生产吸收性片材的织物起绉和织物内干燥工艺的制作方法

专利名称：生产吸收性片材的织物起绉和织物内干燥工艺的制作方法
生产吸收性片材的织物起绉和织物内干燥工艺
本分案申请是基于申请号为200580011734. 9，申请日为2005年4月19日，发明名称为“生产吸收性片材的织物起绉和织物内干燥工艺”的中国专利申请的分案申请。更具体说，本分案申请是基于申请号为200910174拟6.1，申请日为2005年4月19日，发明名称为“生产吸收性片材的织物起绉和织物内干燥工艺”的分案申请的再次分案申请。
背景技术：
制造纸巾，手巾等的方法是众所周知的，其中包括各种特征，如杨克(Yankee)干燥，穿透干燥，织物起皱，干法起皱，湿法起皱等等。普通的湿压(CWP)工艺与普通的穿透空气干燥工艺相比具有某些优点，其中包括(1)与不是利用热空气的蒸腾干燥法，而是水的机械法除去相关的较低能源成本；和( 更高的生产速度，该速度更容易借助于采用湿压法形成网幅的工艺来实现。另一方面，穿透空气干燥处理已经为新资本投资，特别地为软质、蓬松、特佳品质的薄织物(tissue)和手巾产品的生产所采用。
织物起皱已经与造纸工艺相关联使用，这些工艺包括作为影响产品性能的一种手段的纸幅的机械或压缩脱水。参见Wfeldon的美国专利No 4，689，119和4，551，199 ；Klowak 的4，849，054和4，834，838 ；和Edwards等人的6，287，426。织物起皱工艺的操作已经受到将高或中等稠度的网幅有效地转移到干燥机中的困难所妨碍。也需要指出的是Hermans 等人的美国专利No. 6，350，349，它公开了网幅从旋转转移面上湿转移到织物上的过程。与织物起皱有关的其它专利一般地说包括下列这些4，834，838 ；4, 482，429，4，445，638以及 4，440，597，授权于 Wfells 等人。
与造纸工艺有关，织物模塑法也已经用作提供织构和膨松度的一种手段。在这方面，在Lindsey等人的美国专利No. 6，610，173中可以发现在湿压过程中压印纸幅的方法， 导致了与偏转元件的偏转管道对应的不对称的突起。该‘173专利报道了在压制过程中的差动速度转移可用于改进网幅利用偏转元件的模塑和压印。所生产的薄织物网幅据报道具有特殊组的物理和几何学性能，如图案致密化网络和具有不对称结构的各突起的重复图案。对于使用织构化织物的网幅的湿模塑，也参见下列美国专利=Wendt等人的6，017，417 和 5，672，248 ；Hermans 等人的 5，508, 818 和 5，510, 002 以及 Trokhan 的 4，637，859。对于用于为主要干燥片材赋予织构的那些织物的使用，参见Drew等人的美国专利No. 6，585，855， 和美国出版物No. US 2003/00064。
穿透干燥、起绉的产品已公开在下面专利中M0rgan，Jr.等人的美国专利 No. 3，994，771 ；Morton 的美国专利 No. 4，102, 737 ；和 Trokhan 的美国专利 No. 4，529，480。 在这些专利中描述的方法包括，非常一般地，在多孔载体上形成网幅，加热预干燥该网幅， 用由压印织物部分地限定的辊隙将该网幅施加于杨克式干燥器中，然后从杨克式干燥器中起皱该产品。相对可渗透性的网幅是典型地需要的，使得难以在所希望的水平上采用再循环供料。转移到杨克烘罐中典型地是在约60%至约70%的网幅稠度下进行的。
如以上所指出，穿透干燥产品倾向于显示出增强的蓬松度和柔软度；然而，用热空气的热脱水法倾向于是能量密集的。其中网幅机械地脱水的湿压制操作从能量观点考虑是优选的并且更容易地应用于含有再循环纤维的供料，该再循环纤维倾向于形成比原始纤维有更低渗透性的网幅。许多改进涉及提高压缩脱水产品的蓬松度和吸收性，该产品典型地用造纸毡部分地脱水。
Fiscus等人的美国专利No. 5，851，353教导了用于薄织物产品的圆筒干燥湿网幅的方法，其中部分地脱水的湿网幅被束缚在一对模塑织物之间。该束缚的湿网幅在多个圆筒干燥器上处理，例如，从约40%的稠度到至少约70%的稠度。该片状模塑织物防止该网幅与圆筒干燥器直接接触并在网幅上产生压印痕。也参见kattolino等人的美国专利 No. 5，336，373。
尽管在现有技术领域中取得一些进展，但是现有的湿压方法无法生产出具有优异的物理性能，尤其在较低MD/CD拉伸比率下的提高CD拉伸率(stretch)的高度吸收性网幅，这些性能是用于优质薄织物和手巾产品中所追求。
根据本发明，湿压制的网幅的吸收性、蓬松度和拉伸率能够通过将网幅进行湿织物起皱和将该纤维在起皱织物上重排，与此同时维持再循环那些普通湿压工艺的纤维所需要的高速度、热效率和供料容限，来大幅度地改进。本发明的工艺具有附加的优点，即，现有的设备和设施能够容易地加以改进来实施本发明的工艺，例如通过使用圆筒干燥器，后者特别适合于再循环利用那些可以利用的能量源和/或低品级、价格比较低廉的燃料。发明内容
发明概述
本发明提供制造纤维素吸收性片材的方法，包括
a)从水性造纸供料制备纤维素网幅，该网幅被提供了有较高局部基重的具有可拉伸性网状结构的多个纤维富集区域，该纤维富集区域利用多个较低基重连接区域来互联，该网状结构进一步体现特征于它包括一种在拉伸时能够增加空隙体积的内聚性纤维基料；
b)在基本上维持可拉伸性纤维网状结构的同时干燥该网幅；和
c)拉伸该网幅。
在优选的实施方案中，该网幅在拉伸之前被干燥到至少90%的稠度。
在优选的实施方案中，其中该网幅在拉伸之前被干燥到至少92%的稠度。
在优选的实施方案中，包括拉伸该网幅和提高它的膨松度或增加它的空隙体积。
在优选的实施方案中，包括拉伸该网幅并减少它的侧边度。
在优选的实施方案中，包括拉伸该网幅并使它的纤维富集区域变纤细。
在优选的实施方案中，该水性造纸供料包括次级纤维。优选，纤维富集区域具有多个的微型褶皱，后者具有在纵向的横向上延伸的褶皱线，和其中在纵向上拉伸该网幅会扩展该微型褶皱。
在优选的实施方案中，纤维在纤维富集区域中的取向在横向上发生偏向。
在优选的实施方案中，拉伸该网幅会较少程度地减少该网幅的厚度，与它的基重的减少程度相比。优选，网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸该网幅时低于1。优选，网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸该网幅时低于0.85。 优选，网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸该网幅时低于0. 7。优选，网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸该网幅时低于0. 6。
本发明还提供制造纤维素吸收性片材的方法，包括
(a)制备具有带有多个微型褶皱的可拉伸性网状结构的纤维素网幅，该微型褶皱具有在相对于纵向的横向上的褶皱线；
(b)通过让网幅与干燥器表面接触来干燥该网幅，其中网幅的可拉伸性网状结构基本上得到维持；和
(c)该干燥网幅体现特征于该微型褶皱可以通过拉伸该网幅来膨胀，据此该网幅的空隙体积得到提高。
在优选的实施方案中，该网幅以低于70%的稠度被提供到单层圆筒干燥段中，并在单层圆筒干燥段中被干燥到大于90%的稠度。
在优选的实施方案中，该网幅以低于70%的稠度被提供到双层圆筒干燥段中，并在双层圆筒干燥段中被干燥到大于90%的稠度。
在优选的实施方案中，该网幅以低于70%的稠度被提供到圆筒干燥段中，并在该干燥段中被干燥到大于90%的稠度。
本发明还提供制造纤维素吸收性片材的方法，包括
(a)从水性造纸供料制备纤维素网幅，该网幅被提供了可膨胀的网状结构，该网状结构具有由多个较低基重连接区域来互联的较高局部基重纤维富集区域；
(b)在基本上维持可膨胀的纤维网状结构的同时干燥该网幅；和
(c)膨胀该干燥网幅以增加它的空隙体积。
在优选的实施方案中，纤维富集区域具有在横向上的纤维偏向以及连接区域具有沿着在纤维富集区域之间的方向的纤维偏向。
在优选的实施方案中，该纤维富集区域具有带有在纵向的横向上的褶皱线的多个微型褶皱。
在优选的实施方案中，该干燥网幅经过膨胀使它的空隙体积增加了至少lg/g。
在优选的实施方案中，该干燥网幅经过膨胀使它的空隙体积增加了至少2g/g。
在优选的实施方案中，该干燥网幅经过膨胀使它的空隙体积增加了至少3g/g。
本发明还提供吸收性纤维素网幅，它包括由多个较低局部基重区域互联的较高局部基重的多个纤维富集区域，其特征在于拉伸该网幅会提高它的空隙体积。
在优选的实施方案中，网幅在拉伸时能使空隙体积增加高达25%。
在优选的实施方案中，网幅在拉伸时能使空隙体积增加高达35%。
在优选的实施方案中，网幅在拉伸时能使空隙体积增加高达50%。
在优选的实施方案中，将网幅拉伸30%会使空隙体积增加至少5%。
在优选的实施方案中，将网幅干拉伸45%会使空隙体积增加至少20%。
本发明还提供吸收性纤维素网幅，它包括由多个较低局部基重区域互联的较高局部基重的多个纤维富集区域，特征在于拉伸该网幅会提高它的膨松度。
在优选的实施方案中，将网幅拉伸30%会使它的膨松度增加至少5%。
在优选的实施方案中，将网幅拉伸45%会使它的膨松度增加至少10%。
本发明还提供吸收性纤维素网幅，它包括由多个较低局部基重区域互联的较高局部基重的多个纤维富集区域，特征在于拉伸该网幅会有效减少它的侧边度。
本发明还提供吸收性纤维素网幅，它包括由多个较低局部基重区域互联的较高局部基重的多个纤维富集区域，其特征在于拉伸该网幅会优先使该网幅的纤维富集区域变纤细。
在优选的实施方案中，该网幅引入次级纤维。
在优选的实施方案中，该网幅含有超过50%重量的次级纤维。
本发明还提供吸收性纤维素网幅，它包括由多个较低局部基重区域互联的较高局部基重的多个纤维富集区域，其特征在于在拉伸网幅时网幅厚度比网幅基重更缓慢地减少。
在优选的实施方案中，网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸该网幅时低于0. 85。
在优选的实施方案中，网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸该网幅时低于0.7。
在优选的实施方案中，网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸该网幅时低于0.6。
在优选的实施方案中，该网幅引入次级纤维。优选，该网幅引入至少50%重量的次级纤维。
在优选的实施方案中，该网幅具有从5-30磅/每3000平方英尺令的基重。
本发明提供具有拉伸而成的网状结构的起绉吸收性纤维素网幅，该网状结构具有不同局部基重的多个互联区域，其中包括至少(i)高局部基重的多个纤维富集区域，利用 (ii)多个较低局部基重连接区域来互联，特征在于该网幅具有至少10%的恢复起绉率。
在优选的实施方案中，该网状结构具有不同局部基重的多个互联区域，其中包括至少(i)高局部基重的多个纤维富集区域，利用(ii)多个较低局部基重连接区域来互联， 特征在于该网幅具有至少25%的恢复起绉率。
在优选的实施方案中，该网状结构具有不同局部基重的多个互联区域，其中包括至少(i)高局部基重的多个纤维富集区域，利用(ii)多个较低局部基重连接区域来互联， 特征在于该网幅具有至少50%的恢复起绉率。
