由泡沫形成幅材制成的擦拭产品的制作方法

由泡沫形成幅材制成的擦拭产品


背景技术：

1.传统的擦拭产品由织造和编织织物制成。这种擦拭物已经用于所有不同类型的行业，诸如用于工业应用、食品服务应用、健康和医疗应用以及用于一般消费者使用。如果洗涤得当，传统的抹布和浴巾可以重复使用。然而，一次性擦拭物持续受到欢迎，并且很容易取代许多传统的织造或编织产品。例如，一次性擦拭物可以提供许多优点。例如，一次性擦拭物通常更无菌且没有碎屑和污染物。例如，洗涤的抹布和浴巾仍然可以含有过去使用过的残留碎屑，并且还可以在洗涤过程中拾取碎屑。此外，洗涤织造或编织擦拭物不仅可以产生巨大的费用，而且还需要使用大量的水和必须妥善处理的洗涤剂。此外，在许多应用中，特别是在工业环境中，传统的布类擦拭物在使用一次后就被丢弃，因为化学物质和其他碎屑会与擦拭物接触。
2.然而，在能够产生具有传统的布类擦拭物的强度和吸收性质的一次性擦拭物方面遇到了问题。例如，虽然已知纸浆纤维幅材具有吸收性，但是由纸浆纤维制成的幅材缺乏强度和耐磨性，尤其是在潮湿状态下使用时。
3.鉴于上述缺点，已经将纸浆纤维与其他幅材组合以增加强度，特别是湿强度。例如，过去，由连续长丝制成的纺粘幅材已经与纸浆纤维一起进行水力缠结以产生弹性擦拭产品。虽然这种擦拭物在本领域中取得了很大进步，但是擦拭物的纺粘部分往往会抑制液体吸收性和擦干性质。
4.还尝试了将纸浆纤维与更长的短纤维组合起来。然而，这种纤维混合物在传统的湿法成网形成工艺中非常难以处理，因为在幅材形成过程中只有相对较短的纤维能够在水介质中运输，而较长的纤维在与足够量的水组合以产生幅材时有结块和絮凝在一起的趋势。因此，此类产品不仅缺乏完整性，而且具有非常不均匀的纤维稠度。
5.在又一个实施方案中，前体幅材已经通过梳理工艺形成。然后梳理幅材与纸浆纤维一起缠结。产生梳理幅材不仅是一种产生幅材的非常低效的方式，而且与布类产品相比，所得的产品仍然倾向于缺乏许多所期望的性质，诸如吸收性、稠度和强度。
6.鉴于上述情况，目前需要一种用于产生一次性擦拭物的工艺。具体而言，需要一种具有增强的机械性质以及良好的吸收性的一次性擦拭物，它可以有效地替代传统的布类擦拭物。还需要一种将较长的纤维与吸水性纸浆纤维组合以产生具有纤维基质的一次性擦拭产品的工艺，所述纤维基质具有改善的吸收性、擦干特征、油和油脂擦拭特征、耐用性等等。


技术实现要素：

7.一般而言，本公开涉及一种一次性擦拭产品以及一种制造所述擦拭产品的工艺。本公开的擦拭产品通过泡沫形成工艺产生，其中较短的且高液体吸收性的纸浆纤维与较长的强度增强的纤维结合。然后将所得的幅材进行水力缠结一次或多次，以进一步改善所述幅材的完整性和各种其他特征。例如，所述泡沫形成工艺产生具有基本上均质的纤维基质的幅材。对所述泡沫形成幅材进行水力缠结增加了幅材完整性并且为增加的松密度提供了结构形貌。水力缠结还可以改善所述擦拭产品的美学外观。
8.例如，在一个实施方案中，本发明涉及一种擦拭产品，其包含含有纤维的混合物的泡沫形成幅材。所述纤维包括与强度增强纤维共混的纤维素纤维。所述强度增强纤维的平均长度可以大于约8mm且小于约30mm。所述强度增强纤维以约5重量％至约50重量％，诸如约15重量％至约40重量％的量存在于所述幅材中。使所述泡沫形成幅材经历至少一个水力缠结步骤。例如，所述泡沫形成幅材可以包括第一表面和第二相对表面。所述第一表面和所述第二表面都可以经历水力缠结。
9.所述强度增强纤维可以由各种不同的材料，诸如聚合物制成。例如，所述强度增强纤维可以包括聚酯纤维、聚烯烃纤维诸如聚乙烯纤维、再生纤维素纤维诸如人造丝纤维、棉纤维等等。所述强度增强纤维可以是单组分纤维或双组分纤维。在另一个方面，所述纤维素纤维可以包括纸浆纤维。例如，所述纤维素纤维可以包括硬木纤维、软木纤维或者它们的混合物。所述纸浆纤维可以以约55重量％至约80重量％的量存在于所述幅材中。
