CN101529019A - 模塑湿压制的薄纸 - Google Patents
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Abstract
湿压制、起皱的薄纸片具有被在纸片的纵向上走向的连续单平面型大脊分开的连续波形谷,该大脊具有相对于该波形谷的纤维密度而言更低的纤维密度。通过在纸幅被一种具有纸幅支持表面的织构化(模塑)织物支持的同时将致密化薄纸幅加压贴合在杨克式干燥器的表面上和然后起皱该纸幅来产生薄纸结构,该支持表面具有高度外形结构化的连续或基本上连续的脊和谷。
Description
本发明的背景
在过去20年中已经公开了将穿透干燥的松密度产生益处与湿压制的脱水效率相结合的许多尝试,但是相反没有传达两种技术的最佳之处,常常得到的是没有达到它们的目标的方法,这不仅考虑到生产率和脱水的能源成本,而且考虑到产品特性。有希望的方法的一个例子已公开在授权于Edwards等人的2001年9月11日公布的美国专利No.6,287,426,该文献在这里被引入供参考。这一方法采用在毡和光滑不透水的传送带之间形成的高压脱水夹缝(nip)以提高湿纸幅稠度至约35-48%。脱水的纸幅借助于真空辊被转移到“纸幅结构化”机织织物上以便在干燥之前使该纸幅具有织构。尽管Edwards等人的方法对于较高基重纸幅是有效的,但是它不是很适合于在工业应用所希望的高速下加工轻质薄纸幅(tissue webs),这归因于与从光滑传送带到纸幅结构化织物输送实际上没有强度的低基重纸幅有关的困难。另外已经发现,已公开用于此类方法中的纸幅结构化织物会得到具有不足够柔软度的有砂粒质感的薄纸。
因此仍然需要改进柔软度、高松密度、轻质的湿压制的薄纸。
本发明的概述
现在已发现,独特的湿压制的薄纸片能够通过使用Edwards等人的方法,采用特殊的织构化织物来制造。所得薄纸片能够以高速制造并且显示出穿透干燥产品的几乎所有的松密度和柔软度,同时在审美上也是令人喜欢的。该薄纸片材体现特征于宽间距相隔的连续“柔和度的脊”,后者是通过该织构化织物设计赋予该纸片的。当该特殊织构化织物与其它工艺改进相结合使用时,如某些类型的不透水的传送带与在这里描述的其它加工条件的结合使用,能够在较高速度下制造具有低基重的本发明薄纸片。然而,具有低基重的本发明的薄纸片也能够通过使用Edwards等人的未改进的方法来制造,虽然在较低的速度下。
因此在一个方面,本发明在于具有纵向和横向的造纸纤维的起皱、湿压制的薄纸片,该薄纸片具有被在纸片的纵向上走向的连续单平面型大脊(ridge)(柔和度的脊)分开的连续波形谷,该大脊具有相对于该波形谷的纤维密度而言更低的纤维密度。
因此在另一个方面,本发明在于具有纵向和横向的造纸纤维的起皱、湿压制的薄纸片,该薄纸片具有被在纸片的纵向上走向的连续单平面型大脊分开的小脊的连续波形谷,其中该大脊的平均厚度与小脊的平均厚度的比率是大约1.5或更高。为此目的,“厚度”是从所述结构的一侧到另一侧的最短距离。在这方面,理想地,单平面脊的纤维密度能够低于波形谷的纤维密度。
本发明的薄纸片的交替的大脊和谷是由织构化织物的三维面轮廓赋予该片材的。在加工过程中,薄纸片通过上游的湿压制法除水步骤来均匀地致密化,在此之后该纸片在输送过程中被模塑成形貌织构化织物,因此产生了最终的大脊和谷的前体。从不接触到织构化织物的片材侧所突出的大脊进一步致密化,因为由织构化织物支持的片材被加压贴在在干燥器的表面上并粘附于干燥器表面上。因为在片材中的这些谷相对于这些脊是凹陷的,它们在较低的程度上进一步致密化(即使有的话),当该片材被加压贴在干燥器表面上时。其后,当该纸幅起皱时,在这些谷之内产生了具有在该片材的横向上走向的波峰的“小脊”。这些小脊在片材的纵向上产生波动并桥连着在相邻的纵向大脊之间的距离。强烈地附着于干燥器表面上的纵向大脊更受到起皱的影响。因此,与该谷区域相比,大脊区域变得更高度脱粘结、更厚和更低密度。因为对干燥器的粘附在沿着大脊的方向上基本上是连续的,起皱(脱粘结)是比较均匀的并且在脊之内的片材表面形貌当在横截面观察时保持为基本上单平面。本发明的薄纸片的各种构造细部(结构特征)的尺寸能够通过使用定标度的照片(如这里所示的那些)或通过本领域中公知的表面轮廓测定法来容易地测量。因为基重的变化在片材形成时在整个片材上是最小的,各种片材结构的厚度与纤维密度成正比。
