專利名稱：高壓壓花和用高壓壓花方法生產(chǎn)的紙的制作方法
方法生產(chǎn)的紙發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及紙的壓花，更具體地說，涉及單層薄紙的裝飾性壓花。
背景技術(shù)：
在技術(shù)上，壓花是眾所周知的。壓花是用于將二層紙連接在一起，以形成一個多層的疊片的一種普通的技術(shù)。最后所得到的，其定量為每一個組成層定量二倍的疊片的一些性質(zhì)(例如，紙的厚度，柔軟性，和吸濕性)，是單層紙所得不到的。
現(xiàn)有技術(shù)是將二層紙壓花連接在一起的。壓花是利用幾種已知的壓花方法中的一種方法來完成的(例如球形突出物對球形突出物(Knob-to-Knob)壓花，或雙層的層壓方法)。上述的壓花方法在具有共同受讓人的1968年12月3日授予Wells的美國專利3414459號，和1994年3月15日授予Mc Neil的美國專利5294475號中，作了說明。這里引入這些專利說明供參考。還有另一種將二層紙連接在一起的壓花方法為嵌套式壓花方法(nestedembossing)；這種方法也是在本領(lǐng)域公知的。
采用每一種上述的壓花方法，壓花花紋都偏離出紙平面之外。這種偏離可以增加該層紙的厚度，因而也增加了該疊片的厚度，這是所希望的。因?yàn)閴夯▔毫κ辜埖睦w維變形，超出紙的平面之外，因此，通常的壓花方法可使紙的厚度增加25～135％。
壓花超出紙平面之外意味著，該壓花花紋從沒有壓花的紙的原始厚度向外延伸。這樣，變形超出紙平面之外的壓花花紋，從紙的表面向外延伸，從而增加紙的厚度。壓花花紋的從審美觀點(diǎn)看的清晰度是直接與這些壓花花紋的超出紙平面的變形量成比例的。
超出紙平面之外的壓花花紋還會造成紙的拉伸強(qiáng)度損失。一種通常的靠空氣流通通過而干燥的襯底(例如，俄亥俄州，辛辛那提市的Procter &Gamble公司出售的CHARMIN浴紙中的襯底)，在通常的壓花過程中，拉伸強(qiáng)度損失20～40％。另外，現(xiàn)有技術(shù)的壓花方法往往使紙的柔軟性變壞。人們認(rèn)為，這種柔軟性變壞是由于超出紙平面之外的壓花花紋引起的觸覺感覺造成的。
典型的現(xiàn)有技術(shù)的壓花方法是依靠一個通常的橡膠砧座輥?zhàn)雍鸵粋€鋼制的花紋輥?zhàn)觼硇纬擅缹W(xué)花紋的。當(dāng)將多層紙壓在可變形的砧座輥?zhàn)由线M(jìn)行壓花時，該美學(xué)花紋是由紙纖維變形而超出該紙平面之外形成的。
1995年7月25日授予Schulz的美國專利5436057號描述了企圖在紙上進(jìn)行一種美學(xué)花紋壓花的一種現(xiàn)有技術(shù)。如Schulz的5436057號專利的

圖13-14所示，這種壓花方法要求將紙模壓至其紙平面之外，以形成壓花花紋。
1995年8月23日以Kamps等人的名字公開的歐洲專利申請0 668 152A1，公開了一種相似的技術(shù)方案。如該專利申請圖10所示，該發(fā)明也具有紙張被模壓至該紙平面之外的缺點(diǎn)。Schulz的5436057號美國專利和Kamps等人都沒有提出要在紙平面以內(nèi)，進(jìn)行美學(xué)花紋的壓花。
另一些技術(shù)方案使用較高的壓花壓力。然而，這些方案只限于將多層紙連接在一起。例如，1968年4月9日授予Gresham等人的美國專利3377224號，提出了不用粘接劑，將二層具有不同皺紋的紙模壓在一起的壓花方法。該方法需要1/32英寸的方形的凸臺。
1967年6月6日授予Palmer等人的美國專利3323983號，提出了一個相似的方案。Palmer等人提出了一種將多層薄的皺紋紙固定在一起的壓花方法。然而，Gresham和Palmer等人都沒有提到單層紙的壓花問題。相反，上述二種方案中的每一種方案，都只局限于將二層紙或多層紙連接在一起的壓花方法。
1995年4月12日，以Reinheimer等人的名字提交的，具有共同受讓人的歐洲專利申請WO 95/27429，提出了一種包括至少兩個層的纖維素布。具有單個斑點(diǎn)形狀的壓痕的壓花花紋將該兩個層連接在一起，該壓痕使該纖維素布的組織變形，并使該纖維素布的組織互相連接。這些壓痕是由一些壓花斑點(diǎn)形成的，該壓花斑點(diǎn)起源自該纖維素布組織的外層，并向著內(nèi)部彎曲而凹進(jìn)去的。
相反，根據(jù)本發(fā)明的壓花方法只使用一張單層紙。由該單層紙壓花產(chǎn)生的上述美學(xué)花紋處在該紙的平面內(nèi)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的壓花方法，可減小連帶產(chǎn)生的紙的拉伸強(qiáng)度損失。由根據(jù)本發(fā)明的壓花方法連帶產(chǎn)生的紙的拉伸強(qiáng)度損失，一般小于10％，在某些情況下，可小于5％。
