專利名稱：張力可激活的基片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用戶可從第一個強度性質(zhì)激活到第二個強度性質(zhì)的柔韌性基片。
背景技術(shù)：
無紡基片，尤其是薄頁紙，是本領(lǐng)域眾所周知的。薄頁紙一般用作面巾紙、衛(wèi)生紙、紙巾、餐巾紙和擦拭用紙。最近，無紡合成物已作為洗膚撲拍在淋浴中時使用，且可用作一次性拖把頭清潔地板和其它硬表面。相應的身體洗滌用品已公開在下列專利文件中已授權(quán)美國專利5,650,384號(于1997年7月22日授予Gordon等人)和普通專利申請WO 98/15262、WO 99/25318、WO 99/06793，所有這些專利都已普通轉(zhuǎn)讓，引入本文以作參考。具有一次性無紡基片的拖把的實例可援引已普通轉(zhuǎn)讓美國專利6,101,661號，于2000年8月15日授予Polieicchio等人和于1999年5月4日授予Kingry等人的美國專利Des.409,343號，二者引入本文以作參考，以及由即時受讓人作為Swiffer拖把銷售的拖把。具有離散孔的無紡基片也可援引在1999年4月20日授予Trokhan的已普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,895,627號，該專利引入本文以作參考。在Sherry名下的1998年3月26日出版的普通轉(zhuǎn)讓專利-WO 98/11813中也公開了一種具有可潤濕的清潔墊的清潔用具，該專利引入本文以作參考。
長期以來，薄頁紙制造領(lǐng)域的一個目標是制造具有較低密度、也稱為具有較大體積的薄頁紙。在本領(lǐng)域中，通過降低密度來改善薄頁紙的一種最早的嘗試可見于1967年1月31日授予Sanford等人的普通轉(zhuǎn)讓的美國專利3,301,746號中，該專利引入本文以作參考。Sanford等人公開了通過空氣干燥的薄頁紙，其總密度比常規(guī)壓氈干燥的薄頁紙顯著地降低。1980年3月4日授予Trokhan的美國專利4,191,609號公開了對低密度、通過空氣干燥的紙的改良，該專利引入本文以作參考。該專利公開了用雙軸交錯低密度帶模式制備紙可以提高柔韌性。
另一系列普通轉(zhuǎn)讓的專利描述了通過使用具有光敏樹脂的帶子來制造低密度紙。該技術(shù)給制造方法提供了以前所無法達到的柔韌性。包含這樣技術(shù)的專利可舉例如下1985年7月16日授予Trokhan的已普通轉(zhuǎn)讓的美國專利4,529,480號，1987年1月20日授予Trokhan的4,637,859號，1994年11月15日授予Smurkoski等人的5,364,504號，1996年6月25日授予Trokhan等人的5,529,664號，1997年10月21日授予Rasch等人的5,679,222號，1998年2月3日授予Ayers等人的5,714,041號，和1999年5月25日授予Trokhan的5,906,710號，這些專利都引入本文以作參考。
旨在獲得低密度薄頁紙的另一技術(shù)描述在1999年8月3日授予Farrington，Jr等人的美國專利5,932,068號中。該專利的目的是制備沒有皺折的低密度薄頁紙。
然而，上述薄頁紙的任一專利都向使用者提供了僅具有一組強度性質(zhì)的薄頁紙。強度性質(zhì)包括但不限于密度、厚度、摩擦系數(shù)、體積(按單位面積計)、表面積(按單位面積計)和空隙體積。
更尤其是，先前發(fā)明的薄頁紙僅具有一個總密度或堆積密度。一旦制造加工完成，使用者就不能顯著地影響薄頁紙的密度。然而，有時使用者可能希望薄頁紙具有不同于在購買時的初始密度的密度。例如，為了裝運和貯存，使用者可能希望薄頁紙具有較高的密度，而對于最終的使用，可能又希望薄頁紙具有較低的密度。要是這樣，消費者就可方便地擁有一片薄頁紙，其以第一種密度呈現(xiàn)但能轉(zhuǎn)化成第二種顯著較低的密度。
同樣，使用者可能希望薄頁紙從第一種體積轉(zhuǎn)化成第二種體積和/或厚度。第二種體積和/或厚度可大于第一種。體積和/或厚度的增加可提供第一和較小的體積和/或厚度所具有的、在消費者使用之前便于運送和貯存的益處。在使用時，消費者可將薄頁紙激活至第二個較大的體積和/或厚度。這樣體積和/或厚度的增加可帶來益處，例如體積和/或厚度的增加將為使用者的手在使用時提供保護。當產(chǎn)品用作衛(wèi)生紙或用于清潔其它表面時這尤其有利。
同樣，一旦制造過程完成，使用者典型不能顯著改變薄頁紙的表面積。這里所用術(shù)語“表面積”是指薄頁紙總的表面積，從地形學上考慮—也包含了夾在單位面積平面投影內(nèi)間的薄頁紙的表面積。該表面積的量一般大于通過測定薄頁紙的投影平面尺寸而獲得的表面積。使用者可能希望第一種表面積用于運送和貯存，第二種表面積用于使用。
同樣，使用者可能希望薄頁紙具有多個供清潔用的暴露邊緣。這些邊緣提供刮擦作用以除去待清潔物質(zhì)。當用作衛(wèi)生紙或其它清潔用具時，這可能是尤其有利的?？梢韵嘈牛景l(fā)明的薄頁紙通過激活提供的表面積越大，最終產(chǎn)生的清潔用表面積越多。尤其是，狹縫的每個邊緣都給被清潔面刮擦外物提供了一個機會。外物可收集在狹縫之間的空隙中以備進一步清除。清潔效力的這種改善可表現(xiàn)為薄頁紙的摩擦系數(shù)增加。
同樣，如果本發(fā)明薄頁紙用作衛(wèi)生紙，可以預見，激活后具有的高空隙體積將改善沖洗性能。在本領(lǐng)域中，制備沖洗性能改良的衛(wèi)生紙的一個嘗試可見于在1997年7月29日授予Tseng的美國專利5,652,035號中，該專利公開了一種被分成四象限的衛(wèi)生紙。對角相對的象限具有平行的狹縫。這種薄頁紙具有兩對呈對角相對的象限。每對具有狹縫，這些狹縫與對角相對的象限中的狹縫相互平行，并且與相鄰象限中狹縫互相垂直。雖然這種排列可改善沖洗性能，但是其不能讓消費者通過施加拉力來方便地激活薄頁紙。當使用者抓住薄頁紙并將其撕開時，與拉力線垂直的狹縫往往會打開薄頁紙，而與拉力的施加方向平行的狹縫一般不能伸展。這種薄頁紙不能如下文所述那樣被適當?shù)丶せ睢?br> 1975年7月15日授予Gaisser的普通轉(zhuǎn)讓的美國專利3,895,128號公開了一種可加入烘干機中用作織物軟化物的織物調(diào)理制品，該專利引入本文以作參考。1976年3月16日授予McQueary的普通轉(zhuǎn)讓的美國專利3,944,694號和1976年5月11日授予McQueary的專利3,956,556號都公開了在其中具有狹縫和穿孔的織物調(diào)理制品。這些織物調(diào)理制品還用作加入烘干機中的織物軟化物。狹縫和穿孔的目的是讓空氣經(jīng)過織物調(diào)理制品，這樣在用作加入烘干機中的織物軟化物時能防止排氣阻塞。如果本發(fā)明基片用作加入烘干機中的織物軟化物，在使用時激活基片將提供具有低密度/高空隙體積的基片，這尤其適于在烘干機中使用期間讓氣流從其中通過。
狹縫技術(shù)的另一種應用可見于1997年9月16日授予Goodrich等人的美國專利5,667,871號中。Goodrich等人使用例如70磅(32千克)的天然牛皮紙來形成填充材料。該材料用于填充包裝或同類物品的空腔。同樣，1994年11月22日授予Maida等人的美國專利5,365,819號提出了一種使用多個狹縫形成包裝材料的方法。這些狹縫容許材料膨脹成既能承重又具有彈性的三維形狀。
