多區紙張結構及製造該結構的裝置和方法

2023-10-19 23:57:57 2

專利名稱：多區紙張結構及製造該結構的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及多區紙張結構，該結構具有與以不同高度排列並且其厚度小於或等於過渡區厚度的紙張結構的區相連的過渡區。本發明還公開了製備這種紙張結構的裝置和方法。
紙張結構，如衛生紙、毛巾紙和搽面紙已廣泛地在家庭和工業上使用。為了使這類薄頁紙產品更受消費者的親睞，業已作出了許多嘗試。US3,994,771(1976年11月30日授權予Morgan等人)中闡明了一種方法，該方法提供了一種具有松厚性和柔韌性的消費者愛用的薄頁紙產品。改善的松厚性和柔韌性還可通過雙面相互交錯的壓榨區和非壓榨區來提供，如US4,191,609(1980年3月4日授權予Trokhan)中所示。
另一種使薄頁紙更受消費者親睞的方法是，對紙張結構進行乾燥，從而賦予薄頁紙產品以更大的松厚性、抗張強度和耐破應力。用這種方法製得的紙張結構的例子闡明於US4,637,859(1987年1月20日授權予Trokhan)中。另外，如在US4,514,345(1985年4月30日授權予Johnson等人)中闡明的，通過具有不同定量的區，在不使用更多的纖維素的纖維下，可使得紙張結構更為強韌。具有半連續圖案的造紙網帶和在這樣的網帶上製得的紙張被披露於PCT出版物WO94/04750(1994年3月3日以Ayers等人的名義出版，US優先權日為1992年8月26日)中。使用可變形的鑄造表面工藝製得的造紙網帶被披露於US5,275,700(1994年1月4日授予Trokhan)中。
另外，薄頁紙製造者還作出了通過改善產品的美學外觀而使消費者對薄頁紙產品更為親睞的嘗試。例如，通常是在薄頁紙產品乾燥後在薄頁紙產品中形成壓花花紋。在外觀設計專利US239,137(1976年3月9日授予Appleman)中闡明了由Procter and Gamble公司銷售的出現在纖維素毛巾紙產品中的一種壓花圖案。壓花方法和/或壓花產品還闡明於US3,556,907(1971年1月19日授權予Nystrand)；US3,867,225(1975年2月18日授權予Nystrand)；以及US3,414,459(1968年12月3日授權予Wells)中。
然而，在幹紙幅上壓花通常以犧牲該結構的其它性能為代價而賦予該紙張結構以特定的美學外觀。特別是，壓花將破壞纖維素結構中纖維之間的鍵。由於這些鍵是在對初期纖維漿液進行乾燥時形成和固定的，因此壓花將發生這種破壞作用。在對紙張結構進行乾燥後，通過壓花而使與紙張結構平面垂直的纖維的移動將破壞纖維與纖維間的鍵。對這些鍵的破壞將導致乾燥紙幅的抗張強度下降。此外，壓花通常是在取自烘缸的乾燥紙幅起皺後進行。在起皺後進行壓花會破壞賦予紙幅的起皺圖案。例如，通過對起皺圖案的壓實，壓花可在紙幅的某些部位消除起皺圖案。因為起皺圖案改善了乾燥紙幅的柔軟性和柔韌性，因此，這樣的結果是不希望的。
此外，對紙張結構進行幹壓花起著沿壓花區的周邊對紙張結構進行展開或拉伸的作用。因此，相對於紙幅的未壓花部分而言，沿壓花區周邊的紙張結構將具有減小的厚度。
US專利申請流水號07/718,452，題目為「Tissue Paper Having LargeScale，Aesthetically Discernible Patterns and Apparatus for making Same」，1991年6月19日以Rasch等人的名義申請，並於1994年7月12日以US5,328,565授權，披露了至少有三個肉眼可識別的區的單層紙張結構。Rasch等人指出，通過光學強度性質如起皺頻率、高度或不透明度，這三個區是用肉眼可區分的。儘管Rasch等人的結構提供了優於壓花紙張結構的改進，但是仍需提供優於Rasch等人所述的紙張結構、具有改善的肉眼可識別圖案的薄頁紙產品。因此，在造紙領域中的人們一直在探索各種途徑，以便在不損害紙幅所希望的性能下製備出具有極易識別的美學圖案的張紙結構。
因此，本發明的一個目的是提供一種具有肉眼可識別的圖案的紙張結構，無需對乾燥的紙幅進行壓花。
本發明的另一個目的是，在不破壞所希望的紙幅性能(如抗張強度和紙頁柔韌性)下提供一種具有肉眼可識別的圖案的紙張結構。
本發明的另一目的是，提供一種紙張結構，該結構具有以第一高度排列並具有第一厚度的第一區，以不同於第一高度的第二高度排列並具有第二厚度的第二區，以第三高度排列並具有大於第一厚度的第三厚度的第三區，和將第二區與第一和第三區至少之一連接的第四過渡區，該第四過渡區具有大於第二厚度並大於或等於第一厚度的第四厚度。
本發明的另一個目的是提供形成本發明的紙張結構的裝置和方法。
本發明的另一個目的是提供具有增強的松厚度和輥筒壓縮性的紙張結構。
本發明包含具有肉眼可識別圖案的紙張結構，如薄頁紙。該紙張結構包含以第一高度排列並具有第一厚度的第一區；以不同於第一高度的第二高度排列的構圖的第二區，第二區具有第二厚度；與第一區連接的第三區，第三區以不同於第二高度的第三高度排列，並且第三區具有第三厚度；和具有第四厚度的過渡區。過渡區將第二區與第一和第三區至少之一連接。第四厚度大於或等於第一厚度並大於第二厚度。第三厚度大於第一厚度。在一個實施方案中，第一高度不同於第三高度，並且紙張結構具有含第一和第三區的背景矩陣，其中，第一區包含許多不連續的、分散於整個第三區的凸出部分。
第二區和背景矩陣至少之一的一部分可如通過起皺而按透視法縮小。在一個實施方案中，至少一部分第二區被不同頻率的起皺圖案鄰接。不同頻率起皺圖案從第二區的邊界伸入包含第一和第三區的背景矩陣中。該不同頻率的起皺圖案在背景區中結束，並且增加了構圖的第二區的肉眼可識別性。第二區可包含連續的網、不連續的區域或它們的結合。
本發明還包括用於製造造紙纖維紙幅的裝置。該裝置可包含乾燥網帶。乾燥網帶包含帶孔的基礎元件，所述基礎元件具有第一紙幅接觸表面和與帶孔基礎元件相連的紙幅構圖層，紙幅構圖層從第一紙幅接觸表面伸出，以形成不同於第一高度的第二高度的第二紙幅接觸表面。以預定的圖案布置紙幅構圖層，以內切投影面積至少約50平方毫米、更優選至少約100平方毫米的帶孔基礎元件的一部分，其中，在內切面積內任何地方的高度均為第一紙幅接觸表面的第一高度，並且在內切面積內沒有紙幅構圖層。第二紙幅接觸表面的投影面積優選為裝置投影面積的約5％和約20％之間，更優選約5％和約14％之間。具有帶上述投影面積並布置成內切帶上述寬度和面積的帶孔基礎元件部分的紙幅構圖層的裝置是相當柔軟的。這樣的柔韌性使得第一紙幅接觸表面能相對於第二紙幅表面撓曲，從而形成不同高度的、壓實的、相對高密度區。
