專利名稱：厚而光滑的壓花薄紙的制作方法
技術領域：
本發明涉及薄紙制品，尤其是面巾紙和一次性手帕。尤其是，本發明涉及這種薄紙制品的制造加工工序，即壓花和壓光。
背景技術：
卷筒紙或紙張，有時也叫衛生紙、卷筒紙或紙張，和紙制品(例如紙巾，有時也叫面巾紙)在現代社會中使用得非常廣泛。面巾紙、衛生紙和餐巾紙是商業產品術語，在本發明中它們都是指薄紙制品。長期以來人們一直認為，這些產品的重要物理屬性包括強度、厚度、柔軟度、光滑度、吸收性和抗掉毛性。目前的研究和開發方向是在不嚴重影響其它屬性的前提下，改善每一個屬性和同時改善兩三個屬性。
柔軟度和光滑度是指當使用者將某產品握在手中、用產品擦拭皮膚或將產品在手中揉皺時能夠感受到的觸感。觸感是多種物理屬性的組合。觸感可以通過目標參數-生理表面光滑度(PSS)參數(例如根據美國專利5,855,738)較好地獲得。對于消費者的觸感而言同樣重要的是薄紙制品的厚度。
強度是產品在使用條件下維持物理完整性和抗撕裂、抗破裂與抗撕碎的能力。
吸收性是測量產品吸收大量液體特別是含水溶液或分散體的能力。使用者能夠覺察到的總吸收性一般認為是給定質量的薄紙在浸透時吸收液體的總量和速率的組合。
抗脫毛性是指纖維產品和其成分纖維網在使用條件下，包括潤濕時結合在一起的能力。換句話講，卷筒紙抗脫毛性越高，脫毛的可能性越小。
公布于1998年12月23日的WO 98/58124公開了一種壓花方法，其中壓花元件的高度為至少1mm。
公布于1991年1月16日的EP 0 408 248公開了一種制造加工方法，其中壓花工序與壓光工序同時結合進行。
公布于1998年12月23日的EP 0 668 152公開了一種使用非匹配凸凹壓花元件的壓花方法。
公布于1999年3月10日的EP 0 696 334公開了一種避免體積增加的壓花工序。
美國專利5,855,738公開了一種包括壓光工序的光滑薄紙制造方法。
人們已知一些相對較厚但是較軟的一次性紙制品，該些紙制品呈紙巾和面巾紙的形式。例如，Procter & Gamble Company的TempoTM是厚且柔軟的四層面巾紙制品，厚度為約0.3mm。厚度大則會給使用者一種干、濕強度都很高的感覺。高的濕強度，也叫做濕破裂強度，尤其能夠防止撕開或破裂，對于紙帕而言，這種撕開或破裂會導致粘液或其它體液弄臟使用者的手。
為了提供非常光滑的表面，本領域通常的做法是對薄紙進行壓光。然而，壓光通常意味著為得到光滑度而犧牲厚度和柔軟度，例如美國專利5,855,738中所討論。
具有高濕破裂強度和典型的相對較厚的產品是通過通氣干燥法生產的。然而，傳統造紙機不具備通氣干燥設備，提供這樣一種設備意味著一筆相當可觀的財政投入。另一方面，與傳統的干燥設備相比，通氣干燥設備將消耗更多電能。因此，仍然有人使用傳統造紙機提供優質紙。
因此，在不增加使用的原料和電能的情況下，提供一種各相關物理參數達到甚至超過著名產品標準的紙巾仍然是個難題。理想的情況是，使用較少的纖維素原材料為使用者提供同樣的益處。
鑒于現有技術和以上所述的理由，仍然需要薄紙制品，尤其是面巾紙-同時具有最佳強度即濕破裂強度、吸收性和抗脫毛性等特性-還具備理想的觸感、柔軟度、光滑度和厚度
-高成效比制造，并且優選地可用傳統造紙機進行生產-任選提供護膚效果發明概述本發明涉及薄紙制品，尤其是面巾紙和一次性手帕。本說明書要求保護和描述了利用薄頁紙幅生產薄紙制品的方法，該方法包括以下步驟-讓薄頁紙幅通過第一和第二壓花輥之間的壓花輥隙，其中至少一個壓花輥每平方厘米至少包括30個壓花元件。
-讓薄頁紙幅通過在第一和第二壓光輥之間形成的壓光輥隙，其中第一和第二壓光輥與薄頁紙幅接觸，其接觸長度在平行于第一壓光輥的軸線方向測量，該壓光輥對薄頁紙幅施加的壓力為每厘米至少50N。
還要求保護按照上述方法生產的薄紙制品。
發明詳述合適的造紙工序根據本發明，使用造紙領域廣為人知的原理和機器，可以用濕鋪法生產纖維素纖維結構。薄紙基質制造方法所需的合適紙漿配料優選包括基本上由纖維素纖維(一般名為木漿纖維)或纖維素獲得的纖維(例如，人造纖維、粘膠纖維)。本發明預期使用從軟木(裸子植物和針葉樹)和硬木(被子植物和落葉樹)中獲得的纖維。獲得纖維的特定樹木種類并不重要。可以任意使用合適的制漿方法將天然木材制造成木漿纖維。適用的化學方法有亞硫酸鹽法、硫酸鹽(包括硫酸鹽漿)法和燒堿法。機械方法，例如熱化學或Asplund方法也是適用的。此外，可以使用各種半化學和半機械的方法。可考慮使用漂白或未漂白的纖維。優選地，不使用非纖維素纖維如膠乳。
