吸收性棉纸产品及其制造方法和设备

技术领域

本公开涉及一种吸收性棉纸产品，其包括纤维性结构的基本上连续片层的一个片层。本公开还涉及用于制造这种吸收性棉纸产品的方法和设备。

背景技术

棉纸幅材可以以几种方式制造。常规的造纸机已经为此目的使用了许多年，以便以相对低的成本制造这种常规的幅材。

常规的棉纸幅材工艺的一个示例是常规的干起皱工艺，其涉及在烘缸、所谓的扬克烘缸上借助于起皱刮刀而起皱。如果对棉纸质量的要求较低，也可以使用湿起绉。起绉的、最后干燥的原料棉纸，即所谓的基础棉纸，然后可用于进一步加工成用于棉纸产品的纸产品。

最近，已经开发了更先进的方法，诸如例如通气干燥(TAD)、先进棉纸模制系统(ATMOS)以及用于制造结构化棉纸幅材的类似方法。这些后面的方法的共同特征是它们导致比在常规造纸机上制造的幅材具有更低密度的更结构化的幅材。

TAD技术自1960年代以来就已经发展，并且是本领域技术人员公知的。其总体上涉及通过在结构化织物上模制纤维垫来开发棉纸的功能特性。这导致纤维垫形成结构化棉纸，由于空气穿过幅材同时在幅材仍在结构化织物上时干燥幅材，因此该结构化棉纸可获得高松厚度和吸收性。

ATMOS技术是由Voith开发的一种制造方法，并且其也是本领域技术人员所公知的。

结构化棉纸幅材，诸如例如TAD制造的棉纸幅材或ATMOS制造的棉纸幅材，典型地具有一个粗糙侧(罩侧)以及光滑和柔软侧(扬克侧)。对于常规的棉纸也是如此，但是程度较低。

尤其是在常规的棉纸幅材上，增加厚度和降低密度的通常方式是使幅材经受压花。

压花是将片材的形状从平坦的变成成形的，使得存在从表面的其余部分凸起和/或凹陷的区域，通常不会使材料破裂。因此，其构成先前平坦片材的变形，并且导致具有特定浮雕(relief)的片层。与其初始厚度相比，在压花之后，片层或多个片层的厚度增加。

压花可通过不同的方法执行，例如橡胶对钢压花(RS)、匹配的钢压花(MS)或精密批量压花(ABE)。

在压花过程中，幅材通常在两个辊之间通过，其中至少一个辊具有从其表面突出的一定数量的突起。取决于所使用的压花技术，另一个辊也可以设有突起，例如具有与第一辊的突起相对应的凹痕，或者设有弹性表面。

当幅材在辊之间通过时，在一些压花技术如橡胶对钢(RS)中，辊通过在幅材上施加压力而形成辊隙。通过调整压力，可以改变许多物理特性，例如纸厚(caliper)、柔软度、吸收性、物理完整性、抗掉毛性等。在这种调整中，也考虑了突出元件的设计。

在匹配的钢压花(MS)或精密批量压花(ABE)的情况下，在辊之间形成小的间隙，而不是辊隙。可以调节该间隙以产生所要求的纸厚水平。通过调整该间隙，可以改变许多物理特性，例如纸厚、柔软度、吸收性、物理完整性、抗掉毛性等。

压花的结果是，幅材将变形并且其厚度将增加。压花技术是本领域公知的，并且可使用突起和凹陷的许多变型以及它们的每表面单位的数量，从而导致在经压花的幅材上压花点的不同的每表面单位的数量。

通过压花，图案可以被施加到棉纸以满足装饰和/或功能目的。当使用超过30个突起/凹陷/cm

为了降低厚度(纸厚)并增加幅材的柔软度，众所周知的是使用一种称为压延的方法，其中幅材在大致光滑的两个辊之间通过。通常，一个辊是光滑钢辊，而另一个辊也是光滑钢辊或者是弹性材料、诸如例如橡胶的光滑辊。

