CN109477306A - 柔软吸收性片材、用于制造柔软吸收性片材的结构化织物和制造柔软吸收性片材的方法 - Google Patents

Abstract

柔软吸收性片材、用于制造柔软吸收性片材的结构化织物和制造柔软吸收性片材的方法。柔软吸收性片材具有多个伸出区域和连接所述伸出区域的连接区域。所述伸出区域包括相对于吸收性片材的机器方向弯曲的折叠部，弯曲折叠部的端部位于伸出区域的相对两侧上并且弯曲折叠部的顶点沿吸收性片材的机器方向位于下游。吸收性片材可以由具有成角度的经纱结节线的结构化织物形成。

Description

柔软吸收性片材、用于制造柔软吸收性片材的结构化织物和 制造柔软吸收性片材的方法

优先权要求

本申请是基于2016年6月7日提交的美国非临时申请No.15/175,949，并且也基于2016年12月7日提交的美国非临时申请No.15/371,773。在此要求前述申请的优先权，并且其公开内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及诸如吸收性片材的纸制品。本发明还涉及制造诸如吸收性片材的纸制品的方法以及用于制造诸如吸收性片材的纸制品的结构化织物。

背景技术

众所周知，在造纸工业中使用织物来赋予纸制品结构。更特别地，众所周知，能够通过将纤维素纤维的延展性幅材压抵在织物上并且然后干燥幅材来赋予纸制品形状。所形成的纸制品因此成形为具有对应于织物表面的模制形状。所形成的纸制品因此还具有由模制形状引起的特性，诸如，特定的厚度和吸收性。因此，已经开发了无数结构化织物应用在造纸过程中，以向制品提供不同的形状和特性。而且，织物可以编织成接近无限数量的图案，以便用于造纸过程中的潜在应用。

许多吸收性纸制品的一个重要特性是柔软(消费者需求)，例如，柔软的纸巾。然而，用于增加纸制品的柔软度的许多技术均具有降低纸制品的其他所需性能的效果。例如，作为制造纸巾的过程的一部分的压光基础片材的操作能够增加所形成的纸巾的柔软度，但是压光操作还具有降低纸巾的厚度和吸收性的效果。另一方面，用于提高纸制品的其他重要性能的许多技术皆具有降低纸制品的柔软度的效果。例如，在造纸过程中使用湿强度和干强度树脂能够提高纸制品的基础强度，但是湿强度和干强度树脂却降低了制品的感知柔软度。

由于这些原因，期望的是制造更柔软的纸制品，诸如，吸收性片材。而且，期望的是能够通过操纵在制造吸收性片材的过程中使用的结构化织物来制造这种更柔软的吸收性片材。

发明内容

根据一个方面，本发明提供了一种由纤维素纤维制成的吸收性片材。吸收性纤维素片材包括从吸收性片材伸出的多个伸出区域，其中伸出区域包括相对于吸收性片材的机器方向弯曲的折叠部。弯曲折叠部的端部位于伸出区域的相对两侧上，使得每个弯曲折叠部的一个端部沿吸收性片材的机器方向位于弯曲折叠部的另一个端部的下游。弯曲折叠部的顶点沿吸收性片材的机器方向位于下游。进一步地，连接区域连接吸收性片材的伸出区域。

根据另一个方面，本发明提供了一种吸收性纤维素片材。多个伸出区域从吸收性片材伸出，其中伸出区域包括相对于吸收性片材的机器方向弯曲的折叠部。弯曲折叠部的端部位于伸出区域的相对两侧上，并且弯曲折叠部具有约0.5mm至约2.0mm的曲率半径。进一步地，连接区域连接吸收性片材的伸出区域。

根据又一个方面，本发明提供了一种造纸幅材。造纸幅材包括从造纸幅材伸出的多个伸出区域，其中伸出区域包括相对于吸收性片材的机器方向弯曲的折叠部，弯曲折叠部的端部位于伸出区域的相对两侧上，并且使得每个弯曲折叠部的一个端部沿造纸幅材的机器方向位于弯曲折叠部的另一个端部的下游。弯曲折叠部的顶点沿造纸幅材的机器方向位于下游。连接区域形成连接造纸幅材的伸出区域的网络。

根据又一个方面，本发明提供了一种制造起皱织物吸收性纤维素片材的方法。该方法包括使造纸配料压缩式脱水以形成幅材。该方法还包括使幅材在转移表面与结构化织物之间的起皱压合部中在压力作用下起皱。结构化织物包括形成在结构化织物的经纱上的结节，其中结节沿着相对于织物的机器方向成角度的线定位，其中所述线相对于机器方向的角度为约10°至约30°。进一步地，该方法包括干燥幅材以形成吸收性纤维素片材的步骤。

根据又一个方面，本发明提供了一种吸收性纤维素片材，其包括从吸收性片材伸出的多个伸出区域，其中伸出区域包括在吸收性片材的机器方向上弯曲的折叠部，弯曲折叠部的端部位于伸出区域的相对两侧上。吸收性片材的折叠部归一化曲率比小于约4。吸收性片材还包括形成连接吸收性片材的伸出区域的网络的连接区域。

附图说明

图1是能够结合本发明使用的造纸机构造的示意图。

图2是根据本发明的实施例的用于制造纸制品的结构化织物的俯视图。

图3A至3F示出了根据本发明的实施例的结构化织物的特性和对比结构化织物的特性。

图4A至4E是根据本发明的实施例的吸收性片材的照片。

图5是图4E中示出的照片的带注释的版本。

图6A和图6B分别是根据本发明的实施例的吸收性片材的一部分和对比吸收性片材的一部分的截面图。

图7A和图7B示出了用于确定根据本发明的实施例的吸收性片材的部分的轮廓的激光扫描。

图8示出了根据本发明的实施例的结构化织物和对比结构化织物的特性。

图9示出了使用具有图8所示的特性的结构化织物制成的基础片材的特性。

图10A至10D示出了根据本发明的实施例的另外的结构化织物的特性。

图11A至11E是根据本发明的实施例的吸收性片材的照片。

图12A至12E是根据本发明的实施例的另外的吸收性片材的照片。

图13示出了根据本发明的实施例的结构化织物和对比结构化织物的特性。

图14示出了沿着根据本发明的实施例的结构化织物的经纱中的一根经纱的轮廓测量。

图15是示出了用根据本发明的实施例的织物和对比织物制成的基础片材的织物褶皱百分比与厚度的图表。

图16是示出了用根据本发明的实施例的织物和对比织物制成的基础片材的织物褶皱百分比与SAT容量的图表。

图17是示出了用不同配料和根据本发明的实施例的织物制成的基础片材的织物褶皱百分比与厚度的图表。

图18是示出了用不同配料和根据本发明的实施例的织物制成的基础片材的织物褶皱百分比与SAT容量的图表。

图19是示出了用根据本发明的织物和对比织物制成的基础片材的织物褶皱百分比与空隙体积的图表。

图20A和图20B是根据本发明的实施例的吸收性片材的软x射线图像。

图21A和图21B是根据本发明的另一实施例的吸收性片材的软x射线图像。

图22A至22E是根据本发明另外的实施例的吸收性片材的照片。

图23A和23B是根据本发明的实施例的吸收性片材和对比吸收性片材的照片。

图24A和图24B分别是图23A和图23B中示出的吸收性片材的截面的照片。

图25A和图25B表示根据本发明的实施例的另外的结构化织物的特性。

图26是具有图25B所示的特性的结构化织物之一的压印详细视图。

图27A至27C示出了根据本发明的实施例的结构化织物中的结节周围的折叠部结构和对比结构化织物中的结节周围的折叠部结构。

图28A至28E是根据本发明的实施例的另外的吸收性片材的照片。

图29是根据本发明的实施例的吸收性片材的照片，其具有用于确定织物各方面的注释线。

图30A和图30B分别是根据本发明的吸收性片材的照片和对比吸收性片材的照片。

具体实施方式

本发明涉及诸如吸收性片材的纸制品和制造诸如吸收性片材的纸制品的方法。根据本发明的吸收性纸制品具有优于本领域中已知的其他吸收性纸制品的突出的性能组合。在一些特定实施例中，根据本发明的吸收性纸制品具有尤其适于吸收性擦手巾、面巾纸或者卫生纸的性能组合。

本文使用的用语“纸制品”包括包含将纤维素作为主要成分的造纸纤维的任何制品。这将包括，例如，作为纸巾、卫生纸、面巾纸等等销售的制品。造纸纤维包括原浆或回收的(二次)纤维素纤维，或包括纤维素纤维的纤维混合物。木纤维包括：例如，从落叶树和针叶树获得的纤维，包括软木纤维，诸如北方和南方的软木牛皮纸纤维，和硬木纤维，诸如桉树、枫树、桦树、山杨树等等。适于制造本发明的制品的纤维的例子包括非木材料，诸如棉纤维或棉衍生物、马尼拉麻、洋麻、印度草、亚麻、茅草、稻草、黄麻、甘蔗渣、乳草属丝绵纤维和菠萝叶纤维。

