专利名称：无皱纹纸幅及其制备方法
技术领域：
本发明通常涉及用于毛巾和薄页纸的无皱纹纸幅，更准确地说，本发明涉及通过在原纸中改进均匀度而制备无皱纹纸幅的方法。
授权于Sanford等人的US 3，301，746告知了通过在吸水纸上压印织物节状图案而形成吸水纸的方法。Sanford等人告知了一种方法，借此，该造纸配料被传送至成形网。将未压实的纸幅真空脱水并传至压印织物上。压印织物将纸幅带经一热空气干燥器，以将纸幅预热干燥从30%至80%的干度。将仍支撑在压印织物上的预干燥的纸幅相对于扬克式烘缸进行压榨并传至扬克式烘缸表面，然后在扬克式烘缸表面将该纸幅起皱。Sanford等人还告知了另一实施方案，其中，将造纸配料直接分布在压印织物上。在支撑在该压印织物上的同时，将纸幅再一次地进行真空脱水，预热干燥，然后相对于扬克式烘缸进行压榨并传至扬克式烘缸的表面。然后，将该纸幅从扬克式烘缸的表面剥离。
授权于Morton的US 4，102，737告知了一种双网成形操作，其中，用于预热干燥湿纸幅的成形(foraminous)干燥/压印的织物被延伸至该双网的成形区。如Sanford的专利中所说，使用压印织物，最终将该纸幅传至在其上进行压榨的扬克式烘缸的表面上，然后在该烘缸上进行起皱。在将该纸幅传至扬克式烘缸表面之前，将该纸幅预热干燥至至少约30%的纤维浓度，最好预热干燥至约30%和约98%之间的纤维浓度。
授权于Wells等人的US 4，440，597告知了通过使用从支撑织物传递至传递织物或压印织物(负牵引力)的不同的速度而使湿铺纸胚变短的方法。该纸幅最终被传递至扬克式烘缸并在其上进行起皱。在传递至该扬克式烘缸表面之前，预干燥该纸幅。
授权于Cook等人的US 5，048，589告知了一种无皱纹和/或拭擦毛巾纸，它是通过下述步骤制得的，首先将包括化学剥离剂的配料成形，将该配料在成形网上沉积，将在成形网上的该纸幅传至穿透干燥器，以将纸幅进行非压缩干燥，然后在无起皱下从成形网上取下干燥的纸幅。Cook等人还进一步建议，从成形网传递至穿透干燥器可利用负牵引力来实现。借助负牵引力，意思是成形网运动比穿透干燥带快。
本发明的目的是提供一种用于制备无皱纹毛巾纸和薄页纸的低密度纸原纸的方法。
本发明的另一目的是提供一种用于制备低密度纸原纸的方法，就强度、松厚度、厚度和吸收能力而言，该原纸有显著的改进的均匀度。
本发明的还有一个目的是提供一种用于制备低密度纸原纸的方法，其中，脱水不是通过对该纸幅的过度压榨而完成的。
本发明的另外还有一个目的是提供一种用于制备用于毛巾纸和薄页纸的低密度纸原纸的方法，就强度和定量而言它在机器方向具有更小的偏差。
本发明的特征在于提供一种用于制备在其中具有致密化图案的低密度纸原纸的方法，其中，细小纤维集中在致密化图案中。
本发明的另一特征在于提供一种用于干燥其中具有致密化图案的用于毛巾纸和薄页纸的低密度纸原纸的方法，其中，使加至配料中的化学制剂产生迁移，并由此集中在成品纸页的一个表面上，特别是集中在致密化图案的一个表面上。
本发明的进一步的目的是提供一种用于制备不依赖于使用化学剥离剂的低密度纸原纸的制备方法。
简单地说，在阅读了在此所列的详细说明书、权利要求书和附图后，本发明的这些和许多其它的特征、目的和优点将变得更加清楚。用于制备具有约7至约70磅/令定量的强的、松厚的吸水纸页的这些目的、特征和优点通过下述步骤实现。首先，利用浓度为约0.10%至约0.20%固体的配料在成形织物上形成纸幅，非压缩地将该纸幅脱水，以致使该纸幅的干度在约8%至约40%，然后，借助真空引纸，将该纸幅从成形织物传递至有节的、压印的或支撑的织物上。然后，在支撑在该压印织物上的同时，将该纸幅相对于一个或多个罐状干燥器轻轻地压榨，由此在该纸幅中形成致密化的图案。在该纸幅被约束在压印织物和干燥罐之间的同时，实现了纸幅的罐状干燥，其干度从不大于约40%至至少约60%。在此，术语“约束罐状干燥”通常是指纸幅被罐干燥，并被保持在支撑织物和罐状干燥器表面之间。而且，在干燥罐上施加剥离剂(release)可能是必需的，以致使当该纸幅传过干燥罐时，该纸页不从压印织物上剥离。此外，当成形织物的传动比压印织物更快，由此使这种传递带有负牵引力时，这对实施本发明方法的传递步骤是有益的。在此术语“罐干燥”和“干燥罐”通常是指并包括扬克式烘缸和其它坚固表面的、旋转的加热辊筒。
图1是用来实施本发明方法的造纸设备的示意图。
图2是本发明另一实施方案的示意图。
图3又是另一个实施本发明的示意图。
图4是对由100%约束罐干燥和100%穿透干燥制得的试样原纸的平均纵向抗张强度(盎司/英寸)与纵向抗张强度变率(标准偏差)的标绘图。
图5是对由100%约束罐干燥和100%穿透干燥制得的试样原纸的平均横向抗张强度(盎司/英寸)与横向抗张强度变率(标准偏差)的标绘图。
图6描绘了在此提供的纵向抗张强度数据所收集试样的试样图案。
