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CN100455722C - 张力可激活的基片 - Google Patents

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CN100455722C CNB01818507XA CN01818507A CN100455722C CN 100455722 C CN100455722 C CN 100455722C CN B01818507X A CNB01818507X A CN B01818507XA CN 01818507 A CN01818507 A CN 01818507A CN 100455722 C CN100455722 C CN 100455722C
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Abstract

一种双重强度性质的薄页纸。该薄页纸具有第一组强度性质，包括呈现给消费者的密度、表面积、厚度和空隙体积。消费者通过施加拉力将薄页纸在张力下塑性激活。一系列的狭缝44或其它弱线在平行于张力线的方向上伸长，使得薄页纸达到第二个强度性质。激活后第二个状态的强度性质值是不同的。强度性质值的这种改变使得运送经济方便，运送给消费者的产品具有较高的密度。在使用时，消费者激活产品以实现表面积的增加和较低的密度。表面积的增加以及同时密度的下降提高了清洁效力。塑性激活状态可由薄页纸中的一系列狭缝44或其它弱线提供。薄页纸可包含纤维质和/或合成纤维。本发明薄页纸可用作面巾纸、卫生纸、纸巾、餐巾纸、身体擦拭用纸、拖把头等。

Description

张力可激活的基片
相关申请的交叉参考
本申请是题目为“张力可激活的基片”的先前申请的再继续部分申请，先前申请已在Junan Kao等人名下于2000年11月3日提交。
发明领域
本发明涉及用户可从第一个强度性质激活到第二个强度性质的柔韧性基片。
发明背景
无纺基片，尤其是薄页纸，是本领域众所周知的。薄页纸一般用作面巾纸、卫生纸、纸巾、餐巾纸和擦拭用纸。最近，无纺合成物已作为洗肤扑拍在淋浴中时使用，且可用作一次性拖把头清洁地板和其它硬表面。相应的身体洗涤用品已公开在下列专利文件中：已授权美国专利5,650,384号(于1997年7月22日授予Gordon等人)和普通专利申请WO 98/15262、WO 99/25318、WO 99/06793，所有这些专利都已普通转让，引入本文以作参考。具有一次性无纺基片的拖把的实例可援引：已普通转让美国专利6,101,661号，于2000年8月15日授予Polieicchio等人和于1999年5月4日授予Kingry等人的美国专利Des.409,343号，二者引入本文以作参考，以及由即时受让人作为Swiffer拖把销售的拖把。具有离散孔的无纺基片也可援引在1999年4月20日授予Trokhan的已普通转让的美国专利5,895,627号，该专利引入本文以作参考。在Sherry名下的1998年3月26日出版的普通转让专利-WO 98/11813中也公开了一种具有可润湿的清洁垫的清洁用具，该专利引入本文以作参考。
长期以来，薄页纸制造领域的一个目标是制造具有较低密度、也称为具有较大体积的薄页纸。在本领域中，通过降低密度来改善薄页纸的一种最早的尝试可见于1967年1月31日授予Sanford等人的普通转让的美国专利3,301,746号中，该专利引入本文以作参考。Sanford等人公开了通过空气干燥的薄页纸，其总密度比常规压毡干燥的薄页纸显著地降低。1980年3月4日授予Trokhan的美国专利4,191,609号公开了对低密度、通过空气干燥的纸的改良，该专利引入本文以作参考。该专利公开了用双轴交错低密度带模式制备纸可以提高柔韧性。
另一系列普通转让的专利描述了通过使用具有光敏树脂的带子来制造低密度纸。该技术给制造方法提供了以前所无法达到的柔韧性。包含这样技术的专利可举例如下：1985年7月16日授予Trokhan的已普通转让的美国专利4,529,480号，1987年1月20日授予Trokhan的4,637,859号，1994年11月15日授予Smurkoski等人的5,364,504号，1996年6月25日授予Trokhan等人的5,529,664号，1997年10月21日授予Rasch等人的5,679,222号，1998年2月3日授予Ayers等人的5,714,041号，和1999年5月25日授予Trokhan的5,906,710号，这些专利都引入本文以作参考。
旨在获得低密度薄页纸的另一技术描述在1999年8月3日授予Farrington，Jr等人的美国专利5,932,068号中。该专利的目的是制备没有皱折的低密度薄页纸。
然而，上述薄页纸的任一专利都向使用者提供了仅具有一组强度性质的薄页纸。强度性质包括但不限于密度、厚度、摩擦系数、体积(按单位面积计)、表面积(按单位面积计)和空隙体积。
更尤其是，先前发明的薄页纸仅具有一个总密度或堆积密度。一旦制造加工完成，使用者就不能显著地影响薄页纸的密度。然而，有时使用者可能希望薄页纸具有不同于在购买时的初始密度的密度。例如，为了装运和贮存，使用者可能希望薄页纸具有较高的密度，而对于最终的使用，可能又希望薄页纸具有较低的密度。要是这样，消费者就可方便地拥有一片薄页纸，其以第一种密度呈现但能转化成第二种显著较低的密度。
同样，使用者可能希望薄页纸从第一种体积转化成第二种体积和/或厚度。第二种体积和/或厚度可大于第一种。体积和/或厚度的增加可提供第一和较小的体积和/或厚度所具有的、在消费者使用之前便于运送和贮存的益处。在使用时，消费者可将薄页纸激活至第二个较大的体积和/或厚度。这样体积和/或厚度的增加可带来益处，例如体积和/或厚度的增加将为使用者的手在使用时提供保护。当产品用作卫生纸或用于清洁其它表面时这尤其有利。
同样，一旦制造过程完成，使用者典型不能显著改变薄页纸的表面积。这里所用术语“表面积”是指薄页纸总的表面积，从地形学上考虑-也包含了夹在单位面积平面投影内间的薄页纸的表面积。该表面积的量一般大于通过测定薄页纸的投影平面尺寸而获得的表面积。使用者可能希望第一种表面积用于运送和贮存，第二种表面积用于使用。
同样，使用者可能希望薄页纸具有多个供清洁用的暴露边缘。这些边缘提供刮擦作用以除去待清洁物质。当用作卫生纸或其它清洁用具时，这可能是尤其有利的。可以相信，本发明的薄页纸通过激活提供的表面积越大，最终产生的清洁用表面积越多。尤其是，狭缝的每个边缘都给被清洁面刮擦外物提供了一个机会。外物可收集在狭缝之间的空隙中以备进一步清除。清洁效力的这种改善可表现为薄页纸的摩擦系数增加。
同样，如果本发明薄页纸用作卫生纸，可以预见，激活后具有的高空隙体积将改善冲洗性能。在本领域中，制备冲洗性能改良的卫生纸的一个尝试可见于在1997年7月29日授予Tseng的美国专利5,652,035号中，该专利公开了一种被分成四象限的卫生纸。对角相对的象限具有平行的狭缝。这种薄页纸具有两对呈对角相对的象限。每对具有狭缝，这些狭缝与对角相对的象限中的狭缝相互平行，并且与相邻象限中狭缝互相垂直。虽然这种排列可改善冲洗性能，但是其不能让消费者通过施加拉力来方便地激活薄页纸。当使用者抓住薄页纸并将其撕开时，与拉力线垂直的狭缝往往会打开薄页纸，而与拉力的施加方向平行的狭缝一般不能伸展。这种薄页纸不能如下文所述那样被适当地激活。
1975年7月15日授予Gaisser的普通转让的美国专利3,895,128号公开了一种可加入烘干机中用作织物软化物的织物调理制品，该专利引入本文以作参考。1976年3月16日授予McQueary的普通转让的美国专利3,944,694号和1976年5月11日授予McQueary的专利3,956,556号都公开了在其中具有狭缝和穿孔的织物调理制品。这些织物调理制品还用作加入烘干机中的织物软化物。狭缝和穿孔的目的是让空气经过织物调理制品，这样在用作加入烘干机中的织物软化物时能防止排气阻塞。如果本发明基片用作加入烘干机中的织物软化物，在使用时激活基片将提供具有低密度/高空隙体积的基片，这尤其适于在烘干机中使用期间让气流从其中通过。
