CN111356805B - 使用新型压榨毛毡制造改良的纤维素产品的方法及由其制造的产品 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了改良的纤维素产品，和使用具有至少第一编织基芯材料和第二编织基芯材料的分基芯湿式压榨毛毡设计制造改良的纤维素产品的方法，其中第一基芯材料和第二基芯材料通过至少一个纤维棉絮材料隔开。本申请还公开了改良的纤维素产品和使用具有有孔的聚合物片材侧表面的压榨毛毡设计制造改良的纤维素产品的方法。

Description

使用新型压榨毛毡制造改良的纤维素产品的方法及由其制造 的产品
对相关申请的交叉引用
本申请基于2018年9月12日提交的美国非临时专利申请16/129,371，该申请基于2017年10月27日提交的美国临时专利申请62/577,985。因此要求上述申请的优先权，并且将其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本申请公开了使用分基芯湿式压榨毛毡(split base core wet press felt)设计制造改良的纤维素产品的方法和由其获得的改良的纤维素产品。本申请还公开了使用具有有孔的聚合物片材侧表面(sheet-side surface)的压榨毛毡设计制造改良的纤维素产品的方法和由此获得的改良的纤维素产品。
背景技术
已知湿式压榨毛毡在制造诸如纸、纸巾和手巾(towel)产品等纤维素产品的过程中是有用的。通常通过沿造纸机在移动的成形织物上输送纤维素纤维的含水浆料来制造来纤维素产品。随着含水浆料的输送，水被排干，并开始形成胚纤维素网。
可以在造纸机的压榨部中使用压榨毛毡，以便于形成后从胚纤维网中抽出额外的水。此过程也称为脱水。脱水过程通常包括将纤维素网与一个或多个压榨毛毡一起输送通过一个或一系列压区(nip)，以便在压区中施加压力并促进水从纤维素网中去除并转移到压榨毛毡和从压榨毛毡中转移出来。这一脱水过程使纤维素网中的纤维进一步相互粘合，形成供在干燥机和造纸机的其他部分中进行进一步处理的纤维素片材。
因此，期望压榨毛毡能够在压榨部中接受从湿纤维素网提取的水。与此相关，压榨毛毡应当能够防止除去的水返回到纤维素网。压榨毛毡还必须能够在脱水过程中支撑和运送纤维素网。压榨毛毡也可以参与纤维素片材表面的精加工，从而形成光滑或有纹理的表面。
本领域使用了多种压榨毛毡设计，并且可以基于赋予制造的纤维素片材所需性能的能力来选择具体的压榨毛毡。传统的压榨毛毡设计包括单个统一的编织基芯材料(basecore material)，其上附着有片材侧纤维棉絮材料。如本文所用，术语片材侧(sheet-side)是指在脱水过程中与纤维素网相邻的压榨毛毡的一侧。相反，术语“辊侧(roll-side)”是指在脱水过程中与压辊相邻的压榨毛毡的一侧。在一些传统的压榨毛毡设计中，基芯材料可被压榨毛毡的片材侧和辊侧上的纤维棉絮包围。
已经研究了不同的压榨毛毡设计，目的是增加所得纤维素片材的厚度(caliper)或体积(bulk)。厚度或体积增加的片材具有许多优点，包括(a)基重降低(意味着减少纤维用量，节省成本)，(b)在具有相同量的纤维材料的情况下辊直径更大，(c)能施用额外的压延来改善表面感觉，同时保持目标厚度；以及(d)减少片材计数，同时保持目标辊直径。不幸的是，发现导致厚度或体积增加的现有压榨毛毡设计是以其他性能为代价的，例如，片材强度、柔软度、造纸机速度和/或效率较低的干燥。
一种旨在改善体积的这样的现有技术毛毡设计，称为“差分湿式压榨毛毡(different wet press felt)”或“DWP”，使用比传统压榨毛毡少得多的量的覆盖基芯的片材侧棉絮材料，因此当与纤维素网一起压缩于压区中时，允许基芯材料以及其中的相关纱线节移动地更接近纤维素网的表面，并受压通过片材侧棉絮。不幸的是，使用这样的片材侧棉絮材料减少的压榨毛毡会导致片材变弱(强度降低)。另外，由于减少了片材侧棉絮材料的量，所以这种毛毡设计也不能均匀地脱水，并且需要减慢造纸机以达到足够的干燥。这导致不可接受的生产率下降。
图1和2分别是传统压榨毛毡设计与现有技术的“差分湿式压榨毛毡”设计的比较。
因此，需要一种在常规的湿式压机上使用压榨毛毡设计制造纤维素片材的方法，该方法能够生产厚度或体积增加但不伴随片材强度、柔软度、造纸机速度和/或干燥能力损失的片材。
该需求通过使用本文公开的分基芯和/或有孔的聚合物片材侧表面压榨毛毡设计来制造改良的纤维素产品的方法以及由此产生的改良的纤维素产品得以满足。
发明内容
本文公开的实施方案提供了具有创造性的压榨毛毡，其能够制造厚度或体积增加，但是不会伴随片材强度、造纸机速度和/或干燥能力损失的改良的纤维素产品。在一些实施方案中，本文公开的具有创造性的毛毡的特征在于，具有至少第一编织基芯材料部分和第二编织基芯材料部分，其中第一基芯材料部分和第二基芯材料部分由至少一个纤维棉絮材料部分隔开。