本發明還包含本發明紙張結構的成形方法，該方法包括如下步驟提供造紙纖維的溼紙幅；在第一撓曲步驟中使濃度為約8-30％的紙幅發生撓曲，從而提供具有第一高度的第一未壓實紙幅區和具有第二高度(不同於第一高度)的第二未壓實紙幅區的非單平面紙幅；在第二撓曲步驟中，將第一未壓實紙幅區相對於第二未壓實紙幅區撓曲，以暫時減少並優選基本消除第一未壓實紙幅區和第二未壓實紙幅區之間的高度差；壓實約40-80％濃度的第一未壓實紙幅區的預定部分，以提供壓實的第一區和未壓實的第三區；壓實約40-80％濃度的未壓實的第二紙幅區的至少一部分，以提供壓實的第二紙幅區；至少恢復在第一撓曲步驟中損失的一些高度差，從而提供其高度不同於第二壓實區高度進行排列的壓實的第一區和未壓實的第三區。
儘管說明書以特別指出的和清楚地限定本發明的權利要求來結束，但是，根據結合相應附圖的下述說明可更好地理解本發明；在附圖中，相同的元素用相同的參考號數來表示。


圖1是本發明紙張結構的橫截面圖。
圖2A是本發明紙張結構橫截面的顯微照片。
圖2B是顯示厚度和高度參考線的圖2A的顯微照片。
圖3是本發明紙張結構的照相平面圖。
圖4A是相對於圖3放大的本發明紙張結構一部分的照相平面圖。
圖4B是相對於圖4A放大的本發明紙張結構一部分的照相平面圖。
圖4C是相對於圖4B放大的本發明紙張結構一部分的照相平面圖。
圖5A是製備本發明紙張結構的裝置的平面圖，該裝置有帶孔的基礎元件和從帶孔的基礎元件中伸出的紙幅構圖層。
圖5B是帶孔基礎元件一部分的放大的平面圖。
圖6是圖5A裝置的橫截面圖。
圖7是製備本發明紙張結構的造紙機的視圖。
圖8是支承在圖6裝置上的、非單平面的、通常是未壓實的紙幅的視圖。
圖9是對著烘缸表面被壓實的紙幅的視圖。
圖10是具有第二區的紙張結構的平面圖，所述第二區包含排列在網格中的網眼內的不連續的區域。
圖11是製備圖10紙張結構的紙幅支承裝置的平面圖。
圖1-4和10闡明了本發明的紙張結構20。圖5-6和11闡明了適於製備本發明紙張結構的紙幅支承裝置200。圖7-9闡明了使用紙幅支承裝置200來製備紙張結構20的方法。
紙張結構從成形網上取下的本發明的紙張結構是具有一層或多層纖維結構層的單層紙頁。儘管不是必須是，但可將本發明的紙張結構在紙頁乾燥後與一種或多種單層或多層的紙頁連接在一起而形成多層紙產品。在此所用的「區域」(zone)指的是紙張結構的連續部分。在此所用的「區」(region)指的是具有相同性能或特性，如密度、厚度、高度、或起皺頻率的紙張結構部分。區可包含一個或多個區域，並可是連續的或不連續的。
參考圖1-4，本發明的紙張結構20包含至少有四個區的薄頁紙。紙張結構20包括具有第一厚度31並以第一高度32排列的第一區30；具有第二厚度51並以不同於第一高度32的第二高度52排列的構圖的第二區50；以及具有第三厚度71並以第三高度72排列的第三區70。在圖1-2中，高度52和高度32間的差用參考號數62來表示。第三區70與第一區30相連，並且第一和第三區30和70一起形成紙張結構20的背景矩陣100。紙張結構20還包括具有第四厚度91的第四過渡區90，過渡區90將第二區50和背景矩陣100的第一和第三區30和70的至少一個相連，由此以高度52支承第二區50，結果是可用肉眼從第一區30和第三區70形成的紙張結構的背景矩陣100中辨別出第二區50。
參考圖1-2，紙張結構20的特徵在於過渡區90的第四厚度91大於或第一厚度，第四厚度91大於第二厚度51；並且第三厚度71大於第一厚度31。因此，在紙張結構壓花特徵的增高部分的周邊處，本發明的紙張結構20不會出現減少的紙幅變薄。厚度31、51、71和91以及高度差62用下述方法進行測量。在一個實施方案中，第四厚度91大於第一厚度31和第二厚度51。第四厚度91至少可為第一厚度31的約1.2倍，優選至少約1.5倍；第四厚度91至少可為第二厚度51的約1.5倍，優選至少約2.0倍。第一和第二厚度31和51可小於第三厚度71。
第一高度32可不同於第三高度72。在圖1-4中示出的實施方案中，第一區30包括許多在整個第三區70中分散的不連續的凸出部分34(圖2A-B和4C)。第一區30和第二區50可藉助選擇性地對造紙纖維溼紙幅進行撓曲和壓實而形成。對於具有通常恆定定量並且第一和第二區30和50的厚度31和51小於第三厚度71和第四厚度91的紙幅而言，第一和第二區30和50的特徵為相對高密度區，並且第三和第四區70和90的特徵為相對低密度區。
參考圖3-4，第二區50可包含許多在整個背景矩陣100中分散的不連續的區域54，每個不連續的區域54被背景矩陣100包圍。第三區70可包含在整個背景矩陣100中沿縱向(MD)和橫向(CD)延伸的、通常是連續的網帶。
如圖3和4A-C所示，每個區域54的投影面積至少約為一個凸出部分34的投影面積的10倍，優選至少約為100倍。凸出部分34和區域54的投影面積可用標準圖象分析法來測量。圖3示出了許多不連續的區域54(例如區域54A-D)。在圖3和4A的平面圖中，每個不連續的區域52具有花形圖案。
第一高度32和第二高度52間的差優選至少為約0.05毫米，更優選至少約0.08毫米。高度32和52以及厚度31、51、71和91在圖2A和2B的顯微照片中示出。
優選的是，至少第二區50和背景矩陣100之一的至少一部分在結構20的機器方向按透視法縮小。如下所述，藉助用刮刀對紙幅進行起皺而提供按透視法縮小。圖1-4中示出了縱向(MD)和橫向(CD)。紙張結構20的按透視法縮小部分的特點在於含有起皺頻率的起皺圖案。在圖1和圖4B中，背景矩陣100的一部分起皺圖案由參考號數35表示，其特徵在於有一系列峰和谷。在圖1和2A，第二區50的起皺圖案由參考號數55表示，其特徵在於有一系列的峰和谷。背景矩陣100的一部分中的起皺圖案35以不同於第二區50的起皺圖案55的高度進行排列。對於一定線性距離而言，起皺圖案的起皺頻率定義為在紙張結構表面上出現的峰數，並可用每毫米線性距離的周期數來測量。
