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CN113165303A - 压花多层片薄页纸产品 - Google Patents

压花多层片薄页纸产品 Download PDF

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CN113165303A CN201880098179.5A CN201880098179A CN113165303A CN 113165303 A CN113165303 A CN 113165303A CN 201880098179 A CN201880098179 A CN 201880098179A CN 113165303 A CN113165303 A CN 113165303A
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Abstract

本发明提供了一种视觉上令人愉悦且具有改善的物理属性的压花多层片薄页纸产品。例如，本发明的多层片薄页纸产品具有降低的挺度，例如GM抗挠刚度小于约600mg*cm，改善的吸收性，例如残留水(W残留)值小于约0.15g，和改善的湿回弹性，例如大于约32％的湿弹性应变比。

Description

压花多层片薄页纸产品
背景技术
在纸制品，特别是薄页纸产品，例如面巾纸、卫生纸、纸巾、餐巾纸等的制造中，为了提供具有适合于产品预期目的适当属性共混物的最终产品，必须注意各种各样的产品特性。在这些各种属性中，改善强度、吸收性、厚度和湿回弹性一直是主要目的。
传统上，已经使用湿压方法制造了许多这些纸产品，其中在最终干燥之前通过从幅材中压出或挤压水来从湿法成网的幅材中除去大量的水。特别地，当由吸收性造纸毡支撑时，随着幅材被传送到杨克式干燥机(Yankee dryer)的表面，使用压力辊在毡和旋转加热圆筒(杨克式干燥机)的表面之间挤压幅材。然后用刮刀将幅材从杨克式干燥机上移开(起绉)，刮刀通过破坏在方法的湿压阶段中先前形成的许多粘合，从而使幅材部分脱粘。幅材可以是干式起绉或湿式起绉的。起绉通常改善了幅材的柔软度，但以强度的显著损失为代价。
最近，空气穿透干燥已经成为干燥幅材的更常用的方法。空气穿透干燥提供了通过使热空气穿过幅材直至其干燥而从幅材除去水的相对非压缩的方法。更具体地说，将湿法成网的幅材从成形织物传送到粗糙的、高渗透性的空气穿透干燥织物，并保留在空气穿透干燥织物上，直到其干燥。所得的干燥网比常规干燥的未起绉片更柔软和更膨松，因为形成的粘合更少，并且因为幅材压缩更少。尽管仍然可以使用压力辊来随后将幅材转移到扬克式干燥机中起绉，但是消除了从湿幅材中挤压水。
虽然空气穿透干燥可改善幅材的柔软性和松厚度，但常常需要随后转换加工幅材以进一步增加松厚度并赋予幅材美学质量。为此，对单层片和多层片的幅材进行压花。在典型的压花方法中，幅材基材被供给通过并置的大致平行的辊之间形成的辊隙。辊上的压花元件压缩幅材和/或使幅材变形。如果形成多层片产品，则两个或更多个层片被供给通过辊隙，并且每个层片的区域与相对的层片形成接触关系。层片的压花区域可产生美观的图案，并提供用于接合和保持层片处于面对面接触关系的方式，并可增加产品的松厚度。
消费者通常期望具有相对高松厚度和具有布状外观的美观装饰图案的压花产品。这些属性必须与其他产品特性如柔软度相平衡，这些产品特性可以用挺度、湿回弹性和吸收性来衡量。
因此，本领域仍然需要一种压花薄页纸产品，其在美学上更令人愉悦，同时提供重要的产品特性，例如降低的挺度、改善的湿回弹性和增加的吸收性。
发明内容
本发明人现已发现，各种薄页纸制造技术，例如压花和湿法模制，可用于制造既美观又具有改善的物理属性的多层片薄页纸产品。例如，本发明提供了一种薄页纸产品，其通过诸如空气穿透干燥的方法制造，该方法为幅材提供第一图案，并与另一幅材组合且压花以提供第二图案。本发明的薄页纸产品具有降低的挺度，例如GM抗挠刚度小于约600mg*cm，改善的吸收性，例如残留水(W残留)值小于约0.15g，和改善的湿回弹性，例如大于约32％的湿弹性应变比。
因此，在一个实施方案中，本发明提供了一种压花多层片薄页纸产品，其包括第一外表面、相对的第二外表面和设置在至少第一外表面上的多个压花，所述产品的滴流时间(DT)大于约30秒，更优选大于约40秒，还更优选大于约45秒，甚至更优选大于60秒。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种不滴流薄页纸产品，其包括第一薄页纸层片和第二薄页纸层片，所述第一薄页纸层片具有第一上表面和设置在其上的多个压花，所述薄页纸产品具有小于0.15g的流体排出重量(WD)。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种压花多层片薄页纸产品，其具有第一外表面和相对的第二外表面，所述产品包括第一空气穿透干燥的薄页纸层片和第二空气穿透干燥的薄页纸层片，所述第一空气穿透干燥的薄页纸层片具有第一表面，所述第一表面形成所述产品的第一外表面并且包括背景图案和第一压花图案，所述第一压花图案包括离散的非线性线元件，其中所述压花图案覆盖所述薄页纸产品的第一外表面的约5.0％至约10.0％，所述产品具有约50gsm至约60gsm的基重、约3,000g/3”至约4,000g/3”的GMT和大于约30秒的滴流时间(DT)。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种压花多层片薄页纸产品，其包括以面对面以粘合方式粘结在一起的两个或更多个层片，其中所述层片中的至少一个层片包括多个以压花图案布置的线压花，其中所述压花图案覆盖所述层片的表面积的小于约10％。在某些优选实施方案中，压花图案包括离散的非线性线元件。在其他实施方案中，压花面积的至少约90％，更优选至少约95％由长度大于约20.0mm，例如约20.0至约60.0mm的线元件组成。在其他实施方案中，其中仅一个薄页纸层片包括压花，而在其他实施方案中，压花薄页纸层片基本上没有点状压花。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种制备压花多层片纤维结构的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供第一薄页纸层片；(b)通过将所述第一层片传送通过压花辊隙而在所述第一层片上来压印第一压花图案，其中压花面积小于约10％；(c)提供第二薄页纸层片；(d)将粘合剂施加到所述薄页纸层片中的至少一个薄页纸层片；以及(e)以面对面关系将第一薄页纸层片和第二薄页纸层片粘结在一起。在某些实施方案中，压花图案包括离散的非线性线元件，所述线元件具有大于约20.0mm，诸如约20.0至约50.0mm，例如约25.0至约40.0mm。在其他实施方案中，第二层片是未压花的。在其他实施方案中，第一薄页纸层片和第二薄页纸层片是空气穿透干燥的，并且可以是起绉的或未起绉的，并且可以具有基本上由线元件组成的背景图案，所述线元件是薄页纸层片的湿式模制的结果。
附图说明
图1A是用于制备根据本发明的产品的压花方法的示意图，并且图1B示出了通过该方法制备的压花薄页纸产品；
图2示出了可用于本发明的压花图案；
图3是薄页纸产品的透视图；
图4是薄页纸产品的俯视平面图；
图5A和5B是使用如本文所述的Keyence显微镜和成像软件获得的薄页纸产品的3-D图像和横截面轮廓
图5C示出了薄页纸产品的横截面；
图6示出了用于制造根据本发明的薄页纸产品的压花图案；以及
图7示出了用于制造根据本发明的薄页纸产品的另一种压花图案。
定义
如本文所用，“薄页纸产品”一般是指各种纸产品，诸如面巾纸、卫生纸、纸巾、餐巾纸等。通常，本发明的薄页纸产品的基重大于约40克/平方米(gsm)，更优选大于约45gsm，并且还更优选大于约50gsm，例如约45gsm至约65gsm，并且更优选约50gsm至约60gsm。