图7描绘了在此提供的定量所收集试样的试样图案。
图8描绘了在此提供的横向抗张强度数据所收集试样的试样图案。
首先看一下图1，图1是本发明优选实施方案的示意图，其中，网前箱10将配料12传送到卷绕在真空胸辊16上的成形织物14上。该配料的纤维浓度优选的是从约0.08%至约0.6%，更优选是从约0.1%至约0.5%，最优选从0.1%至约0.2%。在真空胸辊16后，成形织物14马上通过真空箱18，以进一步将纸胚20真空脱水。
应该注意的是，所用网前箱10的型号对实施本发明的方法并不是至关重要的。传送良好成形纸页的任何网前箱都可以使用。另外，虽然在此讨论的实施方案和在图1、2和3中描述的实施方案使用了真空胸辊，但是这对实施本发明的方法也不是至关重要的。本发明方法可以使用胸辊成形器，双网成形器和长网，以及它们的变种。
然后，成形织物14通过传递区22，其中，该纸幅20被转移到支撑织物24上。转移是在真空引纸辊或递纸辊26的帮助下进行的。将纸幅从成形织物14至支撑织物24的转移必须在该纸幅浓度不大于43%时进行。优选地，在传递区22的纸幅20的浓度从约18%至约35%，最佳是从约26%至约32%。
将纸幅20从成形织物14至支撑织物24的转移能够并且优选是在负牵引力下进行。负牵引力意思是，在传递区22中支撑织物移动比传送织物14更慢，于是，纸幅22在传递时在纵向收缩，以对纸幅起了类似于纸页湿起皱的处理。该负牵引力转移可通过例如授权于Wells等人的US 4，440，597中所教导的方法或授权于Schiel的US 4，072，557的方法来完成。负牵引力的量能大大地改变，Schiel教导的方法，其中负牵引力量在3%至50%，意思是支撑织物24的速度必须是成形织物14速度的约97%至约50%。然而，应该明白的是，对于取得包括纸幅强度和定量在纵向更低的改变在内的本发明方法的益处来说，该负牵引力不是至关重要的。负牵引力与真空引纸相结合，有助于将湿纸幅固定在引纸网24的构形中。
支撑织物24是带有从织物上凸出的节或突起物的循环带或网。正如授权于Trokhan的US 4，529，480中所教导的那样，这样的支撑织物24可是纺织物，穿孔薄膜或片材，模制带或织物。
纸幅20被转移至织物24带有节的一侧。然后将织物24带到罐状干燥器28如扬克式烘缸上。当纸幅20被约束在织物24和扬克式烘缸28之间时，压辊30可以用来轻轻地将织物24相对烘缸压榨。压辊30相对扬克式烘缸28的压力可在0-400磅/平方英寸，但优选的是接近该范围的较低限值(例如0.4-4.0磅/平方英寸)。以此方法，支撑织物24的节被压入该纸幅20中，限制了纸幅20相对支撑织物24的非配准的运动。换句话说，纸幅20是被夹在支撑织物24和罐状干燥器28之间，同时，织物24的节将致密化图形压印入纸幅20。因为支撑织物24包括围绕每个节的凹槽，所以优选只是节将纸幅20相对于罐状干燥器28压榨。喷嘴32可以用来施加剥离剂至罐状干燥器28上，以保证当支撑织物24离开烘缸28的表面时，纸幅20能离开烘缸28。可以将辊30用作压辊，织物24可只通过网的张力将纸幅20相对于罐状干燥器28的表面进行压榨。在这种情况下，压榨量还应取决于罐28的半径。优选网的张力在10-40磅/英寸(PLI)，最优选是在16-18磅/英寸。另外要说明的是，通过网24施加在纸幅20和罐28上的压力可以只通过网24的张力来控制。然后，在网24通过干燥罐34和36后，使纸幅完全干燥。优选的在离开第二干燥罐36后，纸幅已达到约90%至约97%的干度。然后可在辊38处将纸幅进行压光并卷在纸轴40上。
支撑织物24是连续的或循环的网，因此，在通过一系列导辊，通过一驱动辊部分和通过一张紧辊部分后，又返回至传递区22。如前所述，在传递区22中，可借助一定量的负牵引力来完成传递。
如上所述，支撑织物24有许多以图案形式排列的并从织物向外伸出的节或突起物。优选的，在相邻节间的最大间距等于或小于配料12中最长纤维的长度。最优选的，在相邻节间的最大间距等于或小于配料12中平均纤维长度。于是，由于本发明主要是关于使用木浆配料，特别是符合产品类型的那些配料生产毛巾纸和薄页纸产品，其定量在7-70磅/令，因此，相邻节间距必须在2.5毫米或更小的范围内。被节实际压榨的纸幅20的面积优选的为纸幅20面积的5%至30%。
所选的支撑网24取决于产品所要求的性质和所用的配料。如果要求更高松厚度，应选择具有大空隙的支撑网，该网可能是一粗网织物。因为真空引纸辊或递纸辊26起了使纸幅20与支撑网24相一致的作用，所以更大的空隙将有助于赋予纸幅更大的松厚度。另一方面，如果要求更大的强度，可选择有更多压榨纸页的节的支撑织物24，或可砂磨存在的节以产生更大的压榨面积。可以想象，在纺织物和循环带中无限地结合几何构形可用来生产出大量各种不同的纸页结构，以满足具体的产品需要。
