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具有吸收性芯层的多层纸巾

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S·J·麦卡洛
S·L·爱德华兹
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佐治亚-太平洋消费产品有限合伙公司
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Abstract

一种具有连续外表面的纤维素纤维的多层吸收性片材,其在外表面之间具有吸收性芯层。该吸收性芯层包括非编织纤维网络,其具有:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形区域之间的方向偏向;(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低。该小室具有低纤维密度区域的海绵样内部结构。

Description

具有吸收性芯层的多层纸巾

发明领域

[0001] 本发明一般涉及由纤维素纤维制成的吸收性产品。更具体地说,本发明指具有吸收性芯层的多层吸收性手巾、薄纸等,该吸收性芯层具有局部基重变化区域和包括此处被称为小室(cellule)的纤维除去的区域。本发明的产品显示出对吸收的液体类似海绵的反应。

[0002] 发明背景

[0003] 制造薄纸、毛巾和类似物的方法是公知的,其中包括各种特征,如杨克式干燥、穿透干燥、织物起绉、干法起绉、湿法起绉等等。与普通的穿透空气干燥方法(TAD)相比,常规湿压法(CWP)具有一些优点,包括:(1)与机械除去水相关的较低的能量成本,而不是用热空气蒸发干燥;和(¾利用湿压形成网幅的方法更容易实现的较高生产速度。另一方面,尤其对于生产柔软、蓬松、特级质量薄纸和手巾产品来说,穿透空气干燥的工艺已成为新的资金投资选择的方法。

[0004] 在造纸工艺方面已利用织物起绉作为影响产品性能的方式,所述造纸工艺包括纸幅的机械或挤压脱水。参见,Weldon的美国专利Nos. 4,689,119和4,551,199 ;Klowak的 4,849,054和4,834,838 ;和Edwards等的6,287,426。有效地转移高或中等稠度的网幅到干燥器上所存在的困难阻碍了织物起绉工艺的操作。同样注意=Hermans等的美国专利 No. 6,350,349公开了网幅从旋转的转移面转移到织物上的湿法转移。涉及在操作时具有固定辊缝(gap)转移或灯芯草转移(rush transfer)的织物起绉的进一步的专利在本领域众所周知的包括下列美国专利:4, 834,838 ;4, 482,429 ;Wells的4,482,4294, 445,638,以及 4,440,597。

[0005] 关于造纸工艺,也已使用织物模塑作为提供纹理和蓬松度的方式关于这一方面, 在Lindsey等的美国专利No. 6,610,173中可看到在湿压事件过程中压印网幅的方法,该方法导致对应于偏转元件的偏转导管的不对称凸起。、173专利报道了在压制事件过程中不同速度的转移起到用偏转元件改进模塑和压印网幅的作用。据报道,所生产的薄纸网幅具有一套特殊的物理和几何性能,如图案致密化的网络和具有不对称结构的重复图案凸起。 关于使用有纹理织物的湿法模塑纸幅,同样参见下述美国专利=Wendt等的6,017,417和 5,672,248 ;Hermans 等的 5,508,818 和 5,510,002,以及 Trokhan 的 4,637,859。关于赋予大部分干燥片材纹理所使用的织物的用途,参见,Drew等的美国专利No. 6,585,855以及美国公开的 No. US2003/00064。

[0006] 具有基重局部变化的结构在造纸技术领域也是公知的。这些结构被报道用以保存纤维和提供提高吸收性的区域。包括至少两个不同密度区域和两个不同基重区域的纸幅也已经被公开,例如在Wian等的名称为"具有不同基重和密度的非穿透空气干燥的纸幅" 的美国专利No. 6,136,146中。该网幅包括相对较高基重的连续网络区域和多个分散遍及在相对较高基重连续网络区域内的离散的、相对较低基重区域,以及多个由相对较低基重区域外接(circumscribed)的离散的中等基重区域。

[0007] Trokhan等的美国专利No. 5,503,715,其名称为〃通过有选择地封闭排水区域生产纤维素纤维状结构的方法和设备以及由此生产的纤维素纤维状结构",也公开了具有不同的基重区域的纤维素网幅。这种结构是通过使用具有不同流阻区域的成形带而获得的具有基本上连续的高基重网络和低基重离散区域的纸。纸区域的基重一般地与网幅在其上成形的成形带区域上的流阻成反比。

[0008] Wendt等的美国专利No. 4,942,077,其名称为"具有不规则图案增密区域的薄纸网幅",其公开了具有至少一个纵向虚线图案的个别增密区域的起绉薄纸网幅,该个别增密区域含有较高的纤维质量浓度。

[0009] 二层和三层吸收性产品描述如下:Hoeft等的美国专利No. 6,746,558,其名称为〃至少三层的吸收性纸品及其制造方法",Grupe的美国专利No. 5,215,617,其名称为"生产层合手巾的方法",和Srnltz的美国专利No. 4,803,032,其名称为"对纤维状片材点状压花的方法"。

[0010] 在手巾生产中的压花/层合工艺已知在两个连接的层之间提供了空隙,该空隙能够容纳通过片材吸收的水。相对于由CWP工艺制造的片材,由两个在平直状态下被干燥然后干燥起绉的片材连接形成这些空隙。润湿这类手巾引起它们展开然后压缩回其干燥时的状态。因此,用TAD工艺制造真正高性能的手巾,其中片材在(织物)模塑状态下被干燥。 当润湿的、TAD手巾现实地能展开时,就能增加其水容量和看到手巾具有如同干海绵的高性能。

[0011] 按照本发明,提供不需要穿透干燥就显示出对所吸收的液体如同海绵样反应的吸收性产品。

[0012] 发明简述

[0013] 本发明利用织物起绉的优点,其中网幅可以湿压然后纤维在起绉带或织物上再分布以便其在基重方面具有局部变化,并且当网幅被润湿时保持这种基重的局部变化。将这种独特的结构放置在多层产品的内部从而获得真正高性能的吸收性。

[0014] 按照本发明,因而提供纤维素纤维的多层吸收性片材,该片材具有连续的外表面和在外表面之间的吸收性芯层,吸收性芯层包括非编织的纤维网络,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形区域之间的方向偏向,和 (iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低。片材可以是两层片材或三层片材。在一些情况下,芯层的非编织网络是限定了具有无纤维区域的多个小室的开孔结构,其中例如小室内的空隙具有约 10-2500微米的平均间隙(span)或其中空的小室或空隙具有约50-500微米的平均间隙。 小室不需要没有纤维,在这种情况下,小室的间隙是由伞形区域和连接区域限定的边界,其可以具有约50-约2500的间隙,优选为约100-约500微米。在此情况下,纤维除去的小室包含多个将伞形区域连接到邻近伞形区域和将连接区域连接到邻近连接区域的纤维覆盖区域。

[0015] 在各种实施方案中还有其它的特性可以表征多层产品,包括:至少约6cc/g的蓬松度;至少约7. 5cc/g的蓬松度;至少约lOcc/g的蓬松度;至少约15cc/g的蓬松度;至少 5g/g的吸收性;至少约7g/g的吸收性;至少约9g/g的吸收性;至少约llg/g的吸收性;至少约13g/g的吸收性;空隙体积分数约0. 7-约0. 9 ;空隙体积分数约0. 75-约0. 85 ;湿回弹比率至少约0. 6 ;湿回弹比率至少约0. 65 ;和/或湿回弹比率约0. 6-约0. 8。

[0016] 本发明另一方面,提供三层吸收性片材,其包括:

[0017] a)具有基本上连续表面的纤维素片材的第一外层;

[0018] b)具有基本上连续表面的纤维素片材的第二外层;和

[0019] c)夹在该外层之间的吸收性芯层,基本上包含纤维素纤维的非编织纤维网络,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii) 多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低。

[0020] 使用共同未决的美国专利申请No. 10/679,862,名称为"用于制造吸收性片材的织物起绉方法",(代理人索引:No.2389;GP-02-12,其中所公开的内容在此引入作为参考)中所述的工艺,二层高性能的手巾基片能够使用普通转换技术层合在一起生产显示 TAD相似的性能。然而,尽管这些手巾在消费者层面具有竞争力,但在技术层面,TAD手巾显示出在既定基重和拉伸下具有更高的水容量。克服这一缺陷的一种方法是转向三层结构。 并非综合三层相同的结构,而是其中一层是用完全不同类的起绉参数来制造的。例如,手巾的中心层可以由诸如此处所示的那些非连续结构来制造。通过选择正确的基重和织物起绉比率,可以获得所需比例的多孔结构,该多孔结构可以用于中心层从而显示出显著改善的水容量。因为这个中心层可以用相对于外层减少的基重被制造,所以手巾的总重量可以显著地小于普通的三层手巾。此外,因为该中心层比已经非常柔性的外层更为柔性,所以最终的手巾产品显示出惊人地低刚度但是仍然显示出惊人地高湿回弹性(湿回弹性可以被定义为扭绞、润湿的手巾例如当过多的水分被从其拧掉后再次被打开的能力)。

[0021] 二层的实施方案包括:

[0022] a)第一层具有在基重方面局部变化的基本上连续的第一表面和第二表面,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低

[0023] b)第二层具有在基重方面局部变化的基本上连续的第三表面和第四表面,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低;

[0024] 其中两层彼此固定以便第一层的第二表面与第二层的第四表面相互接触从而形成片材的芯层和第一层的第一表面和第二层的第三表面是片材的外表面。

[0025] 本发明的手巾可以进一步被处理从而制造个人护理产品,如尿布或妇女内裤衬里或类似保护装置。这是通过用阻隔材料处理外层而获得的,如在共同未决的美国专利申请 No. 10/702,414中所公开的,该专利申请的名称是"显示耐水分渗透的吸收性片材"(代理人索引No. 2376 ;GP-01-M),其所公开的内容在此全部引入作为参考。当显示出阻隔性能时,因为这种阻隔层保留多孔结构,所以这种特性能被用于提供即使当下面的层被饱和时仍然感觉干燥的衬里表面。尽管衬里的表面可以抵挡含水材料,然而处理的表面下面的纤维立即保持相当的亲水性从而导致与表面接触的水性液芯吸到装置的内空隙。然而,基于这样的事实,即在装置的"表层"侧上不存在这样的芯吸材料,因此液体的反向运动被阻止。所以,即使该装置内充满液体,与表层接触的表面保持干燥和从而触摸感觉干燥和舒适。同样地,装置的另一侧以类似的方法处理。因为装置的孔隙率相对不受阻隔处理方法的影响,该装置将在使用中"呼吸"从而对于穿戴者显著增加全面的舒适感。另外一个该装置制造的优点在于所有存在的纤维都是用普通造纸工艺可以回收的。

[0026] 因而,在一个优选实施方案中,片材的至少一个外表面具有与网幅内的纤维密切接触的融合的蜡组合物,融合的蜡组合物包括蜡和乳化剂,该蜡组合物就地与片材融合和沉积在片材内以便网幅内纤维之间的敞开空隙的微观结构得以基本保持和该片材具有横向疏水的外表面,该外表面显示出至少约2秒的水分渗透延迟和具有与水至少50度的接触角,该接触角是水与表面在一分钟接触时间内测定的。一般地,片材横向疏水的外表面显示约3-约40秒的水分渗透延迟。优选,片材的疏水外表面显示至少约5秒的水分渗透延迟和在某些情况下至少约10秒的水分渗透延迟。

[0027] 如上所述尽管提供许多优点,但是三层结构显著增加了最终产品的成本。然而也已经发现显示类似结构的产品可以用改进的织物起绉工艺来制造。除了提供显示低刚度和高空隙体积的单独的中心层,也能够在用于制造二层手巾的二层的每个层内引入两个单独的结构。通过仔细选择起绉织物的图案以便CD关节之间相对长的间隙不是太深,假如应用足够的织物起绉速度差,那么附图照片中所示的网状结构便可以在片材的织物侧上被制造。当选择适当的条件(织物图案、基重、起绉差速)时,片材的织物侧将趋于从支承辊侧" 剪"离以便能够制造网状结构。进一步在织物起绉步骤内,也对片材支承辊侧起绉,但是起绉度较小。因为对织物图案选择以便一旦制得网状结构,织物的大部分空隙体积已经被填满,片材的支承辊侧将"覆盖织物侧产生的空隙"其次的改进接着是将两个织物侧放置在一起从而使得最终产品中存在的空隙最大化。因为所有这些结构将被干燥成基片,最终产品将非常类似TAD产品,但是具有低得多的刚度和由于片材外表面相对低的孔隙率而更好的擦干特性。如在共同未决的美国专利申请No. 10/679,862,名称"用于制造吸收性片材的织物起绉方法"(代理人索引No. 2389 ;GP-02-12)中所教导的工艺,调整工艺变量的程度上的变化将产生对所用纤维类型具有相对低敏感性的广泛的特性。

