深嵌套压花的纸制品的制作方法

专利名称：深嵌套压花的纸制品的制作方法
深嵌套压花的纸制品发明领域本发明涉及具有更大压花空间的深嵌套压花的纸制品。 发明背景本领域熟知，纸制品压花会使得压花产品比没有压花的产品具有更好 的吸收性、柔软性和蓬松性。压花技术包括针对针压花，其中各个压花辊 的突出部分相匹配以便在整个纸制品上突出部分的顶部相互接触，从而压 缩产品的纤维结构。所述技术也包括凸凹压花或嵌套压花，其中一个或两个压花辊的突出部分对准另一个辊的非突出部分或凹陷部分。1990年5月1 日授予Burgess等人的美国专利4,921,034中提供了压花技术的其它背 景。1997年11月11日授予Laurent等人的美国专利5,686, 168和1994 年3月15曰授予McNeil的美国专利5， 294，475中提出多层薄页纸制品的 深嵌套压花。这些技术对提高压花效率和这些多层薄纸的胶粘是有用的， 但是制造商在生产某些深嵌套压花图案时已发现所得薄页纸比期望的柔软 性和吸收性差。如所预料的，尽管提高了深嵌套压花的美学效果，缺少所 需柔软性和吸收性的纸制品大大降低了所述产品的可接受性。已发现，某些选定的压花图案适用于深嵌套压花并且提高了纸制品的 柔软性和吸收性。发明概述本发明涉及压花薄纸巾纸制品，所述纸制品包括一层或多层薄页纸， 其中至少薄页纸的一层包括多个压花，其中至少一层压花层具有小于或等 于约15%的总压花面积、至少约650|im的平均压花高度，以及每压花数 约0.634至约42.27cm4 (为约0.0150至约1.0000英寸4 )的E因 子。附图概迷

图1是显示了现有技术深嵌套压花图案的薄纸巾产品的照片。 图2是显示了本发明深嵌套压花图案的薄纸巾产品的照片。图3是本发明压花的薄纸巾纸制品的一个实施方案的側视图。 图4是深嵌套压花方法中两个啮合的压花辊齿隙的侧视图。发明详述本发明涉及压花的薄纸巾纸制品10，所述纸制品包括一层或多层薄 页纸15，其中至少一层薄页纸包括多个压花20，其中至少一个压花层具 有小于或等于约15%的总压花面积、至少约650jiim的平均压花高度，以 及每压花数约0.634至约42. 27cm4 (为约0.0150至约1.0000英寸4) 的E因子。所述术语"吸收能力"和"吸收性"是指一层或多层纤维结构制品能 够吸收和保留流体特别是水和水溶液以及悬浮液的特性。在评估纸制品吸 收性时，不仅定量纸制品吸收的绝对流体量是重要的，而且纸制品吸收液 体的速率也是重要的。此处按照本文测试方法部分描述的水平全片 (HFS)测试方法测试吸收性。所述术语"纵向"是本领域用于定义与纤维网通过造纸、印花和压花 机器时的输送方向平行的被加工材料纤维网的方向的术语。相似地，所述 术语"横向，，是指与纤维网通过造纸、印花和压花机器时的输送方向垂直 的纤维网方向。本文所用短语"薄纸巾纸制品"通常是指包括薄页纸或纸巾技术的产 品，所述产品包括但不限于常规的毡压或常规的湿压薄页纸；图样致密薄 页纸；和高蓬松、未压实薄页纸。薄纸巾纸制品的非限制性实例包括纸 巾、面巾纸、卫生纸和餐巾纸等。本文所用术语"层片，，是指可用作薄页纸制品的单个薄片的纤维结 构。如本文中所使用，层片可以包括一片或多片湿法成网层。当使用超过 一片湿法成网层时，它们没有必要都是由相同纤维结构制成。此外，层在 层中可能是均匀的或不均匀的。薄页纸层的实际结构由最终薄纸巾纸制品
所需的有益效果决定。本文所用术语"纤维结构"是指由生产薄纸巾纸制品层片的本领域所 知的任何典型造纸机器制得的纤维排列。本文中使用的"纤维"是指具有 表观长度远远超过其表观宽度的细长颗粒，例如长径比为至少约10。更 具体地讲，本文中使用的"纤维"是指造纸用纤维。本发明计划利用多种 造纸用纤维，例如天然纤维或合成纤维，或任何其它合适的纤维，以及它素纤维。口合适的木浆包括化学浆粕，例如Kraft浆粕、、亚i酸盐浆粕和 硫酸盐浆粕，以及机械浆粕，所述机械浆粕包括例如碎木浆、热力学浆粕 和化学改性热力学浆粕。但是由于化学浆粕可以赋予所制得的面巾纸片更 柔软的触感，化学浆粕可能是优选的。也可使用从落叶树(下文中也指 "硬木")和针叶树(下文中也指"软木")制得的浆粕。硬木纤维和软 木纤维可共混，或可供选择地，在层中沉积以提供分层纤维网。美国专利 4， 300， 981和美国专利3, 994, 771公布了硬木纤维和软木纤维的制层。 从回收纸制得的纤维也适用于本发明，回收纸纤维可能包含任何或所有上 述类型以及其它非纤维材料，例如原来造纸中使用的填充物和粘合剂。除 了上述之外，本发明还可用聚合物，特别是羟基聚合物制得的纤维和/或 长丝。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、壳聚糖、壳聚糖衍生物、纤维素衍生物、树胶、阿聚糖、半乳糖， 以及它们的混合物。所述薄纸巾纸制品基质可包括本产业所知的任何薄纸巾纸制品。