另外，本發(fā)明使花紋的清晰度，與上述壓花花紋超出紙平面之外的變形量大小沒有關(guān)系。在本發(fā)明中，花紋的清晰度不是由上述壓花花紋的深度決定的；而是由該壓花花紋的反光性質(zhì)決定的。特別是，這些壓花花紋往往是貼有玻璃紙的(glassined)，因此，其反光性比紙的沒有壓花區(qū)域要大。
根據(jù)本發(fā)明的壓花方法，可增加紙的模量。該模量(克/厘米)是當(dāng)一張2英寸計量長度和4英寸寬度的試樣紙，以1英寸/分的受限制的伸長量，在一臺拉伸試驗(yàn)機(jī)上被加載時，該紙的應(yīng)力/應(yīng)變曲線的斜率。該斜率是在15克/厘米試樣紙寬度的負(fù)載下測量的。
因此，本發(fā)明的一個目的是要提供一種沒有超出紙平面之外的壓花花紋的壓花紙。本發(fā)明還有一個目的是要提供一種不會由于壓花加工而造成紙的拉伸強(qiáng)度不適當(dāng)?shù)膿p失的壓花紙。
本發(fā)明再有一個目的是，要提供一種具有肉眼可以區(qū)別開來的壓花花紋的單層紙。本發(fā)明最后一個目的是，要使壓花花紋的清晰度與壓花花紋的深度沒有聯(lián)系。
發(fā)明概述本發(fā)明包括具有兩個表面，即彼此相對的第一表面和第二表面的單層紙。該紙的第一表面和第二表面被該紙的厚度隔開。該紙經(jīng)過壓花加工，具有多個壓花花紋。該壓花花紋從該紙的第一表面向內(nèi)朝著該紙的第二及與第一表面相對的表面延伸。該壓花花紋不會從該紙的任何一個表面向外伸出。
該紙還可以具有從該紙的第二表面向內(nèi)延伸的多個壓花花紋。如果該紙具有從該第二表面向內(nèi)延伸的多個壓花花紋，則這些壓花花紋同樣不會從該紙向外伸出。在該紙的第二表面上的多個壓花花紋，可以與在該紙第一表面上的多個壓花花紋對齊，或彼此偏移。
最好，在該紙上的壓花花紋包括一些貼了玻璃紙的區(qū)域。一般，貼了玻璃紙的區(qū)域的反光能力增大，因此，帶來美學(xué)上的優(yōu)點(diǎn)。
最好，與該壓花花紋的尺寸比較，該紙上沒有壓花的區(qū)域的表面凹凸起伏較微小，以便保持該紙的壓花花紋的從美學(xué)觀點(diǎn)看的清晰度。
附圖的簡要說明圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于給紙壓花的一種裝置的示意性側(cè)視圖；圖2為圖1的一個放大的局部視圖，示出處在該紙的平面內(nèi)的壓花花紋；圖3為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于給紙壓花的一種裝置的示意性側(cè)視圖；圖4為圖3的一個放大的局部視圖，示出不處在該紙平面內(nèi)的、超出該紙平面之外的壓花花紋；圖5為一個壓花花紋的從頂部看的平面圖，該壓花花紋具有四種尺寸的重復(fù)單元，并且，尺寸最大的重復(fù)單元的中心在兩個輥?zhàn)又g輥隙中。
本發(fā)明的詳細(xì)描述參見圖1和圖2可看出，本發(fā)明包括紙10，更具體地說，是包括單層的紙10。該單層紙10有兩個相對的表面，即第一表面12和第二表面14。該紙10的厚度T，由該相對的第一和第二表面12，14之間的距離決定。
根據(jù)本發(fā)明的紙10通常被描述成并可用于作面巾紙，浴紙，紙巾，餐巾，濕抹布，手帕和各種各樣的有關(guān)用途。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都可將本發(fā)明的紙10用于所希望的最終用途。
紙10的平面形成該張紙的X-Y方向尺寸。該紙10的Z-方向則與其X-Y方向的尺寸和該紙10的平面垂直。該紙10的厚度T是在Z-方向上測量的。
該紙10還具有壓花花紋20。壓花花紋20是指該紙10上經(jīng)過壓實(shí)或用其他方法受壓的區(qū)域。最好，構(gòu)成該壓花花紋20區(qū)域的紙10的纖維是永久性地且比該各個壓花花紋20中間的紙10的區(qū)域的纖維更緊密地粘接在一起的。該壓花花紋20上可以貼上玻璃紙。雖然，如果希望的話，該壓花花紋20可以形成一個基本上為連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，但最好，該壓花花紋20是彼此分散的。
與圖3和圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)的壓花方法相反，本發(fā)明的壓花花紋20不向外延伸，超出由該紙10的兩個相對表面形成的平面之外。如圖1和圖2所示，上述各個壓花花紋20，可從該紙10的第一表面12和該紙10的第二表面14中的任何一個表面或從該兩個表面向內(nèi)延伸。如果該壓花花紋20從該紙10的兩個表面12，14向內(nèi)延伸，則在一個表面12上的壓花花紋20，可以與從該紙10的另一個相對的表面14向內(nèi)延伸的壓花花紋20，彼此對齊或偏移一段距離。
