DE112013002760T5 - Faserstruktur und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

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Abstract

Faserstrukturen, die eine freie Faserendzahl aufweisen, die größer ist als die freie Faserendzahl bekannter Faserstrukturen im Bereich freier Faserendlängen zwischen 0,10 mm bis etwa 0,75 mm, wie durch die Prüfmethode für freie Faserenden bestimmt, und Hygienezellstoffprodukte mit selbigen und Methoden zur Herstellung derselben werden bereitgestellt.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faserstruktur, die eine Anzahl freier Faserenden größer der Anzahl freier Faserenden bekannter Faserstrukturen aufweisen kann, im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,10 mm bis etwa 0,75 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, Hygienetuchprodukte, die aus denselben bestehen sowie Verfahren zu deren Herstellung.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Faserstrukturen, insbesondere Hygienetuchprodukte, die aus Faserstrukturen bestehen, weisen, wie bekannt, unterschiedliche Werte für bestimmte Eigenschaften auf. Diese Unterschiede können in einer Faserstruktur resultieren, die beispielsweise – im Vergleich zu einer anderen Faserstruktur – weicher oder derber oder saugfähiger oder elastischer oder weniger elastisch ist beziehungsweise die beispielsweise – im Vergleich zu einer anderen Faserstruktur – eine höhere Dehnbarkeit oder eine geringere Dehnbarkeit aufweist.
  • Eine Eigenschaft von Faserstrukturen, die für Konsumenten wünschenswert ist, ist die Weichheit und/oder Griffigkeit und/oder der haptische Eindruck einer Faserstruktur. Erwiesenermaßen wünschen sich zumindest einige Konsumenten Faserstrukturen, welche eine Weichheit aufweisen, die einer Anzahl freier Faserenden von über 130 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,1 mm bis etwa 0,25 mm und/oder von über 160 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,25 mm bis etwa 0,50 mm und/oder von über 50 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,50 mm bis etwa 0,75 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, entsprechen. Solche Faserstrukturen sind jedoch nach Stand der Technik nicht bekannt. Dementsprechend besteht eine Nachfrage nach Faserstrukturen, die eine solche Weichheit aufweisen, indem sie eine Anzahl freier Faserenden von über 130 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,1 mm bis etwa 0,25 mm und/oder von über 160 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,25 mm bis etwa 0,50 mm und/oder von über 50 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,50 mm bis etwa 0,75 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, haben, sowie nach Hygienetuchprodukten, die aus solchen Faserstrukturen bestehen, sowie nach Verfahren zur Herstellung solcher Faserstrukturen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung genügt der oben genannten Nachfrage, indem sie Faserstrukturen vorsieht, die eine Anzahl freier Faserenden aufweist, die im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,10 mm bis etwa 0,75 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, über der bekannter Faserstrukturen liegen, und indem sie Hygienetüchererzeugnisse vorsieht, die aus denselben bestehen, sowie Verfahren zu deren Herstellung.
  • In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Faserstruktur vorgesehen, beispielsweise eine aus Trichomen bestehende Faserstruktur, die eine Anzahl freier Faserenden von über 130 und/oder über 135 und/oder über 140 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,1 mm bis etwa 0,25 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Faserstruktur vorgesehen, beispielsweise eine aus Trichomen bestehende Faserstruktur, die eine Anzahl freier Faserenden von über 93 und/oder über 95 und/oder über 100 und/oder über 105 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,1 mm bis etwa 0,20 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • In noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Faserstruktur vorgesehen, beispielsweise eine aus Trichomen bestehende Faserstruktur, die eine Anzahl freier Faserenden von über 160 und/oder über 170 und/oder über 180 und/oder über 190 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,25 mm bis etwa 0,50 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • In sogar noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Faserstruktur vorgesehen, beispielsweise eine aus Trichomen bestehende Faserstruktur, die eine Anzahl freier Faserenden von über 110 und/oder über 115 und/oder über 120 und/oder über 125 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,25 mm bis etwa 0,40 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • In noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Faserstruktur vorgesehen, beispielsweise eine aus Trichomen bestehende Faserstruktur, die eine Anzahl freier Faserenden von über 80 und/oder über 85 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,25 mm bis etwa 0,35 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • In sogar einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Faserstruktur vorgesehen, beispielsweise eine aus Trichomen bestehende Faserstruktur, die eine Anzahl freier Faserenden von über 50 und/oder über 55 und/oder über 60 und/oder über 70 und/oder über 80 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,50 mm bis etwa 0,75 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • In sorgar noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Faserstruktur vorgesehen, beispielsweise eine aus Trichomen bestehende Faserstruktur, die eine Anzahl freier Faserenden von über 40 und/oder über 45 und/oder über 50 im Bereich freier Faserendenlängen von etwa 0,50 mm bis etwa 0,65 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • In noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird ein ein- oder mehrlagiges Hygienetuchprodukt, das aus einer erfindungsgemäßen Faserstruktur besteht, vorgesehen.
  • Unabhängig von theoretischen Betrachtungen wird angenommen, dass Faserstrukturen mit erfindungsgemäßen Faserendenzahlen von Kunden nachgefragt werden, da die freien Faserenden die Weichheit von Faserstrukturen verbessern und Weichheit bei Faserstrukturen ein fundmentales Konsumentenbedürfnis/einen Konsumentenvorteil darstellt, insbesondere bei Toilettenpapier- und Kosmetiktücherprodukten. Insbesondere freie Faserenden werden mit den Empfindungsmerkmalen Flauschigkeit, Oberflächenebenheit und Kratzen in Verbindung gebracht. Bisherige Versuche, dem Bedarf der Konsumenten an einem höheren Weichheitsgrad gerecht zu werden, haben sich auf die Erhöhung der Gesamtzahl freier Faserenden konzentriert. Die Verteilung zwischen Anzahl freier Faserenden und Faserendenlängen der vorliegenden Erfindung resultiert darin, dass sich die Faserstruktur bezüglich ihrer Oberfläche eher wie ein samtweiches Tuch anfühlt.
  • Erfindungsgemäß werden Faserstrukturen vorgesehen, die eine Anzahl freier Faserenden, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweisen, die in den Faserstrukturen resultieren, wie sie für Konsumenten wünschenswert und sogar wünschenswerter als bekannte Faserstrukturen mit einer geringeren Anzahl freier Faserenden sind, zudem Hygienetücherprodukte, welche aus solchen Faserstrukturen bestehen, und das Verfahren zur Herstellung solcher Faserstrukturen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines Blattes und Blattstiels, wobei Trichome dargestellt werden, wie sie auf Rotklee Trifolium pratense L vorkommen;
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines unteren Stengelabschnittes, wobei Trichome dargestellt werden, wie sie auf Rotklee, Trifolium pratense L vorkommen;
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines Blattes, wobei Trichome dargestellt werden, wie sie auf Silberfarbigem Greiskraut, Centaurea gymnocarpavorkommen;
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme von Einzeltrichomen von einem Blatt des Silberfarbigen Greiskrauts, Centaurea gymnocarpa;
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines Grundblattes, wobei Trichome dargestellt werden, wie sie auf Silbersalbei, Salvia argentiaevorkommen;
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme des Blattes eines Blütenstiels, wobei Trichome dargestellt werden, wie sie bei Silbersalbei, Salvia argentiaevorkommen;
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines ausgewachsenen Blattes, wobei Trichome dargestellt werden, wie sie auf der Gemeinen Königskerze, Verbascum thapsusvorkommen;
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines jungen Blättchens, wobei Trichome dargestellt werden, wie sie auf der Gemeinen Königskerze, Verbascum thapsusvorkommen;
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme einer Senkrechtansicht eines Blattes, wobei Trichome dargestellt werden, wie sie auf dem Wollziest, Stachys byzantinavorkommen;
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines Blattequerschnitts, wobei Trichome dargestellt werden, wie sie auf dem Wollziest, Stachys byzantinavorkommen;
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme von Einzeltrichomen in Form einer Vielzahl von Trichomen, die durch ihre Einzelbindung an einen gemeinsamen Rest einer Wirtspflanze, Wollziest, Stachys byzantine verbunden sind;
  • zeigt eine Kurve, mit der die freie Faserendenzahl für Beispiele einer erfindungsgemäßen Faserstruktur und für fünf bekannte Faserstrukturen dargestellt werden;
  • zeigt eine Kurve, mit der die freie Faserendenzahl-Daten aus in kleineren Schritten smaller increments dargestellt werden;
  • zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Faserstruktur;
  • ist ein Querschnitt von , der entlang der Linie 15-15 vorgenommen wurde;
  • zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels einer erfindungsgemäßen Faserstruktur;
  • ist ein Querschnitt von , der entlang der Linie 17-17 vorgenommen wurde;
  • zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels einer erfindungsgemäßen Faserstruktur;
  • zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels einer erfindungsgemäßen Faserstruktur;
  • zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels einer erfindungsgemäßen Faserstruktur;
  • zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Faserstruktur, die verschiedene erfindungsgemäße Linienelementformen enthält;
  • zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Linienelements;
  • zeigt eine Draufsicht eines weiteren Beispiels für das Oberflächenmuster einer erfindungsgemäßen Faserstruktur;
  • zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Faserstruktur, wobei die Ansicht eine schematische Darstellung des in gezeigten Oberflächenmusters ist;
  • ist ein Querschnitt von , der entlang der Linie 25-25 vorgenommen wurde;
  • zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Verfahrens zur Fertigung einer erfindungsgemäßen Faserstruktur;
  • zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Beispiels für ein Formteil, welches sich für die Anwendung in den erfindungsgemäßen Verfahren eignet;
  • ist ein Querschnitt von , der entlang der Linie 28-28 vorgenommen wurde;
  • zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines weiteren Beispiels für ein Formteil, welches sich für die Anwendung in den erfindungsgemäßen Verfahren eignet;
  • ist ein Querschnitt von , der entlang der Linie 30-30 vorgenommen wurde;
  • zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines Beispiels für ein Teil einer Faserstruktur, die freie Faserenden zeigt; und
  • zeigt zwei lichtmikroskopische Aufnahmen von Beispielen für Teile von Faserstrukturen, wie oben beschrieben, wobei die erste lichtmikroskopische Aufnahme freie Faserenden einer Faserstruktur ohne Trichomen und die zweite lichtmikroskopische Aufnahme freie Faserenden einer Faserstruktur mit Trichomen zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • ”Trichom”, wie hierin verwendet, meint einen in unterschiedlicher Form, Struktur und/oder Funktion vorkommenden epidermalen Anhang eines samenlosen Pflanzenteils. In einem Beispiel ist ein Trichom ein Auswuchs aus der Epidermis eines samenlosen Pflanzenzteils. Der Auswuchs kann aus einer Epidermiszelle herausragen.
  • In einer Ausführungsform ist der Auswuchs eine Trichomfaser. Der Auswuchs kann ein haarförmiger oder borstenartiger Auswuchs aus der Epidermis einer Pflanze sein.
  • Trichome können die auf einer Pflanze vorkommenden Pflanzengewebe schützen. Trichome können beispielsweise Blätter und Stengel vor Übergriffen durch andere Organismen, insbesondere durch Insekten oder sonstige auf Nahrungssuche befindliche Tiere, schützen, und/oder können Licht und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit regulieren. Sie können zudem schuppenförmige Drüsen hervorbringen, verschiedene Papillen, und können, in Wurzeln, oftmals die Funktion der Wasser- und/oder Feuchtigkeitsabsorption übernehmen.
  • Ein Trichome kann durch eine oder mehrere Zellen gebildet werden. Der Begriff ”Einzeltrichom”, wie hierin verwendet, meint Trichome, die mittels einer geeigneten Methode zur Vereinzelung von Trichomen von ihrer Wirtspflanze künstlich abgetrennt wurden. Anders gesagt, bedeutet ”Einzeltrichome”, wie hierin verwendet, dass die Trichome durch einen unnatürlich ablaufenden Prozess von einem samenlosen Teil einer Wirtspflanze getrennt werden. In einem Beispiel werden Einzeltrichome an einem vor der Natur abgeschirmten Ort künstlich abgetrennt. Im Wesentlichen handelt es sich bei Einzeltrichomen um Trichomfragmente oder ganze Trichome, an denen im Grunde keine Reste der Wirtspflanze angegliedert sind. Einzeltrichome können jedoch auch einen geringen Anteil an Trichomen enthalten, bei denen ein Teil der Wirtspflanze noch angegliedert ist, weiterhin können sie einen geringen Anteil an Trichomen in Form einer Vielzahl von Trichomen enthalten, die durch ihre Einzelbindung an einen gemeinsamen Rest der Wirtspflanze verbunden sind. Einzeltrichome können einen Faserstoff- oder Masseanteil haben, der wiederum andere Stoffe enthalten kann. Andere Stoffe umfassen nicht-trichom-tragende Teile der Wirtspflanze.
  • In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung können die Einzeltrichome klassifiziert werden, um den Anteil an Einzeltrichomen anzureichern, zulasten der Masse, die keine Einzeltrichome darstellt.
  • Einzeltrichome können in chemische Derivate konfektioniert werden, unter anderem in Zellulosederivate, zum Beispiel in regenerierte Zellulose, wie etwa Zellwolle; in Zellulosesether, wie etwa Methylzellulose, Carboxymethylcellulose und Hydroxyethylcellulose; in Zellulosesether, wie etwa Celluloseacetat und Cellulosebutyrat; und in Nitrocellulose. Einzeltrichome können auch in ihrer physischen – üblicherweise faserigen und nachfolgend als ”Trichomfasern” bezeichneten – Form als ein Bestandteil von Faserstrukturen verwendet werden.
  • Trichomfasern unterscheiden sich von Samenhaafasern insofern, dass sie nicht an Samenteilen einer Pflanze angegliedert sind. Trichomfasern sind beispielsweise, im Gegensatz zu Samenhaarfasern, nicht an einem Samen oder an der Epidermis einer Samenhülse angegliedert. Baumwolle, Kapok, Seidenpflanze und Kokosfasern sind unter anderem Beispiele für Samenhaarfasern.
  • Weiterhin unterscheiden sich Trichomfasern von Nichtholz-Bast und/oder Kernfasern insofern, dass sie nicht am Bast angegliedert sind, auch als Phloem bekannt, bzw. der Kern, auch als Xylemanteile eines aus anderem Material als Holz bestehenden zweikeimblättrigen Pflanzenstengels bekannt. Beispielhaft sind Pflanzen, die zur Gewinnung von Nichtholz-Bastfastern und/oder Nichtholz-Kernfasern verwendet wurden, Kenaf, Jute, Flachs, Ramie und Hampf.
  • Weiterhin unterscheiden sich Trichomfasern von aus einkeimblättrigen Pflanzen gewonnenen Fasern, wie z. B. von solchen, die aus Getreidestroh (Weizen, Roggen, Gerste, Hafer usw.), Stengeln (Mais, Baumwolle, Hirse, Hesperaloe funifera usw.), Rohr (Bambus, Bagasse usw.), Gräsern (Espartogras, Zitronengras, Sabaigras, Rutenhirse usw.) gewonnen werden, da solche aus einkeimblättrigen Pflanzen gewonnenen Fasern nicht an einer Epidermis einer Pflanze angegliedert sind.
  • Weiterhin unterscheiden sich Trichomfasern von Blattfasern insofern, dass sie ihren Ursprung nicht im Inneren der Blattfaser haben. Sisal und Abaka werden zuweilen als Blattfasern freigesetzt.
  • Schließlich unterscheiden sich Trichomfasern von Zellstofffasern, da Zellstofffasern keine Auswüchse aus der Epidermis einer Pflanze darstellen; und zwar ein Baum. Zellstofffasern haben ihren Ursprung eher im sekundären Xylemanteil eines Baumstammes.
  • ”Faser” und/oder ”Filament” bedeutet, wie hierin verwendet, eine längliche physische Struktur, die eine sichtbare Länge hat, welche ihren sichtbaren Durchmesser bei weitem übersteigt, d. h. ein Länge-Durchmesser-Verhältnis von mindestens etwa 10 aufweist. In einem Beispiel ist eine ”Faser” eine längliche physische Struktur, die eine Länge von kleiner 5,08 cm (2 in) aufweist, ein ”Filament” ist eine längliche physische Struktur, die eine Länge von größer gleich 5,08 cm (2 in) aufweist.
  • Fasern und/oder Filamente mit nicht kreisförmigem Querschnitt und/oder röhrenförmige Fasern und/oder Filamente sind allgemein bekannt; Der ”Durchmesser” kann in diesem Falle als Durchmesser eines Kreises angesehen werden, der über eine Querschnmittsfläche verfügt, die gleich der Querschnittsfläche der Faser und/oder des Filaments ist.
  • Fasern gelten typischerweise von ihrer Natur her als unterbrochen. Beispiele für Fasern sind unter anderem Zellstofffasern und synthetische Stapelfasern, wie beispielsweise Polyesterfasern. Insbesondere im hier verwendeten Sinne handelt es sich bei einer ”Faser” um faserartige strukturschaffende Fasern. Die vorliegende Erfindung betrachtet die Verwendung einer Reihe von faserartigen strukturschaffenden Fasern, wie z. B. Naturfasern, etwa Trichomfasern und/oder Zellstofffasern, oder von synthetischen Fasern oder von anderen geeigneten Fasern und jede beliebige Kombination davon.
  • Zu natürlichen faserartigen strukturschaffenden Fasern, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, gehören Tierfasern, Mineralfasern, sonstige Pflanzenfasern (zusätzlich zu den Trichomen der vorliegenden Erfindung) und Mischungen davon. Tierfasern können beispielsweise aus der Gruppe gewählt werden, bestehend aus: Wolle, Seide und Mischungen daraus. Die sonstigen Pflanzenfasern können beispielsweise von einer Pflanze gewonnen werden, die ausgewählt ist aus der Gruppe: Holz, Baumwolle, Baumwoll-Linter, Flachs, Sisal, Abaka, Hanf, Roter Yucca, Jute, Bambus, Bagasse, Kudzu, Mais, Hirse, Kürbis, Agave, Luffa und Mischungen davon.
  • Holzfasern, oft als Zellstoff oder Zellstofffasern bezeichnet, beinhalten chemische Zellstoffe, wie beispielsweise Kraft-(Sulfat-) und Sulfit-Zellstoffe, sowie mechanische und Halbzellstoffe, zu denen beispielsweise Holzschliff, thermomechanischer Zellstoff, chemimechanischer Zellstoff (CMP), chemithermomechanischer Zellstoff (CTMP), neutraler Halb-Sulfit-Zellstoff (NSCS) zählen. Von chemischen Zellstoffen wird angenommen, dass sie bei aus diesen Zellstoffen gefertigten Hygienepapiertüchern ein überragendes Gefühl von Weichheit vermitteln. Zellstoffe, die sowohl aus laubabwerfenden Bäumen (nachfolgend auch als ”Hartholz” bezeichnet) als auch aus Nadelbäumen (nachfolgend auch als ”Weichholz” bezeichnet) gewonnen werden, können genutzt werden. Die Hartholz- und Weichholzfasern können vermengt werden oder alternativ in Schichten angeordnet werden, um einen geschichteten und/oder getäfelten Gewebsaufbau zu bilden. Das US-Patent Nr. 4,300,981 und das US-Patent Nr. 3,994,771 sind in vorliegender Erfindung durch Verweis einbezogen, mit dem Ziel der Offenlegung der Schichtung von Hartholz- und Weichholzfasern. Ebenso auf die vorliegende Erfindung anwendbar sind aus Recyclingpapier gewonnene Fasern, die beliebige oder alle der oben angeführten Kategorien enthalten können, zudem sonstige nichtfaserartige Werkstoffe, wie z. B. Füll- und Klebstoffe, die verwendet werden, um die eigentliche Papierhersellung zu ermöglichen.
  • Die Zellstofffasern können kurz (typisch für Hartholzfasern) oder lang (typisch für Weichholzfasern) sein. Beispiele für kurzfaserige Stoffe sind unter anderem Fasern, die aus Faserqellen gewonnen werden, die ausgewählt sind aus der Gruppe: Akazie, Eukalyptus, Ahorn, Eiche, Espe, Birke, Baumwollholz, Erle, Esche, Kirsche, Rüster, Hickory, Pappel, Gummibaum, Walnuss, Robinie, Platane, Buche, Trompetenbaum, Sassafras, Gmelina, Seidenbaum, Anthocephalus und Magnolie. Beispiele für kurzfaserige Stoffe sind unter anderem Fasern, die aus Kiefer, Fichte, Tanne, Tamarack, Hemlocktanne, Zypresse und Zeder gewonnen werden. Vorzugsweise können mittels Kraft-Verfahren gewonnene Weichholzfasern, deren Herkunft die nördlicher gelegenen Klimazonen sind, verwendet werden. Diese werden oft Nördliche Weichholz-Kraft-Zellstoffe (NSK) genannt.
  • Die Hartholzzellstoffe können tropische Hartholzzellstoffe, wie beispielsweise Eukalyptuszellstofffasern und Akazienzellstofffasern enthalten. Die Weichholzzellstoffe können Nördliche Weichholz-Kraft-Zellstoffe (NSK) und/oder Südliche Weichholz-Kraft-Zellstoffe (SSK) enthalten.
  • In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung besteht die Faserstruktur zu über 50% der Masse der gesamten Fasern aus Hartholzzellstofffasern.
  • Zusätzlich zu den verschiedenen Zellstoffasern können im Rahmen dieser Erfindung andere Zellulosefasern, wie beispielsweise Baumwoll-Linters, Zellwolle, Lyocell und Bagasse verwendet werden. Andere Zellulosequellen in Faserform oder als zum Verspinnen zu Fasern geeignet sind Gräser und Getreidearten.
  • Synthetische Fasern können ausgewählt werden aus der Gruppe: nass versponnene Fasern, trocken versponnene Fasern, Schmelzspinnfasern (einschließlich heißluftgezogene Fasern), Synthetikzellstoffasern und Mischungen daraus. Synthetische Fasern können besipielsweise aus Zellulose (oftmals ”Zellwolle” genannt) bestehen; aus Zellulosederivaten, wie etwa Ester, Ether oder salpetrigen Derivaten; aus Polyolefinen (einschließlich Polyethylen und Polypropylen); aus Polyester (einschließlich Polyethylen-Terephthalat); aus Polyamiden (oftmals ”Nylon” genannt); aus Acryl; aus zellulosefreien polymeren Kohlenhydraten (wie beispielsweise Stärke, Chitin und Chitinderivaten, wie etwa Chitosan); aus Polymilchsäure, Polyhydroxyalkanoaten, Polycaprolactonen und Mischungen daraus. In einem Beispiel können synthetische Fasern als Bindemittel verwendet werden.
