高蓬鬆度紙片和紙產品的製作方法

2023-10-07 07:58:04 2

高蓬鬆度紙片和紙產品的製作方法
【專利摘要】所公開的螺旋卷繞的紙產品具有期望的卷蓬鬆度、堅實度和柔軟性能。該卷產品可由根據各種工藝形成的單層紙纖網製成。
【專利說明】高蓬鬆度紙片和紙產品
[0001] 相關申請
[0002] 本申請要求2012年2月7日提交的美國臨時專利申請US61/595, 937的優先權， 其內容以與本申請相符的方式通過援引被結合入本文。
[0003] 置量
[0004] 對於捲紙產品諸如浴室用紙和紙巾，消費者通常偏愛具有大直徑的堅實的卷。堅 實的卷傳達出上乘的產品質量，而大直徑傳達出足夠多的材料，給消費者以物有所值之感。 然而，從生活用紙製造商的立場來看，提供具有大直徑的堅實卷是一種挑戰。為了在保持可 接受的製造成本的同時提供大直徑卷，生活用紙製造商必須生產出具有較高的卷蓬鬆度的 成品紙卷。增加卷蓬鬆度的一種手段是鬆散地卷繞紙卷。然而，鬆散地卷繞成的卷具有低 堅實度並容易變形，這使得它們對消費者沒有吸引力。因此，對具有高蓬鬆度以及良好堅實 度的紙卷存在需要。此外，希望提供這樣的捲紙產品，其包括具有足夠基重的紙片，以在使 用中提供更好的吸收性和手部保護。
[0005] 儘管期望提供一種具有足夠基重、足夠蓬鬆度和良好的卷堅實度的片，但這些性 質中的一種的改善通常要以另一種為代價。例如，隨著紙片的基重增加，獲得高的卷蓬鬆度 變得更有挑戰性，因為在相同的卷重量下，基重的增加會降低螺旋卷繞成的卷的繞圈數。
[0006] 最後，除了高的卷蓬鬆度和良好的堅實度之外，消費者往往還因為多層薄紙結構 所固有的柔軟度和吸收性能而偏愛多層薄紙。因此，生產單層紙纖網的製造商面臨著這樣 的額外挑戰，即生產出在柔軟度和吸收性方面比得上多層纖網的單層纖網，同時爭取經濟 地生產出滿足大直徑、良好的堅實度、高質量片和可接受的成本這些往往相矛盾的參數的 紙卷。


【發明內容】

[0007] 本發明人現已發現，大直徑、良好的堅實度、高質量片和可接受的成本這些往往相 互矛盾的參數可通過這樣的方式實現在單層紙中，即在轉移位置和空氣穿透乾燥位置處使 用高形貌織物來形成空氣穿透乾燥紙。以這種方式，本發明人已經生產出具有改善了的性 能，如更高的片和卷蓬鬆度、更低的片硬度和改善的卷堅實度，的基片和螺旋卷繞成的紙 卷。
[0008] 因此，在一個實施例中，本發明提供了一種捲紙產品，其包括螺旋地卷繞成卷的單 層紙纖網，該單層纖網具有從約25到約35克每平方米（gsm)的幹透基重和大於約15cc/g 的片蓬鬆度，該卷繞成的卷具有從約5毫米到約10毫米的卷堅實度。
[0009] 在另一實施例中，本發明提供了一種單層紙纖網，其具有小於約1000g/3"的幾何 平均抗拉強度，大於約15cc/g的片蓬鬆度和小於約8的硬度指數。優選地，該單層紙纖網 具有從約25到約35克每平方米（gsm)的幹透基重和小於約1200g/3"如從約700g/3"到 約1000g/3"的幾何平均抗拉強度。
[0010] 在又一個實施例中，本發明提供了一種研光的單層紙纖網，其具有從約25到約35 克每平方米（gsm)的幹透基重、從約16cc/g到約20cc/g的片蓬鬆度和從約6到約8的硬 度指數。 toon] 在再一個實施例中，本發明提供了一種捲紙產品，其包括螺旋地卷繞成卷的單層 紙纖網，該薄紙纖網具有帶紋理的背景表面和設計元素、小於約l〇〇〇g/3"的幾何平均抗拉 強度、大於約15cc/g的片蓬鬆度和小於約8的硬度指數，其中，該卷繞成的卷具有大於約 10cc/g的卷蓬鬆度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是用於形成本發明所用的不起縐穿透乾燥紙纖網的工藝的一個實施例的示 意圖。
[0013] 圖2是用在本發明中的印花的穿透乾燥織物的照片。
[0014] 圖3是具有根據本發明的一個實施例所生產出的具有圖案的空氣穿透乾燥紙纖 網的照片。
[0015] 定義
[0016] 在本文中，術語"紙產品"是指由包含纖維的基礎纖網製成的產品，包括浴室用紙、 面巾紙、紙巾、工業擦拭巾、餐飲用擦拭巾、餐巾紙、醫用墊和其它類似產品。
[0017] 在本文中，術語"紙纖網"或"紙片"是指適用於製成或用作面巾紙、浴巾紙、紙巾、 餐巾紙等等的纖維質纖網。其可以是分層的或未分層的、起縐或不起縐的，並可以由單層或 多層組成。上面提到的紙纖網優選由天然纖維素纖維源諸如硬木材、軟木材和非木本物種 製成，但也可含有大量的再生纖維、上漿或化學改性纖維或者合成纖維。
