專利名稱:包括含低定量區(qū)的裝飾標記的至少有三個區(qū)的紙張結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及至少有三個密集性明顯不同的區(qū)域的纖維素纖維結(jié)構(gòu),更準確地說,本發(fā)明涉及具有相對低定量裝飾標記的紙張及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù):
纖維素纖維結(jié)構(gòu),如紙張,在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。通常希望的是,在同一纖維素纖維產(chǎn)品中有不同定量的區(qū)域。兩個區(qū)域起著不同的用途。高定量區(qū)賦予纖維結(jié)構(gòu)以抗張強度。而低定量區(qū)可節(jié)省原料,特別是用于造紙過程中的纖維原料,并且可以賦予纖維結(jié)構(gòu)以吸收性。在變質(zhì)的場合,在纖維結(jié)構(gòu)中,低定量區(qū)可以為小孔。但低定量區(qū)為小孔并不是必需的。
當纖維結(jié)構(gòu)用于其預定的用途時,吸收性和強度,以及柔軟度將是十分重要的。特別是,在此所述的纖維結(jié)構(gòu)用于搽面紙,衛(wèi)生紙,毛巾紙,圍嘴,和餐巾紙,每種產(chǎn)品均是每天經(jīng)常使用的。如果這些產(chǎn)品須執(zhí)行其預定的任務(wù)并能廣泛使用的話,那么,該纖維結(jié)構(gòu)必須具有上述的物理性能并使之最大化。濕抗張強度和干抗張強度是在使用期間纖維結(jié)構(gòu)保持其物理完整性的量度。吸收性是纖維結(jié)構(gòu)與液體發(fā)生接觸的性能。當對前述消費品進行評估時,不僅須考慮纖維結(jié)構(gòu)吸收所述液體的絕對量,而且必須考慮纖維結(jié)構(gòu)吸收所述液體的速率。另外,所述紙產(chǎn)品已用于一次性吸收制品,如婦女衛(wèi)生巾和尿布。
為了提供有兩個不同定量的紙張,或?qū)w維進行重排,在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)作出了多種嘗試。其例子包括US795,719(1905年7月25日授權(quán)于Motz);US3,025,585(1962年3月20日授權(quán)于Griswold);US 3,034,180(1962年5月15日授權(quán)于Greiner等人);US3,159,530(1964年12月1日授權(quán)于Heller等人);US3,549,742(1970年12月22日授權(quán)于Benz);和US3,322,617(1967年3月30日授權(quán)于Osborne)。
另外,希望提供同時具有松厚性和柔韌性的薄頁紙產(chǎn)品。通過相互交錯的壓榨或非壓榨區(qū),可以提供改善的松厚性和柔韌性,如US4,191,609(1980年3月4日授權(quán)于Trokhan)中所示,在此引入該專利作為參考。
已有提供制造所述纖維素纖維結(jié)構(gòu)用的改進的多孔元件的若干種嘗試,其中最為重要的一種描述于US4,514,345(1985年4月30日授權(quán)于Johnson等人)中,在此引入該專利作為參考。Johnson等人教導將六角形元件安裝在間歇液體涂布法中的機架上。
制造消費者喜愛的薄頁紙的另一種方法是,對紙張結(jié)構(gòu)進行干燥,以便賦予薄頁紙產(chǎn)品以更大的松厚性、抗張強度、和耐破強度。用該方法制得的紙張結(jié)構(gòu)的例子披露于US4,637,859(1987年1月20日授權(quán)于Trokhan),在此引入作為參考。US4,637,859示出了分散在整個連續(xù)網(wǎng)絡(luò)上的不連續(xù)的圓頂形突起,在此將其引入作為參考。所述連續(xù)網(wǎng)絡(luò)能提供強度性能,而相對較厚的圓頂可提供柔軟性和吸收性。
US4,637,859中所披露的造紙方法的一個缺點是,對所述紙幅進行干燥將增加能量消耗且是昂貴的,并且通常還需使用穿透干燥設(shè)備。此外,在US4,637,859中所披露的造紙方法將限制紙幅在揚克式烘缸進行最終干燥時的車速。這種限制認為是由于(至少部分)在將紙幅輸送至揚克式烘缸上之前賦予紙幅的圖案所致。特別是,在US4,637,859中所述的不連續(xù)圓頂不能在揚克式烘缸表面上如US4,637,859中所述的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)那樣被充分干燥。因此,對于給定的濃度和定量值,能在揚克式烘缸上進行運行的速度將受到限制。
通過利用一個或多個壓榨毛毯在壓區(qū)中對紙幅進行壓榨而制得的常規(guī)薄頁紙,能以相當高的速度運行。常規(guī)經(jīng)壓榨的紙張,一旦干燥之后,就將對其進行壓花,以使紙幅構(gòu)成圖案,并增加紙幅的宏觀厚度。例如,在薄頁紙產(chǎn)品干燥之后,通常在薄頁紙產(chǎn)品中形成壓花圖案。
然而,壓花方法通常以紙張結(jié)構(gòu)的其它性能為代價賦予紙張結(jié)構(gòu)以特定的美學外觀。特別是,對干燥紙幅進行壓花,將使纖維素結(jié)構(gòu)中纖維之間的鍵分裂。由于所述的這些鍵是在胚狀纖維漿干燥時形成并固定的,因此在干壓花時將發(fā)生鍵的分裂。在對紙張結(jié)構(gòu)進行干燥之后,通過壓花而垂直于紙張結(jié)構(gòu)平面的活動纖維將破壞纖維與纖維間的鍵。鍵的斷裂將使干燥紙幅的抗張強度降低。此外,壓花通常是在烘缸上干燥紙幅起皺之后進行的。在起皺之后進行壓花,將會破壞賦予紙幅的起皺圖案。例如,通過壓實或拉伸起皺圖案,壓花將會消除紙幅某些部分中的起皺圖案。由于起皺圖案將改善干燥紙幅的柔軟度和柔韌性,因此,這樣的結(jié)果是不希望的。
根據(jù)先前的工藝制得的紙張的一個問題是過量的低定量區(qū)將會降低紙張的強度。
因此,本發(fā)明的目的是克服所述的這些問題,特別是克服單層紙張的這些問題。具體地說,本發(fā)明的目的是提供一種紙幅,該紙幅有通過相對低定量區(qū)形成的裝飾標記,無需綜合平衡紙幅的強度、吸收性,以及柔軟性。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種紙張以及多區(qū)紙幅的制備方法,其中,所述紙幅具有相對高密度區(qū)和相對低密度區(qū)的預定圖案,而且還能利用相對低的能量和費用進行干燥。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有相對低定量裝飾標記的多區(qū)域紙張的制備方法,所述裝飾標記能在現(xiàn)存的紙機(常規(guī)的或帶穿透干燥的)上形成,無需對造紙機進行大的改進。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種紙幅以及該紙幅的制備方法,其中,為提供美學益處,所述紙幅具有包含低定量區(qū)的裝飾標記,以及增加的松厚度,松密度,和吸收能力,借此,不僅給紙產(chǎn)品的消費者提供了所希望的松厚性,而且提供了所希望的柔軟性。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種有背對背的兩個表面和至少三個區(qū)的紙幅。所述三個區(qū)以非隨機、重復的圖案排列,并且彼此至少有一個選自下面的性能是有區(qū)別的定量,密度,和纖維組分。該紙幅包含裝飾標記,該裝飾標記包含一個或多個具有一定定量的區(qū),所述定量低于紙幅的至少部分周圍基礎(chǔ)部分的定量。
在本發(fā)明中使用的術(shù)語“裝飾標記”指的是,優(yōu)選在紙幅開始成形期間賦予紙幅的可辨認的形狀。所述形狀包括但不局限于花形,動物形,幾何圖形等。所述裝飾標記優(yōu)選包含小于約30%的紙幅表面積,借此,增強了裝飾標記與紙幅基礎(chǔ)部分的區(qū)別性。
對紙幅基礎(chǔ)部分選擇性地進行致密化,以便提供相對高密度的連續(xù)網(wǎng),和分散在整個網(wǎng)上的相對低密度區(qū)。相對高密度連續(xù)網(wǎng)提供強度,而相對低密度區(qū)提供松厚性和吸收性。
除相對低定量區(qū)以外,裝飾標記還可包括相對高定量區(qū)。裝飾標記的相對低定量區(qū)可包圍一個或多個其定量基本等于基礎(chǔ)部分定量的區(qū)間,另一方案是所述區(qū)間的定量與基礎(chǔ)部分的定量不同。這些相對高定量的區(qū)間可以被相對低定量區(qū)包圍。對這些相對高定量的區(qū)間進行選擇性地致密化,以便在裝飾標記內(nèi)提供相對高密度區(qū)和相對低密度區(qū)。
在一實施方案中,紙幅每平方米紙幅包含約5至約5000個裝飾標記。紙幅的相對高定量基礎(chǔ)部分包含相對高密度連續(xù)網(wǎng)區(qū)和每平方米紙幅至少約10,000個相對低密度區(qū),相對低密度區(qū)分散在整個連續(xù)的網(wǎng)區(qū)內(nèi)。在紙幅背對背的兩個表面的至少一個面上,基礎(chǔ)部分的平滑度值低于約900,以便提供感覺平滑且柔軟的表面。
裝飾標記可包含相對低定量區(qū),這些區(qū)的定量在包圍裝飾標記的基礎(chǔ)部分定量的約25%至約75%。所述裝飾標記可包含其定量低于包圍裝飾標記的基礎(chǔ)部分定量的約75%的相對低定量區(qū)。在一個實施方案中,裝飾標記可包含其定量低于包含包圍裝飾標記的基礎(chǔ)部分定量的約60%的相對低定量區(qū)。
本發(fā)明的優(yōu)點在于裝飾標記給消費者提供了喜愛的美觀性,而且該紙幅還保持了多密度紙的強度和吸收性。此外,本發(fā)明的紙幅雖然有裝飾標記和多密度區(qū),但還能具有相對平滑的表面。所述平滑表面給消費者提供了喜愛的柔軟性,并且還能幫助用肉眼區(qū)分裝飾標記。另外,包圍低定量裝飾標記的平滑表面強調(diào)了相對低定量裝飾標記的區(qū)別性,借此,增強了紙幅的美學外觀。
另外,本發(fā)明還提供有三個以非隨機、重復圖案排列的區(qū)并且彼此至少有一個選自定量,密度,和纖維組分的性能有區(qū)別的紙幅的制備方法。該方法包括如下步驟提供許多懸浮于液體載體中的纖維素纖維;提供具有液體可透過區(qū)域的纖維留著成形元件;將纖維素纖維和液體載體沉積在成形元件上;在兩種同時存在的狀態(tài)下,通過成形元件排出液體載體,以便形成至少有一相對高定量區(qū)和和裝飾標記的紙幅,所述裝飾標記包含一個或多個相對低定量區(qū);提供具有紙幅構(gòu)圖表面的紙幅支撐裝置;將紙幅從成形元件送至紙幅支撐裝置的紙幅構(gòu)圖表面上;選擇性地使至少部分相對高定量區(qū)致密化,以便在相對高定量區(qū)內(nèi)提供相對高密度區(qū)和相對低密度區(qū)的非隨機、重復圖案。
附圖概述盡管本發(fā)明以特別指出的且明確要求本發(fā)明范圍的權(quán)利要求結(jié)束,但據(jù)信,通過結(jié)合附圖的本發(fā)明的下述說明,將對本發(fā)明有更好的理解,在附圖中,同樣的元件以相同的參考號表示
