在制造和生产成卷的纸巾，例如厨用纸巾，起绉的原纸通常在造纸 巾机上制造，并卷绕成母卷。然后，在转换操作中，使母卷退绕并压花， 以增加纸巾的松密度。压花图案的设计可显著变化，但是通常它们是基本 上覆盖整张纸并可以称为总体图案的压花图案。然而，与压花纸巾原纸有 关的共同问题是，在卷绕成最终卷形的产品时，纸张轧花导致纸卷有点软 和“疏松”。通过测量卷的坚实度使之量化的，这种效应变得更显著，因 为通过在原纸张上进行压花，使该原纸张具有较大的Z向尺寸，因此，纸 卷的松密度增加。与此同时，原纸张的松密度增加通常还降低纸张的强度。
因此，需要制造压花起绉的纸巾卷的装置，该纸巾具有高的卷松密 度和高的卷坚实度，以及适当的强度。

现己发现，通过在压花期间保持更大的原纸强度的方式，来对起绉 的原纸压花，这样起绉纸巾的卷可具有高的松密度、坚实度和强度。
因此，在一方面，本发明涉及一种制造高松密度纸张的方法，该方 法包括在干燥起绉纸张上喷射蒸气，然后迅速在相匹配的钢压花辊之间对 气蒸过的纸张压花。已经发现(与未气蒸过的压花纸张相比)刚好在压花 之前气蒸可使卷坚实度增加15％或更多，具体是从约20％至约50％，更具体 是从约20％至约35％。如下所述，卷坚实度的“增加”导致卷坚实度值的降 低，该坚实度值由测试期间穿入卷一定程度的探测器测量。而且，根据本 发明的气蒸可增加纸张的强度，该强度是在横向(CD)上测量的抗张强度， 约为10％或更多，更具体的是从约10％至约30％，更具体的是从约10％至约20％ (与未气蒸的压花纸张相比)。
在另一方面，本发明涉及起绉纸的卷，例如厨用纸巾的卷，它具有 约13立方厘米/克(cc/g)或更大的卷松密度，10毫米(mm)或更小的卷 坚实度，和每7.62cm(3英寸)样品宽度(克)约2000或更大克力的CD抗张 强度。
关于卷松密度，更具体来说，卷松密度可以是约15cc/g或更大，更 具体的是约16cc/g或更大，再具体的是从约14cc/g至约20cc/g，更具体的 是从约15cc/g至约17cc/g。
特别是关于卷坚实度，卷坚实度可以是约9mm或更小，更具体是从约 6至约10，最好是从约7至约9。
特别是关于CD抗张强度，CD抗张强度可以是约2500克或更大，较好 的是从约2200至3500克，更好的是从约2300至约3200克。
附图说明
图1表示适合本发明的压花方法的制造起绉原纸的方法的示意性流 程图；
图2A表示本发明的离线气蒸和压花方面的示意性流程图；
图2B表示在图2A中所示蒸气喷管的示意图；
图3是说明卷松密度计算的织物或纸巾卷的透视图；
图4是用来确定卷坚实度的设备的示意图；
图5是用于若干商业纸巾产品和根据本发明制造的产品的例子的卷 松密度和卷坚实度的图表。

参见图1，本发明公开了一种制造起绉的原纸的方法的一个例子，该 原纸适合随后的气蒸和压花。图中所示是本发明的优选实施例的示意图， 其中流浆箱20将配料21输送到成形织物带22上，该成形织物带22包绕一真 空胸辊23。配料最好是纤维稠度为从约0.08％至约0.6％，较好的是，纤维 稠度从约0.1％至约0.5％，最好是纤维稠度从约0.1％至约0.2％。紧接着在真 空胸辊23之后，成形织物带22经过吸水箱26，以便使纸幅24进一步脱水。
应该注意到，使用的流浆箱的类型对于实施本发明的方法不是唯一 的。还可采用能输送形成良好的纸张的任何流浆箱。而且，尽管如上所述 和图1所示的实施例利用了真空胸辊，这对于实施本发明的方法也不是唯 一的。该方法可使用胸辊成形机、双长网成形机和长网造纸机，以及其变 型。