在优选的实施方案中，该网状结构具有不同局部基重的多个互联区域，其中包括至少(i)高局部基重的多个纤维富集区域，利用(ii)多个较低局部基重连接区域来互联， 特征在于该网幅具有至少100%的恢复起绉率。
本发明还提供吸收性纤维素网幅，它具有由较低基重连接区域互联的纤维富集的、较高基重的区域的可膨胀的网状结构，特征在于该网幅的空隙体积可通过膨胀该纤维富集区域来提高。
在优选的实施方案中，纤维富集区域具有在横向上的纤维偏向以及连接区域具有沿着在纤维富集区域之间的方向的纤维偏向。
在优选的实施方案中，该纤维富集区域具有带有在纵向的横向上的褶皱线的多个微型褶皱。
在优选的实施方案中，该干燥网幅经过膨胀之后增加它的空隙体积，比未膨胀的已干燥的类似网幅的空隙体积多了至少lg/g。
在优选的实施方案中，该干燥网幅经过膨胀之后增加它的空隙体积，比未膨胀的已干燥的类似网幅的空隙体积多了至少2g/g。
在优选的实施方案中，该干燥网幅经过膨胀之后增加它的空隙体积，比未膨胀的已干燥的类似网幅的空隙体积多了至少3g/g。
在优选的实施方案中，该网幅以低于70%的稠度被提供到单层圆筒干燥段中，并在单层圆筒干燥段中被干燥到大于90%的稠度。
在优选的实施方案中，该网幅以低于70%的稠度被提供到双层圆筒干燥段中，并在双层圆筒干燥段中被干燥到大于90%的稠度。
在优选的实施方案中，该网幅以低于70%的稠度被提供到圆筒干燥段中，并在该干燥段中被干燥到大于90%的稠度
本发明的织物起绉产品典型地包括与较低基重的区域连接在一起的相对提高了基重的纤维富集区域。尤其优选的产品具有可拉性网状结构，当拉伸到更大的长度时它能够扩展，即增加空隙体积和膨松度。通过考虑图1至图6的显微照片和图7至图12的物理性质数据，以及在下面的详细说明部分中讨论的其它数据，这一高度不平常的和令人惊讶的性能能够进一步得到认识。
未拉伸的、织物起绉的网幅的纤维富集区域的显微照片示于图1中，它在沿着MD 的区段中(在照片的左到右)。可以看出该网幅具有与纵向之间横向的微型褶皱，即脊或折皱在⑶上延伸(进入照片中)。图2是与图1类似的网幅的显微照片，其中该网幅已经拉伸45%。在这里看出，微型褶皱已经扩展，沿着纵向从纤维富集区域中分散纤维。不希望受任何理论的束缚，可以相信本发明的这一结构特征，材料在纤维富集区域中的重排或展开， 导致了由该材料所显示出的独特的宏观特性。
因此根据本发明提供了制造织物起绉的吸收性纤维素片材的方法，它包括将造纸供料压缩脱水形成具有造纸纤维的明显随机分布的初生网幅；将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一种速度下运转的移动式转移表面上；在约30%-约60%的稠度下将该网幅从转移面上进行织物起皱，该起皱步骤是在压力下在转移面和起皱织物之间限定的织物起皱辊隙中进行，其中该织物是在比转移面的速度更缓慢的第二速度下运行。该织物图案，辊隙参数，速度δ和网幅稠度进行选择，使得该网幅从转移面上起绉并再分配在起皱织物上形成具有可拉伸性网状结构的网幅，该网状结构具有多个不同局部基重的互连区域，其中包括至少(i)多个高局部基重的纤维富集区域，这些纤维富集区域利用(ii)多个较低局部基重连接区域来互联。该工艺进一步包括干燥该网幅；和拉伸该网幅；其中该网幅的可拉伸性网状结构体现特征于它包括内聚性纤维基料，后者在拉伸时显示出升高的空隙体积。该网幅可以在织物起皱之后和在该网幅风干之前被拉伸；优选，该网幅在拉伸之前被干燥到至少约90 %的稠度。
该网幅可以在织物起皱之后在至少约10%，15%，30%或45%的比率下拉伸。典型地，该网幅是在织物起皱之后被拉伸至约75%。
本发明的方法可以在约10%到约300%的织物起绉率以及约10%到约100%的起绉恢复率之下操作。起绉恢复率可以是至少约20% ；最少约30% ；至少约40% ；至少约 50% ；至少约60% ；至少约80%或至少约100%。同样地，织物褶皱可以是至少约40% ；至少约60%或至少约80%或更高。
该方法优选包括拉伸该网幅，直到它达到至少约6gm/gm的空隙体积为止。拉伸该网幅，直到它达到至少约7gm/gm，8gm/gm, 9gm/gm, 10gm/gm或更高的空隙体积为止，在一些实施方案中也许是所希望的。优选的方法包括拉伸该干燥网幅将它的空隙体积提高了至少约5% ；至少约10% ；至少约25% ；至少约50%或更高。
典型地本发明的制造织物起绉的吸收性纤维素片材的方法包括拉伸该网幅优先地使该网幅的纤维富集区域变纤细，该区域包括具有在CD上偏向的取向的纤维。纤维富集区域最优选具有多个微型褶皱，后者具有相对于纵向而言横向延伸的褶皱线，使得在纵向上拉伸该网幅时会扩展该微型褶皱。令人吃惊地，拉伸该网幅可以提高它的膨松度和缩减该网幅的侧边度(sidedness)。拉伸网幅的步骤尤其可以有效减少该网幅的织物侧的TMI 摩擦值。
因此本发明的另一个方面提供了制造织物起绉的吸收性纤维素片材的方法，它包括将造纸供料压缩脱水形成具有造纸纤维的明显随机分布的初生网幅；将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一种速度下运转的移动式转移表面上；在约30%-约60% 的稠度下将该网幅从转移面上进行织物起皱，该起皱步骤是在压力下在转移面和起皱织物之间限定的织物起皱辊隙中进行，其中该织物是在比转移面的速度更缓慢的第二速度下运行。该织物图案，辊隙参数，速度δ和网幅稠度进行选择，使得该网幅从转移面上起绉并再分配在起皱织物上形成具有可拉伸性网状结构的网幅，该网状结构具有多个不同局部基重的互连区域，其中包括至少(i)多个高局部基重的纤维富集区域，这些纤维富集区域利用(ii)多个较低局部基重连接区域来互联。该工艺进一步包括干燥该网幅；和拉伸该网幅；其中该网幅的可拉伸性网状结构体现特征于它包括内聚性纤维基料，后者在拉伸时显示出提高的膨松度。该方法优选包括拉伸该干燥网幅，使网幅的蓬松度提高了至少约5%或 10%。
根据本发明的制造织物起绉的吸收性纤维素片材的另一种方法包括将造纸供料压缩脱水形成具有造纸纤维的明显随机分布的初生网幅；将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一种速度下运转的移动式转移表面上；在约30%-约60%的稠度下将该网幅从转移面上进行织物起皱，该起皱步骤是在压力下在转移面和起皱织物之间限定的织物起皱辊隙中进行，其中该织物是在比转移面的速度更缓慢的第二速度下运行。该织物图案， 辊隙参数，速度δ和网幅稠度进行选择，使得该网幅从转移面上起绉并再分配在起皱织物上形成具有可拉伸性网状结构的网幅，该网状结构具有多个不同局部基重的互连区域，其中包括至少(i)多个高局部基重的纤维富集区域，这些纤维富集区域利用(ii)多个较低局部基重连接区域来互联。该工艺进一步包括干燥该网幅；和拉伸该网幅；其中拉伸该干燥网幅的步骤可以有效缩减该网幅的侧边度。拉伸该网幅可以使网幅的侧边度缩减至少约 10% ；至少约20%或至少约40%或更高。
本发明的仍然另一个方面是制造织物起绉的吸收性纤维素片材的方法，它包括以下步骤将造纸供料压缩脱水形成具有造纸纤维的明显随机分布的初生网幅；将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一种速度下运转的移动式转移表面上；在约30% -约 60%的稠度下将该网幅从转移面上进行织物起皱，该起皱步骤是在压力下在转移面和起皱织物之间限定的织物起皱辊隙中进行，其中该织物是在比转移面的速度更缓慢的第二速度下运行。该织物图案，辊隙参数，速度δ和网幅稠度进行选择，使得该网幅从转移面上起绉并再分配在起皱织物上形成具有可拉伸性网状结构的网幅，该网状结构具有多个不同局部基重的互连区域，其中包括至少(i)多个高局部基重的纤维富集区域，这些纤维富集区域利用(ii)多个较低局部基重连接区域来互联。该工艺进一步包括干燥该网幅；和拉伸该网幅；其中拉伸该干燥网幅的步骤可以有效地优先使该网幅的纤维富集区域变纤细。
在本发明的仍然另一个方面中提供了制造织物起绉的吸收性纤维素片材的方法， 它包括将造纸供料压缩脱水形成具有造纸纤维的明显随机分布的初生网幅；将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一种速度下运转的移动式转移表面上；在约30% -约 60%的稠度下将该网幅从转移面上进行织物起皱，该起皱步骤是在压力下在转移面和起皱织物之间限定的织物起皱辊隙中进行，其中该织物是在比转移面的速度更缓慢的第二速度下运行。该织物图案，辊隙参数，速度δ和网幅稠度进行选择，使得该网幅从转移面上起绉并再分配在起皱织物上形成具有可拉伸性网状结构的网幅，该网状结构具有多个不同局部基重的互连区域，其中包括至少(i)多个高局部基重的纤维富集区域，这些纤维富集区域利用(ii)多个较低局部基重连接区域来互联。该工艺进一步包括干燥该网幅；和拉伸该网幅；其中该网幅在拉伸之前具有至少20%的断裂伸长率。优选，所生产的网幅在拉伸之前具有至少30 %或45 %的断裂伸长率。在一些优选实施方案，该网幅在拉伸之前具有至少 60%的断裂伸长率。
根据本发明的仍然另一种制造纤维素网幅的方法包括从造纸供料形成初生网幅，该初生网幅具有造纸纤维的一般随机分布；将具有造纸纤维的一般随机分布的网幅转移到在第一种速度下运转的移动式转移面上；干燥该网幅到约30-约60%的稠度，其中包括在转移到该转移面上之前或同时地将该网幅压缩脱水；利用具有含图案的起皱表面的起皱织物，在约30-约60%的稠度下将该网幅从转移面上进行织物起皱，该织物起皱步骤是在压力下在转移面和起皱织物之间限定的织物起皱辊隙中进行，其中该织物是在比转移面的速度更缓慢的第二速度下运行。该织物图案，辊隙参数，速度δ和网幅稠度进行选择，使得该网幅从转移面上起绉并再分配在起皱织物上，从而使该网幅具有多个按照与该织物的含图案的起皱表面对应的图案所排列的纤维富集区域。该工艺进一步包括将该湿网幅保持在起皱织物中；在湿网幅保持在起皱织物中的同时干燥该湿网幅到至少约90%的稠度； 和拉伸该干燥网幅，拉伸该干燥网幅的步骤可以有效地提高它的空隙体积。在一些情况下在网幅保持在起皱织物中的同时该网幅用多个圆筒干燥器进行干燥；而在其它情况下在网幅保持在起皱织物中的同时该网幅用冲击空气干燥器干燥。
在优选的实施方案中，该网幅进行在线拉伸；也许最优选在多个步骤中以增量拉伸，其中在各步骤中该网幅仅仅部分地拉伸。该网幅可以在大于起皱织物速度的纵向速度下操作的第一个辊与在大于第一个辊的纵向速度下操作的第二个辊之间，或在一对辊隙或一个辊隙和一个辊(如果需要的话两者可以在不同速度下运转)之间被拉伸。同样地，该干燥网幅可以在线压延。
本发明的制造织物起绉的吸收性纤维素片材的另一种方法包括将造纸供料压缩脱水形成具有造纸纤维的明显随机分布的初生网幅；将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一种速度下运转的移动式转移表面上；在约30%-约60%的稠度下将该网幅从转移面上进行织物起皱，该起皱步骤是在压力下在转移面和起皱织物之间限定的织物起皱辊隙中进行，其中该织物是在比转移面的速度更缓慢的第二速度下运行。该织物图案，辊隙参数，速度δ和网幅稠度进行选择，使得该网幅从转移面上起绉并再分配在起皱织物上形成具有可拉伸性网状结构的网幅，该网状结构具有多个不同局部基重的互连区域，其中包括至少(i)多个高局部基重的纤维富集区域，这些纤维富集区域利用(ii)多个较低局部基重连接区域来互联。该工艺进一步包括干燥该网幅；和拉伸该网幅，其中该网幅在双层圆筒干燥段中进行圆筒干燥，使得该网幅的织物侧和该网幅的相对侧都接触至少一个干燥圆筒的表面。双层圆筒干燥段在图31和图33中用图解法说明。