这些 基质的实施方案的制造可按照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的美国专利4, 300, 981 ; 1980年3月4日授予Trokhan的美国专利4, 191,609; 1985年4月30日授予 Johnson等人的美国专利4,514,345; 1985年7月9日授予Trokhan的美 国专利 4， 528， 239 ; 1985年7月16日授予 Trokhan的美国专利 4, 529,480; 1987年1月20日授予Trokhan的美国专利4,637,859; 1993 年9月14日授予Trokhan等人的美国专利5， 245， 025; 1994年1月4日授予 Trokhan的美国专利5,275, 700; 1994年7月12日授予Rasch等人的美国 专利 5, 328， 565 ; 1994年8月2日授予 Trokhan等人的美国专利5,334,289; 1995年11月15日授予 Smurkowski等人的美国专利 5,364,504; 1996年6月18日授予Trokhan等人的美国专利5,527,428; 1996年9月17日授予Trokhan等人的美国专利5,556,509; 1997年5月13 日授予Ayers等人的美国专利5, 628,876; 1997年5月13日授予Trokhan 等人的美国专利5, 629, 052; 1997年6月10日授予Ampulski等人的美国 专利 5, 637, 194 ; 1995年5月2日授予 Hermans等人的美国专利 5, 411, 636 ; 1995年10月18日以Wendt等人的名义公布的欧洲专利 677612。优选的薄纸巾基质可以是通风干燥的或常规干燥的。任选地，通过起 绉或湿微收缩可缩短薄纸巾基质。起绉和/或湿微收缩通常公开说明于 2000年4月11日授予Neal等人的美国专利6, 048, 938; 1999年8月24日授 予 Neal等人的美国专利5, 942, 085; 1999年2月2日授予Vinson等人 的美国专利5，865，950; 1984年4月3日授予Wells等人的美国专利 4, 440, 597; 1980年5月4日授予Sawdai的美国专利4, 191, 756;和1998 年3月17日提交的美国专利09/042,936。常规压制薄页纸和制造这种纸的方法是本领域所知的。通常参见 2001年11月30日提交的美国专利申请09/997, 950。 一种优选薄页纸是图 样致密薄页纸，所述薄页纸的特征在于具有相对低纤维密度的相对高蓬松 区域和一系列相对高纤维密度的致密区域。可供选择地，高蓬松区域被描 述为枕形区。可供选择地，致密区域是指关节区域。致密区域可分散地分 布在高蓬松区域内或彼此相连，可全部或部分在高蓬松区域。制造图样致 密薄页纸幅的优选工艺公开于1967年1月31日授予Sanford和Sisson 的美国专利 3,301, 746, 1976年8月10日授予 Ayers的美国专利 3, 974,025， 1980年3月4日公开的美国专利4,191,609,和1987年1月20 曰公开的美国专利4, 637, 859; 1967年1月31日授予Sanford和Sisson 的美国专利3, 301, 746， 1974年5月21日授予Sal稱ci、 Jr，等人的美国 专利3,821,068, 1976年8月10日授予Ayers的美国专利3,974,025, 1971年3月30日授予Friedberg等人的美国专利3, 573, 164, 1969年10月 21日授予Am謂s的美国专利3, 473, 576， 1980年12月16日授予Trokhan 的美国专利4,239,065，和1985年7月9日授予Trokhan的美国专利 4， 528， 239。在本发明的范围内也考虑了未压实、非图样致密的薄页纸结构而且在 1974年5月21日授予Joseph L. Salvucci、 Jr.和Peter N. Yiannos的 美国专利3， 812， 000和1980年6月17日授予Henry E. Becker、 Albert L. McConnell和Richard Schutte的美国专利4,208,459中也有描 述。本文中所用的术语无皱薄页纸是指非压缩干燥，最优选地通过通风干 燥的薄页纸。通过通风干燥所得的纤维网是图样致密的，以至于相对高密 度区域分散在高蓬松区域内，所述纤维网包括图样致密薄纸，其中相对高 密度区域是连续的而且高蓬松区域是分散的。现有技术中提出以这种方式 生产无皱薄页纸的技术。例如，1995年10月18日公布的Wendt等人的欧 洲专利申请0 677 612A2; 1994年9月28日公布的Hyland等人的欧洲专 利申请0 617 164 Al;和1997年8月12曰公布的Farrington等人的美 国专利5, 656,132。本发明中利用的造纸纤维通常包括木浆中制得的纤维。可以利用其它 纤维素纤维状浆粕的纤维，如棉绒、蔗渣等，并属于本发明的范围内。例 如人造丝、聚乙烯和聚丙烯纤维的合成纤维也可与天然纤维素纤维混合使 用。 一个可使用的示例性的聚乙烯纤维是Pulpex ,购自Hercules, Inc. (Wilmington, DE)。适合的木浆包括化学木浆,如Kraft浆粕、亚硫酸盐浆粕和硫酸盐 浆粕，以及机械木浆，所述机械木浆包括，如碎木浆、热力学木浆和化学 改性热力学木浆。但是由于化学浆粕可以赋予由此所制得的面巾纸片更好 的柔软性触感所以优选化学浆粕。也可使用从落叶树(下文中也指"硬 木，，)和针叶树(下文中也指"软木")制得的浆粕。回收纸制得的纤维 也适用于本发明，回收纸制得的纤维可包含任何或所有上述类型以及其它 非纤维材料，例如原来造纸中使用的填充物和粘合剂。只要其它材料与柔软组分化学性相容而且不会对本发明的柔软性或强 度产生显著和不利影响，其它材料也可加入到含水造纸配料中或胚网中， 以赋予产品其它所需特性或改进造纸工艺。显然地可以包括以下材料，但 不限于这些材料。也可包括其它材料只要它们不会干扰或削弱本发明的优 势。通常在造纸工艺中加入阳离子电荷偏置类材料以控制含水造纸配料在 输送到造纸工艺时的^电位。使用这些材料是因为大多数固体本身带有 负表面电荷，包括纤维素纤维和微粒和大多数无机填充剂的表面。 