DE60121189T2

DE60121189T2 - Geprägte cellulosische fibröse struktur

Info

Publication number: DE60121189T2
Application number: DE60121189T
Authority: DE
Inventors: William Ward West Chester OSTENDORF; Craft Lisa Lebanon BLANTON; William Gregory West Harrison DURITSCH; Mitchell Kevin West Chester WIWI
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: CA2422725A1; AR030838A1; JP2004510496A; US6602577B1; CA2422725C; KR20030041145A; DE60121189D1; AU2001293102A1; MXPA03002920A; WO2002028630A3; ATE331607T1; TW531396B; PE20020624A1; EP1322462A2; WO2002028630A2; BR0114421A; EP1322462B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegenden Erfindung betrifft geprägte Cellulosefaserstrukturen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Cellulosefaserstrukturen findet man überall im alltäglichen Leben. Cellulosefaserstrukturen werden als Konsumgüter in Papierhandtüchern, Toilettenpapier, Gesichts- bzw. Taschentüchern, Servietten und dergleichen verwendet. Die starke Nachfrage nach diesen Papierprodukten haben einen Bedarf an verbesserten Versionen dieser Produkte und an einer Verbesserung ihrer Herstellungsverfahren erzeugt.
Mehrlagige Cellulosefaserstrukturen sind im Bereich der Konsumgüter wohl bekannt. Solche Produkte sind Cellulosefaserstrukturen mit mehr als einer, typischerweise zwei Lagen, die flächenmäßig einander zugewandt übereinander gelegt sind, um ein Laminat zu bilden. Dem Fachmann bekannt ist das Prägen von mehrere Lagen von Tissue umfassenden Flächengebilden, für ästhetische Zwecke und, um die Lagen während der Anwendung in der einander zugewandten Lagebeziehung zu halten. Darüber hinaus kann ein Prägen die Oberfläche der Lagen vergrößern, wobei sich deren spezifisches Volumen und Wasserhaltevermögen erhöht.
Während des Prägevorgangs werden die Lagen durch einen Walzenspalt, der von aneinander grenzenden axialparallelen Walzen gebildet wird, gefördert. Prägenoppen auf diesen Walzen drücken gleichartige Bereiche mit der gegenüber liegenden Lage zusammen, so dass diese sich verbinden und miteinander in Kontakt bleiben. Die zusammengedrückten Regionen bieten ein ästhetisches Muster und ein Mittel, um die Lagen zusammenzufügen und ihre einander zugewandten Flächen in einem Kontaktverhältnis zu halten.
Das Prägen erfolgt typischerweise nach einem von zwei Verfahren, dem Noppen-auf-Noppen-Prägen oder dem geschachtelten Prägen. Beim Noppen-auf-Noppen-Prägen bilden axialparallel zueinander angeordnete Walzen einen Walzenspalt zwischen den Noppen einander gegenüberliegender Walzen. Beim verschachtelten Prägen passen die Prägungsnoppen einer Walze zwischen die Prägungsnoppen der anderen Walze. Beispiele für Noppen-auf-Noppen-Prägen und verschachteltes Prägen sind dem Fachmann bekannt und dargestellt in den US-Patenten Nr. 3,414,459, erteilt am 3. Dezember 1968 an Wells und gemeinsam übertragen; 3,547,723, erteilt am 15. Dezember 1970 an Gresham; 3,556,907, erteilt am 19. Januar 1971 an Nystrand; 3,708,366, erteilt am 2. Januar 1973 an Donnelly; 3,738,905, erteilt am 12. Juni 1973 an Thomas; 3,867,225, erteilt am 18. Februar 1975 an Nystrand und 4,483,728, erteilt am 20. November 1984 an Bauernfeind.
Beim Noppen-auf-Noppen-Prägen entsteht eine Cellulosefaserstruktur, die sich aus kissenartigen Bereichen zusammensetzt, welche die Dicke des Produkts verstärken. Die Kissen neigen allerdings dazu, aufgrund mangelnder Unterstützung zusammenzufallen. Folglich geht der Dickenvorteil typischerweise während des Rests des Verarbeitungsvorgangs und dem anschließenden Verpacken verloren, was das durch den Prägevorgang angestrebte steppdeckenähnliche Aussehen beeinträchtigt.
Das verschachtelte Prägen hat sich als bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Produkten erwiesen, die ein weiches, steppdeckenähnlicheres Aussehen zeigen, das während des Rests des Verarbeitungsvorgangs einschließlich der Verpackung aufrechterhalten bleibt. Beim verschachtelten Prägen hat eine Lage ein Muster mit Erhebungen, während die andere Lage ein Muster mit Vertiefungen aufweist. Wenn die beiden Lagen den Walzenspalt der Prägewalzen passieren, werden die beiden Muster ineinander gepasst. Beim verschachtelten Prägen werden die Noppenspit zen der Prägewalze mit Erhöhungen an den tiefliegenden Bereiche der Prägewalze mit Vertiefungen ausgerichtet. Demzufolge dienen die in der einen Lage erzeugten Prägestellen als Stütze für die Prägestellen in der anderen Lage.
Der Laminationspunkt im Walzenspalt zwischen den Verschachtelungs-Prägewalzen entfällt typischerweise, da die Noppen auf den Verschachtelungs-Prägewalzen einander nicht berühren. Dies macht ein Hinzufügen einer Vereinigungswalze bzw. Marrying Roll zum Beaufschlagen mit Druck für die Lamination erforderlich. Typische Vereinigungswalzen sind massiv, was in einer Lamination jedes potenziellen Laminationspunkts resultiert, wie dargestellt im US-Patent Nr. 3,867,225, erteilt am 18. Februar 1975 an Nystrand.
Die Verschachtelungs-Prägewalzen können auf solche Weise gestaltet sein, dass die Noppen auf der einen Walze den Umkreis der anderen Prägewalze berühren und einen Laminationspunkt bereitstellen, wodurch der Bedarf an einer Vereinigungswalze entfällt. Eine solche Verschachtelungs-Prägeanordnung ist dargestellt in US-Patent Nr. 5,468,323, erteilt am 21. November 1995 an McNeil. Diese Anordnung stellt auch ein Mittel zur Verbesserung der Bindungsfestigkeit zwischen den Lagen bereit, denn sie ermöglicht den Einsatz einer Leimauftragwalze in Verbindung mit jeder Prägewalze, wodurch eine Haftmittelverbindung bei jeder Prägestelle erhalten wird. Andere Wege zur Verbesserung der Bindungsfestigkeit zwischen den Lagen sind dargestellt in den gemeinsam übertragenen US-Patenten Nr.: 5,858,554, erteilt an Neal et al. am 12. Januar 1999, und 5,693,406, erteilt an Wegele et al. am 2. Dezember 1997.
Verbrauchertests von Produkten mit geprägten Cellulosefaserstrukturen haben gezeigt, dass ein weicheres, steppdeckenähnlicheres Aussehen erwünscht ist. Die Verbraucher wünschen Produkte von relativ großer Dicke und mit ästhetisch ansprechenden, dekorativen Mustern, die ein hochwertiges, stoffähnliches Aussehen zeigen. Solche Eigenschaften müssen ohne Beeinträchtigung anderer, erwünschter funktionsbezogener Qualitäten des Produkts, wie Weichheit, Absorp tionsvermögen, Schmiegsamkeit (Flexibilität/Schlaffheit) und Bindungsfestigkeit zwischen den Lagen bereitgestellt werden.