这一结构与传统的穿过空气干燥的薄纸不同,其中远离干燥器表面的区域不是压缩致密化的并且因此具有与薄纸的紧挨着干燥器的那一区域类似或甚至更低的密度。
除非另作说明,否则在这里使用的术语“在片材的纵向上走向”是指大脊和谷能够以相对于片材的真正纵向(0度)来说的0度至约±30度的角度取向。大脊基本上是连续的和不离散的。相应地,该大脊和谷相对于片材的纵向而言的定向排列或取向能够是O度到约±30度,更具体地说从O度到约±15度,更具体地说从O度到约±10度,更具体地说从约O度到约±5度和再更具体地说该定向排列能够平行于纵向(O度)。此外,相对于纵向的定向排列或取向能够是约±5度到±15度和再更具体地说从约±10度到约±15度。该脊能够是直的或波浪形的,以改进薄纸的美观性。对于波浪形的或另外往复(back-and-forth)成角度的脊,脊的定向排列被确定为总平均方向。
在谷区域内大脊的平均厚度与小脊的平均厚度的比率能够是大约1.5或更高,更具体地说从约1.5到约6,更具体地说从约1.5到约5,更具体地说从约1.5到约4,更具体地说从约1.5到约3,和再更具体地说从约2到约3。
纵向大脊的宽度能够低于谷的宽度,以便为薄纸结构提供美观性。纵向大脊的宽度也能够大于谷的宽度,为的是改进干燥效率和提供柔软性的更大脊。更具体地说,大脊的宽度能够是约0.5毫米-约1.5毫米,更具体地说从约0.75毫米到约1.25毫米,和再更具体地说约1毫米。根据从峰至峰所测量的大脊的横向间隔能够是约0.5毫米-约4毫米,更具体地说从约1毫米-约3.5毫米,和再更具体地说从约1.5毫米到约2.5毫米。
在片材的横向上所测量的谷的宽度能够是约0.5毫米-约2.5毫米,更具体地说从约0.5毫米-约2毫米,和再更具体地说从约1毫米-约2毫米。
小脊的尺寸和间隔取决于织构化织物设计和起皱条件的综合。一般,根据从峰至峰所测量的小脊的横向间隔能够是约0.2毫米-约1毫米,更具体地说从约0.3毫米-0.8毫米,和再更具体地说从约0.4毫米到约0.6毫米。根据从谷的底到小脊的峰所测量的小脊的高度能够是约0.05-约0.5毫米,更具体地说从约0.1毫米-约0.4毫米,和再更具体地说从约0.1到约0.3毫米。
本发明的薄纸片的成品基重能够是约40克或低于40克/每平方米,更具体地说从约10-约40克/每平方米(gsm),更具体地说从约10-约30gsm和再更具体地说从约15-约20gsm。构成薄纸片的纤维能够是现有技术中已知的任何造纸纤维,特别地纤维素纤维,如硬木和软木纤维。
本发明的薄纸片的“松密度”能够是约10立方厘米或10立方厘米以上/每克的纤维,更具体地说是约10-约20立方厘米/每克的纤维(cc/g)。在这里使用的“薄纸片”是单层的薄纸,与多层产品相反。
试验方法
在这里使用的“松密度”被计算为薄纸片的在负荷下总纸张厚度(如以下所定义)(以微米表示)除以干燥基重(以克/每平方米表示)的商。所得纸片松密度以立方厘米/每克表示。更具体地说,薄纸总纸张厚度是根据TAPPI试验方法T402“Standard Conditioning and TestingAtmosphere For Paper,Board,Pulp Handsheets and Related Products”和T411om-89“Thickness(caliper)of Paper,Paperboard,and CombinedBoard”(对于堆叠纸片有Note 3)所测量的单个薄纸片的代表性厚度。用于进行T411om-89的测微计(micrometer)是可从Emveco,Inc.,Newberg,Oregon商购的Emveco 200-A Tissue Caliper Tester(纸张厚度测定仪)。该测微计具有2千帕斯卡的荷载,2500平方毫米的压力脚面积,56.42毫米的压力脚直径,3秒的停留时间和0.8毫米/每秒的下降速度。
