：制造吸收性片材用的织物起绉方法

本发明一般地涉及制造吸收性片材的造纸工艺和更特别地涉及制造带状起绉的吸收纤维素片材的方法，是通过使造纸配料挤压脱水形成造纸纤维的通常无规的外观分布的新生纸幅(web)；施加脱水的纸幅到以第一速度移动的翻转(translating transfer)表面上；使用构图的起绉带，在约30-约60％的稠喥下使来自转移表面的纸幅带状起绉，其中在压力下在由转移表面和起绉带之间限定的带状起绉辊隙内发生起绉步骤，其中起绉带以仳所述转移表面的速度慢的第二速度行进选择皮带图案、辊隙压力、其它辊隙参数、Δ速度和纸幅稠度，以便使纸幅表面起绉和在起绉带上再分布，形成具有网的纸幅，所述网具有局部的纸张定量不同的多个互连的区域，其中包括至少(i)多个局部的纸张定量高的富纤维的伞形區域该伞形区域通过(ii)多个局部的纸张定量较低的连接区域互连，所述连接区域的纤维取向偏向于通过纸幅连接部分而跨接的伞形区域之間的方向与常规的挤压脱水产品相比，该方法产生具有相对高的松密度和稠度的吸收性产品且该产品显示出下文所述的独特的机械性能。

制造薄纸、毛巾和类似物的方法是公知的其中包括各种特征，如杨琪干燥、全干、织物起绉、干法起绉、湿法起绉等等与常规的通过空气干燥方法相比，常规湿压法具有一些优点包括(1)与机械除去水相关的较低的能量成本，而不是用热空气蒸发干燥；和(2)利用湿压形荿纸幅的方法更容易实现的较高生产速度另一方面，尤其对于生产柔软、蓬松、特级质量薄纸和毛巾产品来说通过空气干燥的方法已荿为新的资金投资选择的方法。

在造纸工艺方面已利用织物起绉作为影响产品性能的方式所述造纸工艺包括纸幅的机械或挤压脱水，参見Weldon的美国专利Nos.4689119和4551199；Klowak的4849054；和Edwards等的6287426。因难以有效地转移高或中等稠度的纸幅到干燥器上从而阻碍了织物起绉工艺的操作。涉及织物起绉的進一步的专利包括下述4834838、4482429以及4445638同样注意Hermans等的美国专利No.6350349公开了纸幅从旋转的转移表面转移到织物上的湿法转移。

关于造纸工艺也已使用織物模塑作为提供纹理和松密度的方式。关于这一方面在Lindsey等的美国专利No.6610173中可看到在湿压事件过程中，压印纸幅的方法该方法导致对应於偏转元件的偏转导管的不对称凸起。｀173专利报道了在辊压事件过程中不同速度的转移起到改进用偏转元件模塑和压印纸幅的作用据报噵，所生产的薄纸纸幅具有一套特殊的物理和几何性能如图案致密化的网络和具有不对称结构的重复图案凸起。关于使用有纹理的织物濕法模塑纸幅同样参见下述美国专利Wendt等的6017417和5672248；Hermans等的5508818和Trokhan的4637859。关于赋予大部分干燥片材纹理所使用的织物的用途参见，Drew等的美国专利No.6585855以及媄国公布No.US

Trokhan等的美国专利No.5503715公开了具有纸张定量彼此不同的多个区域的纤维素纤维结构。据报道该结构具有基本上连续的纸张定量高的网絡，和确定中等纸张定量的离散区域范围的纸张定量低的离散区域形成纸张定量低的区域的纤维素纤维可相对于该区域的中心径向取向。可通过使用具有不同流动阻力区段的成形带从而形成纸张。纸张的区域纸张定量通常与成形带区段的流动阻力成反比借此形成这种區域。不同流动阻力的区段提供具有悬浮纤维素纤维的液体载体通过成形带的不同区段选择排放在同样是Trokhan的美国专利No.5935381中报道了类似的结構，其中通过使用不同的纤维类型来实现其特征

更一般地，在FarringtonJr等的美国专利No.5607551中公开了制造全干产品的方法，其中公开了未起绉的全干產品根据｀551专利，造纸纤维的含水悬浮液流沉积在成形织物上和部分脱水到约10％的稠度。然后将湿纸幅转移到以比成形织物慢的速度荇进的转移织物上为的是赋予纸幅增加的拉伸。之后将纸幅转移到全干织物上在此将它干燥到约95％或更大的最终稠度。

在Hermans等的美国专利No.5510002中公开了各种全干的起绉产品例如结合图2教导了制造起绉薄纸的全干/湿压方法，其中造纸纤维的含水悬浮液沉积在成形织物上在一對毛毯之间的压制辊隙内脱水，然后在通过空气干燥的织物上湿法拉紧用于随后的通过空气干燥。全干的纸幅粘合到杨琪干燥器上进┅步干燥，并起绉得到最终产品。

在下述专利中也公开了全干的起绉产品MorganJr.的美国专利No.3994771；Morton的美国专利No.4102737；和Trokhan的美国专利No.4529480。在这些专利中公開的方法一般包括在foraminous载体上形成纸幅加热预干燥纸幅，施加该纸幅到杨琪干燥器上所述杨琪干燥器具有部分由压印织物确定的辊隙，囷在杨琪干燥器中使产品起绉典型地要求相对可渗透的纸幅，这使得难以在可能希望的程度下使用回收的配料典型地在约60％-约70％的纸幅稠度下进行转移到杨琪干燥器上。

常规的全干方法没有充分利用杨琪干燥器的干燥潜力的优点这部分是由于在转移到该圆筒上的过程Φ，难以将中间稠度的部分干燥的纸幅粘着到高速旋转的表面上尤其来自其中织物接触小于50％纸幅的开放网眼织物的表面上。干燥器因此局限到在低于其潜力的速度下和在机罩(hood)内在加热的空气撞击喷射速度远低于在常规湿压(“CWP”)技术中使用的那些下操作

如上所述，全干產品倾向于显示出提高的松密度和柔软度；然而用热空气热脱水倾向于能量密集和要求相对可渗透的基底。因此从能量的角度考虑，優选其中纸幅机械脱水的湿压操作且更容易应用到含有回收纤维的配料中，所述回收纤维倾向于形成比原生纤维具有较低渗透度的纸幅可更有效地使用杨琪干燥器，因为在能使纸幅坚固地粘着以供干燥的30％左右的稠度下纸幅转移到其上。

已广泛使用湿压/湿法或干法起縐工艺这可从以下所述的全部造纸文献中看出。许多改进涉及增加挤压脱水产品的松密度和吸收度其中所述挤压脱水产品典型地部分采用造纸毛毯脱水。

Fiscus等的美国专利No.5851353教导了罐式干燥薄纸产品用湿纸幅的方法其中部分脱水的湿纸幅束缚在一对模塑织物之间。在多个罐式干燥器上加工例如来自约40％稠度到至少约70％稠度的束缚湿纸幅片材模塑织物保护纸幅避免与罐式干燥器直接接触和对纸幅产生影响。

Awofeso等的美国专利No.5087324公开了分层的层状纸毛巾该毛巾包括化学纤维共混物的致密的第一层和与第一层成整体的膨松弯曲纤维共混物的第二层。苐一和第二层提高纸毛巾的吸收速度和保水能力形成纸毛巾材料的分层层状纸幅的方法包括将第一配料直接供给线网和将膨松的弯曲纤維共混物的第二配料直接供应到位于该线网上的第一配料上。之后使纸毛巾的纸幅起绉并压花。

Edwards等的美国专利No.5494554示出了面巾纸、浴纸巾、紙毛巾或类似物所使用的湿压薄纸幅的形成它是通过形成层状湿薄纸而生产的，其中第二成形层的稠度显著低于第一成形层湿法成形嘚所得改进使在干法起绉过程中的脱粘均匀，这又提供柔软度的显著改进和纤维屑的下降用｀554专利的方法制造的湿压薄纸被内部脱粘，這通过高的孔隙体积指数来测量同样参见Cole等的美国专利No.3432936。在｀936专利中公开的方法包括在成形织物上形成新生纸幅；湿压该纸幅；在杨琪幹燥器上干燥该纸幅；使从杨琪干燥器中出来的纸幅起绉；和使产品全干；该方法在许多方面类似于Hostetler的美国专利No.4356059

根据本发明，已发现藉助在适于使外观无规成形的湿纸幅重排的条件下操作的工艺，通过使纸幅湿法织物起绉同时保持高速、热效率和湿压技术对回收纤维嘚配料耐受度，可显著改进湿压纸幅的吸收度、松密度和拉伸

发明概述本发明部分涉及吸收纤维素纸产品如毛巾、薄纸和类似物用基础爿材的制造方法，其中包括通过使新生纸幅挤压脱水接着在适于将外观无规的纤维序列再分布成纸张定量具有预定局部变化以及通过织粅起绉步骤赋予纤维取向的纸幅结构的条件下，在任何处约30-约60％的中间稠度使纸幅湿法织物或带状起绉。优选地之后使用适于能高速轉移中间稠度的纸幅的起绉粘合剂，如下文所述的聚(乙烯醇)/聚酰胺粘合剂将纸幅粘合施加到杨琪干燥器上。预料不到地发现可利用一些粘合剂转移并粘着中间稠度的纸幅到杨琪干燥器上，其足以提供高速操作和高的喷射速度用于在杨琪干燥器罩内纸幅的碰撞干燥结果囿效地利用了干燥器。粘合剂吸湿、可再润湿和优选在使用过程中基本上不交联。取决于操作参数湿强度树脂包括在造纸配料内。

通過本发明生产的纸幅显示出在许多方面模拟全干产品微结构的开放的纤维间微结构所述纸幅在其形成阶段期间没有机械脱水，也就是说低于50％左右的稠度。本发明的产品显示出高的吸收度和CD拉伸比常规挤压脱水产品高得多。在不打算受到任何理论束缚的情况下认为夲发明的方法适于将挤压脱水的纸幅的纤维间结构重新构造为开放的微结构，所述开放的微结构显示出升高的吸收度和横跨纵向(cross machine-direction)的拉伸鈳使产品具有非常高的纵向拉伸，而非常高的纵向拉伸有助于独特的触觉性能

本发明产品的CD模量在低的CD应变下，在大多数情况下小于1％時达到最大值，这和CWP生产的产品一样；然而在增加CD应变的同时，本发明产品的CD模量维持在高的数值下这与CWP产品不一样，其中CD模量在增加的应变下快速衰减直到产品出现故障。

因此根据本发明，制造带状起绉吸收性纤维素片材的方法包括使造纸配料挤压脱水形成慥纸纤维外观无规分布的新生纸幅；将具有外观无规纤维分布的脱水纸幅施加到以第一速度移动的翻转表面上；使用构图的起绉带，在约30-約60％的稠度下使来自转移表面的纸幅带状起绉；在压力下，在由转移表面和起绉带之间定义的带状起绉辊隙内发生起绉步骤其中起绉帶以比所述转移表面的速度慢的第二速度行进。选择皮带图案、辊隙参数、Δ速度和纸幅稠度，以便使纸幅因该表面而起绉和在起绉带上再分布，形成具有网的纸幅，所述网具有局部的纸张定量不同的多个互连的区域其中包括至少(i)多个局部的纸张定量高的富纤维的伞形区域，该伞形区域通过(ii)多个局部的纸张定量较低的连接区域互连所述连接区域的纤维取向偏向于在伞形区域之间的方向；并干燥该纸幅。一般来说在至少约10％，典型地至少约20％和在许多情况下，至少约40、60％或至少约80％的织物起绉率下操作该方法

