DE60034098T2

DE60034098T2 - Mehrlagige/einlagige geprägte absorbierende Papierprodukte

Info

Publication number: DE60034098T2
Application number: DE60034098T
Authority: DE
Inventors: Thomas N. Neenah Kershaw; Dale T. Appleton Gracyalny
Original assignee: Georgia Pacific Consumer Operations LLC
Current assignee: Georgia Pacific Consumer Operations LLC
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2020-11-14
Also published as: EP1099539B1; DE60034098D1; EP1099539A1; ATE358016T1; ES2281325T3

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft geprägte absorbierende Papierprodukte, beispielsweise Papierhandtücher, Tissue und Servietten, bei denen eine verbesserte Prägeanordnung verwendet wird, die zum Prägen von Papierprodukten, die so bearbeitet wurden, dass sie Wellungen in der Bahn aufweisen, besonders geeignet ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Absorbierende Papierprodukte wie Papierhandtücher, Servietten und Toilettenpapier werden täglich für eine Vielzahl von Bedürfnissen im Haushalt weithin eingesetzt. Diese Produkte werden üblicherweise hergestellt, indem in Wasser suspendierte Cellulosefasern auf einem sich bewegenden perforierten Träger abgeschieden werden, wodurch eine entstehende Bahn gebildet wird, Wasser von der entstehenden Bahn entfernt wird, die entwässerte Bahn an einem erwärmten, zylindrischen Yankee-Trockner haften gelassen wird und dann die Bahn mit einer Kreppschaberklinge vom Yankee-Trockner entfernt wird, die bei herkömmlichen Verfahren Kreppfalten, Rippen oder Wellungen verleiht, deren Achsen sich im Allgemeinen quer über die Bahn (die Querrichtung) erstrecken. Auf diese herkömmliche Weise hergestellte Produkte können dahingehend angesehen werden, dass es ihnen an Volumen, Aussehen und Weichheit fehlt und sie daher nach dem Kreppen eine zusätzliche Bearbeitung benötigen, insbesondere, wenn sie unter Einsatz einer herkömmlichen Nasspresstechnik hergestellt werden. Absorbierende Bahnen, die unter Verwendung der Durchluft-Trockentechniken hergestellt sind, weisen normalerweise ein ausreichendes Volumen auf, können aber ein unattraktives Aussehen oder eine unerwünschte Steifheit haben.
Zur Überwindung dieser Nachteile wird der Bahn während des Form- und Trockenverfahrens unter Verwendung eines mit einem Muster versehenen Gewebes mit Designs zur Verbesserung des Aussehens ein Gesamtmuster versehen. Weiterhin können luftgetrocknete Tissues hinsichtlich der Oberflächenglattheit und der Weichheit unzureichend sein, sofern nicht zusätzlich zum Kreppen Strategien wie ein Kalandrieren, Prägen, chemische Weichmacher und eine Beschichtung der äußeren Schichten des Tissues mit Fasern mit geringerer Grobheit angewandt werden.
Herkömmliche absorbierende Papierprodukte, die durch Nasspressen hergestellt werden, werden fast immer verschiedenen Nachverarbeitungsbehandlungen nach dem Kreppen unterzogen, um ihnen Weichheit und Volumen zu verleihen. Üblicherweise werden solche Tissues verschiedenen Kombinationen sowohl eines Kalandrierens als auch eines Prägens unterzogen, um die Weichheits- und Volumenparameter in annehmbare Bereiche für Produkte mit hochwertiger Qualität zu bringen. Ein Kalandrieren kann das Volumen nachteilig beeinflussen und den Zugmodul, der in umgekehrter Beziehung zur Weichheit des Gewebes steht, erhöhen. Durch ein Prägen wird die Dicke (das Volumen) erhöht, und der Modul kann vermindert werden, wobei es aber eine nachteilige Auswirkung auf die Oberflächenglattheit haben kann. Demgemäß kann anerkannt werden, dass diese Verfahren nachteilige Auswirkungen auf die Festigkeit, das Aussehen, die Oberflächenglattheit und insbesondere die Wahrnehmung der Dicke haben, weil zwischen dem Volumen und dem Kalandrieren ein grundsätzlicher Konflikt besteht.
In den U.S.-Patenten Nr. 5,656,134, 5,685,954 und 5,885,415, Marinack et al. (hiernach die Patente von Marinack et al.), auf deren vollständige Offenbarung hier ausdrücklich Bezug genommen wird, wurde gezeigt, dass Papierprodukte mit hochgradig wünschenswerten Merkmalen des Volumens, des Aussehens (einschließlich des Reflexionsvermögens) und der Weichheit mit einem Verfahren hergestellt werden können, das herkömmlichen Verfahren, insbesondere dem herkömmlichen Nasspressen, ähnlich ist, indem die herkömmliche Kreppschaberklinge durch eine gewellte Kreppschaberklinge mit einer Mehrzahl von feingezackten Kreppabschnitten, die verschiedene in Bezug auf die Bahn verschiedene Krepp- und Neigungswinkel aufweisen, ersetzt wird. Weiterhin erzeugt das Verfahren in den Patenten an Marinack et al. zusätzlich dazu, dass es der Bahn wünschenswerte Anfangsmerkmale direkt verleiht, eine Bahn, die besser als eine herkömmliche, nassgepresste Tissuebahn dazu fähig ist, einem Kalandrieren ohne eine übermäßige Zersetzung zu widerstehen.
Demgemäß ist es bei Anwendung einer Krepptechnik möglich, Gesamtverfahren zu erreichen, die dankbarer und flexibler als herkömmliche, bestehende Verfahren sind. Insbesondere können die Verfahren von Marinack et al. verwendet werden, um nicht nur wünschenswerte Produkte mit hochwertiger Qualität einschließlich Tissues und Handtücher mit hoher Weichheit mit einer überraschend hohen Festigkeit in Begleitung eines hohen Volumens und eines hohen Absorptionsvermögens zu erhalten, sondern auch, um überraschende Kombinationen aus Volumen, Festigkeit und Absorptionsvermögen zu erhalten, die für kommerzielle Produkte mit niedrigerer Qualität wünschenswert sind. Beispielsweise wird es beim kommerziellen Handtuchpapier (für den gewerblichen Gebrauch) üblicherweise als wichtig erachtet, eine ziemlich große Länge Handtuchpapier auf einer Rolle mit einem relativ kleinen Durchmesser unterzubringen. In der Vergangenheit hat dies das Absorptionsvermögen dieser kommerziellen Handtuchpapierprodukte schwerwiegend eingeschränkt, weil das Absorptionsvermögen infolge der zur Herstellung von Handtuchpapier mit beschränktem Volumen eingesetzten Bearbeitung schwer litt oder präziser durch die Bearbeitung, die zur Erhöhung des Absorptionsvermögens eingesetzt wurde, auch das Volumen bis zu einem Grad anstieg, der für die vorgesehene Anwendung nachteilig war.
Das Verfahren und die Vorrichtung der Patente von Marinack et al. ermöglichen den Erhalt eines überraschend hohen Absorptionsvermögens in einem relativ unvoluminösen Handtuch, wodurch ein wichtiger, neuer Vorteil für dieses Marktsegment erhalten wird. Auf ähnliche Weise können viele Bahnen der vorliegenden Erfindung schwerer als viele herkömmlichen Bahnen kalandriert werden, wobei sie dennoch ihr Volumen und ihr Absorptionsvermögen beibehalten, wodurch es möglich gemacht wird, glattere Oberflächen und dadurch Oberflächen mit einem weicheren Griff zu erhalten, ohne den Zugmodul übermäßig zu erhöhen oder das Volumen übermäßig zu verringern. Wenn das Hauptziel andererseits darin besteht, Kosten von Rohstoffen einzusparen, kann das Tissue der vorliegenden Erfindung ein überraschendes Volumen bei einem niedrigen Grundgewicht haben, ohne die Festigkeit oder ein niedriges prozentuales Kreppen zu opfern, wobei eine hohe Dicke beibehalten wird. Demgemäß ist ersichtlich, dass die Vorteile der vorliegenden Erfindung so manipuliert werden können, dass neue Produkte mit vielen Kombinationen von Eigenschaften hergestellt werden können, die vorher unmöglich waren.