狭缝技术的另一种应用可见于1997年9月16日授予Goodrich等人的美国专利5,667,871号中。Goodrich等人使用例如70磅(32千克)的天然牛皮纸来形成填充材料。该材料用于填充包装或同类物品的空腔。同样，1994年11月22日授予Maida等人的美国专利5,365,819号提出了一种使用多个狭缝形成包装材料的方法。这些狭缝容许材料膨胀成既能承重又具有弹性的三维形状。
狭缝技术的另一实例描述在1994年12月20日授予Schuld等人的美国专利5,374,381号中。Schuld等人提出了特别适用于加湿器的蒸发部件或蒸发筒。该部件包括多层狭缝以及吸墨纸制成的膨胀过的灯芯式材料。由一个金属层或其它框架来提供结构强度。
本发明基片可用作卫生卫生纸、面巾纸、纸巾、餐巾纸、抹布、海绵、擦洗纸、洗肤扑、身体洗品、滤纸、口罩、枕头材料、垫子、绝缘材料、包装材料、绷带、伤口敷料、加入烘干机中的织物软化物，吸收制品例如尿布、卫生巾或棉塞的核心部件，户外使用的排水介质、植物用铺垫等。不考虑其最终用途，本基片也可在使用时或者在制造过程中的某个中间点被激活。
发明概述
本发明包括一般是平面的薄页纸基片。本发明薄页纸可包含纤维质和/或合成纤维。本发明薄页纸具有一定模式的弱线。这些弱线可具有主轴。这些弱线可处理成网纹，可具有相同的长度和节距，或者可包括不同的尺寸和形状。弱线的主轴可以是直的、平行的和/或朝向一个共同方向。弱线还可以是曲线，并且以不同的对角线关系定向。
本发明薄页纸可在张力下被塑性激活。激活方向一般可与弱线的主轴垂直。经过激活，本发明薄页纸可从第一个强度性质转化成第二个强度性质。例如，经过激活，薄页纸的Z方向厚度将会增加。
附图简述
附图1是本发明薄页纸在激活前具有直的、平行且单侧偏移的狭缝时的上端局部俯视图。附图1中的狭缝是在制造过程中作为低基基重区域制成的。
附图2是附图1所示薄页纸激活后的上端局部俯视图。
附图3是本发明薄页纸在激活前有直的、平行且单侧偏移的狭缝的上端局部俯视图，其中附图3薄页纸的狭缝具有可辨认的宽度。附图3中的狭缝是在制造过程中作为低基重区域制成的，但是具有大于附图1相应狭缝的基重基重。
附图4是附图3所示的薄页纸激活后的上端局部俯视图。
附图5是本发明薄页纸在激活前有直的、平行且单侧偏移的狭缝的上端局部俯视图，其中附图5薄页纸的狭缝具有可辨认的宽度。附图3中的狭缝是在制造期间作为低基重基重区域制成的，并且其长度是附图3中狭缝长度的一半。
附图6是附图5所示的薄页纸激活后的上端局部俯视图。
附图7是本发明薄页纸在激活前有直的、平行且单侧偏移的狭缝的的上端局部俯视图。附图7薄页纸的基片是Charmin Ultra型卫生纸，纸的反面朝向观察者。附图7的薄页纸是用回转式纵切刀制成的。
附图8是附图7所示的薄页纸激活后的上端局部俯视图。
附图9是具有断裂正弦曲线图案的狭缝的薄页纸的上端局部俯视图。附图9薄页纸的所示是CharminUltra型卫生纸，纸的反面朝向观察者。附图9的薄页纸是用激光切刀制得的。
附图10是附图9所示的薄页纸激活后的上端局部俯视图。
附图11是本发明薄页纸具有以两侧交替回纹状图案交织形成的狭缝的上端局部俯视图。附图11薄页纸的基片是Charmin Ultra型卫生纸，纸的反面远离观察者。附图11的薄页纸是用激光切刀制得的。
附图12是附图11所示的薄页纸激活后的上端局部俯视图附图。
13A是附图1至2所示的薄页纸激活后的反应负载伸长率曲线。附图13A还给出了对激活福特-吉姆斯公司(Fort James Corporation)生产的Quilted Northern Ultra卫生纸和Brawny纸巾以及科姆贝莱-克拉克公司(Kimberly Clark Corporation)生产的Kleenex面巾纸的反应。
附图13B是附图13A具有压缩应变刻度的的负载伸长率曲线。
附图14的负载伸长率曲线显示了附图3至4所示薄页纸激活后的反应。
附图15的负载伸长率曲线显示了附图5至6所示薄页纸激活后的反应。
附图16是表明对激活附图7至8所示薄页纸的反应的负载伸长率曲线。
附图17是表明对激活附图9至10所示薄页纸的反应的负载伸长率曲线。
附图18是表明对激活附图11至12所示薄页纸的反应的负载伸长率曲线。
附图19是附图13A至13B所示的负载伸长率曲线的带宽的图。
附图20是附图14所示的负载伸长率曲线的带宽的图。
附图21是附图15所示的负载伸长率曲线的带宽的图。
附图22是附图16所示的负载伸长率曲线的带宽的图。
附图23是附图17所示的负载伸长率曲线的带宽的图。
附图24是附图18所示的负载伸长率曲线的带宽的图。
附图25是附图19所示的本发明样本和先前技术样本的带宽的图。
附图26是可用于制备本发明薄页纸中的狭缝的旋转刀的透视图。
附图27是狭缝图案的上端示意俯视图，显示了用于分析的尺寸。
附图28是薄页纸和压盘的上部的示意俯视图，显示如何进行厚度测定。
附图29A是具有垂直于第一个和第二个方向的狭缝的薄页纸的上端局部顶视图，其中在第一个方向中的狭缝的长度大于在第二个方向中的狭缝的长度。
附图29B是具有朝向第一个方向的直线狭缝和插入直线狭缝当中的曲线狭缝的薄页纸的上端局部顶视图。
附图30A是在摩擦系数测试方法中使用的探针的底部的示意俯视图。
附图30B是附图30A所示探针的沿着线30B至30B的垂直剖视图。
发明详述
参考附图1至12，本发明包括柔韧性的肉眼可见的平面基片。下文在第一个实施方案中作为薄页纸40描述本发明基片，但是应当理解，另外的实施方案和材料也在本发明范围内。薄页纸40的薄片具有加工方向和与其呈正交的加工垂直方向。概括来说，这两个方向限定了XY平面和与XY平面正交的Z-方向。薄页纸40可具有任何不确定的长度。应当理解，尽管用矩形薄页纸40来举例说明，但是其它形状例如圆形、规则和不规则的多边形都包括在本发明范围内。
薄页纸40包含多条在Z-方向上基本上或完全穿过薄页纸40的厚度延伸的弱线42。弱线42可以是狭缝44、切口、穿孔、小孔、基重显著减少的区域或薄页纸40中的任何其它人工产物，当如下所述被激活时，它们使得薄页纸形成基本上连续的网纹结构，并且具有分散在整个网纹结构中的孔。
激活薄页纸40是指薄页纸40的一个或多个强度性质中的塑性变化。为了激活薄页纸40，通过施加拉力使其在拉力作用下伸长。所施加的拉力一般可与弱线42的主轴垂直，这样可获得最大伸长率。
在激活期间，薄页纸被张力塑性延展。张力存在于这样的方向上，该方向具有的矢量分量垂直于、且优选地同一地垂直于弱线42的主轴。塑性延展是指出于对施加的张力的反应，薄页纸40在长度或厚度上持久地增加。当施加的拉力解除后，增加的长度可多少有几分松弛，但是薄页纸40不会回到其最初长度。
薄页纸40可以是纤维质制成的，并且用已知的制造技术进行过常规干燥或空气干燥。薄页纸40可具有恒定的或可变的基重和/密度，下文描述了特别优选的多基重实施方案。本发明薄页纸40可依据下列普通转让的美国专利制得：1985年7月16日授予Trokhan的4,529,480号；1987年1月20日授予Trokhan的4,637,859号；1994年11月15日授予Smurkoski等人的5,364,504号；1996年6月25日授予Trokhan等人的5,529,664号；1997年10月21日授予Rasch等人的5,679,222号；1998年2月3日授予Ayers等人的5,714,041号；1999年5月25日授予Trokhan的5,906,710号；1999年11月9日授予Weisman等人的5,980,691号；1996年8月27日授予Phan的5,549,790号；1996年9月17日授予Trokhan等人的5,556,509号；1996年12月3日授予Ampulski等人的5,580,423号；1997年3月11日授予Phan的5,609,725号；1997年5月13日授予Trokhan等人的5,629,052号；1997年6月10日授予Ampulski等人的5,637,194号；1997年10月7日授予McFarland等人的5,674,663号；1997年12月2日授予Ampulski等人的5,693,187；1998年1月20日授予Trokhan等人的5,709,775号；1998年7月7日授予Ampulski等人的5,776,307号；1998年8月18日授予Ampulski等人的5,795,440号；1998年9月29日授予Phan的5,814,190号；1998年10月6日授予Trokhan等人的5,817,377号；1998年12月8日授予Ampulski等人的5,846,379号；1999年1月5日授予Ampulski等人的5,855,739号；1999年1月19日授予Ampulski等人的5,861,082号；1999年2月16日授予Trokhan等人的5,871,887号；1999年4月27日授予Ampulski等人的5,897,745号；1999年5月18日授予Ampulski等人的5,904,811号；和2000年4月18日授予Ampulski等人的6,051,105号，所有这些专利都引入本文以作参考。