在不希望受理论束缚的情况下，相信通过提供比传统毡设计更接近压榨毛毡的片材侧的第二编织基芯材料，可以获得所得片材的厚度或体积的增加。另外，通过在至少第一编织基芯材料和第二编织基芯材料之间提供至少一种纤维棉絮材料，可以保持干燥效力和功效。出人意料的是，发现由分基芯设计制造的所得片材与没有分基芯设计的相似的传统压榨毛毡制造的片材一样坚固或更坚固。
本申请还公开了使用具有有孔的聚合物片材侧表面的压榨毛毡设计来制造改良的纤维素产品的方法，与使用缺乏有孔的聚合物表面层的传统压榨毛毡制造的纤维素产品相比，据信该设计导致厚度和/或柔软度增加。在一些实施方案中，本发明的压榨毛毡可以既包括分基芯又包括有孔的聚合物表面层。
附图说明
图1描绘了示例性比较性传统压榨毛毡设计。
图2描绘了示例性比较性“差分湿式压榨毛毡”设计。
图3描绘了根据本申请的分基芯压榨毛毡设计的示例性实施方案，其中第一基芯材料具有单层编织纱线。
图4描绘了根据本申请的分基芯压榨毛毡设计的示例性实施方案，其中第一基芯材料具有两层编织纱线。
图5描绘了比较性传统压榨毛毡设计的片材侧表面、辊侧表面、CD横截面和MD横截面扫描电子显微镜(SEM)照片。
图6描绘了根据本申请的示例性分基芯压榨毛毡设计的片材侧表面、辊侧表面、CD横截面和MD横截面扫描电子显微镜(SEM)照片。
图7描绘了根据本文公开的具有创造性的压榨毛毡的一些实施方案的压榨毛毡的片材侧表面和辊侧表面，所述压榨毛毡具有在片材侧棉絮层的片材侧表面中钻出的孔，从而在所述压榨毛毡的片材侧表面上形成有孔的聚合物表面。
图8描绘了使用对照毛毡和本公开的毛毡制造的基片(base sheet)的体积属性的比较(实例1-5)。
图9描绘了使用对照毛毡和本公开的毛毡制造的基片的几何平均拉伸强度属性的比较(实例1-5)。
图10描绘了使用对照毛毡和本公开的毛毡制造的未压延基片的厚度属性的比较(实例6-11)。
图11描绘了使用对照毛毡和本公开的毛毡制造的压延转化纤维素产品的厚度属性的比较(实例6-11)。
图12描绘了使用对照毛毡和本公开的毛毡制造的转化纤维素产品的柔软度属性的比较(实例6-11)。
图13描绘了使用比较性传统压榨毛毡设计制造的基片的片材侧表面的CT扫描显微术拍摄的图像。
图14描绘了使用本公开的分芯压榨毛毡设计制造的基片的片材侧表面的CT扫描显微术拍摄的图像(实例10)。
图15描绘了使用本公开的具有有孔的聚合物表面的压榨毛毡设计制造的基片的片材侧表面的CT扫描显微术拍摄的图像(实例11)。
图16描绘的图像被描绘为显示使用比较性传统压榨毛毡设计制造的基片的片材侧表面的、来自图13的CT扫描显微术图像的表面形貌。
图17描绘的图像被描绘为显示使用本公开的分芯压榨毛毡设计制造的基片的、来自图14的CT扫描显微术图像的表面形貌(实例10)。
图18描绘的图像被描绘为显示使用本发明的具有有孔的聚合物表面的压榨毛毡设计制造的基片的、来自图15的CT扫描显微术图像的表面形貌(实例11)。
具体实施方式
在一些实施方案中，所公开的实施方案的用于制造改良的纤维素产品的方法包括在造纸机的压榨部中用分基芯压榨毛毡使纤维素网脱水，其中所述分基芯压榨毛毡包括片材侧和辊侧；第一基芯材料，其包括编织纱线；第二基芯材料，其包括比所述第一基芯材料更接近压榨毛毡的片材侧定位的编织纱线；和纤维棉絮材料，其位于所述第一基芯材料和所述第二基芯材料之间。
在一些实施方案中，分基芯压榨毛毡可包括在第二基芯材料的片材侧上的纤维棉絮材料。在一些实施方案中，分基芯压榨毛毡可包括在第一基芯材料的辊侧上的纤维棉絮材料。在一些实施方案中，分基芯压榨毛毡可包括在第二基芯材料的片材侧上的纤维棉絮材料和在第一基芯材料的辊侧上的纤维棉絮材料。
在一些实施方案中，分基芯压榨毛毡可包括第三基芯材料，该第三基芯材料包括比第二基芯括料更接近压榨毛毡的片材侧定位的编织纱线，其中，第二基芯材料的片材侧上的纤维棉絮材料位于第二基芯材料和第三基芯材料之间。在这样的实施方案中，另外的纤维棉絮材料还可以位于第三基芯材料的片材侧上。
基芯材料的编织纱线在整个分基芯压榨毛毡中可以相同，也可以变化。在一些实施方案中，在第一基芯材料中使用的纱线的类型可以与在第二基芯材料中使用的纱线的类型相同。在一些实施方案中，在第一基芯材料中使用的纱线的类型可以与在第二基芯材料中使用的纱线的类型不同。在一些实施方案中，在使用第三基芯材料的情况下，在第三基芯材料中使用的纱线的类型可以与在第一基芯材料或第二基芯材料中使用的纱线的类型相同或不同。
基芯材料的编织纱线可以是压榨毛毡的基芯中常规使用的任何类型的纱线，包括天然纱线、合成纱线或其组合。纱线可以是单丝、复丝或其组合。在一些实施方案中，纱线可以是中空的。纱线可以具有任何常规使用的横截面形状，例如圆形、卵形、椭圆形、矩形、扁平等，以及其组合。纱线还可以经受任何常规的热处理、化学处理等。