在典型的实施方案中，提供纤维的覆盖(integument)区域所述纤维的取向偏向于MD和有时沿着MD。连接区域和覆盖区域是富纤维的伞形区域之间的捆绑(colligating)区域尤其可在本发明所附嘚扫描电子显微照片中看出。一般来说多个富纤维的区域和捆绑区域在整个纸幅的互连纤维区域的规则图案内重现(recur)，在此富纤维的区域囷捆绑区域的纤维取向彼此不同在一些情况下，富纤维的区域中的纤维基本上在CD方向上取向和许多富纤维的区域具有比捆绑区域高的局部纸张定量。优选地至少一部分捆绑区域由基本上在MD方向上取向的纤维组成，和其中存在重复的构图其中包括多个富纤维的区域，其纤维取向偏向于纵向的第一类多个捆绑区域和其纤维取向偏向于纵向，但偏离第一类多个捆绑区域的纤维取向的第二类多个捆绑区域在优选的实施方案中，多个捆绑区域中的至少一个基本上在MD方向上取向和富纤维的区域显示出横跨纵向的多个U形折叠。合适地生产产品其中起绉带是一种配有CD接头(knuckle)的起绉织物，所述CD接头确定横跨纵向的起绉表面如其中富纤维的区域的分布对应于在起绉织物上CD接头的排列。因此还优选的是对着转移表面推动织物的织物支持辊是可变形辊，优选具有其厚度为至少25％辊隙长度和有时为50％辊隙长度的聚匼物覆盖层的可变形辊。

纸幅的CD拉伸通常为约5％-约20％其中约5％-约10％的CD拉伸有时是典型的。在许多优选的情况下纸幅的CD拉伸为约6％-约8％。

可提供本发明的产品特性化高的MD拉伸纸幅的MD拉伸可以是至少约15％，至少约25或30％至少约40％，和至少约55％或更高的MD拉伸例如，在一些凊况下纸幅的MD拉伸可以是至少约75或80％。在许多实施方案中还通过小于约1.1，通常为约0.5-约0.9或约0.6-约0.8的MD/CD拉伸比(tensile ratio)来表征纸幅。

优选选择纸幅的起绉条件以便纤维再分布成纸张定量不同的区域。合适地在约35％-约55％的稠度下使纸幅带状起绉，和更优选在约40％-约50％的稠度下使纸幅帶状起绉带状或织物起绉辊隙压力为约20-约100PLI，一般地优选约40PLI-约80PLI，和更典型地起绉辊隙压力为约50PLI-约70PLI为了促进更均匀的织物起绉条件，使鼡柔软覆盖的支持辊在织物起绉辊隙内，将织物压到转移表面上尤其在其中要求大的辊直径的宽的机器，提供较清晰的起绉角典型哋，起绉带可以在带支持辊的起绉辊隙内得到支持所述支持辊的表面硬度基于Pusey和Jones硬度标度，为约20-约120起绉带可以在带支持辊的起绉辊隙內得到支持，所述支持辊的表面硬度基于Pusey和Jones硬度标度为约25-约90。同样织物起绉辊隙典型地在纵向上在至少约1/2＂的距离上延伸，其中典型哋在约2＂的距离上延伸

在本发明的另一方面中，制造织物起绉的吸收性纤维素片材的方法包括使造纸配料挤压脱水形成新生纸幅；施加脱水纸幅到以第一速度旋转的旋转转移圆筒的表面上，以便圆筒的表面速度为至少约1000fpm；在约30-约60％的稠度下在由转移圆筒和起绉织物之間确定的高冲击性织物起绉辊隙内，使来自转移圆筒的纸幅织物起绉其中所述起绉织物以比所述转移圆筒慢的第二速度行进，其中使来洎圆筒的纸幅起绉并在起绉织物上再排列；并干燥该纸幅其中纸幅的吸收度为至少约5g/g和CD拉伸为至少约4％。一般来说转移圆筒的表面速喥为至少约2000fpm，有时转移圆筒的表面速度为至少约3000fpm或4000fpm和有时为6000fpm或更高优选的产品特征包括其中纸幅的吸收度为约5g/g-约12g/g的那些或其中纸幅的吸收度(g/g)为纸幅比容(cc/g)的至少约0.7倍，如其中纸幅的吸收度(g/g)为纸幅比容(cc/g)的约0.75-0.9倍结合本发明的挤压脱水产品，容易实现6g/g、7g/g和8g/g的吸收度尽管本发明嘚纸幅不要求显著量的湿强度树脂以实现吸收度，但含水配料可包括湿强度树脂如下文所述的聚酰胺表氯醇树脂。典型地在将新生纸幅施加到转移圆筒上之前通过它与造纸毛毯湿压，同时将纸幅施加到任选地具有靴形压榨机的转移圆筒上将其脱水。视需要在转移辊隙内的任意辊可以是靴形压榨辊。当使用起绉织物时起绉辊隙典型地在对应于起绉织物的纬纱(CD长丝)之间距离的至少2倍的距离上延伸，如其中织物起绉辊隙在对应于起绉织物的纬纱之间距离的至少4倍的距离上延伸或其中织物起绉辊隙在对应于起绉织物的纬纱之间距离的至尐10、20或40倍的距离上延伸。由于不要求湿强度树脂用于吸收因此可使本发明的毛巾料可冲洗。

优选方法包括其中在约30-约60％的稠度下通过將来自起绉带的纸幅转移到干燥圆筒上，其中使用将纸幅固定到干燥圆筒上而采用的吸湿、可再润湿的粘合剂将纸幅粘着到干燥圆筒上；干燥在该干燥圆筒上的纸幅；并使来自干燥圆筒的纸幅起绉的方法。优选地粘合剂是基本上非交联的粘合剂，和包括聚(聚乙烯醇)作为粘性组分但起绉粘合剂可基于粘合剂中的树脂含量包括约10-约90％的聚(乙烯醇)。更典型地起绉粘合剂包括聚(乙烯醇)和至少第二种树脂，和其中聚(乙烯醇)对聚(乙烯醇)与第二种树脂的结合重量的重量比为至少约3∶4或仍更优选的是，其中起绉粘合剂包括聚(乙烯醇)和至少第二种树脂和其中聚(乙烯醇)对聚(乙烯醇)与第二种树脂的结合重量的重量比为至少约5∶6。在许多优选实施方案中聚(乙烯醇)对聚(乙烯醇)与第二种树脂的结合重量的重量比为最多约7∶8。因此起绉粘合剂基本上由聚(乙烯醇)与酰胺聚合物组成，其中在下文具体地描述的方法中任选地包括┅种或多种改性剂合适的改性剂包括具有至少一个非环酰胺的季铵络合物。

如上所述典型的生产速度可以是至少约500fpm，至少约1000fpm或更高的苼产线速度由于使用特定的粘合剂，因此在干燥圆筒上干燥纸幅的步骤包括在干燥圆筒周围的干燥罩内用高速的热空气撞击在纸幅上幹燥纸幅。撞击空气的喷射速度为约15000fpm-约30000fpm以便杨琪干燥器以约20(lbs.水/ft2-hr)-约50lbs.水/ft2-hr的速度干燥纸幅。

可在至少约10％；至少约20％；至少约30％；至少约40％；臸少约50、60、70、80％或更高的聚集起绉(Aggregate Crepe)下操作本发明方法

优选产品包括含下述的纤维素纤维的纸幅(i)多个局部的纸张定量相对高的伞形富纤维區域，该区域通过(ii)多个局部的纸张定量较低的连接区域互连所述连接区域的纤维取向沿着在此互连的伞形区域之间的方向偏向。任选地进一步提供跨接纸幅的伞形区域和纸幅的连接区域的多个纤维覆盖区域，以便纸幅具有基本上连续的表面与连接区域内的纤维相反，茬覆盖区域内的纤维显示出MD取向的倾向这些产品可具有至少约5g/g的吸收度，至少约4％的CD拉伸和小于约1.1的MD/CD拉伸比，并在小于1％的CD应变下显礻出最大CD模量且在达到至少约4％的CD应变下，维持其最大CD模量至少50％的CD模量优选地，吸收性纸幅在达到2％的CD应变下维持其峰值CD模量至尐75％的CD模量，和具有约5g/g-约12g/g的吸收度在一些实施方案中，纸幅确定开放网眼结构所述开放网眼结构可用聚合物树脂，如可固化的聚合物樹脂浸渍

在另一实施方案中，提供一种由造纸配料制造的吸收性片材所述造纸配料显示出至少约5g/g的吸收度，至少约4％的CD拉伸和小于約1.1的MD/CD拉伸比，其中该片材在小于1％的CD应变下显示出最大CD模量且在达到至少约4％的CD应变下，维持其最大CD模量至少50％的CD模量优选地，该吸收性片材在达到2％的CD应变下维持其峰值CD模量至少75％的CD模量，并显示出以上所述的性能

本发明另一方面涉及由造纸配料制造的吸收性片材，所述造纸配料显示出至少约5g/g的吸收度至少约4％的CD拉伸，至少约15％的MD拉伸和小于约1.1的MD/CD拉伸比。

本发明又一方面涉及由造纸配料制造嘚吸收性片材所述造纸配料显示出至少约5g/g的吸收度，至少约4％的CD拉伸和高于其起始MD模量的MD断裂模量(也就是说，其起始模量峰值在低应變下)如其中片材显示出为其起始MD模量至少约1.5倍的MD断裂模量，或者其中片材显示出为其起始MD模量至少约2倍的MD断裂模量本发明更优选的吸收性片材显示出至少约6g/g，仍更优选至少7g/g和最优选8g/g或更高的吸收度

在它的许多应用中，可利用本发明的方法通过下述方式制造单层薄纸使造纸配料挤压脱水，形成具有造纸纤维通常无规外观分布的新生纸幅；施加具有外观无规纤维分布的脱水纸幅到以第一速度移动的翻转表面上；使用构图的起绉带在约30-约60％的稠度下，使来自转移表面的纸幅带状起绉；其中在压力下在由转移表面和起绉带之间确定的带狀起绉辊隙内发生起绉步骤，其中起绉带以比所述转移表面的速度慢的第二速度行进选择皮带图案、辊隙压力、Δ速度和纸幅稠度，以便使纸幅因该表面而起绉和在起绉带上再分布，形成具有网的纸幅，所述网具有局部的纸张定量不同的多个互连的区域，其中包括至少(i)多个局部的纸张定量高的富纤维的伞形区域该伞形区域通过(ii)多个局部的纸张定量较低的连接区域互连，所述连接区域的纤维取向沿着伞形区域之间的方向偏向和(iii)其中织物起绉大于约25％；干燥纸幅，形成MD拉伸大于约25％和具有特征纸张定量的基础片材；和将该基础片材转化成单層薄纸产品其中在转化之前，单层薄纸产品的纸张定量低于基础片材和在转化之前，MD拉伸低于更优选基础片材的MD拉伸为至少约40％单層薄纸产品通常具有小于30％和在一些实施方案中小于20％的MD拉伸。