Das Ziel der gewellten Kreppschaberklinge von Marinack et al. besteht darin, die Bahn effektiver als mit bisherigen Kreppanordnungen zu bearbeiten. Das heißt, dass die feinen Zähne der Kreppschaberklinge dahingehend funktionieren, dass die sich vom Trockner wegdrehende Bahn so berührt wird, dass ein Teil der Bahn die Spitzen der feinen Zähne berührt, während andere Teile der Grundbahn die Täler berührt, wodurch in der Grundbahn Wellungen gebildet werden. Dieser Kreppvorgang bricht die Wasserstoff- und die mechanischen Bindungen, mit denen die Cellulosefasern miteinander verbunden sind, wodurch eine glattere, voluminösere und stärker absorbierende Bahn erhalten wird, die zur Verwendung durch den Verbraucher gut geeignet ist. Durch ein Kreppen gemäß der Patente von Marinack et al. wird eine in Maschinenrichtung orientierte geformte Bahn erzeugt, deren Streckung in den von der Maschinenrichtung verschiedenen Richtungen höher als normal ist, d.h. die in Querrichtung eine besonders hohe Streckung hat.
Das Dokument US-A-5,328,565 zeigt auch ein wellenförmiges Kreppen und die Anwendung von Prägeelementen.
Obwohl die mit einer gewellten Kreppschaberklinge hergestellten Papierprodukte kommerziell wünschenswerte Eigenschaften haben, kann eine zusätzliche Bearbeitung in Form eines Prägens die Eigenschaften und die Attraktivität der Produkte weiter verbessern. Ein solches Prägen kann das Volumen, die Weichheit und das Aussehen der Produkte verbessern. Es ist gefunden worden, dass die richtige Auswahl des Abstands, der Verteilung und der Orientierung der Prägeelemente einen positiven Einfluss auf die Beibehaltung oder die Verstärkung der günstigen Eigenschaften haben kann, die durch das Kreppen der Bahn mit einer gewellten Klinge bewirkt werden. Umgekehrt können eine falsche Auswahl des Abstands zwischen Prägeelementen, eine falsche Verteilung und Orientierung der Prägeelemente die günstigen Eigenschaften, die durch das Kreppen der Bahn mit einer gewellten Klinge bewirkt werden, negativ beeinflussen oder deren kompletten Verlust bewirken.
Durch ein Kreppen mit einer gewellten Klinge wird eine in Maschinenrichtung orientierte, geformte Bahn erzeugt, deren Streckung in denen von der Maschinenrichtung verschiedenen Richtungen höher als normal ist. Bei der vorliegenden Erfindung werden diese dreidimensionale Bahnform und die Streckung berücksichtigt. Die Anwendung eines Prägens auf die biaxial wellige Bahn erfolgt so, dass das Prägeverfahren die gewünschten Modifikationen der Bahn mit einer kontrollierten Dehnung und Spaltung der lokalisierten Bindungen und Faserformen ergibt, die vom Kreppen mit der gewellten Klinge verliehen werden. Um die Parameter zum Prägen von Bahnen zu bestimmen, die mit einer gewellten Kreppschaberklinge bearbeitet wurden, wurden bestimmte Testprägungen angefertigt: wenn eine Steppprägung mit einer relativ großen Größe auf mit einer gewellten Klinge gekreppte Grundbahnen aufgetragen wurde, die mit einer Reihe von verschiedenen Klingen (mit verschiedenen Zahnabständen) hergestellt wurden, sind unbefriedigende Interferenzmuster zu sehen. Dies ist eine direkte Reaktion der relativen Abstände der lokalen Form und der Streckung in Querrichtung in der Bahn auf den Abstand der Krafteinwirkungspunkte aufgrund des Prägeverfahrens. Im anderen Extrem gehen, wenn Prägemuster mit einem sehr lebhaften und engen Abstand auf mit gewellten Klingen gekreppte Grundbahnen einwirken gelassen wird, die meisten, wenn nicht alle Vorteile des wellenförmigen Kreppens verloren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden Parameter zum Prägen von Bahnen bestimmt, die Wellungen aufweisen, welche sich in Längsrichtung entlang einer Hauptwellungsachse erstrecken und gegebenenfalls sekundäre Wellungen einschließen, die sich in der Querrichtung der Bahn erstrecken. Die Parameter müssen Folgendes erfassen: den Abstand zwischen den Wellungen, die Gesamtfläche der Design-(Präge-)Elemente, die Breite und Länge der Prägelemente und das Aspektverhältnis der Elemente und die Winkelorientierung der Prägeelemente in Bezug auf die Wellungen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Verfügbarmachung einer Bearbeitung zur Bereitstellung von mehrlagigen Papierprodukten, die ein verbessertes Aussehen, ein verbessertes Volumen und eine verbesserte Festigkeit aufweisen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von Prägeparametern, die mit Papierbahnen verträglich sind, die mit einer wellenförmigen Struktur erzeugt wurden.
Die Prägeparameter der vorliegenden Erfindung sind unabhängig von den Mitteln, die zum Aufbringen der Wellungen auf die Bahn eingesetzt werden, auf Papierbahnen mit Wellungen anwendbar, die entweder in Maschinen- oder in Querrichtung verlaufen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen, die zusammen mit der folgenden ausführlichen Beschreibung zu verwenden sind:
1 veranschaulicht schematisch das Kreppen, Kalandrieren und Prägen einer Papierbahn, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
die 2 und 3 veranschaulichen die Vorder- und die Rückseite einer gewellten Kreppschaberklinge, die zum Kreppen einer Bahn verwendet wird, die gemäß der Prägeparameter der vorliegenden Erfindung geprägt wird,
4 veranschaulicht das Aussehen einer biaxial gewellten Bahn, die gemäß der Prägeparameter der vorliegenden Erfindung zu prägen ist,
die 5(a) und 5(b) sind Photographien der Oberfläche einer herkömmlichen absorbierenden Bahn mit einem Prägemuster, wobei 5(a) eine Photographie mit einer 4-fachen Vergrößerung ist, während 5(b) eine Photographie mit einer 6-fachen Vergrößerung ist,
die 6(a) und 6(b) sind Photographien der Oberfläche einer geprägten absorbierenden Bahn mit einem Muster gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 6(a) eine Photographie mit einer 4-fachen Vergrößerung ist, während 6(b) eine Photographie mit einer 6-fachen Vergrößerung ist,
die 7(a) und 7(b) sind Photographien mit einer 6-fachen Vergrößerung der Oberfläche einer geprägten absorbierenden Bahn mit einem Muster gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Prägungen von 7(a) mit Stahl-Stahl-Prägewalzen erzeugt wurden, während die Prägungen von 7(b) mit Stahl-Kauschuk-Prägewalzen erzeugt wurden,
die 8(a) und 8(b) sind Photographien einer anderen absorbierenden Bahn mit einem anderen Muster gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 8(a) eine Photographie mit einer 6-fachen Vergrößerung ist, während 8(b) eine Photographie mit einer 4-fachen Vergrößerung ist,
in 9 ist die Orientierung eines Teils eines Prägeelements mit einem Blumenmuster in Bezug auf die Wellungen einer Grundbahn schematisch veranschaulicht,
10 ist eine schematische Veranschaulichung, in der die geprägte Bahn der 6(a) und 6(b) detailliert dargestellt ist,
11 ist eine schematische Veranschaulichung, in der die geprägte Bahn der 7(a) und 7(b) detailliert dargestellt ist,
12 ist eine schematische Veranschaulichung, in der die geprägte Bahn der 8(a) und 8(b) detailliert dargestellt ist,
13 veranschaulicht schematisch das gleichzeitige Prägen und Verbinden einer mehrlagigen Papierbahn gemäß der vorliegenden Erfindung,
14 veranschaulicht schematisch das Prägen und Verbinden einer mehrlagigen Papierbahn gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Verbindung in einem getrennten Vorgang vor dem Prägen der Schichten erfolgt, und
15 veranschaulicht schematisch das Prägen und Verbinden einer mehrlagigen Papierbahn gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Schichten in einem Vorgang vor dem gegenseitigen Verbinden der Schichten getrennt geprägt werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die gemäß der vorliegenden Erfindung zu bearbeitende Bahn kann unter Verwendung von nicht recycelten und recycelten Fasern hergestellt werden, wie den Fachleuten bekannt ist. Bevorzugte Fasern sind eine Faser auf der Grundlage von Cellulose, und sie können Weichholz, Hartholz, Chemiepulpe, die aus Weichholz und/oder Hartholz durch eine Behandlung mit Sulfat- oder Sulfitresten erhalten wird, mechanischen Holzschliff, der durch eine mechanische Behandlung von Weichholz und/oder Hartholz erhalten wird, recycelte Faser, gemahlene Faser und dergleichen einschließen. Fasern zur Papierherstellung, die zur Bildung der weichen, absorbierenden Produkte der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können Cellulosefasern umfassen, die üblicherweise als Holzschlifffasern bezeichnet werden und beim Aufschlussverfahren aus Weichholz (Nacktsamer oder Koniferen) und Harthölzern (Bedecktsamer oder Laubbäume) freigesetzt werden. Der spezielle Baum und das spezielle Aufschlussverfahren, die hier zur Freisetzung der Tracheide verwendet werden, sind für den Erfolg der vorliegenden Erfindung nicht kritisch. Zur Bildung der Bahn der vorliegenden Erfindung können Cellulosefasern aus diversen Materialquellen verwendet werden, die Nicht-Holz-Fasern, die aus Sabai-Gras, Reisstroh, Bananenblättern, Papiermaulbeerbaum (d.h. Bastfaser), Abakablättern, Ananasblättern, Espartograsblättern und Fasern der Gattung Hesperaloe der Familie Agavaceae umfassen. Die recycelten Fasern, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können eine beliebige der obigen Faserquellen in verschiedenen Prozentwerten enthalten, und können in der vorliegenden Erfindung brauchbar sein. Der Eintrag kann Nichtcellulosekomponenten einschließlich einer synthetischen Faser einschließen, wenn dies erwünscht ist.