10.本公开的擦拭产品可以是单层片产品。如上文所述，所述纤维素纤维和所述强度增强纤维可以组合以形成基本上均质的混合物。例如，所述泡沫形成幅材可以是非分层幅材，当检查所述幅材的横截面时，未显示出明显的单独的纤维层。
11.所述泡沫形成幅材的基重可以为约15gsm至约120gsm，诸如约45gsm至约80gsm。所述泡沫形成幅材的纸厚可以为约0.4mm至约0.9mm。所述幅材可以含有发泡剂，诸如月桂基硫酸盐。所述幅材的松密度可以为约3cc/g至约15cc/g。
12.根据本公开的擦拭产品可以具有极好的物理性质。例如，所述泡沫形成幅材可以具有湿强度和干强度，并且所述湿强度可以在所述干强度的约20％以内，诸如在约10％以内，诸如在约5％以内。与宽度方向或横向相比，所述泡沫形成幅材在长度方向或纵向上也可以具有相似的强度性质。例如，纵向拉伸强度与横向拉伸强度的比率可以为约1至约4，诸如约2至约3，诸如约2.3至约2.7。
13.根据本公开制造的擦拭产品可以用于所有不同类型的应用。在一个实施方案中，所述擦拭产品是工业擦拭物。所述擦拭产品可以是堆叠在一起的单个片材的形式。如果需要，所述擦拭产品可以用清洁溶剂预饱和并且包装使用。
14.本公开的其他特征和方面在下文更详细地讨论。
附图说明
15.在说明书的其余部分中并参考附图更具体地提出了本公开全面并使之能够实施的公开内容，在附图中：
16.图1是根据本公开的用于形成非织造幅材的工艺的一个实施方案的示意图；以及
17.图2是图1所示的示意图的局部放大示意图。
18.在本说明书和附图中对附图标记的反复使用旨在代表本发明的相同或类似的特征或元件。
19.定义
20.如本文所用，术语“纵向”是指非织造幅材形成过程中纤维在其上沉积的成形表面的行进方向。
21.如本文所用，术语“横向”是指垂直于上文所定义的纵向的方向。
22.如本文所用，术语“纸浆”是指来自诸如木本和非木本植物的天然来源的纤维。木
本植物包括例如落叶和针叶树。非木本植物包括例如棉、亚麻、西班牙草、马利筋属植物、秸秆、黄麻、大麻和甘蔗渣。纸浆纤维可以包括硬木纤维、软木纤维以及它们的混合物。
23.如本文所用，术语“平均纤维长度”是指通过利用显微技术测量确定的纤维、纤维束和/或纤维状材料的平均长度。从纤维的液体悬浮液中分离出至少20根随机选择的纤维的样品。将纤维放置于显微镜载玻片上，所述载玻片已准备好将纤维悬浮于水中。将着色染料添加到悬浮纤维中以对含纤维素的纤维进行着色，以便可以将它们与合成纤维区分或分离。将载玻片放置于fisher stereomaster ii显微镜
‑‑
s19642/s19643系列下。使用0-20密耳刻度在20x线性放大率下对样品中的20根纤维进行测量，并计算平均长度、最小和最大长度以及偏差或变异系数。在一些情况下，平均纤维长度将计算为纤维(例如，纤维、纤维束、纤维状材料)的加权平均长度，所述加权平均长度通过装备例如得自kajaani oy electronics,kajaani,finland的kajaani纤维分析仪型号fs-200来测定。根据标准测试程序，用浸渍液处理样品，以确保不存在纤维束或碎片。每个样品在热水中分解并稀释成大约0.001％的悬浮液。使用标准的kajaani纤维分析测试程序测试时，从稀释悬浮液中各自汲取每份约50ml至100ml的测试样品。加权平均纤维长度可以是算术平均值、长度加权平均值或重量加权平均值，并且可以由以下等式表示：
[0024][0025]
其中
[0026]
k＝最大纤维长度
[0027]
xi＝纤维长度
[0028]
ni＝长度为xi的纤维数
[0029]
n＝测量的纤维总数。
[0030]
kajaani纤维分析仪测量的平均纤维长度数据的一个特征是它不区分不同类型的纤维。因此，平均长度表示基于样品中的所有不同类型(如果有的话)纤维的长度的平均值。
