专利名称：用于生产深嵌套压花的纸制品的改进方法
技术领域：
本发明涉及一种用于生产深嵌套压花的纸制品的改进方法，通过所述压花方法导致纸强度降低极小。本发明也涉及用于生产此类制品的设备。
背景技术：
纸制品的压花使得这些制品比未压花的制品具有更大的吸收性、柔软性和堆积体积。压花技术包括针对针压花，其中在各个压花辊上的突出相匹配，使得突出的顶部通过纸制品相互接触，从而压缩制品的纤维结构。该技术也包括凸凹压花或嵌套压花，其中一个或两个辊上的突出与另一个辊上的非突出区域或者凹槽对齐。1990年5月1日授予Burgess等人的美国专利4,921,034提供了压花技术的附加背景。
多层薄页纸制品的深嵌套压花于1997年11月11日授予Laurent等人的美国专利5,686,168、1994年3月15日授予McNeil的5,294,475、美国专利申请序列号11/059,986和美国专利申请序列号10/700,131中提出。尽管这些技术已经用于改进多层薄纸的胶粘合和在纸制品上提供新的美观的图像，但生产商已经观察到，当产生某种深嵌套压花图案时，所得纸通过压花方法失去了其很大一部分强度。如料想的那样，尽管深嵌套压花改进了美观压痕，具有这种较低强度的纸制品仍从合格产品中甩出来。
已经发现，包括圆形压花突出的新型压花设备可提供深嵌套压花的纸制品，其在经历压花方法处理之后保持了其更多的原始强度。
发明概述本发明涉及用于生产深嵌套压花的纸制品的包括两个压花滚筒的设备，每个滚筒均可在轴线上旋转，所述轴线相互平行。每个滚筒在其表面上具有多个突出或压花齿。每个滚筒上的多个突出以非随机图案设置，其中各自的非随机图案彼此相配。对准两个压花滚筒使得各自相配的非随机图案的突出嵌套在一起，使得突出彼此嵌入至大于约1.016mm的深度。突出每个均包括顶平面和侧壁，其中顶平面和侧壁在突出接角处交汇。本发明设备的压花滚筒突出的突出接角具有约0.076mm至约1.778mm范围内的曲率半径。
本发明也涉及用于生产深嵌套压花的纸制品的方法，所述方法包括以下步骤a)生产具有未压花的湿破裂强度的一个或多个纸层片，b)压花一个或多个纸层片，其中所得压花纸层片包括平均压花高度达至少约650μm的多个压花并具有大于未压花湿强度的约85％的成品湿破裂强度。
附图概述
图1为用在典型压花设备的压花滚筒表面上的现有技术突出或压齿的透视图。
图2为用在本发明设备的压花滚筒表面上的压花突出的透视图。
图3为在本发明的深嵌套压花设备的两个啮合压花滚筒之间的缝隙的侧视图。
图4为用本发明的设备或方法生产的压花薄纸巾纸制品的一个实施方案的侧视图。
发明详述本发明涉及用于生产深嵌套压花的纸制品20的设备，所述设备包括均可在轴线上转动的两个压花辊100和200，所述轴线相互平行。每个滚筒在其表面上具有多个突出110和210或压花齿。每个滚筒上的多个突出以非随机图案进行设置，其中各自的非随机图案彼此相配。对准两个压花滚筒100和200使得各自相配的非随机图案突出110和210嵌套在一起，使得突出彼此啮合。突出每个包括顶平面130和230以及侧壁140和240，其中顶平面和侧壁在突出接角150和250处交汇。本发明设备的压花辊突出的突出接角具有曲率半径r。
本设备可用来压花一个或多个纸层片，从而给以前基本平直的纸赋予三分之一的深度尺寸。所述设备可基于工业上已知的任何压花设备。所述设备尤其有利于生产深嵌套压花的制品。如图3所述，“深嵌套压花”是指压花方法利用成对的压花辊或滚筒100和200，其中各自的突出110和210协调相配，使得一个辊的突出装配进另一个辊的突出之间的某些空间120和220中。
所述设备可被装在典型的压花设备壳体内部并可包括每个均可绕其轴线转动的两个压花滚筒100和200。滚筒典型地被设置在设备上，其中它们的轴线彼此平行。每个滚筒具有包括以非随机图案排列的、也称作压花齿的多个突出110和210的外表面。包括突出的表面可用典型地用于压花辊的任何材料制成。此类材料包括但不限于钢、硬质胶和硬橡胶。在第一和第二滚筒上的非随机突出图案是相配的使得突出如上所述深嵌套。突出包括顶平面130和230以及侧壁140和240，其中顶平面和侧壁在突出接角150和250处交汇。压齿可具有任何横截面形状，然而用于压花纸中，圆形或椭圆形是最典型的。