[0028] 本发明的效果可以通过其它的工艺改进而进一步提高。例如,为改善起绉步骤内片材的"剪切"度,可以使用具有较硬外罩的大直径辊。这些条件在支承辊上的起绉织物和片材之间提供了小得多的接近角。在片材被锁入织物之前,较小的角度提供更多滑动。另一个改进是使用在美国专利No. 6,379,496中教导的加工特性。该专利教导控制支承辊表面的温度以便片材在辊侧部分地干燥,这将增强片材对辊的粘附从而延迟片材被锁入起绉织物的点。该延迟考虑到使用在CD关节之间具有甚至较大间隙的织物或在较低基重下生产片材。在辊侧是干燥器的同时,美国专利No. 6,379,496教导片材的织物侧将比复合材料的平均值湿得多。片材外部内的高水分将使得剪切片材和将其模塑成为起绉织物变得更为容易,从而进一步改善工艺的总效率和成品的性能。

[0029] 因而,制备在其一侧具有局部基重变化的有面的(sided)纤维素片材的方法,包括如下操作:[0030] a)将造纸供料脱水形成具有造纸纤维明显随机分布的初生网幅;

[0031] b)将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一种速度下运转的旋转加热圆筒的转移面上;

[0032] c)控制加热旋转圆筒的温度从而在网幅内提供水分分布;

[0033] d)利用图案起绉带,从转移面在大约30%到大约60%的稠度下,对网幅进行带起绉,在压力下并在由转移面和起绉带之间限定的带起绉辊隙内发生起绉步骤,其中带以比所述转移面的速度慢的第二速度行进,选择带图案、辊隙参数、速度δ、水分分布和网幅稠度,以便使网幅从转移面起绉和圆筒表面远端的纤维在起绉带上再分布,同时邻近加热旋转圆筒的纤维保持其明显的随机纤维分布;和

[0034] e)干燥网幅从而形成片材,

[0035] 其中加热旋转圆筒远端的和接触起绉带的片材的一侧提供局部基重变化的网状结构,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室, 并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低。

[0036] 作为工艺的一部分,当保持在起绉织物内网幅时可以用多个鼓式干燥器和/或网幅用冲击空气干燥器干燥,织物起绉可以是10% -100%。在某些情况下,织物起绉需要至少约40%,60%或80%。圆筒可以用压力为50-150磅/平方英寸之间任何的蒸汽加热,同时网幅一般地在圆筒上干燥到40% -50%固体的稠度。脱水网幅任选地使用起绉粘合剂 (包括例如聚乙烯醇)施加到加热旋转圆筒。

[0037] 按照本发明制备多层吸收性片材的另一个方法包括:

[0038] a)经由下列步骤,制备第一和第二层:

[0039] (i)将造纸供料脱水形成具有造纸纤维明显随机分布的初生网幅;

[0040] (ii)将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一种速度下运转的旋转加热圆筒的转移面上;

[0041] (iii)控制加热旋转圆筒的温度从而在网幅内提供水分分布;

[0042] (iv)利用图案起绉带,从转移面在大约30%到大约60%的稠度下,对网幅进行带起绉,在压力下并在由转移面和起绉带之间限定的带起绉辊隙内发生起绉步骤,其中带以比所述转移面的速度慢的第二速度行进,选择带图案、辊隙参数、速度δ、水分分布和网幅稠度,以便使网幅从转移面起绉和圆筒表面远端的纤维在起绉带上再分布,同时邻近加热旋转圆筒的纤维保持其明显的随机纤维分布;和

[0043] (ν)干燥网幅从而形成片材,

[0044] 其中加热旋转圆筒远端的和接触起绉带的片材的一侧提供局部基重变化的网状结构,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室, 并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低;和

[0045] b)将第一层和第二层层合在一起以便其具有局部基重变化的网状结构的一侧相互接触,由此吸收性片材具有包括纤维除去的小室的芯层。[0046] 按照本发明制备多层吸收性片材的还有另一个方法包括:

[0047] a)制备基重局部变化的纤维素片材,其包括:

[0048] (i)将造纸供料脱水形成具有造纸纤维明显随机分布的初生网幅;

[0049] (ii)将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一种速度下运转的移动式转移面上;

[0050] (iii)利用图案起绉带,从转移面在大约30%到大约60%的稠度下,对网幅进行带起绉,在压力下并在由转移面和起绉带之间定义的带起绉辊隙内发生起绉步骤,其中带以比所述转移面的速度慢的第二速度行进,选择带图案、辊隙参数、速度δ和网幅稠度,以便使网幅从转移面起绉和在起绉带上再分布,和

[0051] (iv)干燥网幅从而形成片材;

[0052] 其中片材具有非编织的纤维网络,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低, 和

[0053] c)用至少一个第二纤维素片材层合基重局部变化的纤维素片材以便纤维除去的小室位于多层片材的芯层内。

[0054] 在一些实施方案中,有益的是实施本发明的工艺以便局部基重变化的片材的特征在于织物起绉指数(下文定义)约0. 5-约3。一般地,织物起绉指数至少约0. 75 ;通常优选织物起绉指数至少约1。当寻求具有极低局部基重区域的纤维除去区域时,优选织物起绉指数至少约1.5或2。

[0055] 附图简述

[0056] 本发明将在下面参照附图加以详细阐述,其中相同的附图标记表示相似的部件:

[0057] 图1是包括多个高基重区域的开孔网幅的显微照片(8倍),高基重区域通过在其间延伸的较低基重区域而连接;

[0058] 图2显示图1网幅局部放大的显微照片(32x);

[0059] 图3显示图1的放置在用于制造网幅的起绉织物上的开孔网幅的显微照片(8x);

[0060] 图4显示用17%织物起绉制造的具有19磅/先令基重的网幅的显微照片;

[0061] 图5显示用40%织物起绉制造的具有19磅/先令基重的网幅的显微照片;

[0062] 图6显示用织物起绉制造的具有27磅/先令基重的网幅的显微照片;

[0063] 图7是吸收性片材的表面图像(IOX),表明其中用于对表面和截面SEM取样的区域;

[0064] 图8-10是从图7中看到的片材中截取的材料样品的表面SEM ;

[0065] 图11和12是图7所示的片材在横跨MD的截面上的SEM ;

[0066] 图13和14是图7所示的片材在沿MD的截面上的SEM ;

[0067] 图15和16是图7所示的片材也沿MD的截面上的SEM ;

[0068] 图17和18是图7所示的片材在横跨MD的截面上的SEM ;

[0069] 图19是图解本发明多层产品的吸收性芯层结构的示意图;

[0070] 图20是用于制造具有局部变化和基重的吸收性片材的造纸机示意图;[0071] 图21是用于制造具有局部变化和基重的吸收性片材的另一造纸机示意图;

[0072] 图22是图解对本发明的两层产品进行压花和层合的示意图;

[0073] 图23是图解对本发明的三层产品进行压花和层合的示意图;

[0074] 图24A是图解水滴与表面的接触角的示意图;

[0075] 图MB,24C和24D是在其一个表面上有融合蜡组合物的吸收性片材的接触角数据的图示;

[0076] 图25图解说明了本发明具有蜡处理表面的二层产品的制造。

[0077] 发明详述

[0078] 本发明参考几个实施方案进行描述。此类讨论仅仅是为了举例说明的目的。在所附权利要求中阐明的本发明的精神和范围之内的对于具体实施例的改进对于本领域中的技术人员来说是显而易见的。

[0079] 除非在上下文中其他说明,在这里使用的术语给出了其紧接在下面阐明的寻常含义和定义。

[0080] 术语"纤维素",“纤维素片材"等等意指包括引入了含有纤维素作为主要成分的造纸纤维的任何产品。“造纸纤维"包括原始纸浆或再循环纤维素纤维或含有纤维素纤维的纤维混合物。适合于制造本发明的网幅的纤维包括:非木纤维,如棉纤维或棉衍生物, 马尼拉麻,南非槿麻,沙巴草,亚麻,芦苇草,稻草,黄麻纤维,甘蔗渣,马利筋属植物花纤维, 和菠萝叶纤维;以及木纤维,如从每年落叶树和针叶树获得的那些,其中包括软木纤维,如北方和南方软木牛皮纸纤维;硬木纤维,如桉树,枫木,桦树,山杨等。造纸纤维能够利用本领域中的技术人员熟悉的许多化学制浆方法中的任何一种来从它们的来源物质释放出来, 此类方法包括硫酸盐,亚硫酸盐,多硫化物,碱法制浆,等等。如果需要的话,该纸浆能够通过化学方法漂白,其中包括使用氯,二氧化氯,氧等。本发明的产品可以包括普通纤维(不论从原始纸浆还是从再循环的来源得到)和高粗糙度富含木质素的管式纤维的共混物,如漂白化学热机械纸浆(BCTMP)。"供料"和类似术语指包括用于制造纸类产品的造纸纤维, 湿强度树脂,解粘结剂等的一种水性组合物。

[0081] 此处所用的术语对网幅或供料进行湿压是指通过在脱水毡上湿压而进行机械脱水,例如当网幅在辊隙内时通过使用机械压力向网幅表面连续施压。湿压初生网幅指,例如,当湿网幅与毡接触时,通过对其施加压力从具有低于30%左右的稠度的初生纸幅中除去水或通过对其施加压力和/或将纸幅的稠度提高了约15%或更高。术语"无湿压"," 非压缩脱水"和其它类似术语指网幅没有基于从湿网幅中将水压出的目的在其整个表面上压缩。与湿压相反,网幅最初一般通过圆筒干燥在干燥器织物内脱水。通过织物关节的局部压缩或成形基本上不对网幅脱水和因此不需要考虑对网幅湿压而除去水。初生网幅的干燥因而实质上是热力干燥而不是压缩干燥。

[0082] 除非另作说明,‘‘基重〃,BWT,bwt等是指产品的3000平方英尺令的重量。稠度指初生纸幅的固体含量百分数,例如,按照完全干燥的基础来计算。“空气干燥"指包括残留水分,按照惯例对于纸浆约10%水分和对于纸张有约6%水分。具有50%水和50%完全干燥的纸浆的初生网幅具有50%的稠度。

[0083] 除非另有陈述,这里所报道的厚度和/或蓬松度是8片材厚度。各片材被堆叠和在堆叠体的中心部分上进行厚度测量。优选,试验样品在23°C 士 1.0°C (73.4° 士 1.8°F )的氛围中在50%相对湿度下调理至少约2小时,和然后用Ttiwing-Albert Model 89-11-JR 或 ProgageElectronic Thickness Tester,以 2-英寸(50. 8_mm)直径测砧,539 士 10 克净荷重和0. 231英寸/秒下降率进行测量。对于成品试验,每片的试验产品必须具有与销售产品相同的层数。挑选和将8个片材堆叠在一起。对于纸巾试验,在堆叠之前完全打开纸巾。对于从卷绕器上下来的基片试验,所试验的每个片材必须具有与从卷绕器所生产的相同的层数。挑选和将8个片材堆叠在一起。对于从造纸机卷筒上下来的基片试验,必须使用单一层。选择八个片材并堆叠在一起,在MD方向内排列对齐。在通常的压花或印刷产品上,如果完全有可能的话,在这些区域中避免测量。蓬松度也由密度派生而来,即能够通过将厚度除以基重,以体积/重量的单位表达。

[0084] 本发明的产品的吸收性用简单的吸收性测试器来测量。简单的吸收性测试器是测量薄织物、纸巾、或手巾的样品的亲水性和吸收性的特别有用的装置。在这一试验中2.0 英寸直径的薄织物、纸巾、或手巾的样品被安放在顶部平直塑料盖与底部刻纹槽的样品板之间。该薄织物、纸巾、或手巾样品圆盘利用1/8英寸宽圆周法兰面积来固定就位。样品没有用夹持器压缩。通过Imm直径导管将73 0F的去离子水在底部样品板的中心上引入到样品中。该水处于_5mm的静水压头。在测量的开始由仪器机构所引入的脉冲引发流动。水因此利用毛细管作用被该薄织物、卫生巾、或手巾样品从这一中心进入点沿径向向外浸渗。 当水浸渗的速率下降到低于0. 005gm水/每5秒时,该试验终止。从贮器中除去的并被样品吸收的水的量被称量并报导为水的克数/每平方米的样品或水的克数/每克的片材。在实践中,使用 M/K Systemslnc. Gravimetric Absorbency Testing System。这是可从 Μ/Κ Systemslnc. , 12 Garden Street, Danvers, Mass.,01923 获得的市售系统。也称为 SAT 的 WAC或吸水容量实际上由仪器本身测得。WAC被定义为重量-对-时间曲线具有"零"斜率的点,即样品已经停止吸收。试验的终止标准是以经过固定的时间之后所吸收的水重量的最大变化来表达的。这基本上是重量-对-时间曲线上零斜率的估计。该程序使用经过 5秒时间间隔的0.005g的变化作为终止标准;除非规定了" Slow SAT",在这种情况下中断标准是在20秒中的Img。

[0085] 干拉强度(MD和CD),拉伸率,它们的比率,断裂模量,应力和应变是用标准 Instron试验设备或以各种方式构型设计的其它合适伸长拉伸试验机来测量的,典型地使用在23°C (73. 4 °F )和50%相对湿度条件下的薄织物或手巾调节的3或1英寸宽的带材, 以2英寸/分的十字头速度进行拉伸试验。