狹縫技術(shù)的另一實例描述在1994年12月20日授予Schuld等人的美國專利5,374,381號中。Schuld等人提出了特別適用于加濕器的蒸發(fā)部件或蒸發(fā)筒。該部件包括多層狹縫以及吸墨紙制成的膨脹過的燈芯式材料。由一個金屬層或其它框架來提供結(jié)構(gòu)強度。
本發(fā)明基片可用作衛(wèi)生衛(wèi)生紙、面巾紙、紙巾、餐巾紙、抹布、海綿、擦洗紙、洗膚撲、身體洗品、濾紙、口罩、枕頭材料、墊子、絕緣材料、包裝材料、繃帶、傷口敷料、加入烘干機中的織物軟化物，吸收制品例如尿布、衛(wèi)生巾或棉塞的核心部件，戶外使用的排水介質(zhì)、植物用鋪墊等。不考慮其最終用途，本基片也可在使用時或者在制造過程中的某個中間點被激活。
發(fā)明概述本發(fā)明包括一般是平面的薄頁紙基片。本發(fā)明薄頁紙可包含纖維質(zhì)和/或合成纖維。本發(fā)明薄頁紙具有一定模式的弱線。這些弱線可具有主軸。這些弱線可處理成網(wǎng)紋，可具有相同的長度和節(jié)距，或者可包括不同的尺寸和形狀。弱線的主軸可以是直的、平行的和/或朝向一個共同方向。弱線還可以是曲線，并且以不同的對角線關(guān)系定向。
本發(fā)明薄頁紙可在張力下被塑性激活。激活方向一般可與弱線的主軸垂直。經(jīng)過激活，本發(fā)明薄頁紙可從第一個強度性質(zhì)轉(zhuǎn)化成第二個強度性質(zhì)。例如，經(jīng)過激活，薄頁紙的Z方向厚度將會增加。
附圖簡述附

圖1是本發(fā)明薄頁紙在激活前具有直的、平行且單側(cè)偏移的狹縫時的上端局部俯視圖。附圖1中的狹縫是在制造過程中作為低基基重區(qū)域制成的。
附圖2是附圖1所示薄頁紙激活后的上端局部俯視圖。
附圖3是本發(fā)明薄頁紙在激活前有直的、平行且單側(cè)偏移的狹縫的上端局部俯視圖，其中附圖3薄頁紙的狹縫具有可辨認的寬度。附圖3中的狹縫是在制造過程中作為低基重區(qū)域制成的，但是具有大于附圖1相應狹縫的基重基重。
附圖4是附圖3所示的薄頁紙激活后的上端局部俯視圖。
附圖5是本發(fā)明薄頁紙在激活前有直的、平行且單側(cè)偏移的狹縫的上端局部俯視圖，其中附圖5薄頁紙的狹縫具有可辨認的寬度。附圖3中的狹縫是在制造期間作為低基重基重區(qū)域制成的，并且其長度是附圖3中狹縫長度的一半。
附圖6是附圖5所示的薄頁紙激活后的上端局部俯視圖。
附圖7是本發(fā)明薄頁紙在激活前有直的、平行且單側(cè)偏移的狹縫的的上端局部俯視圖。附圖7薄頁紙的基片是Charmin Ultra型衛(wèi)生紙，紙的反面朝向觀察者。附圖7的薄頁紙是用回轉(zhuǎn)式縱切刀制成的。
附圖8是附圖7所示的薄頁紙激活后的上端局部俯視圖。
附圖9是具有斷裂正弦曲線圖案的狹縫的薄頁紙的上端局部俯視圖。附圖9薄頁紙的所示是CharminUltra型衛(wèi)生紙，紙的反面朝向觀察者。附圖9的薄頁紙是用激光切刀制得的。
附圖10是附圖9所示的薄頁紙激活后的上端局部俯視圖。
附圖11是本發(fā)明薄頁紙具有以兩側(cè)交替回紋狀圖案交織形成的狹縫的上端局部俯視圖。附圖11薄頁紙的基片是Charmin Ultra型衛(wèi)生紙，紙的反面遠離觀察者。附圖11的薄頁紙是用激光切刀制得的。
附圖12是附圖11所示的薄頁紙激活后的上端局部俯視圖附圖。
13A是附圖1至2所示的薄頁紙激活后的反應負載伸長率曲線。附圖13A還給出了對激活福特—吉姆斯公司(Fort James Corporation)生產(chǎn)的Quilted Northern Ultra衛(wèi)生紙和Brawny紙巾以及科姆貝萊—克拉克公司(Kimberly Clark Corporation)生產(chǎn)的Kleenex面巾紙的反應。
附圖13B是附圖13A具有壓縮應變刻度的的負載伸長率曲線。
附圖14的負載伸長率曲線顯示了附圖3至4所示薄頁紙激活后的反應。
附圖15的負載伸長率曲線顯示了附圖5至6所示薄頁紙激活后的反應。
附圖16是表明對激活附圖7至8所示薄頁紙的反應的負載伸長率曲線。
附圖17是表明對激活附圖9至10所示薄頁紙的反應的負載伸長率曲線。
附圖18是表明對激活附圖11至12所示薄頁紙的反應的負載伸長率曲線。
附圖19是附圖13A至13B所示的負載伸長率曲線的帶寬的圖。
附圖20是附圖14所示的負載伸長率曲線的帶寬的圖。
附圖21是附圖15所示的負載伸長率曲線的帶寬的圖。
附圖22是附圖16所示的負載伸長率曲線的帶寬的圖。
附圖23是附圖17所示的負載伸長率曲線的帶寬的圖。
附圖24是附圖18所示的負載伸長率曲線的帶寬的圖。
附圖25是附圖19所示的本發(fā)明樣本和先前技術(shù)樣本的帶寬的圖。
附圖26是可用于制備本發(fā)明薄頁紙中的狹縫的旋轉(zhuǎn)刀的透視圖。
附圖27是狹縫圖案的上端示意俯視圖，顯示了用于分析的尺寸。
附圖28是薄頁紙和壓盤的上部的示意俯視圖，顯示如何進行厚度測定。
附圖29A是具有垂直于第一個和第二個方向的狹縫的薄頁紙的上端局部頂視圖，其中在第一個方向中的狹縫的長度大于在第二個方向中的狹縫的長度。
附圖29B是具有朝向第一個方向的直線狹縫和插入直線狹縫當中的曲線狹縫的薄頁紙的上端局部頂視圖。
附圖30A是在摩擦系數(shù)測試方法中使用的探針的底部的示意俯視圖。
附圖30B是附圖30A所示探針的沿著線30B至30B的垂直剖視圖。
發(fā)明詳述參考附圖1至12，本發(fā)明包括柔韌性的肉眼可見的平面基片。下文在第一個實施方案中作為薄頁紙40描述本發(fā)明基片，但是應當理解，另外的實施方案和材料也在本發(fā)明范圍內(nèi)。薄頁紙40的薄片具有加工方向和與其呈正交的加工垂直方向。概括來說，這兩個方向限定了XY平面和與XY平面正交的Z-方向。薄頁紙40可具有任何不確定的長度。應當理解，盡管用矩形薄頁紙40來舉例說明，但是其它形狀例如圓形、規(guī)則和不規(guī)則的多邊形都包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。
薄頁紙40包含多條在Z-方向上基本上或完全穿過薄頁紙40的厚度延伸的弱線42。弱線42可以是狹縫44、切口、穿孔、小孔、基重顯著減少的區(qū)域或薄頁紙40中的任何其它人工產(chǎn)物，當如下所述被激活時，它們使得薄頁紙形成基本上連續(xù)的網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，并且具有分散在整個網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)中的孔。
激活薄頁紙40是指薄頁紙40的一個或多個強度性質(zhì)中的塑性變化。為了激活薄頁紙40，通過施加拉力使其在拉力作用下伸長。所施加的拉力一般可與弱線42的主軸垂直，這樣可獲得最大伸長率。
在激活期間，薄頁紙被張力塑性延展。張力存在于這樣的方向上，該方向具有的矢量分量垂直于、且優(yōu)選地同一地垂直于弱線42的主軸。塑性延展是指出于對施加的張力的反應，薄頁紙40在長度或厚度上持久地增加。當施加的拉力解除后，增加的長度可多少有幾分松弛，但是薄頁紙40不會回到其最初長度。