一种传 统使用的阳离子电荷偏置类材料是明矾。更近来本领域中电荷偏置是通过 使用相对低分子量阳离子合成聚合物，所述聚合物具有的分子量优选地不超过约500,000和更优选地不超过约200,000，或甚至为约100， 000。 这种低分子量阳离子合成聚合物的电荷密度比较高。这些电荷密度范围为 每千克聚合物约4至约8个当量阳离子氮。 一个示例性材料是Cypro 514 , —种由Cytec, Inc., Stamford, CT.制造的产品。明显地在本发 明中允许使用这种材料。为了改善成形、排水、强度和保持力，本领域提出使用高表面积、高 阴离子电荷微粒。例如参见1993年6月22日授予Smith的美国专利 5， 221, 435,所述专利的公开内容引入了本发明以供参考。如果需要永久性湿强度，可在造纸配料或胚网中加入阳离子湿强度树 脂。这种树脂的合适类型在1972年10月24日授予Keim的美国专利 3,700, 623，和1973年11月13日授予Keim的美国专利3,772,076中进 行了描述。许多纸制品在湿润时具有强度限制，因为需要通过卫生间将它们丟进 化粪池或下水道体系。如果赋予这些产品的湿强，优选短效湿强度，其特 征在于在水中原有强度部分或全部的衰减。如果需要短效湿强度，粘合剂 材料可选自二醛淀粉或其它具有醛基官能团的树脂，例如National Starch 和 Chemical Company, Scarborough, ME 提供的 Co-Bond 1000 ; Cytec, Stamford, CT提供的Parez 750 ;和1991年1月1日授 予Bjorkquist的美国专利4,981,557中描述的树脂，和其它本领域所 知的具有上述衰减特性的树脂。如果需要加强吸收性，可使用表面活性剂处理本发明中的薄页纸幅。 如果使用，按薄页纸幅的干纤维重量计，表面活性剂的含量优选为约 0.01%至约2.0%。优选地表面活性剂具有八个或更多炭原子的烷基链。 示例性阴离子表面活性剂包括线性烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐。示例性非
离子表面活性剂包括烷基糖苷，所述烷基糖苷包括烷基糖苷酯，例如购自Croda, Inc. (New York, NY)的Crodesta SL—40 ; 1977年3月8日授予 Langdon等人的美国专利4， 011， 389中描述的烷基糖苷酯；和烷基聚氧 乙基酉旨，例々口购自 Glyco Chemicals, Inc. (Greenwich, CT )的 Pegosperse 200 ML 和购自 Rhone Poulenc Corporation ( Cranbury， NJ)的IGEPAL RC-520 。可供选择地，具有高度不饱和(单体和/或聚合 物)和/或支链烷基的阳离子柔软剂活性成分可显著的增强吸收性。除此之外，还可使用其它化学柔软剂。优选的化学柔软剂包括季铵化 合物，所述季铵化合物包括，但不限于，熟知的二烷基二甲基铵盐(例如 二牛油基二曱基氯化铵、二牛油基二曱基甲酯疏酸盐、二(氢化牛油)二 曱基氯化铵等)。尤其优选这些柔软剂的变体，包括上述二烷基二甲基铵 盐的单体或二酯变体和由脂肪酸和曱基二乙醇胺和/或三乙醇胺反应然后 与曱基氯化物或二曱基硫酸盐发生季铵反应制成的季铵酯。另一类造纸添 加化学柔软剂包括熟知的有机反应聚二曱基硅氧烷的成分，所述聚二曱基 硅氧烷包括最优选氨基聚二曱基硅氧烷。填充材料也可加入到本发明的薄页纸中。1997年3月18日授予Vinson 等人的美国专利5,611,890引入本发明供参考，其公开了适用于作为本发明基质的填充的薄纸巾紙制品。上述任选化学添加剂的列表实际上仅为示例性的，并不意味是对本发明范围的限制。本发明工艺中另一类优选的基质是包括合成纤维的非织造纤维网。这 种基质的实例包括但不局限于纺织品(例如，机织物和非织造织物等)、 其它非织造基质以及包括合成或多组分纤维的类似纸产品。其它优选基质 的代表性实例可见于1986年n月16日授予Curro等人的美国专利 4,629,643; 1986年9月2日授予Curro等人的美国专利4, 609, 518;以 Haq的名义提交的欧洲专利申请EP A 654; 2003年2月6曰以 Trokhan等人的名义提交的共同未决的美国专利申请10/3600"; "03年 2月6日以Trokhan等人的名义提交的共同未决的美国专利申请 10/360021; 2002年7月10日以Zink等人的名义提交的共同未决的美国专 利申请10/192,372;和2000年12月20日以Curro等人的名义提交的共同 未决的美国专利申请09/089, 356。本发明的压花薄紙巾纸制品可包括一层或多层，优选两层或两层以上 的薄页纸。其中压花纸制品包括两层或两层以上薄纸结构，层片可有各自 相同的基质或层片可包括不同基质组合以制得所需的消费者有益效果。一 些本发明优选的实施方案包括两层薄纸基质。另一个本发明的优选实施方 案包括第一外层片、第二外层片和至少一个内层片。本发明的压花制品可包括一层深嵌套压花基质；多个层片，所述层片 组合然后在深嵌套压花工艺中一起压花；或多个层片，其中一层或多层层 片是深嵌套压花的，然后与其它层片组合。后者组合的一个实例是包括超 过一层层片的压花薄紙巾纸制品，其中第一和第二外层层片是深嵌套压花 的，然后与一层或多层薄纸基质的内层层片组合。本发明的所有实施方案是通过本产业所知的任何深嵌套压花技术压花 的。 一层或多层薄页纸结构是通过图4所示的深嵌套压花工艺一起或单 独压花的。