Fasern zur Papierherstellung können durch ein beliebiges dem Fachmann vertrautes chemisches Aufschlussverfahren einschließlich des Sulfat-, Sulfit-, Polysulfid-, Soda-Aufschlussverfahrens etc. von ihrem Ursprungsmaterial befreit werden. Der Zellstoff kann bei Bedarf einschließlich der Verwendung von Chlor, Chlordioxid, Sauerstoff etc. chemisch gebleicht werden. Weiterhin können Fasern zur Papierherstellung durch jedes beliebige, dem Fachmann vertraute mechanische/chemische Aufschlussverfahren einschließlich des mechanischen Aufschlusses, des thermomechanischen Aufschlusses und des chemothermomechanischen Aufschlusses von ihrem Ursprungsmaterial befreit werden. Diese mechanischen Zellstoffe können bei Bedarf mittels einer Anzahl von bekannten Bleichschemata einschließlich eines alkalischen Peroxids und eines Ozonbleichens gebleicht werden.
Fasern zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung können auch durch das Rückführen von Vor- und Nach-Konsum-Papierprodukten bereitgestellt werden. Eine Faser kann beispielsweise aus der Rückführung von Randstreifen und Abfall von Druckereien einschließlich Buch- und kaolingestrichenem Papier, Nachkonsumpapier einschließlich rückgeführtem Büro- und Holpapier einschließlich alter Zeitungen erhalten werden. Das diverse gesammelte Papier kann unter Verwendung von Mitteln, die üblicherweise in der Altpapierindustrie eingesetzt werden, rückgeführt werden. Die Papiere können vor dem Aufschluss in herkömmlichen Pulpern für eine niedrige, mittlere und hohe Konsistenz sortiert und eingestuft werden. In den Pulpern werden die Papiere mit Wasser vermischt und gerührt, um die Fasern aus dem Blatt zu brechen. Bei diesem Verfahren können in der Industrie übliche Chemikalien zugegeben werden, um die Dispersion der Fasern in der Aufschlämmung zu verbessern und eine Verminderung möglicherweise vorhandener Verunreinigungen zu verbessern. Nach dem Pulpen wird die Aufschlämmung gewöhnlich durch Siebe und Reiniger mit verschiedenen Größen und von verschiedenen Typen geleitet, um die größeren festen Verunreinigungen zu entfernen, während die Fasern gehalten werden. Bei diesem Vorgang werden Verunreinigungen des Abfalls wie Büroklammern und Kunststoffrückstände entfernt.
Der Zellstoff wird dann gewöhnlich gewaschen, um kleinere Verunreinigungen, die hauptsächlich aus Druckfarben, Farbstoffen, Feinanteil und Asche bestehen, zu entfernen. Dieser Vorgang wird gewöhnlich als Deinking bezeichnet. Das Deinking bezieht sich im modernen Sinne auf ein Verfahren zur Herstellung eines brauchbaren Zellstoffs aus Altpapier, bei dem eine immer stärker werdende Vielzahl von zu beanstandenden Nichtcellulose-Materialien entfernt wird. Ein Beispiel für ein Deinking-Verfahren, durch das Altfaserstoff zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann, wird als Flotation bezeichnet. Bei diesem Verfahren werden kleine Luftblasen in eine Säule der Papierrohstoffe eingeführt. Beim Aufsteigen der Blasen neigen diese dazu, kleine Teilchen aus Farbstoff und Asche anzuziehen. Sobald sie sich an der Oberfläche des Einsatzmaterials befinden, werden sie abgestrichen. An diesem Punkt kann der Zellstoff relativ sauber sein, weist aber oft eine geringe Helligkeit auf. Aus diesem Einsatzmaterial hergestelltes Papier kann ein schmutziges, graues Aussehen haben und ist für nahezu hochwertige Produktformen nicht geeignet.
Zur Erhöhung der Helligkeit werden die Papierrohstoffe (Faserstoff) oft gebleicht. Das Bleichen kann durch eine Anzahl von Mitteln bewerkstelligt werden, die, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Bleichen mit Chlor, Hypochlorit, Chlordioxid, Sauerstoff, Peroxid, Hydrosulfit oder jedem anderen der üblicherweise verwendeten Bleichmittel einschließen. Die Bleichmitteltypen und -mengen hängen hauptsächlich von der Beschaffenheit des verarbeiteten Altpapiers und vom Grad der gewünschten Helligkeit ab. Allgemein gesagt können ungebleichte Altpapiere auf der G.E.-Helligkeitsskala in Abhängigkeit von der Qualität des rückgeführten Papiers Helligkeitsgrade zwischen 60 und 80 aufweisen. Gebleichte Altpapiere können im Bereich derselben Grade und bis zu etwa 90 liegen, wobei dieser Helligkeitsgrad aber von der Beschaffenheit der verwendeten Altpapiere abhängt. Der speziell ausgewählte Helligkeitsgrad hängt in gleicher Weise vom gewünschten Produkt ab.
Das Kreppverfahren ist in 1 veranschaulicht. Bei dem Verfahren wird eine Bahn aus einer einlagigen Papiertissuebahn 20 mit einer gewellten Kreppschaberklinge von der Oberfläche eines Yankee-Trockners 22 gekreppt. Die Kreppschaberklinge 24 verleiht der Bahn sich in Längsrichtung (Maschinenrichtung) erstreckende Wellungen zusätzlich zu in Querrichtung verlaufenden Kreppfalten, wie unten ausführlich diskutiert und veranschaulicht wird. Gegebenenfalls kann die gekreppte Bahn 20 kalandriert werden, indem sie durch den Spalt eines Paars von Kalandrierwalzen 26a und 26b geführt wird, die der Bahn Glattheit verleihen, während sie ihre Dicke vermindern. Nach dem Kalandrieren wird die Bahn auf der Rolle 28 aufgewickelt. Zum Prägen der Bahn 20 wird diese von der Rolle 28 in einem Konvertierungsvorgang von der Rolle 28 abgewickelt und durch den Spalt eines Paars von Prägewalzen 30a, 30b geführt. Danach wird die Bahn 20 zu weiteren Verfahrensschritten wie der Perforierung, dem Schneiden der Bahn zu den Breiten, die für Endverbraucher geeignet sind, und deren Aufwickeln auf Rohre geführt.