[0018] 在本文中，術語"卷蓬鬆度"是指紙的體積除以該卷繞成的卷中紙的質量。卷蓬鬆 度的計算方式為，圓周率（3. 142)乘以由卷直徑的平方（cm2)和外芯直徑的平方（cm2)的差 值除以4所獲得的數值再除以由片長度（cm)乘以片數乘以片幹透基重（gsm)得到的數值。
[0019] 在本文中，術語"片厚度"是單張片的代表性厚度，其根據TAPPI測試方法T402"用 於紙、紙板、紙漿抄片和相關產品的標準處理和測試環境"和Τ411 om-89"紙、紙板和複合板 的厚度（紙厚）"來測定，其中注3用於堆疊的紙。用於執行T411 om-89的千分尺是Emveco 200-A紙厚度測試儀（由俄勒網州紐伯格的Emveco公司提供）。該千分尺具有2千帕斯卡 的載荷、2500平方毫米的壓腳面積、56. 42毫米的壓腳直徑、3秒停留時間和0. 8毫米/秒的 下降速度。厚度可以用密耳（0.001英寸）或微米表示。
[0020] 在本文中，術語"片蓬鬆度"是指厚度（μπι)除以幹透基重（gsm)的商。得出的片 蓬鬆度以立方釐米每克（cc/g)表示。
[0021] 在本文中，術語"抗拉強度"、"MD(機器方向）抗拉強度"和"CD(機器橫向）抗拉 強度"通常是指當用254毫米/分鐘的十字頭速度、4540克的滿量程載荷、50. 8毫米的夾爪 跨距（標距）以及762毫米的試樣寬度測量時在任意給定的取向上拉伸或張拉時材料可以 承受的最大應力。MD抗拉強度為當樣本在機器方向上被張拉至破裂時每3英寸樣本寬度的 峰值載荷。類似地，CD抗拉強度為當樣本在機器橫向被張拉至破裂時的每3英寸樣本寬度 的峰值載荷。
[0022] 用於抗拉強度測試的樣本的製備方式為，利用JDC精確樣本裁切刀（費城賓州 的Thwing-Albert儀器公司，型號JDC3-10,系列號37333)沿機器方向（MD)或機器橫向 (⑶）的取向裁切3英寸（76. 2mm) X5英寸（127mm)的條帶。用於測量抗張強度的儀器為 MTS Systems Sintech 11S，系列號 6233。數據獲取軟體是用於 Windows 3.10 的 MTS Test Works?(來自北卡羅來納州三角研究園的MTS Systems公司）。測力元件選自最高50牛頓或 100牛頓的最大值，取決於被測樣本的強度，從而大多數的峰值力值落在測力元件滿程值的 10%到90%之間。夾爪之間的標距為2±0. 04英寸（50. 8± 1mm)。夾爪被氣動操作並且被 塗覆以橡膠。最小夾持面寬度為3英寸（76. 2毫米），夾爪的大致高度為0.5英寸（12. 7毫 米）。十字頭速度為10±0.4英寸/分鐘（254±lmm/min)，破裂敏感度被設定為65%。樣 本沿堅向和水平居中地置於儀器的夾爪內。隨後開始測試並在試樣破裂時結束測試。峰值 載荷取決於被測試的樣品而記錄為試樣的"MD抗拉強度"或"CD抗拉強度"。每一種產品測 試至少五（5)個代表試樣，記載為"原值"，所有單個試樣測試的算術平均值是產品的MD或 CD抗拉強度。
[0023] 在本文中，術語"幾何平均抗拉強度"（GMT)是指纖網的如上所確定的機器方向抗 拉強度和機器橫向抗拉強度的乘積的平方根。
[0024] 在本文中，術語"斜率"是指由繪製張力-伸長所獲得的線的斜率並且是在如上所 述確定抗拉強度的過程中的MTS TestWorks?的輸出值。斜率以克（g)/單位樣本寬度（英 寸）為單位進行表示，並且可計算為對應於落入70至157克（0. 687至1. 540N)之間的試 樣所生作用力的載荷校正應變值除以試樣寬度的最小二乘線梯度。
[0025] 在本文中，術語"幾何平均斜率"（GM斜率）通常是指如上所確定的纖網的機器方 向斜率與機器橫向斜率的乘積的平方根。
[0026] 在本文中，術語"硬度指數"是指幾何平均斜率除以幾何平均抗拉強度的商。
[0027] 硬度指數張力斜張力斜率
[0028] 在本文中，術語"卷堅實度"通常是指Kershaw堅實度，其如在美國專利號 US6, 077, 590中詳細描述的那樣利用Kershaw測試測得，該文獻以與本發明相符的方式通 過援引被結合入本文。該裝置可購自Kershaw Instrumentation公司（Swedesboro，NJ)並 被稱為RDT-2002型卷密度測試儀。