深嵌套压花方法要求两个压花滚筒的突出啮合使得一个滚筒的顶平面130超出突出的顶部230之外延伸进另一个滚筒的突出210之间的空间220中。啮合深度300可根据最终纸制品上所期望的压花级别而变化。典型实施方案的深度300大于约1.016mm，大于约1.270mm，大于约1.524mm，或大于约2.032mm。待压花的纸经过在啮合滚筒之间形成的缝隙50。
本发明的在顶平面和侧壁之间的突出接角150和250被倒圆并具有曲率半径r。曲率半径r典型地大于约0.076mm。其它实施方案的曲率半径大于0.127mm，大于0.254mm，或大于约0.508mm。突出接角的曲率半径r小于约1.778mm。其它实施方案的曲率半径小于约1.524mm或小于约1.016mm。
接角边缘“倒圆”典型地导致圆弧形的圆角，其中曲率半径可由其容易地确定为常规的弧半径。然而，本发明也设想通过用一条或多条直线或不规则的切线使接角边缘去除而接近弧圆的接角构型。曲率半径通过确定经过突出接角的最佳配合圆弧来确定。
所述设备可作用于被认为能产生纸制品的任何纤维结构上。典型的纤维结构是可用作薄纸巾纸制品的结构。本文所用术语“薄纸巾纸制品”是指通常包括薄页纸或薄纸巾技术的制品，包括但不限于常规毡压或常规湿压纸巾、图样致密纸巾和高堆积体积未压实纸巾。薄纸巾纸制品的非限制性实施例包括纸巾、面巾纸、卫生纸和餐巾纸等等。
本文所用术语“层片”是指用作薄页纸制品的一个单片的纤维结构。本文所用的层片可包括一个或多个湿法成网的层。当使用不止一个的湿法成网的层时，它们不必由相同的纤维结构制成。此外，在层的内部所述层可以是均匀的或是非均匀的。薄页纸层片的实际构成由最终的薄纸巾纸制品所期望的有益效果决定。
本文所用术语“纤维结构”是指在本领域所知的任何典型造纸机中生产的以形成薄纸巾纸层片的一个排列或纤维。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公开硬木纤维和软木纤维的分层。还可应用于本发明的是衍生自回收纸的纤维，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。
用于本发明的造纸纤维通常包含来源于木浆的纤维。可使用其它有纤维质的含纤维纸浆的纤维，如棉绒、蔗渣等，并意图将其包含在本发明的范畴内。还可将合成纤维，如人造丝、聚乙烯和聚丙烯纤维与天然纤维素纤维组合使用。可使用的一种示例性聚乙烯纤维是购自特拉华州Wilmington的Hercules公司的Pulpex_。
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，优选化学木浆，因为它们可赋予由其制得的面巾纸片以较好的柔软性触感。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。还可应用于本发明的是衍生自回收纸的纤维，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。
薄纸巾纸制品基质可包括工业上已知的任何薄纸巾纸制品。这些基质的实施方案可依照以下美国专利进行制造1980年3月4日授予Trokhan的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EP 677612。
薄纸巾基质可以为通风干燥的或常规干燥的。任选地，基质可通过起绉或湿式微收缩来缩短。起绉和/或湿微收缩公开于以下普通转让的美国专利中2000年4月11日授予Neal等人的6,048,938、1999年8月24日授予Neal等人的5,942,085、1999年2月2日授予Vinson等人的5,865,950、1984年4月3日授予Wells等人的4,440,597、1980年5月4日授予 Sawdai的4,191,756和2001年2月13日授予Neal等人的6,187,138。