現(xiàn)在知道，兩張單層紙10，其中的任何一張或兩張都是根據(jù)發(fā)明制成的，可以面對面地連接在一起，形成一個疊片。這種連接和使用多張根據(jù)本發(fā)明的單層紙10，不會使該紙10脫離所附權(quán)利要求書的范圍。
包括根據(jù)本發(fā)明的紙10的襯底，可以使用一塊或多塊壓榨毛毯，用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行干燥。如果包括根據(jù)本發(fā)明的紙10的襯底，是用傳統(tǒng)的方法干燥的，則可以使用一塊能將一個花紋加在該紙10上的毛毯，采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行干燥。這種干燥方法具有共同受讓人的在1996年9月17日授予Trokhan等人的美國專利5556509號，和1996年1月11日用Trokhan等人的名字公開的PCT申請WO 96/00812號中作了說明，這里引入該兩個專利的說明供參考。
最好，包括根據(jù)本發(fā)明的紙10的襯底，是利用穿透式空氣來進(jìn)行干燥的。利用穿透式空氣進(jìn)行干燥的一種適當(dāng)?shù)囊r底，可以根據(jù)具有共同受讓人的美國專利4191609號制造。這里引入該專利的說明供參考。
更理想的是，包括根據(jù)本發(fā)明的紙10的襯底，是在一條具有花紋的框架的皮帶上，利用穿透式空氣來進(jìn)行干燥。最好，該框架將包括基本上為連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的花紋，壓印在該紙10上，并且，該框架的偏斜導(dǎo)管(deflectionconduit)分散在該花紋內(nèi)。上述偏斜導(dǎo)管在該框架的彼此相對的第一表面和第二表面之間延伸。該偏斜導(dǎo)管可在根據(jù)本發(fā)明的紙10上形成多個圓丘。根據(jù)本發(fā)明的上述皮帶，可以根據(jù)下述的具有共同受讓人的美國專利中的任何一個專利制造。這些美國專利是1987年1月20日授予Trokhan的美國專利4637859號，1985年4月30日授予Johnson等人的美國專利4514345號，1994年7月12日授予Rasch等人的美國專利5328565號，和1994年8月2日授予Trokhan等人的美國專利5334289號。這里引入這些專利說明供參考。
根據(jù)上述專利制造的、利用穿透式空氣進(jìn)行干燥的紙10具有許多圓丘，分散在整個基本上為連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)。一般，這些圓丘與該紙10垂直，并且增加該紙10的厚度。一般，這些圓丘的幾何形狀，與上述的皮帶上的偏斜導(dǎo)管是相對應(yīng)的，并且，在造紙過程中，這些圓丘的位置，與上述的偏斜導(dǎo)管也相對應(yīng)。由于在造紙過程中，上述圓丘模制在上述框架的偏斜導(dǎo)管中，因此，使得這些圓丘從該紙10的基本上為連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)上，向外突出出來。通過在造紙過程中，模制在上述框架的偏斜導(dǎo)管中，該紙10上包括這些圓丘的區(qū)域，在上述Z-方向上產(chǎn)生偏移。對于這里所述的實(shí)施例，雖然上述圓丘的數(shù)目與上述壓花花紋20的尺寸有關(guān)，然而，這樣一紙張10，每平方英寸至少有300個圓丘。最好，如果該紙10具有多個圓丘，或其他外形突出的特征部分，則該紙10上的每一個壓花花紋20的面積，應(yīng)為該圓丘或其他外形突出的特征部分的面積的至少10倍，最好為至少100倍。
如果本發(fā)明選擇具有這種圓丘的紙10，則這些圓丘可以從該紙10的第一表面12向外伸出；而該壓花花紋20可以從該紙10的任何一個表面向內(nèi)延伸。但是，最好是該壓花花紋20從該紙10的第二表面14向內(nèi)延伸。
根據(jù)本發(fā)明的，并具有上述多個圓丘的紙10，可根據(jù)下述具有共同受讓人的美國專利制造。這些美國專利是1985年7月9日授予Trokhan的4528239號，1985年7月16日授予Trokhan的4529480號，1993年9月14日授予Trokhan等人的5245025號，1994年1月4日授予Trokhan的5275700號，1985年11月15日授予Smurkoski等人的5364504號，和1996年6月18日授予Trokhan等人的5527428號。這里引入這些專利說明供參考。