[0086] MD指纵向和⑶指横跨纵向。

[0087] 拉伸比率简单地是由前述方法测定的数值的比率。除非另作说明,拉伸性能是干片材性能。

[0088] 在整个说明书和权利要求中,当我们谈到具有纤维取向的明显随机分布(或使用类似术语)的初生纸幅时,我们指当已知的成形技术用于将供料沉积在成形织物上时所导致的纤维取向的分布。当在显微镜下观察时,即使取决于喷流/丝网速度,可能有相对于纵向取向的显著偏向,使得该网幅的纵向拉伸强度超过横向拉伸强度,该纤维仍然有随机取向的外观。

[0089] Fpm指英尺/分。

[0090]“织物起绉比率"是在起绉带或织物和转移圆筒或转移面之间的速度差的表达并且作为紧接着在起绉之前的网幅速度与紧接着在起绉之后的网幅速度的比率来计算,例如:

[0091] 织物起绉比率=转移圆筒速度+起皱织物速度

[0092] 织物起绉也能够表达为按照下式计算的百分比:

[0093] 织物起绉,百分数=(织物起绉比率-1) X 100 %

[0094] PLI或pli指磅力/每线性英寸。

[0095] 织物起绉指数用于表征用于制备具有局部变化的基重的片材的工艺。该指数也是片材的结构参数,这是因为较高的织物起绉指数导致更多的局部基重变化。织物起绉指数是织物起绉(百分比)除以织物起绉片材的平均基重的比率,单位1磅/3000平方英尺令。

[0096] 速度δ指速度差。

[0097] Pusey和Jones硬度(凹陷)是根据ASTM D 531测量的,并且指凹陷数(标准试样和条件)。

[0098] 辊隙参数包括,但不局限于,辊隙压力,辊隙长度,支承辊硬度,织物接近角,织物离开角,均勻性,以及在辊隙的表面之间的速度S。

[0099] 辊隙长度指辊隙表面上发生接触的长度。

[0100] 在压力辊隙中的织物起皱过程中,该纤维在该织物上重新排布,使得该工艺能够容忍低于理想成形条件,就象有时对于弗德林尼尔造纸机成形器所见到的那样。弗德林尼尔造纸机的成形段包括两种主要零件,流料槽和弗德林尼尔造纸机平台。后者由在各个排水控制设备上运行的丝网组成。实际的成形是沿着弗德林尼尔造纸机平台进行。排水、取向的剪切、和沿着该平台产生的湍流的流体动力效应一般是在成形工艺中的控制因素。当然, 通常在比纸幅的构造元件更大的规模上,该流料槽也在该工艺中对纤维絮凝物具有重要的影响作用。因此该流料槽会引起大规模的效果,如在跨越该机器的全宽度上的流量、速度和浓度的分布的变化;由接近刮刀的加速流动在纵向之前产生并在纵向上定向排列的旋涡条纹;和随时间变化的脉冲或流入到流料槽中的脉动。MD-定向排列的涡旋在流料槽排出料中的存在是常见的。弗德林尼尔造纸机成形器进一步描述在The Sheet Forming Process, Parker, J. D. , Ed.,TAPPI Press (1972,1994 年再版)Atlanta,GA。

[0101] 移动式转移面指一个表面,该网幅从该表面上起绉进入到该起绉织物中。移动式转移面可以是下面所述的转鼓的表面,或可以是连续光滑运送带的表面或具有表面织构等的另一种移动织物的表面。移动式转移面需要支持该网幅和促进高固体起绉,这可从下面的讨论领会到。

[0102] 本发明的产品显示湿回弹性,该湿回弹性是在湿压缩恢复试验中表示的。特别方便的量度是湿回弹比率,该比率测定了产品从压缩到弹性恢复的能力。为测定该参数,制备的每个试验样品由大量的两个或以上的干燥样品片材组成,该干燥样品片材需要调节(¾ 小时,50%相对湿度,73 °F (23°0)并切割为2.5" (6. km)正方形,优选的堆叠质量为 0. 2-0. 6g之间。试验顺序从干燥样品的处理开始。使用精细雾状的去离子水将水分均勻施加到样品从而将含水比(g水/g干纤维)达到约1.1。根据所调节样品的质量,可以施加 95-110%的增加的水分来完成。这将典型的纤维素材料放入一个湿度范围,在该范围内物理性能相对含水量是不敏感的(例如,与含水比小于70%的相比,敏感性要小得多)。增湿的样品然后放入试验装置中。一种可编程的强度测量设备在压缩模式下用于给样品赋予特定的系列压缩循环。样品初始压缩到0. 025磅/平方英寸(0. 172kPa),提供初始厚度(循环A),之后在无载荷之前重复两次将载荷增加到2磅/平方英寸(13. 8kPa)(循环B和C)。 最后,样品再次压缩到0.025磅/平方英寸(0. 172kPa)从而获得最终厚度(循环D)。(该程序的细节,包括压缩速度,如下)。

[0103] 湿回弹性的三个量度被认为对于堆叠中所用的样品层数是相对不敏感的。第一量度是湿样品在2磅/平方英寸(13.8kPa)下的蓬松度。这也被称为"压缩蓬松度"。第二量度(与下列实施例更为相关)是被称为"湿回弹比率",该比率是在0.025磅/平方英寸(0. 172kPa)下在压缩试验结束(循环D)时潮湿样品厚度与在0. 025磅/平方英寸 (0. 172kPa)下在试验开始(循环A)时潮湿样品厚度的比率。第三量度是"载荷能量比率",对于湿样品,该比率是在上述顺序中2磅/平方英寸(13.8kPa)(循环C)的第二压缩载荷能量与2磅/平方英寸(13.8kPa)(循环B)的第一压缩载荷能量的比率。当载荷绘制成与厚度相关的曲线图时,载荷能量是当样品从无载荷状态到循环的峰值载荷时曲线下的面积。对于纯粹弹性材料,回弹和载荷能量比率将是一致的。所述的三个量度相对独立于堆叠中层的数目,因此充当湿回弹性的有用的量度。一个也可以指压缩比,该压缩比定义为在2磅/平方英寸(13.8kPa)的第一压缩循环内峰值载荷下含水样品的厚度与在0.025磅 /平方英寸(0. 172kPa)下初始含水厚度的比率。

[0104] 在测量湿压缩恢复率时,应当对样品在TAPPI条件下(50%相对湿度,73 0F (23°C ))调节至少对小时。样品冲切为2. 5〃 X2.5" (6. 4X6. km)的正方形。如果可能的话,调节的样品重量应该接近0. 4g,和对于有意义的比较应当在0. 25-0. 6g范围内。如果片材的重量小于65gsm,则0.4g的目标质量通过使用2个或以上的片材堆叠而达成。例如,对于标称的30gsm的片材,3个片材的堆叠将通常接近0. 4g总质量。

[0105] 使用Instron (RTM) 4502万能试验机进行压缩测量,该万能试验机与运行 Instron(RTM)Series XII软件(1989发行)和版本2微程序语言的826 PC机相连。将具有2. 25" (5. 72cm)直径圆盘的IOOkN的测压元件用于样品压缩。下压板具有滚珠轴承部件从而允许该盘具有精确的对准。当在载荷(30-100磅力)(130-445N)时通过上压板将下压板锁定在原地从而保护平行表面。上压板也必须用标准环形螺母锁定在原地从而排除当施加载荷时上压板的运动。

[0106] 在启动之后至少预热一小时后,使用仪表控制面板当该盘接触时(在10-30磅 (4. 5-13. 6kg)载荷下)将延伸仪设定为0距离。让上压板自由悬挂,用校准测压元件平衡从而给出零点读数。延伸仪和测压元件应当周期性地检验从而防止基线漂移(零点移位)。 按照TAPPI规格(50% 士2%相对湿度和73 0F (23°C )),测量必须在受控的湿度和温度环境下进行。然后将上压板上升到0.2英寸的高度和对拉伸强度试验机anstron)的控制转移到计算机。

[0107] 使用hstron Series XII循环试验软件,仪器顺序用由3个循环块(指令集)组成的7个标记(离散事件)建立,顺序如下:

[0108] 标记1 :块1

[0109] 标i己 2:±夬2

[0110] 标记3:块3

[0111] 标记 4:土夬 2[0112]标记5 :块3

[0113]标记6 :块1

[0114]标记7 :块3

[0115] 块1指令十字头在1. 5英寸/分时速度下降直到施加0. 1磅(45g)的载荷(因为压缩被定义为负的力,拉伸强度试验机设置为-0.1磅(_45g))。通过位移进行控制。当达到目标载荷时,施加的载荷减少到零。

[0116] 块2指示十字头以0.4英寸/分(1.02厘米/分)的速度从0. 05磅(23g)的施加载荷达到8磅(3. meg)的峰值然后回到0.05磅(23g)的范围。使用拉伸强度试验机软件, 控制方式是位移,限制类型是载荷,第一级是-0. 05磅(_23g),第二级是-8磅(-3. 6kg),停留时间是0秒,和转变数目是2(压缩,然后松弛);“无动作"指块结束。

[0117] 块3运用位移控制和限制类型由此简单地将十字头提升到0. 2寸(0. 51cm),速度是4英寸/分(10.2Cm/min),停留时间为0。其它的拉伸强度试验机软件的设置在第一级为0,第二级为0.2英寸(0. 51cm),1次转变,和在块结束时"无动作"。

[0118] 当按照上述给定顺序(标记1-7)执行时,拉伸强度试验机顺序压缩样品到0. 025 磅/平方英寸(O. 1磅力)[0. 172kPa (0. 44N)],松驰,然后压缩到2磅/平方英寸(8磅) [13. SkPa(3. 6Kg)],后面是减压和十字头上升到0. 2英寸(0. 51cm),然后样品又压缩到2磅/平方英寸(13. SkPa),松驰,升起十字头到0. 2英寸(0. 51cm),再压缩到0. 025 磅/平方英寸(0. 1磅力)[0. 172kPa(0. 44N)],然后提升十字头。对于块1,以不大于每 0. 02" (0. 051cm)或0. 4磅(180g)的间隔进行数据记录(任何一个先到者为准),和对于块1,以不大于0.01磅(4. 5g)的间隔进行数据记录。优选,在块1中每0.004磅(1. 8g)进行数据记录和在块2中每0. 05磅(23g)或0. 005英寸(0. 13mm)进行数据记录(任何一个先到者为准)。

[0119] Series XII软件输出的结果用于提供标记1,2,4和6在峰值载荷下(在每0.025 磅/平方英寸(0. 172kPa)和2. 0磅/平方英寸(13. SkPa)峰值载荷下)的伸长(厚度), 提供标记2和4的载荷能量O. 0磅/平方英寸(13. SkPa)的两个压缩,前述分别称为循环 B和C),并提供最终厚度与初始厚度的比率(最后一次0. 025磅/平方英寸(0. 172kPa)压缩的厚度与第一次0. 025磅/平方英寸(0. 172kPa)压缩的厚度的比率)。在执行块1和块 2期间,载荷与厚度的结果在屏幕上绘制成曲线图。

[0120] 在进行测量时,干燥、调节的样品是被润湿的(在72-73 °F (22. 2-22. 8°C )施加去离子水)。用精细雾气均勻的施加水分从而使得潮湿的样品质量大约是初始样品质量的两倍(以调节的样品质量计,施加后增加95-110%的水分,优选增加100%的水分;该量级的水分将产生在1. 1-1. 3g水/g烘干纤维的绝对含水比,该烘干纤维的烘干条件是在105°C 的烘箱内至少干燥30分钟)。雾气应该均勻地施加到单独的片材(对于堆叠超过1个片材),用喷雾施加到每个片材的前、后面从而确保施加了均勻的水分。这可以通过使用普通的塑料喷雾瓶而实现,用容器或其它的阻挡层阻断大部分喷雾,仅仅允许上层的约10-20% 喷雾包裹精细雾气达到样品。在进行喷雾期间,喷雾源应该离开样品至少10"。通常,必须注意确保样品通过精细喷雾均勻地被润湿。在施加水分达到目标含水量的工艺过程中,样品必须称重几次。在对干燥样品的压缩试验完成和施加水分完成之间,需要经过不超过三分钟的时间。从最后进行的喷雾到接下来的压缩试验开始之间允许45-60秒之间的间隔,从而提供用于内部通过芯吸和吸收喷雾的时间。干燥压缩程序完成之后和湿压缩程序开始之前将经过三到四分钟之间。

[0121] 一旦达到所需的质量范围,如由数字天平指示的,样品集中于下拉伸强度试验机压板和启动试验程序。在测量后,将样品放置在105°C的烘箱内干燥,随后记录烘干重量 (样品应该允许干燥30-60分钟,之后测量干燥重量)。

