专利名称：蓬松且平滑的纸幅的制造方法
技术领域：
本发明提供一种形成湿铺纸幅的方法。该方法包括下列步骤在有孔成形件上形成造纸纤维的初期纸幅，初期纸幅具有第一表面和第二表面；将纸幅传送到纸幅支承装置上，该纸幅支承装置包括具有第一纸幅接触表面和第二纸幅接触表面的朝向纸幅侧，其中第一和第二纸幅接触表面之间的标高差小于初期纸幅的厚度；向纸幅浓度在约10％至60％之间的纸幅第一表面加印预定图案；将纸幅传送到加热干燥表面上，其中几乎所有的纸幅第二表面邻近加热干燥表面设置；和使纸幅从加热干燥表面起皱。
形成初期纸幅的步骤最好包括形成具有纤维脱胶剂的初期纸幅。在一个实施例中，形成初期纸幅的步骤包括形成多层纸幅，其中初期纸幅的中间层包括纤维脱胶剂。
在一个实施例中，纸幅支承装置包括脱水毡层，且在第一和第二纸幅接触表面之间的标高差小于约6.0mils，更为优选的是小于约2.0mils。
本发明涉及纸结构，特别是涉及既蓬松又平滑的薄纸纸幅，还涉及制造这种薄纸纸幅的方法。
诸如卫生薄纸，纸巾，和面巾纸的纸结构被广泛用在家庭和工业中。为了使这种薄纸产品更受使用者喜爱，已经作了很多努力。
一种能提供受使用者喜爱的既蓬松又柔软的纸幅的方法在1976年11月30日授予Morgan等人的美国专利3,994,771中公开，该专利在此被引作参考。改进的蓬松柔软特性可以通过双向交错的挤压和非挤压区提供，如1980年3月4日授予Trokhan的美国专利4,191,609所示，该专利在此被引作参考。
另外一种能制造更受使用者喜爱的薄纸产品的方法是干燥纸结构以赋予薄纸产品更蓬松，更大的拉伸强度和撕裂强度。按这种方式制造的纸结构的实例在1987年1月20日授予Trokhan的美国专利4,637,859中进行了描述，该专利在此被引作参考。美国专利4,637,859示出了分散在整个连续网状结构中的离散的圆拱形凸起，该专利在这里被引作参考。连续网状结构可以提供强度，同时相对较厚的圆拱可以提供柔软性和吸湿性。
在美国专利4,637,859中公开的造纸方法的缺点是，这种纸幅会相对地增加能量而且昂贵，并且通常需要使用穿透空气干燥设备。另外，在美国专利4,637,859中公开的造纸方法会限制纸幅在Yankee干燥鼓上被最后干燥的速度。这种限制被认为是由于，至少部分由于，在将纸幅传送到Yankee鼓上之前施加到纸幅上的加花图案。具体说，在U.S.4,637,859中描述的分离圆拱不会象在U.S.4,637,859描述的连续网状结构在Yankee鼓上那样有效地被干燥。因此，对于给定的浓度水平和单位重量，在Yankee鼓上可以操作的速度是有限的。
下述文献示出了另外的制造纸幅的方法，因此被引作参考1995年6月29日以Ampulski等人的名义公开的美国优先权为1993年12月20日的国际申请WO 95/17548；1996年1月11日以Trokhan等人名义公开的美国优先权日为1994年6月29日的国际申请WO 96/00812；1996年1月11日以Phan的名义公开的美国优先权日为1994年6月29日的国际申请WO96/00814；1996年9月17日授予Trokhan等人的美国专利5,556,509；和1996年8月27日授予Phan的美国专利5,549,790。
美国专利4,326,000；4,000,237；和3,903,342表述了具有将纸张的表面以图案连接起来的弹性粘接剂的片状纸材。这种方法具有的缺点是，使用粘接材料相对较昂贵，并且难于控制生产速度。而且，弹性粘接材料会减低纸幅的吸湿性。
通过使用一个或多个压力毡在挤压辊隙中挤压纸幅而制造的传统薄纸可以相对较高的速度制造。传统挤压纸，一旦干燥之后，可被压印以对纸幅加花，并增加纸幅的宏观厚度。例如，在薄纸产品已经干燥后在薄纸产品上压印图案是很普通的。
但是，压印处理通常会在损失结构其它特性的前提下对纸结构加上一个美丽的外观。具体说，对干燥纸幅进行印花会撕裂纤维素结构中纤维之间的粘接。这种撕裂的原因是，在初期纸幅纤维浆干燥之前，粘接已经形成并且固定。纸结构干燥后，通过印花使纤维在垂直于纸结构的平面内运动而破坏纤维与纤维的粘接。粘接断裂会造成干燥纸幅的拉伸强度的降低。另外，印花通常在纸幅从干燥鼓上起皱之后进行。起皱之后的印花会撕裂加到纸幅的起皱图案。通过对起皱图案的压紧和拉伸，在起皱之后的印花会在纸幅的一部分中消除起皱图案。这种结果是不理想的，因为起皱图案提高了干燥纸幅的柔软性和柔顺性。
造纸领域的科学家和工程师为改进制造柔软，有强度，吸湿性好的并且能以较低的成本有效干燥的薄纸的方法进行了不懈的研究努力。
因此，本发明的一个目的是提供一种纸幅和一种制造允许以相对较低能量和费用较快地干燥的多区域纸幅的方法。
本发明的另一目的是提供一种制造多区域纸幅的方法，该多区域纸幅可以在现有的造纸机(传统的或者具有穿透空气干燥能力的)加工，不需要对造纸机进行实质性的修改。
本发明的又一目的是提供一种纸幅和一种用于制造纸幅的方法，该纸幅具有至少两个不同的并可通过下述一个或多个特征区分的非印花的区域厚度，标高，浓度和单位重量。
本发明的又一目的是提供一种纸幅和一种用于制造纸幅的方法，该纸幅具有提高的蓬松厚度，松密度(bulk density)，和吸湿能力，具有相对加花表面和相对平滑的相反表面，由此可同时提供使用者需要的纸产品的蓬松度和柔软度。
本发明的又一目的是提供一种纸幅和一种制造纸幅的方法，该纸幅几乎不需要会对吸湿性产生不良影响的诸如弹性粘接材料的粘接材料。
本发明提供一种制造湿铺纸幅的方法。该方法包括下列步骤在有孔成形件上形成造纸纤维的初期纸幅，初期纸幅具有第一表面和第二表面；将纸幅传送到纸幅支承装置，该装置包括具有第一纸幅接触表面和第二纸幅接触表面的朝向纸幅侧，其中在第一和第二纸幅接触表面之间的标高差小于初期纸幅的厚度；在纸幅支承在纸幅支承装置上；将纸幅部分干燥到浓度为约50％至70％；将预定图案加印到纸幅的第一表面上，同时保持第二表面的大致平滑、宏观单一平面的构型；靠近热干燥表面定位纸幅的第二表面；在加热干燥表面干燥纸幅；和将纸幅从干燥表面起皱。
形成初期纸幅的步骤最好包括形成具有纤维脱胶剂的初期纸幅。在一个实施例中，形成初期纸幅的步骤包括形成多层初期纸幅，其中初期纸幅的中间层包括脱胶剂。
在一个实施例中，纸幅支承装置包括设置在纺织股线织物上的树脂层，其中第一纸幅接触表面是由位于纺织股线的交叉点上的不连续的棱纹提供的。在第一和第二纸幅接触表面之间的标高差小于2mils，更优选的是标高差小于约1.0mils。
尽管本发明以明确指明本发明权利要求保护范围的权利要求书为结尾，但通过下面接合附图的描述，本发明将得到更好的理解，其中类似的元件用相同的附图标记指明。附图中
图1是示出根据本发明一个实施例的纸结构的第一表面的平面图，纸结构具有第一的相对较薄连续网状区域和多个分散在整个连续网状区域中的相对较厚的离散区域；图2是沿图1中的2-2线截取的纸结构的剖面图，示出了设置在连续网状区域的平面中的相对较厚，离散区域；图3是在图1和2示出的纸结构类型的横截面显微照相；图4是在图1和2示出的纸结构类型的第一表面的照片；图5是在图1和2示出的纸结构类型的第二表面的照片；图6是在美国专利4,637,859中示出的纸结构类型的剖面图；图7A是在美国专利4,637,859中示出的纸结构类型的剖面的显微照相；图7B是在美国专利4,637,859中示出的纸结构类型的一侧的平面图；图7C是图7B的纸幅的另一侧的平面图；图8A是用于制造如图1和2所示类型的纸幅的装置的平面图，该装置包括脱水毡层和结合在脱水毡层上的纸幅加花层，并具有连续网状纸幅接触顶表面；图8B是图8A中装置的沿图8A中的线8B截取的剖面图；图8C是包括脱水毡层和纸幅加花层的装置平面图，网幅加花层包括离散网幅接触表面；图9A示出了用于制造纸幅的具有如图8A和8B所示装置的造纸机；图9B示出了将纸幅传送到如图8B所示的装置上以形成具有与装置贴合的第一表面和大致平滑的第二表面的纸幅；图9C示出了放置在图8B所示的装置上的纸幅，其被运送到真空压力辊和Yankee干燥鼓之间以将图案压印到纸幅的第一表面上，并使纸幅的第二表面附着在Yankee鼓上；图9D示出了包括图2所示类型的两个纸幅的两片薄纸的剖面图，其中相对平滑的第二表面朝外；图10是根据本发明又一实施例制造的纸幅的剖面图，并示出了设置在连续网状区域的平面内的相对较厚的离散区域，其中每个离散区域环绕一个或多个离散致密区；图11是图10所示类型纸结构的剖面的显微照相；图12是图10所示类型纸结构的第一表面的照片；图13是图10所示类型纸结构的第二表面的照片；图14A是用于制造图10所示类型纸结构的装置的平面图，该装置包括结合到由纺织线股形成的有孔元件上的纸幅加花层；图14B示出图14的装置的剖视图；图15A示出了使用图14A和14B的装置制造纸幅的造纸机；图15B示出了传送到图14B中的纸幅，以形成具有与装置贴合的第一表面和大致平滑的第二表面的纸幅；图15C示出了放置在图14B所示的装置上的纸幅，其被运送到压力辊和Yankee干燥鼓之间以将图案压印到纸幅的第一表面上，并使纸幅的第二表面附着在Yankee鼓上；图16是根据本发明一个实施例制造的一种纸幅的剖面图，其中纸幅包括具有脱胶层的多纤维层。
图1-2示出了根据本发明一个实施例制造的纸幅20，图3-5是图1和2所示纸结构的相片。为了比较，图6和7A-C示出了美国专利4,637,859中描述的类型的纸幅。
根据本发明一个实施例制造的纸幅包括相对较薄区域和相对较厚区域。其中相对较厚区域设置在相对较薄区域的平面中。该纸幅是湿法铺敷的，并基本上不必干燥印花。参考图1-5，纸幅20分别具有第一和第二相对的表面22和24。纸幅20包括相对较薄的连续网状区域30，厚度用K表示。与区域30邻接的表面22的部分用32指明，与区域30邻接的表面24的部分用34指明。
纸幅20还包括分散在整个连续网状区域30上的多个相对较厚的区域50。相对较厚区域50的厚度用P表示，并且是从连续网状区域30的表面32延伸出的。与区域50邻接的表面22的部分用52指明，与区域50邻接的表面24的部分用54指明。厚度P大于厚度K。较优选的是，P/K的比值至少约为1.5。参考图3，P至少约0.3mm，较优选的是至少约0.40mm。K小于约0.25mm，更优选的是小于约0.20mm.
