DE60121778T2

DE60121778T2 - Nichtplanares seidenpapier

Info

Publication number: DE60121778T2
Application number: DE60121778T
Authority: DE
Inventors: P. Patrick Appleton CHEN; R. Daniel Kaukauna SPRANGERS; Mark A. Oshkosh BURAZIN; Wen Appleton SCHROEDER
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2021-08-15
Also published as: KR100828273B1; CA2419143C; CA2419143A1; KR20040014390A; MXPA03001107A; EP1311725A2; WO2002014605A3; AU2001283557B2; DE60121778D1; BR0113324A; WO2002014605A2; EP1311725B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Verbraucher verwenden Papierwischprodukte, wie beispielsweise Tissue-Papier bzw. Papiertücher, für eine breite Vielfalt von Anwendungen. Zum Beispiel können verschiedene Typen von Papiertüchern (Tissues) für Anwendungen, wie beispielsweise für das Putzen der Nase, Kosmetiken, Brillenglasreinigen, usw., benutzt werden. Typischerweise wird von einem Benutzer solcher Papiertücher gefordert, dass die Papiertücher einen relativ weiches Gefühl vermitteln. Weiterhin wünscht oftmals ein Benutzer, dass das Papiertuch dazu geeignet ist, eine bestimmte Mengen an Flüssigkeit zu absorbieren, ohne wesentlich die Hand des Benutzers während der Benutzung zu nässen. In der Vergangenheit sind verschiedene Mechanismen verwendet worden, um Papiertücher herzustellen, die einen weiches Gefühl vermitteln. Zum Beispiel wird, in vielen Fällen, ein Papiertuch über die Aufbringung eines chemischen Zusatzes (d.h. Weichmacher) weich gemacht, das dazu geeignet ist, das weiche Gefühl für das Papiertuchprodukt zu erhöhen. Weiterhin wird, in anderen Fällen, eine Seite des Papiertuchs mit Dömen bzw. Erhebungen versehen, die ein weicheres Gefühl vermitteln.
In der Vergangenheit wurden Döme typischerweise auf eine Papiertuchoberfläche durch die Aufbringung von Druck aufgebracht. Zum Beispiel ist ein ein papiertuchbildendes Verfahren nach dem Stand der Technik in dem U.S. Patent Nr. 5,556,509 für Trokhan, et al., beschrieben, das hier in seiner Gesamtheit unter Bezugnahme darauf eingeschlossen wird. Trokhan beschreibt ein Verfahren zum Bilden einer Bahn durch Ankleben der Bahn an eine Oberfläche einer erwärmten Trockeneinrichtungstrommel und Pressen von dieser zwischen der Trommel und einer Walze an einem Klemmspalt, um eine Bahnoberfläche mit unterschiedlichen Erhebungen zu bilden. Danach wird die Bahn von der Trocknungseinrichtung gekreppt und auf eine Rolle aufgewickelt. Allerdings ist ein Problem mit solchen herkömmlichen Papiertüchern dasjenige, dass sie typischerweise ein "zweiseitiges" Gefühl vermitteln. Weiterhin besitzen solche herkömmlichen Tücher allgemein relativ schlechte Absorptionseigenschaften. Zum Beispiel ist ein herkömmliches Papiertuch, wie beispielsweise ein solches, das vorstehend beschrieben ist, allgemein da hingehend charakterisiert, dass es relativ hochdichte Bereiche und relativ niedrigdichte Bereiche besitzt. Dementsprechend besitzen diese herkömmlichen Papiertücher (Tissues) einen wesentlichen Faserdichte-Gradienten in der x-y-Ebene (oder der Ebene, die durch die Maschinenrichtung und die Quermaschinenrichtung gebildet ist), während sie einen relativ niedrigen Faserdichte-Gradienten in der -z-Richtung besitzen, so dass ein höherer Dichte-Gradient in der x-y-Ebene als in der -z-Richtung vorhanden ist.
Als eine Folge solcher Dichte-Gradienten besitzen die herkömmlichen Tissues, die vorstehend diskutiert sind, auch einen wesentlichen Porengröße-Verteilungs-Gradienten in der x-y-Ebene und einen relativ niedrigen Porengrößen-Verteilungs-Gradienten in der -z-Richtung, so dass ein höherer Porengrößen-Verteilungs-Gradient in der x-y-Ebene als in der -z-Richtung vorhanden ist. Zum Beispiel besitzt ein herkömmliches Papiertuch größere Poren, die durch die Bereiche gebildet sind, und kleinere Poren, die durch die Bereiche gebildet sind. Allerdings kann, da Flüssigkeiten normalerweise unter einer schnelleren Rate durch größere Poren als durch kleinere Poren fließen, eine Hand eines Benutzers leicht genässt werden, wenn die Papiertücher nach dem Stand der Technik verwendet werden. Genauer gesagt kann Wasser leicht durch die Poren der Bereiche auf die Hand des Benutzers fließen. Als solches existiert derzeit ein Erfordernis nach einem verbesserten Papiertuch, das ein weiches Gefühl vermittelt und gute Absorptionseigenschaften besitzt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf ein Papiertuch bzw. auf Tissue-Papier mit Oberflächen, die erhöhte Bereiche haben, gerichtet. Insbesondere umfasst ein Papiertuch der vorliegenden Erfindung eine Oberfläche mit einer Topografie und eine andere Oberfläche mit einer unterschiedlichen Topografie.
Allgemein ist die vorliegende Erfindung auf ein Papiertuch gerichtet, das "erhöhte Bereiche" auf zwei Oberflächen besitzt. So, wie es hier verwendet wird, bezieht sich "erhöhte Bereiche" allgemein auf irgendeinen Typ einer Form, die auf eine Papiertuchfläche aufgebracht ist, einschließlich, allerdings nicht darauf gebeschränkt, domförmig, parabolisch, hyperbolisch, umgekehrter Konus, mehrerere oder Kombinationen davon oder verschiedenartige Kontur-Formen. Insbesondere kann ein Papiertuch der vorliegenden Erfindung mit zwei Oberflächen versehen werden, die erhöhte Bereiche so haben, dass die Oberflächen mindestens eine unterschiedliche, topografische Charakteristik haben, wie beispielsweise eine unterschiedliche Pitch- bzw. Stichtiefe, Zahl (d.h. Zahl von erhöhten Bereichen in einem gegebenen Bereich), Pitch- bzw. Stichbreite, in Richtung, Form usw.
Um erhöhte Bereiche auf jeder Tuchfläche zu bilden, kann eine Vielzahl von ausreichend bekannten Papierherstellungtechniken und -vorrichtungen verwendet werden. Insbesondere können Vorrichtungen, die Vorsprünge enthalten, wie beispielsweise gemustererte Tücher, gemusterte Rollen, Drahtnetz usw., vorgesehen werden, um erhöhte Bereiche auf der Oberfläche eines Papiertuchs zu bilden, wenn es damit in Kontakt gebracht wird. Weiterhin können verschiedene Papierherstellungstechniken verwendet werden, wie beispielsweise Trocknen durch Luft, Kreppen, Präger, Kalandern, usw., wenn das Papiertuch gebildet wird.
In einer besonderen Ausführungsform kann, zum Beispiel, das Papiertuch unter Verwendung einer Technik, die als nicht gekreppte Trocknung durch Luft bekannt ist, gebildet werden. In dieser Ausführungsform wird eine fasrige Bahn zuerst auf ein formendes Gewebe bzw. Tuch niedergeschlagen. Von dem formenden Tuch wird dann die Bahn auf ein Übertragungs Tuch mit der Unterstützung eines Vakuumkastens oder -schuhs, falls erwünscht, übertragen. Während dieser Übertragungsstufe (d.h. "Schnellübertragung") ist die Konsistenz der Bahn typischerweise geringer als ungefähr 35% Trockengewicht, und insbesondere zwischen ungefähr 15% bis ungefähr 30% Trockengewicht.
