专利名称：带有指示构件的一次性纸制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一次性纸制品。本发明特别是涉及提供带有指示构件的如下的一次性纸制品，当该纸制品用基本透明的含水液体湿润时，该构件指示该纸制品保持所希望性能。
背景技术：
通常，一次性纸制品如搽面纸，浴巾纸，毛巾纸等由一层或多层纸幅制得。如果这些产品要完成其预定的任务的话，那么形成纸制品的纸幅必须显示出一定的物理性能。在这些性能中更为重要的是强度、柔软度和吸收性。强度是纸幅在使用时保留其物理完整性的能力。柔软度是当使用者在其手中对纸进行揉搓并用该纸幅与其不同的身体部位进行接触时，使用者所感觉到的令人愉快的触觉。柔软度通常随挺度的降低而增加。吸收性是纸幅吸收并保留液体的性能。通常，纸幅的柔软度和/或吸收性要靠牺牲纸幅的强度来增加。因此，人们一直试图开发出这样的造纸方法，这种方法能提供出具有所希望强度性能的既柔软又有吸收性的一次性纸制品。
授权于Sanford等人的US3,301,746披露了一种用穿透干燥体系(throughair drying system)进行加热预干燥的纸幅。然后，在烘缸上利用织物扭节图案对纸幅部分进行压印，以便得到具有不同纤维密度的两个性质不同的区域的纸。通常，穿透干燥能改善纸幅的柔软度和吸收性。使用所述的纸页作为底基的一次性纸制品已在商业上获得了巨大的成功。
授权于Trokhan的US4,637,859也描述了具有两个性质不同区域的纸张。第一网状区组成了基本连续的图案。而另一区域则包含许多不连续的圆顶。网状区域完全包围这些圆顶并使它们彼此分开。该网状区域具有相对高的密度，而圆顶具有相对低的密度。根据US4,637,859制得的纸页显示出良好的吸收性，抗张强度，耐破强度和松厚度。取决于网状区域所选择的图案，甚至在没有起皱的场合，该纸幅也具有在纵向、横向和中间方向拉伸的能力。当用作毛巾纸的底基和用作浴巾纸时，这类纸幅在商业上已获得了巨大的成功。
改善一次性纸制品性能的另一种可供选择的方法是，将非纤维素材料引入到一次性纸制品的结构中。例如，在现有技术中已知的是，使用麻布(scrims)来增加一次性纸制品的强度。另外，还可将非纤维素纤维添加至用来生产一次性纸制品底基的造纸机的配料中。然而，这类方法也将以如损失柔软度或损失吸收性作为代价。通常，现有技术中只是使用这样的方法来满足十分特殊的需要，其中，所得到的好处将超过所付出的成本。
一次性纸制品，特别是毛巾纸，经常包含两层或多层的层合材料。与只包含单层的制品相比，包含多于一层的一次性制品具有如下的所希望的性能，如每单位面积产品增加的松厚度，增加的吸收性和增加的强度。
授权于Wells的US3,414,459描述了一种层合的纸制品，它是通过在两张纸页上压花成相同升高图案的凸起并用粘结剂将凸起成对的端面连接在一起以形成层合材料而形成的。这类层合材料特别是当用作一次性毛巾纸时已在商业上获得了巨大的成功。
授权于Pigneul等人的US4,978,565描述了至少是部分通过凸出元件用粘结剂连接的层合纸制品。据说，这些元件是根据再生产出有一定间距花纹图案的线或线的组合来设置的。据说，这类层合材料能在不降低机械强度的情况下提供令人满意的松厚的组织，所述机械强度据说是由于对高密度凸起进行压花而得到的。
授权于McNeil的US5,294,475描述了两层纸的压花层合纸制品，其中，将一层的各个压花部位用粘结剂连接至另一层的非压花区域。这类层合材料具有高质量的衲缝布状的外观、相对较厚的厚度和美学上令人愉快的图案，而且不会损害所希望的质量，如柔软度、吸收性和层间的结合强度。
尽管现有技术一直在研究在不损失其它性能下改善一次性纸制品的性能，但这些制品的使用者常常很难识别出这些改进。例如，当现有技术中压花的一次性纸制品用水饱和时，由压花所得到的所有图案基本都将消失。这意味着，即使选择了压花图案，以尽可能最大程度地保留未压花纸的物理性能，但对这样的产品的使用者来说也没有易识别的、该产品提供所述益处的信号。
因此，本发明的目的是提供一次性制品，如毛巾纸，该制品带有具有所希望物理性能的易识别的信号，所述物理性能不仅是在该制品干燥时，而且特别是当该制品用基本透明的含水液体湿润时均能保持。本发明的另一个目的是提供层合的一次性纸制品，结果是，当层合的一次性纸制品湿润时，包含层的纸幅的视觉外观和指示构件的视觉外观的差别足够大，以便能提供所述易识别的信号。
