DE112014005959T5

DE112014005959T5 - Hygienetuchprodukte und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE112014005959T5
Application number: DE112014005959.5T
Authority: DE
Inventors: John Allen Manifold; Ward William Ostendorf; Ryan Dominic MALADEN; Jeffrey Glen Sheehan; Douglas Jay Barkey
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-09-22
Also published as: GB2535415A; GB201610655D0; CA2933567C; FR3015212A1; US20160230337A1; CA2933567A1; MX2016008142A; WO2015095434A1; US9617684B2; US9315945B2; US20150176218A1

Abstract

Es werden Hygienetuchprodukte, die eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage mit einer Oberfläche verwenden, die ein neuartiges, dreidimensionales (3D) Muster umfasst, sodass die Faserstrukturen und/oder Hygienetuchprodukte, die die Faserstrukturen verwenden, welche eine neuartige Weichheit, wie durch die Komprimierbarkeit der Faserstrukturen und/oder Hygienetuchprodukte belegt, neuartige Flexibilität, wie durch die Plattensteifigkeit der Faserstrukturen und/oder Hygienetuchprodukte belegt, und/oder Oberflächenglätte, wie durch die den Gleit-Haft-Reibungskoeffizienten der Faserstrukturen und/oder Hygienetuchprodukte belegt, aufweisen und Hygienetuchprodukte belegt, aufweisen, und Verfahren zur Herstellung derselben bereitgestellt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Hygienetuchprodukte, die Faserstrukturen mit einer Oberfläche umfassen, die ein neuartiges, dreidimensionales (3D) Muster umfasst, sodass die Faserstrukturen und/oder Hygienetuchprodukte, die die Faserstrukturen anwenden, welche eine neuartige Weichheit, wie durch die Komprimierbarkeit der Faserstrukturen und/oder Hygienetuchprodukte belegt, neuartige Flexibilität, wie durch die Plattensteifigkeit der Faserstrukturen und/oder Hygienetuchprodukte belegt, und/oder Oberflächenglätte, wie durch die den Gleit-Haft-Reibungskoeffizienten der Faserstrukturen und/oder Hygienetuchprodukte belegt, aufweisen und Hygienetuchprodukte belegt, aufweisen; und Verfahren zur Herstellung derselben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Weichheit, Flexibilität und Oberflächenglätte sind Merkmale, die Verbrauchern bei ihren Hygienetuchprodukten, zum Beispiel Waschtuchprodukten, wichtig sind. Ein technisches Maß der Weichheit ist die Komprimierbarkeit des Hygienetuchprodukts, die anhand des Stapelkomprimierbarkeitstestverfahrens gemessen wird. Ein technisches Maß der Flexibilität ist die Plattensteifigkeit des Hygienetuchprodukts, die anhand des Plattensteifigkeitstestverfahrens gemessen wird. Ein technisches Maß der Oberflächenglätte ist der Gleit-Haft-Reibungskoeffizient des Hygienetuchprodukts, der anhand des Gleit-Haft-Reibungskoeffizenttestverfahrens gemessen wird. Es bestand jedoch ein Gegensatz zwischen Oberflächenglätte und Weichheit. Bisher verhielt es sich so, dass wenn die Oberflächenglätte eines Hygienetuchprodukts wie eines Waschtuchprodukts erhöht wurde, die Weichheit des Hygienetuchprodukts abnahm und umgekehrt. Derzeit erhältliche Hygienetuchprodukte erfüllen nicht die Erwartungen der Verbraucher hinsichtlich Weichheit, Flexibilität und Oberflächenglätte.
Dementsprechend ist ein Problem, dem sich Hersteller von Hygienetuchprodukten gegenübersehen, die Verbesserung (d. h. Erhöhung) der Komprimierbarkeitseigenschaften, Verbesserung (d. h. Abnahme) der Plattensteifigkeitseigenschaften und Verbesserung (d. h. Abnahme) der Gleit-Haft-Reibungskoeffizienteigenschaften von Hygientuchprodukten, zum Beispiel Waschtuchprodukten, mit und noch wichtiger ohne Oberflächenweichmacher, um solche Hygienetuchprodukte weicher, flexibler und/oder glatter zu machen, um die Erwartungen der Verbraucher bezüglich eines stoffähnlicheren, luxuriösen und vornehmen Hygienetuchprodukts besser zu erfüllen, da die bisherigen Maßnahmen zur glatteren Gestaltung von Hygienetuchprodukten die Weichheit des Hygienetuchprodukts negativ beeinflusst haben und umgekehrt.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an Hygienetuchprodukten, beispielsweise Waschtuchprodukten, die verbesserte Komprimierbarkeitseigenschaften, verbesserte Plattensteifigkeitseigenschaften und/oder verbesserte Gleit-Haft-Reibungskoeffizienteigenschaften aufweisen, um Verbrauchern Hygienetuchprodukte anbieten zu können, die ihre Wünsche und Erwartungen bezüglich angenehmerer und/oder luxuriöserer Hygienetuchprodukte erfüllen, und an Verfahren zur Herstellung solcher Hygienetuchprodukte.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung erfüllt die zuvor beschriebenen Bedürfnisse, indem sie Hygienepapierprodukte, zum Beispiel Waschtuchprodukte, die weicher und flexibler sind als bekannte Hygienepapierprodukte, zum Beispiel Waschtuchprodukte, wie durch die gemäß dem Prüfverfahren für Stapelkomprimierbarkeit gemessenen verbesserten Komprimierbarkeit und der gemäß dem Prüfverfahren für Plattensteifigkeit gemessenen verbesserten Plattensteifigkeit belegt ist, und Verfahren für die Herstellung solcher Hygienepapierprodukte, bereitstellt.
Eine Lösung für das vorstehend aufgeführte Problem wird erzielt, indem die Hygienetuchprodukte oder mindestens eine in den Hygienetuchprodukten verwendete Faserstrukturlage auf gemusterten Formpresselementen hergestellt werden bzw. wird, die den Hygienetuchprodukten und/oder darauf ausgebildeten Faserstrukturlagen dreidimensionale (3D) Muster verleihen, wobei die gemusterten Formpresselemente so konstruiert sind, dass die unter Verwendung der gemusterten Formpresselemente hergestellten erhaltenen Hygienetuchprodukte, beispielsweise Waschtuchprodukte, weicher, flexibler und glatter sind als bekannte Hygienetuchprodukte, beispielsweise Waschtuchprodukte, wie durch die Hygienetuchprodukte, beispielsweise Waschtuchprodukte, belegt, die Komprimierbarkeiten aufweisen, die größer sind (z. B. größer als 21 und/oder größer als 34 und/oder größer als 12 µm/(log-Pa) (36 mil/(log(g/Zoll²)) als die Komprimierbarkeiten bekannter Hygienetuchprodukte, beispielsweise Waschtuchprodukte, wie gemäß Stapelkomprimierbarkeitstestverfahren gemessen, und Plattensteifigkeiten, die geringer sind (z. B. geringer als 3,8 und/oder geringer als 3,75 N·mm) als die Plattensteifigkeit bekannter Hygienetuchprodukte, beispielsweise Waschtuchprodukte), gemessen gemäß dem Plattensteifigkeitstestverfahren, und Gleit-Haft-Reibungskoeffizienten, die geringer sind (z. B. geringer als 500 und/ oder geringer als 340 (COF*10000)) als Gleit-Haft-Reibungskoeffizienten von bekannten Hygienetuchprodukten, beispielsweise Waschtuchprodukten, gemessen gemäß dem Gleit-Haft-Reibungskoeffizienttestverfahren. Nicht einschränkende Beispiele für solche gemusterte Formpresselemente beinhalten gemusterte Filze, gemusterte Formungssiebe, gemusterte Walzen, gemusterte Gewebe, und in konventionellen Nasspressverfahren für die Papierherstellung verwendete gemusterte Bänder, Luftlegungsverfahren für die Papierherstellung und/oder Nasslegungsverfahren für die Papierherstellung, die 3D-gemusterte Hygienepapierprodukte und/oder in Hygienepapierprodukten verwendete 3D-gemusterte Faserstrukturlagen erzeugen. Andere, nicht einschränkende Beispiele von solchen gemusterten Formpresselementen beinhalten Gewebe zum Durchlufttrocknen und zum in Durchlufttrocknungsverfahren für die Papierherstellung verwendete Bänder zum Durchlufttrocknen, die durchluftgetrocknete Hygienepapierprodukte erzeugen, zum Beispiel 3D-gemusterte, durchluftgetrocknete Hygienepapierprodukte, und/oder durchluftgetrocknete Faserstrukturlagen, zum Beispiel 3D-gemusterte durchluftgetrocknete Faserstrukturlagen, die in Hygienepapierprodukten verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Hygienepapierprodukt bereitgestellt, das eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage mit einer Oberfläche aufweist, die ein 3D-Muster umfasst, das eine erste Reihe von Linienelementen umfasst, die in einem Winkel von zwischen –20° bis 20° bezüglich der Maschinenquerrichtung der 3D-gemusterten Faserstrukturlage ausgerichtet sind.
In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Hygienetuchprodukt, das eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage umfasst, die eine Oberfläche aufweist, die ein 3D-Muster umfasst, das eine erste Reihe von Linienelementen umfasst, bereitgestellt, wobei mindestens eines der Linienelemente eine Amplitude von weniger als 4,8 mm und/oder von 0 mm bis weniger als 4,8 mm (190 mil und/oder von 0 mil bis weniger als 190 mil) und einer Frequenz von mehr als 2 aufweist.
In einem noch weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Hygienetuchprodukt, das eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage umfasst, die eine Oberfläche aufweist, die ein 3D-Muster umfasst, das eine erste Reihe von Linienelementen umfasst, bereitgestellt, wobei mindestens eines der Linienelemente eine Amplitude von weniger als 4,8 mm und/oder von 0 mm bis weniger als 4,8 mm (190 mil und/oder von 0 mil bis weniger als 190 mil) und eine Wellenlänge von mehr als 0 bis zu weniger als 51 mm (0 bis weniger als 2000 mil) aufweist.
In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines einlagigen oder mehrlagigen Hygienepapierprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a. Inkontaktbringen eines Formpresselements mit einer Faserstruktur, sodass eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage mit einer Oberfläche, die ein 3D-Muster umfasst, das eine erste Reihe von Linienelementen umfasst, die in einem Winkel von zwischen –20° bis 20° bezüglich der Maschinenquerrichtung der 3D-gemusterten Faserstrukturlage ausgerichtet sind, gebildet wird;
b. Herstellen eines einlagigen oder mehrlagigen erfindungsgemäßen Hygienepapierprodukts, das die 3D-gemusterte Faserstrukturlage umfasst.

In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines einlagigen oder mehrlagigen Hygienepapierprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a. Inkontaktbringen eines Formpresselements mit einer Faserstruktur, sodass eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage gebildet wird, die eine Oberfläche aufweist, die ein 3D-Muster umfasst, das eine erste Reihe von Linienelementen umfasst, bereitgestellt, wobei mindestens eines der Linienelemente eine Amplitude von weniger als 4,8 mm und/oder von 0 mm bis weniger als 4,8 mm (190 mil und/oder von 0 mil bis weniger als 190 mil) und einer Frequenz von mehr als 2 aufweist;
b. Herstellen eines einlagigen oder mehrlagigen erfindungsgemäßen Hygienepapierprodukts, das die 3D-gemusterte Faserstrukturlage umfasst.

a. Inkontaktbringen eines Formpresselements mit einer Faserstruktur, sodass eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage gebildet wird, die eine Oberfläche aufweist, die ein 3D-Muster umfasst, das eine erste Reihe von Linienelementen umfasst, bereitgestellt, wobei mindestens eines der Linienelemente eine Amplitude von weniger als 4,8 mm und/oder von 0 mm bis weniger als 4,8 mm (190 mil und/ oder von 0 mil bis weniger als 190 mil) und eine Wellenlänge von mehr als 0 bis zu weniger als 51 mm (0 bis weniger als 2000 mil) aufweist;
b. Herstellen eines einlagigen oder mehrlagigen erfindungsgemäßen Hygienepapierprodukts, das die 3D-gemusterte Faserstrukturlage umfasst.

Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung Hygienepapierprodukte bereit, zum Beispiel Waschtuchprodukte, die eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage mit einer Oberfläche umfassen, die ein 3D-Muster umfassen, welches zur Folge hat, dass das Hygienetuchprodukt weicher, flexibler und/oder glatter ist als bekannte Hygienepapierprodukte, zum Beispiel Waschtuchprodukte, und Verfahren zum Herstellen derselben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Linienelement gemäß der vorliegenden Erfindung;
1B ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für ein Linienelement gemäß der vorliegenden Erfindung;
1C ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für ein Linienelement gemäß der vorliegenden Erfindung;
1D ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für ein Linienelement gemäß der vorliegenden Erfindung;
1E ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für ein Linienelement gemäß der vorliegenden Erfindung;
1F ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für ein Linienelement gemäß der vorliegenden Erfindung;
1G ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für ein Linienelement gemäß der vorliegenden Erfindung;
1H ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für ein Linienelement gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Faserstruktur, die ein 3D-Muster umfasst, gemäß der vorliegenden Erfindung;
3A ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Formpresselement gemäß der vorliegenden Erfindung;
3B zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Abschnitts des Formpresselements aus 3A;
3C ist eine Querschnittsansicht von 3B entlang der Linie 3C-3C;
4A ist eine schematische Darstellung eines unter Verwendung des Formpresselements aus 3A hergestellten Hygienepapierprodukts;
4B ist eine Querschnittsansicht von 4A entlang der Linie 4B-4B;
4C ist ein MikroCAD-Foto eines unter Verwendung des Formpresselements aus 3A hergestellten Hygienepapierprodukts;
4D ist ein vergrößerter Ausschnitt des MikroCAD-Fotos von 4C;
5 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Durchlufttrocknungsverfahren für die Papierherstellung zum Herstellen von Hygienepapierprodukten gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Durchlufttrocknungsverfahren für die Herstellung von nicht gekrepptem Papier zum Herstellen von Hygienepapierprodukten gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Stoffkreppverfahren für die Papierherstellung zum Herstellen eines Hygienepapierprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine schematische Darstellung eines anderen Beispiels für ein Stoffkreppverfahren für die Papierherstellung zum Herstellen eines Hygienepapierprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Durchlufttrocknungsverfahren für die Herstellung von bandgekrepptem Papier zum Herstellen von Hygienepapierprodukten gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine schematische Draufsichtdarstellung eines eingerichteten Gleit-Haft-Reibungskoeffizienttestverfahrens;
11 ist eine Abbildung eines Beispiels für einen Reibungsschlitten zur Verwendung im Prüfverfahren für den Gleit-Haft-Reibungskoeffizienten; und
12 ist eine schematische Seitenansichtdarstellung eines eingerichteten Gleit-Haft-Reibungskoeffizienttestverfahrens.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Definitionen
„Hygienepapierprodukt“, wie hier verwendet, bezeichnet einen weichen Artikel mit geringer Dichte (d. h. < etwa 0,15 g/cm³), der eine oder mehrere erfindungsgemäße Faserstrukturlagen umfasst, wobei das Hygienepapierprodukt als ein Abwischinstrument zum Reinigen nach dem Urinieren oder nach Stuhlgang (Toilettenpapier), für otorhinolaryngologische Absonderungen (Taschentücher), und zur multifunktionalen Verwendung zu Absorptions- und Reinigungszwecken (saugfähige Tücher) nützlich ist. Das Hygienepapierprodukt kann um einen Kern oder ohne einen Kern um sich selbst aufgewickelt sein, um eine Hygienepapierproduktrolle zu erzeugen.
Die Hygienepapierprodukte und/oder Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können ein Flächengewicht von mehr als 15 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. Außerdem können die Hygienepapierprodukte und/oder Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung ein Flächengewicht 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.
Die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung können eine Summe aus MD- und CD-Trockenzugfestigkeit von mehr als etwa 0,58 N/cm und/oder von etwa 0,76 N/cm bis etwa 3,86 N/cm und/oder von 0,96 N/cm bis etwa 3,29 N/cm (59 g/cm (150 g/Zoll) und/oder von etwa 78 g/cm bis etwa 394 g/cm und/oder von etwa 98 g/cm bis etwa 335 g/cm) aufweisen. Darüber hinaus kann das Hygienetuchprodukt der vorliegenden Erfindung eine Summe aus MD- und CD-Trockenzugfestigkeit von mehr als etwa 1,92 N/cm und/oder von etwa 1,92 N/cm bis etwa 3,86 N/cm und/oder von 2,12 N/cm bis etwa 3,28 N/cm und/oder von etwa 2,31 N/cm bis etwa 3,09 N/cm (etwa 196 g/cm und/oder von etwa 196 g/cm bis etwa 394 g/cm und/oder von etwa 216 g/cm bis etwa 335 g/cm und/oder von etwa 236 g/cm bis etwa 315 g/cm) aufweisen. In einem Beispiel weist das Hygienetuchprodukt eine Summe aus MD- und CD-Trockenzugfestigkeit von weniger als etwa 3,86 N/cm und/oder weniger als 3,29 N/cm (etwa 394 g/cm und/oder weniger als etwa 335 g/cm) auf.
In einem weiteren Beispiel können die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung eine Summe aus MD- und CD-Trockenzugfestigkeit von mehr als etwa 1,92 N/cm und/ oder mehr als etwa 2,31 N/cm und oder mehr als etwa 2,71 N/cm und/oder etwa mehr als 3,09 N/cm und/oder mehr als etwa 3,47 N/cm und/oder mehr als etwa 3,86 N/cm und/oder von etwa 3,09 N/cm bis etwa 19,30 N/cm und/oder von etwa 3,47 N/cm bis etwa 11,58 N/cm und/oder von etwa 3,47 N/cm bis etwa 9,65 N/cm und/oder von etwa 3,86 N/cm bis etwa 7,72 N/cm (etwa 196 g/cm und/oder mehr als etwa 236 g/cm und/oder mehr als etwa 276 g/cm und/oder mehr als etwa 315 g/cm und/oder mehr als etwa 354 g/cm und/oder mehr als etwa 394 g/cm und/oder von etwa 315 g/cm bis etwa 1968 g/cm und/oder von etwa 354 g/cm bis etwa 1181 g/cm und/oder von etwa 354 g/cm bis etwa 984 g/cm und/oder von etwa 394 g/cm bis etwa 787 g/cm) aufweisen.
Die Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können eine anfängliche Summe aus MD- und CD-Nasszugfestigkeit von weniger als etwa 0,76 N/cm und/oder weniger als etwa 0,58 N/cm und/oder weniger als etwa 0,38 N/cm und/oder weniger als etwa 0,28 N/cm (etwa 78 g/cm und/oder weniger als etwa 59 g/cm und/oder weniger als etwa 39 g/cm und/oder weniger als etwa 29 g/cm) aufweisen.
Die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung können eine anfängliche Summe aus MD- und CD-Nasszugfestigkeit von mehr als etwa 1,16 N/cm und/oder mehr als etwa 1,54 N/cm und/oder mehr als etwa 1,92 N/cm und/oder mehr als etwa 2,31 N/cm und/oder mehr als etwa 2,71 N/cm und/oder mehr als etwa 3,09 N/cm und/oder mehr als etwa 3,47 N/cm und/oder mehr als etwa 3,86 N/cm und/oder von etwa 1,16 N/cm bis etwa 19,30 N/cm und/oder von etwa 1,54 N/cm bis etwa 11,58 N/cm und/oder von etwa 1,92 N/cm bis etwa 9,65 N/cm und/oder von etwa 1,92 N/cm bis etwa 7,72 N/cm und/oder von etwa 1,92 N/cm bis etwa 5,80 N/cm (118 g/cm und/oder mehr als etwa 157 g/cm und/oder mehr als etwa 196 g/cm und/oder mehr als etwa 236 g/cm und/oder mehr als etwa 276 g/cm und/oder mehr als etwa 315 g/cm und/oder mehr als etwa 354 g/cm und/oder mehr als etwa 394 g/cm und/oder von etwa 118 g/cm bis etwa 1968 g/cm und/oder von etwa 157 g/cm bis etwa 1181 g/cm und/oder von etwa 196 g/cm bis etwa 984 g/cm und/oder von etwa 196 g/cm bis etwa 787 g/cm und/oder von etwa 196 g/cm bis etwa 591 g/cm) aufweisen.
Die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung können eine Dichte (basierend auf einer Messung der Stärke bei 9,3 kPa (95 g/Zoll²)) von weniger als etwa 0,60 g/cm³ und/oder weniger als etwa 0,30 g/cm³ und/oder weniger als etwa 0,20 g/cm³ und/oder weniger als etwa 0,10 g/cm³ und/oder weniger als etwa 0,07 g/cm³ und/oder weniger als 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 aufweisen.
Die Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung können in Form von Hygienetuchproduktrollen vorliegen. Solche Hygienetuchproduktrollen können mehrere verbundene, aber perforierte Tücher einer Faserstruktur umfassen, die getrennt von angrenzenden Tüchern abreißbar sind.
In einem weiteren Beispiel können die Hygienetuchprodukte in Form von einzelnen Tüchern vorliegen, die innerhalb eines Behälters, wie einer Schachtel, gestapelt sind und daraus ausgegeben werden.
Die Faserstrukturen und/oder Hygienetuchprodukte der vorliegenden Erfindung können Zusatzstoffe wie Oberflächenweichmacher umfassen, zum Beispiel Silikone, quartäre Ammoniumverbindungen, Aminosilicone, Lotionen und Mischungen davon, temporäre Nassfestigkeitsmittel, dauerhafte Nassfestigkeitsmittel, Massenweichmacher, Benetzungsmittel, Latizes, insbesondere auf Oberflächenmuster aufgebrachte Latizes, Trockenfestigkeitsmittel, wie Carboxymethylcellulose und Stärke, und andere Arten von Zusatzstoffen, die zur Aufnahme in und/oder auf Hygienetuchprodukten geeignet sind.
„Faserstruktur“, wie hierin verwendet, bedeutet eine Struktur, die mehrere Zellstofffasern umfasst. In einem Beispiel kann die Faserstruktur mehrere Holzstofffasern umfassen. In einem weiteren Beispiel kann die Faserstruktur mehrere Nicht-Holzfaserstofffasern, zum Beispiel Pflanzenfasern, synthetische Stapelfasern und Mischungen davon, umfassen. In noch einem weiteren Beispiel kann die Faserstruktur zusätzlich zu Zellstofffasern mehrere Fäden, wie Polymerfäden, zum Beispiel Thermoplastfäden, wie Polyolefinfäden (d. h. Polypropylenfäden) und/oder Hydroxylpolymerfäden, zum Beispiel Polyvinylalkoholfäden und/oder Polysaccharidfäden, wie Stärkefäden, umfassen. In einem Beispiel bedeutet eine erfindungsgemäße Faserstruktur eine systematische Anordnung von Fasern, allein und mit Fäden, innerhalb einer Struktur, zur Ausübung einer Funktion. Nicht einschränkende Beispiele für Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung schließen Papier ein.
Nicht einschränkende Beispiele für Verfahren zum Herstellen von Faserstrukturen beinhalten bekannte Nasslegungsverfahren für die Papierherstellung, zum Beispiel herkömmliche Nasspressverfahren für die Papierherstellung und Durchlufttrocknungsverfahren für die Papierherstellung, Verfahren zur Herstellung von stoffgekrepptem Papier, Verfahren zur Herstellung von bandgekrepptem Papier und Luftlegungsverfahren für die Papierherstellung. Solche Verfahren beinhalten üblicherweise Schritte zur Vorbereitung einer Faserkomposition in Form einer Suspension in einem Medium, entweder nass, genauer einem wässrigem Medium, oder trocken, genauer gasförmig, d. h. mit Luft als Medium. Das für Nasslegungsverfahren verwendete wässrige Medium wird oft als Faserbrei bezeichnet. Der Faserbrei wird dann dazu verwendet, eine Vielzahl von Fasern auf einem Formungssieb, Gewebe, oder Band abzulegen, sodass eine embryonische Faserstruktur gebildet wird, woraus nach dem Trocknen und/oder Verkleben der Fasern miteinander eine Faserstruktur entsteht. Die Weiterverarbeitung der Faserstruktur kann so ausgeführt werden, dass eine fertige Faserstruktur gebildet wird. Zum Beispiel ist die fertige Faserstruktur in typischen Papierherstellungsverfahren die Faserstruktur, die am Ende der Papierherstellung auf eine Rolle gewickelt wird, oftmals als Hauptwalze bezeichnet, und die nachfolgend in ein fertiges Produkt umgewandelt werden kann, d. h. ein ein- oder mehrlagiges Hygienepapierprodukt.
Die Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung können homogen sein oder sie können geschichtet sein. Falls sie geschichtet sind, können die Faserstrukturen mindestens zwei und/oder mindestens drei und/oder mindestens vier und/oder mindestens fünf Schichten aus Faser- und/oder Fadenkompositionen umfassen.
In einem Ausführungsbeispiel besteht die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen aus Fasern, zum Beispiel Zellstofffasern wie cellulosischen Zellstofffasern und insbesondere Holzstofffasern.
In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung Fasern und enthält keine Fäden.
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung Fäden und Fasern, wie beispielsweise eine co-geformte Faserstruktur.
„Co-geformte Faserstruktur“, wie hierin verwendet, bedeutet, dass die Faserstruktur eine Mischung aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialien umfasst, wobei mindestens eines der Materialien einen Faden umfasst, wie beispielsweise einen Polypropylenfaden, und mindestens ein anderes Material, das sich von dem ersten Material unterscheidet, einen festen Zusatzstoff umfasst, wie beispielsweise eine Faser und/oder ein Partikel. In einem Ausführungsbeispiel umfasst eine co-geformte Faserstruktur feste Zusatzstoffe, wie beispielsweise Fasern, wie beispielsweise Holzstofffasern, und Fäden, wie beispielsweise Polypropylenfäden.
„Faser“ und/oder „Faden“, wie hierin verwendet, bezeichnet ein langgestrecktes Partikel mit einer scheinbaren Länge, das seine scheinbare Breite weit übersteigt, d. h. das ein Verhältnis von Länge zu durchschnittlichem Durchmesser aufweist, das mindestens etwa 10 beträgt. In einem Ausführungsbeispiel ist eine „Faser“ ein langgestrecktes Partikel wie oben beschrieben, das eine Länge von weniger als 5,08 cm (2 in.) aufweist und ein „Faden“ ist ein langgestrecktes Partikel wie oben beschrieben, das eine Länge von mehr als oder gleich 5,08 cm (2 in.) aufweist.
Fasern werden üblicherweise als nicht endlos angesehen. Nicht einschränkende Beispiele für Fasern beinhalten Zellstofffasern, wie beispielsweise Holzstofffasern, und synthetische Stapelfasern, wie beispielsweise Polyesterfasern.
Fäden werden üblicherweise als endlos oder im Wesentlichen endlos angesehen. Fäden sind im Verhältnis zu Fasern länger. Nicht einschränkende Beispiele für Fäden sind u. a. schmelzgeblasene und/oder nach dem Spinnvliesverfahren hergestellte Fäden. Nicht einschränkende Beispiele für Materialien, die zu Fäden versponnen werden können, sind unter anderem natürliche Polymere, wie Stärke, Stärkederivate, Cellulose und Cellulosederivate, Hemicellulose, Hemicellulosederivate und synthetische Polymere, einschließlich, aber ohne darauf beschränkt zu sein, Fäden aus Polyvinylalkoholen und/oder Fäden aus Polyvinylalkoholderivaten und Fäden aus thermoplastischen Polymeren, wie etwa Polyestern, Nylons, Polyolefinen, wie etwa Polypropylenfäden, Polyethylenfäden, und biologisch abbaubaren oder kompostierbaren Thermoplastfasern, wie etwa Polymilchsäurefäden, Polyhydroxyalkanoatfäden und Polycaprolactonfäden. Die einzelnen Fäden können einkomponentig oder mehrkomponentig, wie Zweikomponentenfäden, sein.
In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung bezieht sich „Faser“ auf Papierherstellungsfasern. Für die vorliegende Erfindung geeignete Papierherstellungsfasern schließen Cellulosefasern ein, die allgemein als Holzstofffasern bekannt sind. Geeignete Holzstofffasern schließen chemische Zellstoffe wie Kraft-, Sulfit- und Sulfatzellstoffe ein sowie mechanische Zellstoffe, die zum Beispiel Holzschliff, thermomechanischen Zellstoff und chemisch veränderten thermomechanischen Zellstoff einschließen. Chemische Zellstoffe können jedoch bevorzugt sein, da sie den daraus hergestellten Papiertüchern eine bessere haptische Weichheit verleihen. Sowohl Zellstoffe, die aus Laubbäumen (nachfolgend auch als „Hartholz“ bezeichnet) gewonnen werden als auch Zellstoffe, die aus Nadelbäumen (nachfolgend auch als „Weichholz“ bezeichnet) gewonnen werden, können verwendet werden. Die Hartholz- und Weichholzfasern können gemischt werden oder als Alternative können sie in Schichten aufgebracht werden, um eine geschichtete Faserstruktur bereitzustellen. US-Patent Nr. 4,300,981 und US-Patent Nr. 3,994,771 werden durch Bezugnahme zum Zwecke der Offenbarung des Schichtens von Fasern von Hartholz und Weichholz hierin aufgenommen. Ebenfalls für die vorliegende Erfindung geeignet sind aus Altpapier gewonnene Fasern, welche jegliche oder alle der oben genannten Kategorien und andere nicht-faserige Materialien, wie beispielsweise Füllmittel und Klebstoffe, die ursprünglich für die Papierherstellung verwendet wurden, beinhalten können.
In einem Ausführungsbeispiel werden die Holzstofffasern aus der Gruppe bestehend aus Hartholzstofffasern, Weichholzstofffasern, und Mischungen davon ausgewählt. Die Hartholzstofffasern können aus der Gruppe bestehend aus tropischen Hartholzstofffasern, nördlichen Hartholzstoffstofffasern, und Mischungen davon ausgewählt werden. Die tropischen Hartholzstofffasern können aus der Gruppe bestehend aus Eukalyptusfasern, Akazienfaser, und Mischungen davon ausgewählt werden. Die nördlichen Hartholzstofffasern können aus der Gruppe bestehend aus Zedernfasern, Ahornfasern, und Mischungen davon ausgewählt werden.
Neben den unterschiedlichen Holzstofffasern können in dieser Erfindung noch andere Cellulosefasern, wie beispielsweise Baumwollfaserreste, Rayon, Lyocell, Trichomen, Samenhaare und Bagasse verwendet werden. Andere Quellen für Cellulose in Faserform, oder die zu Fasern gesponnen werden können, beinhalten Gräser und Getreidequellen.
„Trichom“ oder „Trichomfaser“, wie hierin verwendet, bedeutet ein epidermischer Anhang unterschiedlicher Form, Struktur und/oder Funktion eines Pflanzenteils, das nicht der Samen ist. In einem Ausführungsbeispiel, ist ein Trichom ein Auswuchs der Epidermis eines Pflanzenteils, das nicht der Samen ist. Der Auswuchs kann aus einer Epidermiszelle hervorragen. In einem Ausführungsbeispiel ist der Auswuchs eine Trichomfaser. Der Auswuchs kann ein haarähnlicher oder borstenähnlicher Auswuchs aus der Epidermis einer Pflanze sein.
Trichomfasern unterscheiden sich von Samenhaarfasern darin, dass sie nicht mit dem Samenteil der Pflanze verbunden sind. Zum Beispiel sind Trichomfasern, anders als Samenhaarfasern, nicht mit dem Samen oder der Epidermis der Samenschote verbunden. Baumwolle, Kapok, Seidenpflanze und Kokosfasern sind nicht einschränkende Beispiele für Samenhaarfasern.
Überdies unterscheiden sich Trichomfasern von Nicht-Holz-Bastfasern und/oder Nicht-Holz-Kernfasern darin, dass sie nicht mit dem Bast, auch als Phloem bekannt, oder dem Kern, auch als Xylemteile eines Nicht-Holz-Pflanzenstengels einer zweikeimblättrigen Pflanze bekannt, verbunden sind. Nicht einschränkende Beispiele für Pflanzen, die zur Gewinnung von Nicht-Holz-Bastfasern und/oder Nicht-Holz-Kernfasern verwendet worden sind, beinhalten Kenaf, Jute, Flachs, Ramie und Hanf.
Weitere Trichomfasern unterscheiden sich von Fasern, die von einkeimblättrigen Pflanzen gewonnen werden, wie beispielsweise von Getreidehalmen (Weizen, Roggen, Gerste, Hafer usw.), Stängeln (Mais, Baumwolle, Sorghum, Hesperaloe funifera usw.), Rohren (Bambus, Bagasse usw.) Gräsern (Esparto, Zitronengras, Sabai, Rutenhirse usw.), da solche von einkeimblättrigen Pflanzen gewonnene Fasern nicht mit einer Epidermis einer Pflanze verbunden sind.
Des Weiteren unterscheiden sich Trichomfasern von Blattfasern darin, dass sie nicht von innerhalb einer Blattstruktur stammen. Sisal und Abacá werden manchmal als Blattfasern freigesetzt.
