CN113167032B - 棉纸产品及其制造方法和设备 - Google Patents

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Abstract

棉纸产品，包括至少一个层(10)，其具有限定内部体积(24)的压花凸起(12)，该压花凸起(12)包括基部、顶表面(14)以及从顶表面(14)延伸到基部的侧壁(16)。其中至少10％的压花凸起(12)的侧壁(16)被提供有凹陷区域(18)，凹陷区域被成形为使得侧壁(16)朝向压花凸起(12)的内部体积(24)弯曲。

Description

棉纸产品及其制造方法和设备
技术领域
本公开涉及棉纸产品、制造这种棉纸产品的方法以及用于实施制造这种棉纸产品的方法的设备。
背景技术
卫生或擦拭产品主要包括各种类型的干绉棉纸、湿绉纸、TAD纸(空气穿透干燥)以及纤维素或纸浆填料、或者各种非织造布，或者它们的组合物、层压物或混合物。这些卫生和擦拭产品的典型性能包括吸收拉伸应力能量的可靠性、悬垂性、良好的类似纺织品的柔韧性，通常被称为膨松柔软度、高表面柔软度以及具有明显厚度的高比容的性质。需要尽可能高的液体吸收性、和(取决于应用)合适的湿强度和干强度、以及具有吸引力的外部产品表面的外观。这些性能尤其使得这些卫生和擦拭产品可以用作：清洁擦拭布，例如纸或非织造的清洁擦拭布、挡风玻璃清洁擦拭布、工业擦拭布、厨房用纸等；作为卫生产品，例如浴室棉纸、纸手帕或非织造手帕、家用毛巾、毛巾等；作为化妆品擦拭布，例如面巾；以及桌用纸巾或餐巾纸，仅提及一些可以使用的产品。
此外，卫生和擦拭产品可以是干燥的、潮湿的、加湿的、印刷的或以任何方式预处理的。另外，卫生和擦拭产品可以被折叠、交错或单独放置、堆叠或卷起、以任何合适的方式连接或不连接。
由于以上描述，该产品可以用于个人和家庭用途以及商业和工业用途。它们适用于吸收流体、去除灰尘，用于包装，甚至用作支撑材料，例如常见于医疗活动或医院中。
如果棉纸将由纸浆制成，则该过程可包括成形，该成形包括箱和成形线部分以及干燥部分，空气穿透干燥或扬克滚筒上的常规干燥。生产过程通常还包括起绉过程，以及最后通常包括监视和缠绕区域。
可以通过将纤维以定向或随机方式放置在造纸机的两根连续旋转的线上或两根连续旋转的线之间，同时同步地去除主要的稀释水直至得到干固体含量通常在12％至35％之间的方式来形成纸。
干燥所成形的初级纤维幅材是通过机械和热方法以一个或多个步骤进行的，直到最终的干固体含量通常达到约93％至97％。在棉纸制造的情况下，此阶段之后是起绉过程，该过程会严重影响传统过程中成品棉纸产品的性能。常规的干绉过程包括用上述最终干固体含量的原始棉纸借助于起绉刮刀在直径通常为4.0至6.5m的干燥滚筒(所谓的扬克滚筒)上进行起绉。如果对棉纸质量要求较低，也可以使用湿绉。然后，起皱的、最终干燥的原始棉纸，即所谓的基础棉纸，可以用于进一步加工成棉纸产品的纸产品。
代替上述常规的棉纸制造过程，可以使用改进的技术，其中通过一种特殊的干燥实现比容的改善，这导致棉纸的膨松柔软度的改善。以多种亚型存在的该过程称为TAD(空气穿透干燥)技术。该技术可以包括将从成形和片材制造阶段离开的“初级”纤维幅材预干燥至约80％的干固体含量，然后通过将热空气吹过纤维幅材在杨克滚筒上进行最终接触干燥。纤维幅材由透气的线或带或TAD织物支撑，并且在其运输期间在透气的旋转圆柱滚筒(即所谓的TAD滚筒)的表面之上引导。通过构造支撑线或带，可以产生在潮湿状态下因变形而破裂的任何压缩区域图案，也称为模制，从而导致平均比容增加，以及最终导致膨松柔软度增加，而不会断然降低纤维幅材的强度。
从已经任选地缠绕成几层的基础棉纸到最终棉纸产品的加工步骤发生在加工机器(转换机)中，该加工机器可以包括的操作例如：展开基础棉纸，重复平整棉纸，印刷压花，在一定程度上与粘合剂的全部区域和/或局部施加相结合，以产生要被结合在一起的各个层片的层间结合，以及纵向切割、折叠、横切、将多个单独的棉纸及其包装放置和组合在一起，以及将它们组合在一起以形成更大的周围包装或捆扎。这样的加工步骤还可以包括施加诸如气味、洗剂、柔软剂或其他化学添加剂之类的物质。还可以根据本领域已知的压花方法对各个棉纸层幅材进行预压花，然后在辊隙中相结合。任何压花都可能导致所有压花的元素都具有相同的高度或导致压花元件具有不同的高度。(例如通过机械或化学方法的)层结合是主要用于手帕，餐巾纸和浴室棉纸的其他众所周知的方法。
一种增加纸产品厚度的众所周知的技术是对棉纸幅材进行压花。压花过程是在压花辊和砧辊之间的辊隙中进行的。压花辊可在其圆周表面上具有凸起或凹陷，从而导致纸幅中的压花凸起。
砧辊可以比相应的压花辊更软，并且可以由诸如天然橡胶的橡胶或塑料、纸或钢形成。
为了制造多层棉纸产品，特别是浴室棉纸和家用棉纸，已经建立了用于各层的压花和粘合剂结合的三种制造方法。这些是Goffra Incolla/点压花、DESL(双层压花单层层压)/嵌套，以及销对销/脚对脚。
在首先提到的制造方法Goffra Incolla中，将第一幅材引导穿过压花辊和砧辊之间的辊隙。在该辊隙中，幅材被提供以压花图案。此后，用于粘合剂的施加辊将粘合剂施加到第一幅材上的压花辊中突出压花元件所在处的那些部分上。粘合剂通过粘合剂转移辊从粘合剂槽中转移到施加辊上。第二幅材被输送到第一幅材，并且在所谓的接合辊和压花辊之间的辊隙中被粘合地结合到第一幅材。粘合剂结合发生在施加粘合剂的那些部分。