參考圖3和4A，第二區50的至少一部分可通過不同頻率起皺區鄰接，其特徵在於相對於起皺圖案35和55至少之一的起皺頻率，所述不同頻率起皺區具有降低的起皺頻率。不同頻率起皺區可包含背景矩陣100和鄰近構圖的第二區50排列的過渡區90至少之一的一部分。不同頻率起皺區從第二區50的一部分伸入背景矩陣100中，並在背景矩陣100中結束。在圖3和4A中不同頻率起皺區可用肉眼觀察得到，如與不連續的區域54的一部分鄰接的皺紋92。皺紋92在橫向從每個不連續區域54的邊界部分伸出並在背景矩陣100中結束。起皺圖案55的頻率至少為皺紋92的頻率的約1.5倍。過渡區90和不同頻率的起皺區的皺紋92與第二區50鄰接，由此在視覺上有助於第二區50偏離背景矩陣100。
第二區50的投影面積優選為紙張結構20投影面積的約5-20％，更優選約5-14％。第二區50與背景矩陣100的一個或多個圓形區域C(圖3)內切，其中圓形區域C的投影面積至少約為50平方毫米，更優選至少約為100平方毫米。在第二區包含不連續區域54的實施方案中，至少某些相鄰區域54間的間距D(圖1和3)優選至少約為25毫米。由此，儘管只包含相當小百分比的薄頁紙的投影面積，但第二區仍賦予薄頁紙幅以相當大量的肉眼可識別的圖案。
如圖1、3和4A所示，至少某些不連續區域54可包圍許多不連續的、不連接的封閉區域120。如圖1所示，至少某些封閉區域120可包含高度為132的第五區130和高度為152的第六區150。第五區130的厚度131大於厚度51。第六區150可包含許多在第五區130中分散的凸出部分154。第六區150的厚度151小於厚度131。封閉區域120可按透視法縮小以具有起皺圖案。
圖10是本發明紙張結構20的另一實施方案的平面圖。如圖10所示，第二區50可包含限定網眼1052的網格1050和許多不連續的區域54。不連續的區域54可排列在網格1050的至少某些網眼1052中。在每個網眼1052中的背景矩陣100可包含第一區30和第三區70。第三區30可包含許多在每個網眼1052內的第三區70中分散的不連續的凸出部分34。
在圖10中示出的網格1050包含有一定間距的帶1054，所述帶與有一定間距的帶1056相交以形成網眼1052。帶1054和/或帶1056可是不間斷的，或可由許多短的、有一定間距的片斷形成。在圖10中，帶1054和1056是不間斷的。帶1054通常沿機器方向延伸，而帶1056通常沿橫向延伸。由此，相交的、不間斷的帶1054和1056形成了連續的網格1050。
本發明紙張結構20的定量優選在約7磅/3000平方英尺(約11克/平方米)和約35磅/3000平方英尺(57克/平方米)之間，對於提供適用於作浴巾紙和搽面產品的紙張結構20而言，該定量範圍是所希望的。通過在73°F和50％相對溼度的條件下切取紙張結構20的八個單層試樣，並取每個試樣的大小為4×4英寸2(0.0103平方米)而測量紙張結構20的定量。將8個4×4英寸2的試樣依次疊置並精確至0.0001克進行稱重。八個試樣的定量(克/平方米)為八個試樣的總重量(以克數表示)除以0.0103平方米的試樣面積。通過將該八個試樣的總定量除以8而得到紙張結構20的定量。
紙幅支承裝置在圖5A-B和6中示出了適於製備紙張結構20的紙幅支承裝置200。紙幅支承裝置200可包含對紙張結構20進行乾燥並賦予肉眼可識別圖案的連續的乾燥帶(圖7)。該紙幅支承裝置200有面對紙幅的第一表面202和反面的第二表面204(圖6)。在圖5A中，用面對紙幅的第一表面202對著觀看者來觀察紙幅支承裝置200。
參考圖6，紙幅支承裝置200包含具有以第一高度231排列的第一紙幅接觸表面230的帶孔基礎元件220。帶孔基礎元件220的平面圖示於圖5B中。該紙幅支承裝置200還包括與帶孔基礎元件220連接的紙幅構圖層250。紙幅構圖層250從第一紙幅接觸表面230伸出，從而形成不同於第一高度231的第二高度261的第二紙幅接觸表面260。第一高度231和第二高度261之間的差262至少為約0.05毫米，優選在約0.1毫米和約2.0毫米之間。
如圖5A所示，第二紙幅接觸表面260的投影面積約為裝置200投影面積的5-20％，更優選約為5-14％。第一紙幅接觸表面230的投影面積優選約為該裝置投影面積的10-40％。紙幅構圖層250以預定圖案排列在帶孔基礎元件220上，從而內切許多未被紙幅構圖層250覆蓋的帶孔基礎元件220的圓形部分CA(圖5A)，其中，每個圓形部分CA的投影面積至少約為50平方毫米，更優選至少約為100平方毫米。在圓形部分CA中裝置200的高度小於高度261。
與由相同的底層帶孔元件但具有較大百分比的用紙幅構圖層覆蓋其表面的網帶相比，網帶裝置200是相對柔軟的，所述裝置200具有帶上述投影面積的紙幅構圖層250以及排列成內切具有上述面積的帶孔基礎元件的一些部分。這種柔韌性是使第一紙幅接觸表面230能相對於第二紙幅接觸表面260發生撓曲，以形成如下所述的、具有不同高度的相對高密度區。
在圖5A中示出的實施方案中，紙幅構圖層250包含許多不連續的紙幅構圖元素254，如與帶孔基礎元件220的圓形部分CA內切的不連續的元素254A-C。不連續的元素254可包圍一個或多個其它的不連續元素254。例如，在圖5A中，不連續的元素254E排列在不連續的元素254D中。
在某些相鄰的紙幅構圖元素254間的間距DA優選至少約為25毫米。如果在兩個元素之間可畫出的最短直線不與第三元素相交的話，就認為這兩個紙幅構圖元素254的相鄰的。在圖5A中，至少某些紙幅構圖元素254包圍許多在紙幅構圖層250的紙幅接觸表面260中的不連續的開口270。每個封閉的開口270均有包含帶孔基礎元件220的一部分的面對紙幅的表面272(圖6)。
紙幅支承裝置200的透氣度優選在約400-800標準立方英尺/分(scfm)，其中以scfm表示的透氣度是在橫穿裝置200的厚度的壓差等於約0.5英寸水柱時，每分鐘通過一平方英尺面積裝置200的空氣的立方英尺數的量度。使用得自Valmet Corporation of Pansio，Finland的Valmet透氣度測量裝置(Model Wigo Taifun Type1000)測量透氣度。