Letztlich unterscheiden sich Trichomfasern von Holzstofffasern, da Holzstofffasern nicht Auswüchse von der Epidermis einer Pflanze, namentlich einem Baum, sind. Holzstofffasern stammen eher von dem sekundären Xylembereich des Baumstammes.
„Flächengewicht“, wie hierin verwendet, ist das Flächengewicht einer Probe angegeben in Pfund/3000 Fußt² oder g/m² (g/qm) und wird gemäß dem hier beschriebenen Flächengewichtstestverfahren gemessen.
„Maschinenlaufrichtung“ oder „MD“, wie hierin verwendet, bedeutet die Richtung parallel zum Strom der Faserstruktur durch die Maschine, auf der die Faserstruktur hergestellt wird, und/oder durch die Anlage zum Herstellen des Hygienepapierprodukts.
„Querrichtung “oder „CD“, wie hierin verwendet, bezeichnet die Richtung parallel zur Breite der Maschine, auf der die Faserstruktur hergestellt wird, und/oder zur Anlage zum Herstellen des Hygienepapierprodukte und rechtwinklig zur Maschinenquerrichtung.
„Lage“, wie hierin verwendet, bedeutet eine individuelle, integrale Faserstruktur.
„Lagen“, wie hierin verwendet, bedeutet zwei oder mehr individuelle integrale Faserstrukturen, die in einer im Wesentlichen benachbarten, aneinander angrenzenden Beziehung zueinander angeordnet sind, wobei sie eine mehrlagige Faserstruktur und/oder ein mehrlagiges Hygienepapierprodukt bilden. Es wird ebenfalls in Betracht gezogen, dass eine individuelle, integrale Faserstruktur tatsächlich eine mehrlagige Faserstruktur bilden kann, indem sie beispielsweise auf sich selbst gefaltet wird.
„Differenzdichte“, wie hier verwendet, bedeutet eine Faserstruktur und/oder ein Hygienetuchprodukt, die bzw. das eine oder mehrere Bereiche relativ niedriger Faserdichte, die als Kissenbereiche bezeichnet werden, und einen oder mehrere Bereiche relative hoher Faserdichte, die als Höckerbereiche bezeichnet werden, umfasst.
„Verdichtet“, wie hierin verwendet, bezeichnet einen Bereich einer Faserstruktur und/ oder eines Hygienepapierprodukts, der durch Bereiche mit relativ hoher Faserdichte (Höckerbereiche) gekennzeichnet ist.
„Unverdichtet“, wie hierin verwendet, bezeichnet einen Bereich einer Faserstruktur und/oder eines Hygienepapierprodukts, der eine geringere Dichte (einen oder mehrere Bereiche mit relativ geringer Faserdichte) (Kissenbereiche) aufweist als andere Bereiche (zum Beispiel ein Höckerbereich) einer Faserstruktur und/oder eines Hygienepapierprodukts.
„3D-Muster“ in Bezug auf eine Faserstruktur und/oder Oberfläche eines Hygienepapierprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung bedeutet hierin ein Muster, das auf mindestens einer Oberfläche der Faserstruktur und/oder des Hygienetuchprodukts präsent ist. Das 3D-Muster texturiert die Oberfläche der Faserstruktur und/oder des Hygienetuchprodukts, beispielsweise indem die Oberfläche mit Vorsprüngen und/oder Vertiefungen versehen wird. Die 3D-Struktur auf der Oberfläche der Faserstruktur und/oder des Hygienetuchprodukts wird hergestellt, indem das Hygienetuchprodukt oder mindestens eine Faserstrukturlage in dem Hygienetuchprodukt auf einem gemusterten Formpresselement hergestellt wird, das dem darauf hergestellten Hygienetuchprodukt und/oder der darauf hergestellten Faserstrukturlage das 3D-Muster verleiht. Zum Beispiel kann das 3D-Muster eine Reihe von Linienelementen umfassen, wie beispielsweise eine Reihe von Linienelementen, die im Wesentlichen in der Maschinenquerrichtung der Faserstruktur und/oder des Hygienetuchprodukts ausgerichtet sind.
In einem Beispiel kann eine Reihe von Linienelementen in einem 3D-Muster angeordnet sein, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: periodischen Mustern, aperiodischen Mustern, geraden Linienmustern, gekrümmten Linienmustern, Wellenlinienmustern, schlängelnden Mustern, quadratischen Linienmustern, dreieckigen Linienmustern, S-Wellenmustern, sinusförmigen Linienmustern und Mischungen davon. In einem anderen Beispiel kann eine Reihe von Linienelementen in einem regelmäßigen Muster oder einem unregelmäßigen periodischen Muster (aperiodisch) oder einem nicht-periodischen Muster angeordnet sein.
„Linienelement“, wie hier verwendet, bedeutet ein Abschnitt einer Oberfläche einer Faserstruktur, die die Form einer Linie hat, die in Bezug auf eine Faserstruktur, auf der er präsent ist, eine ununterbrochene, separate, unterbrochene Linie und/oder eine Teillinie sein kann. Das Linienelement kann eine beliebige geeignete Form haben, wie gerade, gebogen, geknickt, gewellt, gekrümmt, schlangenförmig, sinusförmig und Mischungen davon, die ein regelmäßiges oder unregelmäßiges, periodisches oder nicht-periodisches Gitterwerk von Strukturen bilden können, wobei das Linienelement entlang seiner Strecke 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 zu etwa 27 cm und/oder bis zu etwa 20 cm und/oder bis etwa 15 cm und/oder bis zu etwa 10,16 cm und/oder bis zu etwa 8 cm und/oder bis zu etwa 6 cm und/oder bis zu etwa 4 cm aufweist. In einem Beispiel kann das Linienelement eine Vielzahl von separaten Elementen umfassen, wie beispielsweise Punkte und/oder Striche, die zusammen ausgerichtet sind, um ein Linienelement der vorliegenden Erfindung zu bilden. In einem weiteren Beispiel kann das Linienelement eine Kombination von Liniensegmenten und separaten Elementen umfassen, wie beispielsweise Punkte und/oder Striche, die zusammen ausgerichtet sind, um ein Linienelement der vorliegenden Erfindung zu bilden. In einem anderen Beispiel kann das Linienelement durch eine Vielzahl von separaten Formen gebildet sein, die zusammen ein Linienelement bilden. In einem Beispiel kann das Linienelement separate Formen umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Punkten, Strichen, Dreiecken, Quadraten, Ellipsen und Mischungen davon.
Wie in 1A gezeigt, ist in einem Beispiel das Linienelement 10 ein sinusförmiges Linienelement, das eine ununterbrochene Linie umfasst. Wie in 1B gezeigt, ist in einem Beispiel das Linienelement 10 ein sinusförmiges Linienelement, das Liniensegmente und separate Elemente, wie beispielsweise Punkte, wie gezeigt, und/oder Striche umfasst. Wie in 1C gezeigt, ist in einem Beispiel das Linienelement 10 ein sinusförmiges Linienelement, das eine Vielzahl von separaten Punkten umfasst. Wie in 1D gezeigt, ist in einem Beispiel das Linienelement 10 ein sinusförmiges Linienelement, das eine Vielzahl von separaten Strichen umfasst. Wie in 1E gezeigt, ist in einem Beispiel das Linienelement 10 ein quadratisches Wellenlinienelement, das eine ununterbrochene Linie umfasst. Wie in 1F gezeigt, ist in einem Beispiel das Linienelement 10 ein quadratisches Wellenlinienelement, das Linienelement und separate Elemente, wie beispielsweise Punkte, wie gezeigt, und/oder Striche umfasst. Wie in 1G gezeigt, ist in einem Beispiel das Linienelement 10 ein quadratisches Wellenlinienelement, das eine Vielzahl von separaten Punkten umfasst. Wie in 1H gezeigt, ist in einem Beispiel das Linienelement 10 ein quadratisches Wellenlinienelement, das eine Vielzahl von separaten Strichen umfasst.
Das Linienelement kann ein Seitenverhältnis (das Verhältnis der Länge des Linienelements orthogonal zur Richtung des Designs (Muster) zur Länge des Linienelements parallel zu der Richtung des Designs (Muster)) von größer als 1,5:1 und/oder größer als 1,75:1 und/ oder größer als 2:1 und/oder größer als 5:1 entlang der Strecke des Linienelements aufweisen. In einem Beispiel weist das Linienelement entlang seiner Strecke 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 zu etwa 27 cm und/oder bis zu etwa 20 cm und/oder bis etwa 15 cm und/oder bis zu etwa 10,16 cm und/oder bis zu etwa 8 cm und/oder bis zu etwa 6 cm und/oder bis zu etwa 4 cm auf.
Verschiedene Linienelemente können verschiedene gemeinsame intensive Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise können verschiedene Linienelemente verschiedene Dichten und/ oder Flächengewichte aufweisen. In einem Beispiel wird die gemeinsame intensive Eigenschaft ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Dichte, Flächengewicht, Erhebung, Lichtundurchlässigkeit, Kreppfrequenz und Kombinationen davon. In einem Beispiel ist die gemeinsame intensive Eigenschaft Dichte. In einem weiteren Beispiel ist die gemeinsame intensive Eigenschaft Erhebung. In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Faserstruktur der vorliegenden Erfindung eine erste Reihe von Linienelementen und eine zweite Reihe von Linienelementen. Beispielsweise können die Linienelemente der ersten Reihe von Linienelementen die gleichen Dichten aufweisen, die geringer sind als die Dichten der Linienelemente der zweiten Reihe von Linienelementen. In einem weiteren Beispiel können die Linienelemente der ersten Reihe von Linienelementen die gleichen Erhebungen aufweisen, die höher sind als die Erhebungen der Linienelemente der zweiten Reihe von Linienelementen. In einem weiteren Beispiel können die Linienelemente der ersten Reihe von Linienelementen die gleichen Flächengewichte aufweisen, die niedriger sind als die Flächengewichte der Linienelemente der zweiten Reihe von Linienelementen.
In einem Beispiel ist das Linienelement ein gerades oder im Wesentlichen gerades Linienelement. In einem weiteren Beispiel ist das Linienelement ein krummliniges Linienelement, wie beispielsweise ein sinusförmiges Linienelement. Wenn nicht anders angegeben, sind die Linienelemente der vorliegenden Erfindung, auf einer Oberfläche einer Faserstruktur präsent.
In einem Beispiel ist das Linienelement und/oder die das Linienelement bildende Komponente ununterbrochen oder im Wesentlichen ununterbrochen innerhalb einer Faserstruktur, beispielsweise in einem Fall ein oder mehrere 11 cm × 11 cm-Bögen einer Faserstruktur.
Die Linienelemente können verschiedene Breiten entlang ihrer Länge ihrer Strecken oder zwischen zwei oder mehr verschiedenen Linienelemente aufweisen, und/oder die Linienelemente können unterschiedliche Längen aufweisen. Verschiedene Linienelemente können verschiedene Breiten und/oder Längen entlang ihrer jeweiligen Strecken aufweisen.
In einem Beispiel umfasst das Oberflächenmuster der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von parallelen Linienelementen. Die Vielzahl von parallelen Linienelemente kann eine Reihe von parallelen Linienelementen sein. In einem Beispiel kann die Vielzahl von parallelen Linienelemente eine Vielzahl von parallelen, sinusförmigen Linienelementen umfassen.
„Mit Prägungen versehen“, wie hierin in Bezug auf eine Faserstruktur und/oder ein Hygienepapierprodukt verwendet, bedeutet, dass eine Faserstruktur und/oder ein Hygienepapierprodukt einem Verfahren unterzogen wurde, welches eine glatte Oberfläche einer Faserstruktur und/oder eines Hygienepapierprodukt in eine verzierte Oberfläche umwandelt, indem ein Design von einer oder mehreren Prägewalzen, welche einen Walzenspalt bilden, durch den die Faserstruktur und/oder das Hygienepapierprodukt passieren, repliziert wird. „Mit Prägungen versehen“ beinhaltet nicht Kreppen, Mikrokreppen, Drucken oder andere Verfahren, die einer Faserstruktur oder einem Hygienepapierprodukt ebenfalls eine Textur und/oder ein Ziermuster verleihen.
„Reihe von Linienelementen“, wie hierin verwendet, bedeutet eine Vielzahl von Linienelementen, die räumlich aufeinanderfolgend, nacheinander angeordnet sind. In einem Beispiel kann eine Faserstruktur der vorliegenden Erfindung ein 3D-Muster mit einer erste Reihe von Linienelementen, die als Höcker bezeichnet werden können, und eine zweite Reihe von Linienelementen umfassen, die als Kissen bezeichnet werden können, wobei die benachbarten Linienelemente der ersten Reihe von Linienelementen von einem Linienelement der zweiten Reihe von Linienelementen unterbrochen werden und benachbarte Linienelemente der zweiten Reihe von Linienelementen von einem Linienelement der zweiten Reihe von Linienelementen unterbrochen werden. 2 zeigt eine Faserstruktur 12, die ein 3D-Muster 14 umfasst, das eine erste Reihe von Linienelementen 10A und eine zweite Reihe von Linienelementen 10B umfasst. Die Richtung des Designs (Musters) ist in diesem Fall mit „X“ bezeichnet und ist orthogonal zu einem Linienelement in der ersten Reihe von Linienelementen. Die Richtung des Designs aus 2 verläuft beispielsweise im Wesentlichen in Maschinenlaufrichtung (MD), während die Linienelemente sich im Wesentlichen in Querrichtung (CD) erstrecken.
Eine Reihe von Linienelementen innerhalb eines 3D-Musters auf der Oberfläche einer Faserstruktur kann 2 oder mehr und/oder 5 oder mehr und/oder 10 oder mehr und/oder 20 oder mehr und/oder 50 oder mehr Linienelemente/cm enthalten. In einem Beispiel ist eine Vielzahl von Linienelementen innerhalb einer Reihe von Linienelementen angeordnet, wodurch das Design eine Richtung des Designs aufweist, die im Wesentlichen in der MD liegt. In einem Beispiel sind die Linienelemente einer ersten Reihe von Linienelementen auf einer Oberfläche einer Faserstruktur und/oder eines Hygienetuchprodukts angeordnet, und eine zweite Reihe von Linienelementen hat zweite Linienelemente, die mit den Linienelementen der ersten Reihe von Linienelementen vermischt sind, sodass die Richtung des resultierenden Designs im Wesentlichen die MD ist.
In einem Beispiel sind die Linienelemente innerhalb von einer Reihe und/oder innerhalb einer Faserstruktur parallel zueinander. In einem weiteren Beispiel sind die Linienelemente innerhalb von einer Reihe und/oder innerhalb einer Faserstruktur nicht parallel (unparallel) zueinander.
In einem Beispiel ist eine zweite Reihe von Linienelementen komplementär zu einer ersten Reihe von Linienelementen angeordnet.
„Amplitude“, wie hier in Bezug auf ein Linienelement und/oder eine Reihe von Linienelementen verwendet, bedeutet die Hälfte des Abstandes zwischen der maximalen und minimalen Position eines Linienelements des 3D-Musters, gemessen senkrecht zur Richtung der Wiederholung des Linienelements. Die Einheit für die Amplitude für die vorliegende Erfindung ist „mil“. Wie in 2 gezeigt, beträgt die Amplitude eines Linienelements 10A der ersten Reihe von Linienelementen die Hälfte des Abstands von „Y“, dem Abstand zwischen der maximalen und minimalen Position von Linienelement 10A.
In einem Beispiel weist das Linienelement eine Amplitude von weniger als 4,8 mm und/oder weniger als 3,8 mm und/oder weniger als 2,5 mm und/oder weniger als 1,3 mm und/oder weniger als 0,89 mm von etwa 0 mm bis weniger als 4,8 mm und/oder von etwa 0 mm bis etwa 0,064 mm und/oder von etwa 0 mm bis etwa 1,3 mm und/oder von etwa 0 mm bis etwa 0,89 mm (190 mil und/oder weniger als 150 mil und/oder weniger als 100 mil und/oder weniger als 50 mil und/oder weniger als 35 mil von etwa 0 mil bis weniger als 190 mil und/oder von etwa 0 mil bis etwa 100 mil und/oder von etwa 0 mil bis etwa 50 mil und/oder von etwa 0 mil bis etwa 35 mil) auf.
„Periode“ oder „Wiederholung“ oder „sich wiederholen“ bezieht sich auf einzelne Einheit eines Linienelements, das wiederholt wird, um ein Linienelement zu schaffen. Wie in 2 gezeigt, wird die Periode oder Wiederholung oder das Wiederholen eines Linienelements 10A der ersten Reihe von Linienelementen durch „Z“ gekennzeichnet.
„Wellenlänge“, wie hier verwendet, bedeutet die Länge einer Periode, beispielsweise Z in 2, eines Linienelements entlang der Strecke des Linienelements. Die Einheit für die Wellenlänge für die vorliegende Erfindung ist „mil“.
In einem Beispiel weist das Linienelement eine Wellenlänge von mehr als 0 bis weniger als 51 mm und/oder weniger als 38 mm und/oder weniger als 25 mm und/oder weniger als 13 mm (0 bis weniger als 2000 mil und/oder weniger als 1500 mil und/oder weniger als 1000 mil und/oder weniger als 500 mil) auf.
„Frequenz“, wie hier verwendet, bedeutet die Breite (in mil) der 3D-gemusterten Faserstrukturlage und/oder des Hygienetuchprodukts, das die 3D-gemusterte Faserstrukturlage umfasst, dividiert durch die Wellenlänge (in mil) des 3D-Musters auf der 3D-gemusterten Faserstrukturlage und/oder dem Hygienetuchprodukt.
In einem Beispiel weisen die Linienelemente der vorliegenden Erfindung eine Frequenz von größer als 2 und/oder größer als 3 und/oder größer als 5 und/oder größer als 6 und/ oder von etwa 2 bis etwa 12 und/oder von etwa 3 bis etwa 8 auf.
„Abstand“, wie hierin mit Bezug auf den Abstand zwischen zwei Linienelementen verwendet, ist der zwischen benachbarten Kanten von zwei unmittelbar benachbarten Linienelementen gemessene Abstand. „Mittlerer Abstand“, wie hierin mit Bezug auf den Abstand zwischen zwei Linienelementen verwendet, ist der zwischen benachbarten Kanten von zwei unmittelbar benachbarten Linienelementen entlang ihres jeweiligen Pfads gemessene mittlere Abstand. Wenn eines der Linienelemente entlang seiner Strecke eine Länge aufweist, die sich weiter als die andere erstreckt, würde die Messungen des mittleren Abstands selbstverständlich an den Enden des kürzeren Linienelements enden. In einem Beispiel liegen die Linienelemente in einer Reihe von Linienelementen in einem Abstand von benachbarten Linienelementen von etwa 0,13 bis etwa 2,5 mm und/oder von etwa 0,25 bis etwa 2 mm und/oder etwa 0,5 bis etwa 1,5 mm (5 bis etwa 100 mil und/oder von etwa 10 bis etwa 80 mil und/oder von etwa 20 bis etwa 60 mil).
In einem Beispiel können die Linienelemente der vorliegenden Erfindung eine Nassstruktur umfassen, wie beispielsweise durch Nassformen und/oder Durchlufttrocknung über eine Gewebe und/oder ein bedrucktes Durchlufttrocknungsgewebe gebildet werden. In einem Beispiel sind die Nassstruktur-Linienelemente wasserfest.
„Wasserfest“, wie es sich auf ein Oberflächenmuster oder einen Teil davon bezieht, bedeutet, dass ein Linienelement und/oder ein das Linienelement umfassendes Muster seine Struktur und/oder Integrität behält, wenn es mit Wasser durchtränkt wird, und dass das Linienelement und/oder das Muster für einen Verbraucher noch sichtbar ist. In einem Beispiel können die Linienelemente und/oder Muster wasserfest sein.
„Separat“, wie es auf ein Linienelement bezieht, bedeutet, dass ein Linienelement mindestens einen unmittelbaren angrenzenden Bereich der Faserstruktur hat, der sich von dem Linienelement unterscheidet. In einem Beispiel sind eine Vielzahl von parallelen Linienelementen separat und/oder von benachbarten parallelen Linienelementen durch einen Kanal getrennt. Der Kanal kann eine komplementäre Form zu den parallelen Linienelementen aufweisen. Mit anderen Worten, wenn die Vielzahl von parallelen Linienelementen gerade Linien sind, dann wären die die parallelen Linienelemente trennenden Kanäle gerade. In ähnlicher Weise gilt: Wenn die Vielzahl von parallelen Linienelementen sinusförmige Linien sind, dann wären die die parallelen Linienelemente trennenden Kanäle sinusförmig. Die Kanäle weisen die gleichen Breiten und/oder Längen wie die Linienelemente auf.
„In Maschinenrichtung ausgerichtet“, wie es sich auf ein Linienelement bezieht, bedeutet, dass das Linienelement eine Hauptrichtung aufweist, die in einem Winkel von kleiner als 45° und/oder kleiner als 30° und/oder kleiner als 15° und/oder kleiner als 5° und/oder etwa 0° in Bezug auf die Maschinenrichtung der 3D-gemusterten Faserstrukturlage und/oder des Hygienetuchprodukts, das die 3D-gemusterte Faserstrukturlage umfasst, steht.