如本文所用，术语“基重”一般是指薄页纸每单位面积的无水干重并且一般以克/平方米(gsm)表示。使用TAPPI测试方法T-220测量基重。
术语“层片”是指离散的产品元件。各个层片可彼此并排排列。该术语可指多个网状部件，例如在多层片面巾纸、多层片卫生纸、多层片纸巾、多层片擦拭巾或多层片餐巾纸中，它们可包括两个、三个、四个或更多个彼此并置布置的单层片，其中一个或多个层片可例如通过机械或化学方法彼此附接。
如本文所用，术语“层”是指层片内的多个纤维分层、化学处理分层等。
如本文所用，术语“层状薄纸幅材”、“多层薄纸幅材”、“多层幅材”和“多层纸片”通常是指由两层或更多层含水造纸配料制备的纸片，所述造纸配料优选地包含不同的纤维类型。这些层优选地在一个或多个环状多孔筛网上，由分离的稀纤维浆料流沉积而成。如果各个层最初在分离的多孔筛网上形成，则随后将各层(趁湿)组合形成分层的复合网。
本文所用术语“纵向”(MD)通常是指生产薄页纸幅材或产品的方向。术语“横向”CD是指垂直于纵向的方向。
如本文所用，术语“厚度”是根据TAPPI测试方法T402使用ProGage 500厚度测试仪(Thwing-Albert Instrument Company,West Berlin,NJ)测量的单片的代表性厚度(包括一个或多个层片的薄纸产品的厚度是包括所有层片的单片薄纸产品的厚度)。测微计具有2.22英寸(56.4mm)的砧直径和132克/平方英寸的砧压力(6.45克/平方厘米)(2.0kPa)。
如本文所用，术语“片松厚度”是指厚度(μm)除以无水干基重(通常以克/平方米表示(gsm))的商。所得纸片松厚度以立方厘米/克(cc/g)表示。在某些实施方案中，根据本发明制备的薄页纸产品可以具有大于约12cc/g，更优选大于约15cc/g，还更优选大于约17cc/g，例如约12至约20cc/g的片松厚度。
如本文所用，术语“斜率”是指通过将拉伸对拉伸作图得到的线的斜率并且是MTSTestWorksTM在如在本文的测试方法章节中所述确定拉伸强度的过程中的输出。斜率以克(g)每单位样本宽度(英寸)为单位报告，并以拟合到落在70克与157克(0.687N至1.540N)的样本生成力之间的负荷校正应变点的最小平方线的梯度除以样本宽度衡量。
如本文所用，术语“几何平均斜率”(GM斜率)一般是指纵向斜率和横向斜率的乘积的均方根。虽然GM斜率可以在根据本公开制备的薄页纸产品之间不同，但是在某些实施方案中，薄页纸产品具有小于约14,000g，更优选小于约13,500g，还更优选小于约13,000g，例如约9,000至约14,000g的GM斜率。
如本文所用，术语“几何平均拉伸”(GMT)是指幅材的纵向拉伸强度与横向拉伸强度的乘积的平方根。虽然GMT可能各异，但是在某些实施方案中，根据本公开制备的薄页纸产品可以具有大于约1,500g/3”，并且更优选大于约1,750g/3”，并且还更优选大于约2,000g/3”，例如约1,500至约4,000g/3”，例如约2,000至约3,500g/3”的GMT。
如本文所用，术语“挺度指数”是指几何平均抗拉斜率除以几何平均拉伸强度(通常以克/三英寸为单位)的商，所述几何平均抗拉斜率被定义为MD和CD斜率(通常以kg为单位)的乘积的平方根。
Figure GDA0003098931580000041
虽然挺度指数可能各异，但是在某些实施方案中，根据本公开制备的薄页纸产品可以具有小于约6.00，更优选小于约5.00，并且还更优选小于约4.00，例如约3.00至约6.00，例如约3.50至约4.50的挺度指数。
本文所用术语“拉伸比率”通常是指纵向(MD)拉伸(单位为g/3”)与横向(CD)拉伸(单位为g/3”)的比率。虽然拉伸比率可能各异，但是在某些实施方案中，根据本公开制备的薄页纸产品可以具有小于约2.0，例如约1.0至约2.0，例如约1.2至约1.5的拉伸比率。
本文所用术语“湿弹性应变比”为当将润湿的片压缩至300g/in2(4569Pa)时，根据下文测试方法部分中所述的湿回弹性测试方法测量的弹性应变与所施加的应变的比率。湿弹性应变比等于：
Figure GDA0003098931580000042
在C15为第一压缩循环之前5g/in2下的片厚度(本文也称为初始湿厚度)的情况下，C1300为第一压缩循环中300g/in2(4569Pa)负荷下的样本厚度，并且C25为第二压缩循环中5g/in2下的片厚度(第一循环中刚加载至300g/in2之后)。当测量弹性应变比时，厚度通常具有毫米(mm)单位。湿弹性应变比的范围将在没有塑性变形的完全弹性固体的湿弹性应变比到没有弹性回复的完全塑性固体的湿弹性应变比为零之间。
本文所用术语“几何平均抗挠刚度”(GM抗挠刚度)通常是指薄页纸产品或幅材的相对挺度，并且根据ASTM D1388测量，如以下测试方法部分所述。GM抗弯刚度通常具有以mg*cm2/cm为单位的单位。
本文所用术语“残留水”(W残留)是指最初未被薄页纸样本吸收的水的质量，根据下文测试方法部分中所述的滴流测试进行测量。残留水通常具有克(g)的单位。
如本文所用，术语“滴流时间”(DT)是指润湿的薄页纸样本滴流所需的时间，并且根据下文测试方法部分中所述的滴流测试来测量。滴流时间通常以秒(s)为单位。
如本文所用，术语“水保留”(W保留)是指在下述测试方法部分中所述的滴流测试结束时样本保留的水的质量。保留的水通常具有克(g)的单位。
本文所用术语“线元件”是指呈线形状的元件，例如压花元件，相对于其所在的薄页纸产品，该元件可以是连续的、离散的、间断的和/或部分的线。线元件可具有任何合适的形状，诸如直的、弯曲的、扭结的、卷曲的、曲线的、蜿蜒的、正弦状的、以及它们的混合，这些形状可形成结构的规则的或不规则的、周期性的或非周期性的晶格构造，其中线元件沿其路径呈现至少20mm的长度。在一个示例中，线元件可包括多个离散元件，诸如点和/或虚线，这些离散元件被一起定向以形成线元件。
如本文所用，术语“非线性元件”是指具有长度(L)的元件的多方向、不间断的部分。在某些情况下，长度可以是约20.0mm或更大。元件的长度(L)通常沿着元件的不间断部分测量，例如从图2的点A到点B。在一个示例中，例如图2所示，非线性元件80可以包括第一单向不间断线性元件段84和第二单向不间断线性元件段86。通常非线性元件设置在薄页纸产品的表面上，并且可由对产品进行压花而产生。在某些优选实施方案中，例如图3所示，薄页纸产品60可包括基本相同的、离散的、非线性的压花元件80，其形成花纹94以形成具有图案主取向轴线92的图案90。
如本文所用，术语“多方向”当涉及元件诸如非线性压花元件时是指元件具有至少第一方向矢量和第二方向矢量。例如，参照图2，非线性元件80具有第一段84，所述第一段具有在第一方向上延伸的第一方向矢量85，并且第二段86具有在与第一方向矢量85的方向不同的第二方向上延伸的第二方向矢量87。
如本文所用，术语“离散的”当涉及元件诸如非线性压花元件时是指非线性元件具有不同于非线性元件的薄页纸产品的至少一个紧邻区域。例如，参考图3，压花图案90包括多个压花非线性元件，例如元件80a和80b，它们通过薄页纸产品60的未压花区域89彼此分开。
如本文所用，术语“不间断的”在涉及元件例如非线性压花元件时，是指沿着给定非线性元件的长度，非线性元件不与不同于非线性元件的区域相交。在给定的非线性元件内的薄页纸层片的变化，例如由制造过程例如成形、模制或起绉所产生的变化，不被认为产生不同于非线性元件的区域，因此不会沿着非线性元件的长度中断非线性元件。
如本文所用，术语“基本上纵向取向”当涉及设置在薄页纸层片或产品的表面上的元件，例如非线性元件、压花图案或背景图案时，通常是指元件的主取向轴线与横向(CD)轴线成大于约45度的角度定位。
