專利名稱：柔軟薄頁紙制品的制備方法
本申請是1994年4月12日申請的共同未決美國專利申請US 08/266,630的部分繼續(xù)。在穿透干燥的薄頁紙制品如搽面紙、浴巾紙和毛巾紙的制造中，總需要改進(jìn)最終制品的性能。盡管人們總是十分關(guān)注改進(jìn)柔軟度，但是在紙頁中的伸長量也是很重要的，特別是制品的耐久性和韌性。當(dāng)伸長率增加時(shí)，薄頁紙能在不破裂的情況下更迅速地緩沖拉應(yīng)力。此外，特別是橫向增加的伸長率改進(jìn)了直接影響紙頁柔軟度的紙頁柔韌性。
通過起皺，容易得到約為15％的改進(jìn)的紙頁柔韌性和縱向伸長率，但是，由于薄頁紙制備方法本身的原因，最終的橫向伸長率通常局限于約8％或更低。
因此，需要一種在保持或改進(jìn)其它希望的薄頁紙性能的同時(shí)，增加穿透干燥薄頁紙制品柔韌性和橫向伸長率的方法。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，一定的穿透干燥織物能給最終薄頁紙制品大大地提供增加的橫向(CD)伸長率，與此同時(shí)還提供高松厚度、增加的柔韌性、快速吸水速率和高吸水能力。這些織物具有有許多“壓節(jié)”的特點(diǎn)，在此“壓節(jié)”被定義為織物節(jié)，在薄頁紙制備方法的縱向(MD)，它們是細(xì)長的，并明顯地露在干燥織物平面的上面；當(dāng)從橫向觀察這些織物時(shí)，它們似乎是部分重疊的。當(dāng)薄頁紙?jiān)谠摽椢锷线M(jìn)行干燥時(shí)，這些壓節(jié)在紙頁中將賦予相應(yīng)的突起物。在該紙頁中形成的突起物的高度、定位和排列提供增加的松厚度、增加的橫向伸長率、增加的柔韌性、增加的吸水能力和增加的吸水速率。所有這些性能對于在此總稱為薄頁紙制品的制品如搽面紙、浴巾紙和毛巾紙等來講是所希望的。根據(jù)本發(fā)明制得的薄頁紙可以以一層或多層的薄頁紙制品來使用。
令人驚奇的是，另外還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)部分飽和時(shí)，未起皺的穿透干燥與高松厚度織物和臨時(shí)的濕強(qiáng)度化學(xué)處理的結(jié)合能產(chǎn)生具有優(yōu)異物理性能的柔軟薄頁紙制品。具體的性能包括濕壓松厚度或WCB(下文定義并以CC/gm表示)、載能比率或LER(下文定義并以％表示)和濕回彈或WS(下文定義并以％表示)。由于它們能同時(shí)取得所有這三個(gè)試驗(yàn)的高的數(shù)值，因此，本發(fā)明制得的薄頁紙是獨(dú)特的。由于在穿透干燥器織物上建立起了薄頁紙的濕強(qiáng)度，因此取得了這些優(yōu)異的性能，同時(shí)該紙頁仍處于其希望的立體構(gòu)型。隨后的破壞性起皺的消除保證了在穿透干燥器上建立起的高松厚結(jié)構(gòu)永久地保留，甚至在已發(fā)生部分飽和之后。在使用時(shí)，由本發(fā)明制得的薄頁紙?jiān)谑褂闷陂g顯示出優(yōu)異的完整性，并且特別適于與作為后處理的各種水基和非水基化學(xué)助劑的摻入，以進(jìn)一步改進(jìn)性能和功能。
因此，一方面，本發(fā)明涉及薄頁紙的制備方法，包括(a)將濃度約1％或更低的造紙纖維的水懸浮液沉積在成形織物上，形成一濕紙幅；(b)將該濕紙幅脫水至約20％-約30％的濃度；(c)將脫水的紙幅從成形織物傳送至運(yùn)行速度比成形織物慢約10％至約80％的引紙織物上；(d)將該紙幅傳送至穿透干燥織物上，該織物每平方英寸(每6.45cm2)有約6至約300個(gè)壓節(jié)。優(yōu)選每平方英寸有約10至約150個(gè)壓節(jié)，更優(yōu)選每平方英寸有約25至約75個(gè)壓節(jié)，這些節(jié)露出織物平面至少約0.005英寸(0.012cm)，其中該紙幅被微觀地進(jìn)行重排，以與穿透干燥織物的表面相一致；和(e)對該紙幅進(jìn)行穿透干燥。干燥的紙幅可以進(jìn)行起皺或保持不起皺。此外，形成的紙幅可以進(jìn)行壓光。
另一方面，本發(fā)明涉及起皺或不起皺的穿透干燥的薄頁紙，該紙的定量為約10-約70g/m2，與穿透干燥織物上的壓節(jié)相對應(yīng)，每平方英寸(每6.45cm2)具有約6至約300個(gè)突起物，優(yōu)選每平方英寸有約10至約150個(gè)突起物，更優(yōu)選每平方英寸有約25至約75個(gè)突起物，所說的薄頁紙的橫向伸長率約為9％或更大，優(yōu)選為約10～25％，更優(yōu)選為約10～20％。(本文所用的橫向“伸長率”是使用Instron抗張強(qiáng)度測定儀時(shí)橫向斷裂的百分伸長率)。當(dāng)在未起皺和未壓光狀態(tài)進(jìn)行測量時(shí)，相應(yīng)于薄頁紙表面的突起物的高度或Z方向的尺寸可為約0.005英寸(0.013cm)至約0.05英寸(0.13cm)，優(yōu)選為約0.005英寸(0.013cm)至約0.03英寸(0.076cm)，更優(yōu)選為約0.01英寸(0.025cm)至約0.02英寸(0.051cm)。壓光將降低突起物的高度，但不會將它們消除。在縱向突起物的長度可為約0.030英寸至約0.425英寸，優(yōu)選為約0.05英寸至約0.25英寸，更優(yōu)選為約0.1英寸至約0.2英寸。
另一方面，本發(fā)明涉及一種柔軟的薄頁紙制品，其WCB為約4.5或更大，優(yōu)選為約5.0或更大；LER為約50％或更高，優(yōu)選為約55％或更高；以及WS為約50％或更高，優(yōu)選為約60％或更高。
還有一方面，本發(fā)明涉及一種柔軟的、未起皺的、穿透干燥的薄頁紙制品，其WCB為約4.5或更大，優(yōu)選為約5.0或更大；LER為約50％或更高，優(yōu)選為約55％或更高；以及WS為約50％或更高，優(yōu)選為約60％或更高。
又一方面，本發(fā)明涉及柔軟薄頁紙的制備方法，包括(a)形成濃度為約20％或更大的造紙纖維的水懸浮液；(b)在用具有每噸干纖維約1馬力-天或更大能量輸入的外部熱源(如蒸汽)提供的約140°F或更高的溫度下對該水懸浮液進(jìn)行機(jī)械處理；(c)將該機(jī)械處理纖維的水懸浮液稀釋至約0.5％或更低的濃度，并將該稀釋的懸浮液送至提供兩層或多層的層狀造薄頁紙的網(wǎng)前箱；(d)在所說的一層或多層中含有臨時(shí)或永久的濕強(qiáng)助劑；(e)將該稀釋的水懸浮液沉積在成形織物上，形成一濕紙幅；(f)將該濕紙幅脫水至從約20％至約30％的濃度；(g)將脫水的紙幅從成形織物傳送至運(yùn)行速度比成形織物慢約10％至約80％的引紙織物上；(h)將該紙幅傳送至穿透干燥織物上，借此，該織物被微觀地重排，以與穿透干燥織物的表面相一致；(i)對該紙幅進(jìn)行穿透干燥至最終的干度；和(j)隨后壓光該紙幅，取得希望的最終干紙頁的厚度。
此外，這樣的薄頁紙的吸水速率為約2.5cm/15秒或更大，優(yōu)選為約2.5至約4cm/15秒，更優(yōu)選為約3至約3.5cm/15秒。吸水速率是根據(jù)ASTM D1776(樣品規(guī)定)和TAPPI UM451(紙的毛細(xì)作用試驗(yàn))測定的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。該方法包括將試樣沿邊浸入水浴中，并測量15秒內(nèi)水行進(jìn)的垂直虹吸距離。為方便起見，用紙夾壓住該試樣，并首先將試樣在水浴表面以下一英寸進(jìn)行浸漬。
另外，本發(fā)明的薄頁紙的松厚度為約12cm3/g或更大，優(yōu)選為約2～25cm3/g，更優(yōu)選為約13～20cm3/g。在此所用的紙頁松厚度等于單層制品的厚度除以其定量。厚度是根據(jù)TAPPI測試法T402“Standard Conditioning and Testing Atmosphere ForPaper，Board，Pulp Handsheets and Related Products”和T411om-89“Thickness(厚度)of Paper，Paperboard，and CombinedBoard?！睖y量的。執(zhí)行T411 om-89所用的測微計(jì)是具有80g/吋2(每6.45cm2)測量頭壓力(anvil pressure)的Bulk Micrometer(TMI Model 49-72-00，Amityville，New York)。
更進(jìn)一步的，當(dāng)通過幾何平均模數(shù)除以幾何平均抗張強(qiáng)度(下文參考圖5和圖6定義)的商測量時(shí)，定量在約10～70g/cm2范圍的所述薄頁紙的柔韌性為約4.25Km/Kg或更小，優(yōu)選約4Km/Kg或更小，更優(yōu)選約2-4.25Km/Kg。
此外，定量在約10～70g/cm2范圍的所述薄頁紙的MD挺度值(下文定義)為約100Kg-μm1/2或更小，優(yōu)選約75Kg-μm1/2或更小，更優(yōu)選約50Kg-μm1/2或更小。
另外，本發(fā)明薄頁紙的吸水能力(下文定義)為約11g水/g纖維或更大，優(yōu)選約11～14g/g。該吸水能力是通過將要測試的紙頁切成4吋×4吋的20個(gè)方塊，并將它們的角訂在一起以形成20層紙頁的墊而測量的。將該墊置于纖維針跡向下(staplepointsdown)金屬絲編織筐中，并向下浸入水浴(30℃)中。當(dāng)該墊完全濕潤時(shí)，從水浴中取出，并在金屬絲筐中脫水30秒鐘。30秒鐘后留在墊內(nèi)水的重量就是吸水量。該值除以墊的重量，從而確定吸水能力。
就使用濕強(qiáng)劑而言，有大量常用于造紙工業(yè)以賦予紙和紙板濕強(qiáng)度的物質(zhì)，它們都可用于本發(fā)明。作為濕強(qiáng)劑，這些物質(zhì)在本領(lǐng)域是已知的，并可從許多來源在市場上得到。對于本發(fā)明來說，當(dāng)添加至紙或薄頁紙時(shí)，能給薄頁紙或紙?zhí)峁駨?qiáng)度與干強(qiáng)度之比值大于0.1的任何物質(zhì)都將被稱為濕強(qiáng)劑。這些物質(zhì)通常被稱為永久濕強(qiáng)劑或“暫時(shí)”濕強(qiáng)劑。為了區(qū)分永久濕強(qiáng)度和暫時(shí)濕強(qiáng)度，當(dāng)摻入紙或薄頁紙制品中時(shí)，在暴露至水中至少5分鐘后，那些將提供保留大于其原始濕強(qiáng)度50％的制品的樹脂，將被稱為永久濕強(qiáng)劑。暫時(shí)濕強(qiáng)劑為在暴露至水中5分鐘后顯示出低于其原始濕強(qiáng)度50％的那些樹脂。這兩類材料都能在本發(fā)明中找到應(yīng)用。以干重纖維為計(jì)，添加至紙漿纖維中的濕強(qiáng)劑量可為至少約0.1％(干重)或更大，優(yōu)選約0.2％(干重)或更大，更優(yōu)選約0.1～3％(干重)。