„Im Wesentlichen quer zur Maschinenrichtung ausgerichtet“, wie es sich auf ein Linienelement und/oder eine Reihe von Linienelementen bezieht, bedeutet, dass das Linienelement und/oder eine Reihe von Linienelementen einer Hauptrichtung aufweist, die in einem Winkel von kleiner als 20° und/oder kleiner als 15° und/oder kleiner als 10° und/ oder kleiner als 5° und/oder etwa 0° in Bezug auf die Maschinenquerrichtung der 3D-gemusterten Faserstrukturlage und/oder des Hygienetuchprodukts, das die 3D-gemusterte Faserstrukturlage umfasst, steht. In einem Beispiel weist das Linienelement und/oder eine Reihe von Linienelementen eine Hauptrichtung auf, die in einem Winkel von etwa 5° bis etwa 0° und/oder von etwa 3° bis etwa 0° in Bezug auf die Maschinenquerrichtung der 3D-gemusterten Faserstrukturlage und/oder des Hygienetuchprodukts, das die 3D-gemusterte Faserstrukturlage umfasst, steht.
„Nassstrukturiert“, wie hierin verwendet, bedeutet, dass eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage eine Textur umfasst (beispielsweise eine dreidimensionale Topographie), die der Faserstruktur und/oder Oberfläche der Faserstruktur während eines Faserstruktur-Herstellungsverfahren verliehen wird. In einem Beispiel in einem Nasslegungsverfahren zur Herstellung der Faserstruktur kann einer Faserstruktur eine Nassstruktur verliehen werden, indem Fasern und/oder Fäden auf einer Sammelvorrichtung gesammelt werden, die eine dreidimensionale (3D) Oberfläche aufweist, welche der Faserstruktur, die darauf gebildet wird und/oder auf ein Gewebe und/oder Band übertragen wird, wie beispielsweise durch ein durchtrocknendes Gewebe und/oder einer gemustertes Trocknungsband, das eine 3D-Oberfläche aufweist, die einer Faserstruktur, die darauf gebildet wird, eine 3D-Oberfläche verleiht. In einem Beispiel umfasst die Sammelvorrichtung mit einer 3D-Oberfläche ein Muster, wie beispielsweise ein Muster, das durch Aufbringen in einer gemusterten Konfiguration eines Polymers oder Harzes auf ein Grundsubstrat, wie beispielsweise ein Gewebe, gebildet wird. Die Nassstruktur, die einer nassgelegten Faserstruktur verliehen wird, wird in der Faserstruktur vor und/oder während des Trocknens der Faserstruktur gebildet. Nichteinschränkende Beispiele von Sammelvorrichtungen und/oder Geweben und/oder Bändern, die zur Verleihung einer Nassstruktur an eine Faserstruktur schließen solche Gewebe und/oder Bänder ein, die zum Stoffkrepp- und/oder Bandkreppverfahren verwendet werden, wie beispielsweise in US-Patenten Nr. 7,820,008 und 7,789,995 offenbart, sowie grobe durchtrocknende Gewebe, wie sie in ungekreppten Durchtrocknungsverfahren verwendet werden, und photohärtbaren Harze, die durch Durchlufttrocknungsbänder gemustert werden, wie beispielsweise in US-Patent Nr. 4,637,859 offenbart ist. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wären die Sammelvorrichtungen, die zum Verleihen der Nassstruktur auf die Faserstrukturen verwendet werden, gemustert, in den Faserstrukturen zu ergeben, die ein Oberflächenmuster einer Vielzahl von parallelen Linienelementen umfasst, wobei mindestens ein, zwei, drei oder mehr, zum Beispiel alle der parallelen Linienelemente eine nicht konstante Breite entlang der Länge der parallelen Linienelementen aufweisen. Dies unterscheidet sich von nicht-nassen Struktur, mit der eine Faserstruktur versehen wird, nachdem die Faserstruktur getrocknet worden ist, beispielsweise nachdem der Feuchtigkeitsgehalt der Faserstruktur weniger als 15 % und/oder weniger als 10 % und/oder weniger als 5 % beträgt. Ein Beispiel einer nicht-nassen Struktur beinhaltet Prägungen, die einer Faserstruktur durch die Prägewalzen während der Umwandlung der Faserstruktur verliehen werden.
„Nicht aufgerollt“, wie hierin in Bezug auf eine Faserstruktur und/der ein Hygienepapierprodukt der vorliegenden Erfindung verwendet, bedeutet, dass die Faserstruktur und/oder das Hygienepapierprodukt ein einzelnes Blatt ist (zum Beispiel nicht mit angrenzenden Blättern durch perforierte Linien verbunden. Allerdings können zwei oder mehrere individuelle Blätter ineinander verschachtelt sein), das nicht um einen Kern oder sich selbst aufgewickelt ist. Zum Beispiel umfasst ein nicht aufgerolltes Produkt Taschentücher.
„Stapelkomprimierbarkeitstestverfahren“, wie hierin verwendet, bedeutet das hierin beschriebene Stapelkomprimierbarkeitstestverfahren.
„Gleit-Haft-Reibungskoeffizienttestverfahren“, wie hierin verwendet, bedeutet das hierin beschriebene Gleit-Haft-Reibungskoeffizienttestverfahren.
„Plattensteifigkeitstestverfahren“, wie hierin verwendet, bedeutet das hierin beschriebene Plattensteifigkeitstestverfahren.
„Gekreppt“, wie hierin verwendet, bedeutet von einem Yankee-Trockner oder einer anderen ähnlichen Walze abgekreppt und/oder stoffgekreppt und/oder bandgekreppt. Die schnelle Übertragung einer Faserstruktur allein führt nicht zu einer „gekreppten“ Faserstruktur oder einem „gekreppten“ Hygienetuchprodukt für die Zwecke der vorliegenden Erfindung.
Hygienetuchprodukt
Bei den Hygienetuchprodukten der vorliegenden Erfindung kann es sich um einlagige oder mehrlagige Hygienetuchprodukte handeln. Mit anderen Worten kann das Hygienetuchprodukt der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Faserstrukturen umfassen. In einem Beispiel sind die Faserstrukturen und/oder Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung aus einer Vielzahl von Zellstofffasern, zum Beispiel Holzstofffasern und/oder cellulosischen Zellstofffasern, zum Beispiel Trichomen, hergestellt. Neben den Zellstofffasern, können die Faserstrukturen und/oder Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung synthetische Fasern und/oder Fäden umfassen.
In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Hygienepapierprodukt der vorliegenden Erfindung eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage mit einer Oberfläche, die ein 3D-Muster umfasst, wobei das Hygienepapierprodukt eine Komprimierbarkeit von mehr als 12,0 und/oder mehr als 12,2 und/oder mehr als 12,7 und/oder mehr als 13,0 µm/(log-Pa) (46 und/oder mehr als 47 und/oder mehr als 49 und/oder mehr als 50 mil/(log(g/Zoll²))) aufweist, wie gemäß dem Prüfverfahren für Stapelkomprimierbarkeit gemessen, und eine Plattensteifigkeit von weniger als 5,2 und/oder weniger als 5 und/oder weniger als 4,75 und/oder weniger als 4 und/oder weniger als 3,5 und/oder weniger als 3 und/oder weniger als 2,5 N·mm, wie gemäß dem Prüfverfahren für Plattensteifigkeit gemessen.
In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das Hygienepapierprodukt der vorliegenden Erfindung, zum Beispiel ein Waschtuchprodukt, mindestens eine gekreppte, durchluftgetrocknete Faserstrukturlage mit einer Oberfläche, die ein 3D-Muster der vorliegenden Erfindung umfasst, wobei das Hygienepapierprodukt eine Komprimierbarkeit von mehr als 36 und/oder mehr als 38 und/oder mehr als 10,4 und/oder mehr als 10,9 und/oder mehr als 12,0 und/oder mehr als 12,2 und/oder mehr als 12,7 und/oder mehr als 13 µm/(log-Pa) (40 und/oder mehr als 42 und/oder und/oder mehr als 46 und/oder mehr als 47 und/oder mehr als 49 und/oder mehr als 50 mil/(log(g/Zoll²))) aufweist, wie gemäß dem Prüfverfahren für Stapelkomprimierbarkeit gemessen, und eine Plattensteifigkeit von weniger als 5,2 und/ oder weniger als 5 und/oder weniger als 4,75 und /oder weniger als 4 und/oder weniger als 3,5 und/oder weniger als 3 und/oder weniger als 2,5 N·mm aufweist, wie gemäß dem Prüfverfahren für Plattensteifigkeit gemessen.
In einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung ist das Hygienepapierprodukt ein mehrlagiges, zum Beispiel zweilagiges, Hygienepapierprodukt, zum Beispiel ein Toilettenpapierprodukt, das eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage mit einer Oberfläche umfasst, die das 3D-Muster der vorliegenden Erfindung umfasst, wobei das Hygienepapierprodukt eine Komprimierbarkeit von mehr als 9,4 und/oder mehr als 9,9 und/oder mehr als 10,4 und/oder mehr als 10,9 und/oder 12,0 und/oder mehr als 12,2 und/oder mehr als 12,7 und/oder mehr als 13 µm/(log-Pa) (36 und/oder mehr als 38 und/oder mehr als 40 und/oder mehr als 42 und/oder
mehr als 46 und/oder mehr als 47 und/oder mehr als 49 und/oder mehr als 50 mil/(log(g/Zoll²))) aufweist, wie gemäß dem Prüfverfahren für Stapelkomprimierbarkeit gemessen, und eine Plattensteifigkeit von weniger als 5,2 und/oder weniger als 5 und/oder weniger als 4,75 und /oder weniger als 4 und/oder weniger als 3,5 und/oder weniger als 3 und/oder weniger als 2,5 N·mm aufweist, wie gemäß dem Prüfverfahren für Plattensteifigkeit gemessen.
In noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung ist das Hygienetuchprodukt ein mehrlagiges, beispielsweise zweilagiges, Hygienetuchprodukt, beispielsweise ein Toilettenpapierprodukt, das eine durch Durchlufttrocknung gemusterte Faserstrukturlage mit einer Oberfläche umfasst, die ein 3D-Muster der vorliegenden Erfindung umfasst, wobei das Hygienetuchprodukt eine Komprimierbarkeit von mehr als 9,4 und/oder mehr als 9,9 und/oder mehr als 10,4 und/oder mehr als 10,9 und/oder mehr als 12,0 und/oder mehr als 12,2 und/oder mehr als 12,7 und/oder mehr als 13 µm/(log-Pa) (36 und/oder mehr als 38 und/oder mehr als 40 und/oder mehr als 42 und/oder mehr als 46 und/oder mehr als 47 und/oder mehr als 49 und/oder mehr als 50 mil/(log(g/Zoll²))) aufweist, gemessen gemäß dem Stapelkomprimierbarkeitstestverfahren, und eine Plattensteifigkeit von weniger als 5,2 und/oder weniger als 5 und/oder weniger als 4,75 und/oder weniger als 4 und/oder weniger als 3,5 und/oder weniger als 3 und/oder weniger als 2,5 N·mm aufweist, gemessen gemäß dem Plattensteifigkeitstestverfahren.
In noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung ist das Hygienetuchprodukt der vorliegenden Erfindung ein mehrlagiges Hygienetuchprodukt, das mindestens eine durch Durchlufttrocknung 3D-gemusterte Faserstrukturlage mit einer Oberfläche umfasst, die ein 3D-Musters der vorliegenden Erfindung umfasst, wobei das Hygienepapierprodukt eine Komprimierbarkeit von mehr als 9,4 und/oder mehr als 9,9 und/oder mehr als 10,4 und/oder mehr als 12,0 µm/(log-Pa) (36 und/oder mehr als 38 und/oder mehr als 40 und/oder mehr als 46 mil/(log(g/Zoll²))) aufweist, wie nach dem Prüfverfahren für Stapelkomprimierbarkeit gemessen, und eine Plattensteifigkeit von weniger als 5 und/oder weniger als 4,75 und/oder weniger als 4 und/oder weniger als 3,5 und/oder weniger als 3 und/oder weniger als 2,5 N·mm aufweist, gemessen nach dem Prüfverfahren für Plattensteifigkeit.
In einem noch anderen Ausführungsbeispiel ist das Hygienepapierprodukt der vorliegenden Erfindung ein mehrlagiges Hygienepapierprodukt, das mindestens eine gekreppte, durchluftgetrocknete Faserstrukturlage mit einer Oberfläche umfasst, die ein 3D-Muster der vorliegenden Erfindung umfasst, wobei das Hygienetuchprodukt eine Komprimierbarkeit von mehr als 9,4 und/oder von mehr als 9,9 und/oder mehr als 10,4 und/oder mehr als 12,0 µm/(log-Pa) (36 und/oder mehr als 38 und/oder mehr als 40 und/oder mehr als 46 mil/(log(g/Zoll²))) aufweist, wie gemäß dem Prüfverfahren für Stapelkomprimierbarkeit gemessen, und eine Plattensteifigkeit von weniger als 8,3 und/oder weniger als 7 und/oder weniger als 5 und/oder weniger als 4,75 und /oder weniger als 4 und/oder weniger als 3,5 und/oder weniger als 3 und/oder weniger als 2,5 N·mm aufweist, wie gemäß dem Prüfverfahren für Plattensteifigkeit gemessen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, weist das Hygienepapierprodukt zusätzlich zur oben beschriebenen Komprimierbarkeit auch einen Gleit-Haft-Reibungskoeffizienten von weniger als 725 und/oder weniger als 700 und/oder weniger als 625 und/oder weniger als 620 und/oder weniger als 500 und/oder weniger als 340 und/oder weniger als 314 und/oder weniger als 312 und/oder weniger als 300 und/ oder weniger als 290 und/oder weniger als 280 und/oder weniger als 275 und/oder weniger als 260 (COF*10000), wie gemäß dem Prüfverfahren für Gleit-Haft-Reibungskoeffizienten gemessen, auf.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein mehrlagiges Toilettenpapierprodukt, zum Beispiel ein Waschtuchprodukt, das eine Summe der Trockenzugfestigkeit MD und CD von weniger als 4 N/cm (1000 g/Zoll) aufweist, mindestens eine 3D-gemusterte, gekreppte, durchluftgetrocknete Faserstrukturlage der vorliegenden Erfindung, wobei das Hygienepapierprodukt eine Komprimierbarkeit von mehr als 9,4 und/oder mehr als 9,9 und/oder mehr als 10,4 und/oder mehr als 10,9 und/oder mehr als 12,0 und/oder mehr als 12,2 und/oder mehr als 12,7 und/oder mehr als 13 µm/(log-Pa) (36 und/oder mehr als 38 und/oder mehr als 40 und/oder mehr als 42 und/oder mehr als 46 und/oder mehr als 47 und/oder mehr als 49 und/oder mehr als 50 mil/(log(g/Zoll²))) aufweist, wie gemäß dem Prüfverfahren für Stapelkomprimierbarkeit gemessen.
Die Faserstrukturen und/oder Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können gekreppt oder nicht gekreppt sein.
Die Faserstrukturen und/oder Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können nassgelegt oder luftgelegt sein.
Die Faserstrukturen und/oder Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können geprägt sein.
Die Faserstrukturen und/oder Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können einen Oberflächenweichmacher umfassen oder keinen Oberflächenweichmacher umfassen. In einem Beispiel ist das Hygienepapierprodukt ein Hygienetuchprodukt ohne Lotion.
Die Faserstrukturen und/oder Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können Trichomfasern umfassen oder keine Trichomfasern umfassen.
Die Faserstrukturen und/oder Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können die Komprimierbarkeitswerte allein oder in Kombination mit den Plattensteifigkeitswerten mit oder ohne die Hilfe der Oberflächenweichmacher aufweisen. Anders ausgedrückt, die Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können die oben beschriebenen Komprimierbarkeitswerte allein oder in Kombination mit den Plattensteifigkeitswerten aufweisen, wenn die Oberflächenweichmacher nicht auf und/oder in den Hygienepapierprodukten vorhanden sind, oder anders ausgedrückt, das Hygienepapierprodukt ist frei von Oberflächenweichmachern. Das heißt nicht, dass die Hygienepapierprodukte selbst keine Oberflächenweichmacher enthalten können. Es bedeutet einfach nur, dass, wenn das Hygienepapierprodukt ohne den Zusatz von Oberflächenweichmachern hergestellt wird, das Hygienepapierprodukt die Komprimierbarkeits- und Plattensteifigkeitswerte der vorliegenden Erfindung aufweist. Der Zusatz eines Oberflächenweichmachers zu einem solchen Hygienepapierprodukt innerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung (ohne die Notwendigkeit eines Oberflächenweichmachers oder anderer Chemie) kann die Komprimierbarkeit und/oder Plattensteifigkeit des Hygienepapierprodukts zu einem gewissen Maße verbessern. Hygienepapierprodukte, die den Zusatz von Oberflächenweichmachern auf und/oder in ihnen benötigen, um in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung zu fallen, in anderen Worten, um die Komprimierbarkeits- und Plattensteifigkeitswerte der vorliegenden Erfindung zu erzielen, fallen außerhalb des Anwendungsbereiches der vorliegenden Erfindung.
Gemusterte Formpresselemente
Die Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung und/oder in den Hygienepapierprodukten der vorliegenden Erfindung verwendete 3D-gemusterte Faserstrukturlagen werden auf gemusterten Formpresselementen gebildet, die die Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung erzielen. In einem Beispiel umfasst das Formpresselement ein nicht-zufälliges Wiederholungsmuster. In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst das gemusterte Formpresselement ein harziges Muster.
Ein „Verstärkungselement“ kann ein wünschenswertes (aber nicht notwendiges) Element in manchen Ausführungsbeispielen des Formpresselements sein, das hauptsächlich der Bereitstellung oder Unterstützung der Integrität, Stabilität, und Haltbarkeit des Formpresselements, das beispielsweise harziges Material umfasst, dient. Das Verstärkungselement kann fluiddurchlässig oder teilweise fluiddurchlässig sein, kann verschiedene Ausführungsformen und Webmuster aufweisen, und kann verschiedene Materialien umfassen, zum Beispiel eine Vielzahl von verflochtenen Garnen (einschließlich jacquardartig und ähnlich gewebte Muster), einen Filz, einen Kunststoff, oder ein geeignetes synthetisches Material, oder eine Kombination davon.
Wie in 3A–3C gezeigt, umfasst ein nicht einschränkendes Beispiel für ein zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignetes, gemustertes Formpresselement 20 ein Durchlufttrocknungsband 22. Das Durchlufttrocknungsband 22 umfasst mehrere semi-kontinuierliche Höcker 24, die von semi-kontinuierlichen Liniensegmenten aus Harz 26 gebildet werden und in einem nicht-zufälligen Wiederholungsmuster angeordnet sind, beispielsweise einem im Wesentlichen in Maschinenquerrichtung verlaufendem Wiederholungsmuster aus semi-kontinuierlichen Liniensegmenten 26, die von einem Stützgewebe gestützt werden, das Fäden 27 umfasst. In diesem Fall sind die semi-kontinuierlichen Liniensegmente 26 krummlinig, zum Beispiel sinusförmig. Die semi-kontinuierlichen Höcker 24 sind von benachbarten semi-kontinuierlichen Höckern 24 durch semi-kontinuierliche Kissen 28 beabstandet, welche Ablenkkanäle darstellen, in die Abschnitte einer Faserstrukturlage, die auf dem Durchlufttrocknungsband 22 von 3A–3C hergestellt wird, hinein verformt werden. Wie in 4A–4D dargestellt, umfasst ein Hygienepapierprodukt 29, das sich aus der Herstellung auf dem Durchlufttrocknungsband 22 von 3A–3C ergibt, semi-kontinuierliche Kissenbereiche 30, die durch die semi-kontinuierlichen Kissen 28 des Bandes zum Durchlufttrocknen 22 von 3A–3C vermittelt wurden. Das Hygienepapierprodukt 29 umfasst ferner semi-kontinuierliche Höckerbereiche 32, die durch die semi-kontinuierlichen Höcker 24 des Bandes zum Durchlufttrocknen 22 von 3A–3C vermittelt wurden. Die semi-kontinuierlichen Kissenbereiche 30 und die semi-kontinuierlichen Höckerbereiche 32 können unterschiedliche Dichten aufweisen, zum Beispiel können eine oder mehrere der semi-kontinuierlichen Höckerbereiche 32 eine Dichte aufweisen, die größer ist als die Dichte der semi-kontinuierlichen Kissenbereiche 30.
Ohne zu beabsichtigen an diese Theorie gebunden zu sein, ist Verkürzen (Trocken- und Nasskreppen, Stoffkreppen, Schnellübertragung usw.) ein fester Bestandteil bei der Herstellung von Faserstrukturen und/oder Hygienepapierprodukte und trägt dazu bei, die gewünschte Ausgewogenheit zwischen Festigkeit, Dehnbarkeit, Weichheit, Absorptionsfähigkeit usw. herzustellen. Im Papierherstellungsverfahren verwendete Auflage-, Transport- und Formpresselemente für Faserstrukturen, wie beispielsweise Walzen, Siebe, Filze, Gewebe, Bänder usw. sind mannigfaltig entwickelt worden, um mit dem Verkürzungsprozess zusammenzuwirken, um die Eigenschaften der Faserstruktur und/oder des Hygienepapierprodukts noch weiter zu beeinflussen. In der Vergangenheit wurde angenommen dass es vorteilhaft ist, vorherrschend in Querrichtung (CD) verlaufende Höckermuster zu vermeiden, die durch Krafteinwirkungen bei Verkürzungsprozessen Schwingungen in Maschinenlaufrichtung verursachen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass das Formpresselement aus 3A–3C ein gemustertes Formpresselement bereitstellt, das vorherrschend in Querrichtung (CD) verlaufende semi-kontinuierliche Höcker aufweist, die eine bessere Beeinflussung der Ausformung und Dehnung der Faserstruktur zulassen, während die in der Vergangenheit erwarteten, negativen Auswirkungen überwunden werden.