  • Die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung kann Fasern, Folien und/oder Schaumstoffe enthalten, die ein Hydroxylpolymer und optional ein Vernetzungssystem umfassen. Beispiele für geeignete Hydroxylpolymere sind Polyalkohole, wie etwa Polyvinylalkohol, Polyvinylalkohol-Derivate, Polyvinylalkohol-Copolymere, Stärke, Stärke-Derivate, Chitosan, Chitosan-Derivate, Zellulosederivate, wie etwa Zelluloseether und Ester-Derivate, Gummi, Arabinane, Galaktane, Proteine und verschiedene andere Polysaccharide und Mischungen davon. Eine Faserstruktur der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise eine ununterbrochene oder im Wesentlichen ununterbrochene Faser enthalten, die aus einem Stärkehydroxylpolymer und einem Polyvinylalkohol-Hydroxylpolymer besteht, gefertigt durch Trockenspinnen und/oder Lösungsmittelspinnen (jeweils im Unterschied zum Nassspinnen mit Einbringen in ein Erstarrungsbad), einer Zusammensetzung aus dem Särke-Hydroxylpolymer und dem Polyvinylalkohol-Hydroxylpolymer.
  • Filamente werden typischerweise von ihrer Natur her als ununterbrochen oder im Wesentlichen ununterbrochen betrachtet. Filamente sind, relativ gesehen, länger als Fasern. Beispiele für Filamente umfassen unter anderem heißluftgezogene und/oder Spinnvlies-Filamente. Beispiele für Materialien, aus denen Filamente gezogen werden können, umfassen unter anderem natürliche Polymere, wie etwa Stärke, Stärke-Derivate, Zellulose und Zellulose-Derivate, Hemizellulose, Hemizellulose-Derivate sowie synthetische Polymere, zu denen unter anderem Polyvinylalkohol-Filamente und/oder Polyvinylalkohol-Derivat-Filamente und Themoplast-Polymer-Filamente, wie etwa Polyester, Nylon, Polyolefine, wie beispielsweise Polypropylen-Filament, Polyethylen-Filamente und biologisch abbaubare oder kompostierbare Thermoplastfasern, wie beispielsweise Polymilchsäure-Filamente, Polyhydroxyalkanoat-Filamente und Polycaprolacton-Filamente. Die Filamente können als Einkomponenten- oder Mehrkomponenten, wie beispielsweise Zweikomponenten-Filamente ausgeführt sein.
  • ”Faserlänge”, ”durchschnittliche Faserlänge” und ”gewichtete durchschnittliche Faserlänge” sind Begriffe, die in vorliegender Erfindung synonym verwendet werden, wobei alle Begriffe die ”Längengewichtete durchschnittliche Faserlänge” bezeichnen sollen, wie sie beispielsweise mithilfe eines Kajaani FiberLab Fiber Analyzer bestimmt wird, der auf dem Markt über das Unternehmen Metso Automation, Kajaani, Finnland, bezogen werden kann. Die mit dem Gerät gelieferte Gebrauchsanleitung enthält die Formel, mit der dieser Durchschnitt ermittelt werden kann. Das empfohlene Verfahren zum Messen der Faserlänge unter Anwendung dieses Messinstumentes ist im Wesentlichen identisch mit dem vom Hersteller des FiberLab in seiner Bedienungsanleitung beschriebenen Verfahren. Die empfohlenen Zusammensetzungen, die in das FiberLab geladen werden sollten, sind ertwas geringer, als vom Hersteller empfohlen, da dies eine zuverlässigere Funktion garantiert. Faserstoffe für Kurzfasern, wie hier definiert, sollten vor dem Laden in das Messgerät auf 0,02 bis 0,04% verdünnt werden. Faserstoffe für Langfasern, wie hier definiert, sollten vor dem Laden in das Messgerät auf 0,15% bis 0,30% verdünnt werden. Alternativ kann die Faserlänge bestimmt werden, indem die Kurzfasern in ein Auftragslabor eingeschickt werden, wie z. B. Integrated Paper Services, Appleton, Wisconsin.
  • Faserstrukturen können aus einer Kombination aus Langfasern und Kurzfasern bestehen.
  • Beispiele für geeignete Langfasern zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen unter anderem Fasern, die eine durchschnittliche Faserlänge von unter etwa 7 mm und/oder von unter etwa 5 mm und/oder von unter etwa 3 mm und/oder von unter etwa 2,5 mm und/oder eine durchschnittliche Faserlänge von etwa 1 mm bis etwa 5 mm und/oder von etwa 1,5 mm bis etwa 3 mm und/oder von etwa 1,8 mm bis etwa 4 mm und/oder von etwa 2 mm bis etwa 3 mm aufweisen.
  • Beispiele für geeignete Langfasern zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen unter anderem Fasern, die eine durchschnittliche Faserlänge von unter etwa 5 mm und/oder von unter etwa 3 mm und/oder von unter etwa 1,2 mm und/oder von unter etwa 1,0 mm und/oder eine durchschnittliche Faserlänge von etwa 0,4 mm bis etwa 5 mm und/oder von etwa 0,5 mm bis etwa 3 mm und/oder von etwa 0,5 mm bis etwa 1,2 mm und/oder von etwa 0,6 mm bis etwa 1,0 mm aufweisen.
  • Die Einzeltrichome, wie hierin verwendet, können Trichomfasern umfassen. Die Trichomfasern können entweder als Kurzfasern oder Langfasern eingestuft werden.
  • ”Faserstruktur”, wie hierin verwendet, bezeichnet eine aus einem einzelnen Filament und/oder einer einzelnen Faser oder aus mehreren Filamenten und/oder mehreren Fasern bestehende Struktur. In einem Beispiel bedeutet eine erfindungsgemäße Faserstruktur eine regelmäßige Anordnung von Filamenten und/oder Fasern innerhalb einer Struktur, mit dem Ziel der Ausübung einer Funktion. Beispiele für Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung sind unter anderem Papier, Stoffe (einschließlich gewebte, gewirkte Stoffe und Faserflies) und saugfähige Unterlagen (beispielsweise für Windeln oder Damenhygieneprodukte).
  • Beispiele für Prozesse zur Herstellung von Faserstrukturen umfassen unter anderem die bekannten Papiererzeugungsprozesse in Nass- oder Trockenvliestechnologie und die Airlaid-Papiererzeugungsprozesse. Diese Prozesse beinhalten typischerweise Schritte zur Vorbereitung einer Faserzusammensetzung in Form einer Lösung in einem Medium, entweder in einem nassen Medium, konkret in einem wässrigen Medium, oder in einem trockenen Medium, genauer gesagt einem gasartigen, d. h. mit Luft als Medium. Das für die Prozesse in Nassvliestechnologie genutzte wässrige Medium wird oftmals als Faserschlamm bezeichnet. Der Faserschlamm wird nunmehr genutzt, um eine Vielzahl von Fasern auf ein Nasssieb oder ein Band aufzutragen, so dass eine embryonische Faserstruktur (auch ”embryonische Faserbahn” genannt) gebildet wird, nach welcher eine Trocknung und/oder ein Zusammenkleben der Fasern in einer Faserstruktur resultiert. Die weitere Bearbeitung der Faserstruktur kann dergestalt ausgeführt werden, dass eine fertige Faserstruktur gebildet wird. In üblichen Papierherstellungsprozessen ist die fertige Faserstruktur beispielsweise die Faserstruktur, welche am Ende des Papierherstellungsprozesses auf die Haspel aufgerollt wird und die anschließend in ein Fertigerzeugnis konfektioniert werden kann, beispielsweise zu einem Hygienetuch.
  • Arten von erfindungsgemäßen Faserstrukturen umfassen unter anderem auf herkömmliche Art und Weise filzgepresste Faserstrukturen; strukturverdichtete Faserstrukturen; und hochvolumige, unverfestigte Faserstrukturen. Die Faserstrukturen können einen homogenen oder einen vielschichtigen (zwei oder drei oder mehr Schichten) Aufbau aufweisen; und die daraus hergestellten Hygienetücherprodukte können ein- oder mehrlagig sein.
  • In einem Beispiel ist die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung eine strukturverdichtete Faserstruktur, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Bereich mit relativ hohem Volumen, in welchem eine relativ geringe Faserdichte vorherrscht, und eine Reihe von verdichteten Bereichen mit relativ hoher Faserdichte aufweist. Der Bereich mit hohem Volumen wird als Bereich mit Polsterung eingestuft. Die verdichteten Zonen werden als Wölbungsbereiche bezeichnet. Die Wölbungsbereiche weisen eine höhere Dichte als die Bereiche mit Polsterung auf. Die verdichteten Zonen können einzeln innerhalb des hochvolumigen Bereichs verteilt sein oder können, entweder ganz oder teilweise, innerhalb des hochvolumigen Bereichs untereinander verbunden sein. Typischerweise sind in von etwa 8% bis etwa 65% der Oberflächen von Faserstrukturen verdichtete Wölbungen enthalten, wobei die Wölbungen eine relative Dichte von mindestens 125% der Dichte des hochvolumigen Bereichs aufweisen können. Prozesse zur Herstellung von strukturverdichteten Faserstrukturen sind Stand der Technik, wie in den US-Patenten Nr. 3,301,746 , 3,974,025 , 4,191,609 und 4,637,859 beispielhaft beschrieben.
  • Die Faserstrukturen, die erfindungsgemäß ein Trichom enthalten, können vorliegen in Form von durchluftgetrockneten Faserstrukturen, Faserstrukturen mit unterschiedlicher Dichte, Faserstrukturen mit unterschiedlichem Basisgewicht, nassgelegten Faserstrukturen, luftgelegten (Airlaid-)Faserstrukturen (Beispiele dafür sind in den US-Patenten Nr. 3,949,035 und 3,825,381 beschrieben), herkömmlich getrockneten Faserstrukturen, gekreppten oder ungekreppten Faserstrukturen, strukturverdichteten oder nicht strukturverdichteten Faserstrukturen, verfestigten oder unverfestigten Faserstrukturen, Vliesfaserstrukturen, bestehend aus synthetischen oder Mehrkomponentenfasern, ein- oder mehrschichtigen Faserstrukturen, doppelt wiedergekreppten Faserstrukturen, perspektivisch verkürzten Faserstrukturen, co-geformte Faserstrukturen (Beispiele dafür sind im US-Patent Nr. 4,100,324 beschrieben) und als Mischungen daraus.
  • In einem Beispiel ist die Airlaid-Faserstruktur aus der Gruppe ausgewählt, die besteht aus: Themal-Bonded Airlaid(TBAL)-Faserstrukturen, Latex-Bonded Airlaid(LBAL)-Faserstreukturen und Mixed-Bonded Airlaid(MBAL)-Faserstrukturen.
  • Die Faserstrukturen können eine im Wesentlichen einheitliche Dichte aufweisen oder können Bereiche mit unterschiedlicher Dichte aufweisen, anders gesagt, Bereiche mit hoher Dichte, verglichen mit anderen Bereichen innerhalb der strukturierten Faserstruktur. Typischerweise wird, wenn eine Faserstruktur nicht gegen einen Zylindertrockner, wie z. B. einen Yankee-Trockner, gepresst wird, während die Faserstruktur noch nass ist und durch ein durchluftgetrocknetes Gewebe oder durch ein sonstiges Gewebe gestützt wird, oder wenn eine Airlaid-Faserstruktur nicht punktverbunden ist, die Faserstruktur eine im Wesentlichen einheitliche Faserstruktur aufweisen.
  • Die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können homogen oder geschichtet sein. Bei einem Schichtaufbau können die Faserstrukturen aus mindestens zwei und/oder aus mindestens drei und/oder aus mindestens vier und/oder aus mindestens fünf Schichten bestehen. In einem Beispiel besteht eine geschichtete erfindungsgemäße Faserstruktur mindestens aus einer äußeren Schicht, die Hartholz-Zellstofffasern enthält, und/oder etwa 100% des Gesamtfasergewichts innerhalb der äußeren Schicht bestehen aus Hartholz-Zellstofffasern.
  • In einem Beispiel kann die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung zwei oder mehr Bereiche enthalten, die unterschiedliche Dichten aufweisen. In einem weiteren Beispiel kann die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung eine im Wesentlichen einheitliche Dichte aufweisen.
  • In einem weiteren Beispiel kann die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Erhabenheiten aufwesien.
  • Die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können co-geformte Faserstrukturen sein.
  • ”Co-geformte Faserstruktur”, wie hierin verwendet, bedeutet, dass die Faserstruktur eine Mischung aus mindestens zwei verschiedenen Materialien umfasst, wobei mindestens eines der Materialien ein Filament enthält, wie beispielsweise ein Polypropylen-Filament, und wobei mindestens ein weiteres Material, welches sich vom ersten Material unterscheidet, eine Feststoffbeimischung umfasst, wie beispielsweise eine Faser und/oder einen Feststoff. In einem Beispiel umfasst eine co-geformte Faserstruktur Feststoffbeimischungen, etwa Fasern, wie beispielsweise, Zellstofffasern, und Filamente, wie beispielsweise Polypropylen-Filamente.
  • ”Feststoffbeimischung”, wie hierin verwendet, meint eine Faser und/oder einen Feststoff.
  • ”Feststoff”, wie hierin verwendet, meint ein Granulat oder ein Pulver.
  • ”Hygienetuchprodukt”, wie hierin verwendet, meint ein weiches Gewebe mit geringer Dichte (d. h. < etwa 0,15 g/cm3), welches sich gut als Wischutensil für die Reinigung nach dem Wasserlassen oder dem Stuhlgang (als Toilettenpapier) eignet, für Ausscheidungen im HNO-Bereich (als Kosmetiktuch) sowie für multifunktionale Anwendungen zum Aufsaugen und Reinigen (als Saugtücher). Das Hygienetuchprodukt kann spiralförmig um sich selbst über einen Wickelkern oder ohne Wickelkern aufgewickelt werden, um eine Hygienetuchproduktrolle zu bilden.
  • In einem Beispiel umfasst das Hygienetuchprodukt der vorliegenden Erfindung eine erfindungsgemäße Faserstruktur.
  • Die Hygienetuchprodukte und/oder Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können ein Basisgewicht von über 15 g/m2 (9,2 lbs/3000 ft2) bis etwa 120 g/m2 (73,8 lbs/3000 ft2) und/oder von etwa 15 g/m2 (9,2 lbs/3000 ft2) bis etwa 110 g/m2 (67,7 lbs/3000 ft2) und/oder von etwa 20 g/m2 (12.3 lbs/3000 ft2) bis etwa 100 g/m2 (61,5 lbs/3000 ft2) und/oder von etwa (18,5 lbs/3000 ft2) bis 90 g/m2 (55,4 lbs/3000 ft2) aufweisen. Darüberhinaus können die Hygienetuchprodukte und/oder Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung ein Basisgewicht zwischen etwa 40 g/m2 (24,6 lbs/3000 ft2) und etwa 120 g/m2 (73,8 lbs/3000 ft2) und/oder von etwa 50 g/m2 (30,8 lbs/3000 ft2) bis etwa 110 g/m2 (67,7 lbs/3000 ft2) und/oder von etwa 55 g/m2 (33,8 lbs/3000 ft2) bis etwa 105 g/m2 (64,6 lbs/3000 ft2) und/oder von etwa 60 g/m2 (36,9 lbs/3000 ft2) bis 100 g/m2 (61,5 lbs/3000 ft2) aufweisen.
  • Die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung können eine Gesamt-Reißfestigkeit (trocken) von über etwa 0,58 N/cm (59 g/cm (150 g/in)) und/oder von etwa 0,77 N/cm (78 g/cm (200 g/in)) bis etwa 3,86 N/cm (394 g/cm (1000 g/in)) und/oder von etwa 0,97 N/cm (98 g/cm (250 g/in)) bis etwa 3,28 N/cm (335 g/cm (850 g/in)) aufweisen. Darüberhinaus kann das Hygienetuchprodukt der vorliegenden Erfindung eine Gesamt-Reißfestigkeit (trocken) von über etwa 1,93 N/cm (196 g/cm (500 g/in)) und/oder von etwa 1,93 N/cm (196 g/cm (500 g/in)) bis etwa 3.86 N/cm (394 g/cm (1000 g/in)) und/oder von etwa 2,12 N/cm (216 g/cm (550 g/in)) bis etwa 3,28 N/cm (335 g/cm (850 g/in)) und/oder von etwa 2,32 N/cm (236 g/cm (600 g/in)) bis etwa 3,09 N/cm (315 g/cm (800 g/in)) aufweisen. In einem Beispiel weist das Hygienetuchprodukt eine Gesamt-Reißfestigkeit (trocken) von unter etwa 3,86 N/cm (394 g/cm (1000 g/in)) und/oder unter etwa 3,28 N/cm (335 g/cm (850 g/in)) auf.
  • In einem anderen Beispiel können die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung eine eine Gesamt-Reißfestigkeit (trocken) von über etwa 1,93 N/cm (196 g/cm (500 g/in)) und/oder über etwa 2,32 N/cm (236 g/cm (600 g/in)) und/oder über etwa 2,70 N/cm (276 g/cm (700 g/in)) und/oder über etwa 3,09 N/cm (315 g/cm (800 g/in)) und/oder über etwa 3,47 N/cm (354 g/cm (900 g/in)) und/oder über etwa 3.86 N/cm (394 g/cm (1000 g/in)) und/oder von etwa 3,09 N/cm (315 g/cm (800 g/in)) bis etwa 19,30 N/cm (1968 g/cm (5000 g/in)) und/oder von etwa 3,47 N/cm (354 g/cm (900 g/in)) bis etwa 11,58 N/cm (1181 g/cm (3000 g/in)) und/oder von etwa 3,47 N/cm (354 g/cm (900 g/in)) bis etwa 9,65 N/cm (984 g/cm (2500 g/in)) und/oder von etwa 3,86 N/cm (394 g/cm (1000 g/in)) bis etwa 7,72 N/cm (787 g/cm (2000 g/in)) aufweisen.
  • Die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung können eine Gesamt-Initialreißfestigkeit (nass) von unter etwa 0,77 N/cm (78 g/cm (200 g/in)) und/oder unter etwa 0,58 N/cm (59 g/cm (150 g/in)) und/oder unter etwa 0,39 N/cm (39 g/cm (100 g/in)) und/oder unter etwa 0.29 N/cm (29 g/cm (75 g/in)) aufweisen.
  • Die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung können eine Gesamt-Initialreißfestigkeit (nass) von über etwa 1,16 N/cm (118 g/cm (300 g/in)) und/oder über etwa 1,54 N/cm (157 g/cm (400 g/in)) und/oder über etwa 1,93 N/cm (196 g/cm (500 g/in)) und/oder über etwa 2,32 N/cm (236 g/cm (600 g/in)) und/oder über etwa 2,70 N/cm (276 g/cm (700 g/in)) und/oder über etwa 3,09 N/cm (315 g/cm (800 g/in)) und/oder über etwa 3,47 N/cm (354 g/cm (900 g/in)) und/oder über etwa 3,86 N/cm (394 g/cm (1000 g/in)) und/oder von etwa 1,16 N/cm (118 g/cm (300 g/in)) bis etwa 19,30 N/cm (1968 g/cm (5000 g/in)) und/oder von etwa 1,54 N/cm (157 g/cm (400 g/in)) bis etwa 11,58 N/cm (1181 g/cm (3000 g/in)) und/oder von etwa 1,93 N/cm (196 g/cm (500 g/in)) bis etwa 9,65 N/cm (984 g/cm (2500 g/in)) und/oder von etwa 1,93 N/cm (196 g/cm (500 g/in)) bis etwa 7,72 N/cm (787 g/cm (2000 g/in)) und/oder von etwa 1,93 N/cm (196 g/cm (500 g/in)) bis etwa 5,79 N/cm (591 g/cm (1500 g/in)) aufweisen.
  • Die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung können eine Dichte (gemessen bei 95 g/in2) aufweisen, die unter etwa 0,60 g/cm3 und/oder unter etwa 0,30 g/cm3 und/oder unter etwa 0,20 g/cm3 und/oder unter etwa 0,10 g/cm3 und/oder unter etwa 0,07 g/cm3 und/oder unter etwa 0,05 g/cm3 und/oder von etwa 0,01 g/cm3 bis etwa 0,20 g/cm3 und/oder von etwa 0,02 g/cm3 bis etwa 0,10 g/cm3 liegt.
  • Die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung können als Hygienetuchproduktrollen vorliegen. Diese Hygienetuchproduktrollen können eine Vielzahl von miteinander verbundenen, jedoch perforierten Faserstruktur-Blättern umfassen, welche durch Abtrennen von den benachbarten Blättern entnehmbar sind. In einem anderen Beispiel können die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung einzelne Blätter umfassen, die verschachtelt oder nicht verschachtelt gestapelt sein können und/oder bei Verwendung durch den Konsumenten als Einzelblätter aus einem Spenderbehälter entnommen werden können.
  • Die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung können Zusätze umfassen, wie Weichmacher, Nassverfestigungsmittel (wie etwa temporär wirkende Nassverfestigungsmittel und/oder permanent wirkende Nassverfestigungsmittel), Schichtenweichmacher, Lotionen, Silikone, Netzmittel, Latexe, insbesondere Latexe zum Auftragen auf die Oberflächenstruktur, Trockenverfestigungsmittel, wie beispielsweise Carboxymethylcellulose und Stärke, Kreppklebemittel und weitere Arten von Zusätzen, die für die Einbringung in und/oder die Aufbringung auf ein Hygienetuchprodukte geeignet sind.
  • ”Gewichtsmittel des Molekulargewichts”, wie hierin verwendet, bezeichnet das Gewichtsmittel des Molekulargewichts, wie unter Anwendung der Gelpermeationschromatografie gemäß Protokoll, wie es zu finden ist in ”Kolloid- und Grenzflächenforschung, Kap. A. Physikalisch-Chemische & Fragen zur Verfahrenstechnik”, Band 162, 2000, Seiten 107–121.
  • ”Basisgewicht”, wie hierin verwendet, ist das Flächengewicht einer Probe, angegeben in lbs/3000 ft2 oder g/m2 und wird mithilfe der hier beschriebenen Flächengewicht-Prüfmethode ermittelt.
  • ”Maschinenlaufrichtung” bzw. ”MD”, wie hierin verwendet, meint die Richtung, die zum Fluss der Faserstruktur durch die Faserstruktur-Herstellungsmaschine und/oder die Hygienetuchprodukt-Fertigungsausrüstung parallel verläuft.
  • ”Maschinenquerrichtung” bzw. ”CD”, wie hierin verwendet, meint die Richtung, die zu der Breite der Faserstruktur-Herstellungsmaschine und/oder der Hygienetuchprodukt-Fertigungsausrüstung parallel und zu der Maschinenlaufrichtung senkrecht verläuft.
  • ”Lage”, wie hierin verwendet, meint eine einzelne, integrale Faserstruktur.
  • ”Lagen”, wie hierin verwendet, meint zwei oder mehrere einzelne, fest eingebaute Faserstrukturen, die in einer im Wesentlichen benachbarten direkten Beziehung zueinander angeordnet sind und eine mehrlagige Faserstruktur und/oder ein mehrlagiges Hygienepapierprodukt bilden. Es wird auch in Betracht gezogen, dass eine einzelne, integrale Faserstruktur effektiv eine mehrlagige Faserstruktur bilden kann, zum Beispiel, indem sie übereinander gefaltet wird.