Gemäß dem Stand der Technik verbessert das Prägen das Erscheinungsbild und verbessert (d. h. erhöht) generell die funktionsbezogenen Merkmale wie Absorptionsvermögen, Kompressibilität und Volumen des Papierprodukts, wirkt sich gleichzeitig jedoch negativ auf den Schmiegsamkeit aus (d. h. erhöht die Biegesteifigkeit des Papiers). Dem Stand der Technik nach verbessert die Lamination das Aussehen und verbessert generell das Volumen, während sie sich gleichzeitig nachteilig auf die Schmiegsamkeit auswirkt (d. h. die Biegesteifigkeit des Papiers erhöht).
Dies ist dargestellt in den gemeinsam übertragenen US-Patenten Nr. 5,693,406, erteilt an Wegele et al. am 2. Dezember 1997; 5,972,466, erteilt an Trokhan am 26. Oktober 1999; 6,030,690, erteilt an McNeil et al. am 29. Februar 2000; und 6,086,715, erteilt an McNeil am 11. Juli 2000.
Ein Gleichgewicht zwischen Prägen und Laminieren zu finden, um ein ästhetisch ansprechendes Produkt und die funktionsbezogenen Eigenschaften zu erhalten, hat schon immer Schwierigkeiten bereitet. Die vorliegende Erfindung stellt ein als E-Faktor bekanntes Modell zur Optimierung dieses Verhältnisses bereit.
Die vorliegende Erfindung liefert auch unerwartete Ergebnisse. Ausgehend von Stand der Technik wäre zu erwarten, dass sich das ästhetische Erscheinungsbild des Papiers als eine Funktion von Prägen und Laminieren verbessert (d. h. mit verstärktem Prägen und/oder Laminieren verbessert sich das ästhetische Erscheinungsbild. Umgekehrt wäre eine Verschlechterung des ästhetischen Erscheinungsbilds bei Papier zu erwarten, wenn eine kleinere Fläche des Papiers geprägt und/oder laminiert würde.
Daher überrascht die Feststellung sehr, dass die vorliegende Erfindung verglichen mit dem Stand der Technik unerwartet ein ästhetisch ansprechendes Tissue und Verbesserungen in Bezug auf das Absorptionsvermögen bereitstellt und gleichzeitig insgesamt weniger geprägte und laminierte Fläche benutzt, und gleichzeitig Verbesserungen in Bezug auf die Weichheit bereitstellt.
Weichheit ist die angenehme Tastempfindung, die Kunden erfahren, wenn sie das Papier in ihren Händen zerknüllen und während sie das Papier für dessen vorgesehenen Zweck benutzen. Weichheit ist eine Funktion der Kompressibilität des Papiers, der Flexibilität des Papiers und der Oberflächenstruktur.
Das Absorptionsvermögen bezeichnet die Eigenschaft des Papiers, Fluide – insbesondere Wasser und wässrige Lösungen und Suspensionen – aufzunehmen und zurückzuhalten. Bei der Auswertung des Absorptionsvermögens ist nicht nur die absolute Menge eines Fluids, die eine vorgegebene Menge Papier zurückhalten kann, eine wichtige Kenngröße, sondern auch die Geschwindigkeit, mit der das Papier dieses Fluid absorbieren kann, ist wichtig. Wenn das Papier zu einem Produkt wie einem Hand- oder Wischtuch geformt wird, ist darüber hinaus die Fähigkeit des Papiers, die Aufnahme eines Fluids in das Papiers zu bewirken und dadurch eine trockengewischte Oberfläche zu hinterlassen, wichtig.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modell zur Beschreibung eines ästhetisch ansprechenden Tissue-Papiers, das verglichen mit dem Stand der Technik auch verbesserte Absorptionsfähigkeit und Weichheit bei insgesamt geringem Verbrauch von geprägter Oberfläche aufweist. Das geprägte Tissue-Papier gemäß der Erfindung kann eine oder mehrere Lagen von Tissue-Papier umfassen. Das Tissue-Papier weist eine Vielzahl von Prägungen auf. Das Tissue-Papier hat eine geprägte Gesamtfläche von etwa 15% oder weniger und einen E-Faktor von zwischen etwa 0,416 und 125 cm⁴ je Anzahl Prägungen (d. h. etwa 0,0100 bis 3 Zoll⁴ je Anzahl Prägungen). Jede Prägung erfolgt mit einer Walze mit Noppen, die von etwa 0,127 cm bis 0,254 cm über die Grundfläche der Walze vorstehen (d. h. etwa 0,05 Zoll bis 0,1 Zoll).
Das geprägte Tissue-Papier weist ferner eine Vielzahl von Kuppeln auf. Die Kuppeln werden während des Papierherstellungsverfahrens geformt. Es gibt ungefähr von etwa 1,55 bis 155 Kuppeln je Quadratzentimeter Tissue-Papier (d. h. etwa 10 bis 1000 Kuppeln je Quadratzoll Tissue-Papier). Das geprägte Tissue-Papier der vorliegenden Erfindung weist ein Verhältnis zwischen der Anzahl Prägungen je Flächeneinheit und der Anzahl Kuppeln je Flächeneinheit von etwa 0,025 bis 0,25 und vorzugsweise von etwa 0,05 bis 0,15 auf.
Das geprägte Tissue-Papier kann eine oder mehrere Lagen umfassen. Mindestens eine der Lagen ist geprägt. Die Lage kann auf einer oder beiden Seiten des Tissue-Papiers geprägt sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine fragmentarische Draufsicht auf ein mehrlagiges Papierprodukt, die eine Ausführungsform eines Prägemusters auf der ersten Lage zeigt, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
1B ist eine fragmentarische Draufsicht auf ein mehrlagiges Papierprodukt, die eine Ausführungsform eines Prägemusters auf der zweiten Lage zeigt, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
2 ist eine fragmentarische Draufsicht auf ein mehrlagiges Papierprodukt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Graph, in dem das ästhetische Erscheinungsbild (y-Achse) im Verhältnis zum E-Faktor (x-Achse) entsprechend den in Tabelle I präsentierten Daten dargestellt sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Definitionen:
Wie hierin gebraucht, haben die folgenden Begriffe die folgende Bedeutung:
„Prägung" bezieht sich auf eine Art von Oberflächenzustand bei Papier, der durch mechanisches Aufdrucken eines Musters beim fertigen Papier mit gravierten Metallwalzen oder -platten erhalten wird.
„Laminieren" bezieht sich auf das Verfahren, bei dem übereinander liegende Lagen von Papier mit oder ohne Haftmittel fest miteinander verbunden werden, um eine mehrlagige Platte zu bilden.
„Maschinenlängsrichtung" bezieht sich auf die Richtung, die parallel zum Lauf des Papiers durch die Papierherstellungsvorrichtung ist.
„Maschinenquerrichtung" bezieht sich auf die Richtung, die rechtwinklig zum Lauf des Papiers durch die Papierherstellungsvorrichtung ist.
Das Papier der vorliegenden Erfindung ist gleichermaßen anwendbar bei allen Typen von Papierkonsumgütern, wie Papierhandtüchern, Toiletten-Tissue-Papier, Gesichts-Tissue-Papier, Servietten und dergleichen. Das Papierprodukt setzt sich aus einer oder mehreren Papierlagen zusammen. Wie in 2 erkennbar, weist das Papier 10 Prägungen 20 auf. Die Prägungen 20 beziehen sich auf Regionen im Papier 10, welche einer Pressung unterzogen wurden oder in anderer Weise verdichtet sind. Die Fasern, aus denen das Papier 10 in den Prägungen 20 besteht, können vorzugsweise permanent und fester aneinander gebunden sein als die Fasern in den Regionen des Papiers 10 zwischen den Prägungen 20. Die Prägungen 20 können pergaminiert sein. Vorzugsweise sind die Prägungen 20 getrennt voneinander, obwohl die Prägungen 20, falls dies erwünscht ist, ein im wesentlichen kontinuierliches Netzwerk bilden können. Die Prägungen 20 des Papiers 10 sind aus der Ebene des Papiers 10 durch die Vorsprünge der Prägewalze ausgelenkt.