“配料”或类似术语指的是包括造纸纤维和可选地包括湿强度树脂、脱粘剂等的用于制造纸制品的含水混合料。可以在本发明的实施例中使用各种配料并且在下文讨论的示例中公开了特定的配料。在一些实施例中，配料是根据在共同受让的美国专利No.8,080,130(其公开内容通过引用结合于此)中描述的规格来使用。该专利中的配料除了其他方面之外还包括纤维素长纤维，所述纤维素长纤维具有至少约15.5mg/100mm的粗度。在下文讨论的示例中也叙述了配料的示例。

如在此使用的，在造纸过程中被干燥成最终制品的最初的纤维和液体混合物将被称作“幅材”和/或“初生幅材”。造纸过程产生的经干燥的单层制品将被称作“基础片材”。此外，造纸过程的制品可被称作“吸收性片材”。对此，吸收性片材可与单个基础片材相同。替代性地，吸收性片材也可包括多个基础片材，如在多层结构中那样。此外，吸收性片材在最初的基础片材形成过程中被干燥之后可以已经经历额外的处理，以便利用经改造的基础片材形成最终的纸制品。“吸收性片材”包括作为例如擦手巾销售的商品。

当在本文中描述本发明时，术语“机器方向”(MD)和“横向机器方向”(CD)将根据它们在本技术中所熟知的含义被使用。就是说，织物或其他结构的MD指的是在造纸过程中结构在造纸机上移动的方向，而CD指的是与结构的MD交叉的方向。类似地，当涉及纸制品时，纸制品的MD指的是在造纸过程中制品在造纸机上移动的制品上的方向，并且制品的CD指的是与制品的MD交叉的方向。就纸制品的MD而言，“下游”是指在“上游”区域之前形成的区域。

图1示出了能够用于制造根据本发明的纸制品的造纸机200的示例。造纸机200的构造和操作的详细描述可以在共同受让的美国专利No.7,494,563(“’563专利”)中找到，该专利的全部内容通过引用结合于此。值得注意的是，’563专利描述的造纸过程没有使用空气穿透干燥(TAD)。以下内容是用于使用造纸机200形成吸收性片材的过程的简单概要。

造纸机200是三织物环机器，其包括按压段100，在所述按压段中，执行起皱操作。按压段100的上游是成形段202。成形段202包括流浆箱204，所述流浆箱将含水配料铺设在由辊208和210支撑的成形网206上，从而形成初始含水纤维素幅材116。成形段202还包括成形辊212，所述成形辊支撑造纸毛毯102，使得幅材116直接形成在毛毯102上。毛毯路线214围绕抽吸转动辊104延伸，然后抵达靴形按压段216，在这里，幅材116被铺设在支承辊108上。幅材116在幅材116转移到支承辊108的同时被湿按压，所述支承辊将幅材116运载到起皱压合部120。然而，在其他实施例中，替代被转移到支承辊108上，幅材116可以被从毛毯段214转移到脱水压合部中的环形带上，环形带随后将幅材116运载到起皱压合部120。这种构造的示例可以在美国专利No.8,871,060中看到，该专利的全部内容通过引用结合于此。

幅材116被转移到起皱压合部120中的结构化织物112上，然后由真空模箱114抽真空。在该起皱操作之后，使用起皱粘合剂将幅材116铺设在另一个按压压合部217中的扬克干燥器(Yankee dryer)218上。所述粘合剂被施加至扬克干燥器218的表面。幅材116在扬克干燥器218上被干燥，所述扬克干燥器是加热缸体，然后幅材116还通过围绕扬克干燥器218的罩中的高射速冲击空气而被干燥。随着扬克干燥器218的旋转，幅材116在位置220处被从扬克干燥器218剥离。幅材116然后可以随后卷绕在收卷卷轴(未示出)上。在稳定状态中，卷轴的操作可以比扬克干燥器218慢，以便使得幅材进一步起皱。可选地，起皱刮刀222可以用于在从扬克干燥器218移除幅材116时对幅材进行传统干燥起皱。

在起皱压合部120中，幅材116被转移到结构化织物112的顶侧上。起皱压合部120限定在支承辊108和结构化织物112之间，其中，结构化织物112被起皱辊110压抵在支承辊108上。因为幅材116在被转移到结构化织物112时仍然具有高含水量，所以幅材能够变形，使得幅材的部分能够被吸入到形成在构成结构化织物112的纱线之间的袋状部中。(将在下文详细描述结构化织物的袋状部)。在特定造纸过程中，结构化织物112较之造纸毛毯102更加缓慢地移动。因此，随着被转移到结构化织物112上，幅材116起皱。

从真空模箱114施加的抽吸还可以辅助将幅材116抽吸到结构化织物112的表面中的袋状部内，如将在下文描述的那样。当沿着结构化织物112行进时，织物116达到高度一致的状态，其中，已经移除了大部分水分。幅材116因此被结构化织物112或多或少地永久赋予形状，所述形状包括穹顶区域，在所述穹顶区域处，幅材116被抽吸到结构化织物112的袋状部内。

由造纸机200制成的基础片材还可以接受另外的处理，如本领域中已知的那样，以便将基础片材转换成特定制品。例如，可以在基础片材上压花，两个基础片材可以组合成多层制品。在本领域中众所周知这种转换处理的细节。

使用在上述’563专利中描述的过程，使幅材116脱水至这样的程度，即，与其他造纸过程中的类似操作相比，例如，与TAD处理相比，幅材在被转移到结构化织物112的顶侧上时具有更高的稠度。也就是说，幅材116被压缩式脱水，以便在进入起皱压合部120之前具有从约30％到约60％的稠度(即，固体含量)。在起皱压合部120中，幅材116承受约30磅/线性英寸(PLI)至约200PLI的载荷。此外，在支承辊108和结构化织物112之间存在速度差。该速度差被称作织物起皱百分比，并且可以如下计算：

织物褶皱％＝S₁/S₂–1

其中，S₁是支承辊108的速度，而S₂是结构化织物112的速度。在特定实施例中，织物褶皱百分比或“起皱比”可以是约3％至约100％的任何值。幅材稠度、起皱压合部处120发生的速度差、起皱压合部120处施加的压力以及结构化织物112和起皱压合部120几何结构的这种组合起到重新布置纤维素纤维的作用，同时幅材116仍然足够柔韧以承受结构变化。特别地，不受理论约束，应当认为结构化织物112的较慢的成形表面速度将致使幅材116基本模制到结构化织物116中的开口内，其中纤维与起皱比成比例地重新排列。

尽管已经结合造纸机200描述了特定过程，但是本领域技术人员将理解的是在此公开的本发明并不局限于上述造纸过程。例如，与上述非TAD过程相反，本发明可以涉及TAD造纸过程。TAD造纸过程的示例可以在美国专利No.8,080,130中看到，其全部内容通过引用结合于此。

图2是示出了根据本发明的实施例的结构化织物300的幅材接触侧的一部分的细节，所述结构化织物具有用于形成纸制品的构造。结构化织物300包括：经纱302，在织物应用在造纸过程中时所述经纱沿着机器方向(MD)延伸；和纬纱304，所述纬纱沿着横向机器方向(CD)延伸。经纱302和纬纱304编织在一起，以便形成结构化织物300的本体。结构化织物300的幅材接触表面由结节(在图2中示出了结节中的两个并且用306和310标记)形成，所述结节形成在经纱302上，但是在纬纱304上没有形成结节。然而，应当注意的是，尽管图2中示出的结构化织物300仅仅在经纱302上具有结节，但是本发明并不局限于仅仅具有经纱结节的结构化织物，而是也包括具有经纱结节和纬纱结节两者的织物。实际上，将在下文详细描述仅具有经纱结节的织物以及具有经纱结节和纬纱结节两者的织物。

结构化织物300中的结节306和310处于构成在造纸操作期间幅材116所接触的表面的平面中。袋状部308(所述袋状部中的一个在图2中示出为虚线勾画区域)限定在结节306和310之间的区域中。