  • ”Oberflächenmuster” bezeichnet hierin, in Bezug auf eine erfindungsgemäße Faserstruktur und/oder ein erfindungsgemäßes Hygienetuchprodukt, eine Struktur, die auf mindestens einer Oberfläche der Faserstruktur und/oder des Hygienetuchproduktes vorhanden ist. Das Oberflächenmuster kann insofern ein strukturiertes Oberflächenmuster sein, dass die Oberfläche der Faserstruktur und/oder des Hygienetuchprodukts Erhöhungen und/oder Vertiefungen als Bestandteil des Oberflächenmusters enthält. Beispielsweise kann das Oberflächenmuster Linienelemente und/oder Erhabenheiten enthalten. Das Oberflächenmuster kann insofern ein nicht strukturiertes Oberflächenmuster sein, dass die Oberfläche der Faserstruktur und/oder des Hygienetuchprodukts keine Erhöhungen und/oder Vertiefungen als Bestandteil des Oberflächenmusters enthält. Beispielsweise kann das Oberflächenmuster auf eine Oberfläche der Faserstruktur und/oder des Hygienetuchprodukts aufgedruckt sein.
  • ”Linienelement” wie hierin verwendet, meint einen einzelnen Teil einer Faserstruktur, die außerhalb der Ebene der Faserstruktur verformt ist und eine dreidimensionale Topografie aufweist, welche während des Nassformprozessschritts des Faserstruktur-Herstellungsverfahrens eingebracht wird (d. h. ein Linienelement wird nasstexturiert). Das Linienelement kann ein Längenmaß und ein Seitenverhältnis haben (d. h. ein Verhältnis von Länge L zu Breite B, wie in angegeben), das größer 1,5:1 und/oder größer 1,75:1 und/oder größer 2:1 und/oder größer 5:1 ist. In einem Beispiel weist das Linienelement unter anderem eine Länge von mindestens 2 mm und/oder mindestens 4 mm und/oder mindestens 6 mm und/oder mindestens 1 cm bis etwa 30 cm und/oder bis etwa 27 cm und/oder bis etwa 20 cm und/oder bis etwa 15 cm und/oder bis etwa 10,16 cm und/oder bis etwa 8 cm und/oder bis etwa 6 cm und/oder bis etwa 4 cm auf. Das Linienelement kann aus jeder beliebigen Form bestehen, beispielsweise gerade oder kurvenförmig sein und Mischungen davon enthalten, wie beispielsweise in dargestellt.
  • Verschiedenartige Linienelemente können gemeinsame Gebrauchseigenschaften haben. Verschiedenartige Linienelemente können unterschiedliche Werte für Dichte und Basisgewicht aufweisen. In einem Beispel umfasst eine Faserstruktur der vorliegenden Erfindung eine erste Gruppe erster Linienelemente und eine zweite Gruppe zweiter Linienelemente. Die erste Gruppe erster Linienelemente kann dieselben Werte für die Dichte aufweisen, die niedriger sind als die Werte für die Dichte der zweiten Linienlemente in einer zweiten Gruppe.
  • In einem Beispiel ist das Linienelement ein gerades oder im Wesentlichen gerades Linienelement. In einem anderen Beispiel ist das Linienelement ein kurvenförmiges Linienelement, wie beispielsweise ein sinusförmiges Linienelement. Sofern nicht anders angegeben, befinden sich die Linienelemente der vorliegenden Erfindung auf einer Oberfläche einer Faserstruktur. Die Länge und/oder Breite und/oder Höhe der Linienelemente der vorliegenden Erfindung können durch Messen ermittelt werden, bzw. mindestens dicht angenähert (entsprechend) die Länge und/oder Breite und/oder Höhe des Formteilelements, wie etwa eines Einsenkungskanals oder einer anderen Struktur, die das Linienelement in die Faserstruktur einbringt. Gleichermaßen kann, aufgrund der dichten Annäherung in den Werten für die Abmessungen das Formteil mit speziellen Maßen vorgesehen werden, um ein Linienelement mit ähnlichen Abmessungen in die Faserstruktur einzubringen.
  • In einem Beispiel ist das Linienelement oder das Formteilelement oder die andere Struktur, welche das Linienelement in eine Faserstruktur einbringt, innerhalb einer verwendbaren Faserstruktur und/oder innerhalb eines verwendbaren Hygienetuchprodukts durchgehend oder im Wesentlichen durchgehend, beispielsweise in einem Fall, ein Blatt bzw. mehrere Blätter der Faserstruktur und/oder des Hygienetuchprodukts mit den Abmessungen 21,5 cm × 21,5 cm.
  • Die Linienelemente können in ihrem Längenverlauf verschiedene Breiten aufweisen, zwei oder mehr verschiedenartige Linienelemente und/oder die Linienelemente können unterschiedliche Längen aufweisen. Verschiedenartige Linienelemente können verschiedene Breiten und/oder Längen aufweisen.
  • In einem Beispiel umfasst das Oberflächenmuster der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl an parallelen Linienelementen. Die Vielzahl an parallelen Linienelementen kann eine Aufeinanderfolge von parallelen Linienelementen sein. In einem Beispiel kann die Vielzahl an parallelen Linienelementen eine Vielzahl sinusförmiger Linienelemente sein.
  • In einem Beispiel sind die Linienelemente wasserfest.
  • ”Wasserfest” bedeutet, in Bezug auf ein Oberflächenmuster oder auf ein Teil eines Oberflächenmusters, dass ein Linienelement und/oder ein Muster, das das Linienelement enthält, seine gesamte Struktur und/oder Integrität oder große Teile seiner Struktur und/oder Integrität behält, nachdem es von Wasser durchtränkt wurde, und dass das Linienelement und/oder Muster für einen Konsumenten noch sichtbar ist. In einem Beispiel können die Linienelemente und/oder Oberflächenmuster wasserfest sein.
  • ”Erhaben”, wie hierin in Bezug auf eine Faserstruktur und/oder ein Hygienetuchprodukt verwendet, bedeutet, dass eine Faserstruktur und/oder ein Hygienetuchprodukt einem Verfahren unterzogen wurde, welches eine Faserstruktur und/oder ein Hygienetuchprodukt mit glatter Oberfläche in ein(e) solche(s) mit dekorativer Oberfläche umwandelt, und zwar durch Replizieren eines Prägemusters auf eine oder mehrere Prägerollen, die einen Spalt bilden, durch den die Faserstruktur und/oder das Hygienetuchprodukt hindurchläuft. ”Erhaben” beinhaltet nicht das hierin beschriebene Verfahren des Nasstexturierens, oder das Kreppen, Mikrokreppen, Drucken oder sonstige Verfahren, die ebenfalls einer Faserstruktur und/oder einem Hygieneprodukt ein Prägemuster oder ein dekoratives Muster verleihen können.
  • ”Mittlerer Abstand”, wie hierin in Bezug auf den mittleren Abstand zwischen zwei Linienelementen verwendet, ist der Mittelwert der Abstände, gemessen zwischen den Mitten zweier unmittelbar benachbarten Linienelemente, gemessen entlang der jeweiligen Längen dieser Linienelemente. Es liegt nahe, dass, wenn sich eines der Linienelemente weiter erstreckt als ein anderes Linienelement, die Messvorgänge an den Enden des kürzeren Linienelements beendet werden würden.
  • ”Einzeln” meint in Bezug auf ein Linienelement, dass ein Linienelement mindestens einen unmittelbar benachbarten Bereich der Faserstruktur hat, der sich vom Linienelement unterscheidet. In einem Beispiel besteht eine Vielzahl paralleler Linienelemente einzelne Linienelemente und/oder Linienelemente, die durch einen Kanal von benachbarten parallelen Linienelementen abgetrennt sind. Der Kanal kann eine komplementäre Form zu den parallelen Linienelementen aufweisen. Mit anderen Worten: Wenn die Vielzahl der parallelen Linienelemente gerade Linien sind, so sind die Kanäle, die die parallelen Linienelemente abtrennen, gerade. Ebenso sind, wenn es sich bei einer Vielzahl von parallelen Linienelementen um sinusförmige Linien handelt, die Kanäle, die die parallelen Linienelemente abtrennen, sinusförmig. Die Kanäle können die gleichen Breitenmaße und/oder Längenmaße wie die Linienelemente aufweisen.
  • ”Gleichlaufend” bedeutet, in Bezug auf ein Linienelement, dass entlang des Linienelements, das Linienelement keinen Richtungsvektor aufweist, der dem Hauptrichtungsvektor des Linienelements entgegenwirkt.
  • ”Ununterbrochen” bedeutet, in Bezug auf ein Linienelement, dass das Linienelement keinen sich vom Linienelement unterscheidenden Bereich besitzt, der das Linienelement in Längsrichtung kreuzt. Wellenformen innerhalb eines Linienelements, wie beispielsweise solche, die von Bearbeitungsvorgängen, wie das Kreppen und/oder Verkürzen herrühren, werden nicht als in Bereichen auftretend betrachtet, die sich vom Linienelement unterscheiden und unterbrechen daher das Linienelement in Längsrichtung nicht.
  • ”Im Wesentlichen in Maschinenlaufrichtung (MD) ausgerichtet” bedeutet, in Bezug auf ein Linienelement, dass die Gesamtlänge des Linienelements, das mit einem Winkel größer 45°, bezogen auf die Maschinenquerrichtung, angeordnet ist, größer als die Gesamtlänge des Linienelements ist, welches mit einem Winkel von 45° oder weniger, bezogen auf die Maschinenquerrichtung, angeordnet ist.
  • ”Im Wesentlichen in Maschinenquerrichtung (CD) ausgerichtet” bedeutet, in Bezug auf ein Linienelement, dass die Gesamtlänge des Linienelements, das mit einem Winkel von 45° oder mehr, bezogen auf die Maschinenlaufrichtung, angeordnet ist, größer als die Gesamtlänge des Linienelements ist, welches mit einem Winkel von weniger als 45°, bezogen auf die Maschinenlaufrichtung, angeordnet ist.
  • ”Nasstexturiert”, wie hierin verwendet, bedeutet, dass eine Faserstruktur eine Textur aufweist (beispielsweise eine dreidimensionale Topografie), die der Faserstruktur und/oder der Faserstrukturoberfläche während des Faserstruktur-Herstellungsverfahrens verliehen wird. In einem Beispiel, in einem Faserstruktur-Herstellungsverfahren in Nassvliestechnologie, kann der Faserstruktur eine Nasstextur verliehen werden, wenn Faser und/oder Filamente auf einer Auffangeinrichtung gesammelt werden, welches über eine dreidimensionale Oberfläche (3D-Oberfläche) verfügt, die einer Faserstruktur eine 3D-Oberfläche verleiht, die darauf gebildet wird und/oder die auf ein Gewebe und/oder ein Band übertragen wird, wie beispielsweise ein durchluftgetrocknetes Gewebe und/oder ein strukturiertes Trockenband, welches eine 3D-Oberfläche enthält, die einer Faserstruktur eine 3D-Oberfläche verleiht, die darauf gebildet wird. In einem Beispiel enthält die Auffangeinrichtung mit 3D-Oberfläche eine Struktur, wie zum Beispiel eine durch ein Polymer oder ein Harz gebildete Struktur, abgeschieden auf einem Basissubstrat, wie beispielsweise auf einem Gewebe, in einer gemusterten Konfiguration. Die einer Nassvlies-Faserstruktur verliehene Nasstextur wird in der Faserstruktur vor dem Trocknen und/oder während des Trocknens der Faserstruktur gebildet. Beispiele für Auffangeinrichtungen und/oder ein Gewebe und/oder Bänder, die sich für das Aufbringen einer Nasstextur auf eine Faserstruktur eignen, sind unter anderem solcherart Gewebe und/oder Bänder, die beim Gewebekrepp- und/oder Bandkreppverfahren verwendet werden, wie beispielsweise in den US-Patenten Nr. 7,820,008 und 7,789,995 offengelegt, weiterhin grobe durchlufttrocknende Gewebe, wie sie in ungekreppten Durchlufttrockungsverfahren verwendet werden, sowie lichtaushärtende harzbeschichtete durchlufttrocknende Bänder, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4,637,859 offengelegt. Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung könnten die Auffangeinrichtungen, die zum Aufbringen der Nasstextur auf Faserstrukturen gemustert sein, damit Faserstrukturen erhalten werden, die ein Oberflächenmuster enthalten, welches eine Vielzahl paralleler Linienelemente umfasst, von denen mindestens ein, zwei, drei oder mehr Linienelemente, beispielsweise alle parallelen Linienelemente eine nicht konstante Breite entlang der Länge der parallelen Linienelemente aufweisen. Dies unterscheidet sich von der Nicht-Nasstextur, die einer Faserstruktur verliehen wird, nachdem die Faserstruktur getrocknet wurde, beispielsweise, nachdem der Feuchtigkeitsgehalt der Faserstruktur weniger als 15% und/oder weniger als 10% und/oder weniger als 5% beträgt. Ein Beispiel für eine Nicht-Nasstextur sind Prägungen, die während der Konfektionierung der Faserstruktur mithilfe von Prägerollen in eine Faserstruktur eingebracht werden.
  • ”Nicht aufgerollt” bedeutet, wie hierin in Bezug auf eine Faserstruktur und/oder ein Hygienetuchprodukt der vorliegenden Erfindung verwendet, dass die Faserstruktur und/oder das Hygienetuchprodukt als Einzelblatt vorliegt (beispielsweise nicht verbunden mit angrenzenden Blättern mittels Perforationslinien, wenngleich zwei oder mehr Einzelblätter miteinander verschachtelt sein können), welches nicht spiralförmig über einen Wickelkern bzw. um sich selbst gewickelt ist. Ein nicht aufgerolltes Produkt stellt beispielsweise ein Kosmetiktuch dar.
  • Trichome
  • Im Grunde haben alle Pflanzen Trichome. Fachkundige Personen werden feststellen, dass einige Pflanzen über Trichome ausreichender Masseanteile und/oder über die allgemeine Wachstumsgeschwindigkeit und/oder Robustheit der Pflanze verfügen, so dass sie in der Landwirtschaft eine interessante Rentabilität bieten können, um sie geeigneter für ein umfangreiches industrielles Verfahren zu machen, wie beispielsweise für deren Nutzung als Quelle für Chemikalien, wie etwa Zellulose, oder für deren Einbau in Faserstrukturen, wie beispielsweise Einweg-Faserstrukturen. Trichome können eine umfangreiche Morphologie und umfangreiche chemische Eigenschaften besitzen. Beispielsweise können Trichome in Form von Fasern, und zwar von Trichomfasern, vorliegen. Diese Trichomfasern können ein hohes Längen-Durchmesser-Verhältnis haben.
  • Die nachfolgend genannten Quellen bieten sich unter anderem als Beispiel für Trichomspenderpflanzen (geeignete Quellen) zur Gewinnung von Trichomen, insbesondere von Trichomfasern, an.
  • Beispiele für geeignete Quellen zur Gewinnung von Trichomen, insbesondere von Trichomfasern, sind unter anderem Pflanzen der Familie Labiatae (Lamiaceae), gemeinhin als Familie der Minzen bezeichnet.
  • Beispiele für geeignete Arten in der Familie der Labiatae umfassen Stachys byzantina, auch bekannt als Stachys lanata gemeinhin als Woll-Ziest, Wollkopf-Betonie oder Ziest bezeichnet. Der BegriffStachys byzantina, wie hierin verwendet, umfasst auch die KultursortenStachys byzantina 'Primrose Heron', Stachys byzantina 'Helene von Stein' (zuweilen bezeichnet als Stachys byzantina 'Big Ears'), Stachys byzantina 'Cotton Boll', Stachys byzantina 'Variegated' (zuweilen bezeichnet als Stachys byzantina 'Striped Phantom'), und Stachys byzantina 'Silver Carpet'.
  • Weitere Beispiele für geeignete Arten in der Familie der Labiatae umfassen die arcticus-Unterarten des Thymus praecox, gemeinhin bezeichnet als Thymian, und die pseudolanuginosus-Unterarten des Thymus praecox, gemeinhin bezeichnet als Woll-Thymian.
  • Weitere Beispiele für geeignete Arten in der Familie der Labiatae umfassen verschiedene Arten in der Gattung Salvia (Salbei), darunter Salvia leucantha, gemeinhin bezeichnet als Mexikanischer Strauchsalbei; Salvia tarahumara, gemeinhin bezeichnet als nach Weintrauben duftender Indischer Salbei; Salvia apiana, gemeinhin bezeichnet als Weißer Salbei; Salvia funereal, gemeinhin bezeichnet als Death Valley-Salbei; Salvia sagittata, gemeinhin bezeichnet als Balsamischer Salbei; und Salvia argentiae, gemeinhin bezeichnet als Silbersalbei.
  • Noch weitere Beispiele für geeignete Arten in der Familie der Labiatae umfassen Lavandula lanata, gemeinhin bezeichnet als Woll-Lavendel; Marrubium vulgare, gemeinhin bezeichnet als Echter Andorn; Plectranthus argentatus, gemeinhin bezeichnet als Silberweihrauch; und Plectranthus tomentosa.
  • Beispiele für weitere geeignete Quellen zur Gewinnung von Trichomen, insbesondere von Trichomfasern, sind unter anderem Pflanzen der Familie Asteraceae, gemeinhin bezeichnet als Familie der Sonnenblume.
  • Beispiele für geeignete Arten in der Familie der Familie der Asteraceae umfassen Artemisia stelleriana, auch bekannt als Silberbrokat; Haplopappus macronema, auch bekannt als Lakritz-Strohblume; Helichrysum petiolare; Centaurea maritime, auch bekannt als Centaurea gymnocarpa oder Steinkraut; Achillea tomentosum, auch bekannt als Woll-Schafgarbe; Anaphalis margaritacea, auch bekannt als Perlen-Strohblume; und Encelia farinose, auch bekannt als Brittlebush.
  • Weitere Beispiele für geeignete Arten in der Familie der Asteraceae umfassen Senecio brachyglottis und Senecio haworthii, Letzterer auch bekannt als Kleinia haworthii.
  • Beispiele für weitere geeignete Quellen zur Gewinnung von Trichomen, insbesondere von Trichomfasern, sind unter anderem Pflanzen der Familie Scrophulariaceae, einer Familie, die gemeinhin als Familie der Braunwurzgewächse oder der Rachenblütler bezeichnet wird.
  • Ein Beispiel für geeignete Arten in der Familie der Scrophulariaceae umfasst Pedicularis kanei, auch bekannt als Filziges Läusekraut.
  • Weitere Beispiele für geeignete Arten in der Familie der Scrophulariaceae umfassen die Arten der Königskerze (Verbascum) wie etwa Verbascum hybridium, auch bekannt als Schneeflöckchen; Verbascum thapsus, auch bekannt als Gemeine Königskerze; Verbascum baldaccii; Verbascum bombyciferum; Verbascum broussa; Verbascum chaixii; Verbascum dumulsum; Verbascum laciniatum; Verbascum lanatum; Verbascum longifolium; Verbascum lychnitis; Verbascum olympicum; Verbascum paniculatum; Verbascum phlomoides; Verbascum phoeniceum; Verbascum speciosum; Verbascum thapsiforme; Verbascum virgatum; Verbascum wiedemannianum; und verschiedene Hybride der Konigskerze, darunter Verbascum 'Helen Johnson' und Verbascum 'Jackie'.
  • Weitere Beispiele für geeignete Arten in der Familie der Scrophulariaceae umfassen Stemodia tomentosa und Stemodia durantifolia.
  • Beispiele für weitere geeignete Pflanzen zur Gewinnung von Trichomen, insbesondere von Trichomfasern, sind unter anderem Greyia radlkoferi und Greyia flanmaganii, Pflanzen in der Familie der Greyiaceae, gemeinhin als Familie der Wilden Flaschenbürste.
  • Beispiele für weitere geeignete Quellen zur Gewinnung von Trichomen, insbesondere von Trichomfasern, sind unter anderem Vertreter der Familie der Fabaceae (Gemüsepflanzen). Dazu gehört Glycine max, gemeinhin bezeichnet als Sojabohne, und Trifolium pratense L, gemeinhin bezeichnet als Mittlerer und/oder Riesen-Rotklee.
  • Beispiele für weitere geeignete Quellen zur Gewinnung von Trichomen, insbesondere von Trichomfasern, sind unter anderem Vertreter der Familie der Solanaceae, zu der die Sorten Lycopersicum esculentumgehören, ansonsten bekannt als Gemeine Tomate.
  • Beispiele für weitere geeignete Quellen zur Gewinnung von Trichomen, insbesondere von Trichomfasern, sind unter anderem Vertreter der Familie der Convolvulaceae (Prunkwinde), darunter Argyreia nervosa, gemeinhin bezeichnet als Elefantenwinde, und Convolvulus cneorum, gemeinhin bezeichnet als Silberwinde.
  • Beispiele für weitere geeignete Quellen zur Gewinnung von Trichomen, insbesondere von Trichomfasern, sind unter anderem Vertreter der Familie der Malvaceae (Malvengewächse), darunter Anoda cristata, gemeinhin bezeichnet als Kamm-Sommermalve, und Abutilon theophrasti, gemeinhin bezeichnet als Samtpappel.
  • Beispiele für weitere geeignete Quellen zur Gewinnung von Trichomen, insbesondere von Trichomfasern, sind unter anderem Buddleia marrubiifolia, gemeinhin bezeichnet als Filziger Schmetterlingsstrauch aus der Familie der Loganiaceae; die Casimiroa tetrameria, gemeinhin bezeichnet als Filzblättrige Sapote, aus der Familie der Rutaceae; der Ceanothus tomentosus, gemeinhin bezeichnet als Filzblättriger Bergflieder, aus der Familie der Rhamnaceae; die Kultursorte 'Philippe Vapelle' des renardii in der Familie der Geraniaceae (Geraniengewächse); die Tibouchina urvilleana, gemeinhin bezeichnet als Prinzessinnenblume, aus der Familie der Melastomataceae; die Tillandsia recurvata, gemeinhin bezeichnet als Ballmoos, aus der Familie der Bromeliaceae (Ananasgewächse); das Hypericum tomentosum, gemeinhin bezeichnet als Filziges Johanniskraut, aus der Familie der Hypericaceae; die Chorizanthe orcuttiana, gemeinhin bezeichnet als San Diego Spineflower aus der Familie der Polygonaceae; Eremocarpus setigerus, gemeinhin bezeichnet als Dove Weed, aus der Familie der Euphorbiaceae bzw. Wolfsmilchgewächse; Kalanchoe tomentosa, gemeinhin bezeichnet als Pandapflanze, aus der Familie der Crassulaceae; und Cynodon dactylon, gemeinhin bezeichnet als Bermudagras, aus der Familie der Poaceae; und Congea tomentosa, gemeinhin bezeichnet als Goldregen-Orchidee, aus der Familie der Verbenaceae.
  • Geeignete Trichomspenderpflanzen werden auf dem Markt von Gärtnereien und anderen Handelseinrichtungen, die Pflanzen verkaufen, angeboten. Beispielsweise wächst Stachys byzantina in den Blanchette Gardens, Carlisle, MA und kann dort käuflich erworben werden.
  • Das die Trichome enthaltende Material kann einem mechanischen Verfahren unterzogen werden, um die Trichome aus der Pflanzenepidermis herauszulösen, und den Anteil an Zellstoff- bzw. Fasermasse von Einzeltrichomen anzureichern. Dies kann mithilfe einer nach dem Stand der Technik bekannten Sortieranlage oder Luftsichteranlage realisiert werden. Eine geeignete Luftsichteranlage ist die Hosokawa Alpine 50ATP, angeboten von Hosokawa Micron Powder Systems, Summit, NJ. Weitere geeignete Sichteranlagen sind bei Minox Siebtechnik erhältlich.