[0031]
如本文所用，术语“短纤维”是指由合成聚合物诸如聚丙烯、聚酯、消费后回收的(pcr)纤维、聚酯、尼龙等制成的不连续纤维，并且那些非亲水性的可以被处理为亲水性的。短纤维可以是切割纤维等。短纤维可以具有圆形、双组分、多组分、成型、中空等的横截面。
[0032]
如本文所用，干强度或干拉伸强度是使用拉伸测试来测量的。该测试是针对已经在23℃
±
1℃和50％
±
2％的相对湿度下调节至少4小时的样品进行的。使用得自thwing-albert instruments的jdc 15m-10型精密样品切割器将样品在纵向和横向上切割成三英寸宽的条带。
[0033]
拉伸框架的标距长度被设置为2英寸。拉伸框架是使用testworks 4软件运行的alliance rt/1框架。拉伸框架和软件得自mts systems corporation,minneapolis,mn。
[0034]
将3英寸的样品放置于拉伸框架的钳口中，并以每分钟25.4cm的速率施加应变，直到样品失效点。样品上的应力被监测为应变的函数。计算输出包括峰值载荷(克力/3英寸，以克力测量)、峰值拉伸(％，通过以下方式计算：将样品的伸长率除以样品的原始长度并乘以100％)、500克力下的拉伸百分比、断裂时的拉伸能量吸收(tea)(克力*厘米/厘米2，通过
以下方式计算：对应力-应变进行积分或取应力-应变的曲线下面积，直到载荷下降到其峰值的30％时的失效点)和斜率a(千克力，以57-150克力的应力-应变曲线的斜率测量)。
[0035]
使用五个重复样品来测量产品。产品在纵向和横向进行测试。
[0036]
湿强度或湿拉伸强度以与干强度相同的方式测量，不同之处在于在测试之前将样品润湿。具体而言，为了润湿样品，在3英寸x5英寸的托盘中填充温度为23℃
±
2℃的蒸馏水或去离子水。将水添加至托盘至大约1厘米深。
[0037]
将3m“scotch-brite”通用擦洗垫切割成2.5英寸x4英寸的尺寸。沿着垫的四英寸边缘之一放置一块大约5英寸长的遮蔽胶带。遮蔽胶带用于固定擦洗垫。
[0038]
然后将擦洗垫放置在水中，带胶带的一端朝上。在测试完成之前，将垫始终保持在水中。将待测样品放置于符合tappi t205的吸墨纸上。将擦洗垫从水浴中取出并在与润湿盘相关的筛网上轻轻拍打三次。然后将擦洗垫轻轻地放置在样品上，平行于样品的大致中心的宽度。擦洗垫保持在原位大约一秒钟。然后立即将样品放入拉伸测试仪中进行测试。
[0039]
为了计算湿/干拉伸强度比率，用湿拉伸强度值除以干拉伸强度值。
具体实施方式
[0040]
本领域的普通技术人员应当理解，本讨论仅是对示例性实施方案的描述，而无意限制本公开的更广泛的方面。
[0041]
一般而言，本发明涉及一种擦拭产品，其由精心挑选的纤维的共混物并且以某种方式形成，所述方式极大地改善了产品的物理性质以及其清洁或擦拭相邻表面的能力。根据本公开的擦拭产品由泡沫形成幅材形成，所述泡沫形成幅材包括改善擦干性质、油和油脂擦拭性质、耐用性等的整合和缠结的纤维基质。由于形成幅材的方式，擦拭产品还具有增加的松密度、增加的纸厚和柔软的感觉。擦拭产品也可以制成具有独特的图案，以提高产品的美感。
[0042]
本公开的擦拭产品由较短的纤维素纤维(诸如纸浆纤维)与较长的强度增强纤维的组合形成。纤维混合物在水溶液中与发泡剂组合并沉积在成型表面上。泡沫形成工艺提供了许多优点和好处。例如，据发现泡沫形成方法工艺产生由较短的纤维素纤维与较长的强度增强纤维的共混物制成的基本上均质的纤维幅材。事实上，据发现泡沫形成工艺可以容纳极长的纤维，而不会遇到湿法成网工艺中通常会遇到的结块和其他问题。通过在幅材内形成基本上均质的纤维混合物，不同的纤维在整个幅材结构中提供了益处，这提供了与现有的水力缠结幅材相比的显著改进，所述水力缠结幅材用作为单独层保留在幅材结构内的纺粘幅材锚定。在另一个方面，根据本公开的泡沫形成幅材可以具有非分层结构。