本發明的薄紙可以包含一種高度優選的成分-濕強度化學劑。優選地，濕強化學劑達到干纖維重量的3.0％，優選為至少0.5％、更優選為至少0.8％，濕強化學劑例如可以是水溶性永久和暫時濕強度樹脂。
本發明使用的濕強度樹脂有多種類型。例如，Westfelt在《纖維素化學和技術》(Cellulose Chemistry and Technology)(1979)第13卷的813至825頁中，描述了大量此類原料，并討論了它們的化學性質。
通常，濕強樹脂是水溶性的陽離子材料。也就是說，樹脂在被加入造紙配料時是水溶性的。非常可能甚至可預料的情況是，在后續過程中，例如在交聯作用下，將會產生不溶于水的樹脂。此外，一些樹脂僅在某些特定條件下是可溶的，例如當pH值超過限定范圍時。一般認為，濕強度樹脂在沉積到造紙纖維上面、內部或之中后，會發生交聯作用或其它固化反應。只要有大量的水，就不會發生交聯或固化。
不同的聚酰胺-表氯醇樹脂有特別的用途。這些材料是低分子量聚合體，并帶有諸如氨基、環氧基和氮(雜)環丁烷基等活性官能團。以下專利文獻中對此類材料制造方法的進行了充分的描述，包括1972年10月24日授予Keim的US-A-3 700 623專利和1973年11月13日授予Keim的US-A-3 772 076專利。
由特拉華州Wilmington的Hercules Inc.公司出售的商標為Kymene557H和Kymene LX的聚酰胺-縮水氯樹脂在本發明中特別有用。在上述授予Keim的專利中對這些樹脂進行了概括描述。
本發明中有用的基活性聚酰胺-表氯醇樹脂在密蘇里州圣路易斯的Monsanto公司有售，具有諸如Santo Res品牌的Santo Re 31等。這些材料在以下專利中進行了概括描述1974年12月17日授予Petrovich的US-A-3 855 158 1974專利；1975年8月12日授予Petrovich的US-A-3899 388專利；1978年12月12日授予Petrovich的US-A-4 129 528專利；1979年4月3日授予Petrovich的US-A-4 147 586專利；1980年9月16日授予Van Eenam的US-A-4 222 921專利。
本發明中有用的其它水溶性陽離子樹脂是康涅狄格州Sandford的American Cyanamid公司出售的聚丙烯酰胺樹脂，如Parez品牌的Parez631NC等。這些材料在以下專利中進行了概括描述1971年1月19日授予Coscia等人的US-A-3 556 932專利，1971年1月19日授予Williams等人的US-A3 556 933專利。
本發明中有用的其它水溶性樹脂包括丙烯酸乳狀液和陰離子苯乙烯-丁二烯乳膠。1974年10月29日授予Meisel Jr等人的US-A3 844 880專利提供了這些材料類型的許多實施例。本發明中還用到其它水溶性陽離子樹脂，如尿素甲醛和三聚氰胺甲醛樹脂。這些多功能活性聚合體分子量高達幾千數量級。更普通的官能團包括諸如附有氨基和羥甲基等的氮等含氮基。盡管較不優選，聚氮丙啶型樹脂在本發明中也有用處。
上述水溶性樹脂的更詳細說明及其制造，請參閱TAPPI MonographSeries No.29，“Wet Strength in paper and Paperboard”，Technical Associationof the Pulp and Paper Industry(紙漿和造紙業的技術協會出版的《紙和紙板的濕強度》)(紐約；1965)。
也可以有選擇地使用諸如改性淀粉等暫時濕強劑。可以組合使用永久和暫時濕強劑。
本發明可包含干強化學試劑，優選地為至少纖維干燥質重量的3％，更優選地為至少0.1％。高度優選的干強化學試劑是羧甲基纖維素。其它合適的干強化學劑包括聚丙烯酰胺(例如Wayne，N.J.的AmericanCyanamid生產的CyproTM514和AccostrengthTM711的混合物)；淀粉(例如玉米淀粉和馬鈴薯淀粉)；聚乙烯醇(例如Allentown，PA的AirProducts Inc.生產的AirvolTM540)；瓜耳膠或槐豆樹脂和聚丙烯酸酯膠乳。合適的淀粉原料也可包括改性的陽離子淀粉，例如National Starch andChemical Company(Bridgewater，NJ)生產的具有含氮基(如附有氨基和羥甲基的氮)的改性淀粉。
化學軟化混合物，包括化學剝離試劑，是本發明的可選成分。公布于1974年6月28日的US-A-3 821 068專利中講授到化學剝離試劑可用來降低薄頁紙幅的硬度和提高柔軟度。公布于1971年1月12日的US-A-3 554 862專利公開了合適的化學剝離試劑。其中包括季銨鹽。