在这里使用的“纵向(MD)拉伸强度”是峰值荷载/每3英寸的样品宽度,当样品在纵向上被拉伸断裂时。类似地“横向(CD)拉伸强度”是峰值荷载/每3英寸的样品宽度,当样品在横向上被拉伸断裂时。在断裂之前样品的百分伸长率是“拉伸率”。
测量拉伸强度和拉伸率的程序是如下。通过使用JDC PrecisionSample Cutter(Thwing-Albert Instrument Company,Philadelphia,PA,Model No.JDC 3-10,Serial No.37333)在纵向(MD)或横向(CD)取向上裁切3英寸(76.2mm)宽乘以5英寸(127mm)长条材来制备用于拉伸强度试验的样品。用于测量拉伸强度的仪器是MTS SystemsSintech 11S,Serial No.6233。数据获取软件是MTSforWindows Ver.3.10(MTS Systems Corp.,Research Triangle Park,NC)。负载传感器选自50牛顿或100牛顿最大值,这取决于所试验样品的强度,使得大部分的峰值负载值落在负载传感器满度值的10-90%之间。在夹头之间的夹持长度是4+/-0.04英寸(101.6+/-1mm)。该夹头是通过使用风力作用来操作的并且涂有橡胶。最低夹持面宽是3英寸(76.2mm),和夹头的粗略高度是0.5英寸(12.7mm)。十字头速度是10+/-0.4英寸/分钟(254+/-1mm/min),和断裂敏感性设定在65%。将样品放置于仪器的夹头中,纵横居中。然后开始试验,当试样断裂时终止。峰值负载被记录为试样的“MD拉伸强度”或“CD拉伸强度”,这取决于所要试验的样品的方向。对于采取“原样”形式的每一种产品或纸张测试至少六(6)个代表性试样,并且全部各试样试验的算术平均值是该产品或纸张的MD或CD拉伸强度。
用于制备在以下图5和6中的薄纸厚度形貌的显微照片的方法是如下。将粗略地2-3平方厘米的薄纸小样品放置在金属测砧上的一片卡片材料(card stock)上,该金属测砧位于在绝热开口容器内的液氮池中。该薄纸用已经首先用乙醇清洁过的从未使用的刀片裁切。裁切线的定向稍微地歪斜了样品的真正纵向,这样沿着该裁切线的不同区域将显示出薄纸结构的不同密度区域,无需制造多个样品。通过用钳子或镊子将刀片夹持在该薄纸上和用小木锤敲击刀片的背后使之贴靠在该薄纸和支持用的金属测砧上来进行裁切。这一方法将纯净地裁切冷冻薄纸,但不使该薄纸结构的形状变形。用新刀片与第一裁切线平行地进行多次裁切,以便获得约5毫米宽的薄纸样品。各样品然后从测砧上取下并用双面胶带安放在卡片材料上且让杨克干燥器(Yankee)(接触)侧向上,使得约1毫米的薄纸延伸通过该卡片材料和胶带的边缘。将样品放置在光学显微镜之下,其中裁切边缘面向透镜。图像被照明和放大到适合于观察的水平。
用于产生在这里的图2和7中的薄纸的干燥器接触侧的三维表示的非接触面轮廓测定法已描述在已出版的美国专利申请US2005/0236122A1(授权于Mullally等人),该专利被引入这里供参考。更具体地说,三维光学表面外形结构(形貌)图能够通过使用装有CHR 150N光学测距传感器(具有10nm Z轴方向分辩率)的MicroProfTM测量系统(可从Fries Research and Technology GmbH,Gladbach,Germany商购的系统)来测量。MicroProf通过使用光学透镜的色差分析从样品表面反射的聚焦白光来测量Z轴方向距离。样品用喷雾粘合剂安放在载玻片上。x-y表用于在纵向(MD)和横向(CD)移动样品。MD和CD分辩率被设定在20μm。
三维面轮廓测定图能够以统一的数据文件格式从MicroProf中输出以便用表面外形结构(即形貌)分析软件TalyMap Universal(3.1.10版本,可从Taylor-Hobson Precision Ltd.,Leicester,England商购)进行分析。该软件使用技术计量软件平台(www.digitalsurf.fr)让使用者输入各种轮廓并对轮廓执行不同的操作(数学换算)或研究(图解表示法或数值计算),然后以适合于台式印刷的格式输出它们。