薄頁紙40可以是纖維質(zhì)制成的，并且用已知的制造技術(shù)進行過常規(guī)干燥或空氣干燥。薄頁紙40可具有恒定的或可變的基重和/密度，下文描述了特別優(yōu)選的多基重實施方案。本發(fā)明薄頁紙40可依據(jù)下列普通轉(zhuǎn)讓的美國專利制得1985年7月16日授予Trokhan的4,529,480號；1987年1月20日授予Trokhan的4,637,859號；1994年11月15日授予Smurkoski等人的5,364,504號；1996年6月25日授予Trokhan等人的5,529,664號；1997年10月21日授予Rasch等人的5,679,222號；1998年2月3日授予Ayers等人的5,714,041號；1999年5月25日授予Trokhan的5,906,710號；1999年11月9日授予Weisman等人的5,980,691號；1996年8月27日授予Phan的5,549,790號；1996年9月17日授予Trokhan等人的5,556,509號；1996年12月3日授予Ampulski等人的5,580,423號；1997年3月11日授予Phan的5,609,725號；1997年5月13日授予Trokhan等人的5,629,052號；1997年6月10日授予Ampulski等人的5,637,194號；1997年10月7日授予McFarland等人的5,674,663號；1997年12月2日授予Ampulski等人的5,693,187；1998年1月20日授予Trokhan等人的5,709,775號；1998年7月7日授予Ampulski等人的5,776,307號；1998年8月18日授予Ampulski等人的5,795,440號；1998年9月29日授予Phan的5,814,190號；1998年10月6日授予Trokhan等人的5,817,377號；1998年12月8日授予Ampulski等人的5,846,379號；1999年1月5日授予Ampulski等人的5,855,739號；1999年1月19日授予Ampulski等人的5,861,082號；1999年2月16日授予Trokhan等人的5,871,887號；1999年4月27日授予Ampulski等人的5,897,745號；1999年5月18日授予Ampulski等人的5,904,811號；和2000年4月18日授予Ampulski等人的6,051,105號，所有這些專利都引入本文以作參考。
或者，本發(fā)明薄頁紙可制成沒有皺折的紙。制成的沒有皺折的薄頁紙在1999年8月3日授予Farrington，Jr.等人的美國專利5,392,068號中可見闡述。
如果所選的用于本發(fā)明的薄頁紙40包括如下所述的多個密度或多個基重，并且是空氣干燥的，則在制造期間技術(shù)之一可能希望使用微孔干燥將水分從薄頁紙40中除去。在微孔干燥中，將一個限流器置于干燥氣流流經(jīng)的通路上。微孔介質(zhì)具有的孔比被干燥的薄頁紙40的空隙還要小。微孔干燥可按照下列普通轉(zhuǎn)讓的專利(引入本文以作參考)來進行1994年1月4日授予Ensign等人的美國專利5,274,930號；1995年8月1日授予Ensign等人的5,437,107號；1996年7月30日授予Ensign等人的5,539,996號；1996年12月10日授予Ensign等人的5,581,906號；1996年12月17日授予Ensign等人的5,584,126號；1996年12月17日授予Ensign等人的5,584,128號；1997年5月6日授予Ensign等人的5,625,961號；1999年6月15日授予Trokhan等人的5,912,072號；1999年8月24日授予Ensign等人的5,942,322號；2000年2月8日授予Stelljes等人的6,021,583號；和2000年8月22日授予Ensign等人的6,105,276號。
或者，如上所述，整體或部分是非纖維質(zhì)制成的也包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明基片可包含纖維質(zhì)纖維、合成纖維及其混合物。用于生產(chǎn)本發(fā)明無紡纖維的一種合適的裝置描述在1999年4月20日授予Trokhan等人的普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,895,623號中，該專利引入本文以作參考。
更詳細地檢查本發(fā)明薄頁紙，會發(fā)現(xiàn)該薄頁紙具有多條弱線42。在下文中將弱線42作為狹縫44詳細地討論，但是應當認識到，本發(fā)明不受此限制。弱線42可包含穿孔、小孔等。本文所用的穿孔包括薄頁紙中的不連續(xù)性或間斷，其并不總是穿越薄頁紙的Z-方向厚度，并且在XY平面內(nèi)基本上是一維的。穿孔可通過切割薄頁紙中的纖維或通過將纖維持久地壓縮/變形來形成。狹縫具有看得清的第一個方向，并且基本上是直線，該直線在垂直方向上有小的看得清的尺寸。狹縫完全穿越薄頁紙40的Z-方向厚度延伸。狹縫44和穿孔可基本上成直線或曲線。相反，小孔是另一類型的弱線。小孔在X和Y方向上都具有可辨別的尺寸。小孔可視為是部分或完全地穿透薄頁紙40的厚度的孔洞。因此，盲孔和通孔都包括在小孔內(nèi)。穿孔、狹縫44、小孔或其它弱線42可形成網(wǎng)紋。在弱線42之間是紋間面48。經(jīng)過激活，紋間面48變成限定薄頁紙體積的網(wǎng)格。
為討論之便，將狹縫44的方向視為在加工方向上，但是應當認識到，狹縫44的方向也可以是在加工垂直方向上，或者是相對于加工方向及其垂直方向成一定角度關(guān)系?；蛘?，薄頁紙40可在加工方向及其垂直方向上都有狹縫44。狹縫44可以彼此單側(cè)偏移。當狹縫44單側(cè)偏移時，一個狹縫的末端不會達到相鄰的與狹縫44的主軸垂直的狹縫的末端。狹縫44或者可從相鄰的狹縫44作兩側(cè)偏移，或者與相鄰的狹縫44排成一行。
參考附圖27，使用下列符號來描述本發(fā)明的圖案L是狹縫44的長度。
A是激活前狹縫44的寬度。狹縫的寬度接近零，或者對于寬度無限小的狹縫，視為零。
D是在長度方向上相鄰狹縫44之間的距離。
W是在寬度方向上相鄰狹縫之間的距離，也就是紋間面48的寬度。狹縫長度L一般大于狹縫之間的距離D，這樣在張力下激活時可獲得較大的伸長率。
格子單位被視為最小可重復單位，它可以相互拼接在一起以形成紋間面48與弱線42的XY面上的圖案。
Imx是在狹縫44長度方向上的格子單位的長度，并且在數(shù)學上等于L+D之和。
Icx是在寬度方向上的格子單位的長度，并且在數(shù)學上等于2W+2A之和。
Nm是在長度方向上基片的格子單位的數(shù)目。
Nc是在寬度方向上基片的格子單位的數(shù)目。
狹縫的長度L控制激活時孔的尺寸。因此，狹縫的長度L將影響在寬度方向上的總伸長率。相鄰狹縫之間的距離W限定紋間面48的寬度，并控制在激活時在Z-方向上的膨脹量以及薄頁紙40的一般外觀。在激活前狹縫寬度A一般可設(shè)為零。該寬度對Z-方向膨脹有一些貢獻，并提供特定類型的網(wǎng)格。例如，可能希望狹縫44發(fā)揮傾倒作用以除去外物、污垢等。狹縫之間的距離D控制寬度方向上的拉伸強度。狹縫之間的距離W控制Z-方向膨脹、長度方向上的拉伸強度，并將影響在激活時任何狹縫或紋間面48的尺寸。在激活時，這樣的紋間面48將與基片平面成大約45度。