没有接触结节306和310的幅材116部分被吸入到如上所述的袋状部308中。是被吸入到袋状部308中的幅材116部分产生了在所形成的纸制品中出现的穹顶区域。

本领域技术人员将理解的是，经纱结节306和310的显著长度沿着结构化织物300的MD，并且还将理解的是织物300构造成使得长经纱结节306和310沿着MD勾勒出长袋状部的轮廓。在本发明的特定实施例中，经纱结节306和310具有约2mm至约6mm的长度。本领域已知的大多数结构化织物具有更短的经纱结节(即使织物具有任何经纱结节)。如下文描述的那样，较长的经纱结节306和310在造纸过程期间为幅材116提供了更大的接触面积，并且这被认为是与具有更短的传统经纱结节的吸收性片材相比导致根据本发明的吸收性片材的柔软度增加的至少部分原因。

为了量化在此描述的结构化织物的参数，可以使用在共同受让的美国专利申请公报No.2014/0133734；2014/0130996；2014/0254885和2015/0129145(下文中称作“织物特性化公报”)中描述的织物特性化技术。这些织物特性化公报的全部内容通过引用结合于此。这种织物特性化技术使得易于量化结构化织物的参数，所述参数包括结节长度和宽度、结节密度、袋状部面积、袋装部密度、袋状部深度和袋状部体积。

图3A至3E示出了根据本发明的实施例制造的结构化织物的特性中的一些，这些结构化织物标记为织物1至15。图3F还示出了传统结构化织物的特性，所述传统结构化织物标记为织物16和17。图3A至3F中示出的结构化织物类型可以由多个制造商制成，包括新罕布什尔州罗切斯特市的Albany International以及德国海登海姆的Voith GmbH。织物1至15具有长经纱结节织物，使得与纬纱结节相对地(即使织物具有任何纬纱结节)，织物1至15中的绝大部分接触面积均来自于经纱结节。提供织物16和17用于对比，它们具有较短的经纱结节。使用上述织物特性化公报中的技术，特别地使用在织物特性化公报中阐述的非矩形的平行四边形计算方法，确定图3A至3F中示出的所有特性。注意，图3A至3F中的指示“N/C”意味着没有确定特定特性。

结构化织物的透气性是另一个能够影响用结构化织物制成的纸制品的性能的特性。结构化织物的透气性根据本领域众所周知的设备和测试进行测量，例如马里兰州黑格斯敦的Frazier Precision Instrument Company制造的压差透气性测量仪。一般来说，用于生产根据本发明的纸制品的长经纱结节结构化织物具有高度透气性。在本发明的特定实施例中，长经纱结节结构化织物具有约450CFM至约1000CFM的透气性。

图4A至4E是由长经纱结节结构化织物制成的吸收性片材的照片，例如具有图3A至3E中的那些特征的长经纱结节结构化织物。更特别地，图4A至4E示出了吸收性片材的空气侧，即，吸收性片材的在形成吸收性片材的过程期间接触结构化织物的侧部。因此，可以在图4A至4E中看到通过与结构化织物接触而赋予吸收性片材的独特形状，包括从吸收性片材的示出侧部伸出的穹顶区域。注意，吸收性片材的MD竖直地示出在这些图中。

在图5中注释了吸收性片材1000的特定特征，该图基于如图4E所示的照片。吸收性片材1000包括多个大体矩形形状的穹顶区域，在图5中勾画出了其中的一些并且用1010、1020、1030、1040、1050、1060、1070和1080标记。如上文解释的那样，穹顶区域1010、1020、1030、1040、1050、1060、1070和1080对应于在形成吸收性片材1000的过程期间幅材的被吸入到结构化织物的袋状部中的部分。连接区域形成使穹顶区域互连的网络，连接区域中的一些在图5中用1015、1025和1035标记。连接区域基本上对应于幅材的在形成吸收性片材1000的过程期间形成在结构化织物的结节的平面中的部分。

本领域技术人员将立即识别出图4A至4E和图5中示出的吸收性片材不同于传统吸收性片材的若干特征。例如，所有穹顶区域都包括多个凹陷条，所述多个凹陷条形成到穹顶区域的顶部中，其中凹陷条沿着吸收性片材的CD横跨穹顶区域延伸。在图5中勾画出了这些凹陷条中的一些并且标记为1085。注意，几乎所有穹顶区域都具有三个这样的凹陷条，其中，穹顶区域中的一些具有四个、五个、六个、七个乃至八个凹陷条。凹陷条的数量可以使用激光扫描剖析技术(下文描述)来确认。使用这种激光扫描剖析技术，发现在根据本发明的特定吸收性片材中每个穹顶区域都存在平均(均值)约6个凹陷条。

不受理论限制，我们认为在图4A至4E和图5中所示的吸收性片材中看到的凹陷条是在这里所述的制造过程期间当幅材被转移到具有在此描述的构造的结构化织物上时形成的。特别地，当随着幅材转移到结构化织物而利用速度差使幅材起皱时，幅材“犁耕”到结构化织物的结节上并且进入到结节之间的袋状部中。结果，在幅材的结构中产生了折叠部，特别在移动到结构化织物的袋状部内的幅材区域中产生了折叠部。因此在幅材中的两条这样的折叠部之间形成了凹陷条。由于在此描述的长经纱结节结构化织物中具有长MD袋状部，因此在幅材的跨结构化织物中的袋状部的部分上多次发生犁耕/折叠作用。因此，在由在此描述的长经纱结节结构化织物制成的吸收性片材的穹顶区域中的每一个中形成了多个凹陷条。

再次不受理论限制，我们认为穹顶区域中的凹陷条可以有助于增加在根据本发明的吸收性片材中感知的柔软度。特别地，与具有传统穹顶区域的吸收性片材相比，凹陷条提供了在触及吸收性片材时被感知的更平滑的、平坦的平面。图6A和图6B示出了感知平面的差异，它们分别是示出了根据本发明的吸收性片材2000和对比片材3000的截面的视图。在吸收性片材2000中，穹顶区域2010和2020包括凹陷条2080，其中，脊部形成在凹陷条2080之间(脊部/凹陷对应于如上所述的造纸过程期间幅材中的折叠部)。由于小凹陷条2080和在凹陷条2080周围的多个脊部的缘故，形成了平坦的、平滑的感知平面P1(用图6A中的虚线标记)。在触及吸收性片材2000时感知这些平坦的、平滑的平面P1。我们进一步认为用户既不能察觉到穹顶区域2010和2020的表面中的凹陷条2080的小的不连续性，用户也不能察觉到穹顶区域2010和2020之间的短距离。因此，吸收性片材2000被感知为具有平滑的柔软表面。另一方面，被感知的平面P2较之对比片材3000中的传统穹顶部3010和3020具有更浑圆的形状，如图6B所示，并且传统穹顶部3010和3020是间隔开的。应当认为，因为传统穹顶部3010和3020的被感知的平面P2相互间隔开一显著距离，所以与在具有凹陷条2080的穹顶区域2010和2020中发现的被感知的平面P1相比，对比片材3000被感知为较少地平滑和柔软。

本领域技术人员将理解，由于造纸过程的性质，吸收性片材中并非每一个穹顶区域均是相同的。实际上，如上所述，根据本发明的吸收性片材的穹顶区域可能具有不同数量的凹陷条。同时，在本发明的任何特定吸收性片材中观察到的穹顶区域中的一些可能不包括任何凹陷条。然而，只要大部分穹顶区域包括凹陷条，就将不会影响吸收性片材的整体性能。因此，当我们提到吸收性片材具有包括多个凹陷条的穹顶区域时，应当理解的是吸收性片材可以具有一些没有凹陷条的穹顶区域。

吸收性片材中凹陷条的长度和深度以及穹顶区域的长度可以从使用本领域中众所周知的激光扫描技术得到的穹顶区域的表面轮廓来确定。图7A和图7B示出了横跨根据本发明的两个吸收性片材中的穹顶区域的激光扫描轮廓。激光扫描轮廓的峰部为毗邻凹陷条的穹顶的区域，而轮廓的谷部代表凹陷条的底部。通过使用这种激光扫描轮廓，我们发现凹陷条在穹顶区域的毗邻区域的顶部下方延伸至约45微米到约160微米的深度。在特定实施例中，凹陷条在穹顶区域的毗邻区域的顶部下方延伸平均(均值)约90微米。在一些实施例中，穹顶区域沿着吸收性片材的大体MD延伸总共约2.5mm至约3mm的长度。本领域技术人员将理解，穹顶区域沿着MD的长度大于传统织物中穹顶区域的长度并且长穹顶区域至少部分地是如上所述用于产生吸收性片材的结构化织物中的长MD袋状部的结果。从激光扫描轮廓还能够看到，在本发明的实施例中，凹陷条沿着穹顶区域的长度间隔开约0.5mm。