连续网状区域30和离散的，相对较厚区域50都可以是通过诸如起皱而缩短的。在图1-2中，连续网状区域的皱纹用35指明，并且大致垂直机器方向延伸。类似的，离散的相对较厚区域50也可以缩短以具有皱纹55。
连续网状区域30可以是在美国专利4,637,859中公开的具有相对较高的密度，宏观单一平面连续网状区域。相对较厚区域50可如在美国专利4,637,859中公开的，具有相对较低的密度，并且可以是双向交错排列的。
相对较厚区域50设置在连续网状区域30的平面内。网状区域30的平面的标高大致由平面23说明(在图2中以直线表示)。表面23位于表面32和表面34的中间。尽管网状区域30的平面在图2中所示出的是平直的，但是应该理解“网状区域30的平面”可以包括具有曲面的表面。
“设置在连续网状区域30的平面内”这句话的描述，意味着相对较厚区域50包括在表面23之上和之下延伸的部分。如图2所示，较厚区域50的部分沿假想直线25延伸。沿假想直线25延伸的区域50的部分分布在表面23的上方和下方，由此直线25与表面52的交点位于表面23之上，直线25与表面54的交点位于表面23之下。
测量厚度P和K的过程，以及确定表面23的位置从而判断区域50是否设置在区域30的平面23内的过程在下文的“厚度和标高的测量”中进行描述。
与图1-2所示的纸幅对照，在图6中示出的美国专利4,637,859公开的纸幅80不具有设置在连续网状区域平面内地相对较厚区域。美国专利4,637,859公开了分布在网状区域83的平面中的圆拱84。在图6中，圆拱84并不设置在网状区域83的平面内。如图6所示，圆拱84的下表面设置在图6所示的表面23的上方。在美国专利4,637,859中公开的纸幅类型的显微照相如图7A所示，并且该类纸幅的相对朝向表面在图7B和图7C中示出。
因此，在图1和2中示出的纸幅20可以具有连续网状区域30的强度优点，以及从相对较厚区域50产生的松密度，宏观厚度，吸湿性和柔软性的优点，而且与美国专利4,637,859公开的纸幅类型相比具有相对平滑的表面24。
具体说，纸幅20的表面平滑度比值大于约1.15，较优选的是大于约1.20，更优选的是大于约1.25，更优选的是大于约1.30，最优选的是大于约1.40，这里的表面平滑度比值是用表面22的表面平滑度值除以表面24的表面平滑度值。
在一个实施例中，纸幅20的表面24的表面平滑度值小于约900，更优选的是小于约850。相对平面22的表面平滑度值至少约为900，更优选的是至少约为1000。
表面的表面平滑度值的测量方法在下文中的“表面平滑度”中进行描述。一个表面的表面平滑度值在表面纹理越粗和越不平滑时值越大。因此，相对较低的表面平滑度值表示相对平滑的表面。
与本发明的纸幅20相对照，在美国专利4,637,859中公开的纸幅类型样品表现出的表面平滑度比值约为1.07，在相对表面上的表面平滑度值约为993和1065。
纸幅20的一个优点是，组合了能提供柔软性的相对平滑表面24，能提供相对较高蓬松性和吸湿性的相对较厚区域50，以及为提高强度而被压缩的相对较薄、密度相对较高的网状区域30。因此，如下文所述，纸幅20可以被相对较快而高效地成形和干燥。
具有相对平滑表面24的纸幅20在具有平滑朝外表面的多层薄纸的制造中十分有用。例如，两个或更多的纸幅20可以结合在一起而形成多层薄纸，从而多层薄纸的两个朝外表面由纸幅20的表面24构成，而外层的表面22则朝向内侧。这种多层薄纸可具有由分布在整个连续网状区域中的相对较厚的区域产生的强度和蓬松优点，而且呈现出消费者接触得到的相对平滑和柔软的朝外表面。
在图9D中示出了这种两层薄纸的实例。纸幅20可通过任何合适的方式以面对面的关系结合在一起，所示合适的方式包括但不限于粘接，机械接合，超声接合，以及这些方法的组合。
纸幅20的单位重量为约7克至70克每平方米。纸幅20的宏观厚度至少约为0.1mm，更优选的是至少约为0.2mm，而松密度至少约为0.12克/立方厘米(单位重量除以宏观厚度)。测量单位重量，宏观厚度和松密度的过程将在下文中描述。
如图1-2所示类型的纸幅20的吸湿能力至少为约20克/克。测量吸湿能力的方法将在下文中描述。因此，纸幅20表现出高蓬松度纸幅所具有的吸湿性能优点，而且还有通常为传统毡压薄纸所具有的相对平滑表面的优点。
纸幅支承装置图8A和图8B示出了用在如图1和2所示类型纸幅的制造中的纸幅支承装置200。纸幅支承装置200包括脱水毡层220和纸幅加花层250。纸幅支承装置200可呈连续带状形式，用于在造纸机上干燥纸幅并对纸幅加花。纸幅支承装置200具有第一朝向纸幅侧202和第二背对纸幅侧204。在图8A中是第一朝向纸幅侧202朝向观察者时观察到的纸幅支承装置200。第一朝向纸幅侧202包括第一纸幅接触表面和第二纸幅接触表面。
在图8A和图8B中，第一纸幅接触表面是毡层220的第一毡表面230。第一毡表面230设置在第一标高231上。第一毡表面230是纸幅接触毡表面。毡层220还具有背对的第二毡表面232。
在图8A和8B中，第二纸幅接触表面是由纸幅加花层250提供的。结合到毡层220的纸幅加花层250在第一标高261上具有纸幅接触顶表面260。当纸幅被运送到纸幅支承装置200上时，第一标高231和第二标高261的差小于该纸幅的厚度。表面260和230可以设置在同一标高上，从而使得标高261和231相同。或者，表面260可以稍微高于表面230，或者表面230可以稍微高于表面260。
标高中的差可以大于或等于0.0mil，并小于8.0mil。在一实施例中，标高差小于约6.0mil(0.15mm)，更优选的是小于约4.0mil(0.10mm)，而最优选的是小于约2.0mil(0.05mm)，以保持相对平滑表面24，如下文所述。
脱水毡层220是透水的，并且能接收和容纳从造纸纤维的湿纸幅压出的水。纸幅加花层250是不透水的，并且不接收和容纳从造纸纤维的湿纸幅压出的水。纸幅加花层250可具有连续网状接触顶表面260，如图8A所示。或者，纸幅加花层可以是不连续的或半连续的。不连续的顶表面260在图8C中示出。
纸幅加花层250最好包括光敏树脂，其可作为液体淀积在第一表面230上，随后通过光照射硬化，使得纸幅加花层250的一部分穿透第一毡表面并且由此牢固地粘接在其上。纸幅加花层250最好并不延伸穿过毡层220的整个厚度，而是延伸穿过小于约毡层220厚度的一半，以保持纸幅支承装置200的柔性和可压缩性，具体说是毡层220的柔性和可压缩性。
合适的脱水毡层220包括例如通过针缝而接合到由纺织长丝244形成的支承结构上的天然或合成纤维的无纺棉胎240。制造无纺棉胎的合适的材料包括但不限于诸如羊毛的天然纤维和诸如聚酯和尼龙的合成纤维。构成棉胎240的纤维纤度在约3克至约20克每9000米纤维长度之间。
毡层220可具有分层结构，并且可包括不同纤维类型和尺寸。毡层220的构成应能促进从纸幅接收的水从第一毡表面230向第二毡表面232的传输。毡层220可具有邻近第一毡表面230设置的更细的，相对更紧实的纤维。与毡层220在邻近第二毡表面232处的密度和孔尺寸相比，毡层220在靠近第一毡表面230处具有相对较高的密度和相对较小的孔尺寸，从而将进入第一表面230的水运离第一表面230。
脱水毡层220的厚度大于约2mm。在一个实施例中，脱水毡层220的厚度在约2mm至约5mm之间。
国际公开中1996年1月11日公开的WO 96/00812，1996年8月22日公开的WO 96/25555；1996年8月22日公开的WO 96/25547，以上文献的发明人都是Trokhan等人；在1996年8月22日提交的名为“Method forApplying a Resin to a Substrate for Use in Papermaking”的美国专利申请08/701,600；1996年4月30日提交的名为“High Absorbence/LowReflectance Felts with a Pattern Layer”的美国专利申请08/640,452；在1996年6月28日提交的名为“Method of Making Wet Pressed Tissue Paper withFelts Having Selected Permeabilities”的美国专利申请08/672,293，这些文献被引作参考，以公开将光敏树脂施加到脱水毡上和公开合适的脱水毡为目的。