虽然对获得本发明的均匀度的益处不是至关重要的，但是在传递区22中使用负牵引力有助于赋予最终产品以另外的有益性质。特别是，负牵引力将使原纸纵向伸长，以及Z-向纤维的取向和结构。该结构通过将纸幅保持在支撑织物24上而被本发明所保持，并且在干燥至临界干度期间，优选地通过将纸幅20完全干燥而与支撑织物24配准。
应该认识到，虽然纸幅20相对于罐状干燥器28、34和36被压榨，表面上是通过织物的张力，但是该纸页没有通过压榨而脱水。由于纸幅20通过完全干燥保持与支撑织物24对齐，因此，纸幅20的压榨只是在织物24的节区。
如上所述，织物24在干燥罐28、34、36的压榨量是相当轻的，因此，优选的只是由于织物张力的结果。如设置在第一个干燥罐前一英尺处的Huyck张力仪所测得的，已运用的该织物的张力在16-18磅/英寸。业已发现，如果织物张力太大，该纸页将离开该织物，转移至干燥表面上去。如果不适当的控制张力，对干燥表面的这种粘合力可能将纸幅20从干织物24上剥离开，并且可能引起纸幅20和织物23的配准不良。
下面看一下图2，图2图示了本发明实施方案前面部分的示意图，它与图1所描绘的实施方案基本相同，所不同的是，有一位于真空引纸辊26和扬克式烘缸或罐状干燥器28之间的穿透干燥器50。为简单起见，将所有图2中描绘的与图1中描绘的相同的零件用相同的标号标出。
下面看一下图3，图3显示了第二个替代实施方案的示意图。在该替代实施方案中，网前箱10将配料12传送到成形网14上，成形网沿真空胸辊16转动。通过真空引纸辊26将纸幅传递到穿透干燥器或递纸网24上。在烘缸60和62后，将纸幅通过两导电物体(two elec-tric)。然后将仍与网24配准的纸幅20通过穿透干燥器64，然后到扬克式烘缸或罐状干燥器66。当在先前的两个实施方案的情况时，网24将从连续的封闭回路运行，并因此返回至引纸辊26处。在纸幅离开扬克式烘缸66后，它将从网24剥离，并卷绕在纸轴40上。
对于原纸的松厚度和密度而言，用本发明方法制得的原纸具有令人惊奇的强度。这使得它在不牺牲质量的情况下，能广泛地适于制造低定量毛巾和薄页纸。本发明方法的另一个意想不到的特征是借助纸幅20的约束罐干燥而取得的原纸的优越纵向均匀度。具体地说，就松厚度而言，典型的起皱原纸(例如12-16%起皱)的松厚度在144-288，并且，随着纸页强度的降低而松厚度增加。(用于测量松厚度的步骤描述如下。)如表A所示，列出了用四种不同方法制得的许多试样原纸的数据。其中每种方法都用多于一种试样进行测试，数据是平均值。所有纸页都由同样的配料制得，这种配料是35%的南方松硫酸盐湿浆板，35%的回用纤维和30%的化学热磨机械浆(CTMP)纤维。所用的特定的CTMP纤维在授权于Gentile，Jr.，等人的US 4，849，053中描述的。虽然这四种方法不同，但在每种方法中使用相同的网前箱和成形网。试验1-13是用本发明方法制得的纸页。所有负牵引力传递后的干燥均为罐状干燥。试验14-27代表其中纸页是通过穿透干燥器干燥而制得的纸页。试验28的纸页是用湿起皱法制得的。试验29和30的原纸是通过其中干燥是用穿透干燥器部分进行，然后将纸页传递至扬克式烘缸并由此起皱的方法制得的。所用的支撑织物是Albany 5602干织物(由Albany International，Appleton Wire Division提供，Appletor，Wis consin)，并利用10%的负牵引力将纸幅20传递到支撑网24上。将该数据进行比较，发现根据本发明制得的原纸具有比那些或者是穿透干燥并起皱制得的原纸或者是湿起皱的原纸更高的松厚度。(通过湿起皱意指纸幅在50%-70%的干度时在扬克式烘缸上起皱)。本发明约束罐干燥的原纸(试验1-13)的松厚度(平均334密耳)高于那些或者是穿透干燥并起皱的原纸的松厚度(243密耳)或者是湿起皱原纸的松厚度(186密耳)，并且强度大30-50%。
表A使用同样的配料和相同成形体系的方法的比较方法 试验 松厚度 BW GMBL 表观密度 存水量g/g(密耳) (磅/令) (n) (g/cc) (克水/克纤维)100%罐干 1-13 334 24.4 1778 .117 4.26燥,不起皱100%穿透 14-27 379 24.1 1627 .102 4.55干燥,不起皱穿透干燥 29-30 243 22.1 1172 .150 3.86并起皱湿起皱 28 186 22.8 1349 .190 3.91配料35%南方松硫酸盐针叶木浆35%回用纤维30%CTMPGMBL＝几何平均裂断长度BW＝定量表A中包括一栏表观密度的数据。在此，表观密度是通过下式确定的表观密度(g/cc)＝BW/松厚度＝｛(定量)(1m2/10000cm2)＊(1.695克＊令/(m2＊磅)｝/｛(松厚度密耳/24页)(英寸/1000密耳)(2.54cm/英寸)｝