在棉纸产品领域，特别是在类似手巾、手帕、厕纸、家庭用纸及类似产品领域中，对于提供满足其目的例如擦拭或清洁、具有令使用者愉悦的柔软且令人愉悦的表面、并且在原材料消耗、添加剂需求和/或复杂制造工艺方面经济和环境有利的产品，存在着持续的改进需求。

关于对具有柔软且令人愉悦的表面的产品的需求，使用者还希望表面的两侧应相似，即产品的两侧均显示出相同的柔软且令人愉悦的表面。该特性在本文中称为“两面性”，其中高的两面性表示使用者感知到棉纸产品的两侧的感觉之间大的差异，而低的两面性表示使用者没有感知到棉纸产品的两侧的感觉之间的任何差异或感知到非常小的差异。低两面性是本文所期望的，并且被理解为给予使用者棉纸的良好质量的感知。

由于如上示例出的那些纸幅材成形技术通常导致幅材的两个表面(扬克侧和罩侧)不同，因此这种需求通常通过形成包括至少两个幅材的多片层产品来满足，其中最外面的幅材定位成同一侧(通常为扬克侧)面向外。通常，幅材的具有较好感知柔软度的侧(扬克侧)定位成面向外。

发明内容

满足上述需求中的一个或更多的棉纸产品由根据权利要求1的棉纸产品提供。在第二方面，其由根据权利要求14的方法提供，并且在第三方面，由根据权利要求25的设备提供。

特别地，本公开涉及棉纸产品以及用于制造这种棉纸产品的方法和设备，该棉纸产品是一次性棉纸产品，例如手巾、手帕、厕纸、家庭用纸及类似物。

在本公开中，提出了一种棉纸产品，其可特别地由一个单片层组成，并且仍提供令人满意的感觉，被使用者感知为良好的质量。因此，本文中提出的棉纸产品的两侧均可适于向使用者显示出相同的柔软且令人愉悦的表面。

在第一方面，本公开涉及一种包括一个片层的吸收性棉纸产品，该片层是具有第一侧和第二侧的纤维性结构的基本上连续的片层，所述第一侧具有表面粗糙度算术平均高度Sa1，并且所述第二侧具有表面粗糙度算术平均高度Sa2。所述片层具有微压花结构，并且第一侧与第二侧的表面粗糙度算术平均高度之间的差异为7μm或更小(│Sa1-Sa2│≤7μm)，并且所述片层具有至少7.5cm

如本申请中提及的第一和第二片层的特性之间的任何差异被定义为差异的绝对值。因此，哪个侧表示片层第一侧以及哪个侧表示片层第二侧对于本公开是不相关的。

因此，吸收性棉纸产品包括一个片层，该片层将两侧的相对相似的表面粗糙度算术平均高度与对于吸收性棉纸产品令人满意的松厚度相结合。特别地，吸收性棉纸产品为使用者提供高质量的感知。

该片层具有微压花结构，该结构提供片层的两侧的所述相对相似的表面粗糙度算术平均高度。

特别地，由于该片层的低两面性和令人满意的松厚度，吸收性棉纸产品可以仅由这种单片层形成，与多片层产品相比，这提供了便利的制造工艺。

可选地，所述第一侧具有展开界面面积比Sdr1，并且所述第二侧具有展开界面面积比Sdr2，第一侧与第二侧的展开界面面积比之间的差异为2％或更小(│Sdr1-Sdr2│≤2％)。

可选地，所述片层具有18gsm至60gsm范围内、优选地25gsm至40gsm范围内的基重。

可选地，所述片层具有0.1mm至0.5mm的范围内、优选地0.2mm至0.35mm的范围内的厚度。

可选地，所述片层具有40N/m至120N/m的范围内、优选地50N/m至80N/m的范围内的CD湿强度。

可选地，所述片层具有至少7g/g、优选地至少9g/g的吸收容量。

可选地，所述片层具有具有至少30个点/cm

可选地，所述片层具有具有从30至80个点/cm

可选地，所述微压花结构是精确批量压花(ABE)结构。

可选地，所述微压花结构是匹配的钢压花结构。

可选地，所述片层是结构化棉纸片层。结构化棉纸片层是通过这样的工艺制造的片层：其传递比利用常规技术可能提供的更柔软和更有吸收性的基础片材(片层)。结构化棉纸片层的示例是TAD技术制造的片层或ATMOS技术制造的片层。