基芯材料的纱线可以按通常在压榨毛毡的基芯中使用的任何编织结构布置进行布置，例如，编织筛网结构等。在一些实施方案中，基芯材料可以包括横向定向的(cross-machine-direction oriented,“CD”)纱线。在一些实施方案中，基芯材料可以包括纵向定向(machine-direction oriented,"MD")的纱线。在一些实施方案中，基芯材料可以包括CD纱线和MD纱线二者。在一些实施方案中，基芯材料可以包括与MD纱线编织在一起而形成“编织层”的CD纱线。在这样的实施方案中，CD纱线和MD纱线的编织层可以具有在CD纱线和MD纱线之间的任何常规的编织图案构造，例如单层、双层、两个半层、三层等。在一些实施方案中，除了编织纱线之外，基芯材料还可包括缠结在其中的纤维棉絮。
在一些实施方案中，一种或多种基芯材料可以包括CD和MD纱线的单编织层。在一些实施方案中，第一基芯材料和第二基芯材料中的至少一个可以包括多于一个的CD纱线和MD纱线的编织层。在一些实施方案中，第一基芯材料可以包括多于一个编织层。在一些实施方案中，第二基芯材料可以包括多于一个编织层。在一些实施方案中，在存在第三基芯材料的情况下，第三基芯材料可包括多于一个编织层。在一些包括第一基芯材料和第二基芯材料的实施方案中，第一基芯材料可以包括两个编织层，并且第二基芯材料可以包括一个编织层。在一些包括第一基芯材料和第二基芯材料的实施方案中，第二基芯材料可以包括两个编织层，并且第一基芯材料可以包括一个编织层。
在一些实施方案中，基芯材料所用的纱线的粗度(直径)可以变化。在一些实施方案中，第一基芯材料中的纱线可以比第二基芯材料中的纱线粗。在一些实施方案中，第二基芯材料中的纱线可以比第一基芯材料中的纱线粗。在一些实施方案中，在使用第三基芯材料的情况下，第三基芯材料中的纱线可以比第一基芯材料和第二基芯材料两者中的纱线粗。在一些实施方案中，在使用第三基芯材料的情况下，第三基芯材料中的纱线的粗度可以小于第一基芯材料和第二基芯材料两者中纱线的粗度。
在分基芯压榨毛毡中使用的纤维棉絮材料可以是在压榨毛毡的棉絮层中常规使用的任何类型的纤维材料，包括尼龙、羊毛等。在优选的实施方案中，纤维棉絮材料可以是尼龙。与基芯材料部分相比，分基芯压榨毛毡的纤维棉絮材料部分不包含任何编织纱线。
纤维棉絮材料在整个分基芯压榨毛毡中可以相同，也可以变化。在一些实施方案中，辊侧纤维棉絮中使用的纤维材料的类型可以与位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的棉絮中使用的纤维材料的类型不同。在一些实施方案中，位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的棉絮中使用的纤维材料的类型可以与片材侧纤维棉絮中使用的纤维材料的类型不同。在一些实施方案中，在辊侧纤维棉絮中使用的纤维材料的类型可以与在片材侧纤维棉絮中使用的纤维材料的类型不同。
在一些实施方案中，一个或多个纤维棉絮材料部分可包括多于一层的纤维材料，这些层的纤维类型、粗度或两者可以不同。在一些实施方案中，位于第一基芯材料辊侧上的纤维棉絮材料可包括两层或更多层，例如两层、三层或四层。在一些实施方案中，位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的纤维棉絮材料可以包括两层或更多层，例如两层、三层或四层。在一些实施方案中，位于压榨毛毡片材侧上的纤维棉絮材料可包括两层或更多层，例如两层、三层或四层。在一些实施方案中，在使用第三基芯材料的情况下，位于第二基芯材料和第三基芯材料之间的纤维棉絮材料可以包括两层或更多层，例如两层、三层或四层。
在一些实施方案中，位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的纤维棉絮材料的厚度(厚度)可以占整个分基芯压榨毛毡厚度(厚度)的至少10％，例如至少20％，至少35％，至少50％或至少约70％。
在一些实施方案中，在分基芯压榨毛毡的棉絮部分中使用的纤维材料的粗度可以在整体上相同或变化。在一些实施方案中，第一基芯材料辊侧上的纤维棉絮材料可以比第二基芯材料片材侧上的纤维棉絮材料粗。在一些实施方案中，位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的纤维棉絮材料可以比第二基芯材料片材侧上的纤维棉絮材料粗。
在一些实施方案中，当位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的纤维棉絮材料包括两层或更多层时，随着它们更接近第二基芯材料，层的粗度可以减小。例如，位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的纤维棉絮材料可以包括两层，其中最接近第一基芯材料的纤维层比最接近第二基芯材料的纤维层粗。类似地，例如，位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的纤维棉絮材料可以包括三层，其中最接近第一基芯材料的纤维层比中间纤维层粗，中间纤维层比最接近第二基芯材料的纤维层粗。
