EA039115B1 - Absorbent sheet of cellulosic fibers - Google Patents
Absorbent sheet of cellulosic fibers Download PDFInfo
- Publication number
- EA039115B1 EA039115B1 EA201991777A EA201991777A EA039115B1 EA 039115 B1 EA039115 B1 EA 039115B1 EA 201991777 A EA201991777 A EA 201991777A EA 201991777 A EA201991777 A EA 201991777A EA 039115 B1 EA039115 B1 EA 039115B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- tape
- absorbent sheet
- creping
- hollow
- layer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
- D21H27/002—Tissue paper; Absorbent paper
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47K—SANITARY EQUIPMENT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; TOILET ACCESSORIES
- A47K10/00—Body-drying implements; Toilet paper; Holders therefor
- A47K10/16—Paper towels; Toilet paper; Holders therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
- B31F—MECHANICAL WORKING OR DEFORMATION OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
- B31F1/00—Mechanical deformation without removing material, e.g. in combination with laminating
- B31F1/12—Crêping
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
- D21H27/002—Tissue paper; Absorbent paper
- D21H27/004—Tissue paper; Absorbent paper characterised by specific parameters
- D21H27/005—Tissue paper; Absorbent paper characterised by specific parameters relating to physical or mechanical properties, e.g. tensile strength, stretch, softness
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Paper (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Перекрестная ссылка на родственную заявкуCross-reference to related application
Заявка на данный патент основана на предварительной патентной заявке US № 62/055261, поданной 25 сентября 2014 г., которая включена посредством ссылки в полном объеме.This patent application is based on US Provisional Application No. 62/055261, filed September 25, 2014, which is incorporated by reference in its entirety.
Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for the creation of the invention
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к многослойной ленте, которая может быть использована для крепирования целлюлозного полотна в бумагоделательном способе. Настоящее изобретение также относится к способам изготовления бумажных изделий с применением многослойной ленты для крепирования в бумагоделательном способе. Настоящее изобретение также относится к бумажным изделиям, имеющим исключительные свойства.The present invention relates to a multilayer tape that can be used to crepe a cellulosic web in a papermaking process. The present invention also relates to methods for making paper products using multilayer creping tape in a papermaking process. The present invention also relates to paper products having exceptional properties.
Предшествующий уровень техникиPrior Art
Способы изготовления бумажных изделий, таких как изделия из бумаги тиссью и полотенца, хорошо известны. В таких способах вначале формуют водное зарождающееся полотно из композиции бумажной массы. Зарождающееся полотно обезвоживают с использованием, например, ленточной структуры, изготовленной из полимерного материала, обычно в форме прижимной сетки. В некоторых бумагоделательных способах после обезвоживания полотну придают форму или трехмерную текстуру, получая в результате полотно, называемое структурированным листом. Один из подходов к приданию формы полотну предполагает использование операции крепирования, пока полотно все еще находится в полутвердом, пластичном состоянии. При операции крепирования используют крепирующую структуру, такую как лента или структурирующая сетка, и операция крепирования протекает под давлением в крепирующем зазоре, причем в зазоре полотно принудительно проталкивают в отверстия в крепирующей структуре. После операции крепирования также может быть использован вакуум, чтобы дополнительно втянуть полотно в отверстия в крепирующей структуре. По окончании операции (операций) придания формы полотно сушат, чтобы удалить по существу любую оставшуюся воду, с использованием хорошо известного оборудования, например янки-цилиндра (американского сушильного барабана).Methods for making paper products such as tissue paper and towels are well known. In such methods, an aqueous nascent web is first formed from the stock furnish. The nascent web is dewatered using, for example, a ribbon structure made of a polymeric material, usually in the form of a pressure mesh. In some papermaking processes, the web is shaped or textured after dewatering, resulting in a web referred to as a structured sheet. One approach to shaping a web involves using a creping operation while the web is still in a semi-solid, plastic state. The creping operation uses a creping structure, such as a tape or structuring mesh, and the creping operation proceeds under pressure in the creping gap, wherein the web is forced into openings in the creping structure in the gap. After the creping operation, a vacuum may also be used to further draw the web into the holes in the creping structure. At the end of the shaping operation(s), the web is dried to remove essentially any remaining water using well known equipment such as a Yankee cylinder.
Существуют различные конфигурации структурирующих сеток и лент, известных в данной области техники. Конкретные примеры лент и структурирующих сеток, которые могут быть использованы для крепирования в бумагоделательном способе, можно посмотреть в патенте US № 8152957 и в патентной заявке US № 2010/0186913, которые включены в настоящий документ посредством ссылки во всей их полноте.There are various configurations of structuring grids and ribbons known in the art. Specific examples of tapes and structuring networks that can be used for papermaking creping can be found in US Pat. No. 8,152,957 and US Pat.
Структурирующие сетки или ленты обладают многими свойствами, которые делают их подходящими для использования в операции крепирования. В частности, плетеные структурирующие сетки, изготовленные из полимерных материалов, таких как полиэтилентерефталат (ПЭТ), являются прочными, размерно-устойчивыми и имеют трехмерную текстуру за счет рисунка переплетения и промежутков между нитями, которые образуют плетеную структуру. Сетки, следовательно, могут создавать как прочную, так и гибкую крепирующую структуру, которая может выдерживать напряжения и деформации при работе на бумагоделательной машине во время бумагоделательного процесса. Однако структурирующие сетки не идеально подходят для всех операций крепирования. Отверстия в структурирующей сетке, в которые полотно втягивают во время придания формы, образованы в виде промежутков между переплетенными нитями. Более конкретно, отверстия формируют трехмерным образом, так как существуют стыки или точки пересечения переплетенных нитей в определенном желаемом рисунке как в машинном направлении (МН (MD)), так и поперечном направлении (ПН (CD)). В силу этого неизбежно существует ограниченный ряд отверстий, которые могут быть созданы в случае структурирующей сетки. Кроме того, подлинная природа сетки, представляющей собой плетеную структуру, изготовленную из нитей, сильно ограничивает максимальный размер и возможные конфигурации отверстий, которые могут быть образованы. И, более того, конструирование и изготовление любой сетки со специально конфигурированными отверстиями является дорогостоящим и трудоемким процессом. Таким образом, хотя структурирующие сетки структурно хорошо подходят для крепирования в бумагоделательных процессах с точки зрения прочности, долговечности и гибкости, существуют ограничения по типам придания формы бумагообразующему полотну, которые могут быть достигнуты при использовании плетеных структурирующих сеток. В результате трудно одновременно достичь более высокой толщины в милах и более высокой мягкости бумажного изделия, изготовленного с использованием операций крепирования.Structuring nets or tapes have many properties that make them suitable for use in the creping operation. In particular, woven structuring networks made from polymeric materials such as polyethylene terephthalate (PET) are strong, dimensionally stable, and have a three-dimensional texture due to the weave pattern and the interstices between the filaments, which form a woven structure. The webs can therefore provide both a strong and flexible creping structure that can withstand stresses and strains when operated on a paper machine during the papermaking process. However, structuring fabrics are not ideal for all creping operations. The holes in the structuring network, into which the web is drawn during shaping, are formed as spaces between the interlaced yarns. More specifically, the holes are formed in a three-dimensional manner, as there are joints or intersection points of the interlaced yarns in a certain desired pattern in both the machine direction (MH (MD)) and the cross direction (CD (CD)). Because of this, there is inevitably a limited number of holes that can be created in the case of a structuring network. In addition, the true nature of the mesh, which is a woven structure made from filaments, severely limits the maximum size and possible patterns of openings that can be formed. And, moreover, the design and manufacture of any grid with specially configured holes is a costly and time-consuming process. Thus, although structuring fabrics are structurally well suited for papermaking creping in terms of strength, durability and flexibility, there are limitations to the types of papermaking web shaping that can be achieved using woven structuring fabrics. As a result, it is difficult to simultaneously achieve higher mil thickness and higher softness in a paper product made using creping operations.
В качестве альтернативы плетеным структурирующим сеткам при операции крепирования в качестве поверхности, придающей форму полотну, может быть использована экструдированная полимерная ленточная структура. В отличие от структурирующих сеток, в полимерных структурах могут быть сформированы отверстия различных размеров и различных форм, например путем лазерного сверления или механической штамповки. Удаление материала из полимерной ленточной структуры при формировании отверстий, однако, влияет на снижение прочности, долговечности и сопротивления растяжению ленты в МН. Таким образом, существует практическое ограничение по размеру и/или плотности отверстий, которые могут быть образованы в полимерной ленте, хотя лента все еще остается подходящей для бумагоделательного способа. Более того, почти любой монолитный полимерный материал (т.е. однослойный экструдированный полимерный материал), который потенциально мог бы быть использован для формироAs an alternative to woven structuring networks, the creping operation can use an extruded polymeric tape structure as the web shaping surface. Unlike structuring networks, holes of various sizes and various shapes can be formed in polymeric structures, for example by laser drilling or mechanical punching. Removal of material from the polymeric tape structure during the formation of holes, however, affects the reduction in strength, durability and tensile strength of the tape in MN. Thus, there is a practical limit to the size and/or density of holes that can be formed in the polymeric tape, although the tape is still suitable for the papermaking process. Moreover, almost any monolithic polymeric material (i.e. single layer extruded polymeric material) that could potentially be used to form
- 1 039115 вания ленточной структуры, будет менее прочен и менее устойчив к растяжению, чем типичные структурирующие сетки, вследствие природы монолитного материала в сравнении с плетеной структурой.- 1 039115 tape structure will be less strong and less resistant to stretching than typical structuring networks, due to the nature of the monolithic material in comparison with the woven structure.
Предпринимались попытки использовать в бумагоделательных операциях полимерные ленточные структуры с экструдированным полимерным слоем. Например, патент US № 4446187 раскрывает ленточную структуру, которая включает полиуретановую фольгу или пленку, прикрепленную по меньшей мере к одной плетеной сетке для усиления ленты. Однако такая ленточная структура конфигурирована для использования в операциях обезвоживания на участках формования, прессования и/или сушки бумагоделательной машины. По этой причине такая ленточная структура не имеет отверстий достаточного размера для проведения структурирования полотна, такого как структурирование при операции крепирования.Attempts have been made to use polymeric tape structures with an extruded polymeric layer in papermaking operations. For example, US Pat. No. 4,446,187 discloses a tape structure that includes a polyurethane foil or film attached to at least one woven mesh to reinforce the tape. However, such a belt structure is configured for use in dewatering operations in the forming, pressing and/or drying sections of the paper machine. For this reason, such a web structure does not have openings of sufficient size to carry out web structuring, such as structuring in a creping operation.
Дополнительным ограничением для любой крепирующей ленты или сетки, которые используют в бумагоделательном процессе, является требование, чтобы крепирующая лента или сетка по существу препятствовали целлюлозным волокнам, используемым для изготовления бумажного изделия, проходить через крепирующую ленту или сетку в процессе изготовления бумаги. Волокна, которые полностью проходят через крепирующую ленту или сетку, будут оказывать негативное воздействие на бумагоделательный способ. Например, если значительное количество волокон из полотна полностью протягивается через крепирующую ленту или сетку, когда используют вакуумную камеру для втягивания полотна в отверстия крепирующей структуры, волокна постепенно будут накапливаться на наружной кромке вакуумной камеры. В результате толщина в милах бумажного изделия будет существенно снижаться из-за утечки воздуха через уплотнение между вакуумной камерой и крепирующей структурой. Кроме того, накопленные волокна, которые приводят к нежелательным колебаниям в свойствах бумажного изделия, также должны быть очищены с наружной кромки вакуумной камеры. Операция очистки приводит к дорогостоящим потерям времени для бумагоделательной машины и к производственным потерям. В общем случае предпочтительно, чтобы во время бумагоделательного процесса менее одного процента волокон полностью проходило через крепирующую ленту или сетку.An additional limitation for any creping tape or mesh that is used in the papermaking process is the requirement that the creping tape or mesh substantially prevent the cellulosic fibers used to make the paper product from passing through the creping tape or mesh during the papermaking process. Fibers that pass completely through the creping tape or mesh will have a negative effect on the papermaking process. For example, if a significant amount of fibers from the web are pulled completely through the creping tape or mesh, when a vacuum box is used to draw the web into the holes of the creping structure, the fibers will gradually build up on the outer edge of the vacuum box. As a result, the mil thickness of the paper product will be significantly reduced due to air leakage through the seal between the vacuum chamber and the creping structure. In addition, the accumulated fibers, which lead to undesirable fluctuations in the properties of the paper product, must also be cleaned from the outer edge of the vacuum chamber. The cleaning operation results in costly waste of paper machine time and production losses. In general, it is preferred that less than one percent of the fibers pass completely through the creping tape or mesh during the papermaking process.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение предлагает способ крепирования целлюлозного листа. Способ включает приготовление зарождающегося полотна из водной композиции бумажной массы и нанесение и крепирование зарождающегося полотна на многослойной крепирующей ленте. Крепирующая лента включает (i) первый слой, выполненный из полимерного материала, имеющий множество отверстий, и (ii) второй слой, прикрепленный к поверхности первого слоя, причем зарождающееся полотно выкладывают на первый слой. К крепирующей ленте прикладывают вакуум так, что зарождающееся полотно втягивается во множество отверстий, но не втягивается во второй слой.In accordance with one aspect, the present invention provides a method for creping a cellulosic sheet. The method includes preparing a nascent web from an aqueous furnish and applying and creping the nascent web on a multilayer creping tape. The creping tape includes (i) a first layer made of a polymeric material having a plurality of holes, and (ii) a second layer attached to the surface of the first layer, with the nascent web being laid out on the first layer. A vacuum is applied to the creping tape such that the nascent web is drawn into the plurality of holes but not drawn into the second layer.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения крепированное полотно изготавливают способом, который включает стадии приготовления зарождающегося полотна из водной композиции бумажной массы и крепирования зарождающегося полотна на многослойной ленте. Многослойная лента включает (i) первый слой, выполненный из полимерного материала, имеющий множество отверстий, и (ii) второй слой, прикрепленный к первому слою, причем зарождающееся полотно выкладывают на поверхность первого слоя. Способ также включает сушку и вытяжку крепированного полотна без процесса каландрования. Зарождающееся полотно втягивают во множество отверстий в первом слое многослойной ленты, но не во второй слой, так, что получают крепированное полотно с множеством куполообразных структур.In accordance with another aspect of the present invention, a creped web is made by a process that includes the steps of preparing a nascent web from an aqueous furnish and creping the nascent web onto a multilayer web. The multilayer tape includes (i) a first layer made of a polymeric material having a plurality of holes, and (ii) a second layer attached to the first layer, wherein the nascent web is laid out on the surface of the first layer. The method also includes drying and stretching the creped web without a calendering process. The nascent web is drawn into a plurality of holes in the first layer of the multilayer tape, but not into the second layer, so that a creped web with a plurality of domed structures is obtained.
В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение предлагает абсорбирующий лист из целлюлозных волокон, который имеет верхнюю сторону и нижнюю сторону. Абсорбирующий лист содержит множество полых куполообразных областей, выступающих из верхней стороны листа, причем каждая из полых куполообразных областей сформирована так, что расстояние по меньшей мере от одной первой точки на кромке полой куполообразной области до второй точки на кромке на противоположной стороне полой куполообразной области составляет по меньшей мере приблизительно 0,5 мм. Абсорбирующий лист также включает соединительные области, образующие сеть, объединяющую полые куполообразные области листа. Абсорбирующий лист имеет толщину в милах по меньшей мере приблизительно 140 мил/8 листов.In accordance with yet another aspect, the present invention provides an absorbent sheet of cellulose fibers that has a top side and a bottom side. The absorbent sheet comprises a plurality of hollow dome-shaped regions protruding from the upper side of the sheet, each of the hollow dome-shaped regions being formed such that the distance from at least one first point on the edge of the hollow dome-shaped region to a second point on the edge on the opposite side of the hollow dome-shaped region is at least about 0.5 mm. The absorbent sheet also includes bonding regions forming a network connecting the hollow domed regions of the sheet. The absorbent sheet has a mil thickness of at least about 140 mils/8 sheets.
В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящее изобретение предлагает абсорбирующий лист из целлюлозных волокон, который имеет верхнюю сторону и нижнюю сторону. Абсорбирующий лист содержит множество полых куполообразных областей, выступающих из верхней стороны листа, причем каждая из полых куполообразных областей ограничивает объем по меньшей мере приблизительно 1,0 мм3. Абсорбирующий лист также включает соединительные области, образующие сеть, объединяющую полые куполообразные области листа.In accordance with another additional aspect, the present invention provides an absorbent sheet of cellulosic fibers that has a top side and a bottom side. The absorbent sheet includes a plurality of hollow dome-shaped regions protruding from the upper side of the sheet, with each of the hollow domed regions delimiting a volume of at least about 1.0 mm 3 . The absorbent sheet also includes bonding regions forming a network connecting the hollow domed regions of the sheet.
В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение предлагает абсорбирующий лист из целлюлозных волокон, который имеет верхнюю и нижнюю стороны. Абсорбирующий лист содержит множество полых куполообразных областей, выступающих из верхней стороны листа, причем каждая из полых куполообразных областей ограничивает объем по меньшей мере приблизительно 0,5 мм3. Абсорбирующий лист также включает соединительные области, образующие сеть, объединяющую полые куполообразные области листа. Абсорбирующий лист имеет толщину в милах по меньшей мере приблизиAccording to yet another aspect, the present invention provides an absorbent sheet of cellulose fibers that has a top and bottom side. The absorbent sheet includes a plurality of hollow dome-shaped regions protruding from the upper side of the sheet, with each of the hollow domed regions delimiting a volume of at least about 0.5 mm 3 . The absorbent sheet also includes bonding regions forming a network connecting the hollow domed regions of the sheet. The absorbent sheet has a mil thickness of at least approx.
- 2 039115 тельно 130 мил/8 листов.- 2 039115 130 mil/8 sheets.
В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящее изобретение предлагает абсорбирующий лист из целлюлозного волокна, который имеет верхнюю сторону и нижнюю сторону. Абсорбирующий лист содержит множество полых куполообразных областей, выступающих из верхней стороны листа, и соединительных областей, образующих сеть, объединяющую полые куполообразные области листа. Абсорбирующий лист имеет толщину в милах по меньшей мере приблизительно 145 мил/8 листов, и абсорбирующий лист имеет средний геометрический (GM) модуль на разрыв меньше чем 3500 г/3 дюйма (3500 г/7,62 см или 459,3 г/см).According to yet another aspect, the present invention provides a cellulose fiber absorbent sheet that has a top side and a bottom side. The absorbent sheet contains a plurality of hollow dome-shaped areas protruding from the upper side of the sheet and connecting areas forming a network connecting the hollow domed areas of the sheet. The absorbent sheet has a mil thickness of at least about 145 mils/8 sheets and the absorbent sheet has a geometric mean (GM) modulus at break of less than 3500 g/3 inches (3500 g/7.62 cm or 459.3 g/cm ).
В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение предлагает абсорбирующий лист из целлюлозных волокон, который имеет верхнюю сторону и нижнюю сторону. Абсорбирующий лист включает множество полых куполообразных областей, выступающих из верхней стороны листа, и соединительных областей, образующих сеть, объединяющую полые куполообразные области листа. Плотность волокон полых куполообразных областей на передней стороне в машинном направлении (МН) существенно меньше, чем плотность волокон полых куполообразных областей на задней стороне в машинном направлении (МН).In accordance with yet another aspect, the present invention provides an absorbent sheet of cellulose fibers that has a top side and a bottom side. The absorbent sheet includes a plurality of hollow dome-shaped areas protruding from the upper side of the sheet and connecting areas forming a network connecting the hollow domed areas of the sheet. The fiber density of the hollow domed regions on the front side in the machine direction (MD) is substantially less than the fiber density of the hollow domed regions on the back side in the machine direction (MD).
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 представляет собой схематический вид конфигурации бумагоделательной машины, которая может быть использована в настоящем изобретении.Fig. 1 is a schematic view of a paper machine configuration that can be used in the present invention.
Фиг. 2 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий конвейер папмашины и участок ленточного крепирования бумагоделательной машины, показанной на фиг. 1.Fig. 2 is a schematic view illustrating the paper conveyor and belt creping section of the paper machine shown in FIG. one.
Фиг. 3А представляет собой вид поперечного сечения части многослойной крепирующей ленты в соответствии с вариантом осуществления изобретения.Fig. 3A is a cross-sectional view of a portion of a multilayer creping tape in accordance with an embodiment of the invention.
Фиг. 3В представляет собой сверху части, показанной на фиг. 3А.Fig. 3B is a top view of the part shown in FIG. 3A.
Фиг. 4А представляет собой поперечное сечение части многослойной крепирующей ленты в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.Fig. 4A is a cross-sectional view of a portion of a multilayer creping tape in accordance with yet another embodiment of the invention.
Фиг. 4В представляет собой вид сверху части, показанной на фиг. 4А.Fig. 4B is a plan view of the part shown in FIG. 4A.
Фиг. 5А-С представляют собой виды сверху на микрофотографиях (50х) со стороны ленты абсорбирующих целлюлозных листов в соответствии с вариантами осуществления изобретения.Fig. 5A-C are top view micrographs (50x) from the side of a strip of absorbent cellulose sheets in accordance with embodiments of the invention.
Фиг. 6А-С представляют собой виды снизу на микрофотографиях (50х) другой стороны абсорбирующих целлюлозных листов в соответствии с вариантами осуществления изобретения, показанных на фиг. 5А-С.Fig. 6A-C are micrograph bottom views (50x) of the other side of the absorbent cellulose sheets according to the embodiments of the invention shown in FIG. 5A-C.
Фиг. 7А(1)-7С(2) представляют собой виды сверху и снизу на микрофотографиях (100х) куполообразной структуры абсорбирующих целлюлозных листов, показанных на фиг. 5А-С.Fig. 7A(1)-7C(2) are top and bottom micrographs (100x) of the domed structure of the absorbent cellulose sheets shown in FIG. 5A-C.
Фиг. 8А-С представляют собой виды поперечного сечения на микрофотографиях (40х) куполообразных структур абсорбирующих целлюлозных листов в соответствии с вариантами изобретения.Fig. 8A-C are micrograph cross-sectional views (40x) of domed structures of absorbent cellulose sheets in accordance with embodiments of the invention.
Фиг. 9 представляет собой вид измерения размера куполообразной области в бумажном изделии в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 9 is a measurement view of the size of a domed area in a paper product according to the present invention.
Фиг. 10 представляет собой изображение распределения плотности волокон в куполообразной области бумажного изделия в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 10 is an image of the distribution of fiber density in the domed region of a paper product in accordance with the present invention.
Фиг. 11 представляет собой изображение в серой шкале распределения плотности волокон в куполообразной области бумажного изделия в соответствии с изобретением.Fig. 11 is a gray scale image of the distribution of fiber density in a domed region of a paper product in accordance with the invention.
Фиг. 12 представляет собой график зависимости между мягкостью на ощупь и GM-модуль на разрыв бумажных изделий.Fig. 12 is a graph of the relationship between softness to the touch and GM modulus at tear in paper products.
Фиг. 13 представляет собой график зависимости между толщиной в милах и GM-модуль на разрыв бумажных изделий в соответствии с изобретением.Fig. 13 is a graph of the relationship between thickness in mils and GM modulus at break of paper products in accordance with the invention.
Фиг. 14 представляет собой график зависимости между толщиной в милах бумажных изделий в соответствии с изобретением и объемом отверстий в конфигурации многослойной ленточной структуры в соответствии с изобретением.Fig. 14 is a graph of the relationship between the thickness in mils of paper products in accordance with the invention and the volume of openings in a configuration of a laminated tape structure in accordance with the invention.
Фиг. 15 представляет собой график зависимости между толщиной в милах бумажных изделий в соответствии с изобретением и объемом отверстий в конфигурации многослойной ленточной структуры в соответствии с изобретением.Fig. 15 is a graph of the relationship between the thickness in mils of paper products in accordance with the invention and the volume of openings in a configuration of a laminated tape structure in accordance with the invention.
Фиг. 16 представляет собой график зависимости между толщиной в милах бумажных изделий в соответствии с изобретением и диаметром отверстий в конфигурации многослойной ленточной структуры в соответствии с изобретением.Fig. 16 is a graph of the relationship between the thickness in mils of paper products in accordance with the invention and the diameter of holes in a configuration of a multilayer tape structure in accordance with the invention.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
В одном аспекте настоящее изобретение относится к бумагоделательным процессам, в которых используют ленту, имеющую многослойную структуру, которая может быть использована для крепирования полотна, в качестве части бумагоделательного процесса. Настоящее изобретение также относится к бумажным изделиям, обладающим исключительными свойствами, причем бумажные изделия могут быть получены с использованием многослойной крепирующей ленты.In one aspect, the present invention relates to papermaking processes that use a tape having a multilayer structure that can be used to crepe the web, as part of the papermaking process. The present invention also relates to paper products with exceptional properties, and paper products can be obtained using a multi-layer creping tape.