下述比例影響本發(fā)明薄頁紙在激活時的作用和性質(zhì)。L/W是狹縫長度與相鄰狹縫44之間距離—指與狹縫44主軸垂直的方向上的距離的比例。L/W比例控制在激活時薄頁紙不透明面積或透明面積的大小。較低的L/W比例導致在激活時較大的不透明性，而較高的L/W比例將導致在激活時較大的開口面積以及因此較小的不透明性。
L/D是狹縫長度與相鄰狹縫44之間的在與狹縫44平行的方向上的距離的比例。L/D比例是控制發(fā)生結(jié)構(gòu)斷裂前垂直于狹縫44主軸方向的伸長率大小的一個因子。較低的L/D比例導致結(jié)構(gòu)斷裂前垂直于狹縫44方向的較小的伸長率，而較高的L/D比例導致可獲得較大的伸長率。
如果紋間面的寬度W太小，薄頁紙40在激活期間將沒有足夠的強度，并且在激活時有可能裂成碎片?；蛘撸绻y間面的寬度太大，激活可能需要過大的拉力。類似地，相鄰狹縫44之間的距離D太小，薄頁紙40在激活時也有可能撕裂。
A/W是狹縫寬度與相鄰狹縫44之間的在與狹縫44主軸垂直的方向上的距離的比例。A/W是控制激活前薄頁紙的開口面積大小的一個因子。較低的A/W比例導致在激活前較小的薄頁紙開口面積以及因此較大的不透明面積，而較高的A/W比例導致在激活前較大的開口面積。
雖然狹縫44具有在第一個方向上的長度L，但是應當認識到，薄頁紙40一般是在垂直于該長度L或狹縫44主軸方向上被激活。因此，薄頁紙40的長度一般是與狹縫44的長度L垂直方向上的長度。狹縫44或薄頁紙40的寬度與狹縫44的長度方向垂直。
下表1給出了關(guān)于附圖1至＝8的實施方案的上述參數(shù)的已知取值范圍。在第一個和第二個方向上取的不同格子單位的數(shù)目與薄頁紙40的圖案復雜程度成正比。在一個簡單實例中，精心制成的圖案可以在整個薄頁紙上具有一個格子單位。
表1
參考附圖9至12，示例說明了本發(fā)明薄頁紙40的另外的實施方案。該實施方案說明了相對于加工方向及其垂直方向有一定角度的弱線42。這種安排提供的益處是，可通過在與加工方向、加工垂直方向或與其成斜角關(guān)系的方向上的張力將薄頁紙激活。這種安排的益處還有，對于多層薄頁紙，產(chǎn)生了顯著的片層相互作用?？梢韵嘈牛?jīng)過激活，通過多層疊片中相鄰層的相互作用，每一層的嚙合頂點將扣住并支撐上一層或者Z-方向的膨脹。
附圖9至10示例說明了具有正弦曲線且交錯的弱線42的薄頁紙40。如果適當選擇正弦曲線樣狹縫44，相鄰狹縫44可以在位相中、位相外180度或在中間相上?；蛘?，狹縫44可以是曲線，并代表圓、橢圓等的一部分。如果適當選擇曲線狹縫44，狹縫可以定位在相同方向上的凹面上、狹縫44也可交替地定位在相反的凹面上，或者定位在中間。這種安排也提供了如下益處，即可通過在加工方向、加工垂直方向或與其成斜角關(guān)系的方向上的張力來激活。激活時，正弦曲線圖案在紋間面48的邊緣上提供了圓形曲線。這種安排提供的好處是，使用時沒有粗糙的點摩擦消費者?；蛘?，如附圖11至12所示，狹縫44無需平行。交替的狹縫44可以相對于相鄰的狹縫44和/或加工方向和/或加工垂直方向成一定角度方向。附圖11至12圖示表明了具有V形弱線42的薄頁紙42。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，也可以使用人字形弱線42這種圖案。
參考附圖29A和29B，圖示表明了兩種其它圖案。附圖29A的圖案可在方向82或方向84上被激活。預計在方向84上激活能提供比在方向82上更大的應變而不斷裂，即實現(xiàn)峰值負載。同樣，參考附圖29B，該圖案既包括半圓形弱線42，也包括直的、平行且單側(cè)偏移的弱線42。在垂直于直的且單側(cè)偏移的弱線42方向上的激活還涉及來自半圓形弱線42的貢獻。然而，在平行于直的弱線42方向上的激活僅涉及來自半圓形弱線42的應變貢獻。因此，預計與在平行于直的弱線42方向上的激活相比，在垂直于直的弱線42方向上的激活能夠產(chǎn)生更大的伸長率而不斷裂。因此，附圖29A至29B的實施方案使得使用者能夠根據(jù)使用時的所需性質(zhì)來選擇可采用的激活程度。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應當認識到，不同圖案的弱線42可在同一薄頁紙40中混雜。例如，一個格子單位可由直的、曲線的弱線42構(gòu)成，并包括狹縫44、小孔等。
下表2對本發(fā)明6個示例性的非限制性實施方案給出了狹縫44的尺寸和排布尺寸。這些尺寸是在激活前的第一個狀態(tài)的尺寸。
表2
仍然參考附圖1至12，圖示顯示了在激活之前和之后上述6種本發(fā)明薄頁紙40。在激活之前，薄頁紙40具有如在Z-方向上測定的第一個厚度。
Z-方向厚度的增加與在傳統(tǒng)的泊松效應理論下預計的結(jié)果相反，薄頁紙的Z-方向厚度反而增加了。在釋放所施加的拉力后，薄頁紙40沒有返回其初始厚度。此外，薄頁紙40還以大于在與施加的拉力平行方向上的伸長率的量或百分比在Z-方向上膨脹。因此，薄頁紙40表現(xiàn)出二維增大性質(zhì)。
因此，依據(jù)本發(fā)明可得到克服泊松效應缺陷的薄頁紙40。通過激活，本發(fā)明薄頁紙40在Z-方向上變厚，而不是在Z-方向上變薄。以這種方式可獲得極低密度的薄頁紙，其密度低于此前所能獲得的任一密度。
表3表明了在4個不同點激活對附圖27薄頁紙40的格子單位在厚度、激活方向上的長度、第二個方向上的長度以及表3所述薄頁紙40的格子單位的體積方面的影響。附圖3中的薄頁紙40具有如下尺寸L＝1.0厘米，D＝0.2厘米，W＝0.4厘米，且A＝0.02厘米。薄頁紙40的長度方向視為與所施加的拉力的方向平行。寬度方向視為與所施加的拉力的方向垂直。
表3
前面的描述涉及單層薄頁紙40實施方案。多層薄頁紙40實施方案也是可行的。在多層實施方案中，產(chǎn)品可由至少2層、且最高達任意適當數(shù)目的薄頁紙構(gòu)成。形成多層的薄頁紙基片可具有相同或不同的材料組成。例如，可采用三(或更多)層實施方案。這樣的實施方案可包含兩個外層和一個或多個中間層?？山o外層提供有以下特征對于使用者的皮膚來說是柔軟的、能有效地擦洗表面等。中間層可在激活時提供強度支撐或釋放清潔劑或其它功能性添加劑。此外，如本領(lǐng)域已知的那樣，一個或兩個外層可包含不具有弱線42的薄頁紙40。
如果選擇多層實施方案，可給這些層提供不同圖案的弱線42。例如，可給內(nèi)層使用那些圖案，在激活時它們能支撐上層、增大體積?？山o外層提供有舒適的觸感或能高效地擦洗特定目標表面的圖案。下表4給出了多層薄頁紙片分析。測試具有平行單側(cè)偏移狹縫44的類似于附圖27所示的幾何學。在激活前狹縫44和薄頁紙40具有下述參數(shù)格子單位尺寸 薄頁紙片尺寸L1.65厘米 長度18.7厘米A0.09厘米 寬度15.1厘米D0.10厘米 層的數(shù)目5W0.24厘米dd0.033厘米表4