根據(jù)應(yīng)用場合的不同，對根據(jù)本發(fā)明的紙10所用的襯底作幾種變化是可行的，并且是所希望的。包括本發(fā)明的紙10的襯底，根據(jù)所希望的要求，可以是有皺紋的或沒有皺紋的。根據(jù)本發(fā)明的紙10可以是做成多層的。作成多層的方法在下述具有共同受讓人的美國專利中作了說明。這些美國專利是1976年11月30日授予Morgan等人的3994771號，1980年9月30日授予Kearney等人的4225382號，和1981年11月17日授予Carsfens的4300981號。這里引入這些專利說明供參考。
為了進(jìn)一步增加該紙10的柔軟的觸覺感覺，可以在該紙10中加入化學(xué)軟化劑。適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)軟化劑可以根據(jù)下述具有共同受讓人的美國專利的說明加入。這些美國專利是1993年6月8日授予Phan的5217576號，和1993年11月16日授予Phan等人的5262007號。這里引入這些專利說明供參考。另外，如下述具有共同受讓人的美國專利所說明的那樣，在根據(jù)本發(fā)明的紙10中，可以加入硅酮。這些美國專利是1993年6月1日授予Ampulski等人的5215626號，和1995年2月14日授予Ampulski的5389204號。這里引入這些專利說明供參考。還可以如授予1994年7月26日Muckenfuhs的，具有共同受讓人的美國專利5332118號所述的那樣，將該紙10浸濕。這里引入該專利說明供參考。
再參見圖2，根據(jù)本發(fā)明的壓花加工，可以利用兩個圓筒形的，在軸向互相平行并列，以便在該兩個輥?zhàn)又g形成一個輥隙的輥?zhàn)?0，32來完成。第一個輥?zhàn)邮且粋€花紋輥?zhàn)?0。該輥?zhàn)?0具有從其圓周上沿徑向方向向外伸出的多個突出部分34。第二個輥?zhàn)邮且粋€砧座輥?zhàn)?2。該輥?zhàn)?2的表面用裸眼看是很光滑的。最好，該砧座輥?zhàn)?2的加工表面的粗糙度達(dá)到32微英寸/英寸或更小。
在根據(jù)本發(fā)明的壓花過程中，該花紋輥?zhàn)?0和該砧座輥?zhàn)?2都不變形。雖然，根據(jù)所加的負(fù)載，理論上可以預(yù)測該兩個輥?zhàn)訒幸恍┳冃?，但?shí)際上，該花紋輥?zhàn)?0和砧座輥?zhàn)?2足以認(rèn)為是不變形的，其剛性足夠大，可以消除能在該紙10上形成超出該紙平面的壓花花紋20的變形。該砧座輥?zhàn)?2可以是一個凸面輥?zhàn)印?br> 雖然，可以使用任何相對來說不變形的且剛性較大的材料，但輥?zhàn)?0，32中的每一個輥?zhàn)?，最好由鋼制成，并最好?jīng)過淬硬。如果輥?zhàn)?0、32是鋼制的，則每一個輥?zhàn)?0、32的Rockwell C硬度應(yīng)達(dá)到20～25。最好，為了使壽命達(dá)到最長，該輥?zhàn)?0、32的Rockwell C硬度至少應(yīng)為50，更理想是至少為58。
一般，不應(yīng)該使用如圖4所示的，現(xiàn)有技術(shù)的橡膠砧座輥?zhàn)?2?？梢灶A(yù)言，在一個不太優(yōu)選的實(shí)施例中，對于某些應(yīng)用場合，一種由非常硬的橡膠制成的輥?zhàn)?例如，用1/8英寸直徑的球測量的硬度小于10 P & J的一種橡膠輥?zhàn)?也可以適用。
不論用什么材料制造，該砧座輥?zhàn)?2在壓花過程中必需不變形。如果該砧座輥?zhàn)?2產(chǎn)生變形，則在該紙10上會形成超出該紙平面之外的壓花花紋，并且該紙的拉伸強(qiáng)度會損失。
該砧座輥?zhàn)?2和花紋輥?zhàn)?0中的一個或兩個輥?zhàn)樱蓮膬?nèi)部加熱?？梢灶A(yù)言，加熱該砧座輥?zhàn)?2和花紋輥?zhàn)?0，有助于在所得到的紙10上，形成一個貼有玻璃紙的壓花花紋20。
繼續(xù)參見圖2，上述輥?zhàn)?0、32的直徑可以為8～30英寸，最好為18～24英寸；直徑為10英寸的輥?zhàn)右部梢赃m用。該輥?zhàn)?0，32在軸向方向的長度為8英寸。為了適應(yīng)商業(yè)制造，最好，該輥?zhàn)?0、32比8英寸寬?？梢灶A(yù)言，輥?zhàn)?0、32的寬度為80英寸或更大也是可行的。
該花紋輥?zhàn)?0和砧座輥?zhàn)?2，是沿著連接該輥?zhàn)?0，32的中心的平面在直徑方向上被加載壓在一起的。該輥?zhàn)?0，32可以用氣動加載氣缸，或最好用液壓加載油缸加載而壓在一起。最好，在上述輥?zhàn)拥拿恳欢擞幸粋€加載缸，或者，該輥?zhàn)?0，32都用氣動加載。最好，該花紋輥?zhàn)?0是靜止不動的，而對該砧座輥?zhàn)?2加載；雖然，如果希望的話，可以采用相反的方案。另一種方法是，每一個輥?zhàn)?0，32都可以用氣動方法加載，并向著另一個輥?zhàn)?0，32偏壓。測力計可以放置在每一個輥?zhàn)?0，32下面，以便使該兩個輥?zhàn)又g的輥隙中的加載均衡，并可監(jiān)視在壓花過程中的壓力波動。
