 述决定，而非由前述描述决定。
[0131] 工业应用性
[0132] 本发明可用于生产期望的纸制品，诸如手纸巾。因此，本发明可应用于纸制品工 业。
【主权项】
1. 一种吸收性纤维素片材，包括： 第一层，其提供所述片材的第一表面；以及 第二层，其提供所述片材的第二表面，所述第二层直接附接到所述第一层， 其中，所述片材具有至少约260密耳/8片的厚度，并且所述片材具有至少约650g/m2的 SAT能力。2. 如权利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少约700g/m2的SAT能力。3. 如权利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少约260密耳/8片的厚度。4. 如权利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少约265密耳/8片的厚度。5. 如权利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有小于约1.0的抗拉比。6. 如权利要求5所述的吸收性片材，其中，所述片材具有约0.85至约1.0的抗拉比。7. 如权利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有约2.2的拉伸比。8. 如权利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有小于约32镑/令的基础重量。9. 一种吸收性纤维素片材，包括： 第一层，其提供所述片材的第一表面；以及 第二层，其提供所述片材的第二表面， 其中，所述片材具有小于约1 .〇的抗拉比，并且所述片材具有至少约255密耳/8片的厚 度。10. 如权利要求9所述的吸收性片材，其中，所述第一层直接附接到所述第二层。11. 如权利要求9所述的吸收性片材，其中，所述片材具有约0.85至约1.0的抗拉比。12. 如权利要求9所述的吸收性片材，其中，所述片材具有约2.2的拉伸比。13. 如权利要求9所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少约260密耳/8片的厚度。14. 如权利要求9所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少约265密耳/8片的厚度。15. 如权利要求9所述的吸收性片材，其中，所述片材具有小于约32镑/令的基础重量。16. -种吸收性纤维素片材，包括： 第一层，其提供所述片材的第一表面；以及 第二层，其提供所述片材的第二表面， 其中，所述片材具有小于约1.0的抗拉比，并且所述片材具有至少约675g/m2的SAT能力。17. 如权利要求16所述的吸收性片材，其中，所述第二层直接附接到所述第一层。18. -种制造纸制品的方法，所述方法包括： 在造纸机中的结构化织物上形成含水纤维素网状物； 非压缩性地脱水所述结构化织物上的所述纤维素网状物；以及 干燥所述纤维素网状物，以形成所述纸制品， 其中，所述结构化织物的在其上形成所述纤维素网状物的部分具有至少约26的平面体 积指数。19. 如权利要求18所述的方法，其中，所述平面体积指数为约26至约30.5。20. 如权利要求18所述的方法，其中，所述结构化织物的所述部分的接触区域完全由所 述结构化织物的经纱上的节形成。21. 如权利要求18所述的方法，还包括利用供料形成所述纤维素网状物，所述供料包括 粗度至少约为15.5mg/l 00mm的纤维素长纤维。22. -种制造纸制品的方法，所述方法包括： 在造纸机中的结构化织物上形成含水纤维素网状物； 非压缩性地脱水所述结构化织物上的所述纤维素网状物；以及 干燥所述纤维素网状物，以形成所述纸制品， 其中，（i)在所述造纸机上的所述结构化织物上形成所述纤维素网状物的初始阶段期 间以及（ii)在所述结构化织物运转约950000个造纸机操作循环之后，所述结构化织物的在 其上形成所述纤维素网状物的部分具有至少约26的平面体积指数。23. 如权利要求22所述的方法，其中，所述结构化织物的所述部分的接触区域完全由所 述结构化织物的经纱上的节形成。24. 如权利要求22所述的方法，其中，（i)在所述结构化织物上形成所述纤维素网状物 的初始阶段期间以及（ii)在所述结构化织物运转约950000个造纸机操作循环之后，所述平 面体积指数为约26至约30.5。25. 如权利要求22所述的方法，还包括利用供料形成所述纤维素网状物，所述供料包括 粗度至少约为15.5mg/l 00mm的纤维素长纤维。26. -种利用空气穿透式干燥过程制造纸制品的造纸机，所述造纸机包括： 用于供应含水供料的流浆箱； 具有表面的结构化织物，所述表面具有接触区域，所述结构化织物被配置成（i)将来自 所述流浆箱的供料接收在所述表面上，由此利用供料形成纤维素网状物，并且（ii)非压缩 性地脱水所述纤维素网状物；以及 用于干燥所述结构化织物上的所述纤维素网状物的至少一个空气穿透式干燥机， 其中，所述结构化织物的在其上形成所述纤维素网状物的部分具有至少约26的平面体 积指数。27. 如权利要求26所述的造纸机，其中，所述平面体积指数为约26至约30.5。28. 如权利要求26所述的造纸机，其中，所述结构化织物的接触区域完全由所述结构化 织物的经纱上的节形成。29. -种由下述方法制造的吸收性纤维素片材，所述方法包括： 在造纸机中的结构化织物上形成含水纤维素网状物； 非压缩性地脱水所述结构化织物上的所述纤维素网状物；以及 干燥所述纤维素网状物，以形成所述吸收性纤维素片材， 其中，所述结构化织物的在其上形成所述纤维素网状物的部分具有至少约26的平面体 积指数。30. 如权利要求29所述的吸收性片材，其中，所述平面体积指数为约26至约30.5。31. 