发明概要本发明涉及包含至少一层相对低定量纸的一次性纸制品。另外，该一次性纸制品还备有以一定的图案布置在层上的指示构件。所述指示构件给纸制品的使用者提供甚至在该制品用基本透明的含水液体湿润时维持毛巾纸所希望性能的视觉信号。只有当本发明的一次性纸制品用基本透明的含水液体湿润时，该视觉信号才基本可观察到。另外，当利用图象分析技术时，该指示构件还具有在备有指示构件的纸制品的外表面部分和没有所述指示构件的外表面部分之间湿灰度差这样的特点。当用基本透明的含水液体对本发明的层合毛巾纸润湿时，这种差别才变得明显。
本发明优选的实施方案是包含两层的层合毛巾纸。在该优选的实施方案中，指示构件包含添加至层合粘结剂中的不透明剂，并以包含不连续元件的图案或不连续元件和连续元件结合的图案布置在层上。
本发明的另一个实施方案包括一次性薄页纸制品，该纸制品包含单层或包含多于两层的多层，在所述层中设置有在此所述的指示构件。该指示构件可包含当该一次性薄页纸制品用基本透明的含水液体湿润时提供必要视觉信号的任何材料。指示构件的非限定性例子包括印刷的指示构件，当湿润时与湿纤维素纤维的折射率不同的纤维，和用于防止一次性纸制品部分湿润的构件。
附图的简要说明尽管本说明书包括特别指出的权利要求并明确要求了本发明的保护范围，但据信，通过结合所述的附图的下述说明将使本发明变得更为清楚，在附图中相同的部件以相同的标号表示。
图1是部分切开以显示下面结构的本发明一次性纸制品优选实施方案的局部俯视图。
图2是沿线2-2所取的本发明一次性纸制品的放大的截面图。
图3是在干燥状态时示出的本发明一次性纸制品平面图的照片。
图4是在湿态时图3的一次性纸制品平面图的照片。
图5是在湿态时的、与本发明一次性纸制品类似的一种一次性纸制品的照片，所不同的是该纸制品不含指示构件。
图6是显示用来评估本发明一次性纸制品的图象分析构件布置的简略的透视图。
本发明的详细说明在优选的实施方案中，本发明包含至少由两层纸组成的层合材料的一次性纸制品。业已发现，所述纸制品可用作毛巾纸、卫生纸和搽面纸。优选该纸是通常称之为薄页纸的薄的、相对低定量的纸。最优选的是，该纸包含两个区，即在前述US4,637,859中所述的连续的网和许多圆顶，在此引入该专利作为参考。这些层是使用现有技术已知的方法进行连接的。例如，可通过前述US3,414,459或5,294,475中所述的方法将各层进行连接，在此将这两篇文献引入作为参考。优选该薄层备有压花部位并将一层的压花部位使用例如在US5,294,475中所述的通常称之为嵌套压花法(nested embossing)用粘结剂连接至另一层的非压花区域。另外，本发明的层合材料还备有以包含不连续元件的图案或不连续元件和连续元件结合的图案布置在至少一层上的指示构件。当用基本透明的含水液体湿润层合材料时，该指示构件给层合材料提供甚至在湿润后仍保持所希望性能的信号。
应指出的是，对于在用基本透明的含水液体湿润后提供保持其希望性能的一次性纸制品以信号的指示构件来说，层合结构不是必需的。因此，可以预期，本发明打算包括其中单层纸备有指示构件的纸结构(将在下文中描述)。
参考图1，本发明的优选实施方案包含层合毛巾纸20。这并不是打算将本发明限制于只是毛巾纸的实施方案。包含一层或多层的薄页纸如卫生纸和搽面纸等的一次性纸制品也被认为是落入本发明的范围。
根据本发明的层合毛巾纸20包含相互面对的两层20T和20B。层20T和20B均具有通常分别对着相对的层20B或20T、优选与之垂直的两个性质不同的区，即连续的非压花区24，和从连续非压花区凸出的不连续的压花部位22。将层合粘合剂27施加到层20T和/或20B的至少某些压花部位22的远端23，以便将层20T和20B相对的表面用粘合剂粘结在一起。
另外，层合的毛巾纸20还有两个相对的、面朝外的表面30和32。在此所用的术语“面朝外的表面”指的是，每个层20T或20B的表面，该表面是面对面用粘合剂粘结在一起的层20T或20B的表面的反面。该面朝外的表面30和32是使用者可看见的层合毛巾纸20的表面。
每个层20T或20B的每个区域22和24均由近似线性元件的纤维组成。与另两个相对较小的尺寸(相互垂直的，并且是径向和与纤维的长轴垂直的方向)相比，为层合毛巾纸20组分的纤维素纤维具有一相对大的尺寸(沿纤维的长轴方向)，因此具有近似的线性。当用微观检测纤维时可以发现另外两个与纤维的主尺寸相比是小的尺寸，这两个小尺寸无需基本相等，也无需在纤维的整个轴长上保持恒定。重要的只是，该纤维能够绕轴进行弯曲，能够与其它纤维粘结并能够通过液体载体或通过空气进行分布。