在TalyMap软件之内,这一工作所使用的操作包括阈值处理(它是在所给定的幅度(altitude)下轮廓的人工截取),和过滤。阈值处理(操作)清理该图像,除去单根纤维或浮尘和调节所记录深度的范围。具有0.2mm截分值的高斯(Gaussian)过滤器用于使表面进一步光滑,平均跨过10个数据点,以及通过局部粗糙度的除去来除去单根纤维。这得到了在图7中所示的“表面轮廓测定法”轮廓。轮廓的截面然后进行图象电子放大并进行连续三向投影研究。这产生了用模拟光反射的在三维上表面的连续表示。用假光显示该结果使得得到了图2中所示的图像。
为了简洁和简明,在本说明书中给出的任何数值范围被认为所撰写的叙述能够支持列举了有端点的任何子范围的那些权利要求,这些端点是在所述的规定范围内的总数(或类似数)值。作为假想的举例性的例子,在本说明书中1-5的范围应该认为支持了权利要求的任何下列子范围:1-4;1-3;1-2;2-5;2-4;2-3;3-5;3-4;和4-5。类似地,在本说明书中0.1-0.5的范围的公开应该认为支持权利要求的任何下列子范围:0.1-0.4;0.1-0.3;0.1-0.2;0.2-0.5;0.2-0.4;0.2-0.3;0.3-0.5;0.3-0.4;和0.4-0.5。
附图的简述
图1是根据本发明的薄纸片的示意平面图。
图1A是图2的薄纸片的在纵向上截取的横截面。
图1B是图1的薄纸片的在横向上截取的横截面。
图2是本发明的薄纸片的干燥器接触侧的更实际的三维表示(由面轮廓测定法获得),与图1中举例说明的类似。
图3是本发明的薄纸片的干燥器接触侧的放大平面视图照片(对于在形成纸片的方法中所使用的相应织构化织物以并列式(side-by-side)显示),它显示了如上所述的连续纵向脊和含有小脊的谷。
图4是图3的薄纸片的放大平面视图。
图5A和5B是沿着图4的A-A线拍取的放大截面照片,它举例说明了本发明的薄纸片的纵向脊区域的基本上单平面低密度特性。
图6A和6B是沿着图4的B-B线拍取的放大截面照片,揭示了本发明的薄纸片的纵向脊的波动和较高密度。
图7是本发明的薄纸片干燥器侧的表面轮廓测定法图像,揭示了纵向脊和谷,其中包括在谷区域之内的横向小脊。
图8是适合于生产本发明的薄纸片的湿压制的薄纸制造方法的示意图。
图9-13是用于生产本发明的薄纸片的织构化织物的放大照片,揭示了在本发明的薄纸片中产生纵向脊的以定距离间隔的连续或基本上连续的纵向结构。图9是部分地在图3所示的同一织物。
图14是使用图13的织构化织物制造的本发明的薄纸的放大照片。
附图的详细说明
本发明现在参考附图来进一步描述。除非另有说明,否则,在各种图中相同的编号表示相同的结构特征。
参见图1,所显示的是本发明的薄纸片的示意平面图,它显示了在起皱过程中接触到干燥器表面的薄纸片的那一侧。所显示的是纸片的纵向(MD)和横向(CD)。也显示的是在纸片的纵向上走向的单平面大脊1。还显示的是波形谷2和在起皱过程中产生的在谷之内的小脊3的峰。
图1A是图1的薄纸片的沿着图1的A-A线截取的示意性横截面。所显示的是大脊的横截面,揭示了与在谷内的小脊的厚度“t”相比而言的大脊的相对厚度“T”。
图1B是沿着图1的B-B线截取的图1的薄纸片的示意性横截面,进一步揭示了与小脊的厚度相比的大脊的相对厚度。也显示的是无荷载的纸张厚度(caliper)“C”,揭示了在纸张厚度(caliper)和厚度(thickness)之间的概念差异。
图2是本发明的薄纸片的干燥器接触侧的三维表示(由面轮廓测定法获得),与图1中举例说明的类似。纸片的杨克式干燥器接触侧的表面边界由参考数字4突出显示。纸片的织物侧(非杨克干燥器接触侧)的表面边界由参考数字5表示并且沿着各轴用示意方式描绘,来进一步说明在纸片的大脊区域与在谷区域之内的小脊之间的厚度(和密度)差异。根据在实施例1中所述的方法,通过使用图9的织构化织物来制造薄纸。