如下所述，具有上述透氣度的裝置200是所希望的，以致使紙幅支承裝置200可與具有真空領紙區(vacuum transfer section)和穿透乾燥能力(throughair drying capacity)的造紙機一起使用。
在圖5B和6中示出的帶孔基礎元件220含有紡絲222和224。紡絲222通常沿縱向延伸，而紡絲224通常沿橫向延伸。參考圖5B和6，第一紙幅接觸表面230含有位於紡絲222和224交叉點上的、不連續的紙幅接觸壓節232。壓節232通常形成單平面的紙幅接觸表面230。帶孔基礎元件220的投影面積的約5-50％包含相當於相鄰絲222和224間的開口221的開口區域。
帶孔基礎元件220優選具有在縱向每英寸約25-100根絲224，在橫向每英寸約25-100根絲222，其中絲222和224的直徑約為0.1-0.5毫米。帶孔基礎元件優選含有每平方英寸帶孔基礎元件的投影面積約625-10,000個不連續的紙幅接觸壓節。
絲222和224可由許多不同的材料形成。用於形成帶孔基礎元件220的合適的紡絲和紡絲織紋圖案披露於US4,191,609(1980年3月4日授權予okhan)和US4,239,065(1980年12月16日授權予Trokhan)中，這兩篇專利在此引入作為參考。
紙幅構圖層250優選含有光敏樹脂。當固化時，該樹脂應具有不小於約60的肖氏D硬度。通過對在與紙幅構圖層250相同條件下固化的約1×2×0.5英寸3、未構圖的光致聚合物樹脂試樣進行測量而測量該硬度。硬度測量是在85℃進行的並且是在肖氏D硬度計測頭與樹脂開始接觸10秒鐘後讀取的。
利用光敏樹脂可形成各種形狀和尺寸的紙幅構圖層250。合適的光敏樹脂包括在輻射下固化或交聯的聚合物。為披露合適的光敏樹脂和光敏樹脂可在帶孔基礎元件220上固化以形成紙幅構圖層250的方法，在此引入US4,514,345(1985年4月30日授權予Johnson等人)作為參考。
圖11示出了紙幅支承裝置200的實施方案，該裝置具有適於製備圖10紙張結構20的紙幅構圖層250。該紙幅構圖層250含有網格290和分散在由網格290形成的許多網眼292的至少某些格中的不連續的紙幅構圖元素254。圖11中的網格290包含有一定間距的帶294，帶294與有一定間距的帶296相交，從而形成網眼292。帶294和/或帶296可以是不間斷的，或可由許多短的、有一定間距的片斷形成。帶294通常沿縱向延伸，而帶296通常沿橫向延伸。在圖11中，帶294和296是不間斷的和相互交叉以形成具有連續的網帶狀紙幅接觸頂表面的連續的網格290。
造紙方法的說明本發明的紙張結構20可用圖6-9中示出的造紙裝置來製備。參考圖7，通過將來自網前箱500的造紙纖維懸浮液沉積在帶孔的、液體可滲透的成形元件如成形網帶542上，然後形成由成形網帶542支承的造紙纖維的胚紙543而開始本發明紙張結構20的製備方法。成形網帶542可包含連續的長網，或可根據US4,514,345(1985年4月30日授權予Johnson等人)的說明來製備，該專利在此引入作為參考；或可根據US5,245,025(授權予Trokhan)的說明來製備。
可以預料，所有種類的木漿通常將包含本發明中使用的造紙纖維。然而，其它纖維素纖維的紙漿，如棉短絨、甘蔗渣、人造纖維等均可使用而沒有任何限制。可用於本發明的木漿包括化學漿(如硫酸鹽漿和亞硫酸鹽漿)以及機械漿(如磨木漿、熱磨機械漿和化學熱磨機械漿(CTMP))。由針葉樹和闊葉樹得到的紙漿均可使用。
可使用硬木漿和軟木漿以及兩種漿的混合物。在此所用的術語硬木漿指的是由闊葉樹(被子植物)的木材得到的纖維漿，而軟木漿是由針葉樹(裸子植物)的木材得到的纖維漿。具有平均纖維長度約1.00毫米如桉樹屬硬木漿特別適合於下面所述的薄頁紙，而具有平均纖維長度約2.5毫米的北方軟木硫酸鹽漿是優選的。另外，從廢紙得到的纖維也可用於本發明，廢紙可含有上述種類的任意一種或所有種類以及其它非纖維素材料(如用來促進原紙製備的填料和粘結劑)。
紙張配料可含有多種助劑，它們包括但不限於纖維粘結材料，如溼強度粘結材料、幹強度粘結材料和化學柔軟組合物。合適的溼強度粘結劑包括，但不限於如由Hercules Inc.Wilmingtin，Delaware以商品名KymeneR557H出售的聚醯胺-表氯醇樹脂類。合適的暫時溼強度粘結劑包括但不限於改性的澱粉粘結劑，如由National Starch Chemical Corporation(New York)出售的National Starch78-0080。合適的幹強度粘結劑包括如羧甲基纖維素這樣的材料和如ACCOR711的陽離子聚合物。ACCOR類的幹強度材料可得自American Cyanamid Company(Wayne，New Jersey)。合適的化學柔軟組合物披露於US5,279,767(1994年1月18日授權於Phan等人)中。合適的可生物降解的化學柔軟組合物披露於US5,312,522(1994年5月17日授權予Phan等人)中。
儘管可用除水以外的液體分散體，但優選由造紙纖維的水分散體來製備胚紙543。分散在載體液體中的纖維的濃度為約0.1-0.3％。分散體、懸浮液、紙幅或其它體系的百分濃度等於體系中幹纖維重量除以體系的總重量得到的商的100倍。纖維重量通常是以絕幹纖維為準來表示的。
如圖7所示，可用連續的造紙方法形成胚紙543，或可用間歇法如手抄紙製法來形成胚紙543。在將造紙纖維分散體沉積在成形網帶542上之後，通過本領域熟練技術人員熟知的工藝除去部分含水分散介質而形成胚紙543。胚紙通常可是單平面的。真空箱、成形板、脫水板等等可用來從分散體中脫水。胚紙543與成形網帶542一起繞轉向輥502運行，並與紙幅支承裝置200貼近。
製備紙張結構20的下一步驟包括將胚紙543從成形網帶542轉移至紙幅支承裝置200上，並在紙幅支承裝置的第一面202上支承胚紙543。在成形網帶542的領紙位置，胚紙的濃度優選至少為8％。胚紙543的領紙步驟可同時包括部分胚紙543的撓曲步驟和從紙幅543中進行脫水。另外，部分胚紙543的撓曲步驟也可在紙幅領紙步驟之後進行。