參考附圖26，薄頁紙40中的狹縫44或其它弱線42可以以任意合適的方式加工在薄頁紙40上。附圖26圖示說明了旋轉(zhuǎn)刀50，該旋轉(zhuǎn)刀可與支撐輥52對靠使用以將狹縫44加工在薄頁紙40上。旋轉(zhuǎn)刀50上的刀片式樣與薄頁紙中的狹縫44相對應。刀片之間的空間與薄頁紙中的紋間面48相對應。薄頁紙相對于旋轉(zhuǎn)刀移動，優(yōu)選地通過輥隙移動，狹縫44可以連續(xù)地加工。
或者，刀可以是平的，并將狹縫44沖印在薄頁紙40內(nèi)。這需要分批加工將狹縫44沖印在薄頁紙內(nèi)。然后薄頁紙相對于沖刀移動，或者將一個新的薄頁紙40置于該沖刀下。之后啟動沖刀，以如上所述的式樣壓出狹縫44，并留下紋間面48。
在一個更優(yōu)選的實施方案中，薄頁紙40的弱線42可包括低基重區(qū)域。薄頁紙40可具有多個基重，其中較高的基重留給紋間面48，較低的基重留給狹縫44或弱線42。
在一個優(yōu)選的實施方案中，薄頁紙包括多基重的紙，以狹縫44作為低基重區(qū)域，或至就簡化為小孔。為了制備多基重紙，需要提供具有直立突起的成形網(wǎng)線。在某些實施方案中，突起可具有至少為10的縱橫比，在其它實施方案中，至少為20的縱橫比，以及在某些其它實施方案中，至少為30的縱橫比。成形網(wǎng)線中的突起相當于弱線42，而突起之間的空間相當于紋間面48。在一個尤其優(yōu)選的方法中，薄頁紙40的高基重區(qū)域可具有一個高度，該高度是在垂直于成形網(wǎng)線平面的方向上的高度，并且小于或稍微大于突起的高度。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，低基重區(qū)域?qū)偤脙H僅能覆蓋并跨越突起，留下一個非常低的基重區(qū)域可在激活時變成小孔。這種安排提供了這樣的優(yōu)點，小孔邊緣的纖維還提供柔軟而不是粗糙的邊緣。人們相信這種柔軟部分是由激活時斷裂的纖維鍵帶來的。鍵的斷裂引起纖維的一個末端保持連接，另一個末端是自由的，即基本上是懸掛的。如果激活的薄頁紙40是用作表皮清潔用具例如衛(wèi)生紙或身體擦拭用紙時，這樣的柔軟性是特別理想的。對于多層產(chǎn)品，在狹縫44邊緣的纖維可嚙合相鄰層的相應纖維。相信這樣的嚙合有助于在激活后支撐上一層或者產(chǎn)品Z-方向的膨脹。
多基重紙可依據(jù)任何下列普通轉(zhuǎn)讓的美國專利制得1993年9月14日授予Trokhan等人的5,245,025號；1996年6月18日授予Trokhan等人的5,527,428號；1996年7月9日授予Trokhan等人的5,534,326號；1997年8月5日授予Trokhan等人的5,654,076號；1998年10月13日授予Phan等人的5,820,730號；1994年1月11日授予Phan等人的5,277,761號；1995年8月22日授予Phan等人的5,443,691號；1998年9月8日授予Phan等人的5,804,036號；1996年4月2日授予Trokhan等人的5,503,715號；1997年3月25日授予Phan等人的5,614,061號；1998年9月8日授予Phan等人的5,804,281號；1999年4月20日授予Trokhan等人的美國專利5,895,623號；和1999年5月4日授予Huston的5,900,122號，這些專利引入本文以作參考。
測試方法本發(fā)明的特征可如下所述。第一個特征是使用負載伸長率曲線上的峰值負載伸長率。峰值時的伸長率也稱為應變，是在兩個正交方向上測定的，一個方向是激活方向，即沒有斷裂的最大應變的方向另一個方向是其正交方向。這些方向可以分別與加工方向及其垂直方向一致。也要測定激活方向，例如加工方向、下述的帶寬70，它有關(guān)負載伸長率曲線與移動平均線一直到峰值點的相對關(guān)系的加工方向。測定激活之前和之后產(chǎn)品的體積和厚度以分別生成體積指數(shù)和厚度指數(shù)。本發(fā)明的特征還在于其摩擦系數(shù)和其在加工方向及其垂直方向上測定的柔韌性以及在加工方向及其垂直方向柔韌性的比例。
對于下述測試，除非另有說明，否則選擇并提供一個樣本。樣本包括薄頁紙40中的至少一個格子單位的弱線42圖案，并且一定與提供給消費者的一個格子單位一致。如果圖案是緊密分隔的，這樣在一個產(chǎn)品上存在多條弱線42，因此就提供一個產(chǎn)品作為樣本。例如，樣本可以是單片衛(wèi)生紙、單個清潔用具等。
達到峰值負載的伸長率測定是如下所述進行的。對于待測樣本，測定上述兩個方向。
使用拉伸測試器來測定負載伸長率曲線數(shù)據(jù)。拉伸測試器夾具尺寸至少與樣本寬度相等，其中所述寬度是在與測試方向成正交方向上的寬度。如果對于拉伸測試器來說樣本太大，可將其修剪至6平方英寸(15.24平方厘米)。如果樣本被修剪至6平方英寸(15.24平方厘米)，這部分測試樣本應當代表當在XY平面的任一方向上施加應力時獲得最大Z-方向改變的那部分樣本。拉伸測試器計量長度等于測試樣本長度的75％。讓樣本朝向第一個方向，在兩個方向上位于夾具的中心處，并夾緊。讓十字頭以每分鐘20英寸(50.8厘米)的恒定速度分開，并且以每秒20個數(shù)據(jù)點的取樣頻率記錄所得負載伸長率曲線。伸長率測試距離應當足夠大，以使得樣本達到峰值負載。
可用來自賓夕法尼亞費城的思文—愛伯特工具公司(Thwing-AlbertInstrument Company)的分析顯示軟件(5.3版本)進行記錄。該軟件記錄絕對負載相對于十字頭移動的數(shù)據(jù)。通過將負載除以在與測試方向成正交方向上的初始樣本寬度來將絕對負載標準化成克/厘米。通過將十字頭移動除以初始計量長度并乘以100來將十字頭移動轉(zhuǎn)化成應變百分比。從負載伸長率曲線上得到峰值應變或負載。將與峰值負載對應的伸長率作為所得應變記錄下來。在第二個方向上重復該操作。在每個方向上測定5個樣本，將所得樣本進行平均以獲得關(guān)于該特定方向的在峰值負載上的應變。通過簡單的除法獲得可以是在峰值負載的加工方向伸長率與在峰值負載的加工垂直方向伸長率的比值的應變比例。
下表5給出了不同的先前技術(shù)產(chǎn)品和本發(fā)明不同實施方案的在峰值負載的加工方向及其垂直方向的應變。典型地，先前技術(shù)的薄頁紙40一般在加工方向上具有較低的應變值。之所以這樣是因為在生成過程中，諸如皺折、急速傳遞或潤濕微收縮等縮短典型地發(fā)生在加工方向上。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應當認識到，狹縫44的長度和寬度方向和/或薄頁紙40的長度和寬度方向無需與加工方向及其垂直方向一致。然而，這些方向一致是眾所周知的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，為了方便起見在下述實施例中將予以采用。
然而，在本發(fā)明中，狹縫44可具有并且一般具有與加工垂直方向平行的主軸。狹縫44的這樣的取向使得能夠在加工方向上激活。該取向是優(yōu)選的，因為其使得在加工垂直方向上的偶然激活不太可能發(fā)生。偶然激活可在例如分發(fā)期間發(fā)生。
如表5所示，本發(fā)明薄頁紙40可具有至少30％、在某些實施方案中至少60％、在其它實施方案中至少90％、在一些其它實施方案中至少120％、在其它有些實施方案中至少150％的加工方向應變。同樣，本發(fā)明提供了比先前技術(shù)所能得到的應變比例大接近一個數(shù)量級的應變比例。應變比例是在兩個正交方向上的在峰值負載的應變的比例。這兩個正交方向可以與加工方向及其垂直方向一致。應變比例可以為至少2，在某些實施方案中至少為4，在其它實施方案中至少為6。