優選的化學軟化混合物包括約0.01％至約3.0％的季銨化合物，優選地是可生物降解的季銨化合物；約0.01％至約3.0％的多羥基化合物；優選地包括以下物質丙三醇、山梨糖醇、平均分子量為約150至約800的聚丙三醇、聚氧化亞乙基二醇和平均分子量為約200至約4000的聚氧化丙烯。季銨化合物與多羥基化合物的重量比較優選的變化范圍為約1.0∶0.1至0.1∶1.0。現已發現，在添加造紙配料前，優選地在至少40℃的溫度下預先混合多羥基化合物與季銨化合物更有效。作為補充或作為另一方法，化學軟化合成物可例如通過印花工序涂到基本干燥的薄頁紙幅上。請注意，除非另有說明，本發明中所有的百分比都是用干燥纖維重量計算的。
本發明中適合使用季銨化合物的例子包括下列化合物本身或其單酯或二酯變體眾所周知的二烷基二甲基銨鹽和烷基三甲基銨鹽。實施例包括二(氫化油脂)二甲基硫酸銨的二酯變體和二(氫化牛酯)二甲基氯化銨的二酯變體。不受理論的約束，據信酯類部分使這些化合物具有生物降解能力。可從俄亥俄州Dublin的Witco Chemical Company Inc.以Rewoquat V3512的商品名購買到原料。詳細的分析和測試程序請參閱1995年4月27日公布的WO 95/11343專利。
本發明中有用的多羥基化合物的實施例包括平均分子量為約200至約600的聚氧化乙烯乙二醇，其中特別優選的是“PEG-400”。
添加上面列出的優選化學劑中的特定化學試劑會在所獲得的紙制品上產生非常有益的效果，即柔軟度，本發明中所用的薄頁紙幅可以采用本領域技術人員熟知的任何普通方法來制造。
這些造紙方法包括對適合的紙漿進行脫水，使用例如，一個或多個制紙機上的毛氈或皮帶。相對于本發明，優選使用傳統造紙方法。本發明提及的任何傳統造紙方法都不包括通氣干燥工序。另外，也可以使用包括通氣干燥工序的造紙方法。
拉伸壓花工序本發明特別涉及本領域稱之為轉換加工的工序。
根據本發明，要執行的一個重要的轉換加工工序是壓花工序，在此工序中用小的壓力壓制出非常精細的圖案。
薄頁紙幅的一般印花方法是讓其通過兩個壓花輥之間的輥隙，至少其中一個壓花輥包括壓花元件。壓花輥典型包括彎曲或平坦的表面。壓花元件是超出平面一定高度的凸出物，其高度從垂直于壓花輥軸的方向測量，為彎曲的平滑輥表面到凸出物最高點的距離。壓花元件具有一定寬度，此寬度可在基本為平面的輥表面上測量。本發明使用的寬度術語是指在上述指定平面(即壓花元件的底平面上)測量的圓形壓花元件的直徑，或者，如果壓花元件不是圓形時在所述平面上測量的最大寬度。
根據本發明，壓花元件可以是任何形狀，例如金字塔形或半球形，其剖面可以是圓形、橢圓形或正方形。壓花元件可以形成連續圖案，但優選地為圖案互相分開。
根據本發明，壓花元件以非常精細的圖案設置在至少一個壓花輥上，該壓花輥每平方厘米包括至少30個壓花元件，優選包括至少50個壓花元件，更優選包括至少60個壓花元件，還更優選包括至少70個壓花元件，最優選包括至少80個壓花元件。
根據本發明，壓花元件不高，其優選高度小于1mm，更優選高度小于0.8mm，還更優選高度小于0.6mm，更更優選高度小于0.5mm或0.4mm，最優選高度小于0.3mm。
優選地，拉伸壓花提供的壓花區域與未壓花區域的比例是5％至95％，更優選20％至80％，最優選40％至60％，即最優選地對占薄頁紙幅總表面區域的40％至60％進行壓花。
任何已知的壓花輥類型和其操作模式都在本發明的范圍之內。在本發明的一個優選實施方案中，使用了兩個硬金屬(例如，鋼)壓花輥，其中第一個壓花輥(稱為凸輥)包括凸起的壓花元件，而第二個壓花元件(稱為凹輥)包括與之匹配的凹槽。凹槽可以是凸起壓花元件的鏡像，也可以稍微小于實際鏡象，例如，在凹輥上凹槽的尺寸或形狀(例如，斜面)可略微不同。
在另一個本發明的高度優選的壓花工序中，第一個壓花輥包括由包括凸起壓花元件的硬金屬提供的卷筒接觸面，第二個壓花輥包括由較軟材料(例如，橡膠，優選肖氏硬度為40-70的材料)組成的網卷筒接觸面，在此接觸面上，凹槽與凸起壓花元件充分地緊密接觸。使用硬金屬輥和橡膠輥提供的壓花輥隙具有許多優點，例如更便宜、更易于生產和操作，這是因為輥的調整比凹、凸硬金屬輥更容易。令人驚奇的是，已經發現聯合使用硬金屬/橡膠輥時，本發明中要求保護的方法也能提供極好的壓花結果。
兩個壓花輥間的輥隙尺寸依賴于要加工的薄頁紙幅和使用的壓花圖案等。還要考慮，使第一壓花輥和第二壓花輥同時滾動的壓力可以為零，也可不為零。