[0043]
根据本公开，一旦产生了泡沫形成幅材，就使该泡沫形成幅材经受至少一种水力缠结工艺。高压水力缠结喷射保持幅材的均质和非分层结构，同时进一步缠结纤维并显著提高幅材完整性和各种机械性质。在一个实施方案中，泡沫形成幅材可以在幅材的每个表面上进行水力缠结。在水力缠结过程中，还可以在幅材的每个表面上形成图案，这不仅可以进一步提高擦拭性质，而且可以进一步提高所得的产品的美学质量。在水力缠结之后，可以使用非压缩干燥工艺来干燥泡沫形成幅材。例如，可以使用通风干燥器来干燥幅材。
[0044]
如上所述的泡沫形成方法具有许多优点和益处。在泡沫形成工艺中，用泡沫代替水作为形成幅材的纤维的载体。代表大量空气的泡沫与造纸纤维共混。由于形成幅材所使
用的水较少，因此干燥幅材所需的能量也较少。例如，相对于传统的湿压工艺，在泡沫形成工艺中干燥幅材可以使能量需求减少大于约10％，例如大于约20％。
[0045]
在一个实施方案中，在形成根据本公开的薄纸或纸幅时，首先通过将水与发泡剂组合来形成泡沫。发泡剂例如可包含任何合适的表面活性剂。在一个实施方案中，例如，发泡剂可包含月桂基硫酸钠，其也称为月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠或月桂基醚硫酸钠。其他发泡剂包括十二烷基硫酸钠或月桂基硫酸铵。在其他实施方案中，发泡剂可包含任何合适的阳离子和/或两性表面活性剂。例如，其他发泡剂包括脂肪酸胺、酰胺、氧化胺、脂肪酸季铵化合物等。
[0046]
发泡剂通常以大于约2重量％的量、例如大于约5重量％的量、例如大于约10重量％的量、例如大于约15重量％的量与水组合。一种或多种发泡剂通常以少于约50重量％的量、例如少于约40重量％的量、例如少于约30重量％的量、例如少于约20重量％的量存在。
[0047]
一旦发泡剂和水组合，就将混合物共混或以其他方式经受能够形成泡沫的力。泡沫通常是指多孔基质，其是可以相互连接以形成通道或毛细管的中空单元或气泡的聚集体。
[0048]
泡沫密度可根据具体应用和各种因素而变化，包括所用的纤维配料。在一个实施方案中，例如，泡沫的泡沫密度可以大于约200g/l，例如大于约250g/l，例如大于约300g/l。泡沫密度通常小于约600g/l，例如小于约500g/l，例如小于约400g/l，例如小于约350g/l。在一个实施方案中，例如，使用泡沫密度通常小于约350g/l、例如小于约340g/l、例如小于约330g/l的较低密度泡沫。泡沫的空气含量通常将大于约30％，例如大于约40％，例如大于约50％，例如大于约60％。空气含量通常小于约80体积％，例如小于约70体积％，例如小于约65体积％。
[0049]
一旦形成泡沫，就将泡沫与纤维配料组合。根据本公开，纤维配料包括较短的高液体吸附性纤维素纤维与较长的强度增强纤维的组合。
[0050]
可掺入幅材中的纤维素纤维包括但不限于非木质纤维，诸如棉、蕉麻、洋麻、萨拜草、亚麻、芦苇草、稻草、黄麻、甘蔗渣、乳草绒纤维和菠萝叶纤维；以及诸如从落叶和针叶树获得的木质或纸浆纤维，包括软木纤维，诸如北方和南方软木牛皮纸纤维；硬木纤维，诸如桉树、枫木、桦木和白杨。纸浆纤维可以高收率或低收率形式制备，并且可以任何已知方法(包括牛皮纸、亚硫酸盐、高收率制浆方法)和其他已知制浆方法进行制浆。也可以使用由有机溶剂制浆方法制备的纤维。
[0051]
纤维素纤维通常可以以约50重量％或更多的量，诸如以约55重量％或更多的量，诸如以约60重量％或更多的量，诸如以约65重量％或更多的量，诸如以约70重量％或更多的量，诸如以约75重量％或更多的量，诸如以约80重量％或更多的量，诸如以约85重量％或更多的量存在于干燥幅材中。纤维素纤维通常以约95重量％或更少的量，诸如以约85重量％或更少的量存在于干燥幅材中。如上所述，纤维素纤维通常比强度增强纤维短。例如，纤维素纤维可以具有小于约8mm，诸如小于约6mm，诸如小于约4mm的平均纤维长度。纤维素纤维的平均纤维长度通常大于约1mm，诸如大于约2mm，诸如大于约3mm。