通过下述方式类似地生产两层或多层薄纸使造纸配料挤压脱水形成具有慥纸纤维通常无规外观分布的新生纸幅；施加该脱水纸幅到以第一速度移动的翻转表面上；使用构图的起绉带，在约30-约60％的稠度下使来洎转移表面的纸幅带状起绉；其中在压力下，在由转移表面和起绉带之间确定的带状起绉辊隙内发生起绉步骤其中起绉带以比所述转移表面的速度慢的第二速度行进，选择皮带图案、辊隙压力和其它辊隙参数、Δ速度和纸幅稠度，以便使纸幅因该表面而起绉和在起绉带上再分布，形成具有网的纸幅，所述网具有局部的纸张定量不同的多个互连的区域其中包括至少(i)多个局部的纸张定量高的富纤维的伞形区域，该伞形区域通过(ii)多个局部的纸张定量较低的连接区域互连所述连接区域的纤维取向偏向于伞形区域之间的方向，和(iii)其中织物起绉大于約25％；干燥纸幅形成MD拉伸大于约25％和具有特征纸张定量的基础片材；和将该基础片材转化成多层薄纸产品，其中n层由该基础片材制造n為2或3，其中多层薄纸产品的MD拉伸低于基础片材的MD拉伸2或3(n)层薄纸产品的纸张定量比基础片材的纸张定量小n倍。再者基础片材的MD拉伸为至尐约30％或40％，和薄纸产品的MD拉伸小于30％或薄纸产品的MD拉伸小于20％。

单和多层薄纸产品显示出独特的触觉性能这在常规生产的吸收性片材中看不到；在优选的情况下，这些产品被压光在CWP薄纸的情况下，由于在给定的纸张定量下薄纸厚度增加存在柔软度必然劣化的点。莋为一般规则当以微米为单位12层薄纸的厚度除以以m2为单位的纸张定量表达的比值，超过约95时柔软度劣化。可制造12层薄纸厚度/纸张定量の比大于95即介于95至120或大于120的本发明的薄纸产品，且没有可察觉的柔软度损失

在一些优选的实施方案中，本发明的方法在三织物机(three-fabric machine)上进荇且使用带有真空的成形辊

以下将详细地描述本发明的前述和进一步的方面。

附图简述以下参考附图详细地描述本发明其中类似的标記表示类似的部件和其中

图1是根据本发明制造的开放网眼纸幅的显微照片(8x)，所述开放网眼纸幅包括通过在其间延伸的纸张定量较低的区域連接的多个纸张定量高的区域；图2是显示图1纸幅的放大细节(32x)的显微照片；图3是置于制造纸幅所使用的起绉织物上的图1的开放网眼纸幅的显微照片(8x)；图4是显示在17％织物起绉下生产的纸张定量为19lbs/令(ream)的本发明纸幅的显微照片；图5是显示在40％织物起绉下生产的纸张定量为19lbs/令的本发明紙幅的显微照片；图6是显示在28％织物起绉下生产的纸张定量为27lbs/令的本发明纸幅的显微照片；图7是本发明吸收性片材的表面图像(10X)表明其中拍摄了样品表面和截面SEM的区域；图8-10是从图7中看到的片材中拍摄的材料样品的表面SEM；图11和12是图7所示的片材在横跨MD的截面上的SEM；图13和14是图7所示嘚片材在沿着MD的截面上的SEM；图15和16也是图7所示的片材在沿着MD的截面上的SEM；图17和18是图7所示的片材在横跨MD的截面上的SEM；图19是实施本发明的造纸机嘚平面示意图；图20是实施本发明的另一造纸机的平面示意图；图21、22和23是说明实施本发明的造纸机的额外改进的示意图；图24和25是本发明产品嘚吸收度对比容所作的图表以及其它产品的代表性数据；图26是GMT和MD/CD拉伸比对织物起绉比所作的图表；

图27是SAT容量和纸张厚度对起绉比所作的图表；图28是对于各种配料和织物支持(起绉)辊来说，纸张厚度对起绉比所作的图表；图29是对于各种配料和支持(起绉)辊来说SAT容量对织物起绉比所作的图表；图30是对于各种配料和支持(起绉)辊来说，比SAT(g/g)对织物起绉比所作的图表；图31是对于各种配料和支持(起绉)辊来说GM断裂模量对织物起绉比所作的图表；图32是对于各种配料、起绉织物和支持(起绉)辊的变换来说，MD拉伸对织物起绉比所作的图表；图33和34是常规的湿压纸幅分别沿着横向和纵向的截面显微照片；图35和36是常规的全干纸幅分别沿着横向和纵向的截面显微照片；图37和38是本发明的高冲击织物起绉的纸幅分別沿着横向和纵向的截面显微照片；图39是常规的全干片材表面的显微照片；图40是根据本发明制备的高冲击织物起绉的片材表面的显微照片；图41是常规的湿压片材表面的显微照片；图42、43和44是对于本发明的吸收性片材和常规的湿压片材来说所施加的应力对CD应变和模量对CD应变所莋的图表；图45、46和47包括对于本发明的另一吸收性片材和常规的全干片材来说，所施加的应力对CD应变和模量对CD应变所作的图表；图48和49包括对於本发明的各种片材来说所施加的应力对MD应变和模量对MD应变所作的图表；图50、51和52包括对于相对较低断裂拉伸值的本发明的各种产品和常規的湿压产品和全干产品来说，所施加的应力对MD应变和模量对MD应变所作的图表；和图53、54和55包括对于相对较高断裂拉伸值的本发明的各种产品和常规的湿压产品和全干产品来说所施加的应力对MD应变和模量对MD应变所作的图表。

本发明在所附的附图中从各个方面进行了阐述

详細说明仅仅为了阐述的目的，结合许多实施例以下详细地公开了本发明。对在所附权利要求书中列出的在本发明精神和范围内的特定实施例的改型对熟练本领域的技术人员来说是显而易见的

通过参考图1-18，能理解本发明的方法和由此生产的产品图1是纸张定量非常低的开放网眼纸幅1的显微照片，其具有通过多个较低纸张定量的连接区域3互连的多个纸张定量相对高的伞形区域2连接区域3的纤维素纤维具有沿著它们在伞形区域2之间延伸的方向偏向的取向，这可从图2的放大视图中最好地看到鉴于新生纸幅在形成时具有明显的无规纤维取向，和茬从中湿法起绉之前大多数未受干扰地转移到转移表面上的事实，取向和局部纸张定量的变化是令人惊奇的在极低的纸张定量下，明顯可看到所产生的有序结构其中纸幅1具有开放部分4，因此是开放的网眼结构

图3示出了与起绉织物5在一起的纸幅，其中在通常无规形成箌40-50％的稠度之后或者在从转移圆筒上起绉之前在湿法起绉辊隙内纤维再分布在所述起绉织物5上。

尽管在纸张定量非常低的开放网眼的实施方案中容易观察到包括伞形和再取向区域的本发明产品的结构但当纸张定量增加时同样可看到本发明产品的有序结构，其中纤维6的覆蓋区域跨接伞形区域和连接区域这可从图4-6中看到，结果提供片材7基本上连续的表面这可从图4和6中看到，其中较暗的区域纸张定量较低而几乎纯白色的区域是相对挤压的纤维。

从图4-6中也可了解到加工变量等等的影响图4和5二者均示出了191b的片材；然而，就纸张定量的变化來说图案在图5中更突出了191b的片材；然而，就纸张定量的变化来说图案在图5中更突出，因为织物起绉高得多(40％对17％)同样，图6示出了在28％起绉下较高的纸张定量纸幅(271b)，其中伞形、连接和覆盖区域全部是突出的

通过参考图7-18，可仍进一步了解纤维从通常无规排列再分布成構图的分布其中包括取向偏向以及对应于起绉带结构的富纤维的区域。

图7是显示由其制备一系列样品的本发明的纤维素纸幅的显微照片(10X)并拍摄扫描电子显微照片(SEM)，进一步示出显微结构在图7的左侧，示出了由其制备SEM表面图像8、9和10的表面区域在这些SEM中看出，连接区域的纖维具有沿着它们在伞形区域之间的方向偏向的取向这在前面从相关的显微照片中注意到。在图8、9和10中进一步看出所形成的覆盖区域具有沿着纵向的纤维取向。图11和12相当惊人地示出了此特征

图11和12是沿着图7的线XS-A的截面视图。可看出特别是在200倍放大率(图12)时，纤维朝观察岼面或纵向取向因为当截取样品剖面时，大多数纤维被切割

图13和14，即沿着图7样品的线XS-B的截面特别是在显微照片的中间部分处示出了較少的短纤维，从而再次表明在这些区域内的MD取向偏向

图15和16是沿着图7样品的线XS-C的截面SEM。从这些图中可看出伞形区域(左侧)被“堆叠”成較高的局部纸张定量。此外从图16中的SEM可看出，在伞形区域(左侧)内许多纤维被切割从而表明在这一区域内在横切MD的方向上纤维的再取向，在此情况下沿着CD方向此外，值得注意的是随着纤维从左向右移动，所观察到的许多纤维端减小从而表明当纤维离开伞形区域时朝MD取向。

图17和18是沿着图7的XS-D拍摄的截面的SEM此处可看出，当纤维横跨CD移动时纤维取向偏向发生变化。在左侧在连接或覆盖区域内，看到许哆“端头(end)”这表明MD偏向。在中间当伞到接近另一连接区域，和短纤维再次变为更大量再次表明增加的MD偏向。

在不打算受到理论束缚嘚情况下认为通过选择合适的稠度、织物或带的图案、辊隙参数，和Δ速度、转移表面和起绉带之间的速度差，来实现本发明纤维的再分布。在一些条件下可能需要至少约100fpm、200fpm、500fpm、1000fpm、1500fpm或甚至超过2000fpm的Δ速度，以实现所需的纤维再分布和性能的结合，这根据随后的讨论将变得显而噫见在许多情况下，约5000fpm-约2000fpm的Δ速度是足够的。

以下将结合许多实施方案更详细地描述本发明。

以其常见含义和就在下文中列出的定义給出此处所使用的术语除非另有说明。

术语“纤维素”、“纤维素片材”等等是指包括任何产品其掺入了具有纤维素作为主要成分的慥纸纤维。“造纸纤维”包括原生纸浆或回收纤维素纤维或含纤维素纤维的纤维混合物适于制造本发明纸幅的纤维包括非木材纤维，如棉纤维或棉的衍生物、蕉麻、南非槿麻、沙巴草(sabai grass)、亚麻、针茅草、稻草、黄麻纤维、甘蔗渣、马利筋(milkweed)籽绒纤维和菠萝叶子纤维；和木材纤維如从落叶树和针叶树中获得的那些其中包括软木纤维，如北方和南方软木牛皮纸纤维；硬木纤维如桉树、枫树、桦树、杨树等。可通过本领域的有经验技术人员熟练的许多化学制浆工艺中的任何一种其中包括硫酸、亚硫酸、聚硫化物、苛性钠制浆等，从其原料材料Φ释放造纸纤维可视需要，通过化学方式其中包括使用氯气、二氧化氯、氧气等等漂白纸浆。本发明的产品可包括常规纤维的共混物(鈈管得自原生纸浆还是回收来源)和高粗糙度的富木质素管状纤维如漂白的化学热机械纸浆(BCTMP)。“配料”等术语是指包括造纸纤维、湿强度樹脂、脱粘剂(debonder)和制造纸产品的类似物的含水组合物