永久濕強(qiáng)劑將或多或少地提供長期的結(jié)構(gòu)濕回彈性能。這種結(jié)構(gòu)將在需要長期濕回彈性能的制品如毛巾紙和許多吸水消費(fèi)制品中找到應(yīng)用。相反，暫時(shí)濕強(qiáng)劑將提供具有低密度和高回彈性能的結(jié)構(gòu)，但是不能提供暴露于水或體液的長期回彈性能的結(jié)構(gòu)。盡管該結(jié)構(gòu)具有良好的初始完整性，但是，在一段時(shí)間后，該結(jié)構(gòu)將開始喪失其濕回彈性能。該性能能用作在提供當(dāng)開始濕潤時(shí)是高吸收的，但一段時(shí)間后將喪失其完整性的材料的某一優(yōu)點(diǎn)。該性能能用來提供“可沖洗的”制品。只要獲得了在纖維/纖維結(jié)合點(diǎn)上產(chǎn)生耐水鍵的主要性能，借助產(chǎn)生濕強(qiáng)度的機(jī)理對本發(fā)明的制品幾乎沒有影響。
能用于本發(fā)明的永久濕強(qiáng)劑通常是能自交聯(lián)的(同型交聯(lián))或與本纖維的纖維素或其它成份交聯(lián)的水溶性的、陽離子低聚物或聚合物樹脂。為此目的最廣泛使用的材料是稱為聚酰胺-聚胺-表氯醇(PAE)型樹脂的這類聚合物。這些材料已披露于授權(quán)給Keim的專利(US 3,700,623和US 3,772,076)中，并由Hercules，Inc.Wilmigton，Delaware以Kymene 557H銷售。相應(yīng)的材料被HenkelChemical Co.，Charlotte，North Carolina和Georgia-PacificResins，Inc.，Atlanta，Georgia銷售。
聚酰胺-表氯醇樹脂在本發(fā)明中也可用作粘合樹脂。由孟山都開發(fā)的并以Santo Res商標(biāo)銷售的材料是能用于本發(fā)明的堿活化的聚酰胺-表氯醇樹脂。這些材料被披露于授權(quán)給Petrovich(US 3,885,158；US 3,899,388；US 4,129,528和US 4,147,586)和VanEenam(US 4,222,921)的專利中。盡管聚乙烯亞胺樹脂并不常用于消費(fèi)制品中，但是，它們也適于固定本發(fā)明制品中的結(jié)合點(diǎn)。另一類永久濕強(qiáng)劑為通過甲醛和密胺或尿素反應(yīng)得到的氨基塑料樹脂。
能與本發(fā)明一起使用的暫時(shí)濕強(qiáng)劑包括(但并不局限于)由American Cyanamid開發(fā)并以商品名Parez 631NC銷售(現(xiàn)在可從Cytec Industries，West Paterson，New Jersey得到)的那些樹脂。這類樹脂以及類似的樹脂披露于Coscia等人的US 3,556,932和Williams等人的US 3,556,933中。能在本發(fā)明中找到應(yīng)用的其它暫時(shí)濕強(qiáng)劑包括改性淀粉，如可從National Starch得到并以Co-Bond 1000銷售的那些改性淀粉。據(jù)信，這些淀粉和相應(yīng)的淀粉被授予Solarek等人的US 4,675,394所覆蓋。如披露于日本公開特許公報(bào)JP 03,185,197中的衍生的二醛淀粉也將作為提供暫時(shí)濕強(qiáng)度的有用材料而找到應(yīng)用。另外還預(yù)期，如披露于Bjorkquist的US4,981,557、US 5,008,344和US 5,085,736中的那些暫時(shí)濕強(qiáng)材料也能用于本發(fā)明。就所列的濕強(qiáng)樹脂的種類和類型而言，應(yīng)明白的是，所列出的是簡單提供的例子，這既不意味著排除其它類型的濕強(qiáng)樹脂，也不意味著限定本發(fā)明的范圍。
雖然上述濕強(qiáng)劑與本發(fā)明一起使用找到了特殊的優(yōu)點(diǎn)，但是其它類型的粘合劑也能用來提供所需的濕回彈性能。它們可以在濕端部施加，或在紙幅形成后或在干燥后通過噴淋或印刷等進(jìn)行施加。
特別適用于本發(fā)明的造紙纖維包括低得率化學(xué)制漿纖維，如針葉木和闊葉木的硫酸鹽法纖維。與高得率漿如機(jī)械漿的纖維相比，這些纖維是相對柔韌的。雖然其它的纖維能有益地用來完成本發(fā)明的各個(gè)方面，但是，當(dāng)使用低得率漿纖維時(shí)，本發(fā)明薄頁紙的回彈性能是特別驚人的。
用于本發(fā)明的干燥器織物具有由高長MD壓節(jié)或浮經(jīng)支配的頂平面的特點(diǎn)，在頂平面中沒有橫向節(jié)。平面差，即在由縱向壓節(jié)(兩個(gè)平面的較高者)的最高點(diǎn)形成的平面和由橫向(shute)節(jié)的那些最高點(diǎn)形成的平面之間的距離，是形成壓節(jié)的經(jīng)紗單股直徑的約30～150％，優(yōu)選約70～110％。經(jīng)紗單股直徑可以是約0.005英寸(0.013cm)至約0.05英寸(0.13cm)，優(yōu)選約0.005英寸(0.013cm)至約0.035英寸(0.09cm)，更優(yōu)選約0.010英寸(0.025cm)至約0.020英寸(0.051cm)。
通過緯(CD)紗數(shù)確定壓節(jié)的長度，緯紗與形成壓節(jié)的經(jīng)紗交叉。緯紗數(shù)可為約2～15，優(yōu)選約3～11，更優(yōu)選約3～7根緯紗。絕對地說，壓節(jié)的長度可為約0.030～0.425英寸，優(yōu)選約0.05～0.25英寸，更優(yōu)選約0.1～0.2英寸。
當(dāng)與橫向和縱向節(jié)的較低的次平面結(jié)合時(shí)，這些高長壓節(jié)形成了立體浮雕構(gòu)型。因此，有時(shí)將本發(fā)明的織物在此稱之為立體織物。該浮雕構(gòu)型具有跳紗和皺褶縫攏外觀的反向圖象。當(dāng)該織物用來干燥薄頁紙的濕紙幅時(shí)，該薄頁紙幅便印上了該織物的輪廓，并顯示縫攏狀的外觀，該外觀具有看起來跳紗的高壓節(jié)的圖象和看起來象皺褶區(qū)域的次平面的圖象。這些節(jié)可以這樣的方式排列，如菱形狀的形狀，或更自由流動(dòng)狀的(裝飾的)主題如魚，蝴蝶等，這些形狀在視覺上更好。
從織物制造的觀點(diǎn)來看，據(jù)信到目前為止，市售的織物一直是同平表面(即，經(jīng)緯節(jié)的頂部在同一高度)，或者是緯節(jié)高的表面。同平表面可通過表面打磨或熱定形而獲得，在后者的場合，在熱定形期間，經(jīng)線通常被拉直，并往下拉入織物體內(nèi)，以增加耐伸長性，并且當(dāng)用于高溫如干法造紙中消除織物的皺折。結(jié)果，橫向節(jié)朝著織物的表面突出。相反，由于它們獨(dú)特的紡織結(jié)構(gòu)，用于本發(fā)明的織物的壓節(jié)甚至在熱定形后仍保持在織物平面之上。
在根據(jù)本發(fā)明有用的織物的各種實(shí)施方案中，基礎(chǔ)織物可具有任意網(wǎng)目或編織構(gòu)型。形成高頂平面壓節(jié)的經(jīng)線可以是單根紗線或紗線束。成束的紗線的直徑可以相同或不同，以產(chǎn)生雕刻的效果。縱向紗線的橫截面可是圓的或不圓的(如橢圓形的，扁平的，矩形的或帶狀的)。這些經(jīng)線可由聚合材料、金屬材料或它們的結(jié)合制得。在紡織機(jī)上在生產(chǎn)高壓節(jié)中包含的經(jīng)線數(shù)可以是約5～100/英寸(2.54cm)。在紡織機(jī)上在承重層中包含的經(jīng)線數(shù)也可以是約5～100/英寸。
經(jīng)線的百分覆蓋范圍被定義為每英寸織物的總經(jīng)線數(shù)乘以經(jīng)紗單股直徑再乘以100。對于本發(fā)明中有用的織物，總的經(jīng)線覆蓋范圍大于65％，最好為約80～100％。隨著經(jīng)線覆蓋范圍的增加，在紙機(jī)運(yùn)行條件下每根經(jīng)紗承受的載荷變小。因此，在織物熱定形步驟中，并不需要將承重經(jīng)線拉直至相同的程度，以實(shí)現(xiàn)伸長和機(jī)械穩(wěn)定性。這有助于維持高長壓節(jié)的折皺。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的不起皺薄頁紙制備方法的流程簡圖。
圖2是CD伸長率對各種穿透干燥浴薄頁紙產(chǎn)品的松厚度的作圖，圖解說明了本發(fā)明未起皺產(chǎn)品獲得的CD伸長率。
圖3是吸水速率對許多單層毛巾紙松厚度的作圖，圖解說明了本發(fā)明產(chǎn)品獲得的吸水速率的增加。
圖4是吸水能力對浴巾紙產(chǎn)品松厚度的作圖，圖解說明了本發(fā)明產(chǎn)品的高吸水能力。
圖5是薄頁紙綜合載荷/伸長率的曲線圖，用以圖解說明幾何平均模量的確定。
圖6是幾何平均模量除以幾何平均抗張強(qiáng)度(柔韌性)的商對搽面紙、浴巾紙和廚房用毛巾紙(kitchen towels)的作圖，圖解說明了本發(fā)明產(chǎn)品的高度柔韌性。
圖7是根據(jù)本發(fā)明有用的穿透干燥織物或引紙織物的平面圖。
圖7A是圖7織物的截面圖，圖解說明了高長壓節(jié)和平面差。
圖7B是圖7織物不同的截面圖，進(jìn)一步圖解說明了編織圖案和平面差。
圖8是根據(jù)本發(fā)明另一有用織物的平面圖。
圖8A是圖8織物的截面圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明另一有用織物的平面圖。
圖9A是圖9織物放大的縱截面，圖解說明了織物頂表面、中間平面和次平面的位置。
圖10是根據(jù)本發(fā)明另一有用織物的平面圖。