[0052]
掺入本公开的泡沫形成幅材中的强度增强纤维具有相对较长的纤维长度。例如，强度增强纤维的平均纤维长度可以大于约10mm，诸如大于约12mm，诸如大于约14mm，诸如大
于约16mm，诸如大于约18mm，诸如大于约20mm。强度增强纤维的平均纤维长度通常小于约30mm，诸如小于约25mm，诸如小于约20mm。强度增强纤维通常可以以大于约5重量％的量，诸如以大于约10重量％的量，诸如以大于约15重量％的量，诸如以大于约20重量％的量，诸如以大于约25重量％的量，诸如以大于约30重量％的量，并且通常以小于约50重量％的量，诸如以小于约40重量％的量，诸如以小于约35重量％的量存在于干燥幅材中。
[0053]
强度增强纤维可以是能够在至少一个方向上增加幅材的强度和/或增加幅材的耐磨性的任何合适的纤维。例如，强度增强纤维可以包括任何合适的合成聚合物纤维或任何合适的再生纤维素纤维。可以掺入幅材中的示例性聚合物纤维包括，例如，聚酯纤维、聚烯烃纤维，诸如聚乙烯纤维和/或聚丙烯纤维，以及它们的混合物。聚合物纤维也可以是包括皮芯构型或并列构型的双组分纤维。
[0054]
合成纤维素纤维类型包括所有品种的人造丝和其他来源于粘胶或化学改性纤维素的纤维。可以使用经化学处理的天然纤维素纤维，诸如丝光纸浆、化学硬化或交联的纤维、或磺化纤维。为了在使用造纸纤维时实现良好的机械性质，可能期望纤维相对不受破坏并且大部分未精制或仅轻微精制。虽然可以使用再生纤维，但原生纤维通常因其机械性质和不含污染物而可用。可以使用丝光纤维、再生纤维素纤维、由微生物产生的纤维素、人造丝以及其他纤维素材料或纤维素衍生物。在能够实现高松密度和良好的压缩性质的某些实施方案中，纤维可具有至少200、更具体地讲至少300、更具体地讲至少400并且最具体地讲至少500的加拿大标准游离度。
[0055]
除纤维配料之外，用于形成幅材的泡沫还可以包含各种不同的组分和化学物质。例如，用于形成基础幅材的纤维配料可以用化学脱粘剂处理。脱粘剂可以在制浆过程中加入到发泡纤维浆料中，也可以直接加入到流浆箱中。可用于本公开的合适脱粘剂包括阳离子脱粘剂，诸如脂肪二烷基季胺盐、单脂肪烷基叔胺盐、伯胺盐、咪唑啉季盐、有机硅季盐以及不饱和脂肪烷基胺盐。其他合适的脱粘剂公开于kaun的美国专利号5,529,665中，该专利以引用方式并入本文。具体地讲，kaun公开了阳离子有机硅组合物作为脱粘剂的用途。
[0056]
在一个实施方案中，本公开的工艺中使用的脱粘剂是有机季铵氯化物，并且具体地讲是季铵氯化物的有机硅基胺盐。例如，脱粘剂可以是由hercules corporation出售的prosoft.rtm.tq1003。脱粘剂可以浆料中存在的约1kg/公吨纤维至约10kg/公吨纤维的量添加到纤维浆料中。
[0057]
在一个另选的实施方案中，脱粘剂可以是基于咪唑啉的试剂。基于咪唑啉的脱粘剂可以例如得自witco corporation。基于咪唑啉的脱粘剂可以介于每公吨2.0至约15kg的量添加。
[0058]
在一个实施方案中，可以在不使用脱粘剂的情况下形成基础幅材。因此，形成的幅材可以不含任何脱粘剂。
[0059]
其他任选的化学添加剂也可以加入到含水造纸配料或所形成的初期幅材中以赋予产品和工艺额外的益处。包括以下材料作为可施加到幅材上的其他化学品的实例。这些化学品作为实例，并非意在限制本发明的范围。此类化学品可以在造纸工艺中的任何时间添加。
[0060]
可以添加到纸幅中的其他化学品类型包括但不限于通常呈阳离子、阴离子或非离子表面活性剂、湿润剂和增塑剂形式的吸收性助剂诸如低分子量聚乙二醇和多羟基化合物