[0122] 起绉恢复可以在两个2磅/平方英寸(13.8kPa)的压缩循环之间发生,所以该循环之间的时间非常重要。对于在这些拉伸强度试验机试验中的仪器设置,在两个2磅/平方英寸(13.8kPa)的循环期间的压缩开始之间具有30秒的期间(士4秒)。压缩开始定义为测压元件读数超过0.03磅(13. 6g)的点。同样地,在第一次厚度测量的压缩(上升到 0. 025磅/平方英寸(0. 172kPa))开始和接着的2磅/平方英寸(13. SkPa))压缩循环开始之间具有5-8秒的间隔。在2磅/平方英寸(13.8kPa)的第二压缩循环开始和用于测定最终厚度尺寸的压缩开始之间具有约20秒的间隔。

[0123] 任选使用起绉粘合剂从而将网幅固定到下面所述的转移圆筒,和优选当织物起绉片材在杨克式干燥器上最后干燥时。该粘合剂优选是吸水的、可再润湿的、基本上非交联的粘合剂。优选粘合剂的例子是公开在Soerens等的美国专利No. 4,528,316中的一般种类,其中包括聚(乙烯醇)。其它的适当的粘合剂公开在共同未决的美国临时专利申请 No.60/372,255,其申请日为2002年4月12日,名称为〃改善的起绉粘合剂改性剂和生产纸类产品的方法"(代理人索引No. 2394)。‘ 316专利和'255申请所公开的内容在此引入作为参考。适宜的粘合剂任选含有改性剂等。在许多情况下,在粘结剂中优选使用少量的交联剂或根本不使用,以便树脂在使用中基本上是不可交联的。

[0124] 起绉粘合剂可以包含热固或非热固树脂,成膜半晶态聚合物和任选地无机的交联剂以及改性剂。任选地,本发明的起绉粘合剂也可以包括任何本领域认可的组分,包括但不限于,有机交联剂,烃类油剂,表面活性剂,或增塑剂。

[0125] 可以使用的起绉改性剂包括含有至少一个非环酰胺的季铵络合物。季铵络合物也可以包含能与烷基化剂或季铵化剂反应的一个或几个氮原子(或其它的原子)。这些烷基化剂或季铵化剂可以包含零,一个,两个,三个或四个含非环酰胺的基团。由下列分子式结构表示含酰胺基团的结构:

[0126]

[0127] 其中R7和&是有机或无机原子的非环状分子链。

[0128] 优选非环状双酰胺季铵络合物可以是分子式:

[0129]

[0130] 其中R1和&可以是长链非环状饱和或不饱和的脂肪基;R3和R4可以是长链非环状饱和或不饱和的脂肪基,商素,氢氧化物,烷氧基化的脂肪酸,烷氧基化的脂肪醇,聚环氧乙烷基,或有机醇基;和&和&是长链非环状饱和或不饱和的脂肪基。在起绉粘合剂中存在改性剂,基于起绉粘合剂组合物的总固体,该改性剂的数量约0. 05 % -约50 %,优选为约 0. 25% -约20%,和最优选约-约18%。

[0131] &个生齐[J^SiiHI 15¾¾白勺 Goldschmidt Corporation ^Washington Crossing, PA 的Process Application Corporation获得的男|3些。来自 Goldschmidt Corporation 的适当的起绉改性剂包括但是并不局限于Vari soft® 222LM,Vari soft® 222,Vari soft® 110,

Varisoft ® 222LT, Varisoft ® 110 DEG 和 Varisoft ® 238。来自 ProcessApplication

Corporation的适当的起绉改性剂包括但是并不局限于PALS0FT 580 FDA或PALS0FT 580C。

[0132] 本发明所用的其它的起绉改性剂包括但是并不局限于那些在W0/01/85109中所公开的化合物,在此其全部引入作为参考。

[0133] 与本发明相关所用的起绉粘合剂可以包括任何适宜的热固或非热固树脂。按照本发明的树脂优先选自热固和非热固聚酰胺树脂或乙醛酸化的聚丙烯酰胺树脂。本发明所用的聚酰胺能够支化或非支化,饱和或不饱和。

[0134] 本发明所用的聚酰胺树脂可以包括作为湿强度树脂使用的同样普通类型的聚氨基酰胺-表氯醇(PAE)树脂。PAE树脂例如公开在由H. Epsy在"湿强度树脂及其应用"Ch.2中,名称为碱-固化聚胺-表氯醇树脂的文献中,在此全部引入作为参考。按照本发明所用的优选PAE树脂包括表卤代醇的水溶性聚合反应产物,优选表氯醇,和具有仲胺基的水溶性聚酰胺,该聚酰胺衍生自聚烷撑多胺和含约3-10个碳原子的饱和脂族二元羧酸。

[0135] 非热固阳离子聚酰胺树脂的非穷举目录可以在授权给hpy等的美国专利 No. 5, 338, 807中发现,其内容在此引入作为参考。非热固树脂可以通过聚酰胺与表氯醇直接反应合成,而该聚酰胺是由二羧酸和甲基二(3-氨丙基)胺在水溶液中获得。羧酸类可以包括具有2-12个碳原子的饱和和不饱和二羧酸,例如包括草酸,丙二酸,琥珀酸,戊二酸,己二酸,庚二酸,辛二酸,癸二酸,马来酸,衣康酸,邻苯二甲酸,和对苯二甲酸。优选己二酸和戊二酸,最优选己二酸。可以使用脂肪族二羧酸和芳族二羧酸的酯,例如邻苯二甲酸的酯,以及综合使用这样的二羧酸或酯。

[0136] 本发明所用的热固聚酰胺树脂可以由表卤代醇树脂和聚酰胺的反应产物制得,该聚酰胺包含仲胺或叔胺。在此类树脂的制备中,二元羧酸首先与聚烷撑多胺反应,任选在水溶液中反应,并且反应条件适于生产水溶性的聚酰胺。树脂的制备通过水溶性的酰胺与表卤代醇(特别是表氯醇)反应完成,从而形成水溶性的热固树脂。

[0137] 水溶性热固聚酰胺表卤代醇树脂的制备描述于授权给Kiem的美国专利 Nos. 2,926, 116 ;3, 058, 873 ;和3,772,076中,其全部内容在此引入作为参考。

[0138] 聚酰胺树脂可以基于DETA而不是一般化的多胺。这样的聚酰胺树脂结构的两个例子在下面给出。结构1显示了两种类型的端基:二元酸和一元酸基团:

[0139]

[0140] 结构 1

[0141] 结构2显示聚合物具有一个基于二元酸基的端基和另一个基于氮基的端基:

[0142]

[0143] 结构 2

[0144] 注意虽然两个结构基于DETA,然而其它的多胺也可以用于形成该聚合物,包括可以具有叔酰胺侧链的那些。

[0145] 聚酰胺树脂具有约80-约800厘泊的粘度和约5% -约40%的总固体。按照本发明,聚酰胺树脂存在于起绉粘合剂的数量约0%-约99.5%。按照另一实施方案,聚酰胺树脂存在于起绉粘合剂的数量约20%-约80%。在还有的一个实施方案中,聚酰胺树脂存在于起绉粘合剂的数量约40% -约60%,该数量基于起绉粘合剂的总固体。

[0146] 按照本发明所用的聚酰胺树脂可以由伊利诺斯州Naperville的Ondeo Nalco Corporation和特拉华州Wilmington的HerculesCorporation获得。按照本发明所用的来自Ondeo Nalco Corporation的起绉粘合用树脂包括,但是不限于CREPECCEL ® 675NT,

CREPECCEL ® 675P 和 CREPECCEL ® 690HA。由 Hercules Corporation 获得的适宜的起绉

粘合剂树脂包括但是不限于 HERCULES 82-176, Unisoft 805 和 CREPETROL A-6115。

[0147] 按照本发明所用的其它聚酰胺树脂包括,例如在美国专利Nos. 5,961,782和 6,133,405中描述的那些,两者在此引入作为参考。

[0148] 起绉粘合剂也可以包含成膜半晶态聚合物。本发明所用的成膜半晶态聚合物可以选自例如半纤维素,羧甲基纤维素,和最优选包括聚乙烯醇(PVOH)。起绉粘合剂中所用的聚乙烯醇能够具有约13,000到约124,000道尔顿的平均分子量。按照一个实施方案,聚乙烯醇具有约约80% -99. 9%的水解度。按照另一个实施方案,聚乙烯醇具有约85% -约95% 的水解度。在还有另一个实施方案中,聚乙烯醇具有约86%-约90%的水解度。按照一个实施方案,聚乙烯醇也优选具有约2-约100厘泊的粘度,该粘度是在20°C下用4%水溶液测定的。按照另一个实施方案,聚乙烯醇具有约10-约70厘泊的粘度。在还有另一个实施方案中,聚乙烯醇具有约20-约50厘泊的粘度。

[0149] 一般地,聚乙烯醇存在于起绉粘合剂的数量约10% -约90%或20% -80%以上。 在一些实施方案中,聚乙烯醇存在于起绉粘合剂的数量约40wt% -约60wt%,该数量基于起绉粘合剂的总固体。

[0150] 按照本发明所用的聚乙烯醇包括由Monsanto Chemical Co.和Celanese Chemical获得的那些。由Monsanto Chemical Co.获得的适宜的聚乙烯醇包括但不限于 GELVAT0L 1-90, GELVAT0L 3-60, GELVAT0L 20-30, GELVAT0L 1-30, GELVAT0L 20-90,和 GELVAT0L20-60。对于Gelvatols,第一个数字指出剩余聚醋酸乙烯酯的百分比和接下来的一串数字乘以1000给出了相当于平均分子量的数字。[0151] 用于起绉粘合剂的Celanese Chemical的聚乙烯醇产品(2000年19月之前,称为来自Air Products的Airvol产品)列表如下:

[0152] 表1-用于起绉粘合剂的聚乙烯醇

[0153]

[0154] M % 水溶液,20

[0155] 起绉粘合剂也可以包含一种或以上的无机交联剂或盐。按照本发明,这样的添加剂据信最好少量地使用或根本不使用。多价金属离子的非穷举目录包括钙,钡,钛,铬,锰, 铁,钴,镍,锌,钼,锡,锑,铌,钒,钨,硒,和锆。可以使用金属离子混合物。优选的阴离子包括醋酸盐,甲酸盐,氢氧化物,碳酸盐,氯化物,溴化物,碘化物,硫酸盐,酒石酸盐,和磷酸盐。 优选无机交联盐的例子是锆盐。按照本发明的一个实施方案所用的锆盐可以选自一种或以上的具有正四价的锆化合物,如铵锆碳酸盐,乙酰丙酮锆,锆醋酸盐,锆碳酸盐,硫酸锆, 磷酸锆,钾锆碳酸盐,锆磷酸钠,和钠锆酒石酸盐。适宜的锆化合物包括,例如,在美国专利 No. 6,207,011中描述的那些,在此全部引入作为参考。

[0156] 无机交联盐存在于起绉粘合剂的数量约0% -约30%。按照另一实施方案,无机交联剂能存在于起绉粘合剂的数量约-约20%。在还有另一个实施方案中,无机交联盐能够存在于起绉粘合剂的数量约-约10%,该数量基于起绉粘合剂组合物的总固体。 按照本发明所用的锆化合物包括由EKA Chemicals Co.(以前是Hopton hdustries)和 Magnesium Elektron, he获得的那些。来自EKA Chemicals Co.的适宜的市售锆化合物是 AZCOTE 5800M 和 KZCOTE 5000 和来自 Magnesium Elektron, Inc.的是 AZC 或 KZC。

[0157] 任选地,按照本发明的起绉粘合剂可以包括任何其它本领域认可组分,包括但不限于,有机交联剂,烃类油剂,表面活性剂,两性表面活性剂,润湿剂,增塑剂,或其它的表面处理剂。有机交联剂的广泛但并非穷举的目录包括乙二醛,马来酐,双马来酰亚胺,二丙烯酰胺,和表卤代醇。有机交联剂可以是环状或非环状化合物。本发明所用的增塑剂可以包括丙二醇,二甘醇,三甘醇,二丙二醇,和甘油。

[0158] 起绉粘合剂可以作为单一的组合物应用或可以作为其中的组分应用。更特别地, 聚酰胺树脂可以与聚乙烯醇(PVOH)和改性剂分别应用。

[0159] 根据本发明,吸收性纸幅是通过将造纸纤维分散到水性供料(淤浆)中并将该水性供料沉积到造纸机器的成形丝网上来制备的。任何适宜的成形方案都可以使用。例如, 除了弗德林尼尔造纸机成形器之外的广泛但非穷举的目录包括新月形成形器,C-形包裹双丝网成形器,S-形包裹双丝网成形器,或吸取胸辊成形器。成形织物可以是任何适宜的多孔元件,包括单层织物,双层织物,三层织物,光聚合物织物等。在成形织物领域中的非穷举的背景技术包括美国专利 No. 4,157,276 ;4,605,585 ;4,161,195 ;3,545,705 ;3,549,742 ;