然后，纸幅和成形织物带穿过转移区，在该转移区内，纸幅24被转 移到毛布30上。利用拾取装置32例如真空采集辊或转移靴型件进行转移。 毛布30将纸幅载送到在真空压辊34和杨克式烘缸(Yankee dryer)36之间 形成的辊隙处，在此，真空压辊用来使毛布压靠住杨克式烘缸，在其之间 限定纸幅。压辊抵靠杨克式烘缸施压的量可在1080-2700kg/cm(200-500 磅/线英寸pli)的范围内。在辊隙内，纸幅24从毛布30上脱离并粘附到杨 克式烘缸上。刚好在真空压辊之前，起绉粘合剂和脱模剂可喷洒到杨克式 烘缸上，以控制纸幅粘合到杨克式烘缸上的粘合量。当该纸幅离开真空压 辊/杨克式烘缸的辊隙时，该纸幅具有约30％或更大的稠度，较好的是大于 35％，最佳的是在38％至43％之间。该纸幅至少部分在杨克式烘缸上干燥， 并可利用燃气高温罩37进行干燥。如Anderson等人于1991年2月12日授权 的题为“用于使纸幅及由其制造的产品起绉的方法”的美国No.4992140 专利中所示，它公开了给纸幅的空气侧润湿喷射，该专利在此作为参考。 在起绉印花刮刀38之前的纸幅应具有从约40％至约99％，更好的是从约45％ 至约65％的干燥度。
在离开杨克式烘缸之后，部分干燥的纸幅24随后转移到罐干燥器组 件40，该罐干燥器组件40特别构造成保持或增加纸幅的松密度并去除潮 气，和使该纸幅干燥。罐干燥器组件40包括若干个罐干燥器。罐干燥器组 件的确切数量可随该纸幅24的干燥度、机械速度、重量和类似因素的理想 的增加而变化。
纸幅24横穿由起绉刮刀38引出的开口输送到罐干燥器组件，并夹置 在纸张承载织物(毛布)42和43之间。该纸幅24在罐干燥器组件内干燥到 约94％或更大的最终稠度，然后输送到卷筒50和卷筒卷轴51，在此，该纸 幅卷绕到该卷筒卷轴上，以形成纸卷52，以便随后转换成最终的产品形式。 在卷绕到该卷筒卷轴上之前，该纸幅24载送穿过一个或多个可选择的固定 间隙的压花或轧光辊隙54。
特别强调的是，原纸制造的方式对实施本申请人的发明不太重要。 可使用任何起绉的纸幅或纸张。上述工艺的描述仅仅是为了解释一种适当 的方法。    
图2A表示本发明的离线气蒸和压花的方法。图中所示的是在匹配的 钢压花辊61和62之间压花之前，起绉原纸的母卷52退绕，并通过蒸气喷管 60。然后，形成的压花纸张63根据需要卷绕成卷，以便随后转换成最终的 成卷的制品。
图2B表示蒸气喷管的特殊设计。尽管未表示，蒸气系统供应管道设 计成给蒸气喷管提供高质量的蒸气。在喷管处的目标蒸气压力最好在 0.3515和0.703kg/cm2(5和10psi)之间。在集气管和蒸气喷管之间的阀的 数量和尺寸、吸尘罩和过滤器控制着管道系统内的压降。理想地，供给压 力足够高，以致喷管处的压力可被控制在包含目标压力的范围内。
在一个特定的实施例中，蒸气供给应使集气管具有13.608至 22.680kg(30至50磅)的蒸气压力。压力计布置在集气管的下降段上，以允 许集气管压力校验。在压力计之后，设有闸阀或球形阀，它允许将蒸气流 关断，以便系统工作。接着，设有从蒸气中去除灰尘的蒸气过滤器。该过 滤器向通向排出系统的管道或管供水。经过过滤器，设有电磁阀、凝气阀 和阐阀。当转换设备启动和停止时，电磁阀开和关。当设备向下时，该冷 凝物增加，凝气阀设置就位以便使冷凝物从蒸气中去除。闸阀布置就位以 允许蒸气流过系统至排出系统，以便在延伸的关闭之后冷凝去除。在电磁 阀之外，管道通向蒸气喷管。如果需要，可使压力调节阀布置在喷管和电 磁阀之间。压力调节器阻抑集气管压力的任何变动，并在喷管处提供蒸气 压力的控制按纽。如果没有安装压力调节阀，可使用截止阀，以便在蒸气 喷管处进行压力调节。在管道和喷管之间的软管允许喷管的旋转和位置调 节。一个管道离开喷管，并引入排出系统，以便从喷管管道去除冷凝物。