第二种制造方法(DESL/嵌套)与上述Goffra Incolla方法非常相似。它包括由第二压花辊和第二砧辊制成的附加的一对辊。附加的一对辊用来在第二幅材使用接合辊被粘合地结合到第一幅材上之前对第二幅材压花。通常，将所述附加的一对辊放置成靠近第一对辊和接合辊。特别是在使用所谓的嵌套方法时，这种靠近的布置很重要。嵌套方法可以视为一般DESL制造方法的特殊情况。对于嵌套方法，第一压花辊的压花元件和第二压花辊的压花元件布置成使得第一层的被压花出的压花元素和第二层的被压花出的压花元素彼此装配在一起，类似于齿轮系统。这用于实现两层的相互稳定。然而，对于DESL制造方法，第一、上层和第二、下层的压花元素之间的这种相关性并不是必须要施加。然而，在文献中，术语DESL通常被用作嵌套方法的同义词。
第三种制造方法(销对销/脚对脚)类似于DESL方法。借助于两对辊，上层和下层都分别被压花。将粘合剂施加到第一层的压花凸起上。然而，层结合不是像DESL方法那样借助于接合辊来实现，而是直接借助于第二压花辊的凸起的压花元件来实现。为了实现这一点，需要精确调节第一压花辊和第二压花辊之间的辊隙的宽度，这主要由两个幅材(上层和下层)的各自厚度来限定。此外，压花辊必须被设计成使得两个辊的凸起的压花元件彼此面对。这就是为什么使用术语“销对销”或“脚对脚”压花的原因。
所有上述方法具有以下共同特征：第一压花辊由硬质材料形成，通常是金属，尤其是钢，但是也见过由硬橡胶或硬塑料材料制成的压花辊。压花辊可以是具有各自凸起的公辊。可替代地，压花辊可以是具有各自压花凹陷的母辊。雕刻的压花图案的典型深度在0.4至2.0m之间。
砧辊通常具有硬度在35肖氏A和85肖氏A之间的橡胶涂层。但是，结构化的砧辊，特别是由纸、橡胶或塑料或钢制成的辊也是已知的。
用于粘合剂的施加辊通常也是具有平坦的光滑圆周表面的橡胶辊，其中橡胶涂层的硬度在砧辊的硬度和接合辊的硬度之间。橡胶涂层的常用硬度值为70至85肖氏A。选择橡胶材料时，必须确保其与所施加粘合剂的相容性。
可以将包括施加辊、粘合剂转移辊和粘合剂槽的粘合剂施加系统设计为所谓的浸没辊系统，其中将粘合剂转移辊浸没在粘合剂槽中，并通过表面张力和粘合力将粘合剂输送到粘合剂槽之外。通过调节粘合剂转移辊与施加器或施加辊之间的辊隙，待施加的粘合剂的量可以得到调节。施加辊可以是结构化辊。近来，已经知晓粘合剂转移辊在其圆周表面具有限定的坑状凹陷。这种粘合剂转移辊称为网纹辊。这种辊通常由陶瓷材料制成，或者是由钢或铜并涂有铬的辊制成。用刮刀从网纹辊的表面去除过多的粘合剂。粘合剂的量取决于凹陷的体积和数量。用于施加粘合剂的替代性施加系统是基于喷涂设备(Weko-技术)。
影响粘合剂转移量的第二种可能性是调整粘合剂转移辊和施加辊的圆周速度之差。通常，粘合剂转移辊的旋转速度比施加辊的旋转速度慢。粘合剂转移辊的圆周速度通常在施加辊的第一圆周速度的5％至100％之间。粘合剂槽可以设计成简单的槽，带有刮刀的施加系统也可以设计成腔室系统。
压花技术Goffra Incolla/点压花和DESL/嵌套都使用附加的辊，即所谓的“接合辊”，用于将各层层压在一起。接合辊通常具有光滑的橡胶表面，其硬度为约90-95肖氏A。一种合适的材料是例如NBR(丁腈橡胶)。但是，也已知有除橡胶涂层之外还设有钢涂层的接合辊。通常以螺旋缠绕在橡胶涂层上的钢带形式来提供这种钢涂层。在单层各自地或一起被预压花的情况下，使用所谓的微预压花装置。这种预压花装置通常与Goffra Incolla技术结合使用。还通常使用的是在层结合步骤之前或之后在棉纸产品上印刷。还已知的变体包括化学物质的施加，特别是洗剂和柔软剂的施加。
另一种众所周知的压花技术包括钢压花辊和相应的钢砧辊(所谓的联合压花)。这些辊的表面以这样的方式形成：在一个单一的压花步骤中实现纸的变形和不使用粘合剂的机械层结合。
当使用上述所有三种压花方法时，有利的是在层结合之前和之后提供对幅材的张力的控制，因为幅材的物理性能，特别是应力-应变特性可以在压花步骤中显著改变。
压花不仅用于为纤维产品提供膨松度，还可以为产品提供改善的视觉外观。通过结合压花和着色步骤可以改善视觉外观。压花的另一个原因是产生更高的吸收性或改善的感知柔软度。
发明内容
本发明的目的是提供厚度减小的棉纸产品，该棉纸产品具有增加的柔软性和良好的吸收性，还提供该产品的制造方法以及用于实施该方法的设备。
该目的通过根据本发明的棉纸产品、制造这种产品的方法以及用于实施这种方法的设备来解决。
在一方面，该棉纸产品包括具有限定内部体积的压花凸起的至少一个层，该压花凸起包括基部、顶表面和从顶表面延伸至基部的侧壁，其中至少10％的压花凸起的侧壁具有凹陷区域，所述凹陷区域被成形为使得侧壁朝向压花凸起的内部体积弯曲。
换句话说，压花凸起的一部分具有特定形状，其具有向内折叠的侧壁，即朝向压花凸起的内部体积折叠。应当指出，提及“折叠”并不排除小半径的存在。对于要求保护的每个具有凹陷区域的压花凸起，将初始压花凸起压缩成使得其在压花后提供的初始高度和初始内部体积被减小。在下文中，将区分压花凸起和初始压花凸起，其初始内部体积和初始高度是棉纸幅材压花之后并且在后续的凸起压缩单元中产生带有凹陷区域的压花凸起的几何形状之前的那些初始内部体积和初始高度。当压缩初始压花凸起时，其初始高度减小并且形成压花凸起的侧壁的材料形成朝向内部体积的凹陷并减小初始内部体积。