可选地，所述片层是TAD技术制造的层。即，该片层通过TAD技术制造。

可选地，所述片层是

可选地和最优选地，所述吸收性棉纸产品由所述片层组成。由于上述特性表明该片层具有感觉相对相似但仍足够松厚的两侧，因此该单片层非常适于形成吸收性棉纸产品而不需要额外的片层。在这种情况下，如上所述，该片层的第一和第二侧构成吸收性棉纸产品的第一和第二侧，所述第一和第二侧是吸收性棉纸产品的最外侧。

在第二方面，提供了一种制造吸收性棉纸产品的方法，该方法包括以下步骤：

-提供具有第一侧和第二侧的纤维性结构的一个基本上连续的片层，以及

-加工所述片层，使得所述第一侧获得最终表面粗糙度算术平均高度Sa1，并且所述第二侧获得最终表面粗糙度算术平均高度Sa2，其中第一侧与第二侧的最终表面粗糙度算术平均高度之间的差异为7μm或更小(│Sa1-Sa2│≤7μm)，并且所述片层获得至少7.5cm

此外，加工所述片层的所述步骤包括步骤：

-微压花所述片层。

如在引言中所述，微压花总体上被定义为具有至少30个点/cm

可选地，微压花所述片层的所述步骤包括具有从30至80个点/cm

可选地，微压花所述片层的所述步骤通过精确批量压花(ABE)来执行。

可选地，微压花所述片层的所述步骤通过匹配的钢压花来执行。

可选地，加工所述片层的所述步骤包括以下步骤：

-在微压花所述片层的所述步骤后续的压延所述片层。

压延可以是钢对钢压延或钢对橡胶压延。

可选地，执行微压花所述片层的所述步骤，使得所述第一侧获得中间表面粗糙度算术平均高度inSa1，并且所述第二侧获得中间表面粗糙度算术平均高度inSa2，以及

执行压延所述片层的所述步骤，使得所述第一侧获得所述最终表面粗糙度算术平均高度Sa1，并且所述第二侧获得所述最终表面粗糙度算术平均高度Sa2，其中中间表面粗糙度算术平均高度之间的差异小于或等于所述最终表面粗糙度算术平均高度之间的差异。

可以进行微压花以降低片层的两面性。然而，从手感的观点来看，微压花的片层可能仍然不够好，这就是为什么可能期望在微压花之后压延该片层的原因。

然而，当在微压花之后执行压延时，压延步骤可能增加第一侧与第二侧的表面粗糙度算术平均高度之间的差异，即压延步骤可能增加片层的两侧之间的差异。因此，为了实现期望的吸收性棉纸产品，可以执行微压花以达到第一侧与第二侧的中间表面粗糙度算术平均高度之间的差异小于最终片层的第一侧与第二侧之间的期望差异。

可选地，执行微压花所述层的所述步骤，使得所述第一侧获得中间展开界面面积比inSdr1，并且所述第二侧获得中间展开界面面积比inSdr2，以及执行压延所述片层的所述后续步骤，使得所述第一侧获得最终展开界面面积比Sdr1，并且所述第二侧获得最终展开界面面积比Sdr2，并且其中中间展开界面面积比之间的差异小于或等于所述最终展开界面面积比之间的差异。

可选地，加工所述片层的所述步骤包括加工所述片层，使得所述第一侧获得最终展开界面面积比Sdr1，并且所述第二侧获得最终展开界面面积比Sdr2，并且第一侧与第二侧的展开界面面积比之间的差异为2％或更小(│Sdr1-Sdr2│≤2％)。

可选地，提供纤维性结构的基本上连续的片层的所述步骤包括提供由结构化棉纸技术、优选地TAD技术或替代地由ATMOS技术制造的片层。总体上，提供片层的所述步骤可以包括提供显示出相对高的两面性的片层。