Термин бумажные изделия, используемый в данном описании, охватывает любое изделие, вклюThe term paper products, as used in this specification, covers any product, including
- 3 039115 чающее бумагообразующее волокно, содержащее целлюлозу в качестве основной составляющей. Этот термин включает, например, изделия, продаваемые как бумажные полотенца, туалетная бумага, косметические салфетки и т.д. Бумагообразующие волокна включают целлюлозу из первичного сырья, или рецикловые (вторичные) целлюлозные волокна, или волокна из смеси волокон, содержащих целлюлозные волокна. Древесные волокна включают, например, волокна, полученные из лиственных и хвойных деревьев, включая волокна из древесины мягких пород, такие как волокна крафт-целлюлозы из северной и южной хвойной древесины, и волокна из древесины твердых пород, таких как эвкалипт, клен, береза, осина или т.п. Примеры волокон, пригодных для изготовления волокон настоящего изобретения, включают недревесные волокна, такие как хлопковое волокно или производные хлопка, манильская пенька, кенаф, трава сабай, лен, трава эспарто, солома, джутовая конопля, багасса, нитевидные волокна молочая и волокна листьев ананаса. Композиции бумажной массы и подобная терминология относятся к водным композициям, содержащим бумагообразующие волокна и опционально влагопрочные смолы, разрыхлители и т.п., для изготовления бумажных изделий.- 3 039115 tea paper-forming fiber containing cellulose as the main component. This term includes, for example, products sold as paper towels, toilet paper, facial wipes, etc. Paper-forming fibers include cellulose from virgin raw materials, or recycled (secondary) cellulose fibers, or fibers from a mixture of fibers containing cellulose fibers. Wood fibers include, for example, fibers derived from deciduous and coniferous trees, including softwood fibers such as northern and southern softwood kraft fibers, and hardwood fibers such as eucalyptus, maple, birch, aspen or the like. Examples of fibers suitable for making the fibers of the present invention include non-wood fibers such as cotton fiber or cotton derivatives, manila hemp, kenaf, sabai grass, flax, esparto grass, straw, hemp jute, bagasse, milkweed filament fibers, and pineapple leaf fibers. Pulp compositions and similar terminology refer to aqueous compositions containing paper-forming fibers and optionally wet strength resins, disintegrants, and the like, for making paper products.
В данном изобретении исходное волокно и жидкую смесь, которые сушат до готового изделия в бумагоделательном способе, называют полотном и/или образующимся полотном. Высушенное однослойное изделие бумагоделательного способа называют базовым листом. Кроме того, изделие бумагоделательного процесса может быть названо абсорбирующим листом. При этом абсорбирующий лист может представлять собой то же самое, что и один базовый лист. С другой стороны, абсорбирующий лист может включать множество базовых листов в виде многослойной структуры. Кроме того, абсорбирующий лист может быть подвергнут дополнительной обработке после сушки в процессе формования базового листа, например тиснению.In this invention, the original fiber and the liquid mixture, which is dried to the finished product in the papermaking process, is called the web and/or the resulting web. The dried single layer product of the papermaking process is called the base sheet. In addition, the article of the papermaking process may be referred to as an absorbent sheet. Here, the absorbent sheet may be the same as one base sheet. On the other hand, the absorbent sheet may include a plurality of base sheets in a multilayer structure. In addition, the absorbent sheet may be subjected to additional processing after drying during the formation of the base sheet, such as embossing.
При описании настоящего изобретения в данном документе термины машинное направление (МН (MD)) и поперечное направление (ПН (CD)) используются в соответствии с их хорошо известным в данной области техники значением. Т.е. МН ленты или другой крепирующей структуры относится к направлению, в котором лента или другая крепирующая структура перемещаются в бумагоделательном процессе, в то время как ПН относится к направлению, поперечному МН ленты или крепирующей структуры. Аналогично, при ссылке на бумажные изделия МН бумажного изделия относится к направлению на изделии, в котором изделие перемещается в процессе изготовления бумаги, и ПН относится к направлению на бумажном изделии, поперечному МН изделия.In describing the present invention herein, the terms machine direction (MH (MD)) and transverse direction (CD (CD)) are used in accordance with their well-known meaning in the art. Those. The MH of the tape or other creping structure refers to the direction in which the tape or other creping structure travels in the papermaking process, while DL refers to the direction transverse to the MH of the tape or creping structure. Similarly, when referring to paper products, the MH of the paper product refers to the direction on the product in which the product moves during the papermaking process, and MD refers to the direction on the paper product transverse to the MH of the product.
Бумагоделательные машиныpaper machines
Способы, в которых используют ленты согласно изобретению и изготавливают изделия согласно изобретению, могут компактно включать обезвоживание бумагообразующей композиции бумажной массы, имеющей случайное распределение волокон, так, чтобы сформовать полутвердое полотно, а затем ленточное крепирование полотна так, чтобы перераспределить волокна и придать форму полотну с получением бумажных изделий с желаемыми свойствами. Эти стадии бумагоделательных процессов могут быть осуществлены на бумагоделательных машинах, имеющих различные конфигурации. Ниже будет описано два примера таких бумагоделательных машин.Methods that use the tapes of the invention and produce articles of the invention may compactly include dewatering a papermaking furnish composition having a random distribution of fibers so as to form a semi-solid web, and then tape-creping the web so as to redistribute the fibers and shape the web with obtaining paper products with the desired properties. These steps of papermaking processes can be carried out on paper machines having various configurations. Two examples of such paper machines will be described below.
Фиг. 1 показывает первый пример бумагоделательной машины 200. Бумагоделательная машина 200 представляет собой трехсеточную машину, которая включает прессовую часть 100, на которой проводят операцию крепирования. Перед прессовой частью 100 находится формующая часть 202, которую в случае бумагоделательной машины 200 называют в данной области техники сеточной частью. Формующая часть 202 включает напорный ящик 204, который выкладывает композицию бумажной массы на формующую сетку 206, поддерживаемую валами 208 и 210, в результате чего изначально формуется бумагоделательное полотно. Формующая часть 202 также включает формующий вал 212, который поддерживает бумагоделательное сукно 102. Пробег сукна 214 простирается до участка башмачного пресса 216, где влажное полотно выкладывают на опорный валик 108, причем полотно 116 подвергается мокрому прессованию одновременно с переносом на опорный валик 108.Fig. 1 shows a first example of a paper machine 200. The paper machine 200 is a three wire machine that includes a press portion 100 on which a creping operation is performed. In front of the press section 100 is the forming section 202, which in the case of the paper machine 200 is referred to in the art as the wire section. The forming portion 202 includes a headbox 204 which deposits the furnish on a forming wire 206 supported by rollers 208 and 210, thereby initially forming the paper web. The forming portion 202 also includes a forming roll 212 that supports the paper felt 102. The run of the felt 214 extends to the shoe press area 216 where the wet web is deposited onto the anvil roll 108, the web 116 being wet pressed simultaneously with the transfer to the anvil roll 108.
Пример альтернативной конфигурации бумагоделательной машины 200 включает двухсеточный формующий участок вместо серповидного формующего участка 202. В такой конфигурации после двухсеточной формующей части остальные компоненты такой бумагоделательной машины могут быть выполнены и размещены аналогично остальным частям бумагоделательной машине 200. Пример бумагоделательной машины с двухсеточной формующей частью можно найти в вышеупомянутой публикации патентной заявки US № 2010/0186913.An example of an alternative configuration of the paper machine 200 includes a double wire forming section instead of a crescent forming section 202. In such a configuration, after the double wire forming section, the remaining components of such a paper machine can be made and placed similarly to the rest of the paper machine 200. An example of a paper machine with a double wire forming section can be found in the aforementioned US Patent Application Publication No. 2010/0186913.
Другие примеры альтернативных формующих участков, которые могут быть использованы в бумагоделательной машине, включают двухсеточное формующее устройство с С-образным охватом, двухсеточное формующее устройство с S-образным охватом или формующее устройство с грудным отсасывающим валом. Специалисту в данной области техники будет понятно, как эти или даже другие альтернативные формующие части могут быть интегрированы в бумагоделательную машину.Other examples of alternative forming stations that can be used in the paper machine include a double wire C-grip former, a double wire S-grip former, or a breast suction roll former. One skilled in the art will appreciate how these or even other alternative forming parts can be integrated into a paper machine.
Полотно 116 переносят на крепирующую ленту 112 в зазор крепирующий ленты 120 и затем втягивают вакуумом с помощью вакуумной камеры 114, как будет описано более подробно ниже. После такой операции крепирования полотно 116 выкладывают на янки-цилиндр 218 в другой прессовый зазор 216 с использованием крепирующего клея. Перенос на янки-цилиндр 218 может быть проведен, например, приThe web 116 is transferred to the creping tape 112 in the gap of the creping tape 120 and then vacuum-drawn using the vacuum chamber 114, as will be described in more detail below. Following this creping operation, web 116 is laid out on a Yankee cylinder 218 in another press nip 216 using a creping adhesive. The transfer to the Yankee cylinder 218 can be carried out, for example, at
- 4 039115 находящейся под давлением площади контакта между полотном 116 и поверхностью янки-цилиндра от приблизительно 4 до приблизительно 40% при давлении приблизительно от 250 до 350 фунтов на линейный дюйм (PLI, фунт/л.дюйм) (приблизительно от 43,8 до 61,3 кН/м). Перенос у зазора 216 может происходить при консистенции полотна, например приблизительно от 25 до 70%. Следует отметить, что термин консистенция, используемый в данном случае, относится к проценту твердых веществ в зарождающемся полотне, например при пересчете на абсолютно сухое вещество. При консистенции от приблизительно 25 до приблизительно 70% иногда трудно достаточно надежно прикрепить полотно 116 к поверхности янки-цилиндра 218 с тем, чтобы тщательно удалить полотно с крепирующей ленты 112. Для увеличения адгезии между полотном 116 и поверхностью янки-цилиндра 218 на поверхность янкицилиндра 218 может быть нанесен клей. Клей может создать условия для высокой скорости работы системы и высокой скорости сушки ударной воздушной струей, а также обеспечивает возможность последующего отслаивания полотна 116 с янки-цилиндра 218. Примером такого клея является клеевая композиция поли(виниловый спирт)/полиамид, причем типичная норма нанесения такого клея находится на уровне меньше чем приблизительно 40 мг/м2 листа. Однако специалисту в данной области техники будет легко определить широкое разнообразие альтернативных клеев, а также количества клея, которые могут быть использованы для облегчения переноса полотна 116 на янки-цилиндр 218.- 4 039115 pressurized area of contact between the blade 116 and the surface of the Yankee cylinder from about 4 to about 40% at a pressure of about 250 to 350 pounds per linear inch (PLI, psi) (about 43.8 to 61.3 kN/m). Transfer at gap 216 may occur at a web consistency of, for example, approximately 25 to 70%. It should be noted that the term consistency, as used herein, refers to the percentage of solids in the nascent web, eg on a dry matter basis. At a consistency of about 25 to about 70%, it is sometimes difficult to attach the web 116 securely enough to the surface of the Yankee cylinder 218 in order to carefully remove the web from the creping tape 112. To increase adhesion between the web 116 and the surface of the Yankee cylinder 218 to the surface of the Yankee cylinder 218 adhesive may be applied. The adhesive can create conditions for high system speed and high blow-air drying speed, and also allows web 116 to be subsequently peeled from Yankee cylinder 218. An example of such an adhesive is a poly(vinyl alcohol)/polyamide adhesive composition, with a typical application rate adhesive is at a level of less than about 40 mg/m 2 sheet. However, one of ordinary skill in the art will readily be able to determine a wide variety of alternative adhesives, as well as amounts of adhesive that can be used to facilitate transfer of web 116 to Yankee cylinder 218.
Полотно 116 сушат на янки-цилиндре 218, который представляет собой нагретый цилиндр, с помощью высокоскоростной ударной струи воздуха в сушильном колпаке вокруг янки-цилиндра 218. Так как янки-цилиндр 218 вращается, полотно 116 отслаивается от сушилки 218 в положении 220. Полотно 116 затем может быть намотано на принимающую бобину (не показана). Бобина может работать быстрее, чем янки-цилиндр 218 при устойчивом состоянии работы, чтобы придать дополнительное крепирование полотну 116. Опционально крепирующий шабер 222 может быть использован для стандартного сухого крепирования полотна 116. В любом случае может быть установлен очистной шабер для периодического входа в зацепление и использован для контроля наматывания.The web 116 is dried on the Yankee cylinder 218, which is a heated cylinder, with a high speed blast of air in the dryer hood around the Yankee cylinder 218. As the Yankee cylinder 218 rotates, the web 116 peels away from the dryer 218 at position 220. The web 116 may then be wound onto a take-up spool (not shown). The spool can be run faster than the Yankee cylinder 218 in a steady state of operation to impart additional creping to the web 116. Optionally, the creping blade 222 can be used for standard dry creping of the web 116. In any case, a scraper blade can be installed to intermittently engage and used for winding control.
Фиг. 2 показывает детали прессовой части 100, где происходит крепирование. Прессовая часть 100 включает сукно бумагоделательной машины 102, отсасывающий вал 104, башмачный пресс 106 и опорный вал 108. Опорный вал 108 опционально может быть нагрет, например, паром. Прессовая часть 100 также включает крепирующий вал 110, крепирующую ленту 112 и вакуумную камеру 114. Крепирующая лента 112 может быть выполнена в виде многослойной ленты согласно изобретению, которая будет подробно описана ниже.Fig. 2 shows details of the press portion 100 where creping takes place. The press section 100 includes a paper machine felt 102, a suction roll 104, a shoe press 106, and an anvil roll 108. Anvil roll 108 can optionally be heated, for example by steam. The press portion 100 also includes a creping roll 110, a creping belt 112, and a vacuum chamber 114. The creping belt 112 may be in the form of a multilayer belt according to the invention, which will be described in detail below.
В крепирующем зазоре 120 полотно 116 переносят на верхнюю сторону крепирующей ленты 112. Крепирующий зазор 120 ограничен между опорным валом 108 и крепирующей лентой 112, причем крепирующая лента 112 прижата относительно опорного вала 108 поверхностью 172 крепирующего вала 110. При таком переносе в крепирующем зазоре 120 волокна целлюлозного полотна 116 перегруппировывают и ориентируют, как будет подробно описано ниже. После переноса полотна 116 на крепирующую ленту 112 может быть использована вакуумная камера 114 для прикладывания всасывающего действия к полотну 116, чтобы, по меньшей мере частично, вытянуть мельчайшие складки. Приложенное всасывающее действие также может способствовать втягиванию полотна 116 в отверстия в крепирующей ленте 112, тем самым дополнительно придавая форму полотну 116. Более подробно такое придание формы полотну 116 будет описано ниже.In the creping gap 120, the web 116 is transferred to the upper side of the creping tape 112. The creping gap 120 is defined between the anvil roll 108 and the creping band 112, with the creping band 112 pressed against the anvil roll 108 by the surface 172 of the creping roll 110. In this transfer, the fibers in the creping gap 120 the pulp web 116 is regrouped and oriented as will be described in detail below. After the web 116 has been transferred to the creping tape 112, a vacuum chamber 114 may be used to apply a suction action to the web 116 to at least partially draw out fine wrinkles. The applied suction action may also assist in drawing the web 116 into the holes in the creping tape 112, thereby further shaping the web 116. Such shaping of the web 116 will be described in more detail below.
Крепирующий зазор 120, как правило, простирается на все расстояние или ширину зазора крепирующей ленты в любом месте, например от приблизительно 1/8 до приблизительно 2 дюймов (приблизительно от 3,18 до 50,8 мм), более конкретно от приблизительно 0,5 до приблизительно 2 дюймов (приблизительно от 12,7 до 50,8 мм). Отжимное давление в крепирующем зазоре 120 возникает из-за нагрузки между крепирующим валом 110 и опорным валом 108. Крепирующее давление, как правило, составляет от приблизительно 20 до приблизительно 100 фунт/л.дюйм (PLI, фунт на линейный дюйм) (приблизительно от 3,5 до 17,5 кН/м), более точно от приблизительно 40 до приблизительно 70 фунт/л.дюйм (приблизительно от 7 до 12,25 кН/м). Хотя часто в крепирующем зазоре 120 необходимо минимальное давление 10 фунт/л.дюйм (1,75 кН/м) или 20 фунт/л.дюйм (3,5 кН/м), специалисту в данной области техники будет понятно, что на промышленной машине максимальное давление может быть насколько возможно высоким, ограниченным только конкретным используемым оборудованием. Таким образом, давление свыше 100 фунт/л.дюйм (17,5 кН/м), 500 фунт/л.дюйм (87,5 кН/м), 1000 фунт/л.дюйм (175 кН/м) или больше может быть использовано, если это целесообразно, и при условии, что дельта скорости может быть сохранена.The creping gap 120 typically extends the entire distance or gap width of the creping tape at any location, such as from about 1/8 to about 2 inches (about 3.18 to 50.8 mm), more specifically from about 0.5 to approximately 2 inches (approximately 12.7 to 50.8 mm). The squeeze pressure in the creping gap 120 is due to the load between the creping roll 110 and the support roll 108. The creping pressure is typically from about 20 to about 100 psi (PLI, pounds per linear inch) (about 3 .5 to 17.5 kN/m), more specifically from about 40 to about 70 psi (about 7 to 12.25 kN/m). Although often a minimum pressure of 10 lb/l.in (1.75 kN/m) or 20 lb/l.in (3.5 kN/m) is required in the creping gap 120, one skilled in the art will appreciate that on an industrial machine, the maximum pressure can be as high as possible, limited only by the specific equipment used. Therefore, pressures greater than 100 lb/l.in (17.5 kN/m), 500 lb/l.in (87.5 kN/m), 1000 lb/l.in (175 kN/m) or more may be used if appropriate, and provided that the speed delta can be maintained.
В некоторых вариантах выполнения может быть желательно реструктурировать межволоконные характеристики полотна 116, тогда как в других случаях может быть желательно воздействовать на свойства только в плоскости полотна 116. Параметры крепирующего зазора могут оказывать влияние на распределение волокон в полотне 116 в ряде направлений, включая изменения в z-направлении (т.е. в объеме полотна 116), а также в МН и ПН. В любом случае перенос от крепирующей ленты 112 протекает при высокой ударной нагрузке по причине того, что крепирующая лента 112 движется медленнее, чем полотно 116 перемещается от опорного вала 108, и имеет место значительное изменение скорости. В этой связи уровень крепирования часто называют степенью крепирования, причем эту степень рассчитывают как:In some embodiments, it may be desirable to restructure the interfiber characteristics of web 116, while in other cases it may be desirable to affect properties only in the plane of web 116. Creping gap parameters may affect the distribution of fibers in web 116 in a number of directions, including changes in z -direction (i.e., in the volume of the web 116), as well as in MN and PN. In any case, the transfer from the creping belt 112 occurs at high impact because the creping belt 112 moves slower than the web 116 moves away from the support roll 108, and there is a significant change in speed. In this regard, the level of creping is often referred to as the degree of creping, which degree is calculated as:
- 5 039115 степень крепирования (%)=S1/S2-1, где S1 означает скорость опорного вала 108, a S2 означает скорость крепирующей ленты 112. Как правило, полотно 116 крепируют со степенью приблизительно от 5 до 60%. Фактически, могут быть использованы высокие степени крепирования, приближающиеся или даже превышающие 100%.- 5 039115 degree of creping (%)=S1/S2-1, where S 1 is the speed of the support roll 108 and S2 is the speed of the creping belt 112. Generally, the web 116 is creped at a degree of approximately 5 to 60%. In fact, high degrees of creping approaching or even exceeding 100% can be used.
Следует еще раз отметить, что бумагоделательная машина, изображенная на фиг. 1, представляет собой всего лишь пример возможных конфигураций, которые могут быть использованы в изобретении, описанном в данном документе. Другими примерами являются примеры, которые описаны в вышеупомянутой публикации патентной заявки US № 2010/0186913.It should again be noted that the paper machine shown in FIG. 1 is just an example of possible configurations that can be used in the invention described in this document. Other examples are those described in the aforementioned US Patent Application Publication No. 2010/0186913.
Многослойные крепирующие лентыMultilayer creping tapes
Настоящее изобретение частично относится к многослойной ленте, которая может быть использована для операций крепирования в бумагоделательных машинах, таких как машины, описанные выше. Как будет очевидно из данного документа, многослойная ленточная структура обеспечивает много положительных характеристик, которые особенно подходят для операций крепирования. Следует отметить, что в той мере, в которой лента конструктивно описана в работе, ленточная структура может быть использована для вариантов применения, отличных от операций крепирования, таких как собственно процесс формования, который придает формы бумагообразующему полотну.The present invention relates in part to a multilayer tape that can be used for creping operations in paper machines such as those described above. As will be apparent from this document, the multi-layer belt structure provides many positive characteristics which are particularly suited to creping operations. It should be noted that to the extent that the tape is structurally described in the work, the tape structure can be used for applications other than creping operations, such as the actual forming process that shapes the paper-forming web.
Крепирующая лента должна иметь разнородные свойства, чтобы удовлетворительно функционировать в бумагоделательных машинах, таких как машины, подобно описанные выше. С одной стороны, важно, чтобы крепирующая лента была в состоянии выдерживать растяжение, сжатие и трение, которые прикладываются к крепирующей ленте во время работы. По существу, крепирующая лента должна быть прочной или, говоря точнее, должна иметь высокий модуль упругости (размерную стабильность), особенно в МН. С другой стороны, крепирующая лента должна быть гибкой и долговечной, чтобы идти гладко (например, плоской) при высокой скорости в течение длительных периодов времени. Если крепирующая лента изготовлена слишком хрупкой, она будет чувствительна к растрескиванию или другому разрушению в процессе эксплуатации. Комбинация прочности, но при этом еще и гибкости ограничивает потенциальные материалы, которые могут быть использованы для получения крепирующей ленты. Т.е. крепирующая ленточная структура должна быть способна обеспечивать сочетание прочности и гибкости.The creping tape must have heterogeneous properties in order to function satisfactorily in paper machines such as those described above. On the one hand, it is important that the creping tape be able to withstand the tension, compression and friction that is applied to the creping tape during operation. As such, the creping tape must be strong, or more specifically, must have a high modulus of elasticity (dimensional stability), especially in MH. On the other hand, the creping belt must be flexible and durable in order to run smoothly (eg, flat) at high speed for extended periods of time. If the creping tape is made too brittle, it will be susceptible to cracking or other failure during use. The combination of strength, but also flexibility, limits the potential materials that can be used to make a creping tape. Those. the creping tape structure must be capable of providing a combination of strength and flexibility.
Помимо того, что крепирующая лента является как прочной, так и гибкой, крепирующая лента в идеале должна позволять формировать разноплановые размеры и конфигурации отверстий на бумагообразующей поверхности ленты. Отверстия в крепирующей ленте образуют купола, создающие толщину в милах в конечной структуре бумаги, как будет подробно описано ниже. Более конкретно и безотносительно к какой-либо особенной теории представляется, что толщина изделий, вырабатываемая с использованием крепирующей ленты, прямо пропорциональна размеру отверстий в ленте. Более крупные отверстия в крепирующей ленте обеспечивают возможность получения большего количества волокон, которые сформированы в куполообразные структуры, которые в конечном итоге присутствуют в готовом изделии, и куполообразные структуры создают дополнительную толщину в милах в изделии. Примеры, демонстрирующие толщину в милах, которая может быть получена с помощью настоящего изобретения, будут описаны ниже. Отверстия в крепирующей ленте также можно использовать для придания определенных форм и узоров полотну, которое подвергают крепированию, и, таким образом, получаемым бумажным изделиям. За счет использования разных размеров, плотностей, распределения и глубины отверстий верхний слой ленты может быть использован для выработки бумажных изделий, имеющих различные визуальные узоры, объем и другие физические свойства. В целом важной особенностью любого потенциального материала или комбинации материалов для использования при получении крепирующей ленты является способность образовывать разноплановые отверстия в поверхности материала, который используют для поддержания полотна при операции крепирования.In addition to being both strong and flexible, the creping tape should ideally be able to form a variety of hole sizes and patterns on the web forming surface of the tape. The holes in the creping tape form domes that create mil thickness in the final paper structure, as will be described in detail below. More specifically, and without wishing to be bound by any particular theory, it appears that the thickness of the products produced using the creping tape is directly proportional to the size of the holes in the tape. Larger openings in the creping tape allow for more fibers to be formed into domed structures that are eventually present in the finished product, and the domed structures create additional mil thickness in the product. Examples showing the thickness in mils that can be obtained with the present invention will be described below. Holes in the creping tape can also be used to impart certain shapes and patterns to the web to be creped and thus to the resulting paper products. Through the use of different sizes, densities, distributions and depths of holes, the top layer of the tape can be used to produce paper products having different visual patterns, volume and other physical properties. In general, an important feature of any potential material or combination of materials for use in making a creping tape is the ability to form a variety of holes in the surface of the material that is used to support the web during the creping operation.
Экструдированные полимерные материалы могут быть сформированы в крепирующие ленты, имеющие разнородные отверстия, и, следовательно, экструдированные полимерные материалы представляют собой возможные материалы для использования при формировании крепирующей ленты. В частности, имеющие точно определенную форму отверстия могут быть образованы в экструдированной полимерной ленточной структуре с помощью различных методов, включая, например, лазерное сверление или высечку. При всех прочих равных условиях основным фактором, ограничивающим типы и размеры отверстий, которые могут быть образованы в данной полимерной монолитной ленте, является то, что общее количество материала ленты, которое может быть удалено с образованием отверстий, ограничено. Если слишком много материала ленты удалено с образованием отверстий, структура монолитной полимерной ленты будет неспособна выдерживать напряжение операции крепирования в бумагоделательном способе. Т.е. полимерная лента, снабженная слишком большими отверстиями, будет разрушаться уже на начальном этапе ее использования в бумагоделательном процессе.Extruded polymeric materials can be formed into creping tapes having heterogeneous openings, and therefore, extruded polymeric materials are possible materials for use in forming a creping tape. In particular, precisely shaped holes can be formed in the extruded polymeric strip structure by various methods, including, for example, laser drilling or punching. All other things being equal, the main factor limiting the types and sizes of holes that can be formed in a given polymer monolithic tape is that the total amount of tape material that can be removed to form holes is limited. If too much web material is removed to form holes, the structure of the monolithic polymeric web will be unable to withstand the stress of the creping operation in the papermaking process. Those. a polymer tape provided with too large holes will break down already at the initial stage of its use in the papermaking process.