3, 858, 623 4, 041, 989 4 071, 050 4 112, 982 4 149, 571 ;4, 182, 381 4, 184, 5194, 314, 589 4, 359, 069 4, 376, 455 4 379, 735 4, 453, 573 4, 564, 052 4, 592, 3954, 611, 639 4, 640, 741 4, 709, 732 4, 759, 391 4, 759, 976 4, 942, 077 4, 967, 0854, 998, 568 5, 016, 678 5, 054, 525 5, 066, 532 5, 098, 519 5, 103, 874 5, 114, 7775, 167, 261 5, 199, 261 5, 199, 467 5, 211, 815 5, 219, 004 5, 245, 025 5, 277, 761

5,328,565 ;和5,379,808,全部这些专利以它们的全部内容在此引入供参考。对于本发明特别有用的一种成形织物是由Voith Fabrics CorporationShreveport LA制造的Voith Fabrics成形织物2164。

[0160] 水性供料在成形丝网或织物上的泡沫体形成法可以用作控制片材在织物湿起皱时的渗透性或空隙体积的方法。泡沫体形成技术已公开在美国专利No. 4,543, 156和加拿大专利No. 2,053,505中,它们的公开内容被引入这里供参考。在其引入流料槽之前,泡沫纤维供料是由纤维与泡沫液载液混合而成的含水淤浆。提供给系统的纸浆淤浆具有约 0. 5-约7重量%范围内的纤维稠度,优选约2. 5-4. 5重量%范围内。该纸浆淤浆被添加到含有50-80%空气(按体积)的包括水、空气和表面活性剂的起泡液中,利用来自自然紊流的简单混合作用和在处理部件中所固有的混合作用来形成具有在约0. 至约3wt%纤维的范围内的稠度的起泡纤维供料。该纸浆作为低稠度淤浆的添加会导致从成形丝网中回收过量的起泡液。过量的起泡液从系统中排出并可以在其它地方使用或经过处理从中回收表面活性剂。

[0161] 该供料可含有化学添加剂从而改变所生产的纸的物理性能。这些化学作用能够由本领域中技术人员很好地理解并且可以按照任何已知的结合方式来使用。此类添加剂可以是表面改性剂,软化剂,解粘结剂,强度助剂,胶乳,不透明剂,荧光增白剂,染料,颜料,施胶剂,阻隔性化学品,助留剂,减溶剂,有机或无机交联剂,或它们的结合物;这些化学品任选地包括多元醇,淀粉,PPG酯,PEG酯,磷脂,表面活性剂,多胺,HMCP等。

[0162] 该纸浆能够与强度调节剂如湿强度剂,干强度剂和解粘结剂/软化剂等混合。适当的湿强度剂对本领域熟练技术人员而言是众所周知的。有用的强度助剂的全面但非穷举的清单包括脲甲醛树脂,三聚氰胺甲醛树脂,乙醛酸化聚丙烯酰胺树脂,聚酰胺-表氯醇树脂等。热固性聚丙烯酰胺是通过如下生产的:让丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵 (DADMAC)反应生产出阳离子型聚丙烯酰胺共聚物,它最终与乙二醛反应生产出阳离子交联湿强度树脂,乙醛酸化聚丙烯酰胺。这些材料一般描述在授权于Coscia等人的美国专利No3, 556,932和授权于Williams等人的美国专利No3, 556,933中,其中两者都以全部内容引入这里供公开。这一类型的树脂可以由Bayer Corporation以PAREZ631NC商品名市售获得。不同摩尔比的丙烯酰胺/-DADMAC/乙二醛可用于生产交联树脂,它可用作湿强度剂。此外,其它二醛能够代替乙二醛来产生热固性湿强度特性。特别有用的用途是聚酰胺一表氣醇、湿强度丰对月旨,它的例子是由Hercules Incorporated of Wilmington, Delaware 以商品名 Kymene 557LX 和 Kymene 557H 和由 Georgia-Pacific Resins, Inc 以商品名 Amres ®销售。这些树脂和制造该树脂的方法已描述在美国专利No. 3,700, 623和美国专

利No. 3,772,076中,每个专利以全部内容引入这里供参考。聚合物-表卤代醇树脂的广泛描述己给出在 Chapter 2 :Alkaline-Curing Polymeric Amine-Epichlorohydrin,由 Espy 在 Wet Strength Resins and Their Application (L. Chan, Editor, 1994)之中,该文献以全部内容被引入这里供参考。湿强度树脂的适度综合目录由Westfelt描述在Cellulose Chemistry andTechnology,13卷,第813页,1979,它被引入这里供参考。

[0163] 合适的临时湿强度剂同样地可以包括在内。有用的临时湿强度剂的全面但非穷举的清单包括脂肪族和芳族醛,其中包括乙二醛,丙二醛,丁二醛,戊二醛和双醛淀粉,以及取代的或反应的淀粉,二糖,多糖,脱乙酰壳多糖,或具有醛基和任选的氮基团的单体或聚合物的其它已反应聚合物反应产物。适宜与含醛的单体或聚合物反应的代表性含氮的聚合物包括乙烯基-酰胺,丙烯酰胺和相关含氮的聚合物。这些聚合物为含有醛的反应产物赋予正电荷。另外,其它可以市售获得的临时湿强度剂,如由Cytec制造的PAREZ 745,与例如在美国专利No. 4,605,702中公开的那些一起,都能够使用。

[0164] 该临时湿强度树脂可以是包括用于提高纸类产品的干和湿拉伸强度的醛单元和阳离子单元的各种水溶性有机聚合物之中的任何一种。此类树脂已描述在美国专利No 4,675,394 ;5,240,562 ;5,138,002 ;5,085,736 ;4,981,557 ;5,008,344 ;4,603,176 ; 4,983,748 ;4,866,151 ;4,804,769 和 5,217,576 中。可以使用由 National Starchand Chemical Company of Bridgewater,N. J.以商标CO-BOND® 1000和CO-BOND® 1000 Plus

销售的改性淀粉。在使用以前,该阳离子醛式水溶性聚合物能够通过将维持在大约240华氏度的温度和约2. 7的pH下的大约5%固体的水性淤浆预热大约3. 5分钟来制备。最后, 该淤浆能够通过添加水来骤冷和稀释,在低于约130华氏度下生产大约1. 0%固体的混合物。

[0165] 也可从National Starch and Chemical Company获得的其它临时湿强度剂是以商标CO-BOND ® 1600和CO-BOND ® 2300销售的。这些淀粉是作为胶态水分散体提供并且

在使用之前不需要预热。

[0166] 能够使用临时湿强度剂如乙醛酸化聚丙烯酰胺。临时湿强度剂如乙醛酸化聚丙烯酰胺树脂是通过如下生产的:让丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)反应生产出阳离子型聚丙烯酰胺共聚物,它最终与乙二醛反应生产出阳离子交联临时性或半永久性湿强度树脂,乙醛酸化聚丙烯酰胺。这些材料一般描述在Coscia等人的美国专利No 3,556,932和Williams等人的美国专利No3, 556,933中,其中两者都以全部内容在此引入作为参考。这一类型的树脂是由Cytechdustries以PAREZ 631NC商品名销售。不同摩尔比的丙烯酰胺/DADMAC/乙二醛可用于生产交联树脂,它可用作湿强度剂。此外,其它二醛能够代替乙二醛来产生湿强度特性。

[0167] 合适的干强度剂包括淀粉,瓜尔胶,聚丙烯酰胺,羧甲基纤维素等。特别有用的是羧甲基纤维素,它的例子是由HerculesIncorporated of Wilmington, Delaware以商品名 Hercules CMC销售的。根据一个实施方式,该纸浆可以含有约0-约15磅/吨的干强度剂。 根据另一个实施方式,该纸浆可以含有约1-约5磅/吨的干强度剂。

[0168] 合适的解粘结剂同样地是本领域中技术人员已知的。解粘结剂或软化剂也可以被引入到纸浆中或在网幅形成之后喷雾在网幅上。本发明也可以与软化剂材料一起使用,后者包括但不限于从部分地酸中和的胺衍生的那一类型的酰胺基胺盐。此类材料已公开在美国专利 No. 4,720,383 中。Evans,Chemistry and Industry, 5 July 1969,pp. 893-903 ; Egan, J.Am. Oil Chemist' s Soc.,Vol. 55 (1978),pp. 118-121 ;和 Trivedi 等,J. Am. Oil Chemist' s Soc.,June 1981,pp. 754-756,以它们的全部内容引入这里供参考,指明软化剂常常仅仅作为复杂混合物,而不是作为单一化合物来商购获得。尽管下面的讨论集中于主要品种,但应该理解,实际上一般能够使用可以市售获得的混合物。

[0169] Quasoft 202-JR是合适的软化剂材料,它可以通过将油酸和二亚乙基三胺的缩合产物加以烷基化来形成。使用不足的烷基化剂(例如,硫酸二乙酯)和仅仅一个烷基化步骤,随后进行PH调节以使非乙基化物质质子化的合成条件将得到由阳离子乙基化和阳离子非乙基化物质组成的混合物。较少比例(例如,约10%)的所得酰胺基胺会环化得到咪唑啉化合物。因为这些材料的仅仅咪唑啉部分是季铵化合物,在组成上总体是PH-敏感的。 因此,在使用这一类型的化学品的本发明实施中,在流料槽中的PH应该是大约6到8,更优选6到7和最优选6. 5到7。

[0170] 季铵化合物,如二烷基二甲基季铵盐也是合适的,特别当该烷基含有约10到对个碳原子时。这些化合物的优点是对于PH相对不敏感。

[0171] 能够使用可生物降解的软化剂。代表性可生物降解的阳离子型软化剂/解粘结剂已公开在美国专利 No 5,312,522 ;5,415,737 ;5,262,007 ;5,264,082 ;和 5,223,096 中,所

有的这些专利以全部内容在此引入供参考。化合物是季铵化合物的可生物降解的二酯,季铵化的胺-酯,和用季铵氯化物和二酯双二十二烷基二甲基氯化铵官能化的可生物降解的植物油型酯,并且是代表性可生物降解的软化剂。

[0172] 在一些实施方案中,特别优选的解粘结剂组合物包括季属胺组分以及非离子表面活性剂。

[0173] 合适的起绉织物包括单层、多层、或复合的、优选开孔的结构。织物可具有下列特性中的至少一种:(1)在起绉织物的与湿网幅接触的一侧(“顶"侧)上,纵向(MD)带条的数量/每英寸(目数)是10到200和横向(CD)带条的数量/每英寸(支数)也是10到 200 ;⑵带条直径典型地小于0. 050英寸;(3)在顶侧上,在MD关节的最高点与CD关节的最高点之间的距离是约0. 001英寸到约0. 02或0. 03英寸;(4)在这两层面之间有通过MD 或CD带条形成的关节,在织物起绉步骤中给予该片材以外形结构,为三维山/谷外观;(5) 该织物能够以任何合适的方式取向以便实现对于产品的加工和对于产品的性能而言的预期效果;如果在网幅从转移圆筒转移到起皱织物上时希望有更多的CD脊影响起皱的话,长的经线关节可以在顶侧上以增大在产品中的MD脊,或长的纬线关节可以在顶侧上;和(6) 该织物可以制成为显示出悦目的某些几何图案,该图案典型地在每两个到50个经纱之间重复。合适的市售获得的粗糙织物包括由Voith Fabrics制造的多种织物。

[0174] 该起皱织物因此可以属于在Farrington等人的美国专利No. 5,607,551,7-8 栏中描述的类型,以及描述在TroWian的美国专利No. 4,239,065和Ayers的美国专利 No. 3,974,025中的织物类型。此类织物可具有约20到约60目数/每平方英寸并且是从直径一般地约0. 008英寸到约0. 025英寸的单丝聚合物纤维形成的。经纬单丝两者可以,但不是必须具有相同的直径。

[0175] 在一些情况下该长丝经过编织和至少在Z-方向(该织物的厚度)上互补迂回构型设计,以获得第一组或阵列的两组长丝的共平面型顶面-平面交叉;和预定第二组或阵列的亚顶面交叉。这些阵列是散布的,这样顶面-平面交叉的各个部分在织物的顶面中限定了一排的柳条吊篮状(wicker-basket)空腔,这些空腔在纵向(MD)和横向(⑶)上以交错排列关系配置,和因此各空腔覆盖了至少一个亚顶面交叉。这些空腔通过包括多个顶面-平面交叉的一部分的桩状轮廓(picket-like-lineament)离散地在视野中被包围在平面视图中。织物的环可以包含热塑性材料的热定形单丝;共平面型顶面-平面交叉的顶面可以是单平面的平整表面。本发明的特定实施方案包括缎纹编织物以及三个或更多个梭口的杂混纹编织物,和约10 X 10到约120 X 120根长丝/每英寸G X 4到约47 X 47/每厘米) 的网孔支数。虽然网孔支数的优选范围是约18X16到约55X48根长丝/每英寸(9X8到约22X19/每厘米)。