參考圖7和8，紙幅543的撓曲步驟包括，在第一撓曲步驟對紙幅543的一部分進行撓曲以形成具有支承在高度為231的第一紙幅接觸表面230上的未壓實的第一紙幅區547和支承在高度為261的紙幅接觸表面260上的未壓實的第二紙幅區549的非單平面的紙幅545。第一未壓實紙幅區547可包含減密的或再鬆散的區548，區548與吸入或至少部分進入帶孔基礎元件220開口221中的未壓實紙幅區547部分相一致。區548的厚度通常大於在每個壓節232上疊加的區547的那些部分的厚度。
在圖8示出的實施方案中，通過對覆蓋紙幅支承裝置200的帶孔基礎元件220的胚紙543中的纖維進行撓曲而形成非單平面紙幅545。第一撓曲步驟優選在約8-30％、更優選在約10-20％的濃度下進行，以致使在紙幅543的纖維相對可活動時發生紙幅的撓曲，結果是撓曲不會導致纖維與纖維間鍵的大量斷裂。
通過給胚紙543旋加不同的液壓，至少可部分提供胚紙543轉移至紙幅支承裝置200的步驟和胚紙543的撓曲步驟以形成非平面紙幅545。例如，通過圖7中所示的真空源(如真空箱600)，可將胚紙543從成形網542真空轉移至紙幅支承裝置200上。在遞紙位置的下遊，還可提供一個或多個輔助的真空源620。由真空源提供的橫跨胚紙543的壓差撓曲疊加在帶孔基礎元件220上的纖維，並優選從帶孔基礎元件220中脫水，從而將紙幅的濃度增加至約15-30％。
由真空源提供的壓差可在約7-25英寸汞柱。由真空源提供的壓差使得胚紙的轉移和撓曲能在不壓實紙幅下進行。為說明通過施加不同液壓而使胚紙發生轉移和部分紙幅的撓曲，在此將US4,529,480(1985年7月16日授權予Trokhan)引入作為參考。
形成紙張結構20的下一個步驟可包含對非單平面紙幅545進行預乾燥，如用圖7示出的穿透乾燥器650。在將非單平面的紙幅545支承在紙幅支承裝置200上的同時，將它載過穿透乾燥器。通過將乾燥氣體(如加熱空氣)穿過非單平面紙幅545，可對其進行預乾燥。在一個實施例方案中，首先使加熱空氣穿過非單平面紙幅545，然後穿過紙幅支承裝置200的帶孔基礎元件220。非單平面紙幅545優選在約50-80％的濃度時從乾燥器650中排出。為了示出實施本發明的合適的穿透乾燥器，在此引入US3,303,576(1965年5月26日授權予Sisson)和US5,274,930(1994年1月4日授權予Ensign等人)作為參考。
預乾燥後，使支承在紙幅支承裝置200上的紙幅545通過在壓實表面675和壓榨元件的可變形的壓縮表面910之間提供的壓區670。壓榨元件可包含輥900。以紙幅545貼近壓實表面675，並且紙幅支承裝置200的第二表面202貼近可變形的壓縮表面910使紙幅545通過壓區670。優選在約30-80％、更優選在約40-70％的濃度時，紙幅545進入壓區670。
優選壓實表面675的特徵在於具有相對高的硬度並且是相對不可壓縮的。合適的表面675是鋼或鐵製加熱烘缸680的表面。該表面675可塗有從位於壓區670上遊的噴嘴690噴出的起皺粘結劑，或通過印刷輥(未示出)進行塗布。另外，還可通過任何合適的塗膠方法將起皺粘結劑塗至非單平面的紙幅545上。合適的起皺粘結劑披露於US3,926,716(1975年12月16日授權予Bates)中，該專利在此引入作為參考。
與壓實表面675相比，優選可變形的壓縮表面910的特徵在於具有相對低的硬度並具有相對高的可壓縮性。輥900可有內芯902、中間層904和外層906或者可省去層904。輥900的直徑可為約1-3英尺，烘缸680的直徑約為12-18英尺。優選將可變形的表面910定位於由壓縮模量小於約15兆kPa的材料形成的層906上。在一個實施方案中，內芯902可由如鋼的材料構成，中間層904可由彈性材料構成，而包含表面910的外層906可由耐熱彈性材料(如腈橡膠)構成。表面910的硬度小於約120PJ、並且優選在約30-100PJ之間。壓輥表面的PJ硬度的測量步驟由下面提供。
參考圖9，形成紙張結構20的下一個步驟包括，在壓縮表面910和壓實表面675之間對紙幅支承裝置200和非單平面的紙幅545進行壓榨，以提供至少為約100磅/英寸2、優選至少約200磅/英寸2的壓區壓力。壓區壓力等於施加至壓區的總力除以壓區面積。施加至壓區的總力可根據液壓計讀數結合基於設備構形的力平衡分析來確定。壓區寬度通過在壓區670加載白紙頁和在裝置200和表面675之間放置複寫紙，以便複寫紙在白紙上提供壓區寬度的壓印來確定。
在壓區670中對紙幅支承裝置200和紙幅545進行壓榨提供了第二撓曲步驟。第二撓曲步驟包括相對於第二紙幅接觸表面260撓曲第一紙幅接觸表面230。特別是，如圖9所示，通過可變形的壓縮表面910而使第一紙幅接觸表面230朝壓實表面675進行撓曲，由此暫時減小並優選暫時基本消除了紙幅接觸表面230和260之間的高度差。
將第一紙幅接觸表面230相對於第二紙幅接觸表面260進行撓曲，提供了部分未壓實的第一紙幅區547相對於未壓實的第二紙幅區549的撓曲，由此減小了第一和第二未壓實紙幅區547和549之間的高度差。特別是，未壓實的第一紙幅區547通過第一紙幅接觸表面230朝壓實表面675進行撓曲，由此將部分未壓實的第一紙幅區547和部分未壓實的第二紙幅區549之間的高度差減至約零。優選在約30-80％、更優選在約40-70％的紙幅濃度下進行第二撓曲步驟。
在壓區670中對紙幅支承裝置200和非單平面紙幅545的壓榨還提供了紙幅壓實步驟。對紙幅區的壓實減小了被壓實的紙幅部分的厚度。紙幅壓實步驟包括，將預定部分的未壓實的第一紙幅區547對著壓實表面675進行壓實以形成第一區30。特別是，可通過不連續的紙幅壓實壓節232將未壓實的第一紙幅區547壓實以形成不連續的突起34。紙幅的壓實步驟還包括將至少部分未壓實的第二紙幅區549對著壓實表面675進行壓實以形成第二區50。特別是如圖9所示，部分第二未壓實紙幅區549被紙幅構圖層250的第二紙幅接觸表面260壓實。由於區30和50分別通過第一和第二紙幅接觸表面230和260對著壓實表面675進行壓榨，因此，在壓實步驟結束時，第一和第二區30和50之間的高度差基本為零。
具有如上所述投影面積的紙幅構圖層250和排列成內切大部分帶孔基礎元件220的紙幅支承裝置200是相對柔軟的。這樣的柔軟性使得第一紙幅接觸表面230能相對於第二紙幅接觸表面260進行如上所述的第二撓曲步驟和壓實步驟所需的撓曲，以致使在第二撓曲步驟和壓實步驟結束時，第一和第二區30和50被壓印至表面675上，如圖9所述，並且第一和第二區30和50間的高度差基本為零。