在图4A至4E和图5中示出的吸收性片材中能够看到的另外的独特特征包括，穹顶区域沿着MD双边交错，使得成阶梯状的基本连续的穹顶区域线沿着片材的MD延伸。例如，再次参照图5，穹顶区域1010定位成毗邻穹顶区域1020，其中这两个穹顶区域在区域1090中重叠。类似地，穹顶区域1020与穹顶区域1030在区域1095中重叠。双边交错的穹顶区域1010、1020和1030基本沿着吸收性片材1000的MD形成了阶梯状连续线。其他穹顶区域沿着MD形成了类似的阶梯状连续线。

我们认为，长形的、双边交错的穹顶区域与横跨穹顶区域延伸的凹陷条组合的构造导致产生具有更稳定构造的吸收性片材。例如，双边交错的穹顶区域在吸收性片材的扬克侧上提供了平滑的平面表面，这因此导致压力点更好地分布在吸收性片材上。注意，吸收性片材的扬克侧为与在造纸过程期间被吸入到结构化织物中的吸收性片材的空气侧相对的吸收性片材侧部。实际上，双边交错的穹顶区域的作用类似于使吸收性片材结构平放的沿MD方向的长板。由双边交错的穹顶区域和凹陷条的组合产生的这种效果将例如导致在造纸过程期间幅材更好地铺放在扬克干燥器的表面上，从而形成更好的吸收性片材。

与连续的穹顶区域线类似，基本连续的连接区域线沿着吸收性片材1000的MD以阶梯方式延伸。例如，基本沿着CD延伸的连接区域1015与基本沿着CD延伸的连接区域1025是连续的。连接区域1025还与基本沿着MD延伸的连接区域1035是连续的。类似地，连接区域1015与连接区域1025和连接区域1055是连续的。总之，MD连接区域实质上比CD连接区域更长，使得可以沿着吸收性片材看到阶梯状的连续的连接区域线。

如上所述，吸收性片材的穹顶区域和连接区域的尺寸基本对应于用于制造吸收性片材的结构化织物中的袋状部和结节尺寸。就这一点而言，我们认为穹顶和连接区域的相对尺寸设计有助于用织物制成的吸收性片材的柔软度。我们还认为由于基本连续的穹顶区域线和连接区域线而进一步提高了柔软度。在本发明的特定实施例中，沿CD横跨穹顶区域的距离是约1.0mm，而沿CD横跨MD定向的连接区域的距离为约0.5mm。此外，在基本连续行中在毗邻穹顶区域之间的重叠/触及区域沿MD的长度为约1.0mm。能够通过目测吸收性片材确定这些尺寸，或者由如上所述的激光扫描轮廓来确定这些尺寸。在这些尺寸与在此描述的本发明的其他特征组合时，可以实现尤为柔软的吸收性片材。

为了评估根据本发明的制品的性能，在具有如图1所示的一般构造的造纸机中利用如上所述的过程使用如图3E所示的织物15制造了吸收性片材。为了进行比较，在相同的处理条件下使用较短经纱长度结节织物17(其也示出在图3F中)制造了制品。在表1中示出了针对这些测试的用于制造基础片材的参数。

表1

转换基础片材以制造双层胶粘薄纸原型。表2示出了针对这种测试的转换规范。

表2

较之在测试中用织物17(即，较短经纱结节织物)形成的片材，发现在测试中用织物15(即，长经纱结节织物)形成的片材更平滑以及更柔软。还发现用织物15制成的片材的其他重要性能(诸如，厚度和体积)能够与用织物17制成的片材的性能相媲美。因此，显然，用长经纱结节织物15制成的基础片材能够潜在用于制造较之用较短经纱结节织物17制成的吸收性产品更柔软、而同时又不会降低吸收性产品的其他重要性能的吸收性产品。

如在上述织物特性化公报中描述的那样，平面体积指数(PVI)是用于特性化结构化织物特征的有用参数。结构化织物的PVI计算为接触面积比率(CAR)乘以有效袋状部体积(EPV)乘以一百，其中，EPV是袋状部面积评估值(PA)和所测量的袋状部深度的乘积。通过在实验室中测量形成在结构化织物上的手抄片的厚度，然后使所测量的厚度与袋状部深度相关联，来最为准确地计算袋状部深度。并且，除非明确提出，否则均使用这种手抄片厚度测量方法来确定在此描述的所有与PVI相关的参数。此外，非矩形的平行四边形PVI被计算为接触面积比率(CAR)乘以有效袋状部体积(EPV)乘以100，其中，使用非矩形的平行四面形单位栅格面积计算法来计算CAR和EPV。在本发明的实施例中，结构化长经纱结节织物的接触面积在约25％至约35％之间变化，袋状部深度在约100微米至约600微米之间变化，PVI由此相应变化。

与PVI相关的用于特性化结构化织物的另一个有用参数是结构化织物的平面体积密度指数(PVDI)。结构化织物的PVDI限定为PVI乘以袋状部密度。注意，在本发明的实施例中，袋状部密度在约10cm^-2至约47cm^-2之间变化。结构化织物的另一个有用参数可以通过PVDI乘以织物的结节的长度与宽度之比来开展，从而提供了PVDI-结节比率(PVDI-KR)。例如，针对在此描述的长经纱结节结构化织物的PVDI-KR将是结构化织物的PVDI乘以沿MD的经纱结节长度与沿CD的经纱结节宽度之比。如从用于计算PVDI和PVDI-KR的变量中显而易见的那样，这些参数考虑了结构化织物的重要方面(包括接触面积百分比、袋状部密度和袋状部深度)，这些重要方面影响使用结构化织物制成的纸制品的形状，因此PVDI和PVDI-KR可以表示纸制品的性能，诸如，柔软度和吸收性。

针对根据本发明的实施例的三个长经纱结节结构化织物确定PVI、PVDI、PVDI-KR及其他特性，其结果示出为图8中的织物18至20。为了对比，还针对较短经纱结节结构化织物确定PVI、PVDI、PVDI-KR及其他特征，如图8中的织物21所示。注意，针对织物18-20的PVDI-KR为约43至约50，明显大于针对织物21的为16.7的PVDI-KR。

图18至21用于生产吸收性片材，并且如图9所示确定吸收性片材的特性。使用在上述织物特性化公报中描述的相同技术确定图9中示出的特性。就这一点而言，互连区域的确定对应于结构化织物上的经纱结节，并且穹顶区域对应于结构化织物的袋状部。而且，再次可以发现，由长经纱结节织物18至20制成的片材在每个穹顶区域中具有多个凹陷条。另一方面，由较短经纱结节织物21形成的吸收性片材的穹顶区域最多具有一个凹陷条并且穹顶区域中的许多穹顶区域根本不具有任何凹陷条。

针对图9中示出的吸收性片材确定感官柔软度。感官柔软度是由经过培训的评估者使用标准化测试技术确定的纸制品的感知柔软度。更特别地，由具有判定柔软度经验的评估者来测量感官柔软度，其中，评估者遵循特定技术来抓持纸张并确定纸张的感知性柔软度。感官柔软度数越高，则感知性柔软度越高。在由织物18至20制成的片材的情况中，发现用织物18至20制成的吸收性片材比用织物21制成的吸收性片材高0.2至0.3个柔软度单位。这种差别较为突出。而且，发现感官柔软度与织物的PVDI-KR相关联。即，结构化织物的PVDI-KR越高，则实现的感官柔软度数越高。因此，我们认为PVDI-KR是在使用结构化织物的过程制成的纸制品中能够实现的柔软度的良好指示，较高PVDI-KR的结构化织物产生出更柔软的制品。

图10A至10D示出了根据本发明的各个实施例的另外的长经纱结节织物22至41的特性，包括针对织物中的每一种的PVI、PVDI和PVDI-KR。注意，这些结构化织物比上述结构化织物具有范围更广的特性。例如，织物22至41的经纱结节的接触长度的范围为从约2.2mm至约5.6mm。然而，在本发明的另外的实施例中，经纱结节的接触长度的范围可以为从约2.2mm至约7.5mm。注意，在织物22至37和41的情况中，通过在织物上形成手抄片，然后确定手抄片上的穹顶部的尺寸，来确定袋状部深度(穹顶部的尺寸对应于袋状部的尺寸，如上所述)。使用上述织物特性化专利中描述的技术确定针对织物38至40的袋状部深度。

进行另外的测试以评估根据本发明的实施例的吸收性片材的性能。在这些测试中，使用了织物27和38。对于这些测试而言，利用如上所述的过程使用具有图1中示出的一般构造的造纸机。表3中示出了用于生产针对这些测试的基础片材的参数。注意，变化率的指示意思是过程变量在不同的测试运行中是变化的。

表3

将这些测试中的基础片材转换成未压花的单层卷。

图11A至11E中示出了用织物27制成的吸收性片材的照片，图12A至12E示出了用织物38制成的吸收性片材的照片。如从图11A至11E和图12A至12E显而易见的那样，吸收性片材的穹顶区域包括多个凹陷条，类似于上述吸收性片材。并且，还类似于上述吸收性片材，用织物27和38制成的吸收性片材包括双边交错的穹顶区域和位于穹顶区域之间的基本连续的阶梯状连接区域，所述双边交错的穹顶区域导致形成沿吸收性片材的MD的阶梯状的基本连续线。