Eine Einzellage von Papier 10 kann auf einer Seite des Papiers 10 oder es können beide Seiten des Papiers 10 geprägt werden. Auf gleiche Weise kann, wenn zwei oder mehrere Lagen einander zugewandt miteinander verbunden werden, um ein Laminat zu bilden, jede Lage auf einer oder beiden Seiten der jeweiligen Lage geprägt werden. Jede Lage wird mit einer Vielzahl von Prägungen 20 versehen. Die Prägungen 20 werden senkrecht zur Ebene des Laminats und vorzugsweise zur anderen Lage hin umgeformt.
Geeignete Mittel zum Prägen umfassen die in den US-Patenten Nr.: 3,323,983, erteilt an Palmer am 8. September 1964; 5,468,323, erteilt an McNeil am 21. November 1995; 5,693,406, erteilt an Wegele et al. am 2. Dezember 1997; 5,972,466, erteilt an Trokhan am 26. Oktober 1999; 6,030,690, erteilt an McNeil et al. am 29. Februar 2000; und 6,086,715, erteilt an McNeil am 11. Juli 2000 offenbarten.
Geeignete Mittel zum Laminieren der Lagen umfassen, beschränken sich jedoch nicht auf die in den gemeinsam übertragenen US-Patenten Nr.: 6,113,723, erteilt an McNeil et al. am 5. September 2000; 6,086,715, erteilt an McNeil am 11. Juli 2000; 5,972,466, erteilt an Trokhan am 26. Oktober 1999; 5,858,554, erteilt an Neal et al. am 12. Januar 1999; 5,693,406, erteilt an Wegele et al. am 2. Dezember 1997; 5,468,323, erteilt an McNeil am 21. November 1995; 5,294,475, erteilt an McNeil am 15. März 1994 offenbarten.
Das Trägermaterial, das das Papier 10 der vorliegenden Erfindung umfasst, kann cellulosisch, nicht-cellulosisch oder eine Kombination beider sein. Das Trägermaterial kann konventionell unter Einsatz eines oder mehrerer Pressfilze getrocknet sein. Wenn das Trägermaterial, das das Papier 10 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, konventionell getrocknet ist, kann es auf konventionelle Weise unter Einsatz eines Filzes getrocknet worden sein, der auf dem Papier 10 ein Muster erzeugt, wie beschrieben im gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 5,556,509, erteilt am 17. September 1996 an Trokhan et al., und die PCT-Anmeldung WO 96/00812, veröffentlicht am 11. Januar 1996 im Namen von Trokhan et al.
Das Trägermaterial, das das Papier 10 der vorliegenden Erfindung umfasst, kann auch mit Durchluft getrocknet sein. Ein geeignetes mit Durchluft getrocknetes Trägermaterial kann gemäß dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 4,191,609 hergestellt sein.
Vorzugsweise ist das Trägermaterial, das das Papier 10 der vorliegenden Erfindung umfasst, mit Durchluft auf einem mit einem gemusterten Rahmenwerk versehenen Band getrocknet. Das Band gemäß der vorliegenden Erfindung kann hergestellt sein gemäß einem der gemeinsam übertragenen US Patente 4,637,859, erteilt am 20. Januar 1987 an Trokhan; 4,514,345, erteilt am 30. April 1985 an Johnson et al.; 5,328,565, erteilt am 12. Juli 12, 1994 an Rasch et al.; und 5,334,289, erteilt am 2. August 1994 an Trokhan et al.
Das gemusterte Rahmenwerk des Bandes prägt vorzugsweise ein ein im Wesentlichen kontinuierliches Netz umfassendes Muster in das Papier 10 und hat ferner Ablenkkanäle verteilt innerhalb des Musters. Die Ablenkkanäle erstrecken sich zwischen einer entgegengesetzten ersten und zweiten Oberfläche des Rahmenwerks. Die Ablenkkanäle ermöglichen die Bildung von Kuppeln 30 im Papier 10.
Das mit Durchluft getrocknete und nach den vorgenannten Patenten hergestellte Papier 10 weist eine Vielzahl von Kuppeln 30 auf, die während des Papierherstellungsvorgang gebildet werden und über einen im Wesentlichen kontinuierlichen Netzwerkbereich verteilt sind. Die Kuppeln 30 erheben sich im Allgemeinen rechtwinklig zum Papier 10 und vergrößern dessen Dicke. Die Kuppeln 30 entsprechen im Allgemeinen hinsichtlich der Geometrie und während der Papierherstellung hinsichtlich der Position den Ablenkkanälen des vorstehend beschriebenen Bandes. Es gibt eine unendlichen Vielzahl von Geometrien, Formen und Anordnungen der Ablenkkanäle und Kuppeln 30, die daraus im Papier 10 gebildet werden. Diese Formen umfassen die im gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 5,275,700, erteilt am 14. Januar 1994 an Trokhan, offenbarten. Beispiele dieser Formen umfassen, be schränken sie jedoch nicht auf die als lineares Idaho-Muster, Fliegen-Muster und Schneeflocken-Muster beschriebenen.
Die Kuppeln 30 stehen aufgrund der Formung in die Ablenkkanäle während des Papierherstellungsvorgangs an dem im Wesentlichen kontinuierlichen Netzwerk des Papiers nach außen vor. Durch Formung in die Ablenkkanäle während des Papierherstellungsvorgangs werden die Bereiche des Papiers 10, die die Kuppeln 30 umfassen, in die Z-Richtung umgelenkt. Bei den hierin beschriebenen Ausführungsformen kann ein derartiges Papier 10 zwischen etwa 1,55 und 155 Kuppeln je Quadratzentimeter (d. h. etwa 10 bis 100 Kuppeln je Quadratzoll) aufweisen.
Wenn das Papier 10 Kuppeln 30 oder andere herausragende Merkmale in der Topographie aufweist, hat jede Prägung 20 im Papier 10 eine Fläche, die das 0,5-mal so groß ist wie die Fläche der Kuppel oder des sonstigen herausragenden Merkmals in der Topographie.
Das Papier 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, das Kuppeln 30 aufweist, kann gemäß den gemeinsam übertragenen US-Patenten Nr.: 4,528,239, erteilt am 9. Juli 1985 an Trokhan; 4,529,480, erteilt am 16. Juli 1985 an Trokhan; 5,245,025, erteilt am 14. September 1993 für Trokhan et al; 5,275,700, veröffentlicht am 04. Januar 1994 für Trokhan; 5,364,504, veröffentlicht am 15. November 1985 an Smurkoski et al.; 5,527,428, erteilt am 18. Juni 1996 an Trokhan et al.; 5,609,725, erteilt am 11. März 1997 an Van Phan; 5,679,222, erteilt am 21. Oktober 1997 an Rasch et al.; 5,709,775, erteilt am 20. Januar 1995 an Trokhan et al; 5,776,312, erteilt am 7. Juli 1998 an Trokhan et al.; 5,795,440, erteilt am 18. August 1998 an Ampulski et al.; 5,900,122, erteilt am 4. Mai 1999 an Huston; 5,906,710, erteilt am 25. Mai 1999 an Trokhan; 5,935,381, erteilt am 10. August 1999 an Trokhan et al.; und 5,938,893, erteilt am 17. August 1999 an Trokhan et al. hergestellt sein. Mehrere Variationen im für das Papier 10 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Substrat sind ausführbar und können, in Abhängigkeit von der Anwendung, wünschenswert sein. Das Substrat, welches das Papier 10 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, kann nach Bedarf gekreppt oder ungekreppt sein. Das Papier 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kann geschichtet sein. Die Schichtung ist in den gemeinsam übertragenen US-Patenten Nr.: 3,994,771, erteilt am 30. November 1976 für Morgan et al., 4,225,382, veröffentlicht am 30. September 1980 für Kearney et al. und 4,300,981, veröffentlicht am 17. November 1981 an Carstens, offenbart.