影響表面230和260相對撓曲的另一個因素是紙幅構圖層250的硬度。當固化時有低硬度的樹脂在壓區670中將受到一定程度的壓縮，由此減小了表面260和230之間的高度差。通過降低壓縮表面910的硬度，還可增強表面230和260的相對撓曲。相對低硬度的壓縮表面910能與撓曲的帶孔基礎元件200相一致，由此在紙幅構圖元素254中間提供一壓縮負載，以便將第一紙幅接觸表面230和未壓實的第一紙幅區547對著壓實表面675進行壓榨。
對預定部分的未壓實的第一紙幅區547進行壓實以形成第一區30的步驟優選還包括，將至少部分第一區30粘結至壓實表面675上的粘結步驟。特別是，如圖9所示，可將不連續的凸出部分34粘結至表面675上，而相對低密度的第三區70仍與表面675有一定間距並且未與之接觸。在圖7和9中，得到的部分壓實的紙幅由參考號數560表示。藉助通過噴嘴690施加至表面675上的起皺粘結劑，可將凸出部分34粘結至表面675上。對第二未壓實紙幅區549進行壓實以形成第二區50的步驟還包括將至少部分區50粘結至壓實表面675上的步驟，如圖9所示。壓實步驟後，在加熱表面675上將部分壓實的紙幅560乾燥至約85-100％的濃度。
形成紙張結構20的最後步驟包括，至少恢復一些在第二撓曲步驟中喪失的紙幅的高度差。該恢復步驟提供了第一高度32的第一區30和第二高度52的第二區50，其中，第一高度32和第二高度52之間的高度差62大於由第二撓曲步驟所提供的第一和第二未壓實紙幅區547和549之間的減小的高度差。
恢復一些在第二撓曲步驟中喪失的紙幅高度差的步驟優選包括從壓實表面675上剝離部分壓實的紙幅560。在優選的實施方案中，恢復一些紙幅高度差的步驟包括在從壓實表面675上剝離部分壓實紙幅560的同時(或之後)，使部分壓實紙幅560按透視法縮小。剝離和按透視法縮小部分壓實紙幅的步驟最好包括，用刮刀700從表面675上使部分壓實紙幅560起皺以提供紙張結構20。
在此所用的按透視法縮小指的是紙幅長度的減小，當將能量以紙幅長度在縱向縮小的方式施加至幹紙幅上時將產生這種作用。可用若干方法之一來完成按透視法縮小。最常用和優選的使紙幅按透視法縮小的方法是起皺。藉助刮刀700，將粘結至壓實表面675上的部分壓實的紙幅560從其上取下。通常，刮刀的斜角約為25度，並相對於揚克式烘缸排列以提供約81度的衝擊角(impact angle)。
分析方法厚度和高度的測量根據紙張結構20的橫截面製成的切片，測量纖維結構20試樣各區30-90的厚度和高度。提供約2.54×5.1釐米2(1×2英寸2)的試樣，並固定在剛性紙架上。將該紙板架置於矽模具中。將紙樣浸於樹脂如由Hercules，Inc.製造的Merigraph光聚合物中。
固化該試樣以使樹脂混合物變硬。從矽模具中取出試樣。在將試樣浸入光聚合物中前，對試樣標記參考點以便精確測量製作切片的位置。在纖維結構20試樣的平面圖和各個截面圖中，優選使用相同的參考點。
將試樣置於由American Optical Company(Buffalo，New York)出售的860型切片機中並放平。藉助切片機，從片狀試樣中除去試樣的邊緣，直至出現平滑表面為止。
從試樣中取出足夠數量的切片，以致使各區30-90可精確再現。對於在此所述的實施方案而言，從平滑表面取每片約60微米厚的切片。需要多片切片，以致可確定厚度31、51、71和91。
用油和蓋板將樣片固定在顯微鏡滑板上。將滑板和試樣固定在透光式顯微鏡中並以約40倍的放大倍數進行觀察。測取切片的顯微照片，並將各顯微照片依次排列以再現切片的斷面。如圖2A和2B所示，根據再現的斷面可確定厚度和高度。通過識別各區的相對定量以及各區相應的厚度，可確定各區的密度。為了描述紙張結構的各區的微定量，在此將US5,277,761(1994年1月11日授權予Phan等人)引入作為參考。
通過使用Hewlett Packard ScanJet IIc彩色平床掃描儀可確定31-91的厚度。Hewlett Packard Scanning軟體是DeskScan II版本1.6。掃描儀設定類型為黑白照片。路徑為Laser Writer NT，NTX。亮度和對比度設定為125。比例為100％。在Macintosh IICi計算機上用圖象文件格式對文件進行掃描和保存。用合適的光成象軟體包或CAD程序，如PowerDraw版本5.0打開圖象文件。
參考圖2A和2B，藉助畫被區內切的圓可測定每個區的厚度。在該處的區的厚度為可在該區(在切片試樣中)中畫的最小圓的直徑乘以適當的比例係數。比例係數為顯微照片的放大率乘以掃描圖象的放大率。使用任何合適的繪圖軟體包，如得自Engineered Software(North Carolina)的PowerDraw，版本5.0，可繪製圓。
如圖2A和2B所示，藉助繪製被區50(在切片試樣中)內切的最小的圓和藉助繪製兩個被區30內切的圓測量高度差62。第一線L1畫成與被區30內切的兩個圓相切。第二線L2畫成與第一線L1平行並與被區50內切的圓相切。第一線和第二線間的距離乘以適當的比例係數即為高度差62。
投影面積的測量紙幅接觸表面260的投影面積是根據下述步驟測量的。首先，用標識器(Sanford Sharpie)將紙幅接觸表面260塗黑以提高對比度。接著，使用HewlettPackard ScanJet IIc平床掃描儀得到三個紙幅構圖裝置200的數字圖象。掃描儀的選項設定如下亮度198，對比度211，黑白照片分辯率100DPI，比例100％。第三步是，使用合適的圖象分析軟體系統如得自Bioscan，Incorporated(Edmonds，WA)的Optimas測定包含紙幅接觸表面260的紙幅支承裝置200投影面積的百分數。將灰度值在0-62(相應於紙幅接觸表面260)的象素除以掃描圖象中的象素總數的比值乘以100，以確定包含紙幅接觸表面260的紙幅支承裝置200投影面積的百分數。