＝1.602定量/松厚度其中令＝2880平方英尺＝rm。
定量＝在50%相对湿度和23℃的条件下放置24小时后的每2880平方英尺的磅数。
几何平均裂断长(m)＝GMBL＝659(MDT＊CDT)1/2/BW如表A所示，由本发明方法得到的松厚度似乎与强度没有关系。在相同强度，同时松厚度/定量值之比在14.7-16.4下，所有穿透干燥的原纸的松厚度(平均379)都比本发明的约束罐干燥的原纸的松厚度高。另外，在松厚度和强度之间似乎也不存在任何统计相关性。与强度或定量相比，由本发明方法制得的原纸的松厚度更依赖于所选用的织物。作为例子，对于使用100%阔叶木浆配料和Allany 5602织物，定量为11.4磅/令的薄页纸产品，其松厚度为301(26.4松厚度/定量)。作为对比，使用两张更粗的网(如由Asten Forming Fabrics，Inc of Greenville，S.C.制造的Asten 803和Asten 920)将另一配料(30% CTMP/35%回用纤维/35%南方松木浆)进行制备，在表B中，将使用这两张网制备的原纸与用Albany 5602制得的原纸进行比较。具有更大接触面积的更粗的Asten 803织物产生约与Albany5602相同的松厚度，而具有相同接触面积的更粗的Asten 920织物产生更大的松厚度。
表B织物节/平方英寸 接触面积 松厚度 GMBL 密度 松厚 网目(密耳) (m) (g/cc) 度/BWASTEN 803 LSK侧D1384 14.7% 325 1923 .318 15.0 28×25E1368 1723 .318 16.4AstEN 920 LSK*侧5梭口破斜纹组织D 210 10.0% 402 2001 .337 17.9 23×25E 447 1819 .328 19.7ALBANY 5602 LSK侧4梭口破斜纹组织, 10.0% 334 1778 .349 13.7 36×29平均(＊-LSK意思是长纬纱节)另外，还可用其它的方法改变原纸的松厚度，具体地说，负牵引力越低将产生越低的松厚度以及更高的强度。此外，使用压辊将压印织物24相对于干燥罐28的压榨可用来减低松厚度。在其中一个试验中，使用压辊、Albany 5602支撑织物和15%的负牵引力，松厚度被减低15%，而强度增加6%。
由本发明方法制得的纸页的强度益处优于完全由穿透干燥制得的纸页。许多试验表明，在配料基本相同的情况下，根据本发明方法制得的完全罐干燥的原纸的强度比完全由穿透干燥制得的原纸的强度大19%至40%。
特别要注意的是，对于由本发明方法生产的卷筒纸的可变性的试验表明，本发明的卷筒纸显示出了优于使用现有技术的方法制得的，包括100%穿透干燥的纸页的可变性的重大改善。有两类由本发明方法引起的可变性的降低。与起皱的纸页相比，根据本发明方法的罐状干燥和100%的穿透干燥均产生具有更少长期可变性的原纸。换句话说，一卷一卷地和一天一天地原纸都是一致的。通过本发明可降低的第二类可变性是短期可变性，即在同一纸卷中的可变性。为了获得该短期可变性的降低，已经发现，纸页必须从不大于40%的干燥进行罐状干燥至至少60%的干度。虽然优选的要将来自真空脱水处的纸页在罐上完全干燥至约97%的干度，但是，在已达60%干度后的干燥可通过其它装置如穿透干燥器来完成，而且同时仍能获得本发明的可变性的改善。
从理论上讲，干燥方式，特别是结合限制纸页移动的罐状干燥和通过支撑织物对纸页的选择性压榨是本发明方法生产均匀纸页的关键组成。干燥罐蒸发原纸较湿区域的水份比较干区域的更快，因此，减少了纸页中水份的偏差。另一方面，通过干燥器通经原纸较干区域比较湿区域有更多的空气，由此，扩大了干燥时纸页中存在的湿度偏差。而利用罐状干燥时，据信，在纸页中的湿度越均匀将在纸页中产生越均匀的干燥应力，而这又有助于产生更均匀的原纸。被夹持或限制在织物节和干燥罐表面间的纸页进一步又控制了收缩，这也将有助于制造更均匀的纸页。
图4列出了纵向抗张强度(MDT)对变率(MDT的标准偏差)的标绘图，其中分别标绘了100%约束罐干燥原纸和100%穿透干燥原纸。这两个试样均使用10%的负牵引力并用相同的配料制得，其配料为35%精制到500加拿大标准游离度(CSF)的南方松湿浆板，35%回用纤维，30%Miller-Western针叶木CTMP，1.5%湿强树脂，0.2%干强树脂。网前箱的浓度在0.14%和0.15%之间。正如图4中所示(以及表C)，对于100%约束罐干燥的纸页，用MDT标准偏差确定的可变性(在同一卷纸中)始终比穿透干燥的纸页低。同时还可看出，对于更低MDT值的试样，其标准偏差往往更高。由于这两种干燥方法都是将纸页约束在网上的，因此，这两种方法间可变性的差异是意想不到的。对于100%罐干燥纸页对100%穿透干燥纸页而言，横向抗张强度(CDT)的可变性也被减小。这可从图5中看出。用来作图4的试验操作中得到的数据列在表C中。