图3是本发明的薄纸片的干燥器接触侧的放大平面视图照片,对于在形成纸片的方法中所使用的相应织构化织物以并列式(side-by-side)显示,它显示了如上所述的连续纵向大脊和含有小脊的谷。(对于在各图中的照片,光是从顶部和侧边提供,这样在织物中的凹陷区域是暗的和凸出区域是亮的。对于包括直尺的照片,在照片底部的刻尺度中在各垂直线之间的间距表示0.5毫米。)
图4是图3的薄纸片的放大平面视图。
图5A和5B是沿着图4的薄纸的A-A线段拍取的放大截面照片,它揭示了本发明的薄纸片的纵向大脊区域的基本上单平面低密度特性。所显示的大脊段(segment)的厚度(从大脊结构的一侧到该结构的相对侧的最短距离)是约75-约150微米。无荷载的纸张厚度-它是在建立在所述结构的每一侧上的虚平面之间的总厚度并它考虑到了任何波动-是大约200微米。对于本发明的目的,“基本上单平面”大脊能够在数字上表征为具有约2或2以下的无荷载的纸张厚度对平均厚度的比率。为了测量该平均厚度,对于所要测量的每一薄纸片应该沿着给定的线获取至少10个无规的厚度测量值,以便获得典型值。
图6A和6B是沿着图4的B-B线段拍取的放大截面照片,揭示了本发明的薄纸片的小脊的波动和小脊的较高密度。所显示的小脊段的厚度是约45微米-约60微米。总的无荷载的纸片纸张厚度是约300微米。
图7是本发明的薄纸片干燥器接触侧的灰度标表面轮廓测定法图像,揭示了纵向大脊的相对高度和在中间的谷区域,其中包括在纸片的横向上走向的谷区域内的小脊。
图8是生产本发明的薄纸片的方法的示意图。一般,制造本发明的薄纸片的方法包括:(a)通过将造纸纤维的水性悬浮液沉积到成形用织物上来形成具有约40克或40克以下/每平方米的基重的湿的薄纸幅;(b)在被承载在造纸毡上的同时携带湿的薄纸幅到脱水压力辊隙中;(c)在造纸毡和颗粒传送带(particle belt)之间压缩该湿的薄纸幅,据此湿的薄纸幅被脱水到约30%或更高的稠度并被转移到该颗粒传送带的表面上;(d)利用真空将脱水的纸幅从该颗粒传送带上转移到织构化织物上,从而使脱水纸幅模塑成该织物的表面轮廓;(e)在被织构化织物支持的同时将纸幅加压贴靠在杨克式干燥器的表面上和然后将该纸幅转移到杨克式干燥器的表面上;和(f)干燥并起皱该纸幅,生产起皱的薄纸片。
所显示的是普通的新月形成形器,虽然任何标准润湿成形器都能够使用。更具体地说,压头箱7将造纸纤维的水性悬浮液沉积在成形织物10和毡9(当它们部分地包裹成形辊8时)之间。成形织物由导辊12引导。在这里使用的“毡”是被设计来吸收水和从薄纸幅上除去水的吸收性造纸用织物。各种设计的造纸用毡是本领域中技术人员公知的。
新形成的纸幅被该毡携带至在抽吸辊14、颗粒传送带16和压辊19之间形成的脱水压力辊隙中。在压力辊隙中,当薄纸幅被压缩在该毡和不透水的颗粒传送带16之间时,该薄纸纸幅被脱水到约30%或更高的稠度,更具体地说约40%或更高,更具体地说约40%-约50%,和再更具体地说约45%-约50%。在这里使用的和在本领域中充分理解的是,“稠度”指以纤维为基础的纸幅的绝干重量百分数(bone dry weightpercent)。当生产本发明的轻质薄纸幅时,施加于湿网幅上进行脱水的压缩水平理想地是较高的。
在这里使用的“颗粒传送带”是不透水的或基本上不透水的传送带,它在相反的光滑表面上具有许多小孔和隆起,这些孔是当制造传送带时从逐出颗粒或预先在传送带材料中嵌入的气泡形成的。孔的尺寸和分布能够加以改变,但是可以相信,这些小孔的陡峭侧壁角度和尺寸防止传送带表面的完全润湿,因为液体水无法进入它们(与荷叶类似的物理学)。孔的存在也在传送带的表面和湿纸幅之间带来夹含空气。空气或蒸气的存在有助于在纸幅和传送带表面之间的水膜的破裂,因此降低了在该纸幅和传送带表面之间的粘合水平。另外,颗粒传送带不易遇到与有凹槽的传送带相关的磨损问题,因为当旧的孔被磨损掉使得颗粒裸露和脱落时产生新的孔。此类颗粒传送带的例子已描述在美国专利No.5,298,124(1994年3月29日授权于Eklund等人和标题为“Transfer Beltin a Press Nip Closed Draw Transfer”)中,它被引入这里供参考。
在离开压力辊隙之后,纸片留在不透水的颗粒传送带上和随后借助于含有真空吸嘴41的真空辊23被转移到织构化织物22上。压机辊隙张力能够通过辊18的位置来调节。任选的模塑箱25能够用于纸幅与织构化织物对应的另外模塑成形。