Крепирующая лента в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает все желаемые аспекты полимерной крепирующей ленты за счет получения различных свойств ленты в разных слоях конечной ленточной структуры. В частности, многослойная лента включает верхний слой, изготовленный из полимерного материала, который создает предпосылки для отверстий разнообразных форм и размеров, которые должны быть образованы в слое. В то же время нижний слой многослойной ленты формируют изThe creping tape of the present invention provides all the desired aspects of a polymeric creping tape by producing different tape properties in different layers of the final tape structure. In particular, the multilayer tape includes a top layer made of a polymeric material which provides for openings of various shapes and sizes to be formed in the layer. At the same time, the bottom layer of the multilayer tape is formed from
- 6 039115 материала, который обеспечивает прочность и долговечность ленты. За счет обеспечения прочности и долговечности в нижнем слое верхний полимерный слой может быть снабжен более крупными отверстиями, чем могли бы быть созданы в полимерной ленте в иных случаях, так как верхний слой не должен обязательно вносить вклад в прочность и долговечность ленты.- 6 039115 material, which ensures the strength and durability of the tape. By providing strength and durability in the bottom layer, the top polymeric layer can be provided with larger holes than would otherwise be provided in the polymeric tape, since the top layer need not necessarily contribute to the strength and durability of the tape.
Многослойная крепирующая лента в соответствии с изобретением включает по меньшей мере два слоя. Как используют в данном описании, слой представляет собой непрерывную отдельную часть ленточной структуры, которая физически отделена от другого непрерывного отдельного слоя ленточной структуры. Как будет показано ниже, примером двух слоев в многослойной ленте в соответствии с изобретением является полимерный слой, который прикреплен с помощью клея к сеточному слою. В частности, слой, как он определен в данном документе, может представлять собой структуру, имеющую другую структуру, по существу заделанную в нее. Например, патент US № 7118647 описывает структуру бумагоделательной ленты, в которой слой, изготовленный из фоточувствительной смолы, имеет армирующий элемент, заделанный в смолу. Эта фоточувствительная смола с армирующим элементом представляет собой слой в терминах настоящего изобретения. Однако в то же время фоточувствительная смола с армирующим элементом не образуют многослойную структуру, как это понимают в настоящей заявке, так как фоточувствительная смола с армирующим элементом не представляют собой две непрерывные отдельные части ленточной структуры, которые физически отделены друг от друга.The multilayer creping tape according to the invention comprises at least two layers. As used herein, a layer is a continuous, discrete portion of a ribbon structure that is physically separated from another continuous, discrete layer of the ribbon structure. As will be shown below, an example of two layers in a multilayer tape according to the invention is a polymer layer which is adhesively attached to a mesh layer. In particular, a layer as defined herein may be a structure having another structure substantially embedded within it. For example, US Pat. No. 7,118,647 describes a paper tape structure in which a layer made from a photosensitive resin has a reinforcing element embedded in the resin. This photosensitive resin with a reinforcing element is a layer in terms of the present invention. However, at the same time, the reinforcing photosensitive resin does not form a multilayer structure, as understood herein, because the reinforcing photosensitive resin is not two continuous separate portions of a ribbon structure that are physically separated from each other.
Детали верхнего и нижнего слоев многослойной ленты в соответствии с изобретением описаны ниже. В данном случае верхняя сторона, или сторона листа, или янки-сторона крепирующей ленты относятся к стороне ленты, на которую выкладывают полотно для операции крепирования. Следовательно, верхний слой представляет собой часть многослойной ленты, которая образует поверхность, на которой целлюлозному полотну придают форму при операции крепирования. Нижняя сторона или сторона воздуха (машины) крепирующей ленты, используемой в данном случае, относятся к противоположной стороне ленты, т.е. к стороне, которая обращена к технологическому оборудованию и контактирует с ним, такому как крепирующий вал и вакуумная камера. И соответственно нижний слой образует нижнюю сторону (сторона воздуха) поверхности.Details of the top and bottom layers of the multilayer tape in accordance with the invention are described below. In this case, the top side, or sheet side, or Yankee side of the creping tape refers to the side of the tape on which the web is laid for the creping operation. Therefore, the top layer is the part of the multilayer tape that forms the surface on which the cellulosic web is shaped in the creping operation. The underside or air (machine) side of the creping tape used here refers to the opposite side of the tape, i.e. to the side that faces and contacts processing equipment such as the creping roll and the vacuum chamber. And accordingly, the lower layer forms the lower side (air side) of the surface.
Верхний слойUpper layer
Одна из функций верхнего слоя многослойной ленты в соответствии с изобретением состоит в создании структуры, в которой могут быть образованы отверстия, причем отверстия проходят через слой от одной стороны слоя к другой и отверстия придают куполообразные формы полотну в процессе изготовления бумаги. Верхний слой не обязательно придает какую-либо прочность и долговечность ленточной структуре как таковой, так как такие свойства будет обеспечивать преимущественно нижний слой, как описано ниже. Кроме того, отверстия в верхнем слое нет необходимости конфигурировать так, чтобы предупреждать протягивание волокна через верхний слой в процессе производства бумаги, поскольку это также будет достигаться за счет нижнего слоя, что также будет описано ниже.One of the functions of the top layer of the multilayer tape according to the invention is to provide a structure in which apertures can be formed, the apertures extending through the layer from one side of the layer to the other and the apertures doming the web during the papermaking process. The top layer does not necessarily impart any strength and durability to the tape structure as such, as such properties will be provided predominantly by the bottom layer, as described below. In addition, the holes in the top layer do not need to be configured to prevent fiber from being drawn through the top layer during papermaking, as this will also be achieved by the bottom layer, which will also be described below.
В некоторых вариантах выполнения изобретения верхний слой многослойной ленты изготавливают из экструдированного гибкого термопластичного материала. При этом нет никаких особенных ограничений по типам термопластичных материалов, которые могут быть использованы для формирования верхнего слоя, пока материал в целом придает такие свойства как трение (например, между бумагообразующим полотном и лентой), сжимаемость и прочность при растяжении верхнему слою, описанному в данном документе. И, как будет понятно специалисту в данной области из приведенного описания, существуют многочисленные допустимые гибкие термопластичные материалы, которые могут быть использованы и которые будут обеспечивать по существу аналогичные свойства термопластиков, конкретно обсуждаемых в настоящем документе. Также следует отметить, что термин термопластичный материал, который используют в данном случае, подразумевает включение термопластичных эластомеров, например каучуковых материалов. Следует также отметить, что термопластичный материал может включать либо термопластичные материалы в виде волокон (например, рубленое полиэфирное волокно), либо непластичные добавки, такие как добавки, обнаруживаемые в композитных материалах.In some embodiments of the invention, the top layer of the multilayer tape is made from an extruded flexible thermoplastic material. There is no particular limitation on the types of thermoplastic materials that can be used to form the topsheet, as long as the material as a whole imparts properties such as friction (e.g., between the papermaking web and the tape), compressibility, and tensile strength to the topsheet described herein. document. And, as one of skill in the art will appreciate from the foregoing description, there are numerous acceptable flexible thermoplastic materials that can be used that will provide substantially similar properties to the thermoplastics specifically discussed herein. It should also be noted that the term thermoplastic material as used herein is meant to include thermoplastic elastomers, such as rubber materials. It should also be noted that the thermoplastic material may include either thermoplastic materials in the form of fibers (eg chopped polyester fiber) or non-plastic additives such as additives found in composite materials.
Термопластичный верхний слой может быть изготовлен с помощью любого подходящего метода, например формованием, экструдированием, термоформованием и т.д. В частности, термопластичный верхний слой может быть выполнен из множества секций, которые соединены вместе, например сторона к стороне по спирали, как описано в патенте US № 8394239, описание которого включено в документ посредством ссылки в полном объеме. Более того, термопластичный верхний слой может быть выполнен любой конкретной требуемой длины и может быть приспособлен к длине пути, требуемой для любой определенной конфигурации бумагоделательной машины.The thermoplastic topsheet can be made by any suitable method such as molding, extrusion, thermoforming, etc. In particular, the thermoplastic topsheet may be made from a plurality of sections that are connected together, such as side to side in a spiral, as described in US Pat. No. 8,394,239, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. Moreover, the thermoplastic overlay can be made to any particular desired length and can be adapted to the path length required for any particular paper machine configuration.
В конкретных вариантах выполнения материал, используемый для формирования верхнего слоя многослойной ленты, представляет собой полиуретан. В общем случае термопластичные полиуретаны производят по реакции (1) диизоцианатов с короткоцепочечными диолами (т.е. с удлинителями цепи) и (2) диизоцианатов с длинноцепочечными бифункциональными диолами (т.е. с полиолами). Практически неограниченное число возможных комбинаций, получаемых путем варьирования структуры и/или молекулярной массы реакционных соединений, позволяет получать огромное разнообразие полиуретановых композиций. И из этого следует, что полиуретаны представляют собой термопластичные материалы, коIn specific embodiments, the material used to form the top layer of the multilayer tape is polyurethane. In general, thermoplastic polyurethanes are produced by the reaction of (1) diisocyanates with short chain diols (ie chain extenders) and (2) diisocyanates with long chain difunctional diols (ie polyols). The practically unlimited number of possible combinations, obtained by varying the structure and/or molecular weight of the reaction compounds, makes it possible to obtain a huge variety of polyurethane compositions. And from this it follows that polyurethanes are thermoplastic materials, which
- 7 039115 торые могут быть получены с необычайно широким спектром свойств. При рассмотрении полиуретанов для использования в качестве верхнего слоя в многослойной крепирующей ленте в соответствии с изобретением весьма полезно иметь возможность регулировать твердость полиуретана и соответственно коэффициент трения поверхности полиуретана. В табл. 1 показаны свойства примера полиуретана, который используют для формирования верхнего слоя многослойной ленты в некоторых вариантах выполнения изобретения.- 7 039115 which can be obtained with an unusually wide range of properties. When considering polyurethanes for use as the top layer in a multilayer creping tape according to the invention, it is very useful to be able to control the hardness of the polyurethane and, accordingly, the coefficient of friction of the surface of the polyurethane. In table. 1 shows the properties of an example of a polyurethane that is used to form the top layer of a multilayer tape in some embodiments of the invention.
Таблица 1Table 1
Полиуретаны, имеющие свойства в интервалах, указанных в табл. 1, будут эффективны при использовании в качестве верхнего слоя в многослойной ленте, описанной в данном документе. Как будет понятно специалисту в данной области техники, значения для свойств, показанных в табл. 1, являются приблизительными, и поэтому иногда они могут выходить за указанные интервалы, при этом все еще будут обеспечивать многослойную ленту со свойствами, которые описаны в документе. Примеры конкретных полиуретанов с такими свойствами продаются под обозначениями МР750, МР850, МР950 и МР160 (San Diego Plastics, Inc., National City, California).Polyurethanes having properties in the ranges specified in table. 1 will be effective when used as the top layer in the multilayer tape described herein. As will be clear to a person skilled in the art, the values for the properties shown in table. 1 are approximate and therefore may sometimes go beyond the ranges indicated while still providing a multi-layered tape with the properties as described in the document. Examples of specific polyurethanes with these properties are sold under the designations MP750, MP850, MP950 and MP160 (San Diego Plastics, Inc., National City, California).
В качестве альтернативы полиуретану пример конкретного термопластика, который может быть использован для формирования верхнего слоя в других вариантах изобретения, продается под названием HYTREL® (E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware). HYTREL® представляет собой полиэфирный термопластичный эластомер с трением, сжимаемостью и механическими свойствами при растяжении, благоприятными для формирования верхнего слоя многослойной крепирующей ленты, описанной в данном документе.As an alternative to polyurethane, an example of a particular thermoplastic that can be used to form the topsheet in other embodiments of the invention is sold under the name HYTREL® (E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware). HYTREL® is a polyester thermoplastic elastomer with friction, compressibility and tensile mechanical properties favorable for forming the top layer of the multilayer creping tape described herein.
Термопластики, такие как полиуретаны, описанные выше, являются предпочтительными материалами для формирования верхнего слоя многослойной ленты согласно изобретению, учитывая их способность к образованию отверстий различных размеров и конфигураций в термопластиках. Отверстия в термопластиках, используемых для формирования верхнего слоя, могут быть легко получены с помощью ряда способов. Примеры таких способов включают лазерную гравировку, сверление, высечку или механическую штамповку. Как будет понятно специалисту в данной области техники, такие методы могут быть использованы для образования больших и стабильно выдержанных по размерам отверстий. Фактически отверстия любых основных конфигураций (размеры, форма, угол наклона боковой стенки и т.д.) могут быть образованы в термопластичном верхнем слое с использованием таких методов.Thermoplastics such as the polyurethanes described above are the preferred materials for forming the top layer of the multilayer tape according to the invention, given their ability to form holes of various sizes and configurations in thermoplastics. Holes in thermoplastics used to form the top layer can be easily produced using a number of methods. Examples of such methods include laser engraving, drilling, die cutting or mechanical punching. As will be appreciated by one of skill in the art, such techniques can be used to form large and dimensionally stable holes. In fact, openings of any major configuration (size, shape, sidewall angle, etc.) can be formed in the thermoplastic topsheet using such techniques.
При рассмотрении различных конфигураций отверстий, которые могут быть образованы в верхнем слое, важно отметить, что отверстия не обязательно должны быть одинаковыми. Т.е. некоторые из отверстий, образованных в верхнем слое, могут иметь конфигурации, отличные от конфигураций других отверстий, которые образованы в верхнем слое. Действительно, в верхнем слое могут быть созданы разные отверстия, чтобы обеспечить различные функции в процессе изготовления бумаги. Например, некоторым из отверстий в верхнем слое можно придавать размеры и формы, обеспечивающие формирование куполообразных структур в бумагообразующем полотне во время операции крепирования (подробно описано ниже). В то же время другие отверстия в верхнем слое могут быть гораздо большего размера и меняющейся формы с тем, чтобы создать узоры в бумагообразующем полотне, которые эквиваленты узорам, достигаемым с помощью операции тиснения. Однако узоры получают без нежелательных эффектов тиснения, таких как потеря листового объема и других нужных свойств.In considering the various configurations of openings that may be formed in the top layer, it is important to note that the openings need not be uniform. Those. some of the holes formed in the top layer may have different patterns from other holes that are formed in the top layer. Indeed, different openings can be provided in the top layer to provide different functions in the papermaking process. For example, some of the holes in the topsheet can be sized and shaped to form domed structures in the papermaking web during the creping operation (described in detail below). At the same time, the other openings in the top layer can be much larger and vary in shape so as to create patterns in the paper-forming web that are equivalent to those achieved with an embossing operation. However, the patterns are obtained without undesirable embossing effects such as loss of sheet volume and other desired properties.
При рассмотрении размера отверстий для формирования куполообразных структур в бумагообразующем полотне при операции крепирования важно то, что верхний слой многослойной ленты согласно изобретению позволяет получать гораздо большие размеры, чем альтернативные структуры, такие как плетеные структурирующие сетки и полимерные монолитные ленточные структуры. Размер отверстий может быть количественно определен в значениях площади поперечного сечения отверстий в плоскости поверхности многослойной ленты, образованной верхним слоем. В некоторых вариантах выполнения отверстия в верхнем слое многослойной ленты имеют среднюю площадь поперечного сечения на формующей (верхней) поверхности по меньшей мере приблизительно 1,0 мм2. Более конкретно отверстия имеют среднюю площадь поперечного сечения от приблизительно 1,0 до приблизительно 15 мм2, или еще более конкретно от приблизительно 1,5 до приблизительно 8,0 мм2, или даже более конкретно от приблизительно 2,1 до приблизительно 7,1 мм2. Как легко будет понятно специалисту в данной области техники, было бы крайне сложно, если не невозможно или непрактично получить монолитную ленту, имеющую отверстия с площадями поперечных сечений многослойной ленты в соответствии с настоящим изобретением. Например, отверстия таких размеров будут требовать удаления такого объема материала, образующего монолитную ленту, что лента скорее всего не будет достаточно прочной, чтобы выдерживать жесткие условия и напряжения процесса бумагоделательного ленточного крепирования. Также спе- 8 039115 циалист в данной области техники легко поймет, что плетеная структурирующая сетка, по-видимому, не может быть снабжена эквивалентом такого размера отверстий, так как нити сетки нельзя переплести (расстояние между ними или размер), чтобы обеспечить такой эквивалент отверстиям и все еще сохранить достаточную структурную целостность, чтобы быть в состоянии функционировать в бумагоделательном способе.When considering the size of the openings for forming domed structures in the papermaking web during the creping operation, it is important that the top layer of the multilayer tape according to the invention allows to obtain much larger sizes than alternative structures such as woven structuring networks and polymeric monolithic tape structures. The size of the holes can be quantified in terms of the cross-sectional area of the holes in the surface plane of the multilayer tape formed by the top layer. In some embodiments, the openings in the top layer of the multilayer tape have an average cross-sectional area on the forming (top) surface of at least about 1.0 mm 2 . More specifically, the holes have an average cross-sectional area of from about 1.0 to about 15 mm 2 , or even more specifically from about 1.5 to about 8.0 mm 2 , or even more specifically from about 2.1 to about 7.1 mm 2 . As one of skill in the art will readily appreciate, it would be extremely difficult, if not impossible or impractical, to obtain a monolithic web having apertures with the cross-sectional areas of a multilayer web in accordance with the present invention. For example, openings of this size will require the removal of such a volume of material forming a monolithic web that the web will likely not be strong enough to withstand the harsh conditions and stresses of the paper-strip creping process. Also, one of ordinary skill in the art will readily appreciate that a woven structuring mesh cannot possibly be provided with the equivalent of this aperture size, since the strands of the mesh cannot be intertwined (spacing or size) to provide such an equivalent to the apertures. and still retain sufficient structural integrity to be able to function in the papermaking process.
Размер отверстий также может быть количественно определен в единицах объема. В данном случае объем отверстия относится к пространству, которое отверстие занимает по толщине ленты. Отверстия в верхнем слое многослойной ленты в соответствии с изобретением могут иметь объем по меньшей мере приблизительно 0,2 мм3. Более конкретно объем отверстий может находиться в интервале от приблизительно 0,5 до приблизительно 23 мм3, или более конкретно объем отверстий находится в интервале от 0,5 до приблизительно 11 мм3. Как будет понятно специалисту в данной области техники, крайне трудно, если не невозможно или непрактично изготовить работоспособную монолитную термопластичную ленту, включающую значительное число отверстий, имеющих такие объемы, из-за количества материала ленты (массы), которое будет удалено при формировании отверстий. Т.е., как уже упоминалось выше, монолитная лента, включающая значительное число отверстий, имеющих объемы, описанные в данном документе, не будет достаточно прочной, чтобы выдерживать нагрузки, которые являются частью бумагоделательного процесса. Как будет понятно специалисту в данной области техники, при сравнении с четко очерченными отверстиями в крепирующих лентах, описанных в данном документе, в структурирующих сетках объем отверстий четко не очерчен через структурирующую сетку вследствие природы плетеной структуры. В любом случае плетеная структурирующая сетка не может обеспечить эквивалент объему отверстий в многослойной ленте в соответствии с изобретением.The size of the holes can also be quantified in terms of volume. In this case, the hole volume refers to the space that the hole occupies across the thickness of the tape. The openings in the top layer of the multilayer tape according to the invention may have a volume of at least about 0.2 mm 3 . More specifically, the volume of the holes may be in the range of from about 0.5 to about 23 mm 3 , or more specifically, the volume of the holes is in the range of 0.5 to about 11 mm 3 . As one skilled in the art will appreciate, it is extremely difficult if not impossible or impractical to make a workable monolithic thermoplastic tape including a significant number of holes having such volumes due to the amount of tape material (mass) that will be removed when the holes are formed. That is, as mentioned above, a monolithic tape, including a significant number of holes having the volumes described in this document, will not be strong enough to withstand the loads that are part of the papermaking process. As will be appreciated by one of skill in the art, when compared to the well-defined holes in the creping tapes described herein, in structuring wires, the volume of the holes is not clearly defined through the structuring wire due to the nature of the braided structure. In any case, the woven structuring mesh cannot provide an equivalent volume of apertures in a multilayer tape in accordance with the invention.
Другие уникальные характеристики многослойной ленты в соответствии с изобретением представляют собой процент площади контакта, создаваемого верхней поверхностью ленты, которую образует верхний слой. Процент площади контакта верхней поверхности относится к проценту поверхности ленты, которая не является отверстием. Процент контактного слоя связан с тем фактом, что более крупные отверстия могут быть образованы в многослойной ленте согласно изобретению, чем в плетеных структурирующих сетках или в монолитных лентах. Т.е. отверстия фактически уменьшают площадь контакта верхней поверхности ленты, и, так как многослойная лента может иметь большие отверстия, процент площади контакта уменьшается. В вариантах выполнения изобретения верхняя поверхность многослойной ленты обеспечивает площадь контакта приблизительно от 10 до 65%. В более конкретных вариантах выполнения верхняя поверхность обеспечивает от приблизительно 15 до приблизительно 50% площади контакта и в еще более конкретных вариантах выполнения верхняя поверхность обеспечивает от приблизительно 20 до приблизительно 33% площади контакта. И снова специалисту в данной области техники будет понятно, что верхняя граница этих интервалов площадей контакта вероятнее всего не может быть найдена в плетеной структурирующей сетке или монолитной ленте для промышленных бумагоделательных операций.Other unique characteristics of the multilayer tape in accordance with the invention is the percentage of contact area created by the top surface of the tape, which forms the top layer. The top surface contact area percentage refers to the percentage of the belt surface that is not a hole. The percentage of contact layer is related to the fact that larger holes can be formed in the multilayer tape according to the invention than in woven structuring meshes or monolithic tapes. Those. the holes actually reduce the contact area of the top surface of the tape, and since the multilayer tape can have large holes, the percentage of contact area is reduced. In embodiments of the invention, the upper surface of the multilayer tape provides a contact area of approximately 10 to 65%. In more specific embodiments, the top surface provides from about 15 to about 50% of the contact area, and in even more specific embodiments, the top surface provides from about 20 to about 33% of the contact area. Again, one of skill in the art will appreciate that the upper limit of these contact area ranges is not likely to be found in a woven structuring mesh or monolithic tape for industrial papermaking applications.
Плотность отверстий представляет собой еще один показатель относительного размера и числа отверстий в верхней поверхности, образуемой верхним слоем многослойной ленты согласно изобретению. В данном случае плотность отверстий верхней поверхности относится к числу отверстий на единицу площади, например к числу отверстий на см2. В вариантах выполнения изобретения верхняя поверхность, образованная верхним слоем, имеет плотность отверстий от приблизительно 10/см2 до приблизительно 80/см2. В более конкретных вариантах выполнения верхняя поверхность, образованная верхним слоем, имеет плотность отверстий от приблизительно 20/см2 до приблизительно 60/см2 и в еще более конкретных вариантах выполнения верхняя поверхность имеет плотность отверстий от приблизительно 25/см2 до приблизительно 35/см2. Как описано в настоящем документе, отверстия ленты формуют куполообразные структуры в полотне во время операции крепирования. Многослойная лента согласно изобретению может обеспечить более высокие плотности отверстий, чем может быть получено в монолитной ленте, и более высокие плотности отверстий, чем эквивалентно может быть достигнуто с помощью плетеной структурирующей сетки. Таким образом, многослойная лента может быть использована для формования большего числа куполообразных структур в полотне во время операции крепирования, чем в случае монолитной ленты или плетеной структурирующей сетки, и соответственно многослойная лента может быть использована в бумагоделательном способе, который производит бумажные изделия с большим числом куполообразных структур, чем структурирующие сетки или монолитные ленты.Hole density is another indication of the relative size and number of holes in the top surface formed by the top layer of the multilayer tape of the invention. In this case, the hole density of the upper surface refers to the number of holes per unit area, for example, the number of holes per cm 2 . In embodiments of the invention, the top surface formed by the top layer has an aperture density of about 10/cm 2 to about 80/cm 2 . In more specific embodiments, the top surface formed by the top layer has an opening density of from about 20/cm 2 to about 60/cm 2 and in even more specific embodiments, the top surface has an opening density of from about 25/cm 2 to about 35/cm 2 . As described herein, the web holes form domed structures in the web during the creping operation. The multilayer tape according to the invention can provide higher aperture densities than can be obtained in a monolithic tape and higher aperture densities than can equivalently be achieved with a woven structuring mesh. Thus, the multilayer tape can be used to form more dome structures in the web during the creping operation than in the case of a monolithic tape or a woven structuring mesh, and accordingly the multilayer tape can be used in a papermaking process that produces paper products with a large number of dome structures. structures than structuring meshes or monolithic tapes.
Два других аспекта крепирующей поверхности, образованной верхним слоем многослойной ленты, которые влияют на процесс изготовления бумаги, представляют собой трение и твердость верхней поверхности. Безотносительно к какой-либо теории полагают, что более мягкая крепирующая структура (лента или сетка) будет обеспечивать более хорошую равномерность давления внутри крепирующего зазора. Кроме того, трение на поверхности крепирующей ленты минимизирует проскальзывание полотна при переносе полотна на крепирующую ленту в крепирующем зазоре. Меньшее проскальзывание полотна вызывает меньший износ крепирующей ленты и позволяет крепирующей структуре хорошо работать в случае как верхнего, так и нижнего интервалов базового веса. Следует также отметить, что крепирующая лента может предупреждать проскальзывание полотна без значительного повреждения полотна. ПриTwo other aspects of the creping surface formed by the top layer of the multilayer tape that affect the papermaking process are friction and hardness of the top surface. Without wishing to be bound by theory, it is believed that a softer creping structure (tape or mesh) will provide better pressure uniformity within the creping gap. In addition, friction on the surface of the creping tape minimizes web slippage when the web is transferred to the creping tape in the creping gap. Less web slip causes less wear on the creping band and allows the creping structure to perform well in both the upper and lower basis weight ranges. It should also be noted that the creping tape can prevent slippage of the web without significant damage to the web. At
- 9 039115 этом крепирующая лента имеет преимущество перед плетеной сеточной структурой, так как узелки на поверхности плетеной сетки могут рвать полотно во время операции крепирования. Таким образом, многослойная ленточная структура может обеспечить более хороший результат в интервале низкого базового веса, где разрывы в полотне могут быть вредны при процессе крепирования. Такая способность работать в интервале низкого базового веса может быть полезна, например, при формовании косметических салфеток.- 9 039115 This creping tape has an advantage over a woven mesh structure, since knots on the surface of the woven mesh can tear the web during the creping operation. Thus, the multi-layer tape structure can provide better results in the low basis weight range, where tears in the web can be detrimental to the creping process. This ability to operate in the low basis weight range can be useful, for example, in the molding of cosmetic wipes.