表CMDT范围 从30%至95%干度 从30%至95%干度的罐干燥 的穿透干燥平均MDT(盎司/英寸) 63-96 57-94操作次数 14 13MDT的标准偏差(盎司/英寸) 2.7-3.7 4.1-5.8我们还进行了这样的试验，其中原纸先部分地罐干燥，然后穿透干燥以完成该干燥过程。发现，只要在穿透干燥前，纸页从不大于约40%干度进行约束的罐干燥到至少60%干度，其可变性与100%约束罐干燥纸页的可变性一致。从这些试验得到的数据列于表D中，表D表明了如通过整卷试验纸卷MDT的标准偏差而确定的非起皱原纸的短期可变性(Short form vairability)。当纸页被约束罐干燥至低于60%干度时，可变性将变得更大，并与100%穿透干燥的纸页的可变性更为一致。
另外，还进行了其中先进行穿透干燥，然后再进行约束罐干燥的试验。只要用穿透干燥达到的干度不高于47%，纵向抗张强度的偏差与100%约束罐干燥的相同。当在约束罐干燥之前将纸页穿透干燥至60%至72%干度时，偏差将被增加至在100%穿透干燥纸页的偏差范围内。这些观察表明，纸页必须进行约束罐干燥以产生最低可变性的至关重要的干度范围是在47%和60%之间。从这些试验得到的短期可变性数据列于表E。
表D罐干燥至低于60% 罐干燥至高于60%的干度 的干度平均MDT(盎司/英寸) 75-88 82-93试验次数 6 3MDT的标准偏差(盎司/英寸) 3.8-4.2 3.0-3.3表E穿透干燥至低于 穿透干燥至高于47%的干度 59%的干度MDT范围(盎司/英寸) 83-93 75-80试验次数 3 3MDT的标准偏差(盎司/英寸) 3.3-3.7 4.7-4.7
虽然优选的是在传递区22中使用负牵引力实施本发明，但是负牵引力的量并不会改善用本发明方法获得的原纸的可变性。表F列出了用本发明的约束罐干燥法改变负牵引力(1%-15%)量的数据。从该数据可以看出，负牵引力并不能改变原纸的可变性，因而，在实施本发明方法以取得由约束罐干燥达到的改善的均匀性中，负牵引力不是必需的。试验数据表明，对于100%穿透干燥的纸幅而言，完全相同是不真实的，见下表G。
表F偏差×100%的系数百分负牵引力性质 1% 4% 10% 10% 15%纵向抗张强度(MDT) 2.6% 3.3% 3.4% 3.6% 3.6%横向抗张强度(CDT) 5.3% 4.3% 3.7% 4.7% 3.9%定量(BW) 1.13% .63% .65% .74% .35%
表G100%穿透干燥原纸真空脱水的可变性负牵引力(%) MDT平均值 标准偏差 控制的定量(盎司/英寸) (盎司/英寸)2.5 72.1 11.02 19.85.0 62.2 7.96 19.78.0 51.4 5.65 19.4配料15%精制成500 CSF的南方松硫酸盐针叶木浆20% CTMP65%回用纤维.5%干强树脂.5%湿强树脂在此，列于表中数据的样纸卷按下面方式进行处理。对于MDT数据而言，将一卷纸进行切片以产生8个分别约400英尺的试样。如图6所示，从每个试样中切取4个MDT样条。MDT(和CDT)是在2英寸/分以2英寸跨距进行试验的。相对于每一卷纸的8个试样或32个总MDT试验的每一个给出了4个MDT试验。对于每一纸卷，从32个试验中计算平均MDT和其标准偏差。
对于定量数据而言，将30.5%英寸长的每个试样条折叠四次以给出8层。如图7所示，从每个折叠的试样切取三个2.45″×2.45″的八层定量的方块。称量这些试样以确定定量。相对于每一卷纸的8个试样或24个总试验的每一个给出了三个试验。根据该24个试验计算每一纸卷的平均定量和标准偏差。
对于CDT数据而言，如图8所示，根据每一试样，在两个位置的每一处切取重复的CDT条。对于整个纸卷而言，每个试样或32个CDT拉伸的每一个给出了4个CDT拉伸。对于每一卷纸，计算平均CDT和其标准偏差。
在每种情况下，平均值是用下列公式计算的
式中Xi＝各别的试验，n＝试样的数量在每种情况下，标准偏差是用下列公式计算的
式中Xi＝各别试验，n＝试样的数量其中纸幅是被相对于干燥罐和带节织物轻轻压榨而进行干燥的罐状干燥法的另一重要结果是，在干燥期间，在纸页内产生力学。业已发现，与穿透干燥的原纸相比，本发明的罐干燥原纸的矫正的横向湿抗张强度(Cured Cross Direction Wet Tensile)对横向抗张强度的比值(CCDWT/CDT)以及湿抗张强度要高约15%。如表H所示，正如下文要讨论的，CCDWT的增加被认为是由于当纸页干燥时，在配料中的湿强树脂添加剂(例如聚氨基酰胺表氯醇)迁移至带有细小纤维的节状部位的结果。