蒸气喷管由尺寸在2.54cm(一英寸)和5.08cm(两英寸)直径(ID)之 间的不锈钢管构成。根据在蒸气送进管内的位置，该管的一端或两端被覆 盖。蒸气可从最便利的中间或端部供送进管内。压力平衡管可与喷管的一 端的底侧连接，并经过喷管的长度，以便如在图2B所示的喷管的相对端连 接。该构造允许沿喷管的长度的压力大致相等。蒸气喷管的一端配装有蒸 气压力计，以测量喷管内的压力。来自喷管的蒸气流取决于喷嘴71的开口 区域和喷管处的蒸气压力。一个优选实施例是沿喷管的长度每隔 7.62cm(三英寸)布置喷嘴。它使用了来自喷射系统公司Wheaton，Illinois 的排出喷嘴的规格Q、R、U或V。确定喷嘴的风扇朝向以导致纸张的最大覆 盖率。应选择喷嘴的数量和喷嘴喷头尺寸的适当结合，以便在喷管内获得 足够的蒸气压力，从而以从约136.08至约907.6g(0.3至约2.0磅)蒸气/279 平方米(3000平方英尺)纸张的速率，较好的是，以从约362.88-680.4g(0.8 至约1.5磅)蒸气/279平方米(3000平方英尺)纸张的速率，更好的是以约 453.6g(1磅)蒸气/279平方米(3000平方英尺)的纸张的速率喷施蒸气。
蒸气喷管应布置在纸张之下，因此任何冷凝物不会滴落到移动的纸 张上而使之破损。蒸气在压花辊的上游距离从约15.24c-45.72cm(6至约 18英寸)喷施在纸张上。在与转换线有关的速度下，这使得压花在气蒸后 不到1秒或两秒内进行。最好，纸张在蒸气喷射喷嘴上方跨过从约2.54cm 至5.08cm(一英寸至两英寸)。喷管应旋转以便垂直于或略朝向纸张移动 进入压花辊隙的方向进行蒸气喷施。
在气蒸之后的纸张的湿度含量可增加4％。实际上，在气蒸和压花后 的纸张迅速达到平衡湿度，以便最终产品的湿度取决于环境相对湿度。
关于压花步骤，压花辊是相匹配的辊。例如相匹配的钢压花辊。一 个适当的例子在Burgess等人的1990年5月1授权的题为“具有交替的高和 低应变区域的压花纸张”的美国专利4921034中表示，该专利在此提供作 为参考。术语“相匹配”用来广义上表示压花辊相互啮合的凹和凸元件。 凹和凸元件不一定是彼此相同的镜像元件，虽然它们可以是这样的。压花 元件的高度可以是通常用于刻蚀相匹配的钢辊的任何尺寸。元件高度的优 选尺寸可从约0.0762至约0.2032cm(0.030至约0.080英寸)，较好的是从约 0.1143至约0.1778cm(0.045至约0.070英寸)的范围内。
现在参见图3，它解释了卷松密度的计算。图3表示具有芯的典型的 成卷制品，绕该芯卷绕有纸制品。成卷产品的半径用“R”表示，而芯的 半径用“r”表示。纸卷的宽度或长度用“L”表示。所有单位为“厘米”。 以立方厘米(cc)表示的产品卷体积“RV”是产品体积减去芯的体积，RV＝ (πR2L)一(πr2L)。产品卷重量“W”是纸卷的重量减去芯的重量，单 位为克。“卷松密度”，以cc/g表示，是RV除以“W”。
图4表示用于确定卷坚实度的设备。该设备从Kershaw仪器公司 Swedesboro，NJ获得的，并以型号RDT-101卷密度测试仪为人所知。图中 所示是被测的纸巾卷80，它支承在芯轴81上。当开始测试时，横向台82 开始向纸卷移动。传感探针83安装在横向台上。横向台的运动导致传感探 针与纸巾纸卷接触。传感探针迅速与卷接触，作用在加载元件上的力将超 出低调定点6克，位移显示为零，并开始指示探针的贯穿。当作用在传感 探针上的力超过高调定点687克时。横向台停止，且位移显示以毫米表示 贯穿度。测试仪将记录该读数。接着，测试仪在芯轴上使纸巾卷旋转90 度，并重复测试。卷坚实度值是两个读数的平均值。需要在控制环境为23 ±1.8℃(73.4±1.8°F)和50±2％相对湿度的情况下进行测试。在测试前。 待测试的卷需要引入该环境中至少4小时。