При рассмотрении материала для использования, при формировании верхнего слоя многослойной ленты согласно изобретению полиуретан представляет собой особенно приемлемый материал, как описано выше. Полиуретан представляет собой относительно мягкий материал для использования в крепирующей ленте, особенно при сравнении с материалами, которые могли бы быть использованы для формирования монолитной крепирующей ленты. В то же время полиуретан может обеспечить относительно высокое поверхностное трение. Полиуретан, как известно, имеет коэффициент трения в интервале приблизительно от 0,5 до 2 в зависимости от его состава. В типичных вариантах выполнения изобретения полиуретановая верхняя поверхность многослойной ленты имеет коэффициент трения приблизительно 0,6. В частности, термопластик HYTREL®, также рассмотренный выше в качестве особенно подходящего материала для формирования верхнего слоя, имеет коэффициент трения приблизительно 0,5. Таким образом, многослойная лента согласно изобретению может обеспечить мягкую и имеющую высокий коэффициент трения верхнюю поверхность, влияющую на операцию крепирования мягкого листа.When considering the material to be used in forming the top layer of the multilayer tape according to the invention, polyurethane is a particularly suitable material, as described above. Polyurethane is a relatively soft material for use in a creping tape, especially when compared to materials that might be used to form a monolithic creping tape. At the same time, polyurethane can provide relatively high surface friction. Polyurethane is known to have a coefficient of friction in the range of about 0.5 to 2, depending on its composition. In typical embodiments of the invention, the polyurethane top surface of the multilayer tape has a coefficient of friction of approximately 0.6. In particular, the thermoplastic HYTREL®, also discussed above as a particularly suitable material for forming the top layer, has a coefficient of friction of approximately 0.5. Thus, the multilayer tape according to the invention can provide a soft and high friction top surface influencing the soft sheet creping operation.
Трение верхней поверхности верхнего слоя, а также другие поверхностные явления на верхней поверхности, могут быть изменены за счет нанесения покрытий на верхнюю поверхность. При этом покрытия могут быть добавлены к верхней поверхности для повышения или снижения трения на верхней поверхности. Дополнительно или взамен покрытие может быть добавлено к верхней поверхности для изменения антиадгезионных свойств верхней поверхности. Примерами таких покрытий являются как гидрофобные, так и гидрофильные композиции в зависимости от конкретных процессов изготовления бумаги, в которых используют многослойную крепирующую ленту. Такие покрытия могут быть нанесены на ленту во время бумагоделательного процесса, или покрытия могут быть образованы в качестве постоянного покрытия, прикрепленного к верхней поверхности многослойной ленты.The friction of the top surface of the top layer, as well as other surface phenomena on the top surface, can be modified by coating the top surface. However, coatings can be added to the top surface to increase or decrease friction on the top surface. Additionally or instead, a coating may be added to the top surface to modify the release properties of the top surface. Examples of such coatings are both hydrophobic and hydrophilic compositions, depending on the particular papermaking process, that use a multilayer crepe tape. Such coatings may be applied to the web during the papermaking process, or the coatings may be formed as a permanent coating attached to the top surface of the multilayer web.
Нижний слойbottom layer
Нижний слой многослойной крепирующей ленты функционирует так, чтобы обеспечить прочность, растяжение в МН и сопротивление ползучести, стабильность в ПН и долговечность ленты. Как обсуждалось выше, гибкий полимерный материал, такой как полиуретан, дает привлекательный выбор для верхнего слоя ленты. Однако полиуретан представляет собой относительно слабый материал, который сам по себе не будет обеспечивать требуемые свойства ленты. Однородная монолитная полиуретановая лента не может выдерживать напряжения и деформации, сообщаемые ленте во время бумагоделательного процесса. При объединении полиуретанового верхнего слоя со вторым слоем, однако второй слой может обеспечить необходимую прочность, сопротивление растяжению и т.д. ленты. Фактически, использование отличающегося нижнего слоя, отдельного от верхнего слоя, расширяет потенциальный ряд материалов, которые могут быть использованы для верхнего слоя.The bottom layer of the multilayer creping tape functions to provide strength, tensile strength in MN and creep resistance, stability in MD and durability of the tape. As discussed above, a flexible polymeric material such as polyurethane makes an attractive choice for the top layer of the tape. However, polyurethane is a relatively weak material that by itself will not provide the required properties of the tape. A homogeneous monolithic polyurethane tape cannot withstand the stresses and strains imparted to the tape during the papermaking process. By combining a polyurethane top layer with a second layer, however, the second layer can provide the necessary strength, tensile strength, etc. ribbons. In fact, the use of a different bottom layer separate from the top layer expands the potential range of materials that can be used for the top layer.
Как и в случае верхнего слоя, нижний слой также имеет множество отверстий по толщине слоя. Каждое отверстие в нижнем слое совпадает по меньшей мере с одним отверстием в верхнем слое, и, следовательно, создаются отверстия через толщину многослойной ленты, т.е. через верхний и нижний слои. Однако отверстия в нижнем слое меньше, чем отверстия в верхнем слое. Т.е. отверстия в нижнем слое имеют меньшую площадь поперечного сечения, прилегающую к границе раздела между верхним слоем и нижним слоем, чем площадь поперечного сечения множества отверстий в верхним слое, прилегающая к границе раздела между верхним и нижним слоями. Отверстия в нижнем слое, следовательно, могут препятствовать протягиванию целлюлозного волокна полностью через многослойную ленточную структуру, например, когда ленту и бумагообразующее плотно подвергают воздействию вакуума. Как в целом обсуждалось выше, волокна, которые протягиваются через ленту, убыточны для бумагоделательного процесса в том, что со временем волокна накапливаются в бумагоделательной машине, например скапливаются на наружной кромке вакуумной камеры. Накопление волокон неизбежно влечет за собой простой оборудования для очистки волоконного наслоения. Отверстия в нижнем слое, таким образом, могут быть выполнены так, чтобы существенно предупреждать протягивание волокна через ленту. Однако, поскольку нижний слой не создает крепирующую поверхность и, следовательно, не участвует в придании формы полотну во время операции крепирования, конфигурирование отверстий в нижнем слое с целью предупреждения протягивания волокна через ленту не оказывает существенного влияния на операцию крепирования этой ленты.As with the top layer, the bottom layer also has a plurality of holes throughout the thickness of the layer. Each hole in the bottom layer coincides with at least one hole in the top layer, and therefore holes are created through the thickness of the multilayer tape, i.e. through the top and bottom layers. However, the holes in the bottom layer are smaller than the holes in the top layer. Those. the holes in the bottom layer have a smaller cross-sectional area adjacent to the interface between the top layer and the bottom layer than the cross-sectional area of the plurality of holes in the top layer adjacent to the interface between the top and bottom layers. Holes in the bottom layer can therefore prevent the cellulosic fiber from being drawn all the way through the multilayer web structure, for example when the web and papermaker are tightly subjected to vacuum. As generally discussed above, the fibers that are drawn through the belt are detrimental to the papermaking process in that, over time, the fibers accumulate in the papermachine, eg accumulate on the outer edge of the vacuum chamber. The accumulation of fibers inevitably entails the downtime of the equipment for cleaning the fiber layer. The holes in the bottom layer can thus be designed to substantially prevent the fiber from being drawn through the tape. However, since the backsheet does not provide a creping surface and therefore does not participate in shaping the web during the creping operation, configuring holes in the backsheet to prevent fiber from being drawn through the web does not significantly affect the web's creping operation.
В некоторых вариантах изобретения плетеная сетка представлена в качестве нижнего слоя в многослойной крепирующей ленте. Как обсуждалось выше, плетеные структурирующие сетки обладают прочностью и долговечностью, чтобы выдерживать усилия операции крепирования. И как таковые плетеные структурирующие сетки сами по себе используются в качестве крепирующих структур в бумагоделательных способах. Плетеная структурирующая сетка, следовательно, может обеспечивать необходимую прочность, долговечность и другие свойства в случае многослойной крепирующей ленты в соответствииIn some embodiments of the invention, a woven mesh is provided as the bottom layer in a multilayer creping tape. As discussed above, woven structuring webs have the strength and durability to withstand the forces of the creping operation. And as such, woven structuring networks are themselves used as creping structures in papermaking processes. A woven structuring network can therefore provide the necessary strength, durability and other properties in the case of a multilayer creping tape according to
- 10 039115 с настоящим изобретением.- 10 039115 with the present invention.
В конкретных вариантах выполнения многослойной крепирующей ленты плетеная сетка, предлагаемая для нижнего слоя, имеет характеристики, аналогичные характеристикам плетеных структурирующих сеток, используемых сами по себе в качестве крепирующих структур. Такие сетки имеют плетеную структуру, которая, по сути, имеет множество отверстий, образованных между нитями, образующими сеточную структуру. При этом наличие отверстий в сетке может быть количественно определено как воздухопроницаемость, что дает возможность воздуху проходить через сетку. С точки зрения настоящего изобретения проницаемость сетки в сочетании с отверстиями в верхнем слое дает возможность воздуху проходить через ленту. Такой воздушный поток может быть протянут через ленту в вакуумной камере в бумагоделательной машине, как описано выше. Другим аспектом слоя плетеной сетки является способность предупреждать полное протягивание волокна через многослойную ленту в вакуумной камере. В общем случае предпочтительно, чтобы меньше одного процента волокон полностью проходило через крепирующую ленту или сетку во время бумагоделательного процесса.In specific embodiments of the multilayer creping tape, the woven mesh provided for the bottom layer has similar characteristics to the woven structuring meshes used as creping structures per se. Such nets have a braided structure which essentially has a plurality of holes formed between the threads forming the net structure. In this case, the presence of holes in the mesh can be quantified as air permeability, which allows air to pass through the mesh. From the point of view of the present invention, the permeability of the mesh, in combination with the holes in the top layer, allows air to pass through the tape. Such an air stream can be drawn through the belt in a vacuum chamber in a paper machine as described above. Another aspect of the woven mesh layer is the ability to prevent the fiber from being completely drawn through the multilayer tape in the vacuum chamber. In general, it is preferred that less than one percent of the fibers pass completely through the creping tape or mesh during the papermaking process.
Проницаемость сетки измеряют в соответствии с хорошо известными в данной области техники оборудованием и методами испытания, например, с использованием прибора дифференциального давления для измерения воздухопроницаемости Frazier® (Frazier Precision Instrument Company, Hagerstown, Maryland). В вариантах выполнения многослойной ленты в соответствии с изобретением проницаемость сеточного нижнего слоя составляет по меньшей мере приблизительно 350 куб.фут/мин (CFM) (9,91 м3/мин). В более конкретных вариантах выполнения проницаемость сетчатого нижнего слоя составляет от приблизительно 350 до приблизительно 1200 куб.фут/мин (9,91-34 м3/мин) и в еще более конкретных вариантах выполнения проницаемость сетчатого нижнего слоя составляет от приблизительно 400 до приблизительно 900 куб.фут/мин (11,3-25,5 м3/мин). В еще одних вариантах выполнения проницаемость сетчатого нижнего слоя составляет от приблизительно 500 до приблизительно 600 куб.фут/мин (14,2-17 м3/мин).Mesh permeability is measured according to equipment and test methods well known in the art, for example using a Frazier® Differential Pressure Air Permeability Meter (Frazier Precision Instrument Company, Hagerstown, Maryland). In embodiments of the multilayer tape in accordance with the invention, the mesh bottom layer has a permeability of at least about 350 cubic feet per minute (CFM) (9.91 m 3 /min). In more specific embodiments, the permeability of the mesh backsheet is from about 350 to about 1200 cu ft /min (9.91-34 m cfm ( 11.3-25.5 m3/min). In still other embodiments, the mesh bottom layer has a permeability of about 500 to about 600 cu.ft./min (14.2-17 m 3 /min).
В табл. 2 приведены конкретные примеры структурирующих сеток, которые могут быть использованы для формирования нижнего слоя в многослойных крепирующих лентах в соответствии с изобретением. Все сетки, показанные в табл. 2, производит Albany International Corporation, Rochester, NH.In table. 2 shows specific examples of structuring networks that can be used to form the bottom layer in multilayer creping tapes in accordance with the invention. All grids shown in Table. 2, manufactured by Albany International Corporation, Rochester, NH.
Таблица 2table 2
Конкретные примеры многослойных лент с сеткой J5076 в качестве нижнего слоя приведены ниже. J5076 изготовлена из полиэтилентерефталата (ПЭТ (PET)).Specific examples of multilayer tapes with J5076 mesh as the bottom layer are shown below. J5076 is made of polyethylene terephthalate (PET).
В качестве альтернативы плетеной сетке в других вариантах выполнения изобретения нижний слой многослойной крепирующей ленты может быть выполнен из экструдированного термопластичного материала. В отличие от гибких термопластичных материалов, используемых для формирования верхнего слоя и рассмотренных выше, термопластичный материал, используемый для формирования нижнего слоя, предусмотрен для того, чтобы придать прочность, сопротивление растяжению, долговечность и т.д. многослойной крепирующей ленте. Примеры термопластичных материалов, которые могут быть использованы для формирования нижнего слоя, включают полиэфиры, сополиэфиры, полиамиды и сополиамиды. Конкретные примеры сложных полиэфиров, сополиэфиров, полиамидов и сополиамидов, которые могут быть использованы для формирования нижнего слоя, можно найти в упомянутой выше публикации патентной заявки US № 2010/0186913.As an alternative to woven mesh, in other embodiments of the invention, the bottom layer of the multilayer creping tape may be made of an extruded thermoplastic material. Unlike the flexible thermoplastic materials used to form the top layer discussed above, the thermoplastic material used to form the bottom layer is provided to impart strength, tensile strength, durability, and so on. multilayer crepe tape. Examples of thermoplastic materials that can be used to form the bottom layer include polyesters, copolyesters, polyamides, and copolyamides. Specific examples of polyesters, copolyesters, polyamides and copolyamides that can be used to form the bottom layer can be found in the aforementioned US Patent Application Publication No. 2010/0186913.
В конкретных вариантах выполнения изобретения ПЭТ может быть использован для формирования экструдированного нижнего слоя многослойной ленты. ПЭТ представляет собой хорошо известный прочный и гибкий сложный полиэфир. В других вариантах выполнения HYTREL® (обсуждавшийся выше) может быть использован для формирования экструдированного нижнего слоя многослойной ленты. Специалисту в данной области техники будут очевидны аналогичные альтернативные материалы, которые могут быть использованы для формирования нижнего слоя.In particular embodiments of the invention, PET may be used to form the extruded bottom layer of the multilayer tape. PET is a well known strong and flexible polyester. In other embodiments, HYTREL® (discussed above) may be used to form the extruded bottom layer of the multilayer tape. A person skilled in the art will appreciate similar alternative materials that can be used to form the bottom layer.
При использовании экструдированного полимерного материала для нижнего слоя отверстия могут быть образованы сквозь полимерный материал таким же образом, каким создают отверстия в верхнем слое, например путем лазерного сверления, высечки или механического перфорирования. По меньшей мере, некоторые из отверстий в нижнем слое совпадают с отверстиями в верхнем слое, в результате чего обеспечивают возможность воздуху протекать через структуру многослойной ленты таким же образом, как и нижний слой плетеной сетки дает возможность воздуху протекать через структуру многослойной ленты. Отверстия в нижнем слое, однако, не должны быть такого же размера, как отверстия в верхнем слое. Действительно, чтобы уменьшить протягивание волокна способом, аналогичным способу в случае сеточного нижнего слоя, отверстия в экструдированном полимерном нижнем слое могут быть сущестWhen using an extruded polymeric material for the bottom layer, holes can be formed through the polymeric material in the same way that holes are created in the top layer, for example by laser drilling, die cutting or mechanical punching. At least some of the holes in the bottom layer align with the holes in the top layer, thereby allowing air to flow through the laminated tape structure in the same way that the bottom layer of woven mesh allows air to flow through the laminated tape structure. The holes in the bottom layer, however, do not have to be the same size as the holes in the top layer. Indeed, in order to reduce fiber pull in a manner analogous to that of a mesh backsheet, holes in the extruded polymer backsheet can be
- 11 039115 венно меньше, чем отверстия в верхнем слое. В общем случае размер отверстий в нижнем слое может быть скорректирован так, чтобы дать возможность определенным объемам воздуха проходить через ленту. Кроме того, большое число отверстий в нижнем слое может совпадать с отверстием в верхнем слое. Больший поток воздуха может быть протянут через ленту в вакуумной камере, если большое число отверстий предусмотрено в нижнем слое с тем, чтобы обеспечить большее суммарное живое сечение в нижнем слое относительно живого сечения в верхнем слое. В то же время использование большого числа отверстий с меньшей площадью поперечного сечения уменьшает количество протаскиваемых волокон относительно одного более крупного отверстия в нижнем слое. В конкретном варианте осуществления изобретения отверстия во втором слое имеют максимальную площадь поперечного сечения 350 мкм2, прилегающую к границе раздела с первым слоем.- 11 039115 the vein is smaller than the holes in the upper layer. In general, the size of the openings in the bottom layer can be adjusted to allow certain volumes of air to pass through the belt. In addition, a large number of holes in the lower layer may coincide with the hole in the upper layer. More air flow can be drawn through the belt in the vacuum chamber if a large number of holes are provided in the bottom layer so as to provide a larger total free area in the bottom layer relative to the free area in the top layer. At the same time, the use of a large number of holes with a smaller cross-sectional area reduces the number of fibers brought in relative to a single larger hole in the bottom layer. In a specific embodiment of the invention, the holes in the second layer have a maximum cross-sectional area of 350 µm 2 adjacent to the interface with the first layer.
Наряду с этим в вариантах выполнения изобретения с экструдированным полимерным верхним слоем и экструдированным полимерным нижним слоем характерной особенностью ленты является отношение площади поперечного сечения отверстий в верхней поверхности, образованной верхним слоем, к площади поперечного сечения отверстий в нижней поверхности, образованной нижним слоем. В вариантах выполнения изобретения отношение площадей поперечных сечений верхних и нижних отверстий находится в интервале от приблизительно 1 до приблизительно 48. В более конкретных вариантах выполнения это отношение составляет приблизительно от 4 до 8. В еще более конкретных вариантах выполнения отношение равно приблизительно 5.Along with this, in embodiments of the invention with an extruded polymeric top layer and an extruded polymeric bottom layer, a characteristic feature of the tape is the ratio of the cross-sectional area of the holes in the upper surface formed by the top layer to the cross-sectional area of the holes in the lower surface formed by the bottom layer. In embodiments of the invention, the ratio of the cross-sectional areas of the upper and lower openings is in the range from about 1 to about 48. In more specific embodiments, this ratio is from about 4 to 8. In even more specific embodiments, the ratio is about 5.
Существуют другие материалы, которые могут быть использованы для формирования нижнего слоя в качестве альтернативы плетеной сетке и экструдированному полимерному слою, описанным выше. Например, в варианте осуществления изобретения нижний слой может быть выполнен из металлических материалов, и в частности из металлической, похожей на решетку структуры. Металлическая решетка обеспечивает свойства прочности и гибкости многослойной ленты таким же образом, как сетка и экструдированный полимерный слой, описанные выше. Кроме того, металлическая решетка функционирует так, что предупреждает протаскивание целлюлозных волокон через ленточную структуру таким же образом, как плетеная сетка и экструдированные полимерные материалы, описанные выше. Еще одним альтернативным материалом, который может быть использован для формирования нижнего слоя, является сверхпрочный волоконный материал, такой как материал, полученный из параарамидных синтетических волокон. Сверхпрочные волокна могут отличаться от сеток, описанных выше, тем, что они не переплетены вместе, но все еще способны формировать прочный и гибкий нижний слой. Специалист в данной области техники будет способен распознать и другие альтернативные материалы, которые могут обеспечивать свойства нижнего слоя многослойной ленты, описанной в данном документе.There are other materials that can be used to form the bottom layer as an alternative to the woven mesh and extruded polymer layer described above. For example, in an embodiment of the invention, the bottom layer may be made of metallic materials, and in particular of a metallic, lattice-like structure. The metal grid provides the strength and flexibility properties of the multilayer tape in the same manner as the mesh and extruded polymer layer described above. In addition, the metal grid functions to prevent the cellulosic fibers from being pulled through the tape structure in the same manner as the woven mesh and extruded resin materials described above. Yet another alternative material that can be used to form the backsheet is a heavy duty fiber material, such as one made from para-aramid synthetic fibers. The heavy duty fibers may differ from the meshes described above in that they are not woven together but are still able to form a strong and flexible backsheet. One of skill in the art will be able to recognize other alternative materials that can provide the bottom layer properties of the multilayer tape described herein.
Многослойная структураMultilayer structure
Многослойную ленту в соответствии с изобретением получают путем соединения описанных выше верхнего и нижнего слоев. Как будет понятно из описания настоящего изобретения, соединение между слоями может быть достигнуто с использованием ряда различных методов, некоторые из которых будут описаны более полно ниже.The multilayer tape according to the invention is obtained by joining the upper and lower layers described above. As will be clear from the description of the present invention, the connection between the layers can be achieved using a number of different methods, some of which will be described more fully below.
Фиг. 3А представляет собой вид поперечного сечения части многослойной крепирующей ленты 400 в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Лента 400 включает полимерный верхний слой 402 и сетчатый нижний слой 404. Полимерный верхний слой 402 образует верхнюю поверхность 408 ленты 400, на которой полотно крепируют во время операции крепирования бумагоделательного способа. Отверстие 406 получают в полимерном верхнем слое 402, как описано выше. Следует отметить, что отверстие 406 простирается через толщину полимерного верхнего слоя 402 от верхней поверхности 408 к поверхности, обращенной к сетчатому нижнему слою 404. Так как сетчатый нижний слой 404 имеет определенную проницаемость, может быть приложен вакуум к стороне плетеного сетчатого нижнего слоя 404 ленты 400, и, таким образом, протянуть поток воздуха через отверстие 406 и плетеный сетчатый нижний слой 404. Во время операции крепирования с использованием ленты 400 целлюлозные волокна из полотна втягивают в отверстие 406 в полимерном верхнем слое 402, что приводит к куполообразной структуре, сформованной в полотне (как будет более подробно описано ниже). Также может быть использован вакуум, чтобы втянуть полотно в отверстие 406.Fig. 3A is a cross-sectional view of a portion of a multilayer creping tape 400 in accordance with an embodiment of the invention. The belt 400 includes a polymeric top layer 402 and a mesh backsheet 404. The polymeric top layer 402 forms the top surface 408 of the belt 400 on which the web is creped during a papermaking process creping operation. Hole 406 is obtained in the polymeric top layer 402 as described above. It should be noted that the opening 406 extends through the thickness of the resin topsheet 402 from the top surface 408 to the surface facing the mesh backsheet 404. , and thus draw a stream of air through the opening 406 and the braided mesh backsheet 404. During the creping operation using the tape 400, cellulosic fibers from the web are drawn into the opening 406 in the polymeric top layer 402, resulting in a domed structure molded into the web (as will be described in more detail below). A vacuum may also be used to draw the web into opening 406.
Фиг. 3В представляет собой вид сверху ленты 400 при взгляде вниз на участок с отверстием 406, показанном на фиг. 3А. Как видно из фиг. 3А и В, хотя плетеный сетчатый нижний слой 404 позволяет вакууму проходить через ленту 400, плетеный сетчатый нижний слой 404 также эффективно блокирует отверстие 406 в верхнем слое. Т.е. плетеный сетчатый нижний слой 404 по существу предоставляет множество отверстий, которые имеют меньшую площадь поперечного сечения, прилегающую к границе раздела между экструдированным полимерным верхним слоем 402 и плетеным сетчатым нижним слоем 404. Таким образом, плетеный сетчатый нижний слой 404 может в значительной степени препятствовать целлюлозным волокнам проходить через ленту 400. Как описано выше, плетеный сетчатый нижний слой 404 также придает ленте 400 прочность, долговечность и устойчивость.Fig. 3B is a plan view of the belt 400 looking down into the hole portion 406 shown in FIG. 3A. As can be seen from FIG. 3A and B, although the woven mesh backsheet 404 allows vacuum to pass through the belt 400, the woven mesh backsheet 404 also effectively blocks opening 406 in the topsheet. Those. the woven mesh backsheet 404 essentially provides a plurality of openings that have a smaller cross-sectional area adjacent to the interface between the extruded polymer topsheet 402 and the woven mesh backsheet 404. Thus, the woven mesh backsheet 404 can interfere with cellulosic fibers to a great extent pass through the tape 400. As described above, the woven mesh backsheet 404 also gives the tape 400 strength, durability and stability.
