具有高吸收性和大厚度的軟吸收性片材及制造軟吸收性片材的方法

具有高吸收性和大厚度的軟吸收性片材及制造軟吸收性片材的方法
【專利摘要】諸如手紙巾的紙制品具有高吸收性、高厚度和良好的感知柔軟度。雙層制品具有至少約260密耳/8片的厚度和至少約650g/m2的SAT能力。利用具有高平面體積指數的結構化織物制造紙制品，平面體積指數指示結構化織物的造紙網狀物接觸表面的接觸區域比和織物的兜體積之間的關系。
【專利說明】
具有高吸收性和大厚度的軟吸收性片材及制造軟吸收性片材 的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及諸如吸水手紙巾的紙制品。本發明還涉及制造諸如吸水手紙巾的紙制 品的過程。
【背景技術】
[0002] 許多類型的紙制品希望具有各種各樣的特性。例如，吸水紙制品必須能夠在飽和 之前擦干大量液體。再例如，顧客顯然更喜歡觸感柔軟的紙制品。但是，在制造紙制品時，吸 收性和柔軟度是矛盾的特性。用于增加紙制品的吸收性的大多數技術也將具有降低制品的 感知柔軟度的效果。反之，用于增加紙制品的柔軟度的大多數技術將具有降低制品的吸收 性的效果。例如，組成紙制品的乳光基片可增加制品的柔軟度。但是，乳光也具有減小基片 厚度的效果。并且，由于紙制品的吸收性與制品的厚度大體成正比，對基片進行乳光將具有 降低制品吸收性的效果。使用濕強樹脂和干強樹脂是改進紙制品特性的其他技術的例子。 這類樹脂被添加到造紙過程所用的供料中，并且樹脂具有提高所得紙制品的基礎強度的作 用，例如，制品的機器橫向（CD)或機器方向（MD)的濕抗拉強度。但是，濕強樹脂和干強樹脂 也具有降低所得制品的感知柔軟度的不利效果。
[0003]制造紙制品的另一個挑戰是造紙是利潤相對低的工業，并且因此總是需要尋找經 濟效益更高的制品和過程。對于制品，紙制品的基礎重量或體積是經常研究的特性，以試圖 設計更經濟的制品。一直在找尋具有較低的基礎重量或較大的體積但在所有其他方面仍具 有可匹敵的特性的紙制品。

【發明內容】

[0004] 根據一個方面，本發明提供一種吸收性纖維素片材。所述片材包括:第一層，其提 供所述片材的第一表面；以及第二層，其提供所述片材的第二表面，所述第二層直接附接到 所述第一層。所述片材具有至少約255密耳/8片的厚度，并且所述片材具有至少約650g/m 2 的SAT能力。
[0005] 根據另一方面，本發明提供一種吸收性纖維素片材。所述片材包括:第一層，其提 供所述片材的第一表面；以及第二層，其提供所述片材的第二表面。所述片材具有小于約 1 .〇的抗拉比（tensile ratio)，并且所述片材具有至少約255密耳/8片的厚度。
[0006] 根據另一方面，本發明提供一種吸收性纖維素片材。所述片材包括:第一層，其提 供所述片材的第一表面；以及第二層，其提供所述片材的第二表面。所述片材具有小于約 1.0的抗拉比，并且所述片材具有至少約675g/m 2的SAT能力。
[0007] 根據另一方面，本發明提供一種制造紙制品的方法。所述方法包括:在造紙機中的 結構化織物上形成含水纖維素網狀物;非壓縮性地脫水所述結構化織物上的所述纖維素網 狀物；以及干燥所述纖維素網狀物，以形成所述紙制品。所述結構化織物的在其上形成所述 纖維素網狀物的部分具有至少約26的平面體積指數。
[0008] 根據另一方面，本發明提供一種制造紙制品的方法。所述方法包括:在造紙機中的 結構化織物上形成含水纖維素網狀物;非壓縮性地脫水所述結構化織物上的所述纖維素網 狀物；以及干燥所述纖維素網狀物，以形成所述紙制品。（i)在所述造紙機上的所述結構化 織物上形成所述纖維素網狀物的初始階段期間以及（ii)在所述結構化織物運轉約950000 個造紙機操作循環之后，所述結構化織物的在其上形成所述纖維素網狀物的部分具有至少 約26的平面體積指數。
[0009] 根據另一方面，本發明提供一種利用空氣穿透式干燥過程制造紙制品的造紙機。 所述造紙機包括用于供應含水供料的流漿箱。所述造紙機還包括具有表面的結構化織物， 所述表面具有接觸區域，所述結構化織物被配置成（i)將來自所述流漿箱的供料接收在所 述表面上，由此利用供料形成纖維素網狀物，并且(ii)非壓縮性地脫水所述纖維素網狀物。 所述結構化織物的在其上形成所述纖維素網狀物的部分具有至少約26的平面體積指數。 [0010]根據另一方面，本發明提供一種吸收性纖維素片材。所述片材由下述方法制成，所 述方法包括:在造紙機中的結構化織物上形成含水纖維素網狀物;非壓縮性地脫水所述結 構化織物上的所述纖維素網狀物；以及干燥所述纖維素網狀物，以形成所述吸收性纖維素 片材。所述結構化織物的在其上形成所述纖維素網狀物的部分具有至少約26的平面體積指 數。
【附圖說明】
[0011] 圖1是可與本發明聯用的造紙機配置的示意圖。
[0012] 圖2A和2B是結構化織物的網狀物接觸面的照片。
[0013] 圖3是用于制造根據本發明的制品的結構化織物的頂視圖。
[0014] 圖4A和4B是接觸面打印設備的視圖。
[0015]圖5是圖4A和4B所示的接觸面打印設備的加壓部段的細節圖。
[0016]圖6A至6D是結構化織物的印制物的例子。
[0017]圖7A至7E示出在結構化織物的印制物中建立坐標系的步驟。
[0018] 圖8A至8C示出我們的分析技術在本文中的應用，該分析技術應用于結構化織物的 節的照片。
[0019] 圖9A和9B示出應用于結構化織物的節的照片和打印物的替代性分析方法。
[0020] 圖10示出應用分析技術以確定圖3所示的結構織物中被節包圍的兜。
[0021] 圖11示出應用分析技術以確定圖10所示的兜的深度。
[0022] 圖12A至12D示出可用于制造本發明的制品的結構化織物的平面體積指數以及對 比性結構化織物的平面體積指數。
[0023] 圖13是示出根據本發明的試驗制品的和對比性制品的厚度和SAT能力的關系的繪 圖。
[0024] 圖14是示出根據本發明的試驗制品的和對比性制品的抗拉比和厚度的關系的繪 圖。
[0025] 圖15是示出根據本發明的試驗制品的和對比性制品的抗拉比和SAT能力的關系的 繪圖。
[0026] 圖16是示出根據本發明的試驗制品的和對比性制品的拉伸比（stretch ratio)和 SAT能力的關系的繪圖。
[0027] 圖17是示出根據本發明的試驗制品的和對比性制品的拉伸比和厚度的關系的繪 圖。
【具體實施方式】
[0028] 本發明涉及吸水紙制品和制造吸水紙制品的方法。根據本發明的吸水紙制品具有 由于本領域已知的其他紙制品的優秀特性組合。在一些具體的實施例中，根據本發明的紙 制品具有特別適合吸水手紙巾的特性組合。
[0029] 本文使用的用語"紙制品"包括包含將纖維素用作主要成分的造紙纖維的任何產 品。這將包括，例如，作為紙巾、廁紙、面巾紙等銷售的產品。造紙纖維包括原漿或回收的（二 次)纖維素纖維，或包括纖維素纖維的纖維混合物。木纖維包括:例如，從落葉樹和針葉樹獲 得的纖維，這包括軟木纖維，諸如北方和南方的軟木牛皮紙纖維，和硬木纖維，諸如桉樹、楓 樹、樺樹、山楊樹等。適于制造本發明的制品的纖維的例子包括非木材料，諸如棉纖維或棉 衍生物、馬尼拉麻、洋麻、印度草(sabai grass)、亞麻、細莖針草、稻草、黃麻、大麻、甘蔗渣、 乳草屬絲綿纖維(milkweed floss fiber)和菠蘿葉纖維。
[0030] "供料"和類似用語指的是包括造紙纖維并且可選地包括濕強樹脂、脫粘劑 (debonder)等的用于制造紙制品的含水混合料。在本發明的實施例中可使用各種供料。在 一些實施例中，根據美國專利No.8，080,130描述的說明書使用供料(該專利的全部公開內 容通過引用合并于此）。在此專利中，除其他之外，供料包括粗度至少約為15.5mg/100mm的 纖維素長纖維。下文論述的制品例子中也詳細說明了供料的例子。