在这里使用的“织构化织物”是三维造纸用织物,特别地编织的造纸织物,当脱水纸片被模塑以遵循织物表面时,它具有能够在如上所述的薄纸片中形成脊和谷的外形结构。更具体地说,织构化织物是具有织构化的纸片接触用表面(具有被谷分开的基本上连续的纵向皱纹)的编织型造纸用织物,该皱纹是由集合在一起的多个经向线条形成并由一种或多种直径的多个纬向线条支持;其中皱纹的宽度是约1毫米-约5毫米,更具体地说约1.3毫米-约3毫米,和再更具体地说约1.9毫米到约2.4毫米。在织物的横向上皱纹的出现频率是约0.5-约8个/每厘米,更具体地说约3.2-约7.9个,再更具体地说约4.2-约5.3个/每厘米。皱纹化的通道深度,它是在织物的顶平面与薄纸幅接触到的最低的可见织物结子(knuckle)之间的z方向距离,能够是约0.2毫米-约1.6毫米,更具体地说约0.7毫米-约1.1毫米,和再更具体地说约0.8毫米到约1毫米。对于这里的目的,“结子”是通过将经向和纬向线条重叠所形成的结构。在造纸用织物领域中的技术人员将会认识到,与举例说明的织物不同的织物变型能够用来获得所希望的外形结构和纸幅纤维支持。
用于将薄纸幅从颗粒传送带转移到织构化织物的真空度将取决于该织构化织物的性质。与真空对于更重的纸张等级所起的作用相比,在拾取辊(真空转移辊)上的真空对于将轻质薄纸幅从传送带转移到织构化织物上起着更加重要的作用。因为湿纸幅拉伸强度是如此的低,该转移必须在传送带和织物分开之前完成-否则该纸幅将被损坏。另一方面,对于更重的纸幅,有足够的湿强度用中等真空(20kPa)完成该转移,甚至经过短暂的微小拉伸。对于轻质薄纸幅,所施加的真空需要更强以便引起在薄纸下方的蒸气快速地膨胀并推动纸幅远离传送带和在织物分离之前将纸幅转移到织物上。另一方面,该真空不能太强,以致于在转移之后在纸片中引起针孔。
纸幅转移到织构化织物上能够包括“急速”转移或“拖拉(draw)”转移。取决于织构化织物的性质,急速转移能够有助于产生更高的纸片“纸张厚度”。当使用时,急速转移的水平能够是约5%或更低。
在被织构化织物支持的同时,纸幅经由压辊24被转移到杨克式干燥器27的表面上,在此之后纸幅被干燥和用刮刀21起皱。也显示的是杨克式干燥器罩30和起皱粘合剂喷雾施加器31。所得的起皱的纸幅32然后卷绕成母体卷材(未显示)和根据需要被转变成最终产品形式和包装。
在连续生产基础上进行上述方法时,织物清洁能够是特别有利的,特别通过使用一种将最小量的水保留在织物上的方法(约3gsm或更少)。合适的织物清洗方法包括空气喷射,热清洁,更易清洗的涂层织物,和高压水射流。
图9是用作生产本发明的薄纸片的织构化织物的一种造纸织物的纸片接触侧的平面视图照片,揭示了在本发明的薄纸片中产生纵向脊的以定距离间隔的连续或基本上连续的纵向结构。图9显示了用于产生深的、皱纹化的结构的三种不同直径纬向线条的编织图案和具体位置,其中织物脊比各经向线条更高和更宽。该织物是单层结构,因为全部经线和纬线参与到织物的纸片接触侧以及织物的机器侧(machine side)。皱纹化的通道深度是0.967mm或合计的经线和重均纬线直径的293%。对于本发明的目的,该织物能够是砂磨的。对于该外形结构化(topographical)的织物,接触面积典型地是在15%和30%之间,这样砂磨将通过增加稳固地压住在干燥器上的薄纸的量来改进干燥效率。
图10是可用作生产本发明的薄纸片的织构化织物的另一种造纸用织物的纸片接触侧的平面视图照片。仅仅一种纬线直径存在于该结构中和所得皱纹化的通道深度是0.72mm或合计的经线和重均纬线直径的218%。
图11是可用作生产本发明的薄纸片的织构化织物的另一种造纸用织物的纸片接触侧的平面视图照片。两种不同的纬线直径存在于该结构中且产生薄纸大脊的织物皱纹平行于纵向。