根據(jù)本發(fā)明的壓花加工，是在壓花壓力至少大約為1000磅/平方英寸，最好為1000磅/平方英寸大約10000磅/平方英寸，或更理想是大約3000磅/平方英寸至大約5000磅/平方英寸下進(jìn)行的。所希望的壓花壓力取決于該要壓花的紙10的襯底，特別是要壓花的該紙10的紙厚度，紙表面的凹凸起伏大小和該紙的配料。一般，當(dāng)該紙的表面凹凸起伏結(jié)構(gòu)較大時，則根據(jù)本發(fā)明的壓花，要求較大的壓花壓力。
壓花壓力壓花壓力由下式?jīng)Q定EP＝AL/(NA×PLA)式中EP-壓花壓力；AL-所加負(fù)載；NA-兩個輥?zhàn)又g的輥隙面積；和PLA-花紋接觸面積。
所加負(fù)載為上部的壓花輥?zhàn)?根據(jù)情況不同，可以是花紋輥?zhàn)?0或砧座輥?zhàn)?2)的重量，和通過用于將該花紋輥?zhàn)?0和砧座輥?zhàn)?2壓緊在一起的加載氣(油)缸所施加的壓力之和。如果連接該砧座輥?zhàn)?2和花紋輥?zhàn)?0的中心的加載平面不是垂直的，則在決定上述所加負(fù)載時，只考慮該上部壓花輥?zhàn)?0，32(即壓在該紙10上的輥?zhàn)?的重量的垂直分量。
上述兩個輥?zhàn)又g的輥隙面積是該輥隙的寬度NW與該花紋輥?zhàn)?0或砧座輥?zhàn)?2的寬度的乘積。該紙10的寬度與該花紋輥?zhàn)?0和砧座輥?zhàn)?2的軸線平行。輥隙寬度NW與機(jī)器的運(yùn)動方向平行，如圖5所示。
該兩個輥?zhàn)又g的輥隙寬度NW取決于用來將該兩個輥?zhàn)?0，32加載壓在一起的壓力，該紙10的厚度T，輥?zhàn)?0，32的任何一個平整部分或在該輥隙中的突出部分34，及輥?zhàn)?0，32的直徑。如本領(lǐng)域公知的那樣，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過將一張復(fù)寫紙插入該輥?zhàn)?0、32之間的輥隙中，來確定該輥隙的寬度NW。然后，將該兩個輥?zhàn)?0，32加載至所希望的壓力。然后，從該復(fù)寫紙上測量該輥隙寬度NW。適當(dāng)?shù)膹?fù)寫紙可從威斯康星州(WI)，Beloit市場的Beloit公司的Manhattan分部的“輥隙壓印成套工具”(NipImpression Kit)中獲得。
該輥隙寬度NW是在沒有將要壓花的紙10放在該輥?zhàn)?0，32之間的情況下確定的。在確定該輥隙寬度NW時，只使用適當(dāng)?shù)膹?fù)寫紙。
為了確定該輥隙寬度NW，要如下所述那樣，將該兩個輥?zhàn)?0，32轉(zhuǎn)動至所希望的位置，以便測量該輥隙寬度NW。一旦該兩個輥?zhàn)?0，32處在所希望的位置時，利用用于本發(fā)明的壓花過程的壓力，對該兩個輥?zhàn)蛹虞d，使它們壓在一起。這種加載會在該復(fù)寫紙上產(chǎn)生一個輥隙的壓痕。利用任何適當(dāng)?shù)目潭瘸咴跈C(jī)器運(yùn)動方向上測量該壓痕，就可得出該兩個輥?zhàn)又g的輥隙寬度NW?？蓮鸟R塞諸塞州的Starrett Company of Athol公司購買分辨率為1/32英寸的適當(dāng)?shù)目潭瘸摺?br> 參見圖5，當(dāng)確定該兩個輥?zhàn)又g的輥隙寬度NW時，該兩個輥?zhàn)?0、32轉(zhuǎn)動至所希望的位置，使該花紋輥?zhàn)?0的一個重復(fù)單元40的中心位于該輥隙上。雖然，根據(jù)本發(fā)明可以使用任何所希望形狀的重復(fù)單元40，而圖5的例子卻表示了幾組作成菱形和圓形形狀的重復(fù)單元40。
如果該花紋輥?zhàn)?0具有多于一個尺寸的重復(fù)單元40，則具有最大尺寸的最大的重復(fù)單元40的中心位于該兩個輥?zhàn)又g的輥隙中，以便確定該輥隙的寬度NW。當(dāng)確定該輥隙寬度NW時，只考慮在機(jī)器運(yùn)動方向上的該重復(fù)單元40的尺寸。如果兩個(或多個)重復(fù)單元40在機(jī)器運(yùn)動方向上具有相同的最大尺寸，則可以利用在機(jī)器運(yùn)動方向的橫向，尺寸較大的重復(fù)單元40，來決定該輥隙寬度NW。如果使用兩個花紋輥?zhàn)?0，則要使用具有最大的重復(fù)單元40的花紋輥?zhàn)?0來確定該輥隙寬度。