Tabelle 1 unten zeigt zwei bekannte 3D-gemusterte Faserstrukturlagen, welche eine Oberfläche aufweisen, die ein 3D-Muster umfasst, das mindestens ein Linienelement und ein erfindungsgemäßes Beispiel, hierin Beispiel 1, umfasst.

Eigenschaft	US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2013 0143001	Cottonelle^® Clean Care	Erfindung (Beispiel 1 unten)
Linienelementorientierung	MD	MD	Im Wesentlichen CD
Amplitude	190 mil	750 mil	34 mil
Wellenlänge	2000 mil	4500 mil	493 mil
Frequenz	1,985	0,944	8,05

Nicht einschränkende Ausführungsbeispiele für die Herstellung von Hygienepapierprodukten
Die Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können mit einem beliebigen geeigneten Papierherstellungsverfahren hergestellt werden, vorausgesetzt, dass ein Formpresselement der vorliegenden Erfindung für die Herstellung des Hygienepapierprodukts oder mindestens einer Faserstrukturlage des Hygienepapierprodukts verwendet wird und das Hygienepapierprodukt die Komprimierbarkeits- und Plattensteifigkeitswerte der vorliegenden Erfindung aufweist. Das Verfahren kann ein Hygienepapierproduktherstellungsverfahren sein, das einen walzenförmigen Trockner, wie beispielsweise einen Yankee (ein Yankee-Verfahren), verwendet, oder es kann ein Verfahren ohne einen Yankee sein, wie es verwendet wird, um eine Faserstruktur und/oder ein Hygienepapierprodukt herzustellen, die/das eine im Wesentlichen gleichmäßige Dichte aufweist und/oder ungekreppt ist. Alternativ dazu können die Faserstrukturen und/oder Hygienepapierprodukte mit einem Luftlegeverfahren und/oder Schmelzblasverfahren und/oder Spinnvliesverfahren und Kombinationen davon hergestellt werden, vorausgesetzt, dass die Faserstrukturen und/oder Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung dadurch hergestellt werden.
Wie in 5 dargestellt, umfasst ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens und eine als 36 repräsentierte Ausrüstung für die Herstellung von erfindungsgemäßen Hygienepapierprodukten das Zuführen einer wässrigen Faserdispersion (ein Fasereintrag oder Faserbrei) an einen Stoffauflauf 38, der beliebig ausgestaltet sein kann. Vom Stoffauflauf 38 wird die wässrige Faserdispersion an ein erstes poröses Element 40 geliefert, welches gewöhnlich ein Fourdrinier-Sieb ist, um eine embryonische Faserstruktur 42 zu erzeugen.
Das erste poröse Element 40 kann von einer Brustwalze 44 und einer Vielzahl von Umkehrwalzen 46, von welchen zwei dargestellt sind, getragen werden. Das erste poröse Element 40 kann durch ein Antriebsmittel, nicht dargestellt, in die durch den Richtungspfeil 48 angedeutete Richtung angetrieben werden. Gewöhnlich mit Faserstrukturherstellungsmaschinen und dem ersten porösen Element 40 verbundene, aber nicht dargestellte, optionale Hilfseinheiten und/oder -vorrichtungen beinhalten Streichleisten, Foils, Saugkästen, Spannwalzen, Stützwalzen, Siebreinigungsduschen und dergleichen.
Nachdem die wässrige Faserdispersion auf das erste poröse Element 40 aufgebracht wurde, wird die embryonische Faserstruktur 42 gebildet, typischerweise durch das Entfernen einen Teils des wässrigen Dispergiermittels durch dem Fachmann wohl bekannte Methoden. Saugkästen, Streichleisten, Foils, und dergleichen sind bei der Wasserentfernung nützlich. Die embryonische Faserstruktur 42 kann mit dem porösen Element 40 um die Umkehrwalze 46 herumlaufen und wird mit einem gemusterten Formpresselement 20, wie beispielsweise einem 3D-gemusterten Durchlufttrocknungsband in Kontakt gebracht. Während des Kontakts mit dem gemusterten Formpresselement 20 wird die embryonische Faserbahn 42 verformt, umgeordnet und/oder weiter entwässert. Dies kann durch Anwenden von Differenzgeschwindigkeiten und/oder -drücken erzielt werden.
Das gemusterte Formpresselement 20 kann in der Form eines Endlosbandes vorliegen. In dieser vereinfachten Darstellung läuft das gemusterte Formpresselement 20 um gemusterte Formpresselementumlenkrollen 52 und die Druckwalze 54 herum und kann in der durch den Richtungspfeil 56 angegebenen Richtung laufen. Mit dem gemusterten Formpresselement 20 können verschiedene Stützwalzen, andere Umkehrwalzen, Reinigungseinrichtungen, Antriebsmittel und dergleichen verwendet werden, die Fachleuten gut bekannt sind und die in Faserstrukturherstellungsvorrichtungen gebräuchlich sind, sie sind jedoch nicht dargestellt.
Nachdem die embryonische Faserstruktur 42 mit dem gemusterten Formpresselement 20 in Kontakt gebracht wurde, werden Fasern innerhalb der embryonischen Faserstruktur 42 in Kissen („Ablenkkanäle“) hinein verformt, die in dem gemusterten Formpresselement 20 vorhanden sind. In einem Beispiel dieses Verfahrensschritts gibt es im Wesentlichen keine Wasserentfernung aus der embryonischen Faserstruktur 42 durch die Ablenkkanäle, nachdem die embryonische Faserstruktur 42 mit dem gemusterten Formpresselement 20 in Kontakt gebracht wurde, jedoch vor dem Verformen der Fasern in die Ablenkkanäle. Eine weitere Wasserentfernung aus der embryonischen Faserstruktur 42 kann bei und/oder nach dem Verformen der Fasern in die Ablenkkanäle erfolgen. Die Wasserentfernung aus der embryonischen Faserstruktur 42 kann fortgesetzt werden, bis die Konsistenz der embryonischen Faserstruktur 42, die mit dem gemusterten Formpresselement 20 in Kontakt ist, auf etwa 25 % bis etwa 35 % erhöht wurde. Bei Erreichen dieser Konsistenz der embryonischen Faserstruktur 42 kann die embryonische Faserstruktur 42 als intermediäre Faserstruktur 58 bezeichnet werden. Während des Verfahrens des Bildens der embryonischen Faserstruktur 42 kann genug Wasser, beispielsweise durch ein nicht-kompressives Verfahren, aus der embryonischen Faserstruktur 42 entfernt werden, bevor sie mit dem gemusterten Formpresselement 20 in Kontakt gebracht wird, sodass die Konsistenz der embryonischen Faserstruktur 42 von ungefähr 10 % bis ungefähr 30 % betragen kann.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, nehmen die Anmelder an, dass die Verformung der Fasern in der embryonischen Faserstruktur und die Wasserentfernung aus der embryonischen Faserstruktur im Wesentlichen gleichzeitig beginnen. Es sind jedoch Ausführungsformen vorstellbar, in denen die Verformung und die Wasserentfernung sequenzielle Vorgänge sind. Unter dem Einfluss des beaufschlagten Differenzfluiddrucks, zum Beispiel, können die Fasern mit einer zugehörigen Umordnung der Fasern in den Ablenkkanal hinein verformt werden. Die Wasserentfernung kann bei einer weiteren Umordnung von Fasern erfolgen. Die Verformung der Fasern und der embryonischen Faserstruktur kann einen erkennbaren Anstieg in der Oberfläche der embryonischen Faserstruktur nach sich ziehen. Ferner kann die Umordnung von Fasern scheinbar eine Umordnung in den Freiräumen oder Kapillaren zwischen und/oder inmitten der Fasern hervorrufen.
Es wird angenommen, dass die Umordnung der Fasern auf eine oder zwei Arten geschieht, abhängig von einer Reihe von Faktoren, wie zum Beispiel der Faserlänge. Lediglich die freien Enden längerer Fasern können in den Freiraum, der vom Ablenkkanal definiert wird, gebogen sein, während die entgegengesetzten Enden im Bereich der Erhebungen zurückgehalten werden. Andererseits können kürzere Fasern tatsächlich vom Bereich der Erhebungen in den Ablenkkanal transportiert werden (die Fasern in den Ablenkkanälen werden auch relativ zueinander umgeordnet). Natürlich können beide Arten der Umordnung gleichzeitig auftreten.
Wie erwähnt, erfolgt die Wasserentfernung sowohl während als auch nach der Verformung; diese Wasserentfernung kann zu einer Abnahme der Fasermobilität in der embryonischen Faserstruktur führen. Diese Abnahme der Fasermobilität kann tendenziell die Fasern an Ort und Stelle fixieren und/oder immobilisieren, nachdem sie verformt und umgeordnet wurden. Natürlich dient das Trocknen der Bahn in einem späteren Schritt in dem Verfahren dieser Erfindung dazu, die Fasern fester an Ort und Stelle zu fixieren und/oder zu immobilisieren.
Jedes praktische Mittel, das im Stand der Technik der Papierherstellung bekannt ist, kann zum Trocknen der intermediären Faserstruktur 58 verwendet werden. Beispiele solcher geeigneten Trocknungsverfahren schließen das Aussetzen der intermediären Faserstruktur 58 gegenüber herkömmlichen und/oder Durchlufttrocknern und/oder Yankee-Trockner ein.
In einem Beispiel eines Trocknungsverfahrens läuft die intermediäre Faserstruktur 58, die mit dem gemusterten Formpresselement 20 in Kontakt ist, um die Umkehrwalze 52 und läuft in der durch den Richtungspfeil 56 angegebenen Richtung. Die intermediäre Faserstruktur 58 kann zunächst durch einen optionalen Vortrockner 60 laufen. Dieser Vortrockner 60 kann ein herkömmlicher, Fachleuten gut bekannter Durchlufttrockner (Heißlufttrockner) sein. Wahlweise kann der Vortrockner 60 eine so genannte Kapillarentwässerungsvorrichtung sein. In einer solchen Vorrichtung läuft die intermediäre Faserstruktur 58 über einen Sektor eines Zylinders, der Poren mit bevorzugter Kapillargröße in seiner Zylinderporenabdeckung aufweist. Wahlweise kann der Vortrockner 60 eine Kombination einer Kapillarentwässerungsvorrichtung und eines Durchlufttrockners sein. Die im Vortrockner 60 entfernte Wassermenge kann so gesteuert werden, dass eine vorgetrocknete Faserstruktur 62, die den Vortrockner 60 verlässt, eine Konsistenz von etwa 30 % bis etwa 98 % aufweist. Die vorgetrocknete Faserstruktur 62, die noch in Kontakt mit dem gemusterten Formpresselement 20 sein kann, kann auf ihrem Weg zu einer Druckwalze 54 um eine andere Umkehrwalze 52 des gemusterten Formpresselements laufen. Wenn die vorgetrocknete Faserstruktur 62 durch den zwischen der Druckwalze 54 und einer Oberfläche eines Yankee-Trockners 64 gebildeten Walzenspalt läuft, wird das Muster, das von der oberen Oberfläche 66 des gemusterten Formpresselements 20 gebildet wird, in die vorgetrocknete Faserstruktur 62 eingedrückt, um eine 3D-gemusterte Faserstruktur 68 zu bilden. Die geprägte Faserstruktur 68 kann dann an die Oberfläche des Yankee-Trockners 64 angehaftet werden, wo sie auf eine Konsistenz von mindestens etwa 95 % getrocknet werden kann.
Die 3D-gemusterte Faserstruktur 68 kann dann durch Kreppen der 3D-gemusterten Faserstruktur 68 mit einer Kreppklinge 70 verkürzt werden, um die 3D-gemusterte Faserstruktur 68 von der Oberfläche des Yankee-Trockners 64 zu entfernen, wodurch eine gekreppte Faserstruktur 72 gemäß der vorliegenden Erfindung entsteht. Wie hier verwendet, bezieht sich Verkürzung auf die Reduzierung der Länge einer trockenen Faserstruktur (mit einer Konsistenz von mindestens etwa 90 % und/oder mindestens etwa 95 %), die auftritt, wenn Energie so an die trockene Faserstruktur angelegt wird, dass die Länge der Faserstruktur reduziert wird und die Fasern in der Faserstruktur mit einem einhergehenden Aufbrechen von Faser-Faser-Bindungen umgeordnet werden. Ein Verkürzen kann auf mehrere, wohl bekannte Arten erfolgen. Ein übliches Verfahren des Verkürzens ist Kreppen. Die gekreppte 3D-gemusterte Faserstruktur 72 kann Nachverarbeitungsschritten unterzogen werden, wie Kalandrieren Büschelerzeugungsvorgängen und/oder Prägen und/oder Umwandeln.
Ein anderes Ausführungsbeispiel eines geeigneten Papierherstellungsverfahrens zum Herstellen der Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung ist in 6 dargestellt. 6 stellt ein Durchlufttrocknungsverfahren ohne Kreppen dar. In diesem Ausführungsbeispiel, bringt ein mehrschichtiger Stoffauflauf 74 eine wässrige Suspension von Fasern für die Papierherstellung zwischen den Formungssieben 76 und 78 auf, um eine embryonische Faserstruktur 80 zu bilden. Die embryonische Faserstruktur 80 wird mithilfe von mindestens einem Saugkasten 84 auf ein sich langsamer bewegendes Übertragungsgewebe 82 übertragen. Die Menge an für die Übertragung der Faserstruktur verwendetem Vakuum kann von etwa 10 bis etwa 51 Kilopascal (etwa 3 bis etwa 15 Zoll Quecksilber (76 bis etwa 381 Millimeter Quecksilber)) betragen. Der Saugkasten 84 (negativer Druck) kann durch die Verwendung von positivem Druck von der entgegengesetzten Seite der embryonischen Faserstruktur 80 ergänzt oder ersetzt werden, um die embryonische Faserstruktur 80 auf den nächsten Stoff zu blasen, zusätzlich dazu oder als Ersatz dafür, dass sie mittels Vakuum auf den nächsten Stoff gesaugt wird. Außerdem kann eine Vakuumwalze oder können Vakuumwalzen verwendet werden, um den/die Saugkasten/Saugkästen 84 zu ersetzen. Wie ebenfalls aus der 6 ersichtlich ist, wird das Bilden von Drähten, Bändern und/oder Geweben von einer Vielzahl von Rollen unterstützt, wie einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet bekannt ist.
Die embryonische Faserstruktur 80 wird dann auf ein gemustertes Formpresselement 20 der vorliegenden Erfindung übertragen, wie beispielsweise eine Durchlufttrocknungsgewebe, und über die Durchlufttrockner 86 und 88 geführt, um die embryonische Faserstruktur 80 zu trocknen und eine 3D-gemusterte Faserstruktur 90 zu bilden. Während die gemusterte Faserstruktur 90 von dem Formpresselement 20 getragen wird, wird die 3D-gemusterte Faserstruktur schließlich auf eine Konsistenz von etwa 94 % oder mehr getrocknet. Nach dem Trocknen wird die 3D-gemusterte Faserstruktur 90 von dem gemusterten Formpresselement 20 auf das Gewebe 92 übertragen und danach kurz zwischen den Geweben 92 und 94 angeordnet. Die getrocknete 3D-gemusterte Faserstruktur 90 verbleibt mit Stoff 94, bis es auf die Rolle 96 (Hauptwalze) als fertige Faserstruktur aufgewickelt wird. Danach kann die 3D-gemusterte Faserstruktur 90 abgewickelt, kalandriert und in beliebiger geeigneter Weise in die Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung umgewandelt werden, wie beispielsweise eine Rolle Toilettenpapier.
Ein noch anderes Ausführungsbeispiel eines geeigneten Papierherstellungsverfahrens zum Herstellen der Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung ist in 7 dargestellt. 7 veranschaulicht eine Papiermaschine 98 mit einem herkömmlichen Doppeldrahtformungsbereich 100, einem Filzlaufbereich 102, einem Schuhpressabschnitt 104, einem Formpresselementbereich 106, in diesem Fall ein Kreppstoffabschnitt, und einem Yankee-Trocknerbereich 108, die zum Ausüben der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Der Formungsbereich 100 beinhaltet ein Paar Formungsstoffe 110 und 112, die von einer Vielzahl von Walzen 114 getragen werden, und eine Formwalze 116. Ein Stoffauflauf 118 liefert zwischen der Formwalze 116 und der Walze 114 und den Stoffen 110 und 112 einen Eintrag für die Papierherstellung an einen Walzenspalt 120. Der Eintrag bildet eine embryonische Faserstruktur 122, welche auf den Stoffen 110 und 112 mithilfe von Vakuum, zum Beispiel durch einen Saugkasten 124, entwässert wird.
Die embryonische Faserstruktur 122 wird zu einem Papierherstellungsfilz 126 vorgerückt, welcher durch die Vielzahl von Walzen 114 getragen wird, und der Filz 126 ist in Kontakt mit der Schuhpresswalze 128. Die embryonische Faserstruktur 122 hat während der Übertragung auf den Filz 126 eine niedrige Konsistenz. Die Übertragung kann durch Unterdruck unterstützt werden; wie beispielsweise auf Wunsch durch eine Vakuumwalze oder -sauger oder einen Vakuumschuh, wie im Stand der Technik bekannt. Wenn die embryonische Faserstruktur 122 die Schuhpresswalze 128 erreicht, kann sie beim Eintritt in den Schuhpressewalzenspalt 130 zwischen der Schuhpresswalze 128 und der Übertragungswalze 132 eine Konsistenz von 10–25 % aufweisen. Die Übertragungswalze 132 kann auf Wunsch eine beheizte Walze sein. Anstelle einer Schuhpresswalze 128, kann es auch eine herkömmliche Saugdruckwalze sein. Wenn eine Schuhpresswalze 128 eingesetzt wird, ist es wünschenswert, dass die Walze 114 unmittelbar vor der Schuhpresswalze 128 eine Vakuumwalze ist, die dazu geeignet ist Wasser aus dem Filz 126 zu entfernen, bevor der Filz 126 in den Schuhpresswalzenspalt 130 eindringt, da Wasser vom Eintrag im Walzenspalt 130 in den Filz 126 gedrückt werden wird. In jedem Fall ist die Verwendung einer Vakuumwalze als Walze 114 typischerweise wünschenswert, um sicherzustellen, dass die embryonische Faserstruktur 122 mit dem Filz 126 während dem Richtungswechsel in Kontakt bleibt, wie dem Fachmann aus dem Diagramm ersichtlich ist.
Die embryonische Faserstruktur 122 wird auf dem Filz 126 in dem Schuhpresswalzenspalt 130 mit der Unterstützung des Druckschuhs 134 nassgepresst. Somit wird die embryonische Faserstruktur 122 im Schuhpresswalzenspalt 130 verdichtend entwässert, typischerweise durch Erhöhen der Konsistenz bei 15 oder mehr Punkten in diesem Stadium des Verfahrens. Die am Schuhpresswalzenspalt 130 gezeigte Konfiguration wird allgemein als Schuhpresse bezeichnet; im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung wird die Übertragungswalze 132 als ein Übertragungszylinder betrieben, der dahingehend betrieben wird, eine embryonische Faserstruktur 122 bei hoher Geschwindigkeit, in der Regel 305 m/min bis 1829 m/min (1000 Fuß/Minute (fpm) bis 6000 fpm)) zu dem Formpresselementbereich 106 der vorliegenden Erfindung, beispielsweise einem Durchlufttrocknungsstoffbereich, der in diesem Verfahren auch als Stoffkreppbereich bezeichnet wird, zu befördern.
Die Übertragungswalze 132 weist eine glatte Walzenoberfläche 136 auf, an die nach Bedarf Haft- und/oder Trennmittel geliefert werden können. Die embryonische Faserstruktur 122 wird an die Übertragungswalzenoberfläche 136 gehaftet, die sich mit hoher Winkelgeschwindigkeit dreht, während die embryonische Faserstruktur 122 weiter in die durch die Pfeile 138 angezeigte Maschinenlaufrichtung vorrückt. Auf der Übertragungswalze 132 weist die embryonische Faserstruktur 122 eine im Allgemeinen regellose Faserverteilung auf.
Die embryonische Faserstruktur 122 tritt in den Schuhpresswalzenspalt 130 typischerweise mit einer Konsistenz von 10–25 % ein und wird bis zum Zeitpunkt der Übertragung auf das erfindungsgemäße Formpresselement 140, welches in diesem Fall ein Kreppstoff ist (wie im Diagramm dargestellt), auf eine Konsistenz von etwa 25 bis etwa 70 % entwässert und getrocknet.
Das Formpresselement 140 wird von einer Vielzahl von Walzen 114 und einer Pressspaltenwalze 142 getragen und bildet einen Formpresselementwalzenspalt 144, zum Beispiel einen Kreppstoffwalzenspalt, mit der Übertragungswalze 132, wie dargestellt.
Das Formpresselement 140 definiert einen Kreppwalzenspalt über eine Distanz, in der das Formpresselement 140 dazu ausgelegt ist, mit der Übertragungswalze 132 in Kontakt zu kommen; das heißt, einen erheblichen Druck auf die embryonische Faserstruktur 122 gegen die Übertragungswalze 132 ausübt. Zu diesem Zweck kann die Gegendruckpressspaltwalze (oder Krepppressspaltwalze) 142 mit einer weichen, deformierbaren Oberfläche ausgestattet sein, wodurch die Länge des Kreppwalzenspalts erhöht wird und der Kreppwinkel zwischen dem Formpresselement 140 und der embryonischen Faserstruktur 122 und der Kontaktstelle erhöht wird, oder die Schuhpresswalze kann als Pressspaltwalze 142 benutzt werden, um die effektive Kontaktfläche mit der embryonischen Faserstruktur 122 am wirkungsstarken Formpresselementwalzenspalt 144 zu erhöhen, wo die embryonische Faserstruktur 122 auf das Formpresselement 140 übertragen und in Maschinenlaufrichtung 138 vorgerückt wird. Durch die Verwendung einer anderen Vorrichtung am Formpresselementwalzenspalt 144, ist es möglich den Stoffkreppwinkel oder den Abnahmewinkel vom Formpresselementwalzenspalt 144 anzupassen. Folglich ist es möglich, die Art und den Umfang der Umverteilung der Fasern, Delaminierung/Ablösen, was am Formpresselementwalzenspalt 144 auftreten kann, zu beeinflussen, indem diese Spaltparameter angepasst werden. In manchen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, die Eigenschaften zwischen den Fasern in der z-Richtung umzustrukturieren, während es in anderen Fällen wünschenswert sein kann, nur die Eigenschaften in der Ebene der Faserstruktur zu beeinflussen. Die Formpresselementwalzenspaltparameter können die Verteilung von Fasern in der Faserstruktur in unterschiedlichen Richtungen beeinflussen, einschließlich Veränderungen in z-Richtung, sowie auch in Maschinenlaufrichtung und Querrichtung. In jedem Fall hat die Übertragung von der Übertragungswalze auf das Formpresselement eine große Auswirkung dadurch, dass sich das Gewebe langsamer bewegt als die Faserstruktur und eine erhebliche Veränderung in der Geschwindigkeit auftritt. Typischerweise wird die Faserstruktur während der Übertragung von der Übertragungswalze auf das Formpresselement in einem Bereich von 10–60 % gekreppt oder auch mehr.