Damit sich das Papier 10 noch weicher anfühlt, können chemische Weichmacher dem Papier 10 beigegeben werden. Geeignete chemische Weichmacher können beigegeben werden, wie dies durch die gemeinsam übertragenen US-Patente Nr.: 5,217,576, erteilt am 8. Juni 1993 an Phan; 5,262,007, erteilt am 16. November 1993 an Phan et al., und US. Patentanmeldung Serial Nr. 09/334,150 eingereicht am 16. Juni 1999 im Namen von Kelly, gelehrt wird.
Zusätzlich kann Silikon auf das Papier 10 gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden, wie dies durch die gemeinsam übertragenen US Patente 5,215,626, veröffentlicht am 01. Juni 1993 für Ampulski et al. und 5,389,204, erteilt am 14. Februar 14, 1995 an Ampulski, gelehrt wird.
Das Papier 10 kann befeuchtet werden, wie im gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 5,332,118, erteilt am 26. Juli 1994 an Muckenfuhs, offenbart.
Das Papier 10 der vorliegenden Erfindung weist eine geprägte Gesamtfläche von etwa 15% oder weniger, vorzugsweise etwa 10% oder weniger und am meisten bevorzugt etwa 8% oder weniger auf. Die vorliegende Erfindung definiert ein Verhältnis zwischen dem Größenmaß (z. B. Fläche) der einzelnen Prägungen 20 und der Gesamtzahl Prägungen 20 (d. h. Prägungsfrequenz) je Flächeneinheit des Papiers. Dieses als der E-Faktor bekannte Verhältnis ist folgendermaßen definiert: E = S/N × 100worin E der E-Faktor ist;
S die Fläche der einzelnen Prägung ist;
N die Anzahl Prägungen je Flächeneinheit des Papiers ist.
Das Papier 10 der vorliegenden Erfindung weist zwischen etwa 0,775 und 3.875 Prägungen je Quadratzentimeter Papier (d. h. etwa 5 bis 25 Prägungen je Quadratzoll Papier) auf. Das Papier 10 der vorliegenden Erfindung weist einen E-Faktor von zwischen etwa 0,416 und 125 cm⁴/Anzahl Prägungen (d. h. etwa 0,0100 bis 3 Zoll⁴/Anzahl Prägungen), vorzugsweise zwischen etwa 0,520 und 83,324 cm⁴/Anzahl Prägungen (d. h. etwa 0,0125 bis 2 Zoll⁴/Anzahl Prägungen) und am meisten bevorzugt zwischen etwa 0,624 bis 41,62 cm⁴/Anzahl der Prägungen (d. h. etwa 0.0150 bis 1 Zoll⁴/Anzahl der Prägungen) auf. Jede Prägung kann auf einer Walze durchgeführt werden, die Noppen aufweist, welche von etwa 0,127 cm (0,05 Zoll) bis 0,254 cm (0,1 Zoll) aus der Ebene der Walz herausragen.
Das Papier 10 der vorliegenden Erfindung weist ein Verhältnis der Anzahl Prägungen je Flächeneinheit zur Anzahl Kuppeln je Flächeneinheit von etwa 0,025 bis 0,25 und vorzugsweise von etwa 0,05 bis 0,175 auf.
Berechnungen und Prüfverfahren
A. Bestimmung der Fläche der einzelnen Prägung:
Die Prägungen 20 basieren meistens auf plangeometrischen Standardformen wie Kreisen, Ovalen, verschiedenen Vierecken und dergleichen, sowohl jeweils für sich als auch in Kombination miteinander. Für solche plangeometrischen Figuren lässt sich die Fläche einer einzelnen Prägung 20 einfach aus bekannten mathematischen Formeln ableiten. Bei komplexeren Formen können verschiedene Verfah ren zur Flächenberechnung benutzt werden. Eine solche Technik wird im Folgenden beschrieben. Man beginnt mit einem Bild einer einzelnen Prägung 20 in einer bekannten Vergrößerung des Originals (z. B. 100×) auf einem ansonsten völlig leeren Bogen Papier, Karton oder dergleichen. Die Fläche des Papiers berechnen und das Gewicht des Papiers ermitteln. Das Bild der Prägung 20 ausschneiden und wiegen. Ausgehend vom bekannten Gewicht und der bekannten Größe des gesamten Papiers sowie dem bekannten Gewicht und dem bekannten Vergrößerungsgrad des Prägungsbilds lässt sich die Fläche der in Rede stehenden Prägung 20 wie folgt berechnen: Prägungsfläche = ((Prägungsbildgewicht/Papiergewicht) × Papierfläche)/Vergrößerungsgrad2
B. Bestimmung der Anzahl Prägungen (d. h. Prägungsfrequenz) und Gesamtprägefläche:
Die Prägungen 20 sind in der Regel in einem Wiederholungsmuster angeordnet. Die Anzahl Prägungen 20 je Flächeneinheit lässt sich einfach wie folgt bestimmen. Eine Fläche des Musters auswählen, die mindestens 4 Musterwiederholungen umfasst. Die Fläche ausmessen und die Prägungen 20 zählen. Die „Prägungsfrequenz" wird durch Teilen der Anzahl Prägungen 20 durch die ausgewählte Fläche berechnet.
Der prozentuale Anteil der gesamten Prägefläche an der Papierfläche wird durch Multiplikation der Fläche der einzelnen Prägung mit der Anzahl Prägungen je Flächeneinheit des Papiers und Multiplikation des Produkts × 100 (d. h. (S × B) × 100) bestimmt.
C. Horizontal-Vollblatt-Methode (HFS):
Die Horizontal-Vollblatt- bzw. Horizontal Full Sheet-Methode (HFS) dient zur Bestimmung der Menge destillierten Wasser, das von dem Papier der vorliegenden Erfindung absorbiert und zurückgehalten wird. Bei der Durchführung dieser Methode wird zuerst eine Probe des zu testenden Papiers gewogen (im Weiteren hierin als „Trockengewicht des Papiers" bezeichnet), danach wird das Papier gut durchnässt, dann wird das durchnässte Papier in einer waagrechten Lage abtropfen gelassen und erneut gewogen (im Weiteren hierin als „Nassgewicht des Papiers" bezeichnet). Das Absorptionsvermögen des Papiers wird danach als die Menge des zurückgehaltenen Wasser berechnet und in Gramm des vom Papier absorbierten Wassers ausgedrückt. Bei einer Auswertung mehrerer Papierproben wird die gleiche Papiergröße bei allen zu testenden Proben benutzt.
Das Gerät zur Bestimmung des HFS-Vermögens von Papier umfasst folgendes: Eine elektronische Waage mit einer Ansprechgenauigkeit von mindestens ±0,01 g und einer Mindestkapazität von 1200 g. Die Waage ist auf einem Waagentisch und Block aufzustellen, um die Vibrationseinflüsse beim Wiegen durch Boden/Bankoberfläche zu minimieren. Die Waage sollte auch mit einer speziellen Waagschale ausgestattet sein, die für die Größe des zu testenden Papiers (d. h. eine Papierprobe von etwa 27,9 cm (11 Zoll) mal 27,9 cm (11 Zoll)) bemessen ist. Die Waagschale kann aus einer Vielfalt von Materialien hergestellt sein. Acrylglas ist ein häufig verwendetes Material.