[0031 ]如在此使用的，在造紙過程中被干燥成最終制品的最初的纖維和液體混合物將被 稱作"網狀物"和/或"初生網狀物"。造紙過程產生的經干燥的單層制品將被稱作"基片"。此 外，造紙過程的制品可被稱作"吸收性片材"。對此，吸收性片材可與單個基片相同。替代性 地，吸收性片材可包括多個基片，如在多層結構中。此外，在最初的基片形成過程中被干燥 之后，吸收性片材可以已經經歷了額外的處理，以便利用經改造的基片形成最終的紙制品。 "吸收性片材"包括作為例如手紙巾銷售的商品。
[0032]用語"直接附接"，在用于指涉制品的第一層和第二層時，表示兩層在不存在任何 中間層的情況下附接到彼此。第一層由此形成片材的第一表面，并且第二層由此形成片材 的第二表面。對此，"層"指的是由將纖維素作為主要成分的造紙纖維制成的片結構，并且不 包括例如用于將兩個層直接附接在一起的膠。本領域技術人員將意識到將兩個或更多個層 直接附接在一起以形成紙制品的許多技術。
[0033]當在本文中描述本發明時，用語"機器方向"（MD)和"機器橫向"（⑶)將根據它們在 現有技術中被充分理解的含義被使用。就是說，織物或其他結構的MD指的是在造紙過程中 結構在造紙機上移動的方向，而CD指的是與結構的MD交叉的方向。類似地，當涉及紙制品 時，紙制品的MD指的是在造紙過程中制品在造紙機上移動的制品上的方向，并且制品的CD 指的是與制品的MD交叉的方向。
[0034]圖1示出可用于制造根據本發明的紙制品的造紙機10的例子。造紙機10被配置為 用于空氣穿透式干燥(TAD)造紙過程，其中，結構化織物48用于形成紙制品的三維結構。為 了開始所述過程，通過流漿箱20供應的供料以噴射流形式被引導至形成在成形織物24和傳 送織物28之間的乳縫中。成形織物24和傳送織物28在成形輥32和胸輥36之間穿過，并且在 從成形輥32和胸輥36之間穿過之后分開。此時，供料已經在傳送織物28上形成為初生網狀 物。然后，傳送織物28穿過脫水區40,在其中，在網狀物被傳送到結構織物48之前，抽吸箱44 從網狀物和傳送織物28移除水分，由此增加網狀物的稠度，例如，從約10%增加至約25%。 在一些例子中，有利地的是，在傳送區56中通過真空輔助箱52施加真空，尤其是當通過突進 傳送給予傳送區56中的網狀物大量縐織物時，在突進傳送中，傳送織物28比結構化織物48 更快地移動。
[0035]由于網狀物在被傳送到結構化織物48時仍具有高水分含量，因此網狀物可變形， 從而使得可將部分網狀物拉拽到組成結構化織物48的紗線之間所形成的兜中。（下文將更 詳細地描述結構化織物中的兜。）當結構化織物48圍繞穿過干燥機60和64時，網狀物的稠度 增加，例如，從約60 %增加至約90 %。網狀物由此或多或少永久地被結構化織物48賦予形 狀，其包括在網狀物的被拉拽到結構化織物48的兜中之處形成的半球形。因此，結構化織物 48為網狀物提供三維形狀，得到具有半球形結構的紙制品。
[0036]為了完成造紙過程，將網狀物從結構化織物48傳送到Yankee干燥機68。通過使網 狀物與噴濺到Yankee干燥機68上的粘合劑接觸，可在不顯著降低網狀物特性的情況下實現 此傳送。在網狀物達到約96%或更大的稠度之后，進一步的起皺用于從Yankee干燥機68移 開網狀物，然后，網狀物由卷軸70卷繞起來。可相對于Yankee干燥機68的速度控制卷軸70的 速度，以調整在從Yankee干燥機68移除網狀物時施加到網狀物上的進一步起皺。
[0037]然后可對卷軸70上的基片進行進一步處理，這是本領域已知的，以便將基片改造 成特定制品。例如，可對基片壓花，并且可將兩個基片組合成多層制品。下文中聯合根據本 發明的制品的特定試驗例子論述這種改造詳情。
[0038]雖然圖1展示了利用結構化織物賦予紙制品三維形狀的一類過程，但存在利用結 構化織物的許多替代性造紙過程。例如，結構化織物可用于不采用空氣穿透式干燥(TAD)的 造紙過程。美國專利No. 7，494，563公開了這種"非TAD"過程的例子，該專利的全部公開內容 通過引用合并于此。如本領域技術人員應該明白的，本文公開的本發明不必受任何特定的 造紙過程限制。
[0039]圖2A和2B是可用作圖1所示的造紙機10中的結構化織物48的那類結構化織物的放 大照片。這些圖示出了在造紙過程中與網狀物接觸的織物表面。圖2A和2B是本領域周知的 常規結構化纖維。在圖2A和2B中可以看見組成結構化織物主體的經紗和煒紗。
[0040] 圖3是結構化織物的網狀物接觸側的一部分的細節圖，該結構化織物具有用于形 成根據本發明的制品的配置。織物包括當織物用于造紙過程時沿機器方向(MD)延伸的經紗 202和當織物用于造紙過程時沿機器橫向（⑶)延伸的煒紗204。經紗202和煒紗204被編織在 一起，從而形成織物的主體。織物的實際接觸面由節(knuckle) 206形成，節形成在經紗202 上，但不形成在煒紗204上。就是說，節206處于組成織物接觸面的平面內。兜210(被示出為 圖3中的勾畫區域)被限定在節206之間的區域中。在造紙操作期間，部分網狀物被拉拽到兜 210中，并且網狀物的被拉拽到兜210中的部分形成出現在所得紙制品中的半球形結構，如 上所述。
[0041] 同樣如上所述，對于許多類型的吸水紙制品來說，柔軟度、吸收性和厚度是三個重 要的特性。我們已經發現所有這三種特性都可受形成制品的過程中所使用的結構化織物的 配置影響。具體地，我們已經發現，吸水紙制品的柔軟度、吸收性和厚度可受結構化織物的 接觸區域的大小影響，即，受造紙過程中與網狀物接觸的結構化織物的節表面所形成的面 積影響。所得紙制品的柔軟度、吸收性和厚度還可受結構化織物中節之間的兜的尺寸影響。 考慮到這些發現，我們已經發現一種塑造結構化織物(諸如圖2A、2B和3所示的織物）的非常 有用的方式是"平面體積指數(planar volumetric index)"。平面體積指數包括兩個變量： 接觸區域比率(CAR)和有效兜體積(EPV)。接觸區域比率被定義為節所形成的接觸區域與結 構化織物的網狀物接觸側的開放面積之間的比率。有效兜體積被定義為結構化織物中兜的 平均體積，在造紙操作期間網狀物的纖維素纖維可迀移到所述兜中。平面體積指數被定義 為接觸區域比率(CAR)乘以有效兜體積(EPV)乘以一百，即，CAR X EPV X 100。如下文將更詳 細地論述的，用于形成發明的制品并且用于實踐本文公開的發明方法的結構化織物的平面 體積指數顯著高于本領域已知的其他織物。
[0042] 為了計算結構化織物的平面體積指數，必須測量接觸區域比率和有效兜體積。本 領域技術人員將意識到可用于測量組成結構化織物的平面體積指數的參數的不同技術。現 在將描述用于計算結構化織物的接觸區域比率和有效兜體積的具體技術的例子。
[0043] 可通過下述技術測量織物的接觸區域。下面將更詳細地描述以下技術，美國專利 申請公開Nos. 2014/0133734; 2014/0130996和2014/0254885(其全部公開內容通過引用合 并于此)也描述了這些技術。
[0044] 接觸區域比率測量開始于形成結構化織物的網狀物接觸側的節和兜的代表物。一 種類型的代表物是結構化織物的打印物。對此，圖4A和4B示出了用于形成由織物的節所形 成的接觸面的打印物的設備和技術。圖4A是接觸面打印設備300的側視圖，并且圖4B是接觸 面打印設備300的前視圖。此打印設備300包括具有第一臂303和第二臂305的C形框架302。 第一板304可移動地由第一臂303支撐，并且靜止的第二板306由第二臂305支撐。織物的節 的打印物形成在第一板304和第二板306之間，如下面將詳細描述的。