在两个压花辊100和200间的辊隙50中对薄纸层片结构 10压花的。压花辊可由任何所知的制作这种辊子的材料制成，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 是压花齿110和210和齿隙120和220的组合。每个压花齿有齿基 140和齿面150。压花辊的表面图案，也就是不同压花齿和齿隙的设计， 可以是产品所需的任何设计，但是对于深嵌套工艺压花辊的设计必须相匹 配以便一个辊130的齿面插入另一个辊的齿隙中并超过另一个辊230的 齿面以产生啮合深度300。啮合深度是嵌套齿面130和230间的距离。 用于生产本发明纸制品的啮合深度300的范围为约0. llcoi ( 0. 04英 寸)至约0. 2cm ( 0. 08英寸)，优选为约0. 127cm ( 0. 05英寸)至约 0.18cm(0.07英寸)，以便在一层薄纸巾制品的两个纤维结构表面形成 至少约65(^m，优选至少约1000|ini,更优选至少约1250nm,最优选至少 约140(^m的压花高度。如图2和3所示，本发明的压花薄页纸制品10的多层压花20任 选地可按凸版压花23非随机图案设定和相对应的凹版压花27非随机图 案设定。本文中使用的"凸版压花，，是指当从一个表面的上方观察压花产 品时凸向观察者的压花。相反地，"凹版压花，，是凹向观察者的压花。
压花薄纸巾纸制品10包括一层或多层薄纸结构15,其中至少一层 包括多个压花20。压花的层片或多层片在深嵌套压花工艺中压花，以便 第一表面 21显示具有至少约 650jum至 lOOOpm,更优选至少约 1250nm，最优选至少约1400jam的压花高度。利用GFM Primos Optical Profiler按照本文中测试方法所描述的压花高度测试的方法来测试所述 薄纸巾纸制品的压花高度31。凸向和凹向非随机图案，分别为23和27,可包括至少一个非随机 曲线子图案22或26。所述子图案可包括排列在曲线子图案上的一个连 续的元素或多个分散元素。在本发明的优选实施方案中，凸向和凹向图案 都包括至少一个非随机曲线图案22和26。特别优选的是凸向和凹向非 随机图案相互对应，以便各自图案在彼此的旁边以突出深嵌套压花图案。本发明所述的薄页纸产品10具有约15%或更少，优选约10%或更 少，最优选约8%或更少的总压花面积。本文中使用的压花面积是指直接 由凸向或凹向压花齿压缩的纸结构的面积。纸结构可以在这些压花齿间偏 斜，但是这种偏斜不被视为压花面积部分。本发明定义了单个压花20的尺寸(即面积)和纸制品每单位面积上 压花20的总数(即压花频率)之间的关系。这种关系，即所知的E因 子，定义如下E= S/N x 100其中E是"E因子，S是单个压花的平均面积，N是纸纸制品每 单位面积的压花数。本发明的纸制品10具有每平方英寸纸制品约5至 25个压花(即每平方厘米纸制品0.775至3.875个压花)。本发明的 纸制品10具有E因子，即约0.416至125cm7压花数(约0, 0100至 3英寸7压花数)，优选约0.520至83. 324cmV压花数(约0.0125至 2英寸V压花数)，和最优选约0.624至41. 6kmV压花数(约0.0150 至1英寸7压花数)。压花20通常以如圆、椭圆、各种四边形等标准平面几何形状为基 础，这些形状可单独使用和组合使用。对这种平面几何图，能容易地从熟 知的数学公式中推导出单个压花20的面积。对于更复杂的'形状，可使用 不同的面积计算方法。 一种这样的技术如下。始将已知的放大倍数下(例如lOOx)的单个压花20的图像放在另外干净的纸片、纸板等的上 面。计算纸片的面积并称重。剪出压花20的图像并称重。用已知的重量 和整张纸的尺寸以及已知的重量和压花图像的放大倍数，实际压花20的 面积计算如下压花面积=((压花图像重量/纸片重量)x纸片面积)/放大倍数2
通常以重复的图案安排压花20。按照以下可方便确定每平方面积的 压花20数。选择至少包括4个重复图案的图案面积。测试这个面积和 数出压花20的数量。通过压花20数除以所选的面积可计算"压花频 率，，。通过单个压花面积乘以每单位面积纸制品的压花数再乘以100可确 定纸张的总压花面积百分比(即(SxN) x 100)。
在本发明的优选实施方案中，凸版压花23的非随机图案包括超过一 个的相应的曲线子图案22。这些优选实施方案的凸向子图案22间的距 离d可大于或等于约0. 635cm ( 0. 25英寸)，优选大于约0. 76cm ( 0. 3 英寸)，更优选大于约0. 889cm ( 0. 35英寸)。凸向子图案22间的距 离d可小于约2. 54cra ( 1.0英寸)，优选小于约1. 9cm ( 0.75英 寸)，更优选小于约1.27cm(0.5英寸)。本发明特别优选的实施方案 也包括一个相应的凹板压花27非随机图案，所述非随机图案包括至少一 个位于压花20的凸向子图案22间的凹向曲线子图案26。
本发明压花薄纸巾纸制品10与以往的深嵌套压花产品相比具有更好 的柔软性和吸收性。图l显示了现有技术深嵌套薄页纸产品。现有技术包括具有压花频率 375. 74cra2 ( 58.24每平方英寸)和压花面积 0. 0224cm2 ( 0. 00347平方英寸)的压花图案的压花。因此，现有技术产品 具有0.0053的E-因子。凸向子图案间的距离d为0.63cm ( 0.2489英 寸)。不受理论的限制，据信现有深嵌套压花图案，其中高压花频率会导 致压花空隙过于紧密，从而产生的E因子小于0, 63化mV压花数(0. 015 英寸7压花数)，以致于薄页纸基质过于拉伸超过了其塑性变形点，在压 花齿周围形成刚性更大的三维结构。所述结构可能变形以致于当所述结构