包含在层合毛巾纸20中的纤维可以是合成纤维如聚烯烃或聚酯，优选是纤维素纤维，如棉短绒、人造纤维或蔗渣纤维；更优选的是木浆，如针叶木(裸子植物或松柏科植物)或阔叶木(被子植物或落叶植物)。如果层合毛巾纸20包含至少约50％重量或至少约50％体积、包括但并不局限于上述纤维的纤维素纤维，那么在此所使用的层合毛巾纸20被认为是“纤维素的”。业已发现，包含针叶木纤维和阔叶木纤维的木浆纤维的纤维素混合物对于在此所述的层合毛巾纸20而言将是非常合适的；所述针叶木纤维的长度约2.0-4.5mm，直径约25-50μm，所述阔叶木纤维的长度小于约1.7mm，直径约12-25μm。
对于层合毛巾纸20而言，如果选择木浆纤维的话，那么可通过任何制浆方法来生产该纤维，所述方法包括化学法如亚硫酸盐法、硫酸盐法和氢氧化钠法；以及机械法如石质磨木法。另外，所述纤维还可通过化学法和机械法相结合来生产，或可以是回用纤维。所用纤维的种类、组合以及处理方法对于本发明来说并不是关键的。可以将阔叶木和针叶木纤维在整个层合毛巾纸20的厚度上进行层合，或可均匀掺合于其中。
尽管无需是平坦的，但根据本发明的层合毛巾纸20在宏观上是二维和平面的。该层合毛巾纸20在第三个尺寸上确实有某些厚度。然而，与实际的首先的两个尺寸相比，该第三尺寸相对较小。
根据本发明的层合毛巾纸20包含两个独立的层20T和20B。从造纸机的成形元件上以单层的形式取下“层”，所述单层在干燥之前具有不变的厚度，除非向该单层添加纤维或从中取走纤维。层20T和20B的定量分别从约9磅/3000英尺2至约30磅/3000英尺2，优选约12磅/3000英尺2至约20磅/3000英尺2。每个层20T或20B与另一层20B或20T相连接。应理解的是，可以将层20T或20B直接连接至相对的层20B或20T上，或在本发明的包含三层或多层的另一实施方案中，如果希望，可以通过夹在层20T和20B之间的中间层进行连接。
如图2最清楚地示出，层合毛巾纸20的各层20T和20B是在压花部位22连接至另外的层20B和20T上。特别是，各个压花部位22的远端23朝着相对的层20T或20B的非压花区24凸出。优选层20T和20B在压花部位22用粘合剂连接。最优选同样也是如图2所示，其中一层例如层20B的远端23与相对的层20T在其非压花区24用粘合剂连接。即层20T和20B在交替的压花部位22用粘合剂进行连接。
如图2所示，将层合粘合剂27施加至层20B的每个压花部位22的远端23处，以致使层20B的每个压花部位22用粘合剂连接至相对的层20T的非压花区24。这种排列提供了具有层20T和20B的层合毛巾纸20，其中层20T和20B在交替压花部位22处进行连接。在交替压花部位22连接层20T和20B提供了良好的层合强度和柔软度的平衡。另外，如果希望额外的层合强度，那么可在更多的压花部位用粘合剂连接层20T和20B，或者如果希望额外的柔软度，那么可在更少的压花部位用粘合剂连接层20T和20B。
现在再回来参考图1，第一层20T的压花部位22不与第二层20B的压花部位22对齐。这种排列提供了可采用正面步骤(affirmative step)以便将层20T或20B之一的压花部位22粘结至另一层20B或20T的非压花区24这样的优点。如图2所示，这种排列提供了如下优点，即在压花部位22之间，一层20T或20B的非压花区24的全长被另一层的压花部位22大约在其中点处支撑。此外，所述全长的中点25被存在于压花部位22的远端23上的层合粘合剂27所加强，这类层合粘合剂将施用到这些压花部位。
当然，本领域熟练技术人员将认识到的是，压花部位22和非压花区24可以使压花部位22不与另一层20T或20B的非压花区24全长的中点25相交这样的图案进行排列。然而，在这种排列中，压花区22的远端23仍可具有施加至其上的粘合剂并用粘合剂连接两层20T和20B。此外，不与全长的中点25对齐的压花部位22将支撑另一层20T或20B的非压花区24的全长。
由于在压花期间发生了纤维的压实，因此每层20T或20B的压花部位22显示出相当高密度的不连续区域。在此所使用的“压花”指的是，在垂直于层20T和20B的平面内，对各层的相当小部分进行挠曲并对着相对硬的表面对该层凸出部分进行压缩以便永久地破坏纤维与纤维间键的过程。压花将导致如此挠曲的压花部位22的永久性局部变形。压花部位22垂直于层20T或20B的平面而凸出，并凸向相对的层20B或20T。
层合毛巾纸20的压花部位22以非无规的重复图案进行排列，所述该图案相应于用来产生压花的构件的构形。优选非无规重复图案镶嵌成花纹，以致使相邻的压花部位22被协同并有利地并置。通过“非无规”，压花部位22被认为处于可预测的位置，并可由于用来生产层合毛巾纸20的制备方法的已知和预定的特点所致而产生。在此所用的“重复”指的是，在层合毛巾纸20中多于一次形成图案。通过“不连续”，相邻的压花部位22是不连接的。