[0045]第一板304操作性地連接到手動操作式液壓栗308,以便使第一板304朝向第二板 306移動。栗308具有放氣閥，用于容許第一板304從第二板306縮回。但是，栗308可采取許多 其他形式來使第一板304移動。栗308可連接到傳感器和傳感器指示器310,以便測量當第一 板304按壓第二板306時栗308向第一板304施加的壓力。作為具體的例子，可以使用威斯康 星州密爾沃基的六11(：1：1^111:(]〇叩.的.￡:^￡1〇*^4^修取(^3111;[。]^11(1?111]^型號031'-1838 1。作為壓力傳感器的具體例子，可使用加利福尼亞州特曼庫拉的Transducer Technique, Inc.制造的具有相應的指不器的Transducer Techniques Load Cell型號DSM-5K。當然，在其他實施例中，可將栗308、壓力傳感器和傳感器指示器310結合到單個單元中。 [0046]接觸面打印設備300的框架302包括框架302的前端附近的輪子311以及可用于支 承栗308和/或傳感器指示器310的底座313。被設置到框架302上的一個或多個輪子311使得 框架302更容易移動。根據本發明的實施例，接觸面打印設備300的有利特征是其便攜性。例 如，利用圖4Α和4Β所示的配置，打印設備300可容易地在被安裝在造紙機上的織物的一些部 段上移動。如本領域技術人員將肯定明白的，在織物被安裝到造紙機上時形成織物的接觸 面的打印物并由此根據下述技術塑造織物的能力提供許多益處。作為唯一的例子，通過利 用接觸面打印設備300打印在造紙機的不同操作周期之后的織物的節，可容易地監控造紙 機上的織物的磨損。
[0047] 雖然圖4A和4B所示的接觸面打印設備300包括連接第一和第二板304和306的框架 結構302,但在其他實施例中，接觸面打印設備300不需要包括這種單個框架結構302。替代 地，第一和第二板304和306可以是單獨對齊以形成織物的打印物的未連接在一起的結構。 在其他實施例中，板304和306可采用與圖4A和4B中所描繪的形式極其不同的形式。例如，板 304和306中的一個可形成為伸展的表面，而另一個板形成為橫跨伸展表面卷起的圓形結 構。在此使用的用語"板"是廣義用語，包括足以接觸和/或支撐用于形成織物打印物的部件 的任何結構。此外，如在以上描述中顯然可知的，可逆轉任何實施例中的第一和第二板304 和306的相對運動，從而使得第二板306可移動，同時第一板304保持靜止。
[0048]圖5是圖4A所示的接觸面打印設備300的部段A的細節圖，并且打印設備300被設置 用以形成結構化織物312的一個部段的打印物。結構化織物312位于板304和306之間，并且 一條壓力測量膜314靠著結構化織物312放置。在壓力測量膜314和第一板304之間是一片或 多片紙316。在結構化織物31和第二板306之間是一條橡膠318。
[0049]壓力測量膜是這樣一種材料，其被構造成使得施加在膜上的力致使膜中的微囊破 裂，在膜的接觸區域中產生瞬時和永久的高分辨率圖像。這種壓力測量膜的例子由日本東 京的Fujifilm Holdings Corporation以Prescale film銷售。壓力測量膜的另一個例子是 新澤西州麥迪遜的Sensor Products，Inc.的Pressurex-micro?。本領域技術人員將意 識到，其他類型的壓力測量膜可用于本文描述的打印技術。對此，應該注意，對于下述分析 技術，壓力測量膜不必提供織物施加于膜的實際壓力的指示。替代地，壓力測量膜僅需要提 供示出織物節所形成的接觸表面的打印圖像。
[0050] 可以選擇當在壓力測量膜314上形成織物312的打印物時施加到第一板304的壓 力，從而模擬在實際造紙過程中將施加于靠著織物312的網狀物上的壓力。就是說，栗308可 用于在第一板304上產生壓力（由傳感器測量），該壓力模擬在實際造紙過程中將施加于靠 著織物312的網狀物上的壓力。在以上聯合圖1描述的造紙過程中，模擬壓力將是施加于靠 著織物48的到達Yankee干燥機68的網狀物上的壓力。在一些造紙過程中，諸如上述美國專 利No. 7，494,563,施加于靠著織物48的網狀物上的壓力一般在六百psi的范圍內。因此，為 了模擬此造紙過程，當在壓力測量膜314中形成織物312的節的圖像時，液壓栗308將向第一 板304施加六百psi的壓力。對于這種操作，已經發現FujiFilm的中間壓力10-50MPa的 Presclace film可提供更好的結構化織物的節的圖像。
[0051] 再次參照圖5,紙316用作墊，以改進壓力測量膜314上形成的織物312的打印物。就 是說，紙316提供壓縮性和光滑表面，從而使得織物312的節可"下沉"到壓力測量膜314中， 這繼而在壓力測量膜314中形成高分辨率的節圖像。為了提供這些特性，結構和牛皮紙是可 用于膜314的那類紙的例子。
[0052] 一條橡膠318形成用于支撐織物312的水平接觸面。在本發明的實施例中，板304和 306由諸如鋼的金屬材料制成。鋼板很可能具有降低壓力測量紙316中形成的織物312的節 的打印物品質的缺陷。但是，用于板304和306之間的紙316和橡膠318,以及壓力測量膜314 和織物312,相比金屬板304和306的表面提供更水平的接觸面，由此得到形成在壓力測量膜 314中的更好的圖像。本領域技術人員將意識到，紙316和橡膠318的其他替代性材料可用作 在打印設備300的板304和306之間提供水平表面的結構。
[0053]在其他實施例中，形成非壓力測量膜材質的織物的節的打印物。可用于形成織物 的打印物的材料的另一例子是蠟紙。通過按壓織物的接觸面使其靠著蠟紙，可在蠟表面中 形成織物接觸面的打印物。可利用上述打印設備300中的板304和306或利用板的其他配置， 形成蠟紙中的打印物。然后以與壓力測量膜打印物相同的方式分析蠟紙打印物，這將在下 文中描述。
[0054]圖6A和6D示出利用接觸面打印設備300在壓力測量膜中形成的節打印物的例子。 在這些打印物中，可以看見織物的節的不同形狀和圖案。如上文論述的，節形成織物的接觸 面。因而，壓力測量膜中的節的高分辨率打印物，諸如圖6A至6D的所示的那些，提供了織物 接觸面的優異代表物。
[0055]接著，將描述用于分析節的打印物(諸如圖6A至6D的所示的那些）的系統。在所示 系統中，將在常規的計算機系統上進行圖表分析。這種計算機系統將包括周知的部件，諸如 與通信基礎設施(例如，通信總線、交叉桿裝置或網絡)連接的至少一個計算機處理器(例 如，中央處理單元或多重處理單元）。計算機系統的另一部件是發送視頻圖形、文本等的顯 示接口（或其他輸出接口），以便在顯示器上顯示。計算機系統還可包括這類常用部件，諸如 鍵盤、鼠標裝置、主內存、硬盤驅動器、移動存儲驅動器、網絡接口等。
[0056] 作為分析的第一個步驟，利用光掃描器將織物節的接觸區域的打印物轉化成計算 機可讀圖像。任何類型的光掃描器都可用于產生計算機可讀圖像;但是，已經發現，具有至 少2400每英寸點數(dpi)的光掃描器提供良好的分析圖像。對于圖像的掃描分辨率，圖像分 析程序可向圖像應用精確的縮放比例，并且該精確縮放比例將用于計算結構化織物的表面 特征(這將在下文描述）。
[0057] 掃描的圖像可存儲在非暫時性計算機可讀介質中，以便有助于下述分析。在此使 用的非暫時性計算機可讀介質包括除暫時性傳播信號之外的所有計算機可讀介質。非暫時 性計算機可讀介質的例子包括，例如，硬盤驅動器和/或移動存儲驅動器，代表磁盤驅動器、 磁帶驅動器、光盤驅動器等。
[0058] 掃描圖像，以及根據下述技術確定的接觸面掃描圖像的特征，可與數據庫相關聯。 在此使用的"數據庫"表示以計算機程序可快速選擇構成數據庫的數據中的一部分的方式 組織的一組數據。一個例子是電子歸檔系統。在一些實施方式中，用語"數據庫"可用作"數 據庫管理系統"的簡稱。
[0059] 為了執行掃描打印圖像的量化分析，圖像分析程序與織物節的掃描圖像一起使 用。例如，利用與繪圖圖像一起工作的計算軟件研制這種圖像分析程序。這種計算研制軟件 的一個例子是伊利諾斯州尚佩恩的Wolfram Research，Inc ·的JM.ATH.EM.ATI.CA:?。 如將在下文描述的，圖像分析程序將具體用于辨認結構化織物的織物打印圖像中的節，并 且利用織物打印圖像的已知縮放比例，圖像分析程序可計算節的尺寸并估算兜的尺寸。