图12是另一种合适织构化织物的薄纸接触侧的平面视图照片,揭示了有角度的皱纹化结构。该织物皱纹基本上是连续的,不离散的,和由集合在一起的多个经向线条形成,并由三种不同直径的多个纬向线条所支持。类似的结构能够通过使用一种或多种直径的纬向线条来构造。经向线条基本上在纵向上取向并且各个经向线条参与到皱纹的结构和谷的结构。织物脊和谷是以相对于纸片的真正纵向的约5度的角度取向。该角度与编织结构和织物经纬密度两者有关。当用作起皱薄纸制造方法的压印或穿透空气干燥织物时,所形成的薄纸脊和谷的角度按透视原理缩短,归因于在杨克式干燥器和卷轴之间的速度差。按透视原理缩短的角度能够按照在美国专利No.5,832,962中所述方法来计算,标题为“System for Making Absorbent Paper Products”,1998年11月10日授权,该文献在这里被引入供参考。举例来说,对于其中纸幅在比杨克式干燥器速度慢了20%的速度下卷绕的起皱过程,杨克式干燥器侧薄纸脊的按透视原理缩短的角度对于图12中所示的织物来说将是12度。
图13是用作生产本发明的薄纸片的织构化用织物的另一种造纸织物的纸片接触侧的平面视图照片,揭示了用于生产深的、有波浪的皱纹化结构的不同直径纬线的编织图案和具体位置。该织物皱纹基本上是连续的但沿着相对于纵向的小角度(至多15度)定向排列。这些皱纹比各个经线条更高和更宽,并且各个经线条参与到织物皱纹和织物谷两者中,归因于经线条基本上在纵向上取向。织物皱纹的角度依据在横向上的运动有规则地颠倒方向,产生有波浪的皱纹化外观,这会增强薄纸美观性或降低薄纸的相邻层沿着该皱纹化结构嵌套(nest)的趋势。对于起皱应用,有波浪的皱纹也用于使这些位置(locations)沿着杨克式干燥器表面(薄纸幅粘附于其上)交替。在所示的织物中,在横穿了在皱纹之间的横向间距的约一半之后皱纹颠倒方向。
图14是具有在纵向上走向的有波浪的大脊的并使用图13的织构化织物制造的本发明薄纸片的平面视图放大照片。
实施例
实施例1.在图1-7中所示的本发明的薄纸片通过使用以上对于图8所述的方法来制造。尤其,新月形成形器用来制造13.8gsm的轻质纸片。造纸配料是北方软木和桉树纤维的30∶70掺混物。在杨克式干燥器上的纸张机器速度800米/分钟。湿的薄纸幅被转移到造纸毡上并用真空部分地脱水到约25%固体含量的稠度。该纸幅然后在600kNt/m的荷载下,以6MPa的峰值压力用延伸辊隙压机进行压缩式脱水。该毡和纸幅被加压贴合在与具有约3微米的粗糙度的Albany LA颗粒转移传送带类似的光滑传送带上。在离开压机之后,该纸幅粘附于该传送带上。传送带和纸幅环绕压辊穿行然后与图9中所示的织构化织物接触,该织物已经砂磨以改进与杨克式干燥器的表面之间的后续接触面积。估算的接触面积是在1.7MPa荷载下约30%。从压机到真空辊的距离是约4米。织构化织物与传送带和薄纸幅接触了约25mm的距离,之后它接触到真空辊。刚好在该织物和传送带的分离之前,从真空辊内部施加约30kPa的高真空度,引起纸幅从传送带转移到织构化织物。在纸幅转移到该织物上时有5%急速转移,但是这一速度差是任选的。该纸幅和织物在杨克式干燥器上一起运行到压力辊,其中模塑的纸幅被加压贴合在杨克式干燥器的表面上。该纸幅在运行到压力辊之前借助于喷雾到杨克式干燥器表面上的粘合剂被粘附于杨克式干燥器表面上。该纸幅被干燥和起皱到1-2%的水分含量并在比杨克式干燥器速度慢了20%的速度被缠绕。
所得薄纸片的物理性能是如下:
基重(完全干燥)gsm 17.3
纸张厚度 μm 300
松密度 cm3/g 17.3
拉伸率(MD) % 39.6
拉伸率(CD) % 9.6
张力(MD) N/m 125
张力(CD) N/m 54
该薄纸片用压延法被转变成2层浴用薄织物,并显示出良好的柔软度。
实施例2.薄纸片一般按照在实施例1中所述方法来制造,只是在杨克式干燥器上的纸张机器速度是1000m/min并且为1层成品来设定目标基重。干燥器基重是22.0gsm,和施加于真空辊内部的真空度是40kPa。该织构化织物具有与图9中的织物类似的式样。
所得薄纸片的物理性能是如下:
基重(完全干燥)gsm 27.6
纸张厚度 μm 316
松密度 cm3/g 11.4
拉伸率(MD) % 30.0
拉伸率(CD) % 5.6
张力(MD) N/m 193
张力(CD) N/m 90