脱水毡层220的空气透过率低于约200标准立方英尺/分钟(scfm)，这里以scfm为单位的空气透过率是，在脱水毡厚度两侧压差约为0.5英寸水柱的情况下，每分钟穿过毡层一个平方英寸面积的空气的立方英尺数量。在一个实施例中，脱水毡层220的空气透过率在约5至200scfm之间，更优选的是低于约100scfm。
脱水毡层220的单位重量在约800至2000克/平方米之间，平均密度(单位重量除以厚度)在约0.35克/立方厘米至约0.45克/立方厘米之间。纸幅支承装置200的空气透过率低于或等于毡层220的透过率。
一种合适的毡层220是由Appleton Mills Company of AppletonWisconsin制造的Amflex 2 Press Felt。毡层220的厚度约为3mm，单位重量约为1400克/平方米，空气透过率约为30scfm，并具有双层支承结构，该支承结构具有3股多丝的顶部和底部经线及4股缆状单丝的垂直于机器方向的纬线。棉胎240可包括聚酯纤维，其在第一表面230上的纤维纤度约为3但尼尔，而在第一表面230之下的棉胎衬底中的纤度在约10-15但尼尔之间。
在图8A中示出的纸幅支承装置200具有纸幅加花层250，其具有连续的网状纸幅接触顶表面260，该表面中具有多个离散的开口270。开口270的合适形状包括但不限于，圆形，在机器方向(图8A中的MD)加长的椭圆形，多边形，不规则形状，或这些形状的组合。如图8A所示，连续网状顶表面260的投影表面面积是纸幅支承装置200投影面积的约5％至75％，并且最好是装置200的投影面积的25％至50％。
在图8A所示的实施例中，连续网状顶表面260在装置200的每平方英寸投影面积中具有小于约700个离散的开口，并且最好如图8A所示在装置200的每平方英寸投影面积中具有约10个至约400个离散的开口270。离散开口270可以如1987年1月20日授权的美国专利4,637,859中公开的那样，在机器方向(MD)或垂直于机器方向双向交错排列。在一个实施例中，开口270可以是交叠的，或者是双向交错排列的，开孔尺寸和间隔的设计使得在机器方向和垂直于机器方向开口270的边缘都能彼此延伸穿过，使得平行于机器方向或垂直于机器方向所划的任何直线将穿过至少一些开口270。
造纸方法描述根据本发明的纸结构20可以通过如图9A，9B和9C所示的造纸装置制造。参考图9A，在本发明的纸结构20的制造方法开始，是提供处于浆液状态的造纸纤维的含水悬浮液，并将造纸浆液从顶箱500淀积到有孔的透水的成形件，例如成形带542上，随后，形成由成形带542支承的造纸纤维的初期纸幅(embryonic web)543。为了简化，成形带542表示成单一的，连续的改良型造纸长网。应该理解的是，也可以使用本领域公知的任何不同的双丝网成形件。
各种形式的木浆通常包括在本发明中使用的造纸纤维。但是，也可以使用其它纤维素纤维，诸如棉衬，蔗渣，尼龙等的纤维浆，并且所有这些都是要求保护范围内的。在这里，有用的木浆包括诸如牛皮纸浆，亚硫酸盐和硫酸盐纸浆，以及包括诸如磨制木浆，热机纸浆和化学-热机纸浆(CTMP)的机械纸浆。另外也可以采用从落叶的和针叶的树木中得到的纸浆。
硬木纸浆和软木纸浆以及这两种纸浆的混合物都可以被采用。在这里“硬木纸浆”是指从落叶树木(被子植物)的木质材料中得来的纤维纸浆；“软木纸浆”是指从针叶树木(裸子植物)的木质材料中得来的纤维纸浆。诸如桉树的具有平均纤维长度约为1.00mm的硬木纸浆特别适于下文所述的柔软性特别重要的薄纸幅；而具有平均纤维长度约为2.5mm的软木牛皮纸浆则优选用在要求强度的场合。从再生纸得来的纤维也可以用于本发明，再生纸可以包括上述任一种纤维，同时还包括其它诸如填料、粘接剂等用于促进原始造纸的非纤维材料。
纸的配料中可包括不同的添加剂，包括但不限于诸如湿强度粘合材料、干强度粘合材料的纤维粘合材料和化学软化成分。合适的湿强度粘合剂包括但不限于如由Hercules Inc.Wilmington，Delaware提供的注册商标为KYMENE557H的聚酰胺-表氯醇树脂的材料。合适的暂时湿强度粘接剂包括但不限于诸如由National Starch Chemical Corporation，New York，NewYork.销售的商品名为NATIONAL STARCH78-0080的改性淀粉粘接剂。合适的干强度粘接剂包括诸如羧甲基纤维素和阳离子聚合物(如ACCO711)的材料。ACCO系列的干强度材料可以从American Cyanamid Company ofWayne，New Jersey购得。
较优选的是，淀积在成形网上的纸配料中包括在纸幅干燥时防止一些纤维形成纤维胶结的脱胶剂。脱胶剂与在干燥起皱工序中提供给纸幅的能量结合会造成纸幅的一部分更加蓬松(debulk)。在一个实施例中，脱胶剂可以被施加到形成位于两个或更多层之间的中间纤维层的纤维中。中间层作为纤维外层之间的脱胶层。由此起皱能量则沿脱胶层使纸幅的一部分更加蓬松。纸幅的更加蓬松可以造成空穴310(图16)。
结果，纸幅可以制作成具有相对光滑的表面，用以在Yankee上进行有效干燥。但是，由于在起皱刮刀上的再蓬松，干燥的纸幅还可具有不同的密度区，包括连续网状的相对高密度区和离散的相对低密度区，这是由起皱工序产生的。
合适的脱胶剂包括诸如那些在1994年1月18日授予Phan等人的美国专利5,279,767中公开的化学软化成分。合适的化学可降解的化学软化成分在1994年5月17日授予Phan等人的美国专利5,312,522中公开。美国专利5,279,767和5,312,522在这里被引作参考。这些合适的化学软化成分可以用作脱胶剂，用于防止在构成纸幅的一层或多层纤维中的纤维与纤维的胶结。
一种合适的用于在构成纸幅20的一层或多层纤维中提供纤维脱胶的软化剂使包括DiEster di(接触硬化)Tallow Dimethyl Ammonium Chloride的造纸添加剂。一种合适的软化剂是可以从Witco Company of Greenwich，CT购得的ADOGEN牌的造纸添加剂。
虽然也可以采用不是水的液体中的悬浮液，但初期纸幅543最好是从含水的造纸纤维悬浮液制备的。纤维悬浮在载体中，浓度为约0.1％至0.3％。悬浮液，纸浆，纸幅，或其它系统的百分浓度定义为将在系统中考虑到的干纤维的重量除以系统的整个重量的商再乘以100。纤维重量常常是基于骨状干纤维表述的。
初期纸幅543可以在连续的造纸工序中形成，如图9A所示，或者，可采用诸如手巾制造工序的分批工序。在造纸悬浮液淀积在成形带542上之后，通过用本领域技术人员公知的技术去除含水的悬浮介质的一部分来加工初期纸幅543。初期纸幅通常是单一平面的，并且通过使用任何合适的成形带542而将初期纸幅加工成具有大致平滑的，宏观上为单一平面的第一和第二表面。
真空箱，成形板，浮筒及类似物可以用来实现将水从悬浮液中去除。初期纸幅543与成形带542一起绕回转辊子502前进，并且被带到纸幅支承装置200的附近。
制造纸结构20的下一步包括将初期纸幅543从成形带542传送到装置200上，并将传送来的纸幅(在图9B中用545指明)支承在装置200的第一侧202上。在纸幅被传送到装置200的点上，初期纸幅的浓度最好在约5％至20％之间。
纸幅被传送到装置200，使得被传送纸幅545的第一表面547被装置200的表面202支承并与之贴合，纸幅545的一些部分支承在表面260上，而纸幅的另外一些部分支承在毡表面230上。纸幅的第二表面549保持处于大致平滑、宏观为单层的构型。参考图9B，纸幅支承装置200的表面260和表面230之间的标高差足够小，使得初期纸幅在被运送到装置200时其第二表面保持大致平滑且宏观为单层。具体说，表面260和表面230在标高上的差应该小于在传送点初期纸幅的厚度。
将初期纸幅543传送到装置200上的步骤，至少部分上，可通过向初期纸幅施加有差别的流体压力而实现，例如，初期纸幅543可以通过在图9A中示出的真空源600(例如真空靴或真空辊)而被真空地从成形带542传送到装置200上。一个或多个附加的真空源620可以设置在初期纸幅传送点的下游，以提供进一步的脱水。