Solange die Prägewalzen 30 dazu fähig sind, ein Prägen gemäß der Parameter der vorliegenden Erfindung auszuführen, können sie entweder vom abgestimmten oder vom nicht abgestimmten Typ sein und entweder aus Stahl oder aus Kautschuk bestehen. Abgestimmte Prägewalzen bedeutet, dass die hervorstehenden Prägeelemente, die sich auf einer Walze befinden, zuerst geprägt werden und die vertieften Elemente, die sich auf der anderen Walze befinden, anschließend aus den hervorstehenden Elementen gemacht werden oder umgekehrt, so dass beide Elemente innerhalb der Umsetzbarkeit der Herstellungstoleranzen praktisch inverse oder reziproke Bilder voneinander sind. Dies steht im Gegensatz zu nicht abgestimmten Prägewalzen, bei denen die Form der hervorstehenden und der vertieften Prägeelemente nicht identisch ist, sondern die in Bezug aufeinander passgenau so ausgerichtet sind, dass sie ineinander eingreifen.
Die vorliegende Erfindung ist auf ungekreppte sowie sowohl auf Trocken- als auch auf Nasskreppverfahren anwendbar. Bei einem Trockenkreppverfahren liegt der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn, wenn sie die gewellte Kreppschaberklinge 24 berührt, gewöhnlich in einem Bereich von 2 bis 8%, wodurch ein Kalandern und Aufwickeln der Bahn auf die Rolle 28 ermöglicht wird. Bei einem Nasskreppverfahren liegt die Konsistenz der Bahn, die die gewellte Kreppschaberklinge 24 berührt, gewöhnlich im Bereich von 40 bis 75% (Feststoffgehalt). Nach dem Kreppvorgang wird der Trocknungsvorgang unter Verwendung von einem oder mehreren geheizten Trocknern, durch die die Bahn gespult wird, abgeschlossen. Diese Trockner dienen zur Verminderung des Wassergehalts auf seinen gewünschten Endgehalt, gewöhnlich von 2 bis 8%. Die getrocknete Bahn wird dann gegebenenfalls kalandriert und auf die Rolle 28 aufgewickelt.
Die 2 und 3 veranschaulichen einen Teil der gewellten Kreppschaberklinge 24, die sich in unbegrenzter Länge erstreckt, welche typischerweise eine Länge von 100 inch übersteigt und oft eine Länge von 26 feet erreicht, was der Dicke eines Yankee-Trockners bei größeren modernen Papiermaschinen entspricht. Im Gegensatz dazu liegt die bei 25 gekennzeichnete Dicke der Klinge 24 gewöhnlich in der Größenordnung von Bruchteilen eines Inch. Wie in den 2 und 3 veranschaulicht ist, ist eine gewellte Schneidkante 34 durch feine Zähne 36 definiert, die sich entlang einer Kante der Klinge 24 so erstreckt und darin ausgebildet ist, dass eine gewellte Berührungsfläche 38 während des Gebrauchs am Yankee-Trockner 22 anliegt. Die Form der gewellten Schneidkante 34 übt dahingehend einen starken Einfluss auf die Konfiguration der gekreppten Bahn aus, als die Berge und Täler der feinen Zähne 36 Wellungen in der Bahn 20 bilden, deren Längsachsen entlang der Maschinenrichtung verlaufen. Die Anzahl der feinen Zähne 36 kann in Abhängigkeit von der gewünschten Anzahl an Wellungen pro Inch von 10 bis 50 pro inch reichen.
4 ist eine vergrößerte Veranschaulichung der Konfiguration der Bahn 20, nachdem sie durch Einwirkung einer gewellten Kreppschaberklinge wie derjenigen, die in den 2 und 3 dargestellt ist, gekreppt wurde, aber bevor sie geprägt ist. Die Bahn 20 ist durch ein Netzwerk von kreuzenden, in Querrichtung erstreckenden Kreppfalten 39 gekennzeichnet, die während des Kreppens der Bahn 20 vom Yankee-Trockner 22 gebildet werden. Wie an der in 4 veranschaulichten rechten Kante zu sehen ist, bilden die Kreppfalten 39 eine Reihe von relativ kleinen Wellungen 40, deren Längsachse sich in der Querrichtung erstreckt. Durch die Einwirkung der Zähne 36 der Kreppschaberklinge 24 wird eine Reihe von größeren Wellungen 42 gebildet, deren Längsachsen sich in Maschinenrichtung erstrecken, wobei jede Wellung 42 einen nach oben angeordneten Teil (Berg) 44 und einen nach unten weisenden Teil (Tal) 46 einschließt. Wie an der in 4 dargestellten unteren Kante 48 zu sehen ist, erstrecken die Wellungen 42 sich in Maschi nenrichtung und sind größer als die sich in Querrichtung erstreckenden Wellungen 40, die von den Kreppfalten 39 gebildet werden. Somit weist die Bahn 20 Wellungen auf, die sowohl in Maschinen- als auch in Querrichtung verlaufen, wodurch eine biaxial gewellte Bahn erhalten wird. Die vorliegende Erfindung macht Prägeparameter verfügbar, die die wünschenswerten Eigenschaften der in 4 dargestellten Bahn verstärken. Für einen Fachmann ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäße absorbierende Bahn mit einer gewellten Struktur oder einer biaxial gewellten Struktur wie derjenigen, die in 4 dargestellt ist, mit einer geeigneten Technik zur Herstellung einer absorbierenden Bahn versehen werden kann. Eine Technik, die sowohl bei Durchluft-Trocknungsverfahren mit und ohne Kreppen eingesetzt wird, umfasst das Nassformen der Bahn auf einem Gewebe. Beispielsweise ist ein Verfahren mit einem Blattbildungsgewebe im U.S.-Patent Nr. 5,607,551, Farington, Jr. et al., offenbart, wobei die Funktionen der Erzeugung einer Streckung in Maschinenrichtung und einer Streckung in Querrichtung bewerkstelligt werden, indem eine Nasspartie-Schnellübertragung bzw. eine spezielle Durchlufttrockungs-Gewebekonstruktion bereitgestellt werden. Das Verfahren gemäß dem 551-Patent umfasst weder einen Yankee-Trockner noch ein Kreppen, wobei dieses Verfahren aber verwendet werden kann, um gewellte Strukturen zu ergeben, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung brauchbar sind. Auf die Offenbarung des U.S.-Patents Nr. 5,607,551 wird hier ausdrücklich Bezug genommen. Eine absorbierende Folie mit gewellten Strukturen können auch ohne eine Nasspartie-Verarbeitung oder ein wellenförmiges Kreppen hergestellt werden. Beispielsweise ist im U.S.-Patent Nr. 3,994,771, Morgan, Jr. et al., eine Bahn offenbart, die mit einem gewellten Muster versehen ist, indem eine thermisch vorgetrocknete Bahn auf einem Yankee-Trockner gepresst wird, gefolgt von einem Kreppen der Bahn vom Yankee-Trockner. Dieses Verfahren kann in gleicher Weise verwendet werden, um ein gewelltes Substrat zum Prägen gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen. Auf die Offenbarung des U.S.-Patents Nr. 3,994,771 wird in dieser Anmeldung in ihrer Gesamtheit als Literaturstelle ausdrücklich Bezug genommen.
In den 5(a) und 5(b) ist eine herkömmliche absorbierende Bahn mit einem Prägemuster dargestellt. Die Bahn hat im Allgemeinen eine glatte Oberflächenbeschaffenheit und umfasst keine Wellungen, die sich in Längsrichtung in Maschinenrichtung erstrecken. 5(a) ist eine Photographie der Oberfläche mit einer 4-fachen Vergrößerung, während 5(b) eine Photographie der Bahnoberfläche mit einer 6-fachen Vergrößerung ist. Die Prägungen decken mehr als etwa 50% der Oberfläche ab. In den 5(a) und 5(b) ist die Maschinenrichtung die kürzere (vertikale) Richtung, während das längere Maß (horizontal) in Querrichtung der Bahn verläuft. Die 6(a) bis 8(b) sind aus ähnliche Weise orientiert, wie unten ausführlicher diskutiert ist.