本发明的纤维素吸收性片材可以通过如下制得从水性造纸供料制备纤维素网幅；该网幅被提供了多个有较高局部基重的具有可拉伸性网状结构的纤维富集区域，该纤维富集区域利用多个较低基重连接区域来互联，该网状结构进一步体现特征于它包括一种在拉伸时能够增加空隙体积的内聚性纤维基料；在基本上维护可拉伸性纤维网状结构的同时干燥该网幅，和其后拉伸该网幅。与这一方法有关，网幅在拉伸之前可以被干燥到至少约 90%或92%的稠度。拉伸该网幅可以提高膨松度和空隙体积；然而拉伸会缩减侧边度。结果是高度令人希望的和出乎意外的。优异的结果是用包括次级纤维(secondary fiber)的供料实现的。
本发明的特别不平常的特征是，拉伸该网幅会缩减该网幅的厚度(caliper)，其幅度低于它的基重。一般，网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸网幅时低于1 ；典型地，网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸网幅时低于约0. 85 ； 和优选地，网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸网幅时低于约0. 7。在尤其优选的实施方案中，网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸该网幅时低于约0. 6。
本发明工艺的其它方面是用提供了多个微型褶皱的可拉伸性网状结构制备纤维素网幅，该微型褶皱具有相对于纵向而言处于横向的褶皱线；通过网幅与干燥器表面接触来干燥该网幅，其中该网幅的可拉伸性网状结构基本上得到保留和其中干燥网幅体现特征于该微型褶皱可通过拉伸该网幅来膨胀，据此网幅的空隙体积得到提高。该网幅以低于约70%的稠度被提供到单层或双层圆筒干燥段中，并在单层圆筒干燥段中被干燥到大于约 90%的稠度。
本发明的制造纤维素吸收性片材的方法包括从水性造纸供料制备纤维素网幅； 该网幅被提供了可膨胀的网状结构，后者具有利用多个较低基重连接区域来互联的较高局部基重纤维富集区域；在基本上维护该可膨胀的纤维网状结构的同时干燥该网幅；和膨胀该干燥网幅增加它的空隙体积。该纤维富集区域典型地具有在CD上的纤维偏向以及连接区域典型地具有沿着在纤维富集区域之间的方向的纤维偏向。该干燥网幅可以膨胀使它的空隙体积增加至少约lg/g ；至少约2g/g ；或至少约3g/g。
本发明的产品包括吸收性纤维素网幅，后者包括由多个较低局部基重区域互联的多个较高局部基重的纤维富集区域，特征在于拉伸该网幅会提高它的空隙体积。在很多情况下，在拉伸时能够使空隙体积增加至多约25%,35^,50%或更高。在一个优选的实施方案中，将网幅拉伸30%会使空隙体积增加至少约5%和在另一个实施方案中，将网幅干拉伸45%会使空隙体积增加至少约20%。
本发明的另一种产品是吸收性纤维素网幅，后者包括由多个较低局部基重区域互联的多个较高局部基重的纤维富集区域，特征在于拉伸该网幅会提高它的膨松度。典型地， 将网幅拉伸30%会使它的膨松度增加至少约5%和将网幅拉伸45%会使它的膨松度增加至少约10%。
再一种其它产品是吸收性纤维素网幅，后者包括由多个较低局部基重区域互联的多个较高局部基重的纤维富集区域，特征在于拉伸该网幅会有效地缩减该网幅的侧边度和优先地使纤维富集区域变纤细。该吸收性纤维素网幅产品可以引入次级纤维，有时至少 50%或超过50% (重量)次级纤维。
如上所述，该产品具有不平常的和令人惊讶的特征在拉伸时该网幅的厚度 (caliper)比基重更慢地减少，例如在拉伸时网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率低于约0. 85。优选，在拉伸该网幅时网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率是低于约0. 7。在一些尤其优选的产品中，在拉伸时网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率是低于约0. 6。一般，本发明的网幅产品具有从约5-约30磅/每3000平方英尺令(ream)的基重。
本发明的产品的另一个独特方面是它们包括回收的起绉材料作为产品基料的一部分。典型地，该网幅具有至少约10%的恢复起绉。至少约25% ；至少约50% ；或至少约 100 %的恢复起绉率在一些产品中是令人希望的。
本发明提供了吸收性纤维素网幅，它具有由较低基重连接区域互联的纤维富集的、较高基重的区域的可膨胀的网状结构，特征在于该网幅的空隙体积可通过膨胀该纤维富集区域来提高。在优选实施方案中，该纤维富集区域具有在CD上的纤维偏向和该连接区域具有沿着在纤维富集区域之间的方向的纤维偏向，和该纤维富集区域提供了具有相对于纵向而言处于横向的褶皱线的多个微型褶皱。该吸收性纤维素网幅可以膨胀，它的空隙体积与干燥后状况相比(或相对于未膨胀的类似网幅)提高了至少约lg/g ；至少约2g/g ；至少约3g/g或更高。
本发明的仍然再一些其它特征和优点将从下面的叙述和附图变得更明显。


本发明参考下面的附图来详细描述，其中相同的编号表示相同的部分
图1是沿着在织物起皱之后还未拉伸的织物起绉的片材的纤维富集区域的纵向上的截面的显微照片(120X)；
图2是沿着在织物起皱之后已经拉伸45%的本发明的织物起绉的片材的纤维富集区域的纵向上的截面的显微照片(120X)。
图3是在织物中干燥的织物起绉网幅的织物侧的显微照片(IOX)；
图4是在内织物中干燥的、然后拉伸45%的织物起绉网幅的织物侧的显微照片 (IOX)；
图5是图3的网幅的干燥器侧的显微照片(IOX)；
图6是图4的网幅的干燥器侧的显微照片(IOX)；
图7是各种吸收性产品的空隙体积对拉伸率的曲线图8是本发明的织物起绉的、圆筒干燥的网幅的基重、厚度和膨松度-对-拉伸率的曲线图9是织物起绉的、杨克干燥的网幅的基重、厚度和膨松度-对-拉伸率的曲线图10是本发明的织物起绉的、圆筒干燥的网幅的TMI摩擦值-对-膨松度的曲线图11和12是本发明的织物起绉的、在织物内干燥的网幅的TMI摩擦值和空隙体积-对-百分拉伸率的曲线图13是包括多个高基重区域的通孔网幅的显微照片(《()，这些高基重区域由在它们之间延伸的较低基重区域所连接；
图14是显示了图13的网幅的放大图(32X)的显微照片；
图15是显示了被放置在用于制造网幅的起皱织物上的图13的通孔网幅的显微照片(8X)；
图16是显示了用17%织物起绉生产的具有19磅/令的基重的网幅的显微照片；
图17是显示了用40%织物起绉生产的具有19磅/令的基重的网幅的显微照片；
图18是显示了用织物起绉生产的具有27磅/令的基重的网幅的显微照片；
图19是吸收性片材的表面图像(IOX)，标明了对于表面和截面SEM来选取样品的区域；
图20-22是从在图19中见到的片材上取得的材料样品的表面SEM ；
图23和M是在横穿MD的截面上的图19所示片材的SEM ；
图25和沈是在沿着MD的截面上的图19所示片材的SEM ；
图27和28是在也沿着MD的截面上的图19所示片材的SEM ；
图四和30是在横穿MD的截面上的图19所示片材的SEM ；
图31是生产根据本发明的吸收性片材的造纸机的示意图32是显示了制造本发明产品的另一个造纸机的一部分的示意图33是显示了制造本发明产品的又一个造纸机的一部分的示意图34是网幅拉伸时的空隙体积-对-基重的曲线图35是显示了本发明的网幅的纵向模量的图解，其中各横坐标为了清楚起见已经位移；
图36是本发明的圆筒干燥产品的纵向模量-对-百分拉伸率的曲线图37是本发明的各种产品的厚度变化-对-基重的曲线图38是各种织物起绉的网幅的厚度变化和空隙体积变化-对-基重变化的曲线图39是织物起绉的网幅的厚度-对-所施加真空的曲线图40是织物起绉的网幅和各种起皱织物的厚度-对-所施加真空的曲线图41是本发明的各种纤维网幅的TMI摩擦值-对-拉伸率的曲线图42是各种产品的空隙体积变化-对-基重变化的曲线图；和
图43是显示了本发明产品和普通湿压(CWP)吸收性片材的“MD/⑶拉伸比率”对 “由喷流/丝网(jet to wire)速度δ ”的代表性曲线的图解。具体实施方式

详细叙述
本发明参考几个实施方案和多个实施例进行详细描述。此类讨论仅仅是为了举例11/77 页说明的目的。在所附权利要求中阐明的本发明的精神和范围之内的对于具体实施例的改进对于本领域中的技术人员来说是显而易见的。
在这里使用的术语给出了与紧接着在下面阐明的举例性质的定义一致的它的寻堂音殳巾思^xV ο
在整个说明书和权利要求中，当我们谈到具有纤维取向的明显随机分布(或使用类似术语)的初生网幅时，我们指当已知的成形技术用于将供料沉积在成形织物上时所导致的纤维取向的分布。当在显微镜下观察时，即使取决于喷流/丝网速度(the jet to wire speed)，可能有相对于纵向取向的显著偏向，使得该网幅的纵向拉伸强度超过横向拉伸强度，该纤维仍然有随机取向的外观。
除非另作说明，“基重”，BffT, bwt等等是指产品的3000平方英尺令的重量。稠度指初生网幅的固体含量百分数，例如，按照完全干燥的基础来计算。“空气干燥”指残留水分，按照惯例对于纸浆至多约10%水分和对于纸张有至多约6%水分。具有50%水和50% 完全干燥的纸浆的初生网幅具有50%的稠度。
该术语“纤维素”，“纤维素片材”等等在意义上包括引入了含有纤维素作为主要成分的造纸纤维的任何产品。“造纸纤维”包括原始纸浆或再循环(二次)纤维素纤维或含有纤维素纤维的纤维混合物。适合于制造本发明的网幅的纤维包括非木纤维，如棉纤维或棉衍生物，马尼拉麻，南非槿麻，沙巴草，亚麻，芦苇草，稻草，黄麻，甘蔗渣，马利筋属植物花纤维，和菠萝叶纤维；以及木纤维，如从每年落叶树和针叶树获得的那些，其中包括软木纤维， 如北方和南方软木牛皮纸纤维；硬木纤维，如桉树，枫木，桦树，山杨等。造纸纤维能够利用现有技术领域中的技术人员熟悉的许多化学制浆方法中的任何一种来从它们的来源物质释放出来，此类方法包括硫酸盐，亚硫酸盐，多硫化物，碱法制浆，等等。如果需要的话该纸浆能够通过化学方法漂白，其中包括使用氯，二氧化氯，氧，碱金属过氧化物等。本发明的产品可以包括普通纤维(不论从原始纸浆还是从再循环的来源得到)和高粗糙度富含木质素的管式纤维的共混物，如漂白化学热机械纸浆(BCTMP)。“供料(Furnishes)”和类似术语指包括用于制造纸类产品的造纸纤维，任选的湿强度树脂，解粘结剂和类似原料的一种水性组合物。
“圆筒干燥”指通过网幅与鼓形干燥器接触且同时该网幅不粘附于该干燥器表面上来干燥网幅，典型地同时该网幅也与织物接触。在单层系统中，该网幅的仅仅一面接触该鼓，而在普通的两层系统中，该网幅的两面接触干燥器表面，这可从图32和33看出，下面将进行讨论。