根据一个实施方法，至少20％的凸起、至少30％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％的凸起被提供有凹陷区域。换句话说，具有凹陷区域的凸起的比例尽可能高是有利的。
压花凸起的这种特定形状对于棉纸产品具有多个优点。首先，与具有相同压花几何形状但没有压花凸起的特定形状的棉纸产品相比，该棉纸更薄，该压花凸起仅在棉纸产品压花之后才能形成。其次，令人惊讶地发现，吸收性优于通过在压花操作中选择较小的辊隙获得了减小的整体厚度的可比较的棉纸产品。所公开的棉纸产品实施例的重要优点是其高度地增加了柔软度，这既可应用于各个棉纸产品片材又可应用于这种棉纸产品的卷。
棉纸产品及其基础技术的实施例可以两种方式使用。对于厚度减小的产品，在柔软性和吸收性方面的性能是相同的，或者相同厚度的棉纸产品实现性能的改善，或者其性能达到不同的平衡。
根据一个实施例，压花凸起在穿过侧壁和顶表面的平面中具有大体上为Ω形的横截面。穿过侧壁和顶表面的平面在压花凸起的高度方向上延伸。
大体上为Ω形的横截面是具有凹陷区域的压花凸起的特定几何形状，该凹陷区域被成形为使得侧壁的朝向压花凸起的内部体积折叠的区域相比于顶表面更靠近压花凸起的基部。这种特定的几何形状有助于棉纸产品表面的高柔软度，因为可以容易地压下“欧米茄”的上侧的各个压花凸起。凹陷区域朝向由第二横截面区域限定的柱体的内部体积弯曲。
取决于在穿过侧壁和顶表面的平面中的压花凸起的整体横截面几何形状，这种横截面几何形状大体上也可以是燕尾形状。
在一个实施例中，压花凸起包括在基部的第一横截面区域、在顶表面处的平行于第一横截面区域的第二横截面区域、以及在第一和第二横截面区域之间并与之平行的第三横截面区域。第三横截面区域小于第一和第二横截面区域二者。
提供其中第三横截面区域小于第一横截面区域和第二横截面区域的压花凸起的几何形状，限定了侧壁相当大程度的向内折叠。由于基础技术的限制，对于传统的压花凸起，在基部的横截面与顶表面的第二横截面之间的侧壁相对于与棉纸产品的平面延伸垂直的方向倾斜。因此，对于常规的压花凸起，顶部处的第二横截面区域小于基部处的第一横截面区域以及基部和顶表面之间的任何其他横截面区域。常见的倾斜角度在25°和30°之间。在初始压花凸起中也提供了这种几何形状。因此，小于在压花凸起的顶部处或靠近顶部处的第二横截面区域的第三横截面区域的凸起的提供反映了压花凸起的侧壁向内的高度折叠。
在一个实施例中，围绕压花凸起的周边延伸的凹陷区域延伸到由第一横截面区域、第二横截面区域以及连接第一横截面区域的周边和第二横截面区域的周边的覆盖(mantle)表面形成的虚拟截头圆锥体的体积中。
根据一个实施例，在第一横截面区域和第二横截面区域之间且与之平行的第三横截面区域比顶表面处的第二横截面区域小至少2％、至少5％、至少10％、至少25％、至少40％、至少50％、或至少60％。
在某些实施例中，压花凸起的基部之上的凹陷区域的高度为压花凸起的从基部的第一横截面区域延伸到顶表面的第二横截面区域的总高度的至少5％、至少10％、至少15％、至少20％或至少30％。
凹陷区域的高度相对于压花凸起的总高度的较小比例反映了仅在压花凸起的侧壁的靠近其基部的有限局部区域中形成的凹陷的明显弯曲或折叠。
在一特定实施例中，凹陷区域完全围绕压花凸起。
根据一个实施例，压花凸起的密度为至少2个凸起/cm2、至少5个凸起/cm2、至少10个凸起/cm2、20个凸起/cm2、至少30个凸起/cm2、至少40个凸起/cm2或至少50个凸起/cm2。
所公开的技术适用于压花凸起的任何密度，但是如果密度高则更为有效。已经发现，压花凸起的较高密度有助于产品的感知柔软度。此外，吸收性能也随着压花凸起的密度而增加。压花凸起的密度与棉纸产品的吸收性之间存在大致线性的关系。
压花凸起在顶表面处的最小直径可以为约0.3mm，优选地为约0.4mm，更优选地为约0.5mm，甚至更优选地为约0.6mm，甚至更优选地为约0.8mm，最优选地为约1mm。
在某些实施例中，压花凸起的高度在0.1mm与5mm之间，优选地在0.1mm与2mm之间，更优选地在0.2mm与1mm之间，甚至更优选地在0.2mm与0.8mm之间，并且最优选地在0.25mm与0.5mm之间
已经发现，压花凸起的较高高度既改善了产品的感知柔软性，又改善了产品的美学外观。
根据一个实施例，压花凸起的侧壁的整体斜率与垂直于基部的方向之间的角度小于40°、小于30°或小于28°。该角度促进了当压缩初始压花凸起并减小初始高度时，侧壁的向内折叠。如果角度太大，侧壁材料向外方向移动的趋势会增加，而不是需要的向内方向折叠。
在特定实施例中，压花凸起具有大体上截头的形状。
这种截头的形状，特别是对于初始凸起是有利的，因为当通过向初始凸起的顶表面施加压力来压缩初始突起时，相对平坦的顶表面将促进凸起的侧壁的向内折叠。
在一个实施例中，棉纸产品还包括另一层，其中压花凸起朝向至少另一层延伸，并且其中压花凸起相对于该另一层布置以形成嵌套布置。
与单层产品相比，在多层产品中，优点尤其是改善的柔软性和吸收性更加明显。