例子1，如图1和2所述制造纸巾卷。具体是，制造不分层的单层纸巾， 其中配料包括经漂白过的化学热机械制浆(BCTMP)的40％的软木(SW)和 60％的北方软木亚硫酸盐(NSWS)浆液。纸幅在45和55％之间的干燥度下起 绉，并如上面Anderson等人的专利中所述喷射加湿。然后，纸幅是在罐干 燥器上干燥，并卷绕成图1所示的母卷内。
然后在转换过程中，母卷如图2所示经退绕、气蒸和压花。蒸气喷施 喷嘴间隔开15.24cm(6英寸)，并采用喷射系统的V尺寸喷嘴。喷嘴与纸张 距离4.45cm(1.75英寸)，且蒸气压力为0.123025kg/cm2(1.75psi)。喷嘴 在垂直于纸张移动的方向上喷施蒸气。蒸气速度为3688.8cm/分(121英尺/ 分)，且蒸气喷施速率为790.5平方米(8500平方英尺)纸张/453.6g(磅)蒸 气。
压花辊采用如Burgess等人的上述专利中所述。具体是，压花辊是如 Burgess等人的专利中第5栏，第10-35行所述。
最终产品具有13.2cc/g的卷松密度，6.88的卷坚实度和3100克的CD 抗张强度。
例子2，除了配料包括经过化学热机械制浆(CTMP)的30％的SW和70％ 的北方软木亚硫酸盐(NSWS)浆液之外，如例子1所述制造纸巾卷。纸张 在48％和53％之间的干燥度下由杨克式烘缸起绉，并采用如Anderson等人的 专利中所述的喷射加湿。在转换过程中，蒸气喷施喷嘴间隔开15.24cm(6 英寸)，并采用喷射系统的U尺寸喷嘴。喷嘴与纸张距离3.81cm(1.5英寸)， 且蒸气压力为0.31635kg/cm2(4.5psi)。喷嘴在垂直于纸张移动的方向上 喷施蒸气。蒸气速度为11155.6cm/分(366英尺/分)，且蒸气喷施速率为 313.5平方米(3371平方英尺)纸张/453.6g(磅)蒸气。最终产品具有 15.6cc/g的卷松密度。7.7的卷坚实度和2217克的CD抗张强度。
例子3，除了配料包括30％的SWCTMP和70％的南方软木包装牛皮纸 SSWK)浆液之外，如例子1所述制造纸巾卷。纸张在58％和63％之间的起绉 干燥度下由杨克式烘缸起绉，并且不使用喷射加湿。在转换过程中，蒸气 喷施喷嘴间隔开15.24cm(6英寸)，并采用喷射系统的V尺寸喷嘴。喷嘴与 纸张距离4.45cm(1.75英寸)，且蒸气压力为0.123025kg/cm2(1.75psi)。 喷嘴在垂直于纸张移动的方向上喷施蒸气。蒸气速度为3688.8cm/分(121 英尺/分)，且蒸气喷施速率为790.5平方米(8500平方英尺)纸张 /453.6g(磅)蒸气。最终产品具有16.1cc/g的卷松密度，6.2的卷坚实度和 2348克的CD抗张强度。
例子4，除了配料为100％的SSWK浆液之外，如例子1所述制造纸巾卷。 纸张在60％和65％之间的干燥度下由杨克式烘缸起绉并采用如Anderson等 人的专利中所述的喷射加湿。在转换过程中，蒸气喷施喷嘴间隔开 7.62cm(3英寸)，并采用喷射系统的Q尺寸喷嘴。喷嘴与纸张距离 5.08cm(2.0英寸)，且蒸气压力为0.4218kg/cm2(6.0psi)。喷嘴在垂直于 纸张移动的方向上喷施蒸气。蒸气速度为344.24cm/分(113英尺/分)，且 蒸气喷施速率为325.5平方米(3500平方英尺)纸张/453.6g(磅)蒸气。最终 产品具有15.76cc/g的卷松密度，7.0的卷坚实度和2565克的CD抗张强度。