常规压制薄页纸和制备上述纸张的方法是本领域已知的。参见2003年4月15日授予Barnholtz等人的普通转让的美国专利6,547,928。一种适合的薄页纸为图样致密的薄页纸，其特征在于具有相对低纤维密度的相对高堆积体积区域和一排相对高纤维密度的致密区域。可供选择地，高堆积体积区域表征为垫座区域。可供选择地，致密区域称为关节区域。在高堆积体积区域内致密区域可以不连续地间隔开或者在高堆积体积区域内完全或部分相互连接。用于制造图样致密薄页纸幅的方法公开于1967年1月31日授予Sanford等人的美国专利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日公布的美国专利4,191,609、以及1987年1月20日公布的美国专利4,637,859、1967年1月31日授予Sanford等人的美国专利3,301,746、1974年5月21日授予Salvucci，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Amneus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中。
未压实的非图样致密薄页纸结构也在本发明的考虑范畴内，并且被描述于1974年5月21日授予Joseph L.Salvucci，Jr.等人的美国专利3,812,000和1980年6月17日授予Henry E.Becker等人的美国专利4,208,459中也考虑了本领域所称的无皱薄页纸。现有技术中已提出了如此制备无皱薄页纸的技术。例如，1995年10月18日公布的授予Wendt等人的欧洲专利申请0 677 612A2，1994年9月28日公布的授予Hyland等人的欧洲专利申请0 617 164 A1和1997年8月12日公布的授予Farrington等人的美国专利5,656,13。
可将其它物质加入到含水造纸配料或胚网中，以赋予产品其它所需的特性或改进造纸工艺，只要它们可与软化组合物化学性质相容，并且不会显著和不利地影响本发明的柔软性或强度特性。虽然特别地包括下列物质，但是对其的包括并不是包括一切的。其它物质只要不妨碍或削弱本发明的优点，就也可包括其中。
当含水的造纸配料递送至造纸工序时，通常向造纸工序中添加阳离子电荷偏置剂，以控制其ζ电势。使用这些物质是因为大多数固体在本质上具有负的表面电荷，包括纤维素纤维和细纤维丝及大部分无机填充剂的表面。传统上使用的一种阳离子电荷偏置剂是明矾。本领域最近进行电荷偏置是通过使用相对低分子量的阳离子合成聚合物，优选地具有分子量不超过约500,000，更优选地不超过约200,000，或甚至约100,000。这种低分子量阳离子合成聚合物的电荷密度相对高些。这些电荷密度的范围为约4至约8当量氮阳离子每千克聚合物。一个示例性物质是康奈提格州Stamford的Cytec公司的产品Cypro 514_。在本发明的实施中，明显可以使用上述物质。
本领域提出，为改进构成、排流、强度和吸水量，可使用高表面积、高阴离子电荷的微粒。参见例如1993年6月22日授予Smith的美国专利5,221,435。
如果想要得到持久的湿强度，则可向造纸配料或胚纤网中加入阳离子湿强度树脂。上述树脂的适宜类型描述于1972年10月24日公布的美国专利3,700,623和1973年11月13日公布的美国专利3,772,076中，这两个专利均授予了Keim。
当润湿时，许多纸制品必须具有有限的强度，这是因为需要通过盥洗室进入化粪系统或下水道系统对其进行处理。如果赋予这些制品湿强度，短暂的湿强度(其特征在于一旦处于有水存在的条件下，其初始强度部分或全部衰减)是优选的。如果需要短效的湿强度，则粘合剂物质可选自二醛淀粉或其它具有醛官能度的树脂，如缅因州Scarborough的NationalStarch and Chemical Company出售的Co-Bond 1000_、康奈提格州Stamford的Cytec出售的Parez 750_和描述于1 991年1月1日公布授予Bjorkquist的美国专利4,981,557中的树脂，以及其它本领域已知的具有上述衰变性质的这些树脂。