圖1A是根據(jù)本發(fā)明制得的紙幅的平面圖,該圖示出了三個裝飾標記。
圖1B是圖1A中示出的單個裝飾標記的放大平面圖,并且說明了不同的起皺頻率。
圖2是沿圖1B中線2-2截取的,圖1B中示出的紙幅的橫截面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明制得的紙幅部分的相片,該相片示出了一個裝飾標記。
圖4是用來制備本發(fā)明紙幅的紙機的示意圖,該紙機示出了在成形元件上形成且在紙幅支撐裝置上進行選擇性致密化的紙幅。
圖5是用來制備本發(fā)明紙幅的成形元件紙頁側(cè)的相片,該成形元件包括由紡織絲形成的液體可滲透結(jié)構(gòu),以及與紡織絲連接的液體不可滲透的光致聚合物樹脂層,以便形成相應(yīng)于裝飾標記的流動限制部件。
圖6是圖5示出的成形元件的部分平面圖,圖6的成形元件包括四個流動限制部件。
圖7是顯示支撐在圖6成形元件上的紙胚的橫截面圖。
圖8是顯示呈壓印織物形式的紙幅支撐裝置的紙頁側(cè)表面的相片,所述織物包含毛毯層和與毛毯層連接的構(gòu)圖的光致聚合物層,以便提供連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅壓印表面。
圖9是圖8中示出的紙幅支撐裝置的紙頁側(cè)部分的平面圖。
圖10是顯示傳遞至圖9示出的紙幅支撐裝置上的紙幅的橫截面圖,以便提供具有與裝置相一致的第一表面和基本平滑的第二表面的紙幅。
圖11是顯示紙幅傳遞至揚克式烘缸上的示意圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明另一實施方案制得的紙幅的平面圖,該紙幅包括不連續(xù)的裝飾標記,和相對高定量基礎(chǔ)部分,基礎(chǔ)部分包含連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)域,分散在網(wǎng)狀區(qū)域內(nèi)的不連續(xù)的相對低密度區(qū),和分散在各個相對低密度區(qū)中的不連續(xù)的相對高密度區(qū)。
圖13是沿圖12的線13-13截取的圖12紙幅的橫截面圖。
圖14是用來制備圖12中示出紙幅的裝置的平面圖,該裝置包含與多孔元件連接的紙幅構(gòu)圖層,所述多孔元件由紡織絲制成。
圖15是圖14裝置的橫截面圖。
圖16是利用圖14和15的裝置制備紙幅的紙機的圖示。
圖17是顯示傳遞至圖15示出的裝置上的紙幅的圖示,以便形成具有與裝置相一致的第一表面和基本平滑的第二表面的紙幅。
圖18是圖15示出的裝置上的紙幅被載在壓輥和揚克式烘缸之間的圖示,以便將圖案賦予紙幅的第一表面,并將紙幅的第二表面粘附至揚克式烘缸上。
發(fā)明詳述圖1A,B和2說明了根據(jù)本發(fā)明制得的紙幅20,而圖3為圖1A,B和2中說明的紙張結(jié)構(gòu)的照片。所述紙幅是濕抄制得的,因此基本上沒有干浮花裝飾。
參考圖1A,B和2,紙幅20有分別背對背的第一和第二表面22和24。紙幅20包含至少三個以非隨機、重復圖案排列的區(qū)域。這三個區(qū)域彼此至少有一個選自定量,密度,和纖維組分的性能有區(qū)別。
圖2是圖1A和1B示出的紙幅部分的橫截面圖。在圖2中,通過紙幅厚度的線條密度用來簡要地說明不同紙幅的相應(yīng)定量。通過紙幅厚度用五個線條表示的紙幅部分表示相對高定量區(qū),而用三個線條表示的紙幅部分表示相對低定量區(qū)。
紙幅20包括相對高定量基礎(chǔ)部分100。另外該紙幅還包括以非隨機、重復圖案的形式在整個基礎(chǔ)部分100中分散的不連續(xù)的、肉眼可區(qū)分的裝飾標記200。如在下面將更為詳細說明的那樣,在紙幅成形期間,通過選擇性地從紙幅中脫去水份,能將裝飾標記200給予紙幅。裝飾標記包含一個或多個相對低定量區(qū)220。所述區(qū)220的定量低于紙幅周圍基礎(chǔ)部分100的定量。
使相對高定量基礎(chǔ)部分100選擇性地致密化,以便具有至少一個高密度區(qū)和至少一個低密度區(qū)。在圖1A,1B和2中示出的實施方案中,使基礎(chǔ)部分100選擇性地致密化,以便具有相對高密度的、連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)域110和分散于整個連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域100中的許多不連續(xù)的、相對低密度的區(qū)域130。區(qū)域130的厚度要厚于區(qū)域110。
相對低定量區(qū)220可有一限定許多相鄰的、相對高定量區(qū)間240的閉合回路的形狀。在區(qū)間240內(nèi)每一處的定量均高于包圍該特定區(qū)間240的相對低定量區(qū)220的定量。每個區(qū)間240均有通過相對低定量區(qū)220的閉合環(huán)所形成的周邊。
在優(yōu)選的實施方案中,每個區(qū)間240均有不大于其一半的周邊與相鄰的區(qū)間240鄰接。優(yōu)選的是,至少有一些區(qū)間240的特征在于具有這樣的周邊,即通過區(qū)間240畫任意直線時,與區(qū)間周邊的相交點不超過三個。不被理論所束服,據(jù)信,在不過度降低紙幅20的強度的情況下,所述區(qū)間的幾何構(gòu)形使得裝飾標記200能用肉眼辨別,并且具有令人愉快的美觀性。
可選擇性地對相對高定量區(qū)間240進行致密化,以提供相對高密度區(qū)和相對低密度區(qū)。在圖1A和1B中,相對高定量區(qū)間240包含相對高密度的連續(xù)網(wǎng)260,和在整個連續(xù)網(wǎng)260中分散的不連續(xù)的、相對低密度區(qū)280。
在一實施方案中,紙幅20每平方米紙幅包含約5至約5000個裝飾標記200,最優(yōu)選的是,每平方米紙幅有約25至約1000個裝飾標記200,以便增加基礎(chǔ)部分100和裝飾標記200之間的區(qū)別。紙幅的相對高定量基礎(chǔ)部分100每平方米紙幅包含至少約10,000個相對低密度區(qū)130,相對較厚的低密度區(qū)分散在整個連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)域110中,以便增強紙幅的吸收性和松厚性。
在紙幅的背對背兩個表面的至少一個面上,基礎(chǔ)部分100的平滑度值低于約900。在圖2中,表面24的平滑度值低于表面22的平滑度值。表面24的平滑度值優(yōu)選小于約900。特別是,紙幅20的表面平滑度比率大于約1.15,更優(yōu)選大于約1.20,甚至更優(yōu)選的是大于1.25,更優(yōu)選的是大于約1.30,最優(yōu)選的是大于約1.40,其中所述的表面平滑度比率為表面22的表面平滑度除以表面24平滑度值所得到的值。
在一實施方案中,紙幅20的表面24其表面平滑度值低于約900,更優(yōu)選的是低于約850。反面22的表面平滑度值至少約900,更優(yōu)選的至少約為1000。
在下面的“表面平滑度”中描述了表面平滑度值的測量方法。當表面變得更為有結(jié)構(gòu)和更不平滑時,表面的表面平滑度值將增加。因此,相對低的表面平滑度值表示相對平滑的表面。
區(qū)域220的定量低于周圍基礎(chǔ)部分100定量的約75%。相對低定量區(qū)220的定量為基礎(chǔ)部分100定量的約25%至約75%。
在一實施方案中,區(qū)域220的定量低于周圍基礎(chǔ)部分100定量的約60%?;A(chǔ)部分100的定量可在每平方米約10克和約70克之間。相對低定量區(qū)域220的定量為每平方米約5克和約35克之間。
相對低定量區(qū)220的定量優(yōu)選低于約20克/平方米,更優(yōu)選低于約15克/平方米。在一實施方案中,基礎(chǔ)部分100的定量可以在每平方米約10克和約30克之間,相對低定量區(qū)220的定量為每平方米約5克和約15克之間。區(qū)域240的定量可以約等于基礎(chǔ)部分100的定量。
本發(fā)明的紙幅有這樣的優(yōu)點裝飾標記給消費者提供喜愛的美觀性,而且紙幅還保持多密度紙張的強度和吸收性。此外,本發(fā)明的紙幅有裝飾標記和多密度區(qū),而且還有相對平滑的表面。所述平滑表面給消費者提供優(yōu)選的柔軟度。此外,包圍低定量裝飾標記的平滑表面將強調(diào)相對低定量裝飾標記的區(qū)別性,借此增強紙幅的美學外觀。
連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)域110和不連續(xù)的區(qū)域130能如通過起皺而縮短。在圖1B中,將連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域110的起皺脊表示為數(shù)字115,并且通常在橫向延伸。同樣地,也可使不連續(xù)的、相對低密度且相對較厚的區(qū)域130縮短,以便有起皺脊135。
連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)域110可以是在US4,637,859中披露的相對高密度、宏觀單平面的連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域。相對低密度且相對較厚的區(qū)域130可以是相互交錯的,如US4,637,859中所述。然而,區(qū)域130并不是US4,637,859中所示出的圓頂。所述區(qū)域130是在連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域110中是如US08/748,871(“在連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域中有相對較薄連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域和不連續(xù)的相對較厚區(qū)域的紙幅”,1996年11月14日申請,申請人Phan,)中所披露的那樣排列的,在此將其引入作為參考。
具有相對平滑表面24的紙幅20可用來制造具有面朝外平滑表面的多層薄頁紙。例如,可將兩層或多層紙幅20結(jié)合,以便形成多層薄頁紙,以致使多層薄頁紙的兩個朝外的表面包含紙幅20的表面24,而外層的表面22面朝內(nèi)。另外,通過將本發(fā)明的紙幅20和常規(guī)成形和干燥的紙幅結(jié)合,可制得雙層紙張結(jié)構(gòu)??梢詫⒓埛?0結(jié)合至常規(guī)的紙幅上,以致使表面24面朝外。
紙幅20的定量可以從每平方米約10克至約70克。紙幅20的宏觀厚度至少約為0.1毫米,更優(yōu)選至少約為0.2毫米,松密度小于約0.12克/立方厘米(定量除以宏觀厚度,如果單位不一致的話乘以適當?shù)霓D(zhuǎn)換因子)。紙幅的定量、宏觀厚度,以及松密度的測量方法如下所述。
在圖1-2示出的紙幅20還可具有至少約15克/克的吸收能力。吸收能力的測量方法如下所述。因此,紙幅20顯示出高松厚紙幅的吸收益處,以及通常與常規(guī)毛毯壓榨薄頁紙有關(guān)的相對平滑表面的益處。