或者，本发明薄页纸可制成没有皱折的纸。制成的没有皱折的薄页纸在1999年8月3日授予Farrington，Jr.等人的美国专利5,392,068号中可见阐述。
如果所选的用于本发明的薄页纸40包括如下所述的多个密度或多个基重，并且是空气干燥的，则在制造期间技术之一可能希望使用微孔干燥将水分从薄页纸40中除去。在微孔干燥中，将一个限流器置于干燥气流流经的通路上。微孔介质具有的孔比被干燥的薄页纸40的空隙还要小。微孔干燥可按照下列普通转让的专利(引入本文以作参考)来进行：1994年1月4日授予Ensign等人的美国专利5,274,930号；1995年8月1日授予Ensign等人的5,437,107号；1996年7月30日授予Ensign等人的5,539,996号；1996年12月10日授予Ensign等人的5,581,906号；1996年12月17日授予Ensign等人的5,584,126号；1996年12月17日授予Ensign等人的5,584,128号；1997年5月6日授予Ensign等人的5,625,961号；1999年6月15日授予Trokhan等人的5,912,072号；1999年8月24日授予Ensign等人的5,942,322号；2000年2月8日授予Stelljes等人的6,021,583号；和2000年8月22日授予Ensign等人的6,105,276号。
或者，如上所述，整体或部分是非纤维质制成的也包括在本发明范围内。本发明基片可包含纤维质纤维、合成纤维及其混合物。用于生产本发明无纺纤维的一种合适的装置描述在1999年4月20日授予Trokhan等人的普通转让的美国专利5,895,623号中，该专利引入本文以作参考。
更详细地检查本发明薄页纸，会发现该薄页纸具有多条弱线42。在下文中将弱线42作为狭缝44详细地讨论，但是应当认识到，本发明不受此限制。弱线42可包含穿孔、小孔等。本文所用的穿孔包括薄页纸中的不连续性或间断，其并不总是穿越薄页纸的Z-方向厚度，并且在XY平面内基本上是一维的。穿孔可通过切割薄页纸中的纤维或通过将纤维持久地压缩/变形来形成。狭缝具有看得清的第一个方向，并且基本上是直线，该直线在垂直方向上有小的看得清的尺寸。狭缝完全穿越薄页纸40的Z-方向厚度延伸。狭缝44和穿孔可基本上成直线或曲线。相反，小孔是另一类型的弱线。小孔在X和Y方向上都具有可辨别的尺寸。小孔可视为是部分或完全地穿透薄页纸40的厚度的孔洞。因此，盲孔和通孔都包括在小孔内。穿孔、狭缝44、小孔或其它弱线42可形成网纹。在弱线42之间是纹间面48。经过激活，纹间面48变成限定薄页纸体积的网格。
为讨论之便，将狭缝44的方向视为在加工方向上，但是应当认识到，狭缝44的方向也可以是在加工垂直方向上，或者是相对于加工方向及其垂直方向成一定角度关系。或者，薄页纸40可在加工方向及其垂直方向上都有狭缝44。狭缝44可以彼此单侧偏移。当狭缝44单侧偏移时，一个狭缝的末端不会达到相邻的与狭缝44的主轴垂直的狭缝的末端。狭缝44或者可从相邻的狭缝44作两侧偏移，或者与相邻的狭缝44排成一行。
参考附图27，使用下列符号来描述本发明的图案：
L是狭缝44的长度。
A是激活前狭缝44的宽度。狭缝的宽度接近零，或者对于宽度无限小的狭缝，视为零。
D是在长度方向上相邻狭缝44之间的距离。
W是在宽度方向上相邻狭缝之间的距离，也就是纹间面48的宽度。狭缝长度L一般大于狭缝之间的距离D，这样在张力下激活时可获得较大的伸长率。
格子单位被视为最小可重复单位，它可以相互拼接在一起以形成纹间面48与弱线42的XY面上的图案。
Imx是在狭缝44长度方向上的格子单位的长度，并且在数学上等于L+D之和。
Icx是在宽度方向上的格子单位的长度，并且在数学上等于2W+2A之和。
Nm是在长度方向上基片的格子单位的数目。
Nc是在宽度方向上基片的格子单位的数目。
狭缝的长度L控制激活时孔的尺寸。因此，狭缝的长度L将影响在宽度方向上的总伸长率。相邻狭缝之间的距离W限定纹间面48的宽度，并控制在激活时在Z-方向上的膨胀量以及薄页纸40的一般外观。在激活前狭缝宽度A一般可设为零。该宽度对Z-方向膨胀有一些贡献，并提供特定类型的网格。例如，可能希望狭缝44发挥倾倒作用以除去外物、污垢等。狭缝之间的距离D控制宽度方向上的拉伸强度。狭缝之间的距离W控制Z-方向膨胀、长度方向上的拉伸强度，并将影响在激活时任何狭缝或纹间面48的尺寸。在激活时，这样的纹间面48将与基片平面成大约45度。
下述比例影响本发明薄页纸在激活时的作用和性质。L/W是狭缝长度与相邻狭缝44之间距离-指与狭缝44主轴垂直的方向上的距离的比例。L/W比例控制在激活时薄页纸不透明面积或透明面积的大小。较低的L/W比例导致在激活时较大的不透明性，而较高的L/W比例将导致在激活时较大的开口面积以及因此较小的不透明性。
L/D是狭缝长度与相邻狭缝44之间的在与狭缝44平行的方向上的距离的比例。L/D比例是控制发生结构断裂前垂直于狭缝44主轴方向的伸长率大小的一个因子。较低的L/D比例导致结构断裂前垂直于狭缝44方向的较小的伸长率，而较高的L/D比例导致可获得较大的伸长率。
如果纹间面的宽度W太小，薄页纸40在激活期间将没有足够的强度，并且在激活时有可能裂成碎片。或者，如果纹间面的宽度太大，激活可能需要过大的拉力。类似地，相邻狭缝44之间的距离D太小，薄页纸40在激活时也有可能撕裂。
A/W是狭缝宽度与相邻狭缝44之间的在与狭缝44主轴垂直的方向上的距离的比例。A/W是控制激活前薄页纸的开口面积大小的一个因子。较低的A/W比例导致在激活前较小的薄页纸开口面积以及因此较大的不透明面积，而较高的A/W比例导致在激活前较大的开口面积。
虽然狭缝44具有在第一个方向上的长度L，但是应当认识到，薄页纸40一般是在垂直于该长度L或狭缝44主轴方向上被激活。因此，薄页纸40的长度一般是与狭缝44的长度L垂直方向上的长度。狭缝44或薄页纸40的宽度与狭缝44的长度方向垂直。
下表1给出了关于附图1至＝8的实施方案的上述参数的已知取值范围。在第一个和第二个方向上取的不同格子单位的数目与薄页纸40的图案复杂程度成正比。在一个简单实例中，精心制成的图案可以在整个薄页纸上具有一个格子单位。
表1
参数   下限第一个实施方案   下限第二个实施方案   下限第三个实施方案   上限第一个实施方案   上限第二个实施方案   上限第三个实施方案
  L/W   0.1   1   2   100   10   5
  L/D   0.1   1   2   100   20   10
  A/W   ---   ---   ---   10   2   1
参考附图9至12，示例说明了本发明薄页纸40的另外的实施方案。该实施方案说明了相对于加工方向及其垂直方向有一定角度的弱线42。这种安排提供的益处是，可通过在与加工方向、加工垂直方向或与其成斜角关系的方向上的张力将薄页纸激活。这种安排的益处还有，对于多层薄页纸，产生了显著的片层相互作用。可以相信，经过激活，通过多层叠片中相邻层的相互作用，每一层的啮合顶点将扣住并支撑上一层或者Z-方向的膨胀。