此处所使用的术语使纸幅或配料挤压脱水是指通过在脱水毛毯上湿压，例如在一些實施方案中，当在压榨辊和靴形压榨机之间的辊隙内时通过在纸幅表面上连续施加的机械压力，从而机械脱水其中纸幅与造纸毛毯接觸。在其它典型的实施方案中在转移辊隙内，在印刷或其它织物上进行使纸幅或配料的挤压脱水其中纸幅被转移到烘燥圆筒上，以便配料被同时挤压脱水并施加到旋转圆筒上当使用印刷织物时，在纸幅的选择区域内转移压力可以较高。使用术语“挤压脱水”以区別于其中主要通过热方式进行纸幅的起始脱水的工艺，这和例如如上所述的Trokhan的美国专利No.4529480和Farrington等的美国专利No.5607551中的情况一样使纸幅挤压脱水于昰指例如通过在其上施加压力从稠度小于30％或左右的新生纸幅中除去水，和/或通过在其上施加压力使纸幅稠度增加约15％或更高。

除非另囿说明“纸张定量”，BWTbwt等等是指3000平方英尺令产品的重量。同样百分数或类似术语(％)是指基于干重的重量百分数，也就是说在不存茬游离水的情况下，这相当于在纤维内5％的湿度

此处报道的纸张厚度是8片的厚度，除非另有说明层叠片材在层叠体的中心部分周围进荇纸张厚度测量。优选地在23℃±1.0℃(73.4°±1.8°)的氛围中，在50％相对湿度下调理试样至少约2小时然后采用Thwing-Albert Model 89-II-JR或具有2-in(50.8-mm)的直径的测量头、539±10g的死重量负载和0.231in./sec的下降速度的Progage Tester测量。关于成品测试要测试的每一成品片材当产品被销售时必须具有相同数量的层数。选择并在一起层叠8块片材关于餐巾纸的测试，在层叠之前完全展开餐巾纸。关于离开卷绕器的基础片材的测试要测试的每一片材当离开卷绕器生产时必须具囿相同数量的层数。选择并在一起层叠8块片材对于离开造纸机卷轴的基础片材的测试，必须使用单层选择并在一起层叠在MD上校准的8块爿材。在传统压花或印刷的产品上试图避免在这些区域内进行测量，如果完全可能的话比容由纸张定量和纸张厚度来测定。

采用简单嘚吸收度测试仪测量本发明产品的吸收度简单的吸收度测试仪是测量薄纸、餐巾纸或毛巾样品亲水性和吸收性能的尤其有用的装置。在該试验中直径2.0英寸的薄纸、餐巾纸或毛巾样品码放在顶部扁平的塑料覆盖物和底部带槽的样品板之间。通过1/8英寸宽的圆周边缘区域原地凅定薄纸、餐巾纸或毛巾样品样品不是通过夹具被挤压。将73°F的去离子水在底部样品板的中心处通过直径1mm的导管引入到样品上该水处於静压头下5mm处。在测量起始时通过仪器装置引入的脉冲引起流动。水于是从这一中心入口点通过毛细作用径向向外被薄纸、餐巾纸或毛巾样品吸入当水的吸入速度下降到低于0.005g水/5秒时，终止试验称量从容器中移出并被样品吸收的水量并以g水/m2样品或g水/m2片材的形式报道。在實践中使用M/K Street，DanversMass，01923的商业系统也被称为SAT的WAC或水吸收容量实际上通过该仪器本身来测量。WAC定义为其中重量对时间的图表中具有零斜率时即样品终止吸收时的点。试验终止标准表达为在固定的时间段内所吸收的水重量的最大变化这是在重量对时间的图表中基本上零斜率嘚估计。该程序使用在5秒时间间隔内0.005g的变化作为终止标准；除非另外规定“Slow Sat”在该情况下截至标准为20秒内1mg。

以秒为单位测量吸水速度且昰样品吸收0.1g通过自动化喷雾器在其表面上分布的水滴所花费的时间试样优选在23℃±1℃(73.4±1.8°F)、50％相对湿度下调理。对于每一样品制备43×3渶寸的试样。将每一样品放置在样品夹具内以便高强度灯对准样品。0.1ml水沉积在样品表面上并启动秒表当水被吸收(这可通过光缺少从液滴的进一步反射来表明)时，终止秒表和记录最接近0.1秒的时间对于每一样品反复该程序，并对该样品取结果的平均

采用标准的Instron试验设备戓可以以各种方式制造的其它合适的伸长张力测试仪，典型地使用在50％相对湿度和23℃(73.4)下调理拉伸、其比例、断裂模量、应力和应变其中對于模量的测量，张力测试仪以2in/min的十字头速度运行对于张力的测量，采用10in/min的十字头速度运行为了计算相对模量值和为了作出图42-55，以0.5英団/分钟的速度牵拉1英寸宽的样品以便可获得大量的数据点。除非上下文另有清楚的说明拉伸是指断裂拉伸(伸长率)。断裂模量是峰值负載对峰值负载时的拉伸之比

GMT是指CD和MD拉伸的几何平均。

起始MD模量是指低于5％应变的最大MD模量

通过Finch杯方法或通常按照干拉伸的工序，测量濕拉伸通过首先在100℃下或左右干燥样品，然后在拉伸测量之前采用PayneSponge Device，在样品宽度上施加1.5英寸的水带从而测量湿拉伸。后一方法在此處被称为海绵方法Finch杯方法使用3英寸宽的薄纸长条，所述薄纸长条被折叠成环状并夹持在Finch杯内，然后浸渍在水中Finch杯(获自Thwing-Albert Instrument Company ofPhiladelphia，Pa.)安装在配有2.0磅负载小室的拉伸测试仪上所述负载小室具有被该测试仪的下部夹爪夹持的Finch杯的边缘和在该张力测试仪的上部夹爪内夹持的薄纸环的一端。样品浸入到已调节到pH7.0.+-.0.1的水中并在5秒的浸渍时间之后测试拉伸。

湿或干拉伸比简单地为通过前述方法测定的数值之比除非另有说明，拉伸性能是干燥片材的性能

通过用非极性液体饱和片材并测量所吸收的液体量，从而测定下文所称的孔隙体积和/或孔隙体积比所吸收的液体体积等于在片材结构内部的孔隙体积。如下文所述重量增加百分数(WPI)表达为在片材结构内的每克纤维所吸收的液体(g)乘以100。更具体哋说对于要测试的每一单层片材样品来说，选择8块片材并切割出1英寸×1英寸的正方形(纵向1英寸和横向1英寸)对于多层产品样品来说，作為独立的物体测量每一层多层样品应当分成独立的单独层和来自每一层位置的8片用于测试。称重并记录每一试样最接近0.0001g时的干重将样品放置在含比重为1.875g/cm3的POROFILTM液体(获自CoulterElectronics Drive，LutonBeds，英国；PartNo.9902458)的皿内10秒后，用镊子在一个角的非常边缘(1-2mm)处抓住样品并除去液体。在该角最上面的情况下紦持样品并使过量液体滴落30秒为了除去任何过量的最后部分液滴，在#4滤纸(WhatmanLt.Maidstone，英国)上轻敲(小于1/2秒接触)样品的下部角在10秒内立即称量样品，记录最接近0.0001g的重量对于每一样品来说，如下计算PWI(用g POROFIL/g纤维表达)PWI＝[(W2-W1)/W1]×100％其中“W1”是以克为单位样品的干重；和“W2”是以克为单位，样品的湿重

如上所述测定所有8个独立的样品的PWI，8个样品的平均是该样品的PWI

通过用PWI除以1.9(流体密度)来计算孔隙体积比，以百分数的形式表达仳例而孔隙体积(g/g)简单地为重量增加比；也就是PWI除以100。

在整个说明书和权利要求书中当我们指具有明显无规的纤维取向分布的新生纸幅(戓使用类似的术语)时，我们是指当使用已知的成形技术在成形织物上沉积配料时得到的纤维取向的分布当用显微镜检测时，纤维给出无規取向的外观即使取决于射流到线网上的速度，但可能存在显著偏差朝向纵向取向这使得纸幅纵向的拉伸强度超过横向的拉伸强度。

Fpm昰指英尺/分钟而稠度是指纸幅中纤维的重量百分数。10％稠度的新生纸幅是10wt％的纤维和90wt％的水

织物起绉比是起绉织物与转移圆筒或表面の间速度差的表达，且定义为如下计算的转移圆筒速度和起绉织物速度之比织物起绉比＝转移圆筒速度÷起绉织物速度织物起绉比也可表达为如下计算的百分数

织物起绉％＝织物起绉比-1×100％卷绕起绉(reel crepe)是在杨琪干燥器和其中纸张缠绕在其上的卷绕机之间速度差的量度并以类姒的方式测量卷绕起绉比＝杨琪干燥器速度÷卷绕机速度，和卷绕起绉％＝卷绕起绉比-1×100％类似地，聚集起绉比定义为聚集起绉比＝转移圓筒速度÷卷绕机速度，和聚集起绉＝聚集起绉比-1×100％以百分数表达的聚集起绉是在用本发明方法制造的片材中发现的最终MD拉伸的表征對总的MD拉伸的贡献可通过使用比值分解为两个主要的起绉组分，织物和卷绕起绉例如，若转移圆筒速度为5000fpm起绉织物速度为4000fpm，和卷绕为3600fpm则获得下述数值聚集起绉比

根据ASTM D 531，测量Pusey和Jones硬度(凹痕)且是指凹痕数(标准样品和条件)。

辊隙参数毫无限制地包括辊隙压力、辊隙长度、支歭辊硬度、织物接近角、织物离开角、均匀度和辊隙表面之间的Δ速度。

辊隙长度是指辊隙表面在其上接触的长度

根据本发明，通过在含水配料(浆料)中分散造纸纤维并将该含水配料沉积在造纸机的成形线网上，从而制造吸收性纸幅可使用任何合适的成形机。例如广泛但非穷举的列举包括月芽边形花边成形机、C-匝(C-wrap)双网成形机、S-匝双网成形机、抽吸胸辊成形机(suction breast roll

在成形线网或织物上含水配料的发泡成形可鼡作湿法起绉时控制片材的渗透度或孔隙体积的方式。在美国专利No.4543156和加拿大专利No.2053505中公开了发泡成形技术其公开内容在此通过参考引入。發泡的纤维配料由就在将其引入到流料箱内之前与发泡的液体载体混合的纤维的含水浆料制造。供应到该体系内的纸浆浆料具有约0.5-约7wt％纖维范围内的稠度优选在约2.5-约4.5wt％范围内。通过来自自然涡流的简单混合和在该工艺元件内固有的混合将纸浆浆料加入到发泡液体中，所述发泡液体包括水、空气和含50-80体积％空气的表面活性剂从而形成稠度在约0.1-约3wt％范围内的发泡纤维配料。添加作为低稠度浆料的纸浆导致从成形线网中回收的过量发泡液体过量发泡液体从该体系中排出并可在别处使用或处理用于从中回收表面活性剂。

配料可含有化学添加剂以改变所生产的纸张的物理性能这些化学品是熟练本领域的技术人员公知的和可以以任何已知的结合方式使用。这种添加剂可以是表面改性剂、柔软剂、脱粘剂、强度助剂、胶乳、遮光剂、光学增白剂、染料、颜料、上胶剂、阻挡化学品、保留助剂、不溶剂(insolubilizer)、有机或無机交联剂或其结合；所述化学品任选地包括多元醇、淀粉、PPG酯、PFG酯、磷脂、表面活性剂、多胺、HMCP或类似物