表HCDT(盎司 100%穿透干燥 CDT(盎司 100约束罐干燥/英寸) CCDWT(盎 湿/干(%) 英寸/) CCDWT(盎 湿/干(%)司/英寸) 司/英寸)48 15.7 32.7 48.0 16.8 35.049.7 16.0 32.1 45.0 16.3 36.246.3 16.0 34.5 44.0 18.8 42.745.2 16.4 36.2 49.6 18.2 36.759.0 18.1 30.6 50.2 18.5 36.843.6 14.1 32.3 41.0 15.0 36.635.7 11.0 30.8 43.2 15.9 36.854.8 16.4 30.0 51.5 18.3 35.540.3 13.2 32.7 50.2 17.1 34.144.3 13.4 30.243.1 12.6 29.2平均S.D.*46.3 14.8 31.9 46.9 17.2 36.76.5 2.1 2.1 3.7 1.3 2.4(＊S.D.＝标准偏差)对于本发明而言，可以在配料中使用非实质性的染料进行试验。当纸页完全由约束的罐干燥时，支撑织物将纸页相对于干燥罐压榨的节状部位的染料密度最大。这表明有最大百分比的水流至节区，并在那里蒸发掉。据信，水流至节区是由两个机理之一引起的。第一个机理可能是由于毛细管力，由于在节区的纸幅具有更高的密度(更细的孔)，因此，毛细管力将水引至节区。第二个机理可能是水从高浓区域(悬挂区)流至低浓区域(节区)。这两种现象使得水从纸页的低密度、非压榨区流至纸页的高密度、压榨区，并在那里蒸发。水流至节区有助于在纸幅中形成至密化。
当纸页是完全穿透干燥时，染料在纸页中是均匀分布的。这表明，水是从纸页的整个表面蒸发的，而不是在优选的区域进行蒸发。在进行这类试验中发现，湿强树脂(例如由Hercules，Inc.制造的Kymene 1200)有助于将染料粘接或固着在纤维上，因此阻止了其移动。后者的试验是在配料中没有添加用以控制水和染料移动的湿或干强树脂下进行的。在一个这类试验中，纸页首先是部分地穿透干燥，然后是约束的罐干燥。观察到，只要离开穿透干燥器的纸页干度在36%或更低，在织物将纸页相对于罐压榨的节区中的染料浓度就能达到。当离开穿透干燥器的干度增加至43%时，在节区的染料密度将大大地减小，当干度在52%时，将几乎没有染料。
现在看一下纸页的另一侧(背离罐干燥器表面的纸幅侧)。观察到，当离开穿透干燥器的干度增加时，在这一侧上的染料密度也将增加。在36%干燥时纸页的这一侧几乎是白色，当离开穿透干燥器干度增加时，离开穿透干燥器的这一侧的颜色也增加。这进一步表明，当离开穿透干燥器的纸页变得更干时，迁移至纸页节区的水份将变得更少。
另外，还进行了首先将原纸进行约束的罐干燥，然后是利用穿透干燥器进行彻底干燥的试验。当罐干燥至仅34%时，在节状图案中可看得见染料。离开罐干燥器的干度越高，节区颜色就变得越深，悬挂区颜色就变得越浅。当离开罐干燥器的干度为55%时，在悬挂区似乎是已没有染料了。
如先前所指出的，使用相同的配料，罐干燥的纸页具有比穿透干燥的原纸更高的CCDWT。CDT也是更高的。表Ⅰ表明了纸页湿/干的百分数(CCDWT/CDT)，其中起始阶段的干燥是用约束的罐干燥进行的，最终是用穿透干燥进行的。表Ⅰ表明了在湿/干百分数和在纸页被穿透干燥至95%干度前离开罐的纸幅的干度之间的相关性。可以看出，纸页必须被罐干燥至至少50%以产生最大的湿/干。
表Ⅰ离开罐的干度对湿/干的作用进入穿透干燥器 CDT CCDWT 湿/干(CCDWT的纸页的干度盎司/英寸盎司/英寸 /CDT)*100%% %30146.3 14.8 31.939 45.0 14.9 33.144.5 52.1 18.4 35.452 52.3 19.2 36.761 48.5 18.1 37.364 51.6 19.3 37.477 46.0 17.4 37.895 46.9 17.2 36.7(1-无罐干燥)根据前面所讨论的得出这样一个结论，就是在罐干燥期间，化学制剂(湿强树脂)必须迁移至纸页的节区。这可被对约束罐干燥和穿透干燥的试样进行碘蒸气吸收试验证实。这些试验表明，阳离子化学制剂(Kymene 1200)聚集在约束罐干燥纸页的节区。试验还表明，通过吸收使碘浓缩，而且在那里存在着最高的电子密度。Kymene分子的电子密度表明，碘可能吸附在Kymene上。因而，可以认为，Kymene是浓缩在节区。这是对约束罐干燥原纸的湿强度比穿透干燥原纸的湿强度更高这一事实的具体证明。在约束罐干燥期间的Kymene的迁移，产生了某些类似于纸页的点印结合(dot Print bonding)，由此改善了湿强度。
化学添加剂可以按两种方式浓缩在节区。当游离水流至节区并在那里蒸发时，可将任何不牢固结合至造纸纤维上的化学添加剂迁移至节区。另外已知的是，细小纤维将随水的流动而在纸页中流动，细小纤维将聚集在节压榨纸页的更细的孔中。因为已知相对于其它造纸纤维，细小纤维吸附更多的化学制剂，这是由于它们有大得多的表面积所致;细小纤维在节区的聚集还可能在节区或致密化区获得更大浓度的化学添加剂。