如权利要求29所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少约260密耳/8片的厚度 和至少约650g/m2的SAT能力。32. 如权利要求29所述的吸收性片材，其中，所述片材具有小于约32镑/令的基础重量。33. -种制造纸制品的方法，所述方法包括： 在造纸机中的结构化织物上形成含水纤维素网状物； 非压缩性地脱水所述结构化织物上的所述纤维素网状物；以及 干燥所述纤维素网状物，以形成所述纸制品， 其中，所述结构化织物的在其上形成所述纤维素网状物的部分具有至少约27的经调节 的平面体积指数。34. 如权利要求33所述的方法，其中，所述经调节的平面体积指数为约27至约31.5。35. 如权利要求33所述的方法，其中，所述结构化织物的所述部分的接触区域完全由所 述结构化织物的经纱上的节形成。36. 如权利要求33所述的方法，还包括利用供料形成所述纤维素网状物，所述供料包括 粗度至少约为15.5mg/l 00mm的纤维素长纤维。37. -种制造纸制品的方法，所述方法包括： 在造纸机中的结构化织物上形成含水纤维素网状物； 非压缩性地脱水所述结构化织物上的所述纤维素网状物；以及 干燥所述纤维素网状物，以形成所述纸制品， 其中，（i)在所述造纸机上的所述结构化织物上形成所述纤维素网状物的初始阶段期 间以及（ii)在所述结构化织物运转约950000个造纸机操作循环之后，所述结构化织物的在 其上形成所述纤维素网状物的部分具有至少约27的经调节的平面体积指数。38. 如权利要求37所述的方法，其中，所述结构化织物的所述部分的接触区域完全由所 述结构化织物的经纱上的节形成。39. 如权利要求37所述的方法，其中，（i)在所述结构化织物上形成所述纤维素网状物 的初始阶段期间以及（ii)在所述结构化织物运转约950000个造纸机操作循环之后，所述平 面体积指数为约26至约30.5。40. 如权利要求37所述的方法，还包括利用供料形成所述纤维素网状物，所述供料包括 粗度至少约为15.5mg/l 00mm的纤维素长纤维。41. 一种利用空气穿透式干燥过程制造纸制品的造纸机，所述造纸机包括： 用于供应含水供料的流浆箱； 具有表面的结构化织物，所述表面具有接触区域，所述结构化织物被配置成（i)将来自 所述流浆箱的供料接收在所述表面上，由此利用供料形成纤维素网状物，并且（ii)非压缩 性地脱水所述纤维素网状物；以及 用于干燥所述结构化织物上的所述纤维素网状物的至少一个空气穿透式干燥机， 其中，所述结构化织物的在其上形成所述纤维素网状物的部分具有至少约27的经调节 的平面体积指数。42. 如权利要求41所述的造纸机，其中，所述经调节的平面体积指数为约27至约31.5。43. 如权利要求41所述的造纸机，其中，所述结构化织物的接触区域完全由所述结构化 织物的经纱上的节形成。44. 一种由下述方法制造的吸收性纤维素片材，所述方法包括： 在造纸机中的结构化织物上形成含水纤维素网状物； 非压缩性地脱水所述结构化织物上的所述纤维素网状物；以及 干燥所述纤维素网状物，以形成所述吸收性纤维素片材， 其中，所述结构化织物的在其上形成所述纤维素网状物的部分具有至少约27的经调节 的平面体积指数。45. 如权利要求44所述的吸收性片材，其中，所述平面体积指数为约27至约31.5。46. 如权利要求44所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少约260密耳/8片的厚度 和至少约650g/m2的SAT能力。47. 如权利要求44所述的吸收性片材，其中，所述片材具有小于约32镑/令的基础重量。48. -种确定织物特征的过程，所述过程包括： 形成织物的表面的一部分的代表物，所述代表物示出所述织物的表面中节和兜的位置 和尺寸，并且所述代表物是所述织物的表面的打印物和所述织物的表面的照片中的一个； 基于所述代表物产生所述织物的表面的所述部分的图像； 在与具有处理器的计算机相关联的屏幕上显示所述图像的至少一部分； 在所述代表物的显示内容中确定所述节的尺寸和位置； 在所述代表物的显示内容中确定所述兜的尺寸和位置； 在显示的图像中画出所述织物的表面的所述部分的单元格，其中，所述单元格由导引 线限制，所述导引线（i)穿过所述节的中心并且（ii)形成包围与在所述节之间形成所述兜 的区域相对应的图像区域的形状;以及 基于由所述导引线形成的所述单元格的特性计算所述织物的平面体积指数， 其中，利用存储在非暂时性计算机可读介质中的图像分析程序画出轮廓线和导引线。49. 一种确定织物特征的过程，所述过程包括： 形成织物的表面的一部分的代表物，所述代表物示出所述织物的表面中节和兜的位置 和尺寸，并且所述代表物是所述织物的表面的打印物和所述织物的表面的照片中的一个； 基于所述代表物产生所述织物的表面的所述部分的图像； 在与具有处理器的计算机相关联的屏幕上显示所述图像的至少一部分； 在所述代表物的显示内容中确定所述节的尺寸和位置； 在所述代表物的显示内容中确定所述兜的尺寸和位置； 在显示的图像中画出所述织物的表面的所述部分的单元格，其中，所述单元格由导引 线限制，所述导引线（i)穿过所述节的中心并且（ii)形成包围与在所述节之间形成所述兜 的区域相对应的图像区域的形状;以及 基于由所述导引线形成的所述单元格的特性计算所述织物的经调节平面体积指数， 其中，利用存储在非暂时性计算机可读介质中的图像分析程序画出轮廓线和导引线。50. 如权利要求49所述的过程，其中，所述形状是非矩形的平行四边形。
【文档编号】D21H27/30GK105873758SQ201480061848
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年11月14日
【发明人】周洪量, D·H·塞, 樊晓林, F·D·哈珀, S·R·奥尔森
【申请人】佐治亚-太平洋消费产品有限合伙公司