[0176] 除了刚才以上所述的起绉织物,可替代的织物如干燥器织物如果需要也可以用于起绉织物。合适织物已描述在Lee的美国专利No5,449,026(编织式样)和5,690,149(堆叠MD扁纱式样)以及Smith的美国专利No. 4,490,925 (螺旋形式样)。

[0177] 在织物起绉之前与干燥片材相关所用的织物和/或在织物之前与灯芯草转移相关所用的织物可以是上面描述为起绉织物或干燥器织物的那些。

[0178] 在织物起绉之前,灯芯草转移任选地从转移面进行。灯芯草转移在约10% -30% 的网幅稠度下进行,优选小于30%和其在压力下与织物起绉相反的固定辊隙转移下进行。 一般地,灯芯草转移在约10% -约30%的灯芯草转移率和在约10% -30%稠度下进行,同时压辊辊隙内的高含固量织物起绉通常是在约至少35%稠度下进行。至于灯芯草转移的更多细节披露在Wells等的美国专利No. 4,440,597中。一般地,使用真空进行灯芯草转移从而帮助网幅从供体织物上分离和其后将网幅附着到接受或受体织物。与此相反,尽管只要真空的数值不足以影响纤维的重排和重新分布,以系统的进一步复杂化为代价,可以使用真空辅助,但是在织物起绉步骤中并不要求真空,所以相应地当我们指织物起绉为"在压力下"时,我们指依靠着转移面负载受体织物。

[0179] 并不打算局限于理论的束缚,据信纤维从一般地随机结构到图案的重新分布通过稠度、织物图案、辊隙参数和速度δ即转移面和起绉带之间的速度差的适当选择而达成。在某些条件下为达成所需的纤维重新分布和综合特性,速度δ需要至少是lOOfpm, 200fpm, 500fpm, IOOOfpm, 1500fpm乃至超过2000fpm,这将在下面的讨论中明了。在许多情况下,速度5从约500fpm到约2000fpm将是足够的。织物起绉工艺的产品与普通产品的比较见下面的表2。

[0180] 表2-典型的网幅性能的对比

[0181]

[0182] *密耳/8片

[0183] 本发明提供了可以使用相对次等的,或其他的可用能源提供用于干燥网幅的热能的优点。即,按照本发明不需要提供穿透干燥品质的热空气或适合于干燥罩的热空气,这是由于干燥鼓(can)可以由任何热源来加热,例如包括废物回收或由热电联合源回收的热。 本发明的另一个优点是其可以利用现有的制造资源例如为制造用于薄纸和手巾的高级片材的平板造纸机的鼓式干燥器和弗德林尼尔造纸机成形器,因而可以显著地降低为制造高级产品所需的资本投资。

[0184] 当我们在此处提及干燥网幅时,网幅容纳在"在起绉织物内"或使用类似的术语,我们指网幅的相当大部分伸入起绉织物的空隙内,同时当然网幅另外相当大的部分与起绉织物紧密接触。

[0185] 实施本发明的一个优选方法包括当网幅与起绉织物(也用作干燥织物)接触时对网幅进行圆筒干燥。圆筒干燥可以单独使用或与冲击空气干燥结合使用,如果双重的干燥段布局可以如下所述获得,则该结合使用尤其方便。如果需要,当网幅容纳在起绉织物中时,冲击空气干燥也可以用作干燥网幅的唯一方法。适宜的旋转冲击空气干燥设备描述在 Watson的美国专利No. 6,432,267和Watson等的美国专利No. 6,447,640中。由于本发明的工艺基于现有设备很容易实施,任何现有的平直干燥器可以方便地使用以便同时节省资本。

[0186] 各种芯层结构参考图1-19而理解。图1是极低基重、开孔式网幅1的显微照片, 该网幅具有由多个较低基重连接区域3互联的多个较高基重伞形区域2。连接区域3的纤维素纤维具有沿着它们在伞形区域2之间延伸的方向发生偏向的取向,这也许在图2的放大图中明显地看出。在局部基重区域中的取向和变化是令人惊讶的,鉴于以下事实:初生网幅当在从其(转移面)中进行湿起绉之前形成和基本上未被扰乱地转移到转移面上时具有明显随机的纤维取向。该赋予的有序结构在极低基重下可以清楚的看到,其中网幅1具有开口部分4和因而网幅1是具有纤维除去的小室的开孔结构,具有无纤维的区域,称之为空隙。

[0187] 图3显示了网幅和起皱织物5,在一般随机形成达到40-50%左右的稠度之后或在从转移圆筒上起绉之前该纤维在湿起皱辊隙中再分配在起皱织物上。

[0188] 尽管包括伞形和再定向的区域的结构在极低基重的开孔式实施方案中容易地观察到,但是当基重增加时同样能够看见本发明产品的有序结构,其中纤维6的包覆区域覆盖该伞形和连接区域,就象在图4至6中见到的那样,因此片材7具有基本上连续的表面, 就象特别在图4和6中见到的那样,其中较暗的区域具有较低的基重,而几乎实心白色区域是相对压缩的纤维。

[0189] 工艺变量等的影响也可以从图4至6中鉴别。图4和5两者显示19磅片材;然而, 根据基重变化的该图案在图5中更显著,因为织物起绉高得多(40%对17% )。同样地,图 6显示了在起皱下的较高基重网幅(27磅),其中该伞形的、连接和包覆区域全部是明显的。

[0190] 纤维从一般随机排列,再分布到包括取向偏向的有图案的分布以及与起皱织物结构对应的纤维富集区域仍然可以参考图7至18来鉴别。

[0191] 图7是显示纤维素网幅的显微照片(IOX),从该纤维素网幅制备了一系列的样品并获得扫描电子显微照片(SEM)来进一步显示纤维结构。在图7的左侧,显示了一个表面区域,从该区域制得了 SEM表面图像8,9和10。在这些SEM中可以看出,正如前面关于该显微照片所指出的,连接区域的纤维具有沿着它们在伞形区域之间的方向发生偏向的取向。在图8,9和10中进一步看出,所形成的包覆区域具有沿着纵向的纤维取向。该结构特征在图 11和12中相当引人注目地显示。

[0192] 图11和12是沿着图7的XS-A线的截面视图。尤其在200倍放大(图12)下看出,该纤维向着观察平面或纵向来取向,因为当样品截切时大部分的纤维被切断。

[0193] 图13和14是沿着图7的样品的XS-B线的截面,显示了较少的切断纤维,尤其在显微照片的中间部分上,再次显示了在这些区域中的MD取向偏向。在图13中指出,在左侧的纤维富集区域中看见u型折叠。也参见在图15。

[0194] 图15和16是图7的样品沿着XS-C线的截面的SEM。在这些图中看出,该伞形区域(左侧)"堆积"成更高局部基重。另外,在图16的SEM中看出,大量的纤维已经在伞形区域(左侧)中切断,显示纤维在相对于MD的横向方向(在这种情况下沿着⑶)在这一区域中再定向。也值得注意的是,当从左到右移动时所观察到的纤维末端的数量减少,表明从伞形区域离开时向着MD取向。

[0195] 图17和18是沿着图7的XS-D线截切的截面的SEM。在这里看出随着跨越该⑶, 纤维取向偏向发生变化。在左边,在连接或集束区域中,看见大量的"末端",表明MD偏向。在中间,随着横跨伞形区域的边缘而有较少的末端,表明有更多CD偏向,一直到接近另一个连接区域为止,并且切断纤维再次变得更丰富,再次表明增加了 MD偏向。

[0196] 不希望受理论的束缚,据信纤维的重新分布可以通过适当选择稠度、织物或织物图案、辊隙参数和速度δ即转移面和起绉织物之间的速度差而达成。在一些条件下,为达成所需的纤维重新分布和综合特性,速度S需要至少是100fpm,200fpm,500fpm,1000fpm, 1500fpm乃至超过2000fpm,这将通过下面的讨论得以明了。多数情况下,速度δ的从约 500fpm-约2000fpm是足够的。

[0197] 图19是片材1的示意图,该片材1在基重方面具有局部变化,包括较高基重的伞形区域2和较低基重的连接区域3,伞形区域2由在其间延伸的连接区域3而互连。覆盖区域6在邻近的连接区域和伞形区域之间延伸和包括根本没有纤维(也就是无纤维的)开口或空隙区域4.邻近的连接区域和伞形区域之间的区域称为"小室",这是因为它们海绵样的结构和包括区域6和4。小室的"间距"是横跨由伞形区域2和连接区域3连接区域的平均距离,如在11a,lib中所示的。可以从图3理解,该值可以通过平均⑶关节和MD关节之间的距离而获得近似值。另一方面,开口区域或空隙区域4的"间距"这样确定,即测定集合开口区域(A)的许多空隙(N)和按照分子式计算空隙间距:

[0198] 空隙间距=(4Α/Νπ)1/2

[0199] 该值显示了片材空隙区域的特性。

[0200] 参看图20,其大略显示了用以实施本发明的造纸机10。造纸机10包括成形段12, 压机段14,起绉辊16,以及鼓式干燥器段18。成形段12包括:流料槽20,成形织物或丝网 22,其被支持在多个辊上从而提供成形台21。因而提供成形辊M,支持辊沈,28以及转移辊30。

[0201] 压机段14包括支持在辊;34、36、38、40和瓦压辊42上的造纸毡32。瓦压辊42包括用于靠着转移鼓或辊压制网幅的瓦44。转移辊或鼓46如果需要可以加热。在一个优选的实施方案中,控制温度以便维持网幅内的水分分布从而制备有面的片材,该网幅在基重方面具有局部变化,该局部变化并不延伸至与圆筒46接触的网幅表面。一般地,蒸汽用于加热圆筒46,如在Edwards等的美国专利No. 6,379,496所指出的那样。辊46包括转移面 48,在生产期间网幅沉积在该转移面上。起绉辊16部分支持起绉织物50,该织物50也由多个辊52,54和56支持。

[0202] 如示意图所示,干燥器段18包括多个鼓式干燥器58,60,62,64,66,68,和70,其中鼓66,68和70在第一层和鼓58,60,62和6 4在第二层。鼓66,68和70与网幅直接接触, 而在其它层中的鼓与织物接触。在这种双层布置中,网幅由织物与鼓60和62分开,有时在 60和62处提供冲击空气干燥器是有利的,其可以是钻孔的鼓,以便气流大略在61和63处指示。

[0203] 进一步提供卷绕段72,其包括在示意图中大略所示的导辊74和收线卷轴76。[0204] 造纸机10这样操作以便网幅按照图20所示箭头78,82,84,86和88沿纵向移动。 如示意图所示,低稠度的造纸供料,稠度小于5%,沉积在织物或丝网22上从而在台21上形成网幅80。在纵向将网幅80传送到压机段14并转移到压毡32上。关于这一点,在网幅转移到毡上之前,网幅在丝网22上一般地脱水到约10% -约15%之间的稠度。因此,辊 ;34可以是帮助转移到毡32的真空辊。在进入90处所指示的压辊辊隙之前,在毡32上,网幅80脱水到一般地约20% -约25%的稠度。在辊隙90,网幅经由瓦压辊42被压制在圆筒 46。关于这一点,瓦44在网幅是在约40% -约50%稠度下转移到转移辊46的表面48的地方施压。转移辊46以第一速度在由84所指示的纵向移动。

[0205] 织物50在由箭头86指示的方向移动和在92所指示的起绉辊隙内拾起网幅80。 织物50以比辊46的转移面48的第一速度慢的第二速度移动。因而,网幅在纵向一般地具有约10% -约100%的织物起绉。

[0206] 起皱织物限定了在起皱织物50适合于接触辊46的表面48的距离上的起绉辊隙; 即,对于网幅施加较大压力使之紧贴在该转移圆筒上。为此目的,支承(或起皱)辊16可以具有柔软的可变形表面,它将增加起皱辊隙的长度和增加在织物和片材之间的织物起皱角度并且接触点或瓦压辊能够用作辊16以便在高冲击织物起皱辊隙92中增加与该网幅之间的有效接触,其中网幅80转移到织物50上并在纵向上行进。通过在起绉辊隙处使用不同的设备,有可能调节织物起皱角度或从起绉辊隙的离开角度。所用的辊16上的外壳具有约25-约90的Pusey和Jones硬度。因此,有可能通过调节这些辊隙参数来影响纤维的再分布的性质和数量,可能在织物起皱辊隙92处发生的层离/解粘。在一些实施方案中希望重新构造Z轴方向纤维间特性,而在其它情况下希望仅仅在网幅的平面上影响性能。该起皱辊隙参数能够在各个方向上影响纤维在网幅中的分布,其中包括在Z轴方向以及MD和CD 上诱导变化。在任何情况下,从转移圆筒转移到起皱织物上是高冲击性的,因为该织物比该网幅更缓慢地运行并且发生相当大的速度变化。典型地,在从转移圆筒转移到织物上的过程中,该网幅在任何地方起绉10-60%并且甚至更高。

[0207] 起皱辊隙92 —般在约1/8 “到约2 “,典型地1/2 “到2 “的任何地方的织物起皱辊隙距离上延伸。对于32根⑶带条/每英寸的起皱织物,网幅80因此将在辊隙中任何地方遇到约4到64根纬线长丝。