圖3是根據(jù)本發(fā)明制得的紙幅20的表面22的照片,其中示出了基礎(chǔ)部分100的裝飾標記200,連續(xù)的網(wǎng)110和不連續(xù)的相對低密度的區(qū)域130。
造紙方法說明根據(jù)本發(fā)明的紙張結(jié)構(gòu)20可利用圖4示出的造紙裝置來制備。通過提供將懸浮于液體載體中的許多纖維,如以懸浮液形式的造紙纖維的水分散體;并由網(wǎng)前箱1500將造紙纖維懸浮液沉積至纖維留著成形元件1600上而開始本發(fā)明紙張結(jié)構(gòu)20的制備方法。在圖4中,成形元件1600呈連續(xù)帶的形式。將造紙纖維的懸浮液沉積至該成形元件1600上,并通過該成形元件1600從懸浮液中脫去水,以便形成支撐在成形元件1600上的、造紙纖維的紙胚。造紙纖維懸浮液可包括平均纖維長度大于或等于2.0毫米的相對長的纖維,和平均纖維長度小于2.0毫米的相對短的纖維。例如,相對長的纖維可包含針葉木纖維,而相對短的纖維可包含闊葉木纖維。在下面將對針葉木和闊葉木纖維進行更為詳細的描述。
圖5是適合制備本發(fā)明紙幅20的成形元件1600面對紙幅側(cè)的照片。圖6是成形元件1600面對紙幅側(cè)的簡要說明。圖7是成形元件1600橫截面的圖示,示出了沉積在成形元件1600面對紙幅側(cè)上的胚紙543。
成形元件1600包含液體可透過的紡織底物1610和沉積在紡織底物1610上的流動限制部件1650。紡織底物1610包含縱向長絲1612和橫向長絲1614。流動限制部件1650的形狀與形成在紙幅20上的裝飾標記相對應(yīng)。紡織底物1610提供第一脫水區(qū),該脫水區(qū)相當于沒被流動限制部件1650覆蓋的紡織底物1610部分。該第一脫水區(qū)有第一脫水率。其上設(shè)置有流動限制部件1650的成形元件1600部分提供有第二脫水率的第二脫水區(qū),該第二脫水率低于第一脫水率。
液體載體(例如水)以相應(yīng)于第一和第二脫水區(qū)的兩種狀態(tài)從成形元件1600中脫除。因此,在水懸浮液中的纖維往往由第二脫水流出并積累在第一脫水區(qū)中,借此,形成了與流動限制部件1650對準的相對低定量區(qū)。相對較短的纖維往往積累在第一區(qū)中。至少一些相對長的纖維能橋連流動限制部件的寬度。因此,在裝飾標記的相對低定量區(qū)中,造紙纖維的平均纖維長度大于紙幅周圍部分造紙纖維的平均纖維長度。
通過在紡織底物1610上選擇性地固化光致聚合樹脂,可在紡織底物上形成流動限制部件1650。所述的流動限制部件1650通常是液體不可透過的,因此,第二脫水區(qū)的第二脫水率基本為零??衫萌缤ǔT赨S5,503,715(1996年4月2日以Trokhan等人的名義出版)和US 5,534,326(1996年7月9日以Trokhan等人的名義出版)中披露的光致聚合樹脂,形成合適的纖維留著成形元件1600,在此將這兩篇專利引入作為參考。
流動限制元件1650可由線性和/或曲線片段1660的結(jié)合構(gòu)成,它們一起形成封閉的區(qū)間1670。所述片段1660的寬度為W(圖6),這通常是垂直于該部分的長度而測量的。如果紙幅由一種纖維制成,那么,寬度W優(yōu)選小于纖維平均長度的約一半,更優(yōu)選小于纖維平均長度的約四分之一。如果紙幅由包括闊葉木和針葉木纖維的不同種類纖維的均勻混合物制成,那么,所述片段1660的寬度W優(yōu)選小于形成紙幅的闊葉木纖維平均纖維長度的約一半,最優(yōu)選小于約四分之一。另一方面,如果紙幅包含兩層或多層,那么,寬度W應(yīng)小于鄰接成形元件1600的層中的闊葉木纖維平均纖維長度的約1/2,更優(yōu)選的是小于約1/4。
例如,就制備100%桉樹纖維的配料而言,基于約為1.0毫米的平均纖維長度,寬度W應(yīng)小于約0.5毫米。另外,如果配料由平均纖維長度約3.0毫米100%的北方針葉木硫酸鹽纖維制得,那么,寬度W應(yīng)小于約1.5毫米。
所得到的裝飾標記可各自包含相對低定量區(qū),該相對低定量區(qū)具有完全包圍至少一個相對高定量區(qū)間240的閉合回路形狀。沿閉合回路形狀的任一位置測量的相對低定量區(qū)域的寬度(相當于寬度W)在約0.2毫米和約2毫米之間。
所述流動限制部件1650可具有任何合適的裝飾形狀,該形狀包括但不局限于花形,動物形,幾何構(gòu)形如圓形,正方形和三角形等。優(yōu)選的是,流動限制部件1650的片段1660定位在成形元件1600上,以致使至少一些片段1660,優(yōu)選大多數(shù)片段1660形成與橫向(圖6中CD)至少15度的夾角A(圖6)。這樣的定位提供了如下的優(yōu)點相對低定量區(qū)域220有利地相對于紙幅的橫向進行取向。當在烘缸上對紙幅進行起皺時,刮刀基本上平行于紙幅的橫向。因此,如果片段1660與橫向成角度的話,刮刀的沖擊幾乎不會對相對低定量區(qū)域220的外觀和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生副作用。特別是,如果相對低定量區(qū)域與橫向基本平行取向的話,據(jù)信,刮刀會“掘出”相對低定量區(qū)域220,借此,對紙幅的裝飾外觀產(chǎn)生副作用。
可以預期的是,所有種類的木漿通常將構(gòu)成用于本發(fā)明的造紙纖維。然而,其它的纖維素纖維漿,如棉短絨,蔗渣,人造絲等也可使用,并且無一放棄。用于本發(fā)明的木漿包括化學漿,如牛皮紙漿,硫酸鹽漿和亞硫酸鹽漿,以及機械漿,例如包括磨木漿,熱磨機械漿和化學熱磨機械漿(CTMP)??梢允褂糜舍樔~樹和闊葉樹得到的紙漿。另外,還可以使用非纖維素纖維,如合成纖維。
不管是闊葉木漿還是針葉木漿,均可單獨使用或結(jié)合使用??苫旌祥熑~木纖維和針葉木纖維,另外,還可分層進行沉積,以提供分層的紙幅。為了披露闊葉木纖維和針葉木纖維的層狀結(jié)構(gòu),將US4,300,981(1981年11月17日授權(quán)于Carstens)和US3,994,771(1976年11月30日授權(quán)于Morgan等人)引入作為參考。
造紙配料可包含各種添加劑,它們包含但不局限于纖維粘結(jié)材料,如濕強度粘結(jié)材料,干強度粘結(jié)材料,以及化學柔軟組分。合適的濕強度粘結(jié)劑包括但不局限于如Hercules Inc.(Wilmington,Delaware)以商品名KYMENE 557H出售的聚酰胺-表氯醇樹脂。合適的暫時濕強度粘結(jié)劑包括但不局限于合成聚丙烯酸酯。合適的暫時濕強度粘結(jié)劑為AmericanCyanamid(Stanford,CT)出售的PAREZ 750。
合適的干強度粘結(jié)劑包括如羧甲基纖維素這樣的材料,陽離子聚合物如ACCO11。CYRPO/ACCO類干強度材料可得自CYTEC(Kalamazoo,MI)。
沉積在成形元件1600上的造紙配料可包含解離劑,以便當紙幅進行干燥時抑制某些纖維-纖維鍵的形成。解離劑以及由干起皺過程提供的能量將使一部分紙幅再疏松。在一實施方案中,將解離劑施加至設(shè)置在兩層或多層纖維層之間的形成中間纖維層的纖維上。中間層在纖維外層之間起解離層的作用。因此,起皺能量能沿解離層使紙幅部分再疏松。
因此,可以形成在加熱干燥表面上進行有效干燥的具有相對平滑表面的紙幅,所述加熱干燥表面如揚克式烘缸的加熱干燥表面。而且,由于在起皺刮刀處的再疏松,干燥紙幅還可具有不同的密度區(qū)域,包括連續(xù)的相對高密度的網(wǎng)狀區(qū)域,和通過起皺過程而產(chǎn)生的不連續(xù)的相對低密度區(qū)域。
合適的解離劑包括如披露于US5,279,767(1994年1月18日授權(quán)于Phan等人)中的化學柔軟組合物。合適的可生物降解的化學柔軟組合物披露于US5,312,522(1994年5月17日授權(quán)于Phan等人)中。在此將US5,279,767和US5,312,522引入作為參考。所述的化學柔軟組合物可用作解離劑,用來抑制制造紙幅的一層或多層纖維中纖維-纖維間的結(jié)合。
用于使形成紙幅20的一層或多層纖維中的纖維進行解離的一種合適的柔軟劑是包含二酯二(接觸固化)牛脂二甲基氯化銨的造紙?zhí)砑觿:线m的柔軟劑是得自Witco公司(Greenwich,CT)的ADOGEN造紙?zhí)砑觿?br>
盡管可使用水以外的液體中的分散體,但優(yōu)選由造紙纖維的水分散體來制備紙胚543。將纖維分散于載液中,以使之的濃度從約0.1%至約0.3%。將分散體、懸浮液,紙幅或其它體系的百分濃度定義為100乘以所考慮的體系中干纖維的重量除以體系總重量的商。纖維重量總是以絕干纖維為準表示。
可以如圖4所示,用連續(xù)的造紙方法形成紙胚543,另一可供選擇的方案是間歇法,如可以使用手抄紙造紙法。在將造紙纖維的分散體沉積至成形元件1600上之后,通過本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的工藝,通過成形元件1600除去部分水分散介質(zhì)而形成紙胚543。為形成紙胚543,可以使用真空箱,成形板,脫水板等,從造紙纖維的水分散體中除去水份。
圖7示出了在成形元件1600上形成的紙胚。將支撐在流動限制部件1650上的紙胚部分表示為543A,并將支撐在紡織底物1610上的紙胚表示為543B。543A部分相當于圖1A和1B中的相對低定量區(qū)域220,而543B部分相當于圖1A和1B中的相對高定量基礎(chǔ)部分100和區(qū)間240。
優(yōu)選的是,流動限制部件1650和紡織底物1610的頂表面之間的高度差D小于約6密耳(0.006英寸;0.152毫米),以便提供具有基本平滑的第一和第二表面547和549的通常為單平面的紙胚543。更優(yōu)選的是,所述高度差D小于約3密耳。優(yōu)選的是,所述高度差D小于紙幅中纖維平均長度的約1/6,最優(yōu)選的是小于紙幅中闊葉木纖維平均長度的約1/6。紙胚543隨著繞轉(zhuǎn)向輥1502運行的成形元件1600運行,并運行至紙幅支撐裝置2200的附近。
參考圖4,8,9,和10,制備紙幅20的下一個步驟包括從成形元件1600將紙胚543傳遞至紙幅支撐裝置2200上,并在該裝置2200的第一面2202上支撐該傳遞的紙幅(在圖4中以545表示)。優(yōu)選的是,在傳遞至紙幅支撐裝置2200的位置,紙胚的稠度在約5%至約20%之間。
參考圖8-10,紙幅支撐裝置2200包含脫水毛毯層2220和紙幅構(gòu)圖層2250。為對紙機上的紙幅進行干燥并賦予其圖案,紙幅支撐裝置2200可呈連續(xù)帶的形式。所述紙幅支撐裝置2200有第一面對紙幅面2202和第二反面2204。在圖8和圖9中,利用第一面對紙幅面2202對著觀察者來觀察紙幅支撐裝置2200。第一面對紙幅面2202包含第一紙幅接觸面和第二紙幅接觸面。
在圖8和圖9中,第一紙幅接觸面為毛毯層2220的第一毛毯面2230。第一毛毯面2230以第一高度2231進行設(shè)置。第一毛毯面2230為紙幅接觸的毛毯表面。所述毛毯層2220也有反面的第二毛毯表面2232。