In einer Ausführungsform ist das Überführungstuch auch mit Vorsprüngen, wie dies vorstehend angegeben ist, versehen, um erhöhte Bereiche auf einer Oberfläche des Tuchs aufzubringen. Die Vorsprünge des Übertragungstuchs können allgemein, so wie es erwünscht ist, variieren. Zum Beispiel kann das Übertragungstuch Vorsprünge mit einer Stichtiefe größer als ungefähr 0,010 mm, insbesondere zwischen ungefähr 0,025 bis ungefähr 2 mm, und noch genauer zwischen ungefähr 1 bis 1,8 mm; und einer Stichbreite größer als 0,001 mm, insbesondere zwischen ungefähr 0,005 bis ungefähr 5 mm und noch genauer zwischen 0,025 mm bis ungefähr 2,5 mm, haben. Zusätzlich kann das Übertragungstuch auch unterschiedliche Vorsprung-Richtungen, Anzahl pro Einheitsflächenbereich, Formen usw., haben.
Von dem Übertragungstuch wird die fasrige Bahn dann auf eine über Luft trocknende Trocknungseinrichtung übertragen, um im Wesentlichen die Bahn zu trocknen, obwohl andere Trocknungseinrichtungen ebenso geeignet sind. In einigen Ausführungsformen kann zum Beispiel die Bahn von dem Übertragungstuch auf die Lufttrocknungseinrichtung unter einer Konsistenz geringer als ungefähr 60 Gewichts-%, und insbesondere zwischen ungefähr 25% bis ungefähr 50 Gewichts-%, übertragen werden.
Die Lufttrocknungseinrichtung kann, in einigen Fällen, auch eine Vorrichtung zum Aufbringen erhöhrter Bereiche auf eine Oberfläche des Tuchs enthalten. Zum Beispiel kann die Vorrichtung eine Drahtnetzoberfläche oder ein gemustertes Tuch, das um die Lufttrocknungseinrichtung herumgewickelt ist, sein. In einer Ausführungsform kann ein durch Luft trocknendes Tuch verwendet werden, das bestimmte Vorsprünge mit einer Stichtiefe größer als ungefähr 0,010 mm, insbesondere zwischen ungefähr 0,025 bis ungefähr 2 mm, und noch genauer zwischen ungefähr 1 bis ungefähr 1,8 mm; und eine Stichbreite größer als ungefähr 0,001 mm, insbesondere zwischen ungefähr 0,005 bis ungefähr 5 mm, und noch genauer zwischen ungefähr 0,25 bis ungefähr 2,5 mm; besitzt. Zusätzlich kann das durch Luft trocknende Tuch auch unterschiedliche Vorsprungsrichtungen, Zahl pro Einheitsfläche, Formen, usw., haben.
Wie angegeben ist, kann, in einer anderen Ausführungsform, die durch Luft trocknende Einrichtung ein Drahtnetz enthalten, das auch Zwischenräume besitzt, die durch bestimmte Drahtvorsprünge definiert sind. Zum Beispiel wird, in den meisten Ausführungsformen, das Drahtnetz so gebildet, dass die Zwischenräume mindestens ungefähr 20% des gesamten Flächenbereichs des gesamten Drahtnetz-Oberflächenbereichs bilden. In einer Ausführungsform kann, zum Beispiel, die Drahtnetzoberfläche Drahtvorsprünge enthalten, die einen Durchmesser von ungefähr 0,029 mm haben, und auch Räume, die durch die Vorsprünge definiert sind, die einen Bereich von 0,005 mm² haben, enthalten.
In einigen Ausführungsformen können andere Vorrichtungen, wie beispielsweise eine Druckwalze, verwendet werden, um Druck auf eine oder mehrere Oberfläche(n) des Tuchs aufzubringen. Zum Beispiel kann, in einer Ausführungsform, eine Druckwalze das Papiertuch gegen die Lufttrocknungseinrichtung drücken, wenn das Papiertuch durch einen Spalt hindurchläuft. Die Druckwalze kann eine glatte oder gemusterte Oberfläche haben oder kann eine glatte oder gemusterte, mit einem Tuch, gewickelt um die Walze, haben. Weiterhin kann in einigen Ausführungsformen die Druckwalze einen Druck geringer als 60 Pounds pro Inch (psi), und insbesondere zwischen ungefähr 35 bis ungefähr 40 psi, auf eine oder mehrere Oberfläche(n) des Papiertuchs aufbringen.
Wie angegeben ist, wird das Papiertuch der vorliegenden Erfindung allgemein mit zwei Oberflächen gebildet, die erhöhte Bereiche haben. Insbesondere umfasst jede Oberfläche erhöhte Bereiche, die mindestens eine unterschiedliche, topografische Charakteristik besitzen, wie beispielsweise Stichtiefe, Stichbreite, Anzahl pro Einheitsflächenbereich, Richtung usw.. Zum Beispiel besitzt, in einigen Ausführungsformen, eine Oberfläche des Papiertuchs mindestens ungefähr 50% oder mehr an erhöhten Bereichen pro Quadratinch als die andere Fläche des Papiertuchs, insbesondere zwischen ungefähr 50% bis ungefähr 300%. Weiterhin beträgt die Stichtiefe der erhöhten Bereiche einer Oberfläche des Tuchs, in einigen Ausführungsformen, zwischen ungefähr 20% bis ungefähr 100% größer als die Stichtiefe der erhöhten Bereiche der anderen Oberfläche des Papiertuchs.
Weiterhin besitzt ein Papiertuch der vorliegenden Erfindung einen wesentlichen Faserdichtegradienten in der -z-Richtung. Weiterhin kann ein Papiertuch der vorliegenden Erfindung auch einen relativ niedrigen Faserdichtegradienten in der x-y-Ebene haben, so dass ein höherer Dichtegradient in der -z-Richtung als in der x-y-Ebene vorhanden ist. Durch Versehen eines Papiertuchs mit einem solchen Faserdichtegradienten können die sich ergebenden Papiertücher eine Vielzahl von verbesserten Charakteristiken haben, wie beispielsweise verbessertes Absorptionsvermögen. Insbesondere können die Papiertücher der vorliegenden Erfindung auch einen wesentlichen Porengröße-Verteilungsgradienten in der -z-Richtung und einen relativ niedrigen Porengröße-Verteilungsgradienten in der x-y-Ebene haben, so dass ein höherer Porengröße-Verteilungsgradient in -z-Richtung als in der x-y-Ebene vorhanden ist. Zum Beispiel kann, indem ein wesentlicher Porengröße-Verteilungsgradient in der -z-Richtung vorhanden ist, das Papiertuch Flüssigkeiten unter einer langsameren Rate absorbieren. Weiterhin kann, als eine Folge davon, dass ein relativ niedriger Porengröße-Verteilungsdichtegradient in der x-y-Ebene vorhanden ist, das Tuch auch als eine Flüssigkeitsübertragungsbarriere für Flüssigkeit, die durch das Papiertuch fließt, wirken.
Andere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in größerem Detail nachfolgend diskutiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine vollständige und umfassende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich des besten Modus dafür, gerichtet an einen Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet, ist genauer in dem Rest der Beschreibung angegeben, die Bezug auf die beigefügten Figuren nimmt, in denen:
1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform zum Bilden erhöhter Bereiche auf den Oberflächen eines Papiertuchs der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform zum Bilden erhöhter Bereiche auf einer Oberfläche eines Papiertuchs der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform zum Bilden erhöhter Bereiche auf einer Oberfläche eines Papiertuchs der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine andere Querschnittsansicht der Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist;
5A zeigt eine perspektivische Ansicht eines gemusterten Tuchs, das verwendet werden kann, um eine Ausführungsform eines Papiertuchs der vorliegenden Erfindung zu bilden;
5B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Draht-Netzes, das dazu verwendet werden kann, eine Ausführungsform eines Papiertuchs der vorliegenden Erfindung zu bilden;
6A zeigt eine Querschnittsansicht der Faserdichten verschiedener Bereiche eines Papiertuchs nach dem Stand der Technik;
6B zeigt eine Querschnittsansicht der Porengrößen-Verteilungen verschiedener Bereiche des Papiertuchs nach dem Stand der Technik, dargestellt in 6A;
7A zeigt eine Querschnittsansicht der Faserdichte verschiedener Bereiche einer Ausführungsform eines Papiertuchs der vorliegenden Erfindung; und
7B zeigt eine Querschnittsansicht der Porengrößen-Verteilung verschiedener Bereiche einer Ausführungsform eines Papiertuchs, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung.