对于单层产品和多层产品，都可以使用所有类型的棉纸幅材。可以使用结构化的棉纸幅材，例如TAD棉纸幅材以及常规的干皱棉纸幅材。当需要制造具有高程度双面性的产品时，多层产品也可以是混合产品。
在使用嵌套布置时，观察到最佳结果，但是各层也可以以包括根据本发明实施例的压花凸起的各层和另一层的销对销布置或销对平面布置来进行结合。
在某些实施方例中，各层例如利用胶彼此粘合地结合。在特定的实施例中，胶合的是有色胶。
为了将单个幅材层压在一起，可以使用不同类型的粘合剂。合适的粘合剂尤其是基于淀粉或改性淀粉的胶，例如甲基纤维素或羧化甲基纤维素，以及基于合成树脂、天然橡胶、聚丙烯、聚异丁烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯基乙酰乙酯或聚乙烯醇的粘性作用聚合物。这种粘合剂也可以包含染料，以改善成品的视觉外观。通常，水基胶用于将纸层层压在一起。
在某些实施例中，当通过粘合剂将顶层和另一层层压在一起时，粘合剂被供应到压花辊的凸起部分。这种施加粘合剂的技术可以与所有主要使用的制造技术结合使用，例如Goffra Incolla型加工，两个层的销对销层压以及压花装置，其中使用嵌套方法将两层结合在一起。为了尝试影响多层纤维产品的机械性能，可以将粘合剂选择性地施加在压花辊的特定凸起上。换句话说，没有将粘合剂施加到所有的凸起上，而是仅在压花辊的选定部分中施加了粘合剂，从而可以在宽范围内改变已施加粘合剂的表面积相对于整个表面积的整体比率。粘合剂的使用是影响结合产品的技术性能的另一种方法，特别是纤维产品的整体刚度。如果使用有色粘合剂，则选择该粘合剂是为了使产品具有特定的视觉外观。
根据一个实施例，被粘合剂覆盖的层之间的表面积比率大于5％且小于80％，或在15％至60％之间或在20％至50％之间。对于具有至少两个压花层的嵌套布置的标准多层纸产品，用粘合剂覆盖的表面积的比率通常为3％至8％。从与覆盖有粘合剂的常规使用的表面积比率的比较可以得出，本文公开的实施例的产品可能具有更大的覆盖有粘合剂的整体面积比率。可以在15％至60％之间的如此高的表面积导致坚硬的产品，其可以特别用于餐巾纸。
为了将多个层特别是两个层结合在一起，可以在各层的彼此面对的压花图案的尖端处将层粘合地结合在一起。
用于制造根据上述公开实施例的棉纸产品的方法的实施例包括：
(a)在用于压花单个幅材和/或压花和层压多层棉纸幅材的压花单元中压花棉纸材料；
(b)在凸起压缩单元中压缩压花的棉纸幅材以减小其厚度；和
(c)引导棉纸幅材通过重绕站。
在某些实施例中，凸起压缩单元位于重绕站的上游或为重绕站的组成部分。换句话说，在步骤(a)中，产生具有初始压花凸起的棉纸产品，并且在随后的步骤(b)中，棉纸产品通过凸起压缩单元，在其中产生压花凸起的特定形状，该形状朝向压花凸起的内部体积弯曲。
根据一个实施例，在重绕站上游的凸起压缩的操作包括将压花的棉纸幅材引导到两个平行辊之间的辊隙中，其中，两个平行辊之间的辊隙尺寸在0mm至0.3mm之间。重绕站上游的这种凸起压缩站是第一种替代解决方案，其独立于重绕或折叠步骤，并且可以自由调整以适应特定需求。取决于压缩步骤之前的棉纸幅材的厚度以及取决于最终棉纸产品的需要的厚度，可以调节两个压缩辊之间的辊隙。由于在压缩步骤之后棉纸材料的回弹性，因此辊隙尺寸可能为0mm。所选择的辊隙尺寸相对较小，以便随着凸起侧壁朝向凸起内部体积弯曲而产生压花凸起的所需要的形状。
作为替代实施例，凸起压缩单元是重绕站的组成部分，并且包括被驱动辊和与被驱动辊平行且不被驱动的第二辊，其中压花的棉纸幅材在被驱动辊与第二辊之间的辊隙中被压缩。通过这样的布置，可以降低设备的整体复杂性，因为通常使用的复卷机的进料牵引辊可以具有双重功能，并且还可以达到在产生足够的保持力以牢固地保持棉纸幅材的同时压缩棉纸幅材的目的。在特定实施例中，凸起压缩单元包括布置在重绕装置内的电动机驱动牵引辊和非驱动的第二协作辊。牵引辊可以由钨铬钴合金制成。
在特定实施例中，所公开的方法还包括，在步骤(c)之后：
(d1)卷制棉纸幅材以获得成卷的棉纸材料产品。
根据一个替代实施例，所公开的方法还包括在步骤(c)之后：
(d2)折叠棉纸幅材以获得折叠的棉纸产品。
所公开的实施例适用于任何产品规格。它既适用于折叠产品，也适用于成卷产品。
在特定的实施例中，所公开的方法还包括在步骤(d1)或(d2)之前对棉纸幅材进行穿孔。
一种用于实施所公开的方法实施例的设备，包括：压花单元，用于压花单个幅材或者压花和/或层压多层棉纸幅材；凸起压缩单元，用于减小压花的棉纸幅材的厚度；以及一个重绕站。在特定实施例中，凸起压缩单元在重绕站的上游或为重绕站的整体部分。
根据一个实施例，该设备还包括用于形成棉纸产品卷的卷绕单元或用于提供折叠棉纸产品的折叠单元；和/或用于垂直于棉纸幅材的纵向延伸以预定间隔对棉纸幅材料进行穿孔的穿孔单元。
对于卷制产品，与传统产品相比，由于棉纸产品的实施例通过减小的整体厚度实现了这种特性，因此可以增加每卷的幅材长度而不损害产品的柔软性和吸收性。对于折叠产品，由于堆叠在一起的各个片材的厚度减小，因此可以增加给定堆叠高度的片材数量。
根据本发明实施例的纤维棉纸产品可以是棉纸产品、非织造产品或其混合物，例如卫生和清洁产品。