在圖8和圖9中,第二紙幅接觸表面通過紙幅構(gòu)圖層2250來提供。連接毛毯層2220的紙幅構(gòu)圖層2250有設(shè)置在第二高度2261的紙幅接觸頂表面2260。第一高度2231和第二高度2261之間的差小于傳遞至紙幅支撐裝置2200上的紙幅的厚度。表面2260和2230可以相同的高度進行設(shè)置,結(jié)果是,高度2231和2261相同。另外,表面2260可稍高于表面2230,或者表面2230稍高于表面2260。
所述的高度差大于或等于0.0密耳且小于約8.0密耳。在一實施方案中,高度差小于約6.0密耳(0.15毫米),更優(yōu)選的是小于約4.0密耳(0.10毫米),最優(yōu)選的是小于約2.0密耳(0.05毫米),以便保持相對平滑的表面24。
脫水毛毯層2220是可透過水的并且能接收并包容從造紙纖維的濕紙幅中壓榨出的水。紙幅構(gòu)圖層220是水不可透過的,并且不接收或包容從造紙纖維的紙幅中壓榨出的水。紙幅構(gòu)圖層2250可有連續(xù)的紙幅接觸頂表面2260,如圖8和9中所示。另外,所述的紙幅構(gòu)圖層還可以是不連續(xù)的或半連續(xù)的。
優(yōu)選的是,紙幅構(gòu)圖層2250包含光敏樹脂,所述光敏樹脂首先可以液體形式設(shè)置在第一表面2250上,然后,通過輻照使之固化,以致使紙幅構(gòu)圖層2250的一部分滲透,并借此牢固地粘結(jié)至第一毛毯表面2230上。優(yōu)選的是,紙幅構(gòu)圖層2250不延伸通過毛毯層2220的整個厚度,而是延伸通過毛毯層2220的小于約一半厚度,以保持紙幅支撐裝置2200的柔韌性和壓縮性,特別是毛毯層2220的柔韌性和壓縮性。
合適的脫水毛毯層2220包含如通過針刺法連接至紡織長絲2244形成的支撐結(jié)構(gòu)上的天然或合成纖維的無紡絮墊2240。組成無紡絮墊的合適的材料包括但不局限于天然纖維,如羊毛,和合成纖維,如聚酯和尼龍。形成絮墊2240的纖維,每9000米長絲長度可具有約3至約20克的旦數(shù)。
毛毯層2220可具有層狀結(jié)構(gòu),并可包含各種纖維和尺寸的混合物。形成毛毯層2220以促進離開第一毛毯表面2230的紙幅中接收的水份的輸送,并使水份向第二表面2232輸送。毛毯層2220可具有與第一毛毯表面2230相鄰設(shè)置的細小且相對致密的填充纖維。當與鄰接第二毛毯表面2232的毛毯層2220的密度和孔徑相比時,鄰接第一毛毯表面2230的毛毯層2220優(yōu)選具有相對高的密度和相對小的孔徑,結(jié)果是,進入第一毛毯表面2230的水份將被帶離該第一表面2230。
脫水毛毯層2220的厚度大于約2毫米。在一實施方案中,脫水毛毯層2220的厚度在約2毫米和約5毫米之間。
為披露將光敏樹脂施加至脫水毛毯上并且為了披露合適的脫水毛毯,將如下所述文獻引入作為參考PCT出版物WO96/00812(1996年1月11日出版),WO96/25555(1996年8月22日出版),WO96/25547(1996年8月22日出版),所有這些均以Trokhan等人的名義申請;US08/701,600“將樹脂施加至用于造紙的基材上的方法”(1996年8月22日申請);US08/640,452“帶有構(gòu)圖層的高吸收/低反射率毛毯”(1996年4月30日申請);和US08/672,293“利用具有選擇滲透性毛毯制備濕壓薄頁紙的方法”(1996年6月28日申請)。
脫水毛毯2220的透氣性可低于每分鐘約200標準立方英尺(scfm),以scfm表示的透氣性是在脫水毛毯厚度上的壓差約為0.5英寸水柱時,每分鐘通過一平方英尺毛毯層空氣的立方英尺數(shù)量的量度。在一實施方案中,脫水毛毯層2220的透氣性在約5和約200scfm之間,更優(yōu)選的是小于約100scfm。
脫水毛毯層2220的定量在約800克/米2和約2000克/米2之間,平均密度(定量除以厚度)在約0.35克/厘米3和約0.45克/厘米3之間。紙幅支撐裝置2200的透氣性低于或等于毛毯層2220的透氣性。
一種合適的毛毯層2220是由Appleton Mills公司(Appleton,Wisconsin)制造的Amflex 2壓榨毛毯。該毛毯層2220的厚度約為3毫米,定量約為1400克/米2,透氣性約為30scfm,并且具有帶三股復絲頂和底經(jīng)線和四股復捻單絲緯線的雙層支撐結(jié)構(gòu)。絮墊2240可包含在第一表面2230處約3旦,和在第一表面2230下面的絮狀底基中約10-15旦的聚酯纖維。
在圖9中示出的紙幅支撐裝置2200具有紙幅構(gòu)圖層2250,該構(gòu)圖層有連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅接觸頂表面2260,在所述頂表面中,有許多不連續(xù)的開口2270。合適的開口2270的形狀包括但不局限于圓形,在縱向伸長(圖9中的MD)的橢圓形,多邊形,不規(guī)則形,或這些形狀的結(jié)合。如圖9所示,連續(xù)網(wǎng)狀頂表面2260的投影表面積可以在紙幅支撐裝置2200投影面積的約5%和約75%之間,優(yōu)選的是,在該裝置2200投影面積的約25%和約50%之間。
在裝置2200的每平方米投影面積中,連續(xù)的網(wǎng)狀頂表面2260至少可以有約10,000,更優(yōu)選至少約50,000個不連續(xù)的開口2270,如圖9所示,更優(yōu)選的是,每平方米該裝置2200至少有約15,000個不連續(xù)的開口2270。在一實施方案中,每平方米中,連續(xù)的網(wǎng)狀頂表面2260至少有約100,000個不連續(xù)的開口2270。
如US4,637,859(1987年1月20日出版)中所述,不連續(xù)的開口2270可以在縱向(MD)和橫向(CD)相互交錯,在此引入作為參考。另外,為了給紙幅提供不同的致密圖案,可使用其它光聚合物圖案。
將紙幅輸送至紙幅支撐裝置2200上,以致使,被輸送紙幅的第一面547支撐在裝置2200的2202面上并與之相一致,其中紙幅545的一部分支撐在表面2260上,而一部分支撐在毛毯表面2230上。紙幅的第二面549基本保持平滑,且宏觀上是單平面構(gòu)形。參考圖10,紙幅支撐裝置2200的表面2260和表面2230間的高度差應(yīng)足夠小,以致使,當紙幅輸送至裝置2200上時,紙幅的第二面保持基本平滑且宏觀上單平面。特別是,表面2260和表面2230間的高度差應(yīng)小于遞紙位置處紙胚的厚度。
至少部分是通過對紙胚543施加液壓差來提供將紙胚543傳遞至裝置2200上的步驟。參考圖4,可通過圖4所示的真空源600,如真空瓦或真空輥,將紙胚543從成形元件1600真空傳遞至裝置2200上。在紙胚引紙位置的下游,還可提供一個或多個另外的真空源620,以便進一步地進行脫水。
將載在裝置2200上的紙幅545以縱向(圖4的MD)送入在真空壓輥900和加熱的揚克烘缸880的硬表面875之間提供的壓區(qū)800中。參考圖11,可將蒸汽罩2800設(shè)置在正好壓區(qū)800的上游。當紙幅545的表面547載在真空壓輥900上通過時,可利用蒸汽罩將蒸汽直接加至紙幅545的表面549上。
與真空壓輥提供真空部分920相對應(yīng)安裝蒸汽罩2800。提供真空部分920將蒸汽引入紙幅545和毛毯層2220中。由蒸汽罩2800提供的蒸汽對紙幅545和毛毯層2220中的水份進行加熱,借此,降低了紙幅和毛毯層2220中水的粘度。因此,紙幅和毛毯層2220中水可通過輥900提供的真空更為容易地除去。
在低于約15psi的壓力下,蒸汽罩2800可提供約0.3磅飽和蒸汽/磅干燥纖維。在表面2204處,提供蒸汽部分920提供約1至約15英寸汞柱的真空,優(yōu)選在約3和約12英寸汞柱的真空。
合適的真空壓輥900是由Winchester Roll Products制造的真空壓輥。合適的蒸汽罩2800是由Measurex-Devron公司(North Vancouver,BritishColumbia,Canada)制造的D5A型。
提供真空部分920與真空源(末示出)相連。提供真空部分920相對于輥900的旋轉(zhuǎn)表面910是靜止的。表面910可以是一開孔或開槽的表面,真空通過該表面施加至表面2204上。表面910的旋轉(zhuǎn)方向示于圖11中。當紙幅和裝置2200通過蒸氣罩2800并通過壓區(qū)800時,真空提供部分920在紙幅支撐裝置2200的表面2204處提供真空。盡管只示出了一個真空提供部分920,但在其它的實施方案中,提供獨立的真空提供部分是所希望的,當裝置2200沿輥900運行時,每個提供真空部分在表面2204處提供不同的真空。
揚克式烘缸通常包含蒸汽加熱的鋼筒或鐵筒。參考圖11,紙幅支撐在裝置2200上送入壓區(qū)800中,因此,可將紙幅基本平滑的第二面549輸送至表面875上。在壓區(qū)的上游,在紙幅輸送至表面875之前的位置,噴嘴890將粘合劑施加至表面875上。
粘合劑可以是聚乙烯醇基粘合劑。另外,所述粘合劑可以是Hercules公司(Wilmington Delaware)制造的CREPREOL粘合劑。就在大于約45%的稠度時將紙幅引至揚克式烘缸880上的這些實施方案而言,通常使用聚乙烯醇基起皺粘合劑。在稠度低于約40%時,使用如CREPREOL粘合劑這樣的粘合劑。
可利用許多方式,將粘合劑直接或間接地(如施加至揚克式烘缸表面875上)施加至紙幅上。例如,例如以微滴的形式將粘合劑噴至紙幅上,或噴至揚克式烘缸表面875上。另外,也可通過轉(zhuǎn)印輥或刷子將粘合劑施加至表面875上。在另一實施方案中,可以在紙機的濕部將起皺粘合劑添加至造紙配料中,如將粘合劑添加至網(wǎng)前箱500的造紙配料中。對于在揚克式烘缸880上干燥的每噸造紙纖維而言,可以添加約2磅至約4磅粘合劑。
當紙幅載在裝置2200上通過壓區(qū)800時,輥900的真空提供部分920在紙幅支撐裝置2200的表面2204處提供真空。另外,當紙幅載在裝置2200上通過壓區(qū)800時,在真空壓輥900和干燥表面800之間,紙幅支撐裝置2200的紙幅構(gòu)圖層2250將賦予紙幅545的第一表面547與表面2260相一致的圖案。由于第二表面549是基本平滑且宏觀單平面的表面,因此,當紙幅通過壓區(qū)800時,第二表面549基本上都緊貼且粘附在干燥表面875上。當紙幅通過所述壓區(qū)時,第二表面549支撐在平滑表面875上以維持基本平滑且宏觀單平面構(gòu)形。因此,可以將預定的圖案賦予紙幅545的第一表面547上,而第二表面549仍基本保持平滑。當紙幅545傳遞至表面875上并將表面2260的圖案賦予紙幅以選擇性地使紙幅致密化時,優(yōu)選的是,紙幅545的稠度在約20%和約60%之間。將表面2260的圖案賦予紙幅,以便提供圖1A和1B中所示的連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)域110和不連續(xù)的相對低密度區(qū)域130。
不被理論所束服,據(jù)信,由于基本上所有的第二表面549均貼在揚克式烘缸表面875上,因此,在揚克式烘缸上的對紙幅545進行干燥時,其干燥效率將高于僅將第二表面的選擇部分貼在揚克式烘缸上時對紙幅的干燥效率。