附图9至10示例说明了具有正弦曲线且交错的弱线42的薄页纸40。如果适当选择正弦曲线样狭缝44，相邻狭缝44可以在位相中、位相外180度或在中间相上。或者，狭缝44可以是曲线，并代表圆、椭圆等的一部分。如果适当选择曲线狭缝44，狭缝可以定位在相同方向上的凹面上、狭缝44也可交替地定位在相反的凹面上，或者定位在中间。这种安排也提供了如下益处，即可通过在加工方向、加工垂直方向或与其成斜角关系的方向上的张力来激活。激活时，正弦曲线图案在纹间面48的边缘上提供了圆形曲线。这种安排提供的好处是，使用时没有粗糙的点摩擦消费者。或者，如附图11至12所示，狭缝44无需平行。交替的狭缝44可以相对于相邻的狭缝44和/或加工方向和/或加工垂直方向成一定角度方向。附图11至12图示表明了具有V形弱线42的薄页纸42。对于本领域技术人员来说显而易见的是，也可以使用人字形弱线42这种图案。
参考附图29A和29B，图示表明了两种其它图案。附图29A的图案可在方向82或方向84上被激活。预计在方向84上激活能提供比在方向82上更大的应变而不断裂，即实现峰值负载。同样，参考附图29B，该图案既包括半圆形弱线42，也包括直的、平行且单侧偏移的弱线42。在垂直于直的且单侧偏移的弱线42方向上的激活还涉及来自半圆形弱线42的贡献。然而，在平行于直的弱线42方向上的激活仅涉及来自半圆形弱线42的应变贡献。因此，预计与在平行于直的弱线42方向上的激活相比，在垂直于直的弱线42方向上的激活能够产生更大的伸长率而不断裂。因此，附图29A至29B的实施方案使得使用者能够根据使用时的所需性质来选择可采用的激活程度。
本领域技术人员应当认识到，不同图案的弱线42可在同一薄页纸40中混杂。例如，一个格子单位可由直的、曲线的弱线42构成，并包括狭缝44、小孔等。
下表2对本发明6个示例性的非限制性实施方案给出了狭缝44的尺寸和排布尺寸。这些尺寸是在激活前的第一个状态的尺寸。
表2
  L，垂直于激活方向的狭缝长度(厘米)  A，平行于激活方向的狭缝宽度(厘米)  D，垂直于激活方向的狭缝之间的距离(厘米)  W，平行于激活方向的狭缝之间的距离(厘米)   附图编号
  实施例1   2.0  0.06  0.19  0.24   1
  实施例2   2.0  0.06  0.19  0.24   3
  实施例3   1.0  0.06  0.19  0.24   5
  实施例4   1.0  约0  0.19  0.41   7
  实施例5   1.6  约0  0.95  不定   9
  实施例6   1.3  约0  0.16   0.32   11
仍然参考附图1至12，图示显示了在激活之前和之后上述6种本发明薄页纸40。在激活之前，薄页纸40具有如在Z-方向上测定的第一个厚度。
Z-方向厚度的增加与在传统的泊松效应理论下预计的结果相反，薄页纸的Z-方向厚度反而增加了。在释放所施加的拉力后，薄页纸40没有返回其初始厚度。此外，薄页纸40还以大于在与施加的拉力平行方向上的伸长率的量或百分比在Z-方向上膨胀。因此，薄页纸40表现出二维增大性质。
因此，依据本发明可得到克服泊松效应缺陷的薄页纸40。通过激活，本发明薄页纸40在Z-方向上变厚，而不是在Z-方向上变薄。以这种方式可获得极低密度的薄页纸，其密度低于此前所能获得的任一密度。
表3表明了在4个不同点激活对附图27薄页纸40的格子单位在厚度、激活方向上的长度、第二个方向上的长度以及表3所述薄页纸40的格子单位的体积方面的影响。附图3中的薄页纸40具有如下尺寸：L＝1.0厘米，D＝0.2厘米，W＝0.4厘米，且A＝0.02厘米。薄页纸40的长度方向视为与所施加的拉力的方向平行。宽度方向视为与所施加的拉力的方向垂直。
表3
  应变   0％   8.9％   23.8％   36.9％   52.4％
  厚度(测定的)   0.036厘米   0.373厘米   0.537厘米   0.557厘米   0.570厘米
  长度(2W+2A)   0.84厘米   0.915厘米   1.04厘米   1.15厘米   1.28厘米
  宽度(L+D)   1.20厘米   1.113厘米   1.03厘米   0.883厘米   0.725厘米
  体积   0.036立方厘米   0.38立方厘米   0.575立方厘米   0.566立方厘米   0.529立方厘米
  体积指数   1.0   10.6   16.0   15.7   14.7
  厚度指数   1.0   10.4   14.9   15.5   15.8
前面的描述涉及单层薄页纸40实施方案。多层薄页纸40实施方案也是可行的。在多层实施方案中，产品可由至少2层、且最高达任意适当数目的薄页纸构成。形成多层的薄页纸基片可具有相同或不同的材料组成。例如，可采用三(或更多)层实施方案。这样的实施方案可包含两个外层和一个或多个中间层。可给外层提供有以下特征：对于使用者的皮肤来说是柔软的、能有效地擦洗表面等。中间层可在激活时提供强度支撑或释放清洁剂或其它功能性添加剂。此外，如本领域已知的那样，一个或两个外层可包含不具有弱线42的薄页纸40。
如果选择多层实施方案，可给这些层提供不同图案的弱线42。例如，可给内层使用那些图案，在激活时它们能支撑上层、增大体积。可给外层提供有舒适的触感或能高效地擦洗特定目标表面的图案。下表4给出了多层薄页纸片分析。测试具有平行单侧偏移狭缝44的类似于附图27所示的几何学。在激活前狭缝44和薄页纸40具有下述参数：
格子单位尺寸：                    薄页纸片尺寸：
L：1.65厘米                       长度：18.7厘米
A：0.09厘米                       宽度：15.1厘米
D：0.10厘米                       层的数目：5
W：0.24厘米
dd：0.033厘米
表4
  应变   0％  49.7％
  加工垂直方向长度   18.7厘米  28厘米
  总体积   46.6立方厘米  560立方厘米
  体积指数   1  12.0
参考附图26，薄页纸40中的狭缝44或其它弱线42可以以任意合适的方式加工在薄页纸40上。附图26图示说明了旋转刀50，该旋转刀可与支撑辊52对靠使用以将狭缝44加工在薄页纸40上。旋转刀50上的刀片式样与薄页纸中的狭缝44相对应。刀片之间的空间与薄页纸中的纹间面48相对应。薄页纸相对于旋转刀移动，优选地通过辊隙移动，狭缝44可以连续地加工。
或者，刀可以是平的，并将狭缝44冲印在薄页纸40内。这需要分批加工将狭缝44冲印在薄页纸内。然后薄页纸相对于冲刀移动，或者将一个新的薄页纸40置于该冲刀下。之后启动冲刀，以如上所述的式样压出狭缝44，并留下纹间面48。
在一个更优选的实施方案中，薄页纸40的弱线42可包括低基重区域。薄页纸40可具有多个基重，其中较高的基重留给纹间面48，较低的基重留给狭缝44或弱线42。
在一个优选的实施方案中，薄页纸包括多基重的纸，以狭缝44作为低基重区域，或至就简化为小孔。为了制备多基重纸，需要提供具有直立突起的成形网线。在某些实施方案中，突起可具有至少为10的纵横比，在其它实施方案中，至少为20的纵横比，以及在某些其它实施方案中，至少为30的纵横比。成形网线中的突起相当于弱线42，而突起之间的空间相当于纹间面48。在一个尤其优选的方法中，薄页纸40的高基重区域可具有一个高度，该高度是在垂直于成形网线平面的方向上的高度，并且小于或稍微大于突起的高度。在一个特别优选的实施方案中，低基重区域将刚好仅仅能覆盖并跨越突起，留下一个非常低的基重区域可在激活时变成小孔。这种安排提供了这样的优点，小孔边缘的纤维还提供柔软而不是粗糙的边缘。人们相信这种柔软部分是由激活时断裂的纤维键带来的。键的断裂引起纤维的一个末端保持连接，另一个末端是自由的，即基本上是悬挂的。如果激活的薄页纸40是用作表皮清洁用具例如卫生纸或身体擦拭用纸时，这样的柔软性是特别理想的。对于多层产品，在狭缝44边缘的纤维可啮合相邻层的相应纤维。相信这样的啮合有助于在激活后支撑上一层或者产品Z-方向的膨胀。
多基重纸可依据任何下列普通转让的美国专利制得：1993年9月14日授予Trokhan等人的5,245,025号；1996年6月18日授予Trokhan等人的5,527,428号；1996年7月9日授予Trokhan等人的5,534,326号；1997年8月5日授予Trokhan等人的5,654,076号；1998年10月13日授予Phah等人的5,820,730号；1994年1月11日授予Phan等人的5,277,761号；1995年8月22日授予Phan等人的5,443,691号；1998年9月8日授予Phan等人的5,804,036号；1996年4月2日授予Trokhan等人的5,503,715号；1997年3月25日授予Phan等人的5,614,061号；1998年9月8日授予Phan等人的5,804,281号；1999年4月20日授予Trokhan等人的美国专利5,895,623号；和1999年5月4日授予Huston的5,900,122号，这些专利引入本文以作参考。