如在这里使用的，术语“将网幅或供料压缩脱水”指通过在脱水毡上湿压的机械脱水，例如，在一些实施方案中通过利用在网幅表面上连续地施加的机械压力就象在压辊和压瓦之间的辊隙中一样，其中该网幅与造纸毡接触。术语“压缩脱水”用来区别一些工艺，其中网幅的初始脱水主要通过热方式来进行，例如在以上指出的TroWian的美国专利 No. 4，529，480和Farrington等人的美国专利No. 5，607，551中通常就是这样。压缩脱水网幅因此指，例如，通过对其施加压力从具有低于30%左右的稠度的初生网幅中除去水和 /或通过对其施加压力将网幅的稠度提高了约15%或更高。
起皱织物和类似术语指适合于实施本发明的方法的携带图案的织物或带，并且优选是足够可渗透的，使得在网幅保持在起皱织物中的同时使该网幅干燥。对于该网幅转移14到另一个织物或表面(不是该起皱织物)进行干燥的情况，该起皱织物可具有较低的渗透性。
“织物侧”和类似术语指网幅的与起皱和干燥用织物接触的那一侧。“干燥器侧”和 “圆筒侧”是该网幅的与网幅的织物侧相对的那一侧。
Fpm指英尺/分，而稠度指网幅的重量百分数纤维。
MD指纵向和⑶指横向。
辊隙参数包括，没有限制，轧点压力，辊隙长度，支承辊硬度，织物接近角，织物引出角度，均勻性，以及在辊隙的表面之间的速度S。
辊隙长度指辊隙表面发生接触的长度。
当网幅在拉伸时能够显示出空隙体积增加时，可拉伸性网状结构“基本上得到维持(保存)”。
“在线”和类似术语指不从生产该网幅的造纸机中除去该网幅所进行的工艺步骤。 当它在卷绕之前没有切断的情况下被拉伸或压延时，网幅在线拉伸或压延。
移动式转移面指一个表面，该网幅从该表面上起绉进入到该起皱织物中。移动式转移面可以是下面所述的转鼓的表面，或可以是连续光滑运送带的表面或具有表面织构等的另一种移动织物。移动式转移面需要支持该网幅和促进高固体起皱，这可从下面的讨论领会到。
在这里报导的厚度和/或膨松度可以使用所说明的1，4或8片厚度来测量。各片材被堆叠和在堆叠体的中心部分上进行厚度测量。优选，试验样品在 230C 士 1.0°C (73.4° 士 1.8° F)的氛围中在50%相对湿度下调理至少约2小时，和然后用 Thwing-Albert Model 89-II-JR 或Progage Electronic Thickness Tester,以 2_ 英寸(50. 8-mm)直径测砧，539士 10克净荷重和0. 231英寸/秒下降率进行测量。对于成品试验，每片的试验产品必须具有与销售产品相同的层数。对于通常的试验，选择八个片材并堆叠在一起。对于卫生巾试验，在堆叠之前将卫生巾展开。对于从绕线器上退绕的基片试验， 所试验的各片材必须具有与从绕线器上退绕生产的相同层数。对于从造纸机卷筒上松下的基片试验，必须使用单层(single plies)。片材在MD上定向排列被堆叠在一起。在通常的压花或印刷产品上，如果完全有可能的话，在这些区域中避免测量。膨松度也能够通过将厚度除以基重，以体积/重量的单位表达。
本发明的产品的吸收性用简单的吸收性测试器来测量。简单的吸收性测试器是测量薄织物，卫生巾，或手巾的样品的亲水性和吸收性的特别有用的装置。在这一试验中2.0 英寸直径的薄织物，卫生巾，或手巾的样品被安放在顶部平直塑料盖与底部刻纹槽的样品板之间。该薄织物，卫生巾，或手巾样品圆盘利用1/8英寸宽圆周法兰面积来固定就位。样品没有由夹持器压缩。通过Imm直径导管将73° F的去离子水在底部样品板的中心上引入到样品中。该水处于_5mm的静水压头。在测量的开始由仪器机构所引入的脉冲引发流动。水因此利用毛细管作用被该薄织物，卫生巾，或手巾样品从这一中心进入点沿径向向外浸渗。当水浸渗的速率下降到低于0.005gm水/每5秒时，该试验终止。从贮器中除去的并被样品吸收的水的量被称量并报导为水的克数/每平方米的样品或水的克数/每克的片材° 在实践中，使用 M/KSystems Inc. Gravimetric Absorbency Testing System。这是可从 M/K Systems Inc. , 12 Garden Street，Danvers，Mass.，01923 获得的商业系统。也称为SAT的WAC或吸水容量实际上由仪器本身测得。WAC被定义为重量-对-时间曲线具有 “零”斜率的点，即样品已经停止吸收。试验的终止标准是以经过固定的时间之后所吸收的水重量的最大变化来表达的。这基本上是重量-对-时间曲线的零斜率的估计。该程序使用经过5秒时间间隔的0. 005g的变化作为终止标准；除非规定了“Slow SAT”，在这种情况下中断标准是在20秒中的Img。
干拉强度(MD和CD)，拉伸率，它们的比率，模量，破裂模量，应力和应变是用标准 Instron试验设备或以各种方式构型设计的其它合适伸长拉伸试验机来测量的，典型地使用在23°C 士 1°C (73.4° F士 1° F)的气氛中在50%相对湿度下调理了 2小时的薄织物或手巾的3或1英寸宽的带材。拉伸试验是在2英寸/min的十字头速度下进行的。模量是以磅/英寸/每英寸的伸长来表达，除非另有说明。
拉伸比率简单地是由前述方法测定的数值的比率。除非另作说明，拉伸性能是干片材性能。
“织物起绉比率”是在起皱织物和成型丝网之间的速度差的表达并且典型地作为紧接着在织物起皱之前的网幅速度与紧接着在织物起皱之后的网幅速度的比率来计算，成型丝网和转移面典型地但不一定地在同一速度下操作
织物起绉比率=转移圆筒速度+起皱织物速度织物起绉也能够表达为按照下式计算的百分比
织物起绉，百分数=[织物起绉比率-1] X 100 %
从具有750fpm的表面速度的转移圆筒到具有500fpm的速度的织物发生起绉的网幅具有1. 5的织物起绉比率和50%的织物起绉。
该拉伸比类似地计算，典型地作为缠绕速度与起皱织物速度的比率。拉伸率可以表示为从拉伸比中减去1，再乘以100%所得到的百分数。施加于试样上的“拉长率”或“拉伸率”是从最终长度除以它在拉伸之前的长度的比率计算的。除非另作说明，拉伸率指相对于刚刚干燥之后的网幅的长度而言的伸长率。这一量也可以表示为百分数。例如4”试样被拉伸至5”具有5/4或1. 25的拉伸比和25%的拉伸率。
总起皱率是作为成型丝网速度与卷筒速度的比率来计算的并且％总起绉是
总起绉％=[总起绉率-1] X100%
具有2000fpm的成型丝网速度和IOOOfpm的圆筒速度的工艺将具有2的线性或总起皱率和100%的总起绉百分率。
网幅的恢复起绉率是当网幅伸长或拉伸时所消去的织物褶皱的量。这一量计算如下和表示为百分数
恢复起绉％= [1-%总起绉织物起绉率]X 100%
具有25%的总起绉和50%的织物起绉的工艺将具有50%的恢复起绉率。
恢复起绉率称为当定量起绉的量和施加于特殊网幅上的拉伸率时的起绉恢复率。 具有成型丝网52、转移圆筒76、起皱织物80以及卷收筒106的在图31中所示类型的造纸机40的各种量的样品计算值将在下面表1中给出。恢复的织物褶皱是产品属性，它涉及在下面的图和实施例中见到的膨松度和空隙体积。
表1-织物起绉，拉伸率和恢复起绉率的样品计算
起绉织物起绉织物起拉伸总起绉总起绉 恢复
丝网圆筒拉伸比
织物率 绉X率％ 率 百分数 起绉率
fpmfpmfprn%X%%
10005007502. 00100% 1. 550%1. 3333%67S
2000150016001. 3333%1. 0676. Vh1. 2525%25S
2000150020001. 3333%1. 3333S1. 000%100%
3000150026252. 00100%1.7575X1.1414%86X
3000 2000 2500 1. 50 50% 1.25 25X 1.20 20% 6OX摩擦值和侧边度是通过对于在Dwiggins等人的美国专利No. 6，827，819中讨论的 TMI方法加以改进来计算的，这ー改进方法描述如下。在拉伸时摩擦值或侧边度的百分数变 化率是以在没有拉伸时的初始值与拉伸值之间的差异再除以该初值为基础的并且表示为 百分数。侧边度和摩擦偏差测量能够通过使用Lab Master Slip & Friction tester, Model 32-90来完成，它具有特殊的高灵敏度荷载测量用选择和自定义顶部和样品支持模 块，该试验仪可以从以下途径获得Testing Machines Inc.2910 Expressway Drive SouthIslandia，N. Y. 11722800-678-3221www. testingmachines. com适配接受摩擦传感器，后者可以从下面途径获得Noriyuki UezumiKato Tech Co. , Ltd.Kyoto Branch OfficeNihon-Seimei-Kyoto-Santetsu Bldg. 3FHigashishiokoji-Agaru, Nishinotoin-DoriShimogyo-ku,Kyoto 600-8216Japan81-75-361-6360katotechimxl. alpha-web. ne. jpLab Master Slip and Friction tester的软件经过改进之后使之(1)取回和直 接记录关于当摩擦传感器跨越样品时施加于摩擦传感器上的力的瞬时数据；( 计算该数 据的平均值；03)计算在这些瞬时数据点中的每ー个点与所计算的平均值之间的差异的偏 差一绝对值；和(4)计算整个扫描的平均偏差，以克报道。在试验前，试样应当在23. 0°C 士 1°C (73. 4° F士 1.8° F)的气氛中调理，和50% 士2%R.H.试验也应该在这些条件下进行。样品应该仅仅由边和角来进行操作并且样品的 所试验区域的任何触碰应当减到最少，因为样品是准确质量的，以及物理性能因为野蛮操作或油污从手转移到试验仪上而容易地发生变化。
试验的样品通过使用切纸机获得直边，作为3-英寸宽(⑶)X5-英寸长(MD)带条，来制得；具有明显缺陷的任何片材被除去并用可接受的片材置换。这些尺寸对应于标准拉伸试验，允许同一试样首先在拉伸试验机中伸长，然后测试表面摩擦。
将各试样放置于测试器的样品台上，试样的边缘与样品台和夹紧装置的前边对齐排列。将金属框架放置于该试样的表面上在样品台的中心位置且同时通过温和地将试样片材的外边缘修光滑来保证该试样在框架下方是平直的。将传感器小心地放置于试样上，其中传感器分支处于传感器夹持器的中间。在各试样的每一边上进行两次MD-扫描。
为了计算样品的TMI摩擦值，在各片材的每一侧上进行传感器头的两次MD扫描， 其中从该片材的织物侧的第一次MD扫描获得的平均偏差值被记录为MDfi ；在片材的织物侧上的第二次扫描所获得的结果被记录为MDF2。MDdi和MDd2是在该片材的干燥器侧(圆筒或杨克侧)上进行的扫描的结果。
织物侧的TMI摩擦值计算如下ΤΛΗ rv MDFI+MDF2
TMI FVf =-^-这-F 2
同样地，干燥器侧的TMI摩擦值计算如下ΤΛΗ T^, MDDI + MDm
TMIFVd =-—-—
整个片材摩擦值能够作为织物侧和干燥器侧的平均值计算，如下ΤΛΗ T^, TMI FVf + TMI FVd[嶋]TMI—FVavg=^———
获得了侧边度，作为在该片材的两侧之间摩擦有多少不同的指征。该侧边度定义为
这里“U”和“L”下标指两侧(织物侧和干燥器侧)的摩擦偏差的上下值一即较大的摩擦值总是被放入公式的分子中。
对于织物起绉的产品，该织物侧摩擦值高于该干燥器侧摩擦值。侧边度不仅考虑在该片材的两侧之间的相对差，而且考虑总体摩擦水平。因此，低侧边度值通常是优选的。
PLI或pli指磅力/每线性英寸。
Pusey和Jones (P & J)硬度(凹陷)是根据ASTM D 531测量的，并且指凹陷数 (标准试样和条件)。