在位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的纤维棉絮材料包括两层或更多层的实施方案中，最接近第二基芯材料的层的粗度可以与第二基芯材料片材侧上的纤维棉絮材料的粗度相同。在位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的纤维棉絮材料包括两层或更多层的实施方案中，最接近第二基芯材料的层可以比第二基芯材料片材侧上的纤维棉絮材料粗。
交替的基芯材料和纤维棉絮材料可以通过本领域已知的任何常规方法彼此连接，例如缝合、针缝、黏合剂等。
在一些实施方案中，仅纤维棉絮材料位于第一基芯材料和第二基芯材料之间。在这样的实施方案中，没有其他材料或层，例如聚合物层压材料、膜或泡沫层位于第一基芯材料和第二基芯材料之间。
在一些实施方案中，分基芯压榨毛毡可以包括除了编织基芯层和纤维棉絮层以外的层。在一些实施方案中，分基芯压榨毛毡可包括一个或多个聚合物层压材料、膜或泡沫层。在一些实施方案中，聚合物层压材料、膜或泡沫层可以是一个或多个基芯材料层和纤维棉絮层片材侧上的表面处理或涂层。在一些实施方案中，聚合物层可以是***一个或多个基芯材料层和纤维棉絮层之间的独立的聚合物层压材料、膜或泡沫层。在一些实施方案中，可通过施加热量，熔化基芯材料层中的表面纱线或纤维棉絮中的表面棉絮以形成聚合物层，来在一个或多个基芯层和纤维棉絮层上原位形成聚合物层。
在一些实施方案中，分基芯压榨毛毡的总克重和厚度可以与传统压榨毛毡设计中所采用的总克重和厚度相似，但是基芯材料处于分体构型(split configuration)，并且部分基芯材料向上移动，比传统设计中的单个基芯更接近压榨毛毡的片材侧。在不希望受理论束缚的情况下，相信，通过以这种方式改变毛毡的设计，同时保持毛毡的厚度和克重不变，可以改善水从片材中流出并流入毛毡的空间，无需降低机器的速度。另外，通过将第二基芯材料向上移动，更接近片材侧表面，编织的第二基芯材料纱线的节(knuckle)能够与纤维素片材表面更明显地相互作用，从而通过创造出更明确的高密度和低密度区域影响片材表面的形貌，这些区域以凸起的圆顶状结构和降低的酒窝状结构可见。相信这导致形成厚度和/或体积增加的纤维素片材，而不损失干燥效率、功效或所得片材强度或柔软性。
在一些实施方案中，聚合物层可具有穿孔的或有孔的结构，以允许水通过。在一些实施方案中，第一基芯材料可以包括片材侧上的聚合物层压材料。在一些实施方案中，第二基芯材料可以包括片材侧上的聚合物层压材料。在一些实施方案中，最接近片材侧的纤维棉絮材料可在棉絮材料的片材侧上具有聚合物层压材料。
本申请还公开了改良的纤维素产品和使用具有有孔的聚合物片材侧表面的压榨毛毡设计来制造改良的纤维素产品的方法。在一些实施方案中，可在最接近压榨毛毡片材侧的纤维棉絮材料中钻孔，从而引起热摩擦以熔化或烧灼表面纤维并在压榨毛毡的片材侧上原位形成“有孔的聚合物表面”层。根据一些实施方案，公开了一种压榨毛毡，其在所述毛毡的片材侧上具有有孔的聚合物表面层，其中该毛毡为分基芯压榨毛毡。根据一些实施方案，公开了一种压榨毛毡，在该压榨毛毡的片材侧上具有有孔的聚合物表面层，其中，该毛毡仅包含单个基芯材料部分。
在这样的实施方案中，单个基芯材料部分可以被辊侧纤维棉絮材料部分以及在压榨毛毡片材侧表面上具有有孔的聚合物表面层的片材侧纤维棉絮材料部分围绕。在这样的实施方案中，本发明人已经发现，与使用在压榨毛毡的片材侧上缺乏有孔的聚合物表面层的传统压榨毛毡相比，厚度和柔软度都可以得到改善。
本申请公开了使用本文公开的具有创造性的压榨毛毡制造纤维素产品的实施方案。本文公开的具有创造性的压榨毛毡可用于使用压榨毛毡的任何常规类型的造纸机中。在一些实施方案中，具有创造性的压榨毛毡可用于造纸机的压榨部中。在一些实施方案中，具有创造性的压榨毛毡可以在成型部(forming section)之后的压榨部分中使用。在一些实施方案中，制造纤维素产品的方法包括将湿纤维素网与本文所公开的具有创造性的压榨毛毡一起输送通过至少一个压榨压区。在一些实施方案中，具有创造性的压榨毛毡将湿纤维素网运送通过至少一个压榨压区，在压榨压区处向纤维素网和压榨毛毡施加压力，并且其中将水从网中除去并转移至压榨毛毡。在一些实施方案中，可以将湿纤维素网输送通过至少一个压榨压区，在该纤维网的两侧上都带有具有创造性压榨毛毡。在一些实施方案中，可以将湿纤维素网与本文公开的至少一种具有创造性的压榨毛毡输送通过多于一个压榨压区。在一些实施方案中，纤维素产品还可在压榨部之后经历其他操作，包括干燥、起皱、精修、转化、压延、压花等。
本文所述的方法可用于制造例如消费性纤维素产品，例如纸巾、手巾、餐巾产品等。在一些实施方案中，该产品可以是纸巾产品，例如卫生纸、面巾纸、婴儿纸巾等。在一些实施方案中，该产品可以是手巾产品，例如纸手巾、擦拭巾(wipe)等。在一些实施方案中，产品可以是餐巾、餐布等。