[0029] 在本文中，術語"卷結構"通常是指捲紙產品在給定的片蓬鬆度下的堅實度和蓬鬆 度，並且等於卷蓬鬆度（以cc/g表示）除以卷堅實度（以cm表示）的商再除以單片的厚 度（以cm表示）。
[0030] 詳細描述
[0031] 總體上，本發明涉及單層紙纖網和由該單層紙纖網製造的螺旋卷繞的薄產品及它 們的製造方法。該紙纖網的形成方式優選為空氣穿透乾燥工藝，更優選為不起縐空氣穿透 乾燥工藝（"UCTAD"），其使用作為轉移和穿透乾燥的高形貌的造紙織物。更優選地，根據 本發明製成的紙纖網具有設置在至少一側上的圖案或
[0032] 。所述設計元素優選通過已設置在紙纖網製造中所使用的穿透乾燥織物上的圖案 來賦予。
[0033] 在轉移位置和穿透乾燥位置使用高形貌織物將生產出具有表現為相對現有技術 產品的多種改進的獨特的性能組合的紙纖網和螺旋卷繞的產品。例如，紙纖網相比現有技 術的纖網具有更高的蓬鬆度和更小的硬度。類似地，根據本發明製備的卷產品可具有改善 的卷堅實度和蓬鬆度，同時仍保持片柔軟度和強度性能。
[0034] 例如，本發明提供的纖網相對於現有技術具有改善的厚度和蓬鬆度，同時也具有 降低的硬度。如下表中概括的那樣，這些改善表現為捲紙產品的改善。
[0035] 表 1
[0036] ~?~|卷堅實度~?~|卷蓬鬆度 樣品 硬度指數 (gsm) (mm) (mils) (cc/g) 本發明 29.8 9.0 21.8 13. 1 7.23 本發明 33.7 10.2 21.7 13.0 6.83 Charmin Basic 32.4 11. 5 13.0 11,0 9.38 Cottonelle 46.4 7.6 19.9 10.0 7. 50 Scott Extra Soft 32. 9 3.2 12. 8 7. 4 10. 71
[0037] 因此，在某些實施例中，根據本發明製造的卷產品可包括具有大於約25gsm，如從 約28gsm到約35gsm，且更優選從約30gsm到約33gsm的基重的螺旋卷繞的單層紙纖網。通 常，在本文中所指的基重是以克每平方米（gsm)計的幹透基重。螺旋卷繞的卷產品優選具 有小於約12毫米，如從約7毫米到約12毫米且優選從約8毫米到約10毫米的卷堅實度。 例如，在一個特定實施例中，本發明提供一種捲紙產品，其包括具有從約26gsm到約34gsm 的基重的螺旋卷繞的單層紙纖網，其中，該卷具有從約8mm到約10mm的卷堅實度。在上述 的卷堅實度範圍內，根據本發明製成的卷不會看起來如在某些場合某些消費者不期望的那 樣過度柔軟並且"軟塌塌的"。
[0038] 以往，在上述卷堅實度水平下，螺旋卷繞的薄紙產品往往具有低的卷蓬鬆度和/ 或差的片柔軟度性能。然而，現在已經發現，基重大於約25gsm，優選為約30gsm或更大，如 從約30gsm到約35gsm的單層纖網可被製成使得在纖網被螺旋卷繞成卷時，即使在張力下 螺旋卷繞，所形成的卷的卷蓬鬆度為至少約12cc/g，諸如為從約12cc/g到約18cc/g，更優 選為從約12cc/g到約15cc/g。例如，包括基重為從約28gsm到約34gsm的單層纖網的螺旋 卷繞的產品可具有約13cc/g的卷蓬鬆度，同時仍保持大於約8毫米如從約9毫米到約10 毫米的卷堅實度。
[0039] 在又一個實施例中，本發明提供具有增強的蓬鬆度、柔軟度和耐久性的紙纖網。改 善的耐久性包括增強的機器方向伸展性和機器橫向伸展性（MDS和CDS)，而改善的柔軟度 可以由拉伸應變曲線的斜率的降低來衡量。例如，根據本發明製成的紙纖網可具有大於約 700克/3"，如為從約750克/3"到約1200克/3"，且優選為從約800克/3"到約1000克 /3"的幾何平均抗拉強度（GMT)，同時具有小於約7500克/3"，如從約4000克/3"到約7000 克/3"且更優選為從5000克/3"到約6000克/3"的幾何平均斜率。
[0040] 雖然本發明的紙纖網與現有技術中的纖網相比具有更低的幾何平均斜率，但所述 纖網維持了保持對消費者有用的足夠量的抗拉強度。例如，在某些例子中，本發明提供單層 紙纖網具有小於約7500克/3"，如從約4000克/3"到約6500克/3"的幾何平均斜率，和小 於約1200克/3"且更優選小於約1100克/3"如從約700克/3"到約1000克/3"的幾何 平均抗拉強度（GMT)。因此，本發明的紙纖網優選具有小於約10,更優選為小於約9,如從約 4到約8且更優選為從約5到約7的硬度指數。