Eine wiederholte Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen ist dazu vorgesehen, die selben und analogen Merkmale oder Elemente der Erfindung darzustellen.
Detaillierte Beschreibung von repräsentativen Ausführungsformen
Es wird Bezug im Detail auf verschiedene Ausführungsformen der Erfindung genommen, wobei ein oder mehrere Beispiel(e) nachfolgend davon angegeben ist (sind). Jedes Beispiel wird anhand einer Erläuterung, nicht als Einschränkung für die Erfindung, angegeben. Zum Beispiel können Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform dargestellt oder beschrieben sind, bei einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine noch weitere Ausführungsform zu erhalten. Demzufolge ist vorgesehen, dass die vorliegende Erfindung solche Modifikationen und Variationen abdeckt, die innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
Allgemein ist die vorliegende Erfindung auf ein Papiertuch (Tissue) gerichtet, das "erhöhte Bereiche" auf zwei Oberflächen besitzt. Zum Beispiel kann ein Papiertuch der vorliegenden Erfindung zwei Oberflächen umfassen, die erhöhte Bereiche mit Topografien besitzen, die sich in Bezug auf eine topografische Charakteristik unterscheiden, wie beispielweise Stichtiefe, Zahl (d.h. Zahl von erhöhten Bereichen in einem gegebenen Bereich), Stichbreite, Richtung, usw..
Allgemein kann irgendeine Vielfalt von Papiertüchern oder anderen Typen von Papierbahnen mit erhöhten Bereichen entsprechend der vorliegenden Erfindung gebildet werden. Zum Beispiel kann das Papiertuch ein ein- oder mehrlagiges Papiertuch sein. Normalerweise ist die Flächenmasse eines Papiertuchs der vorliegenden Erfindung geringer als ungefähr 120 Gramm pro Quadratmeter (gm²), insbesondere geringer als 60 gm², insbesondere von ungefähr 10 bis ungefähr 50 gm², und noch bevorzugter zwischen ungefähr 15 bis ungefähr 35 gm².
Weiterhin kann ein Papiertuch der vorliegenden Erfindung allgemein aus irgendeiner Vielfalt von Materialien gebildet werden. Insbesondere kann eine Vielfalt von natürlichen und/oder synthetischen Fasern verwendet werden. Zum Beispiel können einige geeignete, natürliche Fasern solche Fasern nicht aus Holz, wie beispielsweise Manilahanf, Sabaigras, Wolfsmilch-Seidenfasern, Ananasblattfasern; Weichholzfasern, wie beispielsweise nordische oder südliche Weichholz-Packpapier-Fasern; und Hartholzfasern, wie beispielsweise Eukalyptus, Ahorn, Birke, Espe, und dergleichen, umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt. Erläuternde Beispiele von anderen geeigneten Pulpen, südliche Kiefern, Rotzeder, Hemlock und Schwarzfichte. Beispiele von kommerziell erhältlichen Langpulpe-Fasern, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen solche, die von der Kimberly-Clark Corporation unter den Handelsbezeichnungen "Longlac-19" erhältlich sind. Zusätzlich können Materialien (furnishes), die receycelte Fasern umfassen, auch verwendet werden. Weiterhin können geeigente synthetische Fasern, hydrophile synthetische Fasern, wie beispielsweise Rayon-Fasern und Äthylenvinylalkohol- Copolymer-Fasern, ebenso wie hydrophobe, synthetische Fasern, wie beispielsweise Polyolefin-Fasern, umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt.
Zusätzlich kann ein Papiertuch der vorliegenden Erfindung allgemein unter Verwendung einer Vielzahl von Papierherstellungsverfahren gebildet werden. Insbesondere sollte verständlich werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeinen bestimmten Papierherstellungsvorgang beschränkt ist. Tatsächlich kann irgendein Vorgang, der zum Bilden einer Papierbahn geeignet ist, in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Papierherstellungsvorgang der vorliegenden Erfindung Kreppen, Prägen, Nasspressen, Trocknen durch Luft, gekreppt durch Lufttrocknen, ungekreppt durch Lufttrocknen, einzelnes erneutes Kreppen, doppeltes Kreppen, Kalandern, ebenso wie andere Schritte beim Bilden des Papiertuchs, verwenden.
In dieser Hinsicht wird nun eine bestimmte Ausführungsform zum Bilden eines Papiertuchs der vorliegenden Erfindung beschrieben. Genauer gesagt bezieht sich die Ausführungsform, die nachfolgend beschrieben ist, auf ein Verfahren zum Bilden des Papiertuchs der vorliegenden Erfindung mit erhöhten Bereichen, die eine Papierherstellungstechnik, bekannt als ungekrepptes Durchtrocknen, verwendet. Beispiele einer solchen Technik sind in den US-Patenten Nr'n 5,048,589 für Cook, et al.; 5,399,412 für Sudall, et al.; 5,510,001 für Hermanns, et al.; 5,591,309 für Rugowski, et al.; und 6,017,417 für Wendt, et al., beschrieben, die hier in ihrer Gesamtheit unter Bezugnahme darauf eingeschlossen werden. Ein ungekrepptes Trocknen durch Luft umfasst allgemein die Schritte: (1) Bilden einer Ansammlung aus Zellulose-Fasern, Wasser und optional anderen Additiven; (2) Niederschlagen der Ansammlung auf einem laufenden, durchstoßenen bzw. punktierten Band, um dadurch eine fasrige Bahn auf der Oberseite des laufenden, durchstoßenen Band zu bilden; (3) Unterwerten der fasrigen Bahn einer Durchtrocknung, um das Wasser von der fasrigen Bahn zu entfernen; und (4) Entfernen der getrockneten, fasrigen Bahn von dem laufenden, durchstoßenen Band.
Als Beispiel wird, unter Bezugnahme auf 1, eine Ausführungsform einer Papierherstellungsmaschine, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, dargestellt. Zur Vereinfachung sind die verschiedenen Spannrollen, die schematisch verwendet werden, um verschiedene Bahnläufe zu definieren, dargestellt, allerdings nicht nummeriert. Wie dargestellt ist, kann eine Papierherstellungs-Headbox bzw. ein Stoffauflaufkasten 10 dazu verwendet werden, einen Strom einer wässrigen Suspension aus Papier herstellungsfasern auf einem formenden Tuch 13 aufzuspritzen, das dazu dient, die neu geformte, nasse Bahn 11 auslaufseitig im Prozess zu stützen und zu tragen, wenn die Bahn teilweise bis zu einer Konsistenz von ungefähr 10% Trockengewicht entwässert ist. Zusätzlich kann ein Entwässern der nassen Bahn durchgeführt werden, wie beispielsweise durch Vakuumsaugen, während die nasse Bahn durch das formende Tuch gestützt wird. Die Headbox 10 kann eine herkömmliche Headbox sein oder kann eine geschichtet angeordnete Headbox sein, die dazu geeignet ist, eine mehrschichtige, einheitliche Bahn herzustellen. Weiterhin können mehrere Headboxen verwendet werden, um eine geschichtete Struktur zu erzeugen, wie sie im Stand der Technik bekannt ist.
Das formende Tuch 13 kann allgemein aus irgendeinem geeigneten, porösen Material, wie beispielsweise Metalldrähten oder polymeren Filamenten, gebildet sein. Geeignete Tücher können umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt, Albany 84M und 94M, erhältlich von Albany International, Albany, N.Y.; Asten 856, 866, 892, 959, 937 und Asten Synweve Design 274, erhältlich von Asten Forming Fabrics, Inc., Appleton, Wis.. Das Tuch kann auch ein gewebtes Tuch sein, wie es im US Patent Nr. 4,529,480 für Trokhan gelehrt ist, das hier unter Bezugnahme auf seine Gesamtheit eingeschlossen wird. Formende Tücher oder Filze, die nicht gewebte Basisschichten aufweisen, können auch nützlich sein, einschließlich solche der Scapa Corporation, hergestellt mit extrudiertem Polyurethanschaum, wie beispielsweie die Spectra Series. Relativ glatte, formende Tuch können verwendet werden, ebenso wie texturierte Tücher, die dazu geeignet sind, Textur- und Flächenmasse-Variationen auf die Bahn aufzubringen. Andere, geeignete Tücher können Asten 934 und 939, oder Lindsey 952-S05 und 2164 gewebt von Appleton Mills, Wis., umfassen.