在压花齿间拉下时纤维结构的空隙空间崩溃。据信本发明深嵌套压花结构具有更高的E-因子，提供了不会压迫纤 维基质以致压缩空隙空间但仍然形成稳定压花结构的压花。所得压花的薄 纸巾纸制品与现有深嵌套压花成品相比更柔软。通过测量产品的可压缩性 可测量柔软性。可压缩性的一种测量是确定压花高度与产品负荷厚度的比率。负荷厚 度测量在给定负荷下被测产品的有效厚度并且按照测试方法中描述的负荷厚度测试来确定。通过利用以pm为单位的压花高度和用它除以负荷厚度 计算所述比率。注意厚度测试单位是mil必须换算到pm。比率-压花高度—)/ (负荷厚度(mil) * 25. 4—il)。压花高度与负荷厚度的比率越高，可压缩性就越好，因此所述纸制品 给消费者的感觉就越柔软。现有技术深嵌套纸制品测量的压花高度与负荷 厚度比率为1.416。压花薄纸巾纸制品的压花高度与负荷厚度的比率大于 约1.45,优选地大于约1.60,和更优选地大于约1.80和所述比率小于 约3.50，优选地小于约3.00，和更优选地小于约2.50。另一种可压缩性的测试是测量初始压缩比率。所述初始压缩比率是厚 度随所加负荷的对数log(lO)而减小的曲线在负荷趋向零(负荷的对数 趋向一)时的斜率。所述初始压缩比率由测试方法中描述的方法确定。所 述现有技术深嵌套纸制品的初始压缩比率的范围为15至22。本发明的 压花薄纸巾纸制品具有大于约25,优选地大于30,更优选地大于"， 和更优选地大于40的初始压缩比率。本发明的压花图案也提高了吸收性或吸收能力。现有技术深嵌套纸制 品的吸收能力小于或等于21.2克/克。本发明的压花薄纸巾纸制品具有 大于约21.3克/克，优选大于约21.5克/克，更优选大于约22. 0克/ 克，最优选大于约23.0克/克的吸收能力。实施方案实施方案1用于实现所迷压花薄纸巾纸制品的 一 种纤维结构是美国专利 4,528,239中描述的通风干燥(TAD )的不同密度结构。这样的结构可由 下面的方法制成。
在本发明的实践中使用中试规模的长丝造纸机、通风干燥造纸机。稠度约为0.15%的造纸纤维浆液被泵到流浆箱。所述浆液包括约65%北方 软木Kraft纤维和约35%的未精炼南方软木Kraft纤维。所述纤维浆 液包括浓度约占干纤维的llkg/ton (每吨25磅)的阳离子聚胺-环氧 氯丙烷湿强度树脂和浓度约占干纤维的2. 9kg/ton (每吨6.5磅)的羧 曱基纤维素。通过长网造纸机金属丝和借助真空箱脱水。金属丝的构型是每 2. 54cm(英寸)上有84根纵向和78根横向长丝，购自Albany International,型号为84x78-M。长网造纸机金属丝在输送点上将纤维稠度为约22%的润湿纤维网雏 形输送到通风干燥织物载体。金属丝速度比织物载体的速度快为约6%以 便在输送点上发生纤维网湿收缩。织物载体的薄板面由连续的、成图案的 光敏聚合物树脂网组成，所述图案每英寸包括约330偏转管。双轴交叉 排列所述偏转管，聚合物网覆盖了约25%的织物载体表面面积。由每 2,54cm (英寸)70根纵向和35根横向长丝组成的机织支承构件支承并 连接到所述聚合物树脂。所述光敏聚合物网在支承构件的上方约0.02cm (0. 008")。在通风干燥烘干机以约232°C ( 450 )下操作后，在输送到Yankee 干燥机之前，纤维网的稠度为约65%。通过喷雾涂敷器以产品的约 2. 25kg/ton (每吨5磅)的速率将由聚乙烯醇組成的起绉粘合剂水溶液 施用于Yankee表面。以约3. (M8m/s ( 600fpm)的速度操作Yankee干 燥机。在利用刮粉刀使纤维网起绉之前的纤维稠度增加至约99%。刮粉刀 具有为约25度的斜向角并参照Yankee干燥机被定位以提供为约81度 的沖击角度。在约157°C (315 )操作Yankee干燥机，在约176°C (350 )才喿作Yankee罩。干燥的、起绉的纤维网通过操作速度为2. 74m/s ( 540fpm)的两个压 光辊之间，使得纤维网因起绉净缩短6%。所得纸制品定量为约每平方米 24克(gsm)。然后对上述纸张进行本发明中的深压花加工。两个压花辊刻有图2 所示的互补的、嵌套突出部分。图2中的压花图案每6.45cm2 (平方英
寸)有U个压花，每一个压花具有0. 0506cm2 ( 0. 007854平方英寸)的面 积。所得13.3%全部压花的e-因子为0.0462。凸向子图案22的分散 距离为1. 015cm ( 0. 3996英寸)。所述突出部分为截头圆锥体形形状， 端面直径为约0. 254cm ( 0. IOO英寸)和基直径为约0. 44cm ( 0. 172英 寸)。每个辊突出部分的高度为约0. 304cm ( 0. 120英寸)。嵌套辊的啮 合被设定为约0.249cm ( 0. 098英寸)而且上述纸制品以约0. 61m/s (120fpra)的速度被喂入通过啮合齿隙。所得纸制品的压花高度大于 lOOO^m,压花高度与负荷厚度的比率大于1.45，初始压缩比率大于25。 实施方案2在压花薄纸巾纸制品的另一个优选实施方案中，两层单独的纸层片由 实施方案1中的造纸工艺制成。然后将两层组合并通过实施方案1中的 深嵌套压花工艺将两层压花在一起。所得纸制品的压花高度大于 lOOO)im，压花高度与负荷厚度的比率大于1.45,初始压缩比率大于25, 并且吸收能力大于约21.3克/克。实施方案3在压花薄纸巾纸制品的另一个优选实施方案中，三层单独的纸层片由 实施方案1中的造纸工艺制成。通过实施方案1中的深嵌套压花工艺将 两层深嵌套压花。然后在标准转换加工中组合三层薄页纸使得所述两层压 花层分别处于外层而且未压花层在产品的内层。所得纸制品的压花高度大 于100(Vm，压花高度与负荷厚度的比率大于1.45，初始压缩比率大于 25。实施方案4在一个优选的通风千燥实施例中，美国专利4,528，239描述的不同密度结构可由以下方法制成。用由每2.54cm (英寸)225个的双轴交叉偏转管和高度为约 0. 0305cm ( 0. 012英寸)的树脂组成的织物载体代替实施例1的通风干燥 织物载体。这种纸制品还要经过实施例1中的压花工艺，而且所得纸制 品的压花高度大于lOOOiam,压花高度与负荷厚度的比值大于1.45，初始 压缩比率大于25。实施方案5