以与在上述吸收性片材中确定轮廓相同的方式，使用激光扫描确定由织物27和38制成的基础片材中的穹顶区域的轮廓。发现由织物27制成的基础片材中的穹顶区域具有4条至7条凹陷条，其中每个穹顶区域具有平均(均值)5.2个凹陷条。穹顶区域的凹陷条在穹顶区域的毗邻区域的顶部下方延伸约132微米到约274微米，其中，平均(均值)深度为约190微米。此外，穹顶区域沿基础片材的MD延伸约4.5mm。

由织物38制成的基础片材中的穹顶区域具有4至8个凹陷条，其中每个穹顶区域具有平均(均值)6.29个凹陷条。由织物38制成的基础片材中的穹顶区域的凹陷条在穹顶区域的毗邻区域的顶部下方延伸约46微米到约159微米，其中，平均(均值)深度为约88微米。此外，穹顶区域沿基础片材的MD延伸约3mm。

因为在用织物27和38制成的基础片材中延伸的MD方向穹顶区域包括多个凹陷条，所以基础片材将具有与上述吸收性片材类似的源自穹顶区域构造的有利性能。例如，与用不具有长经纱结节的织物制成的基础片材相比，用织物27和38制成的基础片材触及起来更为柔软。

将用织物27和38制成的基础片材的其他性能与用较短结节织物制成的基础片材的性能作比较。特别地，针对用不同织物制成的未经压光的基础片材的厚度和袋状部深度作比较。使用本领域中众所周知的标准技术测量厚度。发现用织物27制成的基础片材的厚度从约80密耳(mils)/8片至约110密耳/8片变化，而用织物38制成的基础片材从约80密耳/8片至约90密耳/8片变化。这两个厚度范围即使没有好于在类似处理条件下用较短经纱结节织物制成的基础片材中发现的约60密耳/8片至约93密耳/8片的厚度，也是能够与之相媲美的。

使用基础片材的空气侧(即，在造纸过程期间接触结构化织物的基础片材的侧部)的地形轮廓扫描来测量穹顶区域的深度，以确定在扬克侧表面下方的穹顶区域的最低点的深度。使用织物27制成的基础片材中的穹顶区域的深度范围为从约500微米至约675微米，而使用织物38制成的基础片材中的穹顶区域的深度范围为从约400微米至约475微米。这些穹顶区域即使没有比由具有较短经纱结节的结构化织物制成的基础片材中的穹顶区域的深度更深，也是能够与之相媲美的。穹顶区域的深度的可比性与用长经纱结构化织物制成的基础片材具有能够与由较短经纱结构化织物制成的基础片材相媲美的发现是一致的，这是因为穹顶区域的深度与吸收性片材的厚度直接相关。

根据本发明的另外的长经纱结节织物的特性在图13中标记为织物42至44。图13还示出了不包括长经纱结节的传统织物45。图14中给出了织物42的另外的特性，该图示出了沿着织物的经纱中的一根经纱的轮廓。如可以在这些图中所见的那样，织物42除了包括长经纱结节之外还包括若干显著特征。一个特征是袋状部长且深，如用图13中指示的与PVI相关的参数反映的那样。如还可以在图13中示出的织物42的压印中所见的那样，这个织物的另一个显著特征是CD纱线全部位于MD纱线中的结节的平面下方，使得在织物的顶表面处没有CD结节。因为不存在CD结节，所以沿着z方向具有相对于经纱的缓坡，其细节在图14的轮廓扫描中示出。如该图所示，经纱自经纱从CD纱线下方穿过的最低点至毗邻经纱结节的顶部具有约200μm/mm的斜率。更一般而言，经纱相对于织物42在起皱操作期间移动所沿的平面成约11度的角度。应当认为经纱的这种缓坡允许幅材中的纤维被按压到织物42在纤维中的一些滑动在毗邻结节的顶部上之前仅仅稍微堆积在经纱的倾斜部分上。较之其中经纱具有由幅材接触的更陡峭的斜坡的其他织物，织物42中经纱的缓坡因此产生了较少的针对幅材纤维的突然止挡和较少的纤维致密化。

织物42和43都具有较高的PVDI-KR值，并且这些值与在此描述的其他结构化织物的PVDI-KR值一起表示能够在本发明的实施例中发现的PVDI-KR值的范围。此外，也可以使用具有甚至更高的PVDI-KR值的结构化织物，例如具有高达约250的PVDI-KR值的结构化织物。

为了评估织物42的性能，用该织物和织物45进行了一系列测试以便进行比较。在这些测试中，使用具有图1中示出的一般构造的造纸机来形成吸收性纸巾基础片材。使用在上文概述(以及在上述’563专利中具体描述)的非TAD过程，其中，将幅材脱水到其在被转移到起皱压合部处的结构化织物(即织物42或45)的顶侧上时具有约40％至约43％的稠度的程度。表4示出了这些测试的其他特定参数。

表4

表5至9示出了在这些测试中用织物42和45制成的基础片材的性能。用于确定表5至9中指示的性能的测试协议可以在美国专利No.7,399,378和8,409,404中找到，这些专利的全部内容通过引用结合于此。指示“N/C”表示对于一特定测试未计算性能。

表5至9中示出的测试结果表明织物42可以用于制造具有突出性能组合、特别是厚度和吸收性组合的基础片材。不受理论约束，我们认为这些结果部分地源自织物42中的厚度和袋状部的构造。特别地，由于袋状部的纵横比(即，袋状部沿MD的长度与袋状部沿着CD的宽度之比)、袋状部是深的并且袋状部沿MD形成长的近乎连续线，织物42的构造提供了极其有效的起皱操作。袋状部的这些性能允许较大的纤维“活动性”，这是湿压缩幅材承受产生局部基重运动的机械力的条件。此外，在起皱处理期间，幅材中的纤维素纤维承受各种局部力(例如，推力、拉力、弯曲力、分层力)并随后变得相互分隔得更远。换言之，纤维脱粘并且导致产生更低模量的制品。因此，幅材具有更好的真空“可塑性”，这导致更大的厚度和更开放的结构，更开放的结构提供了更大的吸收性。

由织物42的袋状部构造提供的纤维活动性可以在图15和图16示出的结果中看到。这些图比较了在测试中使用的各种褶皱水平下的厚度、SAT容量和空隙体积。图15和图16示出了甚至在没有使用真空模制的利用织物42的测试中厚度和SAT容量也随着织物褶皱水平的增加而增加。因为没有真空模制，所以厚度和SAT容量的增加与织物42中的纤维活动性直接相关。图15和图16还证明使用织物42实现了更高的厚度和SAT容量——在使用真空模制的测试中，在每种褶皱水平下，用织物42制成的基础片材的厚度和SAT容量比用织物45制成的基础片材的厚度和SAT容量高得多。

还可以在图15和16中示出的结果中看到由织物42提供的纤维可塑性。特别地，在没有真空模制的测试中的厚度和SAT容量与在具有真空模制的测试中的厚度和SAT容量之间的差异表明幅材中的纤维在织物42上是高度可塑的。如下文描述的那样，真空模制在形成于织物42的袋状部中的幅材区域中抽拉出纤维。较大的纤维活动性是指在该模制操作中纤维被大幅抽拉出，这导致所形成的制品的厚度和SAT容量增加。

通过在织物褶皱水平下从测试中比较基础片材的空隙体积，图19也证明利用织物42实现了较大的纤维活动性。片材的吸收性与空隙体积直接相关，所述空隙体积本质上是纤维素纤维之间的空间的量度。空隙体积由上述美国专利No.7,399.378中阐述的程序测量。如图19所示，在使用织物42的没有使用真空模制的测试中，空隙体积随着织物褶皱的增加而增加。这表明在每种织物褶皱水平下纤维素纤维相互分离开更远(即，脱粘，这导致产生更低的模量)，以便产生附加的真空体积。图19进一步证明，当使用真空模制时，在每种织物褶皱水平下，织物42产生真空体积大于传统织物45的真空体积的基础片材。