如上所述，該花紋輥?zhàn)?0具有一個相應(yīng)的花紋接觸面積。該花紋接觸面積由上述花紋輥?zhàn)?0的突出部分34的遠(yuǎn)端36的面積決定。該花紋接觸面積為在壓花過程中，實(shí)際上與該紙10接觸的該花紋輥?zhàn)?0的表面積的百分之幾。這個百分?jǐn)?shù)與沿著徑向方向伸出的該多個突出部分34的多個遠(yuǎn)端36的累積表面積相對應(yīng)，而該累積表面積則為上述花紋輥?zhàn)?0的剩余部分的表面積的一個百分?jǐn)?shù)。
最好，該花紋接觸面積為該花紋輥?zhàn)?0的表面積的大約2％～大約20％，更理想的是大約3％～大約10％。如果知道該兩個輥?zhàn)?0，32和該突出部分34的遠(yuǎn)端36的幾何形狀，則可用數(shù)學(xué)方法確定該花紋接觸面積。
最好，由該多個突出部分34形成的壓花花紋，包括一系列離散的突出部分34，而不是包括一條連續(xù)的線。多個離散的突出部分34，比構(gòu)成一條連續(xù)線的多個突出部分34更不大可能切割該紙10。
該花紋接觸面積具有一個相應(yīng)的花紋接觸寬度。該花紋接觸寬度為該突出部分34的遠(yuǎn)端36的最窄的尺寸。最好，該花紋接觸寬度至少為大約0.020英寸，更理想是，至少為大約0.030英寸。如果該花紋接觸寬度小于上述規(guī)定的寬度，則該花紋輥?zhàn)?0會切割該紙10。特別是，當(dāng)所制造的紙10為一種薄紙產(chǎn)品時，如果上述花紋輥?zhàn)拥幕y接觸寬度比上述規(guī)定的寬度窄，則甚至在較低的壓花壓力(例如2000磅/平方英寸)下，也會產(chǎn)生切割紙的現(xiàn)象。該突出部分34可以從該花紋輥?zhàn)?0的圓周上沿徑向方向向外伸出0.010～0.070英寸，最好為大約0.025英寸。
在工作中，根據(jù)本發(fā)明的壓花過程可以通過提供兩個軸向方向互相平行的、并列在一起且在其間形成輥隙的輥?zhàn)?0、32來完成。每一個輥?zhàn)?0、32都有一條軸線。每一個輥?zhàn)?0、32圍繞其軸線回轉(zhuǎn)。該輥?zhàn)?0、32的軸線形成了連接該兩個輥?zhàn)?0、32的中心的一個加載平面。
每一個輥?zhàn)?0、32都是比較不易壓縮的，并且最好是鋼制的。至少有一個輥?zhàn)?0具有許多沿徑向方向向外伸出的突出部分34。每一個突出部分34有一個遠(yuǎn)端36。另一個輥?zhàn)?2可以是比較光滑的。
該兩個輥?zhàn)?0、32沿著連接它們的中心的加載平面，在直徑方向上被加載壓在一起。該兩個輥?zhàn)?0、32由在該突出部分34的遠(yuǎn)端36上測量的、至少為大約1000磅/平方英寸的壓花壓力加載被壓在一起。
另外還備有一張單層紙10。一般最好是，該單層紙10的紙厚度較大，且其定量較大，這樣，可使上述壓花花紋20的從美學(xué)觀點(diǎn)來看的清晰度最大。另外，最好是，與所希望的壓花花紋20的花紋比較，該單層紙的表面凹凸起伏較細(xì)小。最好，該紙的表面凹凸起伏大小，由用在用來制造該紙10的一個由穿透式空氣進(jìn)行干燥的造紙皮帶上的偏斜導(dǎo)管的尺寸決定。
該紙10具有彼此相對的第一和第二表面12，14。該第一和第二表面12，14在Z-方向被該紙10的厚度T分隔開來。該紙10放在上述兩個輥?zhàn)?0、32之間的輥隙中。每一個輥?zhàn)?0、32可圍繞其相應(yīng)的軸線回轉(zhuǎn)，因此該紙10可以通過該輥隙相對于該兩個輥?zhàn)?0、32進(jìn)行輸送。
在該輥隙中，該紙10被壓花，形成許多與上述花紋輥?zhàn)拥耐怀霾糠?4的遠(yuǎn)端36相對應(yīng)的壓花花紋20。該壓花花紋20的底部位于該紙10的第一和第二表面12，14之間。該壓花花紋20不會從該紙10的平面上向外伸出。最好，在該壓花花紋20上貼上玻璃紙。
例I根據(jù)本發(fā)明的壓花過程，在采用一個光滑的砧座輥?zhàn)?2，和一個帶有每平方英寸28個離散的突出部分34的花紋輥?zhàn)?0情況下，工作得很好。每一個突出部分34是橢圓形的，其橢圓長軸和短軸分別為0.080英寸和0.040英寸。上述各個突出部分34彼此隔開45°，其間隔節(jié)距為0.117英寸。上述兩個輥?zhàn)?0、32的直徑為10英寸，一個花紋接觸面積為該花紋輥?zhàn)颖砻娣e的8％，并且在5300磅/平方英寸的壓花壓力作用下，被加載至該兩個輥?zhàn)又g的輥隙寬度NW為0.18英寸。
上述單層紙10是根據(jù)授予Trokhan的，具有共同受讓人的美國專利4191609號制造的。這里引入該專利供參考。該紙10的兩面每平方英寸具有大約1450個交錯排列的圓丘。該紙10的定量為每3000平方英尺18磅；而該紙作成三層形式時的配料，在兩個外層中為含有35％標(biāo)稱值的桉樹類物質(zhì)，其中心層的配料則含有30％標(biāo)稱值的桉樹類物質(zhì)。所得出的壓花花紋20貼上玻璃紙，使它相對于該紙10的背景，具有令人愉快的和醒目的從美學(xué)觀點(diǎn)看的清晰度。