本发明纤维结构的一个可供选择的实施方案是结合了任何所知的通风干燥工艺并具有湿微收缩大于约5%的纸结构。美国专利4,440,597描 述了湿微收缩。可通过以下工艺生产实施方案5的一个实施例。与通风干燥织物载体相比，金属网速度被提高，使得润湿纤维网收缩 为10°/。。用具有5梭口织造、每2.54cm (英寸)36根纵向长丝和32 根横向长丝的织物载体代替实施例1中的通风干燥织物载体。净起绉收 缩为20%。压花前所得纸张的定重为约9. 9kg/278m2 (22磅/3000平方 英尺)。这种纸制品还要经过实施例1中的压花工艺，而且所得纸制品的 压花高度大于1000|im，压花高度与负荷厚度的比率大于1.45,初始压缩 比率大于25。实施方案6本发明的纤维结构的另一个实施方案是具有纵向压痕关节的通风干燥 的纸张结构，如美国专利5,672,248中所述。 一种依照美国专利 5,672, 248制造具有约11kg/278m2 (25磅/3000平方英尺)的定重以商 品名Scott出售且由Kimberly Clark Corporation制造的市售单层基 质将经过实施例1的压花工艺。所得纸制品的压花高度大于1000|_im,压 花高度与负荷厚度的比率大于1.45,初始压缩比率大于25。测^式方法定量称量方法本文中使用的"定量，，是样品每单位面积上的重量，以磅/3000 ft2 或g/m2为单位报告。通过准备一块或多块确定面积(m2)的样品并在最 小分辨率为0. Olg的顶加载天平上称量按照本发明的纤维结构的和/或包 括这种纤维结构的纸制品的样品的重量测量定量。使用气流罩保护天平不 受气流和其它的干扰。当天平的读数恒定时记录重量。计算样品的平均重 量(g)和平均面积(m2)。用样品的平均重量(g)除以平均面积(m2) 计算定量(g/m2)。负荷厚度测试本文中使用的"负荷厚度，，是指样品的宏观厚度。通过裁剪一块纤维 结构的样品使其尺寸大于加载底脚装载面来确定按照本发明的纤维结构样 品的厚度，其中加载底脚装载面的圆形表面积为约20. 26cm2 (3. 14平方
英寸)。样品被固定在水平扁平表面和加载底脚装载面之间。加载底脚装载面对样品施加U."7g/cm"约0Jlpsi)的围压。扁平表面和加载底脚 装载面间的所得隔距为所述厚度。在购自Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA公司的VIR Electronic Thickness Tester Model II测试仪上可以完成这种测试。重复厚度测试并记录至少五(5) 次以便可计算平均厚度。以毫米或千分之一英寸(mil)为单位报告结 果。密度方法:如本文所使用，按照本发明的纤维结构和/或包括按照本发明的纤维 结构的薄页卫生纸制品的密度，是指计算的平均("表观")密度。本文 中使用的术语，薄页纸的密度是用纸制品定量除以厚度并结合合适的单位 换算计算的平均密度。本文中使用的薄页纸的厚度是纸制品经受 14. 7g/cm2 (95克/平方英寸)的压缩负荷时的厚度。本文所用术语薄页纸 的密度是用纸制品定量除以厚度并结合了合适的单位换算计算的平均密 度。本文使用的纤维结构和/或薄页卫生纸制品的厚度是纤维结构或包括 这种纤维结构的薄页卫生纸制品在经受14. 7g/cm2压缩负荷时的厚度。水平全片(HFS ):水平全片(HFS)测试方法确定了被本发明纸制品所吸收的和所保的 蒸馏水的总量。通过称量所测纸制品样品的初始重量(本文中指"纸制品 干重")，然后完全润湿所述纸制品，在水平位置将润湿的纸制品排水然 后再次称重(本文中指"纸制品湿重")完成这种方法。然后计算保留下 来的被纸制品吸收的水的克数作为纸制品的吸收能力。当对不同纸制品样 品进行评价时，所有被测样使用相同尺寸的纸制品。确定纸制品的HFS能力的设备包括灵敏度至少士O. 01克和最小量 程1200克的电子天平。将所述天平定位于平衡桌面和厚板上以使地板/ 工作台重量的振动影响最小。所述天平应具有特殊的平衡盘以便能够方便 操作被测纸张的尺寸(即纸制品样品为约27, 9cm(ll英寸)乘27.9cm (ll英寸))。平衡盘可由不同材料制成。树脂玻璃是一种通常使用的材 料。也需要样品支架和样品支架盖。支架和盖子都是由轻金属框构成的，