Die nasse Bahn 11 wird dann von dem formenden Tuch 13 auf ein Übertragungstuch 17 übertragen. Wie es hier verwendet ist, ist ein "Übertragungstuch" ein Tuch, das zwischen dem formenden Abschnitten und dem trocknenden Abschnitt des Bahnherstellunsprozesses positioniert ist. Das Übertragungstuch 17 läuft typischerweise unter einer langsameren Geschwindigkeit als das formende Tuch 13, um eine erhöhte Dehnung in die Bahn einzubringen. Der relative Geschwindigkeitsunterschied zwischen den zwei Tüchern kann von 0% bis ungefähr 80%, insbesondere größer als ungefähr 10%, noch genauer von ungefähr 10% bis ungefähr 60%, und am bevorzugtesten von ungefähr 10% bis ungefähr 40%, reichen. Dies wird üblicherweise als "schnelle" Übertragung bezeichnet. Ein nützliches Verfahren zum Durchführen einer schnellen Übertragung ist in dem US-Patent Nr. 5,667,636 für Engel et al. gelehrt, das hier unter Bezugnahme auf seine Gesamtheit eingeschlossen wird.
Eine Übertragung kann mit der Unterstützung eines Vakuumschuhs 18 ausgeführt werden, so dass das formende Tuch 13 und das Übertragungstuch 17 gleichzeitig an der voranführenden Kante des Vakuumschlitzes konvergieren und divergieren. Zum Beispiel kann der Vakuumschuh 18 Druck unter Niveaus zwischen ungefähr 10 bis ungefähr 25 Inch Quecksilber zuführen. Der Vakuumüberführungsschuh 18 (negativer Druck) kann durch die Verwendung eines positiven Drucks von der gegenüberliegenden Seite der Bahn ergänzt oder ersetzt werden, um die Bahn auf das nächste Tuch zu blasen. In einigen Ausführungsformen können auch andere Vakuumschuhe, wie beispielsweise ein Vakuumschuh 20, verwendet werden, um dabei zu unterstützen, die fasrige Bahn 11 auf die Oberfläche des Übertragungstuchs 17 zu ziehen. Während einer schnellen Übertragung kann die Konsistenz der fasrigen Bahn 11 variieren. Zum Beispiel kann, wenn durch den Vakuumschuh 18 bei einem Vakuumniveau von ungefähr 10 bis ungefähr 25 Inch Quecksilber unterstützt wird, die Konsistenz der Bahn 11 bis zu ungefähr 35% Trockengewicht, und insbesondere zwischen ungefähr 15% bis ungefähr 30% Trockengewicht, sein.
Obwohl es nicht erforderlich ist, ist, in einigen Ausführungsformen, das Übertragungstuch 17 ein gemustertes Tuch, das Vorsprünge oder Eindrück-Höcker besitzt, wie sie zum Beispiel in dem US-Patent Nr. 6,017,417 für Wendt et al. beschrieben sind, das hier unter Bezugnahme in seiner Gesamtheit eingeschlossen wird. Zum Beispiel kann, wie die 2 und 5A zeigen, ein gemustertes Übertragungstuch 17 Vorsprünge 37 haben, die ermöglichen, dass die fasrige Bahn 11 mit erhöhten Bereichen versehen wird, wenn sie in Kontakt mit dem Übertragungstuch 17 gedrückt wird. Demzufolge kann eine Oberfläche der fasrigen Bahn mit erhöhten Bereichen versehen werden, wie dies zum Beispiel in den 7A–7B dargestellt ist.
Ein gemustertes Übertragungstuch 17 kann, wenn es verwendet wird, allgemein irgendein Muster, das erwünscht ist, haben. Zum Beispiel kann ein Muster für das Übertragungstuch 17 die fasrige Bahn 11 mit zwischen ungefähr 5 bis ungefähr 300 erhöhten Bereichen pro Quadratinch prägen. Weiterhin können die Vorsprünge 37 eine Stichtiefe "a" größer als ungefähr 0,010 mm, insbesondere zwischen ungefähr 0,025 bis ungefähr 2 mm, und noch bevorzugter zwischen 1 und ungefähr 1,8 mm; und eine Stichbreite "b" größer als ungefähr 0,001 mm, insbesondere zwischen ungefähr 0,005 bis ungefähr 5 mm, und noch bevorzugter zwischen ungefähr 0,25 bis ungefähr 2,5 mm, haben. In einigen Ausführungsformen kann das Übertragungstuch eine Drahtnetzoberfläche haben, die ausreichend im Stand der Technik bekannt ist. Zum Beispiel besitzt, in einer Ausführungsform, das Übertragungstuch eine Drahtnetzfläche, bei der der Draht einen Durchmesser von 1,14 Millimetern und eine "Netz-Zählung" von 8 × 13 besitzt. So wie es hier verwendet wird, bezieht sich Netz-Zählung auf die Anzahl von offenen Räumen, die pro Inch durch das Drahtnetz in einer bestimmten Richtung gebildet sind. Demzufolge kann sich eine Netz-Zählung von 8 × 13 zum Beispiel auf ein Drahtnetz mit 8 Räumen in der Länge und 13 Räumen in der Breite beziehen. Das Übertragungstuch 17 kann auch Vorsprünge 37 in mehr als einer Ebene haben, falls dies erwünscht ist, um erhöhte Bereiche zu schaffen, die unterschiedliche Stichtiefen haben. Allerdings sollte verständlich werden, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht auf irgendeine bestimmte Beabstandung, Menge oder Größe von Vorsprüngen 37 begrenzt ist. Zusätzlich kann das Übertragungstuch 17 auch Vorsprünge 37 besitzen, die unter irgendeinem erwünschten Winkel positioniert sind. Zum Beispiel kann die Pitch-Richtung der Vorsprünge in der Maschinenrichtung oder unter einem Winkel bis zum 45° zu der Maschinenrichtung sein. Allerdings können andere Winkel verwendet werden, insbesondere dann, wenn ein Papiertuch gebildet wird, das eine komplexere oder unregelmäßige Oberflächentopografie besitzt. Weiterhin kann die Pitch-Richtung unterschiedlicher Vorsprünge 37 des Übertragungstuchs 17 auch ebenso unter unterschiedlichen Winkeln positioniert werden.
Von dem Übertragungstuch 17 wird dann die fasrige Bahn 11 auf die Lufttrocknungseinrichtung 21, optional mit der Hilfe eines Vakuumübertragungsschuhs 42 oder einer Walze, übertragen. Die Vakuumübertragungswalze oder der -schuh 42 (negativer Druck) kann auch durch die Verwendung eines positiven Drucks von der gegenüberliegenden Seite der Bahn ergänzt oder ersetzt werden, um die Bahn auf das nächste Tuch zu blasen. Die Bahn 11 wird typischerweise von dem Übertragungstuch 17 auf die Lufttrocknungseinrichtung 21 an dem Klemmspalt 40 unter einer Konsistenz geringer als ungefähr 60 Gewichts-%, und insbesondere zwischen ungefähr 25 Gewichts-% und bis ungefähr 50 Gewichts-%, übertragen.
In einigen Ausführungsformen, wie sie in 1 dargestellt sind, kann eine Druckwalze 45 verwendet werden, um die Bahn 11 gegen die Lufttrocknungseinrichtung 21 an einem Spalt 40 zu drücken. Die Walze 45 kann aus irgendeiner Vielfalt von Materialien hergestellt werden, wie beispielsweise Stahl, Aluminium, Magnesium, Messing oder Harturethan.