當在此過程中使用兩個硬金屬輥(凸輥和凹輥)時，操作壓花輥從而使留出的空隙為未壓花薄紙厚度的60％至140％、優選80％至120％，這里所謂的未壓花薄紙的厚度是指凸輥的凸起壓花元件和凹輥的凹槽底部之間的距離。
當硬金屬輥和橡膠輥聯合使用時，應用一定的壓力將兩個壓花輥擠靠在一起該壓力為每平方厘米10N至1000N，優選為20N至200N，最優選為50N至100N。
適用于本發明的已知操作模式優選地為壓花輥不加熱，并且以相同速度運行，但是在可供選擇的操作模式中，也有至少加熱一個壓花輥并且讓壓花輥以不同速度運轉。
上述精細圖案壓花，一方面可增加厚度，即換句話講，可以增大薄頁紙幅的堆積體積。因此，在本發明的一個高度優選的模式中，單網或單層薄紙通過壓花輥隙。在可供選擇的模式中，多層紙可以同時通過輥隙。然而，不受理論的約束，申請者相信本發明所述的變形壓花可以拉伸薄紙、導致變形，但并不會導致薄紙基本壓實，因此，申請者不考慮上述非常適宜于并層連接的壓花法。寧可考慮使用分開的結合工序，來制造多層薄紙制品，其中結合工序優選包括一個壓花工序，例如下文描述的“連接壓花”。
壓光工序在轉換加工過程中可使用任何已知的壓光方法，然而按照本發明，一般不使用極大的壓光壓力。
本發明的壓光工序包括使一層或幾層薄頁紙幅通過第一和第二壓光輥之間的壓光輥隙。兩個壓光輥典型地均與卷筒在一定長度上接觸，本發明所述的接觸長度是在平行于所述第一壓光輥的軸心的方向上測量的。壓光輥對卷筒施加的壓力在每厘米所述接觸長度上至少為30N，壓光輥將以此壓力互相施壓從而達到此目的。更優選地，每厘米所述長度上的壓力為50N至300N，更優選60N至250N，還更優選70N至200N，最優選120N至150N。按照本發明，被壓光的薄頁紙幅層數優選等于薄紙制品包括的層數，例如，兩層、三層或四層皆可在一道工序中一同壓光。
適用于本發明的已知設備和已知操作模式優選為壓光輥不加熱，并且速度相同，但是在可供選擇的操作模式中，可至少加熱一個輥并且讓壓光輥速度不同。
本領域內眾所周知，壓光工序可縮小薄頁紙幅的厚度，典型地應該采用能夠確保薄紙制品的厚度符合所需規格的方法。
由于使用壓力導致了薄頁紙幅的壓實，已知壓光工序會降低薄紙制品的能夠感覺到的柔軟度。因而，至少在衛生紙(如紙巾)領域，壓光工序應在不太高的壓力下進行，對于已壓花薄頁紙幅的典型壓力應選定為10N/cm至20N/cm。
當構思本發明時，令人驚奇地發現，將要求保護的某種特定壓花工序與某種壓光工序的聯合使用可以生產出厚、體積大而且仍然非常柔軟的紙制品。
尤其是，已經發現，經過拉伸壓花工序和壓光工序的薄頁紙幅與未處理的薄頁紙幅相比，前者厚度較大。(例如，當三層薄頁紙幅在一道工序中壓光時，把三層未處理的薄頁紙幅與三層已壓花、壓光的薄頁紙幅進行比較)這一效果令人十分驚訝，因為都知道高壓力壓光工序會大大降低薄頁紙幅的厚度，例如在德國申請專利DE O 44 14 238.2中所述。
已經發現，在比較未處理薄頁紙幅與已處理薄頁紙幅時，本發明聲明的方法使薄頁紙幅的厚度增加10％，有時甚至為30％，甚至高達40％、60％、80％或100％。單獨使用拉伸壓花工序可以使厚度典型地增加50％至200％。
本發明的薄紙有第一和第二表面，使兩表面相對，在垂直于第一和第二表面的情況下測量厚度。此厚度也指薄紙厚度。本發明的3層薄紙制品的厚度優選為0.1mm至1mm，更優選為0.2mm至0.5mm。
而且，本發明的薄紙的濕破裂強度優選大于50g，更優選大于100g，優選為150g至500g，更優選為250g至400g。
已經發現，本發明要求保護的方法不會嚴重影響薄紙濕抗拉強度，但能顯著地減少薄紙的干抗拉強度。利用所聲明方法處理的薄紙，典型的濕破裂強度為100g至300g，干抗拉強度對濕破裂強度的優選比例為0.1至0.3，優選地為0.125至0.25，最優選為0.15至0.2。
另一方面，本發明的薄紙制品的生理表面光滑度參數優選小于1000微米，優選為650微米至50微米，更優選為650微米至300微米。
在本發明的一個優選方案中，提供的薄紙制品層數為兩層至四層，最優選為三層。優選地，所有層都包括拉伸壓花圖案且至少占薄紙制品整個表面積的50％，但優選為80％，最優選為整個表面。
任選的加工工序本發明的薄紙制品的制造方法還可以包括幾個任選工序可以用任何合適的方法在紙上加上洗液，例如印刷和噴涂法。洗液可以應用涂在薄頁紙幅或薄紙制品的整個表面或一部分表面上。對于多層薄紙制品來說，洗液可以涂于所有層或僅涂于選定層的一面或兩面。在一個優選的實施方案中，洗液涂于薄紙制品的兩個外表面。
已發現洗液能改善薄紙的光滑度，從而降低了紙的PSS參數。此外，洗液有益于護膚。