如果需要增强的吸收性，可使用表面活性剂处理本发明的薄页纸幅。如果使用表面活性剂，其含量为所述薄页纸幅的干纤维重量的优选约0.01％至约2.0％。该表面活性剂优选具有的烷基链含有八个或更多个碳原子。示例性阴离子表面活性剂包括直链烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐。示例性的非离子表面活性剂包括烷基葡萄糖苷，其包括烷基葡萄糖苷酯例如Crodesta SL-40_，购自纽约州New York的Croda，Inc.；如1977年3月8日公布的授予Langdon等人的美国专利4,011,389中所描述的烷基葡萄糖苷醚；以及烷基聚乙氧基化酯，例如Pegosperse 200 ML，购自康奈提格州Greenwich的Glyco Chemicals，Inc.及IGEPAL RC-520_，购自新泽西州Cranbury的Rhone Poulenc Corporation。可供选择地，具有高不饱和度(单和/或多)和/或支链烷基的阳离子软化剂活性成分可明显增强吸收性。
此外，可使用其它化学软化剂。合适的化学软化剂包括季铵化合物，其包括，但不限于熟知的二烷基二甲基铵盐(例如，二牛油基二甲基氯化铵、二牛油基二甲基甲酯硫酸铵、二(氢化牛油)二甲基氯化铵等)。这些软化剂的某些变体包括之前提到的二烷基二甲基铵盐及季铵酯的单酯或二酯变体，该季铵酯是由脂肪酸与甲基二乙醇胺和/或甲基三乙醇胺反应，随后与甲基氯化物或二甲基硫酸盐季铵化制得的。另一类造纸添加的化学软化剂包含熟知的有机活性聚二甲基硅氧烷成分，其包含最优选的氨基官能化聚二甲基硅氧烷。
还可将填充剂材料掺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公开了适合作为本发明的基质的填充薄纸巾纸制品。
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。
适用于本发明方法的另一类基质为包含合成纤维的非织造纤维网。此类基质的实施例包括但不限于纺织品(例如，织造和非织造物等)、其它非织造基质和包含合成或多组分纤维的纸状产品。其它优选基质的代表性实施例可见于以下专利中1986年12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 112 654、以Trokhan等人的名义于2003年2月6日提交的共同未决的美国专利申请10/360,038、以Trokhan等人的名义于2003年2月6日提交的共同未决的美国专利申请10/360,021、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10/149,878。
本发明也涉及用于生产深嵌套压花的纸制品的方法，所述方法包括以下步骤a)生产具有未压花的湿破裂强度的一个或多个纸层片，b)压花一个或多个纸层片，其中所得的压花纸层包括平均压花高度达至少约650μm的多个压花并具有大于未压花湿强度的约85％的成品湿破裂强度。
作为深嵌套压花的纸制品基质的所生产的一个或多个纸层片可为上述的任何种类的纤维结构，例如所述纸为薄纸巾制品。引入层片的未压花湿破裂强度采用下面所述的“湿破裂强度测试方法”进行测定。当一个以上的纸层片被压花时，在一个样本上测定湿破裂强度，所述样本在面对面没有胶合地一起放进测试仪中的各个层片的样本上取得。
可采用任何深嵌套压花方法执行本发明的受权利要求书保护方法的压花步骤。所得压花纸可具有平均压花高度达至少约650μm的压花。其它实施方案可具有压花高度大于1000μm，大于约1250μm或大于约1400μm的压花。平均压花高度通过如下文“测试方法”部分所述的“使用GFMPrimos光学轮廓仪的变形高度测试”进行测定。
此外，成品压花纸品的湿破裂强度通过下面的“湿破裂强度测试方法”进行测定。由本发明的方法制成的制品的湿破裂强度可大于未压花湿强度的约85％，大于90％或大于约92％。
图4显示了压花纸制品的一个实施例。压花纸制品10包括一个或多个薄页纸结构层片15，其中至少一个层片包括多个压花20。一个或多个被压花的层片用深嵌套压花方法进行压花，使得压花具有至少约650μm、至少1000μm、至少约1250μm或至少约1400μm的压花高度31。薄纸巾纸制品的压花高度31通过“压花高度测定方法”进行测定。
实施例实施例1用于实现所述压花薄纸巾纸制品的一种纤维结构是美国专利4,528,239中所述的通风干燥(TAD)的差异密度结构。这样一种结构可由下面的方法制成。