测试方法
本发明的特征可如下所述。第一个特征是使用负载伸长率曲线上的峰值负载伸长率。峰值时的伸长率也称为应变，是在两个正交方向上测定的，一个方向是激活方向，即没有断裂的最大应变的方向：另一个方向是其正交方向。这些方向可以分别与加工方向及其垂直方向一致。也要测定激活方向，例如加工方向、下述的带宽70，它有关负载伸长率曲线与移动平均线一直到峰值点的相对关系的加工方向。测定激活之前和之后产品的体积和厚度以分别生成体积指数和厚度指数。本发明的特征还在于其摩擦系数和其在加工方向及其垂直方向上测定的柔韧性以及在加工方向及其垂直方向柔韧性的比例。
对于下述测试，除非另有说明，否则选择并提供一个样本。样本包括薄页纸40中的至少一个格子单位的弱线42图案，并且一定与提供给消费者的一个格子单位一致。如果图案是紧密分隔的，这样在一个产品上存在多条弱线42，因此就提供一个产品作为样本。例如，样本可以是单片卫生纸、单个清洁用具等。
达到峰值负载的伸长率测定是如下所述进行的。对于待测样本，测定上述两个方向。
使用拉伸测试器来测定负载伸长率曲线数据。拉伸测试器夹具尺寸至少与样本宽度相等，其中所述宽度是在与测试方向成正交方向上的宽度。如果对于拉伸测试器来说样本太大，可将其修剪至6平方英寸(15.24平方厘米)。如果样本被修剪至6平方英寸(15.24平方厘米)，这部分测试样本应当代表当在XY平面的任一方向上施加应力时获得最大Z-方向改变的那部分样本。拉伸测试器计量长度等于测试样本长度的75％。让样本朝向第一个方向，在两个方向上位于夹具的中心处，并夹紧。让十字头以每分钟20英寸(50.8厘米)的恒定速度分开，并且以每秒20个数据点的取样频率记录所得负载伸长率曲线。伸长率测试距离应当足够大，以使得样本达到峰值负载。
可用来自宾夕法尼亚费城的思文-爱伯特工具公司(Thwing-AlbertInstrument Company)的分析显示软件(5.3版本)进行记录。该软件记录绝对负载相对于十字头移动的数据。通过将负载除以在与测试方向成正交方向上的初始样本宽度来将绝对负载标准化成克/厘米。通过将十字头移动除以初始计量长度并乘以100来将十字头移动转化成应变百分比。从负载伸长率曲线上得到峰值应变或负载。将与峰值负载对应的伸长率作为所得应变记录下来。在第二个方向上重复该操作。在每个方向上测定5个样本，将所得样本进行平均以获得关于该特定方向的在峰值负载上的应变。通过简单的除法获得可以是在峰值负载的加工方向伸长率与在峰值负载的加工垂直方向伸长率的比值的应变比例。
下表5给出了不同的先前技术产品和本发明不同实施方案的在峰值负载的加工方向及其垂直方向的应变。典型地，先前技术的薄页纸40-般在加工方向上具有较低的应变值。之所以这样是因为在生成过程中，诸如皱折、急速传递或润湿微收缩等缩短典型地发生在加工方向上。
本领域技术人员应当认识到，狭缝44的长度和宽度方向和/或薄页纸40的长度和宽度方向无需与加工方向及其垂直方向一致。然而，这些方向一致是众所周知的，本领域技术人员应当理解，为了方便起见在下述实施例中将予以采用。
然而，在本发明中，狭缝44可具有并且一般具有与加工垂直方向平行的主轴。狭缝44的这样的取向使得能够在加工方向上激活。该取向是优选的，因为其使得在加工垂直方向上的偶然激活不太可能发生。偶然激活可在例如分发期间发生。
如表5所示，本发明薄页纸40可具有至少30％、在某些实施方案中至少60％、在其它实施方案中至少90％、在一些其它实施方案中至少120％、在其它有些实施方案中至少150％的加工方向应变。同样，本发明提供了比先前技术所能得到的应变比例大接近一个数量级的应变比例。应变比例是在两个正交方向上的在峰值负载的应变的比例。这两个正交方向可以与加工方向及其垂直方向一致。应变比例可以为至少2，在某些实施方案中至少为4，在其它实施方案中至少为6。
表5
  加工方向的应变对峰值的百分比   加工垂直方向的应变对峰值的百分比   加工垂直方向的应变对峰值的比例/加工方向的应变对峰值的比例
  卫生纸
  P&G生产的Charmin   28.9   9.2   0.3
  P&G生产的CharminUltra   21.2   14.0   0.7
  K-C生产的Cottonelle(波纹纸)   18.4   12.9   0.7
  K-C生产的Cottonelle(波纹纸)Ultrasoft   16.6   10.0   0.6
  FJ生产的QuiltedNorthern   17.7   9.4   0.5
  FJ生产的QuiltedNorthern Ultra   23.9   8.2   0.3
  GP生产的Angel Soft   14.3   7.5   0.5
  K-C生产的Scott   19.8   6.0   0.3
  Paper Products Ltd.生产的White Cloud   15.8   8.1   0.5
  纸巾
  P&G生产的Bounty   20.3   14.8   0.7
  FJ生产的Brawny   24.3   7.2   0.3
  K-C生产的Scott波纹纸   19.3   12.7   0.7
  K-C生产的Viva   29.3   22.4   0.8
  面巾纸
  P&G生产的Puffs   16.5   14.0   0.8
  Regular
  P&G生产的Puffs ExtraStrength   18.9   10.7   0.6
  K-C生产的Kleene<sup>TM</sup>xRegular   17.2   7.2   0.4
  K-C生产的Kleenex ColdCare   16.7   7.9   0.5
  K-C生产的Scotties   17.0   7.5   0.4
  擦拭用纸
  K-C生产的Huggies   50.2   26.5   0.5
  P&G生产的Pampers   19.2   8.9   0.5
  K-C生产的Cottonelle   25.2   19.8   0.8
  Charmin KidFresh-P&G   22.6   11.9   0.5
  无纺原料
  PGI的Carded Topsheet   53.8   68.8   1.3
  BDA的P11   72.0   96.1   1.3
  PGI的SMS Cuff   45.7   60.7   1.3
  本发明产品
  实施例1，直的，L＝2厘米，A＝0.06厘米   25.9   195.9   7.6
  实施例2，直的，L＝2厘米，A＝0.06厘米   25.1   156.6   6.2
  实施例3，直的，L＝1厘米，A＝0.06厘米   23.9   67.7   2.9
  实施例4，直的，L＝1厘米，A＝0   15.7   32.3   2.1
  实施例5，正弦图案   17.8   77.7   4.4
  实施例6，V形图案   20.6   127.9   6.2
参见图附图13A至18，图示说明了依据先前技术和本发明的代表性负载伸长率曲线。这些负载曲线说明了用本发明获得的在较小峰值负载值的伸长率比用先前技术获得的伸长率大到什么程度。
如下所述测定第二个参数带宽70。使用移动平均技术使上述达到峰值负载的负载伸长率曲线光滑。将前3％的应变省略以消除噪音。将每3个连续的数据点平均在一起以使曲线光滑，这样在给定数据点的移动平均值等于仅挨着该数据点之前和之后的数据点的平均值。
参考附图19至24，通过从移动平均值减去负载然后除以峰值负载来从每个数据点得到以平滑曲线上面和下面的峰值负载百分比表示的偏差大小。在附图19至24中，X-轴代表移动平均曲线。将大于(在曲线图上面的)移动平均值的所有点再次平均在一起以产生带宽70的上限。同样，将小于(在曲线图下面的)移动平均值的所有点平均在一起以产生带宽70的下限。带宽70定义为上限和下限的绝对值的总和。