使用织物42时的纤维活动性还可以在图20A、图20B、图21A和图21B中看到，这些图是使用织物42制成的基础片材的软x射线图像。如本领域技术人员理解的那样，软x射线成像是高分辨率技术，其可以用于量测纸张中的团块均一性。图20A和图20B中的基础片材制成8％的织物褶皱，而图21A和图21B中的基础片材制成25％的织物褶皱。图20A和图21A示出了在更“宏观”水平下的纤维运动，其中图像示出了26.5mm×21.2mm的面积。较高的织物褶皱(图21A)可以看到较少团块的波状图案(对应于图像中较明亮的区域)，但是较低的织物褶皱(图20A)不易看到较少团块的区域。图20B和图21B示出了在更“微观”水平下的纤维运动，其中图像示出了13.2×10.6mm的面积。与较低织物褶皱的情况(图20B)相比，在较高织物褶皱的情况(图21B)下因为彼此间隔的距离更远并且相互拉开，所以可以清晰地看到纤维素纤维。总之，软x射线图像还证实织物42提供了较大的纤维活动性，其中与在较低的织物褶皱水平下相比，在较高的织物褶皱水平下看到了更高的局部团块运动。

图17和图18以及图19示出了关于配料方面的测试结果。特别地，这些图示出了织物42在使用非优质配料时也能够生产相媲美的量的厚度、SAT容量和空隙体积，如同使用优质配料一样好。因为这证明织物42能够利用低成本的非优质配料实现突出结果，所以这是非常有利的。

因为织物42具有极长的经纱结节，如上述其他极长的经纱结节织物一样，所以用织物42制成的制品可以具有多个沿CD方向延伸的凹陷条。凹陷条同样还是在移动到结构化织物的袋状部内的幅材区域中产生折叠的结果。在织物42的情况中，应当认为结节的长度和横跨袋状部的长度的纵横比进一步增强了折叠部/凹陷条的形成。这是因为幅材被半约束在长经纱结节上，同时在织物42的袋状部内具有更大的活动性。结果是幅材能够沿着每个袋状部在多个位置处屈曲或折叠，这继而导致产生在制品中看到的CD凹陷条。

形成在由织物42制成的吸收性片材中的凹陷条可以在图22A至22E中看到。这些图是在不同的织物褶皱水平下、但没有真空模制的情况下用织物42制成的制品的空气侧的图像。MD是沿着所有这些图的竖直方向。注意，替代如上述制品那样具有尖锐限定的穹顶区域，图22A至22E中的制品的特征在于具有基本沿MD延伸的伸出区域的平行的近乎连续线，其中每个延伸的伸出区域包括多个凹陷条，所述多个凹陷条沿着吸收性片材的基本CD横跨伸出区域延伸。这些伸出区域对应于沿着织物42的MD延伸的袋状部线。连接区域位于伸出区域之间，所述连接区域也基本沿着MD延伸。连接区域对应于织物42的长经纱结节。

图22A中的制品制成25％的织物褶皱。在该制品中，凹陷条非常独特。应当认为这种凹陷条模式是织物42上的纤维网络在起皱过程期间经受范围广泛的力的结果，所述力包括平面内压缩、拉伸、弯曲和屈曲。所有这些力都将有助于如上所述的纤维活动性和纤维可塑性。而且，由于沿MD延伸的伸出区域的近乎连续性质，能够以沿MD近乎连续的方式增强纤维活动性和纤维可塑性。

图22B至22E示出了制品的构造，其与图22A中示出的制品相比具有较少织物起皱。在图22B中，用于形成所示制品的织物褶皱水平为15％，在图22C中，织物褶皱水平为10％，在图22D中，织物褶皱水平为8％，在图22E中，织物褶皱水平为3％。如将预期的那样，可以看到折叠部/凹陷条的幅度随着织物褶皱水平减小而减小。然而，应当注意的是，在全部织物折痕水平下，凹陷条的频率保持大致相同。这表示不管所使用的织物褶皱水平如何，幅材在相对于织物42中的结节和袋状部的相同位置中屈曲/折叠。因此，甚至在较低的织物褶皱水平下也能够发现源自形成折叠部/凹陷条的有益性能。

总之，图22A至22E示出了织物42的袋状部高纵横比具有对幅材均匀地施加松散能量的能力，使得在宽泛的织物起皱范围内促进纤维活动性和纤维可塑性。并且，这种纤维活动性和纤维可塑性是在用织物42制成的吸收性片材中发现的突出性能(诸如，厚度和SAT容量)中的非常重要的因子。

图23A至24B是用织物42制成的制品(图23A和图24A)和用织物45制成的对比制品(图23B和图24B)的空气侧的扫描电子显微镜图像。在这些情况中，制品制成30％的织物褶皱且采用最大真空模制。图23A和图23B中的图像的中央区域示出了在相应织物的袋状部中形成的区域，其环绕中央区域的区域对应于形成在相应织物的结节上的区域。图24A和图24B示出的截面基本沿着MD延伸，其中，在图24A中可见织物42的延伸的伸出区域，在图24B中示出的织物45制品中可见多个穹顶部(形成在多个袋状部中)。能够非常清晰地看到，用织物42制成的制品中的纤维比用织物45制成的制品中的纤维素纤维以小得多的致密程度堆积。也就是说，织物45制品中的中央穹顶区域高度致密，即使没有比环绕织物42制品中的袋状部区域的连接区域更致密，也与之一样致密。此外，图24A和图24B示出了与织物45制品相比，织物42制品中的纤维松散得多，即，较不致密，其具有从图24A中的织物42制品跳出的独特纤维。图23A至24B因此还确认织物42在起皱过程期间提供了更大量的纤维活动性和纤维可塑性，这继而导致在用织物制成的吸收性片材制品中产生显著减小密度的区域。这种密度减小的区域在制品中提供了更大的吸收性。此外，因为片材在减小密度的区域中变得更“膨松”，所以减小密度的区域提供了更大的厚度。而且，膨松的、不致密的区域将导致制品触及起来感觉更柔软。

使用织物42执行另外的测试以评估根据本发明的实施例的转换的纸巾制品。对于这些测试而言，使用与结合表4和5描述的测试相同的条件。然后将基础片材转换成双层纸巾。表10示出了针对这些测试的转换规范。表11至13中示出了这些测试中制造的制品的性能。

表10

需要注意的是，测试22仅仅形成了一层制品，但是以与其他测试相同的方式进行其他转换。

表11至13中示出的结果证明能够使用根据本发明的长经纱结节织物实现卓越性能。例如，用织物42制成的最终制品具有比用织物45制成的对比制品高的厚度和高的SAT容量。此外，表11至13中的结果证明，不管是使用优质配料还是非优质配料，用织物42都能够制成相媲美的制品。

基于在此描述的测试中制造的制品的性能，应清楚的是，在此描述的长经纱结节结构化织物能够应用在提供具有突出性能组合的制品的方法中。例如，在此描述的长经纱结节结构化织物能够结合在上文概述的和在上述’563专利中具体阐述的非TAD过程使用，以(其中，造纸配料在起皱之前被压缩式脱水)形成具有至少约9.5g/g和至少约500g/m²的SAT容量的吸收性片材。此外，能够在使用小于约25％的起皱比时在这种方法中形成该吸收性片材。甚至进一步地，能够使用该方法和长经纱结节结构化织物来生产如下的吸收性片材，所述吸收性片材具有为至少约10.0g/g和至少约500g/m²的SAT容量、具有小于约30lbs/令(ream)的基重以及具有220密耳/8片的厚度。我们认为这种类型的方法在这之前从未产生这样的吸收性片材。

在测试中还利用织物42和45制造了另外的吸收性纸巾基础片材。这些测试在具有如图1所示构造的造纸机上进行，使用上文概述(以及在上述’563专利中具体描述)的非TAD过程，并且这些测试的参数与上表4中所示和所述的相同。这些测试的结果显示在下表14至16中。

与前述测试一样，在表14至16所示的测试中使用织物42制成的吸收性片材具有突出的性能组合，特别是突出的厚度和吸收性。

图25A和可以25B表示根据本发明的实施例的另外的结构化织物的特性。与上面讨论的织物一样，图25A和图25B所示的织物46至52具有长经纱结节，其范围为约2.4mm至约5.7mm。同样与上面讨论的织物一样，织物46至52具有高PVDI-KR值，范围为约41至约123。

织物46至52还表明了本发明的涉及将结节定位在结构化织物的幅材接触表面上的另一个方面。从压印照片可以看出，织物46至52中的结节相对于彼此定位成使得可以通过多个结节的中心绘制直线。图26中示出了一条这样的线L1，其是织物50的压印详细视图。线L1相对于沿着织物的MD延伸的线MDL的角度α为约15°。在根据本发明的实施例的其他结构化织物中，经纱结节线相对于MD线的角度可以为约10°至约30°，在更具体的实施例中，经纱结节线相对于MD线的角度可以为约10°至约20°。用于织物46至52的经纱结节线的角度在图25A和图25B中给出。还应注意，本文所述的这些其他结构化织物中的一些包括类似的成角度的经纱结节线，包括例如图13所示的织物42。