如在此使用的，术语“图案”通常指一个或多个设计元件的布置。在给定的图案内，设计元件可以相同或可以不同，此外，设计元件可以具有相同的相对尺寸或可以具有不同的尺寸。例如，在一个实施方案中，单个设计元件可以在图案中重复，但是设计元件的尺寸可以在图案内的一个设计元件与下一个设计元件不同。
如本文所用，术语“花纹”通常是指在压花图案内一个或多个压花元件的非随机重现。元件的重复出现不一定发生在给定的片内，例如，在某些实施方案中，设计元件可以是延伸跨过由穿孔线彼此分开的两个相邻片的连续元件。参照图2，压花图案90包括由三个离散的非线性单元80a、80b、80c组成的花纹94。
如本文所用，术语“背景图案”是指基本上覆盖薄页纸产品表面的图案。本领域技术人员可以理解，背景图案可以与重复图案区分开，因为重复图案可以包括多个线段图案、线段轴和单元，而在一些实施方案中，背景图案可以仅包括以任何频率和/或间隔重复的单个特征。在其他实施方案中，背景图案包括可形成重复单元的多个特征。重复单元可被描述为包括多个一个或多个基础图案的设计。
背景图案可以使用本领域已知的任何方法形成。例如，在一些实施方案中，可以使用压花或微压花将背景图案引入到薄页纸产品的表面中。例如，在美国公开号2005/0230069中描述了微压花的示例性实施方案。在其他实施方案中，在造纸过程中，可以使用例如美国专利7,611,607中描述的织纹或图案造纸织物将背景图案引入到薄页纸片或产品的表面中。
本文所用术语“压花”在涉及薄页纸产品时是指在制造过程中，组成产品的一个或多个薄页纸层片已经经受通过在一个或多个压花辊上复制压花图案而将表面光滑的薄页纸幅材转变成装饰性表面的过程，所述压花辊形成薄页纸幅材穿过的辊隙。压花不包括湿法模制、起绉、微皱、印刷或其他可赋予薄页纸幅材纹理和/或装饰图案的方法。
如本文所用，术语“压花图案”通常是指在薄页纸产品表面的至少一个维度上布置一个或多个设计元件，所述设计元件通过对薄页纸产品进行压花而赋予。图案可以包括线性元件、非线性元件、离散的非线性元件或其他形状。所述压花图案包括所述薄页纸产品的一部分，所述一部分位于所述薄页纸产品的表面平面之外。通常，压花图案是通过对薄页纸产品进行压花而产生的，从而产生具有低于薄页纸产品的表面平面的z向高度的凹陷区域。凹陷区域可以适当地是一个或多个线性元件、离散元件或其他形状。
如本文所用，术语“压花平面”通常是指由形成压花薄页纸产品的凹陷部分的上表面形成的平面。通常，压花元件平面位于薄页纸产品的表面平面下方。在某些实施方案中，本发明的薄页纸产品可具有单个压花元件平面，而在其他实施方案中，该结构可具有多个压花元件平面。压花元件平面通常通过对薄页纸产品的横截面成像并画出与压花的最上表面相切的线来确定，其中所述线大致平行于薄页纸产品的x轴。
本文所用术语“压花面积”一般是指薄页纸产品表面积被压花覆盖的百分比，所述压花用Keyence VHX-5000数字显微镜(Keyence Corporation，Osaka，Japan)测量并描述于下文测试方法部分。
具体实施方式
本发明人已经成功地平衡了模制三维薄页纸片与压花和层合的制造，以形成视觉上令人愉快并且具有改善的物理属性的多层片薄页纸产品。例如，本发明的多层片薄页纸产品具有降低的挺度，例如GM抗挠刚度小于约600mg*cm，改善的吸收性，例如残留水(W残留)值小于约0.15g，和改善的湿回弹性，例如大于约32％的湿弹性应变比。在某些情况下，物理属性的改善伴随着产品的美学吸引力的改善，例如具有第一图案和第二图案的多层片薄页纸产品，其中第一图案是压花的，而第二图案是未压花的。第一压花图案可覆盖薄页纸产品总表面积的相对较小的百分比，例如小于约15％，更优选小于约10％。此外，压花图案可包括消费者视觉上有吸引力的离散的非线性线元件，尤其是当线元件被布置成赋予产品布状外观的几何图案时。
因此，在某些实施方案中，本发明提供了一种压花多层片薄页纸制品，其包括两个或更多个薄页纸层片，所述薄页纸层片具有在制造期间由片的湿法模制赋予的背景图案和小于约15％或更小，例如小于约12％，更优选小于约10％，例如约5％至约15％的总压花面积，并且与现有技术相比具有改善的挺度、湿回弹性和吸收性。在某些情况下，背景图案可以包括多个平行的、等间距间隔开的线元件，这些线元件被也包括非线性线元件的压花图案中断。
在其他实施方案中，本发明提供了一种压花多层片薄页纸产品，其包含以面对面关系粘结在一起的两个或更多个层片，其中所述层片中的至少一个层片包含背景图案和多个以压花图案布置的线压花。优选地，背景图案不是压花的，并且压花面积小于约15％，更优选小于约10％。所得薄页纸产品通常具有比现有技术改善的挺度、湿回弹性和吸收性。
本发明的多层片压花薄页纸产品通常包括两个、三个或四个由公知的湿法造纸方法制成的薄页纸层片，所述湿法造纸方法例如起绉湿压、改进的湿压、起绉空气穿透干燥(CTAD)或未起绉空气穿透干燥(UCTAD)。例如，起绉薄页纸幅材可以使用湿压或改善的湿压方法形成，例如美国专利3,953,638、5,324,575和6,080,279中公开的那些方法，这些专利的公开内容以符合本申请的方式并入本文中。在这些方法中，将胚薄页纸幅材转移至杨克式干燥机，完成干燥过程，然后使用刮刀或其他合适的装置从杨克式干燥机表面起绉。
在特别优选的实施方案中，一个或多个薄页纸层片可以通过空气穿透干燥方法来制造。在这种方法中，非压缩性地干燥胚幅材。例如，用于本发明的薄页纸层片可以通过起绉或未起绉空气穿透干燥方法形成。特别优选的是无皱的空气穿透干燥的幅材，例如美国专利5,779,860中描述的那些，其内容以符合本公开的方式并入本文中。
在其他实施方案中，一个或多个薄页纸层片可以通过包括以下步骤的方法来制造：使用压力、真空或气流穿过湿幅材(或这些的组合)以使湿幅材适形到成形织物中，随后使用杨克式干燥机或一系列蒸汽加热干燥机或一些其他设备来干燥成形幅材，包括但不限于使用Voith开发的ATMOS方法或Metso开发的NTT方法制造的薄页纸；或织物起绉的薄页纸，其使用包括将湿幅材从以一个速度移动的运送表面(带、织物、毡或辊)转移到以较低速度(至少慢5％)移动的织物并随后干燥纸张的步骤的方法制成。本领域技术人员将认识到，这些方法不是相互排斥的，例如，在该方法中，未起绉TAD方法可以包括织物起绉步骤。
本发明的多层片薄页纸产品可由使用相同或不同的薄页纸制造技术制造的两个或更多个层片构成。在一个特别优选的实施方案中，多层片薄页纸产品包括两个空气穿透干燥的薄页纸层片，其中每层片具有大于约20gsm，例如约20至约50gsm，例如约22至约30gsm的基重，其中所述层片已通过胶层合压花方法彼此附接，所述胶层合压花方法在薄页纸产品的至少一个外表面上提供压花图案。压花图案的某些方面将在下面更详细地讨论。
在某些情况下，使用造纸织物，例如织造空气穿透干燥织物，制造薄页纸产品，所述织物具有三维形貌的表面，所述形貌有利于在制造期间成型和构造新生薄页纸幅材。在制造期间对幅材的模制和结构化可赋予所得的薄页纸片或层片三维性。在某些情况下，赋予所得到的片或层片的三维性影响最终薄页纸产品的物理特性，例如片松厚度、拉伸性和拉伸能量吸收。例如，成品可以包括多个基本上沿纵向(MD)取向的脊，当产品受到沿横向(CD)的应变时，这些脊可以被拉出，从而导致CD拉伸和拉伸能量吸收增加。
适用于本发明目的三维织物是具有上表面(也称为幅材接触表面)和下表面的那些织物，其中上表面包括三维形貌。在湿法模制或空气穿透干燥期间，湿薄页纸幅材接触顶表面，并被拉紧成与顶表面的三维形貌相对应的三维形貌形式。
在某些情况下，三维织物可具有纹理化的幅材接触表面，该表面包括由谷分隔的基本上连续的纵向脊，例如美国专利6,998,024中所公开的那些，该专利的内容以符合本公开的方式并入本文中。在某些优选的情况下，用于制造本发明薄页纸产品的织物可具有纹理化的幅材接触表面，该表面包括由谷分开的基本上连续的纵向脊，所述脊由多个经股线组合在一起形成，其中脊的高度为0.5至约3.5mm，脊的宽度为约0.3厘米或更大，并且在织物的横向中脊的出现频率为约0.2至约3个/厘米。