[0060] 當分析掃描圖像時，包括多個節和一個兜的任何尺寸的面積都可用于下述分析。 在特定實施例中，已經發現，1.25英寸乘1.25英寸的織物圖像面積容許利用本文描述的技 術很好地估算特性，諸如兜尺寸。具體地，已經發現，當圖像形成有2400dpi的分辨率(上文 論述的），并且利用1.25英寸乘1.25英寸的圖像面積進行分析時，可很好地描述接觸面的特 征。當然，其他分辨率和/或面積也可提供良好的結果。
[0061] 圖7A至7E利用圖像分析程序辨認打印物的掃描圖像的放大部分中的節的步驟。首 先，如圖7A所示，在運行分析程序的計算機系統的顯示屏上看見圖像600的放大部分。可利 用上述打印技術形成的圖像600示出節602。利用圖像600和分析程序，圖像600的縮放比例 可被輸入分析程序中。這種縮放比例可例如作為2400dpi輸入，由此，分析程序可將縮放比 例SC應用于圖像600。然后，分析程序將利用縮放比例計算節的尺寸和位置，如下所述。 [0062]圖7B和7C示出利用分析程序辨認特定的節602A的步驟。首先，基于節602A位于放 大圖像600的中心區域選擇節602A。在此步驟中，粗略地勾畫節602A的輪廓。首先圍繞節 602A應用矩形框604,其可以是分析程序中存儲的形狀，以便開始節辨認程序。然后可更貼 近地修改最初的矩形框604形狀，以匹配節602A的形狀，如圖7C所示。在此情形中，將端部 606和608重塑得更圓，并且因此它們更接近地對應于節602A的端部。雖然未示出，但可對節 602A的輪廓進行進一步的修改，直到充分匹配。這種修改可通過進一步放大圖像600來進 行。
[0063] 如圖7D所示，在通過輪廓辨認出節602A之后，畫出導引線610和612。導引線610和 612各自被畫成穿過節602A的中心并且沿直線延伸通過其他節的中心。顯然，導引線610和 612還被畫成不跨過織物中形成兜的區域，已知其對應于多組節之間的區域。通過在節的中 心之間畫出平直的導引線610和612,導引線610和612不跨過形成在節之間的兜區域。
[0064] 在示出導引線610和612之后，如圖7E所示，畫出其他導引線。以與導引線610和612 類似的方式畫出這些導引線，即，穿過節的中心且不穿過形成兜的區域。為了幫助畫導引線 的過程，可以使用較低的放大率。利用導引線，實際上為節的位置建立了坐標系。因此，分析 程序現在可以基于輪廓辨認節的尺寸和形狀，并且可辨認由導引線交叉的點確定的節位 置。分析程序還使圖像600的縮放比例SC輸入。隨后，分析程序可將縮放比例應用于勾畫出 的節602A和節定位，以計算節的實際尺寸和間隔。并且注意，分析程序可計算導引線的出現 率，諸如單位長度內導引線612橫跨導引線610的次數。每組導引線610和612的出現率將用 于計算織物的特性并用于本發明的其他方面，如下文將描述的。
[0065]應該注意，如圖7D和7E所示，節都具有近似相同的尺寸和近似相同的形狀，并且節 沿導引線規律地間隔開。這并不奇怪，因為用于造紙機的大多數織物被制造成具有高度一 致的紗線圖案，這產生非常一致的節尺寸和位置。節的尺寸、形狀和位置的一致性容許基于 單個選定的節或基于有限數量的經辨認的節準確地估算織物的接觸面上所有節的尺寸和 形狀，并且可在不必辨認每個節的情況下精確地估算節的尺寸和位置。當然，為了得到更高 的準確性，可辨認多于一個節，并且可在圖像的不同部分處畫出輪廓和導引線。
[0066] 如圖7E所示，導引線610和612限定多個單元格。特定的單元格613被示出處于導引 線區段610A、610B、612A和612B之間。實際上，單位小室613展示織物中的最小重復圖案和最 大的容許兜尺寸。應該注意，雖然圖7A至7E所示的織物在每個單元格中具有一個經紗節，但 其他織物可在每個單元格中具有多于一個經紗節和/或多于一個煒紗節。換言之，由節圖案 限定的單位小室將隨不同織物圖案而改變。
[0067]如對于本領域技術人員來說將顯而易見的，圖7A至7E中所示的任何或全部步驟可 由使用者在顯示屏上執行，或替代性地，可以是自動化的，從而在運行分析程序時執行。就 是說，分析程序可被配置成自動地將節辨認成圖像的加深區域，勾畫節的輪廓，然后基于以 上述方式辨認的節畫出導引線。
[0068] 在已經辨認處選定的節之后，并且在建立通過節的導引線之后，可利用由分析程 序確定的節尺寸和位置計算織物的多種特性。為了執行這類計算，節尺寸和位置數據可從 分析程序輸出到常規的電子制表程序，以計算織物的特性。表1示出了由分析程序進行的確 定和遵循這類確定進行的計算的例子。
[0069] 表1
[0070]
[0071]
[Gu/z」 從兵犾侍團mbUUtf」2只徹儀迅畑2￡紗上tf」節ουζ。世定，兵他2只徹ΓΙΙ迅畑仕邳紗上 的節，諸如形成圖6Β和6D中的打印物的織物。利用這類織物，可利用上述勾畫輪廓的技術辨 認煒紗，并且可利用上述技術畫出通過煒紗節的導引線。
[0073]雖然可通過利用例如由接觸面打印設備300形成的織物節的打印物來描繪織物接 觸面的特征，但在其他實施例中，可用不同方式獲得織物接觸面的圖像。形成織物節的打印 物的替代方式是為織物節拍照，然后利用上述過程和技術分析拍照形成的圖像。對此，已經 發現，具有2400dpi的照片提供足以用本文描述的技術分析的足夠高和低的分辨率。
[0074]圖8A示出了具有節的部分造紙織物的照片700的例子，并且圖8B和8C示出了將上 述分析技術應用于照片700產生的圖像。圖8A中的照片700示出挨著尺R的織物701。當照片 700被轉化成與分析程序一起使用的圖像時，可基于拍下的尺R輸入圖像700A的縮放比例。 就是說，照片700中的尺R提供輸入，由此分析可向圖像應用縮放比例。圖8B示出了顯示的圖 像700A和縮放比例SC。
[0075] 為了確認從織物照片獲得的圖像中節的尺寸和位置，上述利用織物打印物的圖像 的相同技術可與照片一起使用。例如，圖8C的圖像700A中示出了勾畫出的節702A和導引線 710和712。利用來自分析程序的節尺寸和位置數據，可執行上述全部計算，以描繪所拍下的 織物接觸面的特征。
[0076] 上述技術很好地估算了織物的特性，尤其是當導引線區段所形成的單位小室的形 狀大體是矩形時。但是，在導引線所形成的單元格的形狀是非矩形的平行四邊形的情形中， 可利用替代性技術提供織物特性的更準確的估算。圖8A示出了這種替代性技術的例子，其 是利用上述圖像分析程序由織物表面的照片產生的圖像。在此圖中，單元格813由導引線區 段810A、810B、812A和812B限定。由導引線區段810A、810B、812A和812B形成的單元格813大 體是非矩形的平行四邊形形狀的。在此平行四邊形中，在導引線區段810A和812B相交的角 落A處限定角度Θ，并且在導引線區段810B和812A相交的角落B處也限定角度Θ。可基于導引 線的定向角之差利用圖像分析程序容易地確定此角度Θ。此外，圖像分析程序還可基于圖像 的比例以上文總體描述的方式確定導引線區段810A和810B之間的距離（"DIST Γ)和導引 線區段812A和812B之間的距離（"DIST 2"）。在確定了夾角0、DIST 1和DIST 2之后，可利用 公式(1)或公式(2)計算單元格的面積(UCA):
[0077] UCA=(DISTl/sin9) XDIST2 (1)
[0078] UCA=(DIST2/sin9) XDIST1 (2)
[0079] 公式（1)和（2)從用于計算平行四邊形面積的標準公式推導出，即，面積=底邊長 度X高度，其中，DIST 1或DIST 2用作平行四邊形的高度，于是根據DIST 1或DIST 2中的另 一個和角Θ的正弦值計算底邊長度。
[0080] 表2示出了，當利用基于非矩形的平行四邊形單元格面積計算的替代性技術時，由 分析程序所進行的確定和遵循這類確定而進行的計算的例子。
