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具有高卡尺厚度、低密度、吸收性层的多层薄纸
    【发明领域】

    本发明涉及薄纸产品，更具体地说涉及具有高卡尺厚度(caliper)、低密度、吸收性内层的薄纸产品。

    【发明背景】

    纤维素类纤维结构体如纸幅是所属技术领域中技术人员熟知的。此类纸幅能用于擦面纸，手纸，纸巾，和餐巾，它们各自在目前广泛使用。如果这些产品发挥它们的预期作用并获得广泛认可，则纤维结构应该显示出就吸收性、膨松度、强度和柔软度而言的合适性质。

    另外，还希望使得这类纸幅有更大的能力阻止在使用过程中某些流体流经该纸幅。例如，对于擦面纸，希望它在打喷嚏、咳嗽、流鼻涕等场合能够阻止体液的通过。这些体液带来健康危害，这归因于细菌、致病菌或其它病原体的存在。一旦被粘液、唾液或体液的其它液滴携带的病原体通过擦面纸，它们保留在使用者的手上，从而为致病菌和可能的疾病提供传递的方式。病原体从一个人转移到另一个人身上已知在手与手接触时频繁发生。此外，看来好像对许多病毒性疾病包括普通感冒的唯一防御措施是它们蔓延的制止。

    为了防止流体在使用过程中流经薄纸，用户采取各种补偿措施。例如，许多用户已经知道在使用之前将薄纸对半折叠或一次选择几片薄纸，为的是增强吸收性和强度，以及提供改进的阻隔作用以防止流体润湿他们的手。这样的实践能够足以防止在使用过程中手被润湿，然而，它们大大增加了产品消费量。

    为了防止致病菌、细菌及其它病原体的扩散，已经进行了尝试以在薄纸产品中提供阻隔层。例如，一层或多层的薄纸可以用为截留和夹含流体液滴而设计的物质进行处理。然而，此类物质不会构成阻止流体(尤其能够容易“穿透”薄页纸的小液滴，或能够快速地贯穿式吸收的液体)通过的完全屏障。所以，经过处理的薄纸不能阻止使用者的手被污染。

    提供有效阻隔层的其它尝试包括在擦面纸的各层之间夹含一层或多层防水易挠性塑料。例如，授权于Beck的US专利5,196,244教导了在薄纸的层间引入的并通过压花来固定就位的非常薄、易挠性材料(例如聚乙烯)。然而，塑料膜能够减少柔软性和在使用中增加薄纸的噪音。另外，出于安全方面的原因(例如，防止偶然的窒息)，重要的是薄纸在一定程度上保留空气或蒸汽可透性。

    授权于Lloyd等人的US专利No.4,885,202教导了在两外薄纸层之间紧密整体热粘结的熔喷法纤维用于增加湿强度的用途。然而，所需的热粘结能够增加劲度，不利地影响薄纸产品的褶皱和柔软性，以及增加生产成本。

    在一次性吸收性绷带领域中已经进行了尝试来提供吸收性绒毛结构，它可分配所吸收的流体，用作分配剂等。一次性吸收性绷带典型地包括婴儿尿布，成人尿失禁用品和卫生巾，它们接受体液的反复和重役填充。现有技术中的一个此类尝试是共同转让的US专利No.4,141,772(1979年2月27日公告)和4,217,078(1980年8月12日公告)，两者都授权给Buell并引入本文供参考。Buell’772和Buell’078教导了包括5层层压材料的气流成网式纸幅，该层压件具有2个气流铺模层，2个薄纸层，和中心增强层。此类结构，尽管适合于吸收性绷带和分配流体，但对于本发明不可行。Buell结构显示了被增强层分隔开的两个边界分明的气流铺模层。这一排列结构，尽管适合于一次性吸收性绷带，但得到的产品太厚和太僵硬，无法用作擦面纸或浴用薄纸等。此外，擦面纸的用途是捕获和阻止体液的蔓延—而不是将此类体液分配在整个产品中以容纳后续的填充。

    因此，希望提供一种薄纸产品，该产品提供足够的吸收、柔软度和手保护作用，而不需要消费者采取补偿措施。

    发明概述

    这里公开了包括两个纤维素外层和一个内层的薄纸产品。该内层能够由被动粘结(passively bonded)或主动粘结(actively bondedc)的亲水性纤维组成，所述纤维形成了高的卡尺厚度、低密度吸收性层。被动粘结的亲水性纤维能够包括天然纤维如棉花和空气吹制的纸浆或合成纤维。主动粘结的亲水性纤维能够包括湿铺纤维素或合成无纺布。该内层能够具有约0.010英寸到约0.030英寸的卡尺厚度和低于约0.11g/cm³的表观密度。