特別是,據(jù)信,在相對高轉(zhuǎn)速揚克式烘缸上從相對低稠度至相對高稠度進行干燥時,當將基本所有第二表面549貼在揚克式烘缸表面上時,允許紙幅545的定量至少約為8磅/3000英尺2(13克/米2),更優(yōu)選至少約為10磅/3000英尺2(16.3克/米2)。另外,據(jù)信,具有上述定量的紙幅545,可以相對高的紙幅運行速度從低于約30%的稠度,更優(yōu)選從低于25%的稠度(當紙幅傳遞至烘缸880上時)干燥至至少約90%的稠度,更優(yōu)選干燥至約95%的稠度(當紙幅通過起皺離開烘缸時),這使得能經(jīng)濟地生產(chǎn)紙幅20。
相比較而言,據(jù)信,就相同的干燥條件和烘缸設(shè)計而言,揚克式烘缸對具有如US4,637,859中所披露的連續(xù)的網(wǎng)和不連續(xù)的圓頂且定量至少約10磅/3000英尺2的紙幅的干燥速度,將由于所述圓頂不能與連續(xù)網(wǎng)一樣快地被干燥而受到限制。
形成紙張結(jié)構(gòu)20的最終步驟包括利用刮刀1000從表面875使紙幅545起皺,如圖4所示。不被理論所束服,據(jù)信,由刮刀1000賦予紙幅545的能量將使紙幅的至少某些部分,尤其是沒被紙幅構(gòu)圖表面2260壓印的那些部分,如相對低密度區(qū)域130和280變得松厚或去致密化。因此,利用刮刀1000從表面875上對紙幅的起皺步驟提供了這樣的紙幅該紙幅具有第一壓實的相對較薄的區(qū)域和第二相對較厚的區(qū)域,其中相對較薄區(qū)域與賦予紙幅第一表面的圖案相一致。在一實施方案中,刮刀的斜角約為25度,并且相對揚克式烘缸進行設(shè)置以提供約81度的沖擊角。
圖1B和3中示出的紙張結(jié)構(gòu)20由于相對高密度的連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域110和相對低密度的不連續(xù)區(qū)域130的起皺而縮短。區(qū)域110中的起皺頻率可不同于區(qū)域130中的起皺頻率。通常,區(qū)域130中的起皺頻率低于連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域110中的起皺頻率。在圖1B中說明了這種起皺頻率的差異,其中與起皺脊135相比,起皺脊115間距更為接近(頻率更高)。
因此,在無需壓花下,紙幅20提供了由裝飾標記200提供的裝飾美觀性。另外,紙幅20還具有通過高、低密度區(qū)域的起皺而提供的柔韌性,由低密度區(qū)域130和280提供的松厚性和吸收性,以及由相對平滑表面24提供的柔軟度。
在本發(fā)明另一實施方案中,紙幅支撐裝置2200可包括設(shè)置在包含紡織長絲織物的多孔基礎(chǔ)元件上的樹脂層。參考圖14-18,裝置2200可包含設(shè)置在織物1220上的樹脂層2250。如圖14所示,樹脂層2250具有連續(xù)網(wǎng)狀的紙幅接觸表面2260,后者限定了不連續(xù)的開口2270??椢?220包含縱向長絲1242和橫向長絲1241。裝置2200有第一側(cè)面2202和第二側(cè)面2204。第一側(cè)面2202包括第一紙幅接觸表面和第二紙幅接觸表面。
在圖14和15中,通過位于長絲1241和1242交叉點的不連續(xù)的壓節(jié)表面1230提供處于第一高度1231的第一紙幅接觸表面。可以對長絲1241和1242的頂表面進行砂磨或其它的研磨,以提供相對平坦,通常為橢圓形的壓節(jié)表面1230。通過紙幅構(gòu)圖層2250提供第二紙幅接觸表面。連接至織物1220上的紙幅構(gòu)圖層2250有處于第二高度2261的紙幅接觸頂表面2260。
第一高度1231和第二高度2261之間的差小于當紙幅傳遞至紙幅支撐裝置2200上時紙幅的厚度。可以相同的高度設(shè)置連續(xù)的表面2260和不連續(xù)的表面1230,以致使高度1231和2261相同。另外,表面2260可稍高于表面1230,或表面1230可稍高于表面2260。
所述的高度差大于或等于0.0密耳且小于約5.0密耳。在一實施方案中,高度差小于約4.0密耳(0.10毫米),更優(yōu)選的是小于約2.0密耳(0.05毫米),最優(yōu)選的是小于約1.0密耳(0.025毫米),以便使干燥紙幅保持相對平滑的表面24。
可利用圖14和15中示出的紙幅支撐裝置2200形成圖12和13中示出的紙幅。圖12是根據(jù)本發(fā)明可供選擇的實施方案的紙幅20的平面圖。圖13是圖12中所示紙幅的橫截面圖。
參考圖12和13,紙幅有基礎(chǔ)部分100和構(gòu)成相對低定量區(qū)域220的裝飾標記200?;A(chǔ)部分100包含相對高密度連續(xù)網(wǎng)110,和分散在整個連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域110中的不連續(xù)的相對低密度區(qū)域130。一個或多個不連續(xù)的相對高密度區(qū)域135分散在每個相對低密度區(qū)域130中。
相對低定量區(qū)域220可有一限定許多相鄰的、相對高定量區(qū)間240(圖12中7個區(qū)間240)的閉合回路的形狀。在區(qū)間240內(nèi)每一處的定量均高于包圍該特定區(qū)間240的相對低定量區(qū)220的定量。每個區(qū)間240均有通過相對低定量區(qū)220的閉合環(huán)所形成的周邊??蓪^(qū)間240選擇性地進行致密化,以便包含相對高密度,連續(xù)的網(wǎng)260,和分散在網(wǎng)260中的不連續(xù)的相對低密度的區(qū)域280。每個不連續(xù)的相對低密度區(qū)域280均包圍許多不連續(xù)的相對較高密度的區(qū)域285。
連續(xù)的網(wǎng)110和260與圖14中示出的紙幅支撐裝置2200的表面2260相一致。不連續(xù)的相對高密度區(qū)域135和285與圖14中示出的表面1230相一致。圖12中紙幅的相對低密度區(qū)域130和280與不和表面2260或表面1230對準的那些紙幅部分相一致。
圖13是示于圖12的紙幅部分的橫截面圖。通過圖13中紙幅厚度的線條密度用來簡要地說明不同紙幅部分的相對定量。貫穿紙幅用五根線條表示的紙幅部分表示相對高定量區(qū)域,而用三根線條表示的紙幅部分表示相對低定量區(qū)域。
圖16-18說明利用紙幅支撐裝置2200形成圖12所示的紙幅20。如上圖4-7所述,在成形元件1600上形成具有第一平滑表面和第二平滑表面的紙胚543,以便具有相對低定量裝飾標記和相對高定量基礎(chǔ)部分。然后,將紙幅真空引至裝置2200上,以便提供支撐在裝置2200第一側(cè)面2202上的紙幅545。如圖17所示,第一表面547與表面2260和表面1230相一致,第二表面549保持基本平滑且宏觀單平面的表面。
接著,使紙幅545和紙幅支撐裝置2200通過穿透干燥裝置650(圖16),在該裝置中,在紙幅545支撐在裝置2200上時,將加熱的空氣直接穿過紙幅545。加熱空氣進入表面549,并穿過紙幅545,然后通過裝置2200。
可使用穿透干燥裝置650,將紙幅545從約30%的稠度干燥至約70%的稠度。為了示出用于本發(fā)明的合適的穿透干燥器,將US3,303,576(授予Sisson)和US5,274,930和5,584,126(授權(quán)于Ensign等人)引入作為參考。另外,可根據(jù)US4,556,450(1985年12月3日授權(quán)于Chuang等人),對紙幅進行脫水,在此引入該專利作為參考。
使部分干燥的紙幅545和裝置220對準通過壓輥900和揚克式烘缸880之間的壓區(qū)800。當紙幅通過壓區(qū)800時,連續(xù)的網(wǎng)狀表面2260和不連續(xù)的表面1230被壓成紙幅545的表面547。通過噴嘴890提供的粘合劑用來將基本上所有基本平滑的表面549粘結(jié)至加熱的揚克式烘缸880的表面875上。
盡管在圖4和16中示出了一個成形元件1600,但應(yīng)理解的是,還可與一個或多個網(wǎng)前箱結(jié)合使用其它的成形網(wǎng)構(gòu)形,每個網(wǎng)前箱能提供一層或多層纖維配料,以便提供多層紙幅。US3,994,771(授權(quán)于Morgan等人)和US4,300,981(授權(quán)于Carstens等人)以及共同轉(zhuǎn)讓的US專利申請(以Phan和Trokhan的名義于1996年10月24日申請,題目為“具有改善功能性的層狀薄頁紙”)披露了濕抄工藝,在此將其引入作為參考??墒褂酶鞣N成形網(wǎng)構(gòu)形,包括雙網(wǎng)成形器。另外,可采用各種網(wǎng)前箱結(jié)構(gòu),以便提供具有一層或多層纖維層的紙幅。
在另一實施方案中,通過在壓區(qū)中,在支撐裝置(如圖9或14中所示)和脫水毛毯層之間對紙幅的壓榨,可使支撐在紙幅支撐裝置2200上的紙幅脫水。在壓區(qū)中,紙幅被夾在紙幅支撐裝置2200和脫水毛毯層之間。為了說明通過對紙幅的壓榨而使紙幅脫水,在此將下列專利文獻引入作為參考PCT出版物WO96/00812(1996年1月11日出版),WO96/25555(1996年8月22日出版),WO96/25547(1996年8月22日出版),所有這些均以Trokhan等人的名義申請;US08/701,600“將樹脂施加至用于造紙的基材上的方法”(1996年8月22日申請);US08/640,452“帶有構(gòu)圖層的高吸收/低反射率毛毯”(1996年4月30日申請);和US08/672,293“利用具有選擇滲透性毛毯制備濕壓薄頁紙的方法”(1996年6月28日申請);和US5,580,423(1996年12月3日授權(quán)于Ampulski等人)。
實例下列實例說明本發(fā)明的實施,但并不意味著對本發(fā)明的限定。
實例1首先,利用常規(guī)的碎漿機制備北方針葉木牛皮(NSK)纖維3%重量的水懸浮液。以干纖維重量0.2%的比例,將暫時濕強度樹脂(即由American Cyanamid公司(Stanford,CT)銷售的PAREZ 750)2%的溶液添加至NSK漿管中。在混合漿泵處將NSK漿液稀釋至約0.2%的濃度。其次,利用常規(guī)的碎漿機制得桉樹屬纖維3%重量的水懸浮。以纖維重量0.1%的比例,將解離劑2%的溶液(即由Witco公司(Dublin,OH)銷售的Adogen SDMC)添加至一根桉樹屬漿管中。在混合漿泵處將桉樹屬漿液稀釋至約0.2%的濃度。
在網(wǎng)前箱中混合處理過的配料液流并沉積至圖16所示的形成元件1600上,以便形成均勻的紙幅。成形元件1600包括長網(wǎng)成形網(wǎng),該長網(wǎng)具有通過在成形網(wǎng)上固化光聚合物層而形成的流動限制部件1650。通過長網(wǎng)并在擋水板和真空吸水箱的幫助下進行脫水。所述長網(wǎng)為每英寸分別有90根縱向單絲和72根橫向單絲的三層方形組織構(gòu)形。單絲直徑約為0.15-0.20mm。成形網(wǎng)的透氣性約為1050scfm。通過如圖5所示的花形光聚合物流動限制部件1650,阻止了流動通過成形網(wǎng)。復合的流動限制部件1650,其投影面積約等于成形元件投影面積的10%。高度差D(圖7)約為0.003英寸(0.076毫米)。