在此所用的“基本连续的”非压花区域24在其一个或两个主要方向上，基本上贯穿纤维状结构进行延伸。由于基本连续的非压花区域24在压花过程中不被压实，因此，所述基本连续的非压花区域24具有比压花部位22更低的密度。在进行压花之前，基本连续的非压花区域24的密度基本与不连续的压花部位22的密度相等。
对于示于图1和2的层合毛巾纸20而言，层合毛巾纸20的非压花区24优选在层合毛巾纸20的平面内在两个方向上是基本连续的。无需使所述的方向相平行并垂直于最终产品的边缘，或者是所述的方向相平行并垂直于产品的制备方向。重要的只是，在这两个方向上赋予层合毛巾纸20的抗张强度，以致使能更容易地接纳任何施加的抗张负载，而不会产生由于所述抗张负载所致产品的过早损坏。优选至少一个连续的方向平行于根据实施本发明最终产品预期抗张负载的方向。
基本连续的非压花区24的例子如图2所述。具有基本连续区域的纸张结构的其它例子披露于US4,637,859(1987年1月20日授权于Trokhan)中并且在本发明中引入该文献作为参考。允许基本连续的非压花区24中有间断，但这并不是优选的，前提条件是所述的间断不会对层合毛巾纸20的这些区的材料性能产生明显的副作用。
当然，应认识到，如果所制备的层合毛巾纸20相当大，并且与所制备的层合毛巾纸20的尺寸相比，压花部位22相当小，即改变压花部位22中尺寸的数量级、精确分散体的绝对可预测性和图案以及连续的非压花区24可能是很困难的，甚至不能确定，但该图案仍认为是非无规的。
相反地，如果呈现在消费者面前的是层合毛巾纸20相当小而压花部位22相当大，那么该图案似乎会出现不重复的现象，但事实上在制备大规模的层合毛巾纸20时存在重复的图案。重要的只是压花部位22和基本连续的非压花区24基本上以所希望的图案进行分散，以得到使层合毛巾纸20适合于其预定用途的完善的性能特征。
本领域熟练技术人员将清楚的是，可存在其密度在压花部位22的密度和非压花区24的密度中间的小的过渡区，并且该过渡区围绕或邻接压花部位22。所述过渡区是制造过程中正常的和预期的人工制品，并且不会与压花部位22或非压花区24相混淆。
再参考图1，在层合毛巾纸20中压花部位22的图案的尺寸每平方厘米可从约2-11个压花部位22改变(10-70个压花部位/平方英寸)，并优选每平方厘米从约5-8个压花部位22(30-50个压花部位22/平方英寸)。压花部位22可以其主轴与制备的机器方向成45°角的图案进行双向交错，在邻接压花部位22的位置可以单向交错或可以对齐。
继续参考图1，第一层20T的压花部位22不与第二层20B的压花部位22对齐。这种排列提供了如下优点，即可采用正面步骤(affirmative step)将一层20T或20B的压花部位22粘结至另一层20B或20T的非压花区24上。
另外，如图2所示，这种排列还提供如下优点，即在压花部位22之间一层20T或20B的非压花区24的全长在其中点25处被另一层20B或20T的压花部位22支撑。此外，如果在压花部位22的远端23上存在层合粘合剂27的话，所述全长的中点25被加强。
此外，在制备过程中，非压花区24不被压实，而不连续的压花部位22却被压实。在这些区域之间的压实方面的差异将在层合毛巾纸20中产生美学可识别的图案。特别是，在示于图3的层合毛巾纸20中，该图案将产生衲缝布状的外观。业已发现，这种衲缝布状的外观可对消费者提供一明确的信号，即具有这种外观的毛巾纸也具有造纸领域中努力提供的强度和柔软度性能所希望的结合。
利用层合粘合剂27，在交替的压花部位22处连接层20T和20B。在示于图1的层合毛巾纸20的优选实施方案中，将层合粘合剂27施加至仅仅是层20T或20B压花部位22的远端23上。如上所述，如果希望所得到的毛巾纸更加柔软，那么，可对较少的远端23施加层合粘合剂27。相反，如果希望更大的层结合强度，那么还可将层合粘合剂27施加至层20B或20T其它压花部位22的远端23上。通过本领域熟知的方法施加层合粘合剂27。这些方法描述于US3,414,459和US5,294,475中，在此引入这两篇文献作为参考。