在一些实施方案中，与用传统压榨毛毡制造的纤维素产品相比，该纤维素产品可表现出增加的厚度或体积，同时具有相同或更高的拉伸强度。与使用传统压榨毛毡相比，在不降低干燥效率或机器速度的情况下，可以进一步进行本文所述的使用具有创造性的分基芯和/或有孔的聚合物片材侧表面压榨毛毡的方法。特别是，发现与使用传统压榨毛毡相比，具有创造性的压榨毛毡在压榨后产生相似的固体。
在一些实施方案中，与用包括相同毡厚度和克重，但缺乏有孔的聚合物表面，并且只有单个基芯材料的压榨毛毡制造的相同纤维素产品的厚度相比，使用具有创造性的压榨毛毡制造的纤维素产品所表现出的厚度可增加5％到约30％。在一些实施方案中，厚度的增加可以是至少约5％，例如至少约10％，至少约15％，至少约20％或至少约25％。
在一些实施方案中，与用包括相同毡厚度和克重，但缺乏有孔的聚合物表面，并且只有单个基芯材料的压榨毛毡制造的相同纤维素产品的体积相比，使用具有创造性的压榨毛毡制造的纤维素产品所表现出的体积可增加约5％至约30％。在一些实施方案中，体积增加可以为至少约5％，例如至少约10％，至少约15％，至少约20％或至少约25％。
在一些实施方案中，使用具有创造性的压榨毛毡制造的纤维素产品所表现出的厚度(密耳(mils)/8片)与基重(lb/3000ft2(平方英尺))之比可以为至少约3，例如至少约3.5，至少约4，至少约4.5，至少约5或至少约5.5。在一些实施方案中，厚度(密耳/8片)与基重(lb/3000ft2)之比可以为至少约3至至少约6，例如，至少约3.5至至少约6，至少约4至至少约6，或至少约5至至少约6。
在一些实施方案中，制造纤维素产品的方法还可以包括在造纸机的压榨部之后压延纤维素产品。压延可用于改善片材柔软度、光滑度或两者。通常，压延还导致体积或厚度降低。根据本申请的方法，可以制备压延的纤维素产品，其显示出增加的柔软度或光滑度，但是由于使用本申请的分基芯压榨毛毡获得的增益而仍具有相当或增加的体积或厚度。同样，由于使用分基芯压榨毛毡而获得的增益，可以实现增加的压花水平与相当的或增加的体积或厚度。
在一些实施方案中，与用包括相同的毛毡厚度和克重，但无有孔的聚合物表面，并且只有单个基芯材料的压榨毛毡制造的相同纤维素产品相比，使用具有创造性的压榨毛毡制造的纤维素产品在保持或增加拉伸强度的同时可表现出体积或厚度的增加。
在一些实施方案中，使用具有创造性的压榨毛毡制造的纤维素产品所表现出的纵向干拉伸强度(“MD”或“MDT”)可以为至少约600g/3in(英寸)，例如至少约700g/3in，至少约800g/3in，至少约900g/3in。在一些实施方案中，该纤维素产品所表现出的横向干拉伸强度(“CD”或“CDT”)可以为至少约300g/3in，例如至少约400g/3in，至少约500g/3in。在一些实施方案中，该纤维素产品所表现出的几何平均干拉伸强度(“GM”或“GMT”)可以为至少约400g/3in，例如至少约500g/3in，至少约600g/3in。MD和CD拉伸强度可以使用标准的
Figure BDA0002491777520000121
测试设备或其他合适的伸长率拉伸测试仪(elongation tensile tester)进行测量，其可配置为使用3英寸(76.2mm)或1英寸(25.4mm)宽的纸巾或手巾条，并在23±1℃(73.4±1°F)的环境中、在50％相对湿度下适应2小时。拉伸试验以2in(英寸)/min(50.8mm/min)的十字头速度运行。GM拉伸强度可以通过取MD拉伸强度乘以CD拉伸强度的结果的平方根，由CD拉伸强度和MD拉伸强度计算。
在一些实施方案中，使用具有创造性的压榨毛毡制造的纤维素产品所表现出的厚度(密耳/8片)与基重(lb/3000ft2)之比可以为至少约3.5，GM拉伸强度为至少约500g/3in。在一些实施方案中，该纤维素所产品表现出的厚度(密耳/8片)与基重(lb/3000ft2)之比可以至少约为3.5，GM拉伸强度为至少约550g/3in。在一些实施方案中，该纤维素产品所表现出的厚度(密耳/8片)与基重(lb/3000ft2)之比可以为至少约4.5，GM拉伸强度为至少约500g/3in。在一些实施方案中，使用具有创造性的压榨毛毡制造的纤维素产品所表现出的厚度(密耳/8片)与基重(lb/3000ft2)之比可以为至少约5，GM拉伸强度为至少约500g/3in。
在一些实施方案中，使用具有创造性的压榨毛毡制造的纤维素产品可表现出与使用传统压榨毛毡制造的可比较产品相当或更好的柔软度。在一些实施方案中，该纤维素产品所表现出的柔软度可以为至少约18，例如至少约18.5，例如至少约19。柔软度可通过在调节至TAPPI标准(温度为71.2°F至74.8°F，相对湿度为48％至52％)的测试区域中使用一组训练有素的人受试者来测定。柔软度评估依赖于一系列具有预定柔软度值的物理参照，所述预定柔软度值对于每个训练有素的受试者在他们进行测试时是始终可得的。