圖10A是取線10A-10A的圖10織物的橫截面圖。
圖11和12是用于本發(fā)明目的另外的織物的平面圖。
圖13-15是顯示用于本發(fā)明、包含有非圓形經(jīng)紗的另外織物的、與圖7A相似的橫截面圖。
圖16是改良的標(biāo)準(zhǔn)長網(wǎng)編織機(jī)的流程圖，該編織機(jī)引入了控制額外體系的經(jīng)紗的提花裝置，從而將壓印經(jīng)紗部分“針刺繡花”進(jìn)入另外的常規(guī)造紙機(jī)織物中。
圖17是根據(jù)本發(fā)明制得的薄頁紙橫截面的照片。
圖18是MD挺度對各種市售搽面紙、浴巾紙和毛巾紙松厚的作圖，圖解說明了本發(fā)明產(chǎn)品的高松厚度和低挺度。
圖19的表示本發(fā)明若干個(gè)實(shí)施例以及若干個(gè)對比產(chǎn)品的WCB，LER和WS的圖表。
參考圖1，將更詳細(xì)地描述實(shí)施本發(fā)明的方法。所顯示的是帶有層狀造紙網(wǎng)前箱10的雙網(wǎng)成形器，網(wǎng)前箱10將造紙纖維的水懸浮液即液流11噴射或沉積在成形織物12上。然后將該紙幅送至織物13上，在該紙幅部分脫水至約10％干重的過程中，織物13用來支承并攜帶該新形成的濕紙幅向下游傳送。在該濕紙幅被該成形織物支承著時(shí)，還可對濕紙幅進(jìn)行另外的脫水，如通過真空吸水。
然后，將該濕紙幅從成形織物傳送至運(yùn)行速度低于該成形織物的引紙織物17上。以便賦予該紙幅以增加的MD伸長率。采用吻合傳遞以避免濕紙幅的壓縮，優(yōu)選借助真空板18。該引紙織物可以是帶有如圖7-16所述壓節(jié)的織物，或可以是如Asten 934、937、939、959或Albany94M的更平滑的織物。如果該引紙織物具有在此所述類型的壓節(jié)，當(dāng)與也具有該壓節(jié)的穿透干燥結(jié)合時(shí)，那么它可用來賦予某些與該穿透干燥織物相同的性能，并能增強(qiáng)該作用。當(dāng)具有壓節(jié)的引紙織物用來取得所希望的CD伸長性能時(shí)，它提供了可選擇地使用不同的穿透干燥織物，如具有裝飾編織圖案的織物的適應(yīng)性，以提供其它方式得不到的另外希望的性能。
然后，借助于真空送紙輥20或真空遞紙板將紙幅從引紙織物送至穿透干燥織物19上。穿透干燥織物的運(yùn)行速度可與引紙織物的運(yùn)行速度大致相同或不同。如果希望的話，穿透干燥織物可以較低的速度運(yùn)行，以進(jìn)一步增強(qiáng)MD伸長率。最好在真空的幫助下進(jìn)行引紙，以保證紙頁的變形與穿透干燥織物相一致，于是獲得希望的松厚度、柔韌性、CD伸長率和外觀。穿透干燥織物最好有圖7-16中所述類型的壓節(jié)。
用于紙幅傳遞的真空度為約3-15英寸汞柱(約75-380mmHg)，最好是約10英寸汞柱(254mmHg)，除了利用真空將紙幅吸至下面的織物上以外，可借助在紙幅的正面使用正壓將紙幅吹至下面的織物上而補(bǔ)充或替代真空板(負(fù)壓)。另外還可使用一根或多根真空輥代替單個(gè)或多個(gè)真空板。
在由穿透干燥織物支承著的同時(shí)，紙幅被穿透干燥器21最終干燥至約94％或更好的濃度，然后送至引紙織物22。使用引紙織物22和不是必須的引紙織物25，將干燥的原紙23送至紙軸24上。也可以使用加壓轉(zhuǎn)向輥，以有利于紙幅從引紙織物22至織物25的傳遞。為此，合適的引紙織物是Albany International 84M或94M和Asten 959或937，所有這些都是帶有精細(xì)花紋的相當(dāng)平滑的織物。盡管在此沒有畫出，但可使用卷紙壓花或隨后的機(jī)外壓花，以改善原紙的平滑度和柔軟度。
根據(jù)本發(fā)明，穿透干燥織物有一個(gè)支承漿幅23的頂面和一個(gè)面對穿透干燥器21的底面?？拷酌妫椢镉惺褂每椢锿暾某休d層，與此同時(shí)，當(dāng)織物通過紙機(jī)穿透干燥部時(shí)，能提供足夠的強(qiáng)度以保持織物的完整性，另外該織物還具有使穿透干燥空氣穿過織物的足夠的孔，該漿幅由織物導(dǎo)引。織物的頂面有主要由細(xì)長壓節(jié)組成的浮雕層，細(xì)長壓節(jié)顯著地突出在承載層和浮雕層之間的次平面上面。這些壓節(jié)是由沿織物的頂面在縱向進(jìn)行紡絲的壓印紗的暴露部分形成的，并且在其兩端在承載層內(nèi)聯(lián)鎖。壓節(jié)在織物的橫向留有間隙，結(jié)果是，雕刻層在壓印紗部分之間和在相應(yīng)的層之間的次平面上面呈現(xiàn)出凹地。
圖2是CD伸長率對各種穿透干燥的浴巾紙產(chǎn)品松厚度的作用，絕大多數(shù)產(chǎn)品是由字母“C”表示的市售起皺薄頁紙產(chǎn)品。“E”是使用如圖1的方法但沒有使用在此所述的立體(壓節(jié))引紙或穿透干燥織物而制得的實(shí)驗(yàn)的單層未起皺穿透干燥的浴巾紙。“I1”是使用具有72×40網(wǎng)孔支數(shù)的Lindsay Wire T216-3拓?fù)?topological)織物制得的本發(fā)明的浴巾紙產(chǎn)品。MD單股紗直徑為0.013英寸，而CD單股紗直徑為0.012英寸。在CD方向每直線英寸存在約20個(gè)壓節(jié)，每平方英寸約100個(gè)壓節(jié)，平面差約0.012英寸。I2也是本發(fā)明的浴巾紙產(chǎn)品，但是由具有71×61網(wǎng)孔支數(shù)的/indsay Wire T116-3拓?fù)?topological)織物制造的。MD單股紗直徑為0.013英寸，CD單股紗直徑為0.014英寸。MD紗線是成雙的。在CD方向每直線英寸存在約10個(gè)壓節(jié)，每平方英寸約40個(gè)壓節(jié)，平面差約0.012英寸。兩個(gè)I2產(chǎn)品之間的差別在于，較低松厚度的產(chǎn)品是利用較高網(wǎng)前箱噴射速度制得的，以提供MD/CD強(qiáng)度比為約1.5，而較高松厚度的產(chǎn)品是利用較低網(wǎng)前箱噴射速度制得的，MD/CD的強(qiáng)度比為約3。I6和I7是根據(jù)本發(fā)明制得的更重度壓光的浴巾紙，并在實(shí)施例6和7中詳細(xì)描述了。
如圖所示，本發(fā)明的產(chǎn)品具有高松厚度和高CD伸長率的結(jié)合，并還呈現(xiàn)出很高的CD伸長率。
圖3是吸水速率對各種毛巾紙松厚度的作圖。與圖2一樣，市售產(chǎn)品以字母“C”表示，沒有用在此所述的立體織物制備的實(shí)驗(yàn)的未起皺穿透干燥的毛巾紙產(chǎn)品以字母“E”表示，利用立體穿透干燥織物制得的本發(fā)明的毛巾紙產(chǎn)品以字母“I”表示。應(yīng)注意的是，采用相同方法制得的產(chǎn)品E和產(chǎn)品I之間吸水速率的差別，僅僅是在本發(fā)明產(chǎn)品的場合使用了立體穿透干燥織物而有差別。
如圖解說明，本發(fā)明的產(chǎn)品具有比對比試驗(yàn)產(chǎn)品或市售毛巾紙產(chǎn)品更高的吸水速率。
圖4是吸水能力對各種浴巾紙產(chǎn)品松厚度的作圖。市售產(chǎn)品由字母“C”表示，沒有用在此所述的立體織物制備的實(shí)驗(yàn)的未起皺穿透干燥的浴巾紙產(chǎn)品由字母“E”表示，利用在此所述的立體織物制備的本發(fā)明的產(chǎn)品由字母“I”表示。I1和I2如圖2中所述的。I6和I7是根據(jù)本發(fā)明制得的更重度壓光的浴巾紙，并詳細(xì)描述于實(shí)施例6和7中。如圖所示，本發(fā)明的產(chǎn)品具有高松厚度和高吸水能力的結(jié)合。
圖5是薄頁紙綜合載荷/伸長率的曲線圖，圖解說明了縱向或橫向模量的確定。(幾何平均模量是縱向模量和橫向模量乘積的平方根)。如圖所示，兩個(gè)點(diǎn)P1和P2表示對3英寸寬(7.6cm)試樣施加的70g和157g的載荷。應(yīng)如此設(shè)計(jì)抗張測試儀(GeneralApplication Program，版本2.5，Systems Integration TechnologyInc.，Stoughton，MA；MTS Systems Corporation，ResearchTriangle Park，NC的全部)，以致于它能計(jì)算以Kg/76.2mm試樣寬度來表示的P1和P2之間的斜率。該斜率除以定量(用g/m2表示)乘以0.0762的積就是要測試試樣方向(MD或CD)的模量(以Km表示)。
圖6是幾何平均模量(GMM)除以幾何平均抗張(GMT)強(qiáng)度(柔韌性)對搽面紙、浴巾紙和廚房用毛巾紙松厚度的作用。市售的搽面紙表示為“F”，市售的浴巾紙表示為“B”，市售的毛巾紙表示為“T”，沒使用在此所述立體織物的實(shí)驗(yàn)的浴巾紙表示為“E”，本發(fā)明的浴巾紙表示為“I”。如前所述，I1和I2是用相同的織物制得的，但低松厚度的I1和MD/CD強(qiáng)度比約為1.5，高松厚度的I2的MD/CD強(qiáng)度比約為3。如圖所示，本發(fā)明的產(chǎn)品具有很高的松厚度和低的幾何平均模量除以幾何平均抗張強(qiáng)度的商。I6和I7是根據(jù)本發(fā)明制得的更重度壓光的浴巾紙，并詳細(xì)描述于實(shí)施例6和7。I8和I9是根據(jù)本發(fā)明制得的壓光的兩層搽面紙，并詳細(xì)描述于實(shí)施例8和9中。
圖7-16圖解說明了用于本發(fā)明的若干個(gè)立體織物。為了易于觀察，由黑實(shí)線表示突出的壓節(jié)。
圖7，7A和7B圖解說明了用于本發(fā)明穿透干燥織物的第一實(shí)施方案，其中，通過將額外的經(jīng)紗體系加至簡單的1×1基礎(chǔ)花紋上而得到高壓節(jié)。該額外的經(jīng)紗體系可“針刺繡花”在任何基礎(chǔ)織物結(jié)構(gòu)上?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)結(jié)果變成承載層，并且在次平面處，它用來劃定浮雕層的界限。最簡單的基礎(chǔ)織物是1×1平紋。當(dāng)然，也可使用任何其它的單層、雙層、三層或多層結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