紙幅支承裝置高度的測量使用下述步驟，測量第一紙幅接觸表面230的高度231和第二紙幅接觸表面260的高度261之間的高度差262。將紙幅支承裝置支承在水平表面上，使紙幅構圖層面朝上。將具有約1.3平方毫米圓形接觸表面和約3毫米垂直長度的探頭安裝在Federal Products Company(Providence，Rhode Island)製造的Federal Products dimensioning gauge(432B-81型放大器改性的、以與EMD-4320W1斷開探頭一起用)上。通過測定提供已知高度差的已知厚度的兩片精確墊片間的電壓差來校正該儀器。在稍低於第一紙幅接觸表面230的高度處將儀器調零，以保證探頭的自由移動。將探頭放在所考慮高度以上並放低以進行測量。在測量位置，探頭的壓力約為0.24克/平方毫米。在每個高度處至少進行三次測量。將各個高度231和261的平均測量值之差作為高度差262。
PJ硬度的測量使用Dominion Engineering Works LTD(Lachine，Quebec，Ontario)製造的2000型PJ塑性計，測量輥900的表面硬度。硬度試驗壓頭的軸有3.17毫米的球。在三個不同的位置測取硬度一處是在輥的中間，一處是離輥一端6英寸處，一處是離輥另一端6英寸處。PJ硬度是這三個讀數的平均值。這些讀數是在將輥調節在21℃按照塑性計製造者提供的方法讀取的。
實施例提供下述實施例來說明本發明的造紙過程。
實施例1使用常規的碎漿機製備3％重量的NSK含水漿。輕柔地精磨該NSK漿液並以幹纖維重量0.02％的速率將2％的暫時溼強度樹脂液(即由NationalStarch and Chemical Corporation of New-York(NY))出售的National Starch78-0080)加至NSK漿管中。在混合漿泵中，將NSK漿稀釋到0.2％的濃度。第二步是，使用常規的碎漿機製備3％重量的桉樹屬纖維的含水漿。在混合漿泵中，將桉樹屬漿稀釋至約0.2％的濃度。
將三種分別處理過的料液(料液1＝100％NSK，料液2＝100％桉樹屬漿，料液3＝100％桉樹屬漿)單獨通過網前箱並沉積在長網上，以形成包含兩外層為桉樹屬層和中間層為NSK層的三層胚紙。通過長網並在擋板和真空箱的幫助下進行脫水。該長網是在縱向和橫向每英寸分別有110和95根單絲的5-梭道緞紋組織構形。
在纖維濃度約8％的遞紙位置，將溼胚紙從長網轉移至具有帶孔基礎元件220和由光敏樹脂製得的紙幅構圖層250的紙幅支承裝置200上。將紙幅遞至紙幅支承裝置200上的壓差約為16英寸汞柱。帶孔基礎元件是在縱向和橫向每英寸分別有59和44根單絲的5-梭道、緞紋組織構形，其中，沿縱向絲的直徑為約0.25毫米，橫向絲的直徑為約0.33毫米。這種帶孔基礎元件是由Appleton Wire Company(Appleton，Wisconsin)製造的。
紙幅構圖層250的紙幅接觸頂表面的投影面積約等於紙幅支承裝置200投影面積的10-12％。高度差262約為0.10英寸(0.254毫米)。如圖5所示，紙幅構圖層含有不連續的紙幅構圖元素。紙幅支承裝置200的透氣度約為600scfm。
在真空遞紙位置形成多高度紙幅。進一步的脫水是通過真空輔助的脫水和通過如由裝置600、620和650表示的穿透乾燥來完成，直至纖維濃度約65％為止。利用表面硬度約40PJ的柔軟壓輥900將紙幅遞至揚克式烘缸上。然後，在約40磅/平方英寸壓力下通過將柔軟壓輥對著揚克式烘缸的表面進行壓榨而將紙幅545粘結至揚克式烘缸680的表面675上。聚乙烯醇基的起皺粘結劑用來增強紙幅對揚克式烘缸表面675的粘結作用。在用刮刀從表面675對紙幅進行幹起皺之前，將纖維濃度增加到約90-100％。該刮刀具有約25度的斜角並相對於揚克式烘缸布置以提供約81度的衝擊角；揚克式烘缸以約800英尺/分(約244米/分)的速度運行。乾燥紙幅的卷取速度為650英尺/分(200米/分)。
將根據上述步驟製得的紙幅變成三層的單層衛生紙。該單層衛生紙的定量約為18磅/3000英尺，並含有約0.02％的暫時溼強度樹脂。得到的單層薄頁紙是柔軟、吸水的，並適於用作衛生紙。
實施例2
使用常規的碎漿機製備3％重量的NSK含水漿。輕柔地精磨該NSK漿液並以幹纖維重量0.02％的速率，將2％的永久溼強度樹脂液(即由HerculesIncorporated(Wilmington，Delaware)出售的KymeneR557H)加至NSK漿管中，然後在混合漿泵前以幹纖維重量的0.08％的速率將1％濃度的幹強度樹脂溶液(即由Hercules Incorporated(Wilmington，Delaware)出售的CMC)加至NSK漿中。在混合漿泵中，將NSK漿稀釋至約0.2％的濃度。第二步是，使用常規的碎漿機製備3％重量的桉樹屬纖維的含水漿。在混合漿泵中，將桉樹屬漿稀釋至約0.2％的濃度。
將分別二種處理過的料液(料液1＝100％NSK，料液2＝100％桉樹屬漿)單獨通過網前箱並沉積在長網上，以形成包含等量桉樹屬層和NSK的成雙層的胚紙。通過長網並在擋板和真空箱的幫助下進行脫水。該長網是在縱向和橫向每英寸分別有110和95根單絲的5-梭道緞紋組織構形。
在纖維濃度約8％的遞紙位置，將溼胚紙從長網轉移至具有帶孔基礎元件220和由光敏樹脂製得的紙幅構圖層250的紙幅支承裝置200上。使用約16英寸汞柱的壓差將紙幅轉移至紙幅支承裝置200上。帶孔基礎元件是在縱向和橫向每英寸分別有79和67根單絲的3-梭道、緞紋組織構形，縱向絲的直徑約為0.18毫米，橫向絲的直徑約為0.21毫米。這種帶孔基礎元件是由Appleton Wire Company(Appleton，Wisconsin)製造的。
紙幅構圖層250有紙幅接觸頂表面，該表面的投影面積約等於紙幅支承裝置200投影面積的10-12％。高度差262約為0.10英寸(0.254毫米)。如圖5所示，紙幅構圖層含有不連續的紙幅構圖元素。紙幅支承裝置200的透氣度約為500scfm。
在真空遞紙位置形成多高度紙幅。進一步的脫水是通過真空輔助的脫水和通過如由裝置600、620和650表示的穿透乾燥來完成，直至纖維濃度約65％為止。利用表面硬度約40PJ的柔軟壓輥900將紙幅遞至揚克式烘缸上。然後，在至少約40磅/平方英寸壓力下通過將柔軟壓輥對著揚克式烘缸的表面進行壓榨而將紙幅粘結至揚克式烘缸680的表面675上。聚乙烯醇基的起皺粘結劑用來增強紙幅對揚克式烘缸表面675的粘結作用。在用刮刀從表面675對紙幅進行幹起皺之前，將紙幅濃度增加到約90-100％。該刮刀具有約25度的斜角並相對於揚克式烘缸布置，以提供約81度的衝擊角；揚克式烘缸以約800英尺/分(約244米/分)的速度運行。乾燥紙幅的卷取速度為650英尺/分(200米/分)。