濕紙胚從成形元件1600傳遞至有脫水毛毯層2220和光敏樹脂紙幅構(gòu)圖層2250的紙幅支撐裝置2200上;在遞紙位置的纖維濃度約為10%。脫水毛毯2220為Amflex 2壓榨毛毯。毛毯2220包含聚酯纖維絮墊。所述絮墊的表面旦為3,底基旦為10-15。毛毯層2220的定量為1436克/米2,厚度約3毫米,透氣性約30-約40scfm。紙幅構(gòu)圖層2250包含連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅接觸表面2260,該表面限定許多不連續(xù)的開口2270,所述開口在縱向(MD)延伸,如圖9所示。紙幅構(gòu)圖層2250,其投影面積約等于紙幅支撐裝置2200投影面積的35%。在紙幅接觸表面2260和第一毛毯表面2230之間的高度差2261約為0.005英寸(0.127毫米)。
使紙胚傳遞至紙幅支撐裝置2200上,以提供通常為單平面的紙幅545。在壓差約20英寸汞柱的真空引紙位置進行引紙并撓曲。通過真空幫助的脫水完成進一步的脫水,直至紙幅的纖維稠度約25%為止。然后,將紙幅545送至壓區(qū)800中。真空輥900有一硬度約60P&J的壓榨表面910。通過在壓榨表面910和揚克式烘缸880表面之間以約200psi的壓縮力對紙幅545和紙幅支撐裝置2200進行壓榨,而將紙幅545壓實在揚克式烘缸880的密實表面875上。用聚乙烯醇基起皺粘合劑將壓實的紙幅粘結(jié)至揚克式烘缸上。在利用刮刀對紙幅進行干起皺之前,將纖維的稠度增加至至少約90%。刮刀有約20度的斜角,并相對揚克式烘缸設(shè)置,以提供約76度的沖擊角;揚克式烘缸以約800fpm(英尺/分)(約244米/分)的速度運行。以650fpm(200米/分)的速度使干紙幅形成卷筒紙。
將紙幅轉(zhuǎn)換成雙層浴巾紙。該雙層衛(wèi)生紙的定量約為25磅/3000英尺2,并含有約0.2%的暫時濕強度樹脂和約0.1%的解離劑。所得到的薄頁紙是松厚的、柔軟的、吸收性的、和美觀的,并且可用作浴巾紙。
實例2首先,利用常規(guī)的碎漿機制備北方針葉木牛皮(NSK)纖維3%重量的水懸浮液。以干纖維重量0.2%的比例,將暫時濕強度樹脂(即由American Cyanamid公司(Stanford,CT)銷售的PAREZ750)2%的溶液添加至NSK漿管中。在混合漿泵處將NSK漿液稀釋至約0.2%的濃度。其次,利用常規(guī)的碎漿機制得桉樹屬纖維3%重量的水懸浮液。以纖維重量0.5%的比例,將解離劑2%的溶液(即由Witco公司(Dublin,OH)銷售的AdogenSDMC)添加至一根桉樹屬漿管中。在混合漿泵處將桉樹屬漿液稀釋至約0.2%的濃度。再者,利用常規(guī)的碎漿機制得桉樹屬纖維3%重量的水懸浮液。以纖維重量0.1%的比例,將解離劑2%的溶液(即由Witco公司(Dublin,OH)銷售的AdogenSDMC)和干強度粘結(jié)劑2%的溶液(即由National Starch and Chemical公司(New York),New York銷售的Redibond5320)添加至桉樹屬漿管中。在混合漿泵處將桉樹屬漿液稀釋至約0.2%的濃度。
在網(wǎng)前箱中分開單獨處理的配料液流(液流1=100%NSK/液流2=100%解離的桉樹屬漿/液流3=100%的桉樹屬漿),并沉積至圖6所示的成形元件1600上,形成一3層的紙幅。成形元件1600包括成形網(wǎng)。通過成形網(wǎng)并在擋水板和真空吸水箱的幫助下進行脫水。由Appleton Wire(Appleton,Wisconsin)制造的該成形網(wǎng)是每英寸分別有90根縱向單絲和72根橫向單絲的三層方形組織構(gòu)形。單絲直徑約為0.15-0.20mm。成形網(wǎng)的透氣性約為1050scfm。通過如圖6所示的花形光聚合物流動限制部件1650,阻止了流動通過成形網(wǎng)。復合的流動限制部件1650,其投影面積約等于成形元件投影面積的10%。高度差D(圖7)約為0.003英寸(0.076毫米)。
濕紙胚從成形元件1600傳遞至有脫水毛毯層2220和光敏樹脂紙幅構(gòu)圖層2250的紙幅支撐裝置2200上;在遞紙位置的纖維濃度約為10%。脫水毛毯2220為Amflex 2壓榨毛毯。毛毯2220包含聚酯纖維絮墊。所述絮墊的表面旦為3,底基旦為10-15。毛毯層2220的定量為1436克/米2,厚度約3毫米,透氣性約30-約40scfm。紙幅構(gòu)圖層2250包含連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅接觸表面2260,該表面限定許多不連續(xù)的開口2270,如圖9所示。紙幅構(gòu)圖層2250,其投影面積約等于紙幅支撐裝置2200投影面積的35%。在紙幅接觸表面2260和第一毛毯表面2230之間的高度差2261約為0.010英寸(0.254毫米)。
使紙胚傳遞至紙幅支撐裝置2200上,以提供通常為單平面的紙幅545。在壓差約20英寸汞柱的真空引紙位置進行引紙并撓曲。通過真空幫助的脫水完成進一步的脫水,直至紙幅的纖維稠度約25%為止。然后,將紙幅545送至壓區(qū)800中。真空輥900有一硬度約60P&J的壓榨表面910。通過在壓榨表面910和揚克式烘缸880表面之間以約200psi的壓縮力對紙幅545和紙幅支撐裝置2200進行壓榨,而將紙幅545壓實在揚克式烘缸880的密實表面875上。用聚乙烯醇基起皺粘合劑將壓實的紙幅粘結(jié)至揚克式烘缸上。在利用刮刀對紙幅進行干起皺之前,將纖維的稠度增加至至少約90%。刮刀有約20度的斜角,并相對揚克式烘缸設(shè)置,以提供約76度的沖擊角;揚克式烘缸以約800fpm(英尺/分)(約244米/分)的速度運行。以650fpm(200米/分)的速度使干紙幅形成卷筒紙。
將紙幅轉(zhuǎn)換成雙層浴巾紙。該雙層浴巾紙的定量約為25磅/3000英尺2,并含有約0.2%的暫時濕強度樹脂和約0.1%的解離劑。所得到的薄頁紙是松厚的、柔軟的、吸收性的、和美觀的,并且可用作浴巾紙。
實例3首先,利用常規(guī)的碎漿機制備北方針葉木牛皮(NSK)纖維3%重量的水懸浮液。以總的紙頁干纖維重量0.25%的比例,將永久濕強度樹脂(即由HerculesIncorporated(Wilmington,DE)銷售的Kymene557H)1%的溶液添加至配料漿管中。在混合漿泵之前,以總的紙頁干纖維重量0.05%的比例,將干強度樹脂0.25%的溶液(即得自Hercules Incorporated(Wilmington,DE)的CMC)添加至配料漿管中。其次,利用常規(guī)的碎漿機制得桉樹屬纖維3%重量的水懸浮液。以纖維重量0.1%的比例,將解離劑2%的溶液(即由Witco公司(Dublin,OH)銷售的AdogenSDMC)添加至一根桉樹屬漿管中。在混合漿泵處將桉樹屬漿液稀釋至約0.2%的濃度。
在網(wǎng)前箱中分開單獨處理的配料液流(液流1=100%NSK/液流2=100%的桉樹屬漿),并沉積至圖6所示的成形元件1600上,形成層狀紙幅。成形元件1600包括成形網(wǎng)。通過成形網(wǎng)并在擋水板和真空吸水箱的幫助下進行脫水。由Appleton Wire(Appleton,Wisconsin)制造的該成形網(wǎng)是每英寸分別有90根縱向單絲和72根橫向單絲的三層方形組織構(gòu)形。單絲直徑約為0.15-0.20mm。成形網(wǎng)的透氣性約為1050scfm。通過如圖6所示的花形光聚合物流動限制部件1650,阻止了流動通過成形網(wǎng)。復合的流動限制部件1650,其投影面積約等于成形元件投影面積的10%。高度差D(圖7)約為0.003英寸(0.076毫米)。
濕紙胚從光敏聚合物樹脂成形網(wǎng)傳遞至有脫水毛毯層2220和光敏樹脂紙幅構(gòu)圖層2250的紙幅支撐裝置2200上;在遞紙位置的纖維濃度約為10%。脫水毛毯2220為Amflex 2壓榨毛毯。毛毯2220包含聚酯纖維絮墊。所述絮墊的表面旦為3,底基旦為10-15。毛毯層2220的定量為1436克/米2,厚度約3毫米,透氣性約30-約40scfm。紙幅構(gòu)圖層2250包含連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅接觸表面2260,該表面限定許多不連續(xù)的開口2270,如圖9所示。紙幅構(gòu)圖層2250,其投影面積約等于紙幅支撐裝置2200投影面積的35%。在紙幅接觸表面2260和第一毛毯表面2230之間的高度差2261約為0.010英寸(0.254毫米)。
使紙胚傳遞至紙幅支撐裝置2200上。在壓差約20英寸汞柱的真空引紙位置進行引紙并撓曲。通過真空幫助的脫水,以及可有可無的在紙幅支膛裝置和單獨的脫水毛毯之間對紙幅的壓榨,完成進一步的脫水。在壓榨之后,將紙幅545送至壓區(qū)800中。真空輥900有一硬度約60P&J的壓榨表面910。通過在壓榨表面910和揚克式烘缸880表面之間以約200psi的壓縮力對紙幅545和紙幅支撐裝置2200進行壓榨,而將紙幅545壓實在揚克式烘缸880的密實表面875上。用聚乙烯醇基起皺粘合劑將壓實的紙幅粘結(jié)至揚克式烘缸上。在利用刮刀對紙幅進行干起皺之前,將纖維的稠度增加至至少約90%。刮刀有約25度的斜角,并相對揚克式烘缸設(shè)置,以提供約81度的沖擊角;揚克式烘缸以約800fpm(英尺/分)(約244米/分)的速度運行。以650fpm(200米/分)的速度使干紙幅形成卷筒紙。
將裝飾的紙幅轉(zhuǎn)換成雙層搽面紙。該雙層搽面紙的定量約為18磅/3000英尺2,并含有約1%的永久濕強度樹脂,約0.2%的干強度粘結(jié)劑和約0.1%的解離劑。所得到的雙層薄頁紙是松厚的、柔軟的、吸收性的、和美觀的,并且可用作搽面紙。
-預示實例下列預示實例用來非限定性地說明本發(fā)明的實施。
實例4
首先,利用常規(guī)的碎漿機制備北方針葉木牛皮(NSK)纖維3%重量的水懸浮液。以干纖維重量0.2%的比例,將暫時濕強度樹脂(即由American Cyanamid公司(Stanford,CT)銷售的PAREZ 750)2%的溶液添加至NSK漿管中。在混合漿泵處將NSK漿液稀釋至約0.2%的濃度。其次,利用常規(guī)的碎漿機制得桉樹屬纖維3%重量的水懸浮液。以纖維重量0.1%的比例,將解離劑2%的溶液(即由Witco公司(Dublin,OH)銷售的AdogenSDMC)添加至一根桉樹屬漿管中。在混合漿泵處將桉樹屬漿液稀釋至約0.2%的濃度。