參考這些圖，穿透干燥織物是由參考符號40表明的。在由虛線41表示的次平面下面，織物40包含有承載層42，該層由基礎(chǔ)經(jīng)紗43與緯紗44以1×1平紋交織的平織織物結(jié)構(gòu)組成。在次平面41的上面，通常由參考符號45表示的浮雕層由針刺繡花入平紋承載層42中的壓印紗部分46形成。在本例子中，每個(gè)壓印部分46都是由受控制的以便針刺繡花入承載層的額外經(jīng)紗體系中的單徑形成的。由額外經(jīng)紗體系的每根經(jīng)紗構(gòu)成的壓節(jié)46以一定的順序與縱向成直線，如圖7所示，該體系的經(jīng)紗在織物40的寬度上彼此留有間隔。額外經(jīng)紗體系產(chǎn)生了主要由縱向壓節(jié)并在次平面41處承載層的頂面組成的主體浮雕層。在該織物結(jié)構(gòu)中，中間平面與次平面重合。經(jīng)紗壓節(jié)46和承載層42的織物結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系產(chǎn)生了一平面差，該差值為壓印直徑的30-150％，優(yōu)選約70-100％。在圖7A的圖解說明中，平面差約為紗線46直徑的90％。如上所述，經(jīng)紗直徑可從約0.005-0.05吋，例如，如果經(jīng)紗直徑為0.012吋，那么平面差可以是0.10吋。對于非圓形的紗線，其直徑為紗線的垂直尺寸，當(dāng)紗線在織物中取向時(shí)，紗線通常用與次平面平行的最寬部進(jìn)行取向。
在織物40中，構(gòu)制了平紋承載層，結(jié)果是承載的緯紗42和經(jīng)紗43的最高點(diǎn)是同平面的，并與次平面41重合；額外的經(jīng)紗體系46的紗線在承載層經(jīng)紗44之間定位。
圖8和8A圖解說明了用于本發(fā)明的織物40的改良。改良的織物50具有由虛線51表示的次平面，承載層52在次平面51下面，浮雕層55在次平面51上面。在該穿透干燥織物的實(shí)施方案中，浮雕層55具有與前述實(shí)施方案的浮雕層圖案45十分相似的立體圖案，它由在織物的縱向排列的并在織物橫向留有間隔的一系列壓節(jié)54′組成。在織物50中，承載層由通常以平紋交織的緯紗53和經(jīng)紗54形成。
在承載層的編織過程中，某些緯節(jié)突在次平面51上面，這些緯節(jié)的頂端確定了一中間平面58。在頂平面55和中間平面58之間的平面差至少等于30％的經(jīng)紗直徑。另一方面，浮雕層55是從承載層52拉伸出的、從經(jīng)紗54′拉出的經(jīng)紗部分形成。在浮雕層55中的壓印紗部分54′是從包括經(jīng)紗54的經(jīng)紗體系中挑選出來的。在本例子中，在包括經(jīng)紗54和54′的經(jīng)紗體系中，在每4根經(jīng)紗中的頭3根是承載層52的成分，而且不突在中間平面58的上面。然而，第4根經(jīng)紗54′由沿織物縱向在次平面51上面的浮雕層中延伸的浮經(jīng)組成。通過在每個(gè)浮經(jīng)的兩端在緯紗53下面穿經(jīng)承載面，而使壓印經(jīng)紗54′織入承載層52。
在織物50中，經(jīng)紗54′代替其中的一根基礎(chǔ)經(jīng)紗54。當(dāng)使用該織物作為穿透干燥織物時(shí)，在次平面51處，承載層的不平頂面能給紙幅的皺褶區(qū)域賦予與由圖7所示織物的浮雕層產(chǎn)生的相比多少有點(diǎn)不同的結(jié)構(gòu)。在兩者的情況下，由于壓節(jié)都浮跨7根緯紗并順序地排列，因此，由壓節(jié)中凹地構(gòu)成的跳紗外觀基本上是相同的。
圖9和9A圖解說明了在本發(fā)明中使用的織物的另一實(shí)施方案。在本實(shí)施方案中，穿透干燥織物60具有在61處虛線表示的次平面和在68處表示的中間平面。在次平面61下面，承載層62包含有由緯紗63和經(jīng)紗64編織的織物。次平面61是由承載層62中最低緯節(jié)的至高點(diǎn)(high point)確定，如參考符號63-L所示。中間平面是由承載層62中最高緯節(jié)的至高點(diǎn)確定，如參考符號63-H所示。在這兩個(gè)圖中，經(jīng)紗64已順序地在圖9頂端計(jì)數(shù)，并且這些數(shù)已在圖9A中用首標(biāo)64表示。如圖所示，偶數(shù)的經(jīng)紗按照1×1平紋圖案。在奇數(shù)經(jīng)紗中，每隔三根經(jīng)紗即經(jīng)紗1，5和9等利用1×7構(gòu)型編織，以在浮雕層中提供跨越7根緯紗延伸的壓節(jié)。余下的奇數(shù)經(jīng)紗即3，7，11等用提供經(jīng)紗在3根緯紗下浮起的3×1構(gòu)型進(jìn)行編織。這種編織排列又背離了是圖7織物特征的在次平面處CD和MD節(jié)同平面的排列，并在承載層的頂面提供了更大的變更。
在承載層中MD和CD節(jié)的頂端落在中間平面68和次平面61之間。這種編織構(gòu)型提供了在浮雕層中壓節(jié)較小的急劇階式升高。在本實(shí)施方案中的平面差65，即表示浮雕層有效厚度的、經(jīng)紗64-1、64-5、64-9等的最高點(diǎn)和承載層頂端中間平面之間的距離約為形成浮雕立體外觀的這些經(jīng)紗的壓印紗部份厚度的65％。參看圖9的經(jīng)紗圖案可以看出，緯紗63橫向跨越許多經(jīng)紗。然而，這種橫向浮經(jīng)被限制在中間平面68下面的承載層上，而且不通過浮雕層延伸至織物60的頂面。因此，與織物40和50一樣，織物60提供了這樣的編織結(jié)構(gòu)的承載層，就是沒有突出基層至織物頂面的橫向節(jié)。在每個(gè)實(shí)施方案中，由浮雕層構(gòu)成的立體浮雕主要由在次平面上面平行排列的細(xì)長的和升高的壓節(jié)組成，并在壓節(jié)之間提供凹地。在每種情況下，凹地在縱向整個(gè)織物長度上延伸，并具有由次平面處承載層上表面勾劃出的流道。
用于本發(fā)明的織物并不局限于具有浮雕層這個(gè)特征的織物，除了如圣誕樹、魚、蝴蝶的復(fù)雜圖案以外，織物還可通過引入更復(fù)雜的壓節(jié)排列而得到。如圖16所示，通過和標(biāo)準(zhǔn)的長網(wǎng)編織機(jī)一起使用提花裝置，可得到甚至更復(fù)雜的圖案。利用控制額外經(jīng)紗體系的提花裝置，可以得到不干擾由承載層得到的織物完整性的圖案。甚至在沒有補(bǔ)充的提花裝置下，也能用多綜絖的織機(jī)產(chǎn)生更復(fù)雜的編織圖案。在至多24個(gè)綜絖的織機(jī)上可以得到如菱形、十字形或魚形的圖案。
例如圖10，10A和10B圖解說明了在次平面71下面有承載層72、在次平面71上面有浮雕層75的穿透干燥織物。在圖解說明的編織結(jié)構(gòu)中，承載層72的經(jīng)紗74成對排列，以與緯紗73交織。利用如圖73′所示的每隔4根緯紗具有較大直徑的緯紗進(jìn)行編織。層72的編織結(jié)構(gòu)和其經(jīng)紗壓節(jié)的聯(lián)鎖(locking-in)突在產(chǎn)生中間平面78的次平面上面的選出的緯節(jié)上。如圖10所示，為了獲得菱形，成對的經(jīng)紗伸出承載層72，以在作為壓節(jié)74′的圖案層75內(nèi)浮動(dòng)，壓節(jié)74′在次平面71處承載層72的頂面上、在織物的縱向延伸。經(jīng)紗壓節(jié)74′，通過與包括在承載面中的并如圖所示基本上以斜紋交叉圖案排列的經(jīng)紗相同的紗線而形成。在浮雕層75中的這種壓節(jié)圖案主要由經(jīng)紗壓節(jié)組成，沒有闖入任何橫向節(jié)。
在織物70中，在相同的筘齒內(nèi)成對地操縱經(jīng)紗74，但希望用不同的圖案操縱每對中的各根經(jīng)紗，以產(chǎn)生所希望的效果。應(yīng)注意的是，本實(shí)施方案中的壓節(jié)跨越五根緯紗，以提供希望的菱形圖案?？梢栽黾訅汗?jié)的長度從而拉長該圖案，或減少至只有三根緯紗的長度，從而壓縮該菱形圖案。通過使用織物在其上編織的具有完美提花能力的特殊織機(jī)，織物設(shè)計(jì)者可以提供出許多有趣的復(fù)雜圖案。
在圖解說明的這些實(shí)施方案中，所有的經(jīng)紗和緯紗具有大體相同的直徑，并以單絲表示?？捎闷渌喚€代替這些紗線之一或更多。例如，用來形成經(jīng)紗壓節(jié)的壓印紗部分可以是一束直徑相同或不同的紗線，以產(chǎn)生浮雕致應(yīng)。它們可以是圓形的或非圓形的，如橫截面為橢圓形的、扁平的、長方形的或帶狀的。
圖11圖解說明了其中的浮雕層提供了以集結(jié)群的形式集結(jié)的并在集結(jié)群之間和之內(nèi)形成凹地的經(jīng)紗壓節(jié)84′。如圖所示，經(jīng)紗壓節(jié)84′的長度從3-7根緯紗進(jìn)行變化。如與前述實(shí)施方案一樣，包含有緯紗83和經(jīng)紗84的承載層與次平面處的浮雕層是有差別的，緯節(jié)的頂端確定了在浮雕層頂面以下至少為形成經(jīng)紗節(jié)壓印紗直徑30％的中間層。在圖解說明的編織組織中，該平面處于經(jīng)紗壓節(jié)直徑的85％和100％之間。
圖12圖解說明了在承載層的緯紗93和經(jīng)紗94上面的浮雕層中有壓印紗部分94′的織物90。經(jīng)紗壓節(jié)94′的結(jié)合產(chǎn)生了類似于魚的更復(fù)雜的圖案。
圖13圖解說明了織物100，其中壓印紗106為扁平紗，在本例中是橢圓形橫截面的，在承載層中的經(jīng)紗104為帶狀紗。在本例中緯紗103是圓形的。在圖13中所示的織物100提供了具有降低厚度而不損失強(qiáng)度的穿透干燥織物。
圖14圖解說明了穿透干燥織物110，其中壓印紗116是圓形的，以提供浮雕層。在承載層中，該織物包含有與圓形緯紗113交織的扁平經(jīng)紗114。
圖15圖解說明了包括有與承載層中緯紗123交織的扁平經(jīng)紗124的織物120。在圖案層中，經(jīng)紗壓節(jié)由扁平經(jīng)紗126和圓形經(jīng)紗126′的組合而形成。
對于熟練的織物設(shè)計(jì)者來說，通過在織物的經(jīng)紗中組合扁平的、帶狀的和圓形的紗線，可得到許多不同的組合那是顯而易見的。