我们已经发现，用具有成角度的经纱结节线(例如，织物42和46至52中所示的那些)的结构化织物制成的纸制品具有优异的性能。不受理论约束，我们认为这些优异的性能源自于由具有成角度的经纱结节线的结构化织物而提供的大量的纤维活动性。

具有成角度的经纱结节线的结构化织物的这种纤维活动性在图27A中示出，并且该纤维活动性可以与如图27B和图27C所示的其他结构化织物构造相媲美。纤维被移动到这些图中所示的折叠部结构4002和5002，例如，在起皱操作期间，例如当幅材116被从支承辊108转移到起皱压合部120中的结构化织物112上时，如图1所示以及如上所述。图27B示出了结构化织物中的MD结节4000的例子。在起皱过程中，幅材的纤维素纤维抵靠结节4000的边缘4004堆叠在致密的折叠部4002中，从而形成邻近结节4000的局部致密化区4006。纤维的这种局部致密化也会发生在结构化织物中的其他MD结节处。图27C示出了结构化织物的CD结节5000如何由于幅材折叠部5002层叠在结节5000的边缘5004上而也具有局部致密化区。

相反，图27A中所示的成角度的经纱线中的结节6000产生与图27B和图27C中所示的折叠部结构大不相同的折叠部结构。利用成角度的经纱结节线，通过结节6000的运动和幅材116与支承辊108的粘附的组合产生应变场。应变场被局部化于结节6000之间的袋状部区域。由于起皱比，应变场引起了从幅材从转移表面到结构化织物的转移过程中的速度差：在起皱压合部中，幅材的一部分被较快移动的转移表面在下游方向上拉动，而幅材的其他部分则被较慢移动的结节6000有效地保持。在起皱操作期间，幅材为例如40％至45％的固体，这意味着幅材将以基本粘稠的方式起作用。因此，应变场中幅材的纤维可能总是相对于彼此重新定位——在离开起皱操作之后，纤维在进入应变场之前不会恢复到它们的相对位置。应变场中的这种纤维活动性增加了纤维-纤维距离，从而削弱了纤维之间的结合，使得可以更容易地模制幅材。结果，纤维以弯曲的折叠部分布在结节6000之间的袋状部中。弯曲的折叠部为在袋状部中发生了纤维活动行为的指示。并且，如上述测试的结果所示，当实现导致弯曲折叠部的纤维活动时，吸收性和柔软性得到显着改善，正如例如通过由织物42制造的吸收性片材的SAT和空隙体积所证明的那样。

弯曲折叠部被成形为使得弯曲折叠部的顶点6003位于沿MD的下游，并且弯曲折叠部的端部沿MD偏移，其中弯曲折叠部的端部6007相对于弯曲折叠部的另一端部6009沿MD位于上游。相比之下，图27A所示的弯曲折叠部的致密程度明显低于图27B和图27C所示的不具有成角度的经纱线的结构化织物中在MD结节和CD结节的边缘处形成的纤维叠层。并且，我们相信，吸收性片材具有大大改善的柔软性和吸收性，因为弯曲折叠部的致密化程度减少，这又与上面讨论的纤维活动性有关。

弯曲折叠部的形状也与结节6000之间的距离D1有关。如本领域技术人员将理解的，如果结节6000太靠近，则结节6000之间的袋状部中将没有足够的空间用于纤维移动到较不致密的弯曲折叠部中。另一方面，如果结节相距太远，则许多纤维将不会受到较快移动的转移表面和较慢移动的结节的应变场作用，并且因此在幅材和由此形成的吸收性片材中可能形成较少的、较不明显的弯曲折叠部。考虑到这些因素，在本发明的实施例中，在不同经纱结节线中两个相邻结节6000的中心之间的距离D1可以为约1.5mm至约4.0mm。在特定实施例中，距离D1为约2.0mm。在结节6000之间的距离为2.0mm的情况下，在两个相邻结节6000之间的袋状部区域中存在约1.5mm的空间。

图28A至28E是用具有成角度的经纱结节线的结构化织物制成的吸收性基础片材的照片，其中造纸机具有图1所示的一般构造，使用上面概述(并且在上述'563专利中具体阐述)的非TAD过程，并且具有上表4中所示的参数。对于图28A至28E所示的每个基础片材使用了不同的起皱比(即织物褶皱％)和不同的模箱真空度。特别地，图28A中的基础片材是用25％的起皱比和2in.Hg的模箱真空度制成的，图28B中的基础片材是用25％的皱纹比和8in.Hg的模箱真空度制成的，图28C中的基础片材是用30％的起皱比和10in.Hg的模箱真空度制成的，图28D中的基础片材是用25％的起皱比和8in.Hg的模箱真空度制成的。图28E所示的基础片材是用20％的起皱比制成的，但没有模箱真空度。注意，由于在图28E所示的基础片材的制造中没有使用真空模制，所以基础片材还表现出在造纸过程中起皱操作之后的幅材结构。也就是说，造纸过程中的幅材将具有与图28E所示的基础片材制品相同的基本弯曲的折叠部结构。还应注意，在本发明的其他实施例中，不同的起皱比可以与具有成角度的经纱结节线的结构化织物结合使用。在一些实施例中，与具有成角度的经纱结节线的织物一起使用的起皱比为约3％至约100％，在更特定的实施例中，起皱比为约3％至约50％，在甚至更特别的实施例中，起皱比为约5％至30％。

在图28A至28E所示的基础片材的伸出区域中可以清楚地看到弯曲折叠部。在这些图中，纸张的MD处于竖直(即，上下)方向，其中片材的上游侧位于照片的顶部，而片材的下游侧位于附图的底部。在图28A中，一些弯曲折叠部已经用虚线标记。由于成角度的经纱结节线的缘故，弯曲形状的端部是不对称的：弯曲折叠部的一个端部比弯曲折叠部的另一个端部位于更下游。弯曲折叠部在这两个端部之间延伸到顶点，该顶点位于弯曲折叠部的更下游部分处。并且，弯曲折叠部的端部定位在对应于织物的结节的连接区域附近。

在图22A和图22E所示的吸收性片材中也可以看到弯曲折叠部。如前所述，这些图中的吸收性片材使用包括成角度的经纱结节线的织物42形成。此外，也可以在图21A和图21B所示的软x射线图像中看到弯曲折叠部。

图28A至28E还示出了在每个伸出区域中形成多个弯曲折叠部。多个弯曲折叠部是在其中形成穹顶区域的袋状部的MD方向上的延长的长度的结果，因此，弯曲折叠部也与经纱结节的长度有关。当在使用起皱操作(如上所述)制造吸收性片材的过程中将幅材转移到结构化织物上时，在袋状部内的幅材结构中产生多个折叠部。因此，以在上述实施例中在吸收性片材的每个伸出区域中形成多个凹陷条的相同的方式，将多个凹陷条形成在图28A至28E所示的吸收性片材的伸出区域中的多个弯曲折叠部之间。在图28A至28E所示的吸收性片材中的弯曲折叠部之间可以看到这种凹陷条。

在图28A至28E所示的基础片材的照片中也可以看到连接区域连接具有弯曲折叠部的伸出区域。这些连接区域在很大程度上对应于在用于制造这些片材的织物的结节上形成的片材部分，以及对应于在与结节和袋状部相邻的区域中形成的片材部分。在图28A中突出显示了根据本发明的基础片材的连接区域的一方面，其中与伸出区域的上游端部相邻的区域被圈出。可以看出，片材在这些圆出区域中具有折叠部。如上所述，这些折叠部是由于经纱中的z方向倾斜以及缺少CD结节而形成的。特别地，在造纸过程中，幅材可以滑入连接区域的这些部分中，从而产生折叠部。连接区域中的折叠部用于进一步降低纤维的致密程度，从而进一步改善吸收性片材的性能。

基于照片，例如基于图28A至28E所示的那些照片，可以计算弯曲折叠部的曲率半径。特别地，可以绘制圆，使得圆的圆弧与弯曲折叠部对准。从图28A至28E所示的照片可以明显看出，弯曲折叠部的前(下游)缘是最突出的，因此，最容易绘制出圆，使得圆弧与前缘对准。图29是与图28A相同的照片，额外地示出了具有与一些弯曲折叠部的前缘对准的圆弧的圆。从这些圆中，并且使用照片的比例尺，可以容易地计算出弯曲折叠部的平均曲率半径。在本发明的实施例中，我们发现弯曲折叠部的曲率半径平均为约1.2mm，半径范围为约0.5mm至约2.0mm。