纸幅545在装置200上沿机器方向(图9A中的MD)被送到位于真空压辊900和加热Yankee干燥鼓880的坚硬表面之间的辊隙800中。参考9C，蒸汽罩2800被设置在辊隙800的上游。在纸幅545的表面547被送过真空压力辊900的真空提供部分920时，蒸汽罩2800将蒸汽导入到纸幅545的表面549上。
蒸汽罩2800安装在与提供真空提供部分920的一部分相对的位置上。真空提供部分920将蒸汽吸入纸幅545和毡层220。由真空2800提供的蒸汽加热了纸幅545和毡层220中的水，由此减少了纸幅和毡层220中的水的粘性。因此，纸幅和毡层220中的水可以更容易地由辊子900提供的真空去除。
蒸汽罩2800在小于约15psi的压力下，可以对每磅干燥纤维提供约0.3磅饱和蒸汽。真空提供部分920在表面204可提供约8至12英寸汞柱的真空，优选的是约3至12英寸汞柱的真空。合适的真空压力辊900是由Winchester Roll Products生产的抽吸压力辊。合适的蒸汽罩2800是由Measurex-Devron Company of North Vancouver，British Columbia，Canada制造的，型号为D5A。
真空提供部分920与真空源(未示出)相连通。真空提供部分920相对于辊子900的转动表面910静止。表面910可以是钻孔的或开槽的表面，真空通过该表面被施加到表面204上。表面910在图9C所示的方向转动。当纸幅和装置200运行通过蒸汽罩2800和辊隙800时，真空提供部分920在纸幅支承装置200的表面204上提供真空。尽管示出了一个的真空提供部分920，在其它的实施例中，可以设置分离的真空提供部分，每个部分在装置200绕辊子900前进时在表面204上提供不同的真空。
Yankee干燥器通常包括蒸汽加热钢鼓或铁鼓。参考图9C，纸幅545支承在装置200上地被运送到辊隙800中，使得纸幅的大致平滑的第二表面549可以被传送到表面875上。在辊隙的上游，在将纸幅传送到表面875上的一点之前，喷嘴890向表面875施加粘结剂。
粘接剂可以是聚乙烯醇基的粘接剂。或者，粘接剂可以是由HerculesCompany of Wilmington Delaware制造的CREPTROL牌粘接剂。也可以使用其它的粘接剂。通常，在一些实施例中，被传送到Yankee鼓880上的纸幅的浓度大于约45％，可以使用聚乙烯醇基的起皱粘接剂。而当浓度低于约40％时，可以使用诸如CREPTROL牌的粘接剂。
粘接剂可以直接施加到纸幅上，或间接施加到纸幅上(例如通过施加到Yankee表面875)等多种方式。例如，粘接剂可以微滴的形式喷洒到纸幅上，或喷洒到Yankee表面875上。或者，粘接剂也可以通过传送辊或刷子施加到表面875上。在另外的实施例中，起皱粘接剂可以在造纸机的湿端施加到纸配料上，例如将粘接剂加到顶箱500中的纸配料中。每吨在Yankee鼓880上干燥的纸纤维可以加入大约2磅至约4磅的粘接剂。
当纸幅在装置200上运载并通过辊隙800时，辊子900的真空提供部分920在纸幅支承装置200的表面204上提供真空。而且，当纸幅在装置200上运载并通过辊隙800时，在真空压力辊900和干燥器表面880之间，纸幅支承装置200的纸幅加花层250将与表面260相对应的图案加到纸幅545的第一表面547上。由于第二表面549是大致平滑、宏观的单一平面的表面，在纸幅被运送通过辊隙800时，几乎全部的第二表面549被定位并粘接在干燥表面875上。在纸幅被运送通过辊隙800时，第二表面549被支承在平滑表面875上，以保持大致的平滑、宏观的单一平面构型。因此，预定的图案加到纸幅545的第一表面547上，而第二表面549则保持大致平滑。当纸幅545被送到表面875上并且表面260的图案被加到纸幅上时，纸幅545的浓度最好在约20％至约60％。
在纸幅被送过辊隙800时，据信在加热表面875可以使纸幅545中的水沸腾。而且，据信真空压力辊900提供的真空可以将沸腾的水从纸幅通过毡层220上未被纸幅加花层250覆盖的部分抽出。
不必用理论限制，据信作为使几乎所有第二表面549都定位在Yankee表面875上的结果，纸幅545在Yankee上的干燥要比纸幅可能发生的只有第二表面的选择部分放置在Yankee的情况下更为有效。具体说，据信通过将大致全部第二表面549定位在Yankee表面875上，则同时具有蓬松性，柔软性，且单位重量至少为约8lbs/3000平方英尺，优选的是至少为约10lbs/3000平方英尺的上述加花纸幅可以在Yankee鼓880上从浓度低于约50％，更优选的是低于约30％，被干燥到浓度至少为约90％，更优选的是至少约95％，同时在纸幅速度至少约为4500英尺/分钟，更优选的是至少约为5000英尺/分钟的情况下，以每小时至少约11吨的脱水率进行脱水。
具体说，相信本发明允许单位重量至少约为8磅/300平方英尺，更优选的是至少为约10磅/平方英尺的纸幅545在Yankee鼓的速度至少约为4500英尺/分钟的情况下能在Yankee鼓上从相对较低的浓度被干燥到相对较高的浓度。特别是，据信本发明允许具有上述单位重量特征的纸幅545在Yankee鼓的速度至少约为4500英尺/分钟，更优选的是至少约为5000引出/分钟，最优选的是至少为约6000英尺/分钟的情况下，能在Yankee鼓上从浓度低于约30％，更优选的是浓度低于25％(当纸幅被传送到鼓880上时)被干燥到浓度至少为约90％，更优选的是至少为约95％(当纸幅通过起皱而从鼓上移开时)。
为了进行对比，据信，在美国专利4,637,859公开的，具有连续网状和分散圆拱的，并且单位重量至少为约10磅/3000平方英尺的纸的干燥时，如果要将纸在Yankee鼓上从浓度约30％干燥到90％，Yankee干燥器的速度不能象3500英尺/分钟那么高。通常，在美国专利4,637859中公开的纸类型在Yankee鼓的上游被预干燥以使其到达Yankee鼓时的浓度为约60％至70％。不必由理论限定，相信如果美国专利4,637,859中公开的纸类型不使用预干燥器干燥，则Yankee干燥器的速度被限制到低于约3000英尺/分钟。
制造纸结构20的最后一步包括用刮刀1000使纸幅545从表面875起皱，如图9A所示。不必由理论限定，相信由刮刀1000对纸幅545加入的能量，对纸幅的至少一些部分，特别是那些未被纸幅加花表面260进行印花的那些部分，进行了蓬松或松散。因此，用刮刀1000使纸幅从表面875起皱的步骤提供了一种纸幅，其具有与加到纸幅第一表面上的图案相对应的第一密实相对较薄区域，和第二相对较厚区域。通常，刮刀的倾角约25度，并相对于Yankee干燥器设置，以提供约为81度的冲击角。
示出的纸结构20由于在连续区域30和离散区域50中都已起皱而表现出缩短。在区域30中的起皱频率与在区域50中的起皱频率不同。通常，在区域50中的起皱频率低于在连续网状区域30中的起皱频率。
在另一实施例中，纸幅加花装置200可以具有树脂加花层250，其形成了接合在脱水毡层220上的多个分离的纸幅接触顶表面260，如图8C所示的平面图。在图8C中，纸幅接触毡表面230为环绕分散的表面260的连续网状形式。这种装置可以用于形成根据本发明的纸幅，其中纸结构包括多个分散在相对较厚的连续网状区域中的相对较薄的离散区域。
在本发明的另外的实施例中，纸幅支承装置200可包括设置在具有纺织股线织物的有孔背景元件上的树脂层。参考图14A-15C，装置200可包括设置在纺织织物1220的树脂层250。树脂层250可包括形成了离散开口270的连续网状的纸幅接触顶表面260，如图14A所示。纺织织物1220包括机器方向股线1242和垂直机器方向股线1241。
在图14A和14B中，在第一标高1231上的第一接触表面由位于股线1241和1242的交叉点上的离散的棱纹表面1230提供。股线1241和1242的顶表面可以被砂磨或用其它方式研磨以提供相对较平的，大致呈椭圆形的棱纹表面1230(椭圆形的细节未在图14A中示出)。第二纸幅接触表面由纸幅加花层250提供。与纺织织物1220接合的纸幅加花层250具有处于第二标高261的纸幅接触顶表面260。
在第一标高1231和第二标高261之间的差小于当纸幅被传送到纸幅支承装置200时纸幅的厚度。连续表面260和离散表面1230可以设置在同一标高上，从而标高1231和261相同。或者，表面200可以稍微高于表面1230，或者表面1230稍微高于表面260。