一个中试规模的长网造纸、通风干燥的造纸机可被用于本发明的实施。将造纸纤维的浆液以大约0.15％的稠度泵到流浆箱。浆液由约65％的Northern Softwood Kraft纤维和约35％的未精制SouthernSoftwood Kraft纤维组成。该纤维浆液包含的阳离子聚胺氧氯丙烷湿强度树脂的浓度为约12.5kg每吨干纤维，以及羧甲基纤维素的浓度为约3.25kg每吨干纤维。
脱水在长网金属丝上进行，并用真空箱促进脱水。金属丝为具有33.1纵向丝和30.7横向丝每厘米的构型，例如以84x78-M命名购自Albany International的产品。
把湿坯纤网从长网金属丝转移到TAD载体织物上，转移时纤维稠度为约22％。金属丝速度为约195米每分钟。载体织物速度为约183米每分钟。因为金属丝的速度比载体织物快约6％，在转移时产生了纤维网的湿缩短。因此，湿纤网缩短6％，载体织物的薄片侧由光敏聚合物树脂的连续的成图案的网络构成，所述图案每厘米包含130个斜沟。斜沟以一个二轴的交错构型排列，且聚合物网覆盖载体织物表面积的约25％。聚合物树脂连接到织成的由每厘米27.6条纵向丝和13.8条横向丝构成的支撑构件上并由该构件支撑。光敏聚合物网突出支撑构件约0.203mm。
在TAD烘干机在约232℃下运转的作用之后，在转移到Yankee干燥机上之前纤维网的稠度为约65％。由聚乙烯醇组成的起绉粘合剂的水溶液通过喷雾涂敷器以每吨产品含约2.5kg的比率被施用到Yankee干燥机表面。Yankee干燥机以约183米每分钟的速度运转。在用刮粉刀使纤网起绉之前，纤维浓度被增加到约99％。刮粉刀的斜角为约25度并且相对于Yankee干燥机而言放置成可提供约81度的冲击角度。Yankee干燥机在约157℃下运转，并且Yankee通风柜在约177℃下运转。
干燥的、起绉的纤维网通过两个压光辊之间并卷在以165米每分钟运转的卷轴上，这样通过起绉存在着约16％的纤网缩短，6％的湿微收缩和另外的10％的干起绉。所得纸的基重为约24克每平方米(gsm)。
上述纸然后经受本发明的深压花方法的处理。两个压花辊刻印有如图3所示的互补的、嵌套的突出。滚筒被装在设备中，其中它们各自的轴线彼此平行。所述突出在形状上为锥形，其顶(顶部或远端-即，远离它们从中突出的辊)直径为约1.52mm以及底(底部或近端-即，最靠近它们从中突出的辊)直径为约0.48mm。在每个辊上的突出高度为约3.05mm。曲率半径为约0.76mm。嵌套辊的啮合被设定为约2.49mm，并且上述纸以约36.6米每分钟的速度通过啮合缝隙。所得纸具有大于650μm的压花高度和大于其未压花湿强度的约85％的成品湿破裂强度。
实施例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中的深嵌套压花方法将两层组合在一起并进行压花。所得纸制品具有大于650μm的压花高度和大于其未压花湿强度的约85％的成品湿破裂强度。
实施例3在压花薄纸巾纸制品的另一个优选实施方案中，三个分开的纸层片由实施方案1的造纸工艺制成。所述层片的两个用实施方案1的深嵌套压花方法进行深嵌套压花。所述三层薄页纸然后以标准的转换加工方法进行结合，使得两个压花层片是各自的外层以及未压花层在制品的内层。所得纸具有大于650μm的压花高度和大于其未压花湿强度的约85％的成品湿破裂强度。
实施例4在一个通风干燥的优选实施例中，美国专利4,528,239所述的差异密度结构可由以下方法制成。
实施例1的TAD载体织物用由每厘米88.6个二轴错排的斜沟构成且树脂高度为约0.305mm的载体织物来代替。该纸进一步经受实施例1的压花方法处理，并且所得纸具有大于650μm的压花高度和大于其未压花湿强度的约85％的成品湿破裂强度。
实施例5本纤维结构的一个可供选择的实施方案为一种湿微收缩大于约5％的纸结构，其与任何已知的通风干燥工艺相结合。湿微收缩描述于美国专利4,440,597中。实施方案5的一个实施例可由以下方法生产。
将金属丝速度增加到约203米每分钟。载体织物速度为约183米每分钟。金属丝速度比TAD载体织物快10％，以便湿纤网缩短10％。实施例1的TAD载体织物被一个具有5-分纱编织、每厘米14.2纵向丝和12.6横向丝的载体织物替换。Yankee速度为每分钟约183米以及卷轴速度为每分钟约165米。纤网通过湿微收缩被缩短10％以及通过干起绉缩短另外的10％。所得纸在压花之前的基重为约33gsm。该纸进一步经受实施例1的压花方法处理，并且所得纸具有大于650μm的压花高度和大于其未压花湿强度的约85％的成品湿破裂强度。