速度δ指线速度的差异。
下面所述的空隙体积和/或空隙体积比率是通过用非极性P0R0FIL 液体饱和片材和测量所吸收的液体的量来测定的。所吸收的液体的体积等价于在片材结构内的空隙体积。该百分重量增加(PWI)表示为所吸收液体的克数/每克的在片材结构中的纤维再乘以100，如以下所表示。更具体地说，对于所试验的各单层片材样品，选择8个片材和裁切成 1英寸Xl英寸正方形(在纵向上1英寸和在横向上1英寸)。对于多层产品样品，各层是作为独立实体来测量的。多层样品应该从用于试验的各层位置上分离成独立的各单层和共 8个片材。为了测量吸收性，称量和记录各试样的干燥重量，精确至0.0001克。将试样置于含有比重为1.875克/每立方厘米的P0R0FIL 液体(可从Coulter Electronics Ltd.， Northwell Drive, Luton, Beds, England ；Part No. 9902458 获得)的盘子中。在 10 秒后， 用镊子在一个角的非常小的边缘(1-2毫米)夹起该试样并从液体中取出。让该角在最上面来夹持该试样，让过量液体经过30秒滴淌掉。将试样的较低角轻轻地轻触(低于1/2秒接触)在#4滤纸(Whatman Lt.，Maidstone, England)上，以除去任何过量的最后部分液滴。立即称量该试样，在10秒之内，记录该重量精确至0. 0001克。各试样的PWI，表示为 P0R0FIL 液体的克数/每克的纤维，计算如下
PffI = [(W2-W1)ZffJX 100%
其中
“W/’是试样的干重，以克计；和
"W2"是试样的湿重，以克计。
全部八个独立试样的PWI按照以上所述方法来测定，八个试样的平均值是样品的PffIo
该空隙体积比率是通过将PWI除以1.9(流体的密度)将所得比率表达为百分数来计算的，而空隙体积(gms/gm)简单地是重量增加率；S卩，PWI除以100。
在压力辊隙中织物起皱过程中，该纤维再分配在该织物上，使得该工艺能够容忍低于理想成形条件，就象有时对于弗德林尼尔造纸机成形器所见到的那样。弗德林尼尔造纸机的成形段包括两种主要零件，流料箱和弗德林尼尔造纸机平台。后者由在各个排水控制设备上运行的丝网组成。实际的成形是沿着弗德林尼尔造纸机平台进行。排水，取向的剪切，和沿着该平台产生的湍流的流体动力效应一般是在成形过程中的控制因素。当然， 该流料箱也在该过程中具有重要的影响作用，通常在比纸幅的构造元件更大的规模上。因此该流料箱会引起大规模的效果，如在跨越该机器的全宽度上的流量、速度和浓度的分布的变化；由接近刮刀(slice)的加速流动在纵向之前上产生并在纵向上定向排列的旋涡条纹；和随时间变化的脉冲或流入到流料箱中的脉动。MD-定向排列的涡旋在流料箱排出料中的存在是常见的。弗德林尼尔造纸机成形器进一步描述在The Sheet Forming Process, Parker, J. D. , Ed.，TAPPI Press (1972，1994 年再版)Atlanta，GA。
根据本发明，吸收性纸幅是通过将造纸纤维分散到水性造纸供料(淤浆)中并将该水性供料沉积到造纸机器的成型丝网上来制备的。任何合适的成型流程都可以使用。例如，除了弗德林尼尔造纸机成形器之外的广泛但非穷举的清单包括新月形成形器，C-形包裹双丝网成形器，S-形包裹双丝网成形器，或吸取胸辊成形器。该成形织物能够是任何合适多孔单元，其中包括单层织物，双层织物，三层织物，光聚合物织物，等等。在成形织物领域中的非穷举的背景技术包括美国专利No. 4，157，276 ；4, 605，585 ；4, 161，195 ；3, 545，705 ；3，549，7423，858，623 ；4,041,989 ；'i,071,050 ；'i，112，982 ；'i，149，571 ；'4，182，3814，184，5194，314，589 ；'4，359，069 -1, 376，455 -1, 379，735 -1，453，573 -1, 564，0524，592，3954,611,639 -1, 640，741 -1，709，732 ；ζ1，759，391 ；ζ1，759，976 -1，942，0774，967，085 ；4，998，568 ；5，016，678 ；5，054，525 ；5，066，532 ；5，098，519 ；5，103，874 ； 5，114，777 ；5，167，261 ；5，199，261 ；5，199，467 ；5，211，815 ；5，219，004 ；5，245，025 ； 5，277，761 ；5, 328，565 ；和5，379，808，全部这些专利以它们的全部内容被引入这里供参考。特别为本发明可使用的一种成形织物是由Voith Fabrics Corporation, Shreveport, LA制得的Voith织物系列成形织物2164。
水性供料在成型丝网或织物上的泡沫体形成法可以用作控制片材在织物起皱时的渗透性或空隙体积。泡沫体形成技术已公开在美国专利No. 4，543, 156和加拿大专利 No. 2，053，505中，它们的公开内容被引入这里供参考。发泡的纤维供料是由纤维与发泡的液体载体混合所得的水性淤浆制成，刚好在后者被引入到流料箱中之前。提供到该系统中的该液体淤浆具有在约0. 5重量百分数至约7重量百分数纤维之间，优选在约2. 5重量百分数至约4. 5重量百分数之间的稠度。该液体淤浆被添加到含有50-80%空气(按体积) 的包括水，空气和表面活性剂的起泡液中，利用来自自然紊流的简单混合作用和在处理部件中所固有的混合作用来形成具有在约0. 至约3wt%纤维的范围内的稠度的起泡纤维供料。该纸浆作为低稠度淤浆的添加会导致从成型丝网中回收供料的起泡液。过量的起泡液从系统中排出并可以在其它地方使用或经过处理从中回收表面活性剂。
该供料可含有化学添加剂来改变所生产的纸的物理性能。这些化学过程能够由本领域中技术人员很好地理解并且可以按照任何已知的结合方式来使用。此类添加剂可以是表面改性剂，软化剂，解粘剂，强度助剂，胶乳，不透明剂，荧光增白剂，染料，颜料，施胶剂， 阻隔性化学品，助留剂，减溶剂，有机或无机交联剂，或它们的结合物；这些化学品任选地包括多元醇，淀粉，PPG酯，PEG酯，磷脂，表面活性剂，多胺，HMCP (疏水改性阳离子聚合物)， HMAP(疏水改性阴离子聚合物)等等。
该纸浆能够与强度调节剂如湿强度剂，干强度剂和解粘剂/软化剂等等混合。合适的湿强度剂是本领域中技术人员已知的。有用的强度助剂的全面但非穷举的清单包括脲甲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂，乙醛酸化聚丙烯酰胺树脂，聚酰胺-表氯醇树脂等等。热固性聚丙烯酰胺是通过如下生产的让丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)反应生产出阳离子型聚丙烯酰胺共聚物，它最终与乙二醛反应生产出阳离子交联湿强度树脂， 乙醛酸化聚丙烯酰胺。这些材料一般描述在授权于Coscia等人的美国专利No 3，556，932 和授权于Williams等人的美国专利No 3，556，933中，其中两者都以全部内容引入这里供公开。这一类型的树脂是由Bayer Corporation以PAREZ 631NC商品名销售。不同摩尔比的丙烯酰胺/-DADMAC/乙二醛可用于生产交联树脂，它可用作湿强度剂。此外，其它二醛能够代替乙二醛来产生热固性湿强度特性。特别有用的用途是聚酰胺-表氯醇湿强度树脂， 它的例子是由 Hercules Incorporated of Wilmington,Delaware 以商品名 Kymene 557LX 和 Kymene 557H 和由 Georgia-Pacific Resins, Inc 以商品名AmreS 销售。这些树脂和制造该树脂的方法已描述在美国专利No. 3，700, 623和美国专利No. 3，772，076中，每个专利以全部内容引入这里供参考。聚合物-表卤代醇树脂的广泛描述已给出在Chapter 2 Alkaline-Curing Polymeric Amine-Epichlorohydrin, 由 Espy 在 Wet Strength Resins and Their Application(L. Chan，Editor，1994)之中，该文献以全部内容被引入这里供参考。湿强度树脂的适度综合目录由W^estfelt描述在Cellulose Chemistry and Technology, 13卷，第813页，1979，它被引入这里供参考。
合适的临时湿强度剂同样地可以包括。有用的临时湿强度剂的全面但穷举的清单包括脂肪族和芳族醛，其中包括乙二醛，丙二醛，丁二醛，戊二醛和双醛淀粉，以及取代的或反应的淀粉，二糖，多糖，脱乙酰壳多糖，或具有醛基和任选的氮基团的单体或聚合物的其它已反应聚合物反应产物。代表性含氮的聚合物，它适宜地与含醛的单体或聚合物反应，包括乙烯基-酰胺，丙烯酰胺和相关含氮的聚合物。这些聚合物为含有醛的反应产物赋予正电荷。另外，其它从市场上可买到的临时湿强度剂，如由Bayer制造的PAREZ 745，与例如在美国专利No. 4，605，702中公开的那些一起，都能够使用。
该临时湿强度树脂可以是包括用于提高纸类产品的干和湿抗拉强度的醛单元和阳离子单元的各种水溶性有机聚合物之中的任何一种。此类树脂已描述在美国专利 No 4，675，394 ；5，240，562 ；5，138，002 ；5，085，736 ；4，981，557 ；5，008，344 ；4，603，176 ； 4，983，748 ；4，866，151 ；4，804，769 和 5，217，576 中。可以使用由 National Starch and Chemical Company of Bridgewater, N. J.以商标CO—BOND 1000 禾口CO—BOND 1000 Plus销售的改性淀粉。在使用以前，该阳离子醛式水溶性聚合物能够通过将维持在大约 240华氏度的温度和约2. 7的pH下的大约5%固体的水性淤浆预热大约3. 5分钟来制备。 最后，该淤浆能够通过添加水来骤冷和稀释，生产在低于约130华氏度下大约1. 0%固体的混合物。
也可从National Starch and Chemical Company获得的其它临时湿强度剂是以商标C0~B0ND 1600和CO-BOND 2300销售的。这些淀粉是作为胶态水分散体提供并且在使用之前不需要预热。
能够使用临时湿强度剂如乙醛酸化聚丙烯酰胺。临时湿强度剂如乙醛酸化聚丙烯酰胺树脂是通过如下生产的让丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)反应生产出阳离子型聚丙烯酰胺共聚物，它最终与乙二醛反应生产出阳离子交联临时性或半永久性湿强度树脂，乙醛酸化聚丙烯酰胺。这些材料一般描述在授权于Coscia等人的美国专利No 3，556，932和授权于Williams等人的美国专利No 3，556，933中，其中两者都以全部内容引入这里供公开。这一类型的树脂是由Bayer hdustries以PAREZ 631NC商品名销售。不同摩尔比的丙烯酰胺/DADMAC/乙二醛可用于生产交联树脂，它可用作湿强度剂。此外，其它二醛能够代替乙二醛来产生湿强度特性。