    该薄纸产品能够具有约0.026英寸到约0.044英寸的总卡尺厚度，约15g/g到约30g/g的吸收性，20％到99％的压缩性，和约30％到约99％的百分回弹率。

    附图简述

    图1是根据本发明的具有液体不渗透的、透气的阻隔层的纸幅的横断面视图。

    图2是用于制造根据本发明的具有阻隔层的液体不渗透、透气性纸幅的装置的示意性侧视图。

    图3是本发明的纸幅的供选择的实例地平面视图，在剖面上部分示出，显示了沿至少两个边缘的胶合。

    图4是弯曲劲度试验用的典型输出的曲线图。

    图5是图4中弯曲劲度输出的线性回归分析。

    本发明的详细说明

    定义

    本文中使用的下列术语具有以下定义：

    纸张定量(basis weight)是以lbs/3000 ft²(克/平方米)报道的纸样品的单位面积的重量。

    卡尺厚度是如下文所述测量的样品的宏观厚度。

    表观密度是样品的纸张定量除以卡尺厚度，其中引入合适的单位换算。这里使用的表观密度的单位为克/立方厘米(g/cm³)。

    加工方向(指定为MD)是与纤维结构流过该产品制造设备的方向平行的方向。

    横向(指定为CD)是在薄纸产品的同一平面内垂直于加工方向的方向。

    吸收性是材料利用包括毛细管、渗透、溶剂或化学作用在内的各种方式吸取流体并保留该流体的能力。

    柔软性是在给定的载荷下没有破损以及样品本身回到或没有回到它原来形状的变形的量度。

    纤维是细长物体，它的长轴与两个正交轴相比非常的长并具有至少4/1，优选至少10/1的长径比。

    亲水性是指材料具有亲和力，可以吸引或吸收水。

    “纸幅”或“纤维素纸幅”是指本发明的纸幅，它包括含有被动粘结的亲水性纤维的至少一个组分层。例如，本发明的纸幅包括在纤维素纸层之间的被动粘结的亲水性纤维。

    术语“层”是指各纸幅组分与其它层以基本上毗邻贴合、面对面关系并置，形成了本发明的多层纸幅。也可以想到，单个纸幅组分能够例如通过本身折叠有效地形成两“层”。所以，纤维素层本身折叠，在两折叠的部分之间插入被动粘结、亲水性的纤维素的层可有效地形成本发明的三层纸幅。同样地，组分层本身折叠，但没有在折叠部分之间插入任何附加的层，可有效地形成两层纸幅。

    术语“液体”主要指体液，如水，粘液，唾液，血液和其它体液，但是也可以包括其它液体。“液体”是指液态流体，与气态或蒸汽态流体相反。某些体液如粘液具有非常高的粘度，但对于本发明的目的来说仍然认为它是液体。

    在有关纤维和纤维之间的结合键时所使用的“被动粘结”是指，在没有一些外来媒介如氢分子键或粘合键存在下的粘结关系，当受外力作用时允许纤维相对于另一个滑动。根据这一定义，包括被动粘结的纤维的层的拉伸强度典型地低于约130g。被动粘结一般是非常轻微的，并代表了材料一旦彼此接触放置后保持接触的自然亲合力。例如，被动粘结归因于固有的静电荷或内聚力。被动粘结还可以是指当两层材料彼此接触，使得材料以内聚方式贴合到另一个上时所存在的粘结作用。

    在有关纤维到纤维之间的结合键时所使用的“主动粘结”是指，使用试剂如粘合剂或胶乳，利用外来媒介如氢键或粘合剂键来实现的粘结关系。根据这一定义，包括主动粘结的纤维的层的拉伸强度典型地大于约130g。当牵涉到层间粘结时主动粘结也可以包括粘合剂键以及热或超声粘结，压花，针缝(绣)和其它机械接合方式。

    参见图1，本发明包括薄纸产品10，它在一个优选实施方案中是擦面纸。薄纸产品10包括设置在至少两个外层纤维素纸幅30之间并与两外层毗邻贴合的至少一个高的卡尺厚度、低密度、吸收性内层20。高的卡尺厚度、低密度、吸收性内层20能够包括被动粘结或主动粘结的亲水性纤维。被动粘结的亲水性纤维能够包括天然纤维如棉花和空气吹制的纸浆以及由用表面活性剂处理以获得亲水性的聚乙烯和聚丙烯组成的双组分合成纤维。主动粘结的纤维能够包括湿铺纤维素或合成无纺布。

    所述的实施方案包括三层，这样一个实施方案不是限制性的。在实践中，希望形成多层薄纸产品，它包括在纤维素纸幅之间并置和毗邻贴合的高卡尺厚度、低密度、吸收性层的各种组合。这样的不同组合也被考虑在内并认为在本发明的范围内。

    本发明的益处包括提供一种具有经由内层吸收的能力的薄纸产品，使得消费者在使用产品时不会遇到手润湿的情况并且不需要补偿措施如折叠或使用多层薄纸。结果，本发明的薄纸产品能够以较小的尺寸提供，同时提供了标准全尺寸制品的使用性能。例如，作为擦面纸，该标准制品尺寸是大约72.6英寸²。本发明的薄纸产品的尺寸是在约15英寸²的下限或约40英寸²的下限到约200英寸²的上限或约60英寸²的上限。在一个实施方案中，该薄纸产品的尺寸是大约49.5英寸²。