可选地，所述方法包括将所述片层转换成由所述片层组成的产品的步骤。为此，该方法可以包括形成卷或堆、穿孔或将所述片层切割成成品。

可选地，所述方法包括形成结合了如上文关于产品所说明的任何选项的产品。特别地，可以执行加工所述片层的步骤以获得单独或组合地具有任何特性的片层，如在吸收性棉纸产品的上述说明中对该片层所阐述的。

除了上述内容，产品/方法可以包括附加的压花图案/形成附加的压花图案，例如具有或不具有彩色印刷的装饰性压花。

除了微压花结构之外，在片层中另外提供的压花图案可能影响片层的表面粗糙度。

为了确定如上所述的表面粗糙度参数，应当在片层的不含任何这种附加压花图案的区域上进行测量，使得该测量反映出片层的具有所述微压花结构的区域的表面粗糙度参数。

总体上不希望除了微压花结构之外的压花图案显著地影响片层的总体感知的柔软度。因此，建议任何这样的附加压花图案应占据层片的总表面积的少于15％，优选地少于10％、最优选地少于5％。可替代地，片层可以不含这种附加压花图案。

除了在任何附加压花图案的位置处之外，微压花结构可有利地施加在片层的整个表面之上。因此，微压花结构可有利地在片层的总表面积的大于85％、优选地大于90％、最优选地大于95％之上延伸。可替代地，微压花结构可以在片层的大致上整体区域之上延伸。

在第三方面，本公开涉及一种用于执行如上所述的方法的设备，所述设备包括压花站和压延站。

可选地，压花站可以是匹配的钢(MS)压花站。

可选地，压花站可以是精确批量压花(ABE)站。

可选地，所述压花站和所述压延站相互适配以便执行如上所述的方法。

可选地，该设备进一步包括用于将所述片层形成为产品的产品形成站。这种产品形成站可以包括切割站、穿孔站、折叠站和/或卷绕站等。

本文中公开的产品和方法的进一步定义、选择和优点公开于以下描述中。

附图说明

下面参考附图对示例产品、方法和设备进行更详细的描述，在附图中：

图1是如本文中公开的产品的变型的示意图；

图2是如本文中公开的方法的变型的流程图；

图3是如本文中公开的设备的变型的示意图。

具体实施方式

贯穿本申请，所使用的参数定义如下：

Sa是Ra(行的算术平均高度)到表面的延伸。其将每个点的高度与表面的算术平均值相比的差表达为绝对值。该参数总体上用于评估表面粗糙度。

Sdr(展开界面面积比)

Sdr参数是“真实”展开表面的面积与“投影”表面的面积之间的比率。

完全平坦表面的Sdr为0。

Sa和Sdr由ISO25178使用非接触型方法定义。

通过由合议成员进行的评估来确定合议柔软度。合议组员根据柔软度(手感)对产品进行评级。因此，柔软度合议值是能够在测试的样品之间进行比较的比较值，而不是绝对参数。产品/棉纸基础片材评级越柔软，则该值将越高。

每个样品由一个产品、即多片层棉纸产品构成。因此，样品的尺寸是最终产品的尺寸。将样品在受控区域中在23℃和50％相对湿度下调理最少2小时。

由十个合议组员对不同的样品进行舒适性评级，并且通过合议组员确定每个产品的平均舒适性评级。样品在合议组员前面以MD放置。因此，柔软度合议值是测试内的比较值，并且指示产品的感知到的柔软度。

为了本申请的目的，在同一表中给出的柔软度合议值是可比较的，并且指示所测试产品的感知到的相对柔软度。评级的值越高，产品越舒适。

对于本公开的吸收性棉纸产品，提出了一种吸收性棉纸产品，其可优选地由一个单片层组成，并且仍允许产品的两侧均向使用者显示出相同的柔软且令人愉悦的表面。

图1示意性地示出吸收性棉纸产品的变型，该吸收性棉纸产品由一个单片层10组成，所述片层是纤维性结构的基本上连续的片层。片层10具有第一侧1和第二侧2，所述第一侧1具有表面粗糙度算术平均高度Sa1，并且所述第二侧2具有表面粗糙度算术平均高度Sa2。