洗液可以包括軟化/剝離劑、潤膚劑、固型劑及其混合物。合適的軟化/剝離劑包括季銨化合物、聚硅醚，及其混合物。合適的潤膚劑包括丙二醇、丙三醇、三甘醇、鯨蠟或其它蠟、凡士林、脂肪酸、脂肪族醇和脂肪酸鏈中有12個至28個碳原子的脂肪族醇醚、礦物油、也叫硅油(例如，二甲基硅油和棕櫚酸異丙酯)，及其混合物。合適的固型劑包括地蠟、十八烷醇和石蠟、多羥基脂肪酸酯、多羥基脂肪酸酰胺，及其混合物。
其它任選成分包括香水、抗菌活性劑、抗病毒活性劑、消毒劑、藥用活性劑、成膜劑、除臭劑、遮光劑、收斂劑、溶劑等等。一種洗液成分的實施例包括樟腦、麝香草酚、薄荷醇、甘菊精、真蘆薈制品、金盞花精華。
本發明的尤其優選的洗液是包括以上所列成分且具有非常好的傳遞性的洗液，這種非常好的傳遞性確保了優良的護膚和藥用效果。
并置的幾層薄頁紙幅可以通過連接，優選地通過連接壓花，來提供多層薄紙制品。本發明中的“連接壓花”指的是一種壓花方法，通過該壓花過程，可在一道加工工序中壓印本發明的多層薄紙的所有層。優選的連接壓花不會或至少不會在很大程度上影響任何壓光層的光滑度。因此優選地，薄紙的未壓花表面占總表面的大部分，并且優選地為在第一和第二表面上。在本發明中，這意味著薄紙擁有一個或更多沒有連接壓花的區域，也可選擇擁有一個或多個具有連接壓花的區域，其中沒有連接壓花的區域至少占薄紙表面積的50％，優選地占至少80％，在一些優選的實施方案中高達99％。最常見的情況是，包括連接壓花的區域靠近薄紙邊緣(例如沿著兩邊或四條邊)；具有連接壓花的區域也可以用于裝飾性用途(例如形成圖案或拼寫出徽標或商標名稱)。沒有連接壓花的區域是在有連接壓花的區域之間和/或周圍的連續區域。連接壓花優選采用鋼對鋼、針對針式壓花方法，且每平方厘米有10至40個壓花元件，壓花元件高度為0.01mm至1mm，優選高度為0.05mm至0.2mm。在薄紙制品總表面中，連接壓花區域相對未壓花或精細壓花區域的百分比優選為0.01％至5％。采用連接壓花法實現連接，導致薄紙制品出現相當程度的壓實。因此，位于壓花元件和其配對物(例如，使用針對針壓花時的兩個針)之間的空間小于要壓印的薄紙厚度，典型地為該薄紙厚度的5％至50％，優選為10％至20％，這就使得壓印壓力為10,000至50,000N/平方厘米。
本發明的方法還包括適用于提供薄紙制品(如紙巾)紙張的加工工序。該工序典型地包括薄頁紙幅的切割。
必要時，可使本發明的薄紙制品具有功能性或美觀的標記。標記可加在薄紙制品的一個面或兩面上。標記可以覆蓋薄紙制品的全部或部分，并且可以是連續或非連續的圖案。
標記可以通過本領域內任何眾所周知的方法例如噴涂、擠壓，優選為印花方法加到薄紙制品表面上。可以使用凹版印花或多圖象印花。如果選擇印花作為加標記方法，印花設備可以按照公布于1993年5月25日授予Leopardi，II的普通轉讓美國專利5,213,037進行制造。必要時，設備可以有存儲器隔板，如1993年10月26日公布授予Sonneville等人的普通轉讓的美國專利5,255,603中公開的內容。必要時，標記可以有穿孔或散開式向下的切割，如1998年9月8日公布的授予McNeil的普通轉讓的美國專利5,802,974中公開的內容。上述專利的公開內容引入本文作為參考。
測試方法遵循以下步驟進行厚度測量在測量薄紙厚度之前，在溫度為21℃至24℃、相對濕度為48％至52％的環境下，對紙進行兩個小時的預處理。如果測量薄手紙的厚度，請首先移除并扔棄15至20層紙。如果測量面巾紙的厚度，應從包裝中心附近取厚度測量樣品。選定樣品后，對樣品再進行15分鐘的處理。
本發明中使用的多層薄紙的厚度是指在承受14.7g/cm2壓力負載時的紙張厚度。優選地，使用賓夕法尼亞州費城的Thwing-Albert InstrumentCompany生產的低負載Thwing-Albert測微器(型號89-11)測量厚度。每層薄紙的厚度是多層薄紙的總厚度除以層數。對于單層薄紙，每層厚度等于其厚度。可能的情況下，應避開薄紙上的裝飾區、穿孔區、有邊緣效果的區域等等。
濕破裂強度使用電子耐破度測定儀在以下測試條件下進行測量。耐破度測定儀是配備2000g負載單元的Thwing-Albert耐破度測試器(產品序列號177)。耐破度測試儀由美國賓夕法尼亞州費城的Thwing-AlbertInstrument Company(郵編19154)生產。
取八張薄紙，將它們分為兩個一堆。用剪刀剪開樣品，使樣品在加工方向長約228mm，加工垂直方向長約114mm，每兩個均為成品單元的厚度。