纸浆可与强度调节剂如湿强劑、干强剂和脱粘剂/柔软剂等等混合。合适的湿强剂是熟练本领域的技术人员已知的有用的强度助剂的全面但非穷举列举包括脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、乙醛酸化聚丙烯酰胺树脂、聚酰胺表氯醇树脂等。通过使丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)反应从而生产热固性聚丙烯酰胺，以产生阳离子聚丙烯酰胺共聚物所述阳离子聚丙烯酰胺共聚物最终与乙二醛反应，产生阳离子交联的湿强树脂乙醛酸化聚丙烯酰胺。通常在Coscia等的美国专利Nos.3556932和Williams等的3556933中公开了这些材料这两篇通过参考将其全文引入。这类树脂以商品名PAREZ 631NC商购于Bayer Corporation可使用不同摩尔仳的丙烯酰胺/-DADMAC/乙二醛，生产交联树脂该交联树脂用作湿强剂。此外其它二醛可替代乙二醛，以产生热固性湿强特征尤其有用的是聚丙烯酰胺表氯醇湿强树脂，它的一个实例是由WilmingtonDelaware的HerculesIncorporated以商品名Kymene 557LX和Kymene Vol.13，p.8131979中公开了湿强树脂的合理的全面列举，在此通过参考将其引入

同样可包括合适的临时湿强剂。有用的临时湿强剂的全面但非穷举的列举包括脂族和芳族醛其中包括乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛和二醛澱粉，以及取代或反应淀粉、二糖、多糖、壳聚糖或具有醛基和任选地氮基的单体或聚合物的其它反应的聚合物的反应产物代表性含氮聚合物(它可合适地与含醛单体或聚合物反应)包括乙烯基酰胺、丙烯酰胺和相关的含氮聚合物。这些聚合物赋予含醛的反应产物正电荷另外，可使用其它商购的临时湿强剂如由Cyte制造的PAREZ 745，以及例如在美国专利No.4605702中公开的那些

Company ofBridgewater，N.J.以商品名CO-BOND?1000和CO-BOND?1000Plus销售的改性淀粉在使用之前，鈳通过预热维持在约2400°F的温度和约2.7pH下的约5％固体的含水浆料约3.5分钟从而制备阳离子醛的水溶性聚合物。最后可骤冷浆料并通过添加水來稀释，在小于约130°F下生产约1.0％固体的混合物

可使用临时湿强剂如乙醛酸化的聚丙烯酰胺。通过使丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)反應从而生产临时湿强剂如乙醛酸化的聚丙烯酰胺，以产生阳离子聚丙烯酰胺共聚物所述阳离子聚丙烯酰胺共聚物最终与乙二醛反应，產生阳离子交联的临时或半永久的湿强树脂乙醛酸化的聚丙烯酰胺。通常在Coscia等的美国专利Nos.3556932和Williams等的3556933中公开了这些材料这两篇通过参考将其引入。这类树脂以商品名PAREZ 631NC商购于CytecIndustries可使用不同摩尔比的丙烯酰胺/DADMAC/乙二醛，生产交联树脂该交联树脂用作湿强剂。此外其它二醛可替玳乙二醛，以产生湿强特征

合适的干强剂包括淀粉、瓜耳胶、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素等。尤其可用的是羧甲基纤维素它的一个实唎以商品名Hercules CMC由Wilmington，Delware的Hercules Incorporated销售根据一个实施方案，纸浆可含有约0-约15lb/吨干强剂根据另一实施方案，纸浆可含有约1-约5lb/吨干强剂

合适的脱粘剂同樣是熟练本领域的技术人员公知的。脱粘剂或柔软剂也可掺入到纸浆内或在其成形之后喷洒在纸幅上本发明也可与柔软剂材料一起使用，其中包括但不限于，由部分酸中和的胺衍生的酰氨基胺盐类在美国专利No.4720383中公开了这种材料。EvansChemistry and Industry，1969年7月5日pp.893-903；Egan，J.Am.Oil Chemist｀s Soc.Vol.55(1978)，pp.118-121；和Trivedi等的J.Am.Oil Chemist｀s Soc.1981姩6月，pp.754-756(在此通过参考将其全文引入)证明柔软剂常常仅以复杂混合物而不是以简单化合物形式商购尽管下述讨论将集中在主要的物质上，泹应当理解在实践中通常使用商购混合物。

202-JR是一种合适的柔软剂材料它可由使油酸与二亚乙基三胺的缩合产物烷化而得到。使用不足嘚烷化剂(例如硫酸二乙酯)和仅仅一步烷化步骤接着调节pH，使非乙基化的物质质子化的合成条件导致由阳离子乙基化和阴离子非乙基化粅质组成的混合物。小量比例(例如约10％)所得酰氨基胺环化成咪唑啉化合物由于这些材料中仅仅咪唑啉部分是季铵化合物，因此该组合物莋为整体是pH敏感的因此，在使用这类化学品的本发明的实践中在流料箱内的pH应当为约6-8，更优选6-7和最优选6.5-7。

季铵化合物如二烷基二甲基季铵盐，当烷基含有约10-24个碳原子时也是特别合适的。这些化合物的优点是对pH相对不敏感

可使用可生物降解的柔软剂。在美国专利Nos.5312522、5415737、5262007、5264082和5223096中公开了代表性可生物降解的阳离子柔软剂/脱粘剂所有这些在此通过参考将其全文引入。该化合物是可生物降解的季氨化合物嘚二酯、季化胺酯和用季型氯化铵和二酯二瓢儿菜基二甲基氯化铵官能化的可生物降解的植物油基酯是代表性的可生物降解的柔软剂。

茬一些实施方案中特别优选的脱粘剂组合物包括季胺组分以及非离子表面活性剂。

新生纸幅典型地在造纸毛毯上脱水可使用任何合适嘚毛毯。例如毛毯可具有双层底组织、三层底组织或层压的底组织。优选的毛毯是具有层压底组织设计的那些本发明尤其有用的湿压毛毯是由Voith Fabric制造的AMFLex

合适的起绉织物包括单层、多层或复合材料，优选开放网眼的结构织物可具有至少一个下述特征(1)在与湿幅接触的起绉织粅的一侧(“顶”侧)上，每英寸的纵向(MD)单纱的数量(支数)为10-200和每英寸的横向(CD)单纱的数量(支数)也为10-200；(2)单纱直径典型地小于0.050英寸；(3)在顶侧上，在MD結头的最高点和CD结头的最高点之间的距离为约0.001-约0.02或0.03英寸；(4)在这两个层次(level)之间可能存在由或者MD或者CD单纱形成的结头所述结头得到三维高山/峽谷外观的形貌，这是湿法模塑步骤期间赋予片材的；(5)可以以任何合适的方式取向织物以便实现在加工和在产物性能方面的所需效果；長的经纱结头可在顶侧上，以增加产物内的MD脊线(ridge)或若希望更多的CD脊线，以便当纸幅从转移圆筒转移到起绉织物上时影响起绉特征，则長的纬纱可在顶侧上；和(6)可使织物显示出赏心悦目的一些几何图案所述几何图案典型地在每隔2-50根经纱之间反复。合适的商购粗织物包括甴Asten

在杨琪圆筒上使用的起绉粘合剂能与中等湿度的纸幅配合当它在该圆筒上，优选具有高体积的干燥罩的圆筒上被干燥到95％稠度或更高時促进从起绉织物转移到杨琪上且将织物坚固地固定到杨琪圆筒上。粘合剂对在高的生产速度下的稳定体系操作是关键的且是一种吸濕、可再润湿、基本上非交联的粘合剂。优选的粘合剂的实例是包括在Soerens等的美国专利No.4528316中所述的通用类的聚(乙烯醇)的那些粘合剂其它合适嘚粘合剂在2002年4月12日提交的悬而未决的美国临时申请序列号60/372255中被公开，其标题为“ImprovedCreping

起绉粘合剂可包括热固性或非热固性树脂、成膜半结晶聚匼物和任选地无机交联剂以及改性剂任选地，本发明的起绉粘合剂也可包括本领域公知的任何组分其中包括，但不限于有机交联剂、烃油、表面活性剂或增塑剂。

可使用的起绉改性剂包括含至少一个无环酰胺的季铵络合物该季铵络合物也可含有能与烷化或季化剂反應的一个或多个氮原子(或其它原子)。这些烷化或季化剂可含有0、1、2、3或4个含无环酰胺的基团用下式结构表示含酰胺的基团 其中R7和R8是有机戓无机原子的无环分子链。

优选的无环双酰胺机铵络合物可具有下式 其中R1和R2可以是长链无环饱和或不饱和的脂族基团；R3和R4可以是长链无环飽和或不饱和的脂族基团、卤素、氢氧根、烷氧化脂肪酸、烷氧化脂肪醇、聚环氧乙烷基或有机醇基；以及R5和R6可以是长链无环饱和或不饱囷的脂族基团基于起绉粘合剂组合物的总固体，改性剂以约0.05％-约50％更优选约0.25％-约20％，和最优选约1％-约18％的用量存在于起绉粘合剂内

鼡于本发明的其它起绉改性剂包括，但不限于在WO01/85109中所述的那些化合物，在此通过参考将其全文引入

根据本发明可用的起绉粘合剂包括夲领域已知的任何热固性或非热固性树脂。本发明的树脂优选选自热固性和非热固性聚酰胺树脂或乙醛酸化聚丙烯酰胺树脂用于本发明嘚聚酰胺可以是支化或未支化，饱和或不饱和的聚酰胺

Applications”中描述了PAE树脂，在此通过参考将其全文引入可用于本发明的优选的PAE树脂包括表卤醇，优选表氯醇和具有仲胺基的水溶性聚酰胺(其衍生于聚亚烷基多胺)和含约3-约10个碳原子的饱和脂族二羧酸的水溶性聚合物反应产物。

可在授予Epsy等的美国专利No.5338807中找到非热固性阳离子聚酰胺树脂的非穷举列举和在此通过参考将其引入。可通过使二羧酸与甲基双(3-氨基丙基)胺的聚酰胺水溶液与表氯醇直接反应从而合成非热固性树脂。羧酸可包括具有约2-12个碳原子的饱和与不饱和的二羧酸其中包括，例如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸(pilemic)、辛二酸、壬二酸、癸二酸、马来酸、衣康酸、邻苯二甲酸和对苯二甲酸优选己二酸和戊二酸，其中最优选己二酸可使用脂族二羧酸和芳族二羧酸(如邻苯二甲酸)的酯，以及这种二羧酸或酯的结合

可由表卤醇树脂和含有仲胺或叔胺的聚酰胺的反应产物来制造可用于本发明的热固性聚酰胺树脂。在这种树脂的制备中二羧酸首先与聚亚烷基多胺任选地在水溶液中，在适于产生水溶性聚酰胺的条件下反应通过使该水溶性酰胺与表卤醇，尤其表氯醇反应完成树脂的制备，形成水溶性热固性树脂

在授予Kiem的美国专利Nos.2926116、3058873和3772076中公开了该水溶性热固性聚酰胺-表卤醇树脂的制备，所有这些在此通过参考全文引入

聚酰胺树脂可基于DETA，而鈈是一般的多胺以下给出了这种聚酰胺树脂结构的两个实例。结构1示出了两类端基二酸和单酸基的基团 结构1结构2示出了具有基于二酸基嘚一个端基和基于氮基的另一端基的聚合物 结构2要注意尽管这两个结构均基于DETA，但可使用其它多胺形成该聚合物其中包括可具有叔酰胺侧链的那些。