[0041] 通過研光轉換為最終產品的紙纖網通常相對於基片具有增強的硬度，因此，在某 些實施例中，根據本發明製成的基片可具有小於約7如從約4到約7的硬度指數，同時相應 的最終產品可具有小於約9如從約6到約8的硬度指數。正因如此，該纖網不僅柔軟，而且 強度足以經受使用。
[0042] 在其它實施例中，根據本發明製成的紙纖網可具有至少為約8%，如從約10%到 約15%且更優選為從約10%到約12%的機器橫向伸展性（⑶S)。
[0043] 用於製造根據本發明的螺旋卷繞的紙產品的纖網可根據特定的應用而變化。通 常，纖網可由任何合適類型的纖維製成。例如，基礎纖網可由紙漿纖維、其它天然纖維、合成 纖維等等製成。用於與本發明結合使用的合適的纖維素纖維包括呈任何比例的二次（再循 環）造紙纖維和原生造紙纖維。這類纖維包括但不限於硬木和軟木纖維以及非木本纖維。 非纖維素合成纖維也可使用為配料的一部分。
[0044] 根據本發明製成的紙纖網可用均勻纖維配料製成或者由分層級纖維配料產生的 眾層級形成於單層產品內。分層級的基礎纖網可使用現有技術中已知的設備來形成，例如 多層級流漿箱。
[0045] 例如，不同的纖維配料可用在每一層級中，以便產生具有期望性能的層級。例如， 含有軟木纖維的層級比含有硬木纖維的層級具有更高的抗拉強度。另一方面，硬木纖維可 增加纖網的柔軟度。在一個實施例中，本發明的單張基礎纖網包括主要含有硬木纖維的至 少一個層級。根據需要，硬木纖維可以以高達約40重量％的量且優選從約15重量％到約 25重量％的量與軟木纖維和/或破碎纖維混合。基礎纖網還包括位於第一外層級和第二外 層級之間的中間層級。該中間層級可主要含有軟木纖維。如果需要，其它纖維如高產量纖 維或合成纖維可以以高達約10重量％的量與軟木纖維混合。
[0046] 當由分層級纖維配料製成纖網時，每層級的相對重量可根據具體應用而不同。例 如，在一個實施例中，當製成包含三層級的纖網時，每一層級可佔纖網總重量的約15%到約 40%，如纖網總重量的約25 %到約35%。
[0047] 根據需要，可以將溼強度樹脂添加至配料中，以增加成品的溼強度。目前，最常 用的溼強度樹脂屬於稱為聚醯胺-聚胺表氯醇樹脂的聚合物類。這些類型的樹脂有很 多商業供應商，包括Hercules公司（Kymene?)、漢高公司（Fibrabond?)、波登化學公司 (Cascamide?)、喬治亞-太平洋公司等。這些聚合物的特徵在於具有含有沿主鏈分布的活 性交聯基團的聚醯胺主鏈。其它有用的溼強度劑是由美國氰胺公司以商標名Parez?銷售 的。
[0048] 類似地，根據需要，幹強度樹脂可添加入配料以增加成品的幹強度。這類幹強度樹 脂包括但不限於羧甲基纖維素（CMC)、任何類型的澱粉、澱粉衍生物、樹膠、聚丙烯醯胺樹脂 以及其它眾所周知的幹強度樹脂。這類樹脂的商業供應商與提供上面所討論的溼強度樹脂 的那些供應商相同。
[0049] 可添加到配料的另一加強的化學品是可購自Kemira公司（亞特蘭大，喬治亞州） 的Baystrength 3000,其是用於賦予紙纖網乾燥和暫時溼抗拉強度的乙醒酸陽離子聚丙烯 醯胺。
[0050] 如上所述，本發明的紙產品通常由本領域已知的多種造紙工藝中的任何一種形 成。在一個實施例中，基礎纖網由不起縐空氣穿透乾燥工藝形成。參見圖1，用於形成在本 發明中所用的紙纖網的方法將被更詳細地描述。示出的工藝描述了不起縐穿透乾燥工藝， 但將認識到，任何已知的造紙方法或生活用紙製造方法均可與本發明的製造非織造薄紙的 織物結合使用。相關的不起縐空氣穿透乾燥紙工藝記載在例如美國專利US5, 656, 132和 US6, 017, 417中，這兩篇文獻在此以與本發明相符的方式被援引納入本文。
[0051] 在圖1中，具有造紙流漿箱10的雙網成形裝置將造紙纖維的水性懸浮液配料注射 或沉積到多個成形織物，諸如外成形織物5和內成形織物3,從而形成溼紙纖網6。本發明 的成形工藝可以是造紙工業中已知的任何傳統成形工藝。這樣的成形工藝包括但不限於長 網造紙機、頂部成形機（roof former)如抽吸胸輥成形機、和夾網成形機如雙網成形機和新 月形成形機。