Фиг. 4А представляет собой вид поперечного сечения части многослойной крепирующей ленты 500 в соответствии с вариантом осуществления изобретения, которая включает экструдированный полимерный верхний слой 502 и экструдированный полимерный нижний слой 504. Полимерный верхний слойFig. 4A is a cross-sectional view of a portion of a multilayer creping tape 500 according to an embodiment of the invention, which includes an extruded polymeric top layer 502 and an extruded polymeric backsheet 504. The polymeric top layer
- 12 039115- 12 039115
502 образует верхнюю поверхность 508, на которой крепируют бумагообразующее полотно. В этом варианте осуществления отверстие 506 в полимерном верхнем слое 502 совмещено с тремя отверстиями 510 в нижнем слое. Как видно на виде сверху части ленты 500, показанном на фиг. 4В (со ссылкой на фиг. 4А), отверстия 510 в полимерном нижнем слое 504 имеют существенно меньшее поперечное сечения, чем отверстие 506 в полимерном верхнем слое 502. Т.е. полимерный нижний слой 504 включает множество отверстий 510, имеющих меньшую площадь поперечного сечения, примыкающую к границе раздела между полимерным верхним слоем 502 и полимерным нижним слоем 504. Это позволяет экструдированному полимерному нижнему слою 504 функционировать так, что по существу он предупреждает протягивание волокна через структуру ленты таким же образом, как плетеный сетчатый нижний слой, описанный выше. Следует отметить, что, как указывалось выше, в альтернативных вариантах выполнения одно отверстие в экструдированном полимерном нижнем слое 504 может быть совмещено с отверстием 506 в экструдированном полимерном верхнем слое 502. Фактически любое количество отверстий может быть образовано в полимерном нижнем слое 504 для каждого отверстия в полимерном верхнем слое 502.502 defines an upper surface 508 on which the paper-forming web is creped. In this embodiment, hole 506 in the polymeric top layer 502 is aligned with three holes 510 in the bottom layer. As seen in the plan view of a portion of the belt 500 shown in FIG. 4B (with reference to FIG. 4A), openings 510 in polymeric bottom layer 504 have a substantially smaller cross-section than opening 506 in polymeric top layer 502. I.e. polymeric backsheet 504 includes a plurality of holes 510 having a smaller cross-sectional area adjacent to the interface between polymeric topsheet 502 and polymeric backsheet 504. This allows the extruded polymeric backsheet 504 to function such that it substantially prevents fiber from being drawn through the tape structure. in the same way as the woven mesh bottom layer described above. It should be noted that, as noted above, in alternative embodiments, one hole in the extruded polymer backsheet 504 can be aligned with the hole 506 in the extruded polymer backsheet 502. In fact, any number of holes can be formed in the polymer backsheet 504 for each hole in the polymer top layer 502.
Отверстия 406, 506 и 510 в экструдированных полимерных слоях в лентах 400 и 500 являются такими, что стенки отверстий 406, 506 и 510 простираются перпендикулярно поверхностям лент 400 и 500. Однако в других вариантах выполнения стенки отверстий 406, 506 и 510 могут быть выполнены при разных углах относительно поверхностей лент. Угол отверстий 406, 506 и 510 может быть выбран и выполнен при формировании отверстия с помощью таких методов как лазерное сверление, высечка или механическое перфорирование. В конкретных примерах боковые стенки имеют углы от приблизительно 60 до приблизительно 90° и более конкретно от приблизительно 75 до приблизительно 85°. Однако в альтернативных конфигурациях угол боковых стенок может быть больше чем приблизительно 90°. Следует обратить внимание, что угол боковых стенок, на который ссылаются в настоящем документе, измеряют так, как обозначено углом α на фиг. 3А.The apertures 406, 506, and 510 in the extruded resin layers in the tapes 400 and 500 are such that the walls of the apertures 406, 506, and 510 extend perpendicular to the surfaces of the tapes 400 and 500. However, in other embodiments, the walls of the apertures 406, 506, and 510 may be different angles relative to the surfaces of the tapes. The angle of holes 406, 506 and 510 may be selected and made when forming the hole using methods such as laser drilling, punching or mechanical punching. In specific examples, the side walls have angles from about 60 to about 90°, and more specifically from about 75 to about 85°. However, in alternative configurations, the sidewall angle may be greater than about 90°. Note that the sidewall angle referred to herein is measured as indicated by angle α in FIG. 3A.
Слои многослойной ленты в соответствии с настоящим изобретением могут быть соединены вместе любым способом, который обеспечивает достаточно прочное соединение между слоями, чтобы позволить использование многослойной крепирующей ленты в бумагоделательном процессе. В некоторых вариантах выполнения слои соединяют вместе с помощью химических средств, например с использованием клея. Конкретный пример клеевой структуры, которая могла бы быть использована для соединения слоев, представляет собой двухстороннюю липкую ленту. В других вариантах выполнения слои могут быть соединены вместе с помощью механических средств, например с использованием застежки липучка. В еще одних других вариантах выполнения слои многослойной ленты могут быть соединены с помощью такой технологии как тепловая сварка и лазерное сплавление. Специалист в данной области техники будет учитывать многочисленные методы ламинирования, которые могут быть использованы для соединения слоев, описанных в настоящем документе, с получением многослойной ленты.The layers of the multilayer tape of the present invention may be bonded together in any manner that provides a sufficiently strong bond between the layers to allow the use of the multilayer creping tape in the papermaking process. In some embodiments, the layers are bonded together by chemical means, such as using an adhesive. A specific example of an adhesive structure that could be used to bond the layers is double sided adhesive tape. In other embodiments, the layers may be joined together by mechanical means, such as using Velcro. In yet other embodiments, the layers of the multilayer tape may be bonded using techniques such as heat sealing and laser fusion. One of skill in the art will appreciate the numerous lamination techniques that can be used to bond the layers described herein to form a multilayer tape.
Хотя варианты выполнения многослойной ленты, изображенные на фиг. 3А, В, 4А и В, включают два отдельных слоя, в других вариантах выполнения может быть предусмотрен дополнительный слой между верхним и нижним слоями, показанными на фигурах. Например, дополнительный слой может быть расположен между верхним и нижним слоями, описанными выше, чтобы создать дополнительный барьер, который, хотя и позволяет воздуху проходить через ленту, препятствует протягиванию волокна через ленточную структуру. В других вариантах выполнения средства, используемые для соединения верхнего и нижнего слоев вместе, могут быть выполнены как дополнительный слой. Например, клеевой слой может представлять собой третий слой, который находится между верхним слоем и нижним слоем.Although the embodiments of the multilayer tape shown in FIGS. 3A, B, 4A and B comprise two separate layers, in other embodiments an additional layer may be provided between the top and bottom layers shown in the figures. For example, an additional layer may be placed between the top and bottom layers described above to provide an additional barrier which, while allowing air to pass through the tape, prevents the fiber from being drawn through the tape structure. In other embodiments, the means used to join the top and bottom layers together may be provided as an additional layer. For example, the adhesive layer may be a third layer that is between the top layer and the bottom layer.
Общая толщина многослойной ленты в соответствии с изобретением может быть скорректирована под конкретную бумагоделательную машину и конкретный бумагоделательный процесс, в которых используют многослойную ленту. В некоторых вариантах выполнения общая толщина ленты составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,0 см. В вариантах выполнения изобретения, которые включают плетеный сетчатый нижний слой большую часть от общей толщины многослойной ленты создает экструдированный полимерный верхний слой. В вариантах выполнения изобретения, которые включают экструдированные полимерные верхний и нижний слои, толщина каждого из двух слоев может быть выбрана по желанию.The overall thickness of the multilayer tape in accordance with the invention can be adjusted for the particular paper machine and particular papermaking process in which the multilayer tape is used. In some embodiments, the total thickness of the tape is from about 0.5 to about 2.0 cm. In embodiments of the invention that include a woven mesh backsheet, the extruded polymeric topsheet makes up most of the total thickness of the multilayer tape. In embodiments of the invention that include extruded polymer top and bottom layers, the thickness of each of the two layers can be selected as desired.
Как обсуждалось выше, преимущество многослойной ленточной структуры состоит в том, что прочность, сопротивление растяжению, размерная стабильность и долговечность ленты могут быть обеспечены с помощью одного из слоев, в то время как другой слой не должен обязательно вносить вклад в эти параметры. Долговечность многослойных ленточных материалов в соответствии с изобретением сравнивают с долговечностью других потенциальных материалов, образующих ленту. В этом испытании долговечность ленточных материалов оценивают количественно в значениях прочности на раздир материалов. Как будет понятно специалисту в данной области техники, комбинация хорошей прочности при растяжении и хороших упругих свойств приводит к материалу с высокой прочностью на раздир. Проведены испытания прочности на раздир семи образцов ленточных материалов верхнего и нижнего слоя, описанных выше. Также оценена прочность на раздир структурирующей сетки, используемойAs discussed above, the advantage of a multilayer tape structure is that the strength, tensile strength, dimensional stability and durability of the tape can be provided by one of the layers, while the other layer does not have to contribute to these parameters. The durability of multilayer tape materials in accordance with the invention is compared with the durability of other potential tape-forming materials. In this test, the durability of the tape materials is quantified in terms of the tear strength of the materials. As will be appreciated by one of skill in the art, the combination of good tensile strength and good elastic properties results in a material with high tear strength. The tear strength tests were carried out on seven samples of the upper and lower layer tape materials described above. The tear strength of the structuring mesh used
- 13 039115 для операции крепирования. Для этих испытаний разработана методика, частично основанная на стандарте ISO 34-1 (Tear Strength of Rubber, Vulcanized or Thermoplastic- Part 1: Trouser, Angle and Crescent; Прочность на раздир каучука, вулканизованного или термопластичного - Часть 1: раздвоенный разрыв, надрез под прямым углом, почковидный образец с надрезом в центре). Используют двухколонную настольную универсальную испытательную систему Instron® 5966 (Instron Corp., Norwood, Massachusetts) и программное обеспечение BlueHill 3 Software (также Instron Corp., Norwood, Massachusetts). Все испытания на раздир проводят при скорости 2 дюйм/мин (5,08 см/мин) (что отличается от стандарта ISO 34-1, в котором используют скорость 4 дюйм/мин (10,16 см/мин)) для удлинения при раздире в 1 дюйм (2,54 см) при средней нагрузке, записываемой в фунтах.- 13 039115 for the creping operation. For these tests, a methodology has been developed based in part on ISO 34-1 (Tear Strength of Rubber, Vulcanized or Thermoplastic- Part 1: Trouser, Angle and Crescent; right angle, kidney-shaped specimen with a notch in the center). An Instron® 5966 Dual Column Benchtop Universal Test System (Instron Corp., Norwood, Massachusetts) and BlueHill 3 Software (also Instron Corp., Norwood, Massachusetts) were used. All tear tests are performed at 2 in/min (5.08 cm/min) (which is different from ISO 34-1 which uses 4 in/min (10.16 cm/min)) for elongation at tear 1 inch (2.54 cm) with an average load recorded in pounds.
Данные по образцам и их прочности на раздир в МН и ПН приведены в табл. 3. Следует отметить, что обозначение холостой для образца означает, что образец не снабжен отверстиями, а обозначение прототип означает, что образец еще не был изготовлен в виде бесконечный ленточной структуры, а скорее представляет собой только ленточный материал в испытуемом образце. Сетки А и В представляют собой плетеные структуры, конфигурированные для крепирования в бумагоделательном процессе.Data on the samples and their tear strength in MN and PN are given in Table. 3. It should be noted that the designation blank for the sample means that the sample is not provided with holes, and the designation prototype means that the sample has not yet been made in the form of an endless tape structure, but rather is only a tape material in the test sample. Grids A and B are woven structures configured for creping in the papermaking process.
Таблица 3Table 3
Как можно увидеть из результатов, представленных в табл. 3, сетки и материал HYTREL® имеют значительно более высокую прочность на раздир, чем ПЭТ полимерные материалы. Как описано выше, слой плетеной сетки или экструдированного материала HYTREL® может быть использован для формирования одного из слоев многослойной ленты в соответствии с настоящим изобретением. Общая прочность на раздир многослойной ленточной структуры будет неизбежно, по меньшей мере, такой же высокой, как у любого из слоев. Таким образом, многослойные ленты, которые включают слой плетеной сетки или слой экструдированного материала HYTREL®, будут придавать хорошую прочность на раздир независимо от материала, используемого для формирования другого слоя или других слоев.As can be seen from the results presented in Table. 3, meshes and HYTREL® material have significantly higher tear strength than PET resin materials. As described above, a layer of woven mesh or extruded HYTREL® material can be used to form one of the layers of a multilayer tape in accordance with the present invention. The overall tear strength of the multilayer tape structure will inevitably be at least as high as that of any of the layers. Thus, multilayer tapes that include a layer of woven mesh or a layer of extruded HYTREL® material will impart good tear strength regardless of the material used to form the other layer or layers.
Как отмечалось выше, варианты выполнения изобретения могут включать экструдированный полиуретновый верхний слой и плетеный сеточный нижний слой. Проведена оценка прочности на раздир в МН таких комбинаций, а также проведено сравнение с прочностью на раздир в МН плетеной структурирующей сетки, используемой в операции крепирования. Используют тот же метод испытания, как и в вышеупомянутых испытаниях. В этих испытаниях образец 1 представляет собой двухслойную ленточную структуру с верхним слоем толщиной 0,5 мм из экструдированного полиуретана, имеющим отверстия 1,2 мм. Нижний слой представляет собой плетеную сетку J5076, производимую Albany International, характеристики которой могут быть найдены выше. Образец 2 представляет собой двухслойную ленточную структуру с верхним слоем толщиной 1,0 мм из экструдированного полиуретана, имеющим отверстия 1,2 мм, и сеткой J5076 в качестве нижнего слоя. Прочность на раздир самой сетки J5076 также оценена в виде образца 3. Результаты этих испытаний представлены в табл. 4.As noted above, embodiments of the invention may include an extruded polyurethane top layer and a woven mesh bottom layer. The MW tear strength of these combinations was evaluated and compared with the MW tear strength of the woven structuring mesh used in the creping operation. Use the same test method as in the above tests. In these tests, sample 1 is a two-layer tape structure with a 0.5 mm thick extruded polyurethane top layer having 1.2 mm holes. The bottom layer is J5076 woven mesh manufactured by Albany International, the specifications of which can be found above. Sample 2 is a two layer tape structure with a 1.0 mm thick extruded polyurethane top layer having 1.2 mm holes and a J5076 mesh as the bottom layer. The tear strength of mesh J5076 itself was also evaluated as sample 3. The results of these tests are presented in table. four.
Таблица 4Table 4
Как можно увидеть из данных табл. 4, многослойная ленточная структура с экструдированным полиуретановым верхним слоем и плетеным сеточным нижним слоем имеет превосходную прочность на раздир. При рассмотрении прочности на раздир только плетеной сетки можно увидеть, что большую часть прочности на раздир ленточной структуры дает плетеная сетка. Экструдированный полиуретан обеспечивает пропорционально меньшую прочность на раздир многослойной ленточной структуры. Тем не менее, хотя экструдированный полиуретановый слой сам по себе не имеет достаточных прочности, сопротивления растяжению и долговечности в значениях прочности на раздир, как видно из данных табл. 4, когда используют многослойную структуру с экструдированным полиуретановым слоем и слоем плетеной сетки, может быть получена достаточно долговечная ленточная структура.As can be seen from the data in Table. 4, The multi-layer tape structure with an extruded PU top layer and a woven mesh bottom layer has excellent tear strength. When looking at the tear strength of the woven mesh alone, it can be seen that most of the tear strength of the tape structure comes from the woven mesh. The extruded polyurethane provides proportionally lower tear strength of the multilayer tape structure. However, although the extruded polyurethane layer itself does not have sufficient strength, tensile strength and durability in terms of tear strength, as can be seen from the data in table. 4, when a multi-layer structure with an extruded polyurethane layer and a woven mesh layer is used, a sufficiently durable tape structure can be obtained.
В табл. 5 представлены свойства восьми примеров многослойных лент, которые выполнены в соотIn table. 5 shows the properties of eight examples of multilayer tapes, which are made in accordance with
- 14 039115 ветствии с изобретением. Ленты 1 и 2 имеют два полимерных слоя в своей структуре. Ленты 3-8 имеют верхние слои, образованные из полиуретана (ПУ (PUR)), и нижние слои, образованные из ПЭТ сетки J5076, производимой Albany International (описана выше). Табл. 5 показывает характеристики отверстий в верхнем слое (т.е. стороны листа) каждой ленты, такие как площади поперечного сечения, объемы отверстий и углы боковых стенок отверстий. В табл. 5 также представлены характеристики отверстий в нижнем слое (т.е. стороны воздуха).- 14 039115 in line with the invention. Tapes 1 and 2 have two polymer layers in their structure. Tapes 3-8 have top layers formed from polyurethane (PUR) and bottom layers formed from J5076 PET mesh manufactured by Albany International (described above). Tab. 5 shows the characteristics of the openings in the top layer (ie, sheet side) of each tape, such as cross-sectional areas, opening volumes, and opening side wall angles. In table. 5 also shows the characteristics of the openings in the bottom layer (ie the air side).
Таблица 5Table 5
ПроцессыProcesses
Другой аспект настоящего изобретения относится к процессам изготовления бумажных изделий. В этих процессах могут быть использованы многослойные ленты, описанные в изобретении для операции крепирования. В таких процессах может быть использована любая из бумагоделательных машин общего типа, описанных выше. Разумеется, специалист в данной области техники определит многочисленные варианты и альтернативные конфигурации бумагоделательных машин, которые могут быть использованы для осуществления способов согласно изобретению, описанных в данном документе. Более того, специалисту в данной области техники будет понятно, что хорошо известные переменные и параметры, которые являются частью любого бумагоделательного процесса, могут быть легко определены и использованы в комбинации с процессами согласно изобретению, например, конкретный тип композиции бумажной массы для формования полотна в бумагоделательном способе может быть выбран на основе требуемых характеристик изделия.Another aspect of the present invention relates to paper product manufacturing processes. In these processes, the multilayer tapes described in the invention for the creping operation can be used. Any of the general paper machines described above may be used in such processes. Of course, one skilled in the art will recognize numerous variations and alternative paper machine configurations that can be used to carry out the methods of the invention described herein. Moreover, one skilled in the art will recognize that well-known variables and parameters that are part of any papermaking process can be readily determined and used in combination with the processes of the invention, for example, the specific type of stock composition for forming a web in a papermaking machine. method can be selected based on the required characteristics of the product.
В некоторых процессах в соответствии с изобретением при выкладывании на крепирующую ленту полотно находится в консистенции (т.е. при содержании твердых веществ) приблизительно от 15 до 25%. В других способах в соответствии с изобретением ленточное крепирование происходит под давлением в крепирующем зазоре, при этом полотно имеет консистенцию от приблизительно 30 до приблизительно 60%. В таких способах бумагоделательная машина, например, может иметь конфигурацию, показаннуюIn some processes in accordance with the invention, when laid out on a creping tape, the web is at a consistency (ie solids content) of approximately 15 to 25%. In other methods in accordance with the invention, band creping occurs under pressure in the creping gap, with the web having a consistency of from about 30% to about 60%. In such methods, the paper machine may, for example, have the configuration shown
- 15 039115 на фиг. 1 и описанную выше. Детали такого способа можно найти в вышеупомянутой публикации патентной заявки US № 2010/0186913. В этом способе консистенция полотна, дельта скорости, имеющая место в зазоре крепирующей ленты, давление, прикладываемое к крепирующему зазору, и геометрия ленты и зазора функционируют так, чтобы перераспределить волокно, при этом полотно еще остается достаточно податливым, чтобы претерпевать структурные изменения. Безотносительно к какой-либо теории полагают, что более медленная скорость формующей поверхности крепирующей ленты заставляет полотно в значительной степени запрессовываться в отверстия крепирующей ленты, причем волокна перестраиваются пропорционально степени крепирования. Некоторые из волокон перемещаются в ПН, тогда как другие волокна складываются в узкие полоски в МН. В результате такой операции крепирования могут быть сформированы листы высокой толщины. Многослойная лента, описанная в документе, хорошо подходит для таких способов. В частности, как описано выше, многослойная лента может быть конфигурирована так, что отверстия имеют широкий интервал размеров и, следовательно, может быть эффективно использована с такими способами.- 15 039115 in FIG. 1 and described above. Details of such a method can be found in the aforementioned US Patent Application Publication No. 2010/0186913. In this method, the consistency of the web, the delta of velocity present in the creping gap, the pressure applied to the creping gap, and the geometry of the belt and gap function to redistribute the fiber while the web is still pliable enough to undergo structural changes. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the slower forming surface speed of the creping tape causes the web to be heavily pressed into the holes of the creping tape, with the fibers rearranging in proportion to the degree of creping. Some of the fibers move in the PN, while other fibers fold into narrow strips in the ML. As a result of such a creping operation, sheets of high thickness can be formed. The multilayer tape described in the document is well suited for such methods. In particular, as described above, the multilayer tape can be configured such that the apertures have a wide range of sizes and can therefore be used effectively with such methods.
Еще один аспект способов в соответствии с настоящим изобретением состоит в прикладывании вакуума к многослойной крепирующей ленте. Как описано выше, вакуум может быть использован, когда полотно выкладывают на крепирующую ленту в процессе изготовления бумаги. Вакуум действует так, чтобы втянуть полотно в отверстия в крепирующей ленте, т.е. в отверстия в верхнем слое многослойной ленты в соответствии с изобретением. В частности, в процессах как с использованием, так и без использования вакуума полотно втягивают во множество отверстий в верхнем слое многослойной ленточной структуры, но полотно не втягивается в нижний слой многослойной ленточной структуры. В некоторых из вариантов осуществления изобретения прикладывают вакуум приблизительно от 5 до 30 дюймов рт.ст. (127-762 мм рт.ст.). Как подробно описано выше, нижний слой многослойной ленты действует как сито, предотвращая протягивание волокна через ленточную структуру. Такая функция сита нижнего слоя особенно важна при прикладывании вакуума, так как это препятствует протаскиванию волокон через структуру, которая создает вакуум, т.е. через вакуумную камеру.Another aspect of the methods in accordance with the present invention is the application of vacuum to the multilayer creping tape. As described above, vacuum can be used when the web is laid out on a creping tape during the papermaking process. The vacuum acts to draw the web into the holes in the creping tape, i.e. into holes in the top layer of the multilayer tape according to the invention. In particular, in both vacuum and non-vacuum processes, the web is drawn into a plurality of holes in the top layer of the laminated tape structure, but the web is not drawn into the bottom layer of the laminated tape structure. In some of the embodiments of the invention, a vacuum of about 5 to 30 inches of mercury is applied. (127-762 mm Hg). As detailed above, the bottom layer of the multilayer tape acts as a screen to prevent the fiber from being drawn through the tape structure. This function of the bottom layer sieve is especially important when applying a vacuum, as it prevents the fibers from being pulled through the structure that creates the vacuum, i.e. through a vacuum chamber.
Бумажные изделияpaper products
Другие аспекты настоящего изобретения составляют новые бумажные изделия, которые не могли быть произведены с использованием ранее известных бумагоделательных машин и процессов, известных в данной области техники. В частности, многослойная лента, описанная в данном документе, позволяет формовать бумажные изделия, демонстрирующие превосходные свойства и характеристики, которые ранее не были обнаружены в бумажных изделиях, произведенных с помощью известных бумагоделательных машин и бумагоделательных процессов.Other aspects of the present invention constitute new paper products that could not be produced using previously known paper machines and processes known in the art. In particular, the multilayer tape described herein makes it possible to form paper products exhibiting superior properties and characteristics not previously found in paper products produced by known paper machines and paper making processes.
Следует отметить, что бумажные изделия, упоминаемые в настоящем документе, охватывают все сорта изделий. Т.е. некоторые варианты выполнения изобретения относятся к изделиям санитарно-гигиенического сорта, которые в общем случае имеют базовый вес меньше чем приблизительно 27 фунт/стопа (12,25 кг/стопа) и толщину в милах меньше чем приблизительно 180 мил/8 листов. Другие варианты выполнения изобретения относятся к изделиям полотенечного сорта, которые в общем случае имеют базовый вес больше чем приблизительно 35 фунт/стопа (15,88 кг/стопа) и толщину в милах больше чем приблизительно 225 мил/8 листов.It should be noted that paper products referred to in this document cover all grades of products. Those. some embodiments of the invention relate to sanitary grade products that generally have a basis weight of less than about 27 lb/foot (12.25 kg/foot) and a mil thickness of less than about 180 mils/8 sheets. Other embodiments of the invention relate to towel grade products that generally have a basis weight greater than about 35 lb/foot (15.88 kg/foot) and a mil thickness greater than about 225 mils/8 sheets.
Фиг. 5А, В и С показывают виды сверху с микрофотографий (10х) части базового листа, изготовленного с использованием многослойной ленты в соответствии с изобретением. На этих фигурах показана сторона листа, которую формуют относительно ленты, т.е. на верхней поверхности, образованной верхним слоем. Базовый лист 600А, показанный на фиг. 5А, изготовлен с лентой 2, описанной выше; базовый лист 600В, показанный на фиг. 5В, изготовлен с лентой 3, описанной выше; и базовый лист 600С, показанный на фиг. 5С, изготовлен лентой 7, описанной выше. Ленты используют в операции крепирования с получением базовых листов 600А, 600В и 60°С с помощью бумагоделательной машины, имеющей общую конфигурации, показанную на фиг. 1. Базовые листы 600А, 600В и 60°С включают множество обогащенных волокном куполообразных областей 602А, 602В и 602С, расположенных с постоянно повторяющимся узором. Такие куполообразные области 602А, 602В и 602С соответствуют шаблону отверстий на верхней поверхности многослойной ленты, используемой для изготовления каждого листа. Куполообразные области 602А, 602В и 602С находятся на расстоянии друг от друга и объединены между собой множеством окружающих областей 604А, 604В и 604С, которые образуют объединенную сеть и имеют меньшую степень плотности (текстуру).Fig. 5A, B and C show micrograph top views (10x) of a portion of a base sheet made using a multilayer tape in accordance with the invention. These figures show the side of the sheet that is formed relative to the belt, i.e. on the top surface formed by the top layer. Base sheet 600A shown in FIG. 5A is made with the tape 2 described above; base sheet 600B shown in FIG. 5B is made with the tape 3 described above; and base sheet 600C shown in FIG. 5C is made with the tape 7 described above. The tapes are used in a creping operation to produce base sheets 600A, 600B and 60°C with a paper machine having the general configuration shown in FIG. 1. Base sheets 600A, 600B, and 60°C include a plurality of fiber-enriched domed regions 602A, 602B, and 602C arranged in a continuously repeating pattern. Such domed regions 602A, 602B, and 602C correspond to the hole pattern on the top surface of the multilayer tape used to make each sheet. The domed regions 602A, 602B, and 602C are spaced apart and interconnected by a plurality of surrounding regions 604A, 604B, and 604C that form an integrated network and have a lower degree of density (texture).