    本发明的益处不局限于擦面纸实施方案。例如，浴用薄纸，通常称为卫生纸，也可从高卡尺厚度、低密度、吸收性内层的属性受益。软、柔性、吸收性浴用薄纸能够避免在使用中或在使用之后润湿手指或手的不愉快经历。而且，本发明的纸幅可用作纸巾，餐巾等。

    薄纸产品10可作为一张纸制备以用作擦面纸、餐巾、纸巾或浴用薄纸，这取决于用于纤维素纸幅的纸张的类型。许多纸幅10也可提供在卷筒上，具有齿孔以确定各个纸幅段，其中每一段可抽取来使用，就象通常用于浴用薄纸(例如，卫生纸)的那样。如果作为浴用薄纸来制备，卷筒分配是优选的使用方法，而且纸，如在商业上成功的CHARMIN牌薄页纸中见到的，能够用作纤维素纸层。然而，在一个优选实施方案中，许多纸幅10能够裁切、折叠和任选被插入到适合于从容器如盒子或管中抽取的一叠擦面纸中。在这一实施方案中，纸，例如在商业上成功的PUFFS牌擦面纸中见到的，能够用作该纤维素纸层。CHARMIN薄页纸和PUFFS擦面纸两者都由本申请人俄亥俄州辛辛那提市的美国宝洁公司(TheProcter & Gamble Co.)销售。

    纤维素纸幅

    纤维素纸幅30可以是主要由纤维素类造纸纤维组成的皱纸幅。纸幅能够具有一个纸张定量范围，其中该范围的下限是约10克/平方米(gsm或g/m²)/每层，约13g/m²/每层，或约15g/m²/每层。纸张定量范围的上限能够是约100g/m²/层，约40g/m²/层，或约25g/m²/层。该纤维素纸幅30能够适合用作擦面纸或高级擦面纸的绉、无绉或湿微缩的薄纸幅。通常，使用等同的纸幅30，即在纸张定量、厚度、组成和其它性质上基本上等同的纸幅。然而，可以想到，通过使用具有不同性质的纸幅来获得某些益处。例如，组分纸幅30可以在纸张定量、厚度、组成或其它性质上不同，只要纸幅的一侧具有较光滑的表面，和一侧具有较粗糙的表面。

    本发明的纤维素纸幅30可通过在生产用于擦面纸、手纸、纸巾或餐巾中的薄页纸的现有技术领域中已知的普通方法来制造。然而，本发明的纤维素纸幅30能够通过使用有图案的造纸用树脂带束(patternedresinous papermaking belt)，由风干方法来制造。有图案的造纸用树脂带束能够包括两个主要组分：骨架和增强结构。该骨架能够包括固化聚合物感光树脂。

    有图案的造纸用树脂带束的一个表面接触在其上携带的纤维素纸幅30的一个表面，例如第一表面31。在造纸过程中，有图案的造纸用树脂带束的这一表面可以将与骨架的图案对应的图案印在纤维素纸幅30的第一表面31上。

    适合于制造本发明的优选实施方案产品的有图案的造纸用树脂带束能够根据共同转让的下列US专利中的任何一个来制造：4,514,345，1985年4月30日公告，Johnson等人；4,528,239，1985年7月9日公告，Trokhan；5,098,522，1992年3月24日公告；5,260,171，1993年11月9日公告，Smurkoski等人；5,275,700，1994年1月4日公告，Trokhan；5,328,565，1994年7月12日公告，Rasch等人；5,334,289，1994年8月2日公告，Trokhan等人；5,431,786，1995年7月11日，Rasch等人；5,496,624，1996年3月5日公告，Stelljes，Jr.等人；5,500,277，1996年3月19日，Trokhan等人；5,514,523，1996年5月7日公告，Trokhan等人；5,554,467，1996年9月10日公告，Trokhan等人；5,566,724，1996年10月22日，Trokhan等人；5,624,790，1997年4月29日，Trokhan等人；和5,628,876，1997年5月13日，Ayers等人；它们的公开内容被引入本文供参考。

    本发明的纤维素纸幅30能够具有两个主要的区域。第一个区域包括压印区域，它是贴靠在有图案的造纸用树脂带束的骨架上压印的。压印区域优选包括基本上连续的网络。纤维素纸幅30的第一个区域的连续网络是在有图案的造纸用树脂带束的基本连续骨架上形成的并且一般在几何结构上与其对应和在造纸过程中位置与其非常接近地布置。

    纤维素纸幅30的第二区域能够包括许多散布在压印网络区域上的圆丘。该圆丘通常在几何结构上，和在造纸过程中在位置上，对应于有图案的造纸用树脂带束中的挠曲槽道。通过在造纸过程中与挠曲槽道保持一致，该圆丘从纸的基本上连续的网络区域中向外伸出。通过在造纸过程中与挠曲槽道保持顺应一致，在圆丘中的纤维是在面对骨架的表面的纸和面对增强结构的表面的纸之间在Z轴方向上挠曲。优选这些圆丘是离散的。