Allgemein kann die Oberfläche der Druckwalze 45 in Abhängigkeit von den Charakteristika des Papierherstellungsvorgangs variieren. Insbesondere kann es, wenn die "Walzenseite" der fasrigen Bahn 11 zuvor mit Dömen durch ein gemustertes Übertragungstuch 17 geprägt ist, erwünschter sein, dass die Druckwalze 45 eine glatte Oberfläche besitzt. So, wie es hier verwendet wird, bezieht sich die "Walzenseite" der fasrigen Bahn auf die Seite der Bahn 11, die zu der Druckwalze 45 an dem Klemmspalt 40 hinweist. Eine mit glatter Oberfläche versehene Druckwalze 45 kann, wenn sie verwendet wird, in einer Vielzahl von ausreichend bekannten Arten und Weisen ausgeführt werden. Zum Beispiel kann die Druckwalze 45 selbst eine relativ glatte Oberfläche aufweisen. Weiterhin kann, in einigen Fällen, ein relativ glattes Tuch um die Druckwalze 45 herum gewickelt werden.
Andererseits kann, in einigen Ausführungsformen, die Druckwalze 45 eine gemusterte Oberfläche haben oder kann mit einem gemusterten Tuch umwickelt sein, wie dies nach dem Stand der Technik bekannt ist. Zum Beispiel kann eine gemusterte Druckwalze 45 verwendet werden, um erhöhte Bereiche auf die "Walzenseite" der fasrigen Bahn aufzubringen, wenn das Übertragungstuch 17 eine glatte Oberfläche besitzt. Allerdings sollte verständlich werden, dass eine gemusterte Druckwalze 45 nicht notwendigerweise erforderlich ist.
Wie angegeben ist, drückt die Oberfläche der Druckwalze 45, ob sie nun glatt oder gemustert ist, allgemein die fasrige Bahn 11 gegen die Durchtrocknungseinrichtung 21 an dem Klemmspalt 40. Allgemein kann die Druckwalze 45 die Bahn 11 gegen die Trocknungseinrichtung 21 unter einer Vielfalt von Drücken drücken. Zum Beispiel kann, in einigen Ausführungsformen, ein Walzendruck geringer als ungefähr 60 Pound pro Quadratinch (psi), und insbesondere zwischen ungefähr 35 bis ungefähr 40 psi, verwendet werden.
In den meisten Ausführungsformen ist die durch Luft trocknende Trocknungseinrichtung 21 mit einer gemusterten Oberfläche versehen, um Döme auf die "Trocknungseinrichtungsseite" der Bahn 11 aufzubringen. Entgegengesetzt zu der "Walzenseite" bezieht sich die "Trocknungseinrichtungsseite" der Bahn 11 allgemein auf die Seite der fasrigen Bahn 11, die zu der Trocknungseinrichtung 21 an dem Spalt 40 hinweist. Um erhöhte Bereiche auf die Trocknungseinrichtungsseite der Bahn 11 aufzubringen, kann eine gemusterte Oberfläche für die durch Luft trocknende Trocknungseinrichtung 21 in einer Vielzahl von Arten und Weisen vorgesehen werden. Zum Beispiel kann, in einigen Ausführungsformen, die durch Luft trocknende Trocknungseinrichtung 21 mit einer Drahtnetzoberfläche gebildet werden, wie dies im Stand der Technik bekannt ist, um eine Oberfläche mit erhöhten Bereichen auf die "Trocknungseinrichtungsseite" der Bahn aufzubringen. In einer besonderen Ausführungsform besitzt, zum Beispiel, wie dies in 5B dargestellt ist, die durch Luft trockenden Trocknungseinrichtung 21 eine Drahtnetzoberfläche, in der der Draht 47 einen Durchmesser von ungefähr 0,029 mm besitzt, und die Räume 49, die durch den Draht definiert sind, einen Flächenbereich von ungefähr 0,005 mm² haben. In einer anderen Ausführungsform besitzt der Draht 47 einen Durchmesser von ungefähr 1 mm und eine Netz-Zählung von 4 × 4. Weiterhin ist, in den meisten Ausführungsformen, das Drahtnetz so gebildet, dass die offenen Räume 49 zumindestens ungefähr 20% des gesamten Flächenbereichs des gesamten Drahtnetz-Oberflächenbereichs bilden. Es sollte allerdings verständlich werden, dass die Drahtnetz-Oberflächen einer Vielzahl von Größen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sein können.
In anderen Ausführungsformen kann die durch Luft trocknende Trocknungseinrichtung 21 auch mit einem durch Luft trockendes Tuch 19 versehen sein, wie dies in den 1 und 3–4 dargestellt ist. Das durch Luft trocknende Tuch 19 kann dabei ungefähr in derselben Geschwindigkeit oder einer unterschiedlichen Geschwindigkeit relativ zu dem Übertragungstuch 17 laufen. Zum Beispiel kann, falls es erwünscht ist, das durch Luft trockende Trocknungstuch 19 unter einer langsameren Geschwindigkeit laufen, um weiterhin eine Dehnung zu erhöhen.
Wie angegeben ist, ist, wenn es verwendet wird, das durch Luft trocknende Trocknungstuch 19 typischerweise mit verschiedenen Vorsprüngen oder Präge-Höckern versehen, um eine Oberfläche mit erhöhten Bereichen auf der "Trocknungseinrichtungsseite" der fasrigen Bahn aufzubringen. Einige Beispiele solcher Tücher sind in dem US-Patent Nr. 6,017,417 für Wendt et al. beschrieben. Das durch Luft trocknende Tuch 19 kann gewebt oder nicht gewebt sein. Allgemein kann das gemusterte, durch Luft trocknende Tuch 19 irgendein Muster haben, das erwünscht ist. Zum Beispiel können Vorsprünge 47 des durch Luft trocknenden Tuchs 19 die fasrige Bahn 11 mit zwischen ungefähr 5 bis ungefähr 300 erhobenen Bereichen pro Quadratinch prägen. Weiterhin können die Vorsprünge 47 eine Stichtiefe "a" größer als ungefähr 0,010 mm, insbesondere zwischen ungefähr 0,025 bis ungefähr 2 mm, und noch genauer zwischen ungefähr 1 bis 1,8 mm; und eine Stichbreite "b" größer als ungefähr 0,001 mm, insbesondere zwischen ungefähr 0,005 bis ungefähr 5 mm, und noch genauer zwischen ungefähr 0,25 bis ungefähr 2,5 mm; haben. Das durch Luft trocknende Tuch 19 kann auch Vorsprünge 47 in mehr als einer Ebene haben, falls dies erwünscht ist, um erhöhte Bereiche zu erzielen, die unterschiedliche Stichtiefen haben. Allerdings sollte verständlich sein, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht auf irgendeine bestimmte Anzahl oder Größe von Vorsprüngen 47 beschränkt ist.
Zusätzlich besitzt das durch Luft trocknende Tuch 19 auch Vorsprünge 47, die unter irgendeinem erwünschten Winkel positioniert sind. Zum Beispiel kann die Pitch-Richtung der Vorsprünge 47 in der Maschinenrichtung oder unter einem Winkel bis zu ungefähr 45° zu der Maschinenrichtung vorliegen. Allerdings können andere Winkel verwendet werden, insbesondere dann, wenn ein Tuch gebildet wird, das eine komplexere oder unregelmäßigere Oberflächentopografie besitzt. Weiterhin kann die Pitch-Richtung unterschiedlicher Vorsprünge 47 des durch Luft trocknenden Tuchs 19 auch ebenso unter unterschiedlichen Winkeln positioniert werden.
Ungeachtet des Mechanismus, der verwendet ist, ist die "Trockungseinrichtungsseite" der fasrigen Bahn 11 allgemein mit einem unterschiedlichen Muster erhobener Bereiche als die "Walzenseite" versehen. Demzufolge drückt, zum Beispiel in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Druckwalze 45 gleichzeitig die fasrige Bahn 11 in Kontakt mit dem Übertragungstuch 17 und dem durch Luft trocknenden Tuch 19 an den Spalt 40. Das Übertragungstuch 17 besitzt ein erstes Muster von Vorsprüngen 37 und prägt die "Walzenseite" der Bahn 11 mit einem ersten Muster erhöhter Bereiche, während das durch Luft trocknende Tuch 19 ein zweites Muster aus Vorsprüngen 47 besitzt und die "Trocknungseinrichtungsseite" der Bahn 11 mit einem zweiten Muster erhobener Bereiche prägt.