Фиг. 6А, В и С показывают обратную сторону базовых листов 600А 600В и 600С, представленных на фиг. 5А, В и С соответственно. Фиг. 7А(1), 7А(2), 7В(1), 7В(2), 7С(1) и 7С(2) показывают увеличенные виды (100х) куполообразной области для каждого из базовых листов 600А, 600В и 600С соответственно. На различных фигурах видно, что мельчайшие складки образуют рубчики на куполообразных областях 602А, 602В и 602С и желобки или бороздки на стороне, противоположной стороне листа с куполами. Из других микрофотографиях будет видно, что базовый вес в куполообразных областях может значительно отличаться от точки к точке. Также на фигурах можно увидеть ориентацию волокна в областях базовых листов 600А, 600В и 600С. С точки зрения качества можно заметить, что значительноеFig. 6A, B and C show the reverse side of the base sheets 600A 600B and 600C shown in FIG. 5A, B and C, respectively. Fig. 7A(1), 7A(2), 7B(1), 7B(2), 7C(1), and 7C(2) show enlarged views (100x) of the domed area for each of the base sheets 600A, 600B, and 600C, respectively. It can be seen in the various figures that minute folds form scars on the domed areas 602A, 602B and 602C and grooves or grooves on the side opposite the side of the domed sheet. From other photomicrographs it will be seen that the base weight in the domed regions can differ significantly from point to point. Also in the figures you can see the orientation of the fiber in the areas of the base sheets 600A, 600B and 600C. In terms of quality, it can be seen that a significant
- 16 039115 количество волокна сформовано в куполообразных областях 602А, 602В и 602С. Это особенно примечательно, учитывая, что куполообразные области 602А, 602В и 602С больше, чем куполообразные области, которые могут быть найдены в базовых листах, изготовленных с другими крепирующими структурами, благодаря размерам более крупных отверстий, которые присутствуют в многослойных лентах.- 16 039115 the number of fibers formed in the domed areas 602A, 602B and 602C. This is particularly noteworthy given that the domed regions 602A, 602B and 602C are larger than the domed regions that may be found in base sheets made with other creping structures due to the larger hole sizes that are present in multilayer tapes.
Фиг. 8А, В и С представляют собой виды поперечных сечений куполообразных областей в базовых листах 900А, 900В и 900С, которые изготовлены в соответствии с вариантами осуществления изобретения, причем поперечные сечения получены вдоль МН базовых листов. Базовый лист 900А, показанный на фиг. 8А, изготовлен с лентой 3, описанной выше; базовый лист 900В, показанный на фиг. 8В, изготовлен с лентой 6, описанной выше; и базовый лист 900С, показанный на фиг. 8С, изготовлен с лентой 7, описанной выше. На каждой из фиг. 8А и 8С передняя кромка с точки зрения направления, в котором базовый лист производят, показана на правой стороне фигуры, при этом задняя кромка показана на левой стороне фигуры. На фиг. 8В передняя кромка показана на левой стороне фигуры и задняя кромка показана на правой стороне фигуры. Фигуры снова демонстрируют, что значительное количество волокна находится в куполообразных областях листов. Также следует отметить углы передней и задней кромок куполообразных областей. Передние кромки показывают гораздо более пологий угол, чем относительный острый угол задней кромки.Fig. 8A, B, and C are cross-sectional views of the dome-shaped regions in base sheets 900A, 900B, and 900C that are manufactured in accordance with embodiments of the invention, the cross sections being taken along the MH of the base sheets. Base sheet 900A shown in FIG. 8A is made with the tape 3 described above; base sheet 900B shown in FIG. 8B is made with the tape 6 described above; and base sheet 900C shown in FIG. 8C is made with the tape 7 described above. On each of the FIGS. 8A and 8C, the leading edge in terms of the direction in which the base sheet is produced is shown on the right side of the figure, while the trailing edge is shown on the left side of the figure. In FIG. 8B, the leading edge is shown on the left side of the figure and the trailing edge is shown on the right side of the figure. The figures again show that a significant amount of fiber is in the domed regions of the sheets. Also of note are the angles of the leading and trailing edges of the domed regions. The leading edges show a much flatter angle than the relative acute angle of the trailing edge.
Следует отметить, что куполообразные области 602А, 602В и 602С, показанные на фиг. 5А-С, 6А-С, 7А(1)-7С(3), 8А-С, имеют по существу круглую форму, если смотреть от одной из сторон листа. Как показывает описание данного документа, однако форма куполообразных структур в бумажных изделиях в соответствии с изобретением может быть изменена на любую другую форму за счет изменения соответствующей конфигурации отверстий в крепирующей структуре, используемой для формирования отверстий, т.е. в крепирующей ленте или структурирующей сетке.It should be noted that the domed regions 602A, 602B, and 602C shown in FIG. 5A-C, 6A-C, 7A(1)-7C(3), 8A-C are substantially circular when viewed from one side of the sheet. As the description of this document shows, however, the shape of the domed structures in the paper products according to the invention can be changed to any other shape by changing the appropriate hole pattern in the creping structure used to form the holes, i.e. in creping tape or structuring mesh.
Как обсуждалось выше, одним из преимуществ использования конфигурации многослойной ленты является возможность формировать большие отверстия в верхнем слое ленты, которые создают поверхность крепирования без существенного снижения долговечности ленты, и одновременно по-прежнему предупреждать протаскивание значительного количества волокна через ленту в процессе изготовления бумаги. По сути, многослойная ленточная структура позволяет сформировать отверстия, которые не могут быть возможны в случае полостей сетки или отверстий в монолитных лентах. В результате куполообразные области в изделиях, полученных с многослойной лентой, такие как области, показанные на фиг. 5А-С, 6А-С, 7А(1)-7С(3), 8А-В, формуют с гораздо большим размером, чем куполообразные области в бумажных изделиях, полученных с другими крепирующими структурами, такими как монолитные ленты и структурирующие сетки.As discussed above, one of the advantages of using a multilayer tape configuration is the ability to form large holes in the top layer of the tape that create a creping surface without significantly reducing the durability of the tape, while still preventing a significant amount of fiber from being pulled through the tape during the papermaking process. As such, the multilayer tape structure allows openings to be formed that would not be possible with mesh cavities or holes in monolithic tapes. As a result, domed regions in articles produced with multilayer tape, such as those shown in FIG. 5A-C, 6A-C, 7A(1)-7C(3), 8A-B are formed to a much larger size than the domed regions in paper products made with other creping structures such as monolithic tapes and structuring nets.
Для количественного описания размера куполообразных областей бумажных изделий в соответствии с настоящим изобретением может быть измерено расстояние от одной точки на кромке купола до другой точки на кромке на противоположной стороне купола. Пример такого измерения показан линиями А и В на фиг. 9. Эти измерения могут быть проведены, например, при рассмотрении купола бумажного изделия рядом со шкалой под микроскопом. (Одним примером микроскопа, который может быть использован в этом способе, является Keyence VHX-1000 Digital Microscope, производимый Keyence Corporation, Osaka, Japan.) В вариантах выполнения бумажных изделий в соответствии с изобретением расстояние по меньшей мере от одной точки на кромке полой куполообразной области до точки на кромке с противоположной стороны полой куполообразной области составляет по меньшей мере приблизительно 0,5 мм. В более конкретных вариантах выполнения измеренное расстояние составляет от приблизительно 1,0 до приблизительно 4,0 мм, а в еще более конкретных вариантах выполнения измеренное расстояние составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 3,0 мм. В конкретном варианте осуществления расстояние, по меньшей мере, от одной точки на кромке полой куполообразной области до точки на кромке с противоположной стороны полой куполообразной области составляет приблизительно 2,5 мм. И снова специалисту в данной области техники будет понятно, что купола таких размеров не могут быть образованы с помощью других крепирующих структур, известных в данной области техники, таких как монолитные ленты и структурирующие сетки.To quantify the size of the domed regions of paper products in accordance with the present invention, the distance from one point on the edge of the dome to another point on the edge on the opposite side of the dome can be measured. An example of such a measurement is shown by lines A and B in FIG. 9. These measurements can be taken, for example, by examining the dome of a paper product next to the scale under a microscope. (One example of a microscope that can be used in this method is the Keyence VHX-1000 Digital Microscope manufactured by Keyence Corporation, Osaka, Japan.) region to a point on the edge on the opposite side of the hollow domed region is at least about 0.5 mm. In more specific embodiments, the measured distance is from about 1.0 to about 4.0 mm, and in even more specific embodiments, the measured distance is from about 1.5 to about 3.0 mm. In a specific embodiment, the distance from at least one point on the edge of the hollow dome region to a point on the edge on the opposite side of the hollow dome region is approximately 2.5 mm. Again, one of skill in the art will appreciate that domes of this size cannot be formed with other creping structures known in the art, such as monolithic tapes and structuring nets.
Другой метод описания куполообразных областей в бумажных изделиях в соответствии с настоящим изобретением использует объем куполообразных структур. При этом ссылки на объем куполообразной области в данном документе относятся к объему части бумажного изделия, а также полой области, ограниченной куполообразной областью. Специалисту в данной области техники будет понятно, что этот объем может быть измерен с использованием различных методов. В примере одного из таких методов используют цифровой микроскоп для измерения объема множества слоев в бумажном изделии. Затем может быть рассчитана сумма слоев в области, составляющей куполообразную область, чтобы в результате рассчитать общий объем куполообразной области.Another method for describing domed regions in paper products in accordance with the present invention uses the volume of domed structures. Herein, references to the volume of the domed region in this document refer to the volume of the portion of the paper product as well as the hollow region defined by the domed region. A person skilled in the art will understand that this volume can be measured using various methods. An example of one such method uses a digital microscope to measure the volume of multiple layers in a paper product. The sum of the layers in the region constituting the domed region can then be calculated to result in the total volume of the domed region being calculated.
В вариантах выполнения изобретения куполообразные области имеют объем по меньшей мере приблизительно 0,1 мм3, а иногда куполообразные области имеют объем по меньшей мере приблизительно 1,0 мм3. В конкретных вариантах выполнения куполообразные области имеют объем от приблизительно 1,0 до приблизительно 10,0 мм3. Другие конкретные примеры бумажных изделий в соответствии с изобретением имеет куполообразные области с объемами от приблизительно 0,1 до приблизительно 3,5 мм3 In embodiments of the invention, the domed regions have a volume of at least about 0.1 mm 3 , and sometimes the domed regions have a volume of at least about 1.0 mm 3 . In particular embodiments, the domed regions have a volume of from about 1.0 to about 10.0 mm 3 . Other specific examples of paper products in accordance with the invention have domed regions with volumes from about 0.1 to about 3.5 mm 3
- 17 039115 и более конкретно от приблизительно 0,2 до приблизительно 1,4 мм3. И снова следует отметить, что куполообразные области таких размеров не могут быть получены с использованием крепирующих структур, известных в данной области техники, таких как монолитные ленты и структурирующие сетки.- 17 039115 and more specifically from about 0.2 to about 1.4 mm 3 . Again, it should be noted that domed regions of this size cannot be obtained using creping structures known in the art, such as monolithic tapes and structuring nets.
Большие куполообразные области, сформованные в бумажных изделиях в соответствии с изобретением, оказывают существенное влияние на толщину в милах бумажных изделий. Как показывают экспериментальные результаты, представленные ниже, более крупные куполообразные области будут приводить к бумажным изделиям, имеющим большую толщину в милах, что весьма желательно в бумагоделательных способах. В частности, базовые листы, показанные на фиг. 5А-С, 6А-С, 7А(1)-7С(3) и 8А-С, имеют толщину в милах по меньшей мере приблизительно 140 мил/8 листов, что является относительно высоким значением толщины. Кроме того, как показано выше, куполообразные области в базовых листах содержат значительное количество волокон. Полагают, что такая толщина в милах не может быть достигнута при использовании обычных крепирующих структур и способов крепирования, по меньшей мере, без использования значительно большего количества волокна, чем необходимо для формирования соответствующего значения толщины в бумажных изделиях в соответствии с изобретением. В конкретных примерах бумажные изделия с вышеупомянутыми размерами купола, как с точки зрения расстояния через купол, так и с точки зрения объема куполов, имеют толщину в милах по меньшей мере приблизительно 130 мил/8 листов, приблизительно 140 мил/8 листов, приблизительно 145 мил/8 листов или даже приблизительно 245 мил/8 листов. Конкретные примеры таких бумажных изделий будут описаны ниже. И даже если толщину получают с использованием обычных крепирующих структур и обычных способов крепирования, распределение волокон отличается от распределения волокон в бумажных изделиях в соответствии с изобретением, например, не настолько много волокна может быть обнаружено в куполообразных областях традиционно изготовленных бумажных изделий.The large dome-shaped areas formed in paper products in accordance with the invention have a significant effect on the thickness in mils of paper products. As the experimental results below show, larger domed regions will result in paper products having greater mil thickness, which is highly desirable in papermaking processes. In particular, the base sheets shown in FIG. 5A-C, 6A-C, 7A(1)-7C(3), and 8A-C have a mil thickness of at least about 140 mils/8 sheets, which is a relatively high thickness value. In addition, as shown above, the domed regions in the base sheets contain a significant amount of fibers. It is believed that such mil thickness cannot be achieved using conventional creping structures and creping methods, at least without using significantly more fiber than is necessary to form a suitable thickness value in paper products in accordance with the invention. In specific examples, paper products with the aforementioned dome dimensions, both in terms of distance through the dome and volume of domes, have a mil thickness of at least about 130 mils/8 sheets, about 140 mils/8 sheets, about 145 mils. /8 sheets or even approximately 245 mils/8 sheets. Specific examples of such paper products will be described below. And even if the thickness is obtained using conventional creping structures and conventional creping methods, the distribution of fibers differs from the distribution of fibers in paper products in accordance with the invention, for example, not as much fiber can be found in the domed areas of traditionally made paper products.
Еще один новый аспект куполообразных структур бумажных изделий в соответствии с изобретением составляет плотность волокон, обнаруживаемая в разных частях куполообразной структуры. Для понимания этих аспектов настоящего изобретения могут быть использованы методы, которые обеспечивают приблизительную оценку локальной плотности волокна в бумажных изделиях, таких как изделия настоящего изобретения, при разрешениях порядка базового разрешения изображений трехмерного рентгеновского микрокомпьютерного томографа (XR-μCT), полученных с помощью синхротрона или лабораторных приборов. Примером такого лабораторного прибора является MicroXCT-200 (XRadia, Inc., Pleasanton, CA). В частности, по методике, описанной ниже, плотность волокна в перпендикулярном (нормальном) направлении может быть определена у центральной поверхности бумажного изделия. Следует обратить внимание, что плотность волокна может меняться в направлении, не лежащем в плоскости, вследствие тиснения, крепирования, особенностей сушки и т.п.Another novel aspect of the domed structures of paper products according to the invention is the fiber density found in different parts of the domed structure. To understand these aspects of the present invention, methods can be used that provide a rough estimate of the local fiber density in paper products, such as the products of the present invention, at resolutions on the order of the basic resolution of 3D X-ray microcomputed tomography (XR-μCT) images obtained using a synchrotron or laboratory appliances. An example of such a laboratory instrument is the MicroXCT-200 (XRadia, Inc., Pleasanton, CA). In particular, by the method described below, the fiber density in the perpendicular (normal) direction can be determined at the central surface of the paper product. It should be noted that the density of the fiber may change in an out-of-plane direction due to embossing, creping, drying patterns, and the like.
С помощью метода определения плотности волокна получают набор данных XR-μCT после обработки данных по преобразованию Радона или преобразованию Джона, чтобы преобразовать радиально проецируемые рентгеновские изображения в трехмерные наборы данных, состоящие из пакетов двумерных полутоновых изображений. Например, данные по бумажному изделию, полученные от синхротрона на Европейской установке синхротронного излучения (European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, France), состоят из 2000 тонких слоев, каждый размерами 2000х~800 пикселей, с восьмиразрядными значениями полутонов со многими оттенками. Значения полутонов со многими оттенками отображают затухание массы, которое для материала сравнительно однородной молекулярной массы близко аппроксимируется с трехмерным распределением массы или фактуры. Бумажные изделия состоят преимущественно из целлюлозных волокон, поэтому допущение постоянного коэффициента затухания рентгеновских лучей и, следовательно, прямой зависимости между полутонами и массой является разумным.With the fiber density method, an XR-μCT dataset is obtained after Radon transform or John transform data processing to convert radially projected x-ray images into 3D datasets consisting of 2D grayscale image packets. For example, paper product data obtained from the synchrotron at the European Synchrotron Radiation Facility (Grenoble, France) consists of 2000 thin layers, each 2000x~800 pixels, with eight-bit grayscale values with many shades. Halftone values with many shades represent mass decay, which, for a material of relatively uniform molecular weight, closely approximates a three-dimensional distribution of mass or texture. Paper products are predominantly composed of cellulose fibers, so it is reasonable to assume a constant X-ray attenuation coefficient, and hence a direct relationship between halftones and mass.
Наборы данных XR-μCT, полученные из преобразования Радона или Джона, показывают пустое пространство в виде конечного значения уровня серого и массу при более высоком значении уровня серого в интервале от 0 до 255. Изображения тонких слоев также показывают видимые артефакты, которые возникают, когда образец бумажного изделия, смещается во время воздействия или от неточного перемещения столика вращения или z-позиционирования. Эти артефакты проявляются в виде линий, проецируемых из массы при различных ориентациях. Если образец бумажного изделия вращают внутри рентгеновского пучка по оси, перпендикулярной основной плоскости образца бумажного изделия, также могут иметь место кольцевой артефакт и центральный палец более высокого уровня серого, которые должны быть рассмотрены, так как это указывает на массу, которой нет в образце бумажного изделия. В частности, это может быть в случае набора данных XR-μCT, полученных от синхротрона.XR-µCT datasets derived from Radon or John transform show white space as final gray value and mass at higher gray values ranging from 0 to 255. Thin layer images also show visible artifacts that occur when the sample is paper product is displaced during impact or from inaccurate movement of the rotation stage or z-positioning. These artifacts appear as lines projected from the mass at various orientations. If the paper product sample is rotated within the X-ray beam on an axis perpendicular to the main plane of the paper product sample, there may also be an annular artifact and a central finger of higher gray level, which should be considered as this indicates a mass that is not present in the paper product sample. . In particular, this may be the case for the XR-μCT data set obtained from the synchrotron.
Процесс сегментации относится к разделению различных фаз материала, находящегося в образце бумажного изделия. Процесс представляет собой просто разграничение между твердыми волокнами целлюлозы и воздухом (пустым пространством). Для получения репрезентативного томографического набора данных может быть использован следующий процесс сегментации с применением открытого программного обеспечения, называемого ImageJ, которое находится в открытом доступе; программа обработки изображений, разработанная в Национальном Институте охраны здоровья US (United States National Institute of Health). Вначале тонкие слои подвергают двум фильтрующим процессам сглаживанияThe segmentation process refers to the separation of the various phases of the material present in a paper product sample. The process is simply a distinction between solid cellulose fibers and air (empty space). To obtain a representative tomographic data set, the following segmentation process can be used using open source software called ImageJ, which is in the public domain; image processing software developed at the United States National Institute of Health. First, the thin layers are subjected to two smoothing filtering processes.
- 18 039115 участков изображения с сильным контрастом, при которых каждый пиксель заменяют медианным значением для 3x3 окружающих соседей. Это удаляет шум типа соль с перцем (высокие и низкие значения), особенно, артефакты, описанные выше, и оказывает незначительное влияние на увеличение функции рассеяния линии на краю целлюлозных волокон. Затем регулируют гистограмму зачерненности путем определения порога более низкого значения (черный) с тем, чтобы ограничить пустое пространство нулевых значений (черный) и значениями уровня серого для размаха масс остальной гистограммы серого уровня. Следует быть внимательными, чтобы не устанавливать пороговое значение на значение, которое является слишком высоким, в противном случае масса на краю волокна будет преобразована в пустое пространство, а волокна, как покажется, не будут находиться в поперечном сечении. Все тонкие слои обрабатывают в том же порядке так, что получают набор данных, который дает четкое разграничение между массой волокна и пустым пространством.- 18 039115 areas of the image with strong contrast, in which each pixel is replaced by a median value for 3x3 surrounding neighbors. This removes the salt and pepper noise (high and low values), especially the artifacts described above, and has little effect on increasing the line spread function at the edge of the cellulose fibers. The blackness histogram is then adjusted by defining a lower value threshold (black) so as to limit the empty space of zero values (black) and the gray level values for the mass range of the rest of the gray level histogram. Care must be taken not to set the threshold to a value that is too high, otherwise the mass at the edge of the fiber will be converted to empty space and the fibers will not appear to be in cross section. All thin layers are processed in the same order so that a data set is obtained which gives a clear distinction between fiber mass and empty space.
Относительная плотность образца бумажного изделия может быть рассчитана из предварительно обработанного набора данных XR-μCT путем генерирования вначале поверхностей, которые приближаются к верхней и нижней границам образца, а затем путем расчета центральной поверхности между двумя поверхностями. Векторы нормалей к поверхности, которые определяют при каждой позиции в пределах центральной поверхности, затем используют для определения массы на единицу объема в цилиндре, который является кратным 1x1 пиксель расстоянию (в пикселях) между верхней и нижней поверхностью вдоль вектора нормали к поверхности. Все расчеты могут быть выполнены с использованием MATLAB® (MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts). Конкретная методика включает определение поверхности, нормалей к поверхности и трехмерной толщины, трехмерной плотности и трехмерных изображений плотности, как будет описано далее.The relative density of a paper product sample can be calculated from a pre-processed XR-μCT dataset by first generating surfaces that approach the top and bottom of the sample, and then by calculating the central surface between the two surfaces. The surface normal vectors, which are determined at each position within the central surface, are then used to determine the mass per unit volume in the cylinder, which is a multiple of the 1x1 pixel distance (in pixels) between the top and bottom surfaces along the surface normal vector. All calculations can be performed using MATLAB® (MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts). The specific technique includes determining the surface, surface normals, and 3D thickness, 3D density, and 3D density images, as will be described later.
В случае определения поверхности тонкие слои в наборе данных XR-μCT представляют собой X-Z проекции, где плоскость X-Y представляет собой главную плоскость образца и является той же самой плоскостью, которая образована МН или ПН. Таким образом, ось Z перпендикулярна плоскости X-Y, и каждый тонкий слой означает единичный шаг в направлении Y. Для каждой позиции X в пределах каждого тонкого слоя идентифицируют наиболее высокую и наиболее низкую позицию Z, где значение уровня серого превышает порог ограничения значения (обычно 20). Таким образом, каждый тонкий слой будет давать кривую, соединяющую максимальную (верхнюю) и минимальную (нижнюю) позиции волокон, отображенных в тонком слое.In the case of surface definition, the thin layers in the XR-μCT data set are X-Z projections, where the X-Y plane represents the main plane of the sample and is the same plane that is formed by the MN or PN. Thus, the Z-axis is perpendicular to the X-Y plane, and each thin layer means a single step in the Y direction. For each X position within each thin layer, the highest and lowest Z positions where the gray level value exceeds the value limit threshold (usually 20) are identified. . Thus, each thin layer will produce a curve connecting the maximum (top) and minimum (bottom) positions of the fibers displayed in the thin layer.
Те области, где отсутствие массы может быть обнаружено вдоль оси Z, т.е. там, где в материале имеется сквозное отверстие, могут составлять проблему для создания непрерывной центральной поверхности. Для преодоления такой проблемы отверстия могут быть заполнены путем расширения отверстия (увеличения размера отверстия) на два пикселя вокруг периферии, и среднее значение может быть определено для окружающих позиций, которые имеют конечные значения Z для максимума, минимума или центра в зависимости от поверхности, которую корректируют. Затем отверстие может быть заполнено значением средней позиции Z так, что разрыв непрерывности отсутствует, и так, что на сглаживание поверхности не будет оказывать негативное влияние пустое пространство.Those areas where the absence of mass can be detected along the Z axis, i.e. where there is a through hole in the material, it can be a problem to create a continuous center surface. To overcome such a problem, holes can be filled by expanding the hole (increasing the size of the hole) by two pixels around the periphery, and the average value can be determined for surrounding positions that have finite Z values for maximum, minimum, or center depending on the surface being corrected. . The hole can then be filled with the value of the middle Z position so that there is no discontinuity and so that the smoothness of the surface is not adversely affected by empty space.
Затем к каждой поверхности может быть применена надежная трехмерная сглаживающая сплайнфункция. Алгоритм для выполнения этой функции приведен в публикации D. Garcia, Computational Statistics and Data Analysis, 54:1167-1178 (2010), описание которой включено в документ посредством ссылки в полном объеме. Параметр сглаживания можно варьировать с получением серии массива данных, что дает интервал гладкости поверхности, который предоставляет детали единичного волокна в большей или меньшей степени.A robust 3D spline smoothing function can then be applied to each surface. An algorithm for performing this function is provided in D. Garcia, Computational Statistics and Data Analysis, 54:1167-1178 (2010), the description of which is incorporated herein by reference in its entirety. The smoothing parameter can be varied to produce a dataset series that gives a surface smoothness range that exposes more or less detail of a single fiber.