诸如甘油和丙二醇。提供皮肤健康益处的材料诸如矿物油、芦荟提取物、维生素e、有机硅、一般乳液等也可以掺入成品中。
[0061]
通常，本公开的产品可以与任何已知的材料和化学品结合使用，所述材料和化学品不与其预期用途对立。此类材料的实例包括但不限于气味控制剂，诸如气味吸收剂、活性炭纤维和颗粒、婴儿用爽身粉、小苏打、螯合剂、沸石、香料或其他气味掩盖剂、环糊精化合物、氧化剂等。也可以使用超吸收颗粒。附加选项包括阳离子染料、荧光增白剂、湿润剂、润肤剂等。
[0062]
为了形成基础幅材，将泡沫与选定的纤维配料和任何辅助剂组合。然后将纤维的发泡悬浮液泵送到罐中，并从罐馈送到流浆箱中。图1和图2例如示出了根据本公开的用于形成幅材的方法的一个实施方案。具体如图2所示，发泡纤维悬浮液可以馈送到罐12中，然后馈送到流浆箱10中。从流浆箱10开始，发泡纤维悬浮液发送到由辊28支撑和驱动的连续移动成形织物26上，以便形成湿的初期幅材12。如图2所示，成形板14可以定位在与流浆箱10相邻的幅材12下方。一旦在成形织物26上形成，泡沫形成幅材即可具有小于约50％，诸如小于约20％，诸如小于约10％，诸如小于约5％的稠度。事实上，成形稠度可以小于约2，诸如小于约1.8，诸如小于约1.5。成形稠度一般大于约0.5，诸如大于约0.8。成形稠度表示根据本公开产生幅材同时使成形期间所需的水量最小化的能力。
[0063]
一旦在成形织物26上形成湿幅材，就将纸幅向下游输送并脱水。例如，工艺可以任选地包括多个真空装置16，例如真空箱和真空辊。真空箱有助于从新形成的幅材12中去除水分。
[0064]
如图2所示，成形织物26也可以放置成与位于一对真空辊20上方的蒸汽箱18连通。蒸汽箱18例如可以增加干燥度并减少横向水分变化。从蒸汽箱18施加的蒸汽加热湿幅材12中的水分，使得幅材中的水更容易排出，尤其是在与真空辊20结合时。在图1所示的实施方案中，新形成的幅材12从成形织物26向下游输送，经历水力缠结，并在通风干燥器上干燥。
[0065]
在产生泡沫形成幅材后，幅材经受一个或多个水力缠结步骤。在图2所示的实施方案中，例如，幅材12经受两个不同的水力缠结步骤。具体而言，在图2中，幅材12在第一水力缠结步骤期间在第一表面上水力缠结，然后在第二水力缠结步骤期间在第二相对表面上水力缠结。如图2所示，例如，工艺可以包括第一水力缠结装置30和第二水力缠结装置32。在每个水力缠结站发生的水力缠结可以使用传统的水力缠结装备来完成。可以用任何合适的工作流体例如水来进行泡沫形成幅材的水力缠结。工作流体流经歧管，该歧管将流体均匀地分布到一系列单独的孔或孔口中。例如，示例性孔或孔口可以具有约0.003英寸至约0.015英寸的直径。例如，歧管可以包括直径为0.007英寸的孔口条。歧管每英寸可以包含约20至约40个孔并且可以包括1至3行孔。可以使用许多其他歧管配置和组合。在图2所示的实施方案中，例如，水力缠结装置30包括多个喷射器34，而水力缠结装置32包括多个喷射器36。喷射器34和36可以是歧管的一部分并且可以与工作流体供应连通。
[0066]
在水力缠结工艺中，工作流体可以在约200psig至约3,500psig范围内的压力下通过孔口。在所述压力的上限范围内，可以考虑以约500ft至约2000ft的速度处理幅材。流体冲击可支撑在多孔表面或金属丝上或者可支撑在多孔滚筒表面上的材料或幅材。在图2所示的实施方案中，例如，水力缠结发生在第一滚筒38和第二滚筒40上。
[0067]
当在水力缠结过程中支撑在多孔表面或金属丝上时，金属丝可以具有约40x40至
约100x100的网孔尺寸。金属丝或表面也可以是具有约50x50至约200x200的网孔尺寸的多层片网孔。
[0068]