表5
參見圖附圖13A至18，圖示說明了依據(jù)先前技術(shù)和本發(fā)明的代表性負載伸長率曲線。這些負載曲線說明了用本發(fā)明獲得的在較小峰值負載值的伸長率比用先前技術(shù)獲得的伸長率大到什么程度。
如下所述測定第二個參數(shù)帶寬70。使用移動平均技術(shù)使上述達到峰值負載的負載伸長率曲線光滑。將前3％的應變省略以消除噪音。將每3個連續(xù)的數(shù)據(jù)點平均在一起以使曲線光滑，這樣在給定數(shù)據(jù)點的移動平均值等于僅挨著該數(shù)據(jù)點之前和之后的數(shù)據(jù)點的平均值。
參考附圖19至24，通過從移動平均值減去負載然后除以峰值負載來從每個數(shù)據(jù)點得到以平滑曲線上面和下面的峰值負載百分比表示的偏差大小。在附圖19至24中，X-軸代表移動平均曲線。將大于(在曲線圖上面的)移動平均值的所有點再次平均在一起以產(chǎn)生帶寬70的上限。同樣，將小于(在曲線圖下面的)移動平均值的所有點平均在一起以產(chǎn)生帶寬70的下限。帶寬70定義為上限和下限的絕對值的總和。
可使用來自華盛頓的雷德蒙微軟公司的Excel軟件或任何其它本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的電子制表軟件。如下表6所示，可將從負載伸長率曲線得到的數(shù)據(jù)點制成欄表形式。第一欄提供了在每個數(shù)據(jù)點的應變。對于本發(fā)明薄頁紙40，整個負載伸長率曲線可產(chǎn)生200個或更多關(guān)于先前技術(shù)的數(shù)據(jù)點，和1200個或更多關(guān)于本發(fā)明產(chǎn)品的獨立的數(shù)據(jù)點。然而，僅考慮達到峰值負載的數(shù)據(jù)點。因此，使用n個數(shù)據(jù)點，其中n在200或更高數(shù)量級上。應當注意，先前技術(shù)樣本一般表現(xiàn)出較少的數(shù)據(jù)點，其在20或更高數(shù)量級上。
表6中的第一欄是應變。應當注意，當在負載欄上的第n個數(shù)據(jù)點等于在負載伸長率曲線上的峰值數(shù)據(jù)點時，下表6就結(jié)束了。第二欄是與第一欄中的每個應變相對應的負載。第三欄是第二欄中每連續(xù)3個數(shù)據(jù)點的負載的移動平均值。對于應變曲線上的每個點，移動平均值考慮的是緊挨著應變曲線上一個特定點前面和后面的數(shù)據(jù)點。第四欄代表在任何特定點的相對于移動平均值的負載偏差。這樣的偏差是這樣得到的從第三欄的值減去第二欄的值，然后將該差值除以第二欄中的峰值負載。第五欄代表從第四欄取的所有正值。將這些值平均在一起以得到帶寬70的上限。第六欄代表從第四欄取的所有負值。將這些值平均在一起以得到帶寬70的下限。
表6
參考附圖19至25，可使用移動平均值將光滑的負載伸長率曲線作為直線和水平線繪圖。如帶寬的上限和下限那樣，將以相對于移動平均值的峰值負載差值的百分比表示的偏差制表。
從下表7中可以看出，先前技術(shù)一般表現(xiàn)出顯著小于本發(fā)明的帶寬70。優(yōu)選地，在某些實施方案中，本發(fā)明具有至少0.5的帶寬70，在其它實施方案中具有至少0.7的帶寬70，在其它一些實施方案中，具有至少0.9的帶寬70?？梢韵嘈?，本發(fā)明帶寬70較大是由于線斷裂的增加，從而負載攜帶能力也受到降低所致，因為大的紋間面48(而不是單個的纖維)發(fā)生了斷裂。
表7
Z-方向厚度和樣本體積是如下所述測定的。將預測定的未激活樣本置于平坦的水平參考面上。薄頁紙40用最大的內(nèi)切正方形表示。提供具有0.015英寸(0.0381厘米)厚度的平的正方形302型不銹鋼壓盤。壓盤60的尺寸和面積是上述內(nèi)切正方形的1/9。通過測定相對于樣本的內(nèi)切正方形的壓盤60的大小，可獲得與不同大小的產(chǎn)品相對應的度量值。
參考附圖28，找到壓盤60的中心點。用對角線給壓盤60作記號，對角線在中心點相交，并延伸到壓盤60的各個角。在從中心點到各個角的距離的2/3處以及中心點(總數(shù)5個位置)給對角線作記號。這5個位置指示用于隨后厚度測定的測量點。
將不銹鋼壓盤60鋪在參考面上，用日本Mitutoyo公司制造的Digimatic測高儀—型號為HDS-8″M將其自身的厚度調(diào)為零。將測高儀的尖端放在當其在樣本上時與壓盤60接觸的點上。通過將在壓盤60中心上的計量器調(diào)為零來檢驗壓盤60的平直度。如果所有其它指示測量點都是+/-0.01″(0.254毫米)，則壓盤60就是平坦的。將樣本置于參考面上，并將其定向，使得斷裂前最大應變百分比的方向在觀察者的左面/右面。
參考附圖28，使用膠帶沿著樣本的全寬度在最左邊和最右邊將樣本固定在參考面上。膠帶應當在右邊和左邊固定12.5％的樣本總長度，留下中間的75％樣本作為分析用的計量長度。應當將壓盤60小心地置于樣本的表面以不擾亂樣本。將壓盤60置于樣本的中心，使樣本60的邊緣與上述第一個和第二個方向成直線。在壓盤60的5個指示點當中的每個點上測定代表把皮厚考慮在內(nèi)的樣本厚度的壓盤60高度。在該壓盤60位置上記錄這5個讀數(shù)的平均高度，其代表在該壓盤60位置上的Z-方向厚度。
當壓盤60在每個位置上時，對于該部分(與壓盤60的上升方向垂直)，還測定在樣本的壓盤60的每個邊上的平均寬度。最后測定樣本的長度。長度等于測量壓盤60的該邊的長度?？捎脕碜許tarrett Companyof Athol，MA的普通標尺以1.6毫米的分辨率測定樣本的長度和寬度。
將壓盤60向其初始位置的左邊(或右邊)移動一個完整位置，到達位置n+1。同樣測定5個點的高度和該部分的長度以及寬度。同樣將壓盤60向左或(右)移動一個完整位置，測定這5個點并平均。繼續(xù)該操作直至到達樣本的邊緣。不測定在外側(cè)并與壓盤60的上升方向垂直的樣本厚度；不測定用膠帶固定的那部分樣本。在樣本邊緣，只考慮鋪在樣本內(nèi)部的壓盤60上的點。對于邊緣，這部分的長度可能與壓盤60的一個邊的長度不相等。如果壓盤60懸在樣本上面，則對于高度測定，在樣本外面的任何點都不考慮。然后將壓盤60返回在中心點右邊(或左邊)的在位置n-1的一個位置上，并重復該操作直至到達樣本的相反邊緣。將在每個位置測定的高度平均，以得到壓盤60的每個位置的高度。
在壓盤60的每個位置上，將高度、寬度和長度乘在一起，因此獲得了壓盤60的每個上升位置的體積。將這些在上升位置的體積加在一起，獲得了樣本的最終體積。
然后將樣本在拉力下激活。首先將固定樣本的膠帶取下來，并將樣本沿著樣本的全寬度夾緊(同樣在該圖最左邊和最右邊的12.5％處)。然后通過將夾具以50.8厘米/分鐘的速度移開來將樣本在拉力下激活。為了找到適當?shù)膽儯褂蒙鲜鲐撦d伸長率曲線。在使用本發(fā)明產(chǎn)品期間所通常發(fā)生的激活方向上測定伸長率。