[0208] 在辊隙92中的辊隙压力,S卩,在支承辊16和转移辊46之间的荷载适宜是20-100, 优选40-70磅/每线性英寸(PLI)。

[0209] 在织物起绉后,网幅80保持在织物50内和供应给干燥器段18。在将网幅卷绕到卷轴76之前,在干燥器段18将网幅干燥到约92% -98%的稠度。需要指出的是在干燥器段具有多个加热干燥辊66,68和70,这些辊与织物50上的网幅直接接触。蒸汽加热鼓式干燥器或辊66,68,和70到升高的温度以操作干燥网幅。尽管其与织物直接接触和不与网幅接触,然而辊58,60,62和64同样地加热。

[0210] 在本发明的一些实施方案中,希望排除工艺中的开式牵引(opendraw),例如起绉和干燥织物与卷轴7 6之间的开式牵引。这很容易达成,即如在Rugowski等的美国专利 No. 5,593,545中所公开的那样,通过将起绉织物延伸到卷筒鼓和将网幅直接从织物转移到卷轴。

[0211] 图21显示了本发明所用的另一造纸机110。造纸机110是三种织物的成圈机,其具有在本领域中通常称为新月形成形器的成形段112。成形段112包括由多个辊如132,135 支持的成形丝网122。成形段还包括成形辊138,该成形辊支持造纸毡148,以便在毡148 上直接形成网幅114。毡运转段114延伸到瓦压机段116,其中潮湿网幅沉积在支承辊160 上和在转移的同时进行湿压。其后,在另一个压辊辊隙182内用如上所述的起绉粘合剂使网幅被沉积到杨克式干燥器120上之前,网幅144在织物118上在织物起绉辊隙176内起绉。在一些实施方案中,该体系包括真空转向辊154 ;然而,三个成圈体系可以以各种方式构造,其中不需要转向辊。结合造纸机的改造,该特征尤其重要,因为重新配置相关设备,即制浆或纤维加工设备和/或大型昂贵的干燥设备如杨克式干燥器或多个鼓式干燥器的成本使得改造过于昂贵,除非改进可使得与已有的设备相容。

[0212] 为生产本发明的有创造性的多层产品,具有基重局部变化的如图1-19所示的片材在造纸机上生产,如由图20,21示出的。有面的片材可以与另一具有外连续表面的有面的片材层合或具有基重局部变化的片材可以加入作为三层结构的芯层。

[0213] 参考图22,显示了压花和层合设备200,其中第一有面的层211由第一配对辊212 压花。层211具有外连续表面213以及具有如上所述的纤维除去区域的内表面215。第二层223由辊在2M处进行压花。层222也具有连续的外表面223和具有纤维除去区域的内表面225。两个层供给到层合辊隙230并层合形成二层结构M0,其中它们的具有纤维除去区域的侧面在片材内部彼此接触,连续表面213、223形成多层吸收性结构的外表面。任选地,将粘合剂经由在242处所指示的轮转凹版印刷辊施加到片材211从而将片材彼此固定; 多数情况下辊隙230内的配对元件基于固定片材的目的是足够的。

[0214] 如图23大致所示,本发明的多层结构也便于制造为三层结构。在图23中,显示了一个层合工作站250,其中具有局部变化的基重的中央层252与外层254、256层合。中央层 252,即吸收性结构的芯层,可以具有图1所示的开孔区域,或者可以具有所需的连续表面。 如果需要,层254、256可以具有基重的局部变化,或可以是吸收性片材。层254、256的外表面是连续的表面。

[0215] 图23的压花工作站包括辊258J60J62、264和沈6,这些辊沿箭头指示的方向旋转并且配置和布置以便它们协同工作使片材彼此固定。又是粘合剂任选地使用并且将会理解任何适宜的层合方案都可以使用。

[0216] 本发明的产品也可以具有如在共同未决的美国专利申请No. 10/702,414中所公开的横向疏水表面,该专利申请于2003年11月6日申请,名称是"显示耐水分渗透的吸收性片材"(代理人索引No. 2376 ;GP-01-M),其内容将在下文进一步指出。

[0217] 纤维素纤维的至少一个表面被赋予耐水分渗透性,同时一般地保持其吸收性。在优选实施方案中,处理的网幅显示出与未处理的产品类似或相同的物理性能如透气性和湿拉伸强度。用少量重量百分数的蜡和乳化剂处理的网幅能够显示出与水的接触角在有限的时间内与蜡几乎相同和因而控制在网幅内流体串槽,这比当存在相对少量的蜡时预期要多得多。也就是说,少量蜡能将纤维素网幅与水的接触角,一般地为0度,增加到可以与蜡相比大约90度的初次接触角的值,同时维持网幅的吸收性。施加到网幅的含水的蜡/乳化剂组合物不显示出此处所述的期望的阻挡性能,直到将剩余物与网幅就地加热到其熔点以上。不希望受任何理论的束缚,据信乳化剂作为蜡的分散助剂操作和与纤维表面一起将蜡分散在网幅内以便蜡不具有独立的宏观结构和蜡与许多纤维表面区域在处理后的网幅疏水表面缔合。按照本发明,处理网幅的典型工艺包括用水分散体润湿网幅的至少一个表面, 其中该水分散体包括蜡和乳化剂,接着加热网幅超过蜡的熔点从而融化分散体的蜡和在网幅上提供疏水表面。疏水表面比纤维素纤维网幅更加疏水和一般地在一分钟显示出与水50 度或以上的接触角。

[0218] 为了测量单层或多层的吸收性片材的水分渗透延迟,样品在23°C和50%相对湿度下调节。调节的样品轻轻地固定在框架内,纵向或横向任一方向内基本没有拉伸,但是在各个方向具有足够的张力以便片材是光滑的。片材水平悬浮在框架内以便片材的两个表面不与任何其它表面接触,那就是说,仅仅与空气接触,这是因为与片材接触的表面能显著地影响水分渗透延迟时间。要表征的表面向上取向和将0. IOml液滴的着色水柔和地放置在其上。在将着色水液滴放置在表面上时,同时启动计时器,当用肉眼观察到液滴完全吸收入片材内和不再从表面向上突出时停止计时器。记录的时间作为水分渗透延迟。试验在室温下进行。

[0219] 在液滴的气/液界面处液滴表面的切线和液滴与固体和液体所处的固体基材接触线之间定义的角(通过液体测量)泛指液体与固体的接触角。参见图24A。接触角可以在气/液/固三相接触线的任一点测量。“接触角"此处指吸收性片材与水在室温下用测角器测定的接触角。尽管已经发现蜡处理的片材显示出的接触角经过一段时间会有变化, 然而在处理过的表面和其相对的(未处理的)表面之间的接触角之间的差异保持相对固定,如图24B和24C所示。此外,因为未处理的纤维素片材的接触角是0度,接触角的绝对增长对于发明的产品是可靠的量化。接触角通过将样品粘附到75X25mm玻璃显微镜用载玻片上测定。准备具有双面胶带条带的载玻片来接受样品。样品层,一般地为基片,粘附到胶带,所要测试的表面向上取向。然后将载玻片放置在测角器样品台上和将0.01ml的蒸馏水滴放置到测试表面。在将液滴放置到样品表面上的同时,开始启动计时器,由使用伸缩透镜结构的测角器和视频信号记录仪在1,3,5,7,9和11分钟时捕捉液滴/片材样品界面的图象。分析视频信号,从微水滴和片材表面之间的接触线画正切向量获得接触角,如图24A 图解阐明。任何适宜的测角器可以使用。一种适宜的设备是由Rame-Hart Inc.获得的测角器,其使用松下照相机WV-BP312进行操作和使用基于Java的软件测定接触角。

[0220] 所用的蜡包括相对低熔点的有机混合物或相对高分子量的化合物,在室温下固态和除它们几乎不含有甘油脂外一般在组成上与油脂组合物类似。一些蜡是烃类,其它是脂肪酸和醇类的酯。蜡是热塑性的,但是因为它们不是高分子聚合物,不认为属于塑料类。共同的性质包括平滑性,低毒性,和没有不好的气味和颜色。蜡一般是易燃的和有好的介电性。它们可溶于大部分的有机溶剂和不溶于水。典型的蜡的种类简要地列举如下。

[0221] 天然蜡包括巴西棕榈蜡,石蜡,褐煤蜡和微晶蜡。巴西棕榈是天然的植物蜡,来源于巴西棕榈树(Copernica cerifera)的叶子。巴西棕榈是相对较硬、易碎的蜡,其主要特征是光滑,抗粘着和FDA批准。巴西棕榈在容器和卷材涂敷工业以及胶片涂敷工业广泛使用。巴西棕榈蜡的熔点一般地约80-约86°C。

[0222] 石蜡是低分子量蜡,具有约48°C_约74°C的熔点。它们是相对高度精制的,具有低含油量和直链烃类。石蜡提供抗粘着,滑动,抗水性和抗湿气渗透性。

[0223] 褐煤蜡是矿物蜡,其以天然形式从由植物物质分解形成的褐煤中提取。褐煤蜡典型的熔点约80°C _90°C之间变动。[0224] 微晶蜡来自原油的蒸馏。微晶蜡具有约500-675g/mol的分子量和约73°C -约 94°C的熔点。这些蜡是高度分支的和具有小晶体。

[0225] 合成蜡包括费-托合成蜡,聚乙烯蜡和多种大分子(macromers.)的蜡分散体。 费-托合成蜡几乎只在南非通过媒气化生产。它们包含可以具有偶数或奇数个碳原子的亚甲基。这些蜡具有300-1400g/mol的分子量和使用于多种应用中。

[0226] 聚乙烯蜡由来自天然气生产的或通过裂解石油萘获得的乙烯制成。然后聚合乙烯从而提供有多种熔点、硬度、和密度的蜡。聚乙烯蜡分子量在约500-3000g/mol之间。氧化聚乙烯容易乳化,而非氧化聚乙烯大部分不容易乳化。然而,一些非氧化聚乙烯已经成功地被乳化。高密度聚乙烯(HDPE)具有很大的结晶度并且其分子是紧密压实的。熔点在约 85°C -约141°C之间变动和它们用于油漆,纺织品,涂料和抛光剂。低密度聚乙烯显示更为坚硬和显示更好的结晶性。密度约0. 9-约0. 95g/ml,和熔点约30°C -约141°C。

[0227] 蜡分散体在现有技术中是公知的。按照本发明,优选使用水致的蜡分散体,因为这在本领域是众所周知的。在这方面,在Perlman等的美国专利No. 6,033, 736 ;Soldanski等的美国专利No. 5,431, 840,和^koyama等的美国专利No. 4,468,254已经指出,其内容在此引入作为参考。通常,蜡分散体包括约90% -约50%的水,约10% -50%的蜡固体,和少量的乳化剂。“含水蜡分散体"和类似术语指蜡、乳化剂和水基本没有溶剂组分的稳定混合物。室温下,蜡为固态或未熔化的形式和蜡分散体一般地在环境或接近环境条件下在片材上被润湿。分散体的粒径可以大于或小于1微米,本发明所用的平均粒径典型的是约100 纳米-约500纳米。一般地,分散体来自于20重量% -50重量%的固体。

[0228] 优选的处理

[0229] 已经发现蜡分散体如聚乙烯蜡分散体,聚丙烯蜡分散体,聚丁烯分散体,聚氨酯蜡分散体,多晶的蜡分散体,巴西棕榈蜡分散体,和巴西棕榈蜡混合分散体,可用于产生薄纸和手巾产品的阻挡层,同时没有削弱它们的吸收性或不利地影响它们的外观和触感。处理的表面惊人地具有更好的手感和变得比没有处理的样品更疏水。可以通过向网幅喷雾含 20% -40%固体数的蜡分散体,喷雾量约3%-5%左右,对片材或网幅进行处理,接着当蜡具有小于100°C的熔融温度时,在烘箱内100°C下对网幅加热5分钟。

[0230] 在一些实施方案中,在处理的表面下的纤维看起来比没有处理的样品具有更强的亲水性。不希望受任何理论的束缚,这些性质可能是因为在与纤维接触期间胶束结构破裂。 在该工艺期间,蜡可以首先放置在网幅表面上和分散体的乳化剂(亲水材料)组分然后可以进一步迁移进入网幅从而改善纤维的可润湿性。熔融蜡分散体与纤维表面的该交互作用提供了为产生水阻挡层同时不影响产品的柔软度和吸收性的重要优势。

[0231] 也已经发现处理的样品的水阻挡层的性质不受网幅结构内处理表面的位置的影响。处理的表面可以位于与擦拭表面相接触的外部或网幅结构的内部的任一处,以及整个层。如果其中处理的表面是在外部,水阻挡层的功能将会减少润湿面积(即,减少xy方向或者侧面的水扩散和促进ζ方向迁移)。更少的湿网幅表面区域是本发明的另一优点,这是因为当产品与皮肤长期接触时,例如产品是尿布及其他个人卫生产品,其减少了消费者不舒服的触感。