In den 6(a) und 6(b) ist eine geprägte absorbierende Bahn mit einem Prägemuster dargestellt, das im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung brauchbar ist. 6(a) ist eine Photographie eines Teils der Bahn mit einer 4-fachen Vergrößerung, während 6(b) eine Photographie der Bahn bei einer 6-fachen Vergrößerung ist. In beiden Fällen ist die Maschinenrichtung der Bahn die vertikale (kürzere) Richtung der Photographie, während die Querrichtung der Bahn die größere (horizontale) Richtung ist. Aus den Photographien ist ersichtlich, dass die Bahn eine gewellte Struktur in Maschinenrichtung, Kreppfalten in Querrichtung sowie ein aus einer Mehrzahl von Designelementen erzeugtes geprägtes Blumenmuster aufweist.
Die Designelemente der 6(a) und 6(b) können wie folgt gekennzeichnet werden: es gibt einen oberen kreisförmigen Bereich mit einem Aspektverhältnis von etwa 0 und somit einem Winkel zur Maschinenrichtung von 1, einen mittleren Stängelteil mit einem Aspektverhältnis von etwa 3, der auch eine Winkelbeziehung zur Maschinenrichtung von 0° hat, und einen Blattteil mit einem Aspektverhältnis von etwa 1,5 mit einem charakteristischen Winkel mit der Maschinenrichtung von etwa 25° bis etwa 35°. Wie aus der folgenden Diskussion hervorgeht, kann die Bahn auch dahingehend beschrieben werden, dass sie primäre Wellungen, die sich entlang einer Hauptwellungsachse der Bahn (in diesem Fall der Maschinenrichtung) erstrecken, sowie sekundäre Wellungen hat, die sich im Wesentlichen senkrecht zu den primären Wellungen (in diesem Fall der Querrichtung der Bahn) befinden, so dass die Bahn biaxial gewellt ist. Diese Struktur wird zweckmäßigerweise mittels einer oben beschriebenen gewellten Kreppschaberklinge erhalten, kann aber auch im Zusammenhang mit einem Nassformen oder einem Gewebeformen bewerkstelligt werden.
In 7(a) ist eine Photographie einer anderen Bahn gezeigt, die mit einem Prägemuster versehen ist, das im Zusammenhang mit der Erfindung brauchbar ist, wobei die Photographie eine 6-fache Vergrößerung hat und eine Mehrzahl von sich wiederholenden hexagonalen Prägungen gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Hier ist die Maschinenrichtung der Bahn wiederum die vertikale (kürzere) Seite der Photographie, während die Querrichtung der Bahn die längere (horizontale) Seite der Photographie ist. Die Bahn von 7(a) wurde mit abgestimmten Stahl-Prägewalzen hergestellt. Zwei Merkmale, die im Zusammenhang mit der Bahn von 7(a) festzustellen sind, sind:
(1) die Prägungen haben aufgrund einer lokalen Dehnung relativ "weiche" Kanten, und in Längsrichtung sind die Wellungen um die Prägungen seitlich versetzt.
Noch eine andere Bahn mit einem Muster, das im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung brauchbar ist, ist in 7(b) dargestellt, bei der es sich ebenfalls um eine Photographie einer Bahn gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer 6-fachen Vergrößerung handelt. Die Maschinenrichtung verläuft hier wiederum in der kürzeren (vertikalen) Richtung der Photographie, und die Querrichtung verläuft entlang der längeren (oder horizontalen) Seite der Photographie in der dargestellten Form. Die Bahn von 7(b) ist in den meisten Aspekten der Bahn von 7(a) ähnlich, wobei die Kanten der Prägungen jedoch scharf sind. Die Bahn von 7(b) wurde mittels eines Prägens von Kautschuk auf Stahl hergestellt. Hier funktionieren die Prägungen wiederum dahingehend, dass sie die Wellungen in der vertikalen oder Maschinenrichtung aufgrund der in Querrichtung erfolgenden Streckung in Querrichtung versetze.
Noch eine andere absorbierende Bahn mit einem Prägemuster, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in den Photographien der 8(a) und 8(b) veranschaulicht. 8(a) ist eine Photographie mit einer 6-fachen Vergrößerung, während 8(b) eine Photographie der Bahn von 8(a) mit einer 4-fachen Vergrößerung ist. In beiden Fällen verläuft die Maschinenrichtung entlang der kürzeren Kante der Photographie, wobei die Querrichtung senkrecht dazu verläuft. Die Prägungen sind in einer Mehrzahl von rautenförmigen Gruppen angeordnet, die sich über die Oberfläche der Bahn erstrecken. Die einzelnen Prägungen haben ein Aspektverhältnis von etwa 1,5 und sind mit einem Abstand des etwa 1,5-fachen des Trennungsabstands zwischen den longitudinalen Wellungen beabstandet, wie unten weiter beschrieben ist.
In 9 ist ein Teil eines Blumen-Designelements 50 wie ein in den 6(a) und 6(b) dargestelltes Blatt einschließlich einer ersten länglichen Prägung 52, der eine zweite längliche Prägung 54 gegenüberliegt, schematisch dargestellt. Die Prägungen sind auf einer allgemein mit 56 bezeichneten Grundbahn ausgebildet, die mit einer Mehrzahl von Wellungen 58, 60, 62 versehen ist, die sich auf der Oberfläche der Bahn 56 wiederholen. Die Wellungen erstrecken sich in der Maschinenrichtung 64 der Bahn.
Das Konstruktionselement 50 hat eine charakteristische maximale Breite 66, die in der Figur auch als W bezeichnet ist, und eine charakteristische Breite L, die mit 68 gekennzeichnet ist. Das Aspektverhältnis L:W beträgt charakteristisch von etwa 1 bis etwa 4. Die Länge L mit einer mit 70 bezeichneten Richtung L' ist mit einem bei 72 dargestellten Winkel θ zur Maschinenrichtung (MD) 64 angeordnet.
In Längsrichtung verlaufende Wellungen wie die Wellungen 58–62 decken die Grundbahn in einem sich wiederholenden Muster typischerweise mit einer Frequenz von etwa 1 bis etwa 50 Wellungen pro Inch ab, wobei von etwa 12 bis etwa 25 Wellungen pro Inch typischer sind. Somit sind die Wellungen um eine Mehrzahl von Abständen von Scheitel zu Scheitel, S1, S2, S3, die mit 74, 76, 78 gekennzeichnet sind, in einigen Ausführungsformen typischerweise von etwas mehr als 1 mm, beabstandet, wobei 1,5 mm oder dergleichen auch typisch sind. S1, S2 und S3 können im Fall von gleichmäßigen Abständen dieselben sein, oder sie können bei Bedarf verschieden sein. Im Fall von ungleichmäßigen Abständen können die jeweiligen Abstände gemittelt sein, wenn sie mit Prägungsabständen und Designelement-Breiten verglichen werden.
Obwohl die Prägungen 52, 54 ein Designelement eines Prägemusters definieren können, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht ist, können die Designelemente auch in Form von geprägten Formen wie Sechsecken, Rauten, Quadraten, Ovalen, rechteckigen Strukturen und dergleichen vorliegen, die sich auf der Oberfläche der Bahn gleichmäßig wiederholen oder in Clustern ausgebildet sind. Am meisten bevorzugt haben die Prägeelemente ein Aspektverhältnis L:W von mehr als 1 und sind in Maschinenrichtung so angeordnet, dass θ 0 ist.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 weiter beispielhaft beschrieben und veranschaulicht.
In 10 ist die geprägte Bahn der 6(a) und 6(b) dargestellt. Die Bahn 80 hat eine Mehrzahl von longitudinalen Wellungen 82, 84, 86 und so weiter, die sich in der Maschinenrichtung 88 erstrecken. Ein Blumen-Designelement 90 ist im Wesentlichen kreisförmig, weist ein Aspektverhältnis von 1 auf und hat einen Winkel θ zur Maschinenrichtung 88 von 0. Das mittlere Stängel-Designelement 92 erstreckt sich auch in Maschinenrichtung (θ = 0°) und hat ein Aspektverhältnis von etwa 3. Ein Blatt-Designelement 94 hat ein Aspektverhältnis von etwa 1,5 und weist einen Winkel θ zur Maschinenrichtung zwischen etwa 25° und 35° auf. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Bahn 80 eine gekreppte Bahn mit sich wiederholenden Kreppfalten 96, 98, 100 und so weiter in Querrichtung ist. Die longitudinalen Wellungen haben eine Häufigkeit von etwa 20 Wellungen pro Inch, während die Häufigkeit der Kreppfalten viel höher ist.