首先對樣品進行一至兩個小時的硬化，方法是用小紙夾把樣品堆夾在一起，并給樣品堆的另一端通風使紙層分離，從而使樣品中間可發生空氣流通。用夾子把各樣品堆懸掛在107℃(3℃)強迫通風烘箱中保持5分鐘(10秒)。加熱時間結束后，從烘箱中取出樣品堆，測試前冷卻至少三分鐘。
取下一個樣品條，拿著樣品橫向邊緣狹窄的一邊，把樣品中心浸漬在裝有約25mm蒸餾水的盤子里。讓樣品浸在水中四(4005)秒。取出樣品，手持等待三(3005)秒，讓水從橫向流出。滴過水后立刻進行測試。將濕樣品放置在樣品保持裝置的較低環中，并使產品的外表面朝上，以便讓樣品的潤濕部分完全覆蓋在樣品定位環的粗糙表面上。如果出現細紋，丟棄樣品，并用新樣品重復進行測試。在正確將樣品放置在較低環后，打開降低處于較上部環的開關。現在，樣品保持裝置已牢固地固定了測試樣品。按下開始按鈕的同時開始破裂測試。壓桿開始上升。在樣品被撕開或破裂的瞬間，報告最大讀數。壓桿將自動退回到初始位置。再取另外三個樣品，重復上述程序，總共進行四次測試，即4次重復實驗。將四次重復實驗的平均值取舍為最近的克作為結果進行報告。
按照以下步驟測量干抗拉強度測試是在環境室中對一英寸乘五英寸(約2.5cm×12.7cm)的紙條(包括下述手抄紙和其他類型的紙張)進行的，環境室溫度為28℃+2.2℃，相對濕度為50％+10％。使用的電子拉力測試儀(型號1122，馬薩諸塞州Canton的Instron Corp.生產)，其運轉時的橫頭速度為每分鐘2.0英寸(約每分鐘5.1cm)，拉力計的長度為4.0英寸(約10.2cm)。在準備待測樣品時參照加工方向，可以在該方向上對應著5英寸(約13cm)長的測試樣品。這樣，對于加工方向干抗拉強度，切割的紙條的縱向5英寸長度(約13cm)與紙制品制造的加工方向平行。對于加工垂直方向干抗拉強度，切割的紙條的縱向5英寸長度(約13cm)與紙制品制造的加工垂直方向平行。加工方向和加工垂直方向是造紙領域的眾所周知的術語。加工方向和加工垂直方向抗拉強度采用上述設備和傳統計算方式確定，對于每一方向強度至少測試六張紙條，然后取它們的算術平均值。本發明使用的干抗拉強度是平均加工方向抗拉強度和平均加工垂直方向抗拉強度的算術平均值。
對于報告PSS參數的生理表面光滑度的測量，選擇的薄紙樣品不應有細紋、撕開、穿孔、嚴重偏離宏觀單平面度。測試前，樣品至少要在溫度為22℃至24℃、相對濕度48％至52％的環境中放置兩個小時。樣品放置在電動工作臺上，并且由磁力固定到位。可選定樣品的任一面進行測量，要在同一面上對所加軌跡進行測量。
生理表面光滑度的測量方式是使用輪廓曲線儀在任何方向上掃描薄紙樣品，測得距離函數Z方向上的位移。通過傅立葉變換把Z方向上的位移轉換為頻譜上的振幅。然后使用一系列濾波器調整波譜，使其適應于人類的觸覺靈敏度。經過濾波后，在從每毫米0至10個周期上得到的振幅頻率曲線的峰值總和即為測量結果。
將尺寸為約100毫米×100毫米的薄紙樣品固定在電動工作臺上。可使用任何合適的工作臺，已經發現很適用的工作臺有日本Kato TechCompany Limited of Koyota生產的型號KES-FB-4NKES-SE、在閉環控制模式中使用NuStep 2C NuLogic雙軸步進馬達控制器的CP3-22-01DCI微型精密工作臺。工作臺擁有恒定傳動馬達，其運轉速度為每秒1毫米。對樣品以橫向一毫米的單位掃描幅度在前進方向掃描30毫米，然后倒退。均在前進方向和倒退方向上的26毫米為中心的掃描區域采集數據。每次掃描的起始和結束2毫米忽略不計，并不用于計算。
輪廓曲線儀的探針的尖端半徑為2.54微米，所施壓力為0.20克。量表的測量范圍被校準到在Z方向上的總位移為3.5毫米。在樣品的掃描距離上，輪廓曲線儀以毫米為單位測量Z方向上的探針位移。量表控制器輸出電壓以至少每秒20個點的速度數字化。在全部26毫米掃描范圍上，在前進和倒退的掃描方向，都可獲得512對時間-表面高度數據點。輪廓曲線儀固定在樣品臺上，這樣可以測量表面外形。EMD 4320 WI垂直位移傳感器是合適的輪廓曲線儀，它有EPT 010409探針尖端和EAS2351模擬放大器。可從羅得島Providence的Federal Products公司購買該設備。
把數字化數據對導入標準隨機分析程序包，作進一步分析。合適的軟件分析程序包有北卡羅萊納州Cary的SAS、優選為德克薩斯Austin的National Instruments的LabVIEW儀器控制軟件3.1。使用LabVIEW軟件時，鏈接表面高度和單次掃描時間的原始數據對都以使用LabVIEW軟件的Mean.vi分析工具所得的平均值為中心。來自16條軌跡的512個數據點可以使用幅-相頻譜測試工具轉換為16條振幅波譜。使用SAS軟件的PROC Spectra Method所說明的方法，對所有波譜進行平滑濾波。使用的LabVIEW濾波器的值有0.000246、0.000485、0.00756、0.062997、0.00756、0.000485、0.000246。本工具的輸出值被視為AmpSpectrum Mag(vrms)。