Außerdem werden ein Probenträgergestell und eine Probenträgerabdeckung benötigt. Sowohl Gestell als auch Abdeckung umfassen einen Leichtmetallrahmen, der so mit Monofilament von 0,305 cm (0;012 Zoll) Durchmesser umwickelt ist, das ein Gitter von 1,27 cm² (0,5 Zoll²) () gebildet wird. Die Größe von Trägergestell und Trägerabdeckung ist so zu wählen, dass die Größe der Probe problemlos zwischen den beiden untergebracht werden kann.
Der HFS-Test wird bei 23 ± 1°C und 50 ± 2% relativer Luftfeuchte Umgebungsbedingungen durchgeführt. Ein Wasserbehälter oder -trog wird mit destilliertem Wasser bei 23 ± 1°C bis zu einem Füllstand von 7,6 cm (3 Zoll) gefüllt.
Das zu testende Papier wird sorgfältig auf der Waage mit einer Genauigkeit von 0,01 g gewogen. Das Trockengewicht der Probe wird mit einer Genauigkeit von 0,01 g zu Protokoll genommen. Das leere Probenträgergestell wird, einschließlich der vorstehend beschriebenen Spezialwaagschale, auf die Waage gestellt. Danach wird die Waage nullgestellt (tariert). Die Probe wird sorgfältig auf dem Probenträgergestell platziert. Die Trägergestellabdeckung wird oben auf dem Trägergestell platziert. Nun wird die Probe (die sich zwischen Gestell und Abdeckung befindet) in den Wasserbehälter eingetaucht. Nachdem die Probe 60 Sekunden lang eingetaucht war, werden Probenträgergestell und -abdeckung vorsichtig aus dem Behälter gehoben.
Probenträgergestell und Trägergestellabdeckung werden in waagrechter Position 120 ± 5 Sekunden lang abtropfen gelassen, wobei darauf zu achten ist, dass die Probe nicht übermäßig geschüttelt wird oder vibriert. Danach wird die Trägergestellabdeckung vorsichtig entfernt, und die nasse Probe einschließlich Trägergestell wird auf der vorher tarierten Waage gewogen. Das Gewicht wird mit einer Genauigkeit von 0,01 g protokolliert. Dies ist das Nassgewicht der Probe.
Das Absorptionsvermögen je Gramm der Papierprobe wird bestimmt als (Nassgewicht des Papiers – Trockengewicht des Papiers).
D. Horizontal-Geschwindigkeits-Kapazität (HRC):
Die Horizontal-Geschwindigkeits-Kapazität (HRC) ist ein Absorptionsgeschwindigkeitstest, bei dem die von einer Papierprobe im Zeitraum von zwei Sekunden aufgenommene Wassermenge gemessen wird. Das Messergebnis wird in Gramm Wasser pro Sekunde angegeben. Das für die HRC-Messung benutzte Instrument umfasst eine Pumpe, Druckmesser, Einlassnebenschluss, Rotameter, Behälter, Bodenwanne, Auslassnebenschluss, Wasserzulaufrohr, Probenhalter, Probe, Waage und Schläuche. Das Instrument ist dargestellt in US-Patent Nr. 5,908,707, erteilt an Cabell et al.
Bei diesem Verfahren wird die Probe (Schnitt mit Schneidwerkzeug 7,6 cm (3 Zoll) Durchmesser) waagrecht in einem in einer elektronischen Waage aufgehängten Halter platziert. Der Halter ist aus einem leichtgewichtigen Rahmen mit ungefähr 17 cm mal 17 cm (7 Zoll mal 7 Zoll) angefertigt, der mit leichtgewichtigem Polyamid-Monofilament durch den Rahmen bespannt ist, um ein Gitter mit Quadraten von 1,27 cm (0,5 Zoll) Seitenlänge zu bilden. Das Polyamid-Monofilament für die Bespannung des Stützgestells sollte 0,175 ± 0,0127 cm (0,069 ± 0,005 Zoll) Durchmesser (z. B. Berkley Trilene Line 907 g (2 lb) prüffertig) aufweisen. Die elektronische Waage sollte mit einer Genauigkeit von 0,001 g wiegen (z. B. Sartorious L420P+).
Die Probe im Halter wird oberhalb eines Wasserzulaufrohrs zentriert. Die Wasserzufuhr erfolgt über ein Kunststoffrohr mit 0,79 cm (0,312 Zoll) Innendurchmesser mit destillierten Wasser von 23 ± 1°C. Das Zulaufrohr ist an einen Flüssigkeitsbehälter so angeschlossen, dass die hydrostatische Höhe im Verhältnis zur Testprobe null beträgt. Das Zulaufrohr ist mithilfe eines Kunststoffrohres (z. B. Tygon^®) an den Flüssigkeitsbehälter angeschlossen. Die Höhe des Polyamid-Monofilaments des Probenhalters liegt 0,32 ± 0,04 cm (0,125 ± 1/64 Zoll) oberhalb der Oberseite des Wasserzulaufrohres.
Der Wasserspiegel im Behälter sollte auf gleicher Höhe wie die Oberkante des Wasserzulaufrohres liegen. Das Wasser im Behälter wird mithilfe einer Wasserpumpe (z. B. Cole-Palmer Masterflex 7518-02 und Kunststoffschlauch #6409-15) mit einer Geschwindigkeit von 85–93 ml/s umgewälzt. Die Umwälzgeschwindigkeit wird mit einem Rotameterrohr (z. B. Cole-Palmer N092-04 mit Ventilen und Schwimmer aus nichtrostendem Stahl) gemessen. Diese Umwälzgeschwindigkeit durch das Rotameter erzeugt einen Förderdruck von 17,2 ± 3.4 kPa (2,5 ± 0,5 psi), der mit einem Ashcroft-Manometer mit Glykolfüllung gemessen wird.
Vor Durchführung der Messung sind die Proben während 2 Stunden bei 23 ± 1°C und 50 ± 2% relativer Luftfeuchte zu konditionieren. Der HRC-Test wird ebenfalls bei diesen geregelten Umgebungsbedingungen durchgeführt.
Als ersten Schritt bei der Messung der Absorptionsgeschwindigkeit wird die 7,62 cm (3 Zoll) große Probe auf dem Probenhalter platziert. Das Gewicht in 1-Sekunden-Intervallen wird während insgesamt 5 Sekunden ermittelt. Das durchschnittliche Gewicht wird (im Weiteren als „Durchschnittliches Proben-Trockengewicht" bezeichnet) ermittelt. Danach wird das Umwälzwasser während 0,5 Sekunden über den Nebenschluss durch das Ventil zur Probenwasserzufuhr umgeleitet. Die Gewichtsanzeige der elektronischen Waage wird überwacht. Wenn das Gewicht von null aus anzusteigen beginnt, startet eine Zeitnehmeruhr. Bei 2,0 Sekunden wird die Probenwasserzufuhr über den Nebenschluss zum Einlass der Umwälzpumpe umgeleitet und der Kontakt zwischen der Probe und dem Wasser im Zulaufrohr wird unterbrochen.
Der Nebenschluss wird durch Abzweigung durch das Ventil bewirkt. Die Nebenschlussdauer beträgt mindestens 5 Sekunden. Das Gewicht von Muster und absorbiertem Wasser wird mit einer Genauigkeit von 0,001 g zu den Zeitpunkten von 11,0, 12,0, 13,0, 14,0 und 15,0 erfasst. Aus den fünf Messungen wird ein Mittelwert errechnet, der als „Durchschnittliches Proben-Nassgewicht" aufgezeichnet wird.
Der Gewichtsanstieg bei der Probe infolge des von der Probe aus dem Rohr absorbierten Wassers wird zur Bestimmung der Absorptionsgeschwindigkeit benutzt. In diesem Fall wird die Geschwindigkeit (in Gramm Wasser pro Sekunde) folgendermaßen berechnet: (Durchschnittliches Proben-Nassgewicht – Durchschnittliches Proben-Trockengewicht)/2 Sekunden
Für den Fachmann ist einsichtig, dass sich Zeitsteuerung, Pulsierfolgen und elektronische Gewichtserfassung mit einem Computer automatisieren lassen.