In 11 ist die geprägte Bahn von 7(a) und 7(b) mit der Bezeichnung 102 dargestellt. Die Bahn 102 hat eine Mehrzahl von Designelementen in Form von geprägten Sechsecken 104, 106, 108 und so weiter, die sich auf der Oberfläche der Bahn wie dargestellt wiederholen. Longitudinale Wellungen sind mit einer Häufigkeit von etwa 20 Wellungen pro Inch ausgebildet. Interessanterweise entsprechen einige der Wellungen wie die longitudinalen Wellungen 110 aufgrund der Prägungen einer in Maschinenrichtung verlaufenden Serpentinenform. Es wird angenommen, dass dies auf die Eigenschaft der relativ hohen Streckung in Querrichtung der geprägten Bahnen der Erfindung zurückzuführen ist. Somit können die Designelemente kontinuierlich geprägte Formen wie Sechsecke sein.
12 zeigt bei 112 die Bahn der 8(a) und 8(b). Somit ist das Prägemuster der Erfindung in rautenförmigen Clustern 114 aus länglichen Prägungen 116 mit einem kollektiven Aspektverhältnis von etwa 1 ausgeführt. Einzelne Prägungen 116 haben ein Aspektverhältnis von 1,5 und eine Breite W von etwa 1 mm. Die longitudinalen Wellungen sind mit 20 pro Inch beabstandet und haben somit einen Abstand S von etwa 1,3 mm. Die einzelnen Prägungen sind mit einem Abstand D von etwa 1,4 mm beabstandet. Somit beträgt das Verhältnis D:S etwa 1 oder mehr.
13 ist eine Abbildung, in der eine Vorrichtung zur Durchführung eines Prägens gemäß der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer mehrlagigen Bahn schematisch dargestellt ist. In dieser Ausführungsform werden eine erste und eine zweite Lage hergestellt und so gekreppt, dass sie Wellungen in Maschinenrichtung einschließen, die oben ausführlich beschrieben sind. In 13 wird eine erste Papierlage 120 an einer Reihe von Führungsrollen 122 in Richtung eines Spalts 123 transportiert, der sich zwischen einer geprägten Stahlwalze 124 und einer Kautschukwalze 126 befindet, wo die Lage 120 geprägt wird, wie oben ausführlich aufgeführt ist. Die geprägte Walze 124 dreht sich im Uhrzeigersinn, während die Gummiwalze 126 sich im Gegenuhrzeigersinn dreht. Eine zweite Tissuelage 128 wird um die Führungsrollen 132 transportiert und gelangt dann zu einem Spalt 133, der sich zwischen einer Kautschukwalze 134 und einer geprägten Walze 124 befindet, wo die Lage 128 geprägt wird. Danach wird die zweite Lage 128 um die geprägte Walze 124 gewickelt, wo sie durch den Spalt 123 gelangt, der sich zwischen einer geprägten Stahlwalze 124 und einer Kautschukwalze 126 befindet, wo die Lagen 120, 128 zu einem zweilagigen Produkt 136 miteinander verbunden werden, das von den Führungsrollen 138 zur Aufnahmerolle 140 transportiert wird. Die Verwendung einer Anordnung mit zwei getrennten Spalten, deren Druck unabhängig eingestellt werden kann, ermöglicht, dass die Prägetiefe einer jeden Lage von derjenigen der anderen verschieden ist.
Die Prägewalze 124 ist mit Prägemustern geprägt, die hier ausführlich beschrieben sind, und prägt die Bahn gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Statt aus Kautschuk zu bestehen, können die Walzen 126, 134 Stahlwalzen sein, die (wie oben beschrieben) auf die Prägewalze 124 abgestimmt sind oder nicht. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der miteinander zu verbindenden Papierlagen kann für eine richtige Verbindung die Verwendung von Klebstoff erforderlich sein. In diesem Fall wird eine Klebrolle 142 so positioniert, dass sie sich mit der Lage 128 in Kontakt befindet, während diese sich um die Walze 124 wickelt, so dass ein dünner Klebstofffilm auf die Lage 128 aufgetragen wird. Der auf die Lage 128 aufgetragene Klebstoff verbindet dann die Lage 128 mit der Lage 120, wenn sie durch den Spalt 123 gelangen.
13 veranschaulicht Maschinen zur gleichzeitigen Durchführung des Prägens und Verbindens der Lagen. Die Verbindungs- und Prägevorgänge brauchen aber nicht gleichzeitig durchgeführt zu werden. 14 veranschaulicht eine Vorrichtung, bei der die Verbindung der Lagen und das Prägen in getrennten Vorgängen erfolgen. In 14 macht eine erste Förderrolle 150 eine erste Papierlage 152 verfügbar, die so bearbeitet ist, dass sie Wellungen in Maschinenrichtung einschließt, und eine zweite Förderrolle 154 macht eine zweite Papierlage 156 verfügbar, die Wellungen in Maschinenrichtung einschließt. Die Lagen 152, 156 gelangen zu einem Spalt 158, der zwischen einem Paar von Verbindungswalzen 160, 162 die auf die bekannte Weise konstruiert sind, gebildet wird, so dass die Lagen 152, 156 miteinander verbunden werden. Bei Bedarf trägt eine Klebstoffauftragsrolle 163 einen Klebstofffilm auf die Lage 152 auf, wodurch die Lagen formschlüssig miteinander verbunden werden. Nachdem die jetzt zweilagige Bahn durch den Spalt 158 gelangt ist, gelangt sie zu einem Spalt 166, der zwischen den Prägewalzen 168, 170 ausgebildet ist, so dass die zweilagige Bahn 164 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung geprägt wird. Die Prägewalzen 168, 170 können wiederum aus Stahl oder nachgiebigen Materialien bestehen und aufeinander abgestimmt sein oder nicht. Nach dem Prägen kann die zweilagige Bahn 164 zu weiteren Bearbeitungsschritten wie einem Perforieren, einem Schneiden zu verbrauchergerechten Breiten und einem Aufwickeln auf Rollen geführt werden.
15 veranschaulicht eine Anordnung, bei der die Prägung der Lagen vor dem Verbinden der Lagen miteinander erfolgt. In 15 macht eine erste Förderrolle 180 eine erste Papierlage 182 verfügbar, die so bearbeitet wird, dass Wellungen verliehen werden, die oben ausführlich beschrieben sind. Die erste Lage 182 gelangt dann durch einen Spalt, der zwischen einem ersten Paar 184, 186 von Prägewalzen zum Prägen gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Eine zweite Förderrolle 188 ergibt eine zweite Papierlage 190, die die oben beschriebenen Wellungen in Maschinenrichtung einschließt. Die zweite Lage 190 gelangt dann durch einen Spalt, der zwischen einem zweiten Paar 192, 194 von Prägewalzen zum Prägen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Danach gelangen die Lage 182 und die Lage 190 zum Spalt, der von einem Paar gegenüberliegender Verbindungswalzen 196, 198 gebildet wird, wo sie zu einer zweilagigen Bahn 200 verbunden werden. Bei Bedarf kann eine Klebstoffrolle 202 verwendet werden, um vor dem Verbinden einen Klebstofffilm zwischen den Lagen 182, 190 aufzutragen. Die Prägewalzen 184, 186, 192, 194 können auch aus Stahl oder nachgiebigen Materialien bestehen und abgestimmt sein oder nicht. Nach dem Prägen kann die zweilagige Bahn 200 zu weiteren Bearbeitungsschritten wie einem Perforieren, einem Schneiden zu verbrauchergerechten Breiten und einem Aufwickeln auf Rollen geführt werden.