Der Formpresselementwalzenspalt 144 erstreckt sich allgemein über einen Formpresselementwalzenspaltbereich in einem Bereich von 3,18 mm bis etwa 51 mm, in der Regel 13 mm bis 51 mm (etwa 1/8 Zoll bis etwa 2 Zoll, in der Regel 1/2 Zoll bis 2 Zoll). Bei einem Formpresselement 140, das beispielsweise Stoff kreppt, mit 13 CD-Strängen pro Zentimeter (32 CD-Strängen pro Zoll), trifft die Faserstruktur 122 somit auf 4 bis 64 Schussfäden im Formpresselementwalzenspalt 144.
Der Walzenspaltdruck im Formpresselementwalzenspalt 144, das heißt die Beladung zwischen der Walze 142 und der Übertragungswalze 132, beträgt geeigneterweise 35–175 Newton pro linearem Zentimeter (20–100 Pfund pro linearem Zoll (pounds per linear inch (PLI))).
Nachdem die Faserstruktur 122 den Formpresselementwalzenspalt 144 und beispielsweise Stoffkreppen durchlaufen hat, wird eine 3D-gemusterte Faserstruktur 146 weiterhin in MD 138 befördert, wo sie auf den Yankee-Zylinder (Trockner) 148 im Übertragungswalzenspalt 150 nassgepresst wird. Die Übertragung am Walzenspalt 150 findet bei einer Stoffdichte der 3D-gemusterten Faserstruktur 146 von allgemein etwa 25 bis etwa 70 % statt. Bei diesen Stoffdichten ist es schwierig, die 3D-gemusterte Faserstruktur 146 an der Oberfläche des Yankee-Zylinders 152 fest genug anhaften zu lassen, um die 3D-gemusterte Faserstruktur 146 gründlich von Formpresselement 140 zu entfernen. Dieser Aspekt des Verfahrens ist wichtig, insbesondere, wenn es wünschenswert ist, eine Hochgeschwindigkeitstrockenhaube zu verwenden und gleichzeitig Kreppbedingungen hoher Auswirkung beizubehalten.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass herkömmliche Durchlufttrocknungsverfahren (through-air drying (TAD)) keine Hochgeschwindigkeitshauben verwenden, da keine ausreichende Haftung an den Yankee-Trockner erzielt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass die Verwendung bestimmter Klebstoffe mit einer mäßig feuchten Faserstruktur (25–70 % Stoffdichte) dahingehend zusammenwirkt, sie ausreichend am Yankee-Trockner anhaften zu lassen, um einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Systems und Luftaufpralltrocknung durch Hochgeschwindigkeitsstrahlen zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang wird eine wie vorstehend erwähnte Poly(vinylalkohol)/Polyamidklebstoffzusammensetzung nach Bedarf bei 154 aufgetragen.
Die 3D-gemusterte Faserstruktur wird auf dem Yankee-Zylinder 148, bei dem es sich um einen erhitzten Zylinder handelt, und durch Luftaufprallen von Hochgeschwindigkeitsstrahlen in der Yankee-Haube 156 getrocknet. Während sich der Yankee-Zylinder 148 dreht, wird die 3D-gemusterte Faserstruktur 146 mittels einer Kreppklinge 158 vom Yankee-Zylinder 148 gekreppt und auf eine Wickelwalze 160 gewickelt. Das Kreppen des Papiers von einem Yankee-Trockner kann unter Verwendung einer wellenförmigen Kreppklinge erfolgen, wie der im US-Patent Nr. 5,690,788 offenbarten, deren Offenbarung durch Bezugnahme aufgenommen ist. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung der wellenförmigen Kreppklinge bei der Verwendung bei der Herstellung von Papiertuchprodukten mehrere Vorteile mit sich bringt. Im Allgemeinen weisen Papiertuchprodukte, die unter Verwendung einer wellenförmigen Klinge gekreppt wurden, eine größere Stärke (Dicke), erhöhte CD-Dehnung und ein größeres Hohlraumvolumen auf als vergleichbare Papiertuchprodukte, die unter Verwendung herkömmlicher Kreppklingen hergestellt wurden. Jede dieser durch die Verwendung der wellenförmigen Kreppklinge verursachten Veränderungen korreliert tendenziell mit einem verbesserten Weichheitsgefühl des Papiertuchprodukts.
Wenn ein Nasskreppverfahren eingesetzt wird, kann ein Prallströmtrockner, ein Durchlufttrockner, oder eine Vielzahl von Trocknern anstelle des Yankee-Trockners verwendet werden. Prallströmtrockner werden in den folgenden Patenten und Patentanmeldungen offenbart, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hierin aufgenommen werden: US-Patent Nr. 5,865,955 von Ilvespaaet et al. US-Patent Nr. 5,968,590 von Ahonen et al. US-Patent Nr. 6,001,421 von Ahonen et al. US-Patent Nr. 6,119,362 von Sundqvist et al. US-Patentanmeldung lfd.- Nr. 09/733,172, mit dem Titel „Wet Crepe, Impingement-Air Dry Process for Making Absorbent Sheet“, jetzt US-Patent Nr. 6.432.267 . Eine Durchtrocknungseinheit ist im Stand der Technik wohl bekannt und wird in US-Patent Nr. 3,432,936 an Cole et al. beschrieben, das durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird, ebenso wie US-Patent Nr. 5,851,353 , welches eine Hohlzylindertrocknungsanlage offenbart.
In 8 wird eine Papiermaschine 98 zur Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung dargestellt, die der in 7 ähnlich ist. Die Papiermaschine 98 ist eine Dreistoffschlaufenmaschine, die einen Formungsbereich 100 aufweist, der im Allgemeinen im Stand der Technik als Halbmondformer bezeichnet wird. Der Formungsbereich 100 beinhaltet ein von einer Vielzahl von Walzen, wie beispielsweise Walze 114, getragenes Formungssieb 162. Der Formungsbereich 100 beinhaltet ebenfalls eine Formwalze 166, welche den Papierherstellungsfilz 126 so trägt, dass eine embryonische Faserstruktur 122 unmittelbar auf dem Filz 126 gebildet wird. Der Filzlauf 102 erstreckt sich zu einem Schuhpressabschnitt 104, wobei die feuchte embryonische Faserstruktur 122 auf der Übertragungswalze 132 (auch manchmal als Gegenwalze beschrieben) abgelegt wird, wie oben beschrieben. Danach wird die embryonische Faserstruktur 122 in dem Formpresselementwalzenspalt 144 auf das Formpresselement 140, wie beispielsweise ein Kreppstoff, gekreppt, bevor es in einem weiteren Druckwalzenspalt 150 auf den Yankee-Trockner 148 aufgebracht wird. Die Papiermaschine 98 kann in manchen Ausführungsformen eine Vakuumdrehwalze beinhalten; die Dreistoffschlaufenmaschine kann jedoch auf vielfältige Art und Weisen konfiguriert werden, bei denen eine Drehwalze nicht erforderlich ist. Diese Eigenschaft ist insbesondere im Zusammenhang mit dem Umbau einer Papiermaschine wichtig, da die Kosten für die Verlagerung von angeschlossenen Vorrichtungen, d. h. dem Stoffauflauf, den Zellstoff- oder Faserverarbeitungsvorrichtungen und/oder großen und teuren Trockenvorrichtungen, wie beispielsweise dem Yankee-Trockner oder einer Vielzahl von Hohlzylindertrocknern, einen Umbau extrem kostspielig machen würden, es sei denn, die Verbesserungen könnten so konfiguriert werden, dass sie mit der bestehenden Anlage kompatibel sind.
In 9 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines geeigneten Papierherstellungsverfahrens zum Herstellen der Hygienepapierprodukte der vorliegenden Erfindung dargestellt. 9 veranschaulicht eine Papiermaschine 98 für die Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. Die Papiermaschine 98 ist eine Dreistoffschlaufenmaschine, die einen Formungsbereich 100 aufweist, der im Allgemeinen im Stand der Technik als Halbmondformer bezeichnet wird. Der Formungsbereich 100 beinhaltet einen Stoffauflauf 118, der einen Einsatz auf das durch die Vielzahl von Walzen 114 getragene Formungssieb 110 aufbringt. Der Formungsbereich 100 beinhaltet ebenfalls eine Formwalze 166, welche den Papierherstellungsfilz 126 so trägt, dass eine embryonische Faserstruktur 122 unmittelbar auf dem Filz 126 gebildet wird. Der Filzlauf 102 erstreckt sich zu einem Schuhpressabschnitt 104, wobei die feuchte embryonische Faserstruktur 122 auf der Übertragungswalze 132 abgelegt und zeitgleich mit der Übertragung nassgepresst wird. Anschließend wird die embryonische Faserstruktur 122 zum Formpresselementbereich 106 übertragen, indem sie auf das Formpresselement 140 der vorliegenden Erfindung, beispielsweise ein Durchlufttrocknungsband, im Formpresselementwalzenspalt 144, beispielsweise einem Bandkreppwalzenspalt, übertragen und/oder gekreppt wird, bevor sie gegebenenfalls von Saugkasten 168 durch Vakuum angesaugt wird und dann auf dem Yankee-Trockner 148 in einem anderen Presswalzenspalt 150 unter Verwendung eines Kreppklebstoffs abgelagert wird, wie vorstehend aufgeführt. Die Übertragung vom Kreppband zu einem Yankee-Trockner unterscheidet sich von herkömmlichen Übertragungen in einer herkömmlichen Nasspresse (conventional wet press (CWP)) von einem Filz zu einem Yankee. In einem konventionellen Nasspressverfahren beträgt der Druck im Übertragungswalzenspalt schätzungsweise 87,6 kN/Meter (500 PLI), und die unter Druck stehende Kontaktfläche zwischen der Yankee-Oberfläche und der Faserstruktur ist beinahe oder ist 100 %. Die Druckwalze kann eine Saugwalze sein, die eine P&J-Härte von 25–30 aufweisen kann. Andererseits beinhaltet ein Bandkreppverfahren der vorliegenden Erfindung in der Regel die Übertragung zu einem Yankee mit 4–40 % druckbeaufschlagtem Kontaktbereich zwischen der Faserstruktur und der Yankee-Oberfläche bei einem Druck von 43,8–61,3 kN/Meter (250–350 PLI). Im Übertragungswalzenspalt wird keine Saugwirkung angewandt und es wird eine weichere Druckwalze mit einer P&J-Härte von 35–45 verwendet. Die Papierherstellungsmaschine kann in einigen Ausführungsformen eine Saugwalze enthalten; das Dreischlaufensystem kann jedoch auf unterschiedliche Weisen konfiguriert sein, bei denen eine Drehwalze nicht erforderlich ist. Dieses Merkmal ist im Zusammenhang mit dem erneuten Aufbau einer Papiermaschine insofern besonders wichtig, als die Kosten für das Verlagern von zugehöriger Ausrüstung, d. h. Stoffauflauf-, Aufschluss- oder Faserverarbeitungsausrüstung, und/oder für die große und teure Trockenausrüstung, wie dem Yankee-Trockner oder mehreren Zylindertrocknern, einen Neuaufbau unerhört teuer machen würden, es sei denn es könnten Verbesserungen konfiguriert werden, die mit der bestehenden Einrichtung kompatibel sind.
Nicht einschränkende Beispiele für Verfahren zur Herstellung von Hygienetuchprodukten
Beispiel 1 – Durchlufttrocknungsband
Das folgende Ausführungsbeispiel veranschaulicht ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel für eine Herstellung eines Hygienepapierprodukts auf einer Fourdrinier-Sieb-Faserstrukturmaschine (Papierherstellungsmaschine) im Pilotmaßstab, das eine erfindungsgemäße Faserstruktur umfasst.
Ein wässriger Brei aus Eukalyptus-Zellstofffasern (gebleichter Hartholzkraftzellstoff der brasilianischen Firma Fibria) wird mit ungefähr 3 Gew.-% Fasern mit einem herkömmlichen Stoffauflöser hergestellt und anschließend auf die Hartholzfaser-Vorratsbütte übertragen. Der Eukalyptusfaserbrei der Hartholz-Vorratsbütte wird durch eine Vorratsleitung zu einer Hartholz-Gebläsepumpe gepumpt, wo die Konsistenz des Breis von ungefähr 3 Gew.-% Fasern auf ungefähr 0,15 Gew.-% Fasern reduziert wird. Der 0,15 %ige Eukalyptusfaserbrei wird dann in die obere und untere Kammer eines mehrschichtigen Dreikammer-Stoffauflaufs einer Fourdrinier-Sieb-Nasslegungspapierherstellungsvorrichtung gepumpt und gleichmäßig verteilt.
Außerdem wird mithilfe eines herkömmlichen Stoffauflösers ein wässriger Brei aus NSK-Zellstofffasern (Northern Softwood Kraft) mit ungefähr 3 Gew.-% Faser hergestellt und anschließend auf die Weichholzfaser-Vorratsbütte übertragen. Der NSK-Faserbrei der Nadelholz-Vorratsbütte wird durch eine Vorratsleitung gepumpt, um auf einen CSF-Wert (Canadian Standard Freeness) von ungefähr 630 raffiniert zu werden. Der raffinierte NSK-Faserbrei wird dann zur NSK-Gebläsepumpe geleitet, wo die Konsistenz des NSK-Breis von ungefähr 3 Gew.-% Faser auf ungefähr 0,15 Gew.-% Faser reduziert wird. Der 0,15 %ige Eukalyptusbrei wird dann in die mittlere Kammer eines mehrschichtigen Dreikammer-Stoffauflaufs einer Fourdrinier-Sieb-Nasslegungspapierherstellungsvorrichtung geleitet und verteilt.
Um der Faserstruktur eine temporäre Nassfestigkeit zu verleihen, wird eine 1 %ige Dispersion eines temporären Nassverfestigers(z. B. Parez^® im Handel von Kemira erhältlich) zubereitet und der NSK-Faservorratsleitung in einer Menge zugesetzt, die ausreicht, um 0,3 % temporären Nassverfestiger basierend auf dem Trockengewicht der NSK-Fasern zu liefern. Die Absorption des temporären Nassverfestigers wird dadurch verbessert, dass der behandelte Brei durch einen Rohrmischer geschickt wird.
Die Faserstruktur-Herstellungsvorrichtung weist einen geschichteten Stoffauflauf mit einer oberen Kammer, einer mittleren Kammer und einer unteren Kammer auf, wobei die Kammern das Formungssieb (Fourdrinier-Sieb) direkt beschicken. Der Eukalyptusfaserbrei mit einer Konsistenz von 0,15 % wird in die obere Kammer des Stoffauflaufs und die untere Kammer des Stoffauflaufs geleitet. Der NSK-Faserbrei wird in die mittlere Kammer des Stoffauflaufs geleitet. Alle drei Faserschichten werden gleichzeitig übereinander auf das Fourdrinier-Sieb gegeben, um darauf eine dreischichtige embryonische Faserstruktur (Bahn) zu bilden, von der ungefähr 33 % der Oberseite aus den Eukalyptusfasern bestehen, ungefähr 33 % aus den Eukalyptusfasern an der Unterseite bestehen und ungefähr 34 % aus den NSK-Fasern in der Mitte bestehen. Die Entwässerung erfolgt durch das Fourdrinier-Sieb und wird durch eine Ablenkplatte und Siebtisch-Saugkästen unterstützt. Das Fourdrinier-Sieb ist ein 84 M-Sieb (84 mal 76 5A, Albany International). Die Geschwindigkeit des Fourdrinier-Siebs beträgt etwa 244 Meter pro Minute (800 Fuß pro Minute (fpm)).
Die embryonische nasse Faserstruktur wird von dem Fourdrinier-Sieb bei einer Faserkonsistenz von ungefähr 16–20 % am Übertragungspunkt auf ein 3D-gemustertes Durchlufttrocknungsband, wie in 3A–3C dargestellt, übertragen. Die Geschwindigkeit des 3D-gemusterten Durchlufttrocknungsbands ist die gleiche wie die Geschwindigkeit des Fourdrinier-Siebs. Das 3D-gemusterte Durchlufttrocknungsband ist darauf ausgelegt, ein wie in 4A–4D dargestelltes Muster zu erzeugen, das ein Muster von semi-kontinuierlichen, niedrigverdichteten Kissenbereichen und semi-kontinuierlichen, hochverdichteten Höckerbereichen umfasst. Dieses 3D-gemusterte Durchlufttrocknungsband wird gebildet, indem ein undurchlässiger Harzbelag auf ein Trägergewebe aus Fasergeflecht gegossen wird, wie in 3B und 3C dargestellt. Das Trägergewebe ist ein doppellagiges feines Geflecht aus 98 × 52-Fäden. Die Dicke des Harzgusses beträgt etwa 330 Mikrometer (13 mil) oberhalb des Stützgewebes.
Weitere Entwässerung der Faserstruktur wird durch vakuumunterstützte Drainage erzielt, die durchgeführt wird, bis die Faserstruktur eine Faserstoffdichte von etwa 20 % bis 30 % aufweist.
Während die Faserstruktur mit dem 3D-gemusterten Durchlufttrocknungsband in Kontakt bleibt, wird sie mittels Luftdurchblasvortrocknern zu einer Stoffdichte von etwa 50–65 Gew.-% vorgetrocknet.
Nach den Vortrocknern wird die halbtrockene Faserstruktur zu einem Yankee-Trockner übertragen und mit einem gesprühten Kreppklebstoff an der Oberfläche des Yankee-Trockners angehaftet. Bei dem Kreppklebstoff handelt es sich um eine wässrige Dispersion, deren Wirkstoffe aus etwa 80 % Polyvinylalkohol (PVA 88-50) und etwa 20 % CREPETROL^® 457T20 bestehen. CREPETROL^® 457T20 ist im Handel von Ashland (früher Hercules Incorporated, Wilmington, DE, USA) erhältlich. Das Krepphaftmittel wird mit einer Rate von ungefähr 0,15 % Klebstoff-Feststoffe, auf der Basis des Trockengewichts der Faserstruktur, an die Yankee-Oberfläche abgegeben. Die Faserkonsistenz wird auf ungefähr 97 % erhöht, bevor die Faserstruktur mit einer Rakel vom Yankee trockengekreppt wird.
Die Rakel weist einen Fasenwinkel von ungefähr 25 Grad auf und ist im Bezug auf den Yankee-Trockner so angeordnet, dass ein Aufprallwinkel von ungefähr 81 Grad bereitgestellt wird. Der Yankee-Trockner wird bei einer Temperatur von etwa 135 °C (275 °F) und einer Geschwindigkeit von etwa 244 m/min (800 fpm) betrieben. Die Faserstruktur wird auf einer Walze (Hauptwalze) unter Verwendung einer oberflächenangetriebenen Bandwalze mit einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 212 m/min (695 fpm) aufgewickelt.
Zwei Hauptwalzen der Faserstruktur werden dann in ein Hygienetuchprodukt umgewandelt, indem die Walze der Faserstruktur in ein Abwickelgestell gegeben wird. Die Bandgeschwindigkeit beträgt 122 m/min (400 Fuß/min). Eine Hauptwalze der Faserstruktur wird abgewickelt und zu einem Prägegestell transportiert, wo die Faserstruktur gedehnt wird, um das Prägemuster in der Faserstruktur zu bilden, und dann mit der Faserstruktur von der anderen Hauptwalze verbunden wird, um ein mehrlagiges (2-lagiges) Hygienetuchprodukt zu bilden. Das mehrlagige Hygienetuchprodukt wird dann über eine Spaltstrangpresse transportiert, mittels derer eine Oberflächenchemikalie aufgebracht werden kann. Das mehrlagige Hygienetuchprodukt wird dann zu einem Aufwickler transportiert, wo es auf ein Kernstück gewickelt wird, um ein Scheit zu bilden. Das Scheit aus mehrlagigem Hygienetuchprodukt wird dann zu einer Scheitsäge transportiert, wo das Scheit zu den fertigen mehrlagigen Hygienetuchproduktrollen geschnitten wird. Das mehrlagige Hygienetuchprodukt aus diesem Beispiel weist die in der vorstehenden Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften auf.
Testverfahren
Solange nichts anderes angegeben ist, wurden alle hierin beschriebenen Tests, einschließlich der im Abschnitt „Definitionen“ beschriebenen und die folgenden Testverfahren an Proben durchgeführt, die in einem klimatisierten Raum bei einer Temperatur von 23 °C ± 1,0 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % ± 2 % vor dem Test mindestens 2 Stunden lang konditioniert worden waren. Bei den Proben, die untersucht wurden, handelt es sich um „verwendbare Einheiten“. „Verwendbare Einheit“, wie hierin verwendet, bedeutet Bögen, Flächengebilde von Rollenmaterial, vorab umgeformte Flächengebilde und/oder einlagige oder mehrlagige Produkte. Alle Tests werden in solch einem klimatisierten Raum durchgeführt. Proben mit Mängeln wie etwa Knittern, Rissen, Löchern u. Ä. werden nicht geprüft. Alle Instrumente werden gemäß den Herstelleranweisungen kalibriert.
Flächengewichtstestverfahren
Das Flächengewicht einer Faserstruktur und/oder eines Hygienepapierprodukts wird an Stapeln aus zwölf gebrauchsfähigen Einheiten unter Verwendung einer von oben zu beladenden Analysewaage mit einer Auflösung von ±0,001 g gemessen. Die Waage ist durch einen Windschutz vor Luftzug und anderen Störungen geschützt. Für die Herstellung der Proben wird eine Präzisionsstanzform mit den Maßen 8,890 cm ± 0,0089 cm mal 8,890 cm ± 0,0089 (3,500 Zoll ± 0,0035 Zoll mal 3,500 Zoll ± 0,0035 Zoll) wird verwendet.
Mit einer Präzisionsstanzform werden die Proben in Quadrate geschnitten. Man kombiniert die zurechtgeschnittenen Quadrate, um einen Stapel zu bilden, der zwölf Probestücke dick ist. Man misst die Masse des Probestückstapels und zeichnet das Ergebnis gerundet auf die nächsten 0,001 g auf.
Die flächenbezogene Masse wird wie folgt in Pfund/3000 Fuß² oder g/m² berechnet: Flächenbezogene Masse = (Stapelmasse)/[(Fläche von 1 Quadrat im Stapel) × (Anzahl der Quadrate im Stapel)]
Zum Beispiel:

Flächenbezogene Masse (Pfund/3000 Fuß²) = [[Masse des Stapels (g)/453,6 (g/Pfund)]/[12,25 (Zoll²)/144 (Zoll²/Fuß²) × 12]] × 3000 oder
Flächenbezogene Masse (g/m²) = Masse des Stapels (g)/[79,032 (cm²)/10.000 (cm²/m²) × 12]

Ergebnis auf 0,1 Pfund/3000 Fuß² oder 0,1 g/m² genau angeben. Unter Verwendung eines ähnlichen Präzisionsschneiders wie vorstehend erwähnt können die Probenabmessungen verändert oder variiert werden, sodass sich mindestens 645 cm² (100 Zoll²) Probenfläche im Stapel befinden.
Stärketestverfahren
Die Stärke einer Faserstruktur und/oder eines Hygienetuchprodukts wird unter Verwendung eines ProGage-Dickentesters (Thwing-Albert Instrument Company, Wet Berlin, NJ, USA) mit einem Druckfußdurchmesser von 5,1 cm (2,00 Zoll) (Bereich von 20,3 cm² (3,14 Zoll²)) zu einem Druck von 1,4 kPa (95 g/Zoll²) gemessen. Vier (4) Probestücke werden durch Schneiden einer verwendbaren Einheit derart, dass jedes geschnittene Probestück mindestens 6,4 cm (2,5 Zoll) pro Seite aufweist, und unter Vermeidung von Falten, Knicken und offensichtlichen Mängeln hergestellt. Ein einzelnes Probestück wird auf den Amboss gegeben, wobei das Probestück mittig unter dem Druckfuß angeordnet wird. Der Fuß wird mit 0,08 cm/s (0,03 Zoll/s) zu einem angewandten Druck von 1,4 kPa (95 g/Zoll²) gesenkt. Das Ergebnis wird nach einer Druckhaltezeit von 3 Sekunden abgelesen. Die Messung wird in entsprechender Weise für die verbleibenden 3 Proben wiederholt. Die Stärke wird als die durchschnittliche Stärke der vier Probestücke berechnet und wird in mil (0,001 Zoll) auf die nächsten 2,5 Mikrometer (0,1 mil) gerundet aufgezeichnet.
Dichtetestverfahren
Die Dichte einer Faserstruktur und/oder eines Hygienetuchprodukts wird als der Quotient des Flächengewichts einer Faserstruktur oder eines Hygienetuchprodukts, ausgedrückt in Pfund/3000 Fuß², geteilt durch die Stärke (bei 1,4 kPa (95 g/Zoll²)) der Faserstruktur oder des Hygienetuchprodukts, ausgedrückt in mil, berechnet. Der endgültige Dichtewert wird in Pfund/Fuß³ und/oder g/m³ unter Verwendung der geeigneten Umrechnungsfaktoren berechnet.
Prüfverfahren für Stapelkomprimierbarkeit
Die Stapeldicke (gemessen in mil, 0,003 Zentimeter (0,001 Zoll)) wird als eine Funktion eines allseitig gleichen Drucks (g/Zoll²) unter Verwendung eines Thwing-Albert (14 W, Collings Ave., West Berlin, NJ, USA) Vorteilskompressions-/Weichheitstesters (Modell 1750-2005 oder ähnlich) gemessen, das mit einer 2500 g Lastzelle (Kraftgenauigkeit beträgt +/–0,25 %, wenn der Messwert zwischen 10 %–100 % der Lastzellenkapazität beträgt, und 0,025 %, wenn der Messwert weniger als 10 % der Lastzellenkapazität beträgt) und einem einen Durchmesser von 2,865 Zentimeter (1,128 Zoll) aufweisenden Stahldruckfuß (0,09 Quadratmeter (ein Quadratzoll) Querschnittsbereich), der parallel zu dem Stahlamboss (6,4 Zentimeter (2,5 Zoll) Durchmesser) ausgerichtet ist, ausgerüstet ist. Die Stempel- und Ambossoberflächen müssen sauber und staubfrei sein, insbesondere, wenn der Stahl-auf-Stahl-Test durchgeführt wird. Die Thwing-Albert-Software (MAP) steuert die Bewegung und die Datenerfassung des Geräts.
Das Gerät und die Software werden darauf eingestellt, die Kreuzkopfposition und Kraftdaten mit einer Geschwindigkeit von 50 Punkten/Sek. zu erfassen. Die Kreuzkopfgeschwindigkeit (die den Druckfuß bewegt) für die zu testenden Probestücke wird auf 0,51 cm/min (0,20 Zoll/min) eingestellt (die Stahl-auf-Stahl-Testgeschwindigkeit wird auf 0,13 cm/min (0,05 Zoll/min) eingestellt). Kreuzkopfposition und Kraftdaten werden im Lastzellenbereich von ungefähr 5 bis 1500 Gramm während der Kompression dieser Prüfung aufgezeichnet. Da der Fußbereich 6,5 Quadratzentimeter (ein Quadratzoll) beträgt, entsprechen die aufgezeichneten Kraftdaten dem Druck in Einheiten von g/Zoll². Die MAP-Software ist dazu programmiert, die 15 Kreuzkopfpositionswerte an spezifischen Druckfangstellenpunkten von 0,15, 0,38, 0,76, 1,1, 1,5, 1,90, 2,28, 3,04, 4,56, 6,08, 7,60, 9,12, 11,4, 15,2 und 19,0 kPa (10, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 1000 und 1250 g/Zoll²) auszuwählen (d. h. die Kreuzkopfposition eines direkt danach erfassten Datenpunkts aufzuzeichnen nachdem jede Druckpunktfangstelle überschritten wurde).
Da das Prüfsystem, einschließlich der Lastzelle, insgesamt nicht vollkommen starr ist, wird mindestens zweimal pro Prüfpartie ein Stahl-auf-Stahl-Test durchgeführt (d. h. nichts zwischen dem Stempel und dem Amboss), um einen Satz durchschnittlicher Stahl-auf-Stahl-Kreuzkopfposition an jeder der 15 Fangestellenpunkte zu erhalten. Diese Stahl-auf-Stahl-Kreuzkopfpositionsdaten werden von den entsprechenden Kreuzkopfpositionsdaten an jeder Fangstelle für jede geprüfte Stapelprobe abgezogen, was dann die Stapeldicke (mil) an jedem Druckfangstellenpunkt ergibt. StapelT(Fangstelle) = StapelCP(Fangstelle) – StahlCP(Fangstelle)
Wobei:

Fangstelle: = Fangstellendruck
StapelT: = Stapeldicke (bei Fangstellendruck)
StapelCP: = Kreuzkopfposition des Stapels im Test (bei Fangstellendruck)
StahlCP: = Kreuzkopfposition des Stahl-auf-Stahl-Tests (bei Fangstellendruck)