[0232] 作为在生产期间向基片或网幅进行含水蜡分散体喷雾的替代,通过将蜡印刷到吸收性片材然后在烘箱内足够融化蜡的温度下加热网幅,可以在涂层内获得更好的均勻性和

31精确的施加量。一般地,理想的是将水分散体通过使用平滑涂布辊的平板印刷均勻地分布在表面上(与该分散体在图案内的分布相反),该平板印刷大略地图25所示。在图25中所示,具有一个印刷工作站270,其配备有适宜的蜡分散体274的储罐272。进料辊276部分地浸于储罐272中和在箭头278指示的方向旋转。进料辊276可以配有粗糙表面或雕刻表面(例如,凹版印刷辊)从而当进料辊旋转通过储罐272时,拾起附加的流体。任选地配备有刮刀280用以从该辊除去多余的分散体。刮刀280可以与进料辊276接触,也可以不接触,这取决于涂布辊282所需要转移的分散体的数量和进料辊的表面性质。

[0233] 涂布辊观2有平滑的弹性表面观4,如所示,该表面与进料辊276接触。当表面284 按照箭头286指示的方向旋转时,表面284接收分散体和当片材在涂布辊282和支承辊287 之间按照箭头288指示的方向移动时将其印刷到吸收性片材的网幅W,同时辊287按方向 290旋转。分散体可以是任何适宜的数量印刷在网幅W表面291上;一般地是这样的数量以便网幅具有基于片材内蜡和纤维素纤维数量的约-20%的蜡,然后蜡在292处指示的烘箱内熔化。乳化剂同样地存在于片材,但是一般地数量要小得多,这是因为乳化剂一般地存在的数量小于分散体中总固体的5%。

[0234] 任选地配有用以向涂布辊282表面提供热空气(箭头307指示)的导管305和作为箭头309指示地流向的回程的排气导管311。通过使用热空气除去多余的水,在此将待印刷在片材上的分散体的固体提高。该水在前面的工艺中不能除去,因为黏度变得太高。然而此时,只要材料能转移到网幅,水可以不考虑粘度上升而除去。有时候,通过快速干燥,“ 皮"可以在材料上形成,和基础材料甚至可以"熔化"或开始熔化,这将允许甚至更高的除水率,同时"密封"网幅,以便剩余的水和所需的材料不会迁移进入片材。所以,不需要很多材料就可以获得期望效果。同样地,为了达成所需的结果,加热鼓通过任何适宜方法包括线圈,热油,蒸汽等提供到涂布辊282。

[0235] 当网幅W沿通常由箭头296指示的方向移动时,网幅W可以用另一网幅W'在砑光或压花工作站294进行层合。网幅W和W'在辊隙298通过一对辊300,302之间的轻微压力结合在一起,这一对辊分别沿方向304和306旋转,从而制得二层纸巾产品,例如308所示。优选层之间配备粘合剂或胶,从而促进各层纤维之间的结合。换句话说,基片可以层合然后蜡处理。

[0236] 为显示熔化的蜡分散体对片材疏水性的影响,基片如上所述制备,基片一侧用 6. 2%重量(干基重)的MICHEM®蜡分散体48040M2处理。五个样品在处理的侧面(侧面

A)和未处理侧面(侧面B)经过一段时间的接触角使用如上所述的程序进行测定。接触角因而限定在如图24A所示的空气(A)、液滴(L)和基片(S)之间的接触线,其中接触角(θ ) 显示在表面(S)和液滴在空气侧的正切向量)(Α之间。尽管θ值经过一段时间多少有些变化,片材相对侧的接触角之间的差异保持相对恒定。速度和间隙也是变化的。结果显示在不同工艺操作条件下的图24B、24C和MD中。

[0237] 尽管本发明已经结合几个实施例进行了描述,在本发明的精神和范围内的对于这些实施例的改进对于本领域中技术人员来说是显而易见的。考虑到上述讨论,本领域中的相关知识和以上关于背景和发明详述所讨论的共同未决的专利申请和参考文献,它们的公开内容全部在此弓I入作为参考,因此进一步描述被认为是不必要的。

Claims (48)

1. 一种具有连续外表面和在外表面之间具有吸收性芯层的纤维素纤维多层吸收性片材,该吸收性芯层具有非编织的纤维网络,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形区域之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低,和片材具有至少0. 6的湿回弹比率。
2.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中片材是两层片材。
3.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中片材是三层片材。
4.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该芯层的非编织网络是限定多个具有无纤维区域的小室的开孔结构。
5.按照权利要求4所述的多层吸收性片材,其中小室的空隙区域具有10-2500微米的平均间距。
6.按照权利要求4所述的多层吸收性片材,其中小室的空隙区域具有50-500微米的平均间距。
7.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中纤维除去的小室具有50-2500微米的平均间距。
8.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中纤维除去的小室具有100-500微米的平均间距。
9.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中纤维除去的小室包括多个纤维覆盖区域,该覆盖区域将伞形区域连接到邻近的伞形区域,同时将连接区域连接到邻近的连接区域。
10.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有至少6cc/g的蓬松度。
11.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有至少7. 5cc/g的蓬松度。
12.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有至少lOcc/g的蓬松度。
13.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有至少15cc/g的蓬松度。
14.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有至少5g/g的吸收性。
15.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有至少7g/g的吸收性。
16.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有至少9g/g的吸收性。
17.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有至少llg/g的吸收性。
18.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有至少13g/g的吸收性。
19.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有0. 7-0. 9的空隙体积分数。
20.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有0. 75-0. 85的空隙体积分数。
21.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有至少0.65的湿回弹比率。
22.按照权利要求1所述的多层吸收性片材,其中该片材具有0. 6-0. 8的湿回弹比率。
23. —种三层吸收性片材,包括:a)具有连续表面的纤维素片材的第一外层;b)具有连续表面的纤维素片材的第二外层;和c)夹在外层之间的吸收性芯层,它基本上由纤维素纤维的非编织纤维网络组成,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低,和片材具有至少0. 6的湿回弹比率。
24. 二层的纤维素纤维吸收性片材,其包括:a)第一层具有连续的第一表面和具有基重局部变化的第二表面,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和 (iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低;b)第二层具有连续的第三表面和具有基重局部变化的第四表面,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和 (iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低;其中两层彼此固定以便第一层的第二表面与第二层的第四表面相互接触从而形成片材的芯层和第一层的第一表面和第二层的第三表面是片材的外表面,和片材具有至少0. 6 的湿回弹比率。
25. 一种具有连续外表面的纤维素纤维多层吸收性片材,在其外表面之间具有吸收性芯层,该吸收性芯层具有非编织的纤维网络,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集单元,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接单元而连接,该连接单元的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集单元更低,其中片材的至少一个外表面具有与网幅内的纤维密切接触的融合的蜡组合物,融合的蜡组合物包括蜡和乳化剂,该蜡组合物就地与片材融合和沉积在片材内以便网幅内纤维之间敞开空隙的微观结构得以保持和该片材具有横向疏水的外表面,该外表面显示出至少2 秒的水分渗透延迟和具有与水至少50度的接触角,该接触角是水与表面在一分钟接触时间内测定的,和片材具有至少0. 6的湿回弹比率。
26.按照权利要求25所述的多层吸收性片材,其中片材的横向疏水的外表面显示出 3-40秒的水分渗透延迟。
27.按照权利要求25所述的多层吸收性片材,其中片材的横向疏水的外表面显示出至少5秒的水分渗透延迟。
28.按照权利要求25所述的多层吸收性片材,其中片材的横向疏水的外表面显示出至少10秒的水分渗透延迟。
29. 一种制备在一侧具有局部基重变化的有面的纤维素片材的方法,其包括:a)将造纸供料压缩脱水形成具有造纸纤维明显随机分布的初生网幅;b)将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一种速度下运转的旋转加热圆筒的转移面上;c)控制加热旋转圆筒的温度从而在网幅内提供水分分布;d)利用图案起绉带,从转移面在30%到60%的稠度下,对网幅进行带起绉,在压力下并在由转移面和起绉带之间限定的带起绉辊隙内发生起绉步骤,其中带以比所述转移面的速度慢的第二速度行进,选择带图案、辊隙参数、速度δ、水分分布和网幅稠度,以便使网幅从转移面起绉和圆筒表面远端的纤维在起绉带上再分布,同时邻近加热旋转圆筒的纤维保持其明显的随机纤维分布;和e)干燥网幅从而形成片材,其中加热旋转圆筒远端的和接触起绉带的片材的一侧提供局部基重变化的网状结构,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由 (ϋ)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低,和片材具有至少0. 6的湿回弹比率。
30.按照权利要求四所述的方法,其中当网幅容纳在起绉织物中时,对网幅用多个鼓式干燥器干燥。
31.按照权利要求四所述的方法,其中当网幅容纳在起绉织物中时,对网幅用冲击-空气干燥器干燥。
32.按照权利要求四所述的方法,在10% -100%的织物起绉下进行操作。
33.按照权利要求四所述的方法,在至少40%的织物起绉下进行操作。
34.按照权利要求四所述的方法,在至少60%的织物起绉下进行操作。
35.按照权利要求四所述的方法,在至少80%的织物起绉下进行操作。
36.按照权利要求四所述的方法,其中加热旋转圆筒用蒸汽在所用蒸汽50-150磅/平方英寸的压力下加热。
37.按照权利要求四所述的方法,其中网幅在40% -50%稠度下进行织物起绉。
38.按照权利要求四所述的方法,其中脱水网幅用起绉粘合剂施加到加热旋转圆筒的转移面。
39.按照权利要求38所述的方法,其中起绉粘合剂包括聚乙烯醇。
40.制备二层吸收性片材的方法,其包括:a)经由下列步骤,制备第一和第二层:(i)将造纸供料压缩脱水形成具有造纸纤维明显随机分布的初生网幅;(ϋ)将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一种速度下运转的旋转加热圆筒的转移面上;(iii)控制加热旋转圆筒的温度从而在网幅内提供水分分布;(iv)利用图案起绉带,从转移面在30%到60%的稠度下,对网幅进行带起绉,在压力下并在由转移面和起绉带之间限定的带起绉辊隙内发生起绉步骤,其中带以比所述转移面的速度慢的第二速度行进,选择带图案、辊隙参数、速度δ、水分分布和网幅稠度,以便使网幅从转移面起绉和圆筒表面远端的纤维在起绉带上再分布,同时邻近加热旋转圆筒的纤维保持其明显的随机纤维分布;和(ν)干燥网幅从而形成片材,其中加热旋转圆筒远端的和接触起绉带的片材的一侧提供局部基重变化的网状结构,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由 (ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低;b)层合第一和第二层以便其具有局部基重变化的网状结构的侧面彼此接触,由此该吸收性片材具有包含纤维除去的小室的芯层,和片材具有至少0. 6的湿回弹比率。
41.按照权利要求40所述的方法,其中纤维除去的小室具有无纤维区域。
42.按照权利要求41所述的方法,其中小室的空隙区域具有10-2500微米的平均间距。
43.制备多层吸收性片材的方法,其包括:a)制备基重局部变化的纤维素片材,经由如下步骤:(i)将造纸供料脱水形成具有造纸纤维明显随机分布的初生网幅;(ϋ)将具有明显随机纤维分布的脱水网幅施加于在第一速度下运转的移动式转移面上;(iii)利用图案起绉带,从转移面在30%到60%的稠度下,对网幅进行带起绉,在压力下并在由转移面和起绉带之间限定的带起绉辊隙内发生起绉步骤,其中带以比所述转移面的速度慢的第二速度行进,选择带图案、辊隙参数、速度δ和网幅稠度,以便使网幅从转移面起绉和再分布在起绉带上;和(iv)干燥网幅从而形成片材,其中片材具有非编织的纤维网络,其包括:(i)多个相对较高局部基重的伞形纤维富集区域,所述伞形纤维富集区域经由(ii)多个较低局部基重的连接区域而互连,该连接区域的纤维取向沿由此互连的伞形单元之间的方向偏向,和(iii)在纤维富集区域和连接区域之间的多个纤维除去的小室,并且其特征在于局部基重相对于纤维富集区域更低,和b)用至少一个第二纤维素片材层合基重局部变化的纤维素片材以便纤维除去的小室位于多层片材的芯层内,和片材具有至少0. 6的湿回弹比率。
44.按照权利要求43所述的方法,其中具有基重局部变化的纤维素片材特征在于织物起绉指数0. 5-3。
45.按照权利要求43所述的方法,其中具有基重局部变化的纤维素片材特征在于织物起绉指数至少0. 75。
46.按照权利要求43所述的方法,其中具有基重局部变化的纤维素片材特征在于织物起绉指数至少1。
47.按照权利要求43所述的方法,其中具有基重局部变化的纤维素片材特征在于织物起绉指数至少1.5。
48.按照权利要求43所述的方法,其中具有基重局部变化的纤维素片材特征在于织物起绉指数至少2。
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