E. Panel-Weichheitsmessung
Idealerweise sollten die zu testenden Papierproben vor dem Weichheitstest nach dem Tappi-Verfahren #T402OM-88 konditioniert werden. In diesem Fall werden die Proben während 24 h bei einer relativen Luftfeuchte im Bereich 10 bis 35% und einer Temperatur im Bereich 22 bis 40°C vorkonditioniert. Nach dieser Vorkonditionierung sollten die Proben während 24 h bei einer relativen Luftfeuchte im Bereich 48 bis 52% und einer Temperatur im Bereich 22 bis 24°C konditioniert werden.
Idealerweise sollte der Panel-Weichheitstest im Innern eines Raums bei konstanter Temperatur und Luftfeuchte stattfinden. Sollte dies nicht durchführbar sein, sollten alle Proben, einschließlich der Kontrollproben, identischen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein.
Der Weichheitstest wird als Paarvergleich auf eine Weise ähnlich der in „Manual on Sensory Testing Methods", ASTM Special Technical Publication 434, veröffentlicht von American Society For Testing and Materials 1968 und als Referenz hierin beigefügt, beschriebenen Vorgehensweise durchgeführt. Die Auswertung der Weichheit erfolgt durch subjektive Beurteilung unter Anwendung einer als „Gepaarter Differenztest" genannten Methode. Bei der Methode wird eine externe Normprobe zusätzlich zum eigentlichen Testmaterial benutzt. Für die fühlbare Weichheit werden zwei Proben auf solche Weise präsentiert, dass die Person die Proben nicht sehen kann, und die Person wird gebeten, anhand der fühlbaren Weichheit einer der Proben zu wählen. Das Ergebnis des Tests wird in so genannten Panel-Bewertungseinheiten bzw. Panel Score Units (PSU) angegeben.
Hinsichtlich des Weichheitstests zur Ermittlung der hierin in PSU angegebenen Weichheitsdaten wird eine Reihe von Panel-Weichheitstests durchgeführt. Bei jedem Test werden zehn hinsichtlich Weichheit erfahrene Juroren gebeten, die relative Weichheit von drei Sätzen gepaarter Proben zu bewerten. Die Probenpaare werden von jedem Juror Paar für Paar beurteilt: eine Probe eines Paares wird mit X, die andere mit Y gekennzeichnet. Kurz ausgedrückt wird jeder X-Probe im Verhältnis zur Y-Probe des Paars eine Bewertung (Note) wie folgt zugeteilt:

1. Die Note „Plus eins" wird vergeben, wenn X als möglicherweise etwas weicher als Y bewertet wird, und die Note „Minus eins" wird vergeben, wenn Y als möglicherweise etwas weicher bewertet wird als X;
2. Die Note „Plus zwei" wird vergeben, wenn X sicher als etwas weicher als Y bewertet wird, und die Note „Minus zwei" wird vergeben, wenn Y sicher als etwas weicher bewertet wird als X;
3. Die Note „Plus drei" wird vergeben, wenn X als viel weicher als Y bewertet wird, und die Note „Minus drei" wird vergeben, wenn Y als viel weicher bewertet wird als X; und schließlich:
4. Die Note „Plus vier" wird vergeben, wenn X als erheblich weicher als Y bewertet wird, und die Note „Minus vier" wird vergeben, wenn Y als erheblich weicher bewertet wird als X.

Aus den Werten wird ein Mittelwert gebildet, und das Resultat wird in PSU-Einheiten angegeben. Die so erhaltenen Daten werden als Ergebnis eines Panel-Tests betrachtet. Wenn mehr als ein Probenpaar bewertet wird, werden alle Probenpaare mithilfe einer statistischen Paar-Analyse entsprechend ihrer Noten in einer Reihenfolge angeordnet. Danach werden die Ränge gegebenenfalls nach oben oder unten verschoben, bis ein PSU-Wert von null erhalten wird, unabhängig davon, welche Probe als Null-Basis-Standard gewählt wird. Die anderen Proben haben dann Plus- oder Minuswerte wie festgelegt anhand deren relativer Rangfolge im Verhältnis zum Null-Basis-Standard. Die Anzahl Panel-Tests, die durchgeführt wird und für die ein Mittelwert berechnet wird, wird so gewählt, dass etwa 0,2 PSU einem signifikanten Unterschied in der subjektiv empfundenen Weichheit entsprechen.
F. Messen der Biegesteifigkeit
Die Biegesteifigkeit von Papier kann durch folgendes Verfahren bestimmt werden. Die Biegesteifigkeit ist ein Indikator für die Schmiegsamkeit oder die Flexibilität des Papiers. Das Kawabata Evaluation System-2, Pure Bending Tester (d. h.; KES-FB2, hergestellt von einer Division of Instrumentation, Kato Tekko Company, Ltd., Kyoto, Japan) kann für diesen Zweck benutzt werden.
Proben des zu testenden Papiers werden auf eine Größe von annähernd 19 × 19 cm (7,5 × 7,5 Zoll) in Maschinenlängs- und -querrichtung zugeschnitten. Die Breite der Papierprobe wird auf 0,025 cm (0,01 Zoll) gemessen. Die Probenbreite wird in Zentimeter umgewandelt. Die äußere Lage (d. h. die Lage, die auf einer Rolle der Papierprobe nach außen gerichtet ist) und die innere Lage, die auf der Rolle liegt, werden festgestellt und gekennzeichnet.
Die Probe wird in den Backen der KES-FB2 auf solche Weise platziert, dass die Probe zuerst so gebogen wird, dass die äußere Lage einer Dehnung und die innere Lage einer Kompression ausgesetzt wird. In der Ausrichtung in der KES-FB2 ist die äußere Lage nach rechts und die innere Lage nach links gerichtet. Der Abstand zwischen der vorderen, beweglichen Backe und der hinteren, stationären Backe beträgt 1 cm. Die Probe wird wie folgt im Instrument gesichert. Zuerst das Spannfutter der vorderen, beweglichen Backe und das Spannfutter der hinteren, stationären Backe für die Aufnahme der Probe öffnen. Die Probe wird in der Mitte zwischen Ober- und Unterkante der Backen auf solche Weise eingesetzt, dass die Maschinenlängsrichtung der Probe parallel zu den Backen liegt (d. h. senkrecht im KES-FB2-Halter).
Das hintere, stationäre Spannfutter wird danach geschlossen, indem die oberen und unteren Fingerschrauben gleichmäßig angezogen werden, bis die Probe einwandfrei, aber nicht mit übermäßiger Kraft eingespannt ist. Die Backen des vorderen, stationären Spannfutter werden danach auf gleiche Weise geschlossen. Die Probe wird für Rechtwinkligkeit im Spannfutter eingepasst, danach werden die vorderen Backen angezogen, um sicherzustellen, dass die Probe sicher gehalten wird. Der Abstand (d) zwischen dem vorderen Spannfutter und dem hinteren Spannfutter beträgt 1 cm.
Als Ausgang liefert das Instrument eine Kraftmesszellenspannung (Vy) und eine Krümmungsspannung (Vx). Die Kraftmesszellenspannung wird in ein Biegemoment umgewandelt, das wie folgt für die Probenbreite (M) normalisiert wird: Moment(M, Ncm/cm) = (Vy·Sy·d)/Wworin Vy die Kraftmesszellenspannung ist,
Sy die Empfindlichkeit des Instruments in Ncm/V ist,
d der Abstand zwischen den Spannfuttern ist,
und W die Breite der Probe in cm ist.