在其他情况下，三维织物可具有纹理化的幅材接触表面，该表面包括由谷分开的基本上连续的纵向脊，例如美国专利7,611,607中公开的那些，该专利的内容以符合本公开的方式并入本文中。这种织物可具有包括由谷分隔的基本连续的纵向脊的幅材接触表面，所述脊由分组在一起的多个经股线形成并由两个或更多个直径的多个纬股线支撑；其中，所述脊的宽度为约1mm至约5mm，更具体地为约1.3mm至3.0mm，更具体地约1.9至2.4mm；并且在织物的横向上脊的出现频率为约0.5至8个/厘米，更特别地约3.2至7.9个/厘米，还更特别地约4.2至5.3个/厘米。
在其他情况下，三维织物可具有结构上为华夫饼状的纹理化的片接触表面，例如美国专利7,300,543中公开的那些，其内容以符合本公开的方式并入本文中。例如，三维织物可具有深的、不连续的凹坑结构，该凹坑结构具有一系列规则的、明显的、相对大的凹陷，这些凹陷被凸起的经股线或凸起的纬股线围绕。凹坑可以是任何形状，其在凹坑侧面的上边缘相对平坦或不平坦，但是各个凹坑的最低点未连接到其他凹坑的最低点。最常见的实例都是华夫饼状结构，并且可以是以经纱为主的、以纬纱为主的或共面的。凹坑深度可以为经股线直径的大约250％至大约525％。
在其他情况下，三维织物可具有由粘结到织造支撑结构的非织造材料形成的纹理化的片接触表面。例如，三维织物可以包括突起的框架，其连接到加强结构上并从加强结构向外延伸，以在突起之间限定偏转通道，例如美国专利5,628,876中公开的，该专利的内容以符合本公开的方式并入本文中。突起的框架包括连续或半连续的图案，并且可以具有约0.10至约3.00mm的高度，例如约0.50至约1.00mm。或者，织物可以包括多个平行、间隔和基本上矩形的聚合物突起，例如美国专利9,512,572中公开的那些，其内容以符合本公开的方式并入本文中。在这种情况下，突起可以具有类似的尺寸，并且具有基本上相等的高度和宽度的大致直的、平行的侧壁，所述高度和宽度可以在约0.5mm至约1.00mm的范围内。
在特别优选的实施方案中，本发明的薄页纸产品使用非压缩性干燥方法生产，该方法趋于保持或增加湿幅材的厚度，包括但不限于空气穿透干燥、红外辐射、微波干燥等。由于其商业可用性和实用性，空气穿透干燥是公知的，并且是用于本发明目的非压缩干燥幅材的优选方式。空气穿透干燥过程和用具可以是造纸工业中公知的常规过程和用具。在某些情况下，优选使用具有上述三维形貌的幅材接触表面的空气穿透干燥织物。如本领域所熟知的，在制造之后，幅材可随后通过诸如压延、压花、印刷、洗剂处理、切割、折叠和包装的方法进行转换。特别优选的是将多个压花施加到薄页纸幅材的至少一个表面上的方法，如将在下面更详细地讨论的。
在本发明的一个实施方案中，薄页纸产品具有多个压花。在一个实施方案中，压花图案仅施加到第一层片上，因此两层片中的每个层片用于不同的目的并且是视觉上可区分的。例如，第一层片上的压花图案尤其提供了关于厚度和绗缝外观的改善的美观性，而未压花的第二层片设计成增强功能品质，例如吸收性、厚度和强度。在另一个实施方案中，纤维状结构产品是两层片产品，其中两个层片都包含多个压花。合适的压花方法包括例如美国专利5,096,527、5,667,619、6,032,712和6,755,928中公开的那些。
在一个特别优选的实施方案中，根据本发明的多层片压花薄页纸产品可以使用图1A所示的设备制造。为了生产压花薄页纸产品60，将第一薄页纸层片20朝位于刻花辊26和压印辊28之间的辊隙24传送经过一系列惰辊22。刻花辊26以逆时针方向旋转，而压印辊28以顺时针方向旋转。第一薄页纸层片20形成最终的压花多层片薄页纸产品60中的顶层片。
刻花辊26通常是坚硬且不可变形的辊，例如钢辊。压印辊28可以是基本上光滑的辊，更优选是具有覆盖层片的光滑的辊，或者由天然或合成橡胶制成，例如聚丁二烯或乙烯和丙烯的共聚物等。在优选实施方案中，压印辊28具有大于大约40肖氏(A)，例如从大约40肖氏(A)至大约100肖氏(A)，更优选地从大约40肖氏(A)至大约80肖氏(A)的硬度。通过提供具有这种硬度的接收辊，刻花辊的设计不会像常规设备中那样深地压入压印辊中。
压印辊28和刻花辊26被压在一起以形成辊隙24，幅材20穿过该辊隙以在幅材上施加压花图案。刻花辊26包括多个从其径向延伸的突起30，也称为压花元件。这些突起被布置成形成第一压花图案。突起30的高度可以大于约1.30mm，例如约1.30至约1.50mm，更优选约1.35至约1.45mm。通常，刻花辊将包括比图1A所示的突起多得多的突起。此外，所述刻花辊可包括形成第二压花图案或第三压花图案的附加突起。
继续参考图1A，力或压力被施加到辊26、28中的一个或两个，使得辊26、28被彼此相对地推动以在其间形成辊隙24。压力将使压印辊28围绕突起30变形，使得当幅材20围绕突起30被压到停靠区域31(即，围绕突起的辊的外表面区域)上时，产生压花65(如图1B所示)。
为了形成两层片薄页纸产品，第二薄页纸层片40围绕惰辊42被传送，然后进入位于基本光滑的可由橡胶制成的辊46和可为钢辊的啮合辊48之间的辊隙44。第二薄页纸层片40适于形成最终多层片薄页纸产品60中的底层片。当其被传送时，第二薄页纸层片40穿过在刻花辊26和啮合辊48之间形成的第二辊隙50，在该处其与第一薄页纸层片20接触，由于被刻花辊26压印，第一薄页纸层片现在带有压花65。第一层片20和第二层片40在它们穿过辊隙50时接合在一起，以形成多层片薄页纸产品60。
继续参照图1A，在某些实施方案中，在第一薄页纸层片20通过刻花辊26和压印辊28之间的辊隙24之后，胶粘单元52将胶水施加到压花65(在图1B中详细示出)的远端，所述压花通过由第一突起30压花而形成在压花的第一薄页纸层片20的外表面上。然后，具有所施加的胶的压花的第一薄页纸层片20进一步前进至刻花辊26和啮合辊48之间的辊隙50。此时，未压花的第二层片40附接到压花的第一层片20上，然后围绕啮合辊48传送以形成随后卷绕成卷(未示出)的两层片薄页纸产品60。
如图1B所示，所得两层片型薄页纸产品60包括第一层片20和第二层片40，其中形成薄页纸产品60的顶层片的第一层片20带有压花65，但第二层片40未被重压花且通常不具有明显的压花。因此，以这种方式，第一薄页纸层片20是压花的，而第二层片40是未压花的。第一薄页纸层片20的压花程度可以通过几种方式来实现。例如，压印辊28可以由具有不同柔软度的材料制成，以允许第一突起30和第二突起32具有更高的穿透深度。或者，可改变刻花辊26和压印辊28之间的辊隙24处的压力。
进一步参考图1B，产品60具有上表面62和相对的下表面63，其中压花65通常沿着上表面62形成。压花65通常为在上表面62的表面平面45下方的凹陷的形式。压花65可具有深度47，其通常在产品60的上表面45和压花65的底面43之间测量。
如本文所述制备的薄页纸幅材可以被引入多层片薄页纸制品中，例如包括两层片、三层片或四层片的制品。可以使用公知的技术将各个层片接合在一起，例如使用层合粘合剂将层片保持在一起。在特别优选的情况下，可以使用压花-层合组件来组合各层片，该组件使用机械和粘合手段来接合各层片。例如，可以使用至少一个钢压花辊、至少一个橡胶涂覆的压花反辊和至少一个用于分配粘合剂的辊将各层合花和接合在一起，所述粘合剂可以在薄页纸幅材离开所述一对压花辊之后被施加到薄页纸幅材上。
在捻合之后，薄页纸产品可以通过切开、穿孔、切割和/或卷绕进一步转换。例如，薄页纸产品可以是卷的形式，其中压花薄页纸产品的片在使用或不使用芯的情况下回旋地围绕它们自身卷绕。
通常，本发明的薄页纸产品包含纤维素纤维。适于结合本发明使用的纤维素纤维包括呈任何比例的二次(回收)造纸纤维和原生造纸纤维。这样的纤维包括但不限于硬木和软木纤维以及非木材纤维。也可包括非纤维素合成纤维作为纤维配料的一部分。在某些优选的情况下，本发明的薄页纸产品包含纤维素浆纤维，例如硬木牛皮纸浆纤维和软木牛皮纸浆纤维的共混物。然而，本发明的薄页纸产品中可以存在来源于其他木材和非木材来源的纤维素浆粕纤维，例如谷物秸秆(小麦、黑麦、大麦、燕麦等)、茎秆(玉米、棉花、高粱、草丝兰(Hesperaloe funifera)等)、甘蔗(竹子、甘蔗渣等)和草(西班牙草、柠檬、印度草(sabai)、柳枝稷等)。