    根据本发明的纤维素纸幅30可以根据共同转让的US专利当中的任何一个来制造：4,529,480，1985年7月16日，Trokhan；4,637,859，1987年1月20日，Trokhan；5,364,504，1994年11月15日，Smurkoski等人；和5,529,664，1996年6月25日，Trokhan等人。该纤维素纸幅可具有所添加的某些洗剂或润肤剂，例如根据共同转让的下列US专利中任何一个：4,481,243，1984年11月6日公告，Allen；和4,513,051，1985年4月23日，Lavash。所有上述专利的公开内容被引入本文供参考。

    如果需要，该纤维素纸幅30可以进行干燥和在没有图案骨架的彻底风干带束上形成的。此类纤维素纸幅30可具有离散的、高密度的区域和基本上连续的低密度网络。在干燥过程中或干燥之后，该纤维素纸幅30可以接受不同的真空处理以提高它的卡尺厚度和使所选区域脱敏(desensify)。此类纸，和相关的带束，可以根据下面专利来制造：3,301,746，1967年1月31日，Sanford等人；3,905,863，1975年9月16日，Ayers；3,974,025，1976年8月10日，Ayers；4,191,609，1980年3月4日，Trokhan；4,239,065，1980年12月16日，Trokhan；5,366,785，1994年11月22日，Sawdai；和5,520,778，1996年5月28日，Sawdai，它们的公开内容被引入本文供参考。

    该增强结构可以是毡片，也称作压毡，它在没有彻底风干的情况下用于普通的造纸中。按照在以下这些共同转让的US专利中的教导那样，有图案的造纸用树脂带束的骨架可以应用于毡片增强结构：5,556,509，1996年9月17日，Trokhan等人；5,580,423，1996年12月3日，Ampulski等人；5,609,725，1997年3月11日，Phan；5,629,052，1997年5月13日，Trokhan等人；5,637,194，1997年6月10日，Ampulski等人和5,674,663，1997年10月7日，McFarland等人，它们的公开内容被引入本文供参考。

    本发明的纤维素纸幅30任选透视收缩(foreshorten)，这是现有技术中已知的。透视收缩能够通过从刚性表面上和优选从圆筒上起皱该纤维素纸幅30来实现。杨氏(Yankee)干燥鼓一般用于这一目的。起皱是用现有技术中熟知的刮刀来实现的。起皱可以根据共同转让的US专利4,919,756(1992年4月24日，Sawdai)来实现，它的公开内容引入本文供参考。此外或另外，透视收缩可以按照在共同转让的US专利4,440,597(1984年4月3日，Wells等人)中的教导，经由湿微缩方法来实现，它的公开内容被引入本文供参考。

    高卡尺厚度、低密度、吸收性内层

    除了简单地防止空气中飘扬的流体液滴的扩散以外，本发明的纸幅同样可用于在与打喷嚏、流鼻涕等有关的动作中保持使用者的手呈干燥状态。例如，打喷嚏或流鼻涕后擦拭和清洗能够常常让使用者的手指或手呈湿态。结果，使用者常常将单张薄纸对半折叠或一次使用几个薄纸，为的是防止被润湿。本发明的高卡尺厚度、低密度、吸收性内层能够防止使用者经历这样不希望有的润湿，无需折叠或一次使用多个薄纸。高的卡尺厚度、低密度、吸收性内层20能够包括被动粘结或主动粘结的亲水性纤维。

    被动粘结的亲水性纤维包括被制成了无纺纸幅的棉絮，使得它能够作为卷料用于造纸过程。另外，被动粘结的亲水性纤维能够包括天然纤维如棉纤维或空气吹制的纸浆或合成纤维例如由用表面活性剂处理以提供亲水性的聚乙烯和聚丙烯组成的双组分纤维。此类天然或合成纤维能够利用气流成形方法被引入到纤维素外层之间。在气流成形过程中，第一纸幅被铺在透气的成型线网上。该成型线网和纸幅通过真空段，在该段中干燥棉花或纸浆纤维被输送到流动空气系统中并在第一纸幅上抽真空。该成型线网，第一纸幅，和干燥纤维层离开真空段，然后用第二纸幅覆盖。

    主动粘结的亲水性纤维能够包括湿铺纤维素纸幅和无纺布。提供高卡尺厚度、低密度、吸收性内层的湿铺纤维素纸幅能够通过使用有图案的造纸用树脂带束，由前面所述的彻底风干方法来制造。提供高卡尺厚度、低密度、吸收性内层的湿铺纸幅能够包括单张或多张叠层的纤维素结构，每一叠层具有三个或更多个可识别的区域，这些区域在强度性质(intensive properties)上彼此不同，正如在US专利No.5,843,279(1998年12月1日，Phan等人)中所教导，它被引入本文供参考。用于识别和区别纤维结构的不同区域的强度性质是纸张定量，厚度，密度和伸出的平均孔径。