在網(wǎng)前箱中混合處理過的配料液流并沉積至圖6所示的形成元件1600上,以便形成均勻的紙幅。成形元件1600包括長網(wǎng)成形網(wǎng),該長網(wǎng)具有通過在成形網(wǎng)上固化光聚合物層而形成的流動限制部件1650。通過長網(wǎng)并在擋水板和真空吸水箱的幫助下進行脫水。所述長網(wǎng)為每英寸分別有90根縱向單絲和72根橫向單絲的三層方形組織構(gòu)形。單絲直徑約為0.15-0.20mm。成形網(wǎng)的透氣性約為1050scfm。通過如圖6所示的花形光聚合物流動限制部件1650,阻止了流動通過成形網(wǎng)。復合的流動限制部件1650,其投影面積約等于成形元件投影面積的10%。高度差D(圖7)約為0.003英寸(0.076毫米)。
濕紙胚從成形元件1600傳遞至根據(jù)US4,528,239(Trokhan,1985年7月9日出版)制得的圖14-15所示的紙幅支撐裝置2200上;在遞紙位置的纖維濃度約為10%,在此引入該專利作為參考。在高度2261和1231之間的高度差(圖15)約為0.015英寸(0.38毫米)。通過真空幫助的脫水完成進一步的脫水,直至紙幅的纖維稠度約28%為止。然后,通過通風干燥將構(gòu)圖紙幅預干燥至約65%重量的纖維稠度。然后,用包含0.25%聚乙烯醇(PVA)水溶液的噴霧起皺粘合劑,將紙幅粘結(jié)至揚克式烘缸的表面上。
在利用刮刀對紙幅進行干起皺之前,將纖維的稠度增加至至少約90%。刮刀有約25度的斜角,并相對揚克式烘缸設(shè)置,以提供約81度的沖擊角;揚克式烘缸以約800fpm(英尺/分)(約244米/分)的速度運行。以650fpm(200米/分)的速度使干紙幅形成卷筒紙。
將裝飾的紙幅轉(zhuǎn)換成雙層浴巾紙。該雙層衛(wèi)生紙的定量約為25磅/3000英尺2,并含有約0.2%的暫時濕強度樹脂和約0.1%的解離劑。所得到的雙層薄頁紙是松厚的、柔軟的、吸收性的、和美觀的,并且可用作浴巾紙。
實例5首先,利用常規(guī)的碎漿機制備北方針葉木牛皮(NSK)纖維3%重量的水懸浮液。以干纖維重量0.2%的比例,將暫時濕強度樹脂(即由American Cyanamid公司(Stanford,CT)銷售的PAREZ750)2%的溶液添加至NSK漿管中。在混合漿泵處將NSK漿液稀釋至約0.2%的濃度。其次,利用常規(guī)的碎漿機制得桉樹屬纖維3%重量的水懸浮液。以纖維重量0.1%的比例,將解離劑2%的溶液(即由Witco公司(Dublin,OH)銷售的AdogenSDMC)添加至一根桉樹屬漿管中。在混合漿泵處將桉樹屬漿液稀釋至約0.2%的濃度。
在網(wǎng)前箱中分開單獨處理的配料液流(液流1=100%桉樹屬漿/液流2=100%NSK/液流3=100%桉樹屬漿),并沉積至圖6所示的成形元件1600上,形成一3層的紙幅。成形元件1600包括成形網(wǎng)。通過成形網(wǎng)并在擋水板和真空吸水箱的幫助下進行脫水。由Appleton Wire(Appleton,Wisconsin)制造的該成形網(wǎng)是每英寸分別有90根縱向單絲和72根橫向單絲的三層方形組織構(gòu)形。單絲直徑約為0.15-0.20mm。成形網(wǎng)的透氣性約為1050scfm。通過如圖6所示的花形光聚合物流動限制部件1650,阻止了流動通過成形網(wǎng)。復合的流動限制部件1650,其投影面積約等于成形元件投影面積的10%。高度差D(圖7)約為0.003英寸(0.076毫米)。
將濕紙胚從成形元件1600傳遞至在US4,191,609(1980年3月4日授權(quán)于Trokhan)中示出的44×33干燥/壓印織物上,在引紙位置的纖維稠度約為10%,在此引入該專利作為參考。通過真空幫助的脫水完成進一步的脫水,直至紙幅的纖維稠度約28%為止。然后,通過通風干燥將構(gòu)圖紙幅預干燥至約65%重量的纖維稠度。然后,用包含0.25%聚乙烯醇(PVA)水溶液的噴霧起皺粘合劑,將紙幅粘結(jié)至揚克式烘缸的表面上。
在利用刮刀對紙幅進行干起皺之前,將纖維的稠度增加至至少約90%。刮刀有約25度的斜角,并相對揚克式烘缸設(shè)置,以提供約81度的沖擊角;揚克式烘缸以約800fpm(英尺/分)(約244米/分)的速度運行。以650fpm(200米/分)的速度使干紙幅形成卷筒紙。
將裝飾的紙幅轉(zhuǎn)換成單層浴巾紙。該單層衛(wèi)生紙的定量約為18磅/3000英尺2,并含有約0.3%的暫時濕強度樹脂和約0.1%的解離劑。所得到的單層薄頁紙是松厚的、柔軟的、吸收性的、和美觀的,并且可用作浴巾紙。
-實例6首先,利用常規(guī)的碎漿機制備北方針葉木牛皮(NSK)纖維3%重量的水懸浮液。以干纖維重量0.2%的比例,將暫時濕強度樹脂(即由American Cyanamid公司(Stanford,CT)銷售的PAREZ750)2%的溶液添加至NSK漿管中。在混合漿泵處將NSK漿液稀釋至約0.2%的濃度。其次,利用常規(guī)的碎漿機制得桉樹屬纖維3%重量的水懸浮液。以纖維重量0.1%的比例,將解離劑2%的溶液(即由Witco公司(Dublin,OH)銷售的AdogenSDMC)添加至一根桉樹屬漿管中。在混合漿泵處將桉樹屬漿液稀釋至約0.2%的濃度。
在網(wǎng)前箱中分開單獨處理的配料液流(液流1=100%桉樹屬漿/液流2=100%NSK/液流3=100%桉樹屬漿),并沉積至圖6所示的成形元件1600上,形成一3層的紙幅。成形元件1600包括成形網(wǎng)。通過成形網(wǎng)并在擋水板和真空吸水箱的幫助下進行脫水。由Appleton Wire(Appleton,Wisconsin)制造的該成形網(wǎng)是每英寸分別有90根縱向單絲和72根橫向單絲的三層方形組織構(gòu)形。單絲直徑約為0.15-0.20mm。成形網(wǎng)的透氣性約為1050scfm。通過如圖6所示的花形光聚合物流動限制部件1650,阻止了流動通過成形網(wǎng)。復合的流動限制部件1650,其投影面積約等于成形元件投影面積的10%。高度差D(圖7)約為0.003英寸(0.076毫米)。
將濕紙胚從成形元件1600傳遞至紙幅支撐裝置2200上,所述裝置包含根據(jù)US4,528,239(1985年7月9日授權(quán)于Trokhan)流延至紡織增強部件上的光聚合物層,在引紙位置的纖維稠度約為10%。所述紡織增強部件有約59根在縱向延伸的長絲和約44根在橫向延伸的長絲,并且可根據(jù)US4,191,609(1980年3月4日授權(quán)于Trokhan)來制備。
2261和1231之間的高度差(圖15)約為0.03英寸(0.076毫米)。通過真空幫助的脫水完成進一步的脫水,直至紙幅的纖維稠度約28%為止。然后,通過通風干燥將構(gòu)圖紙幅預干燥至約65%重量的纖維稠度。然后,用包含0.25%聚乙烯醇(PVA)水溶液的噴霧起皺粘合劑,將紙幅粘結(jié)至揚克式烘缸的表面上。
在利用刮刀對紙幅進行干起皺之前,將纖維的稠度增加至至少約90%。刮刀有約20度的斜角,并相對揚克式烘缸設(shè)置,以提供約76度的沖擊角;揚克式烘缸以約800fpm(英尺/分)(約244米/分)的速度運行。以650fpm(200米/分)的速度使干紙幅形成卷筒紙。
-將裝飾的紙幅轉(zhuǎn)換成單層浴巾紙。該單層衛(wèi)生紙的定量約為18磅/3000英尺2,并含有約0.3%的暫時濕強度樹脂和約0.1%的解離劑。所得到的單層薄頁紙是松厚的、柔軟的、吸收性的、和美觀的,并且可用作浴巾紙。
測試方法表面平滑度基于生理表面平滑度(PSS)的測量方法,來測量紙幅側(cè)面的表面平滑度,所述測量方法列于1991國際紙張物理研討會,TAPPI Book 1中第19頁,標題為“薄頁紙機械性能的測量方法”作者為Ampulski等人,在此引入該文章作為參考。在此所使用的PSS測量方法是如上面文章所述的幅度值的逐點的總和。在該文章中列出的測量步驟通常也描述于US4,959,125(授權(quán)于Spendel)和US5,059,282(授權(quán)于Ampulski等人)中,在此將其引入作為參考。
為了對本發(fā)明的紙樣進行測試,用上述文章中的PSS測量方法來測量表面平滑度,其中有下列改進的步驟不按照上述文章中所述的將數(shù)字化數(shù)據(jù)對(幅度和時間)輸入用于10個試樣的SAS軟件中,而是利用得自National Instruments(Austin,Texas)的LABVIEW軟件,通過用于10個試樣的采集、數(shù)字化、和靜態(tài)處理數(shù)據(jù),而進行表面平滑度的測量。利用LABVIEW軟件包中的“Amplitude and PhaseSpectrum.vi”模塊產(chǎn)生各個幅度光譜,其中將“Amp Spectrum Mag Vrms”選作輸出光譜。將所得到的輸出光譜用于10試樣的每一個。
利用LABVIEW中的下列加權(quán)因子,使每處輸出光譜變得平滑0.000246,0.000485,0.00756,0.062997。對這些加權(quán)因子進行選擇,以便模仿上述文章中指出的用于SAS程序的因子0.0039,0.0077,0.120,1.0所提供的平滑。
在平滑之后,利用上述文章中指出的頻率過濾器對每個光譜進行過濾。然后,按照上述文章所述,就各個單獨的過濾光譜,計算PSS值(微米)。紙幅側(cè)面的表面平滑度是由相同紙幅側(cè)面的10個試樣測得的10個PSS值的平均值。同樣地,還可測量紙幅反面的表面平滑度。通過將較高表面平滑度值(相當于紙幅更為有組織側(cè))除以較低表面平滑度值(相當于紙幅較為平滑側(cè)),得到了平滑度比率。
定量紙幅的定量(宏觀定量)是利用下列步驟測量的。
-在71-75°F和48-52%相對濕度下,對待測量的紙調(diào)理最少2小時。對調(diào)理過的紙張進行切割,以提供12份3.5×3.5英寸的試樣。利用合適的壓板切刀,如240-10型Thwing-Albert Alfa Hydraulic Pressure Sample Cutter,對這些試樣進行切割,一次切割六個試樣。然后將兩個、每個有六個試樣的垛結(jié)合成12層的垛,并在71-75°F和48-52%相對濕度下最少調(diào)理15分鐘。
然后,在校準的分析天平上稱重12層的垛。所述天平保持在試樣進行調(diào)理的相同的室中。合適的天平由Sartorius Instrument公司制造,型號為A200S。所稱得的重量為12層的紙垛的重量(克),每層的面積為12.25平方英寸。
利用下列公式,以每3000平方英尺的磅數(shù)為單位,計算紙幅的定量(每單位面積單層的重量)
或簡單地定量(磅/3000英尺2)=12層垛的重量(克)×6.48基礎(chǔ)部分的定量利用下列步驟測量紙幅基礎(chǔ)部分的定量。借助紙幅,對基礎(chǔ)部分的試樣(試樣不包括裝飾標記或裝飾標記部分)進行切割。在不包含裝飾標記的情況下,盡可能大的切割試樣。測量每個試樣的面積,并對試樣進行稱重。通過將試樣的重量除以試樣的面積而計算出基礎(chǔ)部分的定量。至少對三個試樣進行測量,并對數(shù)據(jù)取平均值,以便得到基礎(chǔ)部分的定量。
相對低定量區(qū)域的定量利用下列步驟測量相對低定量區(qū)域的定量。
利用一計算機,掃描儀,以及一圖像分析軟件程序來測定相對低定量區(qū)域的表面積。合適的計算機是Apple Macintosh Model 7200/90。合適的掃描儀是得自AGFA-Gevaert N.V.(比利時)且分辨率為600dpi的AGFA Arcus II掃描儀。合適的圖像分析軟件是NIH IMAGE,版本1.59,得自NationalInstitute(Health)。