层合粘合剂27可包含本领域中已知的用于连接纸层的任何粘合剂材料。这些材料包括但不局限于热熔粘合剂，优选是压敏热熔粘合剂；胶乳粘合剂；和水溶性粘合剂。优选层合粘合剂27包含水溶性粘合剂。更优选的是层合粘合剂27包含基本完全水解的聚乙烯醇树脂。适用的树脂是由E.I.Dupont DeNemours&Co.，Wilmington，DE出售的产品，商品名为Evanol71-30。优选根据约2-8％树脂固体的水溶液来施加层合粘合剂27。更优选的是，水溶液的树脂固体浓度从约3-6％。
此外，层合毛巾纸20还备有指示构件29，该构件给使用者提供带有视觉信号的毛巾纸结构，所述毛巾纸结构甚至在用基本透明的含水液体湿润层合毛巾纸20之后仍能维持其希望的性能。在示于图1和2的优选实施方案中，指示构件29与层合粘合剂27并置，优选布置在层合粘合剂27内。另一可供选择的方案是，可将指示构件29布置成与层合粘合剂27有一定间距。
该指示构件29提供当毛巾纸用基本透明的含水液体湿润时，层合毛巾纸20仍能维持其希望性能的视觉信号。当用基本透明的含水液体对层合毛巾纸20进行湿润时，也可利用图象分析技术对视觉信号进行定量测量，在备有指示构件29的面朝外的表面30或32的那些部分34和没有指示构件的面朝外的表面30和32的那些部分36之间的灰度级的差。该指示构件29与施加至层合毛巾纸20中或包括入单独的层中的任何装饰元件不同，因为当该层合毛巾纸20处于干燥状态时指示构件29对于使用者来说是不明显的。也就是说，当层合毛巾纸20处于干燥状态时，在备有指示构件29的面朝外的表面30或32的那些部分34和没有指示构件的面朝外的表面30和32的那些部分36之间的灰度差太小，以致使使用者不能发现指示构件29的存在。如上所述，只是在用基本透明的含水液体湿润毛巾纸20时，指示构件29即将变得明显可见。
当施加至层20T和/或20B中时，该指示构件29包含这样的材料，即在层合毛巾纸20处于干燥状态时不是明显可见的，但当用基本透明的含水液体湿润时将变得明显可见的。所述指示构件的非限定性例子包括1)不透明的白色油墨，当施加至层20T和/或20B中时，由于其不透明性，其颜色与处于干燥状态时的包括在层中的纤维的颜色几乎相匹配，当纤维用基本透明的含水液体湿润时它将变成视觉可识别。
2)当处于湿态时具有与加入造纸机配料部分中用来提供层20T和20B的纤维素纤维不同折射率的纤维。当用基本透明的含水液体湿润层时，备有所述光学性质不同的纤维的层的那些部分34在视觉上将不同于没有所述纤维的那些部分36。
3)防止层20T，20B的部分34湿润的构件。当层20T，20B的剩余部分湿润时，可防止部分34变湿，并在视觉上是不同的。
4)优选将不透明的材料添加至层合粘合剂27中，以致使，当用基本透明的含水液体湿润层合毛巾纸20时，该改性的层合粘合剂变成视觉上不同。
在示于图1和2中层合毛巾纸20的优选实施方案中，将不透明剂添加至层合粘合剂27中，以提供指示构件29。不透明剂可包含在本领域中常用的任何材料，如颜料等。然而，应明白的是，当处于干燥状态时，已备有指示构件29的面朝外表面32和30的那些部分34在视觉上与没有指示构件29的面朝外表面32和30的那些部分36基本上没有区别。适用于本发明的不透明剂的折射率优选至少约为1.55。如果指示构件29打算包含改性的层合粘合剂27，那么适用的材料是称之为KRONOS 1050(KRONOS Canada，Inc.，Varennes，Quebec出售)的二氧化钛颜料在水中75％的悬浮液。其它白色的无机颜料，如氧化锌、碳酸钙、高岭土等也是适用的。另外，可以用有机颜料构件，如Ropaque HP91(Rohm&Haas Corp.，Philadelphia，PA)部分或全部替代二氧化钛或其它无机颜料。
申请人已发现，下面的组分可提供在其层合粘合剂作用方面令人满意的层结合强度和在其指示构件作用方面令人满意的湿灰度差，二氧化钛(KRONOS 1050) 15份水解的聚乙烯醇树脂(Evanol 71-30)5份水 80份(总计100份)可使用如下步骤制备改性的层合粘合剂27聚乙烯醇树脂浓缩物1)计量约50份室温的水加入一容器中，2)在混合的同时缓慢将8份水解的聚乙烯醇树脂添加至水中，以保证该树脂被均匀分散。
3)将余下的42份室温的水添加至该树脂分散体中。
4)在混合的同时将该树脂分散体加热至185°F保持至少45分钟。
5)使该树脂液冷却至室温。
改性的层合粘合剂的制备1)计量62.5份聚乙烯醇浓缩物加入一容器中。
2)在混合的同时，添加15份75％的二氧化钛浆液。
3)连续混合并添加22.5份室温的水，用一部分水清洗二氧化钛浆液用过的容器。
4)连续混合直到得到均匀的混合物为止。