將紙幅轉變成每層含兩層的雙層搽面紙。該雙層搽面紙的每一層的定量約為10磅/3000英尺，並含有約0.02％的永久溼強度樹脂和約0.08％重量的幹強度樹脂。得到的兩層薄頁紙是柔軟、吸水的，並適於用作搽面紙。
權利要求
1.一種紙張結構，包含以第一高度排列並具有第一厚度的第一區；以不同於第一高度的第二高度排列的第二區，第二區具有第二厚度；與第一區連接的第三區，第三區具有第三厚度，並且第三區具有第三高度；和具有第四厚度的第四過渡區，過渡區將第二區與第一和第三區至少之一連接；其特徵在於第四厚度大於第一厚度並大於第二厚度，第三厚度大於第一厚度。
2.根據權利要求1的紙張結構，其特徵在於第一高度與第三高度不同。
3.根據權利要求2的紙張結構，其特徵在於第一區含有許多在第三區中分散的不連續的凸出部分。
4.根據權利要求1-3的紙張結構，其特徵在於第一高度和第二高度間的差至少為0.05毫米。
5.根據權利要求1-4的紙張結構，其特徵在於第四厚度至少為第二厚度的1.5倍。
6.根據權利要求1-5的紙張結構，其特徵在於第四厚度至少為第一厚度的1.5倍。
7.根據權利要求1-6的紙張結構，其特徵在於紙張結構具有含至少部分第一和第三區之一的背景矩陣，第二區內切投影面積至少為50平方毫米的背景矩陣的圓形部分。
8.根據權利要求1-7的紙張結構，其特徵在於紙張結構以兩個不同的高度按透視法縮小。
9.根據權利要求1-8的紙張結構，其特徵在於至少部分第二區與不同頻率的起皺區鄰接。
10.一種紙張，包含第一區；第二構圖區；包含至少部分第一區和第三區的背景矩陣，第一區含有許多在背景矩陣中的第三區中分散的不連續的凸出部分；將第二區和背景矩陣連接的過渡區；和不同起皺頻率區，該不同起皺頻率區鄰接至少部分第二構圖區，並且不同起皺頻率區從構圖的第二區的邊界伸出並在背景矩陣中結束。
11.一種用來製備造紙纖維紙幅的裝置，該裝置包括具有以第一高度排列的第一紙幅接觸表面的帶孔基礎元件；和與該帶孔基礎元件相連的紙幅構圖層，所述構圖層從帶孔基礎元件的第一紙幅接觸表面伸出，以形成以不同於第一高度的第二高度的第二紙幅接觸表面；其特徵在於紙幅構圖層內切許多帶孔基礎元件的圓形部分，每個圓形部分的投影面積至少為50平方毫米。
12.根據權利要求11的裝置，其特徵在於每個圓形部分的投影面積至少為100平方毫米。
13.根據權利要求11和12的裝置，其特徵在於第二紙幅接觸表面的投影面積為裝置投影面積的5-20％。
14.根據權利要求13的裝置，其特徵在於第二紙幅接觸表面的投影面積為裝置投影面積的5-14％。
15.根據權利要求11-14的裝置，其特徵在於帶孔基礎元件含有紡絲；帶孔基礎元件的第一紙幅接觸表面含有在紡絲交叉點上的、不連續的紙幅接觸壓節。
16.根據權利要求11-15的裝置，其特徵在於第一高度和第二高度間的差至少為0.05毫米。
17.根據權利要求11-16的裝置，其特徵在於紙幅構圖層包含不連續的紙幅構圖元素。
18.根據權利要求11-17的裝置，其特徵在於紙幅構圖層包含連續的、網狀第二紙幅接觸表面。
19.一種紙張結構的成形方法，該方法包括如下步驟提供造紙纖維的溼紙幅；在第一撓曲步驟中使濃度為約8-30％的紙幅發生撓曲，從而提供具有第一高度的第一未壓實紙幅區和具有第二高度(不同於第一高度)的第二未壓實紙幅區的非單平面紙幅；在第二撓曲步驟中，將第一未壓實紙幅區相對於第二未壓實紙幅區撓曲，以暫時減少第一未壓實紙幅區和第二未壓實紙幅之間的高度差；壓實預定部分的、約40-80％濃度的第一未壓實紙幅區，以提供壓實的第一區和未壓實的第三區；壓實約40-80％濃度的、未壓實的第二紙幅區的至少一部分，以提供壓實的第二紙幅區；至少恢復在第一撓曲步驟中損失的一些高度差，從而提供其高度不同於第二壓實區高度的壓實的第一區。
20.根據權利要求19的方法，還包括在壓實紙幅後對紙幅進行按透視法縮小的步驟。
21.根據權利要求20的方法，包括將不同頻率的起皺圖案賦予鄰接至少部分第二壓實的紙幅區的紙幅部分。
22.根據權利要求19-21的方法，其特徵在於第一未壓實紙幅區的壓實步驟包括形成第一壓實的紙幅區，該區包含許多在第三未壓實區中分散的、不連續的壓實的凸出部分。
23.根據權利要求17-22的方法，其特徵在於在第一撓曲步驟中對紙幅的撓曲步驟包括在橫跨紙幅的厚度上提供不同的液壓。
24.一種紙張結構的成形方法，包括下列步驟提供未壓實的、通常是單平面的造紙纖維紙幅；提供包含帶孔基礎元件的紙幅支承裝置，所述基礎元件具有第一紙幅接觸表面和與帶孔基礎元件相連的紙幅構圖層，紙幅構圖層從第一紙幅接觸表面伸出，以形成具有不同於第一紙幅接觸表面高度的高度的第二紙幅接觸表面，紙幅構圖層內切許多帶孔基礎元件的圓形部分，每個帶孔基礎元件的內切圓形部分的投影面積至少為50平方毫米；將紙幅支承在紙幅支承裝置上；將濃度為8-30％的紙幅的一部分進行撓曲，以形成非單平面的紙幅，所述紙幅具有支承在第一紙幅接觸表面上的未壓實的第一紙幅區，第一紙幅區的高度不同於支承在第二紙幅接觸表面上的未壓實的第二紙幅區的高度；提供壓實表面；將紙幅放在紙幅支承裝置和壓實表面之間；在第二撓曲步驟中，將第一紙幅接觸表面相對於第二紙幅接觸表面撓曲，以減少未壓實的第一紙幅區和未壓實的第二紙幅區之間的高度差；在第一紙幅接觸表面和壓實表面間壓實預定部分的、未壓實的第一紙幅區，以形成壓實的第一區，該區包含許多在相對未壓實的區中分散的不連續的壓實的凸出部分；在第二紙幅接觸表面和壓實表面間對至少部分未壓實的第二紙幅區進行壓實，以形成壓實的第二區；將紙幅乾燥到至少90％的濃度；和從壓縮表面對紙幅進行起皺。
全文摘要
本發明公開了具有與相對較薄區相連的過渡區的多區紙張結構。該紙張結構包含第一區、構圖的第二區、第三區和過渡區。過渡區將構圖的第二區和背景矩陣相連。背景矩陣包含第一區和第三區。第一區包含許多在第三區中分散的不連續的凸出部分。第一和第二區以不同的高度排列，並且每個區的厚度均小於過渡區的厚度。本發明還公開了製備該紙張結構的裝置和方法。
文檔編號D21F1/10GK1151772SQ95193843
公開日1997年6月11日 申請日期1995年6月19日 優先權日1994年6月29日
發明者迪安·V·費恩 申請人:普羅克特和甘保爾公司