圖16圖解說明了具有“針刺繡花”壓紗進(jìn)入基礎(chǔ)織物結(jié)構(gòu)中的提花裝置的長網(wǎng)織機(jī)，以產(chǎn)生疊加在承載層上的浮雕層。
該圖說明了從若干經(jīng)紗體系至織機(jī)提供經(jīng)紗的后軸150。如本領(lǐng)域是已知的，還可使用另外的后軸。向前拉伸經(jīng)紗，通過由齒桿、凸輪和/或杠桿控制的許多綜絖151，以在穿透干燥織物的承載層中提供希望的編織圖案。在綜絖151的前面提供了提花裝置，以控制不由綜絖151控制的另外的經(jīng)紗。拉伸通過提花綜絖的經(jīng)紗可以從后軸150引出，或者可以從織機(jī)后面的粗紗架(未畫出)引出。將經(jīng)紗通過對應(yīng)安裝在筘座上的筘153，以將緯紗對154處所示的織物的織口進(jìn)行打緯。經(jīng)過織機(jī)的前部并經(jīng)過胸輥155，取出該織物，送至織物卷取輥156。最好用電子裝置控制提花裝置152的綜絖，以在生產(chǎn)出的穿透干燥織物的浮雕層中提供任何希望的編織圖案。提花控制使得織物浮雕層中織物圖案的無限選擇成為可能。提花裝置可以控制浮雕層的壓印經(jīng)紗，從而與由綜絖151形成的承載層以任何希望的順序聯(lián)鎖，或與織機(jī)的經(jīng)紗提供裝置所允許的承載層聯(lián)鎖。
盡管在此所述的紡織物的主要特征是存在長的MD突起節(jié)，以賦予未起皺穿透干燥紙頁以CD伸長率，但應(yīng)該明白，預(yù)期能產(chǎn)生明顯突在干燥織物平面上面的相當(dāng)?shù)纳扉LMD區(qū)域的其它織物制造工藝也能給出類似的紙頁特性。它們的例子包括如Johnso等人(US4,514,345)講授的或“rapid prototyping”工藝(MechanicalEngineering，1991年4月，第34-43頁)建議的將紫外固化的聚合物應(yīng)用到傳統(tǒng)織物的表面上。
圖17是根據(jù)本發(fā)明制得的薄頁紙的橫截面圖(放大50倍)。上邊的橫截面是沿橫向觀測的，下邊的橫截面是沿縱向觀測的，兩者都說明通過在穿透干燥織物中突出的經(jīng)紗節(jié)，在薄頁紙中產(chǎn)生了垂直的突起物。如圖所示，突起物的高度可在一定的范圍內(nèi)變化，并且不需要全都是同一高度。在該照片中，在相同的薄頁紙上，兩個(gè)橫截面具有彼此緊靠著的兩個(gè)不同的突起物。本發(fā)明產(chǎn)品的特點(diǎn)就是紙頁的密度是均一的或基本上均一的。除紙頁均衡以外，突起物不具有不同的密度。
圖18是MD挺度對許多薄頁紙產(chǎn)品松厚度的作圖。在某些例子中，對于考慮到厚度和多層影響的定量挺度的GMM/GMT，MD挺度值表明是改善了。已知MD挺度值與入對大量產(chǎn)品的挺度的感覺有關(guān)，并可以MD斜率(以Kg表示)乘以紙頁厚度(μm)除以層數(shù)的商的平方根來計(jì)算。[MD挺度＝(MD斜度)(紙頁厚度/層數(shù))1/2]。本發(fā)明紙頁的特征在于MD挺度值為100Kg－μm1/2或更低。在其將低MD挺度和高松厚度組合的能力上，這些紙頁是獨(dú)特的。
圖19是將本發(fā)明制得的產(chǎn)品的WCB、LER和WS與若干個(gè)競爭產(chǎn)品進(jìn)行比較。U1、U2、U3和U4為本發(fā)明制得的并分別在實(shí)施例10-13中詳細(xì)描述的產(chǎn)品，C1至C6是市售浴巾紙產(chǎn)品。更具體地說，C1-C3為CHARMIN的三個(gè)試樣，而C4-C6分別為COTTONELLE，QUILTED NORTHERN和ULTRA-CHARMIN。就同時(shí)取得高數(shù)值的WCB、LER和WS的能力而言，本發(fā)明的薄頁紙是優(yōu)異的。測量WCB、LER和WS的測試方法說明如下。
Instron 4502 Universal Testing Machine用于本試驗(yàn)。100KN的測力計(jì)安裝在橫梁的下邊。固定地安裝2.25英寸直徑的Instron壓板。下壓板被支撐在滾珠軸承上，以能與上壓板理想的對準(zhǔn)。松開三個(gè)用于下壓板的定位螺栓，在約50磅載荷時(shí)，使上壓板與下壓板接觸，然后擰緊定位螺栓，以將下壓板固定在該位置。當(dāng)上壓板與下壓板在8-50磅的載荷下接觸時(shí)，該移距(測得的上壓板至參考平面的距離)必須調(diào)零。在自由懸掛狀態(tài)，測力計(jì)必須調(diào)零。在進(jìn)行測量之前，必須使Instron和測力計(jì)加熱一小時(shí)。
Instron單元連接至帶有IEEE板用于獲得數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)操縱的個(gè)人計(jì)算機(jī)上。該計(jì)算機(jī)裝有Instron Series XII軟件(1989發(fā)行)和版本2的硬件。
在加熱以及測力計(jì)和移距調(diào)零之后，將上壓板升至約0.2英寸的高度，以使試樣能插在壓板之間。然后將Instron的控制輸入計(jì)算機(jī)中。
通過使用Instron Serieo Cyclic Test軟件(版本1.11)建立了儀器順序。該編程順序作為參數(shù)文件儲存。參數(shù)文件有由3個(gè)“循環(huán)程序塊”(指令表)組成如下的7個(gè)“標(biāo)記”(離散事件)，標(biāo)記1程序塊1標(biāo)記2程序塊2標(biāo)記3程序塊3標(biāo)記4程序塊2標(biāo)記5程序塊3標(biāo)記6程序塊1標(biāo)記7程序塊3。
程序塊1指示十字光標(biāo)以0.75吋/分下降，直至加上0.1磅的載荷為止(由于壓縮被定義為負(fù)力，因此，Instron裝置為-0.1磅)?？刂剖峭ㄟ^位移進(jìn)行的。當(dāng)達(dá)到標(biāo)定負(fù)載時(shí)，將施加的負(fù)載降至零。
程序塊2控制十字光標(biāo)的負(fù)載從0.05磅至最高8磅，然后以0.2吋/分的速度返回至0.05磅。用Instron軟件，控制方式是位移，限定的種類是負(fù)載，第一級為-0.05磅，第二級為-8磅，停延時(shí)間為零秒，變換數(shù)為2(壓縮然后放松)；對于程序塊的末端，確定了“無作用”。
程序塊3使用位移控制和限定的種類，從而簡易地將十字光標(biāo)以4英寸/分的速度升高，停延時(shí)間為零。其它的Instron軟件置位在第一級中為零，在第二級中為0.15英寸，變換1次，在程序塊的末端“無作用”。如果未壓縮的試樣厚度大于0.15英寸，那么必須改進(jìn)程序塊，從而將十字光標(biāo)升至適當(dāng)?shù)母叨龋冶仨氂涗洸⒆⒚髯兏怠?br> 當(dāng)在上面給出的程序(標(biāo)記1-7)中進(jìn)行操縱時(shí)，Instron順序以0.025磅/吋2壓縮試樣(0.1磅壓力)，放松然后再壓縮至2磅/吋2(8磅壓力)，解壓后，將十字光標(biāo)升至0.15英寸，然后再將試樣壓至2磅/吋2，放松然后將十字光標(biāo)升至0.15英寸，再壓至0.025磅/吋2(0.1磅壓力)，然后升高十字光標(biāo)。對于程序塊2而言，必須以不大于每0.004英寸或0.03磅壓力(無論哪個(gè)先出現(xiàn))的間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，對于程序塊1而言，該間隔為不大于0.003磅壓力。一旦測試開始，將經(jīng)過稍少于2分鐘的時(shí)間直至Instron順序結(jié)束。
集合Series XII軟件的數(shù)據(jù)輸出，以提供在標(biāo)志1，2，4和6峰值負(fù)載(每個(gè)均為0.025和2.0磅/吋2)時(shí)的移距(厚度)，標(biāo)記2和4(兩次壓至2.0磅/吋2)的加載能量，兩個(gè)加載能量的比值(第二個(gè)2磅/吋2循環(huán)/第一個(gè)2磅/吋2循環(huán))，以及最終厚度對起始厚度的比值(最后的厚度對第一個(gè)0.025磅/吋2壓縮時(shí)厚度的比值)。
在執(zhí)行程序塊1和2期間，在屏幕上將負(fù)載對厚度結(jié)果進(jìn)行作圖。
將轉(zhuǎn)化薄頁紙?jiān)嚇釉?美國)制漿造紙技術(shù)協(xié)會(TAPPI)調(diào)節(jié)室(73°F，50％相對濕度)中調(diào)節(jié)至少24小時(shí)。從紙卷上退取一段3孔或4孔的打孔紙，并在這些孔處進(jìn)行折疊，以形成Z-或W-折疊的紙堆。然后將該紙堆沖切成2.5英寸的方塊，方塊是從折疊紙堆的中央切取的。然后測量切取方塊的質(zhì)量精確至10mg或更精確。切取試樣的質(zhì)量最好在0.5g左右，并在0.4和0.6g之間；如果不在此范圍，在紙堆中的紙頁數(shù)必須進(jìn)行調(diào)節(jié)。(在該研究過程中，已證明每堆紙中含3層或4層紙頁適用于所有的操作；在用三層紙頁和四層紙頁進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，不會出現(xiàn)濕回彈性能結(jié)果的明顯不同)。
在70-73°F，利用去離子水的精細(xì)噴霧均勻地施加水。這可通過使用帶有阻止絕大部分噴霧的容器或其它擋板的常規(guī)塑料噴霧瓶，只允許外表約20％的噴霧泡-細(xì)霧-到達(dá)試樣上而實(shí)現(xiàn)。如果適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行操作的話，在噴霧期間試樣上不會出現(xiàn)大水滴形成的濕斑，但試樣將均勻地被濕潤。在進(jìn)行噴霧期間，噴霧源必須與試樣保持至少6英寸的距離。目的是使試樣部分飽和至0.9-1.6的水份比率(g水/g纖維)。
在噴霧期間，使用平坦的多孔支架來固定試樣，同時(shí)防止了在可能浸入試樣邊緣并出現(xiàn)濕斑的支承表面上形成大水滴。在本研究中，使用開孔的網(wǎng)狀發(fā)泡材料，但是如吸水性泡沫材料的其它材料也能滿足需要。