    当高卡尺厚度、低密度、吸收性内层20包括棉絮、纤维素纸幅或无纺布时，该内层20能够利用在图2中所示的合并装置200加工成薄纸产品10。在其中所示的构型中，纤维素纸幅30能够从卷筒230上牵引出来，而高卡尺厚度、低密度、吸收性内层20能够从卷筒240上牵引出来。该内层20和纤维素纸幅层30能够通过牵引通过该压合辊250被合并成本发明的纸幅10，该压合辊让各组分层紧密接触，并可以压缩该组分层，在它们之间获得被动粘结。

    多层薄纸产品

    本发明的多层薄纸产品的纤维素外层能够通过将该纤维素外层被动或主动粘结于内部的高卡尺厚度、低密度内层的相对侧上来形成。被动粘结在各层之间提供相对小的粘合强度，将各层保持在一起以供正常使用。当用作折叠和堆叠的薄纸以及芯缠绕织物时，本发明的薄纸产品10显示出足够的层与层间粘结强度，以防止各层的无意脱粘结。不想受理论的束缚，可以相信，各层之间的被动粘结归因于在材料中存在的静电荷，并由于在各层组分中的其它因素例如相对湿度水平而多少有些变化。同时，由于内层20的露出纤维与纤维素纸幅30的接触纤维的机械结合而存在轻微的主动粘结。该机械结合可以类似于“钩和套环”紧固件，其中粘结关系通过组成组分的阴阳段的咬合来得到增强。

    本发明的薄纸产品10的各层能够通过以上所公开的方法，参考图2中所示的装置，进行被动粘结。然而，如果需要，可以设想将一定量的粘合剂或其它主动粘结物质加入以便为各组分层的各个部分提供附加的粘合作用。例如，针缝，压花，或其它热或机械结合手段可用来在纸幅30的一些边缘或全部边缘上将纸幅30主动粘结，从而为组分层的所不希望的层离提供增加的阻力。

    接合也可通过在US专利No.4,919,738(1990年4月24日，Ball等人)中公开的超声波粘结或自生粘结或在现有技术中已知的其它粘结方法来实现。例如，如果该内层或这些内层的边缘与外纸层的边缘是同向延伸的，则粘合剂键不提供主动粘结，这取决于所使用的粘合剂，和内层的表面能特性。在这种情况下，机械结合是更希望的，例如在多层纸幅的形成之后在机械结合站上进行机械结合。图2显示了机械结合站270，它可以是压花辊，超声波装置，针缝装置或其它非粘合剂粘结方法。

    如图3中所示，本发明的薄纸产品10可由两个纤维素外层30和包括如以上所公开的棉絮、棉纤维或空气吹制纸浆的高卡尺厚度、低密度、吸收性内层20组成，其中该内层具有比纤维素外层的宽度尺寸W2更小的宽度尺寸W1。通过在两外层之间放置具有较小宽度尺寸W1的内层，两纤维素外层可以在粘结区域25的边缘结合，如利用粘合剂的涂条。接合或粘结，可通过粘合剂的连续涂条，粘合剂的非连续涂条如粘合剂涂敷点，或按照共同转让的US专利No.5,143,776(授权于Givens)的教导来实现，该专利的公开内容被引入本文供参考。在一个实施方案中，粘合剂能够通过印涂机260沿着加工方向上两相对纵向边缘施涂粘合剂，如图2中所示。印涂机260可以是辊涂机，如凹印辊，它可以是喷涂器，或现有技术中已知的其它粘合剂施涂器。

    另外，高卡尺厚度、低密度吸收性内层可具有比两外层更小的表面积，使得两外层沿着构成包围该内层的圆周的边缘结合。目前，该周边能够占据薄纸产品的整个表面积的30％以下；优选该周边能够占据总表面积的20％以下；和更优选该周边能够占据总表面积的10％以下。

    尽管图3说明了高卡尺厚度、低密度、吸收性内层具有比外层更小的宽度尺寸，但是应该理解的是，其它二维构型是可能的，唯一的限制条件是外层在某些部分，如一个或多个边缘上结合。为了加工经济性，可以设想优选的构型是所述的那样，即将宽度尺寸(对应于加工方向的横向尺寸)制造得更小。以这种方式，主动粘结(如粘合剂，机械，自生等)能够在连续纸幅加工过程中在长度尺寸(对应于加工方向)上连续进行。

    材料性质

    薄纸产品如一次性毛巾，手纸，擦面纸，餐巾纸和湿纸巾表现了各种物理性质，它们包括纸张定量和表观密度，两者已在前面定义。纸张定量和表观密度涉及薄纸产品的膨松度，它使消费者相信在使用之后手仍保持干燥，无需采用补偿措施。对于本发明，整个薄纸产品能够具有约20lbs/3000ft²(33g/m²)到约80 lbs/3000ft²(130g/m²)的纸张定量，而该高卡尺厚度、低密度、吸收性内层的基础重量能够是8lbs/3000ft²(13g/m²)到约16lbs/3000ft²(26g/m²)。更优选地，该薄纸产品能够具有约30lbs/3000ft²(49g/m²)的纸张定量，而该高卡尺厚度、低密度、吸收性内层能够具有约12lbs/3000ft²(20g/m²)的基础重量。而且，本发明的薄纸产品能够具有一个表观密度范围，该下限是约0.04g/cm³或约0.06g/cm³。同样地，该表观密度范围能够具有约0.12g/cm³或约0.08g/cm³的上限。在一个实施方案中，本发明的薄纸产品具有约0.07g/cm³的表观密度。此外，薄纸产品的该高卡尺厚度、低密度、吸收性内层能够具有低于约0.11g/cm³或低于约0.06g/cm³的表观密度。