  • In einem Beispiel enthält ein Trichom, das für die Verwendung in den Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung geeignet ist, Zellulose.
  • In sogar noch einem anderen Beispiel enthält ein Trichom, dass für die Verwendung in den Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung geeignet ist, eine Fettsäure.
  • In einem anderen Beispiel ist ein Trichom, das für die Verwendung in den Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung geeignet ist, hydrophob.
  • In noch einem anderen Beispiel ist ein Trichom, das für die Verwendung in den Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung geeignet ist, weniger hydrophil als Weichholzfasern. Dieses Merkmal eines Trichoms kann eine Reduzierung der Trocknungstemperaturen fördern, die zur Trockung von Faserstrukturen, die diese Trichome enthalten, erforderlich sind und/oder kann die Herstellung der Faserstrukturen, die diese Trichome enthalten, mit einer höheren Produktionsrate ermöglichen.
  • Wie in dargestellt, kommen zahlreiche Trichome 1 auf diesem Rotkleeblatt und Rotkleeblattstiel vor. zeigt das Vorkommen zahlreicher Trichome 1 im unteren Abschnitt eines Rotkleestengels.
  • Wie in dargestellt, enthält ein Blatt des Silberfarbigen Greiskrauts zahlreiche Trichome 1. zeigt Einzeltrichome 1a, die von einem Blatt des Silberfarbigen Greiskrauts gewonnen wurden.
  • Wie in dargestellt, enthält ein Grundblatt des Silbersalbeis zahlreiche Trichome 1. zeigt das Vorkommen von Trichomen 1 auf einem Blütenstielblatt des Silbersalbeis.
  • Wie in dargestellt, kommen Trichome 1 auf einem ausgewachsenen Blatt der Gemeinen Königskerze vor. zeigt das Vorkommen von Trichomen 1 auf einem jungen Blättchen der Gemeinen Königskerze.
  • zeigt, über eine Senkrechtansicht, das Vorkommen von Trichomen 1 auf einem Blatt des Wollziest. zeigt den Schnitt eines Blattes des Wollziest, das Trichome 1 enthält. zeigt Einzeltrichome 1a, die von einem Blatt des Wollziest gewonnen wurden.
  • Die nachfolgende Tabelle 1 enthält einen Vergleich der Fasermorphologie zwischen einer Hartholzfaser (Eukalyptus-Zellstofffaser), einer Weichholzfaser (NSK-Zellstofffaser) und einem repräsentativen Beispiel für eine Trichomfaser.
    Eigenschaft Eukalyptusfaser NSK-Faser Trichomfaser
    Faserlänge (mm) 0,76 2,18 1,352
    Faserbreite (μm) 19,1 27,6 18,1
    Rauhigkeitsgrad (mg/m) 0,0895 0,1386 0,0995
    Biegefähigkeit 3,4 6,4 0,5
    Knicke/mm 0,82 0,47 0,77
    Kajaani-Zellwand 6,6 9,6 6,44
    Tabelle 1
  • Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, sind Trichomfasern länger als Eukalyptusfasern, jedoch kürzer als NSK-Fasern. Hingegen werden andere Eigenschaften von Trichomfasern enger mit Eigenschaften von Eukalyptusfasern in Verbindung gebracht, als mit denen von NSK-Fasern.
  • Faserstruktur
  • Die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung kann ein- oder mehrlagig sein.
  • Die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können zu mehr als 50% und/oder zu mehr als 75% und/oder zu mehr als 90% und/oder zu 100% oder weniger ihres Gewichts auf Trockenfaserbasis aus Zellstofffasern bestehen.
  • In einem Beispiel bestehen die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung zu weniger als 22% und/oder zu weniger als 21% und/oder zu weniger als 20% und/oder zu weniger als 19% und/oder zu weniger als 18% und/oder bis zu etwa 5% und/oder bis zu etwa 7% und/oder bis zu etwa 10% und/oder bis etwa 12% und/oder bis etwa 15% ihres Gewichts auf Trockenfaserbasis aus Weichholzfasern bestehen.
  • In einem Beispiel können die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung ein Basisgewicht von etwa 10 g/m2 bis etwa 120 g/m2 und/oder von etwa 15 g/m2 bis etwa 110 g/m2 und/oder von etwa 20 g/m2 bis etwa 100 g/m2 und/oder von etwa 30 bis 90 g/m2 aufweisen. Darüberhinaus können die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung ein Basisgewicht von etwa 40 g/m2 bis etwa 120 g/m2 und/oder von etwa 50 g/m2 bis etwa 110 g/m2 und/oder von etwa 55 g/m2 bis etwa 105 g/m2 und/oder von etwa 60 bis 100 g/m2 aufweisen, wie gemäß der hierin beschriebenen Basisgewicht-Prüfmethode ermittelt.
  • In einem weiteren Beispiel können die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung ein Basisgewicht von mindestens 21 g/m2 und/oder von mindestens 23 g/m2 und/oder von mindestens 25 g/m2 aufweisen, wie gemäß der hierin beschriebenen Basisgewicht-Prüfmethode ermittelt.
  • In einem weiteren Beispiel können die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Zellstofffasern enthalten, die von einer Zellstofffasern produzierenden Quelle stammen, die eine Wachstumsperiode von weniger als 800 und/oder je 400 und/oder je 200 und/oder je 100 Tage oder weniger hat.
  • Die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können ein oder mehrere Einzeltrichome enthalten, beispielsweise Trichomfasern. In einem Beispiel weist eine Trichomfaser, die für eine Verwendung in den Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung geeignet ist, eine Faserlänge von etwa 100 μm bis etwa 7000 μm und eine Breite von etwa 3 μm bis etwa 30 μm auf.
  • Zusätzlich zu einem Trichom können auch sonstige Fasern und/oder sonstige Inhaltsstoffe in den Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung vorkommen.
  • Erfindungsgemäße Faserstrukturen können zu mehr als etwa 0,1% bis ... und/oder von etwa 0,5% bis etwa 90% und/oder von etwa 0,5% bis etwa 80% und/oder von etwa 0,5% bis etwa 50% und/oder von etwa 1% bis etwa 40% und/oder von etwa 2% bis etwa 30% und/oder von etwa 5% bis etwa 25% und/oder von etwa 5% bis etwa 15% oder weniger ihres Gewichts auf Trockenfaserbasis aus Zellstofffasern bestehen, wie beispielsweise aus Hartholz-Zellstofffasern und/oder Weichholz-Zellstofffasern.
  • In einem Beispiel enthalten die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung eine Mischung aus Trichomen und Hartholz-Zellstofffasern, wie beispielsweise Eukalyptusfasern. In einem Beispiel handelt es sich bei den Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung um geschichtete Faserstrukturen, wobei mindestens eine der Schichten eine Mischung aus Trichomen und Hartholz-Zellstofffasern enthält, wobei eine solche Schicht eine Oberfläche für den während des Gebrauchs durch den Konsumenten bestehenden Kontakt mit dem Konsumenten aufweist.
  • In einem Beispiel handelt es sich bei den Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung um geschichtete Faserstrukturen, die mindestens eine äußere Schicht (Schicht für den Kontakt mit dem Konsumenten) enthalten, welche zu 100% ihres Gesamtfasergewichtes innerhalb der äußeren Schicht aus Trichomen und/oder Hartholz-Zellstofffasern bestehen.
  • In einem anderen Beispiel sind die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung homogene (nicht geschichtete) Faserstrukturen.
  • Zusätzlich zu einem Trichom kann die Faserstruktur weitere Beimischungen enthalten, wie beispielsweise (permanent und/oder temporär wirkende) Nassverfestigungsmittel, Weichmacherzusätze, Feststoffbeimischungen (wie beispielsweise Stärke, Kaoline), Trockenfestharze, Netzmittel, Mittel für die Fusselbeständigkeit und/oder Fusselreduzierung, Mittel zur Verbesserung der Saugfähigkeit, Verfestigungsmittel, insbesondere in Kombination mit entzündungshemmenden Lotionsrezepturen, antiviralen Wirkstoffen, darunter organische Säure, antibakterielle Wirkstoffe, Polyol-Polyester, extraktionshemmende Wirkstoffe, Polyhydroxy-Weichmacher und Mischungen daraus. Diese weiteren Beimischungen können dem Faserrohstoff, der embryonischen Faserbahn und/oder der faserstruktur zugesetzt sein.
  • Diese weiteren Beimischungen können in der Faserstruktur in jeder geeigneten Konzentration, basierend auf der Trockenmasse der Faserstruktur, vorliegen. In einem Beispiel können diese weiteren Beimischungen in der Faserstruktur unter anderem in einer Konzentration von etwa 0,001 bis etwa 50% und/oder von etwa 0,001 bis etwa 20% und/oder von etwa 0,01 bis etwa 5% und/oder von etwa 0,03 bis etwa 3% und/oder von etwa 0,1 bis etwa 1,0% ihres Gewichtes, gerechnet auf Trockenfaserstrukturbasis, vorliegen.
  • Die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können auf jedwede geeignete Art und Weise nachbehandelt werden, darunter unter anderem durch Bedrucken, Prägen, Kalandrieren, Schlitzen, Falten, Verbinden mit anderen Faserstrukturen und so fort.
  • In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung, wie in und dargestellt, weist eine erfindungsgemäße Faserstruktur eine Anzahl freier Faserenden von über 130 auf, im Bereich der freien Faserenedenlängen von etwa 0,1 mm bis etwa 0,25 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt. Mit anderen Worten haben mehr als 130 freie Faserenden eine Länge von etwa 0,1 mm und etwa 0,25 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt.
  • In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung, wie in dargestellt, weist eine erfindungsgemäße Faserstruktur eine Anzahl freier Faserenden von über 93 auf, im Bereich der freien Faserenedenlängen von etwa 0,1 mm bis etwa 0,20 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt
  • In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung, wie in und dargestellt, wird eine Faserstruktur vorgesehen, die eine Anzahl freier Faserenden von über 160 im Bereich der freien Faserenedenlängen von etwa 0,25 mm bis etwa 0,50 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung, wie in dargestellt, wird eine Faserstruktur vorgesehen, die eine Anzahl freier Faserenden von über 110 im Bereich der freien Faserenedenlängen von etwa 0,25 mm bis etwa 0,40 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • In noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung, wie in dargestellt, wird eine Faserstruktur vorgesehen, die eine Anzahl freier Faserenden von über 80 im Bereich der freien Faserenedenlängen von etwa 0,25 mm bis etwa 0,35 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung, wie in und dargestellt, wird eine Faserstruktur vorgesehen, die eine Anzahl freier Faserenden von über 50 im Bereich der freien Faserenedenlängen von etwa 0,50 mm bis etwa 0,75 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung, wie in dargestellt, wird eine Faserstruktur vorgesehen, die eine Anzahl freier Faserenden von über 40 im Bereich der freien Faserenedenlängen von etwa 0,50 mm bis etwa 0,65 mm, wie mittels Free Fiber End-Prüfmethode bestimmt, aufweist.
  • Nachfolgende Tabellen 2 und 3 beinhalten die Werte für die Anzahl freier Faserenden für bekannte Faserstrukturen sowie zwei Beispiele für erfindungsgemäße Faserstrukturen (”Erfindung 1” und ”Erfindung 2”). Wie ersichtlich, enthält Tabelle 3 kleinere Bereiche für freie Faserendlängen als Tabelle 2, insoweit, dass drei Spalten der Tabelle 3 addiert werden können, um die Werte zu erhalten, die in einer Spalte der Tabelle 2 angegeben sind (beispielsweise sieht Tabelle 2 einen Bereich von 0,10 bis 0,25 vor, wohingegen Tabelle 3 Bereiche von 0,10 bis 0,15, von 0,15 bis 0,20 und von 0,20 bis 0,25 vorsieht; Gleichermaßen ist die Summe der Anzahl freier Faserenden für jede der drei Teilintervalle in Tabelle 3 gleich der Anzahl freier Faserenden des größeren Intervalls in Tabelle 2). Weitere Informationen bezüglich der beiden Beispiele der vorliegenden Erfindung sind im folgenden Abschnitt mit der Überschrift ”Beispiele für Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung” enthalten.
    Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm
    Freies Fasernende (FFE) Anzahl 0,10–0,25 mm 0,25–0,50 mm 0,50–0,75 mm
    US 2010/0040825A1 128 82 21
    Vorheriger Art3 122 120 41
    Erfindung 1 153 198 89
    Vorheriger Art4 112 155 49
    Erfindung 2 149 203 101
    Vorheriger Art1 95 103 28
    Vorheriger Art2 11 14 4
    Vorheriger Art4 38 21 6
    Vorheriger Art5 75 20 5
    Vorheriger Art6 129 69 16
    Vorheriger Art7 45 28 3
    Vorheriger Art8 30 14 1
    Tabelle 2-I
    Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm
    Freies Fasernende (FFE) Anzahl 0,10–0,15 mm 0,15–0,20 mm 0,20–0,25 mm
    US 2010/0040825A1 55 37 36
    Vorheriger Art3 37 42 43
    Erfindung 1 44 67 42
    Vorheriger Art4 28 47 37
    Erfindung 2 41 53 55
    Vorheriger Art1 33 42 20
    Vorheriger Art2 4 1 5
    Vorheriger Art4 53 35 31
    Vorheriger Art5 42 15 18
    Vorheriger Art6 35 52 42
    Vorheriger Art7 18 14 13
    Vorheriger Art8 16 12 2
    Tabelle 2-II
    Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm
    Freies Fasernende (FFE) Anzahl 0,25–0,30 mm 0,30–0,35 mm 0,35–0,40 mm
    US 2010/0040825A1 24 22 16
    Vorheriger Art3 35 19 26
    Erfindung 1 50 49 38
    Vorheriger Art4 36 37 33
    Erfindung 2 49 48 47
    Vorheriger Art1 27 25 22
    Vorheriger Art2 4 3 2
    Vorheriger Art4 22 28 11
    Vorheriger Art5 11 2 4
    Vorheriger Art6 25 12 18
    Vorheriger Art7 8 6 7
    Vorheriger Art8 2 1 7
    Tabelle 3-I
    Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm
    Freies Fasernende (FFE) Anzahl 0,40–0,45 mm 0,45–0,50 mm 0,50–0,55 mm
    US 2010/0040825A1 10 10 6
    Vorheriger Art3 20 20 14
    Erfindung 1 29 32 31
    Vorheriger Art4 32 17 18
    Erfindung 2 32 27 29
    Vorheriger Art1 17 12 9
    Vorheriger Art2 3 2 1
    Vorheriger Art4 11 11 8
    Vorheriger Art5 1 2 3
    Vorheriger Art6 10 4 5
    Vorheriger Art7 5 2 1
    Vorheriger Art8 3 1 1
    Tabelle 3-II
    Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm
    Freies Fasernende (FFE) Anzahl 0,55–0,60 mm 0,60–0,65 mm
    US 2010/0040825A1 8 3
    Vorheriger Art3 7 6
    Erfindung 1 23 20
    Vorheriger Art4 10 10
    Erfindung 2 29 18
    Vorheriger Art1 7 3
    Vorheriger Art2 1 1
    Vorheriger Art4 7 3
    Vorheriger Art5 1 0
    Vorheriger Art6 6 4
    Vorheriger Art7 1 1
    Vorheriger Art8 0 0
    Fortsetzung Tabelle 3
    Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm Freies Fasernende (FFE) Längenintervalll_mm
    Freies Fasernende (FFE) Anzahl 0,65–0,70 mm 0,70–0,75 mm
    US 2010/0040825A1 0 4
    Vorheriger Art3 6 8
    Erfindung 1 5 10
    Vorheriger Art4 6 5
    Erfindung 2 14 11
    Vorheriger Art1 6 3
    Vorheriger Art2 1 0
    Vorheriger Art4 1 1
    Vorheriger Art5 1 0
    Vorheriger Art6 0 1
    Vorheriger Art7 0 0
    Vorheriger Art8 0 0
    Fortsetzung Tabelle 3
  • In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung schlisset eine Faserstruktur Trichomen, wie z. B. Trichomfasern ein. Andere Naturfasern, wie z. B. zellulosehaltige Holzpulpefasern und/oder Fasern und/oder Filamente, die nicht in der Natur vorkommen, können in den Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung vorhanden sein. Unabhängig von theoretischen Betrachtungen wird angenommen, dass die Verwendung von Trichomen sich im Einklang mit der vorliegenden Erfindung in einer höheren Anzahl an Freifaserendflächen niederschlägt, wenn man es mit bekannten Faserstrukturen ohne Trichome vergleicht. Wie in einem Beispiel in 32 gezeigt wird, weist eine Faserstruktur mit einem Trockengewichtsanteil von 5% Trichomfasern sichtbar mehr Freifaserendflächen auf, als eine sonst gleiche Faserstruktur ohne Trichomfasern.
  • In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung schlisset eine Faserstruktur eine durchgetrocknete Faserstruktur ein. Die Faserstruktur kann ein Kreppstruktur sein oder auch nicht. In einem Beispiel ist die Faserstruktur einer nassgeschöpften Faserstruktur.
  • Die Faserstruktur kann sowohl in ein einlagiges als auch in ein mehrlagiges Hygienepapierprodukt eingehen. Das Hygienepapierprodukt kann in Rollenform vorliegen, wobei es um sich selbst herum spiralig aufgewickelt wird und zwar mit oder ohne Einsatz eines Kerns.
  • Ein nicht einschränkendes Beispiel einer Faserstruktur nach vorliegender Erfindung wird in den 14 und 15 gezeigt. Die 14 und 15 zeigen eine Faserstruktur, die ein oder mehrere Linienelemente 12 einschließt. Die Linienelemente 12 werden in der Maschine bzw. im Wesentlichen in Maschinenlaufrichtung auf der Oberfläche 14 der Faserstruktur 10 ausgerichtet. In einem Beispiel können ein oder mehrere Linienelemente 12 eine Länge L von mehr als ca. 4,5 mm und/oder mehr als ca. 6 mm und/oder mehr als ca. 10 mm und/oder mehr als ca. 20 mm und/oder mehr als ca. 30 mm und/oder mehr als ca. 45 mm und/oder mehr als ca. 60 mm und/oder mehr als ca. 75 mm und/oder mehr als ca. 90 mm aufweisen.
  • In einem Beispiel beträgt die Breite W eines oder mehrerer der Linienelemente 12 weniger als ca. 10 mm und/oder weniger als ca. 7 mm und/oder weniger als ca. 5 mm und/oder weniger als ca. 2 mm und/oder weniger als ca. 1,7 mm und/oder weniger als ca. 1,5 mm und/oder bis zu ca. 0,1 mm und/oder bis zu ca. 0,2 mm.
  • In einem anderen Beispiel beträgt die Höhe H eines oder mehrerer der Linienelemente 12 mehr als ca. 0,1 mm und/oder mehr als ca. 0,5 mm und/oder mehr als ca. 0,75 mm und/oder mehr als ca. 1 mm bis zu ca. 4 mm und/oder bis zu ca. 3 mm und/oder bis zu ca. 2,5 mm und/oder bis zu ca. 2 mm.
  • In einem anderen Beispiel weist die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung ein Verhältnis der Linienelementhöhe (in mm) zu Linienelementbreite (in mm) von mehr als ca. 0,35 und/oder mehr als ca. 0,45 und/oder mehr als ca. 0,5 und/oder mehr als ca. 0,75 und/oder mehr als 1 auf.
  • Eins oder mehrere der Linienelemente können ein geometrisches Mittel der Linienelementhöhe mal Linienelementbreite von mehr als ca. 0,25 mm2 und/oder mehr als ca. 0,35 mm2 und/oder mehr als ca. 0,5 mm2 und/oder mehr als ca. 0,75 mm2 aufweisen.
  • Wie in 14 und 15 gezeigt, kann die Faserstruktur 10 mehrere von im Wesentlichen in Maschinenlaufrichtung ausgerichtete Linienelemente 12 einschließen, die sich auf der Faserstruktur 10 in einer Dichte von ca. 1 Linienelement pro 5 cm und/oder mehr als ca. 4 Linienelementen pro 5 cm und/oder mehr als ca. 7 Linienelementen pro 5 cm und/oder mehr als ca. 15 Linienelementen pro 5 cm und/oder mehr als ca. 25 Linienelemente pro 5 cm und/oder mehr als ca. 30 Linienelemente pro 5 cm bis zu ca. 50 Linienelemente pro 5 cm und/oder bis zu ca. 40 Linienelemente pro 5 cm befinden.
  • In einem anderen Beispiel einer Faserstruktur nach vorliegender Erfindung weist die Faserstruktur ein Verhältnis der Dichte an Linienelementen (pro cm) zur Breite (in cm) von einem Linienelement mit mehr als ca. 3 und/oder mehr als ca. 5 und/oder mehr als ca. 7 auf.
  • Die Linienelemente der vorliegenden Erfindung können in allen möglichen Formen vorliegen, wie z. B. in geraden Linien, Zickzack-Linien, Schlangenlinien. In einem Beispiel kreuzt ein Linienelement kein anderes Linienelement.
  • Wie in 16 und 17 veranschaulicht, kann eine Faserstruktur 10a der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere Linienelemente 12a einschließen. Die Linienelemente 12a können auf einer Oberfläche 14a einer Faserstruktur 10a in allen möglichen Richtungen, wie z. B. in Maschinenlaufrichtung, quer zur Maschinenlaufrichtung, Großteiles in Maschinenlaufrichtung oder Großteiles quer zur Maschinenlaufrichtung ausgerichtet sein. Zwei oder mehrere Linienelemente können auf derselben Oberfläche einer Faserstruktur nach vorliegender Erfindung in verschiedenen Richtungen ausgerichtet sein. Im Falle der 16 und 17 sind die Linienelemente 12a quer zur Maschinenlaufrichtung ausgerichtet. Obwohl die Faserstruktur 10a lediglich zwei Linienelemente 12a enthält, liegt es durchaus im Geltungsbereich der Erfindung, dass die Faserstruktur 10a auch 3 oder mehrere Linienelemente 12a einschließen kann.
  • Die Abmessungen (Länge, Breite und/oder Höhe) der Linienelemente der vorliegenden Erfindung können von Linienelement zu Linienelement innerhalb einer Faserstruktur unterschiedlich sein. Daraus ergibt sich, dass die Lückenbreite zwischen benachbarten Linienelementen von einer Lücke zur nächsten innerhalb einer Faserstruktur unterschiedlich sein kann.
  • In einem anderen Beispiel kann eine Vielzahl der Linienelemente auf einer Oberfläche einer Faserstruktur in einem Muster, wie z. B. einem Cordmuster vorliegen.
  • In noch einem anderen Beispiel kann eine Oberfläche einer Faserstruktur ein nicht fortlaufendes Muster einer Vielzahl von Linienelementen einschließen, wobei wenigstens eins der Linienelement eine Linienelementlänge von mehr als ca. 30 mm aufweist.