Нормали к трехмерной поверхности могут быть рассчитаны для каждой вершины в пределах сглаженной центральной поверхности с использованием функции MATLAB® surfnorm. Алгоритм основан на кубическом соответствии х-, у- и z-матриц. Диагональные векторы могут быть рассчитаны на компьютере и перекрещены с образованием нормали. Линейные отрезки, параллельные нормали к поверхности, которые проходят через каждую вершину и оканчиваются у верхней и нижней сглаженных поверхностей, могут быть использованы для определения толщины образца бумажного изделия в направлении, перпендикулярном к центральной поверхности.Normals to a 3D surface can be calculated for each vertex within a smoothed central surface using the MATLAB® surfnorm function. The algorithm is based on the cubic correspondence of x-, y- and z-matrices. Diagonal vectors can be calculated on a computer and crossed to form a normal. Linear segments parallel to the surface normal that pass through each vertex and terminate at the top and bottom smooth surfaces can be used to determine the thickness of the paper product sample in a direction perpendicular to the center surface.
Трехмерную относительную плотность волокна определяют вдоль траектории, перпендикулярной к центральной поверхности при допущении правильной прямоугольной призмы с двумя размерами, составляющими один пиксель, и с третьим в виде длины линейного отрезка, простирающегося от двух внешних сглаженных поверхностей через вершину. Массу, находящуюся в этом объеме, определяют в виде вокселей, имеющих конечную массу, на которую указывает значение уровня серого из томографического набора данных. Таким образом, максимальная относительная плотность у вершины равна единице, если все воксели вдоль линейного отрезка имеют значение уровня серого 255. Максимальное значение для стенок клеток целлюлозных волокон, как принято, равно 1,50 г/см3.The three-dimensional relative density of the fiber is determined along a path perpendicular to the central surface, assuming a regular rectangular prism with two dimensions being one pixel and with the third as the length of a linear segment extending from the two outer smoothed surfaces through the vertex. The mass contained in this volume is defined as voxels having a finite mass indicated by a gray level value from the tomographic dataset. Thus, the maximum relative density at the vertex is equal to one if all voxels along the linear segment have a gray level value of 255. The maximum value for the cell walls of cellulose fibers, as is customary, is 1.50 g/cm 3 .
Удобное представление трехмерной плотности волокна может быть получено путем картирования плотности волокна в четырех измерениях с использованием сглаженной центральной поверхности, чтобы показать степень внеплоскостной деформации образца, и с указанием трехмерной плотности в видеA convenient representation of the three-dimensional fiber density can be obtained by mapping the fiber density in four dimensions, using a smoothed central surface to show the degree of out-of-plane deformation of the sample, and indicating the three-dimensional density as
- 19 039115 спектральной диаграммы со значениями в каждой точке карты. Такие карты могут быть представлены в виде относительной плотности с максимальными значениями 1 или в виде нормализованной плотности целлюлозы с максимумом 1,50 г/см3, как указано. Пример такой карты плотности волокна показан на фиг. 10.- 19 039115 spectral diagram with values at each point of the map. Such maps may be presented as relative density with maximum values of 1 or as normalized pulp density with a maximum of 1.50 g/cm 3 as indicated. An example of such a fiber density map is shown in FIG. ten.
Карта плотности волокна по шкале серых тонов, полученная в соответствии с описанными выше методами, показана на фиг. 11. На этой фигуре нарисован прямоугольник А, который очерчивает часть куполообразной структуры, сформованной на стороне выхода в МН куполообразной структуры, т.е. на передней стороне куполообразной структуры. Также нарисован прямоугольник В, который очерчивает часть куполообразной структуры, сформованной на стороне входа в МН куполообразной структуры, т.е. на задней стороне куполообразной структуры. Так как карту плотности получают в соответствии с описанными выше методами, темнее оттененные участки соответствуют более высокой плотности, светлее оттененные участки соответствую меньшей плотности. Из данных, используемых для составления карты профиля плотности, может быть определена и сравнена медианная плотность для участков, находящихся в прямоугольниках А и В.A gray scale fiber density map obtained in accordance with the methods described above is shown in FIG. 11. In this figure, a box A is drawn which outlines a portion of the dome structure molded on the outlet side of the MH of the dome structure, i. e. on the front side of the domed structure. A rectangle B is also drawn, which outlines a part of the dome structure formed on the MH entrance side of the dome structure, i. e. on the back side of the domed structure. Since the density map is obtained in accordance with the methods described above, darker shaded areas correspond to higher density, lighter shaded areas correspond to lower density. From the data used to map the density profile, the median density for the plots in boxes A and B can be determined and compared.
Установлено, что куполообразная структура бумажных изделий в соответствии с изобретением проявляет существенные различия в плотности волокна на различных участках куполообразной структуры. В частности, более высокая плотность волокна формируется на задней стороне куполообразной структуры, чем плотность волокна, сформировавшаяся на передней стороне куполообразной структуры. Это можно увидеть в примере, показанном на фиг. 11, на которой часть куполообразной структуры, которая сформирована на задней стороне в прямоугольнике В, имеет заметно более высокую плотность, чем часть куполообразной структуры, которая сформирована на передней стороне куполообразной структуры в прямоугольнике А. В соответствии с вариантом осуществления изобретения эта разница в плотности на противоположных сторонах куполообразной структуры составляет приблизительно 70% при определении с помощью описанной рентгеновской томографии. Другими словами, передняя сторона куполообразной структуры имеет на 70% меньше плотность волокна, чем плотность волокна на задней стороне куполообразной структуры. В другом варианте осуществления разность плотностей в бумажном изделии в соответствии с изобретением равна разности плотностей приблизительно 75% между передней и задней сторонами их куполообразных структур.It has been found that the domed structure of paper products according to the invention exhibits significant differences in fiber density in different areas of the domed structure. In particular, a higher fiber density is formed on the back side of the dome structure than a fiber density formed on the front side of the dome structure. This can be seen in the example shown in Fig. 11, in which the part of the domed structure that is formed on the back side in rectangle B has a markedly higher density than the part of the dome structure that is formed on the front side of the dome structure in rectangle A. According to an embodiment of the invention, this difference in density on opposite sides of the domed structure is approximately 70% as determined by the X-ray tomography described. In other words, the front side of the dome structure has 70% less fiber density than the fiber density on the back side of the dome structure. In another embodiment, the difference in density in the paper product in accordance with the invention is equal to the difference in density of approximately 75% between the front and back sides of their domed structures.
Безотносительно к какой-либо теории полагают, что описанные в данном изобретении методы обеспечивают возможность для уникальных разностей в плотности на противоположных сторонах куполообразных структур. В частности, формование больших куполов, например, с помощью отверстий большого размера в многослойных лентах, описанных в изобретении, позволяет большему количеству волокон затекать в отверстия во время операции крепирования. Такой поток волокон приводит к разрыву большего количества волокна на передней стороне куполообразной структуры и, следовательно, к более низкой плотности волокна. Также полагают, что более высокая плотность в других частях боковых стенок куполообразной структуры приводит к более высокой толщине в милах и также может привести к несколько более мягким изделиям благодаря частям боковых стенок с более низкой плотностью.Without wishing to be bound by theory, it is believed that the methods described in this invention allow for unique differences in density on opposite sides of the domed structures. In particular, the formation of large domes, for example, using large holes in the multilayer tapes described in the invention, allows more fibers to flow into the holes during the creping operation. This flow of fibers results in more fiber breaking at the front of the domed structure and hence a lower fiber density. It is also believed that higher density in other portions of the sidewalls of the domed structure results in higher mil thickness and may also result in slightly softer products due to the lower density portions of the sidewalls.
Мягкость и толщина в милах бумажных изделийSoftness and thickness in mils of paper products
Важным свойством любого бумажного изделия является ощущаемая мягкость бумаги. Чтобы улучшить ощущаемую мягкость бумажного изделия, однако, часто приходиться жертвовать качеством других свойств бумажного изделия. Например, при регулировании параметров бумажного изделия так, чтобы улучшить ощущаемую мягкость бумаги, часто будут иметь нежелательный побочный эффект уменьшения толщины в милах бумажного изделия.An important property of any paper product is the perceived softness of the paper. In order to improve the perceived softness of a paper product, however, it is often necessary to sacrifice the quality of other properties of the paper product. For example, adjusting the parameters of a paper product to improve the felt softness of the paper will often have the undesirable side effect of reducing the mils of the paper product.
Установлено, что ощущаемая мягкость бумажного изделия может сильно коррелировать со средним геометрическим (GM) модулем на разрыв бумажного изделия. GM-Модуль на разрыв определяют, как квадратный корень произведения прочности на разрыв в МН и прочности на разрыв в ПН бумажного изделия. Фиг. 12 показывает корреляцию между мягкостью на ощупь и GM-модулем на разрыв базовых листов, которые изготовлены с помощью лент 1 и 3-6, описанных выше, и для сетки, известной в данной области техники для использования в операции крепирования в бумагоделательном способе. Мягкость на ощупь является показателем ощущаемой мягкости бумажного изделия, которую определяют подготовленные эксперты с использованием стандартизированных методик тестирования. Т.е. мягкость на ощупь оценивают подготовленные эксперты, имеющие опыт в определении мягкости, при этом эксперты придерживаются конкретных методик захвата бумаги и установления ощущаемой мягкости бумаги. Чем выше число мягкости на ощупь, тем выше ощущаемая мягкость. Четкой тенденцией в бумажных изделиях, как показывают данные, относящиеся к базовым листам, представленные на фиг. 13, является то, что по мере того как GM-модуль на разрыв бумажного изделия уменьшается, мягкость на ощупь бумажного изделия повышается, и наоборот.It has been found that the perceived softness of a paper product can be highly correlated with the Geometric Mean (GM) tear modulus of the paper product. The GM Tensile Modulus is defined as the square root of the product of the tensile strength in MN and the tensile strength in DL of the paper product. Fig. 12 shows the correlation between soft feel and GM-tensile strength of the base sheets that are made with tapes 1 and 3-6 described above and for a mesh known in the art for use in a papermaking process creping operation. Softness is a measure of the perceived softness of a paper product, as determined by trained examiners using standardized testing methods. Those. Softness to the touch is judged by trained experts experienced in softness testing, with experts following specific techniques for gripping the paper and establishing the perceived softness of the paper. The higher the softness number to the touch, the higher the perceived softness. A clear trend in paper products, as shown by the base sheet data presented in FIG. 13 is that as the GM tensile strength of the paper product decreases, the softness to the touch of the paper product increases, and vice versa.
Бумажные изделия в соответствии с настоящим изобретением демонстрируют прекрасное сочетание GM-модуля на разрыв и толщины в милах. Т.е. бумажные изделия согласно изобретению обладают отличной мягкостью (низкий GM-модуль на разрыв) и отличной пухлостью (высокая толщина в милах). Для демонстрации такой комбинации свойств изготовлены изделия с использованием лент 1 и 3-6 и проведено сравнение с бумажными изделиями, изготовленными с использованием структурирующей сетки;The paper products of the present invention exhibit an excellent combination of GM tensile strength and mil thickness. Those. paper products according to the invention have excellent softness (low GM modulus at break) and excellent bulk (high mil thickness). To demonstrate this combination of properties, articles were made using tapes 1 and 3-6 and compared with paper products made using a structuring mesh;
- 20 039115 полиэфирная сетка 44G, производимая Voith GmbH, Heidenheim, Germany. Сетка 44G представляет собой хорошо известную сетку для крепирования в бумагоделательном способе.- 20 039115 44G polyester mesh manufactured by Voith GmbH, Heidenheim, Germany. The 44G mesh is a well-known creping mesh in the papermaking process.
В случае ленты 1 два испытания с рабочими условиями, представленными в табл. 6, проведены на бумагоделательной машине, аналогичной машине, показанной на фиг. 1. Следует обратить внимание, что названия крафт-целлюлозы из древесины северных мягких пород (NSWK), хвойной крафт-целлюлозы (SWK), влагопрочной смолы (ВПС (WSR)), карбоксиметилцеллюлозы (CMC (КМЦ)) и поливинилового спирта (ПВС (PVOH)) могут быть использованы в сокращенном виде, как указано.In the case of tape 1, two tests with the operating conditions presented in table. 6 were carried out on a paper machine similar to that shown in FIG. 1. Note that the names of northern softwood kraft (NSWK), softwood kraft (SWK), wet strength resin (WSR), carboxymethyl cellulose (CMC) and polyvinyl alcohol (PVA) ( PVOH)) may be used in the abbreviated form as indicated.
Таблица 6Table 6
Два испытания проведены с лентой 3 и два испытания проведены с лентой 4. Условия испытаний в случае лент 3 и 4 указаны в табл. 7, а испытания проведены на бумагоделательной машине, аналогичной машине, показанной на фиг. 1.Two tests were carried out with tape 3 and two tests were carried out with tape 4. Test conditions for tapes 3 and 4 are indicated in table. 7 and the tests were carried out on a paper machine similar to that shown in FIG. one.
Таблица 7Table 7
Также два испытания проведены с использованием ленты 5 в бумагоделательной машине с конфигурацией, аналогичной показанной на фиг. 1. В случае испытания 1 используют композицию бумажной массы 100% NSWK в однородном состоянии. Базовый вес задают так, чтобы он составлял 16,8 фунт/стопа (7,62 кг/стопа). Добавляют суммарно 3,0 фунт/т (1,4 кг/т) разрыхлителя к массе на стороне воздуха и не добавляют разрыхлитель к массе на стороне янки-цилиндра. Для обеспечения достаточной адгезии к янки-цилиндру используют ПВС KL506 в качестве части клеевого покрытия янки-цилиндра. Целевую толAlso, two tests were carried out using belt 5 in a paper machine with a configuration similar to that shown in FIG. 1. In case of test 1, a 100% NSWK furnish in a uniform state is used. The base weight is set to be 16.8 lb/foot (7.62 kg/foot). Add a total of 3.0 lb/t (1.4 kg/t) baking powder to the mass on the air side and do not add baking powder to the mass on the side of the Yankee cylinder. To ensure sufficient adhesion to the Yankee cylinder, PVA KL506 is used as part of the Yankee cylinder adhesive coating. target tol
- 21 039115 щину в милах базового листа достигают за счет выработки наиболее возможной толщины в милах некаландрованной бумаги и затем путем каландрования с ожидаемым результатом 125 мил/8 слоев. Получают прочность на разрыв во влажном состоянии в ПН 550 г/3 дюйма за счет выравнивания рафинированием и за счет добавлений влагопрочной смолы и карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ). Исходные настройки рафинирования составляют 45 HP с начальным потреблением влагопрочной смолы и КМЦ соответственно 25 и 5 фунт/т (11,3 и 2,3 кг/т). Испытание 2 с использованием ленты 5 такое же, как и испытание 1, за исключением того, что используют композицию бумажной массы 100% Naheola SWK.- 21 039115 The mil bar of the base sheet is achieved by working out the highest possible mil thickness of uncalendered paper and then calendering with an expected result of 125 mils/8 layers. A wet tensile strength of 550 g/3 inch LD was obtained by refining leveling and the addition of wet strength resin and carboxymethyl cellulose (CMC). Initial refining settings are 45 HP with initial wet strength resin and CMC consumption of 25 and 5 lb/t (11.3 and 2.3 kg/t), respectively. Test 2 using tape 5 is the same as test 1, except that 100% Naheola SWK furnish is used.
В случае ленты 5 собирают десять каландрованных рулонов и два некаландрованных рулона в каждом из испытаний 1 и 2. Рабочие условия и технологические параметры для испытаний с лентой 5 приведены в табл. 8.In the case of tape 5, ten calendered rolls and two uncalendered rolls are collected in each of tests 1 and 2. Operating conditions and process parameters for tests with tape 5 are given in table. eight.
Таблица 8Table 8
Четыре испытания проведено с использованием ленты 6 на бумагоделательной машине с конфигурацией, показанной на фиг. 1. В случае первой серии испытаний используют смесь 80% Naheola SSWK/20% Naheola SHWK в однородной форме. Базовый вес устанавливают при 16,8 фунт/стопа в случае испытания 1, 21,0 фунт/стопа в случае испытания 2 и 25,5 фунт/стопа в случае испытания 3 (7,62, 9,53 и 11,57 кг/стопа). В исходную массу разрыхлитель не добавляют. Сетку крепирования и вал крепирования устанавливают на уровне 20 и 2%, тогда как влажность листа перед отсасывающим ящиком усFour tests were carried out using belt 6 on a paper machine with the configuration shown in FIG. 1. In the case of the first series of tests, a mixture of 80% Naheola SSWK/20% Naheola SHWK in a homogeneous form is used. The base weight is set at 16.8 lb/foot for Test 1, 21.0 lb/foot for Test 2, and 25.5 lb/foot for Test 3 (7.62, 9.53, and 11.57 kg/foot). foot). Baking powder is not added to the initial mass. The crepe mesh and crepe roll are set at 20% and 2%, while the moisture content of the sheet in front of the suction box is set to
- 22 039115 танавливают при нормальных условиях (т.е. приблизительно 57%). Для обеспечения достаточной адгезии к янки-цилиндру используют ПВС KL506 в виде части клеевого покрытия янки-цилиндра. Целевую прочность на разрыв во влажном состоянии в ПН базового листа (600 г/3 дюйма) достигают за счет выравнивания рафинированием и за счет добавлений влагопрочной смолы и КМЦ. Исходные настройки рафинирования составляют 45НР с начальным потреблением влагопрочной смолы и КМЦ соответственно 25 и 5 фунт/т (11,3 и 2,3 кг/т). Для достижения целевой прочности на разрыв во влажном состоянии в ПН рафинирование корректируют. Если толщина в милах некаландрованной бумаги падает ниже 160 мил/8 слоев и целевая прочность на разрыв во влажном состоянии в ПН не достается, добавляют большее количество влагопрочной смолы и КМЦ (в соотношении 2:1), чтобы получить целевую прочность на разрыв во влажном состоянии в ПН. Прочности на разрыв в сухом состоянии разрешают колебаться. В каждом испытании собирают два некаландрованных рулона.- 22 039115 tanavlyayut under normal conditions (ie approximately 57%). To ensure sufficient adhesion to the Yankee cylinder, PVA KL506 is used as part of the adhesive coating on the Yankee cylinder. The target wet tensile strength in the DL of the base sheet (600 g/3 inches) is achieved by refining leveling and the addition of wet strength resin and CMC. Initial refining settings are 45HP with initial wet strength resin and CMC consumption of 25 and 5 lb/t (11.3 and 2.3 kg/t), respectively. The refining is adjusted to achieve the target wet tensile strength in the MO. If the mil thickness of the uncalendered paper falls below 160 mils/8 layers and the target wet tensile strength is not achieved in DL, add more wet strength resin and CMC (in a 2:1 ratio) to achieve the target wet tensile strength. in PN. Dry tensile strengths are allowed to fluctuate. In each test, two uncalendered rolls are collected.
Следующая серия испытаний с лентой 6 аналогична первой серии испытаний, за исключением скорости крепирования. Базовый вес фиксируют при 25,5 фунт/стопа (11,57 кг/стопа) или на базовом весе, который дает наиболее высокую толщину в милах базового листа. Разрыхлитель в исходную массу не добавляют. Целевой показатель для сетки крепирования составляет 10% в случае испытания 4, 15% в случае испытания 5 и 20% в случае испытания 6. Вал крепирования устанавливают на уровне 2%, при этом влажность листа перед отсасывающим ящиком устанавливают при нормальном состоянии (т.е. приблизительно 57%). Для обеспечения достаточной адгезии к янки-цилиндру используют ПВС в качестве части клеевого покрытия янки-цилиндра. Целевую прочность на разрыв во влажном состоянии в ПН базового листа (600 г/3 дюйма) достигают за счет выравнивания рафинированием и за счет добавлений влагопрочной смолы и КМЦ. Исходные настройки рафинирования составляют 45 НР с начальным потреблением влагопрочной смолы и КМЦ соответственно 25 и 5 фунт/т (11,3 и 2,3 кг/т). Для достижения целевой прочности на разрыв во влажном состоянии в ПН вначале корректируют рафинирование. Если толщина некаландрованной бумаги падает ниже 160 мил/8 слоев и целевая прочность на разрыв во влажном состоянии в ПН все еще не достигается, добавляют большее количество влагопрочной смолы и КМЦ (в соотношении 2:1), чтобы получить целевую прочность на разрыв во влажном состоянии в ПН. Прочности на разрыв в сухом состоянии разрешают колебаться. В каждом испытании собирают два некаландрованных рулона.The next series of tests with tape 6 is similar to the first series of tests, except for the speed of creping. The basis weight is fixed at 25.5 lb/foot (11.57 kg/foot) or the basis weight that gives the highest thickness in mils of the base sheet. Baking powder is not added to the original mass. The target value for the crepe mesh is 10% for test 4, 15% for test 5 and 20% for test 6. The crepe roll is set at 2% with the sheet moisture in front of the suction box set to normal (i.e. approx. 57%). To ensure sufficient adhesion to the Yankee cylinder, PVA is used as part of the adhesive coating of the Yankee cylinder. The target wet tensile strength in the DL of the base sheet (600 g/3 inches) is achieved by refining leveling and the addition of wet strength resin and CMC. Initial refining settings are 45 HP with initial wet strength resin and CMC consumption of 25 and 5 lb/t (11.3 and 2.3 kg/t), respectively. To achieve the target wet tensile strength in the PN, refining is first adjusted. If the thickness of the uncalendered paper drops below 160 mils/8 layers and the target wet tensile strength in PN is still not achieved, add more wet strength resin and CMC (in a 2:1 ratio) to achieve the target wet tensile strength in PN. Dry tensile strengths are allowed to fluctuate. In each test, two uncalendered rolls are collected.
Следующая серия испытаний с лентой 6 аналогична первой серии испытаний, за исключением влажности листа. Базовый вес фиксируют при 25,5 фунт/стопа (11,57 кг/стопа) или на базовом весе, который дает наиболее высокую толщину в милах базового листа. Разрыхлитель в исходную массу не добавляют. Сетку крепирования и вал крепирования устанавливают на уровне 20% и 2% соответственно. Влажность листа перед отсасывающим ящиком устанавливают при нормальных условиях (т.е. приблизительно 57%) в случае испытания 7, 59% в случае испытания 8 и 61% в случае испытания 9 (табл. 9). Влажность листа корректируют настройкой нагрузки ADVANTAGE™ VISCONIP™ (Metso Oyj, Helsinki, Finland) (т.е. 550, 325 и 200 фунт/дюйм2 (3,79, 2,24 и 1,38 МПа)) или добавлением водного орошения перед крепирующим валом. Для обеспечения достаточной адгезии к янки-цилиндру используют ПВС в качестве части клеевого покрытия янки-цилиндра. Целевую прочность на разрыв во влажном состоянии в ПН базового листа (600 г/3 дюйма, 70 г/см) достигают за счет выравнивания рафинированием и за счет добавлений влагопрочной смолы и КМЦ. Исходные настройки рафинирования составляют 45 НР с начальным потреблением влагопрочной смолы и КМЦ соответственно 25 и 5 фунт/т (11,3 и 2,3 кг/т). Для достижения целевой прочности на разрыв во влажном состоянии в ПН вначале корректируют рафинирование. Если толщина в милах некаландрованной бумаги падает ниже 160 мил/8 слоев и целевая прочность на разрыв во влажном состоянии в ПН все еще не достигается, добавляют большее количество влагопрочной смолы и КМЦ (в соотношении 2:1), чтобы получить целевую прочность на разрыв во влажном состоянии в ПН. Прочности на разрыв в сухом состоянии разрешают колебаться. В каждом испытании собирают два некаландрованных рулона.The next series of tests with tape 6 is similar to the first series of tests, except for leaf moisture. The basis weight is fixed at 25.5 lb/foot (11.57 kg/foot) or the basis weight that gives the highest thickness in mils of the base sheet. Baking powder is not added to the original mass. The crepe mesh and crepe roll are set at 20% and 2%, respectively. The moisture content of the sheet in front of the suction box is set at normal conditions (ie approximately 57%) for test 7, 59% for test 8 and 61% for test 9 (Table 9). Leaf moisture is adjusted by adjusting the ADVANTAGE™ VISCONIP™ load (Metso Oyj, Helsinki, Finland) (i.e. 550, 325, and 200 psi (3.79, 2.24, and 1.38 MPa)) or by adding water spray before crimping shaft. To ensure sufficient adhesion to the Yankee cylinder, PVA is used as part of the adhesive coating of the Yankee cylinder. The target wet tensile strength in the DL of the base sheet (600 g/3 inch, 70 g/cm) is achieved by refining leveling and the addition of wet strength resin and CMC. Initial refining settings are 45 HP with initial wet strength resin and CMC consumption of 25 and 5 lb/t (11.3 and 2.3 kg/t), respectively. To achieve the target wet tensile strength in the PN, refining is first adjusted. If the mil thickness of the uncalendered paper falls below 160 mils/8 layers and the target wet strength in DL is still not achieved, add more wet strength resin and CMC (in a 2:1 ratio) to achieve the target tensile strength in wet condition in Mon. Dry tensile strengths are allowed to fluctuate. In each test, two uncalendered rolls are collected.
В финальной серии испытаний с лентой 6 выбирают наилучшую комбинацию базового веса, сетки крепирования и влажности листа перед отсасывающим ящиком с целью производства наиболее хорошего 1-слойного базового листа, который имеет толщину в милах 160 мил/8 слоев, прочность на разрыв во влажном состоянии в ПН 600 г/3 дюйма (79 г/см), растяжение в МН 20%. Собирают десять материнских рулонов для преобразования в 1-слойное полотенце.In the final series of tests with belt 6, the best combination of basis weight, crepe mesh, and sheet moisture before the suction box was selected to produce the best possible 1-ply base sheet that had a mil thickness of 160 mils/8 layers, wet tear strength at PN 600 g/3 in. (79 g/cm), stretch in MN 20%. Collect ten mother rolls to convert into a 1-ply towel.