可使用来自华盛顿的雷德蒙微软公司的Excel软件或任何其它本领域技术人员众所周知的电子制表软件。如下表6所示，可将从负载伸长率曲线得到的数据点制成栏表形式。第一栏提供了在每个数据点的应变。对于本发明薄页纸40，整个负载伸长率曲线可产生200个或更多关于先前技术的数据点，和1200个或更多关于本发明产品的独立的数据点。然而，仅考虑达到峰值负载的数据点。因此，使用n个数据点，其中n在200或更高数量级上。应当注意，先前技术样本一般表现出较少的数据点，其在20或更高数量级上。
表6中的第一栏是应变。应当注意，当在负载栏上的第n个数据点等于在负载伸长率曲线上的峰值数据点时，下表6就结束了。第二栏是与第一栏中的每个应变相对应的负载。第三栏是第二栏中每连续3个数据点的负载的移动平均值。对于应变曲线上的每个点，移动平均值考虑的是紧挨着应变曲线上一个特定点前面和后面的数据点。第四栏代表在任何特定点的相对于移动平均值的负载偏差。这样的偏差是这样得到的：从第三栏的值减去第二栏的值，然后将该差值除以第二栏中的峰值负载。第五栏代表从第四栏取的所有正值。将这些值平均在一起以得到带宽70的上限。第六栏代表从第四栏取的所有负值。将这些值平均在一起以得到带宽70的下限。
表6
  X轴应变   Y轴负载   3个数据点的负载平均值   负载偏差百分比：(栏3-栏2)/Y<sub>n</sub>   从第4栏取的正偏差   从第4栏取的负偏差
  X<sub>1</sub>   Y<sub>1</sub>   ---   ---   ---   ---
  X<sub>2</sub>   Y<sub>2</sub>   平均Y<sub>2</sub>   偏差<sub>2</sub>   正偏差<sub>2</sub>   ---
  X<sub>3</sub>   Y<sub>3</sub>   平均Y<sub>3</sub>   偏差<sub>3</sub>   ---   负偏差<sub>3</sub>
  X<sub>n-1</sub>   Y<sub>n-1</sub>   平均<sub>n-1</sub>   偏差<sub>n-1</sub>   正偏差<sub>n-1</sub>   ---
  X<sub>n</sub>   Y<sub>n’</sub>峰值负载   ---   ---   正偏差平均值，带宽的上限   负偏差平均值，带宽的下限
参考附图19至25，可使用移动平均值将光滑的负载伸长率曲线作为直线和水平线绘图。如带宽的上限和下限那样，将以相对于移动平均值的峰值负载差值的百分比表示的偏差制表。
从下表7中可以看出，先前技术一般表现出显著小于本发明的带宽70。优选地，在某些实施方案中，本发明具有至少0.5的带宽70，在其它实施方案中具有至少0.7的带宽70，在其它一些实施方案中，具有至少0.9的带宽70。可以相信，本发明带宽70较大是由于线断裂的增加，从而负载携带能力也受到降低所致，因为大的纹间面48(而不是单个的纤维)发生了断裂。
表7
  带宽％
  卫生纸
  Charmin LDT   0.32
  Charmin Ultra   0.37
  Cottonelle(KC波纹纸)   0.32
  Cottonelle(KC波纹纸)Ultrasoft   0.33
  Paper Products Ltd.生产的White Cloud   0.31
  纸巾
  Bounty   0.03
  面巾纸
  Puffs Regular   0.22
  擦拭用纸
  Pampers   0.37
  无纺原料
  P11   0.28
  本发明产品
  实施例1   0.75
  实施例2   1.31
  实施例3   0.45
  实施例4   0.87
  实施例5   1.45
  实施例6   2.23
Z-方向厚度和样本体积是如下所述测定的。将预测定的未激活样本置于平坦的水平参考面上。薄页纸40用最大的内切正方形表示。提供具有0.015英寸(0.0381厘米)厚度的平的正方形302型不锈钢压盘。压盘60的尺寸和面积是上述内切正方形的1/9。通过测定相对于样本的内切正方形的压盘60的大小，可获得与不同大小的产品相对应的度量值。
参考附图28，找到压盘60的中心点。用对角线给压盘60作记号，对角线在中心点相交，并延伸到压盘60的各个角。在从中心点到各个角的距离的2/3处以及中心点(总数5个位置)给对角线作记号。这5个位置指示用于随后厚度测定的测量点。
将不锈钢压盘60铺在参考面上，用日本Mitutoyo公司制造的Digimatic测高仪-型号为HDS-8″M将其自身的厚度调为零。将测高仪的尖端放在当其在样本上时与压盘60接触的点上。通过将在压盘60中心上的计量器调为零来检验压盘60的平直度。如果所有其它指示测量点都是+/-0.01″(0.254毫米)，则压盘60就是平坦的。将样本置于参考面上，并将其定向，使得断裂前最大应变百分比的方向在观察者的左面/右面。
参考附图28，使用胶带沿着样本的全宽度在最左边和最右边将样本固定在参考面上。胶带应当在右边和左边固定12.5％的样本总长度，留下中间的75％样本作为分析用的计量长度。应当将压盘60小心地置于样本的表面以不扰乱样本。将压盘60置于样本的中心，使样本60的边缘与上述第一个和第二个方向成直线。在压盘60的5个指示点当中的每个点上测定代表把皮厚考虑在内的样本厚度的压盘60高度。在该压盘60位置上记录这5个读数的平均高度，其代表在该压盘60位置上的Z-方向厚度。
当压盘60在每个位置上时，对于该部分(与压盘60的上升方向垂直)，还测定在样本的压盘60的每个边上的平均宽度。最后测定样本的长度。长度等于测量压盘60的该边的长度。可用来自Starrett Companyof Athol，MA的普通标尺以1.6毫米的分辨率测定样本的长度和宽度。
将压盘60向其初始位置的左边(或右边)移动一个完整位置，到达位置n+1。同样测定5个点的高度和该部分的长度以及宽度。同样将压盘60向左或(右)移动一个完整位置，测定这5个点并平均。继续该操作直至到达样本的边缘。不测定在外侧并与压盘60的上升方向垂直的样本厚度；不测定用胶带固定的那部分样本。在样本边缘，只考虑铺在样本内部的压盘60上的点。对于边缘，这部分的长度可能与压盘60的一个边的长度不相等。如果压盘60悬在样本上面，则对于高度测定，在样本外面的任何点都不考虑。然后将压盘60返回在中心点右边(或左边)的在位置n-1的一个位置上，并重复该操作直至到达样本的相反边缘。将在每个位置测定的高度平均，以得到压盘60的每个位置的高度。
在压盘60的每个位置上，将高度、宽度和长度乘在一起，因此获得了压盘60的每个上升位置的体积。将这些在上升位置的体积加在一起，获得了样本的最终体积。
然后将样本在拉力下激活。首先将固定样本的胶带取下来，并将样本沿着样本的全宽度夹紧(同样在该图最左边和最右边的12.5％处)。然后通过将夹具以50.8厘米/分钟的速度移开来将样本在拉力下激活。为了找到适当的应变，使用上述负载伸长率曲线。在使用本发明产品期间所通常发生的激活方向上测定伸长率。
以达到上述峰值所需拉力的75％的拉力将样本的计量长度伸长。该伸长率称为75％峰值伸长率。不发生应变负载断裂。样本的计量长度从75％峰值伸长率松弛到67％峰值伸长率。如果由于产品中的固有弹簧力，可用手引起松弛。然后按照需要使用胶带将样本以67％峰值伸长率小心地放置在参考面上。如上所述重复体积测定。
测试在每个状态的3个样本。将3个状态1体积平均。将3个状态2体积平均。体积指数可视为状态2平均体积除以状态1平均体积。体积指数代表样本伸长部分的体积改变。
如下所述得到厚度指数。对于3个样本当中的每个样本，得到在任何压盘60位置的最大厚度。可使用从上述体积测定中得到的厚度数据或者可用新的厚度测定值。对于3个激活的样本当中的每个样本，得到在任何压盘60位置的最大厚度。然后对于这3个样本当中的每个样本，由这些最大值求出比值。之后将这3个比值平均在一起以得到基于这3个样本的代表该产品的厚度指数。