根据本发明制备的薄页纸幅材可以是分层的或非分层的(共混的)。分层的片可以具有两层、三层或更多个层。对于将被转化成多层片产品的薄页纸片，由具有至少两层的层形成产品是有利的，使得当所述层彼此面对布置时，外层主要包含硬木纤维，内层主要包含软木纤维。根据本发明的薄页纸片将适用于所有形式的薄页纸产品，包括但不限于用于消费者和服务市场的卫生纸、厨房用纸巾、面巾纸和餐巾纸。
在一个实例中，本发明提供了一种压花薄页纸产品，其包括可起绉或不起绉空气穿透干燥的薄页纸产品。在一个实例中，所述薄页纸产品包括两个或更多个已经湿法成网、空气穿透干燥并且未起绉的薄页纸幅材。在薄页纸幅材被制造之后，两个分离的幅材被层合和压花，使得所得到的薄页纸制品基本上由第一层片和第二层片组成，其中第一层片形成薄页纸制品的第一上表面并具有多个设置在其上的压花。
本发明的薄页纸产品优选是压花的。在一个实例中，如图3和4所示，薄页纸产品60包括多个压花65，在所示的实施方案中，所述压花是离散的并且是非线性的。压花面积可为约15％或更小，例如12％或更小，例如10％或更小，例如约4％至约10％或约5％至约8％。
继续参照图3和4，压花图案90包括多个完全由非线性线元件80构成并且基本上没有点状压花的压花65。在这种情况下，线元件可构成压花面积的100％。在其他情况下，至少约90％，例如至少约92％，例如至少约94％的压花面积由线元件组成，并且更优选地由非线性线元件组成。
除了多个压花65之外，薄页纸产品60还具有第一表面62，该表面包括多个基本上纵向(MD)取向的脊66，这些脊彼此间隔开并在其间限定谷67。多个基本上纵向取向的脊66为形成其上施加压花图案90的背景图案70的大致线性元件。构成压花图案90的非线性压花元件80周期性地中断基本上纵向取向的脊66。基本上沿纵向取向的脊66可彼此间隔开，使得背景图案70每10cm包括10个或更多个脊，例如每10cm包括10至约60个脊，例如每10cm包括约30至约50个脊，如沿横向的轴线所测量。
虽然图3和4中所示的背景图案70由线性的、基本上沿纵向取向的脊66组成，但本发明并不局限于此。在其他情况下，背景图案可以由非线性的线元件组成。例如，背景图案可以由之字形或曲线形的线元件组成。在特别优选的情况下，背景图案包括多个元件，无论是线性元件还是非线性元件，其彼此平行布置，使得元件彼此不相交。
压花图案90通常覆盖MD调整的脊66的背景图案70，并且具有相对于MD轴线100以角度(α)取向的主取向轴线92。在某些情况下，压花图案可相对于MD轴线成一定角度(角度α)布置，例如约10至约40度，例如约15至约35度。
在一个特别优选的实施方案中，例如图3和4所示，压花65可以是离散的非线性元件80的形式，其形成可识别的形状，例如V形。非线性元件80可以布置成可以进一步布置成形成图案90的基序94，例如所示的山形图案。虽然在某些实施方案中，压花可形成可识别的形状，例如字母或几何形状，例如三角形、菱形、梯形、平行四边形、菱形、星形、五边形、六边形、八边形等，但本发明不限于此。在其他实施方案中，压花可包括非线性元件，其被布置但不形成可识别的几何形状。
正如压花的形状可能各异一样，它们的尺寸也可能各异。在某些情况下，压花可包括多个非线性元件，所述非线性元件具有约20.0mm或更大的长度(L)，例如约25.0mm或更大，例如约30.0mm或更大，例如约20.0至约60.0mm。非线性压花元件的宽度可小于约2.0mm，例如小于约1.5mm，例如小于约1.0mm，例如约0.20至约2.0mm，例如约0.50至约1.50mm。非线性压花元件的宽度可以沿其长度是均匀的，或者可能各异。在宽度变化的那些情况下，优选的是，宽度变化小于约1.0mm。例如，元件可以具有约0.5至约0.75mm的第一宽度和约1.0至约1.5mm的第二宽度。
压花元件可具有本领域技术人员已知的任何合适的高度。例如，压花元件可表现出大于约0.10mm和/或大于约0.20mm和/或大于约0.30mm至约3.60mm和/或至约2.75mm和/或至约1.50mm的高度。通常，使用如本文所述的Keyence显微镜和成像软件从薄页纸产品的最上表面平面和压花底部平面测量压花高度。附图中示出了压花高度的示例性测量图5A-5C。
与现有技术商业两层合花纸巾产品相比，根据本发明制备的薄页纸产品即使在相对高的基重下，如大于约45gsm，更优选大于约47gsm和更优选大于约50gsm，例如约45至约65gsm，例如约50至约60gsm和更优选约50至约55gsm。下表1比较了本发明薄页纸产品的抗挠刚度与现有技术的多层片压花薄页纸产品的抗挠刚度。
表1
Figure GDA0003098931580000131
因此，在某些实施方案中，本发明提供了一种多层片压花薄页纸产品，其具有大于约45gsm，例如约45至约65gsm，例如约50至约60gsm，更优选约50至约55gsm的基重，以及小于约600mg/cm，更优选小于约575mg/cm，再更优选小于约560mg/cm，例如约450至约600mg/cm，再更优选约500至约560mg/cm的GM抗挠刚度。因此，本发明的多层片压花薄页纸产品具有足够的基重以具有良好的手感，但具有相对低的挺度以便具有良好的手感并且不是过度刚性的。
在其他实施方案中，本发明提供了一种多层片压花薄页纸产品，其具有相对低的CD抗挠刚度，尤其是与MD抗挠刚度相关的。因此，在某些实施方案中，本发明的薄页纸产品在横向上具有特别好的悬垂性和良好的手感。例如，本发明的薄页纸产品可以压花并包含两个或更多个层片，并且可以具有小于约400mg*cm，更优选小于约380mg*cm，再更优选小于约375mg*cm，例如从约300至约400mg*cm，更优选从约350至约375mg*cm的CD抗挠刚度。上述薄页纸产品可以具有大于CD抗挠刚度的MD抗挠刚度，使得MD抗挠刚度与CD抗挠刚度的比值大于约1.0。在特别优选的情况下，根据本发明制备的薄页纸产品的MD抗挠刚度与CD抗挠刚度之比大于约1.5，更优选大于约2.0，例如约1.0至约3.0，更优选约1.5至约2.5，例如约2.0至约2.5。
本发明的薄页纸产品也可具有改善的湿性能，尤其是湿回弹性。通常，湿回弹性在本文中表征为湿弹性应变比，并且是当薄页纸产品在指定负荷下压缩时对所施加的应变的弹性应变的量度。湿弹性应变比的范围将在没有塑性变形的完全弹性固体的湿弹性应变比到没有弹性回复的完全塑性固体的湿弹性应变比为零之间。理想地，薄页纸产品，特别是纸巾产品，在湿润时将非常有弹性，使得当产品在使用中润湿然后拧干时，它将回弹到其初始厚度。通过回弹至其初始厚度，产品保持其空隙体积，并且可以用于吸收另一溢出物。因此，在某些实施方案中，本发明的薄页纸产品具有大于约32％，更优选大于约34％，还更优选大于约36％，例如约32％至约40％，例如约34％至约40％的湿弹性应变比。各种现有技术薄页纸产品和本发明薄页纸产品的湿弹性应变比提供于下表2中。
表2
Figure GDA0003098931580000141
除了具有改善的挺度和湿回弹性之外，本发明的薄页纸产品还可具有改善的吸收特性。例如，本发明的薄页纸产品能够比现有技术的薄页纸产品吸收更大百分比的液体溢出物并更好地保留所吸收的溢出物。因此，在某些实施方案中，本发明提供了一种多层片压花薄页纸产品，其具有小于约0.15g，例如小于约0.12g，例如小于约0.10g，例如约0.05至约0.15g，更优选约0.05至约0.10g的残留水(W残留)值。在一个特别优选的实施方案中，本发明提供了一种两层片空气穿透干燥的压花薄页纸产品，其基重为约50gsm至约55gsm，GMT为约2,000g/3”至约4,000g/3”，并且残留水值为约0.05g至约0.15g，更优选为约0.05g至约0.10g。