此外，第一侧1与第二侧2的表面粗糙度算术平均高度之间的差异为7μm或更小(│Sa1-Sa2│≤7μm)，并且所述片层的松厚度为7.5cm

可选地，吸收性棉纸产品单独或组合地呈现出如本申请的发明内容部分中阐述的任何特征。

例如，有利地，片层10的所述第一侧1可具有展开界面面积比(Sdr1)并且片层10的所述第二侧2可具有展开界面面积比(Sdr2)，并且第一侧与第二侧的展开界面面积比之间的差异为2％或更小(│Sdr1-Sdr2│≤2％)。

此外，片层10可有利地呈现出18至60gsm范围内的基重、0.1至0.5mm范围内的厚度、40至120N/m范围内的CD湿强度和/或大于7g/g的吸收容量。

可选地且优选地，片层(10)可具有具有30至80个点/cm

图2示意性地示出本文中提出的方法，该方法可用于提供例如图1中所例示的产品。

因此，该方法是制造吸收性棉纸产品的方法，包括以下步骤：

-S10：提供具有第一侧和第二侧的一个纤维性结构的基本上连续的片层，以及

-S20：加工所述片层，使得所述第一侧获得表面粗糙度算术平均高度Sa1，并且所述第二侧获得表面粗糙度算术平均高度Sa2，其中第一侧与第二侧的表面粗糙度算术平均高度之间的差异为7μm或更小(│Sa1-Sa2│≤7μm)，并且所述片层的松厚度为至少7.5cm

根据一个示例变型，最初提供的并且要如上所述进行加工的片层是由TAD造纸机制造的结构化棉纸。TAD造纸工艺是公知的，并且产生具有相对低密度但仍是两个不同侧的结构化棉纸幅材，两个不同侧为相对粗糙的罩侧和相对光滑且柔软的扬克侧。因此，在该方法的第一步中提供的TAD片层具有相对高的两面性，并且会总体上不满足以上对所期望的棉纸产品阐述的要求，尤其是关于触摸柔软度。

在另一示例变型中，基础片层替代地为由ATMOS造纸机制造的结构化棉纸。该类型的结构棉纸总体上也具有相对高的两面性。

另外，加工所述片层的所述步骤S20包括微压花所述片层的步骤S21。

以上阐述的微压花是指压花辊为片层提供至少30个压花点每cm

可选地，微压花可以通过MS压花或ABE压花来执行。通过相对于结构化棉纸片层的厚度来调节这些压花技术中的辊之间的间隙，可以实现第一侧与第二侧之间的两面性的惊人有效的降低。换句话说，对于所讨论的特定基础片层，可以调节压花图案和压花间隙以便减小第一侧与第二侧的表面粗糙度算术平均高度之间的差异。

在某些情况下，单独的微压花足以加工基础片层，以便达到两个片层的最终表面粗糙度算术平均高度之间期望的差异以及期望的松厚度。

然而，即使在微压花之后的片层可能显示出令人满意的两面性，其仍可能向使用者提供粗糙的手感。

可选地，该方法包括在所述微压花步骤S21之后执行的压延步骤S22。压延步骤S22可用来实现片层的最终期望厚度并改进柔软度。压延可以在两个光滑金属辊之间进行，或者可替代地在一个金属辊与一个橡胶辊之间进行。

微压花步骤总体上将增加片层的厚度，并降低两面性。相比之下，压延步骤将减小片层的厚度，并改进柔软度感知。

仅作为示例，下面将描述用于制造本文中提出的产品的变型的本文中提出的方法的变型。参考下表1。

表1：

在各示例中，所制造和评估的吸收性棉纸产品仅包括一个单片层。因此，表1中列出的单片层的特性也是对应的吸收性棉纸产品的特性。

在第一示例中，起始点是TAD片层的片层(基础片材)，其具有0.41mm的厚度，并且第一侧与第二侧的表面粗糙度算术平均高度之间的差异为约15μm。当由柔软度合议组评估时，该片层的合议柔软度评级为1.4，在这种情况下该值表示对于吸收性棉纸产品不令人满意的柔软度。(参见表1中的第1行)