[0081] 表 2
[0082]
[0083]
[0084] 應該注意，雖然用與以上表1中描述的方式相同的方式確定或計算表2中的一些特 征，但節密度、總經紗或煒紗節的接觸區域、接觸區域比率、面積貢獻百分比、兜面積估算值 以及兜密度特征的計算在表2中不同于表1中。通過解釋單元格的非矩形的平行四邊形形 狀，這些不同的計算更準確地估算了具有非矩形的平行四邊形形狀的單元格的織物的特 征。
[0085] 現在將描述用于計算結構化織物的兜的有效體積的技術。兜的有效體積是結構化 織物表面處（即，節表面之間）的兜剖面面積與造紙期間網狀物中的纖維素纖維可迀移進入 兜的深度的乘積。兜的剖面面積與兜面積的估算值相同，如以上表1和2所描述的。結構化織 物的兜深度可如下地確定。
[0086] 圖10示出結構化織物的放大照片。利用照片并利用上述圖像分析程序，辨認出四 個節K1至K4。以連接節K1至K4的方式畫出了平行四邊形，其中，平行四邊形的線被畫成不穿 過形成在節K1至K4之間的兜區域。利用所畫的平行四邊形，分布方向線PL可被畫成從節K1 穿過兜中心，到達節K3。分布方向線PL將用于利用數字顯微鏡確定兜深度，如下所述。注意 到，從節K1和K3的分布方向線PL穿過兜中心。如下面將描述的，結構化織物的兜深度被確定 為造紙過程中纖維素纖維可刺入兜中的深度。在圖10所示的織物的情形中，最大纖維迀移 深度位于兜中心處。因此，剖面方向線可替代性地被畫成從節K2至K4穿過兜的中心，并且替 代性的分布方向線可用于下述兜深度確定。本領域技術人員也將意識到，不同的結構化織 物將具有不同的節和兜配置，但是可用與圖10中確定分布方向線相同的方式容易地確定不 同結構化織物的分布方向線。
[0087] 圖11是用于確定圖10所示的結構化織物的兜的曲線圖的程序截圖。利用日本大阪 的Keyence Corporation制造的VHX-1000Digital Microscope形成截屏。該顯微鏡配備 VHX-H3M應用軟件，該軟件也由Keyence Corporation提供。圖11的上部示出了兜的顯微鏡 圖像。在此圖像中，可容易地看到節K'l和K'3以及節之間的兜。已經從點D到點C畫出了深度 確定線DL，其中，深度確定線DL穿過節K'l和Κ'3并且穿過兜的中心。緊靠圖10所示的側面確 定線PL畫出深度確定線DL。就是說，基于對利用圖10所示的節和兜圖像得到的深度確定線 DL的檢查，使用者可在圖11所示的顯微鏡圖像中畫出深度確定線DL，其中，深度確定線DL穿 過與節Κ ' 3和Κ ' 1以及兜的中心部分相對應的區域。
[0088]在畫出深度確定線DL之后，可指示數字顯微鏡沿深度確定線DL計算兜的深度曲線 圖，這在圖11的下部示出。兜的曲線圖在對應于節κ'3和K'l的區域處最高，并且曲線圖在兜 中心處降至其最低點。利用此曲線圖從節K ' 3和K ' 1的高度開始確定兜深度，節K ' 3和K ' 1的 高度由深度曲線圖上的線A標注。對于以此精確度測量的結構化織物的任何兩個節來說，節 K'3和K'l不具有完全相同的高度。因此，高度A被確定為節K'3和K'l兩者高度之間的平均 值。兜深度被確定成結束于剛好高于深度曲線的最低點的點處，其由深度曲線上的線B標 注。如本領域技術人員將明白的，從線A至線B的兜深度近似對應于造紙過程中網狀物中的 纖維素纖維可迀移入兜中的深度。注意，VHX-H3M軟件（以上論述的)根據沿織物厚度方向的 多個部分形成整個深度曲線圖。此外，注意，在形成深度曲線圖時，VHX-H3M軟件采用濾波功 能以使利用多個厚度部分形成的深度曲線圖平滑。
[0089] 應該注意，在織物的兜與兜之間，測得的兜深度將略有不同。但是，我們已經發現， 結構化織物的五個測得兜深度的平均值提供對都深度特征的良好描繪。因此，本文的兜深 度測量以及遵循兜深度測量而進行的測量(諸如平面體積指數)是結構化織物的五個測得 兜的平均值。
[0090]利用上述技術，結構化織物的平面體積指數可容易地被計算為接觸區域比率 (CAR)乘以有效兜體積(EPV)乘以一百，其中，EPV是兜面積估算值（以上表1中的PA)與測得 的兜深度的乘積。此外，非矩形的平行四邊形平面體積指數可被計算為接觸區域比率(CAR) 乘以有效兜體積(EPV)乘以一百，其中，利用上述非矩形的平行四邊形單元格面積計算技術 計算CAR和EPV(EPV是以上表2中的兜面積估算值PA與測得的兜深度的乘積）。下面將描述用 于形成根據本發明的吸水紙制品的結構化織物的平面體積指數和非矩形的平行四邊形平 面體積指數。下文也將描述對比性結構化織物的平面體積指數和非矩形的平行四邊形平面 體積指數。
[0091] 耐用性是造紙過程中使用的結構化織物的另一重要相關方面。具體地，當在造紙 機上使用結構化織物時，由結構化織物中的節形成的網狀物接觸面被磨損。磨損具有增大 節尺寸的效果，這繼而具有增大結構化織物的接觸區域的效果。同時，磨損還具有通過減小 兜深度而減小兜體積的效果。因此，由于接觸區域增大并且兜深度減小，結構化織物的平面 體積指數和經調整的平面體積指數發生變化。平面體積指數和經調整的平面體積指數的變 化將影響所得紙制品的特性，例如，通過改變所得紙制品中形成的半球形結構的尺寸。
[0092] 打磨結構化織物的接觸面是一種模擬造紙過程中發生的結構化織物上的磨損的 有效方式。可打磨掉特定量的接觸面，以模擬在造紙機上進行不同程度的操作之后結構化 織物上的磨損。在圖3所示的織物上進行打磨試驗，以便模擬織物上的磨損。表3通過指示結 構化織物的特性示出打磨試驗的結果，其中，已經根據上述技術(具體是表1描述的技術)確 定了所示特性。更具體地，表3示出了圖3所示的被稱作織物參照A的織物的最初未經打磨的 特性。在織物參照B中，通過打磨移除了0.109_的接觸面，在織物參照C中，通過打磨移除了 0.139_的接觸面，并且織物參照D中，通過打磨移除了0.178_的接觸面。
[0093] 表 3
[0094]
[0095]
[0096] 如從表3的數據可看出的，當對結構化織物進行打磨時，接觸區域未顯著增大。在 不受理論限制的情況下，相信可利用具有大體平坦的形狀的結構化織物的經紗獲得相對恒 定的接觸區域，對于表3所測試的特定織物就是這樣。表2所示的數據也證明了，當織物接觸 面被打磨時，兜深度不會顯著減小。由于接觸區域和兜深度保持相對恒定，因此當織物經受 更多打磨時平面體積指數也保持相對恒定。恒定的平面體積指數表明，在織物位于造紙機 上的時間內，織物將很可能生產特性一致的紙制品。依照這些方法，已經發現，在利用織物 參照B的打磨試驗中移除0.109_的表明接近地相當于在具有圖1所示的配置(如上所述）的 造紙機上進行的TAD過程中約950000個操作循環。在這種數量的操作循環之后結構化織物 的接觸區域和兜深度的相對小的變化是優異的。
[0097] 應該注意，即使圖3所示的和在表3中被描述成參照A的未打磨的織物具有優異的 特性，諸如平面體積指數，但通常仍需要在造紙操作中使用織物之前打磨織物的網狀物接 觸面。例如，打磨可用于在造紙操作中開始使用織物之前使織物的接觸面更平坦。還應該注 意，本文使用的用語"打磨"是意圖表示從織物表面移除少量材料的一般用語。用語打磨不 應該受限于用于移除材料的任何特定技術。例如，打磨包括也可被稱作"拋光"、"研磨"等的 操作。
[0098] 圖12A示出了被稱作參照A至D的結構化織物的經計算的平面體積指數和非矩形的 平行四邊形平面體積指數。對比性織物的平面體積指數和非矩形的平行四邊形平面體積指 數也在圖12A中示出，并且在圖12B至12D中示出。對比性織物是本領域已知的結構化織物。 圖12A至12D中還示出了織物的打印物，打印物示出了節和兜結構。