Рабочие условия и технологические параметры для испытаний с лентой 6 приведены в табл. 9.Operating conditions and technological parameters for testing with tape 6 are given in table. 9.
Таблица 9Table 9
- 23 039115- 23 039115
Данные испытаний с лентами 1 и 3-6 и со структурирующей сеткой показаны на фиг. 13. Результаты демонстрируют отличное сочетание GM-модуля на разрыв и толщины в милах бумажных изделий, которые произведены в испытаниях с использованием многослойных лент. В частности, результаты показывают, что изделия, изготовленные с лентами 3-5, имеют толщину в милах по меньшей мере приблизительно 245 мил/8 слоев. Изделия, изготовленные с лентами 3-6, имеют GM-модуль на разрыв меньше чем приблизительно 3500 г/3 дюйма (459,3 г/см). Также следует отметить, что изделия, произведенные с использованием ленты 3, имеют толщину в милах больше чем приблизительно 270 мил/8 слоев, а GMмодуль на разрыв меньше чем 3100 г/3 дюйма (406,8 г/см), обеспечивая таким образом особенно хорошее изделие с точки зрения толщины и мягкости. Результаты, показанные на фиг. 14, также демонстрируют превосходство бумажных изделий, изготовленных с многослойными лентами, по сравнению с изделиями, изготовленными с сеткой, с точки зрения комбинации толщины в милах и GM-модуля на разрыв. Хотя бумажные изделия, произведенные с использованием сетки, находятся в пределах интервала GMмодуля на разрыв, ни одно из изготовленных с сеткой бумажных изделий не имеет толщину значительно больше, чем приблизительно 240 мил/8 слоев. Как подробно обсуждалось выше, бумажные изделия, изготовленные с использованием многослойной ленты, обеспечивают возможность для формования более крупных куполообразных структур, чем может быть произведено с использованием структурирующих сеток. Более крупные куполообразные структуры, в свою очередь, обеспечивают более высокую толщину бумажных изделий. Следовательно, как показано на фиг. 14, изготовленные с многослойной лентой изделия имеют более высокую толщину, чем изделия, изготовленные с использованием сетки.Test data with tapes 1 and 3-6 and with structuring mesh are shown in FIG. 13. The results demonstrate an excellent combination of GM-tensile strength and mils of paper products that were produced in tests using multi-ply tapes. In particular, the results show that articles made with tapes 3-5 have a mil thickness of at least about 245 mils/8 layers. Products made with tapes 3-6 have a GM breaking modulus of less than about 3500 g/3 inches (459.3 g/cm). It should also be noted that articles produced using Tape 3 have a mil thickness greater than approximately 270 mils/8 layers and a GM modulus at break of less than 3100 g/3 in. (406.8 g/cm), thus providing a particularly good product in terms of thickness and softness. The results shown in FIG. 14 also demonstrate the superiority of paper products made with multi-ply tapes over wire products in terms of the combination of mil thickness and GM modulus at break. Although the paper products made with the mesh are within the GM tensile range, none of the paper products made with the mesh have a thickness significantly greater than about 240 mils/8 layers. As discussed in detail above, paper products made using multilayer tape provide the ability to form larger domed structures than can be produced using structuring wires. Larger domed structures, in turn, provide higher thickness paper products. Therefore, as shown in FIG. 14, products made with multilayer tape have a higher thickness than products made using mesh.
В целом результаты, представленные на фиг. 13, показывают, что бумажные изделия по настоящему изобретению, которые могут быть изготовлены с многослойными ленами, имеют более высокую толщину в милах и большую мягкость, чем базовые листы, изготовленные со структурирующей сеткой. Специалисту в данной области техники безусловно будет понятно, что толщина и мягкость являются важными свойствами многих бумажных изделий. Таким образом, бумажные изделия в соответствии с изобретением обладают весьма привлекательным сочетанием свойств.In general, the results presented in Fig. 13 show that the paper products of the present invention, which can be made with multilayer linens, have higher mil thickness and greater softness than base sheets made with structured wire. One skilled in the art will certainly appreciate that thickness and softness are important properties of many paper products. The paper products according to the invention thus have a very attractive combination of properties.
Свойства базового листа и переработанной бумагиProperties of base sheet and recycled paper
Дополнительные базовые листы и готовые изделия производят с лентами 5 и 6 и определяют свойства таких базовых листов и готовых изделий. В случае этих испытаний используют те же самые общие рабочие методики, которые использовали при испытаниях толщины в милах и мягкости с лентами 5 и 6, описанных выше. Композиция бумажной массы и каландрование в этой серии испытаний изменены, а свойства сформованных базовых листов приведены в табл. 10. Следует обратить внимание, что в табл. 10 композиция Т1 относится к композиции бумажной массы из 100% NSWK, а композиция Т2 относится к композиции бумажной массы 80% Naheola SSWK/20% Naheola SHWK.Additional base sheets and finished products are produced with tapes 5 and 6 and the properties of such base sheets and finished products are determined. For these tests, the same general operating procedures are used as used in the mil thickness and softness tests with tapes 5 and 6 described above. Pulp composition and calendering are changed in this series of tests, and the properties of the formed base sheets are shown in Table 1. 10. It should be noted that in table. 10, composition T1 refers to a 100% NSWK furnish and composition T2 refers to a 80% Naheola SSWK/20% Naheola SHWK furnish.
- 24 039115- 24 039115
Таблица 10Table 10
В качестве дополнительного аспекта этой серии испытаний базовые листы, показанные в табл. 10, перерабатывают в готовые бумажные полотенца. Процесс переработки включает тиснение с использованием шаблона для тиснения, показанного в патенте на промышленный образец US № 648137 (описание которого включено документ посредством ссылки в полном объеме), в режиме работы THVS при количестве листов 52 и отрезке листа 0,14 дюйма (0,36 см). Для испытания, обозначенного 4/1, глубину тиснения варьируют приблизительно от 0,065 до 0,072 дюйма (0,165-0,183 см). Для других испытаний в таблице 10 глубину тиснения устанавливают на 0,070 дюйма (0,0178 см). Ширину зазора соединительного валика устанавливают на 13 мм для всех испытаний, и испытываемые базовые листы производят с использованием перфорационных ножей, имеющих ширину соединения 0,019 дюйма (0,048 см) с 27 соединениями на нож. Свойства переработанных готовых изделий приведены в табл. 11.As an additional aspect of this series of tests, the base sheets shown in Table. 10, processed into finished paper towels. The recycling process includes embossing using the embossing template shown in US Design Patent No. 648,137 (which is hereby incorporated by reference in its entirety) in THVS mode of operation at 52 sheets and a sheet cutoff of 0.14 inches (0.36 cm). For the test designated 4/1, the embossing depth varies from about 0.065 to 0.072 inches (0.165-0.183 cm). For other tests in Table 10, the embossing depth is set to 0.070 inches (0.0178 cm). The joint bead gap width is set to 13 mm for all tests and the base sheets tested are produced using perforating knives having a joint width of 0.019 inches (0.048 cm) with 27 joints per knife. The properties of processed finished products are given in table. eleven.
- 25 039115- 25 039115
Таблица 11Table 11
Большинство свойств готовых бумажных полотенечных изделий, представленных в табл. 11, эквивалентны или превосходят свойства существующих в настоящее время бумажных полотенец. Следует отметить, однако, что толщина в милах бумажных полотенец в общем случае существенно превосходит толщину предлагаемых в настоящее время бумажных полотенец. Как в целом рассмотрено выше, толщина в милах бумажного изделия обратно пропорциональна мягкости. Хотя мягкость и впитывающая способность готовых бумажных полотенечных изделий, представленных в табл. 11, на что указывают мягкость на ощупь, GM-модуль на разрыв и абсорбционная емкость по воде (SAT), немного меньше, чем мягкость других бумажных полотенечных изделий, мягкость, тем не менее, является очень хорошей, учитывая очень большую толщину в милах изделий. Также следует обратить внимание на среднее геометрическое (GM) разрушающее напряжение при разрыве готовых бумажных полотенечных изделий. GM-разрушающее напряжение при разрыве бумажного изделия является хорошим показателем прочности изделия. Готовые бумажные полотенца, представленные в табл. 9, показывают прекрасное GMразрушающее напряжение при разрыве.Most of the properties of the finished paper towel products presented in table. 11 are equivalent or superior to current paper towels. It should be noted, however, that the mil thickness of paper towels is generally substantially greater than the thickness of currently available paper towels. As generally discussed above, mil thickness of a paper product is inversely related to softness. Although the softness and absorbency of the finished paper towel products presented in table. 11, as indicated by the softness to the touch, GM tear modulus and water absorption capacity (SAT), slightly less than the softness of other paper towel products, the softness is nevertheless very good considering the very high mil thickness of the products . Attention should also be paid to the geometric mean (GM) breaking stress at break of the finished paper towel products. The GM-break stress of a paper product is a good indication of the strength of the product. Finished paper towels, presented in table. 9 show excellent GM breaking stress.
Свойства бумаги в зависимости от свойств лентыPaper properties versus ribbon properties
В другой серии испытаний определено влияние различных свойств ленточных материалов на бумажные изделия. В первой серии испытаний определяют влияние объема отверстия в многослойных ленточных материалах в соответствии с изобретением на толщину в милах, создаваемую в изделиях полотенечного сорта. Результаты сравнивают с влиянием объема отверстий в монолитных (полимерных) ленточных конфигурациях при формовании полотенечных изделий. Как отмечалось выше, полотенечное изделие обычно имеет базовый вес приблизительно 33 фунт/стопа (210 кг/стопа) и толщину в милах приблизительно 225 мил/8 листов. Для этих испытаний формуют базовые листы с использованием многослойных ленточных материалов в соответствии с изобретением, и формуют базовые листы сорта бумажных полотенец с использованием монолитных ленточных материалов. Многослойные ленточные материалы имеют отверстия в верхней поверхности верхнего слоя, которые находятся в интервале приблизительно от 2,0 до 9,0 мм3. Монолитные ленточные материалы имеют отверстия меньше чем приблизительно 1,0 мм3. Следует обратить внимание, что размеры отверстий в многослойных ленточных материалах и монолитных ленточных материалах соответствуют приведенному выше описанию, указывающему,In another series of tests, the effect of various properties of tape materials on paper products was determined. In a first series of tests, the effect of aperture volume in laminated tape materials according to the invention on the mil thickness produced in towel grade products is determined. The results are compared with the effect of hole volume in monolithic (polymeric) tape configurations in the formation of towel products. As noted above, the towel product typically has a basis weight of about 33 lb/foot (210 kg/foot) and a mil thickness of about 225 mils/8 sheets. For these tests, base sheets are formed using laminated tape materials in accordance with the invention, and paper towel grade base sheets are formed using monolithic tape materials. The multilayer tape materials have holes in the top surface of the top layer that range from about 2.0 to 9.0 mm 3 . Monolithic tape materials have openings less than about 1.0 mm 3 . It should be noted that the dimensions of the openings in laminated tape materials and monolithic tape materials correspond to the above description, indicating,
- 26 039115 что структура многослойной ленты позволяет создавать более крупные отверстия, чем структура монолитной ленты. Т.е. отверстия в многослойных ленточных материалах выполнены более крупными, учитывая, что большие отверстия не могут быть образованы в монолитной ленточной структуре, используемой в настоящее время в бумагоделательном способе. Эта серия испытаний проведена в лабораторных условиях на экспериментальной бумагоделательной машине при технологических условиях, которые в целом описаны выше.- 26 039115 that the structure of the multilayer tape allows you to create larger holes than the structure of the monolithic tape. Those. the holes in the laminated tape materials are made larger, given that large holes cannot be formed in the monolithic tape structure currently used in the papermaking process. This series of tests was carried out under laboratory conditions on an experimental paper machine under process conditions which are generally described above.
Фиг. 14 показывает результаты испытаний в значениях толщины в милах базовых листов полотенечного сорта, которые получены относительно объема отверстий в верхнем слое многослойной и монолитной лент. Как видно из фигуры, более высокую толщину в милах вырабатывают с помощью многослойного ленточного материала, чем толщина, которую получают с помощью монолитных ленточных материалов. Такие результаты показывают, что большой объем отверстий в ленточной структуре может привести к более высокой толщине в изделиях полотенечного сорта. Особо следует отметить, что многослойный ленточный материал, имеющий конфигурацию с отверстиями приблизительно 9,0 мм3, дает толщину приблизительно 220 мил/8 листов, что почти на 100 мил/8 листов больше, чем любая толщина, вырабатываемая с помощью монолитных лент. Специалист в данной области техники без труда поймет, что чрезвычайно большая толщина в милах, вырабатываемая таким многослойным ленточным материалом, может быть использована для производства чрезвычайно привлекательного полотенечного изделия.Fig. 14 shows the test results in terms of thickness in mils of base sheets of towel grade, which are obtained relative to the volume of openings in the top layer of multilayer and monolithic tapes. As can be seen from the figure, a higher thickness in mils is produced with multilayer tape material than the thickness that is obtained with monolithic tape materials. These results indicate that a high volume of openings in the web structure can lead to higher thicknesses in towel grade products. Of particular note, a multilayer tape material having an opening configuration of approximately 9.0 mm 3 produces a thickness of approximately 220 mils/8 sheets, which is nearly 100 mils/8 sheets more than any thickness produced with monolithic tapes. One of ordinary skill in the art will readily appreciate that the extremely high mil thickness produced by such a multilayer web material can be used to produce an extremely attractive towel product.
В другой серии испытаний определяют влияние объема отверстий в многослойных лентах в соответствии с изобретением на толщину в милах, вырабатываемую в изделиях санитарно-гигиенического сорта. Результаты также сравнивают с влиянием объема отверстий в монолитных (полимерных) ленточных конфигурациях при формовании изделий санитарно-гигиенического сорта. Как отмечалось выше, изделие санитарно-гигиенического сорта имеет базовый вес приблизительно 27 фунт/стопа (12,5 кг/стопа) и толщину в милах приблизительно 140 мил/8 листов. Для этих испытаний формуют базовые листы в лаборатории с использованием многослойных ленточных материалов в соответствии с изобретением, и базовые листы санитарно-гигиенического сорта формуют в лаборатории с использованием монолитного ленточного материала. Многослойные ленточные материалы имеют конфигурации с отверстиями в верхней поверхности верхнего слоя в интервале приблизительно от 1,5 до 5,5 мм3. Монолитные ленточные материалы имеют конфигурации с отверстиями меньше чем 1,0 мм3. Следует обратить внимание, что размеры отверстий в многослойных ленточных материалах и монолитных ленточных материалах согласуются с приведенным выше описанием, указывающим, что многослойная ленточная структура позволяет создавать более крупные отверстия, чем монолитная ленточная структура. Эта серия испытаний проведена в лаборатории на экспериментальной бумагоделательной машине при технологических условиях, которые в целом описаны выше.In another series of tests, the effect of aperture volume in multilayer tapes according to the invention on mil thickness produced in sanitary grade products is determined. The results are also compared to the effect of hole volume in monolithic (polymer) tape configurations when molding sanitary grade products. As noted above, the sanitary grade product has a basis weight of approximately 27 lb/foot (12.5 kg/foot) and a mil thickness of approximately 140 mils/8 sheets. For these tests, base sheets are formed in the laboratory using laminated tape materials in accordance with the invention, and sanitary grade base sheets are formed in the laboratory using a monolithic tape material. The multilayer tape materials have configurations with holes in the top surface of the top layer ranging from about 1.5 to 5.5 mm 3 . Monolithic tape materials have configurations with openings smaller than 1.0 mm 3 . It should be noted that the dimensions of the apertures in laminated tape materials and monolithic tape materials are consistent with the above description, indicating that a multilayer tape structure allows larger openings than a monolithic tape structure. This series of tests was carried out in a laboratory on an experimental paper machine under process conditions which are generally described above.
Результаты этих испытаний представлены на фиг. 15. Как можно увидеть из фигуры, многослойные ленточные материалы, которые имеют более крупные отверстия, могут производить базовые листы санитарно-гигиенического сорта, имеющие толщину, сравнимую с толщиной, которая обнаружена в базовых листах санитарно-гигиенического сорта, изготовленных с использованием ленточных материалов с монолитным слоем. Хотя многослойный ленточный материал не создает повышенный толщины, как видно по испытаниям полотенец (фиг. 14), многослойные ленточные материалы, тем не менее, могут быть успешны при формировании изделий санитарно-гигиенического сорта. Например, как отмечалось выше, более крупные отверстия, которые могут быть образованы многослойной ленточной конфигурацией, создают возможность для большей плотности волокна в пределах куполообразных структур в изделии. Кроме того, многослойные ленточные структуры, хотя и вырабатывают толщину, сравнимую с толщиной санитарно-гигиенического сорта, как и монолитные, могут быть прочнее и долговечнее, чем монолитная структура, по всем причинам, которые обсуждались выше. Таким образом, даже если толщина изделия санитарно-гигиенического сорта, которую вырабатывают с помощью многослойной ленточной структуры, находится в том же интервале, как и толщина, которую вырабатывают с использованием монолитной ленточной структуры, многослойная ленточная структура, тем не менее, имеет определенные преимущества при использовании в бумагоделательном способе для получения санитарногигиенических изделий.The results of these tests are shown in Fig. 15. As can be seen from the figure, laminated tape materials that have larger openings can produce sanitary grade base sheets having a thickness comparable to that found in sanitary grade base sheets made using tape materials with monolithic layer. Although the laminated tape material does not produce increased thickness as seen in the towel tests (FIG. 14), the laminated tape materials can still be successful in forming sanitary grade articles. For example, as noted above, the larger apertures that can be formed by a multi-layer tape configuration allow for greater fiber density within the domed structures in the product. In addition, multi-layer tape structures, although producing a thickness comparable to that of sanitary grade, like monolithic ones, can be stronger and more durable than a monolithic structure, for all the reasons discussed above. Thus, even if the thickness of a sanitary grade product that is produced using a multi-layer tape structure is in the same range as the thickness that is produced using a monolithic tape structure, the multi-layer tape structure nevertheless has certain advantages in use in a paper-making method for obtaining sanitary and hygienic products.
В еще одной серии опытов различные многослойные крепирующие ленточные материалы, имеющие различные размеры отверстий, используют для выработки изделий полотенечного сорта. Испытано четыре ленточных материала, при этом ленточные материалы имеют круглые отверстия в верхнем слое, как описано выше. Ленточный материал А имеет 1,0 мм полиуретановый верхний слой, прикрепленный к 0,5 мм ПЭТ нижнему слою, ленточный материал Б имеет 0,5 мм полиуретановый верхний слой, прикрепленный к 0,5 мм ПЭТ нижнему слою, ленточный материал С имеет 0,5 мм полиуретановый верхний слой и сеточный нижний слой, и ленточный материал D имеет 1,0 полиуретановый верхний слой и сеточный нижний слой. Для каждого типа ленточного материала испытаны конфигурации с отверстиями разных размеров, причем отверстия находятся в интервале приблизительно от 0,75 до 2,25 мм в диаметре. Эта серия испытаний проведена в лабораторных условиях с использованием вакуумной формовки листа, которая имитирует бумагоделательный процесс (фактически без проведения операции крепирования).In yet another series of experiments, various multilayer creping tape materials having different hole sizes were used to make towel grade products. Four tape materials were tested, with the tape materials having round holes in the top layer as described above. Tape material A has a 1.0 mm polyurethane top layer attached to a 0.5 mm PET bottom layer, tape material B has a 0.5 mm polyurethane top layer attached to a 0.5 mm PET bottom layer, tape material C has 0. 5mm PU top layer and mesh bottom layer, and D tape material has 1.0 PU top layer and mesh bottom layer. For each type of web material, different hole size configurations were tested, with the holes ranging from about 0.75 to 2.25 mm in diameter. This series of tests was carried out under laboratory conditions using vacuum forming of the sheet, which simulates the papermaking process (virtually without a creping operation).
Результаты этих испытаний представлены на фиг. 16, которая показывает соотношение между диаThe results of these tests are shown in Fig. 16 which shows the relationship between dia
- 27 039115 метром верхнего отверстия (выреза) и толщиной, вырабатываемой в случае каждого из ленточных материалов. Как видно из фигуры, по мере повышения размера отверстия в каждом ленточном материале, толщина получаемого бумажного изделия, изготовленного с помощью ленточного материала, повышается. Это снова согласуется с приведенным выше описанием, указывая на то, что при увеличении размера отверстия в верхнем слое многослойной ленты может быть выработана более высокая толщина, по меньшей мере, в отношении изделий полотенечного сорта. Данные на фигуре также демонстрируют, что разная толщина многослойной ленточной структуры может производить сравнительно сопоставимую толщину в бумажных изделиях, при этом 1,0-мм верхний слой иногда создает немного более высокую толщину, чем 0,5-мм верхний слой.- 27 039115 by the meter of the top hole (cutout) and the thickness produced in the case of each of the tape materials. As can be seen from the figure, as the size of the hole in each web material increases, the thickness of the resulting paper product made with the web material increases. This is again consistent with the above description, indicating that by increasing the size of the hole in the top layer of the multilayer tape, a higher thickness can be produced, at least with respect to towel grade products. The figure data also demonstrates that different thicknesses of the multilayer tape structure can produce relatively comparable thickness in paper products, with the 1.0 mm top layer sometimes producing slightly higher thickness than the 0.5 mm top layer.
Хотя настоящее изобретение описано в некоторых конкретных типичных вариантах выполнения, большое число дополнительных модификаций и изменений будут очевидны специалисту в данной области техники в свете приведенного описания. Поэтому следует понимать, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике иначе, чем конкретно описано. Таким образом, типичные варианты выполнения изобретения следует рассматривать во всех отношениях как иллюстративные, а не как ограничивающие, а объем настоящего изобретения должен определяться любой формулой изобретения, поддерживаемой настоящей заявкой, и ее эквивалентами, а не приведенным выше описанием.While the present invention has been described in certain specific exemplary embodiments, a large number of additional modifications and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the foregoing description. Therefore, it should be understood that the present invention may be practiced otherwise than specifically described. Thus, exemplary embodiments of the invention are to be considered in all respects as illustrative and not as limiting, and the scope of the present invention is to be determined by any claims supported by this application and their equivalents, and not by the above description.
Промышленная применимостьIndustrial Applicability
Устройства, способы и изделия, описанные в данном документе, могут быть использованы для производства промышленных бумажных изделий, таких как туалетная бумага и бумажные полотенца. Таким образом, устройства, способы и изделия имеют многочисленные области применения, связанные с индустрией изделий из бумаги.The devices, methods and articles described herein can be used to manufacture commercial paper products such as toilet paper and paper towels. Thus, devices, methods and articles have numerous applications associated with the paper products industry.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14/865,443 US9863095B2 (en) | 2014-09-25 | 2015-09-25 | Absorbent sheet of cellulosic fibers having an upper side and a lower side with connecting regions forming a network interconnecting hollow domed regions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201991777A1 EA201991777A1 (en) | 2020-04-30 |
| EA039115B1 true EA039115B1 (en) | 2021-12-06 |
Family
ID=70483828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201991777A EA039115B1 (en) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | Absorbent sheet of cellulosic fibers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA039115B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2329345C2 (en) * | 2002-10-07 | 2008-07-20 | Форт Джеймс Корпорейшн | Fabric creping process for producing absorbent sheet |
| RU2365326C2 (en) * | 2004-04-14 | 2009-08-27 | Форт Джеймс Корпорейшн | Pressed product in wet condition in form of toilet paper and towels with increased coefficient of elongation in cross-section direction and low strength ratio value, made with application of creping process on tissue at high solid substance content |
| US20100186913A1 (en) * | 2009-01-28 | 2010-07-29 | Georgia-Pacific Consumer Products Lp | Belt-Creped, Variable Local Basis Weight Absorbent Sheet Prepared With Perforated Polymeric Belt |
| US8512516B2 (en) * | 2004-06-18 | 2013-08-20 | Georgia-Pacific Consumer Products Lp | High solids fabric crepe process for producing absorbent sheet with in-fabric drying |
-
2015
- 2015-09-25 EA EA201991777A patent/EA039115B1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2329345C2 (en) * | 2002-10-07 | 2008-07-20 | Форт Джеймс Корпорейшн | Fabric creping process for producing absorbent sheet |
| RU2365326C2 (en) * | 2004-04-14 | 2009-08-27 | Форт Джеймс Корпорейшн | Pressed product in wet condition in form of toilet paper and towels with increased coefficient of elongation in cross-section direction and low strength ratio value, made with application of creping process on tissue at high solid substance content |
| US8512516B2 (en) * | 2004-06-18 | 2013-08-20 | Georgia-Pacific Consumer Products Lp | High solids fabric crepe process for producing absorbent sheet with in-fabric drying |
| US20100186913A1 (en) * | 2009-01-28 | 2010-07-29 | Georgia-Pacific Consumer Products Lp | Belt-Creped, Variable Local Basis Weight Absorbent Sheet Prepared With Perforated Polymeric Belt |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201991777A1 (en) | 2020-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7160490B2 (en) | Paper products made using multi-ply creping belts | |
| US10961660B2 (en) | Multilayer belt for creping and structuring in a tissue making process | |
| US10927508B2 (en) | Papermaking fabrics having machine and cross-machine direction elements and paper products made therewith | |
| US20210140109A1 (en) | Papermaking fabrics having machine and cross-machine direction elements and paper products made therewith | |
| EA034903B1 (en) | Soft absorbent sheet | |
| EA039115B1 (en) | Absorbent sheet of cellulosic fibers | |
| CN106715107B (en) | Method of making paper products using a multi-layered creping belt and paper products made using a multi-layered creping belt | |
| OA18191A (en) | Methods of making paper products using a multilayer creping belt, and paper products made using a multilayer creping belt |