实施例3.薄纸片一般按照在实施例1中所述方法来制造,只是在杨克式干燥器上的纸张机器速度是1000m/min,并且该织构化织物具有与图13类似的式样。干燥器基重是13.7gsm。在纸幅转移到该织物上时有3%急速转移。所得薄纸类似于在图14中所示的薄纸。
所得薄纸片的物理性能是如下:
基重(完全干燥)gsm 17.1
纸张厚度 μm 293
松密度 cm3/g 14.2
拉伸率(MD) % 28.8
拉伸率(CD) % 6.9
张力(MD) N/m 124
张力(CD) N/m 41
实施例4.薄纸片一般按照在实施例1中所述方法来制造,只是在杨克式干燥器上的纸张机器速度是600m/min。干燥器基重是14.5gsm。在纸幅转移到该织物上时有5%急速转移。
所得薄纸片的物理性能是如下:
基重(完全干燥)gsm 18.1
纸张厚度 μm 311
松密度 cm3/g 17.2
拉伸率(MD) % 35.3
拉伸率(CD) % 11.2
张力(MD) N/m 75
张力(CD) N/m 39
通过将基片与具有类似性能的另一个卷纸进行层合来将该基片转变成浴用薄织物的2层卷纸,其中基片的织物面对侧在最终产品中会彼此面对。该2层产品用以635微米(0.025英寸)距离间隔的钢辊压延并缠绕到43mm直径芯上。这一产品与在消费者试验中的商业型浴用薄织物产品相比是优选的。成品的物理性能是如下:
基重(完全干燥)gsm 31.2
纸张厚度 μm 344
松密度 cm3/g 11.0
拉伸率(MD) % 16.6
拉伸率(CD) % 6.8
张力(MD) N/m 156
张力(CD) N/m 65
卷纸直径 mm 123
卷纸松密度 cm3/g 10.2
可以认识到,为了举例说明的目的所给出的上述实施例不被认为限制本发明的范围,本发明的范围由所附权利要求和其全部等同特征来限定。
Claims (20)
1.具有纵向和横向的造纸纤维的起皱、湿压制的薄纸片,该薄纸片具有被在纸片的纵向上走向的连续单平面型大脊分开的连续波形谷,该大脊具有相对于该波形谷的纤维密度而言更低的纤维密度。
2.具有纵向和横向的造纸纤维的起皱、湿压制的薄纸片,该薄纸片具有被在纸片的纵向上走向的连续单平面型大脊分开的小脊的连续波形谷,其中该大脊的平均厚度与小脊的平均厚度的比率是大约1.5或更高。
3.权利要求书2的薄纸片,其中单平面脊的纤维密度低于波形谷的纤维密度。
4.权利要求书1或2的薄纸片,其中大脊平行于纸片的纵向。
5.权利要求书1或2的薄纸片,其中大脊是以相对于纸片纵向的0度到约±15度的角度取向。
6.权利要求书1或2的薄纸片,其中大脊是以相对于纸片纵向的0度到约±10度的角度取向。
7.权利要求书1或2的薄纸片,其中大脊是以相对于纸片纵向的0度到约±5度的角度取向。
8.权利要求书1或2的薄纸片,其中大脊的平均厚度与小脊的厚度的比率是约1.5到约6。
9.权利要求书1或2的薄纸片,其中大脊的平均厚度与小脊的厚度的比率是约1.5到约5。
10.权利要求书1或2的薄纸片,其中大脊的平均厚度与小脊的厚度的比率是约1.5到约4。
11.权利要求书1或2的薄纸片,其中大脊的平均厚度与小脊的厚度的比率是约1.5到约3。
12.权利要求书1或2的薄纸片,其中大脊的平均厚度与小脊的厚度的比率是约2到约3。
13.权利要求1或2的薄纸片,其中大脊的宽度低于谷的宽度。
14.权利要求1或2的薄纸片,其中大脊的宽度是约0.5毫米到约1.5毫米。
15.权利要求1或2的薄纸片,其中从峰到峰测量的大脊之间的间距是约0.5毫米到约4毫米。
16.权利要求1或2的薄纸片,其中谷的宽度是约0.5毫米到约2.5毫米。
17.权利要求1或2的薄纸片,其中从峰到峰测量的小脊之间的纵向间距是约0.2毫米到约1毫米。
18.权利要求1或2的薄纸片,其中小脊的高度是约0.05毫米到约0.5毫米。
19.权利要求书1或2的薄纸片,其中基重是约10-约40克/每平方米。
20.权利要求书1或2的薄纸片,其中松密度是约10-约20立方厘米/每克。
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