  • In noch einem weiteren Beispiel schlisset eine Oberfläche einer Faserstruktur wenigstens ein Linienelement ein, das eine Breite von weniger als ca. 10 mm und/oder weniger als ca. 7 mm und/oder weniger als ca. 5 mm und/oder weniger als ca. 3 mm und/oder bis zu ca. 0,01 mm und/oder bis zu ca. 0,1 mm und/oder bis zu ca. 0,5 mm aufweist.
  • Wie ein Fachmann erkennen wird, können die Linienelemente jegliche passende Höhe aufweisen. Ein Linienelement kann z. B. eine Höhe von mehr als ca. 0,1 mm und/oder mehr als ca. 0,2 mm und/oder mehr als ca. 0,3 mm bis zu ca. 3,6 mm und/oder bis zu ca. 2,75 mm und/oder bis zu ca. 1,5 mm aufweisen. Die Höhe eines Linienelements wird ungeachtet der Anordnung einer Faserstruktur in einer mehrlagigen Faserstruktur gemessen. So kann z. B. die Höhe des Linienelements sich innerhalb einer Faserstruktur nach innen erstrecken.
  • Die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können wenigstens ein Linienelement einschließen, das ein Verhältnis zwischen Höhe und Breite von mehr als ca. 0,35 und/oder mehr als ca. 0,45 und/oder mehr als ca. 0,5 und/oder mehr als ca. 0,6 und/oder bis zu ca. 3 und/oder bis zu ca. 2 und/oder bis zu ca. 1 aufweist.
  • In einem anderen Beispiel kann ein Linienelement auf einer Oberfläche einer Faserstruktur ein geometrisches Mittel aus Höhe mal Breite von mehr als ca. 0,25 und/oder mehr als 0,35 und/oder mehr als ca. 0,45 und/oder mehr als ca. 1 aufweisen.
  • Die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können Linienelemente in allen passenden Dichten einschließen. Zum Beispiel kann eine Faserstruktur Linienelemente in einer Dichte von mehr als ca. 1 Linienelement pro 5 cm und/oder mehr als ca. 1 Linienelement pro 3 cm und/oder mehr als ca. 1 Linienelement pro cm und/oder mehr als ca. 3 Linienelement pro cm einschließen.
  • In einem Beispiel schlisset eine Faserstruktur eine Vielzahl von Linienelementen ein, die auf einer Oberfläche der Faserstruktur in einem Dichteverhältnis der Linienelemente zur Breite von wenigstens einem Linienelement von mehr als ca. 3 und/oder mehr als ca. 5 und/oder mehr als ca. 7 vorhanden sind.
  • Die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung kann eine Oberfläche einschließen, die eine Vielzahl von Linienelementen in solch einer Weise einschliesst, dass das Verhältnis des geometrischen Mittels aus Höhe mal Breite wenigstens eines Linienelements zur Dichte der Linienelemente größer als ca. 0,05 und/oder größer als ca. 0,75 und/oder größer als ca. 0,9 und/oder größer als ca. 1 und/oder größer als ca. 2 und/oder bis zu ca. 20 und/oder bis zu ca. 15 und/oder bis zu ca. 10 ist.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren Linienelementen 12b, wie in 18 gezeigt, kann eine Faserstruktur 10b der vorliegenden Erfindung auch ein oder mehrere Nicht-Linienelemente 16b einschließen. In einem Beispiel ist ein Nicht-Linienelement 16b, das auf der Oberfläche 14b einer Faserstruktur 10b vorhanden ist, wasserbeständig. In einem anderen Beispiel schlisset ein Nicht-Linienelement 16b, das auf der Oberfläche 14b einer Faserstruktur 10b vorhanden ist, eine Prägung ein. Wenn sie auf einer Oberfläche einer Faserstruktur vorhanden sind, kann eine Vielzahl von Nicht-Linienelementen als Muster vorliegen. Das Muster kann eine geometrische Form, wie z. B. ein Polygon einschließen. Nicht einschränkendes Beispiel für passende Polygone die aus einer Gruppe ausgewählt werden, die aus Folgendem besteht: Dreiecke, Rauten, Trapeze, Parallelogramme, Rhomben, Sterne, Fünfecke, Sechsecke, Achtecke und Kombinationen dieser.
  • Eine oder mehrere der Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können ein ein- bzw. mehrlagiges Hygienepapierprodukt bilden. In einem Beispiel, wie in 19 gezeigt, schließt ein mehrlagiges Hygienepapierprodukt 30 eine erste Lage 32 und eine zweite Lage 34 ein, wobei die erste Lage 32 eine Oberfläche 14c einschliesst, die eine Vielzahl von Linienelementen 12c einschliesst, die in diesem Falle in Maschinenlaufrichtung bzw. im Wesentlichen in Maschinenlaufrichtung ausgerichtet sind. Die Lagen 32 und 34 werden auf solche Weise angeordnet, das die Linienelemente 12c sich ins Innere des Hygienepapierprodukts 30 statt nach außen erstrecken.
  • In einem anderen Beispiel, wie in 20 gezeigt, schlisset ein mehrlagiges Hygienepapierprodukt 41 eine erste Lage 42 und eine zweite Lage 44 ein, wobei die erste Lage 42 eine Oberfläche 14d einschliesst, die eine Vielzahl von Linienelementen 12d einschliesst, die in diesem Falle in Maschinenlaufrichtung oder im Wesentlichen in Maschinenlaufrichtung ausgerichtet sind. Die Lagen 42 und 44 werden so angeordnet, dass die Linienelemente 12d sich von der Oberfläche 14d des Hygieneprodukts 40 nach außen statt ins Innere des Hygienepapierprodukts 41 erstrecken.
  • Wie in 21 gezeigt, kann eine Faserstruktur 10e der vorliegenden Erfindung eine Vielfalt an verschiedenen Formen von Linienelementen 12e allein oder in Kombination einschließen, wie z. B. Schlangenlinien, Striche, in Maschinenlaufrichtung oder quer dazu ausgerichtete Linienelemente und so weiter.
  • Wie in 22 und 23 gezeigt, schlisset eine Faserstruktur 10f der vorliegenden Erfindung eine Oberfläche 14f sowie ein Oberflächenmuster 18 ein. Zone 1 der 23 schlisset die zweiten und dritten Regionen 32, 34 eines sinuskurvenförmigen Linienelements 28 ein, das in 22 gezeigt wird und das zufälligerweise auch die Übergangsregion 36 verkörpert und das die zweite Mindestbreite W2 sowie die dritte Mindestweite W3 aufweist, die auch gleich sein können. Zone 2 schlisset die erste Region 30 eines sinuskurvenförmigen Linienelements 28 ein, die entweder ein Wellenkamm oder ein Wellental des sinuskurvenförmigen Linienelements 28 ist und das die erste Mindestbreite W1 aufweist. Die erste Mindestbreite W1 ist größer als die zweite Mindestbreite W2 und die zweite Mindestbreite W3.
  • In einem Beispiel weist die Zone 1 eine Erhebung auf, die von der der Zone 2 abweicht. In einem Beispiel weist die Zone 2 gemäß Messung durch MikroCAD eine größere Erhebung als Zone 1 auf. In einem anderen Beispiel weist die Zone 2 gemäß Messung durch MikroCAD eine geringere Erhebung als Zone 1 auf. In einer Faserstruktur kann es zwei oder mehrere Zonen 1 geben und auch zwei oder mehrere Zonen 2. Die Zonen 1 über wenigstens einem Teil der Faserstruktur 10f kann u. U. eine sehr ähnliche Erhebung aufweisen, wohingegen die Zonen 2 im Vergleich zu den Erhebungen der Zone(n) 1 u. U. größere und kleinere Erhebungen aufweisen.
  • Zusätzlich zu den Unterschieden in den Erhebungen zwischen den Zonen 1 und den Zonen 2 können die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung auch Zonen wie z. B. Zone 1 und Zone 2 einschließen, die Unterschiede in ihren jeweiligen Belastbarkeits-(Reißfestigkeit) bzw. Spannungs-(Zugfestigkeit)Gefälle in Querrichtung aufweisen. Beispielsweise ist der Unterschied zwischen dem größten Wert des Belastbarkeits- bzw. Spannungsgefälles in Querrichtung der Zone 1 und 2 und dem kleinsten Wert des Belastbarkeits- bzw. Spannungsgefälles in Querrichtung größer als 1,1 und/oder größer als 1,5 und/oder größer als 2 und/oder größer als 2,5 und oder größer als 3 und/oder größer als 3,5 und/oder größer als 4 und/oder größer als 4,5 gemäß der hier beschriebenen Tensile Test Methode (Reißfestigkeitstestmethode).
  • In einem anderen Beispiel können die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung verschiedene Zonen wie Zone 1 und Zone 2 einschließen, die Unterschiede in ihren jeweiligen Belastbarkeits-(Reißfestigkeit) bzw. Spannungs-(Zugfestigkeit)Gefälle in Querrichtung aufweisen, die sich in einem Verhältnis des größten Werts des Belastbarkeits- bzw. Spannungsgefälles in Querrichtung der Zone 1 und 2 und dem kleinsten Wert des Belastbarkeits- bzw. Spannungsgefälles in Querrichtung von größer als 1,07 und/oder größer als 1,09 und/oder größer als 1 und/oder größer als 1,2 und oder größer als 1,4 und/oder größer als 4 und/oder größer als 4,5 gemäß der hier beschriebenen Tensile Test Methode (Reißfestigkeitstestmethode) niederschlagen.
  • In noch einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung können die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Zonen wie die Zone 1 und die Zone 2 einschließen, die Unterschiede in ihren jeweiligen Querrichtungsmoduln aufweisen. Beispielsweise ist der Unterschied zwischen dem größten Wert der Querrichtungsmoduln der Zone 1 und Zone 2 größer als 150 g/cm·% bei 15 g/cm und/oder größer als 200 g/cm·% bei 15 g/cm und/oder greößer als 250 g/cm·% bei 15 g/cm und/oder größer als 300 g/cm·% bei 15 g/cm und/oder größer als 350 g/cm·% bei 15 g/cm und/oder größer als 400 g/cm·% bei 15 g/cm und/oder größer als 420 g/cm·% bei 15 g/cm, gemessen durch die hier beschriebene Tensile Test Methode (Reißfestigkeitstestmethode).
  • In noch einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung können die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung verschiedene Zonen, wie z. B. Zone 1 und Zone 2 einschließen, die Unterschiede in ihren jeweiligen Querrichtungsmoduln aufweisen, die sich in einem Verhältnis des größten Werts bzw. des kleinsten Werts der Querrichtungsmoduln der Zone 1 und 2 von größer als 1,15 und/oder größer als 1,17 und/oder größer als 1,2 und/oder größer als 1,25 und/oder größer als 1,3 und/oder größer als 1,35 niederschlagen, gemessen durch die hier beschriebene Tensile Test Methode (Reißfestigkeitstestmethode).
  • Obwohl sich die Erörterung in Bezug auf die 22 und 23 hauptsächlich auf die parallelen Linienelemente 20, wie z. B. die sinuskurvenförmigen Linienelemente 28 bezieht, gibt es in einem Beispiel, wie gezeigt, 40 Kanäle, die die parallelen Linienelemente 20 trennen. Die Kanäle 40 und die parallelen Linienelemente 20, wie z. B. die sinuskurvenförmigen Linienelemente 28 können umgekehrt werden, sodass die Kanäle 40 in 23 die parallelen Linienelemente 20 repräsentieren und umgekehrt.
  • 24 und 25 veranschaulichen ein weiteres Beispiel einer Faserstruktur 10g nach vorliegender Erfindung. Die Faserstruktur 10g schließt eine Oberfläche 14g ein, die eine Maschinenlaufrichtung und eine Querrichtung aufweist. Die Oberfläche 14g schließt ein Oberflächenmuster 18 ein, das eine Vielzahl von Linienelementen 20 einschließt, die in diesem Beispiel eine Vielzahl von sinuskurvenförmigen Linienelementen 28 einschließen. Wenigstens ein Linienelement aus der Vielzahl der parallelen sinuskurvenförmigen Linienelemente 28 weist eine nicht konstante Breite entlang seiner Länge auf.
  • In einem Beispiel können eins oder mehrere Teile (Abschnitte) eines Linienelements eine konstante Breite aufweisen, soweit das Linienelement als ein Ganzes eine nicht konstante Breite aufweist.
  • In einem anderen Beispiel können eins oder mehrere Linienelemente und/oder Kanäle und/oder Teile (Abschnitte oder Regionen) dessen (der vorliegenden Erfindung), die sich aufgrund der Tatsache, dass die Linienelemente eine Vielzahl von parallelen Linienelementen darstellen, u. U. gegenseitig ergänzen, Mindestbreiten von größer als 0,025 cm und/oder größer als 0,038 cm und/oder größer als 0,05 cm und/oder größer als 0,064 cm und/oder größer als 0,076 cm und/oder größer als 0,089 cm und/oder größer als 0,102 cm und/oder größer als 0,114 cm und/oder größer als 0,13 cm und/oder größer als 0,191 cm und/oder bis zu ca. 2,54 cm und/oder bis zu ca. 1,8 cm und/oder bis zu ca. 1,27 cm und/oder bis zu ca. 0,64 cm und/oder bis zu ca. 0,25 cm aufweisen. Zwei oder mehrere der parallelen Linienelemente können voneinander durch eine Mindestbreite von größer als 0,025 cm und/oder größer als 0,038 cm und/oder größer als 0,05 cm und/oder größer als 0,064 cm und/oder größer als 0,076 cm und/oder größer als 0,089 cm und/oder größer als 0,102 cm und/oder größer als 0,114 cm und/oder größer als 0,13 cm und/oder größer als 0,191 cm und/oder bis zu ca. 2.54 cm und/oder bis zu ca. 1,8 cm und/oder bis zu ca. 1,27 cm und/oder bis zu ca. 0,64 cm und/oder bis zu ca. 0,25 cm getrennt sein.
  • Das Oberflächenmuster kann ein Prägemuster sein, dass dadurch hinterlassen wird, dass eine Faserstruktur einen Prägewalzenspalt durchläuft, der wenigstens eine gemusterte Prägewalze einschliesst, die so gemustert ist, dass sie ein Oberflächenmuster nach vorliegender Erfindung hinterlässt. Dementsprechend kann das Oberflächenmuster auch als ein wasserfestes Muster (feucht texturiertes Muster) hinterlassen werden, wie z. B. ein Muster, das mittels eines gemusterten Durchlauf-Lufttrocknungsbandes geformt wird, das so strukturiert ist, dass es ein Oberflächenmuster nach vorliegender Erfindung hinterlässt und/oder eine Expressübertragung oder ein Oberflächenmuster bzw. Teile davon, die durch Stoffkrepp oder Naßpressen hinterlassen werden und die eine Textur auf dem Hygienepapierprodukt typischerweise durch den Hygienepapier-Musterungsprozess hinterlässt.
  • Ohne an eine Theorie über das Funktionsprinzip gebunden zu sein wird angenommen, dass Linienelemente das Potential für freie Faserenden erhöhen. In einer nicht einschränkenden Ausführung können Linienelemente auf einer Faserstruktur mit einem Kreppschaber in Kontakt kommen, was dazu führen kann, dass die Linienelemente sich ausdehnen und die Bereiche um die Linienelemente herum sich wölben. Die Belastung der Faserstruktur kann dazu führen, dass die Fasern darin, insbesondere die Fasern entlang der Seiten der Linienelemente, brechen, so dass es dadurch eine erhöhte Anzahl an freien Faserenden gibt.
  • Verfahren zur Herstellung von Faserstruktur-/Hygienepapierprodukten
  • Die Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können mithilfe eines dem Stand der Technik entsprechenden Verfahrens hergestellt werden. Bei dem Verfahren kann es sich um einen Herstellungsvorgang für Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukte handeln, bei dem ein zylindrischer Trockner wie zum Beispiel ein Yankee (ein Yankee-Verfahren) zum Einsatz kommt, oder es kann ein Yankee-Verfahren sein, das benutzt wird, um eine beträchtlich gleichmäßige Dichte und/oder ungekreppte Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukte herzustellen. Alternativ können die Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukte durch ein luftgelegtes Verfahren und/oder Schmelzblas- und/oder Spinnvliesverfahren oder durch jede beliebige Kombination dieser bewirkt werden, so lange die Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukte dadurch gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
  • Die Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können durch Verwendung eines Formpresselements hergestellt werden. Ein „Formpresselement” ist ein Strukturelement, das als Trägermedium für einen embryonisches Gewebe benutzt werden kann, das aus einer Vielzahl an Zellulosefasern und einer Vielzahl an synthetischen Fasern besteht. Auch kann es als formende Einheit benutzt werden, um die gewünschte mikroskopische Geometrie des Faserstruktur- und/oder Hygienepapierproduktes der vorliegenden Erfindung zu formen oder zu „modellieren”. Das Formpresselement kann aus einem beliebigen Element bestehen, das über fluiddurchlässige Bereiche verfügt sowie über die Fähigkeit, der Faserstruktur, die darauf hergestellt wird, ein mikroskopisches dreidimensionales Muster zu verleihen. Das Formpresselement enthält ohne Einschränkung einlagige und mehrlagige Strukturen, welche eine stationäre Platte, einen Gurt, einen gewebten Stoff (einschließlich im Jacquard-Stilgewebte Muster und dergleichen), ein Band und eine Walze umfassen. In einer Ausführungdient ein Ablenkelement als Formpresselement. Nach der vorliegenden Erfindung kann das Formpresselement ein Oberflächenmuster umfassen, dem während des Herstellungsvorgangs des Faserstruktur- und/oder Hygienepapierproduktes die Faserstruktur gegeben wird. Das Formpresselement kann ein gemusterter Gurt sein, der ein Oberflächenmuster aufweist.
  • In manchen Ausführungsformen des Formpresselements ist ein „Verstärkungselement” ein wünschenswertes (aber nicht notwendiges) Element, das primär dazu dient, dem Formpresselement, das zum Beispiel aus harzhaltigem Material besteht, Intaktheit, Stabilität und Beständigkeit zu geben. Das Verstärkungselement kann fluiddurchlässig oder teilweise fluiddurchlässig sein, viele unterschiedliche Ausführungsformen und Webmuster haben und aus vielen Materialien bestehen, zum Beispiel aus verschiedenen verflochtenen Garnen (einschließlich im Jacquard-Stilgewebte Muster und dergleichen), aus einem Filz- oder Kunststoffmaterial oder aus anderen geeigneten synthetischen Materialien oder einer beliebigen Kombination derselben.
  • In einem Beispiel für das Verfahren zum Herstellen von Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukten der vorliegenden Erfindung ist der Schritt enthalten, eine embryonische Faserbahn mit dem Formpresselement, zum Beispiel einem Ablenkelement, in Kontakt zu bringen, so dass mindestens ein Teil der embryonischen Faserbahn in Bezug auf einen anderen Teil derselben aus dem planen Verlauf abgelenkt wird. Die in diesem Zusammenhang benutzte Formulierung „aus dem planen Verlauf” (out-of-plane) bedeutet, dass das Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukt einen Vorsprung enthält, zum Beispiel eine Wölbung, ein Linienelement oder einen Hohlraum wie einen Kanal, der aus der Ebene des Faserstruktur- und/oder Hygienepapierproduktes ausbricht. Das Formpresselement kann einen einer Durchgangs-Luft-Trocknung unterzogenen Stoff enthalten, dessen Fäden so angeordnet sind, dass innerhalb der Strukturen des Faserstruktur- und/oder Hygienepapierproduktes der vorliegenden Erfindung Linienelemente geschaffen werden, und/oder der einer Durchgangs-Luft-Trocknung unterzogene Stoff oder ein entsprechendes Äquivalent kann ein harzhaltiges Gefüge beinhalten, das die Ablenkkanäle festlegt, die Teilen des Faserstruktur- und/oder Hygienepapierproduktes erlauben, in die Kanäle abgelenkt zu werden, so dass in den Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukten der vorliegenden Erfindung Linienelemente ausgebildet werden. Zusätzlich kann ein Formungssieb, wie zum Beispiel ein Siebelement, so angeordnet werden, dass die Linienelemente im Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukt der vorliegenden Erfindung geschaffen werden, bzw. wie bei dem einer Durchgangs-Luft-Trocknung unterzogenen Stoff kann das Siebelement ein harzhaltiges Gefüge beinhalten, das die Ablenkkanäle festlegt, die Teilen des Faserstruktur- und/oder Hygienepapierproduktes erlauben, in die Kanäle abgelenkt zu werden, so dass in den Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukten der vorliegenden Erfindung Linienelemente ausgebildet werden.
  • In einem anderen Beispiel für das Verfahren zur Herstellung von Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukten der vorliegenden Erfindung sind folgende Schritte enthalten:
    • (a) Fasern mit einem Fasereintrag liefern;
    • (b) den Fasereintrag auf ein Siebelement absetzen, um eine embryonische Faserbahn zu formen;
    • (c) die embryonische Faserbahn mit einem Formpresselement zusammenbringen, das ein Oberflächenmuster mit einem Linienelement aufweist, in der Weise, dass das Oberflächenmuster das Linienelement im Gewebe enthält; und
    • (d) Trocknung der erwähnten embryonischen Faserbahn, so dass das Oberflächenmuster mit dem Linienelement Bestandteil des getrockneten Faserstruktur- und/oder Hygienepapierproduktes ist, damit dessen Herstellung so erfolgt, dass es der vorliegenden Erfindung entspricht.
  • In einer anderen Ausführung kann das Verfahren einen Schritt enthalten, bei dem ein Prägespalt eingesetzt wird, um einem Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukt ein Oberflächenmuster zu geben. Diese Schritt kann beinhalten, dass das Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukt durch einen Prägespalt geführt wird, der aus mindestens einer Prägewalze mit einem Oberflächenmuster besteht, so dass dem Faserstruktur- und/oder Hygienepapierprodukt das Oberflächenmuster in der Weise verliehen wird, dass es der vorliegenden Erfindung entspricht.
  • In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Faserstruktur die folgenden Schritte:
    • a. eine embryonische Faserstruktur formen (d. h. die Grundbahn)
    • b. unter Benutzung eines Formpresselements eine embryonische Faserstruktur bilden (d. h. Gurtband zur Papierherstellung), so dass eine Faserstruktur mit einem Linienelement gebildet wird, wie es der vorliegenden Erfindung entspricht.
    • c. Trocknen der Faserstruktur;
    • d. optional: Verkürzen der Faserstruktur (zum Beispiel durch Abkreppen der Faserstruktur).
  • ist eine vereinfachte, schematische Darstellung eines Beispiels für den Herstellungsprozess einer kontinuierlichen Faserstruktur und einer Maschine, die für die praktische Umsetzung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
  • zeigt anhand eines Beispiels das Verfahren und die dafür erforderlichen Gerätschaften zur Herstellung der erfindungsgemäßen Faserstruktur, die als 50 dargestellt wird. Dabei wird eine wässerige Dispersion aus Fasern (ein Fasereintrag) einem Stoffeinlauf 52 bereitgestellt, der eine beliebige zweckmäßige Ausführung aufweisen kann. Von Stoffeinlauf 52 wird die wässerige Dispersion aus Fasern zum ersten Siebelement 54 geliefert, bei dem es sich normalerweise um ein Fourdriniersieb handelt, um eine embryonische Faserbahn 56 zu produzieren.