标高的差可以大于或等于0.0mil，并小于5.0mil。在一个实施例中，标高的差小于约4.0mil(0.10mm)，更优选的是小于约2.0mil(0.05mm)，最优选的是小于约1.0mil(0.025mm)，以保持相对平滑的表面24，如下文所述。
在图14A和14B中示出的纸幅支承装置200可以用于加工如图10-13所示的纸幅。参考图10，纸幅20包括与表面260相对应的连续网状的相对较薄区域30，和多个分散在整个连续网状区域30中的离散的相对较厚区域50。区域50与表面260中的开口相对应。每个相对较厚区域50环绕至少一个压实区域70。压实区域70与纺织织物1220的表面1230相对应。
参考图11，P至少约0.35mm，优选的是至少约0.44mm。K至少约0.20mm，优选的是至少约0.10mm。
图15A-15C示出了使用纸幅支承装置200的图10所示纸幅20的成形。如上文参照图9A-9C所描述的，具有第一和第二平滑表面的初期纸幅543在成形网542上成形，并被传送到纸幅支承装置200。纸幅543被真空传送到装置200，以提供支承在装置200上的纸幅545。如图15B所示，第一表面547与表面260和表面1230贴合，第二表面549保持大致平滑、宏观单一平面的表面。
与图9A-9C对比，接着纸幅545和纸幅支承装置200被运送过穿透空气干燥装置650中，其中在纸幅被装置200支承的同时，加热空气被导入而穿过纸幅545。加热空气被导入表面549，以穿透纸幅545，并接着穿透装置200。
穿透空气干燥装置650可以用于将纸幅从浓度约30％干燥到70％。授予Sisson的美国专利3,303,576和授予Ensign等人的美国专利5,247,930在这里被引作参考，以示出用于本发明实际操作中的合适的穿透空气干燥装置。
部分干燥的纸幅545和装置200被引入穿过在压力辊900和Yankee鼓880之间形成的辊隙800。在纸幅被运送过辊隙800的过程中，连续网状表面260和离散表面1230被压入纸幅545的表面547中。由喷嘴890供给的粘接剂890用于将基本上所有大致平滑表面549附着到加热的Yankee鼓880的表面875上。
图16是纸结构20的截面图，示出了根据本发明实施例的纸幅，其中纸幅具有用301，302和303指明的三个纤维层。具有分层结构的纸幅可以使用在图8A，B和9A-C或者在图14A，B和15A-C中示出的造纸设备和方法制造。
尽管在图9A中示出了一个成形网542，应该理解的是其它成形网构型也可以与一个或多个顶箱一起使用，每个顶箱具有提供一层或多层纤维配料的能力，从而提供多层纸幅。授予Morgan等人的美国专利3,994,771和授予Carstens等人的美国专利4,300,981以及具有相同转让人的以Phan和Trokhan的名义在1996年10月24日提出的名为“Layered Tissue Having ImprovedFunctional Properties”美国专利申请公开了分层结构，这些文献在这里被引作参考。可以使用不同类型的成形网构型，包括双丝线成形装置。或者，可以采用不同类型的顶箱设计以提供具有一层或多层纤维层的纸幅。
参考图16，一个或多个顶箱可以用于将与层301，302和303相对应的三层配料传送到成形网542上，从而使初期纸幅包括层301，302和303。第一层301可包括邻近纸幅第一表面22的相对较长造纸纤维。在第一层301中的相对较长造纸纤维可以包括诸如平均纤维长度为约3mm或更长的北方软木纤维的软木纤维。第二层302可包括邻近纸幅第二表面24的相对较短造纸纤维。在第二层302中的相对较短造纸纤维可以包括诸如平均纤维长度为约1.5mm或更短的桉树纤维的硬木纤维。
第三层303设置在第一层301和第二层302之间。第三层可为脱胶层，其特征是具有空穴310，在该空穴310中几乎没有纤维。这种空穴310在图3和11的显微照相中示出。
特别是，这种空穴可以位于相对较厚区域50中。第三层可包括脱胶剂，诸如ADOGEN牌添加剂，以减少在第三层303中纤维与纤维之间的胶结，由此促进在层303中纤维结构的打开，从而提供空穴空间310。第三层303可包括软木纤维，硬木纤维，或硬木或软木纤维的组合。
在又一实施例中，层301和302可分别包括相对较短的硬木纤维，而第三层可包括相对较长的软木纤维。例如，层301和302可分别主要由桉树纤维构成，而第三层303可由相对较长的北方软木纤维构成。
或者，也可以采用其它的方法促使纸幅更为蓬松或促进纸幅中间外侧纤维脱胶。授予Keamey等人的美国专利4,225,382在这里被引作参考，目的是公开由被内层分开的胶结层组成的多层纸幅。
实例除非特别指明，所有的百分比为基于干纤维重量的重量百分比。
实例1本实例为采用如图14A，B和图15A-C所示的造纸装置制造的三层薄纸幅。
在传统再调浆器中制备NSK的3％重量百分比的含水浆液。将暂时湿强度树脂(即，由National Starch and Chemical Corporation of New-York，NY出售的National starch 78-0080)的2％重量百分比的含水溶液以0.2％干纤维重量百分比(湿强度树脂的重量与干纤维重量的比例为0.002)的比例添加到NSK原料管中。NSK浆液在风机泵中稀释到0.2％的浓度。接着，在传统再调浆器中制备桉树纤维的3％重量百分比的含水浆液。将脱胶剂(即，ADOGEN442)的2％重量百分比的含水溶液以0.1％干纤维重量百分比的比例添加到桉树纤维原料管中。桉树浆液在风机泵中稀释到0.2％的浓度。
三个独立处理的配料液流(液流1＝100％NSK；液流2＝100％桉树；液流3＝100％桉树)通过顶箱保持隔离，并淀积到改良型造纸长网上，以形成包括两个外桉树层和一个中间NSK层的三层初期纸幅。通过改良型造纸长网进行脱水，并且用变形件和真空箱辅助脱水。改良型造纸长网是5-梭道，轧光织造构型，每英寸中在机器方向具有110根单股线，在垂直机器方向具有95根单股线。
湿初期纸幅从改良型造纸长网真空传送到纸幅支承装置200上，在传送点的纤维浓度约8％，其中纸幅支承装置200包括具有纺织织物1220的有孔背景元件和由光敏树脂制成的纸幅加花层250。约16英寸汞柱的压力差用于将纸幅传送到纸幅支承装置200上。有孔背景元件是5-梭道，轧光织造构型，每英寸中在机器方向具有68根单股线而在垂直机器方向具有51根单股线，机器方向股线的直径为约0.22mm，垂直机器方向股线的直径为约0.29mm。这种有孔背景元件是由Appleton Wire Company，Appleton，Wisconsin生产的。
纸幅加花层250具有连续网状纸幅接触表面260，其投影面积占纸幅支承装置200投影面积的约30％至40％之间。有孔背景元件的纸幅接触表面1230的标高1231和连续网状纸幅接触表面260的标高261的差为约0.001英寸(.0254mm)。
纸幅被传送到装置200上，以提供支承在装置200上的并具有大致平滑的第二表面549的纸幅545，如图15B所示。进一步的脱水由真空辅助排水和穿透空气干燥完成，如装置600，620和650所指明的，直到纸幅的纤维浓度为约65％。
在辊隙800处向Yankee干燥器的传送是用压力辊子900实施的。表面250和表面1230被加印在纸幅545的第一表面547上，以提供加花表面547。大致所有的第二表面549都用聚乙烯醇基的起皱粘接剂附着在Yankee干燥鼓880的表面875上。在辊隙800中的辊隙压力至少为约400pli。
在纸幅被刮刀1000从表面875上干燥起皱之前，纸幅浓度增加到约90％至100％。刮刀具有约25度的倾角，并且相对Yankee干燥器设置以提供约81度的冲击角度；Yankee干燥器在约800fpm(英尺/分钟)(244米/分钟)下运行。干燥纸幅以650fpm(200米/分钟)的速度被加工成纸卷。
根据上述工序制造的纸幅被转换成三层、单片卫生薄纸。单片卫生薄纸的单位重量为约17.5磅/3000平方英尺，含有约0.02％重量百分比的暂时湿强度树脂，和约0.01％重量百分比的脱胶剂。