例II這個實(shí)驗(yàn)利用根據(jù)具有共同受讓人的美國專利4637859號制造的一張單層紙10進(jìn)行重復(fù)。該紙10具有每平方英寸大約78個圓丘的一種弓形線形狀的花紋。根據(jù)本發(fā)明對這張單層紙10進(jìn)行壓花是不合格的。在上一個例子中工作得很好的同樣的壓花花紋，在這個例子中，既不能與該紙的背景相區(qū)別，又不能給人以一種美學(xué)上的愉快感覺。
上述壓花過程的另外一些選擇方案也是屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)的。例如，如果要生產(chǎn)具有從該紙10的第一表面12和第二表面14兩個表面向內(nèi)延伸的多個壓花花紋20，并且這些壓花花紋20是彼此偏移的，根據(jù)本發(fā)明的紙10則可以用授予McNeil的上面提到的美國專利5294475號中所述的雙層層疊輥?zhàn)?0代替上述的輥?zhàn)?0，32中的一個。McNeil的5294475號專利中的每一個輥?zhàn)?0都具有沿著徑向方向伸出的多個突出部分34。該每一個輥?zhàn)拥难貜较蚍较蛏斐龅亩鄠€突出部分34，都與另一個輥?zhàn)?2、30的圓周接觸。
如果希望生產(chǎn)具有從該紙的第一表面12和第二表面14向內(nèi)延伸的多個壓花花紋20，并且這些壓花花紋20是彼此互相對齊的紙10；則可以使用Wells的，上面提到的美國專利3414459號中所述的球形突出物對球形突出物的壓花方法。Wells的3414459號專利中的每一個輥?zhàn)?0，也具有沿徑向方向伸出的多個突出部分34。一個輥?zhàn)?0的該沿徑向伸出的多個突出部分34，與另一個輥?zhàn)?0的沿徑向方向伸出的多個突出部分34接觸。
另外，如果想避免一起使用兩個輥?zhàn)?0、32進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的壓花加工，則可以使用平板進(jìn)行壓花加工。一塊平板用作砧座平板，另一塊平板可以如上述那樣作出花紋。如上面相對于輥?zhàn)?0、32所討論的那樣，該二塊平板也應(yīng)該是剛性好和不變形的。最好，該二塊平板保持互相平行，并且在與至少一塊平板垂直的方向上，被加載壓在一起。平板壓花加工的缺點(diǎn)是，它要求分批加工，而不是上述的連續(xù)加工。但是，可以預(yù)言，平板壓花方法的優(yōu)點(diǎn)是，壓花平板與該紙10的接觸時間較長，因此，可使該壓花花紋20美學(xué)上更加醒目清楚。
權(quán)利要求
1.一種用于單層紙壓花的方法，所述方法包括下列步驟提供兩個軸向方向平行的并列的且在它們之間形成輥隙的輥?zhàn)?，每一個所述輥?zhàn)佑幸惠S線，所述輥?zhàn)拥乃鲚S線形成連接所述輥?zhàn)又行牡囊粋€加載平面，至少所述輥?zhàn)又械囊粋€輥?zhàn)?，具有多個沿著徑向方向從該輥?zhàn)酉蛲馍斐鲋镣瑯佣鄠€遠(yuǎn)端處的突出部分，每一個所述的輥?zhàn)佣际窍鄬Φ夭豢蓧嚎s的；利用在所述突出部分的遠(yuǎn)端上的至少為1000磅/平方英寸的壓花壓力，在所述加載平面上對所述兩個輥?zhàn)蛹虞d，將該兩個輥?zhàn)訅涸谝黄穑惶峁┮粡埦哂斜缓穸雀糸_的、彼此相對的第一表面和第二表面的單層紙；將所述紙放置在所述兩個輥?zhàn)又g的所述輥隙中；使每一個所述輥?zhàn)訃@其相應(yīng)的軸線轉(zhuǎn)動，從而使所述紙相對于所述輥?zhàn)舆M(jìn)行輸送；和對所述紙進(jìn)行壓花加工，以形成許多向內(nèi)延伸的與所述多個突出部分的所述多個遠(yuǎn)端相對應(yīng)的壓花花紋；所述壓花花紋處在所述紙的所述第一表面和所述第二表面的中間，因此，所述壓花花紋不會向外伸出，超出所述紙的任何一個所述表面之外。
2.如權(quán)利要求1所述的壓花方法，其特征在于，所述兩個輥?zhàn)又械囊粋€輥?zhàn)?，具有從該輥?zhàn)由斐龀鰜淼亩鄠€突出部分，而所述兩個輥?zhàn)又械牧硪粋€輥?zhàn)?，具有較光滑的表面；并且，最好，所述紙的所述壓花工序，可生產(chǎn)出具有從所述紙的一個所述表面上，向內(nèi)單方向延伸的多個壓花花紋的紙。
3.如權(quán)利要求1所述的壓花方法，其特征在于，所述紙是利用穿透式空氣進(jìn)行干燥的，并且，該紙具有從所述紙的所述第一表面，向外伸出的多個圓丘；最好，所述紙放置在所述兩個輥?zhàn)又g的所述輥隙中，同時，所述多個圓丘的指向是遠(yuǎn)離所述突出部分的，這樣，當(dāng)進(jìn)行壓花時，所述壓花花紋從所述紙的所述第二表面，向內(nèi)延伸。