所述轻金属框是由0. 305cm ( 0. 012英寸)直径的单丝编成的1.27cm2 (0.5平方英寸)的格网。支架和盖子的尺寸是样品尺寸可方便放置在两 者之间的尺寸。在保持在23±rC和相对湿度50 ± 2%的环境下进行HFS测试。用 23士rC的蒸馏水将水的贮存器或水盆填充到7.6cm(3英寸)的深度。在天平上仔细的称重被测纸制品精确到0.01克。报告样品的干重精 确到0.01克。配有上述特定平衡盘的空的样品支架放在天平上。然后对 天平调零(配衡)。小心地将样品放置在样品支架上。将支架盖放置在支 架的顶端。样品(现位于支架和盖子之间)浸没在水贮存器中。样品浸没 60秒钟后，緩缓地从贮存器中升起样品支架和盖子。可允许样品、支架和盖子水平排水120±5秒钟，仔细避免过渡摇动 或振动样品。接下来，小心卸下支架盖而且在先前调零的天平上称重湿样 品和支架。报告的重量精确到0. Olg。这是样品的湿重。样品的每张纸制品样品吸收能力的克数被定义为(纸制品湿重-纸制品干重)。吸收能力被定义为吸收能力= (纸制品湿重-纸制品干重)(纸制品千重)并且单位为克/克。 压花高度测试方法用 GFMesstechnik GmbH, Warthestra卩e 21， D14513Teltow/Berlin， Germany市售的GFM Primos Optical Profile仪器测 试压花高度。GFM Primos Optical Profiler仪器包括基于数字微镜像投 影的致密光学测试传感器，由以下主要元件组成a)带有1024 X 768直 接数字控制反射镜的DMD投影机，b)具有高分辨率(1300X1000像素) 的CCD相机，c)适合于至少27X22腿测量面积的投影光学系统，和d) 适合于至少27X22mm测量面积的记录光学系统；基于小硬石板的一个台 三角架； 一个冷光源； 一个测量、控制和评定的计算机；测量、控制和评 定的软件ODSCAD 4.0英文版；以及用于侧向(x-y)和垂直(z)校准的调节探针。GFM Primos Optical Profiler系统用数字微镜像图案投影技术测试
样品表面高度。分析的结果是表面高度(z)对xy位移的图。所述系统的视图范围是在27X22mm分辨率下为21微米。高度分辨率被设定为 0,10至1.00微米。高度范围是分辨率的64,000倍。 按以下步骤测量纤维结构样品1. 打开冷光源。冷光源的设置为4和C，在显示上的读数为 ，0K;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. 在约23°C±rC (73°F±2°F)的温度和50%±2%的相对湿度条件 下将30mmx30ram的纤维结构产品样品置于投影头下并调节距离 以获得最佳焦点。5. 重复点击"Patten"(图案)按钮投影几个聚焦图案之一以便 获得最佳焦点(当获得最佳焦点时软件十字丝将与投影的十字 丝一致)。将投影头定位为正常到样品表面。6. 通过投影头一侧的洞调整透镜的孔和/或改变在屏幕上的相机"gain"(增益)设置来调节图像的亮度。设置的增益不能高 于7以控制电子噪声量。当照明为最优时，在显示屏底部的红 色圓圈标记"1.0."会变绿。7. 选择Technical Surface/Rough (4支术表面/^4造)测i式类型。8. 点击"Measure"(测试)按钮。将冻结屏幕上的当前图像，同 时记录所述图像并将其数字化。重要的是在此过程中保持样品 静止避免记录的图像模糊。约在20秒钟内记录图像。9. 如果对图像满意，将图像以".omc"的扩展名的文件保存到计 算机。这也保存照相机图像文件".kam"。10. 为了转移凄t据进入4t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"(绘制剪切线)。确 保活动线设置为线1。将十字丝移动到计算机屏幕图像左侧的
最低点并点击鼠标。然后将十字丝移动到在当前线上的计算机 屏幕图像右側的最低点并点击鼠标。现在通过记号点图标点击"Align"(对齐)。现在在这条线的最低点点击鼠标，然后在 这条线的最高点点击鼠标。点击"Vertical"(垂直)距离图 标。记录距离测试。现在将活动线增加到下一条线，并重复上 述步骤，直到测完所有的线(总共六(6)条线)。取所有记录 数字的平均值，而且如果单位不是微米，将它换算到微米 (Hm)。此数字为压花高度。对纤维结构产品样品的另一图像 重复此过程并取压花高度的平均值。 初始压缩性比率使用Thwing-Albert Model EJA Materials Tester测试^义获得厚度 比负荷的数据，所述测试仪配有2000克测力传感器和压缩夹具。所述压 缩夹具由以下组成测力传感器接合板、2000克过载保护测力传感器、 测力传感器接合器/底脚固定2. 86cm(1.128英寸)直径压脚、# 89-14 砧、89-157水平板、砧底板和夹销，所有都购自 Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, Pennsylvania。 压脚面积是一平方 英寸。所述仪器在 Thwing-Albert Motion Analysis Presentation Software (MAP VI， 1， 6， 9 )软件的控制下运^f亍。单独一层的样品4皮剪成直 径为约两英寸。样品在73+2F和相对湿度50+2°/ 下调湿最少2小时。 在相同的温度和湿度条件下进行测试。样品直径必须小于6.35cm (2.5 英寸)(砧的直径)以避免夹具对样品的干扰。应小心避免损伤样品被测 试的中心部分。可使用剪刀或其它剪切工具。为了测试，样品置于压脚下 的压缩平台的中心。使用0. 254cm/min (0. 1英寸/分钟)的夹头速度获 得压缩和松弛数据。通过没有样品进行测试可获得所述测力传感器的偏 差。这个偏差通常认作钢对钢数据。夹头速度为 0. 0127cm/min (0. QG5in/min)下获得所述钢对钢数据。对于测试的压缩和松弛部分， 在测力传感器范围为5克至1500克时记录夹头位置和测力传感器数 据。由于底脚面积是6. 45cm2 (—平方英寸)，这与范围0. 77g/cm2(5 克/平方英寸)至9675g/cm2 ( 1500克/平方英寸)相对应。施加在样品的 最大压强为9675g/cm2 ( 1500克/平方英寸)。在9675g/cm2 ( 1500克/