Kymene(阳离子型的)迁移至纸幅节区的力学，通过实施本发明的方法，对于其它添加至配料中的化学制剂都将是切实可行的。特别是，任何非离子或阴离子的化学添加剂或染料都将迁移至与干燥罐接触的纸幅的表面。而且，这些化学添加剂和染料将聚集在将纸页相对于干燥罐压榨的节区。发现聚集在致密区或节区的化学添加剂和染料的实例包括非离子染料Turquoise Cibacrone GR(由Ciba Geigy制造)，FD & C Blue ＃1(由Warner Jenkins制造的一种阴离子染料)，Carta Blue 2GL(由Sandoz Chemical Co.制造的一种阴离子染料)，和Acco 85(由Cyanimid生产的一种阴离子干强树脂)。
根据前述内容，将看出，本发明将特别适合于实现所有上述结果和目的以及其其它明显的优点，而且，这些均是本发明方法所特有的。
还将明白的是，某些特征和辅助组合是有用的，并可以参考其它的特征和辅助组合来使用。这是可以预期的，并是在权利要求的范围内。
正如在不违背本发明范围下，本发明可组成许多可能的实施方案那样，应该理解的是，在附图中显示的所有主题都被解释为说明性的，而并无限制本发明之意。
权利要求
1.一种制备具有定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，包括下述步骤(a)用配料在成形织物上形成纸幅，(b)将纸幅非压榨地进行脱水，使干度达至少8%，(c)借助真空引纸，将纸幅从成形织物传递至压印织物上，(d)在纸幅中形成致密化图案，(e)将该纸幅罐干燥至至少60%干度，(f)在所述罐干燥步骤期间，将纸幅限制在压印织物和干燥罐之间，直至纸幅达至少60%干度为止。
2.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，它还包含下述步骤将纸幅从干燥罐上取走的同时，纸幅仍保留在压印织物上。
3.如权利要求2所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，还包括下述步骤当纸幅干度至少为90%时，将纸幅与压印织物分开。
4.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中所述的传递步骤是利用成形织物比压印织物更快的运动速度来完成的。
5.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中在所述的传递步骤期间，真空引纸产生一足以使该纸幅与压印织物的几何构形一致的真空。
6.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，还包含下述步骤将选自至少一种下述化学制剂加至配料中(a)湿强树脂，(b)干强树脂，(c)表面活性剂，(d)剥离剂，(e)染料。
7.如权利要求6所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中在所述的添加步骤期间加至配料中的大部分所选择的化学制剂，在所述的罐干燥步骤期间，迁移至面对干燥罐的纸幅的各别致密化区的表面上。
8.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中将纸幅脱水，致使在所述脱水步骤后纸幅的干度在26%至32%。
9.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中在所述的罐干燥步骤期间，将纸幅干燥至至少90%的干度。
10.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，还包含下列步骤在没起皱下将纸幅与干燥罐分离。
11.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中压印织物包括从织物凸出的节状图案，各别节彼此被分开，其间距为不大于配料纤维的平均长度。
12.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，还包含下列步骤施加剥离剂至干燥罐上，以致使当纸幅经过干燥罐和当压印织物离开干燥罐时，纸页不从压印织物上剥离。
13.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中在所述的成形步骤起始时，所述配料的固体浓度在0.08%-0.6%。
14.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中所述的致密化图案是通过将纸幅和压印织物相对于干燥罐轻轻地压榨而在纸幅中形成的。