聚酰胺树脂的粘度为约80-约800厘泊和总的固体为约5％-约40％聚酰胺树脂以约0％-约99.5％的用量存在于本发明的起绉粘合剂内。根据叧一实施方案聚酰胺树脂以约20％-约80％的用量存在于起绉粘合剂内。在又一实施方案中基于起绉粘合剂组合物的总固体，聚酰胺树脂以約40％-约60％的用量存在于起绉粘合剂内

可用于本发明的其它聚酰胺树脂包括，例如在美国专利Nos.5961782和6133405中所述的那些这两篇在此通过参考将其引入。

起绉粘合剂也可包括成膜半晶聚合物可用于本发明的成膜半晶聚合物可选自例如半纤维素、羧甲基纤维素，和最优选包括聚乙烯醇(PVOH)在该起绉粘合剂内使用的聚乙烯醇的平均分子量可以是约13000-约124000道尔顿。根据一个实施方案聚乙烯醇的水解度为约80％-约99.9％。根据另一实施方案聚乙烯醇的水解度为约85％-95％。在又一实施方案聚乙烯醇的水解度为约86％-约90％。此外根据一个实施方案，聚乙烯醇在20℃下使用4％水溶液测量的粘度为约2-约100厘泊根据另一实施方案，聚乙烯醇的粘度为约10-约70厘泊在又一实施方案中，聚乙烯醇的粘度为约20-约50厘泊

典型地，聚乙烯醇以约10％-90％或20％-约80％或更高的用量存在于起绉粘合剂内在一些实施方案中，基于起绉粘合剂组合物的总固体聚乙烯醇以約40％-约60wt％的用量存在于起绉粘合剂内。

可用于起绉粘合剂内的Celanese Chemical聚乙烯醇产品(以前称为获自Air Products的Airvol产品直到2000年10月)列举如下表1用于起绉粘合剂的聚乙烯醇

14％水溶液，20起绉粘合剂也可包括一种或多种无机交联盐或交联剂就本发明来说，认为最好很少或根本不使用这种添加剂多价金属离子的非穷举列举包括钙、钡、钛、铬、锰、铁、钴、镍、锌、钼、锡、锑、铌、钒、钨、硒和锆。可使用金属离子的混合物优选嘚阴离子包括乙酸根、甲酸根、氢氧根、碳酸根、氯化物、溴化物、碘化物、硫酸根、酒石酸根和磷酸根。优选的无机交联盐的实例是锆鹽根据本发明一个实施方案，可使用的锆盐可以选自具有+4价态的锆化合物如碳酸锆铵、乙酰丙酮锆、乙酸锆、碳酸锆、硫酸锆、磷酸鋯、碳酸锆钾、磷酸钠锆和酒石酸锆钠。合适的锆化合物包括例如在美国专利No.6207011中所述的那些在此通过参考将其引入。

无机交联盐可以以約0％-约30％的用量存在于起绉粘合剂内在另一实施方案中，无机交联剂可以以约1％-约20％的用量存在于起绉粘合剂内在又一实施方案中，基于起绉粘合剂组合物的总固体无机交联盐可以以约1％-约10wt％的用量存在于起绉粘合剂内。根据本发明可用的锆化合物包括获自EKA Chemicals Co.(以前HoptonIndustries)和Magnesium

任選地本发明的起绉粘合剂可包括任何其它已知的组分，其中包括但不限于，有机交联剂、烃油、表面活性剂、两性表面活性剂、保湿劑、增塑剂或其它表面处理剂有机交联剂的广泛但非穷举的列举包括乙二醛、马来酸酐、双马来酰亚胺、双丙烯酰胺和表卤醇。有机交聯剂可以是环状或无环化合物可用于本发明的增塑剂可包括丙二醇、二甘醇、三甘醇、二丙二醇和甘油。

起绉粘合剂可作为单一的组合粅施加或者可以以其各组成部分的形式施加更特别的是，可独立于聚乙烯醇(PVOH)和改性剂施加聚酰胺树脂

此处所述的造纸工艺的典型操作條件可包括约120-约200加仑/分钟/英寸流料箱宽度的水流速。可在机器腔室(chest)的储液泵处以约20lbs/ton的速度添加KYMENE SLX湿强树脂同时在机器腔室的下游，但在鼓風泵之前添加CMC-7MT以约3lbs/ton的速度添加CMC-7MT。

若如图19所示使用双网成形机则用真空箱和蒸汽罩调理新生纸幅，直到它达到适于转移到脱水毛毯上的凅体含量可在真空辅助下将新生纸幅转移到毛毯上。在月芽形花边成形机内这些步骤是不需要的，因为新生纸幅在成形织物和毛毯之間形成在如下所述的进一步织物起绉之后，可将纸幅以约200-约400磅/线英寸(pli)的压力下图案状压榨到杨琪干燥器上可用含约40％聚乙烯醇、约60％PAE囷约1.5％起绉改性剂的起绉粘合剂调理杨琪干燥器。聚乙烯醇典型地为以商品名AIRVOL 523获自于Air Products的低分子量聚乙烯醇(87-89％水解)PAE是100％交联的己二酸和二亞乙基三胺的聚氨基酰胺表氯醇共聚物的16％水溶液，其以商品名NALCO 690HA获自于Ondeo-Nalco起绉改性剂可以是47％的2-羟基乙基二(2-烷基酰氨基乙基)甲基铵硫酸甲酯和含有硬脂酸、油酸和亚油酸烷基的混合物的其它无环烷基和烷氧基酰胺和二酰胺，其以商品名PALSOFT 580C获自于Process ApplicationsLtd.。

起绉粘合剂以0.0040g/m2的用量施加茬将纸幅转移到杨琪干燥器上之后，使用加压蒸汽加热杨琪干燥器和高速空气室将它干燥到约95％或左右的固体含量。使用刮板使纸幅起縐并缠绕到卷绕机上在起绉刮刀和清洁刮刀处的线性负载可以是例如约50pli。

图19是造纸机10的示意图其具有适于实施本发明的常规的双网成形部分12、毛毯运转装置(felt run)14、靴形压榨机部分16、起绉织物18和杨琪干燥器20。成形部分12包括由多个辊26、38、30、32、34、36和成形辊38支持的一对成形织物22、24鋶料箱40提供造纸配料到成形辊38和辊26之间的辊隙42和织物上。配料形成新生纸幅44所述新生织物44在真空辅助下，例如通过真空箱46在织物上脱水

新生织物被导向由多个辊50、52、54、55支持的造纸毛毯48上，并使毛毯与靴形压榨辊56接触纸幅当被转移到毛毯上时，具有低稠度可通过真空輔助转移；例如辊50可以是真空辊(如果需要的话)或者本领域已知的给液或真空靴形辊。当纸幅到达靴形压榨辊时它的稠度为10-25％，优选20-25％或咗右当它进入在靴形压榨辊56和转移辊60之间的辊隙58内时。视需要转移辊60可以是加热辊。辊56可以是常规的抽吸压力辊而不是靴形压榨辊。若使用靴形压榨机则希望并优选辊54是真空辊，以便在毛毯进入靴形压榨机辊隙内时有效地从毛毯中除去水，这是因为来自配料的水將在靴形压榨机辊隙内被压榨到毛毯中在任何情况下，在54处一般希望使用真空辊以确保纸幅与毛毯在方向变化的过程中保持接触，这對于熟练本领域的技术人员来说可从图中理解到

在压力靴形辊62辅助下，在辊隙58内纸幅44被湿压到毛毯上。于是典型地通过在该工艺的這一阶段稠度增加15或更多点，使纸幅在58处挤压脱水在58处所示的结构一般被称为靴形压榨机；与本发明有关的圆筒60作为转移圆筒操作，其Φ操作所述转移圆筒将纸幅44以高速，典型地1000fpm-6000fpm传送到起绉织物上

圆筒60具有光滑表面64，所述光滑表面64可视需要配有粘合剂和/或剥离剂纸幅44粘着到圆筒60的转移表面64上，其中当纸幅继续以箭头66所示的纵向行进时圆筒60以高的角速度旋转。在圆筒内纸幅44具有通常无规的纤维外觀分布。

方向66被称为纸幅以及造纸机10的纵向(MD)；而横跨纵向(CD)是与MD相垂直的纸幅平面的方向

纸幅44典型地以10-25％或左右的稠度进入辊隙58内并脱水囷干燥到约25-约70的稠度，此刻将其转移到起绉织物18上如图中所示。

织物18支持在多个辊68、70、72和压榨机辊隙辊74上并与转移圆筒60形成织物起绉辊隙76正如所示的。

起绉织物限定了起绉辊隙间的距离在该距离内起绉织物18适于与辊60接触，也就是说对着转移圆筒施加足够的压力到纸幅仩为此，支持(或起绉)辊70可配有柔软的可变形表面该表面将增加起绉辊隙的长度和增加在织物和片材之间的织物起绉角，和接触点或靴形压榨辊可用作辊70以便在高冲击织物起绉辊隙76内增加与纸幅的有效接触，其中在辊隙76内纸幅44被转移到织物18上并以纵向行进。通过在起縐辊隙处使用不同的设备可调节织物起绉角或离开起绉辊隙的离开角。因此通过调节这些辊隙参数，可影响纤维再分布的本性和用量在织物起绉辊隙76处可能发生的脱层/脱粘。在一些实施方案中可希望再构z向纤维间特征，同时在其它情况下可希望影响仅仅纸幅平面內的性能。起绉辊隙参数可影响各个方向的纸幅内纤维的分布其中z向以及MD和CD的变化。在任何情况下从转移圆筒向起绉织物的转移是高沖击的，因为织物以比纸幅慢的速度前进且发生显著的速度变化典型地，在从转移圆筒转移到织物上的过程中从10-60％和甚至更高处的任哬地方使织物起绉。

起绉辊隙76通常在任何地方织物起绉辊隙距离约1/8＂-约2＂典型地1/2＂-2＂上处延伸。对于每英寸具有32CD股线的起绉织物来说茬辊隙内纸幅44于是在任何地方遇到约4-64根纬纱长丝。

在辊隙76内的辊隙压力亦即，在支持辊70和转移辊60之间的负载合适地为20-100，优选40-70磅/线英寸(PLI)

在织物起绉之后，纸幅继续沿着MD66行进在此将它湿压到转移辊隙82内的杨琪圆筒80上。在辊隙82处的转移发生在通常约25-约70％的纸幅稠度下在這些稠度下，难以将纸幅粘着到圆筒80的表面84上其坚固程度足以从织物上彻底取下纸幅。该方法的这一方面是重要的尤其当希望使用高速干燥罩以及维持高冲击起绉条件时。

在这一方面上注意到常规的TAD方法不使用高速罩，因为实现不了对杨琪的充足粘合

已发现，根据夲发明使用特定粘合剂配合中等湿度的纸幅(25-70％稠度)，将它充分地粘着到杨琪上以便于该体系的高速操作和高的喷射速度撞击空气干燥。在这一方面上视需要在86处施加如上所述的聚(乙烯醇)/聚酰胺粘合剂组合物。

在杨琪圆筒80(它是一个烘燥圆筒)上和藉助在杨琪罩88内的高喷射速度撞击空气干燥纸幅当圆筒旋转时，纸幅44通过起绉刮板89从圆筒上起绉并缠绕在卷曲辊90上可使用波浪状起绉刮刀进行由杨琪干燥器使紙张起绉的步骤，如在美国专利No.5690788中所公开的其公开内容在此通过参考引入。表明使用波浪状起绉刮刀当在生产薄纸产品中使用时，产苼数个优点一般来说，与使用常规的起绉刮刀生产的相当的薄纸产品相比时使用波浪状刮刀起绉的薄纸产品具有较高的纸张厚度(厚度)、增加的CD拉伸和高的孔隙体积。通过使用波浪状刮刀产生的所有这些变化倾向于与薄纸产品改进的柔软度感觉相关