對于3層紙頁的紙堆，3層紙頁必須是分離的，并彼此鄰接地置于多孔支架上。必須均勻地施加水霧，使用固定的噴霧數(shù)(固定次數(shù)地操作噴霧瓶)，從兩個(gè)或三個(gè)方向連續(xù)地噴霧至分離的紙頁上，該數(shù)是通過逐次逼近法確定的，以獲得標(biāo)定的濕度值。將試樣迅速反轉(zhuǎn)并再用固定的噴霧數(shù)進(jìn)行噴霧，以降低紙頁Z方向的濕度梯度。按原程序和相應(yīng)的紙頁原始取向重新安裝紙堆。以至少10mg的精確度迅速稱重重新安裝的紙堆，然后放在Instron下壓板的中心，隨后用計(jì)算機(jī)啟動(dòng)Instron測試順序。在試樣和水霧首次接觸和測試順序啟動(dòng)之間經(jīng)歷的時(shí)間不大于60秒，通常為45秒。
當(dāng)要用每堆4層紙頁時(shí)，這些紙頁將比3層紙堆的場合更厚，并且，當(dāng)濕潤時(shí)將造成增加處理的問題。在濕潤期間，不是單獨(dú)地將每4層一堆進(jìn)行處理，而是將4層的紙堆分成每兩層一堆的兩個(gè)紙堆，將這兩個(gè)紙堆并排放在多孔基片上。如上所述進(jìn)行噴霧，以弄濕紙堆的頂層紙頁。然后將這兩個(gè)紙堆反轉(zhuǎn)，并再噴霧約相同的水量。在該處理過程中，盡管每個(gè)紙頁只從一面濕潤，但是與3層紙頁的紙堆相比，在四層紙頁的紙堆中，通常通過減小的紙頁厚度部分減輕了每張紙頁中Z方向濕度梯度的可能性。(用相同紙頁的3層和4層紙頁的紙堆進(jìn)行限定的測試時(shí)沒顯示出明顯的差別，這表示，在壓縮濕回彈性能測量中，紙頁中Z方向濕度梯度即使存在也不會是重要的因素)。在加完水份后，如先前3層紙堆的情況所述，將紙堆重新安裝，稱重并置于Instron裝置中進(jìn)行測試。
Instron測試后，將試樣置于105℃的對流烘箱中干燥。當(dāng)試樣完全干燥(至少20分鐘后)時(shí)，記錄干重。(如果不采用熱平衡，那么必須在從烘箱取出試樣幾秒中內(nèi)稱取試樣重量，這是因?yàn)樗輰⒀杆俦辉嚇游?保留水份比率在0.9-1.6的試樣的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)表明，在該范圍WCB、LER和WS的數(shù)值將是相當(dāng)恒定的。
下面來研究濕回彈性的三個(gè)測量。第一個(gè)測量是試樣在第一次壓縮循環(huán)至0.2磅/吋2的峰值負(fù)載時(shí)的松厚度，以后稱為“濕壓縮松厚度”或WCB。該松厚度是動(dòng)態(tài)取得的，它不同于在0.2磅/吋2松厚度的靜態(tài)測量值。第二個(gè)測量被稱為“濕回彈或WS，它是在測試順序最后時(shí)在0.025磅/吋2時(shí)測得的試樣厚度與在測試順序開始時(shí)在0.025磅/吋2時(shí)測得的試樣厚度的比值。第三個(gè)測量是“加載能量比值”或LER，它是在單一測試順序期間，第二次壓縮至2磅/吋2的加載能量與第一次這樣的壓縮的加載能量的比值。對于從沒有負(fù)載加至2磅/吋2的峰值負(fù)載的試樣而言，加載能量等于施加的負(fù)載對厚度作圖的曲線下的面積。加載能量的單位為英寸-磅。如果壓縮后材料塌陷，那就損失了松厚度，隨后的壓縮將需要很少的能量，這將導(dǎo)致低的LER。對于純彈性材料，彈回或LER是唯一的。在此所述的這三個(gè)測量與紙堆的層數(shù)相對無關(guān)，并用作濕回彈性能的有用的測量。LER和WS都以百分?jǐn)?shù)表示。
典型的浴巾紙和搽面紙具有35-50％的LER值。對于沒有永久濕強(qiáng)樹脂的濕松厚材料而言，如圖19中未起皺的穿透干燥的浴巾紙所示，超過50％的LER值，那是異乎尋常地好。對于典型的薄頁紙，濕彈回在40％-50％的范圍，當(dāng)超過50％時(shí)，表明具有良好的濕回彈性能。對于沒有永久濕強(qiáng)樹脂的松厚薄頁紙而言，如通過未起皺的穿透干燥的薄頁紙取得的超過60％的WS值，那是超乎尋常的。如果該材料原本就緊密或如果在機(jī)械壓縮前弄濕對原本松散的材料塌陷，那么LER和WS很高，但原始松厚度和WCB將很低。要取得高LER，高WS和高WCB的唯一可能性，那就是該松厚結(jié)構(gòu)是否具有優(yōu)異的濕回彈性能。松厚但不可壓縮的材料也能顯示出高的濕回彈性能，但將是非常挺硬，以致不能用作搽面紙或浴巾紙。實(shí)施例1為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，使用基本上如圖1所說明的方法生產(chǎn)未起皺的穿透干燥的薄頁紙。更具體地說，制得了三層的單層浴巾紙，其中外層包含有分散的、非結(jié)合的Cenibra桉樹纖維，中間層含有精磨的北方針葉木硫酸鹽法纖維。
在成形之前，在10％濃度將桉樹纖維制漿15分鐘，并脫水至30％濃度。然后將該紙漿送至每噸3.2馬力-天(2.6Kw天/噸)功率輸出，在160°F(70℃)操作的Maule軸向分散器(shaftdisperser)。分散后，以每噸干纖維15磅Berocell的用量(0.75％，重量)向紙漿中添加軟化劑(Berocell 596)。
在4％濃度將針葉木纖維制漿30分鐘，然后稀釋至3.2％濃度，與此同時(shí)將分?jǐn)?shù)的、非結(jié)合的桉樹纖維稀釋至2％濃度。在分散的桉樹纖維層/精磨的針葉木纖維層/分散的桉樹纖維層中，所有成層的紙頁的重量分別為35％/30％/35％。將中間層精制至所要求的程度，以取得目標(biāo)強(qiáng)度值，而外層提供表面柔軟度和松厚度。以中間層為基準(zhǔn)，以10-13磅(4.5-5.9Kg)/噸紙漿的用量將Parez631NC添加至中間層。
用在網(wǎng)前箱的兩個(gè)中間層中有精磨北方針葉木硫酸鹽漿的四層網(wǎng)前箱形成濕紙幅，從而生產(chǎn)所述的單一中間層的三層產(chǎn)品。使用將堰板切出約3英寸(75mm)切口的產(chǎn)生湍流的板和伸出堰板約6英寸(150mm)的層分配器。另外還使用伸出堰板約6英寸(150mm)的撓性唇板伸出部分，如在Farrington，Jr.的US 5,129,988(1992，7，14)中講授的，其標(biāo)題為“Extended Flexible headbox Slicewith Parallel Flexible Lip Extension and Extended InternalDividers”，在此引入作為參考。實(shí)際的堰板開口約為0.9英寸(23mm)，并且，在所有四個(gè)網(wǎng)前箱層中的水流量是可比較的。送至網(wǎng)前箱的漿濃約為0.09％(重量)。
在雙網(wǎng)、真空成形輥的成形器上形成最終三層的紙頁；該成形器帶有分別為Lindsay 2164和Asten 866織物的成形織物。成形織物的運(yùn)行速度為11.9m/sec.。在將新形成的紙幅送至以9.1m/sec.(30％急送)運(yùn)行的引紙織物之前，利用從成形織物下面的真空吸水，將其脫水至約20-27％濃度。引紙織物為Appleton Wire94M。使用建立起約6-15英寸(150-380mm)汞柱真空度的真空板將紙幅遞至引紙織物。
然后將紙幅送至穿透干燥織物(先前圖2所述的以及如圖9所說明的Lindsay T216-3)。該穿透干燥織物以9.1m/sec.的速度運(yùn)行。將紙幅穿過控制在約350°F(175℃)的Honeycomb穿透干燥器，并干燥至最終約94-98％的干度。然后在20英寸(51cm)直徑的鋼輥和20.5英寸(52.1cm)直徑的、110 P & J Hardmess橡膠包覆的輥之間，以0.040英寸(0.10cm)的固定間隙壓光形成的未起皺的薄頁紙。橡膠包覆層的厚度為0.725英寸(1.84cm)。
形成的壓光薄頁紙性能如下定量，16.98磅/2880英尺2；CD伸長率，8.6％；松厚度，13.18cm3/g；幾何平均模量除以幾何平均抗張強(qiáng)度，3.86Km/Kg；吸水能力，11.01g水/g纖維；MD挺度，68.5Kg-μm1/2；MD抗張強(qiáng)度，714g/3英寸寬的試樣；CD抗張強(qiáng)度，460g/3英寸寬的試樣。實(shí)施例2如實(shí)施例1所述制備未起皺的穿透干燥的浴巾紙，所不同的是穿透干燥織物用圖2中所述的Lindsay T116-3替換。
形成的薄頁紙性能如下定量，17.99磅/2880英尺2；CD伸長率，8.5％；松厚度，17.57cm3/g；幾何平均模量除以幾何平均抗張強(qiáng)度，3.15Km/Kg；吸水能力，11.29g水/g纖維；MD挺度，89.6Kg-μm1/2；MD抗張強(qiáng)度，753g/3英寸寬的試樣；CD抗張強(qiáng)度，545g/3英寸寬的試樣。實(shí)施例3如實(shí)施例1所述制備單層未起皺的、穿透干燥的浴巾紙，所不同的是該紙頁的桉樹纖維與針葉木纖維的比為25/75。精制針葉木層，以取得希望的強(qiáng)度值。以25磅/噸的用量將Kymene 557LX加至整個(gè)配料中。
最終產(chǎn)品的性能如下定量，13.55磅/2880英尺2；CD伸長率，20.1％；松厚度，24.89cm3/g；MD挺度，74.5Kg-μm1/2；幾何平均模量除以幾何平均抗張強(qiáng)度，3.13Km/Kg；MD抗張強(qiáng)度，777g/3英寸寬的試樣，CD抗張強(qiáng)度，275g/3英寸寬的試樣。實(shí)施例4除未壓光外，如實(shí)施例2所述制備單層未起皺的、穿透干燥的浴巾紙。形成紙頁的性能如下定量，17.94；CD伸長率13.2％；松厚度22.80cm3/g；MD挺度，120.1Kg－μm1/2；幾何平均模量除以幾何平均抗張強(qiáng)度，3.35Km/Kg；吸水能力，12.96；MD抗張強(qiáng)度，951g/3英寸寬試樣，CD抗張強(qiáng)度，751g/3英寸寬試樣。實(shí)施例5為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，除使用不同的成形器以外，利用基本上如圖1所述的方法制備單層、未起皺的、穿透干燥的毛巾紙。更具體地說，在成形前，利用浮選和洗滌步驟，將由13％的白色和彩色紙條，37.5％的分選的辦公廢紙，19.5％的白色復(fù)印紙紙條和30％的涂布的白色亞硫酸鹽廢紙的原料混合物進(jìn)行脫墨。在形成紙頁前，分別以11磅/噸和3.5磅/噸的比例將Kymene 557LX和Quasoft 206與纖維漿液混合。