参考下表8，从中可以看到，施加拉力后，先前技术产品没有被显著地激活或者发生强度性质改变。因此，对于先前技术样本，体积指数大约等于1。本发明可具有至少为5、在其它实施方案中至少为10、在其它实施方案中至少为15、在其它实施方案中至少为20、在其它某些实施方案中至少为25的体积指数。
仍然参考下表8，状态1和状态2平均厚度是通过将关于每个压盘60位置的厚度和面积加在一起，然后除以关于每个压盘60位置的面积的总和而得到的平均厚度。从概念上来讲，这可认为是在每个压盘60位置的体积加权平均值除以面积。同样，3个样本的平均值代表每个状态1和状态2厚度。
状态1和状态2最大厚度是3个相同样本在每一状态下的最大厚度的平均值。然而，应当认识到，为了测定厚度指数，如上所述获得3个厚度指数(每个样本获得一个厚度指数)，然后平均。
本发明薄页纸40可具有至少为2，某些实施方案中至少为4，某些实施方案中至少为6，某些实施方案中至少为8，某些实施方案中至少为10，在其它实施方案中至少为12的厚度指数。
表8
  基于14.×15.2厘米样本的状态1体积(立方厘米)   状态2体积(立方厘米)   体积指数(无量纲)   状态1平均厚度(厘米)   状态2平均厚度(厘米)   状态1最大厚度(厘米)   状态2最大厚度(厘米)   厚度指数(无量纲)
 卫生纸
 QuiltedNorthernUltra   23.4   ～23.4   ～1   0.106   ～0.106   0.11   ～0.11   ～1
 纸巾
 Brawny   27.1   ～27.1   ～1   0.122   ～0.122   0.14   ～0.14   ～1
 面巾纸
 KleenexCold Care   20.3   ～20.3   ～1   0.091   ～0.091   0.15   ～0.15   ～1
 擦拭用纸
 Huggies   27.3   ～27.3   ～1   0.123   ～0.123   0.14   ～0.14   ～1
 本发明
 实施例1   45.2   565.0   12.5   0.203   1.77   0.21   2.45   11.5
 实施例2   48.9   357.5   7.3   0.220   1.24   0.24   1.53   6.5
 实施例3   44.4   280.2   6.3   0.199   1.36   0.22   1.45   6.7
 实施例4   30.1   250.5   8.3   0.135   1.14   0.14   1.24   8.6
 实施例5   55.4   354.9   6.4   0.249   1.37   0.26   1.55   6.0
 实施例6   48.4   311.0   6.4   0.218   1.16   0.22   1.41   6.3
本发明薄页纸40的厚度取决于层数。对于本发明描述和要求保护的实施方案，已经发现具有1、2或n层的实施方案是合适的，其中n是约2至约8的整数，在某些实施方案中是4至6的整数。对于本发明描述和要求保护的多层实施方案，本发明薄页纸40的如上所述测定的在任何位置的状态2厚度可以为至少约0.5厘米，在某些实施方案中为至少约1厘米，在其它实施方案中为至少约1.3厘米，在其它实施方案中为至少约1.5厘米，在其它实施方案中为至少约1.7厘米。对于单层实施方案，该厚度可以为至少约0.3厘米，在其它实施方案中为至少约0.4厘米，在其它实施方案中为至少约0.5厘米，在其它实施方案中为至少约0.6厘米。一般情况下，随着弱线之间的垂直距离W的增加，薄页纸40的厚度同样也增加。本领域技术人员应当理解，狭缝长度应当足够大以适应厚度的增加，因为在激活时纹间面W往往会变形而从薄页纸40的平面中出来。
此外，在激活后，本发明薄页纸40的密度小于先前技术薄页纸的密度。为了测定所考虑的薄页纸的密度，使用下述方法。如上所述测定薄页纸的体积。使用数字天平测定薄页纸的质量，以克表示。合适的天平具有0.0001克的分辨率，并得自Sartorius Company，Goettingen，DE。密度简单地为样本的质量除以样本体积。参考附图9，给出了不同的先前技术产品和本发明产品的密度。在激活后，本发明产品的密度比先前技术产品的密度小约一个数量级。当用作卫生纸、面巾纸和硬表面清洁用具等的低密度时，本发明产品特别有利。
表9
  密度(克/立方厘米)
  卫生纸
  Quilted Northern   0.0408
  纸巾
  Brawny   0.0411
  面巾纸
  Kleenex Cold Care   0.0444
  擦拭用纸
  Huggies   0.248
  本发明产品
  实施例1(激活后)   0.0044
  实施例2(激活后)   0.0072
  实施例3(激活后)   0.0091
  实施例4(激活后)   0.0074
  实施例5(激活后)   0.0054
  实施例6(激活后)   0.0061
从上表9中可以看出，本发明产品的密度可低于0.01，在某些实施方案中低于0.009，在某些实施方案中低于0.008，在其它实施方案中低于0.007，在其它某些实施方案中低于0.006克/立方厘米。
在另一个参数方面，在激活后本发明产品还具有较高的摩擦系数。平均摩擦系数是在加工方向及其垂直方向上测定的摩擦系数的平均值。摩擦系数是用来自Kato技术有限公司的Kawabata系统分析(KES)测试仪测定的。将样本固定在水平参考面上。使用由烧结玻璃制成的重量约为12.2克的探针与臂。探针是具有20毫米直径和C级孔隙率的烧结玻璃，商品目录号7176-14来自新泽西州的崴佴兰的爱思玻璃公司(AceGlass，Inc.of Vineland，NJ)。参考附图30A至30B，改进探针削去其角。使用100粗砂纸将探针的底部圆周角磨去。经发现来自NortonAbrasives的K224 100-J砂纸是合适的。将探针以0.1厘米/分钟的速度沿着样本划过2.0厘米的距离。对于两侧测试模式，将探针的方向反转。提供不同的样本。让该样本的方向与第一个样本成90度，并重复测定。将在每个方向上的向前和向后的痕迹(4个数据点)平均，以获得该样本的摩擦系数。由3个样本的平均值得到薄页纸40的摩擦系数。如下表10所示，在激活后，本发明产品的摩擦系数为至少1.8，在某些实施方案中大于2.0，在其它实施方案中大于2.2，在其它某些实施方案中大于2.4。
表10
  平均摩擦系数
  卫生纸
  Charmin LDT   0.84
  Charmin Ultra   0.76
  Cottonelle(KC波纹纸)   0.61
  Cottonelle(KC波纹纸)Ultrasoft   0.63
  Quilted Northern   0.68
  Quilted Northern Ultra   0.77
  Angel Soft   0.92
  Scott   0.79
  White Cloud by PaperProducts Ltd.   0.92
  纸巾
  Bounty   0.68
  Brawny   0.53
  Scott波纹纸   0.81
  Viva   0.89
  面巾纸
  Puffs Regular   0.61
  Puffs Extra Strength   0.65
  Kleenex Regular
  Kleenex Cold Care   0.43
  Scotties   0.46
  擦拭用纸
  Huggies   1.07
  Pampers   1.84
  Cottonelle   1.51
  Charmin KidFresh   1.48
  本发明产品
  实施例1，状态1/状态2   1.1/2.3
  实施例2，状态1/状态2   1.3/2.5
  实施例3，状态1/状态2   0.9/2.1
  实施例4，状态1/状态2   0.5/1.5
  实施例5，状态1/状态2   0.6/1.8
  实施例6，状态1/状态2   0.7/1.8