重要的是，生产出的单片卫生薄纸是柔软的、吸湿的且适于用作卫生薄纸。单片卫生薄纸具有下述特征单位重量 17.5lb/3000ft2(28.5gm/m2)宏观厚度 13.6mils(0.0136英尺)松密度0.08克/立方厘米表面22的表面平滑度890表面24的表面平滑度1070平滑度比值1.20实例2本实例为采用如图14A，B和图15A-C所示的造纸装置制造的两层薄纸幅。
在传统再调浆器中制备NSK的3％重量百分比的含水浆液。将暂时湿强度树脂(即，由American Cyanamid Company of Stanford，Ct.生产的PAREZ750)的2％的含水溶液以0.2％干纤维重量百分比的比例添加到NSK原料管中。NSK浆液在风机泵中稀释到0.2％的浓度。接着，在传统再调浆器中制备桉树纤维的3％重量百分比的含水浆液。将脱胶剂(即，由Witco Corporation of Dublin，OH生产的ADOGEN442)的2％重量百分比的含水溶液以0.1％干纤维重量百分比的比例添加到桉树纤维原料管中。桉树浆液在风机泵中稀释到0.2％的浓度。
两个配料液流(液流1＝100％NSK/液流2＝100％桉树)在顶箱中混合，并淀积到改良型造纸长网542上，以形成包括NSK和桉树纤维的初期纸幅。通过改良型造纸长网进行脱水，并且用变形件和真空箱辅助脱水。改良型造纸长网是5-梭道，轧光织造构型，每英寸中在机器方向具有110根单股线，在垂直机器方向具有95根单股线。
湿初期纸幅从改良型造纸长网真空传送到纸幅支承装置200上，在传送点的纤维浓度约8％，其中纸幅支承装置200包括纺织织物1220和具有连续网状表面260的纸幅加花层250。
湿初期纸幅从改良型造纸长网真空传送到纸幅支承装置200上，在传送点的纤维浓度约8％，以提供具有大致平滑、宏观上为单一平面的表面549及与表面1230和表面260贴合的表面547的纸幅。约16英寸汞柱的压力差用于将纸幅传送到装置200上。纺织织物1220是3-脱，轧光织造构型，每英寸中在机器方向具有79根单股线，在垂直机器方向具有67根单股线，机器方向股线的直径为约0.18mm，垂直机器方向股线的直径为约0.21mm。这种有孔背景元件是由Appleton Wire Company，Appleton，Wisconsin生产的。
纸幅加花层250具有连续网状纸幅接触顶表面260，其投影面积占纸幅支承装置200投影面积的约30％至40％之间。纸幅接触表面1230的标高1231和表面260的标高261的差为约1mil(0.001英寸，0.0254mm)。
纸幅545的进一步的脱水由真空辅助排水和穿透空气干燥完成，如装置600，620和650所指明的，直到纸幅的纤维浓度为约65％。在压力辊子900和Yankee干燥器880之间形成的辊隙800处实施纸幅向Yankee干燥器的传送。
表面250和表面1230被加印在纸幅545的第一表面547上，以提供加花表面547。大致所有的第二表面549都用聚乙烯醇基的起皱粘接剂附着在Yankee干燥鼓880的表面875上。在辊隙800中的辊隙压力至少为约400pli。
在纸幅被刮刀1000干燥起皱之前，纸幅浓度增加到约90％至100％。刮刀具有约25度的倾角，并且相对Yankee干燥器设置以提供约81度的冲击角度；Yankee干燥器在约800fpm(英尺/分钟)(约244米/分钟)速度下运行。干燥纸幅以650fpm(200米/分钟)的速度被加工成纸卷。
根据上述工序制造的纸幅被加工成双片洗浴薄纸。每片的单位重量为约12.8磅/3000平方英尺，含有约0.02％重量百分比的暂时湿强度树脂，和约0.01％重量百分比的脱胶剂。
生产出的单片卫生薄纸是柔软的、吸湿的且适合用作洗浴薄纸。每单片具有下述特征单位重量 12.8lb/3000ft2(23.5gm/m2)宏观厚度 11.4mils(0.0136英尺)松密度0.07克/立方厘米表面22的表面平滑度850表面24的表面平滑度1006平滑度比值1.18实例3
本实例提供一种2片薄纸，每片具有3层，且每片采用如图8A，B和图9A-C所示的造纸装置制造。
使用传统再调浆器制备北方软木牛皮纸浆(NSK)纤维的3％重量百分比的含水浆液。将暂时湿强度树脂(即，由National Starch and ChemicalCorporation of New-York，New York出售的National Starch 78-0080)的2％的含水溶液以0.2％干纤维重量百分比的比例添加到NSK原料管中。NSK浆液在风机泵中稀释到0.2％的浓度。接着，使用传统再调浆器制备桉树纤维的3％重量百分比的含水浆液。将脱胶剂(即，由Witco Corporation of Dublin，OH生产的ADOGEN442)的2％重量百分比的含水溶液以0.1％干纤维重量百分比的比例添加到其中一个桉树纤维原料管中。桉树浆液在风机泵中稀释到0.2％的浓度。
三个独立处理的配料液流(液流1＝100％NSK；液流2＝100％用脱胶剂涂覆的桉树纤维；液流3＝100％桉树)通过顶箱保持隔离，并淀积到改良型造纸长网上，以形成包括外桉树层、脱胶桉树层和NSK层的三层初期纸幅。通过改良型造纸长网进行脱水，并且用变形件和真空箱辅助脱水。改良型造纸长网是5-梭道，轧光织造构型，每英寸中在机器方向具有110根单股线，在垂直机器方向具有95根单股线。
湿初期纸幅从改良型造纸长网传送到纸幅支承装置200上，在传送点的纤维浓度约8％，其中纸幅支承装置200具有脱水毡层220和感光树脂纸幅加花层250。
脱水毡层220是由Appleton Mills of Appleton，Wisconsin生产的Amflex2 Press Felt。毡层220包括聚酯纤维的棉胎。棉胎的表面纤维纤度为约3但尼尔，基底的纤维纤度为约10-15但尼尔。毡层220的单位重量为约1436gm/m2，厚度为约3mm，且透气率在约30至40scfm之间。
纸幅加花层250具有连续网状纸幅接触表面260，其投影面积占纸幅支承装置200投影面积的约30％至40％之间。表面260的标高261和表面230的标高231的差为约0.005英寸(0.127mm)。
初期纸幅被传送到装置200上，以提供支承在装置200上的并具有大致平滑的第二表面549的纸幅545。在真空传送点用约为20英寸汞柱的压力差实现传送。
进一步的脱水由真空辅助排水和穿透空气干燥完成，如通过装置620，直到纸幅的纤维浓度为约25％。纸幅545又被送到与蒸汽罩2880邻近的位置上，并送入在真空压力辊900和Yankee干燥鼓880之间形成的辊隙800之间。
在辊隙800中，通过以约为400pli的辊隙压力挤压处于真空压力辊900和Yankee干燥鼓880之间的纸幅545和纸幅支承装置200，表面260被加印在纸幅545的第一表面547上。采用起皱粘接剂将纸幅附着在Yankee干燥器上。在用刮刀对纸幅干燥起皱之前，纸幅浓度已增加为至少约90％。刮刀具有约25度的倾角，并且相对Yankee干燥器设置以提供约81度的冲击角度；Yankee干燥器在约800fpm(英尺/分钟)(约244米/分钟)下运行。干燥纸幅以650fpm(200米/分钟)的速度被加工成纸卷。
根据上述工序制造的纸幅被转换成两片的浴面薄纸。每单片包括三层纤维层。两片卫生薄纸含有约1.0％的暂时湿强度树脂和约0.1％的脱胶剂。
每片具有下述特征单位重量 9.8lb/3000ft2(15.9gm/m2)宏观厚度 6mils松密度0.10克/立方厘米表面22的表面平滑度740表面24的表面平滑度960平滑度比值1.30实例4本实例提供一种采用如图8A，B和9A-C所示的造纸装置制造的薄纸幅。
在传统再调浆器中制备北方软木牛皮纸浆纤维的3％重量百分比的含水浆液。将暂时湿强度树脂(即，PAREZ750)的2％的含水溶液以0.2％干纤维重量百分比的比例添加到NSK原料管中。NSK浆液在风机泵中稀释到0.2％的浓度。接着，在传统再调浆器中制备桉树纤维的3％重量百分比的含水浆液。将脱胶剂(即，ADOGEN442)的2％重量百分比的含水溶液以0.1％干纤维重量百分比的比例添加到桉树纤维原料管中。桉树浆液在风机泵中稀释到0.2％的浓度。
两个独立处理的配料液流(液流1＝100％NSK；液流2＝100％树)通过顶箱混合，并淀积到改良型造纸长网上，以形成包括NSK纤维被和带涂层的桉树纤维的单层纸幅，桉树纤维涂覆有脱胶剂。通过改良型造纸长网进行脱水，并且用变形件和真空箱辅助脱水。改良型造纸长网是5-梭道，轧光织造构型，每英寸中在机器方向具有110根单股线，在垂直机器方向具有95根单股线。