    对于本发明，该薄纸产品能够具有约0.026英寸到约0.044英寸的卡尺厚度，这主要归因于该高卡尺厚度、低密度、吸收性内层，它能够是整个产品的卡尺厚度的50％或66％。高卡尺厚度、低密度、吸收性内层的卡尺厚度能够具有约0.010英寸，或约0.014英寸的下限。另外，内层的卡尺厚度范围能够具有约0.030英寸的上限或约0.24英寸的上限。

    柔软度已经描述为生理上感知的属性，它一般由专家或非专家的评价团来测量。感知的柔软度能够分成两个分量：体积柔软度(bulksoftness)和表面柔软度。表面柔软度与表面织构(surface texture)和光滑度有关，而体积柔软度与机械性能如压缩性和回弹性以及柔韧性有关。压缩性是在施加压力下产品减少体积的能力的量度。回弹率是在变形之后产品恢复它的尺寸和形状的能力。柔韧性与片材硬度有关。

    本发明的薄纸产品能够具有按下文所述方法测量的压缩率范围，该范围具有约20％的下限或约40％的下限。压缩率的上限能够是大约99％，约70％，或约43％。

    本发明的薄纸产品的回弹率是根据它从压缩状态恢复的能力来测量的。用于测量薄纸产品回复率的方法是根据下文所述的百分回弹来测量。对于本发明，该薄纸产品能够具有这样的一个百分回弹范围，它的下限是约30％，或约65％。百分回弹范围的上限能够是约99％或约85％。

    高柔软度需要柔韧性。柔韧性是硬度的函数，它是材料的弯曲劲度的量度。对于本发明，薄纸产品的硬度是在CD和MD方向上测量的。用于测量硬度的方法被描述如下。对于本发明，该薄纸产品能够具有约0.018gf*cm²/cm到约0.373gf*cm²/cm的CD硬度和约0.008gf*cm²/cm至约0.235gf*cm²/cm的MD硬度。

    产品如一次性毛巾，手纸，擦面纸，餐巾，和湿纸巾需要一定水平的吸收性。这里，吸收性是指吸收容量，后者是被该结构吸收和保留的蒸馏水的量的量度。本发明的高卡尺厚度、低密度、吸收性内层的亲水性纤维促进了薄纸产品的毛细管作用和相应的吸收率。用于测定薄纸产品的吸收率的方法被描述如下。对于本发明，薄纸产品具有一吸收率范围，该范围的下限是大约15g_水/g_干燥结构；或大约19g_水/g_干燥结构。吸收率范围的上限是约30g_水/g_干燥结构，或约25g_水/g_干燥结构。

    分析方法

    (a)样品调理和制备：

    在试验之前，样品在48％-50％的相对湿度下和在22℃-24℃的温度范围内进行调理，一直到获得由TGA(热解重量分析)测量的约5％到约16％(重量)的水分含量为止。使用TA Instruments公司的Hi-res.TGA2950热解重量分析仪进行热解重量分析。将大约20mg的样品称量加入到TGA盘上。按照制造商的指示，将样品和盘插入装置中，然后温度以10℃/分钟的速率升高至250℃。使用重量损失和初始重量如下测定样品中的％水分：

    其中全部重量是以毫克计。

    (b)纸张定量

    从预调理的样品制备8层的堆叠体。将8层的堆叠体切成4英寸×4英寸的方形。用Acme Steel Rule Die Corp.(5 Stevens St.WaterburyConn.，06714)的冲模(rule die)来实现这一裁切。

    对于样品重量的实际测量，使用具有0.01g的最小分辨率的上皿式天平。8层的堆叠体被放置在上皿式天平的盘中。使用屏风防止天平受气流和其它干扰的影响。当天平上的读数变稳定后，记录重量。重量以g计。

    该重量读数值除以被测试的层数。该重量读数也除以样品的面积，它正常是16平方英寸，大约等于0.0103平方米。

    这里所用的纸张定量的度量单位是克/米²。这是使用以上所指出的0.0103平方米来计算的。

    (c)卡尺厚度

    预调理的样品被切成的尺寸大于用于测量卡尺厚度的基座(foot)的尺寸。所使用的基座是具有3.14平方英寸的面积的圆片。

    将样品放置在一水平平整表面上并夹在该平整表面和具有水平载荷表面的载荷基座之间，其中载荷基座的载荷表面具有大约3.14平方英寸的圆形表面面积并对样品施加约15g/cm²(0.21psi)的围限压力。该卡尺厚度是在该平整表面和载荷基座的载荷表面之间所形成的缝隙(宽度)。这样的测量能够在由Thwing-Albert，Philadelphia，Pa购得的VIRElectronic Thickness Tester Model II上获得。该卡尺厚度尺寸测量被反复进行并记录至少5次。该结果以毫米报道。