然后，可用该改性的层合粘合剂27来生产如下所述的层合毛巾纸20。尽管上述方法提供了用于改性层合粘合剂27的优选的组分，但申请人还发现，包含至少7％二氧化钛固体，优选在约7％和约12％二氧化钛固体之间的层合粘合剂27可提供具有令人满意的湿灰度差的指示构件。
为生产本发明优选实施方案的层合毛巾纸20，可使用上述US5,294,475中所述的嵌套压花法。用作基材20T和20B的优选的纤维素纤维纸幅描述于US4,637,859中，优选的层合粘合剂27和指示构件29如上所述。所得到的层合毛巾纸20当处于干燥状态时具有令人满意的衲缝外观。
另外，指示构件29可以单独的处理步骤施加至层20T或20B的至少一层上，如将指示构件29印刷至该层的一处或多处。这种可供选择的方法具有能使指示构件29与不连续的压花部位22有一定间距这样的附加优点。
图3和4是显示本发明的层合毛巾纸20处于干燥状态(图3)和处于湿润状态(图4)时优选实施方案的照相图。图3清楚地显示出干燥层合毛巾纸20的衲缝外观。使用者发现，这种外观不仅暗示强度而且还暗示柔软度。另外还应指出的是，当层合毛巾纸20处于干燥状态时，指示构件29并不是易识别的。如图4所示，当该层合毛巾纸20湿润时，该指示构件29变得明显可识别。为了进行对比，图5示出了处于湿润状态的压花的和层合的毛巾纸20，与处于干燥状态的图3示出的毛巾纸的外观相似，图5示出的毛巾纸没有指示构件29。图4和图5之间外观上的差别是明显的。消费者发现，当湿润时，这种视觉信号提供了该层合毛巾纸20维持其希望的强度、柔软度以及吸收性的辅加的可靠程度(见下表3)。
另外，灰度差还可用来显示当用基本透明的含水液体湿润本发明的层合毛巾纸20时，指示构件29是怎样变得明显的。在本发明中所用的“灰度差”指的是，利用图象分析技术测量的在一次性纸产品的部分34和36之间，例如在一次性纸产品20的层24的指示构件29和非压花区之间的灰度值之差。当所关心的产品处于湿态或处于干燥状态时，可以测量灰度差。用来测量灰度差的合适的方法如下所述。
表1示出了改性的层合粘合剂27的湿灰度差的数据，所述粘合剂27也包含指示构件29用的不同用量的二氧化钛，优选是不透明剂。
表1不透明剂用量 不透明剂固含量湿灰度差*(灰度单位)没有 0 0二氧化钛 3.75％34二氧化钛 7.5％ 64二氧化钛 11.25％ 75*当本发明的层合毛巾纸20用基本透明的含水液体湿润时，在包含指示构件29的区域和非压花区24之间的灰度差。
正如表1清楚示出的那样，增加不透明剂的用量将相应地增加指示构件29和层20T或20B之间的湿灰度差。正是该湿灰度差给使用者提供了甚至在用基本透明的含水液体湿润之后，层合毛巾纸20仍能保持其希望性能的视觉信号。申请人发现，在指示构件29用作当用基本透明的含水液体湿润本发明的层合毛巾纸20时该毛巾纸20保持所希望性能的可靠视觉信号之前，湿灰度差必须至少为64个灰度单位，优选至少67个单位，更优选至少70个灰度单位。
然而，当用基本透明的含水液体湿润一次性纸制品时，湿灰度差单独不足以提供保持整个范围希望性能的清楚的视觉信号。申请人还发现，当用基本透明的含水液体湿润一次性纸制品时，指示构件29必须以暗示维持这类所希望性能的图案来应用。下面的例子将用来说明这一点。
如表2所示，WALK’N ROLLTM的湿灰度差要比用来进行试验的本领域中常用的市售的层合毛巾纸的湿灰度差大得多。WALK’N ROLLTM为包含两层的层合材料，在这两层之间含有麻布。
表2现有技术的制品灰度差(灰度单位)
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SCOTTOWELS2-1BRAWNYTowel3-3BOUNTYTowel4-61Kimberly Clark Corp.，Dallas，TX2Scott Paper Co.，Philadelphia，PA3James River Corp.，Norwalk，CT4Procter&Gamble Co.，Cricinnati，OH通过申请人提供给消费者的试验表明，当用基本透明的含水液体进行湿润时以包含完全连续的、相互连接的元件的图案给出的视觉信号不会传递提供给使用者所希望性能的平衡的配合。本领域熟练技术人员都将知道，如用于WALK’N ROLLTM产品的麻布图案由连续的元件，即非离散的元件组成。在此所用的术语“连续的元件”或“连续的、相互连接的元件”是用来描述，当用基本透明的含水液体湿润一次性纸制品时将变得明显的图案的那些元件；所述图案以非间断的方式延伸。术语“不连续的元件”是用来描述，当用基本透明的含水液体湿润一次性纸制品时将变得明显的那些构图元件；所述元件之间有间断，当结合排列时这些单独的元件将构成图案。