例子5，除了配料包括20％的SW CTMP，15％的南方硬木牛皮纸(SHWK) 浆液和65％的SSWK浆液之外，如例子1所述制造纸巾卷。纸张干燥度在55％ 和65％之间，并且不采用喷射加湿。在转换过程中，蒸气喷施喷嘴间隔开 15.24cm(6英寸)，并采用喷射系统的V尺寸喷嘴。喷嘴与纸张距离 4.45cm(1.75英寸)，且蒸气压力为0.123025kg/cm2(1.75psi)。喷嘴在垂 直于纸张移动的方向上喷施蒸气。蒸气速度为3688.8cm/分(121英尺/分)， 且蒸气喷施速率为790.5平方米(8500平方英尺)纸张/453.6g(磅)蒸气。最 终产品具有15.1cc/g的卷松密度，7.4的卷坚实度和3179克的CD抗张强度。
例子6，除了配料包括15％的SHWK浆液和85％的SSWK浆液之外，如例子 1所述制造纸巾卷。纸张干燥度在55％和65％之间，并且不采用喷射加湿。 在转换过程中，蒸气喷施喷嘴间隔开15.24cm(6英寸)，并采用喷射系统的 V尺寸喷嘴。喷嘴与纸张距离4.45cm(1.75英寸)，且蒸气压力为 0.123025kg/cm2(1.75psi)。喷嘴在垂直于纸张移动的方向上喷施蒸气。 蒸气速度为3688.8cm/分(121英尺/分)，且蒸气喷施速率为790.5平方米 (8500平方英尺)纸张/453.6g(磅)蒸气。最终产品具有15.5cc/g的卷松密 度，6.5的卷坚实度和2827克的CD抗张强度。
例子7，除了配料包括经过30％的SW CTMP，15％SSWK包装浆粕，和55％ 的SSWK湿皱浆之外，如例子1所述制造纸巾卷。纸张干燥度在58％和65％之 间，并且不采用喷射加湿。在转换过程中，蒸气喷施喷嘴间隔开15.24cm(6 英寸)，并采用喷射系统的U尺寸喷嘴。喷嘴与纸张距离3.81cm(1.5英寸)， 且蒸气压力为0.49695kg/cm2(6.5psi)。喷嘴在垂直于纸张移动的方向上 喷施蒸气。蒸气速度为14325.6cm/分(470英尺/分)，且蒸气喷施速率为 228.78平方米(2460平方英尺)纸张/453.6g(磅)蒸气。最终产品具有 16.2cc/g的卷松密度，7.7的卷坚实度和2041克的CD抗张强度。
例子8-13，六个不同品牌的市售橱用纸巾产品的卷松密度，卷坚实 度和CD抗张强度经测量。其结果在下表中表示：
                           表
                       (市售产品) 产品          卷松密度          卷坚实度           CD张力 Brawny         12.39              10.08             2425 Mardi Gras     12.66              6.67              2185 Scott纸巾      13.04              13.58             982 Sparkle        13.44              10.15             2325 Bounty         16.07              11.62             2208 Hi-Dri         18.16              13.63             1123
参见图5，在例子(标记为“I”)中所述的本发明的产品和上述指 示的市售产品的卷坚实度和卷松密度在图上标出位置。如图所示，本发明 的产品在其性能上独一无二的，它具有高的卷松密度和高的卷坚实度。
显然，为了说明，上述例子不是为了限定本发明的范围，该范围由 下述权利要求书及其等效范围限定。