[0052] 當內成形織物3繞成形輥4旋轉時，溼紙纖網6形成在內成形織物3上。當溼紙 纖網6被局部脫水至基於纖維的乾重約10%的稠度時，內成形織物3用來支承和向工藝流 程的下遊攜帶新形成的溼紙纖網6。溼紙纖網6的附加脫水可通過已知的造紙技術如真空 抽吸箱進行，同時內成形織物3支承溼紙纖網6。溼紙纖網6可附加地脫水至至少約20% 的稠度，更特別地為約20 %至約40%，更特別地為約20 %至約30%。
[0053] 成形織物3通常由任何合適的多孔材料如金屬線或聚合物長絲製成。例如，一些 合適的織物包括但不限於：購自奧伯尼國際公司（奧爾巴尼，紐約州）的Albany 84M和 941?;購自六8七611成形織物公司（威斯康星州，阿普爾頓）的48七611 856、866、867、892、934、 939、959 或 937 和 Asten Synweve Design274;和購自 Voith Fabrics (威斯康星州，阿普爾 頓）的Voith 2164。也可以使用包括非織造基礎層的成形織物或氈，包括斯卡帕公司的用 擠出聚氨酯泡沫體如Spectra系列製成的那些。
[0054] 在固體濃度為約10%到約35%尤其是約20%到約30%時，溼纖網6隨後從成形 織物3轉移到轉移織物8。在本文中，"轉移織物"是位於纖網製造工藝的成形段和乾燥段 之間的織物。
[0055] 優選地，該轉移織物具有三維表面形貌，該三維表面形貌可通過基本連續的機 器方向突部來提供，為此，所述突部由聚集在一起的多根捲曲的絞線組成，例如美國專利 US7, 611，607所述，該文獻以與本文相符的方式被納入本文。可被用作轉移織物的具有 三維表面形貌的特別優選的網包括在美國專利US7611607中被描述為Fred(tl207-77)、 Jeston(tl207-6)和 Jack(tl207-12)的織物。
[0056] 轉移到轉移織物8可在正壓和/或負壓的幫助下進行。例如，在一個實施例中，真 空靴9可施加負壓，使得成形織物3和轉移織物8在真空槽的前緣處同時匯聚和分開。通 常，真空靴9供應約10到約25英寸汞柱水平的壓力。如上所述，真空轉移靴9 (負壓）可 通過使用來自纖網的相對側的正壓來補充或代替，以將纖網吹到下一個成形織物上。在一 些實施例中，其它真空靴也可用來幫助將纖網6抽吸到轉移織物8的表面上。
[0057] 通常，轉移織物8以比成形織物3更慢的速度行進以提高纖網的MD和⑶伸展性， 其通常稱為纖網在其機器橫向（CD)或機器方向（MD)上的伸展性（以樣品破壞時伸長百分 比表示）。例如，所述兩個網之間的相對速度差可以為約10%到約35%，在某些實施例中 為約15 %到約30 %，並且在某些實施例中，為約20 %到約28 %。這通常稱為"急速轉移"。 在"急速轉移"過程中，纖網的很多結合處被破壞，從而迫使片彎曲並摺疊到轉移織物8的 表面上的凹陷部分內。與轉移織物8表面輪廓相配的這種模製方式可增加纖網的MD和CD 伸展性。從一織物到另一織物的急速轉移可遵循以下專利中任一個所教導的原理：US5, 66 7, 636, US5, 830, 321，US4, 440, 597, US4, 551，199, US4, 849, 05,上述所有專利在此通過引用 以與本發明相符的方式結合入本文。
[0058] 溼紙纖網6隨後從轉移織物8轉移到穿透乾燥織物11。通常，轉移織物8以與穿 透乾燥織物11大致相同的速度行進。然而，已經發現，可在纖網從轉移織物8轉移到穿透 乾燥織物11時進行第二急速轉移。這種急速轉移在本文中稱為在第二位置處發生並通過 以比轉移織物8低的速度操作穿透乾燥織物11來實現。通過在兩個不同的位置，即第一位 置和第二位置處進行急速轉移，可以生產具有更好的CD伸展性的紙產品。
[0059] 除了將溼紙纖網從轉移織物8急速轉移到穿透乾燥織物11之外，溼紙纖網6可借 助真空轉移輥12或真空轉移靴9宏觀上被重新整理成順應穿透乾燥織物11的表面。如果 需要，穿透乾燥織物11可以低於轉移織物8的速度行進，以進一步提高所生成的吸收性薄 紙產品的MD伸展性。這種轉移可在藉助真空來進行，以確保溼紙纖網6順應穿透乾燥織物 11的形貌。
[0060] 在由穿透乾燥織物11支承時，溼紙纖網6通過穿透乾燥器13乾燥至約94%或更 高的最終的稠度。纖網15隨後經過在捲筒22和捲軸26之間的卷繞輥隙，並被卷繞成紙卷 25以便進行後續加工，如切割、摺疊和包裝。