表3产品形式 对外观是最优选的 令人满意地不同于指示构件图案 一组指示图案的百分比 所列的产品形式(90％可靠程度)A不连续的元件(图4)53 BCDEFB连续的斜纹网*18 DEFC双罗纹正弦曲线的双重织物* 11 FD双罗纹(interlocking)圈*8E连续的正方形网(类似于麻布)*6F无指示构件(图5) 4*指示构件29包含在连续元件的图案中表3示出了，询问一组八十五个消费者所显示出的结果1)观察一系列层合毛巾纸20，在这些毛巾纸中，每种毛巾纸均有以表3所述图案之一排列的指示构件29，接受试验的毛巾纸用水湿润，
2)对试验毛巾纸以优选的外观进行排序，和3)只以其视觉外观为基础，就一系列性能如强度、吸收性、柔软度等，对试验的毛巾纸进行评估。
如表3可清楚地看出，不连续元件的图案大大地优于受试的连续的、相互连接的图案。对各种图案的性能进行评估表明，当以不连续的元件的图案排列指示构件29时，消费者看到了更好的维持希望性能的平衡。类似的试验也表明，在用基本透明的含水液体湿润时是可见的包含不连续元件和连续元件结合的图案也能将强度和柔软度所希望的平衡的保持传递给消费者。
灰度差的测试方法基本试样的制备以下述方法制备分析用的试样1)将试样120切割成2英寸长×1英寸宽的条。
2)使用小的连接夹(#BC-02，0.375英寸的容量，CharlesLeonard，Inc.，Glendale，NY 11385)，以便在暴露于试样夹(弯成曲线半径约0.69英寸的U形、直径为0.31英寸的铝棒)两端的试样表面的顶端将各试样条连接在一起。
图象分析的图解体系和图解体系的建立业已发现，图6示出的图象分析的图解体系100适用于灰度差的测量。该图象分析体系100应如在此所述的进行建立，以便保证能收集到有代表性的灰度差1)摄像机110Panasonic黑白摄像机(WV-BD400型)2)透镜112Tamron SP 35-80mm变焦透镜3)过滤器1140.9Neutral Density Wratten明胶过滤器(KodakCat1496397)3)透镜配置将透镜的光圈数刻度设置在f-11。
4)图象分析体系配置将摄像机和透镜安装在复制台120(PolaroidMP-4)上。将试样条122和试样夹124放置于试样衬板126(0.125英寸的黑色PVC-Queen City聚合物，West Chester，OH)的上面。将试样衬板126放置于矩形工作台128(25英寸长×8英寸宽×3英寸高)的上面。如果适当地设置试样夹和摄像机的话，那么应将从试样表面至透镜的距离h应为约17英寸。利用泛光灯(flood lamps)130(150W)从左右两侧照射试样条和试样夹，所述泛光灯以与垂直线成约50度的角度照射在试样上。
5)定刻度利用14英寸的Kodak Gray Scale(Eastman Kodak Co，Rochester，NY)，每小时对该体系进行一次检测并维持该体系。具体地说，应将取自Kodak Gray Scale的1.0密度阶跃式光契(step wedge)的区域的平均灰度级值调节至41的灰度值，并不能使灰度值的改变大于±2。应将取自Kodak Gray Scale的0.3密度阶跃式光契的区域的平均灰度值调节至153的灰度值，并不能使灰度值的改变大于±2。如果需要，可调节帧接收板的亮度和对比度，以重新定刻度。测量灰度级的背景区域应至少为6mm2。
5)图象数字化和捕获可使用安装在台式个人计算机(装有WindoWs3.1版本的Compaq386/33L)中的帧接收板(MVP-AT-Matrox ElectronicSystems LTD，Dorval，Quebec H9P 2T4，Canada)对试样图象进行数字化处理。应将各试样图象保存在分析用的计算机上文件中。
6)图象分析软件可使用4.02版的Optimas Image AnalysisSoftware(Bioscan，Incorporated，Edmunds WA 98020)来测量试样图象所希望部分的平均灰度级值。最终的图象放大倍数约为6倍。
图象的捕获和数字化下面将描述适合于获得和分析湿态和干燥状态的一次性纸制品试样的图象的方法1)利用图象分析构件和上述的配置，获得处于干燥状态时试样条的图象。
2)使用1ml的注射器(Hamilton Co，Reno，NV，Gastight#1001)，通过将0.35ml的蒸馏水施加至顶表面的中央而湿润试样。
3)在让试样平衡一分半钟后，获得湿试样的图象。