  • Das erste Siebelement 54 kann durch eine Brustwalze 58 und durch mehrere Umkehrwalzen 60 gestützt werden, von denen nur zwei gezeigt werden. Das erste Siebelement 54 kann in der vom Richtungspfeil 62 angegebenen Richtung durch einen Antrieb angetrieben werden – nicht dargestellt. Optional: Zu zusätzlichen Einheiten und/oder Geräten, die im Allgemeinen mit Faserstrukturen bildenden Maschinen und mit dem ersten Siebelement 54 in Verbindung gebracht werden, aber nicht gezeigt werden, zählen: Siebtische, Streichleisten, Saugkästen, Spannwalzen, Stützwalzen, Siebreinigungs-Berieselungsvorrichtungen und dergleichen.
  • Nachdem die wässrige Dispersion aus Fasern auf das erste Siebelement 54 aufgebracht ist, wird die embryonische Faserbahn 56 gebildet, normalerweise durch Entfernen eines Teils des wässrigen Dispersionsmediums mithilfe von Techniken, die Fachleuten bekannt sind. Vakuumkästen, Siebtische, Streichleisten und dergleichen sind geeignet, um effektiv die Entfernung des Wassers zu bewirken. Die embryonische Faserbahn 56 kann zusammen mit dem ersten Siebelement 54 um die Umkehrwalze 60 geführt werden. Sie wird in Kontakt gebracht mit dem Formpresselement, z. B. einem Ablenkelement 64, das auch als zweites Siebelement bezeichnet werden kann. Während die embryonische Faserbahn 56 mit Ablenkelement 64 in Kontakt ist, wird sie abgelenkt, umdirigiert und/oder weiter entwässert.
  • Das Ablenkelement 64 kann die Form eines unendlichen Gurtes haben. In dieser vereinfachten Darstellung wird Ablenkelement 64 über Ablenkelement-Umkehrwalzen 66 und die Präge-Anpresswalze 68 geführt und bewegt sich gegebenenfalls in der durch den Richtungspfeil 70 angegebenen Richtung. Zu Ablenkelement 64 gehören ggf. mehrere Stützwalzen, andere Umkehrwalzen, Reinigungseinrichtungen, Antriebselemente und dergleichen, die Fachleuten bekannt sind und die im Allgemeinen in Verbindung mit Faserstrukturen bildenden Maschinen eingesetzt sein können.
  • Unabhängig von der physischen Form, die Ablenkelement 64 haben kann, ob es sich wie oben erwähnt um einen unendlichen Gurt handelt oder um ein anders ausgeführtes Element wie eine stationäre Platte, wie sie bei der Herstellung von Handmustern benutzt wird, oder als rotierende Walze, wie sie bei anderen Arten kontinuierlich fortgesetzter Verfahren eingesetzt wird, muss das Ablenkelement bestimmte physikalische Eigenschaften haben. Zum Beispiel kann das Ablenkelement aus Gurten, Walzen, flachen Platten und dergleichen bestehen.
  • Zunächst kann das Ablenkelement 64 kleine Öffnungen aufweisen. Das heißt, es kann kontinuierlich Durchflüsse aufweisen, die seine erste Oberfläche 72 (oder „Oberseite” oder „Arbeitsoberfläche”, d. h. die Oberfläche, mit der die embryonische Faserbahn zusammengebracht wird und die deshalb auch manchmal als „Kontaktoberfläche zur embryonischen Faserbahn” bezeichnet wird) mit seiner zweiten Oberfläche 74 (oder „Unterseite”, d. h. die Oberfläche, die mit den Ablenkelement-Umkehrwalzen in Kontakt kommt) verbinden. Mit anderen Worten: Das Ablenkelement 64 kann so konstruiert sein, dass bei der Entfernung von Wasser von der embryonischen Faserbahn 56 – z. B. durch die Anwendung von Differenzfluiddruck wie bei Saugkasten 76 – und bei der Entfernung des Wassers in Richtung des Ablenkelements 64, das Wasser vom System abgeführt werden kann, ohne dass es erneut entweder in flüssiger Form oder als Dampf mit der embryonischen Faserbahn 56 in Kontakt kommt.
  • Zweitens kann die erste Oberfläche 72 von Ablenkelement 64 aus einem einzigen Kamm 78 oder mehreren Kämmen bestehen, wie es in einer Ausführungin den und dargestellt ist sowie bei der anderen Ausführung in den und . Die Kämme 78 können aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen. Zum Beispiel können die Kämme 78 aus Kunstharz gefertigt sein. Die Kämme 78 können ununterbrochen oder weitgehend ununterbrochen angeordnet sein. In einem Beispiel haben die Kämme 78 eine Länge von über 30 mm. Die Kämme 78 müssen so angeordnet sein, dass sie die Faserstrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung bilden, wenn sie in einem geeigneten Verfahren zur Herausbildung von Faserstrukturen verwendet werden. Die Kämme 78 können strukturiert sein. Die Kämme 78 können auf dem Ablenkelement 64 in einer geeigneten Häufigkeit angeordnet sein, damit sie die Faserstrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung bilden. Die Kämme 78 können im Bereich des Ablenkelements 64 eine Vielzahl von Ablenkkanälen 80 festlegen. Bei den Ablenkkanälen 80 kann es sich um eigenständige, isolierte Ablenkkanäle handeln.
  • Die Ablenkkanäle 80 des Ablenkelements 64 können eine beliebige Größe und beliebige Form oder Anordnung haben, es muss nur gewährleistet sein, dass sie eine Vielzahl an Linienelementen in der Faserstruktur ausbilden. Die Ablenkkanäle 80 können gleichmäßig oder ungeordnet wiederholt angeordnet sein. Teile des Ablenkelements 64 können aus Ablenkkanälen 80 bestehen, die sich in einem ungeordneten Muster wiederholen, während es bei anderen Teilen eine gleichmäßige Anordnung geben darf.
  • Die Kämme 78 des Ablenkelements 64 können mit einem Gurt, Draht oder einer anderen Art von Substrat verbunden sein. Wie in den und oder und gezeigt, kommen die Kämme 78 des Ablenkelements 64 mit einem gewebten Gurt 82 zusammen. Der gewebte Gurt 82 kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, zum Beispiel aus Polyester, wie es unter Fachleuten bekannt ist.
  • Die und zeigen eine Querschnittsansicht eines Teils von Ablenkelement 64, aus Sicht der Linie 28-28 in beziehungsweise aus Sicht der Linie 30-30 in . Das Ablenkelement 64 kann kleine Öffnungen aufweisen, da sich die Ablenkkanäle 80 vollständig über das Ablenkelement 64 verteilen.
  • In einem Beispiel kann das Ablenkelement der vorliegenden Erfindung ein unendlicher Gurt sein, der auf unterschiedliche Weise konstruiert sein kann, darunter durch ein Verfahren, das Techniken adaptiert, die bei der Herstellung von Siebdruckvorlagen (stencil screens) angewendet werden. Mit „adaptiert” ist gemeint, dass die Techniken, die verbreitet und überwiegend zur Herstellung von Siebdruckvorlagen (stencil screens) angewendet werden, benutzt werden, jedoch Verbesserungen, Verfeinerungen und Modifikationen, wie sie unten erläutert werden, eingeführt werden, damit das Ablenkelement beträchtlich dicker ist als eine gewöhnliche Siebdruckvorlage (stencil screen).
  • Ein Siebelement (wie ein gewebter Gurt) wird, vereinfacht gesagt, gründlich mit flüssigem lichtempfindlichen Polymerharz in einer zuvor bestimmten Dicke beschichtet. Eine Maske oder das Negativ des Musters der zuvor ausgewählten Kämme wird dem flüssigem lichtempfindlichen Polymerharz gegenübergestellt; dann wird das Polymerharz mit Licht bestrahlt, das in einer passenden Wellenlänge durch die Maske fällt. Diese Lichteinwirkung hat zur Folge, dass das Kunstharz an den dem Licht ausgesetzten Stellen hart wird. Nicht gewolltes (und nicht gehärtetes) Kunstharz wird durch das System entfernt, so dass nur das gehärtete Kunstharz bleibt, das die Kämme formt, die in ihrer Gesamtheit viele Ablenkkanäle festlegen.
  • In einem anderen Beispiel kann das Ablenkelement durch ein Siebelement vorbereitet werden, wie zum Beispiel einen gewebten Gurt, der in Breite und Länge passend sein muss für die Maschine, die die gewählten Faserstrukturen bildet. Die Kämme und die Ablenkkanäle werden auf diesem gewebten Gurt in einer Reihe von Abschnitten mit geeigneten Abmessungen geformt, die gruppiert sind, d. h. es wird ein Abschnitt nach dem anderen verarbeitet. Nachfolgend werden die Einzelheiten dieses nicht einschränkenden Beispiels für den Vorgang zur Erstellung des Ablenkelements erläutert.
  • Zunächst wird ein ebenflächiger Formgebungstisch bereitgestellt. Dieser Formgebungstisch ist mindestens so breit wie die Breite des gewebten siebartigen Elements und hat eine geeignete Länge. Er wird mit Mitteln zum glatten und stabilen Befestigen einer Trägerfolie auf dessen Oberfläche ausgestattet. Das kann dadurch geschehen, dass die Oberfläche des Formgebungstisches so konstruiert ist, dass ein Unterdruck gebildet wird, zum Beispiel indem es viele eng aneinanderliegende Saugöffnungen und Mittel zum Spannen gibt.
  • Auf den Formgebungstisch wird eine relativ dünne, flexible Polymer-Trägerfolie (z. B. aus Polypropylen) gelegt und an ihm befestigt, durch Herstellung eines Unterdrucks oder durch Spannvorrichtungen. Die Trägerfolie dient dazu, die Oberfläche des Formgebungstisches zu schützen und eine glatte Oberfläche zu liefern, von der später die gehärteten lichtempfindlichen Kunstharzteile leicht abgelöst werden können. Die Trägerfolie stellt keinen Bestandteil des fertig gestellten Ablenkelements dar.
  • Die Trägerfolie hat entweder eine Farbe, die aktivierendes Licht absorbiert, oder sie ist mindestens halbtransparent, so dass die Oberfläche des Formgebungstisches das aktivierende Licht absorbiert.
  • Auf die dem Licht ausgesetzte Oberfläche der Trägerfolie oder, alternativ, auf die Höcker des gewebten Gurtes, wird ein dünner Klebstofffilm aufgetragen, z. B. der Kleber 8091 Crown Spray Heavy Duty Adhesive, hergestellt von Crown Industrial Products Co. von Hebron, I11. Ein Abschnitt des gewebten Gurtes wird dann so platziert, dass er in Kontakt mit der Trägerfolie ist und dort durch den Klebstoff fixiert wird. Der gewebte Gurt steht in dem Moment, in dem er an die Trägerfolie kommt, unter Spannung.
  • Als nächstes wird der gewebte Gurt mit flüssigem lichtempfindlichen Kunstharz beschichtet. „Beschichtet” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das flüssige lichtempfindliche Kunstharz auf den gewebten Gurt dort aufgetragen wird, wo dieser sorgfältig so ausgearbeitet und vorbereitet ist, um sicherzustellen, dass alle Öffnungen (Zwischenräume) des gewebten Gurtes mit dem Kunstharz gefüllt werden und alle seine Fäden durch das Kunstharz so vollständig wie möglich umschlossen werden. Da die Höcker des gewebten Gurtes imit der Trägerfolie in Kontakt stehen, ist es nicht möglich, dass jeder einzelne Faden mit dem lichtempfindlichen Kunstharz vollständig umschlossen wird. Flüssiges lichtempfindliches Kunstharz wird zusätzlich in ausreichender Menge auf den gewebten Gurt aufgetragen, um ein Ablenkelement mit einer bestimmten, zuvor festgelegten Dicke zu formen. Das Ablenkelement kann eine Gesamtdicke von ungefähr 0,35 mm (0,014 in.) bis ungefähr 3,0 mm (0,150 in.) haben, und die Kämme können vom Mittelmaß der oberen Oberfläche der Höcker des gewebten Gurtes einen Abstand von ungefähr 0,10 mm (0,004 in.) bis ungefähr 2,54 mm (0,100 in.) haben. Fachleute werden eine Technik kennen, die angewendet werden kann, um die Dicke der Beschichtung mit flüssigem lichtempfindlichen Kunstharz zu steuern. Zum Beispiel können Abstandhalter in passender Stärke auf beiden Seiten des Abschnitts des auszubildenden Ablenkelements genommen werden; im Bereich zwischen den Abstandhaltern kann dem gewebten Gurt eine zusätzliche Menge an flüssigem lichtempfindlichen Kunstharz zugeführt werden; eine auf den Abstandhaltern sitzende gerade Kante kann dann über die Oberfläche des flüssigen lichtempfindlichen Kunstharzes gezogen werden, um überschüssiges Material zu entfernen und eine Beschichtung in gleichmäßiger Dicke zu erwirken.
  • Im Handel sind viele geeignete lichtempfindliche Kunstharze erhältlich. Es handelt sich im Allgemeinen um Materialien, normalerweise Polymere, die unter dem Einfluss von aktivierender Bestrahlung, normalerweise ultraviolettes Licht (UV-Licht), hart werden oder sich quervernetzen. Weitere Informationen über flüssige lichtempfindliche Kunstharze finden Sie in: Green et al, „Photocross-linkable Resin Systems”, J. Macro. Sci-Revs. Macro. Chem, C21(2), 187–273 (1981–82); Boyer, „A Review of Ultraviolet Curing Technology”, Tappi Paper Synthetics Conf. Proc., Sept. 25–27, 1978, Seiten 167–172; und Schmidle, „Ultraviolet Curable Flexible Coatings”, J. of Coated Fabrics, 8, 10–20 (Juli 1978). Alle drei oben erwähnten Referenzen sind hier durch Bezugnahme aufgenommen. In einer Ausführung sind die Kämme aus dem Kunstharz der Merigraph-Reihe von Hercules Incorporated of Wilmington, Del. gefertigt.
  • Sobald auf den gewebten Gurt die richtige Menge (und Dicke) des flüssigen lichtempfindlichen Kunstharzes aufgetragen ist, d. h. dieser damit beschichtet ist, kann optional auf die exponierte Oberfläche des Kunstharzes eine Deckfolie aufgebracht werden. Die Deckfolie, die für die aktivierende Wellenlänge des Lichtes transparent sein muss, dient primär dazu, die Maske vor dem direkten Kontakt mit dem Kunstharz zu schützen.
  • Eine Maske (oder das Negativ) wird direkt auf die optionale Deckfolie oder auf die Oberfläche des Kunstharzes gelegt. Diese Maske wird durch irgendein geeignetes Material geformt, das geeignet ist, bestimmte Bereiche des flüssigen lichtempfindlichen Kunstharzes gegen Licht abzuschirmen oder abzuschattieren, während andere Bereiche des Kunstharzes dem Licht ausgesetzt werden können. Die zuvor festgelegte Form oder Geometrie der Kämme wird natürlich in den Bereichen der Maske, welche den Durchgang des Lichtes erlauben reproduziert, während sich die vorher ausgewählte Geometrie der Gesamtheit der kleinen Öffnungen auf Bereiche erstreckt, die das Licht nicht durchdringen kann.
  • Ein starres Element wie zum Beispiel eine Glasabdeckplatte wird über der Maske gelegt und dient dazu, die Oberseite des flüssigen lichtempfindlichen Kunstharzes ebenflächig zu halten.
  • Das flüssige lichtempfindliche Kunstharz wird dann dem Licht in der passenden Wellenlänge ausgesetzt, das durch das Abdeckglas, die Maske und die Deckfolie fällt, so dass das flüssige lichtempfindliche Kunstharz in den exponierten Bereichen hart wird. Es ist dabei zu beachten, dass bei Einhaltung des beschriebenen Verfahrens das Kunstharz hart wird, auch wenn es dies normalerweise im Schatten der Fäden normalerweise nicht würde, weil dort das Licht nicht auftrifft. Damit insbesondere auch diese kleine Masse an Kunstharz hart wird, ist es hilfreich, die Unterseite des Ablenkelements ebenflächig zu machen und die Ablenkkanäle voneinander zu trennen.
  • Nach der Lichtbestrahlung werden die Abdeckplatte, die Maske und die Deckfolie vom System entfernt. Das Kunstharz ist in den exponierten Bereichen hinreichend hart geworden, so dass der gewebte Gurt zusammen mit dem Kunstharz von der Trägerfolie abgezogen werden kann.
  • Nicht hart gewordenes Kunstharz wird vom gewebten Gurt durch ein beliebiges geeignetes Mittel entfernt, zum Beispiel durch Absaugen und durch Abwaschen mit Wasser.
  • Ein Abschnitt des Ablenkelements liegt jetzt im Wesentlichen in der endgültigen Form vor. Je nach Beschaffenheit des lichtempfindlichen Kunstharzes und der Natur und der Menge der ihm zuvor zugeführten Strahlung kann das verbleibende, zumindest teilweise gehärtete lichtempfindliche Kunstharz je nach Bedarf einer weiteren Bestrahlung unterzogen werden.
  • Die Trägerfolie wird vom Formgebungstisch abgezogen, und das Verfahren wird bei einem anderen Abschnitt des gewebten Gurtes wiederholt. Praktischerweise ist der gewebte Gurt in Abschnitte ungefähr gleicher und geeigneter Länge unterteilt, die entlang der Länge durchnummeriert sind. Die Abschnitte mit ungeraden Nummern werden nacheinander abgearbeitet, um Abschnitte des Ablenkelements zu formen, und die Abschnitte mit geraden Nummern werden nacheinander verarbeitet, bis der gesamte Gurt die Eigenschaften hat, die vom Ablenkelement gefordert sind. Der gewebte Gurt kann dabei die ganze Zeit gespannt sein.
  • Nach dem gerade beschriebenen Konstruktionsverfahren formen die Höcker des gewebten Gurts tatsächlich einen Bereich der Unterseite des Ablenkelements. Der gewebte Gurt kann physikalisch einen Abstand von der Unterseite haben.
  • Um Ablenkelemente mit komplexeren Geometrien herzustellen, kann die oben beschriebene Technik mehrmals hintereinander eingesetzt werden.
  • Das Ablenkelement der vorliegenden Erfindung kann ganz oder teilweise so hergestellt werden, dass es U.S. Patent Nr. 4.637.859 entspricht, ausgestellt am 20. Jan. 1987 für Trokhan.
  • zeigt Folgendes: Nachdem die embryonische Faserbahn 56 mit Ablenkelement 64 zusammengekommt, werden Fasern in der embryonischen Faserbahn 56 in die Ablenkkanäle abgelenkt, die in Ablenkelement 64 vorhanden sind. Ein Beispiel dieses Verfahrensschrittes zeigt, dass durch die Ablenkkanäle eigentlich kein Wasser von der embryonischen Faserbahn 56 entfernt wird, nachdem diese mit dem Ablenkelement 64 zusammengekommen ist, aber bevor die Fasern in die Ablenkkanäle abgelenkt werden. Während bzw. nachdem die Fasern in die Ablenkkanäle abgelenkt werden/worden sind, kann es vorkommen, dass weiteres Wasser von der embryonischen Faserbahn 56 entfernt wird. Von der embryonischen Faserbahn 56 wird möglicherweise weiterhin Wasser entfernt, bis deren Konsistenz im Zusammenwirken mit Ablenkelement 64 von ungefähr 25% zu ungefähr 30% zunimmt. Sobald diese Konsistenz der embryonischen Faserbahn 56 erreicht ist, wird diese als eine Zwischen-Faserbahn 84 bezeichnet. Während des Vorgangs zur Formung der embryonischen Faserbahn 56 kann ausreichend viel Wasser von ihr entfernt, werden, zum Beispiel durch ein nicht-kompressives Verfahren, bevor sie mit Ablenkelement 64 zusammenkommt, sodass die Konsistenz der embryonischen Faserbahn 56 im Bereich von ungefähr 10% bis ungefähr 30% liegt.
  • Es scheint so, das die Ablenkung der Fasern in der embryonischen Faserbahn und die Entfernung des Wassers daraus im Grunde gleichzeitig beginnen, wobei die Antragsteller hiermit bestätigen, nicht an eine spezielle Theorie über das Funktionsprinzip gebunden zu sein. Es sind jedoch Ausführungsformen vorstellbar, bei denen das Ablenken der Fasern und das Entfernen von Wasser nacheinander stattfinden. Unter dem Einfluss des zugeführten Differenzfluiddrucks können die Fasern zum Beispiel in den Ablenkkanal abgelenkt werden, was von einer Neuanordnung der Fasern begleitet wird. Bei fortgesetzter Neuanordnung von Fasern kann weiteres Wasser entfernt werden. Die Ablenkung der Fasern und der embryonischen Faserbahn kann eine offensichtliche Vergrößerung des Oberflächenbereichs der embryonischen Faserbahn bewirken. Außerdem kann die Neuanordnung der Fasern scheinbar eine Neuanordnung der Zwischenräume oder Kapillaren bewirken, die sich zwischen bzw. inmitten den/der Fasern befinden.
  • Es wird angenommen, dass die Neuanordnung der Fasern in einem oder zwei Modi erfolgen kann, abhängig von einer Reihe von Faktoren, unter denen einer zum Beispiel die Faserlänge ist. Die freien Enden der längeren Fasern können nur in dem Raum gekrümmt werden, der durch den Ablenkkanal vorgegeben ist, während die gegenüberliegenden Enden im Bereich der Kämme eingeschränkt werden. Kürzere Fasern können hingegen vom Bereich der Kämme in den Ablenkkanal gebracht werden. (Die Fasern in den Ablenkkanälen werden auch in Relation zueinander neu angeordnet.) Natürlich ist es möglich, dass beide Modi der Neuanordnung gleichzeitig auftreten.
  • Wie bereits festgestellt, erfolgt das Entfernen von Wasser während und nach der Ablenkung; dieses Entfernen von Wasser kann eine Abnahme der Fasermobilität in der embryonischen Faserbahn nach sich ziehen. Diese Mobilitätsabnahme bei den Fasern kann dazu tendieren, dass die Fasern fest bzw. wie erstarrt an ihrem Platz sind, nachdem sie abgelenkt und neu angeordnet wurden. Natürlich dient die Trocknung der Bahn in einem späteren Schritt in diesem der vorliegenden Erfindung entsprechendem Verfahren dazu, die Fasern fester an ihrer Position zu fixieren bzw. erstarren zu lassen.
  • Es können alle in der Papierherstellung bekannten praktikablen Mittel eingesetzt werden, um die Zwischen-Faserbahn 84 zu trocknen. Solche geeigneten Trocknungsvorgänge können zum Beispiel darin bestehen, dass die Zwischen-Faserbahn 84 herkömmlichen bzw. Durchgangs-Trocknern und/oder Yankee-Trocknern zugeführt wird.