    从卡尺厚度试验记录的读数的总和除以所记录的读数的数目。该结果以毫米(mm)报道。

    (d)压缩性

    通过让薄纸产品的8个样品的堆叠体承受给定的压力和观察由样品的堆叠体使可移动平面从平行面位移的直线距离，测定压缩性。对于本发明的薄纸产品的8个样品的堆叠体，位移的直线距离是至少约0.080英寸。由以下公式测量按百分压缩率计的压缩性：

    其中：

    T1＝薄纸产品的8个样品的原始厚度(@0.05psi)

    T2＝薄纸产品的8个样品的压缩厚度(@1psi)

    和

    T1-T2≥0.080英寸

    (e)回弹率

    对于本发明，薄纸产品的回弹率是根据它从压缩状态回弹或恢复的能力来测量的。通过观察在规定的压力下由薄纸产品使可移动平面从平行面位移的直线距离，和在给定的时间间隔之后且除去压力之后所恢复的直线距离，来测定平均压缩率和回弹率。该回弹率由下面公式测定：

    百分回弹＝T3/T1×100

    其中：

    T1＝薄纸产品的8个样品的原始厚度(@0.05 psi)。

    T3＝薄纸产品的8个样品的回复厚度(@0.05psi)。测量百分压缩率和百分回弹的循环试验：

    样品被切成4″×4″。8个样品的堆叠体用于各试验。然后将样品放置在平整表面上。堆叠体的初始高度使用数字线性计来测量。在数字线性计上的基座具有1.56″的直径并称重40g，导致在堆叠体上0.05psi的压力。在气体力学平台(pneumatic platform)上放置荷重863g的重物，当放置在样品上时该重物产生了1psi的压力。没有负载时测量样品的高度，载荷施加1秒，然后移走。在整个试验中测量堆叠体的高度。基于所测量的堆叠体高度，％压缩和％回弹能够使用以上提供的公式计算。

    (f)硬度

    测量硬度的设备：

    使用KES-FB2 Pure Bending Tester测定弯曲劲度，来测定薄纸产品的硬度。Pure Bending Tester是Kawabata评价系统的KES-FB系列中的仪器。该装置被设计来测量织物、无纺织物、纸张和其它膜状材料的基本机械性能，并可从Kato Tekko Co.Ltd.(日本东京)购得。

    弯曲性能对于评估增强结构是重要的并且是测定劲度的可用方法之一。悬臂式方法在过去曾用于测量这些性能。KES-FB2试验仪是用于纯弯曲试验的仪器。与悬臂式方法不同，这一仪器具有特殊功能。整个薄纸产品样品在恒定半径的圆弧中精确地弯曲，屈折角连续变化。

    测量硬度的方法：

    薄纸产品样品被切成分别在加工方向和横向上约15.2×20.3cm。各样品依次放入KES-FB2的夹具中导致样品首先弯曲，使得第一表面受到张力作用和第二表面受到压缩作用。在KES-FB2的取向中，第一表面面对右边和第二表面面对左边。在前移动夹和后固定夹之间的距离是1cm。按以下方式将样品固定在仪器中。

    首先，前移动卡盘和后固定卡盘打开以接收样品。将样品插入在夹具的顶部和底部之间的中间位置。然后通过将上下翼形螺钉均匀地上紧一直到样品被夹住，但不致于过紧为止，来封闭该后固定卡盘。在前固定卡盘上的夹具然后以类似方式封闭。调节样品在卡盘中的垂直度，然后前夹具被固紧以确保样品被可靠地夹持。在前卡盘和后卡盘之间的距离(d)是1cm。

    仪器的输出是载荷传感器(load cell)电压(Vy)和弯曲(curvature)电压(Vx)。按照以下方式将载荷传感器电压换算为对于样品宽度已标称化的弯曲力矩(M)：

    力矩(M，gf^*cm²/cm)＝(Vy^*Sy^*d)/W

    其中Vy是载荷传感器电压，

    Sy是仪器敏感度，gf^*cm/V，

    d是卡盘之间的距离，

    和W是样品宽度(厘米)。

    仪器的灵敏度调节开关设定在5×1。使用这一设定参数，通过两个50克重物来校准仪器。各重物从线上悬挂。该线被卷绕在后固定卡盘的底端上的棒上并钩在从轴中心的前后延伸出的销上。一根重物线头被卷绕在前一个销上并钩在后一个销上。另一重物线头被卷绕在轴的后销上并钩在前销上。两个滑轮在右边和左边固定于仪器上。滑轮的顶部与中心销呈现水平。两重物都同时悬挂在滑轮上(一个在左边和一个在右边)。全刻度电压被设定在10V。中心轴的半径是0.5cm。因此，力矩轴的满标度灵敏度(Sy)是100gf*0.5cm/10V(5gf*cm/V)。