可使用由ASTM B1388-64改进的悬臂悬挂测试仪测定样本的硬度。样本的宽度为2.54厘米，并且长度足以悬挂至与水平面成45度。已经发现，对于薄页纸，10.16厘米的长度，对于纸巾，15.24厘米的长度是令人满意的。样本具有平行于加工方向或其垂直方向的长轴。使用本领域技术人员众所周知的且在本文中将不再重复描述的技术测定样本的基重，以磅/3000平方英尺(克/6250平方厘米)表示。将样本放置在水平测试平台上，该测试平台具有90度的自由边角以使得样本能够悬垂。将样本以0.5英寸(1.27厘米)/秒的速度越过自由边移动直至样本的悬垂部分悬挂至与水平面成45度。测定的样本的悬垂长度接近0.5厘米。
如上所述测定样本的厚度。依据下述公式得到弯曲系数
弯曲系数(千克/厘米2)＝{(悬垂长度(厘米)/2)3×基重
(磅/3000平方英尺)×119.24}/[厚度(几千英寸或毫英寸)]3
从下表11中可以看出，本发明产品在加工垂直方向的弯曲系数比用先前技术产品获得的弯曲系数小约一个数量级。本发明产品在加工垂直方向的弯曲系数可小于0.01千克/平方厘米，小于0.005千克/平方厘米，在某些实施方案中小于0.001千克/平方厘米，在某些实施方案中小于0.0005千克/平方厘米，在某些实施方案中小于0.0001千克/平方厘米，在某些实施方案中小于0.00005千克/平方厘米。然而，加工方向与其垂直方向的弯曲系数之比例比用先前技术获得的比例大大约一个数量级。在某些实施方案中，加工方向与其垂直的方向的弯曲系数的比值可以为至少约5，在某些实施方案中为至少约10，在其它实施方案中为至少约15，在其它某些实施方案中为至少约20。
表11
  加工方向弯曲系数(千克/平方厘米)   加工垂直方向弯曲系数(千克/平方厘米)   加工方向/其垂直方向弯曲系数(无量纲)
  卫生纸
  Quilted    NorthernUltra   0.3   0.4   0.8
  纸巾
  Brawny   4.2   7.9   0.5
  面巾纸
  Kleenex Cold Care   0.1   0.3   0.3
  擦拭用纸
  Huggies   0.5   1.0   0.5
  本发明产品
  实施例1，状态1/状态2   0.7/0.00041   0.04/0.00002   17.5/20.5
  实施例2，状态1/状态2   0.4/0.00089   0.1/0.00004   4.0./22.3
  实施例3，状态1/状态2   0.4/0.00111   0.2/0.00047   2.0/2.4
  实施例4，状态1/状态2   2.5/0.00191   0.8/0.00039   3.1/4.9
  实施例5，状态1/状态2   0.3/0.00052   0.1/0.00006   3.0/8.7
  实施例6，状态1/状态2   0.3/0.00087   0.1.0.00005   3.0/17.4
下表VIB中还给出了状态1/状态2加工方向弯曲系数和加工垂直方向弯曲系数比例。如表12所示，可获得至少为4，在某些实施方案中至少为5，在其它实施方案中至少为6的状态1/状态2加工垂直方向柔韧性比例。
表12
  状态1/状态2弯曲系数比例加工方向   状态1/状态2弯曲系数比例加工垂直方向
  实施例1   1707   2000
  实施例2   449   2500
  实施例3   360   426
  实施例4   1309   2051
  实施例5   577   1667
  实施例6   345   2000

Claims (27)

1.一种为平面的薄页纸基片，所述基片具有限定XY平面的长度方向和宽度方向和与该XY平面垂直的Z-方向；
所述基片具有在Z-方向上的厚度，所述基片可在所述长度方向和所述宽度方向当中的至少一个方向上延展，所述基片由此产生的在所述XY平面的所述长度方向上或所述宽度方向上塑性延展到一个百分比的塑性延展导致厚度增加的百分比大于在所述XY平面中伸长的百分比。
2.如权利要求1所述的基片，其中所述基片在所述塑性延展之前具有小孔。
3.如权利要求2所述的基片，其中所述小孔是可伸长的。
4.如权利要求3所述的基片，其中所述可伸长的小孔是平行的。
5.如权利要求4所述的基片，其中所述可伸长的小孔是从相邻小孔单侧偏移的。
6.如权利要求1所述的基片，其中所述薄页纸基片的厚度至少为2毫米，密度小于0.01克/立方厘米。
7.如权利要求6所述的基片，具有加工方向和与其呈正交的加工垂直方向，所述薄页纸基片具有小于0.01千克/平方厘米的加工垂直方向柔韧性。
8.如权利要求1所述的基片，其包括小孔，所述薄页纸基片具有至少1.8的摩擦系数。
9.一种薄页纸，所述薄页纸具有第一个厚度，所述薄页纸可在张力下塑性激活，由此所述薄页纸在激活后具有第二个厚度，所述第二个厚度与所述第一个厚度的比例限定了厚度指数，其中所述厚度指数为至少4。
10.如权利要求9所述的薄页纸，其中所述薄页纸包括纤维质纤维。
11.如权利要求9所述的薄页纸，其中所述薄页纸包括合成纤维。
12.如权利要求10所述的薄页纸，其中所述厚度指数为至少6。
13.如权利要求9所述的薄页纸，其中所述厚度指数为至少10。
14.如权利要求12所述的薄页纸，其具有加工方向和与其呈正交的加工垂直方向，所述薄页纸在所述加工垂直方向上伸长至少30％而不会断裂。
15.如权利要求14所述的薄页纸，其中所述薄页纸在加工垂直方向上伸长至少60％而不会断裂。
16.一种为平面的薄页纸，包括至少以面对面方式叠积的两层，所述薄页纸具有限定了XY平面的长度方向和宽度方向和与XY平面垂直的Z-方向，所述薄页纸具有在所述Z-方向上的厚度，所述薄页纸可在所述长度方向和所述宽度方向当中至少一个方向上塑性延展，由此所述薄页纸的塑性延展引起所述薄页纸的所述厚度增加。
17.如权利要求16所述的薄页纸，其包括以面对面方式叠积的至少三层，两个外层和至少一个在二者之间的中间层，每个所述层包括在其中具有弱线图案的薄页纸基片，所述中间层的所述弱线图案不同于至少一个所述外层的所述弱线图案。
18.如权利要求16所述的薄页纸，其中所述薄页纸的厚度至少为2毫米，密度小于0.01克/立方厘米。
19.如权利要求16所述的薄页纸，其包括小孔，所述薄页纸具有至少1.8的摩擦系数。
20.如权利要求19所述的薄页纸，其中所述薄页纸具有至少2.2的摩擦系数。
21.如权利要求19所述的薄页纸，其中所述薄页纸可从第一个状态激活至第二个状态，从而产生负载伸长率曲线，所述负载伸长率曲线具有至少0.5的带宽。
22.如权利要求21所述的薄页纸，其中所述带宽为至少0.9。
23.一种制备可激活的薄页纸的方法，所述方法包括以下步骤：
提供成形网线，所述成形网线限定XY平面和与XY平面垂直的Z-方向，所述成形网线在其上具有多个直立突起，所述突起在所述Z-方向上直立，所述突起在所述XY平面中可伸长，其中所述突起具有至少为10的纵横比；
提供纤维质纤维的水浆液；
将所述水浆液沉积在所述成形网线上，由此所述水浆液在沉积点上包括Z-方向厚度，该厚度大于所述成形网线上面的所述突起的投影；
将所述水浆液干燥以产生连续的高基重网纹区以及离散的低基重区域，所述离散的低基重区域在几何学上与所述突起相对应，所述离散的低基重区域具有主轴和与其成正交的次轴，由此所述离散的低基重区域具有至少为10的纵横比；和
将所述水浆液从所述纤维质纤维构造物上除去。
24.如权利要求23所述的方法，其还包括激活所述薄页纸的步骤，所述激活所述薄页纸的步骤包括给所述薄页纸施加反向拉力的步骤，由此所述薄页纸在所述XY平面中延展，所述反向拉力的所述方向与所述突起的主轴垂直，由此在激活后，低密度区域中的所述纤维质纤维偏移以具有至少一个自由末端。
25.如权利要求24所述的方法，其中激活所述薄页纸的所述步骤包括激活所述薄页纸为二维增大性的步骤。
26.一种薄页纸，具有10至140克/平方米的基重，所述薄页纸具有多条位于其中的弱线，所述薄页纸可在第一个方向上被激活，由此反向拉力在所述薄页纸中引起平行于所述反向拉力方向的应变，出于对所述应变的反应，所述薄页纸的厚度增加。
27.如权利要求26所述的薄页纸，其中所述薄页纸可在两个正交方向当中的任一方向上伸长至预定应变而没有达到负载伸长率曲线上的峰值负载，在所述第一个方向上的所述应变至少是在第二个方向上的应变的两倍。
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