以達到上述峰值所需拉力的75％的拉力將樣本的計量長度伸長。該伸長率稱為75％峰值伸長率。不發(fā)生應變負載斷裂。樣本的計量長度從75％峰值伸長率松弛到67％峰值伸長率。如果由于產(chǎn)品中的固有彈簧力，可用手引起松弛。然后按照需要使用膠帶將樣本以67％峰值伸長率小心地放置在參考面上。如上所述重復體積測定。
測試在每個狀態(tài)的3個樣本。將3個狀態(tài)1體積平均。將3個狀態(tài)2體積平均。體積指數(shù)可視為狀態(tài)2平均體積除以狀態(tài)1平均體積。體積指數(shù)代表樣本伸長部分的體積改變。
如下所述得到厚度指數(shù)。對于3個樣本當中的每個樣本，得到在任何壓盤60位置的最大厚度?？墒褂脧纳鲜鲶w積測定中得到的厚度數(shù)據(jù)或者可用新的厚度測定值。對于3個激活的樣本當中的每個樣本，得到在任何壓盤60位置的最大厚度。然后對于這3個樣本當中的每個樣本，由這些最大值求出比值。之后將這3個比值平均在一起以得到基于這3個樣本的代表該產(chǎn)品的厚度指數(shù)。
參考下表8，從中可以看到，施加拉力后，先前技術(shù)產(chǎn)品沒有被顯著地激活或者發(fā)生強度性質(zhì)改變。因此，對于先前技術(shù)樣本，體積指數(shù)大約等于1。本發(fā)明可具有至少為5、在其它實施方案中至少為10、在其它實施方案中至少為15、在其它實施方案中至少為20、在其它某些實施方案中至少為25的體積指數(shù)。
仍然參考下表8，狀態(tài)1和狀態(tài)2平均厚度是通過將關(guān)于每個壓盤60位置的厚度和面積加在一起，然后除以關(guān)于每個壓盤60位置的面積的總和而得到的平均厚度。從概念上來講，這可認為是在每個壓盤60位置的體積加權(quán)平均值除以面積。同樣，3個樣本的平均值代表每個狀態(tài)1和狀態(tài)2厚度。
狀態(tài)1和狀態(tài)2最大厚度是3個相同樣本在每一狀態(tài)下的最大厚度的平均值。然而，應當認識到，為了測定厚度指數(shù)，如上所述獲得3個厚度指數(shù)(每個樣本獲得一個厚度指數(shù))，然后平均。
本發(fā)明薄頁紙40可具有至少為2，某些實施方案中至少為4，某些實施方案中至少為6，某些實施方案中至少為8，某些實施方案中至少為10，在其它實施方案中至少為12的厚度指數(shù)。
表8
本發(fā)明薄頁紙40的厚度取決于層數(shù)。對于本發(fā)明描述和要求保護的實施方案，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有1、2或n層的實施方案是合適的，其中n是約2至約8的整數(shù)，在某些實施方案中是4至6的整數(shù)。對于本發(fā)明描述和要求保護的多層實施方案，本發(fā)明薄頁紙40的如上所述測定的在任何位置的狀態(tài)2厚度可以為至少約0.5厘米，在某些實施方案中為至少約1厘米，在其它實施方案中為至少約1.3厘米，在其它實施方案中為至少約1.5厘米，在其它實施方案中為至少約1.7厘米。對于單層實施方案，該厚度可以為至少約0.3厘米，在其它實施方案中為至少約0.4厘米，在其它實施方案中為至少約0.5厘米，在其它實施方案中為至少約0.6厘米。一般情況下，隨著弱線之間的垂直距離W的增加，薄頁紙40的厚度同樣也增加。本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，狹縫長度應當足夠大以適應厚度的增加，因為在激活時紋間面W往往會變形而從薄頁紙40的平面中出來。
此外，在激活后，本發(fā)明薄頁紙40的密度小于先前技術(shù)薄頁紙的密度。為了測定所考慮的薄頁紙的密度，使用下述方法。如上所述測定薄頁紙的體積。使用數(shù)字天平測定薄頁紙的質(zhì)量，以克表示。合適的天平具有0.0001克的分辨率，并得自Sartorius Company，Goettingen，DE。密度簡單地為樣本的質(zhì)量除以樣本體積。參考附圖9，給出了不同的先前技術(shù)產(chǎn)品和本發(fā)明產(chǎn)品的密度。在激活后，本發(fā)明產(chǎn)品的密度比先前技術(shù)產(chǎn)品的密度小約一個數(shù)量級。當用作衛(wèi)生紙、面巾紙和硬表面清潔用具等的低密度時，本發(fā)明產(chǎn)品特別有利。
表9
從上表9中可以看出，本發(fā)明產(chǎn)品的密度可低于0.01，在某些實施方案中低于0.009，在某些實施方案中低于0.008，在其它實施方案中低于0.007，在其它某些實施方案中低于0.006克/立方厘米。
在另一個參數(shù)方面，在激活后本發(fā)明產(chǎn)品還具有較高的摩擦系數(shù)。平均摩擦系數(shù)是在加工方向及其垂直方向上測定的摩擦系數(shù)的平均值。摩擦系數(shù)是用來自Kato技術(shù)有限公司的Kawabata系統(tǒng)分析(KES)測試儀測定的。將樣本固定在水平參考面上。使用由燒結(jié)玻璃制成的重量約為12.2克的探針與臂。探針是具有20毫米直徑和C級孔隙率的燒結(jié)玻璃，商品目錄號7176-14來自新澤西州的崴佴蘭的愛思玻璃公司(AceGlass，Inc.of Vineland，NJ)。參考附圖30A至30B，改進探針削去其角。使用100粗砂紙將探針的底部圓周角磨去。經(jīng)發(fā)現(xiàn)來自NortonAbrasives的K224 100-J砂紙是合適的。將探針以0.1厘米/分鐘的速度沿著樣本劃過2.0厘米的距離。對于兩側(cè)測試模式，將探針的方向反轉(zhuǎn)。提供不同的樣本。讓該樣本的方向與第一個樣本成90度，并重復測定。將在每個方向上的向前和向后的痕跡(4個數(shù)據(jù)點)平均，以獲得該樣本的摩擦系數(shù)。由3個樣本的平均值得到薄頁紙40的摩擦系數(shù)。如下表10所示，在激活后，本發(fā)明產(chǎn)品的摩擦系數(shù)為至少1.8，在某些實施方案中大于2.0，在其它實施方案中大于2.2，在其它某些實施方案中大于2.4。
表10
可使用由ASTM B1388-64改進的懸臂懸掛測試儀測定樣本的硬度。樣本的寬度為2.54厘米，并且長度足以懸掛至與水平面成45度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于薄頁紙，10.16厘米的長度，對于紙巾，15.24厘米的長度是令人滿意的。樣本具有平行于加工方向或其垂直方向的長軸。使用本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的且在本文中將不再重復描述的技術(shù)測定樣本的基重，以磅/3000平方英尺(克/6250平方厘米)表示。將樣本放置在水平測試平臺上，該測試平臺具有90度的自由邊角以使得樣本能夠懸垂。將樣本以0.5英寸(1.27厘米)/秒的速度越過自由邊移動直至樣本的懸垂部分懸掛至與水平面成45度。測定的樣本的懸垂長度接近0.5厘米。