Ein fünf (5) gebrauchsfähige Einheiten dicker Stapel wird wie nachfolgend beschrieben für die Prüfung vorbereitet. Die kleinste verwendbare Größe der Einheit beträgt 6,4 cm mal 6,4 cm (2,5 Zoll mal 2,5 Zoll); zu Testzwecken ist jedoch eine größere Tuchgröße bevorzugt, da dies eine einfachere Handhabung ohne Berühren des Mittelbereichs, wo das Kompressionstesten stattfindet, ermöglicht. Bei einem typischen perforierten aufgerollten Waschtuch bedeutet dies das Entfernen von fünf (5) Sätzen von 3 verbunden verwendbaren Einheiten. In diesem Fall wird der Test an der mittleren verwendbaren Einheit durchgeführt, und die beiden äußeren verwendbaren Einheiten werden zur Handhabung beim Entfernen von der Rolle und beim Stapeln verwendet. Bei anderen Produktformaten ist es ratsam, wenn möglich eine Testtuchgröße (jede in der Dick einer verwendbaren Einheit) zu erzeugen, die groß genug ist, dass der innere Testbereich des erzeugten Stapels mit einer Dicke von 5 verwendbaren Einheiten niemals physisch berührt, gedehnt oder gespannt wird, aber Abmessungen aufweist, die 36 Zentimeter mal 15 Zentimeter (14 Zoll mal 6 Zoll) nicht überschreiten.
Die 5 Tücher (jedes in der Dicke einer verwendbaren Einheit) mit etwa den gleichen Abmessungen werden aufeinandergelegt, wobei ihre MD in der gleichen Richtung ausgerichtet ist, ihre Außenseiten alle in die gleiche Richtung weisen und ihre Kanten +/–3 mm in Bezug zueinander ausgerichtet sind. Der Mittelteil des Stapels, wo das Kompressionstesten stattfinden wird, darf niemals physisch berührt, gedehnt und/oder gespannt werden (das beinhaltet auch, dass die Oberfläche vor dem Test niemals von Hand oder mittels eines Gerätes „geglättet“ wird).
Der aus 5 Tüchern bestehende Stapel wird auf den Amboss gelegt und derart positioniert, dass der Druckfuß den Mittelbereich des Stapels (beim ersten Kompressionstest) an einer physisch unberührten Stelle berühren wird, wobei Platz für einen anschließenden (zweiten) Kompressionstest, ebenfalls im Mittelbereich des Stapels, gelassen wird, jedoch um 0,64 cm (1/4 Zoll) oder mehr vom ersten Kompressionstest beabstandet, sodass beide Tests an unberührten und getrennten Punkten im Mittelbereich des Stapels stattfinden. Von diesen beiden Prüfungen wird eine durchschnittliche Kreuzkopfposition des Stapels bei jedem Fangstellendruck (d. h. StapelCP(Fangstelle)) berechnet. Dann wird mithilfe der Stahl-auf-Stahl Kreuzkopffangstellenpunkte (d. h. StahlCP(Fangstelle)) die durchschnittliche Dicke an jeder Fangstelle (d. h. StapelT(Fangstelle) berechnet (mil).
Stapelkomprimierbarkeit wird hier als der absolute Wert der linearen Neigung der Kurve definiert, die von der Anwendung einer Regressionsanalyse unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate auf eine grafische Darstellung der Stapeldicke (mil) als eine Funktion des log(10) der Druckbelastung (Gramm/in²) abgeleitet wird, unter Verwendung der zuvor erörterten 15 Fangstellenpunkte. Die Einheiten für die Stapelkomprimierbarkeit sind mil/(log(g/Zoll²)) und werden aufgerundet auf die nächsten 0,026 µm/(log-Pa) 2(0,1 mil/(log(g/Zoll²))) aufgezeichnet.
Prüfverfahren für Plattensteifigkeit
Wie hierin verwendet, ist eine „Plattensteifigkeitsprüfung“ eine Messung der Steifigkeit einer flachen Probe bei der Verformung nach unten in ein Loch unter der Probe. Für den Test wird die Probe als Endlosplatte mit einer Dicke „t“ ausgebildet, die auf einer flachen Oberfläche liegt, auf der sie über einem Loch mit dem Radius „R“ zentriert ist. Eine Zentralkraft „F“, die auf dem Papiertuch direkt über der Mitte des Lochs angelegt wird, verformt das Papiertuch nach unten in das Loch über eine Distanz „w“. Für ein linear elastisches Material kann die Verformung prognostiziert werden durch:
wobei „E“ der effektive lineare Elastizitätsmodul, „v“ das Poisson-Verhältnis, „R“ der Radius des Lochs und „t“ die Dicke des Tuchs ist, genommen als die Stärke in Millimetern, gemessen an einem Stapel von 5 Tüchern unter einer Last von etwa 2,0 kPa (0,29 psi). Wenn das Poisson-Verhältnis als 0,1 genommen wird (die Lösung hängt nicht in starkem Maße von diesem Parameter ab, sodass die Ungenauigkeit aufgrund des angenommenen Werts wahrscheinlich gering ist), kann die vorstehende Gleichung für „w“ umgeschrieben werden, um den effektiven Modul in Abhängigkeit der Ergebnisse des Flexibilitätstests zu schätzen:
Die Testergebnisse werden unter Verwendung eines MTS Alliance RT/1 Insight Renew-Geräts oder einer ähnlichen Modelltestmaschine (MTS Systems Corp., Eden Prairie, Minn., USA) mit einer Lastzelle von 50 Newton und einer Datenerfassungsgeschwindigkeit von mindestens 25 Kraftpunkten pro Sekunde ausgeführt. Während ein Stapel aus fünf Papiertüchern (ohne jegliches Biegen, Pressen oder Spannen erzeugt) von mindestens 6,4 cm mal 6,4 cm (2,5 Zoll mal 2,5 Zoll) aber höchstens 13 cm mal 13 cm (5,0 Zoll mal 5,0 Zoll) in der gleichen Richtung ausgerichtet zentriert über einem Loch mit einem Radius von 15,75 mm auf einer Trägerplatte angeordnet ist, senkt sich eine stumpfe Sonde mit einem Radius von 3,15 mm bei einer Geschwindigkeit von 20 mm/min herab. Bei üblicherweise perforierten, aufgerollten Waschtüchern besteht die Probenherstellung darin, fünf (5) miteinander verbundene verwendbare Einheiten zu entfernen und sorgfältig einen Stapel aus 5 Tüchern, ähnlich einem Akkordeon, zu bilden, indem nur an den Perforationslinien gefaltet wird. Wenn die Sondenspitze sich auf 1 mm unterhalb der Ebene der Stützplatte herabsenkt, ist der Test beendet. Die maximale Steigung (unter Verwendung der Methode der Regression der kleinsten Quadrate) in Gramm Kraft/mm über jegliche 0,5 mm Spanne während des Tests wird aufgezeichnet (diese maximale Steigung erfolgt im Allgemeinen am Ende des Hubs). Die Lastzelle überwacht die aufgebrachte Kraft und die Position der Sondenspitze im Verhältnis zur Ebene der Stützplatte wird ebenfalls überwacht. Die Spitzenbelastung wird aufgezeichnet und „E“ wird unter Verwendung der vorstehenden Gleichung geschätzt.
Die Plattensteifigkeit „S“ pro Einheit kann dann berechnet werden als:
und wird in Einheiten von Newton·Millimeter angegeben. Das Testworks-Programm verwendet die folgende Formel zur Berechnung der Steifigkeit (oder diese kann manuell anhand der Rohdatenausgabe berechnet werden):
wobei „F/w“ die maximale Steigung (Kraft geteilt durch Biegung), „v“ das Poisson-Verhältnis, genommen als 0,1, und „R“ der Ringradius ist.
Der gleiche Probenstapel (wie vorstehend verwendet) wird dann umgedreht und auf die gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben erneut getestet. Dieser Test wird noch weitere drei Mal (mit unterschiedlichen Probenstapeln) durchgeführt. Folglich werden acht S-Werte aus vier Stapeln mit 5 Tüchern aus derselben Probe berechnet. Der numerische Durchschnitt dieser acht S-Werte wird als Plattensteifigkeit für die Probe aufgezeichnet.
Gleit-Haft-Reibungskoeffizienttestverfahren
Hintergrund
Reibung ist die Kraft, die der relativen Bewegung zwischen zwei sich gegeneinander reibenden soliden Oberflächen, Fluidschichten und Materialelementen widersteht. Von besonderem Interesse ist hier, dass „trockene“ Reibung seitlicher relativer Bewegung zwischen zwei sich kontaktierenden soliden Oberflächen widersteht. Trockene Reibung wird weiter in statische Reibung, zwischen sich nicht-bewegenden Oberflächen, und kinetische Reibung, zwischen sich bewegenden Oberflächen, unterteilt. „Gleit-Haft“, wie hier verwendet, ist der Begriff, der verwendet wird um eine dynamische Variation der kinetischen Reibung zu beschreiben.
Reibung selbst ist keine Naturkraft, sondern entsteht aus elektromagnetischen Naturkräften zwischen den geladenen Teilchen, die die beiden sich berührenden Oberflächen ausmachen. Bei texturierten Oberflächen sind auch mechanische Wechselwirkungen involviert, wie es der Fall ist, wenn Schleifpapier über eine Faserstruktur gezogen wird. Die Komplexität dieser Wechselwirkungen macht die Berechnung von Reibung anhand von Grundsätzen unmöglich und erfordert die Verwendung empirischer Methoden für die Analyse und die Entwicklung einer Theorie. Daher wurden ein spezielles Schlittenmaterial und ein spezielles Prüfverfahren identifiziert, welches eine Korrelation zum menschlichen Empfinden von Oberflächengefühl gezeigt hat.
Dieses Gleit-Haft-Reibungskoeffizienttestverfahren misst die Wechselwirkung einer Diamantfeile (120–140 Grit) mit einer Oberfläche einer Testprobe, in diesem Fall eine Faserstruktur und/oder ein Hygienetuchprodukt, bei einem Druck von etwa 0,49 kPa (32 g/Zoll²). Die Reibungsmessungen sind stark abhängig von den Oberflächeneigenschaften des Schlittenmaterials, und da keiner der Schlitten einen 'genormten' Referenzwert hat, wird der Schlitten-zu-Schlittenoberflächeneigenschaftsvariation durch das Testen einer Probe mit mehreren Schlitten, gemäß der nachfolgend beschriebenen Ausrüstung und dem Verfahren, Rechenschaft getragen.
Ausrüstung und Setup
Es wird ein Thwing-Albert (14 W. Collings Ave., West Berlin, NJ, USA) Reibungs-/Abschälprüfgerät (Modell 225-1) oder Ähnliches, falls nicht mehr erhältlich, mit einer glatten Metallprüfplattform 200 verwendet, das mit Datenerfassungssoftware und einer 2000-Gramm-Lastzelle 201 (mit einem kleinen Metallbeschlag (hier als „Lastzellenarm“ 202 definiert) und einem Kreuzkopf 203), die sich horizontal über die Plattform 200 bewegt, ausgestattet ist. An der Lastzelle 201 ist der Lastzellenarm 202 befestigt, welcher ein kleines Loch nahe am Ende aufweist, sodass eine Schlittenschnur daran befestigt werden kann (für diese Verfahren wird allerdings keine Schnur verwendet). In das Loch des Lastzellenarms wird eine Kopfschraube 214 (1,9 cm (¾ Zoll) #8–32) (in 12 dargestellt) einführt, indem diese teilweise in die Öffnung geschraubt wird, sodass sie fest sitzt (nicht zu lose) und vertikal, senkrecht zum Lastzellenarm 202 ausgerichtet ist.
Nach dem Einschalten des Geräts wird die Testgeschwindigkeit des Geräts auf 5 cm/min (2 Zoll/min) und die Testzeit auf 10 Sekunden eingestellt, dann wird mindestens 5 Minuten gewartet, bis das Gerät sich aufgewärmt hat, bevor die Lastzelle 201 wieder auf Null gestellt wird (ohne, dass etwas sie berührt) und der Test beginnt. Die Kraftdaten werden von der Lastzelle mit einer Rate von 52 Punkten/Sek. erfasst und auf 0,1 Gramm Kraft genau angegeben. Man drückt die Taste „Zurück“, um den Kreuzkopf wieder in die Ausgangsposition zu bewegen.
Eine metallische Testplattform 200 mit glatter Oberfläche und Abmessungen von 13 Zentimetern mal 10 Zentimetern und einer Dicke von 1,9 Zentimetern (5 Zoll mal 4 Zoll mit einer Dicke von 3/4 Zoll) wird links von der Lastzelle 201 auf die Aufspannfläche des Testgeräts platziert, deren eine Seite von 10 Zentimetern mal 1,9 Zentimetern (4 Zoll mal 3/4 Zoll) in Richtung der Lastzelle 201 weist, die 2,858 Zentimeter (1,125 Zoll) (Abstand d) von der am weitesten links befindlichen Spitze des Lastzellenarms 202 angeordnet ist, wie in 10 gezeigt.
Die Durchführung dieser Prüfung, wovon ein Beispiel in 11 gezeigt ist, erfordert sechzehn Testschlitten 204 (32 unterschiedliche Schlittenoberflächenseiten). Jeder Schlitten wird unter Verwendung einer doppelseitigen, breitflächigen Diamantfeile 206 (25 mm × 25 mm, 120/140 Grit, 1,2 mm dick, McMaster-Carr Teilenr. 8142A14) mit 2 flachen Metallunterlegscheiben 208 (ungefähr 1,746 Zentimeter (11/16 Zoll) Außendurchmesser und etwa 0,8731 Zentimeter (11/32 Zoll) Innendurchmesser) hergestellt. Das kombinierte Gewicht der Diamantfeile 206 und der 2 Unterlegscheiben 208 beträgt 11,7 Gramm +/– 0,2 Gramm (man kann verschieden Unterlegscheiben auswählen, bis das Gewicht in diesem Bereich liegt). Unter Verwendung eines Bindungsklebstoffs (Loctite 430 oder ähnlich) werden die 2 Unterlegscheiben 208 an dem c-förmigen Ende 210 der Diamantfeile 206 angeklebt (eine auf jeder Seite), derart ausgerichtet und positioniert, dass die Unterlegscheibenöffnung 212 groß genug ist, dass die Kopfschraube 214 leicht hinein passt (siehe 12), und dass die Gesamtlänge des Schlittens 204 ungefähr 8 Zentimeter (3 Zoll) beträgt. Man reinigt den Schlitten 204, indem man ihn nur mit dem Diamantseitenende 216 in ein Azetonbad taucht, während man gleichzeitig die Diamantfeile 206 sachte mit einer weichen Zahnbürste auf beiden Seiten 3–6 Mal abbürstet. Man nimmt die Feile aus dem Azetonbad und tupft jede Seite mit Kimwipes trocken (das Tuch nicht auf der Diamantoberfläche reiben, da dies Papiertuchteilchen auf die Schlittenoberfläche reißen kann). Man wartet mindestens 15 Minuten bevor man den Schlitten 204 für eine Prüfung verwendet. Man markiert jede Seite des Schlittens 204 (auf dem Arm oder der Unterlegscheibe, nicht auf der Diamantoberfläche) mit einer eindeutigen Kennung (d. h. der ersten Schlitten wird mit „1a“ auf einer Seite, und mit „1b“ auf der anderen Seite markiert). Wenn alle 16 Schlitten hergestellt und markiert worden sind, gibt es dann 32 verschiedene Diamantseitenoberflächen, die für die Tests zur Verfügung stehen und von 1a und 1b bis 16a und 16b markiert sind. Die Schlitten müssen als zerbrechlich behandelt werden (insbesondere die Diamantoberflächen) und vorsichtig gehandhabt werden; daher werden sie in einer Einschubkassette oder ähnlichem Schutzbehälter aufbewahrt.
Probenvorbereitung
Wenn die zu prüfende Probe Toilettenpapier in der Form einer perforierten Rolle ist, werden vorsichtig 8 Sets mit 2 miteinander verbundenen Blättern von einer Rolle getrennt, wobei nur die Ecken berührt werden (nicht die Bereiche, die mit dem Testschlitten in Kontakt kommen werden). Bei Bedarf eine Schere oder einen anderen Probenschneider verwenden. Wenn die Probe in einer anderen Form vorliegt, werden 8 Sätze von Probestücken zugeschnitten, die ungefähr 20 Zentimeter (8 Zoll) Länge in MD mal etwa 10 Zentimeter (4 Zoll) Länge in CD und jeweils die Dicke einer verwendbaren Einheit aufweisen. Die Probe muss mit einer Notiz oder Markierung versehen werden, die die Seitenflächen jeder Probe unterscheidet (z. B. Stoffseite oder Siebseite, Oberseite oder Unterseite etc.). Wenn die Herstellung der Probe abgeschlossen ist, liegen 8 Tücher vor, die mit der entsprechenden Markierung versehen sind, die beide Seiten voneinander unterscheidet. Diese werden im Folgenden als Tuch Nr. 1 bis Nr. 8, jedes mit einer Oberseite und einer Unterseite, bezeichnet.
Testbetrieb
Die „Return“-Taste wird gedrückt, um sicherzustellen, dass der Kreuzkopf 203 in seiner Ausgangsstellung ist.
Ohne den Prüfbereich zu berühren, legt man Blatt Nr. 1 218 mit der Oberseite nach oben zeigend auf die Prüfplattform 200, wobei die Querrichtungskante (d. h. die Kante, die parallel zur Querrichtung verläuft) von einem der Blätter entlang der Kante der Plattform ausgerichtet wird, die der Lastzelle 201 am nächsten ist (+/–1 mm). Diese erste Prüfung (Zug) von insgesamt 32 wird in Maschinenlaufrichtung auf der Oberseite von Blatt 218 durchgeführt. Ein Messingstangengewicht (mit einem Durchmesser von 2,5 Zentimeter (1 Zoll) und einer Länge von 9,53 Zentimeter (3,75 Zoll) 220 wird auf dem Tuch 218 nahe dessen Mitte platziert, das senkrecht zur Schlittenzugrichtung ausgerichtet ist, um zu verhindern, dass sich das Tuch 218 während des Tests bewegt. Man legt den Prüfschlitten „1a“ über den Kopf der Kopfschraube 214 (d. h. die Unterlegscheibenöffnung des Schlitten 212 über den Kopf der Kopfschraube 214, wobei die Schlittenseite 1a nach unten zeigt), sodass die Diamantfeilenoberfläche 206 flach und parallel zur Blattoberfläche 218 aufliegt und die Kopfschraube 214 die Innenseite der Unterlegscheibe 208 berührt.
Man legt vorsichtig einen zylindrisch geformtes 20 Gramm-Messinggewicht 222 (+/–0,01 Gramm) auf die Oberseite des Schlittens 204, wobei die Seite des Gewichts mit dem hinteren Ende des Schlittens 204 ausgerichtet und auf diesem zentriert wird. Man löst die Bewegung des Schlittens und die Datenerfassung durch Drücken der Taste „Test“ auf dem Gerät aus. Der Testaufbau ist in 12 dargestellt. Der Computer erfasst die Kraftdaten (Gramm) und, nach einer Prüfdauer von ungefähr 10 Sekunden, ist dieser erste von 32 Zugversuchen der gesamten Prüfung abgeschlossen.
Wenn der Zugversuch korrekt eingerichtet war, bleibt die Diamantfeilenoberfläche 206 (25 mm mal 25 mm im Quadrat) mit dem Blatt 218 während der gesamten 10 Sekunden-Prüfdauer in Kontakt (d. h. hängt nicht über das Blatt oder die Kante der Plattform hinaus). Ebenfalls, wenn sich das Blatt 218 zu irgendeinem Zeitpunkt während der Prüfung bewegt, ist die Prüfung ungültig und muss an einem anderen Abschnitt des Blattes 218 wiederholt werden, wobei ein schwereres Gewicht verwendet wird, um das Blatt festzuhalten. Wenn das Blatt 218 einreißt oder durchreißt, wiederholt man die Prüfung auf einem anderen unberührten Abschnitt des Blattes 218 (oder stellt ein neues Blatt von der Probe her). Wenn es wieder reißt, dann ersetzt man den Schlitten 204 durch einen anderen (wobei man ihm den Namen des ersetzten Schlittens gibt). Diese Aussagen treffen auf alle 32 Zugversuche zu.
Für den zweiten der 32 Zugversuche (auch ein Zugversuch in Maschinenlaufrichtung, aber in die entgegengesetzte Richtung des Blattes), entfernt man zuerst das 20 Gramm-Gewicht, den Schlitten und das Stangengewicht von dem Blatt. Man drückt die Taste „Zurück“, um den Kreuzkopf wieder in die Ausgangsposition zurückzusetzen. Man dreht das Blatt um 180 Grad (mit der Oberseite immer noch nach oben zeigend), und bringt das Stangengewicht wieder auf dem Blatt an (in derselben Position, wie zuvor beschrieben). Man legt den Prüfschlitten „1b“ über den Kopf der Kopfschraube (d. h. das Unterlegscheibenloch des Schlittens über den Schraubenkopf, wobei die Schlittenseite 1b nach unten zeigt) und das 20 Gramm-Gewicht auf den Schlitten, auf die gleiche Weise wie zuvor beschrieben. Man drückt die Taste „Test“, um die Daten für den zweiten Zugversuch zu erfassen.
Der dritte Zugversuch wird in Querrichtung ausgeführt. Nach dem Entfernen des Schlittens, der Gewichte und dem Zurückfahren des Kreuzkopfes wird das Blatt um 90 Grad von seiner vorherigen Position gedreht (mit der Oberseite immer noch nach oben zeigend), und so positioniert, dass seine Maschinenlaufrichtungskante an der Kante der Plattform ausgerichtet ist (+/–1 mm). Man positioniert das Blatt so, dass der Schlitten die Perforationen nicht berührt, falls vorhanden, oder den Bereich berührt, in dem das Stangengewicht aus Messing im vorherigen Zugversuch gelegen hat. Man legt das Stangengewicht auf das Blatt in der Nähe der Mitte, rechtwinklig zur Zugrichtung des Schlittens ausgerichtet. Man legt den Prüfschlitten „2a“ über den Kopf der Kopfschraube 214 (d. h. die Unterlegscheibenöffnung 212 des Schlittens über den Schraubenkopf 214, wobei die Schlittenseite 2a nach unten zeigt) und das 20 Gramm-Gewicht 222 auf den Schlitten 204, auf die gleiche Weise wie zuvor beschrieben. Man drückt die Taste „Test“, um die Daten für den dritten Zugversuch zu erfassen.
Der vierte Zugversuch wird ebenfalls in Querrichtung ausgeführt, aber in die entgegengesetzte Richtung und auf dem entgegengesetzten halben Abschnitt des Blattes 218. Nach dem Entfernen des Schlittens, der Gewichte und dem Zurückfahren des Kreuzkopfes wird das Blatt um 180 Grad von seiner vorherigen Position gedreht (mit der Oberseite immer noch nach oben zeigend), und wieder so positioniert, dass seine Maschinenlaufrichtungskante an der Kante der Plattform ausgerichtet ist (+/–1 mm). Man positioniert das Blatt so, dass der Schlitten die Perforationen nicht berührt, falls vorhanden, oder den Bereich berührt, in dem das Stangengewicht aus Messing im vorherigen Zugversuch gelegen hat. Man legt das Stangengewicht auf das Blatt in der Nähe der Mitte, rechtwinklig zur Zugrichtung des Schlittens ausgerichtet. Man legt den Prüfschlitten „2b“ über den Kopf der Kopfschraube (d. h. das Unterlegscheibenloch des Schlittens über den Schraubenkopf, wobei die Schlittenseite 2b nach unten zeigt) und das 20 Gramm-Gewicht auf den Schlitten, auf die gleiche Weise wie zuvor beschrieben. Man drückt die Taste „Test“, um die Daten für den vierten Zugversuch zu erfassen.
Nachdem der vierte Zugversuch abgeschlossen ist, entfernt man den Schlitten, die Gewichte und fährt den Kreuzkopf wieder in die Ausgangsposition zurück. Blatt Nr. 1 wird verworfen.
Die Zugversuche 5–8 werden auf die gleiche Weise wie 1–4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass nun die Unterseite von Blatt Nr. 2 nach oben zeigt, und die Schlitten 3a, 3b, 4a und 4b verwendet werden.
Die Zugversuche 9–12 werden auf die gleiche Weise wie 1–4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass nun die Oberseite von Blatt Nr. 3 nach oben zeigt, und die Schlitten 5a, 5b, 6a und 6b verwendet werden.
Die Zugversuche 13–16 werden auf die gleiche Weise wie 1–4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass nun die Unterseite von Blatt Nr. 4 nach oben zeigt, und die Schlitten 7a, 7b, 8a und 8b verwendet werden.
Die Zugversuche 17–20 werden auf die gleiche Weise wie 1–4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass nun die Oberseite von Blatt Nr. 5 nach oben zeigt, und die Schlitten 9a, 9b, 10a und 10b verwendet werden.
Die Zugversuche 21–24 werden auf die gleiche Weise wie 1–4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass nun die Unterseite von Blatt Nr. 6 nach oben zeigt, und die Schlitten 11a, 11b, 12a und 12b verwendet werden.
Die Zugversuche 25–28 werden auf die gleiche Weise wie 1–4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass nun die Oberseite von Blatt Nr. 7 nach oben zeigt, und die Schlitten 13a, 13b, 14a und 14b verwendet werden.
Die Zugversuche 29–32 werden auf die gleiche Weise wie 1–4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass nun die Unterseite von Blatt Nr. 8 nach oben zeigt, und die Schlitten 15a, 15b, 16a und 16b verwendet werden.
Berechnungen und Ergebnisse
Die gesammelten Kraftdaten (Gramm) werden für die Berechnung des Gleit-Haft-Reibungs-COF für jeden der 32 Zugversuche, und letztendlich auch für den gesamtdurchschnittlichen Gleit-Haft-Reibungs-COF der geprüften Probe verwendet. Um den Gleit-Haft-Reibungs-COF für jeden Zugversuch zu berechnen, werden die folgenden Berechnungen durchgeführt. Zuerst wird die Standardabweichung für die Kraftdaten auf den 131ten Datenpunkt (welcher 2,5 Sekunden nach Beginn der Prüfung vorliegt) zentriert berechnet, +/–26 Datenpunkte (d. h. die 53 Datenpunkte die den Bereich von 2,0 bis 3,0 Sekunden abdecken). Diese Standardabweichungsberechnung wird für jeden nachfolgenden Datenpunkt wiederholt und nach dem 493ten Punkt (etwa 9,5 Sekunden) gestoppt. Der numerische Durchschnitt dieser 363 Standardabweichungswerte wird dann durch das Schlittengewicht (31,7 g) geteilt und mit 10.000 multipliziert, um den Gleit-Haft-Reibungs-COF*10.000 für jeden Zugversuch zu erhalten. Diese Berechnung wird für alle 32 Zugversuche wiederholt. Der numerische Durchschnitt von diesen 32 Gleit-Haft-Reibungs-COF*10.000-Werten ist der als Gleit-Haft-Reibungs-COF*10.000 ausgewiesene Wert für die Probe. Einfachheitshalber wird dieser nur als Gleit-Haft-Reibungs-COF und, noch einfacher, nur als Gleit-Haft ohne Einheiten (dimensionslos) bezeichnet und auf 1,0 genau angegeben.
Ausreißer und Störungen
Bei dem beschriebenen Verfahren ist es nicht ungewöhnlich zu beobachten, dass bei etwa einem von den 32 Zugversuchen die Kraftdaten eine Überlagerung mit Oberwellen von Schwingungen aufweisen. Aus welchem Grund auch immer gelangt der gezogene Schlitten ab und zu in einen relativ hochfrequenten, schwingenden 'Schüttel'-Zustand, welcher grafisch als Kraft/Zeitkurve dargestellt wird. Es wurde festgestellt, dass die sinuswellenartige Störung eine Frequenz von etwa 10 Sek-1 und eine Amplitude im 3–5 Gramm Kraftbereich aufweist. Dadurch wird das tatsächliche Gleit-Haftresultat für diese Prüfung verzerrt; folglich ist es angemessen, dass dieser Zugversuch als Ausreißer behandelt wird, die Daten gelöscht werden, und mit einer neuen Prüfung mit dem gleichen Szenario (z. B. Querrichtung Oberseite) und der gleichen Schlittennummer (z. B. 3a) ersetzt wird.
Um eine Schätzung der Gesamtmessstörung zu erhalten, wurden Durchgänge mit „Leerproben“ auf dem Prüfgerät durchgeführt, wobei die Lastzelle nicht berührt wurde (d. h. kein Schlitten). Die durchschnittliche Kraft von diesen Prüfungen ist Null Gramm, aber der berechnete Gleit-Haft-COF war 66. Daher wird angenommen, dass für das Messsystem von diesem Gerät dieser Wert den absolut niedrigsten Gleit-Haft-COF darstellt.
Die hierin offenbarten Abmessungen und Werte sollen nicht als streng auf die exakten angegebenen numerischen Werte beschränkt verstanden werden. Stattdessen soll, falls nichts anderes angegeben ist, jede dieser Abmessungen die Bedeutung des angegebenen Werts und eines funktional angemessenen Bereichs, der diesen Wert umgibt, haben. Zum Beispiel soll eine Abmessung, die als „40 mm“ offenbart ist, „ungefähr 40 mm“ bedeuten.
Jedes hierin genannte Dokument, einschließlich jeglicher Querverweise oder verwandter Patente oder Anmeldungen und jegliche Patentanmeldung oder jegliches Patent, zu der diese Anmeldung Priorität oder den Nutzen davon beansprucht, ist hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit hierin eingeschlossen, sofern es nicht ausdrücklich ausgeschlossen oder anderweitig eingeschränkt ist. Die Zitierung eines Dokuments bedeutet nicht, dass es als Stand der Technik für eine hierin offenbarte oder beanspruchte Ausführungsform anerkannt wird, oder dass es allein oder in Kombination mit anderen genannten Literaturstellen eine solche Ausführungsform lehrt, nahelegt oder offenbart. Sollten ferner beliebige Bedeutungen oder Definitionen eines Begriffes in diesem Dokument mit beliebigen 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 bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene weitere Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sollen in den beigefügten Ansprüchen alle derartigen Änderungen und Modifikationen, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen, abgedeckt sein.

Claims

Hygienetuchprodukt, das eine 3D-gemusterte Faserstrukturlage mit einer Oberfläche umfasst, die ein 3D-Muster umfasst, das eine erste Reihe von Linienelementen umfasst, die in einem Winkel von weniger als 20° bezüglich der Maschinenquerrichtung der 3D-gemusterten Faserstrukturlage ausgerichtet sind.
Hygienepapierprodukt nach Anspruch 1, wobei zumindest eines der Linienelemente der ersten Reihe von Linienelementen eine Amplitude von weniger als 4,8 mm (190 mil) aufweist.
Hygienepapierprodukt nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eines der Linienelemente der ersten Reihe von Linienelementen eine Frequenz von mehr als 2 aufweist.
Hygienepapierprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der Linienelemente der ersten Reihe von Linienelementen eine Wellenlänge von weniger als 51 mm (2000 mil) aufweist.
Hygienepapierprodukt nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Linienelemente zueinander parallel sind.
Hygienepapierprodukt nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Linienelemente zueinander nicht parallel sind.
Hygienepapierprodukt nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Linienelemente voneinander 0,13 bis 2,5 mm (5 bis 100 mil) beabstandet sind.
Hygienetuchprodukt nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine zweite Reihe von Linienelementen komplementär zu der ersten Reihe von Linienelementen angeordnet ist, wobei vorzugsweise die erste Reihe von Linienelementen einen unterschiedlichen Wert einer gemeinsamen intensiven Eigenschaft als die zweite Reihe von Linienelementen aufweist; mehr bevorzugt wobei die gemeinsame intensive Eigenschaft ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Dichte, Flächengewicht, Erhebung, Lichtundurchlässigkeit, Kreppfrequenz und Kombinationen davon.
Die Hygienetuchprodukt nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Reihe von Linienelementen in einem 3D-Muster angeordnet sein kann, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: periodischen Mustern, aperiodischen Mustern, geraden Linienmustern, gekrümmten Linienmustern, Wellenlinienmustern, schlängelnden Mustern, quadratischen Linienmustern, dreieckigen Linienmustern, S-Wellenmustern, sinusförmigen Linienmustern und Mischungen davon.
Hygienepapierprodukt nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die 3D-gemusterte Faserstrukturlage Zellstofffasern umfasst.
Hygienepapierprodukt nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hygienepapierprodukt eine geprägte Faserstrukturlage umfasst.