Wenn einmal die Druckwalze 45 die fasrige Bahn 11 gegen die durch Luft trocknende Trocknungseinrichtung 21 drückt, kann die durch Luft trocknende Trocknungseinrichtung 21 dann das Entfernen von Feuchtigkeit von der Bahn 11 vornehmen, indem Luft durch die Bahn, ahne Aufbringen irgendeines mechanischen Drucks, geführt wird. Das Trocknen durch Luft kann auch die Flächenmasse und die Weichheit der Bahn erhöhen. In einer Ausführungsform kann, zum Beispiel, die Durchtrocknungseinrichtung einen drehbaren, perforierten Zylinder und eine Haube 50 zum Aufnehmen von warmer Luft, die durch Perforationen des Zylinders geblasen wird, wenn das durch Luft trocknende Tuch 19 die fasrige Bahn 11 über den oberen Bereich des Zylinders trägt, enthalten. Die erwärmte Luft wird durch die Perforationen in dem Zylinder der durch Luft trocknenden Trocknungseinrichtung 21 gedrückt und entfernt das verbleibende Wasser von der fasrigen Bahn 11. Die Temperatur der Luft, die durch die fasrige Bahn 11 durch die mittels Luft trocknende Trocknungseinrichtung 21 gedrückt wird, kann variieren, reicht aber typischerweise von ungefähr 250°F bis ungefähr 500°F. Es sollte auch verständlich werden, dass andere, nicht kompressive Trocknungsverfahren, wie beispielsweise Mikrowellen- oder Infraroterwärmung, verwendet werden können. Weiterhin können, falls dies erwünscht ist, bestimmte kompressive Heizverfahren, wie beispielweise Yankee-Trocknungseinrichtungen, ebenso verwendet werden.
Die Bahn kann, während sie durch das durch Luft trocknende Tuch 19 getragen wird, auf eine Konsistenz von ungefähr 95% größer durch die über Luft trocknende Trocknungseinrichtung 21 getrocknet werden und kann danach zu einem Trägertuch 22 übertragen werden. Die getrocknete Basisschicht 23, die zwei Seiten mit erhöhten Bereichen besitzt, wird dann von dem Trägertuch 22 zu einer Rolle 24 transportiert, wo sie aufgewickelt wird. Eine optionale Drehrolle 26 kann verwendet werden, um eine Übertragung der Bahn von dem Trägertuch 22 auf die Rolle bzw. Haspel 24 zu erleichtern.
Es sollte verständlich werden, dass der Vorgang, der vorstehend beschrieben ist, nur ein Verfahren zum Bilden eines Tuchs ist, der erhöhte Bereiche entsprechend der vorliegenden Erfindung besitzt. Wie angegeben ist, können andere, ausreichend bekannte Papierherstellungsschritte, wie beispielsweise Kreppen, usw., auch in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Weiterhin ist das Verfahren zum Bilden des Tuchs der vorliegenden Erfindung auch nicht auf die Ausführungsform der vorstehend erwähnten Vorrichtungen zum Aufbringen erhöhter Bereiche auf einer Oberfläche eines Tuchs (z.B. Übertragungstuch, Druckwalzen, durch Luft trocknende Tuch, usw.) beschränkt. Tatsächlich können andere Vorrichtungen, wie beispielsweise andere Tücher, Rollen, und dergleichen, eingesetzt werden, um die erwünschten, erhöhten Bereiche aufzubringen.
Durch Versehen jeder Oberfläche eines Tuchs mit erhöhten Bereichen ist festgestellt worden; dass das Tuch eine Vielfalt von verbesserten Charakteristika haben kann, wie beispielsweise verbesserte Weichheit und Absorpitonsvermögen. Zum Beispiel vermittelt das Tuch, das relativ leicht gebondete, erhöhte Bereiche auf jeder Oberfläche besitzt, jede Seite des Tuchs typischerweise ein weiches Anfühlen.
Weiterhin besitzt das Tuch der vorliegenden Erfindung auch eine Vielfalt von anderen, vorteilhaften Eigenschaften. Zum Beispiel können die Oberflächen des Tuchs die Absorptionsrate einer Flüssigkeit erhöhen und/oder als eine Barriere für eine Flüssigkeitsübertragung durch das Tuch wirken. Insbesondere kann ein Tuch der vorliegenden Erfindung allgemein einen relativ niedrigen Faserdichte-Gradienten in der x-y-(oder Maschinenrichtungs)-Ebene haben, während es auch einen wesentlichen Faserdichtegradienten in der -z-Richtung besitzt, so dass ein höherer Dichtegradient in der -z-Richtung als in der x-y-Ebene existiert. Insbesondere wird jede Tuchoberfläche mit erhöhten Bereichen versehen, die unterschiedliche, topografische Charakteristika haben, wie beispielsweise unterschiedliche Tiefen, Breiten, Richtungen, Zahl von erhöhten Bereichen pro Einheitsflächenbereich, usw. Zum Beispiel besitzt, in einigen Ausführungsformen, eine Oberfläche des Tuchs mindestens ungefähr 50% mehr an erhöhten Bereichen pro Quadratinch als die andere Oberfläche des Tuchs, und insbesondere zwischen ungefähr 50% bis ungefähr 300%. Weiterhin liegt die Stichtiefe der erhöhten Bereiche einer Oberfläche des Tuchs, in einigen Ausführungsformen, zwischen ungefähr 20% bis ungefähr 100% größer als die Stichtiefe der erhöhten Bereiche der anderen Oberflächen des Tuchs.
In den 7A–7B ist, zum Beispiel, eine Ausführungsform eines Papiertuchs 60 mit einer einzelnen Lage der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie dargestellt ist, besitzt das Papiertuch 60 eine erste Oberfläche 62 mit erhöhten Bereichen 63 und eine zweite Oberfläche 72 mit erhöhten Bereichen 73, so dass die erste Oberfläche 62 mindestens eine unterschiedliche, topografische Charakteristik gegenüber der zweiten Oberfläche 72 besitzt. Genauer gesagt ist, in dieser Ausführungsform, die Zahl (d.h. erhöhter Bereiche pro Quadratinch) erhöhter Bereiche 73 geringer als die Zahl von Erhöhungen 63, während die erhöhten Bereiche 73 eine größere Stichbreite und -Tiefe als die erhöhten Bereiche 63 haben. Aufgrund der kleineren Anzahl pro Quadratinch und größeren Größe enthalten die erhöhten Bereiche 73 typischerweise Fasern, die einen relativ größeren Abstand voneinander beibehalten. Als eine Folge ist es wahrscheinlich, dass sich weniger Wasserstoff bindungen zwischen den Fasern bilden, und demzufolge tendieren die erhöhten Bereiche 73 dazu, dass sie eine relativ niedrigere Faserdichte haben. Andererseits enthalten die erhöhten Bereiche 63 typischerweise Fasern, die dazu tendieren, einen relativ kürzeren Abstand voneinander beizubehalten. Demzufolge tendieren die erhöhten Bereiche 63 der ersten Oberfläche 62 dazu, dass sie eine höhere Faserdichte als die erhöhten Bereiche 73 der zweiten Oberfläche 72 haben. Dementsprechend besitzen Tücher, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, einen wesentlichen Faserdichte-Gradienten in der -z-Richtung.