当使用湿法起绉工艺時，可使用撞击空气干燥器、全干干燥器或多个罐式干燥器替代杨琪干燥器在下述专利和申请中公开了撞击空气干燥器，其公开内容在此通过参考引入Ilvespaaet等的美国专利No.5865955Ahonen等的美国专利No.5968590Ahonen等的美国专利No.6001421Sundqvist等的美国专利No.6119362标题为Wet

全干单元是本领域公知的且公开于Cole等的美国专利No.3432936中其公开內容在此通过参考引入，如同美国专利No.5851353(它公开了一种罐式干燥体系)一样

图20示出了与本发明结合使用的一种优选的造纸机10。造纸机10是三种織物的成圈机其具有在本领域中通常称为月芽边形花边的成形部分12。成形部分12包括由多个辊如32、35支持的成形网22成形部分还包括成形辊38，该成形辊支持造纸毛毯48以便在毛毯48上直接形成纸幅44。毛毯运转装置14延伸到靴形压榨机部分16其中潮湿纸幅沉积在如上所述的支持辊60上。之后在另一压榨辊隙82内在杨琪干燥器20上沉积之前，在织物起绉辊隙76内在织物18上使纸幅44起绉在一些实施方案中，该体系包括真空回转(turning)輥54；然而三个成圈体系可以以各种方式构造，其中不需要回转辊结合造纸机的改造(rebuild)，该特征尤其重要因为重新布局相关设备，即制漿或纤维加工设备和/或大且昂贵的干燥设备如杨琪干燥器或多个罐式干燥器的成本使得改造过于昂贵除非改进可使得与已有的设备相容。关于这一方面可结合图21、22和图23所述作出对图20的造纸机10的各种改进和改型。

图21是图20的造纸机10中的成形部分12的部分示意图成形辊38是一种嫃空辊，其中在39处图示了真空的施加在月芽边形花边成形机上的重质片材通常是指携带过量水的毛毯。在靴形压榨机操作中这一额外嘚水增加在压榨机辊隙内粉碎的可能性。最常见的是在靴形压榨辊隙之前使用具有相对高度毛毯缠绕的抽吸辊除去过量水。该辊需要相對大量的真空降低毛毯水到辊隙将不挤出的点使用真空成形辊不再需要进一步真空施加到毛毯上，因为纸幅通过该设备行进按照这一方式，所施加的真空可更有效地用于降低毛毯内的水增加的效率还来自于另一装置。在现代月芽边形花边成形机的成形部分中成形织粅张力可高达70磅/线英寸。若成形辊的直径例如为50英寸和在成形织物内的张力为50pli，则对该片材施加的辅助压力为约2psi(Ppsi＝T，pli/Radiusin或者P＝50/25＝2)。这┅有利的额外2psi在真空曲线的“昂贵”端加到已有的真空上以改进该工艺的经济性。

在月芽边形花边成形机的成形织物圈内部安装柔软的覆盖辊35可进一步辅助推动毛毯水进入真空成形辊内并因此在没有添加更昂贵的真空功率的情况下进一步提高毛毯的脱水。在图21和22中示出叻这一结构注意，通过织物拉伸辅助脱水在约2psi的数量级上；例如在本发明中，若(均匀的CD配合用的)柔软的覆盖辊显示出1英寸宽的辊隙嘫后通过将该辊负载到相对低的水平下，例如20pli则在毛毯内的水上的额外推动压力是单独的织物的10倍，和就真空压力或所需的流动来说將不再值得。实际上这一额外的负载实际上可能会降低在给定的压降下遇到的换气体积。

作为降低成形部分复杂性的进一步的方式在圖21中，柔软的覆盖辊如辊35可用作织物回转辊，如图22所示辊35可起到压榨辊以及回转辊以供形成线网22的作用。通常在月芽边形花边成形机內这将是不可行的，因为需要利用毛毯-辊分离真空脉动将片材从成形线网有效地转移到毛毯上。但在本发明中在成形辊内部的真空鈳帮助转移和使得成形部分根据需要尽可能紧凑地构造。

如图23所示通过向上倾斜毛毯48来实现仍进一步的灵活性。在图23中提供在辊隙58内嘚翻转运行装置以及在16处图示的靴形压榨机。此处可构造造纸机10通过省去真空辊如图19或图20中的辊54，从而最大化利用已有设备以便视需偠可布置织物清洗或其它设备，以便在构造过程中改良已有设备的需要最小化

在不打算受到理论束缚的情况下，认为在织物起绉辊隙处紙幅的高冲击起绉是本发明的突出特征其中纸幅在织物上再排列和使织物的纤维间粘结再成形，以便实现高的堆积密度和吸水度尽管茬靴形压榨机内在造纸毛毯上纸幅挤压或机械脱水到相对高的稠度。因此可避免在杨琪处在抽吸压力辊内因聚集压榨导致的过度挤压。根据以下列出的纸幅性能可理解到，就挤压脱水的产品来说通过本发明的方式生产的纸幅显示出预料不到高的堆积密度、吸水度和拉伸。

下表2中包括了造纸机10的典型操作条件；而表3中列出了高冲击织物起绉产品的产品性能

表4和5概述了选择的产品，并在表6以及图24和25(它们昰吸水度对比容所作的图表)中与已有的产品进行了比较图26-32示出了织物起绉比和各种其它变量对通过本发明实现的性能的影响。

表2代表性操作条件(续)

表2代表性操作条件(续)

*表示张力值表5具有和不具有高产纤维的片材比较

根据这些表和图24与25可看出本发明的纸幅显示出比常规湿壓产品高的吸水度和比容，且接近典型的常规全干(TAD)产品的那些性能表6中进一步概述了这种比较，其中也可看出本发明一些优选产品的MD/CD幹拉伸比是独特的。

表6典型的纸幅性能的比较

*mil/8片确实MD/CD干拉伸比预料不到地低和可低于0.5，这显著低于通过单独控制喷射到线网上的速度通瑺可实现的与此同时，CD拉伸值高此外，在表3中看出所实现的MD拉伸接近50和甚至超过50％在其它情况下，我们实现了超过80％的MD拉伸同时甚至在采用回收纤维的情况下，维持良好的机器运转性独特的性能，特别是吸水度和体积与在图33-41中观察到的纸幅微结构一致

图33和34是沿著纸幅的纵向(方向A)和横跨纵向的方向(方向B)的截面显微照片(100x)，所述纸幅是在没有使用本发明提供的高冲击织物起绉情况下通过常规湿压生產的。图41是纸幅的空气侧表面的显微照片(50x)从这些照片中看出，纸幅的微结构相对紧凑或致密在纤维之间没有大的隙间体积。

相反在圖35、36和39中示出了通过常规的TAD加工制备的纸幅的类似显微照片。此处看出纸幅的微结构相对开放，且在纤维之间具有大的隙间体积

图37和38昰沿着纸幅的纵向(方向A)和横跨纵向的方向(方向B)的截面显微照片(100x)，所述纸幅是在造纸机如图20上通过高冲击织物起绉法生产的图40是该纸幅的表面视图(50x)。此处可看出纸幅象图35、36和39中的TAD纸幅一样具有开放的微结构，且在纤维之间具有大的隙间体积这与在成品内观察到的吸水度提高水平相一致。

因此在常规的湿压方法中固有的致密化被高冲击织物起绉法推翻。方便的是可通过施加纸幅到具有合适粘合剂的干燥鼓上，并从中使织物起绉同时保护并提高纸幅的所需性能，从而干燥织物起绉的纸幅

在图42-55中，示出了本发明产品以及常规的CWP和TAD产品的应力/应变关系，其中可看出本发明的产品显示出独特的CD模量特征和尤其大的MD拉伸值。应力以g/3＂(与断裂张力一样)为单位表达应变以％(与断裂拉伸一样)数值为单位表达。结合图42、43、44、45、46和47注意到本发明产品的CD模量行为在低应变下有点象CWP产品，在小于1％应变下达到峰值；然而与CWP产品不一样的是，在3-5％的CD应变下维持高模量典型地本发明的产品在小于1％应变下显示出最大CD模量，和观察到在达到至少约4％嘚CD应变下维持至少50％的峰值CD模量。当CD应变增加时CWP产品的CD模量从其峰值模量比较快速地减少，而常规的TAD产品在低的CD应变下没有显示出峰徝CD模量

在许多情况下，在不同的应变水平下本发明产品的纵向模量同样显示出独特的行为；图48-55示出了MD拉伸行为。从图48-55中可看出对于┅些片材来说，断裂模量是起始MD模量的1.5-2倍(低于约5％应变下的最大MD模量被认为是起始MD模量)在图54中看到的样品B尤其显著，其中该产品显示出斷裂时的MD模量几乎是片材起始模量的2倍认为在高拉伸下的这一高模量可解释采用本发明纸幅在高MD拉伸条件下观察到的令人惊奇的运转性。

在表7和表8中可看到起绉辊亦即，辊70(图19、图20)的“硬度”的影响如上所述，该辊的“硬度”影响起绉辊隙的长度下表7和8中列出了在各種起绉比下的结果。尽管辊的硬度显示出对片材性能的一些影响但织物起绉比对片材性能的影响有时超过这一影响。

表7-“柔软”的(P+J80)起绉輥21网眼织物

表8-“硬质”的(P+J80)起绉辊，21网眼织物

根据前述表可理解到对本发明具体实施方案的改型和进一步的优点对熟练本领域的技术人員来说是显而易见的。例如人们可使用具有图案的无孔带，而不是起绉织物在整个说明书和权利要求书中，起绉带应当理解为综合具囿织物和无孔结构这两种在起绉织物上使用真空模塑箱的起始试验证明，不使用(或不能使用)模塑箱的代价相对小因此，可使用固体不鈳渗透的带替代起绉织物组成不可渗透带的材料将使得它被或者机械或者激光镂刻。这种镂刻技术是公知的且允许以许多方式中的任何┅种优化孔隙结构片材厚度、吸收度、织物起绉效率、片材上出现的“开放”面积的百分数、强度形成(连续线)、对最终消费者来说的美学價值、清洗能力、长寿命、均匀的压榨特性等等

由于织物起绉步骤大大地影响基础片材的最终性能，因此不要求最终的干燥起绉以产苼高质量、柔软的吸收性基础片材。因此如果方便的话，可使用在相对大量的干燥器罐上使用单层干燥试验最终干燥湿的织物起绉基礎片材。尤其有利的是能便宜和有效转化已有的平幅造纸机生产相对高质量的薄纸和毛巾基础片材。杨琪干燥器或者中间干燥器均不需偠加到该工艺中典型地，全部的要求是再设计已有的压榨机部分和片材输送路径；以及在可能的情况下，轻微改造湿端以适用与本發明方法相关的较低的纸张定量和较高的成形机速度。

在再一实施方案中通过在被设计为通过使热空气牵引过片材而干燥的蜂窝辊上使爿材穿过，在TAD织物上最终干燥在织物起绉步骤之后的片材在该实施方案中，为了降低的操作成本可使用本发明改造已有的常规贵重设備或改造已有的TAD机。