平方英寸)时夹头向其相反方向运动。在测试过程中，在31个所选负荷 值下采集夹头位置值。对于压缩和松弛方向，这些负荷值对应的压强值为10、 25、 50、 75、 100、 125、 150、 200、 300、 400、 500、 600、 750、 1000、 1250、 1500、 1250、 1000、 750、 500、 400、 300、 250、 200、 150、 125、 100、 75、 50、 25、 10g/6. 45cm2 (克/平方英寸)。通过在负荷 设置为10、 25、 50、 75、 100、 125、 150、 200、 300、 400、 500、 600、 750、 1000、 1250时定义15次采集(采集1至采集15),由MAP软 件采集夹头位置值。在测试的返回部分，通过在负荷设置为1250 、 1000、 750、 500、 400、 300、 250、 200、 150、 125、 100、 75、 50、 25、 10时定义15次返回采集(返回采集1至返回采集15),由MAP软件 采集夹头位置值。第三十一次采集是在最大负荷(1500g)下的采集。再 一次获得钢对钢和样品的值。每批测试都获得钢对钢值。如果测试涉及多 日，可每日检查此数值。钢对钢数值和样品数值是四次重复(1500g)的 平均值。通过用每个采集点的样品夹头采集值减去平均钢对钢夹头采集值得到 厚度值。例如，平均每个样品四次单独重复的数值并用于获得厚度比负荷 图和厚度比负荷对数Log (10)图。初始压缩比率被定义为厚度比负荷对数Log(lO)图初始斜率的绝对 值。从曲线的压缩方向上取头四个数据对，也就是开始测试时10、 25、 50和75g/6. 45cm2 (克/平方荚寸)下的厚度来计算所述数值。压强换算 到压强的对数Log(lO)。然后利用四对厚度(y -轴)和压强对数 Log(lO) (x-轴)获得最小二乘回归方程。回归线的斜率的绝对值是初始 压缩比率。初始压缩比率的单位是mil/(log(10)g/6. 45cm2 (平方英 寸))。为了简便，这里所报告的初始压缩比率没有单位。文献的引用并不可理解为是对其作为本发明的现有技术的认可。尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，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属于本 发明范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1. 一种包括一层或多层薄页纸的压花薄纸巾纸制品，其中所述薄页纸 的至少一层包括多个压花，其中所述至少一层压花层具有小于或等 于15°/。的总压花面积，并且特征在于所述至少一层具有至少650|jm,优选至少1000|jm,更优选至少1250|jm，最优选至少 1400|jni的平均压花高度，以及每压花数0,6至41.6cm4 (每压花 数0.0150至1.0000英寸4)的E因子。
2. 如权利要求1所述的压花薄纸巾紙制品，所述纸制品包括两层或 更多层薄页纸，优选其中至少两层在一起压花。
3. 如权利要求1所述的压花薄纸巾纸制品，其中所述多个压花是凸 版压花的非随机图案和相应的凹版压花的非随机图案，优选其中所 述凸向和凹向图案均包括至少一个非随机曲线子图案，每个所述子 图案包括一个或多个压花。
4. 如权利要求3所述的压花薄纸巾纸制品，其中所述非随机曲线子 图案包括连续的元素。
5. 如权利要求4所述的压花薄纸巾纸制品，其中所述非随机曲线子图案包括多个压花元素。
6. 如权利要求5所述的压花薄纸巾紙制品，所述纸制品在凸版压花 的非随机图案中包括超过一个的相应的凸向子图案，其中凸向子图 案间的距离大于或等于0.6cm (0.25英寸)，优选0. 7cm (0.3 英寸)，和1. 9cm ( 0. 75英寸)并小于2. 54cm ( 1, 00英寸)。
7. 如权利要求6所述的压花薄纸巾纸制品，其中凹向子图案位于所 述两个凸向子图案之间。
8. —种压花薄纸巾纸制品，其特征在于所述薄纸巾产品具有大于 1.45并小于3.5,优选大于1.60并小于3.00的压花高度与负 荷厚度的比率。
9. 一种包括一层或多层薄页纸的压花薄紙巾纸制品，其特征在于所述 薄纸巾纸制品具有大于25,优选大于30的初始压缩比率。
10.—种包括一层或多层薄页纸的压花薄纸巾纸制品，其中所迷薄页纸 的至少一层包括多个压花，所述压花的特征在于至少一层压花层具有至少650pm的平均压花高度和大于21.3克/克的吸收能力。
全文摘要
本发明涉及包括一层或多层薄页纸的压花薄纸巾纸制品，其中所述薄页纸的至少一层包括多个压花，其中所述至少一层压花层具有小于或等于约15％的总压花面积、至少约650μm的平均压花高度，以及每压花数约0.63405至约42.27cm⁴(约0.0150至约1.0000英寸⁴)的E因子。
文档编号B31F1/07GK101124363SQ200580004422
公开日2008年2月13日 申请日期2005年2月16日 优先权日2004年2月17日
发明者K·M·维维, M·A·拉塞尔, M·E·福里, M·G·小施特尔耶斯, R·S·安普尔斯基, W·W·奥斯滕多夫 申请人:宝洁公司