Zusätzlich haben, wie vorstehend angegeben ist, die Tücher der vorliegenden Erfindung auch einen relativ niedrigen Faserdichte-Gradienten in der x-y-Ebene. Zum Beispiel ändern sich, wie wiederum 7A zeigt, die Faserdirchten der ersten Oberfläche 62 und der zweiten Oberfläche 72 nicht wesentlich in der x-y-Ebene. Insbesondere wird angenommen, dass die Verwendung von erhöhten Bereichen auf jeder Oberfläche des Tuchs einen großen Anteil der Faserkompression so bewirkt, dass sie in der Nähe der kleineren, erhöhten Bereiche 63 der ersten Oberfläche 62 auftreten, im Gegensatz zu den größeren, erhöhten Bereiche 73 der zweiten Oberfläche 72. Demzufolge ändern sich, obwohl die Faserdichten in der x-y-Ebene etwas für eine Oberfläche variieren können (d.h. die von den Bereichen der Oberfläche, die zwischen Vorsprüngen geprägt sind, und Bereichen der Oberfläche, die die erhöhten Bereiche bilden, variieren) die Faserdichten nicht wesentlich in der x-y-Ebene, wie beispielsweise bei herkömmlichen Papiertüchern.
Durch Vorsehen eines wesentlichen Faserdichte-Gradienten in der -z-Richtung und eines relativ niedrigen Faserdichte-Gradienten in der x-y-Ebene kann das sich ergebende Papiertuch eine Vielfalt von verbesserten Charakteristika haben, wie beispielsweise verbessertes Absorptionsvermögen. Insbesondere besitzt ein erhöhter Bereich mit einer geringeren Wasserstoffbindung zwischen Fasern allgemein eine größere Porengrößenverteilung als ein erhöhter Bereich mit einer stärkeren Wasserstoffbindung zwischen Fasern. Zum Beispiel besitzen, wie 7B zeigt, die größeren, erhöhten Bereiche 73 der zweiten Oberfläche 72 Poren 74 mit einem bestimmten Bereich. Im Gegensatz dazu haben die kleineren, erhöhten Bereiche 63 der ersten Oberfläche 62 Poren 64, die allgemein kleiner im Flächenbereich als die Poren 74 sind. Als eine Folge haben Papiertücher der vorliegenden Erfindung typischerweise einen wesentlichen Porengröße-Verteilungsgradienten in der -z-Richtung und einen relativ niedrigen Porengröße-Verteilungsgradienten in der x- y-Ebene, so dass ein höherer Porengröße-Verteilungsgradient in der -z-Richtung als in der x-y-Ebene existiert. Da Papiertücher der vorliegenden Erfindung einen solchen Porengröße-Verteilungsgradienten in der -z-Richtung, zum Beispiel, haben, wird angenommen, dass ein Kapillareffekt auftreten kann, der bewirkt, dass eine Flüssigkeit dort hindurchläuft, um leichter durch die größeren Poren als durch die kleineren Poren zu fließen. Die kleineren Poren wirken als ein "Vakuum", um Flüssigkeit von den größeren Poren anzuziehen, was demzufolge die Rate einer Absorption der Flüssigkeit von der Papiertuchoberfläche erhöht. Weiterhin tendiert, da die Flüssigkeit unter einer langsameren Rate durch die kleineren Poren fließt, die Flüssigkeit dazu, in den kleineren Poren für eine längere Zeitperiode vorhanden zu sein. Weiterhin kann, als eine Folge davon, einen relativ niedrigen Porengröße-Verteilungsdichtegradienten in der x-y-Ebene zu haben, die Flüssigkeit von bestimmten, kleineren Poren zu anderen kleineren Poren in der x-y-Ebene dispergieren. Als eine Folge können die kleineren Poren oftmals als eine Flüssigkeitsübertragungsbarriere für Flüssigkeit, die durch das Tuch fließt, wirken.
Zum Beispiel kann, wie 7B zeigt, ein Papiertuch der vorliegenden Erfindung größere Poren 74 und kleinere Poren 64 haben. Wenn eine Flüssigkeit die zweite Oberfläche berührt, die größere Poren 74 besitzt, fließt sie schnell dort hindurch. Wenn einmal die Flüssigkeit durch die größeren Poren fließt, berührt sie dann die kleineren Poren 64 und wird in der x-y-Ebene dispergiert. Als eine Folge wird die Absorptionsrate der Flüssigkeit durch eine Papiertuchfläche erhöht, während eine Flüssigkeitsübertragungsbarriere, um die Hände eines Benutzers relativ trocken zu halten, durch die andere Papiertuchfläche bereitgestellt wird. In anderen Ausführungsformen kann die Flüssigkeit auch zuerst die erste Oberfläche 62 berühren, die kleinere Poren 64 besitzt. In solchen Fällen wirkt die erste Oberfläche 62 noch als eine Flüssigkeitsübertragungsbarriere, um die Hände eines Benutzers relativ trocken zu halten.
Es sollte verständlich werden, dass ein Papiertuch bzw. Tissue-Papier der vorliegenden Erfindung ein einzelnes oder mehrlagiges Papiertuch sein kann. Wenn mehrlagige Papiertücher verwendet werden, kann eine oder mehrere der Lagen, entsprechend der vorliegenden Erfindung, gebildet werden. Weiterhin können, in einigen Fällen, nur die äußeren Flächen des mehrlagigen Papiertuchs mit erhöhten Bereichen versehen werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform ein zweilagiges Papiertuch gebildet werden. Die erste Lage kann eine Oberfläche mit erhöhten Bereichen und die andere Oberfläche mit nicht erhöhten Bereichen haben. Die zweite Lage kann auch eine Oberfläche mit erhöhten Bereichen und eine andere Oberfläche mit nicht erhöhten Bereichen haben. Die nicht erhöhte Oberfläche der ersten Lage kann dann benachbart zu der nicht erhöhten Oberfläche der zweiten Lage plaziert werden, um eine mehrlagiges Papiertuch zu bilden, das zwei Oberflächen mit erhöhten Bereichen besitzt.
In einer alternativen Ausführungsform können beide Oberflächen einer einzelnen Lage erhöhte Bereiche, allerdings eine unterschiedliche Größe, haben. Die erste Lage kann zum Beispiel eine Oberfläche mit größeren (d.h. Tiefe, Breite, usw.) erhöhten Bereichen und eine andere Oberfläche mit kleineren erhöhten Bereichen haben. Die zweite Lage kann auch eine Oberfläche mit größeren erhöhten Bereichen und eine andere Fläche mit kleineren erhöhten Bereichen haben. Die kleinere erhöhte Oberfläche der ersten Lage kann dann benachbart zu der kleineren erhöhten Oberfläche der zweiten Lage angeordnet werden, um ein mehrlagiges Papiertuch mit bestimmten vorteilhaften Eigenschaften zu bilden. Insbesondere wird eine Flüssigkeit schnell in der Mitte eines mehrlagigen Papiertuchs absorbiert und in der x-y-Ebene durch die Oberflächen, die kleinere, erhöhte Bereiche haben, dispergiert.
In einigen Fällen kann ein mehrlagiges Papiertuch, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung, in vorteilhafter Weise für Verbraucher nütztlich sein. Insbesondere verwenden Verbraucher oftmals mehr als ein Papiertuch auf einmal. Demzufolge tendiert, wenn die äußere Oberfläche jeder äußeren Lage mit erhöhten Bereichen entsprechend der vorliegenden Erfindung gebildet wird, die Flüssigkeit dazu, entlang der x-y- anstelle der z-Richtung zu fließen. Als eine Folge wird die Zeit, die erforderlich ist, um Flüssigkeit durch das Papiertuch zu übertragen, erhöht. Dies führt zu einem einzigartigen Vorteil dahingehend, dass die Hand eines Verbrauchers geschützt werden kann, ohne die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit des Papiertuchs zu verlieren.
Zusätzlich zu den Nutzen und Vorteilen, die vorstehend diskutiert sind, kann ein Papiertuch der vorliegenden Erfindung auch eine Vielfalt von anderen Nutzen haben. Zum Beispiel kann ein Papiertuch, das erhöhte Bereiche auf jeder Oberfläche besitzt, die Stärke des Papiertuchs erhöhen, was die Benutzung von kleineren, erhöhten Bereichen ermöglicht (z.B. kleinere Stichtiefe oder -Breite), um eine erwünschte Blattdicke zu erzielen. Weiterhin können, da jede Oberfläche des Papiertuchs eine bestimmte Wasserstoffbindung besitzt, Papierstaub und Sumpf auch reduziert werden.