4)然后，利用图象分析软件，测量试样选择部分中的灰度级。
灰度差的测量按如下测量灰度差1)测量并记录如上所述每个试样的非压花区24(或在层中没有改性的试样的其它部分)的灰度值和已向层中施加有改性的层合粘合剂27的多层压花部位22(或含有指示构件29的其它部位)的灰度值。必须测量四个试样之每个上五个压花部位上的灰度级，以得到所关心的各产品的总共20个数据点。
2)对于压花部位或所关心的其它部位其灰度级与在数字化图象中清楚可见的非压花区的灰度值基本没有区别的试样而言，在进行实际灰度级测量之前，可使用增强灰度级差的初步图象，以标明所关心的区域。对于初步图象，将一片0.125英寸厚的黑色PVC板夹在照明光之一的前面(从一侧的光线增强压花区)。利用Optimas Image Analysis Software，将一点(约0.1mm2)放置在每个所关心的压花部位上并且还对没有压花图象的背景区域进行定界。为了随后的试样条图象，标明这些部位。为保证图象对齐，将对齐标记放置在在初步图象、干燥条的图象和湿润一次的条的图象中是可见的条上。
3)通过从测量到的各压花部位22(或其它包含指示构件29的试样的其它部分)的灰度级中减去非压花区24(或其中层未改性的试样的其它部分)的灰度级来计算灰度差。然后，以二十个数据点的平均值来表示计算得到的所关心的产品的各数据点的各个灰度差。
4)测量湿态或干燥状态的灰度差。
尽管已阐明和描述了本发明的特定的实施方案，但对于本领域熟练技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围下，可作出各种其它的改变和变更。
权利要求
1.一种一次性纸制品，包括至少一层相对低定量的纸，优选是至少通过层合粘合剂连接的两层；和排列在所述至少一层部分上的指示构件，当用基本透明的含水液体湿润所述相对低定量纸时，该构件提供维持所述相对低定量纸希望的性能的视觉信号，其中所述指示构件包含不连续元件的图案；和当所述一次性纸制品处于干燥状态时，所述指示构件在视觉上基本无法识别的，并且当所述一次性纸制品从所述干燥状态转变成湿态时，所述指示构件在视觉上是可识别的，优选所述的视觉可识别性通过所述湿态和所述干燥状态之间至少64个灰度单位的灰度差来测量。
2.根据权利要求1的一次性纸制品，其中，所述层合粘合剂还包含不透明剂，所述不透明剂使所述的层合粘合剂起所述指示构件的作用，优选所述不透明剂的折射率大于约1.55。
3.根据权利要求2的一次性纸制品，其中，所述的不透明剂选自有机和无机颜料所组成的组。
4.根据权利要求1的一次性纸制品，其中所述的指示构件包含油墨。
5.根据权利要求1的一次性纸制品，其中，所述的至少一层还包含至少两个具有不同纤维组合物的区域，所述纤维组合物包含各种纤维的混合物，其中所述区域的至少之一的所述的纤维组合物至少包含一种纤维，当用所述的含水液体湿润所述制品时，该纤维的折射率明显不同于包含在所述区域的剩余部分中的纤维的折射率，所述折射率差提供了所述的指示构件。
6.根据权利要求1的一次性纸制品，其中所述的至少一层还包含至少两个区域，其中，所述区域之一不大量吸收所述的含水液体，不吸收大量所述含水液体的所述区域提供所述的指示构件。
7.根据上述权利要求之一的一次性纸制品，其中所述的图案还包含连续的元件。
8.根据上述权利要求之一的一次性纸制品，其中所述的指示构件通常排列在所述的两层之间。
9.根据上述权利要求之一的一次性纸制品，其中至少部分所述的指示构件相对于所述层合粘合剂以一定的间距排列。
10.根据上述权利要求之一的一次性纸制品，其中所述的层包含第一和第二层，所述的层备有压花区，所述压花区包含具有远端的压花，其中所述的层合粘合剂施加至所述压花的至少部分的所述远端上。
全文摘要
本发明披露了一种一次性纸制品,如毛巾纸,该纸制品备有指示构件,所述构件以不连续的或不连续/连续的图案排列在所述的一次性纸制品中。甚至在用基本透明的含水液体湿润一次性纸制品之后,所述指示构件也能给使用者提供维持一次性纸制品所希望性能的视觉可识别的信号。当该一次性纸制品用基本透明的含水液体湿润时,本发明的一次性纸制品的湿灰度差至少约为64个灰度单位。
文档编号D21H27/32GK1185819SQ96194305
公开日1998年6月24日 申请日期1996年3月27日 优先权日1995年4月24日
发明者马克·J·斯坦哈特, 唐·N·博特曼, 弗雷德里克·M·约菲, 巴巴拉·A·路德维格, 保罗·D·特罗克汉, 巴里·R·西尔伯 申请人:普罗克特和甘保尔公司