[0061] 優選藉助真空將纖網轉移到穿透乾燥織物進行最終的乾燥，以確保纖網的宏觀重 整以獲得期望的蓬鬆度和外觀。優選地，穿透乾燥網設計成賦予紙纖網蓬鬆度和CD伸展 性。因此在最佳配置形式中具有相當粗糙且三維的穿透乾燥織物是有益的。結果是，相對 平滑的片離開轉移段並隨後（在真空幫助下）被宏觀重整以呈現高蓬鬆度、高CD伸展性的 穿透乾燥織物表面形貌。片的形貌從轉移織物到穿透乾燥織物上被完全改變，並且纖維被 宏觀上重新整理，包括顯著的纖維-纖維移動。
[0062] 合適的穿透乾燥織物包括但不限於具有基本連續的機器方向突部的織物， 由此所述突部由聚集在一起的多根捲曲的絞線組成，如在美國專利US6, 998, 024和 US7, 611，607中公開的那些。尤其優選的網是在美國專利US7, 611，607中指代為 Fred(tl207-77)，Jeston(tl207-6)和Jack(tl207-12)的那些織物。纖網優選在穿透乾燥 織物上被乾燥至最終乾燥度，而無需壓靠到楊克乾燥器的表面並且不會發生隨後的起縐。
[0063] 更優選地，使用上面設置有設計元素的穿透乾燥織物如圖2中示出的織物是有益 的。以這種方式，設計元素（本文也稱為圖案）在製造過程中被壓印到初期纖網上，從而使 該設計被賦予到初期纖網上。因此，在一個實施例中，所述纖網利用已通過施加裝飾性的設 計元素而改進的穿透乾燥織物來形成。該裝飾性的設計元素可以是裝飾性的圖形、圖標或 形狀，如花、心形、小狗、圖標、商標、詞語等等。該裝飾性設計可由凸起區域（元素）形成， 該凸起區域使得該裝飾性設計具有使之區別於周圍的穿透乾燥網表面的形貌。這些元素可 合適地為一條或多條線、一個或多個段、點或其它形狀。
[0064] 優選地，所述設計元素在纖網上是間隔設置的，且它們間的間距可相等也可不同 以使得設計元素之間的密度和間隔距離可不同。例如，設計元素的密度可不同以在纖網上 提供相對大或相對小數量的設計元素。在一個特別優選的實施例中，表示為被設計元素覆 蓋的背景表面的百分比的設計元素密度為從約10%到約35%且更優選為從約20%到約 30%。類似地，設計元素的間距也可不同，例如，所述設計元素可以以間隔開的多個行進行 布置。此外，間隔開的行之間的間距和/或單個行內部的設計元素之間的距離也是可不同。
[0065] 通過在穿透乾燥網上設置設計元素，生產出的紙纖網具有由設計元素賦予的視覺 可識別的設計和由穿透乾燥織物賦予的帶紋理的背景表面。優選地，該帶紋理的背景表面 具有這樣的整體背景表面，即該整體背景表面具有約〇. 2毫米或更大的Z-向高差的三維形 貌。該形貌可以是規則的或不規則的。所述背景表面是除被裝飾性的設計元素佔據的任何 表面部分以外的纖網的整個主表面。合適的帶紋理的背景表面包括通常具有交替的凸部和 凹部或者隆起部和凹陷部的表面。為了與裝飾性設計相區分，交替的突部和凹部在帶紋理 的背景圖案中的出現率可以是每10釐米約20或更多個。類似地，用於帶紋理的背景圖案 的隆起部和凹陷部的密度可以是每平方釐米約0. 6個或更多個，優選為每平方釐米3個或 更多個。
[0066] 通常，所述設計元素是局部地施加到穿透乾燥織物上。特別合適的局部施加方法 是將聚合物材料印刷（花）或擠壓到表面上。可替代的方法包括施加流延薄膜或固化膜到 表面內，或者編織、刺繡或縫合聚合物纖維到表面內，以形成圖案或壓花。特別合適的聚合 物材料包括能被牢固粘附到穿透乾燥織物上且在典型的薄紙機乾燥器操作條件下能抵抗 熱降解且適度柔軟的材料，例如聚矽酮、聚酯、聚氨酯、環氧樹脂、聚苯基硫化物和聚醚酮。
[0067] 在另一實施例中，如在美國專利US6, 398, 910中描述的那樣，裝飾性的設計可通 過將聚合物絞線擠出到帶紋理的空氣穿透乾燥織物上來形成，該專利以與本發明相符的方 式被結合入本文。施加聚合物絞線，從而在帶紋理的空氣穿透乾燥織物的平面上形成凸起 的圖案。
[0068] 人們相信，通過利用帶設計元素的穿透乾燥織物形成紙纖網，如上所述，在纖網被 轉換成卷產品形式時可降低嵌套（nesting)現象。嵌套現象的降低又可改善某些性能，如 卷產品的蓬鬆度和堅實度。通常，嵌套現象的產生是因為使用了將凹部和凸部賦予到紙纖 網上的帶紋理的穿透乾燥織物。儘管這些凸部和凹部能為生產出的纖網帶來許多益處，但 在該纖網被轉換為成品形式時有時會出現問題。例如，當纖網被轉換成卷產品時，一個繞圈 的凸部和凹部位於下一個繞圈的相應的突部的頂和凹部上，這導致該卷變得更緊密壓緊， 從而降低了卷蓬鬆度，增加了密度，並使得產品的卷繞的一致性和可控性降低。因此，在某 些實施例中，本發明提供的紙產品包括具有帶紋理的背景表面和設計元素的紙纖網，其中， 所述設計元素降低了在纖網被轉換成卷產品時纖網的嵌套現象。生產出的卷在給定的卷堅 實度下通常具有更高的卷蓬鬆度。此外，該卷通常在螺旋卷繞的纖網的連續的圈之間具有 驚人的互鎖程度，改善了在給定的卷堅實度下的卷結構，更具體地說是允許製成更不堅實 的卷而在圈與圈之間不會發生滑移。