根据ISO 9092，DIN EN 29092的术语“非织造材料”适用于范围广泛的一系列产品，这些产品的性能介于一方面纸(DIN 6730，1996年5月)和纸板(DIN 6730)，以及另一方面纺织品之间。对于非织造材料，使用了许多极为不同的生产过程，例如气流成网和水刺技术，以及湿法成网技术。非织造物包括垫子、非织造织物及由其制成的成品。非织造材料也可以称为类纺织品的复合材料，代表的是柔软的多孔织物，这些织物不是通过经典的经纱和纬纱编织方法或连圈缝合方法生结合产的。实际上，非织造材料是通过纤维的缠结、内聚或粘合或其组合来生产的。非织造材料可以由天然纤维形成，例如纤维素或棉纤维，但是也可以由合成纤维制成，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚酯、基于聚乙烯对苯二甲酸酯、聚乙烯醇、尼龙或再生纤维素或不同纤维的混合物的纤维。纤维可以例如以无限长度的纤维或限定长度的预制纤维的形式存在，作为合成纤维，或以短纤维的形式存在。因此，本文所述的非织造材料可以由合成纤维和纤维素纤维材料的混合物制成，例如天然植物纤维(请参阅ISO 9092，DIN EN 29092)。
本文所用的术语“卫生产品”和“清洁产品”包括浴室棉纸、家用毛巾、手帕、面巾纸、餐巾纸、擦拭和清洁产品以及桌布。
用于制造纤维产品的装置可以包括压花辊和配合的砧辊。砧辊可由橡胶例如EPDM或NBR(丁腈橡胶)、纸或钢制成。
在特定实施例中，砧辊具有在20肖氏A和85肖氏A之间或在35肖氏A和60肖氏A之间的硬度或约45肖氏A的硬度。
对于多层棉纸产品，该装置可以包括抵靠压花辊运行的接合辊，用于将至少一个顶层和至少一个另外的层结合在一起。这种接合辊用于常规的Goffra Incolla型过程中，并且用于提供两个压花层的嵌套布置的压花机。但是，在使用上述的销对销层结合将两个压花层直接结合在一起的情况下，接合辊并不是必须的，其中，两个层的压花图案的尖端彼此面对并且在此尖端被层压在一起。在这种情况下，该装置可以包括另一压花辊，该另一压花辊抵靠所公开的压花辊运行，用于压花至少另一层。可以使用常规的压花辊，该压花辊将常规的压花元件施加到另一层上，使得在相对于加工顶层的压花辊的选定位置中，由两个压花辊产生的压花元件的尖端彼此面对，以便实现销对销布置以及两层的结合。
附图说明
在图中
图1示意性示出了用于制造棉纸产品实施例的方法的实施例。
图2示意性示出了具有压花凸起的两层棉纸产品的实施例的横截面图。
图3示意性示出了具有压花凸起的两层棉纸产品的另一实施例的横截面图。
图4示出了传统的两层棉纸产品的横截面图。
具体实施方式
在特定实施例的以下描述中，相同的参考数字将用于相同或相似的元件。
在图4中，示出了传统的两层棉纸产品的横截面图。棉纸材料的层10被提供有压花凸起12。在根据图4的示例中，层10以嵌套布置层压至第二层20。为此，第二层20也具有压花凸起22。第一层10的压花凸起12布置成使得其延伸到第二层的压花凸起22中。在将两层10、20以常规方式层压在一起之前，借助于施加到压花突起12的顶表面14上的胶30来实现层10和20之间的层结合。图4的压花凸起具有将压花凸起的顶表面与其基部连接的倾斜侧壁。
图2和图3示出了棉纸产品实施例中的压花凸起的横截面图。在图2和图3的示例中，两层10和20以销对平面布置的方式布置。然而，这仅是示例，并且如图4中的常规产品的示例中所示的嵌套布置也是可能的，类似于以销对销布置的两层布置。此外，应当注意，尽管图2和图3的具体示例仅指两层产品，但棉纸产品可以是单层产品，也可以具有两层以上。
如图2和图3均示出，压花凸起12被提供有顶表面14，该顶表面14用胶30粘结地结合到第二层20。此外，侧壁16在侧壁16的某些部分内被提供有凹陷区域18，在凹陷区域18中，侧壁朝向压花凸起12的内部体积24弯曲。尽管在附图中仅示出了横截面图，但是其中侧壁朝向压花凸起内部体积弯曲的凹陷区域全部围绕压花凸起延伸。
如图2和图3所示，压花凸起12被压缩。它们的高度H在0.1mm和10mm之间、在0.2mm和8mm之间，或者在0.25mm和5mm之间。压花凸起的形状使得它们在凹陷区域中形成底切。这种凹陷区域不能通过使用传统的压花过程来形成，因为常规的压花辊中的压花凸起不能被成形为使得其产生压花突起的这种底切几何形状。
当在压花凸起12的基部限定第一横截面区域A1而在压花凸起12的顶表面14处限定第二横截面区域A2时，可以看出，与如图4所示的传统的压花凸起一样，第二横截面区域A2比第一截面区域A1小。然而，令人惊讶的是，可以在凹陷区域处限定在第一和第二横截面区域A1、A2之间并且与第一和第二横截面区域A1，A2平行的第三横截面区域A3。该横截面区域A3小于其他两个横截面区域A1、A2，这表征了压花凸起12的侧壁18的向内弯曲。
在特定实施例中，横截面区域A3比压花凸起的顶表面处的第二横截面区域A2小至少2％且至多60％。