实施例6本发明的纤维结构的另一个实施方案是具有如美国专利5,672,248中所述的纵向压痕关节的通风干燥的纸结构。一种依照美国专利5,672,248生产的以商品名Scott出售且由Kimberly ClarkCorporation制造的具有约38gsm基重的市售单层基质将经历实施例1的压花方法处理。所得纸制品具有大于650μm的压花高度和大于其未压花湿强度的约85％的成品湿破裂强度。
测试方法压花高度测试方法使用市售自德国D14513 Teltow/Berlin的Warthestraβe 21的GFMesstechnik GmbH的GFM Primos Optical Profiler仪器测量压花高度。GFM Primos Optical Profiler设备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)带有1024×768直接数字控制反射镜的DMD投影机，b)具有高分辨率(1300×1000像素)的CCD相机，c)适合于至少27×22mm测量面积的投影光学系统，和d)适合于至少27×22mm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系统使用数字微镜模式投影技术测量样本的表面高度。分析的结果为表面高度(z)对xy位移的图。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。
按以下步骤测量纤维结构样本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.在约23℃±1℃(73_±2_)的温度和50％±2％的相对湿度条件下，将30mm×30mm的纤维结构产品样本置于投影头下并调节距离以获得最佳焦点。
5.重复点击“Pattern”(图案)按钮来投影几种调焦模式的其中之一以有助于获得最佳焦距(当最佳焦距获得时软件十字线应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。不要将所述“gain”设置为高于7以控制电子噪声量。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)测试类型。
8.点击“Measure”(测定)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模糊。图像将在大约20秒内被捕捉。
9.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”(对齐)。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)。对于这种重复，该数据即为变形高度。对于花纹纤维结构和或花纹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。再重复该步骤三次(总共四次重复过程)。取四次重复过程的平均值来得到样本的压花高度。湿破裂强度方法本文所用的“湿破裂强度”是指当纤维结构和/或掺入纤维结构的纸制品润湿并经受垂直于纤维结构和/或纸制品平面的变形时，其吸收能量的能力的量度。湿破裂强度可使用装有2000g测力传感器的Thwing-Albert Burst Tester目录号177测量，该设备购自宾夕法尼亚州Philadelphia的Thwing-Albert Instrument Company。
对于薄片长度(MD)为约280mm(11英寸)的单层或双层制品，从卷上取下两个可用单元。在穿孔处小心地将可用单元分开并将它们一个接一个彼此堆叠起来。在纵向上将可用单元切成两半以获得四个可用单元厚的样本叠。对于小于280mm(11英寸)可用单元，从卷上小心地取下两条的三个可用单元。堆叠条带使穿孔和边缘对齐。通过在横向上小心地裁切在每个端部可用单元取下相等部分，以便中间单元加上两个端部可用单元的剩余部分的总长度为约280mm(11英寸)。在纵向上将样本叠切成两半以获得四个可用单元厚的样本叠。