然后使用一系列頻率濾波器調整振幅數據使之適應于人類的觸覺靈敏度，這些濾波器根據Verrillo的振動頻率函數中的振動觸覺閾限數據設計，該函數在Journal of Acoustical Society of America(美國聲學協會月刊)中的“Effect Of Contactor Area On The Vibrotactile Threshold”，Vol.35，1962(1963)論文中做了介紹上述數據采用周期/秒的時間域的報告形式，并且轉換為周期/毫米的空間域。在1991 International Paper PhysicsConference，TAPPI Book 1的文章“Methods For The Measurement Of TheMechanical Properties Of Paper tissue”(薄紙制品機械特性的測量方法)中提出了工序中有轉換因子和濾波器的值，作者為Ampulski等人，并且第19頁使用了第22頁題為“Physiological Surface Smoothness”(生理表面光潔度)中提出的具體工序。濾波器的反應被設置為0值(小于最小閾限、高于最大反應頻率)，并且在0到1之間變化，如上述Ampulski等人的論文中所述。
在生理上已調整的頻率幅度數據為上述的振幅與每一頻率點處適合濾波器值的乘積。在所述Ampulski等人的文章的圖5中說明了典型的振幅波譜和濾波后的振幅波譜。Verrillo調整后的頻率振幅曲線是每毫米0到10個周期的點之和。該最終曲線被認為是生理表面光滑度。然后把獲得的八次前進和八次倒退的生理表面光滑度值進行平均，并以微米為單位報告。
使用SAS軟件進行生理表面光滑度測量在以下普通轉讓的美國專利中有說明4,959,125，于1990年9月25日公布，授予Spendel；5,059,282，于1991年10月22日公布，授予Ampulski等人；5,855,738，于1999年1月5日公布，授予Weisman等人；5,980,691，于1999年11月9日公布，授予Weisman等人。
可選擇薄紙的任一面進行光滑度測量，所有軌跡皆要從相同面提取。如果薄紙的每一面都符合本發明提出的光滑度標準，則認為整個薄紙樣品符合此標準。優選地薄紙的兩個表面都符合上述標準。
實施例使用傳統二次制漿機預制占總重3％的Nothem Softwood Kraft(NSK)纖維的含水漿液。輕輕地精煉NSK漿液，把2％濃度的永久濕強樹脂(KymeneTM617)溶液添加進NSK母管，所添加溶液重量為總干纖維重量的0.9％。通過內嵌式攪拌器可以提高NSK纖維對永久濕強樹脂的吸收。在風扇泵之前，把1％的干強樹脂(羧甲基纖維素)添加進NSK母液中，所添加溶液重量為總干纖維重量的0.14％。NSK漿液在風扇式泵中稀釋到濃度為約0.2％。
預制的化學軟化混合物包括di-hard牛脂二乙基酯二甲基氯化季銨和聚氧乙烯乙二醇，其平均分子量為400(PEG-400)。把PEG-400加熱至約66℃，使季銨溶入熔化的PEG-400以形成均勻混合物。
使用傳統二次制漿機，預制包括占總重3％的桉樹纖維的含水漿液。把1％的化學軟化合成物，按照占總干纖維重量0.09％的比例添加進桉木母管中。桉木漿液在風扇泵中稀釋到約0.2％的濃度。在后CMC添加后，漿液在風扇泵中稀釋到濃度約0.2％之前，把1％濃度的化學軟化混合物溶液也添加進NSK漿液中。
把兩種漿液混合在一起，NSK對桉樹纖維的比例是40∶60，所得漿液通過單層高位水箱沉淀到長網造紙機的金屬絲上，形成雛形纖維網。在偏轉器和真空箱的共同作用下，通過長網造紙機金屬絲進行脫水。
把雛形纖維網從長網造紙機金屬絲傳送到傳統的干燥氈上，傳送時纖維濃度為約20％。然后使用包括0.25％聚乙烯乙醇(PVA)溶液的噴涂起皺粘合劑，把纖維網傳送到Yankee干燥機的表面。在用刮粉刀將纖維網干皺之前，纖維濃度增加到估計為96％。刮粉刀有約25度的斜角，相對于Yankee干燥機固定則提供一個約81度的沖擊角。Yankee干燥機的運轉速度為約4m/s，干燥的未壓光紙在卷軸上形成1層紙幅。
將三個1層紙幅進行離線重繞操作，形成3層紙幅，隨后把它轉換為3層薄紙制品，產品的總面積為約210平方毫米。