    通过启动测量马达和当指示盘达到1.0cm^-1时手工停止运行的卡盘来校准弯曲轴的输出功率。输出电压(Vx)被调节到0.5伏特。弯曲轴的灵敏度(Sx)是2/(伏特*厘米)。按以下方式获得曲率(K)：

    曲率(K，cm^-1)＝Sx^*Vx

    其中Sx是弯曲轴的灵敏度

    和Vx是输出电压

    为了测定弯曲劲度，移动卡盘是以0.5cm^-1/sec的速率从0cm^-1到+1cm^-1到-1cm^-1到0cm^-1的曲率进行循环。各样品连续循环，直至获得四个完整周期为止。仪器的输出电压通过使用个人计算机以数字格式记录。弯曲劲度试验的典型输出示于图4中。在试验的开始，在样品上没有张力。在试验开始后，当样品弯曲时载荷传感器开始承受负载。当由仪器的顶部向下部观察时初始旋转是顺时针方向。

    在向前弯曲时，织物的第一个表面被描述为处于张力下和第二表面处于被压缩状态。载荷继续增加，直至弯曲曲率达到大约+1cm^-1为止(这是向前弯曲(FB)，如图4中所示)。在大约+1cm^-1下，旋转方向逆转过来。在回复过程中，载荷传感器读数减少。这是向前弯曲回复(FR)。当回转卡盘通过0时在相反方向上开始了弯曲，即片材侧现在压缩和非片材侧扩展。向后弯曲(BB)延至大约-1cm^-1，此时旋转方向逆转过来和获得了向后弯曲回复(BR)。

    参见图5，按以下方式分析该数据。对于向前弯曲(FB)和向前弯曲回复(FR)在约0.2和0.7cm^-1之间获得了线性回归线条。对于向后弯曲(BB)和向后弯曲回复(BR)在约-0.2和-0.7cm^-1之间获得线性回归线条。直线斜率是弯曲劲度(B)。它的单位是gf*cm²/cm。

    这是对于四段中的每一个，在四个循环中的每一个循环所获得的。各直线的斜率是作为弯曲劲度(B)报道。它的单位是gf*cm²/cm。向前弯曲的弯曲劲度作为BFB记录。四个循环的各段值被平均化并作为平均BFB、BFR、BBF、BBR来报告。两个单独的样品在MD和CD上进行试验。两个样品的值一起取平均值。MD和CD值单独报告。该值报道在表2中。

    表2：弯曲劲度(硬度)值    弯曲劲度(gf^*cm²/cm)样品MD/CDAVGBFBAVGBFRAVGBBFAVGBBRAVGAVGPuffs SS MD-.003.014.008.001.008Puffs Basic CD.024.028.017.007.018Puffs AES MD.049.055.025.040.042Puffs AES CD.033.038.017.025.028Code 10 MD.092.104.074.084.088Code 10 CD.143.134.107.121.126Code 13 MD.239.275.227.200.235Code 13 CD.380.413.376.321.373Air LaidPulp MD.067.067.055.052.060Air LaidPulp CD.072.071.061.047.063Cotton MD.090.099.079.068.084Cotton CD.123.118.117.093.169Puffs SS-目前作为Puffs Soft和Strong销售的产品Puffs AES-目前作为Puffs Advanced Extra Strength销售的产品Code 10-使用彻底风干方法制得的具有压延的纤维素内层的两个纤维素外层@400psiCode 13-使用彻底风干方法制得的四个纤维素层Air Laid Pulp-使用普通方法制得的有气流成网干纸浆纤维作为中间层的两个纤维素外层Cotton-使用普通方法制得的有棉絮作为中间层的两个纤维素外层

    (g)    吸收性

    通过使用专门为测量薄纸产品的水吸收性(即速率和容量)所设计的系统来测定薄纸产品的吸收性。将水吸收到薄纸产品的样品中的芯吸作用是根据吸水量增加(重量)随时间的变化来测量的。

    这一试验测量了纸类产品，具体地说纸巾、擦面纸、手纸和餐巾产品的吸收速率和容量。从试验产品的中心切下3英寸直径的圆。将试样放置在从上皿式天平上悬挂的稀松织网(open weave net)上。让试样的中心接触水源，水然后被芯吸到样品中。水的芯吸一直进行到预设定的时间。被样品吸收的水(重量的增加)是随时间来测量的。该试验获得了样品的吸收速率(g/sec)和样品的吸收容量(g流体/g样品)。

    收集数据点(即重量和时间)并通过计算机程序分析。对于这些数据点的每一个，进行以下计算(全部单位是g)：

    该计算机程序对于各数据点重复计算。这些数据点中的每一个是一起取平均值并作为g_水/g_干燥结构报道(克水/克样品干重)。

    尽管已说明和描述了本发明的具体实施方案，对于所属技术领域中的技术人员来说显而易见的是，在没有脱离本发明的精神和范围的前提下可以作各种其它变化和修改。希望在所附权利要求中覆盖全部这些在本发明范围内的变化和修改。