本发明的薄页纸产品不仅最初吸收更多的液体溢出物，而且与其他现有技术的薄页纸产品相比，产品随时间保留更多的溢出物。例如，在一个实施方案中，本发明提供了一种多层片压花薄页纸产品，其具有大于约20秒，例如大于约30秒，例如大于约45秒的滴流时间(DT)。在某些优选的实施方案中，薄页纸产品基本上是不滴流的；即，薄页纸产品在以下测试方法部分中描述的滴流测试中不滴流任何流体。在一个特别优选的实施方案中，本发明提供了一种两层片空气穿透干燥的压花薄页纸产品，其基重为约50gsm至约55gsm，GMT为约2,000g/3”至约4,000g/3”，并且滴流时间大于约30秒，更优选大于约45秒。
与现有技术相比，根据本发明制备的薄页纸产品的吸收特性在下表3中进一步详述。
表3
Figure GDA0003098931580000142
Figure GDA0003098931580000151
在其他情况下，根据本发明制备的薄页纸产品最初吸收更多的液体溢出物，然后随着时间的推移保留更多的被吸收的溢出物。例如，在一段时间内被薄页纸产品吸收和保留的液体溢出量，本文称为液体吸收和保留率，并计算为：
Figure GDA0003098931580000152
可以大于约94％，例如大于约95％，例如大于约96％，例如约95％至约99％。
在其他情况下，本发明的薄页纸产品随着时间的推移保留更大百分比的吸收液体溢出，因此具有改善的吸收液体保持率，如下计算：
Figure GDA0003098931580000153
大于约98％，例如大于约99％，例如约100％。由于本发明的薄页纸产品保留了更大百分比的吸收溢出物，因此所述产品通常具有相对低的排出重量(WD)，例如小于约0.10g，例如小于约0.08g，例如小于约0.05g，例如约0.0至约0.10g。
本发明薄页纸产品的上述吸收改善中的每一种都是根据滴流测试来测量的，如以下测试方法部分中所述。
测试方法
以下测试方法将在测试之前对已经在TAPPI调节室中在73.4±3.6℉的温度(约23±2℃)和50±5％的相对湿度下处理4小时的样本进行。
拉伸
拉伸测试根据TAPPI测试方法T-576“纸巾产品和薄纸产品的拉伸特性(Tensileproperties of towel and tissue products)(使用恒定伸长率)”完成，其中所述测试在维持恒定伸长率的拉伸测试机上进行，每个受测样本的宽度为3英寸。更具体地，通过使用JDC精确样本切割器(Thwing-Albert Instrument Company,Philadelphia,PA，型号JDC 3-10，序列号37333)或等同设备，以纵向(MD)或横向(CD)取向切割3±0.05英寸(76.2mm±1.3mm)宽的条带，来制备用于干拉伸强度测试的样本。用于测量拉伸强度的仪器是MTSSystems Sintech 11S，其序列号为6233。数据采集软件为MTS
Figure GDA0003098931580000154
Windows 3.10版(MTS Systems Corp.,Research Triangle Park,NC)。根据所测试样本的强度，选择最大值为50牛顿或100牛顿的测力计，使得峰值负荷值的大部分落在该测力计的全刻度值的10％与90％之间。钳口间的标距针对面巾纸和纸巾为4±0.04英寸(101.6±1mm)，针对卫生纸为2±0.02英寸(50.8±0.5mm)。夹头速度为10±0.4英寸/分钟(254±1mm/min)，断裂灵敏度被设定在65％。将样本置于仪器的钳口中，在竖直和水平方向上均居中。接着开始测试，一旦样本断裂即结束。根据所测试样本的方向，将峰值负荷记录为样本的“MD拉伸强度”或“CD拉伸强度”。针对每个产品或片测试十个代表性样本，并且以每3英寸样本的克力为单位，记录全部个别测试样本的算术平均值，作为产品或片的适当的MD拉伸强度或CD拉伸强度。计算几何平均拉伸(GMT)强度，并且以每3英寸样本宽度的克力来表示。还由拉伸测试仪计算拉伸能量吸收(TEA)和斜率。TEA以gm·cm/2为单位报告。斜率以克(g)或千克(kg)为单位报告。TEA和斜率都受方向制约，因而独立地测量MD方向和CD方向。几何平均TEA和几何平均斜率被定义为针对给定性质的代表性MD值与代表性CD值的乘积的平方根。
抗挠刚度
该测试在1英寸×6英寸(2.54cm x 15.24cm)的薄页纸产品样本条带上进行。待测试的薄页纸产品应当没有折痕、弯曲、折叠、穿孔和缺陷。使用例如在ASTM标准D 1388(5010型，Instrument Marketing Services,Fairfield,NJ)中描述的悬臂弯曲测试仪，并以41.5+0.5度的斜坡角和120mm/分钟的样本滑动速度操作。
对于每个薄页纸产品，在每个方向(MD和CD)上使用新的测试片进行该测试序列总共八(8)次，以用于每次测量。当薄页纸产品被朝上切割时，测试前四个条带的上表面。将最后四个条带倒置，使得当将该条带放置在测试仪的水平平台上时，薄页纸产品被切割时的上表面朝下。平均悬垂长度通过对薄页纸产品上获得的十六(16)个读数取平均来确定。
悬垂长度MD＝8个MD读数的总和
悬垂长度CD＝8个CD读数的总和
悬垂长度总和＝所有16个读数的总和
弯曲长度MD＝悬垂长度MD
弯曲长度CD＝悬垂长度CD
弯曲长度总和＝悬垂长度总和
抗挠刚度＝0.1629 x W x C3
其中W是薄页纸产品的基重，单位为磅/3000ft2；C是以cm为单位的弯曲长度(MD或CD或总和)；并且常数0.1629用于将基本权重从英制转换为公制单位。结果以mg*cm2/cm表示。
Figure GDA0003098931580000161
滴流试验
使用冲纸切割器将待测试的薄页纸产品样本切割成5英寸×5英寸的尺寸以确保从片中心的直边而不接触任何穿孔。任何损坏或异常的产品，例如被弄皱、翻转或压碎的产品被丢弃。制备总共五(5)个待测样本。
使用两个上皿天平，最小分辨率为0.01g。第一上皿天平装配有至少7英寸×7英寸的Formica贴片，并且被配衡以抵消贴片的重量。第二上皿天平配备有用于在样本润湿后通过夹具悬挂样本的设备，如下文进一步描述的。该设备被布置成使得样本通过十二(12)英寸的夹具悬挂在第二上皿天平上方。此外，第二上皿天平装配有塑料正方形3.5英寸×3.5英寸×1英寸称量舟皿。配衡天平以抵消舟皿的重量。两个天平直接彼此相邻布置，以消除当将样本从第一天平移动到第二天平上方的夹具时的干扰。在所有情况下，当上皿天平上的读数变得恒定时，记录重量。
为了进行测试，使用移液管测量5mL蒸馏水，并将其分配到Formica贴片的中心，小心确保分配的水是圆形的，不大于约2英寸(约5.0cm)的直径。Formica贴片上的水的重量以克记录到最接近的百分之一(WI)。样本被布置成使得片的压花侧或在辊的外侧上面向消费者的一侧在置于水上时将面向下。样本的中心直接放置在第一上皿天平上的水的顶部。在样本和水彼此接触时，立即启动计时器。15秒后，通过朝向测试器剥离右上角，将样本从天平小心地移出。在样本从第一天平上升起后，立即启动计时器。记录留在Formica贴片上未被样本吸收的流体量，精确到百分之一克。该值是残留水(W残留)，单位为克。
一旦样本被提离第一天平，它就被转移到夹具中第二天平之上，而不干扰样本。使用具有1.25英寸夹具开口或类似物的1号Boston夹具，通过从0.25至0.5英寸的夹具中夹住样本的右上角来固定。以这种方式，样本被悬挂在第二配衡的上皿天平上的称量舟皿上方。在从样本被剪切到第二天平以上起60秒后，测试结束。
当样本首先将水滴到第二上皿天平上的配衡称量舟皿上时，记录时间。这是滴流时间(DT)，单位为秒。如果在60秒测试时段期间样本没有滴流，则其DT记录为＞60s。一分钟后，记录在第二天平上的称量舟皿中收集的流体重量，精确到百分之一克。该质量是指排出重量(WD)，单位为克。