在帶有Lindsay Wire Pro 57B(圖1中的織物13)成形織物的平長網(wǎng)網(wǎng)案上，使用單通網(wǎng)前箱形成濕紙幅。成形器的運(yùn)行速度為6.0m/sec.。然后，在將新形成的紙幅遞至以5.5m/sec.(8％急送)運(yùn)行的引紙織物以前，利用從成形織物下面的真空吸水將其脫水至約20-27％的濃度。引紙織物為Asten 920。使用建立起約6-15英寸(150-380mm)汞柱真空的真空板，從而將紙幅遞至引紙織物。
然后將紙幅送至穿透干燥織物(Lindsay Wire T-34)，該織物如圖10中所述，具有72×32的網(wǎng)目支數(shù)，CD紗直徑為0.014英寸，MD紗直徑為0.014英寸(成雙經(jīng)紗)，每隔四根CD紗有一直徑為0.02的CD紗。該織物的平面差約0.012英寸，并且在橫向每直線英寸有10個(gè)壓節(jié)，每平方英寸有45個(gè)壓節(jié)。該穿透干燥織物的運(yùn)行速度約為5.5m/sec.。將該紙幅穿過控制在約350°F(175℃)的Honeycomb穿透干燥器，并干燥至最終的約94-98％的干度。
然后在兩個(gè)20英寸的鋼輥之間將該未起皺的薄頁紙壓光至約12-20磅/直線英寸。形成的紙頁的性能如下定量，39.8g/m2；CD伸長率，9.1％；松厚度，11.72cm3/g，吸水速率，2.94cm/15sec.。實(shí)施例6類似于實(shí)施例1制備單層、穿透干燥的浴巾紙，所不同的是具有如下的改變Lindsay T-124-1穿透干燥織物；Varisoft 3690 PG90(得自Witco Corporation)代替Berocell 596作為柔軟劑；約35％的急送。該紙頁具有下列順序的27％/16％/30％/27％的四層，分散的桉樹纖維/分散的桉樹纖維/北方針葉硫酸鹽纖維/分散的桉樹纖維(穿透干燥織物側(cè))。將卷筒紙的該紙頁在橡膠(110 P & J)壓光輥上用鋼輥進(jìn)行壓光，以給出最終的產(chǎn)品。
最終的產(chǎn)品具有如下性能定量，24.1磅/2880英尺2；CD伸長率，4.9％；松厚度，8.9cm3/g；幾何平均模量除以幾何平均抗張強(qiáng)度，4.04；吸水能力，8.94g水/g纖維；MD抗張強(qiáng)度，731g/3英寸寬試樣，CD抗張強(qiáng)度，493g/3英寸寬纖維；MD挺度，106Kg－μm1/2。實(shí)施例7類似于實(shí)施例1制備雙層、未起皺穿透干燥的浴巾紙，所不同的是有如下改變Lindsay T-124-1穿透干燥織物；Varisoft 3690PG90(得自Witco Corporation)代替Berocell 596作為柔軟劑；約35％的急送。該紙頁具有根據(jù)如下順序的40％/40％/20％的三層，分散的桉樹纖維/北方針葉木硫酸鹽纖維/北方針葉木硫酸鹽纖維(穿透干燥織物側(cè))。將卷筒紙的該紙頁在橡膠(110 P & J)壓光輥上用鋼輥進(jìn)行壓光，以給出最終的產(chǎn)品。
最終產(chǎn)品具有如下性能定量，23.5磅/2880英尺2；CD伸長率，6.8％；松厚度，8.5cm3/g；幾何平均模量除以幾何平均抗張強(qiáng)度，3.64；吸水能力，11.1g水/g纖維；MD抗張強(qiáng)度，678g/3英寸寬試樣，CD抗張強(qiáng)度，541g/3英寸寬；MD挺度，70.4Kg-μm1/2。實(shí)施例8類似于實(shí)施例1制備雙層、未起皺穿透干燥的搽面紙，所不同的是有如下改變。使用Lindsay T-216-4穿透干燥織物。在由A/B/C表示的三層中，每層分成40％/40％/20％，B層和C層是北方闊葉木、北方針葉木和桉樹纖維的摻混物，A層是純的分散的桉樹纖維。以所有基紙為基準(zhǔn)，該紙頁含有40％分散的桉樹纖維，10％的桉樹纖維，15％北方闊葉木纖維和35％北方針葉木纖維。層B&C包括有5Kg/噸的Parez-631NC和2Kg/噸的Kymene 557LX。置于穿透干燥織物一側(cè)的層A包含有7.5Kg/噸的Tegopren-6920(得自Goldschmidt化學(xué)公司)和7.5Kg/噸的Kymene 557LX。將卷筒紙的該紙頁在橡膠(50 P &- J)壓光輥上用鋼輥進(jìn)行壓光，以給出最終的層。用在外面的兩個(gè)分散的桉樹纖維面將兩層層合在一起，并進(jìn)行兩次壓光(一次是鋼輥對鋼輥，壓力為50磅/直線英寸，一次是鋼輥對橡膠輥，壓力為30磅/直線英寸)，以降低厚度。
最終的產(chǎn)品有如下性能定量，23.0磅/2880英尺2；CD伸長率，7.3％；松厚度，7.49cm3/g；幾何平均模量除以幾何平均抗張強(qiáng)度，3.45；吸水能力，12.0g水/g纖維；MD抗張強(qiáng)度，915g/3英寸寬，CD抗張強(qiáng)度，725g/3英寸寬；MD挺度，79.5Kg-μm1/2。實(shí)施例9類似于實(shí)施例8制備雙層、未起皺穿透干燥的搽面紙，所不同的是，將形成的層用在外面的分散的桉樹纖維側(cè)層合在一起，并再次壓光(鋼輥對鋼輥，壓力50磅/直線英寸)，以降低厚度。
最終產(chǎn)品具有如下性能定量，19.3磅/2880英尺2；CD伸長率，7.5％；松厚度，8.93cm3/g；幾何平均模量除以幾何平均抗張強(qiáng)度，3.99；吸水能力，13.5g水/g纖維；MD抗張強(qiáng)度，867g/3英寸寬；CD抗張強(qiáng)度，706g/3英寸寬；MD挺度，75.6Kg-μm1/2。實(shí)施例10為了說明本發(fā)明的優(yōu)異的濕完整性，利用如圖1所述的方法生產(chǎn)未起皺穿透干燥的薄頁紙。更具體地說，制備三層的單層浴巾紙，其中外層含有分散的、非結(jié)合的Cenibra桉樹纖維，中間層含有精磨的北方針葉木硫酸鹽纖維。
成形前，先在10％濃度將桉樹纖維制漿15分鐘，并脫水至30％的濃度。然后將該漿送至功率輸出為3.2馬力-天/噸(2.6Kw-天/噸)，在160°F(70℃)操作的Maule軸向分散器中。分散后，以每噸分散的干纖維7.0Kg分散劑的用量將柔軟劑(Varisoft3690 PG90)加至該紙漿中。
將針葉木纖維在4％的濃度制漿30分鐘，并在成漿后稀釋至3.2％的濃度，同時(shí)將分散的、非結(jié)合的桉樹纖維稀釋至2％濃度。在分散的桉樹纖維層/精磨針葉木纖維層/分散的桉樹纖維層中，整個(gè)層狀紙頁重量分成27％/46％/27％。精制中間層至所要求的程度，以取得目標(biāo)強(qiáng)度值，而外層提供表面柔軟度和松厚度。以中間層為準(zhǔn)，以4.0Kg/噸紙漿的用量將Parez 631NC加至中間層。
使用網(wǎng)前箱的兩個(gè)中間層中有精磨北方針葉木硫酸鹽紙漿的四層網(wǎng)前箱形成濕紙幅，從而生產(chǎn)所述的單一中間層的三層的產(chǎn)品。使用將堰板切出約3英寸(75mm)切口產(chǎn)生湍流的板和伸出堰板約6英寸(150mm)的層分配器。實(shí)際的堰板開口約為0.9英寸(23mm)，并且在所有四個(gè)網(wǎng)前箱層中的水流量是可比較的。送至網(wǎng)前箱的漿濃約為0.09％重量。
在雙網(wǎng)、真空成形輥的成形器上形成最終三層的紙頁；該成形器帶有分別為Lindsay 2164和Asten 866織物的成形織物。成形織物的運(yùn)行速度為12m/sec.。在將新形成的紙幅送至以9.1m/sec.(30％急送)運(yùn)行的引紙織物之前，利用從成形織物下面的真空吸水，將其脫水至約20-27％的濃度。引紙織物為Appleton Wire94M。使用建立起約6-15英寸(150-380mm)汞柱真空度的真空板將紙幅遞至引紙織物。
然后，將紙幅送至在此所述的立體穿透干燥織物(Lindsay WireT-124-1)。該穿透干燥織物以9.1m/sec.的速度運(yùn)行。將紙幅穿過控制在約350°F(175℃)的Honeycomb穿透干燥器，并干燥至最終約94-98％的干度。然后，在20英寸(51cm)直徑的鋼輥和20.5英寸(52.1cm)直徑的、110 P&J Hardness橡膠包覆的輥之間，以0.040英寸(0.10cm)的固定間隙壓光形成的未起皺的薄頁紙。橡膠包覆層的厚度為0.725英寸(1.84cm)。
形成的未起皺穿透干燥紙頁具有如下性能定量，20.8磅/2880英尺2；MD抗張強(qiáng)度，713g/3英寸寬；MD伸長率，17.2％；CD抗張強(qiáng)度，527g/3英寸寬；CD伸長率，4.9％；WCB，5.6cm3/g；LER，55.6％；WS，62.9％。實(shí)施例11除了定量定在24磅/2880英尺2以外，和用基本上如實(shí)施例10所述的方法，制備未起皺穿透干燥的薄頁紙。
形成的未起皺穿透干燥紙頁具有如下性能定量，24.1磅/2880英尺2；MD抗張強(qiáng)度，713g/3英寸寬；MD伸長率，17.1％CD抗張強(qiáng)度，493g/3英寸寬CD伸長率，4.9％WCB，5.3cm3/g；LER，55.8％WS，64.4％。實(shí)施例12利用基本上如實(shí)施例10所述的方法，制備未起皺穿透干燥的薄頁紙，所不同的是，用分散的、非結(jié)合的南方闊葉木纖維代替分散的、非結(jié)合的桉樹纖維。形成的未起皺穿透干燥紙頁具有如下性能定量，20.3磅/2880英尺2；MD抗張強(qiáng)度，747g/3英寸寬；MD伸長率，17.5％；CD抗張強(qiáng)度，507g/3英寸寬；CD伸長率，5.5％；WCB，5.4cm3/g；LER，53.6％WS，60.8％。實(shí)施例13利用基本上如實(shí)施例10所述的方法，制備未起皺穿透干燥的薄頁紙，所不同的是，定量定在18磅/2880英尺2；使用LindsayT-216-3A穿透干燥織物，Berocell 596用作分散劑。進(jìn)一步對紙頁進(jìn)行機(jī)外壓光。形成的未起皺穿透干燥的紙頁具有如下性能定量，17.5磅/2880英尺2；MD抗張強(qiáng)度，1139g/3英寸寬；MD伸長率，21.2％；CD抗張強(qiáng)度，1062g/3英寸寬；CD伸長率，6.8％；WCB，5.23cm3/g；LER，53.4％；WS，64.2％。