Der Empfindlichkeitsschalter des Instruments wird auf 5 × 1 eingestellt. Bei Anwendung dieser Einstellung ist das Instrument für die Anwendung von zwei 50-g-Gewichten kalibriert. Jedes Gewicht ist in einem Faden hängend angeordnet. Der Faden wird um die Stange am Bodensende des hinteren, stationären Spannfutters gewickelt und in einem Zapfen aufgehängt, der mittig an der Vorder- und Hinterseite der Welle vorsteht. Ein Gewichtsfaden wird um das vordere Ende gewickelt und am hinteren Zapfen eingehängt. Der andere Gewichtsfaden wird um das hintere Ende der Welle gewickelt und am vorderen Zapfen eingehängt. Zwei Seilscheiben werden auf der rechten und linken Seite des Instruments befestigt.
Die Oberseiten der Seilscheiben liegen waagrecht zum Mittelzapfen. Beide Gewichte werden danach gleichzeitig über die Seilscheiben gehängt (eins auf der linken und eins auf der rechten Seite). Die Vollskala-Spannungsausschlag wird auf 10 V eingestellt. Der Radius der Mittelwelle beträgt 0,5 cm. Die sich daraus ergebende Vollskala-Empfindlichkeit (Sy) der Momentachse beträgt dann 0,98 N (100 gf)·0,5 cm/10 V (0,05 N (5 gf)·cm/V).
Der Ausgang der Krümmungsachse wird kalibriert durch Einschalten des Messmotors und manuelles Anhalten des beweglichen Spannfutters, wenn die Anzeigeskala 1,0 cm^–1 erreicht. Die Ausgangsspannung (Vx) wird auf 0,5 V eingestellt. Die resultierende Empfindlichkeit (Sx) der Krümmungsachse beträgt 2/V·cm). Die Krümmung (K) wird auf folgende Weise erhalten: Krümmung (K, cm–1) = Sx·Vxworin Sx die Empfindlichkeit der Krümmungsachse ist,
und Vx die Ausgangsspannung ist.
Zur Bestimmung der Biegesteifigkeit wird das bewegliche Spannfutter mit einer Frequenz von 0,5 cm^–1/s von einer Krümmung von 0 cm^–1 bis +1 cm^–1 bis –1 cm^–1 bis 0 cm^–1 hin und her bewegt. Jede Probe wird kontinuierlich hin und her bewegt, bis vier vollständige Zyklen durchgeführt sind. Die Ausgangsspannung des Instruments wird in digitaler Form mithilfe eines Personal-Computers aufgezeichnet. Bei Beginn des Tests ist die Probe keiner Zugspannung ausgesetzt. Sobald der Test beginnt, wird die Kraftmesszelle einer Last ausgesetzt, wenn die Probe gebogen wird. Die anfängliche Drehrichtung erfolgt im Uhrzeigersinn, gesehen bei Draufsicht auf das Instrument.
Die Last steigt weiter, bis die Biegungskrümmung etwa +1 cm^–1 (das ist die Vorwärtsbiegung (FB)) erreicht. Bei ungefähr +1 cm^–1 wurde die Drehrichtung umgekehrt. Während der Rückwärtsbewegung nimmt die Anzeige von der Kraftmesszelle ab. Dies ist die Vorwärtsbiegungs-Rückkehr (FR). Wenn das rotierende Spannfutter 0 passiert, beginnt die Krümmung in der entgegengesetzten Richtung. Die Rückwärtsbiegung (BB) und Rückwärtsbiegungs-Rückkehr (BR) wurden erhalten.
Die Daten wurden wie folgt analysiert. Eine lineare Regressionslinie wurde bei ungefähr 0,2 und 0,7 cm^–1 für die Vorwärtsbiegung (FB) und Vorwärtsbiegungs-Rückkehr (FR) erhalten. Eine lineare Regressionslinie wurde zwischen ungefähr –0,2 und –0,7 cm^–1 für die Rückwärtsbiegung (RB) und Rückwärtsbiegungs-Rückkehr (BR) erhalten. Sie wurde für jeden der vier Zyklen für jedes der vier Segmente (d. h. FB, FR, BB, BR) erhalten. Die Neigung jeder Linie wurde als Biegesteifigkeit (B) aufgezeichnet. Sie wird in der Messgröße N (gf)·cm²/cm angegeben. Die Biegesteifigkeit bei der Vorwärtsbiegung wurde als BFB notiert. Die einzelnen Segmentwerte für die vier Zyklen wurden gemittelt und als Mittelwerte BFB, BFR, BBF und BBR berichtet. Drei separate Proben wurden getestet. Die berichteten Werte sind die Gesamtmittel von BFB, BFR, BBF und BBR für die drei Proben.
BEISPIEL
Für Vergleichszwecke wurde eine Papierprobe nach dem Stand der Technik, die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, wie folgt angefertigt:
Beispiel gemäß dem Stand der Technik
Die Probe gemäß dem Stand der Technik wurde angefertigt aus zwei Lagen von cellulosischen Fasern, wie in der Regel bei unter dem Handelsnamen BOUNTY^® vom uns als Rechteinhaber vermarkteten Papierhandtüchern verwendet. Jede Lage war aus 65 Prozent Kraftstoff aus in nördlichen Breiten gewachsenem Weichholz und 35 Prozent CTMP hergestellt und hatte ein Basisgewicht von ungefähr 22,7 g/m² (14 lb/3.000 ft²). Jede Lage wurde in einem verschachtelten Prägeverfahren durch elliptisch geformte Prägungen, die an ihrem distalen Ende eine Hauptachse von etwa 0,213 cm (0,084 Zoll) und eine Nebenachse von etwa 0,0107 cm (0,042 Zoll) aufweisen, geprägt. Die Prägungen wurden mit einer Walze ausgeführt, die Noppen aufweist, die etwa 0,178 cm (0,070 Zoll) aus der Ebene der Walze herausragen.
Die Prägungen waren in einem komplementär konzentrischen Rautenmuster in einer Neigung von 45 Grad mit einem Abstand von etwa 0,30 cm (0,118 Zoll) angeordnet. Zwei komplementäre Lagen wurden angefertigt und in einem spielfreien Vereinigungswalzenspalt so miteinander verbunden, dass ein einheitliches Laminat mit etwa 5,6 Prägungen/cm² (36 Prägungen/Zoll²) je Lage gebildet wurde.
Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung
Ein nicht-einschränkendes Beispiel aus einem gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkt aus Papier 10 ist nachstehend beschrieben und in den 1A und 1B dargestellt. Das Produkt aus Papier 10 wurde aus zwei Lagen aus cellulosischen Fasern, wie in der Regel bei unter dem Handelsnamen BOUNTY^® von uns als Rechteinhaber vermarkteten Papierhandtüchern verwendet, angefertigt. Jede Lage bestand aus 65 Prozent Kraftstoff aus in nördlichen Breiten gewachsenem Weichholz und 35 Prozent CTMP hergestellt und hatte ein Basisgewicht von ungefähr 2,7 g/m² (14 lb/3.000 ft²). Jede Lage wurde in einem verschachtelten Prägeverfahren durch elliptisch geformte Prägungen, die an ihrem distalen Ende eine Hauptachse von etwa 0,305 cm (0,120 Zoll) und eine Nebenachse von etwa 0,152 cm (0,060 Zoll) aufweisen, geprägt. Die Prägungen wurden mit einer Walze ausgeführt, die Noppen aufweist, die etwa 0,178 cm (0,070 Zoll) aus der Ebene der Walze herausragen. Die Prägungen waren in einem komplementär konzentrischen Rautenmuster in einer Neigung von 45 Grad mit einem Abstand von etwa 0,376 cm (0,148 Zoll) angeordnet.