[0069] 改善連續的圈之間的互鎖允許製成不太堅實的卷而在圈與圈之間不會發生 滑移。例如，與利用具有錯位的縫的穿透乾燥織物生產的紙產品相比，諸如美國專利 US7, 611，605 (其內容以與本發明相符的方式被結合入本文）中所公開的，本發明的捲紙產 品具有類似地改善的卷結構和降低的嵌套。降低的嵌套和改善的卷結構（本文也稱為卷構 造）的一種計量方法為卷蓬鬆度（以cc/g表示）除以卷堅實度（以cm表示）的商再除以 單片厚度（以cm表示）。通常，捲紙產品的卷結構小於約500cm/g且優選小於約450cm/ g且更優選小於約350cm/g，如從約200cm/g到約500cm/g且更優選為從約250cm/g到約 450cm/g〇
[0070] 此外，人們相信，使用印花的穿透乾燥織物使得纖網具有改善的圖案清晰度。圖3 中示出了具有改善的圖案清晰度的纖網一個實施例。驚人的是，通過在帶紋理的背景上設 置圖案，改善了圖案和背景之間的視覺對比，產生了更清楚、更明顯的圖案。而且，帶紋理的 背景允許使用相對柔軟或脆弱的印刷材料。
[0071] 圖案清晰度被改善到當產品被陳列在架子上時能被消費者識別的程度。以這種方 式，消費者可給出圖案是否清楚的定性評價。消費者可在〇到10的範圍內評價清晰度，使 得清晰度等級為0表明沒有可辨別的圖案且清晰度等級為10是指帶有輪廓鮮明的邊緣、明 確的圖案高度和寬度的界限清楚的圖案，並且看起來好像是設計圖案的完美壓印複製。在 本發明的上述方法之前，由在先採用的工藝製成的材料具有約5的清晰度等級。現在，通過 採用本發明的上述方法，本發明人能夠生產出具有可視的、界限清楚的圖案，從而消費者將 給出大於約8的定性評價等級。
[0072] 通過設置圖案在高度地帶紋理的穿透乾燥織物上，不但圖像清晰度得到改善，而 且在整個製造過程中該圖像的清晰度也得到了改善。就是說，在成品纖網上的圖像的清晰 度從穿透乾燥織物壽命的開始至結束都沒有明顯降低。先前，圖案是被設置在相對平坦的 穿透乾燥織物上且該印刷的圖案將從穿透乾燥網上被磨損，導致在網的整個壽命過程中圖 像質量逐漸惡化。現在，通過將圖案設置在帶紋理的背景表面上，一旦圖案被磨損至背景紋 理的上表面後，圖案的任何磨損均被有效地制止，這允許在穿透乾燥織物的整個可用壽命 中的極好的圖案清晰度。
[0073] -旦纖網被轉移到穿透乾燥織物上，纖網可利用趨向於保持溼纖網的蓬鬆度或厚 度的任何無壓縮的乾燥方法進行乾燥，包括但不限於穿透乾燥、紅外輻射、微波乾燥等等。 因為其商業可用性和實用性，穿透乾燥是眾所周知的並且是為本發明的目的用於無壓縮地 乾燥纖網的一種常用手段。
[0074] 在纖網被成形和乾燥之後，本發明的紙產品經受轉換工藝，在該工藝中，已成形的 基礎纖網被卷繞成卷以用於最終包裝。在該轉換工藝之前或之中，根據本發明，紙產品的基 礎纖網經受研光工藝以降低片的厚度並改善柔軟度，同時維持足夠的抗拉強度。該研光工 藝壓縮該纖網，有效破壞了在基礎纖網的纖維間形成的粘合。以這種方式，研光可增強紙產 品的柔軟感。在某些應用中，可在很大程度上維持紙纖網的蓬鬆度。通過這一工藝，在片被 卷繞後在該片內至少存留更高的蓬鬆度。這種更高的片蓬鬆度顯示為在固定的堅實度下的 更高的產品卷蓬鬆度，同時維持所需的片柔軟度。
[0075] 下面的例子旨在示出了本發明的多個具體實施例，並不限制後附權利要求書的範 圍。
[0076] 實例
[0077] 實例 1 :
[0078] 基片的製造使用穿透乾燥造紙工藝，其通常被稱為"不起縐穿透乾燥"（"UCTAD")， 如在美國專利US5, 607, 551中總體描述的。製成的基片具有從約26到約34克每平方米 (gsm)的目標幹透基重。這些基片隨後被轉換並被螺旋地卷繞成捲紙產品。
[0079] 在任何情況下，所述基片均使用分層流漿箱由包含北方軟木牛皮漿和桉樹漿的配 料製成，該流漿箱由三個漿池供料以形成具有三個層（兩個外層和一個中間層）的纖網。所 述兩個外層包含桉樹（每層包含纖網總重的30%)且中間層包含軟木和桉樹。軟木牛皮漿 和桉樹漿在中間層內的量針對對照物和本發明樣品不同。對於對照物，該中間層包含佔纖 網總重29%的軟木和佔纖網重量的11%的桉樹。對於本發明的樣品，該中間層包含佔纖網 重量25%的軟木和佔纖網重量15%的桉樹。強度通過添加澱粉和/或對配料打漿進行控 制。