如上所述測定樣本的厚度。依據(jù)下述公式得到彎曲系數(shù)彎曲系數(shù)(千克/厘米2)＝{(懸垂長度(厘米)/2)3×基重(磅/3000平方英尺)×119.24}/[厚度(幾千英寸或毫英寸)]3從下表11中可以看出，本發(fā)明產(chǎn)品在加工垂直方向的彎曲系數(shù)比用先前技術(shù)產(chǎn)品獲得的彎曲系數(shù)小約一個數(shù)量級。本發(fā)明產(chǎn)品在加工垂直方向的彎曲系數(shù)可小于0.01千克/平方厘米，小于0.005千克/平方厘米，在某些實施方案中小于0.001千克/平方厘米，在某些實施方案中小于0.0005千克/平方厘米，在某些實施方案中小于0.0001千克/平方厘米，在某些實施方案中小于0.00005千克/平方厘米。然而，加工方向與其垂直方向的彎曲系數(shù)之比例比用先前技術(shù)獲得的比例大大約一個數(shù)量級。在某些實施方案中，加工方向與其垂直的方向的彎曲系數(shù)的比值可以為至少約5，在某些實施方案中為至少約10，在其它實施方案中為至少約15，在其它某些實施方案中為至少約20。
表11
下表VIB中還給出了狀態(tài)1/狀態(tài)2加工方向彎曲系數(shù)和加工垂直方向彎曲系數(shù)比例。如表12所示，可獲得至少為4，在某些實施方案中至少為5，在其它實施方案中至少為6的狀態(tài)1/狀態(tài)2加工垂直方向柔韌性比例。
表1權(quán)利要求
1.一種一般為平面的薄頁紙基片，所述基片具有限定XY平面的長度方向和寬度方向和與該XY平面垂直的Z-方向；所述基片具有在Z-方向上的厚度，所述基片可在所述長度方向和所述寬度方向當中的至少一個方向上延展，所述基片由此產(chǎn)生的在所述XY平面的所述長度方向上或所述寬度方向上塑性延展的百分比導致厚度增加的百分比大于在所述XY平面中伸長的所述百分比。
2.如權(quán)利要求1所述的基片，其中所述基片在所述塑性伸長之前具有小孔，優(yōu)選其中所述小孔是可延伸的，更優(yōu)選其中所述延伸的小孔一般是平行的，甚至更優(yōu)選其中所述延伸的小孔是從相鄰小孔單側(cè)偏移的。
3.一種多層薄頁紙產(chǎn)品，所述薄頁紙產(chǎn)品限定XY平面和與XY平面垂直的Z-方向，所述薄頁紙產(chǎn)品的厚度為至少2毫米，密度小于0.01克/立方厘米。
4.如權(quán)利要求3所述的薄頁紙產(chǎn)品，其具有加工方向和與其呈正交的加工垂直方向，所述薄頁紙產(chǎn)品具有小于0.01千克/平方厘米的加工垂直方向柔韌性。
5.一種薄頁紙，所述薄頁紙具有第一個厚度，所述薄頁紙可在張力下塑性激活，由此所述薄頁紙在激活后具有第二個厚度，所述第二個厚度與所述第一個厚度的比例限定了厚度指數(shù)，其中所述厚度指數(shù)為至少4、優(yōu)選其中所述厚度指數(shù)為至少6、更優(yōu)選其中所述厚度指數(shù)為至少10。
6.如權(quán)利要求5所述的薄頁紙，其中所述薄頁紙包括纖維素纖維，優(yōu)選其中所述薄頁紙具有加工方向和與其呈正交的加工垂直方向，所述薄頁紙在所述加工垂直方向上伸長至少30％而不會斷裂，優(yōu)選其中所述薄頁紙在加工垂直方向上伸長至少60％而不會斷裂。
7.如權(quán)利要求5所述的薄頁紙，其中所述薄頁紙包括合成纖維。
8.一種一般為平面的薄頁紙，包括至少以面對面方式疊積的兩層，所述薄頁紙具有限定了XY平面的長度方向和寬度方向和與該XY平面垂直的Z-方向，所述薄頁紙具有在所述Z-方向上的厚度，所述薄頁紙可在所述長度方向和所述寬度方向當中至少一個方向上塑性延展，由此所述薄頁紙的塑性延展引起所述薄頁紙的所述厚度增加。
9.如權(quán)利要求8所述的薄頁紙，其包括以面對面方式疊積的至少三層，兩個外層和至少一個在二者之間的中間層，每個所述層包括在其中具有弱線圖案的薄頁紙基片，所述中間層的所述弱線圖案不同于至少一個所述外層的所述弱線圖案。
10.一種多層薄頁紙，包括小孔，所述多層薄頁紙具有至少1.8的摩擦系數(shù)，優(yōu)選具有至少2.2的摩擦系數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的薄頁紙，其中所述薄頁紙可從第一個狀態(tài)激活至第二個狀態(tài)，從而產(chǎn)生負載伸長率曲線，所述負載伸長率曲線具有至少約0.5的帶寬、優(yōu)選至少約0.9的帶寬。
12.一種制備可激活的薄頁紙的方法，所述方法包括以下步驟提供成形網(wǎng)線，所述成形網(wǎng)線限定XY平面和與XY平面垂直的Z-方向，所述成形網(wǎng)線在其上具有多個直立突起，所述突起在所述Z-方向上直立，所述突起在所述XY平面中可伸長，其中所述突起可具有至少為10的縱橫比；提供纖維質(zhì)纖維的水漿液；將所述水漿液沉積在所述成形網(wǎng)線上，由此所述水漿液在沉積點上包括Z-方向厚度，該厚度大于所述成形網(wǎng)線上面的所述突起的投影；將所述水漿液干燥以產(chǎn)生連續(xù)的高基重網(wǎng)紋區(qū)以及離散的低基重區(qū)域，所述離散的低基重區(qū)域在幾何學上與所述突起相對應，所述離散的低基重區(qū)域具有主軸和與其成正交的次軸，由此所述離散的低基重區(qū)域具有至少為10的縱橫比；和將所述水漿液從所述纖維質(zhì)纖維構(gòu)造物上除去。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其還包括激活所述薄頁紙的步驟，所述激活所述薄頁紙的步驟包括給所述薄頁紙施加反向拉力的步驟，由此所述薄頁紙在所述XY平面中延展，所述反向拉力的所述方向通常與所述突起的所述主軸垂直，由此在激活后，所述低密度區(qū)域中的所述纖維質(zhì)纖維偏移以具有至少一個自由末端，優(yōu)選其中激活所述薄頁紙的所述步驟包括二維增大性地激活所述薄頁紙的步驟。
14.一種薄頁紙，具有10至140克/平方米的基重，所述薄頁紙具有多條位于其中的弱線，所述薄頁紙可在第一個方向上被激活，由此反向拉力在所述薄頁紙中引起平行于所述反向拉力方向的應變，出于對所述應變的反應，所述薄頁紙的厚度增加，優(yōu)選其中所述薄頁紙可在兩個正交方向當中的任一方向上伸長至預定應變而沒有達到負載伸長率曲線上的峰值負載，在所述第一個方向上的所述應變至少是在所述第二個方向上的所述應變的兩倍。
全文摘要
一種雙重強度性質(zhì)的薄頁紙。該薄頁紙具有第一組強度性質(zhì)，包括呈現(xiàn)給消費者的密度、表面積、厚度和空隙體積。消費者通過施加拉力將薄頁紙在張力下塑性激活。一系列的狹縫44或其它弱線在平行于張力線的方向上伸長，使得薄頁紙達到第二個強度性質(zhì)。激活后第二個狀態(tài)的強度性質(zhì)值是不同的。強度性質(zhì)值的這種改變使得運送經(jīng)濟方便，運送給消費者的產(chǎn)品具有較高的密度。在使用時，消費者激活產(chǎn)品以實現(xiàn)表面積的增加和較低的密度。表面積的增加以及同時密度的下降提高了清潔效力。塑性激活狀態(tài)可由薄頁紙中的一系列狹縫44或其它弱線提供。薄頁紙可包含纖維質(zhì)和/或合成纖維。本發(fā)明薄頁紙可用作面巾紙、衛(wèi)生紙、紙巾、餐巾紙、身體擦拭用紙、拖把頭等。
文檔編號A61F13/15GK1547634SQ01818507
公開日2004年11月17日 申請日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月3日
發(fā)明者高據(jù)南, M·R·甘農(nóng), M·G·J·施特爾耶斯, P·D·特羅漢, J 施特爾耶斯, 特羅漢, 甘農(nóng) 申請人:寶潔公司