  • Bei einem Beispiel für den Trocknungsvorgang wird die Zwischen-Faserbahn 84 zusammen mit dem Ablenkelement 64 um die Ablenkelement-Umkehrwalze 66 geführt und dann weiter in die Richtung, welche durch den Richtungspfeil 70 angegeben ist. Die Zwischen-Faserbahn 84 kann vorher durch einen optionalen Vortrockner 86 geführt werden. Bei diesem Vortrockner 86 kann es sich um einen herkömmlichen, unter Fachleuten bekannten Durchgangs-Trockner (Heißlufttrockner) handeln. Optional kann der Vortrockner 86 aus einer so genannten Kapillarentwässerungsvorrichtung bestehen. In solch einer Einrichtung wird die Zwischen-Faserbahn 84 über einen Abschnitt eines Zylinders geführt, der über seine zylinderförmige poröse Abdeckung Poren in bevorzugter Kapillargröße aufweist. Optional kann der Vortrockner 86 aus einer Kombination aus einer Kapillarentwässerungsvorrichtung und einem Durchgangs-Trockner bestehen. Die Menge des Wassers, die im Vortrockner 86 entfernt wird, kann so gesteuert werden, dass eine vorgetrocknete Faserbahn 88, die den Vortrockner 86 verlässt, eine Konsistenz von ungefähr 30% bis ungefähr 98% aufweist. Die vorgetrocknete Faserbahn 88, die nach wie vor mit dem Ablenkelement 64 in Berührung stehen kann, kann bei ihrer Zuführung zu einer Präge-Anpresswalze 68 um eine andere Ablenkelement-Umkehrwalze 66 geführt werden. Während die vorgetrocknete Faserbahn 88 zwischen der Präge-Anpresswalze 68 und der Oberfläche eines Yankee-Trockners 90 hindurchgeführt wird, um die Prägung zu erhalten, wird das Kammmuster, das durch die Oberseite 72 von Ablenkelement 64 geformt wird, auf die vorgetrocknete Faserbahn 88 aufgeprägt, um ein Linienelement zu formen, das in Faserbahn 92 eingeprägt wird. Die geprägte Faserbahn 92 kann dann auf die Oberfläche des Yankee-Trockners 90 aufgebracht werden, wo sie getrocknet werden kann, so dass eine Konsistenz von mindestens 95% erzielt wird.
  • Die geprägte Faserbahn 92 kann dann durch Kreppen mit einem Kreppschaber 94 verkürzt werden, um die geprägte Faserbahn 92 von der Oberfläche des Yankee-Trockners 90 zu entfernen, so dass schließlich die gekreppte Faserstruktur 96 entsteht, die der vorliegenden Erfindung entspricht. Im oben angegebene Zusammenhang ist der Begriff „Verkürzen” als die Reduzierung der Länge einer trockenen (eine Konsistenz von mindestens ungefähr 90% und/oder mindestens ungefähr 95% aufweisenden) Faserbahn zu verstehen, die entsteht, wenn der trockenen Faserbahn in der Weise Energie zugeführt wird, dass die Länge der Faserbahn reduziert wird und die Fasern in der Faserbahn neu angeordnet werden mit der Folge, dass die Bindungen unter den Fasern aufgehoben werden. Ein Verkürzen kann auf mehrere wohl bekannte Arten erfolgen. Ein gemeinhin eingesetztes Verfahren zum Verkürzen ist Kreppen. Die verkürzte Faserstruktur 96 kann weiteren Schritten einer Nachbearbeitung unterzogen werden, z. B. durch Kalandrierung, Büschel erzeugende Verfahren und/oder Prägen und/oder Umformen.
  • Zusätzlich zum Verfahren zur Herstellung der Yankee-Faserstruktur können die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung auch durch Einsatz eines Verfahrens zur Herstellung einer Yankee-Faserstruktur hergestellt werden. Bei solch einem Verfahren werden oft Transfer-Stoffe eingesetzt, um vor dem Trocknen einen Schnelltransfer der embryonischen Faserbahn zu erlauben. Die Faserstruktur, die durch solch ein Yankeeloses Verfahren zu Bildung von Faserstrukturen hergestellt wird, weist oft eine beträchtlich gleichmäßige Dichte auf.
  • Das Formpresselement/Ablenkelement der vorliegenden Erfindung kann benutzt werden, um während eines Durchgangs-Luft-Trocknungsverfahrens einer Faserstruktur Linienelemente einzuprägen.
  • Solche Formpresselemente/Ablenkelemente können aber auch als Formelemente eingesetzt werden, über die ein Faserbrei gelegt wird.
  • In einem Beispiel können die Linienelemente der vorliegen Erfindung durch mehrere Nicht-Linienelemente geformt werden, z. B. Prägungen und/oder Vorsprünge und/oder Vertiefungen, geformt durch ein Formpresselement. Diese Nicht-Linienelemente sind dann in einer Linie angeordnet, die im Großen und Ganzen eine Länge von über ca. 4,5 mm bzw. über ca. 6 mm bzw. über ca. 10 mm bzw. über ca. 20 mm bzw. über ca. 30 mm bzw. über ca. 45 mm bzw. über ca. 60 mm bzw. über ca. 75 mm bzw. über ca. 90 mm hat.
  • Die embryonische Faserstruktur kann aus verschiedenen Fasern bzw. Fäden bestehen und auf unterschiedliche Weise hergestellt werden. Zum Beispiel kann die embryonische Faserstruktur Zellstofffasern bzw. Stapelfasern enthalten. Außerdem kann die embryonische Faserstruktur durch ein nassgelegtes Verfahren gemäß einem herkömmlichen Verfahren, durch ein herkömmliches nassgelegtes Verfahren, durch ein Luft-Trocknungs-Verfahren, durch ein Verfahren mit Abkreppen von Stoff, durch Gurt-Abkreppen und dergleichen geformt und getrocknet werden.
  • In einem Beispiel wird die embryonische Faserstruktur durch eine nassgelegte Formierungspartie geformt und mithilfe von Unterdruck auf ein Formpresselement übertragen, z. B. ein strukturiertes Trocknungsband. Die embryonische Faserstruktur übernimmt dann spiegelbildlich die Formung des strukturierten Trocknungsbandes, so dass eine Faserstruktur entsteht, die der vorliegenden Erfindung entspricht. Das Übertragen und Formen der embryonischen Faserstruktur kann auch durch Herstellung eines Luftunterdrucks, durch Druckluft, durch Einpressen, Prägen, durch Schnell-Gurt-Prägen (belt-nipped rush-drag) u. ä. erfolgen.
  • Die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung kann Fasern bzw. Fäden umfassen. In einem Beispiel umfasst die Faserstruktur zum Beispiel Zellstofffasern; dabei kann die Faserstruktur in Bezug auf trockene Fasern mehr als 50% bzw. mehr als 75% bzw. mehr als 90% bzw. bis 100% Zellstofffasern enthalten. In einem anderen Beispiel kann die Faserstruktur Weichholz-Zellstofffasern enthalten, z. B. NSK-Zellstofffasern.
  • Die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung kann Festigkeitsmittel enthalten, zum Beispiel Mittel für vorübergehende Nassfestigkeit wie glyoxylierte Polyacrylamide, die von Ashland Inc. unter dem Markennamen HERCOBOND im Handel erhältlich sind, bzw. ein Mittel für permanente Nassfestigkeit, wie das von Ashland Inc. unter dem Markennamen KYMENE® im Handel erhältliche, bzw. Trockenfestigkeitsmittel wie Carboxymethylcellulose („CMC”) und/oder Stärke.
  • Die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können in einem Produkt auftreten, das aus einer einlagigen oder mehrlagigen Struktur besteht bzw. sie können ein einlagiges oder mehrlagiges Hygienepapierprodukt bilden.
  • In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Faserstruktur zellulosische Zellstofffasern. In den Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können aber auch andere natürlich vorkommende/nicht natürlich vorkommende Fasern bzw. Fäden enthalten sein.
  • In einer Ausführung dieser Erfindung beinhaltet die Faserstruktur eine durchluftgetrocknete Faserstruktur. Die Faserstruktur kann gekreppt oder nicht gekreppt sein. In einer Ausführung ist die Faserstruktur eine nassgelegte Faserstruktur.
  • In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung kann eine Faserstruktur eine oder mehrere Prägungen umfassen.
  • Die Faserstruktur kann in einem ein- oder mehrlagigen Hygienezellstoffprodukt enthalten sein. Das Hygienezellstoffprodukt kann in Rollenform mit ringförmiger Aufwicklung mit oder ohne Einsatz eines Kerns vorliegen. In einer Ausführung kann das Hygienezellstoffprodukt in Form von Einzelblättern, beispielsweise als Stapel Hygienetücher oder Stapel einzelner Gesichtsreinigungstücher vorliegen.
  • Nicht einschränkende Ausführungen für Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung Ausführung 1
  • Ein erster Bestandsbehälter mit 100% Eukalyptusfaser wird mit herkömmlichem Zellstoffhergestellt, so dass eine Konsistenz von etwa 3,0 Gewichts-% entsteht. Der Dickstoff des ersten Hartholzbehälters wird über eine Dickstoffleitung geleitet, wo auf dem Weg zur ersten Lüfterpumpe ein nassfester Zusatzstoff, HERCOBOND 1194 (käuflich zu erwerben bei Ashland Inc.) dem Dickstoff über die Leitung mit etwa 0,25 g/kg (0,5 lbs pro Tonne) der Trockenfaser zugegeben wird.
  • Ein zweiter Bestandsbehälter mit 100% Eukalyptusfaser wird mit einem herkömmlichem Stofflöser hergestellt, so dass eine Konsistenz von etwa 3,0 Gewichts-% entsteht. Der zweite Dickstoff wird über eine Dickstoffleitung geleitet, wo auf dem Weg zur zweiten Lüfterpumpe ein nassfester Zusatzstoff, HERCOBOND 1194, dem Dickstoff über die Leitung mit etwa 0,25 g/kg (0,5 lbs pro Tonne) der Trockenfaser zugegeben wird.
  • Es wird ein dritter Dickstoff mit 100% NKS-Faser und einer endgültigen Konsistenz von etwa 3,0 Gewichts-% vorbereitet. Der gemischte Dickstoff wird zu einem Scheibenabscheider geleitet, wo er zu einem Mahlgrad von 580 bis 625 entsprechend dem nach dem Canadian Standard Freeness-Wert gemahlen wird. Der gemahlene NSK-Dickstoff des dritten Dickstoffbehälters wird dann über eine Dickstoffleitung geleitet, wo ihm ein nassfester Zusatzstoff, HERCOBOND 1194, mit etwa 0,75 g/kg (1,5 lbs. pro Tonne) der Trockenfaser zugegeben wird. Der gemahlene 100% NSK-Dickstoff wird dann in der Leitung mit dem Eukalyptus-Dickstoff des zweiten Dickstoffbehälters vermischt, um einen gemischten Dickstoff aus etwa 55% Eukalyptus und 45% NSK-Faser zu erhalten, der zur zweiten Lüfterpumpe geleitet wird.
  • Ein vierter Dickstoffbehälter mit 100% Trichrom-Faser wird mit herkömmlichem Zellstoff hergestellt, so dass eine Konsistenz von etwa 1,0 Gewichts-% entsteht. Der Dickstoff des vierten Behälters wird über eine Dickstoffleitung geleitet, wo er in der Leitung mit dem Eukalyptus des ersten Dickstoffbehälters vermischt wird, um eine Mischung aus etwa 81% Eukalyptus und 19% Trichrom-Faser zu erhalten, die dann zur ersten Lüfterpumpe geleitet wird.
  • Die vermischte Eukaplyptus- und Trichrom-Faserschlämmung wird durch die erste Lüfterpumpe verdünnt und durch die untere Zulaufkammer geleitet (auf der Yankee-Seite). Die von der zweiten Lüfterpumpe verdünnte Eukaplyptus- und NSK-Faserschlämmung wird über die mittlere Zulaufkammer und zur oberen Zulaufkammer (auf Gewebeseite) geleitet und in übergeordneter Position zum Draht des Festdach-Drahtbiegers transportiert, so dass sich dort eine dreilagige Bahn bildet, deren Oberseite zu etwa 34,5% aus Eukalyptus- und NSK-Fasermischung besteht, die Mittelschicht aus etwa 34,5% aus Eukalyptus- und NSK-Fasermischung und die Unterseite (Yankee-Seite) aus etwa 31% Eukaplypus- und Trichrom-Fasern. Die Entwässerung erfolgt durch den äußeren Draht und den inneren Draht und wird durch die Draht-Vakuumkammern unterstützt. Bei dem Formdraht handelt es sich um die Ausführung 84 M, die sich mit einer Geschwindigkeit von 4,06 m/Sek. (800 Fuß pro Minute) bewegt.
  • Die embryonale Nassbahn wird vom Trägerdraht (innen) bei einer Faserkonsistenz von ungefähr 24% am Übergabepunkt an ein Strukturtrockengewebe übergeben. Die Geschwindigkeit des Strukturtrockengewebes liegt bei etwa 4,06 m/Sek (800 Fuß pro Minute). Das Trockengewebe ist so konzipiert, dass ein Muster aus linearen Kanälen, im Wesentlichen in Maschinenrichtung, entsteht, die ein durchgängiges Netz aus hochdichten Bereichen (Kreuzungen) bilden. Diese linearen Kanäle bilden die Struktur, die die Bahn mit Linienelementen versehen. Dieses Trockengewebe wird durch Gießen einer undurchlässigen Harzoberfläche auf ein Stützgewebe aus Fasernetz geformt. Das Stützgewebe ist ein doppellagiges Filamentnetz mit der Größe 127 × 52. Die Dicke des Harzgusses liegt bei etwa 0,30 mm (12 mils) über dem Stützgewebe.
  • Während die Bahn in Kontakt mit dem Strukturtrockengewebe bleibt, wird diese durch luftbetriebene Durchblas-Vortrockner auf eine Faserkonsistenz von etwa 60 Gewichts-% vorgetrocknet.
  • Nach dem Vortrocknen wird das halbtrockene Gewebe durch eine Walzenspalte, die durch den Druck-Rollwiderstand und die Yankee-Oberfläche gebildet wird, an den Yankee-Trockner übergeben. Die Yankee-Oberfläche wurde dabei mit einer aufgesprühten Krepp-Haftbeschichtung vorbehandelt. Die Beschichtung besteht aus einer Mischung aus UNICREPE 457T20 von Georgia Pacific und VINYLON 8844 von Vinylon Works, mit einem Verhältnis von je etwa 92 zu 8. Die Faserkonsistenz wird auf mindestens etwa 97% erhöht, bevor die Bahn durch den Yankee mit einer Rakel gekreppt wird.
  • Die Bahn wird durch einen Kreppschabervon der Yankee-Oberfläche entfernt. Dabei weist der Kreppschaber einen Gehrungswinkel von etwa 25 Grad auf und ist in Bezug auf den Yankeetrockner so angeordnet, dass er einen Auftreffwinkel von etwa 81 Grad bereitstellt. Der Yankee-Trockner wird bei einer Temperatur von etwa 177°C (350°F) und einer Geschwindigkeit von etwa 4,06 m/Sek. (800 Fuß pro Minute) betrieben. Die Faserstruktur wird mit einer oberflächenorientierten Tragtrommel bei einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 3,56 m/Sek. (700 Fuß pro Minute) aufgerollt. Die Faserstruktur muss möglicherweise nachbehandelt werden, z. B. Prägen und/oder Erzeugen von Noppen oder Anwenden eines chemischen Oberflächen-Weichmachers. Die Faserstruktur kann danach zu einem zweilagigen Hygienezellstoffprodukt mit einem Grundgewicht von etwa 39 g/m2 weiterverarbeitet werden. Die Lagen des zweilagigen Produkts werden mit den Oberflächen auf Yankee-Seite nach außen weiterverarbeitet, um die Oberflächen des zweilagigen Hygienezellstoffprodukts zu formen, die zum Verbraucher zeigen.
  • Das Hygienezellstoffprodukt ist ein weiches, flexibles und absorbierendes Produkt. Das Hygienezellstoffprodukt ist mit dem Zähler der freien Faserenden wie in Tabelle 2, Tabelle 3 und und als „Erfindung 1” aufgeführt.
  • Ausführung 2
  • Ein erster Bestandsbehälter mit 100% Eukalyptusfaser wird mit herkömmlichem Zellstoffhergestellt, so dass eine Konsistenz von etwa 3,0 Gewichts-% entsteht. Der Dickstoff des ersten Hartholzbehälters wird über eine Dickstoffleitung geleitet, wo auf dem Weg zur ersten Lüfterpumpe ein nassfester Zusatzstoff, HERCOBOND 1194 (käuflich zu erwerben bei Ashland Inc.) dem Dickstoff über die Leitung mit etwa 0,25 g/kg (0,5 lbs pro Tonne) der Trockenfaser zugegeben wird.
  • Ein zweiter Bestandsbehälter mit 100% Eukalyptusfaser wird zusätzlich mit einem herkömmlichem Stofflöser hergestellt, so dass eine Konsistenz von etwa 3,0 Gewichts-% entsteht. Der Dickstoff des zweiten Dickstoffbehälters wird über eine Dickstoffleitung geleitet, wo auf dem Weg zur zweiten Lüfterpumpe ein nassfester Zusatzstoff, HERCOBOND 1194, dem Dickstoff über die Leitung mit etwa 0,25 g/kg (0,5 lbs pro Tonne) der Trockenfaser zugegeben wird.
  • Es wird ein dritter Dickstoff mit 100% NKS-Faser und einer endgültigen Konsistenz von etwa 3,0 Gewichts-% vorbereitet. Der gemischte Dickstoff wird zu einem Scheibenabscheider geleitet, wo er zu einem Mahlgrad von 580 bis 625 entsprechend dem nach dem Canadian Standard Freeness-Wert gemahlen wird. Der gemahlene NSK-Dickstoff des dritten Dickstoffbehälters wird dann über eine Dickstoffleitung geleitet, wo ihm ein nassfester Zusatzstoff, HERCOBOND 1194, mit etwa 0,75 g/kg (1,5 lbs. pro Tonne) Trockenfaser zugegeben wird. Der gemahlene Dickstoff aus 100% NSK wird dann an eine dritte Lüfterpumpe geleitet.
  • Ein vierter Dickstoffbehälter mit 100% Trichrom-Faser wird mit herkömmlichem Zellstoff hergestellt, so dass eine Konsistenz von etwa 1,0 Gewichts-% entsteht. Der Dickstoff des vierten Behälters wird über eine Dickstoffleitung geleitet, wo er in der Leitung mit dem Eukalyptus-Dickstoff des ersten Dickstoffbehälters vermischt wird, um eine Mischung aus etwa 81% Eukalyptus und 19% Trichrom-Faser zu erhalten, die dann zur ersten Lüfterpumpe geleitet wird.
  • Die vermischte Eukaplyptus- und Trichrom-Faserschlämmung wird durch die erste Lüfterpumpe verdünnt und durch die untere Zulaufkammer geleitet (auf der Yankee-Seite). Die vermischte NSK-Faserschlämmung wird durch die dritte Lüfterpumpe verdünnt und durch die mittlere Zulaufkammer geleitet. Die von der zweiten Lüfterpumpe verdünnte Eukaplyptus-Faserschlämmung wird zur oberen Zulaufkammer (auf Gewebeseite) geleitet und in übergeordneter Position zum Draht des Festdach-Drahtbiegers transportiert, so dass sich dort eine dreilagige Bahn bildet, deren Oberseite zu etwa 34,5% aus Eukalyptus- und NSK-Fasermischung besteht, die Mittelschicht aus etwa 34,5% aus Eukalyptus- und NSK-Fasermischung und die Unterseite (Yankee-Seite) aus etwa 31% reinen Eukalyptus-Fasern. Die Entwässerung erfolgt durch den äußeren Draht und den inneren Draht und wird durch die Draht-Vakuumkammern unterstützt. Bei dem Formdraht handelt es sich um die Ausführung 84 M, die sich mit einer Geschwindigkeit von 4,06 m/Sek. (800 Fuß pro Minute) bewegt.
  • Die embryonale Nassbahn wird vom Trägerdraht (innen) bei einer Faserkonsistenz von ungefähr 24% am Übergabepunkt an ein Strukturtrockengewebe übergeben. Die Geschwindigkeit des Strukturtrockengewebes liegt bei etwa 4,06 m/Sek (800 Fuß pro Minute). Das Trockengewebe ist so konzipiert, dass ein Muster aus linearen Kanälen, im Wesentlichen in Maschinenrichtung, entsteht, die ein durchgängiges Netz aus hochdichten Bereichen (Kreuzungen) bilden. Dieses Trockengewebe wird durch Gießen einer undurchlässigen Harzoberfläche auf ein Stützgewebe aus Fasernetz geformt. Das Stützgewebe ist ein doppellagiges Filamentnetz mit der Größe 127 × 52. Die Dicke des Harzgusses liegt bei etwa 0,30 mm (12 mils) über dem Stützgewebe.
  • Während die Bahn in Kontakt mit dem Strukturtrockengewebe bleibt, wird diese durch luftbetriebene Durchblas-Vortrockner auf eine Faserkonsistenz von etwa 60 Gewichts-% vorgetrocknet.
  • Nach dem Vortrocknen wird das halbtrockene Gewebe durch eine Walzenspalte, die durch den Druck-Rollwiderstand und die Yankee-Oberfläche gebildet wird, an den Yankee-Trockner übergeben. Die Yankee-Oberfläche wurde dabei mit einer aufgesprühten Krepp-Haftbeschichtung vorbehandelt. Die Beschichtung besteht aus einer Mischung aus UNICREPE 457T20 von Georgia Pacific und VINYLON 8844 von Vinylon Works, mit einem Verhältnis von je etwa 92 zu 8. Die Faserkonsistenz wird auf mindestens etwa 97% erhöht, bevor die Bahn durch den Yankee mit einer Rakel gekreppt wird.
  • Die Bahn wird durch einen Kreppschabervon der Yankee-Oberfläche entfernt. Dabei weist der Kreppschaber einen Gehrungswinkel von etwa 25 Grad auf und ist in Bezug auf den Yankeetrockner so angeordnet, dass er einen Auftreffwinkel von etwa 81 Grad bereitstellt. Der Yankee-Trockner wird bei einer Temperatur von etwa 177°C (350°F) und einer Geschwindigkeit von etwa 4,06 m/Sek. (800 Fuß pro Minute) betrieben. Die Faserstruktur wird mit einer oberflächenorientierten Tragtrommel bei einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 3,56 m/Sek. (700 Fuß pro Minute) aufgerollt. Die Faserstruktur muss möglicherweise nachbehandelt werden, z. B. Prägen und/oder Erzeugen von Noppen oder Anwenden eines chemischen Oberflächen-Weichmachers. Die Faserstruktur kann danach zu einem zweilagigen Hygienezellstoffprodukt mit einem Grundgewicht von etwa 48,8 g/m2 weiterverarbeitet werden. Die Lagen des zweilagigen Produkts werden mit den Oberflächen auf Yankee-Seite nach außen weiterverarbeitet, um die Oberflächen des zweilagigen Hygienezellstoffprodukts zu formen, die zum Verbraucher zeigen.
  • Das Hygienezellstoffprodukt ist ein weiches, flexibles und absorbierendes Produkt. Das Hygienezellstoffprodukt ist mit dem Zähler der freien Faserenden wie in Tabelle 2, Tabelle 3 und und als „Erfindung 2” aufgeführt.