Während des Verbindens der zwei oder mehreren Papierlagen miteinander kann jede Lage in Querrichtung so versetzt werden, dass die "Berge" der Wellungen der einen Lage entweder mit den Bergen oder den "Tälern" der Wellungen der anderen Lage verbunden werden. Auf diese Weise wird, wenn die Berge der einen Lage so angeordnet sind, dass sie von den Tälern der anderen Lage aufgenommen werden, eine relativ dichte zweilagige Bahn gebildet. Wenn andererseits die Berge und die Täler der einen Lage den Bergen und Tälern der anderen Lage gegenüberliegen, wird eine weiche zweilagige Bahn gebildet. Auf diese Weise kann die Dichte der zweilagigen Bahn in Abhängigkeit von der Anwendung, für die das Papierprodukt vorgesehen ist, leicht geregelt werden. Obwohl die obigen Beispiele zweilagige Anordnungen betreffen, gilt als vereinbart, dass die Prinzipien der vorliegenden Entwicklung gleichermaßen auf Bahnen mit drei oder mehr Lagen anwendbar sind. Es sei auch darauf hingewiesen, dass nicht jede der Lagen der Bahn dahingehend bearbeitet sein muss, dass sie Wellungen in Maschinenrichtung wie diejenigen einschließt, die durch eine gewellte Kreppschaberklinge erzeugt werden, weil eine oder mehrere Lagen einer mehrlagigen Bahn frei von Wellungen und frei von Prägungen sein kann bzw. können.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine mehrlagige absorbierende Bahn bereitgestellt, die mit primären Wellungen versehen ist, die sich entlang einer Hauptwellungsachse der Bahn erstrecken, wobei die primären Wellungen mit einem Abstand S lateral beabstandet sind, während die einlagige absorbierende Bahn mit einem Prägemuster versehen ist, dass eine Mehrzahl von Designelementen umfasst, bei dem bis zu 50% der Oberfläche der absorbierenden Bahn geprägt sind. Die Bahn ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Designelement des Prägemusters eine charakteristische Breite W in Querrichtung des Prägeelements und eine charakteristische Länge L des Prägeelements entlang einer Richtung L' hat und wobei das Verhältnis W:S für jedes Designelement von etwa 1 bis etwa 4 beträgt. Noch typischer beträgt das Verhältnis W:S für jedes Designelement von etwa 1,5 bis etwa 3, und gewöhnlich beträgt das Aspektverhältnis L:W für jedes Designelement wenigstens etwa 1,1. Ein Aspektverhältnis L:W für jedes Designelement von wenigstens etwa 1,2 ist in manchen Fällen bevorzugt, kann in einigen Fällen aber von etwa 1,1 bis etwa 4 oder von etwa 1,2 bis etwa 2,5 betragen.
Die Richtung L' weist in bevorzugten Fällen einen Winkel θ von wenigstens etwa 45° mit der Hauptwellungsachse der Bahn auf, wobei Fälle, in denen L' einen Winkel θ von weniger als etwa 30° mit der Hauptwellungsachse der Bahn einnimmt, bevorzugt sind. In einigen Ausführungsformen ist ein Aspektverhältnis L:W für jedes Designelement von etwa 1 bevorzugt.
Bei biaxial gewellten Ausführungsformen ist die Bahn mit sekundären Wellungen versehen, die im Wesentlichen senkrecht zu den primären Wellungen sind, so dass die sekundären Wellungen sich entlang einer sekundären Wellungsachse der Bahn erstrecken. In solchen Fällen kann die Bahn von etwa 10 bis etwa 50 primäre Wellungen pro Inch, die sich entlang der Hauptwellungsachse erstrecken, und von etwa 10 bis etwa 150 sekundäre Wellungen pro Inch haben, die sich entlang der sekundären Wellungsachse der Bahn erstrecken. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen hat die Bahn von etwa 12 bis etwa 25 primäre Wellungen, die sich entlang der Hauptwellungsachse der Bahn erstrecken.
In einigen Ausführungsformen haben die sekundären Wellungen eine Häufigkeit, die größer als die der primären Wellungen ist, und die Bahn umfasst eine gekreppte Lage, bei der sich die primären Wellungen in der Maschinenrichtung der Bahn erstrecken und sich in Längsrichtung erstreckende Wellungen sind. Die Bahn kann von etwa 10 bis etwa 150 Kreppfalten pro Inch haben, die sich in Querrichtung der Lage erstrecken, und sie kann mit einer gewellten Kreppschaberklinge hergestellt sein, die dahingehend funktioniert, dass sie die sich in Längsrichtung erstreckenden Wellungen bildet. Hier hat die gekreppte Lage auch von etwa 10 bis etwa 50 sich in Längsrichtung erstreckende Wellungen pro Inch und noch typischer von etwa 12 bis etwa 25 sich in Längsrichtung erstreckende Wellungen pro Inch. Die Kreppfalten haben in gleicher Weise eine Häufigkeit, die größer als diejenige der sich in Längsrichtung erstreckenden Wellungen ist, gewöhnlich mit einer Häufigkeit der Kreppfalten vom etwa 2- bis zum etwa 6-fachen der Häufigkeit der sich in Längsrichtung erstreckenden Wellungen. Noch typischer beträgt die Häufigkeit der Kreppfalten vom etwa 2- bis etwa 4-fachen der Häufigkeit der sich in Längsrichtung erstreckenden Wellungen.
Vorzugsweise ändert das Prägemuster die Streckung der absorbierenden Bahn in Querrichtung im Vergleich zu derjenigen Bahn, aus der die geprägte absorbierende Bahn hergestellt wurde, nicht. Vorzugsweise beträgt die Streckung der Bahn in Querrichtung vom etwa 0,2- bis zum etwa 0,8-fachen der Streckung der Bahn in Maschinenrichtung, während eine Streckung der Bahn in Querrichtung vom etwa 0,35- bis zum etwa 0,8-fachen der Streckung der Bahn in Maschinenrichtung noch mehr bevorzugt ist.
Der Abstand zwischen Designelementen D ist im Allgemeinen größer als S und beträgt typischerweise das etwa 1,5- bis das etwa 3-fache von S. Die Designelemente haben in vielen Fällen eine Prägetiefe von etwa 15 bis etwa 30 mil, und von etwa 10 bis etwa 25% der Oberfläche der Bahn sind geprägt.
Die absorbierende Bahn kann ein Gewebeprodukt mit einem Flächengewicht von etwa 5 bis etwa 40 pound auf ein Ries mit 3000 Quadratfuß oder ein Handtuchprodukt mit einem Flächengewicht von etwa 15 bis etwa 45 pound auf ein Ries mit 3000 Quadratfuß sein. Auf jeden Fall kann die Bahn unter Verwendung von Altfaserstoff hergestellt sein.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine mehrlagige Bahn bereitgestellt, die mit primären Wellungen versehen ist, die sich entlang einer Hauptachse der Bahn erstrecken, wobei die primären Wellungen in Querrichtung um einen Abstand S beabstandet sind und die einlagige absorbierende Bahn weiterhin mit einem Prägemuster versehen ist, das eine Mehrzahl von Prägungen mit der Breite W und der Länge L umfasst, wobei die Längen entlang einer Richtung L' verlaufen und wobei die Prägungen nicht mehr als etwa 50% der Fläche der absorbierenden Bahn bedecken. Die Prägungen sind voneinander mit einem Abstand D mit der Maßgabe beabstandet, dass wenigstens eines der Verhältnisse W:S und D:S von etwa 1 bis etwa 4 beträgt. Noch typischer beträgt wenigstens eines der Verhältnisse W:S und D:S von etwa 1,5 bis etwa 3,5, und die Prägungen bedecken nicht mehr als etwa 25% der Oberfläche der Bahn. Das Verhältnis der Streckung in Querrichtung zur Streckung in Maschinenrichtung beträgt von etwa 0,2 bis etwa 0,5, während von etwa 0,35 bis etwa 0,5 noch typischer sind. In bevorzugten Ausführungsformen verläuft die Hauptwellungsachse entlang der Maschinenrichtung der Bahn, und die primären Wellungen sind in Bezug auf die anderen Bereiche der Bahn nicht kompaktiert.
In einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer mehrlagigen absorbierenden Bahn verfügbar gemacht, umfassend: die Herstellung einer Mehrzahl von absorbierenden Bahnen und das Verbinden der Bahnen, wobei die Bahn eine Mehrzahl von primären Wellungen umfasst, die sich entlang einer Hauptwellungsachse der Bahn erstrecken und die Wellungen um einen Abstand S beabstandet sind, und die Erzeugung einer Prägung auf der Bahn, wobei das Prägemuster eine Mehrzahl von Designelementen umfasst, wobei bis zu etwa 50% der Oberfläche geprägt sind, dadurch gekennzeichnet, dass Designelemente eine charakteristische Designelement-Breite W und eine charakteristische Prägelänge L entlang einer Richtung L' haben und wobei das Verhältnis W:S für jedes Designelement von etwa 1 bis etwa 4 beträgt. Die Bahn kann bei Bedarf wenigstens eine ungeprägte Lage einschließen, und wenigstens eine dieser Lagen kann vor dem Verbinden der Lagen geprägt werden. In anderen Ausführungsformen wird die mehrlagige absorbierende Bahn gleichzeitig mit dem Verbinden der Lagen geprägt, oder die Bahn wird nach dem Verbinden der Lagen geprägt. Weiterhin kann die Bahn eine biaxial gewellte Bahn sein, wobei sekundäre Wellungen sich in einer Richtung erstrecken, die im Wesentlichen senkrecht zur Hauptwellungsachse ist. In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Verfahren wenigstens eine gekreppte Lage.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer einlagigen oder einer mehrlagigen absorbierenden Bahn verfügbar gemacht, wobei das Verhältnis W:S für jedes Designelement von 1,5 bis 3 betragen kann. Weiterhin kann das Aspektverhältnis L:W etwa 1 oder wenigstens 1,1, zweckmäßigerweise 1,2, beispielsweise von 1,1 bis 4, vorzugsweise 1,2 bis 2,5 betragen. Darüber hinaus kann die Richtung L' einen Winkel von weniger als 45°, vorzugsweise weniger als 30°, mit der Maschinenrichtung der Bahn haben.
In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer absorbierenden Lage in einem mehrlagigen absorbierenden Produkt bereitgestellt, umfassend: die Herstellung einer Celluloseeintrag umfassenden Bahn, das Einführen der Bahn in einen Yankee-Trockner, das Kreppen der Bahn vom Yankee-Trockner mit einer gewellten Kreppschaberklinge mit einer Konsistenz zwischen etwa 40 und etwa 98%, so dass die gekreppte Lage mit Kreppfalten, die sich lateral in Querrichtung erstrecken, und Wellungen, die sich longitudinal in Maschinenrichtung erstrecken, versehen ist, wobei die Wellungen mit einem Abstand S beabstandet sind, das Prägen der Lage mit einem Prägemuster, das eine Mehrzahl von Designelementen umfasst, wobei bis zu 50% der Fläche der absorbierenden Lage geprägt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Designelement des Prägemusters eine charakteristische laterale Prägeelement-Breite W hat und wobei das Verhältnis W:S für jedes Designelement von etwa 1 bis etwa 4 beträgt, und das Einarbeiten der Lage in das mehrlagige absorbierende Produkt.
Die Lage kann geprägt werden, bevor sie in das mehrlagige absorbierende Produkt eingearbeitet wird, oder die Lage kann geprägt werden, nachdem sie in das mehrlagige absorbierende Produkt eingearbeitet wurde. Am meisten bevorzugt wird die Lage gleichzeitig mit ihrer Einarbeitung in das mehrlagige absorbierende Produkt geprägt.

Claims

Einlagige oder mehrlagige absorbierende Bahn, die mit primären Wellungen (40) versehen ist, die sich entlang einer Hauptwellungsachse der Bahn erstrecken, wobei die primären Wellungen (40) lateral mit einem Abstand S (58, 60, 62) voneinander beabstandet sind, wobei die einlagige oder mehrlagige absorbierende Bahn mit einem Prägemuster versehen ist, das eine Mehrzahl von Designelementen (90, 92, 94) umfasst, wobei bis zu 50% der Oberfläche der absorbierenden Folie geprägt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Designelement des Prägemusters (52, 54) eine charakteristische Prägeelement-Lateralbreite W (66) und eine charakteristische Prägeelement-Länge L (68) entlang einer Richtung L' aufweist und wobei die Prägeelemente mit einem Abstand D voneinander beabstandet sind und wobei wenigstens eines der Verhältnisse W:S und D:S von 1 bis 4 beträgt.
Einlagige oder mehrlagige Bahn nach Anspruch 1, wobei W:S von 1 bis 4 beträgt.
Einlagige oder mehrlagige absorbierende Bahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bahn mit sekundären Wellungen (42) versehen ist, die im Wesentlichen senkrecht zu den primären Wellungen (40) sind, so dass die Bahn eine biaxial gewellte Bahn mit sekundären Wellungen (42) ist, die sich entlang einer zweiten Wellungsachse der Bahn erstrecken.
Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen absorbierenden Bahn, umfassend: das Herstellen einer Mehrzahl von absorbierenden Lagen (152, 156, 182, 190), umfassend wenigstens eine biaxial gewellte Lage, und das Verbinden der Lagen (152, 156, 182, 190) miteinander, wobei die biaxial gewellte Lage eine Mehrzahl von primären Wellungen (40) einschließt, die sich entlang einer primären Wellungsachse dieser Bahn erstrecken, wobei die Wellungen um einen Abstand S(74, 76, 78) voneinander beabstandet sind, und das Bereitstellen eines Prägemusters (52, 54) auf der Bahn, wobei das Prägemuster eine Mehrzahl von Designelementen (50, 90, 92, 94) einschließt, wobei bis zu 50% der Oberfläche geprägt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Designelemente (50, 90, 92, 94) eine charakteristische Designelement-Breite W (66), eine charakteristische Prägelänge L (68) entlang einer Richtung L' (70) aufweisen und wobei das Verhältnis W:S für jedes Designelement von 1 bis 4 beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer einlagigen absorbierenden Bahn, umfassend: das Herstellen einer Cellulose-Eintrag umfassenden Bahn (20), das Trocknen der Bahn (20) unter Bildung der absorbierenden Bahn (20), das Versehen der Bahn (20) mit primären Wellungen, die sich entlang einer Haupt-Wellungsachse der absorbierenden Bahn erstrecken, wobei die Wellungen um einen Abstand S (58, 60, 62) voneinander beabstandet sind, und das Prägen der Bahn mit einem Prägemuster, das eine Mehrzahl von Designelementen (50, 90, 92, 94) umfasst, wobei bis zu 50% der Oberfläche der Bahn geprägt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Designelement (50, 90, 92, 94) des Prägemusters eine charakteristische Prägeelement-Breite W (66) und eine charakteristische Prägelänge L (68) entlang einer Richtung L' (70) aufweist und wobei das Verhältnis W:S für jedes Designelement von 1 bis 4 beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer einlagigen, geprägten, absorbierenden Bahn nach Anspruch 5 oder zur Bereitstellung einer absorbierenden Lage in einem mehrlagigen absorbierenden Produkt nach Anspruch 4, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: die Herstellung einer Celluose-Eintrag umfassenden Bahn (20), das Aufbringen der Bahn (20) auf einen Yankee-Trockner (22), das Kreppen der Bahn (20) vom Yankee-Trockner mit einer gewellten Kreppschaberklinge (24) bei einer Konsistenz zwischen 40 und 98%, so dass die gekreppte Bahn (20) oder Lage mit Kreppfalten (39), die sich lateral in der Querrichtung (96, 98, 100) erstrecken, und Wellungen (40, 82, 84, 86), die sich longitudinal in Maschinenrichtung erstrecken, versehen wird, wobei die Wellungen (40) mit einem Abstand S (58, 60, 62) voneinander beabstandet sind, das Prägen der Bahn oder Lage mit einem Prägemuster, das eine Mehrzahl von Designelementen (90, 92, 94, 50) umfasst, wobei bis zu 50% der Fläche der absorbierenden Bahn oder Lage geprägt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Designelement des Prägemusters eine charakteristische Prägeelement-Lateralbreite W (66) hat und wobei das Verhältnis W:S für jedes Designelement (50, 90, 92, 94) von 1 bis 4 beträgt, und bei Bedarf das Einarbeiten der Lage in das mehrlagige (152, 154, 182, 190) absorbierende Produkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Cellulose-Eintrag synthetische Faser umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Cellulose-Eintrag Nichtcellulosematerial umfasst.