湿初期纸幅从改良型造纸长网传送到纸幅支承装置200上，在传送点的纤维浓度约8％，其中纸幅支承装置具有脱水毡层220和感光树脂纸幅加花层250。
脱水毡层220是由Appleton Mills of Appleton，Wisconsin生产的Amflex2 Press Felt。纸幅加花层250具有连续网状纸幅接触表面260。纸幅加花层250的投影面积占纸幅支承装置200投影面积的约35％。纸幅接触顶面260和第一毡表面230的标高差为约0.005英寸(0.127mm)。
初期纸幅被传送到纸幅支承装置200上，并在第一偏转步骤中偏转，以大致为单一平面的纸幅545。在真空传送点用约为20英寸汞柱的压力差实现传送。进一步的脱水由真空辅助排水和穿透空气干燥完成，直到纸幅的纤维浓度为约25％。纸幅545又被纸幅支承装置送到与蒸汽罩2880邻近的位置，并送入在真空压力辊900和Yankee干燥鼓880之间形成的辊隙800。接着纸幅545在至少约为400pli的压力下被压向Yanee干燥鼓880的压实表面875。采用一种聚乙烯醇粘接剂将压实纸幅附着在Yankee干燥器上。在用刮刀对纸幅干燥起皱之前，纸幅浓度已增加为至少约90％。刮刀具有约25度的倾角，并且相对Yankee干燥器设置以提供约81度的冲击角度；Yankee干燥器在约800fpm(英尺/分钟)(约244米/分钟)下运行。干燥纸幅以650fpm(200米/分钟)的速度被加工成纸卷。
加工纸幅以提供一种单层、两片的洗浴薄纸。两片洗浴薄纸的单片的单位重量为约12.6磅/3000平方英尺，含有约占重量0.2％的暂时湿强度树脂，和约占重量0.1％的脱胶剂。
生产的两片薄纸是柔软的、吸湿的、适于用作洗浴薄纸。
薄纸纸幅具有下述特征单位重量12.6lb/3000ft2(15.9gm/m2)宏观厚度8.8mils松密度 0.092克/立方厘米表面22的表面平滑度890表面24的表面平滑度1050平滑度比值1.18预计实例下述预计实例描述一种采用如图8A，B和9A-C所示的类型的商用尺寸造纸装置制造的两片薄纸幅。
在传统再调浆器制备北方软木牛皮纸浆纤维的3％重量百分比的含水浆液。将暂时湿强度树脂(即，PAREZ750)的2％的含水溶液以0.2％干纤维重量百分比的比例添加到NSK原料管中。NSK浆液在风机泵中稀释到0.2％的浓度。接着，在传统再调浆器中制备桉树纤维的3％重量百分比的含水浆液。将脱胶剂(即，ADOGEN442)的2％重量百分比的含水溶液以0.1％干纤维重量百分比的比例添加到桉树纤维原料管中。桉树浆液在风机泵中稀释到0.2％的浓度。
两个独立处理的配料液流(液流1＝100％NSK；液流2＝100％树)通过顶箱混合，并淀积到改良型造纸长网上，以形成包括NSK纤维被和涂覆脱胶剂的桉树纤维的单层纸幅。通过改良型造纸长网进行脱水，并且用变形件和真空箱辅助脱水。改良型造纸长网是5-梭道，轧光织造构型，每英寸中在机器方向具有110根单股线，在垂直机器方向具有95根单股线。
湿初期纸幅从改良型造纸长网传送到纸幅支承装置200上，在传送点的纤维浓度约10％，其中纸幅支承装置脱水毡层220和感光树脂纸幅加花层250。
脱水毡层220是由Appleton Mills of Appleton，Wisconsin生产的Amflex2 Press Felt。纸幅加花层250包括在每平方英寸的纸幅接触表面220中具有约69个双向交错的/椭圆形开口的连续网状加花层250。纸幅加花层250的投影面积占纸幅支承装置200投影面积的约35％。纸幅接触表面260和第一毡表面230的标高差为约0.005英寸(0.127mm)。
初期纸幅被传送到纸幅支承装置200上，以形成大致为单一平面的纸幅545。在真空传送点用约为20英寸汞柱的压力差实现传送。进一步的脱水由真空辅助排水和穿透空气干燥完成，直到纸幅的纤维浓度为约30％。纸幅545又被纸幅支承装置200送入辊隙800。真空压力辊900具有硬度约为60P&J的挤压表面910。通过在挤压表面910和Yankee干燥器880的表面之间以至少约为400pli的压力挤压纸幅545和纸幅纸幅支承装置200，从而将纸幅545压向Yanee干燥鼓880的压实表面875。采用一种聚乙烯醇基起皱粘接剂将压实的纸幅附着在Yankee干燥器上。在用刮刀对纸幅干燥起皱之前，纸幅浓度已增加为至少约90％。刮刀具有约20度的倾角，并且相对Yankee干燥器设置以提供约76度的冲击角度；Yankee干燥器在约4500fpm(英尺/分钟)(约1372米/分钟)下操作。干燥纸幅以3690fpm(1125米/分钟)的速度被加工成纸卷。
加工纸幅以提供一种两片的洗浴薄纸。两片洗浴薄纸的每片的单位重量为约12.5磅/3000平方英尺，含有约0.2％重量百分比的暂时湿强度树脂，和约0.1％重量百分比的脱胶剂。生产的两片薄纸是柔软的，吸湿的，适于用作洗浴薄纸。
分析过程纸的部件厚度和标高的测量区域30的平面23的位置，区域30的厚度和区域50的厚度是使用纸幅切片截面的显微照相确定的。这种显微照相的实例如图3所示，其中示出平面23的位置，以及区域50的厚度P和区域30的厚度K。
十个样品，每个样品为约5.1厘米×2.54厘米(2英尺×1英尺)，是从一个纸张或薄纸纸卷中随机取得的。如果十个样品不能从单个纸张中取得，也可以使用在相同的条件下(最好是来自同一纸卷)制造的其它纸张。
每个样品的切片可以通过将每个样品钉在坚硬的硬纸板保持器上进行制备。硬纸板保持器放置在硅胶模具上。纸样品被浸入到诸如由Hercules，Inc.生产的Merigraph光聚合物的树脂中。
处理样品以使树脂混合物硬化。将样品从硅胶模具中取出。在样品被浸入光聚合物中之前，样品已经被标明参考点以精确的确定切片从何处制备而来。较优选的是，在纸幅20的样品的平面视图(如图4)和不同的截面图(如图3)中使用相同的参考点。
样品被放置在由American Optical Company of Buffalo，New York销售的模型860切片中并整平。样品的边缘以薄片的形式被切片机从样品上切去，直到呈现出光滑表面。
从样品上切下足够的薄片，使得纸幅的不同区域(如区域30和50)可以精确再现。对此处描述的实施例，每片厚度约60μm的薄片从平滑表面去除。可以要求多个薄片从而使厚度P和K可以确定。
样品薄片安装在使用油和盖片的显微镜滑片上。滑片和样品被安装在透光光学显微镜中，并以40X的放大倍数放大。沿薄片可进行显微照相，并且各个独立的显微照相被成组排列，以再现薄片的轮廓。从再现的轮廓中可以确定厚度和标高，如图3所示，图3示出在图1和2中描述的类型的纸结构的截面显微照相。
使用Hewlett Packard ScanJet IIC color Flatbed Scanner扫描显微照相并将显微照相以图形文件格式存储在微机中，从而建立厚度值。HewlettPackard扫描软件是DeskScan II version 1.6。扫描仪的设置类型是黑白照相。路径是Laserriter NT，NTX。亮度和对比度设置是125。比例是100％。文件被扫描并以图形文件格式存在Macintosh IICi计算机中。图形文件用合适的照片图象软件包或CAD程序(诸如PowerDraw version 6.0，可以从Engineered Software of North Carolina购得)打开。
参考图3，区域30和50的厚度用直径标为K和P的圆圈指明。首先，在要被测试区域50中内接的最大圆可以使用PowerDrawn软件画出。该圆的直径标为P。区域50的厚度P是被乘以适当的比例因数(比例因数是显微照相的放大倍数乘以扫描图象的放大倍数)的该圆直径。
接着，画出位于区域50任一侧的区域30部分中内接的最小圆。这些圆的直径标为K。接近区域50的区域30的厚度K是被乘以上述比例因数的两个直径的平均值。
邻近区域50的区域30的平面通过画出连接两个直径为K的圆的中心的直线而被定位，如图3所示。
对于十个样品中的每个样品，对其中每个位于两个相对较薄区域30之间的相对较厚区域50的出现都进行了勘测。在各个情况下，在相对较厚区域50的每一侧鉴别出相对较薄区域30，画出代表平面23的直线。如果该线与区域50交叉的次数至少为所述出现次数的25％，则采集出该样品的纸结构则可以描述为根据本发明的具有设置在相对较薄区域的平面内的相对较厚区域。例如，如果在十个样品中位于相对较厚区域50两侧的相对较薄区域30出现50次，则只要在50次出现中至少有13次发生代表平面23的直线与较厚区域50交叉，相对较厚区域50就可以被描述成设置在相对较薄区域的平面内。