合适干强度剂包括淀粉，瓜尔胶，聚丙烯酰胺，羧甲基纤维素等等。特别有用的是羧甲基纤维素，它的例子是由Hercules Incorporated of Wilmington，Delaware以商品名 Hercules CMC销售的。根据一个实施方案，该纸浆可以含有约0-约15磅/吨的干强度剂。 根据另一个实施方案，该纸浆可以含有约1-约5磅/吨的干强度剂。
合适的解粘剂同样地是本领域中技术人员已知的。解粘剂或软化剂也可以被引入到纸浆中或在网幅形成之后喷雾在网幅上。本发明也可以与软化剂材料一起使用，后者包括但不限于从部分地酸中和的胺衍生的那一类型的酰胺基胺盐。此类材料已公开在美国专利 No. 4，720，383 中。Evans，Chemistry and Industry,5 July 1969，pp. 893-903 ；Egan, J. Am. Oil Chemist，s Soc.，Vol. 55 (1978)，pp. 118-121 :和 Irivedi et al·，J. Am. Oil Chemist，s Soc. ,June 1981，pp. 754-756，以它们的全部内容引入这里供参考，指明软化剂常常仅仅作为复杂混合物，而不是作为单一化合物来商购获得。尽管下面的讨论集中于主要品种，但应该理解，实际上一般能够使用市场上可买到的混合物。
Quasoft 202-JR是合适的软化剂材料，它可以通过将油酸和二亚乙基三胺的缩合产物加以烷基化来形成。使用不足的烷基化剂(例如，硫酸二乙酯)和仅仅一个烷基化步骤，随后进行PH调节以使非乙基化物质质子化的合成条件将得到由阳离子乙基化和阳离子非乙基化物质组成的混合物。较少比例(例如，约10%)的所得酰胺基胺会环化得到咪唑啉化合物。因为这些材料的仅仅咪唑啉部分是季铵化合物，在组成上总体是PH-敏感的。 因此，在使用这一类型的化学品的本发明实施中，在流料箱中的PH应该是大约6到8，更优选6到7和最优选6. 5到7。
季铵化合物，如二烷基二甲基季铵盐也是合适的，特别当该烷基含有约10到对个碳原子时。这些化合物的优点是对于PH相对不敏感。
能够使用可生物降解的软化剂。代表性可生物降解的阳离子型软化剂/解粘剂已公开在美国专利 No 5，312，522 ；5，415，737 ；5，262，007 ；5，264，082 ；和 5，223，096 中，所有的这些专利以全部内容引入在这里供参考。化合物是季属氨化合物的可生物降解的二酯， 季铵化的胺-酯，和用季铵氯化物和二酯双二十二烷基二甲基氯化铵官能化的可生物降解的植物油型酯，并且是代表性可生物降解的软化剂。
在一些实施方案中，特别优选的解粘剂组合物包括季属胺组分以及非离子表面活性剂。
该初生网幅典型地在造纸毡上脱水。任何合适的毡都可以使用。例如，毡可具有双层基础编织物，三层基础编织物，和层压基础编织物。优选的毡是具有层压基础编织设计的那些。对于本发明特别有用的湿压制毡是由Voith Fabric制造的Vector 3。在压制毡领域中的背景技术包括美国专利No 5,657, 797 ；5, 368,696 ；4, 973, 512 ；5, 023, 132 ； 5，225，269 ；5，182，164 ；5，372，876 ；和 5，618，612。公开在 Curran 等人的美国专利 No. 4，533,437中的不同压制毡同样地可以使用。
合适的起皱织物包括单层，多层，或复合的、优选开孔的结构。织物可具有下列特性中的至少一种(1)在起皱织物的与湿网幅接触的一侧(“顶”侧)上，纵向(MD)线条的数量/每英寸(目数)是10到200和横向(CD)线条的数量/每英寸(支数)也是10到 200 ； (2)线条直径典型地小于0. 050英寸；(3)在顶侧上，在MD关节(knuckle)的最高点与 ⑶关节的最高点之间的距离是约0. 001英寸到约0. 02或0. 03英寸；(4)在这两层面之间有通过MD或⑶线条形成的关节，给予该片材以外形结构，为三维山/谷外观；(5)该织物能够以任何合适的方式取向以便实现对于产品的加工和对于产品的性能而言的预期效果； 长的经线关节可以在顶侧上以增大在产品中的MD脊，或长的纬线关节可以在顶侧上，如果在网幅从转移圆筒转移到起皱织物上时希望有更多的CD脊影响起皱特性的话；和(6)该织物可以制成为显示出悦目的某些几何图案，该图案典型地在每两个到50个经纱之间重复。 合适的商购的粗糙织物包括由Voith Fabrics制造的多种织物。
该起皱织物可以因此属于在Farrington等人的美国专利No. 5，607，551，7-8 栏中描述的类型，以及描述在TroWian的美国专利No. 4，239, 065和Ayers的美国专利 No. 3，974，025中的织物类型。此类织物可具有约20到约60根长丝/每英寸并且是从直径典型为约0. 008英寸到约0. 025英寸的单丝聚合物纤维形成的。经纬单丝两者可以，但不一定地具有相同的直径。
在一些情况下该长丝经过编织和至少在Z-方向(该织物的厚度)上互补迂回构22型设计，以获得第一组或阵列的两组长丝的共平面型顶面-平面交叉；和预定第二组或阵列的亚顶面交叉。这些阵列是散布的，这样顶面-平面交叉的各个部分在织物的顶面中限定了一排的柳条吊篮状空腔，这些空腔在纵向(MD)和横向(CD)上以交错排列关系配置，和因此各空腔覆盖了至少个亚顶面交叉。这些空腔通过包括多个顶面-平面交叉的各个一部分的桩状轮廓离散地在视野中包围在平面视图中。织物的环可以包括热塑性材料的热定形单丝；共平面型顶面-平面交叉的顶面可以是单平面的平整表面。本发明的特定实施方案包括缎纹编织物以及三个或更多个梭口的杂混纹编织物，和约IOX 10到约120X120根长丝/每英寸G X 4到约47 X 47/每厘米)的网孔支数，虽然网孔支数的优选范围是约18 X 16 到约55 X 48根长丝/每英寸(9X8到约22 X 19/每厘米)。
代替压印织物，干燥器织物可以用作起皱织物，如果希望这样的话。合适织物已描述在授权于Lee的美国专利No 5，449，026 (编织式样)和5，690，149 (堆叠MD扁纱式样) 以及授权于Smith的美国专利No. 4，490，925 (螺旋形式样)。
如果弗德林尼尔造纸机成形器或其它缝隙成形器按照在图31中所示那样来使用，则该初生网幅可以用真空盒和蒸汽掩蔽层来调理，直至它达到了适合于转移到脱水毡中的固体含量为止。该初生网幅可以在真空协助下被转移到该毡上。在新月形成形器中， 真空辅助的使用是不必要的，因为该初生网幅是在成形用织物和毡之间形成的。
实施本发明的优选方式包括圆筒干燥该网幅，与此同时该网幅与也可用作干燥用织物的起皱织物接触。圆筒干燥能够单独或与冲击空气干燥相结合使用，如果按照以下所述那样两层干燥段布局是可用的，则该结合是尤其合适的。冲击空气干燥也可以用作干燥该网幅的唯一手段，因为如果需要的话该网幅保持在织物中，或可以与圆筒干燥器相结合使用。合适的旋转冲击空气干燥设备已描述在授权于Watson的美国专利No. 6，432，267和授权于Watson等人的美国专利No. 6，447，640中。由于本发明的工艺能够在现有设备上作合理的修改之后容易地实施，任何现有的平直干燥器能够理想地使用，从而同样节约资金。
另外地，该网幅可以在织物起皱之后进行穿透干燥(through-dried)，在现有技术中是众所周知的。代表性参考文献包括授权于Cole等人的美国专利No. 3，342，936 ；授权于Morgan, Jr.等人的美国专利No. 3，994，771 ；授权于Morton的美国专利No. 4，102，737 ； 和授权于Trokhan的美国专利No. 4，529，480。
参见附图，图1显示了沿着织物起绉的、未拉伸的片材10的MD方向的横截面 (120X)，示出了纤维富集区域12。将会认识到，纤维富集区域12的纤维具有在CD上偏向的取向，尤其在区域12的右侧，其中该网幅接触起皱织物的关节。
图2示出了在织物起皱和干燥之后拉伸45%的片材10。在这里看出，当区域12 的微型褶皱扩展或展开时，区域12在纵向上变纤细或分散。拉伸网幅显示出提高的膨松度和空隙体积，相对于未拉伸的网幅而言。参考图3-12可以进一步理解结构和性质变化。
图3是在没有网幅的相当大的后续拉伸时所制备的本发明织物起绉网幅的织物侧的显微照片(10X)。在图3中看出，片材10具有由较低基重区域14连接的多个非常显著的高基重、纤维富集的区域12，后者具有在横向(CD)上偏向取向的纤维。从照片可以看出，连接区域14具有沿着在纤维富集区域12之间的方向延伸的纤维取向偏向。另外还看出，纤维富集区域12的微型褶皱的褶皱线或折皱纹沿着该CD延伸。
图4是经过织物起绉、干燥和随后拉伸45%的本发明的织物起绉网幅的织物侧的显微照片(10X)。在图4中看出，片材10仍然具有由较低基重区域14连接的多个较高基重区域12 ；然而，通过比较图3和4可以了解到，在网幅拉伸之后纤维富集区域12更不明显。
图5是图3的网幅的干燥器侧(即该网幅的与起皱织物相对的侧)的显微照片 (IOX)。该网幅是织物起绉的和干燥的，没有拉伸。这里可以看出较高基重的纤维富集区域 12以及连接纤维富集区域的较低基重区域14。这些结构特征在网幅的干燥器或“罐”侧上一般不太明显；然而例外的是，当织物起绉网幅10被拉伸时，纤维富集区域的变细或展开也许更容易地在该网幅的干燥器侧上观察到，正象在图6中看出的那样。
图6是经过织物起绉的、干燥的和随后拉伸45%的根据本发明制备的织物起绉网幅10的干燥器侧的显微照片(IOX)。在这里看出，纤维富集的高基重区域12在变纤细时多少会“打开”或展开(在图1和2中在更高的放大倍数下也可以看出)。在网幅拉伸时，较低基重区域14保持相对完整。换句话说，当网幅拉伸时，纤维富集区域优先地变纤细。在图6中进一步看出，相对压缩的纤维富集区域12已经在该片材中扩展。
不希望受任何理论束缚，可以相信在这里描述的对网幅进行织物起皱会生产出在局部基重上有明显变化的内聚性纤维网状结构。在该网幅被干燥的同时该网络基本上得到保存，例如使得干拉伸该网幅将使纤维富集区域多少分散或变纤细并增加该网幅的空隙体积。本发明的这一属性在图6中通过在该网幅拉伸到更大长度时在区域12上的网幅中微型褶皱打开来显示出来。在图5中，未拉伸网幅的相应区域12保持关闭。
图7-12同样地说明了本发明的工艺和产品的特征。
图7是织物起绉的圆筒干燥(织物内干燥)网幅以及经过织物起绉和然后在起绉脱离之前用粘合剂施加于杨克式干燥器上的类似网幅的空隙体积-对-百分拉伸率的曲线。在图7中可以看出，两种网幅在拉伸时显示出悬殊的行为。经过织物起绉的、用粘合性施加于杨克式干燥器并用起皱轮叶从杨克式干燥器起绉的网幅在拉伸时显示出空隙体积的减少。另一方面，织物起绉的和然后保留在织物中和进行圆筒干燥的网幅在拉伸时显示出空隙体积的明显增加。
在图8中，织物起绉的、圆筒干燥的网幅的基重、厚度和膨松度是对于百分拉伸率来描绘曲线的。在这里看出，在更高的拉伸率下基重比厚度更多地减少，导致膨松度(厚度 /基重)的增加。这一数据与图6 —致，它显示了随着微型褶皱打开，纤维富集区域12变细。
图9是织物起绉的/杨克式干燥和起绉的网幅的类似于图8的曲线图，其中可以看出，在拉伸时厚度和基重在或多或少相同的速率下减少。
图10是各种织物起绉的/圆筒干燥的样品的TMI摩擦值-对-膨松度的曲线图， 而图11和12显示了 TMI摩擦值和空隙体积-对-百分拉伸率。从这些图可以看出，该网幅的侧边度在拉伸时减少，主要归因于在网幅拉伸时该网幅的织物侧的摩擦值的减少。