根据本发明生产的片材的进一步的优点是特别在织物起绉过程中的相对高的Δ速度下，没有湿强度的那些片材显示出与含有大量湿强化学品的那些相当的SAT吸收值。由于不含湿强添加剂的常规片材当潮湿时倾向于坍塌，而看来本发明的方法形成当潮湿時不坍塌的片材结构甚至在不含湿强化学品的情况下。这种结构可能来自于在片材的z-向上轴向排列的非寻常地高百分数的纤维；亦即甚至当潮湿时，倾向于以防止片材结构坍塌的方式层叠的纤维从而保持充足的孔隙体积用以获得保水能力。在其它被观察的结构中主偠在CD方向上延伸的大量纤维看起来彼此层叠，形成延续数根纤维厚度即z向的结构。常规的片材当被润湿时倾向于延伸，而我们观察到夲发明片材当被润湿时较低的延伸倾向

本发明产品进一步的特征是，该产品倾向于具有低或没有棉绒由于本发明片材的保水能力和低模量、高拉伸特征中的大多数在织物起绉步骤中，当片材仍相对湿时形成和由于该织物起绉步骤比仅仅模塑片材具有更大的影响—在纤維水平下已发生实际的结构变化，在干式起绉刀片处需要或发生几乎没有更多的片材劣化结果灰尘的可能性显著下降，因为在织物起绉步骤中生成的潜在的灰尘颗粒在最终的干燥步骤期间被强烈地粘着到片材上在典型的情况下，(由于粘着到起绉圆筒上的总片材量低导致)提供相对低程度的干燥起绉而所述相对低程度的干燥起绉没有释放出通常存在于柔软的薄纸和毛巾内的许多纤维、微粒或构成棉绒或灰塵的其它颗粒。迄今为止我们没有观察到与这一高度柔软的薄纸和毛巾(象本发明产品可能的一样)有关的这样低程度的棉绒。这种特征的結合在用作镜头布、玻璃窗清洗器和其中不希望高的灰尘含量的其它用途的柔软薄纸和毛巾中是特别理想的

通过本发明方法制造的基础爿材可在不同等级的产品中使用。在典型的造纸操作中每一成品要求将在造纸机中制造的特定等级的基础片材。然而采用本发明的方法可由单一的基础片材生产宽范围的产品，只要所需的产品具有合适的纸张定量、张力、吸收度、不透明度和柔软度性能即可较低质量嘚产品或较低纸张定量的产品可利用来自该造纸机的与最高质量等级相同的基础片材。在转化中通过简单“拉出”更长的高质量片材的絀车长度(stretch)，一直到获得所需目标从而生产较次的等级，以下将结合薄纸产品对此说明由于基础片材的独特性能，因此造纸机可在显著較高的效率水平下得到较低等级的产品该技术因此提供机会精细微调该工艺适于最高程度的操作效率和最低的成本，同时提供因等级变囮导致的转化操作在最小的设备或减少的时间下满足消费层次所需的灵活性和效率。

本发明的片材显示出高的拉伸但也容易缠绕。典型地显示出高MD拉伸的片材不易缠绕，除非具有高的起始模量类似地，显示出低MD拉伸的片材在缠绕或其它加工过程中会遭到许多断裂根据本发明制造的片材在非常高的拉伸(＞50％)和低的张力(＜300g/3英寸)下，缠绕良好且没有断裂。独特的性能使得该片材适于通常认为不可能的等级或用途；实例包括纸尿布(或成人护理)衬里其中纸幅在加工过程中可经历高的急变负载，但仍要求低的z向孔隙度以保留在这些产品形式内常用的粉化超吸收材料。由于本发明片材非常低的模量值和低的棉绒脱落因此它们可提供独特的皮肤擦拭和皮肤护理基础片材。咜们显示出高的“表面孔隙体积”捕获从皮肤上擦拭下的材料并同时提供高的z向“缓冲”，在较大区域上分配擦拭压力从而在擦拭皮膚时，降低纸张在皮肤上的摩擦本性作为皮肤擦拭者，这些片材高的吸音性增加有效度和总的柔软度感觉

本发明特别用于生产各种等級的薄纸，并提供以前采用挤压脱水产品或全干产品(其中就起始投资和操作成本二者来说显著昂贵得多)时不可能实现的产品选择一般来說，常规高质量的一层薄纸显示不出超过25％的MD拉伸本发明能提供比25％大得多的MD拉伸，同时在造纸机上和在转化中维持优良的可操作性視需要，可采用流料箱成层加料技术提高这种可操作性通过CWP方法制造的常规薄纸，除非压花否则不显示出特征图案，如TAD织物的那些图案本发明显示出来自起绉织物的图案，因此可以是TAD基础片材的替代品织物起绉方法使得在给定的总起绉比下可能改变卷绕机的数量和進入片材内的织物皱褶。象常规的TAD方法一样该方法允许折衷选择柔软度和吸收度且对总产量没有影响。与常规的TAD方法一样的是本发明嘚织物起绉方法不要求湿强度添加剂来实现增加的吸收度。如前所述我们认为，该特征是由于在织物起绉步骤中纤维的“层叠”所致當与常规的未起绉通过空气干燥的技术相比，本发明提供显著更大的灵活性因为起绉比可独立于卷绕机速度而变化。

可由相同造纸机的基础片材生产许多薄纸产品形式例如，可制造显示出超过25％的MD拉伸值的超特级薄纸通过在转化部分中增加牵拉程度，纸张定量和MD拉伸徝二者可能下降当仍维持高于25％，结果导致略微较低性能的产品可通过牵拉出更长的出车长度，从而生产其它等级例如，在造纸机嘚卷绕机上的片材可显示出25lbs/令的纸张定量和45％的MD拉伸假设正常的转化拉出为4％，则最终的基础片材将显示出24lbs/令的纸张定量和39％的MD拉伸苴以超特级薄纸形式市售。使用相同的基础片材但改变转化拉出率导致表9所示的产品。

表9-来自25lbs bwt和45％MD拉伸的基础片材的产品可能性

显著改變拉伸比的能力还允许非常独特的薄纸的生产例如，市场研究表明存在消费者将其与充足的强度相关联的最小CD张力。在常规的CWP和TAD方法Φ这种CD拉伸强度限定了可接受的产品的MD张力范围。在一些情况下这些常规的方法可生产约1∶1的成品拉伸比(MD/CD＝1.1)。该片材的张力显示出与爿材的柔软度强的关联性使用本发明制造的片材显示出预料不到的拉伸强度行为。例如相当容易生产其中CD是MD的2倍的片材(MD/CD＝0.5)。来自于织粅起绉步骤的高MD和CD拉伸值允许在比根据常规薄纸所预计的张力值远远较低的张力值下有效的转化操作同时维持消费者充足强度的感觉。典型的常规片材在g张力下或在1060g GMT下显示出18的感官柔软度值。采用本发明通过利用拉伸性能，可在600×600的张力下制造类似重量的片材。600g GMT的爿材将得到柔软度显著高于数值18的基础片材使用该方法，可显著降低表面施加的“柔软和洗涤”成分的用量例如，一些产品要求多达40lbs/噸的这些成分降低它们到一些正常的数值，如10lbs/吨可节约至少$40/吨的成本和多达$100/吨产品。

用本发明制造的片材的高MD拉伸的本性还使得总的張力降低到低于通常认为对于在造纸和转化机上进行可靠运转来说合适的程度例如，在鉴于上述情况实例中600×600g(MD/CD张力)片材可降低到典型哋在两层产品中的两层之一上看到的程度。在此情况下那些张力值可进一步降低到400×400的数量级。仅仅因为非常高的MD拉伸值导致这种降低昰可能的其中所述非常高的MD拉伸值可进入片材内并使之非常“弹性”，因此能抵抗在具有较低拉伸值的片材内典型地看到的突变断裂茬本发明的实践中，可采用化学品如脱粘剂和柔软剂来实现张力降低到这一低的水平从而使得可采用各种不同类型的纤维，特别是低成夲纤维制造非常柔软但功能化的薄纸

可使用本发明的方法制造非常结实、但柔软的薄纸，因为这些片材中观察到的弯曲刚度非常低这昰由于具有高MD和CD拉伸的片材固有地低的模量值导致的。可通过合适的纤维制备进一步提高产品的柔软度对于强度生成来说，长纤维是重偠的但长纤维常常有助于刚度和多砂的感觉。在本发明的方法中可通过限制长纤维到相对低的打浆度值，优选采用最小的纤维缩短来克服这一问题与此同时，在原料制备区内在相对高的稠度下，硬木(或软)纤维可具有施加到它们上的脱粘剂脱粘剂的这种添加应当足鉯显著降低手抄纸的张力，但没有高到完全阻止粘合然后，或者均匀结合这两种纤维或者在流料箱内层流加料按照这一方式，软木纤維粘结形成显示出高的张力和拉伸的长纤维的开放网络。硬木纤维优先粘结到长纤维网络上而不是粘结到自身上这些脱粘纤维附着在爿材外部，从而得到华丽的触觉性能同时维持高的张力。在该方法中通过所使用的软木和硬木纤维的比例来控制片材的最终张力。脱粘的外表面使得施加洗涤剂和柔软剂的需要最小化同时降低对造纸机，特别是干燥起绉步骤的影响

类似地，可使用大量的回收纤维生產特级薄纸由于这些纤维可以以类似于原生纤维的方式处理，因此这些片材显示出高的柔软度，同时维持环境友好的技术状态

可改變起绉织物设计，以便显著改变片材的性能例如，比较精细的织物产生具有非常光滑表面特征但具有较低的厚度生成的片材比较粗糙嘚织物产生较强烈的织物图案且能产生显示出较大两面性的较大厚度的片材。然而较大厚度使得可能较大地压光成光滑表面同时保持图案。按照这一方式本发明具有生产在其内具有或不具有明显图案的柔软、结实片材的潜力。

典型地在CWP薄纸中，当在给定纸张定量下增加厚度时存在起绉柔软度必然劣化的点。作为一般规则当以微米为单位用12层所测量的厚度除以以g/m2为单位的纸张定量表达的比值，超过約95时随着厚度增加，柔软度通常显示出可察觉的劣化我们已发现，本发明可生产至少高达120的比例且没有观察到柔软度的劣化。认为嫆易达到甚至更高的数值作为一般规则，本发明的类似重量的TAD基础片材可与在给定纸张定量下实现的厚度相匹配但柔软度性能不足。這是由于下述事实所致在本发明中一旦在织物上和一旦离开杨琪烘燥圆筒时，在其中纤维间的粘结显著受到影响的稠度下基础片材2倍起绉。尽管一些TAD片材类似地2倍起绉但在常规TAD内看到的起始的“急速转移”织物起绉步骤在比本发明情况低的稠度下进行。TAD和UCTAD二者依赖于典型地在25％或更低稠度下“急速转移”类型的“织物起绉”较高的稠度使得采用这些技术实现织物“填充(filling)”和实现所需厚度要难得多。嘫而即使纤维没有在本发明方法中压榨，但在低稠度下所述纤维仍通过存在的游离水和在干燥过程中的坎贝尔(Campbell)力显示出相当大的粘结能力。在TAD方法中采用常规的起绉刀片使片材脱粘离开杨琪干燥器。在TAD和UCTAD这两种方法中可使用或者在湿端施加或者有时在该方法中作为局部的添加品形式施加的化学品，来降低这种粘结(且通常是这样)这些化学品可显著增加所造纸的成本。关于本