如上所述，弯曲折叠部是由于局部应变场形成的，该局部应变场是在用根据本发明的具有成角度的经纱结节线的织物进行起皱操作时产生的。对于给定的吸收性片材，折叠部归一化曲率比可以被计算为弯曲折叠部的曲率半径除以在伸出区域内绘制的圆的半径。折叠部归一化曲率比越低，应变场越有效地弯曲这些折叠部。并且，我们相信，通过更有效地形成折叠部曲率，吸收性片材的吸收性和柔软性得到了改善。

现在将参照图30A和图30B描述计算吸收性片材的折叠部归一化曲率比的示例。根据本发明的吸收性片材如图30A所示，市售的对比吸收性片材如图30B所示。在图30A中，绘制圆弧以匹配弯曲折叠部中的一个弯曲折叠部。从该圆弧和其他类似绘制的圆弧，可以计算出弯曲折叠部的平均曲率半径，如上所述。类似地，在图30B中绘制了圆弧以匹配可以在折叠部结构中看到的轻微曲率，并且由此可以从该圆弧和类似的圆弧计算该吸收性片材的平均半径。已经在伸出区域内绘制了图30A和30B中的完整的圆，圆的相对点与其中出现弯曲折叠部结构的伸出区域的相对侧上的点对准。圆是能够拟合伸出区域的最大尺寸，因此这些圆的半径是沿吸收性片材的CD横跨伸出区域的距离的一半。然后可以将图30A和图30B所示的吸收性片材的折叠部归一化曲率比计算为所计算的平均曲率半径与伸出区域的最大圆尺寸的曲率半径的比率。对于图30A所示的根据本发明的吸收性片材，所计算的平均曲率半径为约1.2mm，折叠部归一化曲率比为约1.9。另一方面，对于图30B所示的对比吸收性片材，所计算的平均曲率半径为约4.55，折叠部归一化曲率比为约4.5。因此，显然的是，根据本发明的吸收性片材在其折叠部结构中具有比对比片材更大的曲率，并且曲率更接近于在吸收性片材的形成中可能达到的最大曲率。

在本发明的实施例中，折叠部归一化曲率比小于约4，更特别地，折叠部归一化曲率比为约0.5至约4。在更特别的实施例中，折叠部归一化曲率比为约1至约3。正如图30A所示的吸收性片材所证明的，本发明的实施例可以具有约2的特定折叠部归一化曲率比。当折叠部归一化曲率比在这些范围内时，我们认为对于给定的织物已经出现了显著量的纤维活动性。因此，如上所述，纤维活动性导致纸产品具有更好的性能，例如具有良好的吸收性。

虽然已经在某些特定的示例性实施例中描述了本发明，但是根据本发明，对于本领域技术人员来说，许多其他修改和改变是显而易见的。因此，应该理解，可以用除具体描述的方式之外的方式实践本发明。因此，本发明的示例性实施例在各个方面都应该被看作是说明性的而非限制性的，并且本发明的范围由本申请可支持的任何权利要求及其等价描述决定，而非由前述描述决定。

工业应用性

本发明可用于生产期望的纸制品，诸如擦手巾或卫生纸。因此，本发明可应用于纸制品工业。

Claims (27)

1.一种吸收性纤维素片材，包括：

从吸收性纤维素片材伸出的多个伸出区域，其中，所述伸出区域以相对于吸收性纤维素片材的机器方向弯曲的弯曲折叠部形成，所述弯曲折叠部的端部位于所述伸出区域的相对两侧上，并且使得每个弯曲折叠部的一个端部沿吸收性纤维素片材的机器方向位于弯曲折叠部的另一个端部的下游，并且弯曲折叠部的顶点沿吸收性纤维素片材的机器方向位于下游；和

连接区域，所述连接区域连接吸收性纤维素片材的所述伸出区域。

2.根据权利要求1所述的吸收性纤维素片材，其中，每个伸出区域包括多个弯曲折叠部。

3.根据权利要求2所述的吸收性纤维素片材，还包括在每个伸出区域中的弯曲折叠部之间形成的凹陷条。

4.根据权利要求1所述的吸收性纤维素片材，其中，所述弯曲折叠部的平均曲率半径为约1.2mm。

5.根据权利要求1所述的吸收性纤维素片材，还包括多个折叠部，所述多个折叠部位于与沿吸收性纤维素片材的机器方向位于上游的所述伸出区域的端部相邻的位置处。

6.一种吸收性纤维素片材，包括：

从吸收性纤维素片材伸出的多个伸出区域，其中，所述伸出区域以相对于吸收性纤维素片材的机器方向弯曲的弯曲折叠部形成，所述弯曲折叠部的端部位于所述伸出区域的相对两侧上，所述弯曲折叠部具有约0.5mm至约2.0mm的曲率半径；和

连接区域，所述连接区域连接吸收性纤维素片材的所述伸出区域。

7.根据权利要求6所述的吸收性纤维素片材，其中，所述弯曲折叠部的平均曲率半径为约1.2mm。

8.根据权利要求6所述的吸收性纤维素片材，其中，每个伸出区域包括多个弯曲折叠部。

9.根据权利要求8所述的吸收性纤维素片材，还包括在每个伸出区域中的弯曲折叠部之间形成的凹陷条。

10.根据权利要求6所述的吸收性纤维素片材，还包括多个折叠部，所述多个折叠部位于与沿吸收性纤维素片材的机器方向位于上游的所述伸出区域的端部相邻的位置处。

11.一种造纸幅材，包括：

从造纸幅材伸出的多个伸出区域，其中，所述伸出区域以相对于造纸幅材的机器方向弯曲的弯曲折叠部形成，所述弯曲折叠部的端部位于伸出区域的相对两侧上，并且使得每个弯曲折叠部的一个端部沿造纸幅材的机器方向位于弯曲折叠部的另一个端部的下游，并且所述弯曲折叠部的顶点沿造纸幅材的机器方向位于下游；和

连接区域，所述连接区域连接造纸幅材的所述伸出区域。

12.根据权利要求11所述的造纸幅材，其中，每个伸出区域包括多个弯曲折叠部。

13.根据权利要求12所述的造纸幅材，还包括在每个伸出区域中的弯曲折叠部之间形成的凹陷条。

14.根据权利要求12所述的造纸幅材，其中，所述弯曲折叠部的曲率半径为约0.5mm至约2.0mm。

15.一种制造起皱织物吸收性纤维素片材的方法，所述方法包括：

对造纸配料进行压缩式脱水以形成幅材；

在转移表面和结构化织物之间的起皱压合部中在压力作用下使所述幅材起皱，所述结构化织物包括形成在所述结构化织物的经纱上的结节，其中，所述结节沿着相对于所述结构化织物的机器方向成角度的线定位，其中所述线相对于所述机器方向的角度为约10°至约30°；和

干燥所述幅材以形成所述吸收性纤维素片材。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，起皱比由所述转移表面的速度相对于所述结构化织物的速度限定，所述起皱比为约3％至约25％。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述线相对于所述机器方向的角度在约15°之间。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述结构化织物的经纱在与所述结节的下游端部相邻的位置处向下倾斜，并且所述幅材在与所述经纱的向下倾斜部相邻的位置处被折叠。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述结节沿所述机器方向的长度为约2.4mm至约5.7mm。

20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述结构化织物的平面体积密度指数乘以在所述经纱上形成的所述结节的长宽比为约41至约123。

21.一种由权利要求15所述的方法制造的吸收性纤维素片材，吸收性纤维素片材包括：

从吸收性纤维素片材伸出的多个伸出区域，其中，所述伸出区域以相对于吸收性纤维素片材的机器方向弯曲的弯曲折叠部形成，所述弯曲折叠部的端部位于所述伸出区域的相对两侧上，并且所述弯曲折叠部的顶点沿吸收性纤维素片材的机器方向位于下游。

22.一种吸收性纤维素片材，包括：

从吸收性纤维素片材伸出的多个伸出区域，其中，所述伸出区域以相对于吸收性纤维素片材的机器方向弯曲的弯曲折叠部形成，所述弯曲折叠部的端部位于所述伸出区域的相对两侧上，其中，吸收性纤维素片材的折叠部归一化曲率比小于约4；和

连接区域，所述连接区域连接吸收性纤维素片材的所述伸出区域。

23.根据权利要求22所述的吸收性纤维素片材，其中，织物的折叠部归一化曲率比为约0.5至约4。

24.根据权利要求23所述的吸收性纤维素片材，其中，织物的折叠部归一化曲率比为约2。

25.根据权利要求22所述的吸收性纤维素片材，其中，所述弯曲折叠部的平均曲率半径为约0.5mm至约2.0mm。

26.根据权利要求22所述的吸收性纤维素片材，其中，每个伸出区域包括多个弯曲折叠部。

27.根据权利要求26所述的吸收性纤维素片材，还包括在每个伸出区域中的弯曲折叠部之间形成的凹陷条。