此外，在图2中可以看出，压花凸起12的侧壁16以相对锐利的拐角向内折叠，该拐角仅具有非常小的半径。与图2所示的几何形状略有不同的几何形状在图3中显示，可以相比较而言为大体上Ω形状。压花凸起12的凹陷区域18相对靠近棉纸幅材的包括第一横截面区域A1的连续基部表面。侧壁16朝向压花凸起的内部体积24具有最明显的延伸的位置是限定第三横截面区域A3的位置。如图3所示，第三横截面区域A3在第一横截面区域A1处基部上方高度h处。在特定实施例中，第三横截面区域A3在第一横截面区域A1上方的高度h远小于第一横截面区域A1和第二横截面A2之间的高度H。高度h在压花凸起12的总高度H的5％和30％之间的范围内。
此外，在图3中，示出了压花凸起12的斜率。可以将其限定为垂直于幅材基部表面的延伸方向与连接基部处的第一横截面区域A1的边缘和压花凸起12顶表面处的第二横截面区域A2的边缘假想线之间的角度。斜率限定了压花凸起(未示出)的初始形状，但是在发生导致具有凹陷区域16的所要求的形状的压缩之前其与图4所示的形状相似。为了易于参考，在参考压花凸起的常规几何形状的图4中也示出了倾斜角α。
关于压花凸起12的尺寸，如果压花凸起12在其基部的最小直径为约0.3mm，优选为约0.4mm，则发现棉纸产品显示出良好的性能。在一个实施例中，在基部的最小直径是大约1mm。在顶表面的最小直径约为0.3mm。在一个实施例中，压花凸起的顶表面处的最小直径为约1mm。关于层10上的凸起的密度，发现如果至少存在2个凸起/cm2或至少存在5个凸起/cm2，则在吸收性和柔软性方面提供良好的性能。如果至少存在有10个凸起/cm2且最多存在50个突起/cm2，则可获得最佳结果。
在图1中，示出了用于制造根据图2或图3的产品的总体方法。参考两层或三层压花和层压设备，层10在第一压花辊40和配合的砧辊42之间的辊隙中被压花。在特定实施例中，压花辊40由钢制成，而配合的砧辊42由橡胶制成。当层10已经被压花并在钢压花辊40的压花表面上行进时，借助于常规使用的胶施加装置44将粘合剂施加到压花凸起的顶表面上。它可用于将有色胶施加到所有或部分压花凸起上。第二层20也穿过钢压花辊46和橡胶砧辊48的压花辊隙。但是，如果像在图2和图3的情况那样考虑两层的销对销平面布置的话，则可以省去这样的压花设备。然而，如果考虑到层10和20中的层10和20的嵌套布置，则使用具有钢压花辊46和橡胶砧辊48的第二压花站。
两个层10和20借助于与钢压花辊40配合的传统的接合辊50被层压在一起。借助于由弹性材料制成的接合辊50，层10和20被压在一起并通过已借助胶施加装置44布置的胶被层压在一起。受到传统压花的两层产品被引导至凸起压缩单元60，该凸起压缩单元60包括两个配合辊62、64，这些辊之间的辊隙很小。凸起压缩单元60像现有技术中已知的压延单元一样工作，但是具有非常小的辊隙，该辊隙特别适合于凸起压缩单元需要的结果。辊隙的尺寸取决于产品的层数和所需的产品厚度，其范围在0mm至0.3mm之间。根据辊隙的选择和压花凸起的几何形状，将产生不同程度的压缩，从而导致压缩的压花凸起的几何形状不同。
在用作点折叠单元的凸起压缩单元60之后，将厚度减小的棉纸幅材导入重绕机70，该重绕机70包括进料牵引辊71、72和出料牵引辊73、74。在进料牵引辊和出料牵引辊之间，幅材的穿孔可以在以常规方式操作的穿孔站80处进行。
在离开带有可选择的穿孔站80的重绕机60之后，将产品导入另一加工单元90，该加工单元可以将棉纸产品卷绕成卷或将其折叠成独立片材的堆叠。
在如下所示的表1中，将根据本发明实施例的棉纸产品与标记为“DC(辊隙)”的常规产品(下部曲线)进行比较，该常规产品是在常规压花站中具有较小的辊隙的产品，从而发生较小程度的压花。
Figure GDA0003339594070000151
表1
这种受到较低程度压花的产品会具有减少产品厚度时的明显吸收性降低。根据本发明实施例的具有压缩压花凸起的“折叠的”侧壁的产品也具有减小产品厚度下的较低吸收性。然而，减小厚度时的吸收性降低仅是使用较小辊隙和较低程度压花的常规产品的一半左右。结果，根据本发明实施例的产品达到了常规TAD产品“TAD(辊隙)”的水平，与干绉产品和具有较小辊隙(“DC(辊隙)”)的比较例相比，常规TAD产品类似于根据本发明实施例在减小厚度时吸收性损失方面通常是优越的。可以看出，根据本发明实施例的棉纸产品可以具有减小的厚度，而不会像常规产品中通常的那样遭受大幅度吸收性降低。
除了在吸收性方面的优越性能之外，根据本发明实施例的棉纸产品的感知柔软度还优于其中借助压花站中的较小辊隙被提供了较小程度压花的产品。同样，与通过以高张力重绕棉纸幅材来减小厚度的产品相比，根据本发明实施例的棉纸产品的独立片材和棉纸产品卷所感知的柔软度都更高。
因此，当预期具有低厚度且每卷具有更长纸张长度的产品时，根据本发明实施例的棉纸产品尤其有用。在具有这种特性的常规产品中，根据本发明实施例的产品具有较高的柔软度，因为压花凸起的非常特定的形状。

Claims (55)

1.一种棉纸产品，包括至少一个层(10)，所述层具有限定内部体积(24)的压花凸起(12)，所述压花凸起(12)包括基部、顶表面(14)和从所述顶表面(14)延伸到所述基部的侧壁(16)，其中所述压花凸起中至少10％数量的压花凸起(12)的侧壁(16)具有凹陷区域(18)，所述凹陷区域被成形为使得侧壁(16)朝向压花凸起(12)的内部体积(24)弯曲。
2.根据权利要求1所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起(12)在穿过所述侧壁(16)和顶表面(14)的平面中具有大体Ω形的横截面。