4.一種用于單層紙壓花的方法，所述方法包括下列步驟提供兩個在軸向方向互相平行并列的且在它們之間形成輥隙的輥?zhàn)樱恳粋€所述輥?zhàn)佑幸惠S線，所述輥?zhàn)拥乃鲚S線形成一個連接所述兩個輥?zhàn)又行牡募虞d平面，每一個所述輥?zhàn)泳哂卸鄠€沿徑向方向向外伸出的突出部分，每一個所述突出部分的終端為遠(yuǎn)端；在所述加載平面上對所述兩個輥?zhàn)蛹虞d，使它們壓在一起，以便在所述突出部分的遠(yuǎn)端形成一個至少為1000磅/平方英寸的壓花壓力；提供一張具有兩個彼此相對的表面，即第一表面和第二表面，的單層紙，所述第一表面和所述第二表面由所述紙的厚度隔開；將所述紙放在所述兩個輥?zhàn)又g的所述輥隙中；使每一個所述輥?zhàn)訃@其相應(yīng)的軸線回轉(zhuǎn)，從而使所述紙相對于所述輥?zhàn)舆M(jìn)行輸送；和對所述紙進(jìn)行壓花加工，以形成第一組多個從所述紙的所述第一表面向內(nèi)朝著所述紙的所述第二表面延伸的所述壓花花紋；和第二組多個從所述紙的所述第二表面，向內(nèi)朝著所述紙的所述第一表面延伸的所述壓花花紋。
5.如權(quán)利要求4所述的壓花方法，其特征在于，每一個所述輥?zhàn)拥乃鐾怀霾糠衷谒鰞蓚€輥?zhàn)又g的所述輥隙處，與另一個所述輥?zhàn)拥膱A周接觸；并且其中，當(dāng)對所述紙進(jìn)行壓花加工時，所述第一組多個液化花紋和所述第二組多個液化花紋，彼此相互偏移一段距離，最好是所述壓花壓力至少為3000磅/平方英寸。
6.如權(quán)利要求4所述的壓花方法，其特征在于，每一個所述輥?zhàn)由系乃鐾怀霾糠值乃鲞h(yuǎn)端在所述輥隙處，與另一個所述輥?zhàn)由系乃鐾怀霾糠值乃鲞h(yuǎn)端接觸，所述第一組多個壓花花紋與所述第二組多個壓花花紋互相對齊；最好，所述兩個輥?zhàn)佑芍辽贋?000磅/平方英寸的壓力加載，使它們壓在一起。
7.一種具有兩個彼此相對的表面，即第一表面和第二表面的單層紙，所述紙經(jīng)過壓花加工，其壓花花紋從所述紙的一個所述表面向內(nèi)朝著所述紙的另一個所述表面延伸，因此，所述壓花花紋不會從所述紙的任一個所述表面向外伸出；最好，在所述紙上的所述壓花花紋包括一些貼了玻璃紙的區(qū)域，更優(yōu)選的是，所述紙具有從所述紙的所述第一表面向外伸出的多個圓丘，且進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述壓花花紋從所述紙的所述第二表面向內(nèi)朝著所述紙的所述第一表面延伸，最優(yōu)選的是，每一個所述壓花花紋的面積比每一個所述圓丘的面積大。
8.一種具有兩個彼此相對的表面，即第一表面和第二表面的單層紙，所述單層紙具有從所述第一表面和所述第二表面中的每一個表面向內(nèi)延伸的多個壓花花紋，所述紙沒有從任何一個所述表面向外延伸的壓花花紋，在所述多個壓花花紋中間的區(qū)域，相對來說是保持不壓花的。
9.如權(quán)利要求8所述的紙，其特征在于，所述多個壓花花紋是對齊的，從所述紙的所述第一表面向內(nèi)延伸的所述多個壓花花紋的位置，與從所述紙的所述第二表面向內(nèi)延伸的所述多個壓花花紋是相對應(yīng)的。
10.如權(quán)利要求8所述的紙，該紙的所述多個壓花花紋是彼此偏移的，其中，從所述紙的所述第一表面，向內(nèi)延伸的所述多個壓花花紋的位置，與從所述紙的所述第二表面向內(nèi)延伸的所述多個壓花花紋不相對應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于對單層紙進(jìn)行高壓壓花的方法,和利用這種方法生產(chǎn)的紙。該壓花方法需要兩個輥?zhàn)樱y輥?zhàn)?30)和砧座輥?zhàn)?32)。在輥隙處,該兩個輥?zhàn)釉谥辽贋?000磅/平方英寸的壓力下,被加載而壓在一起。在該輥隙中,該張單層紙被壓花加工。該紙的壓花花紋不會向外伸出超出該紙的厚度之外,而產(chǎn)生有任何超出該紙平面之外的變形。這些壓花花紋上一般可貼上玻璃紙。所得到的紙具有美學(xué)上令人愉快的外觀,不會由于壓花加工造成不適當(dāng)?shù)脑摷埖睦鞆?qiáng)度損失。
文檔編號B31F1/00GK1252756SQ98804410
公開日2000年5月10日 申請日期1998年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月23日
發(fā)明者凱文·B·麥克尼爾, 琳達(dá)·R·謝津格, 托馬斯·A·漢斯勒, 麗貝卡·A·米勒, 巴巴拉·A·路德維格 申請人:普羅克特和甘保爾公司