[0080] 紙纖網形成在TissueForm V成形織物上，並真空脫水到大致25%的稠度並隨 後在轉移至轉移網上時經受急速轉移。該轉移織物為在美國專利US7, 611，607中描述為 "Fred"的織物（可從威斯康星州阿普爾頓市的福伊特織物公司商業購得）。
[0081] 該纖網隨後被轉移到用於穿透乾燥的第二"Fred"織物上。該第二"Fred"織物包 括如圖3中示出的利用矽樹脂印在纖網上的圖形。在轉移時，至少約10英寸汞柱的真空度 用於實現到穿透乾燥織物的轉移。該纖網然後在卷繞前被乾燥至約98%的固體。
[0082] 按上面所述地、但利用在美國專利US7, 611，607中稱為44MST的相對平坦的穿透 乾燥織物（可從威斯康星州阿普爾頓市的福伊特織物公司商業購得）製造對照物。表2示 出了針對根據本例子製備的每個樣品的工藝條件。
[0083] 表 2 [00841

【權利要求】
1. 一種捲紙產品，其包括被螺旋地卷繞成卷的單層紙纖網，該單層纖網具有從約25到 約35克每平方米（gsm)的幹透基重和大於約15cc/g的片蓬鬆度，卷繞成的卷具有從約5 毫米到約10毫米的卷堅實度。
2. 根據權利要求1所述的捲紙產品，其中，所述卷繞成的卷具有約12cc/g或更大的卷 蓬鬆度。
3. 根據權利要求1或2所述的捲紙產品，其中，所述單層纖網具有從約650到約1000 克/3英寸的幾何平均抗拉強度。
4. 根據權利要求1至3之一所述的捲紙產品，其中，所述單層纖網具有從約4. 5到約8 的硬度指數。
5. 根據權利要求1至4之一所述的捲紙產品，其中，所述單層纖網具有小於約8000克 /3英寸的幾何平均斜率。
6. 根據權利要求1至5之一所述的捲紙產品，其中，所述單層纖網具有從約4000到約 6500克/3英寸的幾何平均斜率。
7. 根據權利要求1至6之一所述的捲紙產品，其中，所述單層纖網具有約9%或更大的 機器橫向伸展百分比。
8. 根據權利要求1至7之一所述的捲紙產品，其中，所述卷繞成的卷具有小於約500釐 米/克的卷結構。
9. 根據權利要求1至8之一所述的捲紙產品，其中，所述單層紙纖網包括空氣穿透乾燥 纖網。
10. 根據權利要求1至8之一所述的捲紙產品，其中，所述單層紙纖網包括不起縐空氣 穿透乾燥纖網。
11. 一種單層紙纖網，具有小於約l〇〇〇g/3"的幾何平均抗拉強度、大於約15cc/g的片 蓬鬆度和小於約8的硬度指數。
12. 根據權利要求11所述的纖網，其中，所述片蓬鬆度為從約15cc/g到約20cc/g。
13. 根據權利要求11或12所述的纖網，其具有從約28克每平方米到約32克每平方米 的幹透基重。
14. 根據權利要求11-13之一所述的纖網，其中，所述硬度指數為從約4. 5到約7。
15. 根據權利要求11-14之一所述的纖網，其中，所述單層紙纖網包括空氣穿透乾燥纖 網。
16. 根據權利要求11-14之一所述的纖網，其中，所述單層紙纖網包括不起縐空氣穿透 乾燥纖網。
17. -種捲紙產品，包括被螺旋地卷繞成卷的單層紙纖網，該紙纖網具有帶紋理的背景 表面和設計元素、小於約l〇〇〇g/3"的幾何平均抗拉強度、大於約15cc/g的片蓬鬆度和小於 約8的硬度指數，其中，卷繞成的卷具有大於約lOcc/g的卷蓬鬆度。
18. 根據權利要求17所述的捲紙產品，其中，所述產品具有從約5到約10毫米的卷堅 實度。
19. 根據權利要求17或18所述的捲紙產品，其中，所述單層纖網具有從約28到約32 克每平方米的幹透基重。
20. 根據權利要求17-19之一所述的捲紙產品，其中，所述卷繞成的卷具有從約250釐
【文檔編號】A47K10/02GK104093903SQ201380008412
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年1月24日 優先權日:2012年2月7日
【發明者】D·W·斯特奇, J·L·傑斯克, R·J·貝姆, D·J·斯萊頓, J·D·霍爾茲, M·W·薩克斯, K·J·沃格特, M·A·巴瑞茨, L·E·柯林斯, R·A·扎農, J·W·拜思科 申請人:金伯利-克拉克環球有限公司