Während die Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, wird ersichtlich werden, dass Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet, unter Erlangen eines Verständnisses des Vorstehenden, leicht Änderungen an, Variationen von und Äquivalente zu diesen Ausführungsformen erkennen können. Dementsprechend sollte der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung entsprechend der beigefügten Ansprüchen und irgendwelcher Äquivalente dazu bewertet werden.

Claims

Fertigungserzeugnis, das umfasst: ein Tissue-Papier mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, wobei die erste Oberfläche des Tissue-Papiers erhabene Bereiche aufweist, die eine erste Topografie bilden, die zweite Oberfläche des Tissue-Papiers erhabene Bereiche aufweist, die eine zweite Topografie bilden, die sich hinsichtlich wenigstens einer topografischen Eigenschaft von der ersten Topografie unterscheidet, und das Tissue-Papier in der z-Richtung einen höheren Faserdichte-Gradienten hat als in der x-y-Ebene.
Fertigungserzeugnis nach Anspruch 1, wobei das Tissue-Papier in der z-Richtung einen höheren Porengrößenverteilungs-Gradienten hat als in der x-y-Ebene.
Fertigungserzeugnis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fasern Zellstofffasern enthalten.
Fertigungserzeugnis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Tissue-Papier ein Flächengewicht von weniger als ungefähr 120 Gramm pro Quadratmeter hat.
Fertigungserzeugnis nach Anspruch 4, wobei das Tissue-Papier ein Flächengewicht von weniger als ungefähr 60 Gramm hat.
Fertigungserzeugnis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Tissue-Papier mehrere Lagen umfasst.
Fertigungserzeugnis nach Anspruch 6, wobei eine Lage die erste Oberfläche bildet und eine andere Lage die zweite Oberfläche bildet.
Fertigungserzeugnis nach Anspruch 6, wobei eine Lage die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche bildet.
Tissue-Papier, das umfasst: eine Faserbahn, die Zellstofffasern enthält und eine erste Oberfläche sowie eine zweite Oberfläche hat, wobei die erste Oberfläche der Faserbahn erhabene Bereiche aufweist, die eine erste Topografie bilden, die zweite Oberfläche der Faserbahn erhabene Bereiche aufweist, die eine zweite Topografie bilden, die sich hinsichtlich wenigstens einer topografischen Eigenschaft von der ersten Topografie unterscheidet, und die Faserbahn in der z-Richtung einen höheren Faserdichte-Gradienten hat als in der x-y-Ebene und in der z-Richtung einen höheren Porengrößenverteilungs-Gradienten als in der x-y-Ebene.
Tissue-Papier oder Erzeugnis nach Anspruch 1 oder 9, wobei die wenigstens eine topografische Eigenschaft aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Stichtiefe (pitch depth), Stichbreite (pitch width), Richtung, Anzahl erhabener Bereiche pro Flächeneinheit und Kombinationen daraus besteht.
Tissue-Papier oder Erzeugnis nach Anspruch 1 oder 9, wobei die zweite Oberfläche mit wenigstens 50% mehr erhabenen Bereichen pro Quadratinch versehen ist als die erste Oberfläche.
Tissue-Papier oder Erzeugnis nach Anspruch 1 oder 9, wobei die zweite Oberfläche mit zwischen ungefähr 50% und ungefähr 300% mehr erhabenen Bereichen pro Quadratinch versehen ist als die erste Oberfläche.
Tissue-Papier oder Erzeugnis nach Anspruch 1 oder 9, wobei die erhabenen Bereiche der zweiten Oberfläche eine Stichtiefe haben, die zwischen ungefähr 20% und ungefähr 100% größer ist als die Stichtiefe der erhabenen Bereichen der ersten Oberfläche.
Tissue-Papier oder Erzeugnis nach Anspruch 9, wobei das Tissue-Papier mehrere Lagen enthält und eine der Lagen eine Faserbahn so umfasst, dass eine äußere Oberfläche des Tissue-Papiers durch die erste Oberfläche der Faserbahn gebildet wird.
Tissue-Papier nach Anspruch 14, das des Weiteren eine zweite Faserbahn umfasst, die Zellstofffasern mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche enthält, wobei die erste Oberfläche der Faserbahn erhabene Bereiche aufweist, die eine dritte Topografie bilden, die zweite Oberfläche der Faserbahn erhabene Bereiche aufweist, die eine vierte Topografie bilden, die sich hinsichtlich wenigstens einer topografischen Eigenschaft von der dritten Topografie unterscheidet, und die zweite Faserbahn in der z-Richtung einen höheren Faserdichte-Gradienten hat als in der x-y-Ebene sowie in der z-Richtung einen höheren Porengrößenverteilungs-Gradienten als in der x-y-Ebene.
Tissue-Papier nach Anspruch 15, wobei eine andere der Lagen die zweite Faserbahn so umfasst, dass die andere äußere Oberfläche der Bahn durch die erste Oberfläche der zweiten Faserbahn gebildet wird.
Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer Papierbahn, die Fasern enthält und eine erste Oberfläche sowie eine zweite Oberfläche aufweist; Herstellen von Kontakt der ersten Oberfläche der Papierbahn mit einer ersten Vorrichtung, die Vorsprünge enthält, so dass die Vorsprünge der ersten Vorrichtung die erste Oberfläche mit erhabenen Bereichen versehen, wobei die erhabenen Bereiche der ersten Oberfläche eine erste Topografie bilden; und Herstellen von Kontakt der zweiten Oberfläche der Papierbahn mit einer zweiten Vorrichtung, die Vorsprünge enthält, so dass die Vorsprünge der zweiten Vorrichtung die zweite Oberfläche mit erhabenen Bereichen versehen, wobei die erhabenen Bereiche der zweiten Oberfläche eine zweite Topografie bilden, die sich hinsichtlich wenigstens einer topografischen Eigenschaft von der ersten topografischen Eigenschaft unterscheidet, und die Papierbahn in der z-Richtung einen höheren Faserdichte-Gradienten hat als in der x-y-Ebene.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die erste Vorrichtung aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Tuch, Drahtgeflecht und einer Walze besteht.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die zweite Vorrichtung aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Tuch, Drahtgeflecht und einer Walze besteht.
Verfahren nach Anspruch 17, das des Weiteren den Schritt des Ausübens von Druck auf die erste Oberfläche umfasst, während die erste Vorrichtung in Kontakt mit der ersten Oberfläche ist.
Verfahren nach Anspruch 17, das des Weiteren den Schritt des Ausübens von Druck auf die zweite Oberfläche umfasst, während die zweite Vorrichtung in Kontakt mit der zweiten Oberfläche ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der auf die erste Oberfläche ausgeübte Druck weniger als ungefähr 60 psi beträgt.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der auf die erste Oberfläche ausgeübte Druck zwischen ungefähr 35 und ungefähr 45 psi beträgt.
Verfahren nach Anspruch 17, das des Weiteren den Schritt des Ausübens von Druck auf die zweite Oberfläche umfasst, während die zweite Vorrichtung in Kontakt mit der zweiten Oberfläche ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der auf die zweite Oberfläche ausgeübte Druck weniger als ungefähr 60 psi beträgt.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der auf die zweite Oberfläche ausgeübte Druck zwischen ungefähr 35 und ungefähr 45 psi beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, das des Weiteren den Schritt des Trocknens der Papierbahn umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Trockenschritt mittels Lufttrocknen (through-air drying) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, wobei die wenigstens eine topografische Eigenschaft aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Stichtiefe, Stich breite, Richtung, Anzahl erhabener Bereiche pro Flächeneinheit und Kombinationen daraus besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, wobei die zweite Oberfläche mit wenigstens 50% mehr erhabenen Bereichen pro Quadratinch versehen wird als die erste Oberfläche.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, wobei die erhabenen Bereiche der zweiten Oberfläche eine Stichtiefe haben, die zwischen ungefähr 20% und ungefähr 100% größer ist als die Stichtiefe der erhabenen Bereiche der ersten Oberfläche.