[0099]圖12A至12D中的數據示出了參照A至D的結構化織物以及對比性織物1至10中的平 面體積指數之間的主要差異。參照A至D中的平面體積指數在約26和約30之間，而對比性織 物1至10中的平面體積指數比之低很多。類似地，參照A至D中的非矩形的平行四邊形平面體 積指數在約27和約31.5之間，而對比性織物1至10中的非矩形的平行四邊形平面體積指數 比之低很多。本領域技術人員應該明白，通過參照A至D的結構化織物的平面體積指數和非 矩形的平行四邊形平面體積指數被量化的接觸區域比和兜體積的組合體的許多優點。例 如，較大的接觸區域在造紙過程中為網狀物提供較大的支撐表面，實際上，提供大體帶狀的 成形表面。再例如，較大的兜深度容許織物在變得過于磨損而不能有效使用之前運轉更長 時間。就是說，在接觸表面在造紙過程中顯著磨損之后，最初很深的兜將仍具有有效深度。 深兜還可容許形成厚度更大的制品。更具體地，所得制品的厚度部分地與制品的半球形結 構相關，該半球形結構由在造紙過程中移入兜中的網狀物部分形成。通過提供較大的兜，參 照A至D的結構化織物提供較大的半球形結構，這繼而在最終的紙制品中提供較大的厚度。 在不受理論限制的情況下，相信由參照A至D的結構化織物的平面體積指數和非矩形的平行 四邊形平面體積指數產生的這些方面至少部分地是下面將詳細描述的根據本發明的制品 的優異特性的產生原因。
[0100]顯然，參照A至D的織物的平面體積指數和非矩形的平行四邊形平面體積指數處于 上述窄范圍內。如上文論述的，參照A至D模擬在圖1所示的造紙機上操作期間織物上的磨 損，并且已經發現，織物參照B與造紙機上約950000個操作循環相關聯。因此，當用于上述造 紙過程(包括不可壓縮地脫水和干燥結構化織物上的纖維素網狀物）中時，通過造紙機的 950000個操作循環，參照A至D的織物將具有至少約26的平面體積指數和至少約27的非矩形 的平行四邊形平面體積指數。
[0101] 在圖3和12A以及表3中示出和描繪特征的織物可用于形成紙制品，諸如手紙巾形 式的吸收性片材。我們已經發現，利用結構化織物制造的這類紙制品具有優異的特性組合。 現在將描述這些特性，隨后是利用結構化織物制成的制品的具體例子。
[0102]如上文概括論述的，任何紙制品的一個重要方面是制品的厚度。一般來說，越厚越 好。在本發明的一些例子中，雙層紙制品，諸如吸收性片材，具有至少約255密耳/8片的厚 度。在本發明的其他實施例中，雙層紙制品具有至少約260密耳/8片的厚度，更甚者，雙層紙 制品具有至少約265密耳/8片的厚度。應該注意，這些制品的兩個層直接附接在一起，而不 存在中間層，如上文論述的。本領域技術人員應該明白，對于雙層制品來說的這種厚度本文 是優異的。
[0103] 上文還論述了紙制品的吸收性的重要性，尤其是在諸如吸水手紙巾的制品中。本 發明的紙制品具有由飽和(SAT)能力量化的優秀的吸收性。SAT能力由簡單的吸收性測試器 測量。在這種測試中，直徑為2.0英寸(5.08cm)的樣本制品被安裝在上部平坦塑料蓋和下部 下凹樣本板之間。利用1/8英寸(0.32cm)寬的圓周凸緣區域將樣本承托就位。支架不會壓縮 樣本。通過3mm直徑的導管將73°F (22.8°C)的去離子水引至下部樣本板中心處的樣本上。此 水的靜壓頭為_5mm。通過測量開始時由儀器機構引入的脈動引起流動。水因此通過毛細管 作用被樣本從此中心進入點徑向向外吸收。當水吸收率降低至〇.〇〇5g水每5秒以下時，測試 終止。從容器移出并被樣本吸收的水量被稱重和記錄為每克樣本或每平方米樣本的水的克 數。吸收量(g/m 2)用于計算SAT轉化損失。當測試多層紙巾的基片時，測試紙巾中所用的層 數。例如，為了確定SAT轉化損失，層疊并測試兩層基片，然后與所述基片制成的雙層成品相 比較。實踐中，使用馬薩諸塞州丹弗斯的M/K Systems Inc.制造的Gravimetric Absorbency Testing System。吸水能力（SAT)實際上由儀器自身決定。SAT被定義為重量-時間圖具有"零"斜率的點，即，樣本已經停止吸收。測試的結束標準表現為固定時間段內吸 收的水重量的最大變化。這基本上是重量-時間圖上的零斜率估算。程序將5秒的時間間隔 內0.005g的變化用作結束標準，除非指定"慢SAT"，在此情形中，截止標準是25秒內lmg。
[0104] 在本發明的實施例中，雙層紙制品具有至少約650g/m2的SAT能力。在本發明的其 他實施例中，雙層紙制品具有至少約675g/m 2的SAT能力。與上述雙層制品的厚度一樣，雙層 紙制品的這些SAT能力本身是優異的。實際上，如下文將利用具體例子證明的，在常規紙制 品中未發現根據本發明的雙層紙制品的厚度和SAT能力的結合。
[01 05]根據本發明的紙制品的另一重要方面涉及制品的抗拉和拉伸比（tensi 1 e and stretch ratio)。利用標準的Instron?測試裝置或其他合適的細長抗拉測試器測量干 抗拉強度(MD和⑶)和斷裂伸長(stretch at break)，可按各種方式配置測試器，通常利用3 英寸（76.2mm)或1英寸（25.4mm)寬的綿紙或紙巾條，使其處于23° ±1°C (73.4° ±1°F)相對 濕度50%的環境中2小時的狀態。抗拉測試在2英寸/分鐘(50.8mm/分鐘）的十字頭速度下進 行。紙制品的抗拉比是沿制品MD的制品抗拉強度與沿CD的制品抗拉強度之比。類似地，紙制 品的拉伸比是紙制品的MD斷裂伸長與CD斷裂伸長之比。
[0106] 在本發明的實施例中，紙制品被設置成具有小于約1.1的抗拉比，并且在其他實施 例中，紙制品被設置成具有小于約1 .〇的抗拉比。如本領域技術人員應該明白的，這些抗拉 比小于本領域已知的其他制品的抗拉比。因此，根據本發明的紙制品相比本領域已知的其 他紙制品顯示出更大的CD抗拉強度。結果是，根據本發明的紙制品在所有房型都具有更一 致的抗拉強度，即，沿制品的MD和CD方向抗拉強度近似相同。
[0107] 除了厚度、吸收性和抗拉特性之外，紙制品還有其他重要的特性。例如，如上文論 述的，諸如吸水手紙巾的紙制品的感知柔軟度是高度期望的。但同時，柔軟度通常與紙制品 的吸收性和厚度成反比。雖然根據本發明的紙制品相比對比性紙制品具有更高的吸收性和 厚度，但紙制品的柔軟度并未相比其他紙制品顯著降低。這可在對紙制品進行的感覺柔軟 度測試中看到。可通過利用被調節至TAPPI標準（溫度71.2°F至74.8°F，相對濕度48%至 52%)的測試區域中的一組受過訓練的人類被試者來確定紙制品的感覺柔軟度。柔軟度評 估依賴于一系列物理參考，每個受訓的被試者在進行測試時總可使用預定的柔軟度值。受 訓的被試者直接比較測試樣本和物理參考，以確定測試樣本的柔軟度等級。然后，受訓的被 試者為具體的紙制品分配數字，較大的感覺柔軟度數字表示較高的感知柔軟度。如將在下 述根據本發明的紙制品的特定例子中證明的，本發明的紙制品的感覺柔軟度非常高，即使 本發明的制品具有比其他已知紙制品高的厚度和吸收性。
[0108]本領域技術人員將意識到，紙制品還有各種其他重要的特性，諸如基礎重量或體 積、延展性、拉伸模量、SAT比率、幾何平均數(GM)斷裂和拉伸模量等。具體地，上文論述了基 礎重量或體積對造紙經濟性的重要性。下述具體例子給出根據本發明的紙制品的其他特 性。
[0109]為了證明根據本發明的紙制品的優異特性，進行試驗，其中，在具有圖1示出并在 上文中描述的大體配置的造紙機上利用TAD過程制造制品。在這些試驗中，在造紙機中使用 在圖3示出并且具有圖12A和表3描繪的特性的結構化織物。表4示出了試驗的具體試驗條 件。
[0110]表4
[0113]
[0114] 利用標準轉化設備將試驗A至E中生產的基片轉化成雙層吸收性片材。轉化過程包 括利用美國外觀設計專利No.648,137(其全部公開內容通過引用合并于此)所示的圖案進 行壓花。壓花刺入深度對于一些試驗被設定為0.075英寸，對于其他試驗被設定為0.120英 寸。表5示出了具體的轉化過程參數。
[0115] 表5
[0116]