基于前述测试方法，报告了以下值：
(1)残留水(W残留)，单位为克(g)，其为第一上皿天平上未被样本吸收的水的质量；
(2)滴流时间(DT)，单位为秒(s)，是当样本首次将水滴流到称皮重的舟皿上时计时器上的时间；以及
(3)保留的水(W保留)，单位为克(g)，其是在测试方法结束时样本保留的水量，如下计算：
保留的水(W保留)(g)＝(WI(g)–W残留(g))–WD(g)。
上述值是每个薄页纸产品样本的5次平行测定的平均值。
湿回弹性
使用Thwing-Albert EJA型材料测试仪获得厚度对负荷的数据，该测试仪配备有50N容量的测力传感器，该传感器被编程为45N以防止过载。仪器在Thwing-Albert运动分析演示软件(MAP)的控制下运行。仪器设置如下：
Figure GDA0003098931580000171
Figure GDA0003098931580000181
将单个经调节的样本片切割成直径约两英寸。应该小心避免对将要测试的样本的中心部分的损坏。可以使用剪刀或其他切割工具。在与用于调节样本的相同的温度和湿度条件下进行测试。
对于测试，样本在压缩底座下方在压缩台上居中。在测试即将进行之前，样本用4.0g水/g纤维饱和。在相同的样本上重复压缩-松弛程序3次。使用0.1英寸/分钟的夹头速度获得压缩和松弛数据。通过在不存在样本的情况下进行测试来获得测力传感器的偏转。这通常被称为钢-对-钢数据。在0.005英寸/分钟的夹头速度下获得钢-对-钢的数据。对于测试的压缩和松弛部分，在5克和300克的测力传感器范围之间记录夹头位置和测力传感器数据。由于英尺面积是一平方英寸，这对应于5克/平方英寸至300克/平方英寸的范围。施加在样本上的最大压力是300克/平方英寸。在300克/平方英寸时，夹头反转其行进方向。在测试期间在选定的负荷值下收集夹头位置值。这些对应于压缩和松弛方向的5、10、25、50、75、100、125、150、200、300、200、150、125、100、75、50、25、10、5克/平方英寸的压力值。
在测试的压缩部分期间，夹头位置值由MAP软件通过在C5、C10、C25、C50、C75、C100、C125、C150、C200、C300的负荷设置下定义10个捕集器(捕集器1到捕集器10)来收集。在测试的返回部分期间，通过在R300、R200、R150、R125、R100、R75、R50、R25、R10、R5的负荷设置下定义十个返回捕集器(返回捕集器1到返回捕集器10)，由MAP软件收集夹头位置值。在不移除样本的情况下，在相同的样本上重复3次压缩至300克/平方英寸和返回至5克/平方英寸的循环。对于给定产品，每次使用新鲜样本，重复3次循环压缩-松弛测试5次。结果报告为5次平行测定的平均值。再次获得钢-钢和样本的值。对于每批测试获得钢-对-钢的比值。如果测试中涉及多天，则每天检查这些值。钢-钢值和样本值是四次平行测定(300g)的平均值。
通过从每个圈闭点的样本夹头捕集器值减去平均钢-钢夹头捕集器值获得具有毫米(mm)单位的厚度值。
显微镜检查
根据本发明生产的薄页纸产品可以通过如本文所述的显微镜检查法进行分析。特别地，三维表面形貌和压花可以通过产生和分析产品3-D表面图和横截面来分析，例如图5A和5B中所示的那些。使用Osaka,Japan的Keyence公司制造的VHX-5000数字显微镜拍摄图像。显微镜配有VHX-5000通信软件Ver 1.5.1.1。该透镜是超小型、高性能变焦透镜VH-Z20R/Z20T。
待分析的薄页纸产品样本应该是未受损的、平坦的，并且包括代表性的压花。尺寸为大约4英寸×4英寸的薄页纸产品样本工作良好。
如下获得样本的三维图像：
1.打开数字显微镜，并遵循XY台初始化的标准程序[Auto]
2.将显微镜放大倍数变为x100。
3.将薄页纸产品样本放置在具有面朝上朝向透镜的第一压花的台上。
4.如果薄页纸产品不是平放的，则根据需要沿着周边放置重物以使薄页纸平放在台表面上。
5.使用聚焦调节以使薄页纸成为锐聚焦。
6.选择主菜单中的“Stitching”。选择“3D stitching”。
7.通过选择“Stitch around the current position”来设置缝合方法。
8.选择Z设置来设定上限和下限构图范围。上限应该通过变得高于清晰的最高焦点来设置。下限应该通过低于清晰的最低焦点来设置。在设置了上限和下限范围之后，点击OK。
9.选择“Start stitching”，以开始图像的采集。
10.当期望区域已经成像时选择“complete”，然后“Confirm stitchingresults”。
11.在3D菜单中，选择“Height/Color view”来标识要测量的压花。
12.在3D菜单中，选择“Profile”。
13.在选择“Profile line”标签以获得在步骤11中识别的薄页纸样本的横截面的情况下，选择“线”并使用光标在样本的识别部分上画线。该线应该平分至少两个相邻的压花。第一压花的右侧和左侧的峰应当相对平坦(高度差小于10％)。
14.使用“Pt-Pt”垂直测量工具来测量压花的峰高。如果波峰之间的高度差大于10％，则选择另一个第一压花进行测量。然后可以使用VHX-5000通信软件Ver 1.5.1.1测量压花的高度。
使用上述的Keyence显微镜和图像分析软件测量被压花覆盖的薄页纸产品的表面积。以20X的放大率获取薄页纸的图像，并且如上所述将图像缝合，以在视场中包括至少一个压花花纹。创建并保存3-D高度/彩色图像。
以“2-D再现”模式打开保存的3-D高度/色彩图像，并且通过从屏幕菜单中首先选择“Measure”，接着选择“Auto”面积测量来测量压花面积，然后选择“Color”选项，并且通过点击压花图像彩色区内部来进行测量。
一旦进行测量，使用“Fill”和“Eliminate Small Grains”特征填充压花，所述压花通常是高度图图像中的最低点并且在薄页纸产品的表面平面之下，随后选择成形步骤。如果存在需要被填充或编辑以产生压花的精确2-D高亮的压花区域，则通过选择“Edit”、“Fill”来产生精确的区域表示。选择“Next”进行结果显示，将结果制成表格，选择“MeasureResult”，显示计算的面积率百分比。对薄页纸产品样本的3个不同区域重复测量，并且将测量的算术平均面积比百分比报告为压花面积。
实施例
使用空气穿透干燥造纸方法来制造基片，所述空气穿透干燥造纸方法通常被称为“不起绉空气穿透干燥”(“UCTAD”)并且大致描述于美国专利号5,607,551中，该专利的内容以符合本公开的方式并入本文中。生产出目标无水干基重为约27克/平方米(gsm)和GMT为约1,800g/3”的基片。然后将基片转变并螺旋缠绕为如本实施例中所述的卷式薄页纸产品产品。
在所有情况下，使用分层流浆箱由包括北方软木牛皮纸(NSWK)和桉树硬木牛皮纸(EHWK)的配料制造基片，所述分层流浆箱由三个储料泵使得形成具有三个层(两个外层和一个中间层)的纸幅。两个外层包括EHWK(每层包括20重量％的薄页纸幅材)，并且中间层包括NSWK(中间层包括60重量％的薄页纸幅材)。通过加入羧甲基纤维素(CMC)和永久性湿强度树脂，和/或通过精制配料来控制强度。
将薄页纸幅形成在Voith Fabrics TissueForm V成形织物上，真空脱水至大约25％的稠度，接着在转移到转移织物时接受速率为24％的急速转移。转移织物是VoithT807-5(可从Voith Paper,Inc.,Appleton WI商购获得)。然后将该幅材转移到具有多个彼此间隔约3.5mm的基本纵向(MD)取向的脊的机织空气穿透干燥织物上。MD脊在织物的MD方向上基本上是连续的，并且以平行、间隔开的排列进行织造，以在其间限定谷，其中谷的深度为约1.5mm。在转移时使用大于6英寸汞柱的真空水平进行至空气穿透干燥织物的转移。接着在卷绕之前将幅材干燥成大约98％固体。