样本接下来进行炉内时效。在一个窄边缘的中心处小心地固定好小回形针或夹具。“扇吹”样本叠的另一端将纸巾分开，其允许空气在它们之间循环。在一个105℃±1℃(221_±2_)的强制通风炉中用夹具将每个样本叠悬挂五分钟±10秒。在加热周期过后，从炉中取出样本叠并在测试前冷却最少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。让样本浸在水中四(4)(±0.5)秒。取出样本，握在手中排水三(3)(±0.5)秒，让水横向流出。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设备的低环中，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，样本定位设备已牢固地夹位了待测试样本。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。
权利要求
1.一种用于生产深嵌套压花的纸制品的设备，所述设备包括均可在轴线上旋转的两个压花滚筒，所述轴线相互平行；每个滚筒具有表面和在其表面上的多个突出，每个滚筒上的所述多个突出以非随机图案设置，其中各自的非随机图案彼此相配；对准两个压花滚筒使得各自相配的非随机图案的突出嵌套在一起，使得突出彼此嵌入至大于1.016mm，优选大于1.524mm的深度；其中所述突出包括顶平面和侧壁，所述顶平面和侧壁在突出接角处交汇，并且所述突出接角具有大于0.076mm并小于1.778mm，优选大于0.508mm并小于0.1016mm的曲率半径。
2.一种用于生产深嵌套压花的纸制品的方法，所述方法包括以下步骤a)将一个或多个纸层片递送到压花设备；和b)通过两个压花滚筒之间的缝隙压花所述一个或多个纸层片，每个滚筒具有以非随机图案设置的多个突出，其中各自的非随机图案彼此相配，其中对齐所述两个压花滚筒使得所述各自相配的非随机图案的突出嵌套在一起，使得所述突出彼此嵌入至大于1.016mm的深度，并且其中所述突出包括顶平面和侧壁，所述顶平面和侧壁在突出接角处交汇，并且所述突出接角具有在0.076mm至1.778mm范围内的曲率半径。
3.一种用于生产深嵌套压花的纸制品的方法，所述方法包括以下步骤a)将一个或多个纸层片递送到压花设备；和b)压花所述一个或多个纸层片；其中所得单个或多个压花纸层片包括平均压花高度为至少650μm的多个压花并具有大于所述未压花湿强度的85％的成品湿破裂强度。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述生产和压花的纸为薄纸巾纸。
5.如权利要求4所述的方法，其中所得压花纸具有至少1000μm，优选至少1250μm，并且更优选至少1400μm的平均压花高度。
6.如权利要求4所述的方法，其中递送到所述压花设备并压花的所述纸为薄纸巾纸基质。
7.如权利要求6所述的方法，其中两层薄纸巾纸基质被递送到所述设备并被压花。
8.一种纸制品，所述纸制品具有平均压花高度大于650μm的多个压花并具有未压花湿破裂强度和大于所述未压花强度的85％的成品湿破裂强度。
9.如权利要求8所述的纸制品，其中所述纸层片为薄纸巾纸制品的层片。
10.如权利要求9所述的纸制品，其中所述多个压花具有大于1000μm的平均压花高度和大于所述未压花强度的90％的成品湿破裂强度。
全文摘要
本发明涉及用于生产深嵌套压花的纸制品的包括两个压花滚筒(100，200)的设备，每个滚筒具有在其表面上的多个突出(110，210)。每个滚筒上的突出以非随机图案进行设置，其中各自的非随机图案彼此相配。对齐两个压花滚筒使得各自相配的非随机图案的突出嵌套在一起，使得突出彼此嵌入至大于约1.016mm的深度。每个突出均包括顶平面(130，230)和侧壁(140，240)，其中顶平面和侧壁在突出接角(150，250)处交汇。本发明设备的压花滚筒突出的突出接角具有在约0.076mm至约1.778mm范围内的曲率半径。
文档编号D21F11/14GK1953867SQ200580015788
公开日2007年4月25日 申请日期2005年5月23日 优先权日2004年5月21日
发明者D·N·博特曼, K·B·麦克尼尔, M·A·拉塞尔, G·V·韦格勒, K·M·维维 申请人:宝洁公司