如上所述，或者，幅材12可以在水力缠结期间直接放置在滚筒38的表面上和滚筒40的表面上。每个滚筒可以包括多个开口或真空通道，用于排出多余的水。这些开口或真空通道还可以在水力缠结工艺中在幅材12中形成图案。例如，可以在第一水力缠结站处将图案形成到幅材的一个表面中，并且可以在第二水力缠结站处将图案形成到幅材的第二相对表面中。由于与传统的湿法成网幅材相比泡沫形成幅材的松密度增加，已发现使用泡沫形成幅材在水力缠结时产生如上所述的独特且引人注目的图案。形成在幅材12的每个表面中的图案可以是高度独特的并且可以增加由幅材制成的擦拭产品的美感。此外，幅材中形成的图案可以是三维的，包括山和谷。这种三维形貌可以进一步提高由幅材制成的擦拭产品的清洁性质。
[0069]
除改善幅材12的外观之外，一个或多个水力缠结站还可以显著改善幅材12的各种物理性质，诸如幅材的完整性。例如，直接冲击幅材表面的工作流体的柱状射流用于缠结和缠绕幅材中包含的纤维，尤其是强度增强纤维。水力缠结工艺最终形成连贯的缠结基质。水力缠结步骤还进一步用于在幅材内产生基本上均质的纤维混合物。例如，所得的水力缠结幅材是“非分层的”并且在幅材的厚度上不包含可区分的单独纤维层。
[0070]
一旦泡沫形成幅材12被水力缠结一次或多次，幅材即可以使用非压缩干燥操作进行干燥。例如，如图1所示，泡沫形成幅材可以使用通风干燥器干燥。
[0071]
参见图1，在真空转移辊46或真空转移靴的帮助下，泡沫形成的和水力缠结的幅材12从滚筒40转移到穿透干燥织物44上。如果需要，穿透干燥织物可以以比幅材12更慢的速度运行以进一步增强拉伸。转移可以在真空辅助下进行，以确保片材变形，以适形于穿透干燥织物，从而在需要时产生所需的松密度和外观。
[0072]
在图1所示的实施方案中，泡沫形成幅材12被转移到穿透干燥织物44上。或者，可将泡沫形成幅材转移到形成穿透干燥器48的周边的金属多孔套筒。使用金属套筒代替织物可以提供各种优点。例如，多孔金属套筒可以进一步产生孔隙度以增加幅材的液体吸收性质。
[0073]
或者，泡沫形成幅材12可以在穿透干燥器48的周边在穿透干燥织物44上传送。穿透干燥织物可以包含高而长的压节。例如，穿透干燥织物可具有每平方英寸约5至约300个压节，所述压节在织物平面上方至少约0.005英寸处凸起。在干燥过程中，幅材可以进一步宏观地排列以适形于穿透干燥织物的表面。然而，平坦表面也可用于本公开中。
[0074]
与穿透干燥织物接触的幅材的侧面通常被称为基础幅材的“织物侧”。如上所述，基础幅材的织物侧可具有在织物在穿透干燥器中干燥之后适形于穿透干燥织物的表面的形状。另一方面，基础幅材的相对侧通常被称为“空气侧”。在正常的穿透干燥过程中，幅材的空气侧通常比织物侧更光滑。
[0075]
用于幅材转移的真空水平可为约3至约15英寸汞柱(75至约380毫米汞柱)，优选约5英寸(125毫米)汞柱。真空靴或辊(负压)可通过使用来自幅材相对侧的正压来补充或替换，以将幅材鼓吹到下一织物上，除此之外或作为替代，用真空吸附到下一织物上。
[0076]
幅材通过穿透干燥器48最终干燥至约94％或更高的稠度，然后转移到载体织物50上。使用载体织物50和任选的载体织物56将干燥的基片52输送到卷轴54上。可使用任选的
加压转向辊58促进幅材从载体织物50到织物56的转移。适用于此目的的载体织物是albany international 84m或94m和asten 959或937，它们都是具有精细图案的相对光滑的织物。尽管未示出，但卷轴压延或随后的离线压延可用于改善基片的光滑度和柔软度。
[0077]
在一个实施方案中，所得的泡沫形成幅材52是纹理化幅材，其已经在三维状态下干燥。纹理化可以由于水力缠结站，由于使用穿透干燥器48干燥幅材的方式而在幅材中产生，或者可以是两种工艺的结果。例如，幅材52可以被干燥，同时仍然包括形成在幅材中的图案。
[0078]
通常，任何能够形成基础幅材的方法也可用于本公开中。例如，本公开的造纸工艺可利用起绉、双起绉、压花、空气加压、起绉通风干燥、不起绉通风干燥、适形、水力缠结以及本领域已知的其他步骤。