将如上所述制备的基片转变成两层片成卷纸巾产品。具体地说，基本上如美国专利10,040,265所述，使用有图案的钢辊和40P&J聚氨酯辊以30pli的负荷压延基片，该专利的内容以符合本发明的方式并入本文中。
然后通过基本上如图1A所示的压花和层合将压延基片转化成两层片产品。评价各种刻花辊以评价它们对所得薄页纸产品特性的影响。刻花辊的性能总结于下表4中。在压花图案包括具有多于一个线元件的元件的情况下，最长的线元件的长度被报告为最大线元件长度。
表4
Figure GDA0003098931580000201
然后将两层片薄页纸产品转变成成卷纸巾产品并进行物理测试，其结果示于下表5和6中。
表5
Figure GDA0003098931580000202
表6
Figure GDA0003098931580000211
实施方案
在第一实施方案中，本发明提供了一种压花多层片薄页纸产品，所述压花多层片薄页纸产品包括第一外表面、相对的第二外表面和设置在至少所述第一外表面上的多个压花，所述产品具有大于约30秒的滴流时间(DT)。
在第二实施方案中中，本发明提供了残留水(W残留)值为约0.05至约0.15g的第一实施方案中的薄页纸产品。
在第三实施方案中中，本发明提供了第一实施方案或第二实施方案的薄页纸产品，其具有大于约94％的液体吸收和保留率。
在第四实施方案中，本发明提供了第一至第三实施方案中任一项的薄页纸产品，其具有小于约0.10g的流体排出重量(WD)。
在第五实施方案中中，本发明提供了第一至第四实施方案中任一项的的薄页纸产品，其具有约40至约60克/平方米(gsm)的基重和约2,000至约4,000g/3”的几何平均拉伸强度(GMT)。
在第六实施方案中，本发明提供了第一至第五实施方案中任一项的薄页纸产品，其中多个压花为离散的线元件，并且压花面积小于约10％。
在第七实施方案中，本发明提供了第一至第六实施方案中任一项的薄页纸产品，其中所述薄页纸产品包括第一薄页纸层片和第二薄页纸层片，所述第一薄页纸层片具有第一上表面，并且设置在其上的多个压花是离散的线元件，并且压花面积小于约10％。
在第八实施方案中，本发明提供了第一至第七实施方案中任一项的薄页纸产品，其中设置在其上的压花是离散的线元件并且是非线性的。
在第九实施方案中，本发明提供了第一至第八实施方案中任一项的薄页纸产品，其还包括设置在至少第一外表面上的背景图案。在某些实施方案中，背景图案包括多个间隔开的平行线元件，所述线元件具有从约2.0mm至约6.0mm的宽度。
在第十实施方案中，本发明提供第一至第九实施方案中任一项的薄页纸产品，其具有大于约32％的湿弹性应变比。
在第十一实施方案中，本发明提供第一至第十实施方案中任一项的薄页纸产品，其GM抗挠刚度小于约600mg*cm。
在第十二实施方案中，本发明提供了第一至第十一实施方案中任一项的薄页纸产品，其CD抗挠刚度与MD抗挠刚度之比大于1。

Claims (32)

1.一种压花多层片薄页纸产品，包括第一外表面、相对的第二外表面和设置在至少所述第一外表面上的多个压花，所述产品具有大于约30秒的滴流时间(DT)。
2.根据权利要求1所述的压花多层片薄页纸产品，其具有约0.05g至约0.15g的残留水(W残留)值。
3.根据权利要求1所述的压花多层片薄页纸产品，其具有大于约94％的液体吸收和保留率。
4.根据权利要求1所述的压花多层片薄页纸产品，其具有小于约0.10g的流体排出重量(WD)。
5.根据权利要求1所述的压花多层片薄页纸产品，其中所述产品基本上由第一空气穿透干燥层片和第二空气穿透干燥层片组成。
6.根据权利要求5所述的压花多层片薄页纸产品，其中所述第一空气穿透干燥层片和所述第二空气穿透干燥层片是未起绉的。
7.根据权利要求1所述的压花多层片薄页纸产品，其具有约40至约60克/平方米(gsm)的基重和约2,000至约4,000g/3”的几何平均拉伸强度(GMT)。
8.根据权利要求1所述的压花多层片薄页纸产品，其基本上由第一薄页纸层片和第二薄页纸层片组成并且具有约50至约55gsm的基重和约3,000至约4,000g/3”的GMT。
9.根据权利要求1所述的压花多层片薄页纸产品，其中所述多个压花为离散的线元件，并且压花面积小于约10％。
10.根据权利要求9所述的压花多层片薄页纸产品，其中所述多个离散的线元件压花是非线性的。
11.根据权利要求1所述的压花多层片薄页纸产品，其还包括设置在至少所述第一外表面上的背景图案。
12.根据权利要求11所述的压花多层片薄页纸产品，其中所述背景图案包括多个间隔开的平行线元件，所述线元件具有约2.0mm至约6.0mm的宽度。
13.根据权利要求1所述的压花多层片薄页纸产品，其具有约15立方厘米/克(cc/g)至约20立方厘米/克(cc/g)的片松厚度。
14.根据权利要求1所述的压花多层片薄页纸产品，其具有大于约3,000g/3”的GMT和约3.0至约6.0的挺度指数。
15.一种不滴流薄页纸产品，包括第一薄页纸层片和第二薄页纸层片，所述第一薄页纸层片具有第一上表面和设置在其上的多个压花，所述薄页纸产品具有小于0.15g的流体排出重量(WD)。
16.根据权利要求15所述的不滴流薄页纸产品，其具有约0的流体排出重量(WD)。
17.根据权利要求15所述的不滴流薄页纸产品，其中所述第一薄页纸层片和所述第二薄页纸层片是空气穿透干燥的，并且所述产品具有约50gsm至约60gsm的基重和约3,000g/3”至约4,000g/3”的GMT。
18.根据权利要求15所述的不滴流薄页纸产品，其具有小于约0.15g的残留水(W残留)值。
19.根据权利要求15所述的不滴流薄页纸产品，其具有约94％至约99％的液体吸收和保留率。
20.一种具有第一外表面和相对的第二外表面的压花多层片薄页纸产品，所述产品包括第一空气穿透干燥的薄页纸层片和第二空气穿透干燥的薄页纸层片，所述第一空气穿透干燥的薄页纸层片具有第一表面，所述第一表面形成所述产品的第一外表面并且包括背景图案和第一压花图案，所述第一压花图案包括离散的非线性线元件，其中所述压花图案覆盖所述薄页纸产品的所述第一外表面的约5.0％至约10.0％，所述产品具有约50gsm至约60gsm的基重、约3,000g/3”至约4,000g/3”的GMT和大于约30秒的滴流时间(DT)。
21.权利要求20所述的压花多层片薄页纸产品，其具有大于约45秒的滴流时间(DT)。
22.根据权利要求20所述的压花多层片薄页纸产品，其具有小于约0.15g的残留水(W残留)值。
23.根据权利要求20所述的压花多层片薄页纸产品，其具有大于约94％的液体吸收和保留率。
24.根据权利要求20所述的压花多层片薄页纸产品，其具有小于0.15g的流体排出重量(WD)。
25.根据权利要求20所述的压花多层片薄页纸产品，其具有约15立方厘米/克(cc/g)至约20立方厘米/克(cc/g)的片松厚度。
26.根据权利要求20所述的压花多层片薄页纸产品，其具有约3.0至约6.0的挺度指数。
27.根据权利要求20所述的压花多层片薄页纸产品，其中所述离散的非线性线元件的元件具有约20.0mm至约60.0mm的长度以及约500mm至约800μm的深度。
28.根据权利要求20所述的压花多层片薄页纸产品，其具有小于约10％的压花面积。
29.根据权利要求28所述的压花多层片薄页纸产品，其中所述压花面积的至少约90％由线元件压花组成。
30.根据权利要求20所述的压花多层片薄页纸产品，其中所述压花图案基本上没有点状压花。
31.根据权利要求20所述的压花多层片薄页纸产品，其中所述离散的非线性线元件的至少50％具有大于20.0mm的长度。
32.根据权利要求20所述的压花多层片薄页纸产品，其中所述压花面积小于约10％，并且所述压花面积包括0.0％至约1.0％的点状压花和约5.0％至约10.0％的离散的非线性线元件。
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