Figure BDA0002491777520000131
分配的柔软度为17.3，Quilted Northern/>
Figure BDA0002491777520000132
分配的值为18.2，Charmin/>
Figure BDA0002491777520000133
分配的值为18.7。训练有素的受试者直接将测试样品与物理参照进行比较，以测定测试样品的柔软度。然后，训练有素的受试者为具体纸产品分配数字，较高的感官柔软度数字表示较高的感知柔软度。产品必须具有至少16的柔软度才能被视为“高级产品”。
图1描绘了比较性传统压榨毛毡设计，图2描绘了比较性“差分湿式压榨毛毡”设计。所述比较性传统压榨毛毡设计和所述比较性“差分湿式压榨毛毡”设计中的每一个都包括片材侧(10)和辊侧(11)。所述比较性传统压榨毛毡设计和比较性差分湿式压榨毛毡设计中的每一个都仅包括单个基芯材料(图1中的15，图2中的25)。在图1和2的实例中，单个基芯材料由两层编织的CD和MD纱线(图1中的17和18，图2中的27和28)组成，并被辊侧纤维棉絮材料(图1中的16和图2中的26)和片材侧纤维棉絮材料(图1中的12和图2中的22)包围。与传统压榨毛毡设计(图1中的12)相比，差分湿式压榨毛毡设计(图2)包含的片材侧纤维棉絮(22)的量减少了，因此克重和毛毡厚度更低。
图3和图4描绘了本申请的分基芯压榨毛毡设计的示例性实施方案。图3和图4所示的示例性分基芯压榨毛毡实施方案包括片材侧(10)和辊侧(11)，第一基芯材料(图3中的35，图4中的45)，第二基芯材料(图3中的33，图4中的43)以及位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的纤维棉絮材料(图3中的34，图4中的44)。图3和图4中所示的示例性分基芯压榨毛毡实施方案还包括在第二基芯材料片材侧上的纤维棉絮材料(图3中的32，图4中的42)和在第一基芯材料辊侧上的纤维棉絮材料(图3中的36，图4中的46)。
在图4的示例性分基芯压榨毛毡中，第一基芯材料由两层编织的CD和MD纱线(47和48)组成。在一些实例中，代替第一基芯材料或除了第一基芯材料之外，第二基芯材料还可以具有两层或更多层编织纱线。同样，在一些实施方案中，一个或多个棉絮材料部分可具有一层或多层纤维棉絮材料。
图5描绘了比较性传统压榨毛毡设计的片材侧表面、辊侧表面、CD横截面和MD横截面扫描电子显微镜(SEM)照片。
图6描绘了本申请的示例性分基芯压榨毛毡设计的片材侧表面、辊侧表面、CD横截面和MD横截面扫描电子显微镜(SEM)照片。
图7根据本文公开的本发明的压榨毛毡的一些实施方案，描绘了压榨毛毡的片材侧表面和辊侧表面，该压榨毛毡具有在片材侧棉絮层的片材侧表面中钻的孔，从而在压榨毛毡的片材侧表面上形成有孔的聚合物表面。
所公开的实施方案的描述不是穷举性的，并且不限于所公开的精确形式或示例性实施方案。通过考虑所公开实施方案的说明书和实践，示例性实施方案的修改和改造会是显而易见的。
实施例
实施例1
使用标准的Tappi程序，但对压榨进行了一些修改，在英国片材模具中形成六张手抄纸。该研究的供给是未经精制的100％南部软木牛皮纸。在片材模具的线上形成片材，然后转移到两个厚的吸墨纸料(blotter stock)上以备压榨。将预先制备并在水中浸泡超过24小时的毛毡放在片材上，注意纵向和横向由片材上的毛毡方向确定。将毛毡和片材置于机械压力中，并在约870psi的压榨负载下承受30秒。除去毛毡并将片材在滚筒干燥机(drumdryer)上干燥，调节并测试物理性能。对六种毛毡中的每一种都重复该程序，其中一种为比较性毛毡，五种为本申请的毛毡。
在这项研究中使用的对照压榨毛毡是Albany International用
Figure BDA0002491777520000151
尼龙纤维材料作为基芯片材侧上的棉絮材料制造的HydromaxTMII毛毡。对照压榨毛毡仅具有单个基芯材料，缺乏有孔的聚合物表面。图5示出了对照毛毡的SEM横截面。使用与对照相同的基芯材料和辊侧纤维棉絮材料，但是用分基芯设计，并且片材侧纤维棉絮和位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的纤维棉絮材料由/>
Figure BDA0002491777520000152
.25/.25、/>
Figure BDA0002491777520000153
3.3、AperTechTM3、AperTechTM5或AperTechTM尼龙纤维之一制造，来制造本公开的四个具有创造性的压榨毛毡(实例1-4)。具有创造性的实例5是本发明另一个实施方案的压榨毛毡，其在压榨毛毡的片材侧上具有有孔的聚合物表面层，如图7所示，并且仅包含单个基芯材料部分。