  • PRÜFVERFAHREN
  • Sofern nicht anderweitig angegeben beinhalten alle hier aufgeführten Tests auch die im Definitionsbereich beschriebenen, und die folgenden Prüfverfahren werden bei Proben eingesetzt, die in einem klimatisierten Raum bei 23°C ± 1,0°C und einer relativen Feuchtigkeit von 50% ± 2% mindestens 12 Stunden vor dem Test aufbereitet. Alle Kunststoff- und Pappverpackungen des Herstellers, sofern vorhanden, müssen sorgfältig von den Proben entfernt werden, ehe diese getestet werden. Die getesteten Proben sind „gebrauchsfertige Einheiten”. „Gebrauchsfertige Einheiten” wie hier verwendet bedeutet Blätter, Flächen von Rollen-Materialien, vorbereitete Flächen und/oder ein- oder mehrlagige Produkte. Sofern nicht anders angegeben werden alle Tests in einem derartig klimatisierten Raum und unter denselben Umweltbedingungen in einem solchen klimatisierten Raum durchgeführt. Entsorgen Sie alle beschädigten Produkte. Testen Sie keine Proben, die Schäden wie Falten, Risse, Löcher oder ähnliches aufweisen. Alle Instrumente müssen nach den Spezifikationen des Herstellers kalibriert werden. Die hier aufbereiteten Proben werden zum Zweck dieser Erfindung als trockene Proben betrachtet (wie „trockene Faserstrukturen”).
  • Prüfverfahren mit Basisgewicht
  • Das Basisgewicht einer Faserstruktur wird an Stapeln von zwölf gebrauchsfertigen Einheiten gemessen. Dabei wird ein von oben zu beladene Analysenwaage mit einer Auflösung von ±0,001 g verwendet. Die Waage ist gegen Luftzug und andere Störungen mittels eines Windschutzes abgesichert. Eine Präzisionsstanzung mit den Maßen 8,89 cm ± 0,0089 cm mal 8,89 cm ± 0,0089 cm (3,500 in ± 0,0035 in mal 3,500 in ± 0,0035 in) wird zur Vorbereitung aller Proben verwendet.
  • Mit einem Präzisionsstanzwerkzeug werden die Proben in Quadrate geschnitten. Die ausgeschnittenen Quadrate werden zu Stapel von zwölf Proben zusammen gelegt. Die Masse des Probenstapels wird gemessen und das Ergebnis bis auf 0,001 g genau erfasst.
  • Das Basisgewicht wird wie folgt als lbs/3000 ft2 oder g/m2 berechnet: Grundgewicht = (Stapelmasse)/[(Fläche des 1. Quadrats im Stapel) × (Anzahl der Quadrate im Stapel)]
  • Zum Beispiel
    • Grundgewicht (lbs/3000 ft2) = [[Stapelmasse (g)/453,6 (g/lbs)]/[12,25 (in2)/144 (in2/ft2) × 12]] × 3000 oder
    • Grundgewicht (g/m2) = Stapelmasse (g)/[79,032 (cm2)/10.000 (cm2/m2) × 12]
  • Das Ergebnis wird auf 0,1 g/m2 oder 0,1 lbs/3000 ft2 genau erfasst. Die Maße der Proben können geändert oder variiert werden, indem ein anderes als das oben genannte Präzisionsstanzwerkzeug verwendet wird, so dass mindestens 645,2 Quadratzentimeter (100 Quadratzoll) Probenfläche in Stapel vorhanden sind.
  • Zugprüfverfahren: Verlängerung, Zugfestigkeit, TEA und Modul
  • Verlängerung, Zugfestigkeit, TEA und Tangentenmodul werden mit einer konstanten Rate des Ausdehungs-Reißfestigkeitsmessers mit Computerschnittstelle gemessen (ein geeignetes Instrument ist der EJA Vantage von Thwing-Albert Instrument Co. Wet Berlin, NJ). Dabei wird eine Lastzelle verwendet, bei der die gemessenen Kräfte in einem Rahmen von 10% bis 90% der Grenzwerte der Zelle liegen. Sowohl die beweglichen (oberen) als auch die stationären (unteren) Pneumatik-Klemmbacken werden mit weichen Edelstahlgriffen versehen, die 25,4 mm hoch und breiter als die Prüflinge sind. Ein Luftdruck von etwa 0,41 MPa (60 psi) wird zu den Backen geleitet.
  • Acht gebrauchsfertige Einheiten einer Faserstruktur werden in zwei Stapel zu je vier Proben unterteilt. Die Proben in den einzelnen Stapeln werden einheitlich in Maschinenrichtung (MD) und Querrichtung (CD) ausgerichtet. Einer der Stapel ist zum Testen in MD und der andere für die CD bestimmt. Mit einer Präzisionsstanzung von 2,54 Zentimeter (ein Zoll) (Thwing Albert JDC-1-10 oder ähnliches) schneiden Sie 4 MD-Streifen aus einem Stapel und 4 CD-Streifen aus dem anderen, mit den Maßen 2,54 cm ± 0,025 cm Breite mal 7,62–10,2 cm Länge (1,00 in ± 0,01 in Breite mal 3,0–4,0 in Länge). Jeder Streifen mit einer Dicke von einer gebrauchsfertigen Einheit wird als ein einzelner Prüfling behandelt.
  • Programmieren Sie den Zugfestigkeitstester so, dass er einen Ausdehnungstest durchführt, die Kraft sowie die Ausdehnungsdaten bei einer Aufnahmerate von 20 Hz erfasst, wobei sich der Kreuzkopf mit einer Rate von 5,08 cm/Mm. (2,00 in/Min) anhebt, bis der Prüfling bricht. Die Bruchempfindlichkeit wird auf 80% festgelegt, d. h. die Prüfung ist beendet, wenn die gemessene Kraft auf 20% der maximalen Spitzenkraft sinkt, woraufhin der Kreuzkopf in seine ursprüngliche Position zurückkehrt.
  • Stellen Sie die Messstreifenlänge auf 2,54 cm (1,00 Zoll) ein. Setzen Sie Kreuzkopf und Lastzelle auf Null. Legen Sie mindestens 2,54 cm (1,0 Zoll) des einzelnen Prüflings in den oberen Griff ein, richten Sie ihn vertikal innerhalb der oberen und unteren Backen aus und schließen Sie dann die oberen Griffe. Legen Sie den einzelnen Prüfling in die unteren Griffe ein und schließen Sie diese. Der einzelne Prüfling sollte unter ausreichend Spannung stehen, um jedes Erschlaffen zu vermeiden, jedoch unterhalb von 0,05 N (5,0 g Kraft) der Lastzelle. Starten Sie den Zugfestigkeitsmesser und die Datenerfassung. Wiederholen Sie den Test auf die gleiche Weise für alle vier CD- und die vier MD-Prüflinge. Programmieren Sie die Software so, dass Folgendes aus der erzeugten Kraft (g) in Bezug auf die Ausdehnungskurve (in) berechnet wird:
    Die Zugfestigkeit ist die maximale Spitzenkraft (g), geteilt durch die Probenbreite (in) und wird als g/in mit einer Genauigkeit von 0,004 N/cm (1 g/in) erfasst.
  • Die eingestellte Messstreifenlänge wird als Ausdehnung berechnet, gemessen als 0,03 N (3,0 g Kraft) (in), die der ursprünglichen Messstreifenlänge (in) hinzugefügt wird.
  • Die Verlängerung wird als Ausdehnung bei maximaler Spitzenkraft (in) berechnet, geteilt durch die eingestellte Messstreifenlänge (in), multipliziert mit 100 und erfasst in % mit einer Genauigkeit von 0,1%.
  • Die Gesamtenergie (TEA) wird als Bereich unterhalb der Kraftkurve von Null-Ausdehnung bis Ausdehnung bei maximaler Spitzenkraft (g + in) berechnet, geteilt durch das Produkt der eingestellten Messstreifenlänge (in) und der Prüflingsbreite (in) und wird mit einer Genauigkeit von 0,39 J/m2 (1 g·in/in2) erfasst.
  • Stellen Sie die Kraft (g) im Vergleich zur Ausdehnungskurve (in) erneut als Kraft (g) im Vergleich zur Dehnungskurve dar. Die Dehnung wird hier definiert als Ausdehnung (in), geteilt durch die eingestellte Messstreifenlänge (in).
  • Programmieren Sie die Software so, dass Folgendes aus der erzeugten Kraft (g) in Bezug auf die Dehnungskurve berechnet wird:
    Der Tangentenmodus wird berechnet als Neigung der linearen Linie zwischen den beiden Datenpunkten der Kraft (g) im Vergleich zur Dehnungskurve, wobei einer der verwendeten Datenpunkte der erste nach 0,27 N (28 g Kraft) erfasste Datenpunkt ist, und der andere verwendete Datenpunkt ist der erste nach 0,47 N (48 g Kraft) erfasste Datenpunkt ist. Diese Neigung wird dann durch die Breite des Prüflings (2,54 cm) geteilt und mit einer Genauigkeit von 0,009 N/cm (1 g/cm) erfasst.
  • Die Zugfestigkeit (g/in), Verlängerung (%), Gesamtenergie (g·in/in2) und der Tangentenmodus (g/cm) werden für die vier einzelnen CD-Prüflinge und die vier einzelnen MD-Prüflinge berechnet. Berechnen Sie den Durchschnitt aller Parameter einzeln für die CD- und MD-Prüflinge.
  • Berechnungen:
    • Geometrischer mittlerer Zug = Quadratwurzel aus [MD Zugfestigkeit (g/in) × CD Zugfestigkeit (g/in)]
    • Geometrische mittlere Verlängerung = Quadratwurzel aus [MD Verlängerung (%) × CD Verlängerung (%)]
    • Geometrische mittlere TEA = Quadratwurzel aus [MD TEA (g·in/in2) × CD TEA (g/in2)]
    • Geometrischer mittlerer Modus = Quadratwurzel aus [MD Modus (g/cm) × CD Modus (g/cm)]
    • Gesamttrockenreißfestigkeit (TDT) = MD Zugfestigkeit (g/in) + CD Zugfestigkeit (g/in)
    • Gesamte TEA = MD TEA (g·in/in2) + CD TEA (g·in/in2)
    • Gesamtmodus = MD Modus (g/cm) + CD Modus (g/cm)
    • Zugverhältnis = MD Zugfestigkeit (g/in)/CD Zugfestigkeit (g/in)
  • Prüfverfahren für freie Faserenden
  • Die Anzahl an freien Faserenden wird anhand des unten beschriebenen Prüfverfahrens für freie Faserenden gemessen.
  • Eine zu testende Faserstrukturprobe wird wie folgt vorbereitet. Wenn die Faserstruktur eine mehrlagige Faserstruktur ist, trennen Sie die äußersten Lagen vorsichtig ab, um die Lagen nicht zu beschädigen. Die Außenfläche der äußersten Lage einer mehrlagigen Faserstruktur ist die Fläche, die in diesem Verfahren getestet wird.
  • Wenn die Faserstruktur eine einlagige Faserstruktur ist, werden beide Seiten einer einseitigen Faserstruktur in diesem Verfahren getestet.
  • Alle in diesem Verfahren zu testenden Faserstrukturproben sollten nur an den Kanten der Faserstrukturproben gegriffen werden.
  • Ein Kayeness oder ähnliches Messgerät für den Reibungskoeffizienten (Coefficient of Friction, COF) von Dynisco L. L. C. von Franklin, MA wird in diesem Verfahren verwendet. Ein Stück aus 100% Baumwollgewebe (quadratischer Webstoff; 58 Ketten/2,54 cm und 68 Schuss/2,54 cm (58 Ketten/Zoll und 68 Schuss/Zoll); wobei die Kettfäden einen Durchmesser von 0,030 cm (0,012 in.) haben, und die Schussfäden einen Durchmesser von 0,025 cm (0.010 in.)) mit einem Reibungskoeffizienten von etwa 0,203 wird ausgeschnitten und auf einer Fläche der beweglichen Basis des Reibungskoeffizienten-Messgerätes platziert. Der Baumwollstoff wird auf der Fläche der beweglichen Basis festgelegt, so dass er die Bewegungen der seitlichen Laufschienen nicht behindert.
  • Schneiden Sie einen Streifen von 1,91 cm breite × 1,27 cm Länge ((% Zoll Breite × 1½ Zoll Länge) aus der zu testenden Faserstruktur aus. Der Streifen sollte mit einem Winkel von 45° zur MD- und CD-Faserstruktur ausgeschnitten werden.
  • Kleben Sie den Streifen Faserstruktur so mit Klebeband auf einem Prüfschlitten des Reibungskoeffizienten-Messgerätes fest, dass die zu testende Faserstruktur auf dem Schlitten nach außen zeigt. Platzieren Sie den Schlitten auf der beweglichen Basis und starten Sie das COF-Testgerät. Lassen Sie das Testgerät laufen, bis der Schlitten sich 6,35 cm (2½ Zoll) am Baumwollstoff entlang bewegt hat. Der auf den Faserstrukturstreifen angewendete Druck hat 5 g/cm2. Dieses „Bürsten” richtet die freien Faserenden ausreichend in aufrechter Position aus, um das Zählen derselben zu erleichtern. Allerdings muss darauf geachtet werden, beim Bürsten keine übermäßige Anzahl an Zwischenfaser-Bindestellen zu zerbrechen, denn dies würde störende freie Faserenden erzeugen.
  • Entfernen Sie den Faserstrukturstreifen vom Schlitten. Bringen Sie den Faserstreifen mit 1,91 cm (¾ Zoll) Klebeband wieder am Schlitten an, so dass der Zug in entgegengesetzter Richtung zur ursprünglichen Bewegung erfolgt, und wiederholen Sie den Lauf über dieselbe Distanz wie vorher.
  • Entfernen Sie den Faserstrukturstreifen und bereuen Sie ihn zur Untersuchung vor. Die Oberfläche des Faserstrukturstreifens, die in Kontakt mit dem Baumwollgewebe war, ist die Seite, die untersucht wird.
  • Falten Sie den Faserstrukturstreifen an der Kante eines Glas-Objektträgers zur Hälfte (18 Quadart-mm, Nummer 1½ VWR International, West Chester, PA, #48376-02 oder ähnliches), so dass die Falz entlang der schmaleren Stelle des Faserstrukturstreifens verläuft, und platzieren Sie den Glas-Objektträger und den Fasterstrukturstreifen auf einem sauberen Glas-Objektträger (2,54 cm × 7,62 cm (1 Zoll × 3 Zoll) (2 pro Probe) VWR International, West Chester, PA, #48300-047 oder ähnliches).
  • Auf einem weiteren sauberen Glas werden mit einem Diamant-Ätzstift zwei Linien mit einem Abstand von 1,27 cm (½ Zoll) in der Mitte des Glas-Objektträgers markiert. Tragen Sie die geätzten Linien mit einem Filzstift auf, um das Ablesen der Kanten im Messbereich eindeutiger zu machen. Platzieren Sie diesen Glas-Objektträger so auf dem Objektträger-Deckgläschen und dem Faserstrukturstreifen, dass Objektträger-Deckgläschen und Faserstrukturstreifen zwischen den beiden Glas-Objektträgern liegen und die geätzten Linien auf dem gefalteten Faserstrukturstreifen liegen und sich vertikal von der Falzkante zum Faserstrukturstreifen ausdehnen. Sichern Sie diese Sandwich-Anordung mit 1,91 cm (¾ Klebeband von SCOTCH®.
  • Verwenden Sie das Bildanalyse-Messwerkzeug (ein Licht-/Stereo-Mikroskop, mit Digitalkamera – 140-fach-Vergrößerung, beispielsweise eine Nikon DXM1200F und ein Bildanalyseprogramm (Image Pro, erhältlich bei Media Cybernetics, Inc, Bethesa, MD), platzieren Sie einen kalibrierten Mikrometer auf dem Mikroskopständer und markieren Sie verschiedene Skalenlängen des Mikrometers zur Skalierung zwischen 0,1 mm und 1,0 mm. Überprüfen Sie Kalibrierung und Erfassung. Platzieren Sie die Anordnung des Faserstrukturstreifens unter der Linse des Mikroskops, verwenden Sie dieselbe Vergrößerung wie für den Mikrometer, damit die Kante, die über dem Deckglas des Objektträgers gefaltet ist, auf den Bildschirm/Monitor projiziert wird. Die Linsen und Abstände sollten auf eine Gesamtvergrößerung von 140X eingestellt werden. Projizieren Sie das Bild so, dass die Vergrößerung 140X beträgt. Alle Fasern mit sichtbaren losen Enden mit mindestens 0,1 mm von der Fläche des gefalteten Faserstrukturstreifens sollten gemessen und gezählt werden. Einzelne Fasern werden nachverfolgt, um die Faserlänge mit der Image Pro Software zu bestimmen, und werden gemessen, gezählt und erfasst. Die Länge jedes freien Faserendes wird gemessen, indem Sie an einer geätzten Linie beginnen und zur anderen geätzten Linie fortfahren. Der Fokus wird angepasst, so dass jede zu zählende Faser klar identifiziert wird. Ein freies Faserende wird definiert als Faser, deren eines Ende mit der Faser-Strukturmatrix verbunden ist, während das andere Ende herausschaut und nicht in die Faser-Strukturmatrix zurückläuft. Beispiele für freie Faserenden einer Faserstruktur sind in dargestellt. Mit anderen Worten: nur Fasern mit sichtbaren losen (ungebundenen) Enden oder freien Enden mit einer Länge des freien Endes von etwa 0,1 mm oder mehr werden gezählt. Fasern, die keine sichtbaren freien Enden haben, werden nicht gezählt. Fasern, deren beide Enden frei sind, werden ebenfalls nicht gezählt. Die Länge beider freien Faserenden wird gemessen, indem sie von dem Punkt, an dem sie die Gewebematrix verlassen, bis zum Ende gemessen werden. Die Länge wird mithilfe der Maus, einem Lichtstift oder einem anderen geeigneten Markierungsgerät gemessen. Die Messungen werden in Millimetern erfasst und in der Bildanalyse-Testdatei gespeichert. Die Daten werden in ein Microsoft-ExcelArbeitsblatt übertragen, um die Faserlängen sortieren zu können. Die Gesamtzahl der freien Faserenden (ohne freie Faserenden mit weniger als 0,1 mm Länge) wird berechnet. Die Gesamtzahl der freien Faserenden innerhalb eines bestimmten Längenbereiches („Zählung freie Faserenden”) kann berechnet werden.
  • Die hierin offenbarten Abmessungen und Werte sind nicht als streng auf die exakten genannten Zahlenwerte begrenzt zu verstehen. Statt dessen soll, wenn nicht anders angegeben, jede solche Abmessung sowohl den genannten Wert als auch einen funktionell äquivalenten Bereich, der diesen Wert umgibt, bedeuten. Zum Beispiel soll eine Abmessung, die als ”40 mm” offenbart ist, ”ungefähr 40 mm” bedeuten.
  • Jedes hier genannte Dokument, einschließlich aller Querverweise oder zugehörigen Patente oder Anwendungen, wird hiermit vollständig durch einen Verweis in das gesamte vorliegende Dokument eingebunden, sofern nicht ausdrücklich ausgeschlossen oder anderweitig begrenzt. Die Nennung eines Dokuments ist kein Eingeständnis, dass dieses einen früheren Stand der Technik in Bezug auf eine hier veröffentlichte oder beanspruchte Erfindung darstellt, oder dass diese Nennung allein oder in Kombination mit anderen Verweisen eine solche Erfindung erläutert, anbietet oder offenlegt. Sollte irgendeine Bedeutung oder Definition eines Begriffes in diesem Dokument mit irgendeiner Bedeutung oder Definition desselben Begriffes in einem durch Bezugnahme eingeschlossenen Dokument in Zwiespalt stehen, gilt die Bedeutung oder Definition, die dem Begriff in diesem Dokument zugewiesen wurde.
  • Obwohl spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene weitere Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Geist und Umfang der Erfindung zu verlassen. Daher sollen in den beiliegenden Ansprüchen alle solchen Änderungen und Modifikationen, die im Schutzumfang der Erfindung liegen, abgedeckt sein.

Claims (10)

  1. Gekreppte Faserstruktur, die durch eine Vielzahl von Fasern und eine Vielzahl von durchgängigen, nass-strukturierten Linienelementen gekennzeichnet ist und bei der jedes Linienelement im Wesentlichen in Maschinenrichtung ausgerichtet ist. Die Vielzahl der Fasern besteht im Wesentlichen aus Trichrom-Fasern, und die gekreppte Faserstruktur weist eine Anzahl an freien Faserenden von mehr als 130 im Bereich der Länge der freien Faserenden zwischen 0,1 mm und 0,25 mm auf, wie durch das Prüfverfahren für freie Faserenden bestimmt.
  2. Gekreppte Faserstruktur, die durch eine Vielzahl an Fasern und eine Vielzahl von durchgängigen, nass-strukturierten Linienelemente gekennzeichnet ist und bei der jedes Linienelement im Wesentlichen in Maschinenrichtung ausgerichtet ist. Die Vielzahl der Fasern besteht im Wesentlichen aus Trichrom-Fasern, und die Faserstruktur weist eine Anzahl an freien Faserenden von mehr als 160 im Bereich der Länge der freien Faserenden zwischen 0,25 mm und 0,50 mm auf, wie durch das Prüfverfahren für freie Faserenden bestimmt.
  3. Gekreppte Faserstruktur, die durch eine Vielzahl von der Fasern und eine Vielzahl von durchgängigen, nass-strukturierten Linienelemente gekennzeichnet ist und bei der jedes Linienelement im Wesentlichen in Maschinenrichtung ausgerichtet ist. Die Vielzahl der Fasern besteht im Wesentlichen aus Trichrom-Fasern, und die Faserstruktur weist eine Anzahl an freien Faserenden von mehr als 50 im Bereich der Länge der freien Faserenden zwischen 0,50 mm und 0,75 mm auf, wie durch das Prüfverfahren für freie Faserenden bestimmt.
  4. Gekreppte Faserstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl der Fasern aus Holz-Zellstofffasern besteht und die Holz-Zellstofffasern aus der Gruppe ausgewählt wurden, die aus Hartholz-Zellstofffasern, Weichholz-Zellstofffasern und einer Mischung dieser besteht.
  5. Gekreppte Faserstruktur nach Anspruch 4, wobei es sich bei den Hartholz-Zellstofffasern um Eukalyptus-Zellstofffasern handelt.
  6. Gekreppte Faserstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehr als 50% des Gewichts der Vielzahl an Fasern aus Fasern besteht, die aus der aus den folgenden Elementen bestehenden Gruppe ausgewählt wurden: Trichrom-Fasern, Hartholz-Zellstofffasern und Gemische der beiden.
  7. Gekreppte Faserstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die gekreppte Faserstruktur darüber hinaus ein Basisgewicht von mehr als 15 gsm bis 120 gsm wie gemäß dem Basisgewichtsprüfverfahren gemessen, aufweist.
  8. Gekreppte Faserstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei der gekreppten Faserstruktur um ein Hygienezellstoffprodukt in Schichten handelt.
  9. Gekreppte Faserstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei es sich bei der Faserstruktur um eine homogene Hygienezellstoffprodukt handelt.
  10. Gekreppte Faserstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Faserstruktur um ein mehrlagiges Hygienezellstoffprodukt handelt.
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