在第二示例中，相同的基础片材被压延。这导致第一侧与第二侧的表面粗糙度算术平均高度之间的差异下降至仅0.6μm。然而，与未压延的基础片材相比，压延的基础片材的合议柔软度评级仅略微提高至1.6(参见表1中的第2行)。

在第三示例中，相同的初始基础片材由ABE进行微压花。这导致第一侧与第二侧的表面粗糙度算术平均高度之间的差异变为1.8μm。当与基础片材相比时，微压花的基础片材的合议柔软度评级略微降低，降低至1.2的评级(参见表1中的第3行)

在第四示例中，相同的初始基础片材首先被微压花(如表1的第3行)，然后进行压延。当与仅被微压花的片层相比时，第一侧与第二侧的表面粗糙度算术平均高度之间的差异增加，所述差异为5.9μm。如本申请中提出的，该差异仍在7μm或更小的范围内，表明令人满意的低两面性。值得注意的是，微压花和压延的基础片材的合议柔软度评级提高至2.4，在这种情况下这表明对于吸收性棉纸产品实现了令人满意的柔软度(参见表1中的第4行)。

鉴于上述示例，可以看出借助于微压花降低片层的两面性如何能够实现具有有利特性的产品，尤其是当涉及柔软度时。特别地，其能够生产包括一个片层的吸收性棉纸产品，该片层被微压花和压延，并且该片层如本文中提出的那样显示出低的两面性。因为这种片层可以(如上述实施例证实的)显示出有利的触摸柔软度与所述低两面性相结合，意味着这种片层特别适合于形成仅由这种片层组成的吸收性棉纸产品。

鉴于上述示例，应理解，本领域技术人员可使用微压花步骤和压延步骤来详细制定，以便实现如本文中提出的并且具有所期望的各种其它特征的产品。

例如，可选地，执行微压花所述片层的所述步骤S21，使得所述第一侧获得中间表面粗糙度算术平均高度inSa1，并且所述第二侧获得中间表面粗糙度算术平均高度inSa2，以及执行压延所述片层的所述步骤S22，使得所述第一侧获得所述最终表面粗糙度算术平均高度Sa1，并且所述第二侧获得所述最终表面粗糙度算术平均高度Sa2，其中中间表面粗糙度算术平均高度之间的差异(│inSa1-inSa2│)小于或等于最终表面粗糙度算术平均高度之间的所述差异(│Sa1-Sa2│)。换句话说，尽管与仅被微压花的片层相比，压延步骤可能增加两面性，但本领域的技术人员可以调整制造方法，以仍然实现最终产品落入本文中提出的范围内。

关于片层的第一侧与第二侧的表面粗糙度算术平均高度值之间的差异的上述推理类似地可适用于第一和第二片层的展开界面面积比之间的中间和最终差异，该最终差异优选为2％或更小(│Sdr1-Sdr2│≤2％)。

加工所述片层的步骤S20可以进一步包括加工该片层以便获得如在本申请的发明内容部分中阐述的产品的任何特征。

此外，该方法可以包括将所述片层10转换成产品的步骤S30，优选地包括将所述片层形成为由所述片层10组成的产品的步骤。该步骤可以涉及例如切割、穿孔、折叠或卷绕所述片层10。

图3示意性地示出用于执行如本文中公开的方法/制造如本文中公开的产品的设备，所述设备100包括压花站110和压延站120。

压花站110和/或压延站120可以可选地适于执行如本申请中描述的方法的任何步骤。

可选地，该设备可以包括用于将所述片层形成为最终产品的形成站130。为此，成形站130可以包括一个或更多站，例如切割、穿孔、折叠或卷绕站。

本领域技术人员将可设想本文中公开的产品、方法和设备的许多变型和选择。

例如，除了微压花之外，产品还可以包括压花，这种压花可以与彩色印刷一起制成。