然后测试使用六种压榨毛毡中的每一个制造的手抄纸的厚度/体积和强度。单片厚度计算为体积，其结果如图8和下文表1所示。测量压榨毛毡每个方向的强度，作为纵向拉伸强度("MDT")和横向拉伸强度("CDT")。计算几何平均拉伸强度("GMT")，并针对手抄纸基重的差异进行标准化。图9和下文的表1示出了强度测量的结果。
表1
Figure BDA0002491777520000161
表1和图8中的结果表明，用本申请的具有创造性的压榨毛毡制造的手抄纸的体积性能与对照毛毡相比具有显著差异。用本申请的具有创造性的分基芯压榨毛毡(实例1-4)和有孔的聚合物表面层毛毡(实例5)制造的每一张手抄纸与对照相比都表现出更高的厚度/体积性能，实例3和实例4所表现出的体积增加最大。这种用本申请的具有创造性的压榨毛毡制造的所得手抄纸的体积性能的增加是令人惊讶的。
表1和图9还显示了同样令人惊讶的结果，表明与本研究中的对照相比，用具有创造性的压榨毛毡制造的片材的强度性能没有明显损失或降低。实际上，使用本申请的具有创造性的压榨毛毡制造的每个片材都显示出至少一些强度性能的增加，同时还显示出厚度/体积的增加。
实施例2
在试点造纸机上形成七个基片，每个都使用不同的压榨毛毡设计。使用50/50硬木牛皮纸/南方软木牛皮纸的配料共混物来制造基片，在本实施例中，StaLok 2156作为干强度添加剂。制造的基片的基重为约12lb/令。
用Albany International制造的HydromaxTMII毛毡作为对照压榨毛毡。使用与对照相同的基芯材料和辊侧纤维棉絮材料，制造了五种本公开的具有创造性的压榨毛毡(实例6-10)，但用分基芯材料设计，并且片材侧纤维棉絮和位于第一基芯材料和第二基芯材料之间的纤维棉絮材料由
Figure BDA0002491777520000162
.25/.25、/>
Figure BDA0002491777520000163
3.3,AperTechTM 3、AperTechTM5或AperTechTM 7尼龙纤维之一制造。具有创造性的实例11是本发明另一个实施方案的压榨毛毡，其在压榨毛毡的片材侧上具有有孔的聚合物表面层，如图7所示，并且仅包含单个基芯材料部分。
在压延前后，测量使用七种压榨毛毡设计中的每一种制造的基片的厚度性能。图10显示了随几何平均拉伸强度变化的未压延基片样品的厚度结果。图11示出了随几何平均拉伸强度变化的压延转化制成品样品的厚度结果。在每种情况下，用本申请的具有创造性的毛毡设计制造的基片(实例6-11)的厚度优于用对照压榨毡设计制造的基片的厚度/体积。
如图12所示，还测量了使用六种具有创造性的压榨毛毡设计制造的每种压延转化制成品的柔软度，表明用具有创造性的压榨毛毡实例6-11制造的压延转化制成品与用对照压榨毛毡制造的压延转化制成品相比，没有表现出柔软度的任何显著降低。
实施例3
在试点造纸机上形成另外的基片，比较用压榨毛毡实例10和实例11制造的基片的表面与用对照压榨毛毡制造的基片表面。结果表明，在用具有创造性的基片制造的基片中，存在相当明显的高密度和低密度斑点区域，这些斑点区域显示类似3D结构的空侧圆顶。用CT扫描显微术拍摄的表面图像显示在图13-15中，被描绘为显示CT扫描数据中的表面形貌的图像显示在图16-18中。图13-15中较亮的区域表示密度较低的区域，而较暗的区域表示密度较高的区域。因此，用实例10和实例11的具有创造性的压榨毛毡中每一种制造的基片与用对照压榨毛毡制造的基片相比，具有增加的低密度区域，用压榨毛毡实例11制造的基片表现出的低密度区域最大。
可以看出，采用实例11中的在压榨毛毡片材侧上具有有孔的聚合物表面层的压榨毛毡，可以为下面的基片提供增强的视觉益处。这种有孔的聚合物表面层在传统压榨毛毡或分基芯压榨毛毡设计中都是有益的。
实施例4
在两种不同的基重下，进一步比较用对照压榨毛毡制造的转化制成品的性能与用实例10和实例11的压榨毛毡制造的那些制成品的性能。结果显示在下文的表2、3和4中。除了所使用的压榨毛毡的类型以外，通过与对照相同的方法，使用实例10和实例11的具有创造性的压榨毛毡分别制造制成品样品。
表2
Figure BDA0002491777520000181
从上文表2可以看出，与用对照压榨毛毡制造的基片相比，用实例10和实例11的具有创造性的压榨毛毡设计制造的基片各自都显示出改进的每基重厚度，特别是在较高基重下。表2还表明，在保持与对照相似的厚度(见实例10)或甚至比对照更高的厚度(见实例11)的同时，可以减少基重。
表3
Figure BDA0002491777520000191
表4
Figure BDA0002491777520000192
本文已经描述了多个实施方案。然而，应当理解的是，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行各种修改。因此，其他实施方案落入所附权利要求的范围内。

Claims (22)

1.一种压榨毛毡，其包括：
片材侧；
辊侧；