表面平滑度纸幅一侧的表面平滑度可基于对生理表面平滑度(PSS)的测量方法而进行测量，所述PSS测量方法在1991 International Paper Physics Conference，TAPPI Book 1，Page 19中题目为“Methods for the Measurement of themechanical Properties of Tissue Paper”论文中由Ampulski等人的提出的，该文章在这里被引作参考。如上述文章所述，这里所用的PSS测量是点乘以振幅值的点总和。在文章中提出的测量过程也在授予Spendel的美国专利4,959,125中和授予Ampulski等人的美国专利5,059,282中进行了一般描述，这些专利在这里被引作参考。
为达到测试本发明的纸样品的目的，上文中的测量PSS的方法被用在表面平滑度的测量中，但有下述形式上的改动不同于上文所述的那样，即将样品10的数字化数据对(振幅和时间)输入SAS软件，表面平滑度的测量是按下述方式进行的，即使用可从NationalInstruments of Austin，Texas获得的LABVIEW牌软件采集，数字化，并统计处理10个样品的数据。每个振幅谱可以在LABVIEW软件包中的“Amplitude and Phase Spectrum.vi”模块产生，选择“Amp Spectrum MagVrms”作为输出谱。10个样品中的每个都可获得一个输出谱。
接着每个输出谱使用下述LABVIEW中的权重因数0.000246，0.000485，0.000756，0.062997进行光滑。选择这些权重因数来模拟由上述文章中提出的用于SAS程序的因数0.0036，0.0077，0.120，1.0进行的光滑。
在光滑之后，每个谱采用上述文章中提到的频率滤波器滤波。然后，如上述文章所述，对每个单独被过滤的谱的PSS值进行计算。纸幅侧面的表面平滑度是从纸幅的同一侧所取10个样品中测出的10个PPS的平均值。类似地，也可以测量纸幅另一侧的表面平滑度。用对应纸幅较粗一侧的较高表面平滑度值除以对应纸幅较低表面平滑度值而得到平滑度比值。
单位重量
根据下述过程对单位重量进行测量。
要测量的纸幅处于华氏温度71-75度，48至52％相对湿度的环境条件下至少两小时。该条件下的纸被切割成12个3.5英寸×3.5英寸的样品。这些样品使用合适的压力平板切断器(如Thwing-Albert Alfa Hydraulic PressureSample Cutter，Model 240-10)一次切六个样品。两次各六个样品叠在一起，形成12片的纸叠，并且须在71至75F和48至52％湿度下再静置至少15分钟。
12片的纸叠在标定分析天平上进行称量。该天平也放置在样品所静置的相同房间内。合适的天平是由Sartorius Instrument Company制造的ModelA200S。该重量是12片纸叠的以克计的重量，每一片的面积为12.25平方英寸。
纸幅的单位重量(单片的单位面积的重量)以磅/3000平方英尺为单位使用下述公式计算
或简化单位重量(lb/3000平方英尺)＝12片纸叠的重量(克)×6.48宏观厚度或干厚度宏观厚度或干厚度是使用在1984年9月4日授予Trokhan的美国专利4,469,735中公开的干厚度测量方法测量的，该专利在这里被引作参考。
松密度松密度使纸幅的单位重量除以纸幅的宏观厚度。
吸湿性纸幅的吸湿性是使用上文引作参考的美国专利4,469,735中公开的Horizontal Absorbative Capacity Test进行测量的。
纸幅支承装置标高的测量
在第一毡表面的标高231和纸幅接触表面260的标高261之间的标高差使用下述过程测量。纸幅支承装置支承在平坦水平面上，使纸幅加花层朝上。具有大致约1.3mm2环形接触表面和约3mm的竖直长度的测头安装在由Federal Producrs Company of Providence，Rhode Island制造的FederalProducts量规(型号为432B-81 amplifier，采用EMD-320 W1分离式探针进行修正)上。通过确定在两个已知厚度的可提供已知标高差的精确垫片之间的电位差可对该量具进行标定。量具在稍微低于第一毡表面230的标高上为零，以确保测头的无限制行程。测头放置在要测的标高上，并被下降进行测量。测头对测量点施加0.24g/m2的压力。在一个标高至少测量3次。每个标高的测量值被平均。计算平均值的差以提供标高差。
采用相同的过程测量如图14B所示的标高1231和261的差。
权利要求
1.一种制造纸幅的方法，包括下列步骤提供造纸纤维的含水悬浮液；提供有孔成形件；在有孔成形件上形成造纸纤维的初期纸幅，初期纸幅具有第一表面和第二表面；提供纸幅支承装置，包括具有第一纸幅接触表面和第二纸幅接触表面的朝向纸幅侧，其中在第一和第二纸幅接触表面之间的标高差小于初期纸幅的厚度；提供加热干燥表面；将初期纸幅从有孔成形件传送到纸幅支承装置上，其中纸幅的第一表面支承在纸幅支承装置的第一和第二接触表面上；向纸幅浓度在约10％至60％之间的纸幅第一表面加印预定图案；将纸幅浓度为约20％至60％之间的纸幅传送到加热干燥表面，其中几乎所有的纸幅的第二表面邻近加热干燥表面设置；和使纸幅从加热干燥表面起皱。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成初期纸幅的步骤包括形成具有纤维脱胶剂的初期纸幅。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，形成初期纸幅的步骤包括形成多层初期纸幅，其中初期纸幅的中间层包括纤维脱胶剂。
4.一种制造纸幅的方法，包括下列步骤提供造纸纤维的含水悬浮液；提供有孔成形件；在有孔成形件上形成造纸纤维的初期纸幅，初期纸幅具有第一表面和大致平滑的、宏观为单一平面的第二表面；提供纸幅支承装置，包括具有第一接触表面和第二接触表面的朝向纸幅侧，其中第一和第二接触表面之间的标高差小于初期纸幅的厚度；提供真空压力辊；提供加热干燥表面；将初期纸幅从有孔成形件传送到纸幅支承装置上；将纸幅和纸幅支承装置引入真空压力辊和加热干燥表面之间，其中第一纸幅表面贴靠纸幅支承装置，而纸幅的大致平滑的、宏观为单一平面的第二表面贴靠加热表面，并且纸幅支承装置与真空压力辊相邻；将纸幅的第二表面附着在干燥表面上；在加热干燥表面上干燥纸幅；和使纸幅从干燥表面上起皱。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤提供蒸汽源；和在将纸幅引入真空压力辊和加热干燥表面之间的步骤之前将蒸汽引入纸幅。
6.如权利要求1，2，3，4或5所述的方法，其特征在于，纸幅支承装置包括脱水毡层，其中在纸幅支承装置的第一和第二纸幅接触表面之间的标高差小于约6.0mils。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，第一和第二纸幅接触表面之间的标高差小于约2.0mils。
8.一种用于制造纸幅的纸幅支承装置，所述纸幅支承装置包括脱水毡层和设置在脱水毡层上的感光树脂；其中脱水毡层包括第一纸幅接触表面；感光树脂包括第二纸幅接触表面；并且第一和第二纸幅接触表面之间的标高差小于约6.0mils。
9.如权利要求8所述的纸幅支承装置，其特征在于，第一和第二纸幅接触表面之间的标高差小于约2.0mils。
全文摘要
一种纸幅和制造该纸幅的方法。在一个实施例中,纸幅包括连续的相对较薄区域和多个离散的相对较厚区域。相对较厚区域设置在相对较薄区域的平面上。纸幅可包括相对加花表面和相对平滑表面。这种纸结构可相对更快、更有效地干燥,并且可在具有相对光滑表面的同时,提供增强的吸湿性和松密度。
文档编号B29C39/18GK1244226SQ97181262
公开日2000年2月9日 申请日期1997年11月14日 优先权日1996年11月14日
发明者迪安·V·费恩 申请人:普罗克特和甘保尔公司