15.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中当纸幅的干度不大于30%时开始所述的罐干燥步骤。
16.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中当纸幅的干度不大于35%时开始所述的罐干燥步骤。
17.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中当纸幅的干度不大于40%时开始所述的罐干燥步骤。
18.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中压印织物包括从织物凸出的节状图案，各别节彼此被分开，其间距为不大于配料中最长纤维的平均纤维长度。
19.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中所述的成形步骤是用固体浓度为0.1%-0.5%的配料进行的。
20.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中所述的成形步骤是用固体浓度为0.1%至0.2%的配料进行的。
21.如权利要求6所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中在所述的添加步骤期间加至配料中的大部分所选择的化学制剂，在所述的罐干燥步骤期间，迁移至归属于纸幅致密化区，面对干燥罐的纸幅的表面上。
22.定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页，包含(a)通过将所述纸页相对于干燥罐表面轻轻压榨并用所述的干燥罐表面将所述纸页从不大于34%干燥到至少55%干度而在所述纸页中形成的许多致密化区;(b)至少一种选自下列的化学制剂(ⅰ)湿强树脂，(ⅱ)干强树脂，(ⅲ)表面活性剂，(ⅳ)剥离剂，(ⅴ)染料，它主要位于所述致密化区的表面，纸页的这一面是相对于干燥罐表面压榨。
23.定量在约7和约70磅/令的、强的、松厚的吸收纸页，包含(a)通过将所述纸页相对于干燥罐表面轻轻压榨并用所述的干燥罐表面将所述纸页从不大于34%干燥到至少55%干度，而在所述纸页中形成的许多致密化区，(b)在所述纸页中的细小纤维聚集在所述的致密化区中。
24.如权利要求23所述的定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页，还包含至少一种选自下列的化学制剂(a)湿强树脂，(b)干强树脂，(c)表面活性剂，(d)剥离剂，(e)染料。
25.如权利要求22所述的定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页，还包含在所述纸页中的细小纤维聚集在所述的致密化区中。
26.一种制备具有定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，包含下列步骤(a)用固体浓度为0.08%至0.60%的配料，在成形织物上形成纸幅，(b)将该纸幅非压榨地进行脱水，使干度达8%至34%，(c)借助真空引纸，将纸幅从成形织物传递至压印织物上，(d)将纸幅和压印织物相对于干燥罐轻轻地压榨，以在纸幅中形成致密化图案，(e)将纸幅从不大于34%干度进行罐干燥到至少55%干度，(f)在所述的罐干燥步骤期间，将纸幅限制在压印织物和干燥罐之间，直至纸幅达至少55%的干度为止。
27.如权利要求26所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中所述的配料包括纤维和细小纤维，所述大部分细小纤维在所述的罐干燥步骤中迁移至致密化区。
28.如权利要求1所述的制备定量在约7和约70磅/令之间的、强的、松厚的吸收纸页的方法，其中所述的配料包括纤维和细小纤维，所述的大部分细小纤维在所述的罐干燥步骤迁移至致密化区。
全文摘要
本发明涉及一种具有改善均匀性的、强的、松厚的吸收纸页的制备方法。首先在成型织物上形成纸幅，然后进行非压榨脱水，将该纸幅从成型织物传递至压印织物上，在纸幅中形成致密化图案。在罐干燥步骤期间将该纸幅限制在压印织物和干燥罐之间，直至纸幅的干度至少为55％至60％。除了均匀性的优点外，添加至配料中的化学制剂如湿强树脂、干强树脂、表面活性剂和染料在干燥步骤期间将迁移至面对干燥罐的纸页的表面。
文档编号D21F11/00GK1096551SQ931207
公开日1994年12月21日 申请日期1993年12月28日 优先权日1992年12月29日
发明者托马斯·F·斯卡特莱诺, 霍华德·J·斯特恩, 约翰·G·特朗布尔, 理查德·I·沃尔克卫兹 申请人:斯格特纸业公司