[0117] 然后測試一些試驗產生的轉化的雙層吸收性片材，以確定片材的特性，包括SAT能 力、厚度、拉力比、拉伸比和感覺柔軟度。表6和7示出了所確定的特征。注意，表6和7中的指 示"N/D"表示該具體試驗未測試該參數。
[0118] 表6
[0119]
[0120] 表 7
[0121]
[0122]在本領域已知的其他紙制品中未發現根據本發明的紙制品的高厚度和良好吸收 性的結合。其證據在圖13中可見，圖13示出了根據上述技術的制品的SAT能力與厚度的關 系。圖13還示出了本申請的受讓人以及其他制造商制造的對比性雙層和對比性三層吸水制 品。對比性雙層和對比性三層制品包括利用結構化織物在造紙過程中制造的制品以及利用 結構化帶而非結構化織物制造的雙層制品。如從此數據可見的，根據本發明的試驗制品都 具有優異的厚度和SAT能力結合。具體地，雙層試驗制品具有至少約255密耳/8片的厚度和 至少約650g/m 2的SAT能力。此外，一些試驗制品具有大于700g/m2的SAT能力，并且四個試驗 制品具有大于265密耳/8片的厚度。在另一方面，雙層對比性制品都不具有雙層試驗制品的 厚度和SAT能力結合。唯一具有SAT能力和厚度結合的制品是三層對比性制品。當然，如本領 域技術人員應該明白的，與制造三層制品相關的成本顯著大于雙層制品的成本。
[0123] 如上文詳細論述的，紙制品的吸收性和厚度通常與紙制品的感知柔軟度反相關。 表6和7中的數據以及圖13所示的數據證明了本發明的制品的優異的結合吸收性、厚度和柔 軟度。雖然本發明的紙制品展示了高吸收性和厚度，但如表6和7所示的感覺柔軟度值所指 示的，紙制品的柔軟度仍相對高。作為對比，類似的商業銷售的手紙巾通常可具有5.1至6.8 的感覺柔軟度。
[0124] 圖14示出了根據本發明的試驗制品的其他特性以及對比性雙層和三層制品的其 他特性。具體地，圖14示出了圖13所示的試驗制品和相同對比性制品的抗拉比和厚度的關 系。試驗制品都具有小于約1.00的抗拉比，并且SAT能力至少約650g/m 2。更具體地，試驗制 品具有約0.85至約1.0的抗拉比。在另一方面，大多數對比性制品具有大于1.00的抗拉比。 如上所述，試驗制品范圍內的抗拉比提供沿各個方向具有更一致的強度的制品。具有顯著 大于1.0的抗拉比的對比制品沿各個方向不具有一致的強度，而是示出沿MD比沿CD大很多 的強度。
[0125] 在圖15至17中可見根據本發明的產品的其他不同特性。圖15展示對于根據本發明 的試驗制品和對比性紙制品的作為抗拉比的函數的SAT能力。如上文論述的，雙層試驗制品 具有至少約650g/m 2的SAT能力和約0.85至約1.0的抗拉比。如圖15顯然示出的，SAT能力和 抗拉比的這種結合使得試驗制品不同于雙層和三層對比制品。圖16和17分別示出根據本發 明的試驗制品和對比制品的拉伸比與SAT能力和厚度的關系。再次，可以看出，試驗制品具 有未在任何對比制品中發現的獨特的特性結合。
[0126] 雖然制品的前述具體例子具有有益于諸如手紙巾的特定商品的總體較窄范圍的 參數，諸如基礎重量、吸收性、厚度等，但是本領域技術人員應該明白，本文公開的技術和方 法可用于生產各種制品。為了展示本發明的寬范圍，利用上述技術(包括在具有圖1所示的 配置的造紙機上進行的TAD過程)并且利用在圖3和12A以及表3和4中描繪特征的結構化織 物生產各種基片。表8示出這些基片的特性。
[0127] 表8
[0128]
[0129] 表8中的結果展示了可給予根據本發明的制品的寬范圍的特性，包括基礎重量、厚 度和CD濕抗拉強度。在不受理論限制的情況下，相信通過用于形成制品的結構化織物的獨 特性質可至少部分地實現這些特性。例如，如上文論述的，結構化織物的平面體積指數對制 品的特性有顯著影響，并且結構化織物的平面體積指數很不同于本領域已知的其他結構化 織物的平面體積指數。
[0130] 雖然已經在某些特定的示例性實施例中描述了本發明，但是根據本發明，對于本 領域技術人員來說，許多其他修改和改變是顯而易見的。因此，應該理解，可以用除具體描 述的方式之外的方式實踐本發明。因此，本發明的示例性實施例在各個方面都應該被看做 是說明性的而非限制性的，并且本發明的范圍由本申請可支持的任何權利要求及其等價描 述決定，而非由前述描述決定。
[0131] 工業應用性
[0132] 本發明可用于生產期望的紙制品，諸如手紙巾。因此，本發明可應用于紙制品工 業。
【主權項】
1. 一種吸收性纖維素片材，包括： 第一層，其提供所述片材的第一表面；以及 第二層，其提供所述片材的第二表面，所述第二層直接附接到所述第一層， 其中，所述片材具有至少約260密耳/8片的厚度，并且所述片材具有至少約650g/m2的 SAT能力。2. 如權利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少約700g/m2的SAT能力。3. 如權利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少約260密耳/8片的厚度。4. 如權利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少約265密耳/8片的厚度。5. 如權利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有小于約1.0的抗拉比。6. 如權利要求5所述的吸收性片材，其中，所述片材具有約0.85至約1.0的抗拉比。7. 如權利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有約2.2的拉伸比。8. 如權利要求1所述的吸收性片材，其中，所述片材具有小于約32鎊/令的基礎重量。9. 一種吸收性纖維素片材，包括： 第一層，其提供所述片材的第一表面；以及 第二層，其提供所述片材的第二表面， 其中，所述片材具有小于約1 .〇的抗拉比，并且所述片材具有至少約255密耳/8片的厚 度。10. 如權利要求9所述的吸收性片材，其中，所述第一層直接附接到所述第二層。11. 如權利要求9所述的吸收性片材，其中，所述片材具有約0.85至約1.0的抗拉比。12. 如權利要求9所述的吸收性片材，其中，所述片材具有約2.2的拉伸比。13. 如權利要求9所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少約260密耳/8片的厚度。14. 如權利要求9所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少約265密耳/8片的厚度。15. 如權利要求9所述的吸收性片材，其中，所述片材具有小于約32鎊/令的基礎重量。16. -種吸收性纖維素片材，包括： 第一層，其提供所述片材的第一表面；以及 第二層，其提供所述片材的第二表面， 其中，所述片材具有小于約1.0的抗拉比，并且所述片材具有至少約675g/m2的SAT能力。17. 如權利要求16所述的吸收性片材，其中，所述第二層直接附接到所述第一層。18. -種制造紙制品的方法，所述方法包括： 在造紙機中的結構化織物上形成含水纖維素網狀物； 非壓縮性地脫水所述結構化織物上的所述纖維素網狀物；以及 干燥所述纖維素網狀物，以形成所述紙制品， 其中，所述結構化織物的在其上形成所述纖維素網狀物的部分具有至少約26的平面體 積指數。19. 如權利要求18所述的方法，其中，所述平面體積指數為約26至約30.5。20. 如權利要求18所述的方法，其中，所述結構化織物的所述部分的接觸區域完全由所 述結構化織物的經紗上的節形成。21. 如權利要求18所述的方法，還包括利用供料形成所述纖維素網狀物，所述供料包括 粗度至少約為15.5mg/l 00mm的纖維素長纖維。