In 1A und 1B ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß vorstehender Beschreibung dargestellt. Mit Bezugnahme auf 1A umfassen die Prägungen 20 der ersten Lage 2 (nach außen gerichtete Lage) etwa 8 Prozent der Fläche der ersten Lage 2, und sie haben etwa 2,3 Prägungen/cm² (d. h. 15 Prägungen/Zoll²). Mit Bezug auf 1B umfassen die Prägungen 20 der zweiten Lage 3 (nach innen gerichtete Lage) etwa 11 Prozent der Fläche der zweiten Lage 3, und sie haben etwa 3,1 Prägungen/cm² (d. h. 20 Prägungen/Zoll²).
Die zwei komplementären Lagen wurden angefertigt. Haftmittel wurde auf den Prägungen 20 der nach außen gerichteten Lage aufgetragen, und die Lagen wurden in einem spielfreien Vereinigungswalzspalt so miteinander verbunden, dass ein einheitliches Laminat gebildet wurde.
Mit Bezug auf Tabelle 1, Spalte 1, werden die Papierproben gemäß dem Stand der Technik und der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die dem Stand der Technik entsprechenden Proben wurden in Übereinstimmung mit dem vorstehenden Beispiel gemäß dem Stand der Technik angefertigt. Die der vorliegenden Erfindung entsprechenden Proben wurden in Übereinstimmung mit dem vorstehenden Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung angefertigt.
In Spalte 2 ist das Basisgewicht der jeweiligen Probe angegeben. In Spalte 3 ist die Form der Kuppel angegeben, die während des Papierherstellungsvorgangs geformt worden ist. In Spalte 4 ist die Anzahl Kuppeln je cm² (Zoll²) Papier angegeben. In Spalte 5 ist die Fläche jeder einzelnen Kuppel angegeben.
In den Spalten 6 und 7 ist die Abmessung des distalen Endes der Hauptachse bzw. die Abmessung der Nebenachse angegeben. In Spalte 8 ist die Tiefe jedes Noppens auf der zur Anfertigung der jeweiligen Probe benutzten Prägewalze angegeben. In Spalte 9 ist die Fläche jeder einzelnen Prägung angegeben. In Spalte 10 ist die Anzahl pro cm² (Zoll²) Papier festgestellter Prägungen angegeben. In Spalte 11 ist der E-Faktor für jede Probe angegeben. In Spalte 12 ist die prozentuale Gesamtprägefläche des Papiers angegeben.
In Spalte 13 ist die Bewertung des ästhetischen Aussehens jeder Papierprobe angegeben. Die Bewertung des ästhetischen Aussehens wurde wie folgt durchgeführt: 100 Bewertungsgruppenmitglieder hatten acht verschieden Proben von Papierhandtuchrollen, wie in Tabelle I beschrieben, zu beurteilen. Die Reihenfolge, in der die Bewertungsgruppenmitglieder sahen, war zufällig. Die Proben wurden unter fluoreszierendem Licht präsentiert. Jedem Bewertungsgruppenmitglied wurde folgende Frage gestellt: „Jedes Papierhandtuch hat ein rautenförmiges Steppdeckenmuster auf der Rolle. Bitte bewerten Sie bei jeder Rolle, wie leicht das rautenförmige Steppdeckenmuster zu erkennen ist". Die Bewertungsgruppenmitglieder waren gebeten, die Proben anhand einer Skala von –4 (extrem schwierig, Rautenmuster gar nicht erkennbar) bis 4 (sehr leicht, Muster extrem erkennbar) zu bewerten, wobei die Bewertung „0" ein weder schwierig noch einfach erkennbares Rautenmuster bezeichnet. In Spalte 13 der Tabelle I ist die durchschnittliche Bewertung für jede von den Bewertungsgruppenmitgliedern betrachtete Probe angegeben.
Die als Referenz beigefügte 3 zeigt in Diagrammform den Verlauf des E-Faktors (waagrechte x-Achse) für jede Probe aus Tabelle I, Spalte 11, gegenüber der durchschnittlichen Bewertung des ästhetischen Erscheinungsbilds (senkrechte Y-Achse) gemäß Tabelle I, Spalte 13.
Die als Referenz beigefügte Tabelle II enthält die Werte für das Absorptionsvermögen für Probe B (Stand der Technik) und Probe E (vorliegende Erfindung) aus Tabelle I. Die Werte für das Absorptionsvermögen wurden in Übereinstimmung mit den vorstehend beschriebenen HFS- und HRC-Methoden erhalten. Bei den Messungen nach der HFS-Methode wurden Papierproben der Größe 27,9 × 27,9 cm (11 × 11 Zoll) benutzt.
Die als Referenz beigefügte Tabelle III enthält die Werte für die Biegesteifigkeit für Probe B (Stand der Technik) und Probe E (vorliegende Erfindung) aus Tabelle I. Die Werte für die Biegesteifigkeit wurden in Übereinstimmung mit den vorstehend beschriebenen Biegesteifigkeits-Messmethoden erhalten.
Wie aus Tabelle IV ersichtlich, enthält diese Tabelle die Panelwerte der Weichheit für Probe B (Stand der Technik) und Probe E (vorliegende Erfindung) aus Tabelle I. Die Panel-Weichheitswerte wurden in Übereinstimmung mit den vorstehend beschriebenen Weichheits-Panelmessmethoden erhalten.
TABELLE II Absorptionsvermögens-Werte
TABELLE III
TABELLE IV Weichheit
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiede ne weitere Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Daher sollen in den beiliegenden Ansprüchen alle solchen Änderungen und Modifikationen, die im Schutzumfang der Erfindung liegen, abgedeckt sein.

Claims

Geprägtes Tissue-Papier, wobei das geprägte Tissue-Papier umfasst: eine oder mehrere Lagen von Tissue-Papier, wobei mindestens eine der Lagen eine Mehrzahl von Prägungen aufweist, wobei das Tissue-Papier eine geprägte Gesamtfläche von etwa 15% oder weniger und einen E-Faktor von zwischen etwa 0,62 und 41,6 cm⁴ (0,0150 bis 1 Zoll⁴) je Anzahl Prägungen aufweist, und wobei das Tissue-Papier ferner eine Vielzahl von Erhebungen aufweist, die während des Papierherstellungsverfahrens gebildet werden, wobei die Erhebungen etwa 1,55 bis 155 Erhebungen je Quadratzentimeter (10 bis 1.000 Erhebungen je Quadratzoll) des Tissue-Papiers aufweisen.
Geprägtes Tissue-Papier nach Anspruch 1, wobei jede der Prägungen auf einer Walze hergestellt wird, die Noppen aufweist, welche etwa 1,3 mm bis 2,5 mm (0,05 Zoll bis 0,1 Zoll) aus der Ebene der Walze vorstehen.
Geprägtes Tissue-Papier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Prägungen 0,775 bis 3,875 Prägungen je Quadratzentimeter des Tissue-Papiers (zwischen etwa 5 und 25 Prägungen je Quadratzoll des Tissue-Papiers) beträgt.
Geprägtes Tissue-Papier nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei das Verhältnis je Einheitsfläche der Anzahl der Prägungen zur Anzahl der Erhebungen etwa 0,025 bis 0,25 beträgt.
Mehrlagiges Papierprodukt, umfassend mindestens eine erste Lage und eine benachbarte zweite Lage, wobei jede der Lagen erste und zweite Seiten aufweist, wobei eine der Seiten der ersten Lage mit einer der Seiten der zweiten Lage ver bunden ist, wobei mindestens eine der Lagen entsprechend Anspruch 1 ausgeführt ist.
Mehrlagiges Papierprodukt nach Anspruch 5, wobei jede der Prägungen auf einer Walze hergestellt wird, die Noppen aufweist, die von 1,3 mm bis 2,5 mm (0,05 Zoll bis 0,1 Zoll) aus der Ebene der Walze vorstehen.