本发明工艺和它的优选产品进一步参考图13至30来理解。图13是极低基重、网眼式网幅20的显微照片，该网幅具有由多个较低基重连接区域M互联的多个较高基重伞形(pileated)区域22。连接区域M的纤维素纤维具有沿着它们在伞形区域22之间延伸的方向发生偏向的取向，这也许在图14的放大图中最佳地看出。在局部基重区域中的取向和变化是令人惊讶的，鉴于以下事实初生网幅当在从其(转移面)中进行湿织物起绉之前形成并主要地未被扰乱地转移到转移面上时具有明显随机的纤维取向。所给予的有序结构在极低基重区域中明显看出，其中网幅20具有开式部分沈和因此是网眼状结构。
图15显示了网幅和起皱织物观，在从转移圆筒上起绉之前在一般随机形成到 40-50%左右的稠度之后该纤维在湿起皱辊隙中再分配在起皱织物上。
尽管包括伞形和再定向的区域的结构在极低基重的网眼式实施方案中容易地观察到，但是当基重增加时同样能够看见本发明产品的有序结构，其中纤维30的包覆区域覆盖该伞形和连接区域，就象在图16至18中见到的那样，因此片材32具有基本上连续的表面，就象特别在图25和观中见到的那样，其中较暗的区域具有较低的基重，而几乎实心白色区域是相对压缩的纤维。
工艺参数变量等等的影响也可以从图16至18中鉴别。图16和17两者显示 19磅片材；然而，根据基重变化的该图案在图17中更显著，因为织物起绉高得多(40%对 17% )。同样地，图18显示了在起皱下的较高基重网幅(27磅)，其中该伞形的、连接和包覆区域全部是明显的。
纤维从一般随机排列再分布到包括取向偏向的有图案的分布之中以及与起皱织物结构对应的纤维富集区域之中仍然可以参考图19至30来鉴别。
图19是显示纤维素网幅的显微照片(IOX)，从该纤维素网幅制备了一系列的样品并获得扫描电子显微照片(SEM)来进一步显示纤维结构。在图19的左侧，显示了一个表面区域，从该区域制得了 SEM(负像)表面图像20，21和22。在这些SEM中可以看出，连接区域的纤维具有沿着它们在伞形区域之间的方向发生偏向的取向，正如前面关于该显微照片所指出的。在图20，21和22中进一步看出，所形成的包覆区域具有沿着纵向的纤维取向。 该结构特征在图23和M中相当引人注目地显示。
图23和M是沿着图19的XS-A线的截面(负像)视图。尤其在200倍放大(图 24)下看出，该纤维向着观察平面或纵向来取向，因为当样品截切时大部分的纤维被切断。
图25和沈是沿着图19的样品的XS-B线的(负像)截面，显示了较少数切断纤维，尤其在显微照片的中间部分上，再次显示了在这些区域中的MD取向偏向。在图25中指出，在左侧的纤维富集区域中看见U型折叠。
图27和28是图19的样品沿着XS-C线的截面(负像)的SEM。在这些图中看出， 该伞形区域(左侧)“堆积”成更高局部基重。另外，在图^WSEM中看出，大量的纤维已经在伞形区域(左侧)中切断，显示纤维在相对于MD的横向方向(在这种情况下沿着CD) 在这一区域中再定向。也值得注意的是，当从左到右移动时所观察到的纤维末端的数量减少，表明从伞形区域离开时向着MD取向。
图四和30是沿着图19的XS-D线截切的截面的SEM(负像)。在这里看出随着跨越该CD，纤维取向偏向发生变化。在左边，在连接或集束区域中，看见大量的“末端”，表明MD偏向。在中间，随着伞形区域的边缘横跨而有较少的末端，表明有更多CD偏向，一直到接近另一个连接区域为止，并且切断纤维再次变得更丰富，再次表明增加了 MD偏向。
纤维的所需再分布可通过稠度，织物或织物图案，辊隙参数，和速度δ，以及在转移面和起皱织物之间的速度差异的合适选择来实现的。至少lOOfpm，200fpm，500fpm， 1000fpm，1500fpm或甚至超过2000fpm的速度δ是在一些条件下实现纤维的所希望的再分布和各项性能的结合所需要的，这将从下面的讨论变得更清楚。在很多情况下，约500fpm 到约2000fpm的速度δ将是足够的。初生网幅的形成，例如，流料箱喷流和成型丝网或织物速度的控制同样是重要的，以便获得该产品的所希望性能，尤其MD/⑶拉伸比率。同样地， 在维持该网幅的可拉伸性网状结构的同时进行干燥，尤其如果希望通过拉伸网幅来充分地提高膨松度的话。在下面讨论中看出，下面的突出参数进行选择或控制以便在产品中实现所希望的一组的特性在该工艺的特定点(尤其在织物起绉)的稠度；织物图案；织物起皱辊隙参数；织物起绉比率；速度δ，尤其转移面/起皱织物和流料箱喷流/成型丝网；和该网幅的织物起绉后处置。本发明的产品与普通产品在下表2中对比。
表2-典型的网幅件能的对比
性能普通的湿压普通的穿透干燥高速度织物起绉SAT g/g4106-9*厚度40120+50-115MD/CD拉伸> 1> 1< 1CD拉伸率(％ )3-47-155-15
*密耳/8片
参见图31，用图解法显示了用于实施本发明的造纸机40。造纸机40包括成形段 42，压制段44，起绉辊46 (其中该网幅从转移辊76上起绉)，以及圆筒干燥器段48。成形段 42包括流料箱50，成形用织物或丝网52，它支持在多个辊上以提供成形平台51。因此提供了成型辊讨，支持辊56，58以及辊60。
压制段44包括支持在辊64，66，68，70和瓦式压辊72上的造纸毡62。瓦式压辊 72包括压瓦74，用于将网幅紧压在转移圆筒或辊76上。转移辊或圆筒76可以加热，如果需要的话。辊76包括转移面78，在制造过程中网幅沉积在该转移面上。起绉辊46部分地支持压印织物80，后者也支持在多个的辊82，84和86上。
干燥器段48也包括多个的圆筒干燥器88，90，92，94，96，98和100，如该图中所示， 其中圆筒96，98和100处于第一层和圆筒88，90，92和94处于第二层。圆筒96，98和100 直接接触该网幅而在另一层中圆筒接触该织物。在其中网幅通过织物与圆筒90和92分离的这一双层排列中，有时有利的是在90和92提供冲击空气干燥器，它们可以是钻孔的圆筒，从而在用图解法在91和93标明了气流。
还提供了卷收筒段102，它包括在图中用图解法显示的导辊104和卷收筒106。
造纸机40在运转，使得网幅在由箭头108，112，114，116和118指明的纵向上运行，如在图31中看出。低稠度，一般低于0.5%，典型地约0.2%或更低的造纸供料被沉积在织物或丝网52上从而在平台51上形成网幅110，如在图中所显示。网幅110在纵向上被传输到压制段44并转移到压毡62上，在图31中可以看出。在这方面，该网幅典型地在丝网52上被脱水到约10%和15%的稠度，然后转移到该毡上。因此，辊64可以是真空辊以协助转移到该毡62上。在毡62上，网幅110脱水到典型地约20% -25%的稠度，之后进入到在120处标明的加压辊隙中。在辊隙120中该网幅利用瓦式压辊72被加压到圆筒76 上。在这方面，该瓦74施加压力，在压力之下该网幅在转移辊上在约40-50 %的稠度下被转移到辊76的表面78上。转移辊76在第一种速度下在由114指明的纵向上转动。
织物80在由箭头116指明的方向上运行并且在122处指明的起皱辊隙中拾取网幅110。织物80是在比辊76的转移面78的第一种速度更缓慢的第二种速度下运行。因此，该网幅在纵向上提供了约10-约300%的量的织物起绉。
该起皱织物限定起皱辊隙在一定距离，在该距离中起皱织物80适合于接触辊76 的表面78 卩，对于网幅施加较大压力使之紧贴在该转移圆筒上。为此目的，支承(或起皱)辊46可以具有柔软的可变形表面，它将增加起皱辊隙的长度和增加在织物和片材之间的织物起皱角度并且接触点或瓦式压辊能够用作辊46以便在高冲击织物起皱辊隙122 中增加与该网幅之间的有效接触，在该辊隙中网幅110被转移到织物80并在纵向上行进。 通过在起绉辊隙处使用不同的设备，有可能调节织物起皱角度或与起绉辊隙之间的引出角度。可以在具有约25到约90的Pusey and Jones硬度的辊46上使用覆盖物。因此，有可能通过调节这些辊隙参数来影响纤维的再分布的性质和量，可能在织物起皱辊隙122处发生的层离/解粘。在一些实施方案中希望重新构造Z轴方向纤维间特性，而在其它情况下希望仅仅在网幅的平面上影响性能。该起皱辊隙参数能够在各个方向上影响纤维在网幅中的分布，其中包括在Z轴方向以及该MD和CD上诱导变化。在任何情况下，从转移圆筒转移到起皱织物上是高冲击性的，在于该织物比该网幅更缓慢地运行并且发生相当大的速度变化。典型地，在从转移圆筒转移到到织物上的过程中，该网幅起绉了在10-60%之间的任何值和甚至更高。
起皱辊隙122 一般在约1/8"到约2〃，典型地1/2"到2"之间的任何数值的织物起皱辊隙距离上延伸。对于32根⑶线条/每英寸的起皱织物，网幅110将在辊隙中遇到在约4到64根之间的任何数量的纬线长丝。
在辊隙122中的轧点压力，即，在起绉辊46和转移辊76之间的荷载适宜是 20-200，优选40-70磅/每线性英寸(PLI)。
在织物起绉之后，网幅110保留在织物80中并供应给干燥器段48。在干燥器段 48中该网幅被干燥到约92-98%的稠度，之后被卷绕在卷收筒106上。需要指出的是，在干燥段中提供了与织物80上的网幅直接接触的多个加热干燥辊96，98和100。干燥圆筒或辊96，98和100蒸汽加热到可用于干燥该网幅的高温。辊88，80，92和94同样地被加热， 虽然这些辊直接接触织物和不直接接触网幅。如果当网幅保留在织物80时希望对网幅施加真空，则在103处提供任选的真空模塑箱。
在尤其优选的实施方案中，卷筒106在比织物80更高的速度下运转，以使当网幅 110从织物80上转移到卷筒106上时网幅110被拉伸，即伸长。在很多情况下卷筒拉伸了在10-100%之间的任何量是合适的。另外地，该网幅可以离线拉伸。
在本发明的一些实施方案中，希望除去在该工艺中的开式前纺，如在该起皱和干燥织物与卷筒106之间的开式前纺。这能够通过将起皱织物延伸到卷筒并将网幅直接从织物转移到卷筒上来实现，正如一般在授权于Rugowski等人的美国专利No. 5，593，545中所公开的那样。
本发明提供了以下优点较低等级的能源能够用于提供干燥网幅的热能。就是说， 根据本发明不需要提供穿透干燥质量的热空气或适合于干燥罩用的热空气，因为圆筒96， 98和100可以从包括废物回收的任何来源来加热。同时，现有设备热回收得以利用，因为实施该工艺的设备变化是最小的。一般，本发明的重要优势是它可以利用现有的制造资产如圆筒干燥器和平直造纸机的弗德林尼尔造纸机成形器以便制造供薄织物和手巾用的优质基础片材，因此大大降低了制造高级产品所需的资本投资。在很多情况下，造纸机圆筒能够改造，无需移走该机器的湿端或干端。
在图32中还显示了造纸机200的一部分，它包括具有压毡203和转移辊206的加压段202。网幅205通过将该网幅湿压到圆筒206上来转移，按照以上对于图31所述的那样。
造纸机200还包括织物起皱段208，其中网幅205经过织物起绉到织物210上。
此外还提供了单层干燥器段212，后者具有多个圆筒干燥器214，216，218，和220。 还在载体织物210上提供多个导辊如辊222，224，226，228，230，232，234和236。在干燥器段之后，网幅205被转移到拉伸段238中，后者包括第一拉伸辊MO以及第二拉伸辊M2。
在下游的是压延机站M4，包括压延辊M6，导辊250和缠绕卷筒252。