用下列步驟對試樣進行掃描并測量試樣中相對低定量區(qū)域的表面積。從紙幅中切取試樣,每個試樣均包括被基礎(chǔ)部分包圍的裝飾標記。對各個試樣進行稱重,以得到試樣的總重量,TW。
-將各試樣安放在一片黑紙上,以便在掃描時提供黑色背景。利用AGFAArcus II掃描儀對安放好的試樣進行掃描。利用Adobe Photoshop 3.0.5版軟件,將圖像掃描入計算機。利用得自AGFA-Gevaert的FotoLook P.S.2.07.2插入式模塊使Adobe軟件增量。將掃描設(shè)置設(shè)定在自動,600dpi分辨率,灰度(無色)。沿標尺對安放好的試樣進行掃描,以提供幾何校準。
然后用NIH IMAGE軟件打開各試樣的掃描圖像,并用標尺圖像進行校準。校準因子約為235.2象素/毫米。使用該圖像分析軟件來測量基于試樣周長的試樣的總面積。
然后,在確定裝飾標記輪廓之前,利用3×3的內(nèi)核使圖像進行兩次光滑。然后,該圖像將密度分成具有64和254之間灰度值的高亮象素。然后利用“幻棒工具”(magic wand too1)來確定裝飾標記的輪廓,包括在標記中的所有相對低定量區(qū)域。丟棄裝飾標記以外的圖像部分,并將裝飾標記的圖像粘貼于新文件上。接著使用幻棒以裝飾標記內(nèi)切去相對高定量區(qū)域(區(qū)間),僅僅留下相當于相對低定量區(qū)域的圖像部分。然后,相對低定量區(qū)域的圖像對密度進行切分,以選擇灰度值為64-254的那些象素。然后,該軟件計算所選象素的面積,以提供裝飾標記內(nèi)相對低定量區(qū)域的表面積。
在利用圖像分析軟件,測得相對低定量區(qū)域的表面積之后,通過求出下列公式中的BW1來確定相對低定量區(qū)域的定量TW=(BW1)×(AREA1)+(BW2)×(AREA2)式中TW為帶有裝飾標記的試樣的總重量,BW1為相對低定量區(qū)域的定量,AREA1為利用圖像分析軟件測得的相對低定量區(qū)域的面積,BW2為基礎(chǔ)部分的定量,它可根據(jù)如上所述的基礎(chǔ)部分切取的試樣來測量,而AREA2等于試樣的總面積(以試樣的周長為準計算)減去AREA1的面積所得到的面積。因此,可用上述公式求出BW1的值。至少對三個試樣進行測量并對結(jié)果取平均值,以確定相對低定量區(qū)域的定量。
宏觀厚度或干厚度利用US4,469,735(1984年9月4日授權(quán)于Trokhan)中披露的干厚度測量步驟來測量宏觀厚度或干厚度,在此引入該專利作為參考。
松密度松密度等于紙幅的定量除以紙幅的宏觀厚度,并以每單位體積的重量單位表示。如果利用不同的單位測量定量和厚度的話,可以使用適當?shù)霓D(zhuǎn)換因子。-吸收能力利用上述參考文獻US4,469,735所披露的橫向吸收能力測試法來測量紙幅的吸收能力。
紙幅支撐裝置高度的測量利用下列步驟測量第一毛毯表面的高度231和紙幅接觸表面260的高度261之間的高度差。將紙幅支撐裝置支撐在平坦的水平表面上,其中紙幅構(gòu)圖層面朝上。將帶有圓形接觸表面的針安裝在Federal Products二維量規(guī)上(利用EMD-4320 W1斷開式探針改進的432B-81型放大器),所述量規(guī)由Federal Products(Providence,Rhode Island)制造。通過測量提供已知高度差的兩個已知厚度的精確墊片之間的壓差,而對該儀器進行校正。在稍低于第一毛毯表面230處將儀器調(diào)零,以便保證探針的自由運行。在測量位置,探針施加約0.24克/毫米2的壓力。在每個高度處至少進行三次測量。對每個高度處的測量值取平均值。計算高度平均值之間的差,以便提供高度差。使用相同的步驟來測量高度1231和2261之間的高度差。
權(quán)利要求
1.一種有背對背的兩個表面和至少三個區(qū)的紙幅,所述三個區(qū)以非隨機、重復的圖案排列,并且彼此至少有一個選自下面的性能是有區(qū)別的定量,密度,和纖維組分,其特征在于,該紙幅包含具有第一定量的高定量基礎(chǔ)區(qū)域和裝飾標記,該裝飾標記包含一個或多個優(yōu)選低于約15克/米2的低定量區(qū),所述裝飾標記優(yōu)選是不連續(xù)的和彼此分開的,并且其定量低于紙幅的至少部分周圍基礎(chǔ)區(qū)域的第一定量。
2.權(quán)利要求1的紙幅,其特征在于,每平方米紙幅表面有約5至約5000個不連續(xù)的裝飾標記。
3.一種包含多層權(quán)利要求1或2的紙幅的紙張結(jié)構(gòu)。
4.一種具有背對背兩個表面的濕抄紙幅,該紙幅的特征在于每平方米紙幅表面有約5至約5000個不連續(xù)的裝飾標記,每個裝飾標記包含一個或多個優(yōu)選低于約15克/米2的低定量區(qū)域;和高定量基礎(chǔ)區(qū)域,其分隔裝飾標記,定量高于低定量區(qū)域,基礎(chǔ)區(qū)域包含以非隨機、重復的圖案排列的不同密度的區(qū)域,優(yōu)選包含一高密度的連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域和許多不連續(xù)的密度低于高密度連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域的低密度區(qū)域,所述低密度區(qū)域分散在整個連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)域中。
5.一種包含多層權(quán)利要求4的紙幅的紙張結(jié)構(gòu)。
6.一種具有背對背兩個表面的濕抄紙幅,該紙幅的特征在于每平方米紙幅表面有約5至約5000個不連續(xù)的裝飾標記,每個裝飾標記包含一個或多個優(yōu)選低于約15克/米2的低定量區(qū)域;和高定量基礎(chǔ)區(qū)域,其分隔裝飾標記,定量高于低定量區(qū)域,基礎(chǔ)區(qū)域包含高密度的連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域和每平方米紙幅至少約10000個不連續(xù)的低密度區(qū)域,低密度區(qū)域的密度低于高密度區(qū)域,并且分散在整個連續(xù)的網(wǎng)狀區(qū)域中,其中,在紙幅背對背兩個表面的至少一個面上,基礎(chǔ)區(qū)域的表面平滑度值低于約900。
7.一種具有背對背兩個表面的濕抄紙幅,該紙幅的特征在于-每平方米紙幅表面有約5至約5000個不連續(xù)的裝飾標記,每個裝飾標記包含一個或多個低于約15克/米2的低定量區(qū)域;和分隔裝飾標記的高定量基礎(chǔ)區(qū)域,基礎(chǔ)區(qū)域包含高密度的連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域,許多分散在整個連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)域中的密度低于連續(xù)的網(wǎng)狀高密度區(qū)域的低密度區(qū)域,和許多分散在各個低密度區(qū)域內(nèi)的不連續(xù)的高密度區(qū)域。
8.一種紙幅的生產(chǎn)方法,所述紙幅至少有三個以非隨機、重復圖案排列且彼此至少有一個選自定量,密度,和纖維組分的性能是有區(qū)別的;該方法的特征在于包括如下步驟提供懸浮于液體載體中的許多纖維,優(yōu)選的是許多纖維包含不同的纖維長度,包括許多第一纖維和許多第二纖維,第二纖維比第一纖維要短;提供帶有液體可透過區(qū)的纖維留著成形元件;將纖維和液體載體沉積在成形元件上;通過成形元件在兩種同時存在的狀態(tài)下脫除液體載體,以便形成一紙幅,所述紙幅至少有一相對高定量區(qū)域和包含一個或多個相對低定量區(qū)域的裝飾標記,優(yōu)選形成每平方米紙幅表面有約5至約5000個不連續(xù)的裝飾標記的紙胚;提供帶紙幅構(gòu)圖表面、優(yōu)選為連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅構(gòu)圖層的紙幅支撐裝置,所述構(gòu)圖層限定許多以第一高度排列的不連續(xù)的第一紙幅接觸表面和第二高度的連續(xù)的第二紙幅接觸表面,其中選擇性地使至少部分高定量區(qū)域致密化的步驟包括使紙幅貼在紙幅支撐裝置上,以致使形成許多不連續(xù)的第一致密化區(qū)域,不連續(xù)的第一致密化區(qū)域?qū)?yīng)許多不連續(xù)的第一紙幅接觸表面;將紙幅從成形元件上傳遞至紙幅支撐裝置的紙幅構(gòu)圖表面上;選擇性地使至少部分相對高定量區(qū)域進行致密化,以提供第一致密化區(qū)域和第二致密化區(qū)域的非隨機的、重復圖案,在相對高定量區(qū)域中,第二致密化區(qū)域的密度高于第一致密化區(qū)域。
9.權(quán)利要求8的方法,其特征在于,選擇性地使至少部分相對高定量區(qū)域進行致密化的特征在于形成分散在整個相對高定量區(qū)域中的不連續(xù)的第二致密化區(qū)域。
10.一種紙幅的生產(chǎn)方法,所述紙幅至少有三個以非隨機、重復圖案排列且彼此至少有一個選自定量,密度,和纖維組分的性能是有區(qū)別的;該方法的特征在于包括如下步驟提供許多懸浮于液體載體中的纖維素纖維;提供帶液體可透過區(qū)的纖維留著成形元件;使纖維素纖維和液體載體沉積在成形元件上;通過成形元件在兩種同時存在的狀態(tài)下脫除液體載體,以便形成一紙幅,所述紙幅至少有一相對高定量區(qū)域和包含一個或多個相對低定量區(qū)域的裝飾標記,其中所述紙幅有第一表面,第二表面,以及一厚度;提供帶面對紙幅側(cè)面的紙幅支撐裝置,包含第一紙幅接觸表面和第二紙幅接觸表面,其中,第一紙幅接觸表面和第二紙幅接觸表面之間的高度差小于紙幅的厚度;將紙幅從成形元件上傳遞至紙幅支撐裝置上,其中,紙幅的第一表面支撐在紙幅支撐裝置的第一和第二紙幅接觸表面上;在遞紙步驟之后,選擇性地使至少部分相對高定量區(qū)域進行致密化,以提供第一致密化區(qū)域和第二致密化區(qū)域的非隨機的、重復圖案,在相對高定量區(qū)域中,第二致密化區(qū)域的密度高于第一致密化區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種紙幅及其制備方法。所述紙幅包括至少三個以非隨機的、重復圖案排列的區(qū)域。所述三個區(qū)域彼此至少有一個選自下面的性能是有區(qū)別的:定量,密度,和纖維組分。所述紙幅有相對高定量基礎(chǔ)部分100和裝飾標記200。所述裝飾標記200包含一個或多個相對低定量區(qū)域220。
文檔編號D21F11/00GK1251148SQ98803483
公開日2000年4月19日 申請日期1998年2月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月21日
發(fā)明者迪安·V·P·費恩, 保羅·D·特羅克漢, 簡·A·胡珀 申請人:普羅克特和甘保爾公司