很顯然，前面給出的例子只是說明性的，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限定，本發(fā)明的范圍是由下述權(quán)利要求以及其所有的等同物確定的。
權(quán)利要求
1.一種制備薄頁紙的方法，包括(a)將濃度約為1％或更低的造紙纖維的水懸浮液沉積在成形織物上，以形成一濕紙幅；(b)將該濕紙幅脫水至約20-30％的濃度；(c)將脫水的紙幅從成形織物傳送至運(yùn)行速度比成形織物慢約10-80％的引紙織物上；(d)將紙幅傳送至穿透干燥織物上，在穿透干燥織物上，該紙幅被微觀地重排，以與穿透干燥織物的表面相一致，所述的穿透干燥織物具有約5-300個(gè)壓節(jié)/英寸2，這些壓節(jié)高出所述織物平面至少約0.005英寸；(e)穿透干燥該紙幅。
2.權(quán)利要求1的方法，其中壓節(jié)數(shù)約為10-150/英寸2。
3.權(quán)利要求1的方法，其中壓節(jié)數(shù)約為10-75/英寸2
4.權(quán)利要求1的方法，其中引紙織物具有約5-300個(gè)壓節(jié)/英寸2，所述壓節(jié)突在該引紙織物平面上約0.005英寸或更大。
5.權(quán)利要求4的方法，其中引紙織物的壓節(jié)約為10-150/英寸2。
6.權(quán)利要求4的方法，其中引紙織物的壓節(jié)約為10-75/英寸2。
7.權(quán)利要求1或4的方法，其中對穿透干燥的紙幅進(jìn)行壓光。
8.權(quán)利要求1或4的方法，其中穿透干燥的紙幅是起皺的。
9.權(quán)利要求1或4的方法，其中穿透干燥的紙幅是未起皺的。
10.一種制備薄頁紙的方法，包括(a)將濃度約為1％或更低的造紙纖維的水懸浮液沉積在成形織物上，以形成一濕紙幅；(b)將該濕紙幅脫水至約20-30％的濃度；(c)將脫水的紙幅從成形織物轉(zhuǎn)送至運(yùn)行速度比成形織物慢約10-80％的引紙織物上，所說的引紙織物具有約5-300個(gè)壓節(jié)/英寸2，所述壓節(jié)高出引紙織物平面至少約0.005英寸，在該引紙織物上，該紙幅被微觀地重排，以與引紙織物的表面相一致；(d)將該紙幅轉(zhuǎn)送至穿透干燥織物，并將紙幅進(jìn)行干燥。
11.權(quán)利要求10的方法，其中壓節(jié)數(shù)約為10-150/英寸2。
12.權(quán)利要求10的方法，其中壓節(jié)數(shù)約為10-75/英寸2。
13.一種未起皺的、穿透干燥的薄頁紙，其定量為約10-70g/m2，并有高度為約0.005英寸或更高的、大約5-300/英寸2的突起物，該突起物與穿透干燥織物上的壓節(jié)相一致，所述薄頁紙的橫向伸長率約為9％或更大。
14.權(quán)利要求13的薄頁紙，每平方英寸有約10-150個(gè)突起物。
15.權(quán)利要求13的薄頁紙，每平方英寸有約10-75個(gè)突起物。
16.權(quán)利要求13的薄頁紙，其中，突起物的高度約為0.005-0.05英寸。
17.權(quán)利要求13的薄頁紙，其中突起物的高度約為0.005-0.03英寸。
18.權(quán)利要求13的薄頁紙，其中突起物的高度約為0.01-0.02英寸。
19.權(quán)利要求13的薄頁紙，其橫向伸長率約為10-25％。
20.權(quán)利要求13的薄頁紙，其橫向伸長率約為10-20％。
21.權(quán)利要求13的薄頁紙，其松厚度約為12cm3/g或更大。
22.權(quán)利要求13的薄頁紙，其松厚度約為12-25cm3/g。
23.權(quán)利要求13的薄頁紙，其松厚度約為15-20cm3/g。
24.權(quán)利要求13的薄頁紙，以幾何平均模量對幾何平均抗張強(qiáng)度的比值測得的柔韌性為4.25Km/Kg或更小。
25.權(quán)利要求13的薄頁紙，以幾何平均模量對幾何平均抗張強(qiáng)度的比值測得的柔韌性約為2-4.25Km/Kg。
26.權(quán)利要求13的薄頁紙，具有約2.5英寸/15秒或更大的吸水速率。
27.權(quán)利要求13的薄頁紙，具有約2.5-4英寸/15秒的吸水速率。
28.權(quán)利要求13的薄頁紙，具有約3-3.5英寸/15秒的吸水速率。
29.權(quán)利要求13的薄頁紙，具有約12g水/g纖維或更高的吸水能力。
30.一種未起皺的、穿透干燥的薄頁紙，其定量約為10-70g/m2，并具有與穿透干燥織物上的壓節(jié)相一致的約10-50個(gè)突起物/英寸2，所述薄頁紙的橫向伸長率約為9％或更大，松厚度約為12cm3/g或更大，以幾何平均模量對幾何平均抗張強(qiáng)度的比值測得的柔韌性為4.25或更小，吸水能力約為12g水/g纖維或更大。
31.一種未起皺的、穿透干燥的薄頁紙，其定量約為10-70g/m2，并具有與穿透干燥織物上的壓節(jié)相一致的約5-300個(gè)突起物/英寸2，所述薄頁紙的松厚度約為12cm3/g或更大。
32.權(quán)利要求31的薄頁紙，其具有約12-25cm3/g的松厚度。
33.權(quán)利要求31的薄頁紙，其具有約15-20cm3/g的松厚度。
34.權(quán)利要求31的薄頁紙，其具有約11或更大的吸水能力。
35.權(quán)利要求31的薄頁紙，其具有約9％或更高的CD伸長率。
36.權(quán)利要求31的薄頁紙，通過幾何平均模量對幾何平均抗張強(qiáng)度的比值測得的其柔韌性約為4.25或更小。
37.一種穿透干燥的薄頁紙，其具有約為10-70g/m2的定量以及約5-300個(gè)/英寸2與穿透干燥織物的壓節(jié)相應(yīng)的突起物，所述薄頁紙具有約9％或更高的CD伸長率、約12cm3/g或更高的松厚度、以及4.25或更小的通過幾何平均模量對幾何平均抗張強(qiáng)度的比值測得的柔韌性。
38.一種薄頁紙，其具有約為10-70g/m2的定量以及約5-300個(gè)/英寸2與造紙織物的壓節(jié)相應(yīng)的突起物，所述薄頁紙具有約12cm3/g或更高的松厚度和約4.25或更小的通過幾何平均模量對幾何平均抗張強(qiáng)度的比值測得的柔韌性。
39.一種穿透干燥的薄頁紙，其具有約10-70g/m2的定量和約5-300個(gè)/英寸2的突起物，所述突起物的高度約為0.005英寸或更大并與穿透干燥織物上的壓節(jié)相一致，所述薄頁紙具有約100Kg-μm1/2或更小的MD挺度值和約12cm3/g或更大的松厚度。
40.權(quán)利要求39的薄頁紙，其中薄頁紙是未起皺的。
41.權(quán)利要求39的薄頁紙，其中MD挺度值約為75Kg-μm1/2或更小。
42.權(quán)利要求39的薄頁紙，其中MD挺度值約為50Kg-μm1/2或更低。
43.一種適用于搽面紙或浴巾紙的壓光未起皺穿透干燥的薄頁紙，其具有約10-70g/m2的定量和約5-300個(gè)/英寸2與穿透干燥織物上壓節(jié)相一致的突起物，所述薄頁紙具有約7.0cm3/g或更大的松厚度。
44.權(quán)利要求43的薄頁紙，其具有約4％或更高的CD伸長率。
45.權(quán)利要求43的薄頁紙，其具有約9.0或更大的吸水能力。
46.權(quán)利要求43的薄頁紙，其具有約100Kg-μm1/2或更小的MD挺度。
47.權(quán)利要求43的薄頁紙，其具有約75Kg-μm1/2或更小的MD挺度。
48.權(quán)利要求43的薄頁紙，其具有約50Kg-μm1/2或更小的MD挺度。
49.一種單層或多層的柔軟薄頁紙產(chǎn)品，所述的薄頁紙具有約4.5或更大的WCB、約50％或更高的LER以及約50％或更高的WS。
50.權(quán)利要求49的薄頁紙產(chǎn)品，其具有約5.0或更大的WCB。
51.權(quán)利要求49的薄頁紙產(chǎn)品，其具有約55％或更高的LER。
52.權(quán)利要求49的薄頁紙產(chǎn)品，其具有約60％或更高的WS。
53.權(quán)利要求49的薄頁紙產(chǎn)品，其具有約5.0或更大的WCB、約55％或更高的LER以及約69％或更高的WS。
54.權(quán)利要求49的薄頁紙產(chǎn)品，其中的各層均為穿透干燥的層。
55.權(quán)利要求49的薄頁紙產(chǎn)品，其中的各層均為未起皺穿透干燥的層。
56.權(quán)利要求55的薄頁紙產(chǎn)品，其具有約5.0或更大的WCB、約50％或更高的LER以及約50％或更高的WS。
57.權(quán)利要求55的薄頁紙產(chǎn)品，具有約4.5或更大的WCB、約50％或更高的LER以及約60％或更高的WS。
58.權(quán)利要求55的薄頁紙產(chǎn)品，具有約5.0或更大的WCB、約55％或更高的LER以及約60％或更高的WS。
59.一種制備柔軟、未起皺、穿透干燥的薄頁紙產(chǎn)品的方法，包括(a)形成濃度約為20％或更大的造紙纖維的水懸浮液；(b)在通過具有約1馬力-天/噸干纖維或更大功率輸出的外部熱源提供的約140°F或更高的溫度下對該水懸浮液進(jìn)行機(jī)械處理；(c)將機(jī)械處理過的纖維和水懸浮液稀釋至約0.5％或更低的濃度，并將該稀釋的懸浮液送至能提供兩層或三層的層狀造薄頁紙的網(wǎng)前箱；(d)將暫時(shí)的或永久的濕強(qiáng)助劑加入所述層的一層或多層中；(e)將該稀釋的水懸浮液沉積在成形織物上形成一濕紙幅；(f)將該濕紙幅脫水至約20-30％的濃度；(g)將該脫水的紙幅從成形織物轉(zhuǎn)送至運(yùn)行速度比成形織物慢約10-80％的引紙織物上；(h)將該紙幅轉(zhuǎn)送至穿透干燥織物，借此，該紙幅被微觀地重排，以與穿透干燥織物的表面相一致；(i)將該紙幅穿透干燥至最終干度；和(j)壓光該紙幅。
全文摘要
使用穿透干燥織物制備如搽面紙，浴巾紙和毛巾紙的穿透干燥的薄頁紙產(chǎn)品，所述織物具有突在織物平面上面的約5-300個(gè)/英寸的MD壓節(jié)(5-300/6.45cm
文檔編號D21F11/02GK1120616SQ95103890
公開日1996年4月17日 申請日期1995年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月12日
發(fā)明者G·A·文特, 趙啟發(fā), M·A·布拉津, T·E·發(fā)林頓, D·A·希頓 申請人:金伯利-克拉克公司