3.根据权利要求1或2所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起(12)包括在基部处的第一横截面区域(A1)、在顶表面处的与第一横截面区域(A1)平行的第二横截面区域(A2)、以及在第一和第二横截面区域(A1、A2)之间并与第一和第二横截面区域(A1、A2)平行的第三横截面区域(A3)，其中所述第三横截面区域(A3)小于第一和第二横截面区域(A1、A2)二者。
4.根据权利要求1或2所述的棉纸产品，其中，凹陷区域(18)围绕压花凸起(12)的周边延伸，并且延伸到由第一横截面区域(A1)、第二横截面区域(A2)和连接第一横截面区域(A1)的周边和第二横截区域(A2)的周边的覆盖表面形成的虚拟截头圆锥体的体积中。
5.根据权利要求3所述的棉纸产品，其中，位于第一和第二横截面区域(A1、A2)之间并与所述第一和第二横截面区域(A1、A2)平行的第三横截面区域(A3)比顶表面处的第二横截面区域(A2)小至少2％。
6.根据权利要求5所述的棉纸产品，其中，位于第一和第二横截面区域(A1、A2)之间并与所述第一和第二横截面区域(A1、A2)平行的第三横截面区域(A3)比顶表面处的第二横截面区域(A2)小至少5％。
7.根据权利要求5所述的棉纸产品，其中，位于第一和第二横截面区域(A1、A2)之间并与所述第一和第二横截面区域(A1、A2)平行的第三横截面区域(A3)比顶表面处的第二横截面区域(A2)小至少10％。
8.根据权利要求5所述的棉纸产品，其中，位于第一和第二横截面区域(A1、A2)之间并与所述第一和第二横截面区域(A1、A2)平行的第三横截面区域(A3)比顶表面处的第二横截面区域(A2)小至少20％。
9.根据权利要求5所述的棉纸产品，其中，位于第一和第二横截面区域(A1、A2)之间并与所述第一和第二横截面区域(A1、A2)平行的第三横截面区域(A3)比顶表面处的第二横截面区域(A2)小至少25％。
10.根据权利要求5所述的棉纸产品，其中，位于第一和第二横截面区域(A1、A2)之间并与所述第一和第二横截面区域(A1、A2)平行的第三横截面区域(A3)比顶表面处的第二横截面区域(A2)小至少40％。
11.根据权利要求5所述的棉纸产品，其中，位于第一和第二横截面区域(A1、A2)之间并与所述第一和第二横截面区域(A1、A2)平行的第三横截面区域(A3)比顶表面处的第二横截面区域(A2)小至少50％。
12.根据权利要求5所述的棉纸产品，其中，位于第一和第二横截面区域(A1、A2)之间并与所述第一和第二横截面区域(A1、A2)平行的第三横截面区域(A3)比顶表面处的第二横截面区域(A2)小至少60％。
13.根据权利要求3所述的棉纸产品，其中，凹陷区域在压花凸起(12)的基部之上的高度(h)为从基部处的第一横截面区域(A1)延伸到顶表面(14)处的第二横截面区域(A2)的压花凸起的总高度(H)的至少5％。
14.根据权利要求13所述的棉纸产品，其中，所述高度(h)为所述总高度(H)的至少10％。
15.根据权利要求13所述的棉纸产品，其中，所述高度(h)为所述总高度(H)的至少15％。
16.根据权利要求13所述的棉纸产品，其中，所述高度(h)为所述总高度(H)的至少20％。
17.根据权利要求13所述的棉纸产品，其中，所述高度(h)为所述总高度(H)的至少30％。
18.根据权利要求1或2所述的棉纸产品，其中，凹陷区域(18)完全围绕所述压花凸起(12)。
19.根据权利要求1或2所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的密度为至少2个凸起/cm2。
20.根据权利要求19所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的密度为至少5个凸起/cm2。
21.根据权利要求19所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的密度为至少10个凸起/cm2。
22.根据权利要求19所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的密度为至少20个凸起/cm2。
23.根据权利要求19所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的密度为至少30个凸起/cm2。
24.根据权利要求19所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的密度为至少40个凸起/cm2。
25.根据权利要求19所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的密度为至少50个凸起/cm2。
26.根据权利要求1或2所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起(12)在顶表面处的最小直径为0.3mm。
27.根据权利要求26所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起(12)在顶表面处的最小直径为0.4mm。