22. -種制造紙制品的方法，所述方法包括： 在造紙機中的結構化織物上形成含水纖維素網狀物； 非壓縮性地脫水所述結構化織物上的所述纖維素網狀物；以及 干燥所述纖維素網狀物，以形成所述紙制品， 其中，（i)在所述造紙機上的所述結構化織物上形成所述纖維素網狀物的初始階段期 間以及（ii)在所述結構化織物運轉約950000個造紙機操作循環之后，所述結構化織物的在 其上形成所述纖維素網狀物的部分具有至少約26的平面體積指數。23. 如權利要求22所述的方法，其中，所述結構化織物的所述部分的接觸區域完全由所 述結構化織物的經紗上的節形成。24. 如權利要求22所述的方法，其中，（i)在所述結構化織物上形成所述纖維素網狀物 的初始階段期間以及（ii)在所述結構化織物運轉約950000個造紙機操作循環之后，所述平 面體積指數為約26至約30.5。25. 如權利要求22所述的方法，還包括利用供料形成所述纖維素網狀物，所述供料包括 粗度至少約為15.5mg/l 00mm的纖維素長纖維。26. -種利用空氣穿透式干燥過程制造紙制品的造紙機，所述造紙機包括： 用于供應含水供料的流漿箱； 具有表面的結構化織物，所述表面具有接觸區域，所述結構化織物被配置成（i)將來自 所述流漿箱的供料接收在所述表面上，由此利用供料形成纖維素網狀物，并且（ii)非壓縮 性地脫水所述纖維素網狀物；以及 用于干燥所述結構化織物上的所述纖維素網狀物的至少一個空氣穿透式干燥機， 其中，所述結構化織物的在其上形成所述纖維素網狀物的部分具有至少約26的平面體 積指數。27. 如權利要求26所述的造紙機，其中，所述平面體積指數為約26至約30.5。28. 如權利要求26所述的造紙機，其中，所述結構化織物的接觸區域完全由所述結構化 織物的經紗上的節形成。29. -種由下述方法制造的吸收性纖維素片材，所述方法包括： 在造紙機中的結構化織物上形成含水纖維素網狀物； 非壓縮性地脫水所述結構化織物上的所述纖維素網狀物；以及 干燥所述纖維素網狀物，以形成所述吸收性纖維素片材， 其中，所述結構化織物的在其上形成所述纖維素網狀物的部分具有至少約26的平面體 積指數。30. 如權利要求29所述的吸收性片材，其中，所述平面體積指數為約26至約30.5。31. 如權利要求29所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少約260密耳/8片的厚度 和至少約650g/m2的SAT能力。32. 如權利要求29所述的吸收性片材，其中，所述片材具有小于約32鎊/令的基礎重量。33. -種制造紙制品的方法，所述方法包括： 在造紙機中的結構化織物上形成含水纖維素網狀物； 非壓縮性地脫水所述結構化織物上的所述纖維素網狀物；以及 干燥所述纖維素網狀物，以形成所述紙制品， 其中，所述結構化織物的在其上形成所述纖維素網狀物的部分具有至少約27的經調節 的平面體積指數。34. 如權利要求33所述的方法，其中，所述經調節的平面體積指數為約27至約31.5。35. 如權利要求33所述的方法，其中，所述結構化織物的所述部分的接觸區域完全由所 述結構化織物的經紗上的節形成。36. 如權利要求33所述的方法，還包括利用供料形成所述纖維素網狀物，所述供料包括 粗度至少約為15.5mg/l 00mm的纖維素長纖維。37. -種制造紙制品的方法，所述方法包括： 在造紙機中的結構化織物上形成含水纖維素網狀物； 非壓縮性地脫水所述結構化織物上的所述纖維素網狀物；以及 干燥所述纖維素網狀物，以形成所述紙制品， 其中，（i)在所述造紙機上的所述結構化織物上形成所述纖維素網狀物的初始階段期 間以及（ii)在所述結構化織物運轉約950000個造紙機操作循環之后，所述結構化織物的在 其上形成所述纖維素網狀物的部分具有至少約27的經調節的平面體積指數。38. 如權利要求37所述的方法，其中，所述結構化織物的所述部分的接觸區域完全由所 述結構化織物的經紗上的節形成。39. 如權利要求37所述的方法，其中，（i)在所述結構化織物上形成所述纖維素網狀物 的初始階段期間以及（ii)在所述結構化織物運轉約950000個造紙機操作循環之后，所述平 面體積指數為約26至約30.5。40. 如權利要求37所述的方法，還包括利用供料形成所述纖維素網狀物，所述供料包括 粗度至少約為15.5mg/l 00mm的纖維素長纖維。41. 一種利用空氣穿透式干燥過程制造紙制品的造紙機，所述造紙機包括： 用于供應含水供料的流漿箱； 具有表面的結構化織物，所述表面具有接觸區域，所述結構化織物被配置成（i)將來自 所述流漿箱的供料接收在所述表面上，由此利用供料形成纖維素網狀物，并且（ii)非壓縮 性地脫水所述纖維素網狀物；以及 用于干燥所述結構化織物上的所述纖維素網狀物的至少一個空氣穿透式干燥機， 其中，所述結構化織物的在其上形成所述纖維素網狀物的部分具有至少約27的經調節 的平面體積指數。42. 如權利要求41所述的造紙機，其中，所述經調節的平面體積指數為約27至約31.5。43. 如權利要求41所述的造紙機，其中，所述結構化織物的接觸區域完全由所述結構化 織物的經紗上的節形成。44. 一種由下述方法制造的吸收性纖維素片材，所述方法包括： 在造紙機中的結構化織物上形成含水纖維素網狀物； 非壓縮性地脫水所述結構化織物上的所述纖維素網狀物；以及 干燥所述纖維素網狀物，以形成所述吸收性纖維素片材， 其中，所述結構化織物的在其上形成所述纖維素網狀物的部分具有至少約27的經調節 的平面體積指數。45. 如權利要求44所述的吸收性片材，其中，所述平面體積指數為約27至約31.5。46. 如權利要求44所述的吸收性片材，其中，所述片材具有至少約260密耳/8片的厚度 和至少約650g/m2的SAT能力。47. 如權利要求44所述的吸收性片材，其中，所述片材具有小于約32鎊/令的基礎重量。48. -種確定織物特征的過程，所述過程包括： 形成織物的表面的一部分的代表物，所述代表物示出所述織物的表面中節和兜的位置 和尺寸，并且所述代表物是所述織物的表面的打印物和所述織物的表面的照片中的一個； 基于所述代表物產生所述織物的表面的所述部分的圖像； 在與具有處理器的計算機相關聯的屏幕上顯示所述圖像的至少一部分； 在所述代表物的顯示內容中確定所述節的尺寸和位置； 在所述代表物的顯示內容中確定所述兜的尺寸和位置； 在顯示的圖像中畫出所述織物的表面的所述部分的單元格，其中，所述單元格由導引 線限制，所述導引線（i)穿過所述節的中心并且（ii)形成包圍與在所述節之間形成所述兜 的區域相對應的圖像區域的形狀;以及 基于由所述導引線形成的所述單元格的特性計算所述織物的平面體積指數， 其中，利用存儲在非暫時性計算機可讀介質中的圖像分析程序畫出輪廓線和導引線。49. 一種確定織物特征的過程，所述過程包括： 形成織物的表面的一部分的代表物，所述代表物示出所述織物的表面中節和兜的位置 和尺寸，并且所述代表物是所述織物的表面的打印物和所述織物的表面的照片中的一個； 基于所述代表物產生所述織物的表面的所述部分的圖像； 在與具有處理器的計算機相關聯的屏幕上顯示所述圖像的至少一部分； 在所述代表物的顯示內容中確定所述節的尺寸和位置； 在所述代表物的顯示內容中確定所述兜的尺寸和位置； 在顯示的圖像中畫出所述織物的表面的所述部分的單元格，其中，所述單元格由導引 線限制，所述導引線（i)穿過所述節的中心并且（ii)形成包圍與在所述節之間形成所述兜 的區域相對應的圖像區域的形狀;以及 基于由所述導引線形成的所述單元格的特性計算所述織物的經調節平面體積指數， 其中，利用存儲在非暫時性計算機可讀介質中的圖像分析程序畫出輪廓線和導引線。50. 如權利要求49所述的過程，其中，所述形狀是非矩形的平行四邊形。
【文檔編號】D21H27/30GK105873758SQ201480061848
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年11月14日
【發明人】周洪量, D·H·塞, 樊曉林, F·D·哈珀, S·R·奧爾森
【申請人】佐治亞-太平洋消費產品有限合伙公司