与普通造纸机中一样，该片材经过形成，压制和施加于支承辊206上。在这方面提供了压辊254以及多个导辊如辊256，毡203在它们之上运行。支承辊206可利用许多方式来加热，这些方式用于改进压制操作的效率。压制步骤将片材脱水并附着于辊206上足以将它携带绕过圆筒206到达一个位置，在该位置上片材205利用在208处的差速辊隙被起绉到织物210上。在208上的转移将该片材充分地模塑到织物上，使得该片材和织物通过最后干燥保持在一起。为了进一步增强这一模塑性能，任选地提供真空箱258。典型地，真空箱258增加多达约50%或更多的厚度，这取决于片材/织物结合物受到的压差。在这方面，在约5英寸水银柱至约30英寸水银柱之间的任何值的压差都可以使用。
在任选的真空箱处理之后，该片材在保持在织物中的同时在干燥段212中通过干燥圆筒214至220被干燥到希望的最终干燥度。本领域中的技术人员将会认识到，干燥段 212是“单层”干燥装置。该片材从织物210上分离并被提供到辊240上。优选，辊240是在比织物210稍微快一些的速度下运转。另一个辊242在比辊240快并且比织物210更快的速度下运转，以便将该片材拉伸至希望的伸长率。如果需要，网幅205可以在压延站244 被压延。在本发明工艺的许多应用中，在图32中显示的在线压延是优选的。
根据本发明，该片材在压延之前被拉伸或拔拉，以使网幅205具有优异的触觉性能以及改进的吸收性。触觉光滑度也能够通过在织物中干燥该片材到至少约80%干燥度和然后在传统圆筒干燥段中最后干燥来实现，其中两侧都与热的圆筒干燥机接触。这将减少在片材的圆筒或干燥器侧与片材的织物侧之间的触觉差异。一个此类装置用图解法显示在图33中，在下面讨论。
在图33中还显示了又一个造纸机器300的部分示意图，它包括压制段302，其中网幅304从造纸毡306上转移到转移圆筒308上。压制段302包括压辊310以及导辊如辊 312来支持毡306。
在转移圆筒308附近提供了包括织物起皱辊隙316的织物起皱站314，其中网幅 304转移到起皱织物318上。起皱织物318支持在多个辊如辊320，322，324，326和3 上。 还任选在起皱织物段中包括一个或多个干燥圆筒如干燥圆筒330，以便当网幅在纵向335 上运动时进一步干燥该网幅。在织物起皱之后，该网幅被转移到两层圆筒干燥段332。干燥段332包括第一个干燥用织物334，和第二个干燥用织物336。任选提供真空瓦338以协助28从起皱织物上转移到干燥织物上。干燥用织物中的每一个被安装在多个导辊如辊340，342， 344,346等之上。
该干燥段还包括第一层346的干燥圆筒以及第二层348的干燥圆筒。层346包括圆筒350，352，354和356，而层348包括干燥圆筒358，360，362和364。
网幅304是由传统方法形成，并且当网幅304以纤维取向的明显随机分布被施加于转移圆筒308上时在压制段302上压缩脱水。该网幅然后在起皱辊隙316中从圆筒308 的表面上起绉。在这方面将认识到，织物318在低于圆筒308表面的转速的速度下运行，以便在网幅中赋予织物起绉并且将已施加于圆筒308上的明显随机网幅进行重排，使得该网幅具有在各种显微照片中所示的纤维偏向。任选地，如果需要的话，真空是在375处施加。
在起皱后，该网幅在纵向335上由织物318传输并且任选地在该网幅转移到干燥用织物上之前由一个或多个圆筒如圆筒330进一步干燥。
任选地，网幅304在真空瓦338的协助下被转移到干燥用织物如织物334上。该网幅通过另外让该网幅的表面与干燥圆筒接触来在干燥圆筒350-364的表面上干燥，正如所示那样。
从该图中可以看出，该网幅的织物侧接触到348层的干燥圆筒(即圆筒358，360， 362和364)的表面。同样地可以看出，织物起绉的网幅304的空气侧接触到在346层中的干燥圆筒(即圆筒350、352、3M和356)的表面。通过这一过程，网幅的侧边度在干燥过程中减少了。触觉性能和吸收性通过提供拉伸和/或压延来进一步增强，正如以上关于图31 所讨论的那样。
实施例1-8和实施例A-F
利用在图31-33中所示类型的装置，以不同量的织物起绉和整个起绉来制备一系列的吸收性片材。通常，50/50南方软木牛皮纸/南方硬木牛皮纸供料为36m(M编织物，在片材上有CD关节)所使用。不使用化学品如解粘剂和强度树脂。该织物起绉比率是约1.6。 该片材在支承辊上通过使用约25pli的线性力在约50%稠度下进行织物起绉；之后通过让其与加热的干燥圆筒接触来让片材在织物中干燥，从织物上分出并缠绕到造纸机的卷筒之上。来自这些试验的数据在表3中被指定为实施例1-8，其中也规定了织物起皱后拉伸率。
通过使用压缩脱水、织物起皱和杨克式干燥(代替圆筒干燥)用装置作进一步试验，其中该网幅用含有聚乙烯醇的粘合剂粘附于杨克圆筒上并通过刮刀起皱来除去。来自这些试验中的数据作为实施例A-F给出在表3中。
权利要求
1.吸收性纤维素网幅，它包括由多个较低局部基重区域互联的较高局部基重的多个纤维富集区域，特征在于拉伸该网幅会提高它的空隙体积。
2.根据权利要求1的吸收性纤维素网幅，其特征在于网幅在拉伸时能使空隙体积增加高达25%。
3.根据权利要求1的吸收性纤维素网幅，其特征在于网幅在拉伸时能使空隙体积增加高达；35%。
4.根据权利要求1的吸收性纤维素网幅，其特征在于网幅在拉伸时能使空隙体积增加高达50%。
5.根据权利要求1的吸收性纤维素网幅，其特征在于将网幅拉伸30%会使空隙体积增加至少5%。
6.根据权利要求1的吸收性纤维素网幅，其特征在于将网幅干拉伸45%会使空隙体积增加至少20%。
7.吸收性纤维素网幅，它包括由多个较低局部基重区域互联的较高局部基重的多个纤维富集区域，其特征在于拉伸该网幅会提高它的膨松度。
8.根据权利要求7的吸收性纤维素网幅，其特征在于将网幅拉伸30%会使它的膨松度增加至少5%。
9.根据权利要求7的吸收性纤维素网幅，其特征在于将网幅拉伸45%会使它的膨松度增加至少IOV0o
10.根据权利要求1的吸收性纤维素网幅，其特征在于拉伸该网幅会有效减少它的侧边度。
11.根据权利要求10的吸收性纤维素网幅，其特征在于拉伸该网幅会优先使该网幅的纤维富集区域变纤细。
12.根据权利要求11的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅引入次级纤维。
13.根据权利要求11的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅含有超过50%重量的次级纤维。
14.吸收性纤维素网幅，它包括由多个较低局部基重区域互联的较高局部基重的多个纤维富集区域，其特征在于在拉伸网幅时网幅厚度比网幅基重更缓慢地减少。
15.根据权利要求14的吸收性纤维素网幅，其特征在于网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸该网幅时低于0. 85。
16.根据权利要求14的吸收性纤维素网幅，其特征在于网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸该网幅时低于0. 7。
17.根据权利要求14的吸收性纤维素网幅，其特征在于网幅的厚度缩减百分率/基重缩减百分率的比率在拉伸该网幅时低于0. 6。
18.根据权利要求14的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅引入次级纤维。
19.根据权利要求18的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅包括至少50%重量的次级纤维。
20.根据权利要求14的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅具有从5-30磅/每3000平方英尺令的基重。
21.根据权利要求1的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅具有至少10%的恢复起
22.根据权利要求21的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅具有至少25%的恢复起 绉率。
23.根据权利要求21的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅具有至少50%的恢复起绉率。
24.根据权利要求21的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅具有至少100%的恢复起绉率。
25.吸收性纤维素网幅，它具有由较低基重连接区域互联的纤维富集的、较高基重的区域的可膨胀的网状结构，其特征在于该网幅的空隙体积可通过膨胀该纤维富集区域来提尚ο
26.根据权利要求25的吸收性纤维素网幅，其特征在于纤维富集区域具有在横向上的纤维偏向以及连接区域具有沿着在纤维富集区域之间的方向的纤维偏向。
27.根据权利要求25的吸收性纤维素网幅，其特征在于该纤维富集区域具有带有在纵向的横向上的褶皱线的多个微型褶皱。
28.根据权利要求25的吸收性纤维素网幅，其特征在于该干燥网幅经过膨胀之后增加它的空隙体积，比未膨胀的已干燥的类似网幅的空隙体积多了至少lg/g。
29.根据权利要求25的吸收性纤维素网幅，其特征在于该干燥网幅经过膨胀之后增加它的空隙体积，比未膨胀的已干燥的类似网幅的空隙体积多了至少2g/g。
30.根据权利要求25的吸收性纤维素网幅，其特征在于该干燥网幅经过膨胀之后增加它的空隙体积，比未膨胀的已干燥的类似网幅的空隙体积多了至少3g/g。
31.根据权利要求27的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅以低于70%的稠度被提供到单层圆筒干燥段中，并在单层圆筒干燥段中被干燥到大于90%的稠度。
32.根据权利要求27的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅以低于70%的稠度被提供到双层圆筒干燥段中，并在双层圆筒干燥段中被干燥到大于90%的稠度。
33.根据权利要求27的吸收性纤维素网幅，其特征在于该网幅以低于70%的稠度被提供到圆筒干燥段中，并在该干燥段中被干燥到大于90%的稠度。
全文摘要
制造纤维素网幅的方法包括从造纸供料形成初生网幅，该初生网幅具有造纸纤维的一般随机分布；将具有造纸纤维的一般随机分布的网幅转移到在第一种速度下运转的移动式转移面上；干燥该网幅到约30-约60％的稠度，其中包括在转移到该转移面上之前或同时地将该网幅压缩脱水；利用具有含图案的起皱表面的起皱织物，在约30-约60％的稠度下将该网幅从转移面上进行织物起皱，该起皱步骤是在压力下在转移面和起皱织物之间限定的织物起皱辊隙中进行，其中该织物是在比转移面的速度更缓慢的第二速度下运行，该织物图案，辊隙参数，速度δ和网幅稠度进行选择，使得该网幅从转移面上起绉并再分配在起皱织物上，从而使该网幅具有按照与该织物的含图案的起皱表面对应的图案所排列的多个纤维富集区域，任选地在湿网幅保持在起皱织物中的同时干燥该湿网幅。优选，所形成的网幅体现特征于在拉伸时它的空隙体积会增加。
文档编号B31F1/12GK102517964SQ20111042
公开日2012年6月27日 申请日期2005年4月19日 优先权日2004年4月19日
发明者F·C·玛瑞, G·H·瑟普尔, G·文德特, S·J·麦卡洛, S·L·爱德华兹 申请人:福特詹姆斯公司