包括编织纱线的第一基芯材料；
包括编织纱线的第二基芯材料；以及
位于所述第一基芯材料和所述第二基芯材料之间的纤维棉絮材料，
其中位于所述第一基芯材料和所述第二基芯材料之间的所述纤维棉絮材料包括两层，并且其中，更接近所述第一基芯材料定位的纤维棉絮材料的层比更接近所述第二基芯材料定位的纤维棉絮材料的层粗。
2.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中所述第二基芯材料比所述第一基芯材料更接近所述压榨毛毡的片材侧定位。
3.根据权利要求2所述的压榨毛毡，其中所述压榨毛毡还包括在所述第二基芯材料片材侧上的纤维棉絮材料和/或在所述第一基芯材料辊侧上的纤维棉絮材料。
4.根据权利要求2所述的压榨毛毡，其进一步包括第三基芯材料，所述第三基芯材料包括比所述第二基芯材料更接近所述压榨毛毡的片材侧定位的编织纱线，以及包括在所述第二基芯材料片材侧上并在所述第二基芯材料和所述第三基芯材料之间的纤维棉絮材料。
5.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中所述第一基芯材料的编织纱线和所述第二基芯材料的编织纱线选自由以下组成的组：天然纱线、合成纱线、单丝纱线、复丝纱线、空心纱、粗特纱、平滑纱及其组合。
6.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中所述第一基芯材料的编织纱线和所述第二基芯材料的编织纱线具有选自由以下组成的组的横截面形状：圆形、扁平及其组合。
7.根据权利要求6所述的压榨毛毡，其中所述横截面形状选自由以下组成的组：环形、卵形、椭圆形、矩形。
8.根据权利要求1所述的压榨毛毡，所述第一基芯材料的编织纱线和所述第二基芯材料的编织纱线选自由以下组成的组：横向定向的纱线、纵向定向的纱线、横向定向的纱线和纵向定向的纱线两者以及横向定向的纱线和纵向定向的纱线一起编织形成编织层。
9.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中所述第一基芯材料和/或所述第二基芯材料包括缠结在其中的纤维棉絮。
10.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中所述第二基芯材料的纱线比所述第一基芯材料的纱线粗。
11.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中，所述第一基芯材料包括两编织层的纱线，每层都包括与纵向定向的纱线编织在一起的横向定向的纱线。
12.根据权利要求3所述的压榨毛毡，其中位于所述第一基芯材料和所述第二基芯材料之间的两层纤维棉絮材料都比位于所述第二基芯材料片材侧上的纤维棉絮材料粗。
13.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中所述纤维棉絮材料是尼龙或羊毛。
14.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中位于所述第一基芯材料和所述第二基芯材料之间的纤维棉絮材料的厚度占整个压榨毛毡的厚度的至少10％。
15.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中所述纤维棉絮材料、所述第一基芯材料和所述第二基芯材料通过缝合、针缝或黏合剂中的一种或多种彼此连接。
16.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中所述压榨毛毡进一步包括聚合物层压材料、膜或泡沫层。
17.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中所述压榨毛毡进一步包括有孔的聚合物层。
18.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中所述压榨毛毡进一步包括：
位于所述压榨毛毡的片材侧上的至少一个纤维棉絮材料，
其中位于所述压榨毛毡的片材侧表面的所述纤维棉絮材料包括有孔的聚合物片材侧表面。
19.根据权利要求18所述的压榨毛毡，其中所述第一基芯材料被辊侧纤维棉絮材料以及具有有孔的聚合物片材侧表面的片材侧纤维棉絮材料围绕。
20.根据权利要求12所述的压榨毛毡，其中位于所述第一基芯材料和所述第二基芯材料之间的两层纤维棉絮材料的纤维直径大于第二基芯材料片材侧上的纤维棉絮材料的纤维直径。
21.根据权利要求1所述的压榨毛毡，其中接近所述第一基芯材料定位的纤维棉絮材料的层的纤维直径大于接近所述第二基芯材料定位的纤维棉絮材料的层的纤维直径。
22.根据权利要求10所述的压榨毛毡，其中所述第二基芯材料的纱线具有大于所述第一基芯材料的纱线的直径。
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