28.根据权利要求26所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起(12)在顶表面处的最小直径为0.5mm。
29.根据权利要求26所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起(12)在顶表面处的最小直径为0.6mm。
30.根据权利要求26所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起(12)在顶表面处的最小直径为0.8mm。
31.根据权利要求26所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起(12)在顶表面处的最小直径为1mm。
32.根据权利要求1或2所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的高度(H)在0.1mm与5mm之间。
33.根据权利要求32所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的高度(H)在0.1mm与2mm之间。
34.根据权利要求32所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的高度(H)在0.2mm与1mm之间。
35.根据权利要求32所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的高度(H)在0.2mm和0.8mm。
36.根据权利要求32所述的棉纸产品，其中，所述压花凸起的高度(H)在0.25mm和0.5mm之间。
37.根据权利要求1或2所述的棉纸产品，其中，压花凸起(12)的侧壁(16)的总体斜率与垂直于基部的方向之间的角度(α)小于40°。
38.根据权利要求37所述的棉纸产品，其中，压花凸起(12)的侧壁(16)的总体斜率与垂直于基部的方向之间的角度(α)小于30°。
39.根据权利要求37所述的棉纸产品，其中，压花凸起(12)的侧壁(16)的总体斜率与垂直于基部的方向之间的角度(α)小于28°。
40.根据权利要求1或2所述的棉纸产品，还包括至少一个另外的层(20)，其中压花凸起(12)朝向所述至少一个另外的层(20)延伸。
41.根据权利要求40所述的棉纸产品，其中压花凸起(12)相对于所述至少一个另外的层(20)布置成形成嵌套布置。
42.根据权利要求40所述的棉纸产品，其中，所述至少一个层(10)和所述至少一个另外的层(20)彼此粘合地结合。
43.根据权利要求42所述的棉纸产品，其中，所述至少一个层(10)和所述至少一个另外的层(20)使用胶(30)彼此粘性地结合。
44.根据权利要求42所述的棉纸产品，其中，所述至少一个层(10)和所述至少一个另外的层(20)使用有色胶彼此粘性地结合。
45.一种制造根据前述权利要求中任一项所述的棉纸产品的方法，包括：
(a)在用于压花单个幅材(10)和/或压花和层压多层棉纸幅材(10、20)的压花单元(40、42；46、48)中压花棉纸材料；
(b)在凸起压缩单元(60)中压缩压花的棉纸幅材以减小其厚度；以及
(c)引导棉纸幅材穿过重绕站(70)。
46.根据权利要求45所述的用于制造棉纸产品的方法，其中，所述凸起压缩单元(60)位于重绕站(70)的上游或者是重绕站(70)的组成部分。
47.根据权利要求46所述的方法，其中，在重绕站上游的凸起压缩单元(60)的操作包括以下步骤：将压花的棉纸幅材引导到两个平行的辊(62、64)之间的辊隙中，其中，两个平行的辊之间的辊隙的尺寸在0mm至0.3mm之间。
48.根据权利要求45所述的方法，其中，凸起压缩单元是重绕站(70)的组成部分，并且包括被驱动辊(72)和平行于被驱动辊(72)且不被驱动的第二辊(71)，其中压花的棉纸幅材在被驱动辊(72)和第二辊(71)之间的辊隙中被压缩。
49.根据权利要求45-48中任一项所述的方法，还包括在步骤(c)之后：
(d1)卷制棉纸幅材以获得成卷的棉纸材料产品。
50.根据权利要求45-48中任一项所述的方法，还包括在步骤(c)之后：
(d2)折叠棉纸幅材以获得折叠的棉纸产品。
51.根据权利要求49所述的方法，还包括在步骤(d1)之前对棉纸幅材进行穿孔。
52.根据权利要求50所述的方法，还包括在步骤(d2)之前对棉纸幅材进行穿孔。
53.一种用于实施根据权利要求45-52中任一项所述的方法的设备，包括：
-压花单元(40、42；46、48)，用于压花单个幅材(10)或者压花和/或层压多层棉纸幅材(10、20)；
-凸起压缩单元(60)，用于减小压花的棉纸幅材的厚度；和
-重绕站(70)。
54.根据权利要求53所述的设备，其中，所述凸起压缩单元(60)在重绕站(70)的上游或者为重绕站(70)的组成部分。
55.根据权利要求54所述的设备，还包括：
-用于形成棉纸产品卷的卷绕单元或用于提供折叠的棉纸产品的折叠单元；和/或
-穿孔单元，用于垂直于棉纸幅材的纵向延伸以预定间隔对棉纸幅材进行穿孔。
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