[0079]
根据本公开制备的泡沫形成幅材的基重可根据最终产品而变化。例如，工艺可用于产生纸巾、工业擦拭物、食品服务擦拭物等。一般来讲，产品的基重可以从约15gsm至约120gsm变化。例如，基重可以大于约30gsm，诸如大于约40gsm，诸如大于约45gsm，诸如大于约50gsm，诸如大于约55gsm，诸如大于约60gsm，诸如大于约65gsm，并且通常小于约100gsm，诸如小于约90gsm，诸如小于约80gsm，诸如小于约75gsm。
[0080]
特别有利的是，本公开的工艺可以产生在较低基重下强度增加的擦拭产品。例如，泡沫形成工艺导致整个幅材中的纤维混合物更均质，并改进了形成。一个或多个水力缠结步骤进一步用于增加纤维混合物的均质性并增加幅材完整性和均匀性。因为纤维在幅材内完全混合，所以纤维素纤维和强度增强纤维的固有性质都存在。随着纤维基质的缠结增加，强度显著增加。与可比的湿法成网幅材相比，增加的强度允许产生具有更低基重的擦拭产品。
[0081]
本公开的工艺还可以产生具有良好的松密度特征的幅材和擦拭产品。例如，松密度通常可以大于约3cc/g，诸如大于约5cc/g，诸如大于约8cc/g，诸如大于约10cc/g，诸如大于约12cc/g，并且通常小于约20cc/g，诸如小于约15cc/g。
[0082]
片材“松密度”计算为以微米表示的干燥薄页纸片材的纸厚除以以克每平方米表示的干燥基重的商。所得片材松密度以立方厘米每克表示。更具体地讲，纸厚被测量为十个代表性片材的叠堆的总厚度并将叠堆的总厚度除以十，其中叠堆内的每个片材被放置为相同侧朝上。根据tappi测试方法t411 om-89“thickness(caliper)of paper,paperboard,and combined board”中针对叠堆片材的说明3，测量纸厚。用于实施t411 om-89的测微计为得自emveco,inc.,newberg,oreg的emveco 200-a薄纸纸厚测试仪。该测微计的负荷为2.00千帕斯卡(132克每平方英寸)，压脚面积为2500平方毫米，压脚直径为56.42毫米，停留时间为3秒，并且下降速率为0.8毫米每秒。
[0083]
根据本公开制造的泡沫形成幅材可用于产生单层片产品或多层片产品。在多层片产品中，产品中存在的每个薄纸幅材的基重可以变化。通常，多层片产品的总基重通常与上述相同，例如约15gsm至约120gsm。因此，每个层片的基重可为约10gsm至约60gsm，例如约20gsm至约40gsm。
[0084]
如上所述，根据本公开制造的泡沫形成和水力缠结幅材具有混合的物理性质，从而产生具有与织造和/或编织产品非常相似的特征的擦拭产品。例如，根据本公开制造的泡沫形成幅材可以在纵向和横向都具有极好的强度性质。例如，幅材的纵向与横向拉伸比可
以为约1:1至约4:1，诸如约2至约3，诸如约2.3至约2.7。
[0085]
特别有利的是，根据本公开制造的幅材在干燥或润湿时可具有相当的强度特征。例如，幅材的湿强度可以在幅材的干强度的约20％以内，诸如约10％以内，诸如约5％以内。
[0086]
在产生泡沫形成幅材之后，幅材可以以任何合适的方式加工以用作擦拭产品。例如，在一个实施方案中，幅材可以缠绕在芯上并作为螺旋缠绕产品运输给消费者。或者，可以将幅材切割成单独的片材、堆叠和包装。在又一个实施方案中，幅材可以用清洁溶剂预润湿。例如，清洁溶剂可以包括任何合适的溶剂，诸如醇和水。
[0087]
在不脱离在所附权利要求中更具体地描述的本发明的精神和范围的情况下，本发明的这些和其他修改和变型可由本领域的普通技术人员实践。此外，应当理解各种实施方案的方面可整体或部分互换。此外，本领域的普通技术人员将会知道，以上描述仅仅是举例，而无意限制此类所附权利要求中进一步描述的本发明。