通過同時展開3個1層紙幅，即可制成3層紙幅。展開薄頁紙幅時，讓1層薄頁紙幅通過位于硬橡膠(肖氏硬度60)輥與包括80個0.26mm高橢圓壓花元件的鋼輥之間的印花輥隙。隨后，將一系列薄頁紙幅并置在一起，讓三個并置薄頁紙幅通過兩個鋼壓光輥之間的壓光輥隙，對應的總壓力為13440N，壓光輥相互施加的壓力在每厘米接觸長度上為160N。
隨后，3層紙幅轉化成3層薄紙制品。展開三層薄頁紙幅，讓其在折疊前經過壓花工序。從邊緣向內約15mm的薄紙制品頁邊空白處，按照公布于1995年10月19日的WO 95/27429所說明的工序進行壓花。薄紙制品表面區域的主要部分(例如，15mm頁邊空白內的所有表面區域)沒有壓花。通過以下方式進一步裝飾薄紙把商標名稱壓花在先前未壓花區域的一小塊區域上，也可在以先前未壓花區域壓花而添加上四個裝飾性葉子圖案。
在折疊前，通過兩道工序應用方法把洗液印涂在3層薄頁紙幅的每個外表面上。洗液是di-hard牛脂二乙基酯二甲基氯化季銨的含水溶液。讓3層薄頁紙幅通過兩個連續印花點，印花完成，每個印花點包括帶圖案的韌皮纖維輥和橡膠襯背輥對。
韌皮纖維輥的被雕刻單元體積為約3ml/m2，經設計用洗液填充雕刻單元的封閉供應室為其提供洗液。韌皮纖維輥和襯背輥之間有0.35mm的間隙，讓3層纖維網通過此間隙，使洗液分布到與韌皮纖維輥接觸的表面上。然后讓薄頁紙幅通過配有相同韌皮纖維輥/橡膠輥對(輥隙為0.35mm)的第二印花點。輥對的安排應讓第二韌皮纖維輥接觸未帶洗液的表面，將洗液傳送到該表面上。這種安排對于為每3層薄紙成品干重上轉移了0.45％活性季銨化合物。
通過上述方法獲得的薄紙基重為54g/m2，總厚度為0.35mm，每層厚度為0.12mm，濕破裂強度為250g，PSS參數為620微米。
任何共同轉讓的專利和專利申請都引入本文以供參考。
權利要求
1.利用薄頁紙幅制造薄紙制品的方法，所述方法包含以下步驟-讓所述薄頁紙幅通過在第一和第二壓花輥之間形成的壓花輥隙，其中至少一個所述壓花輥每平方厘米包含至少30個壓花元件，-讓所述薄頁紙幅通過在第一和第二壓光輥之間形成的壓光輥隙，其中所述第一和所述第二壓光輥與所述薄頁紙幅接觸，其接觸長度在平行于所述第一壓光輥的軸線方向測量，所述第一和所述第二壓光輥對所述紙幅施加的壓力為每厘米所述接觸長度至少50N。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述第一和所述第二壓光輥施加于所述紙幅的壓力為每厘米所述接觸長度至少75N。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于至少一個所述壓花輥每平方厘米包含至少50個壓花元件。
4.如前述任一項權利要求所述的方法，其特征在于所述壓花元件的高度小于0.5mm。
5.如前述任一項權利要求所述的方法，其特征在于所述第一壓花輥具有包含橡膠材料的紙幅接觸表面，所述第二壓花輥具有包含硬金屬的紙幅接觸表面。
6.如前述任一項權利要求所述的方法，其特征在于在所述薄頁紙幅通過壓花輥隙的所述工序之后，執行讓所述薄頁紙幅通過壓光輥隙的所述工序。
7.如前述任一項權利要求所述的方法，其特征在于該方法還包括把洗液涂于薄頁紙幅的工序。
8.如前述任一項權利要求所述的方法，其特征在于該方法還包括優選通過壓花連接各層薄頁紙幅來形成多層薄紙制品的工序。
9.如前述任一項權利要求所述的方法，其特征在于該方法還包括切割紙張以提供薄紙制品的工序。
10.按照前述任一項權利要求的方法制造的薄紙制品。
11.按照權利要求10的薄紙制品，該薄紙制品包含三層。
全文摘要
本發明涉及薄紙，尤其是面巾紙和一次性手帕。本說明書要求保護和描述了使用薄頁紙幅制造薄紙制品的方法，該方法包括以下步驟－讓薄頁紙幅通過在第一和第二壓花輥之間形成的壓花輥隙，其中至少一個壓花輥每平方厘米至少包含30個壓花元件；－讓薄頁紙幅通過在第一和第二壓光輥之間形成的壓光輥隙，其中第一和第二壓光輥與薄頁紙幅接觸，其接觸長度在平行于第一壓光輥的軸線方向測量，該壓光輥對薄頁紙幅施加的壓力為每厘米接觸長度的至少50N。本說明書還要求保護按照上述方法制造的薄紙制品。
文檔編號D21G1/00GK1491159SQ02804617
公開日2004年4月21日 申請日期2002年2月15日 優先權日2001年2月16日
發明者克勞斯·希爾比希, 馬塞爾·卡雷爾·內利斯·利普利杰, 霍斯特·阿爾弗雷德·賴因海默, 卡雷爾 內利斯 利普利杰, 阿爾弗雷德 賴因海默, 克勞斯 希爾比希 申請人:寶潔公司