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HINTERGRUND
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Die
vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Papierherstellung.
Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung
von absorbierenden Tissue-Erzeugnissen wie beispielsweise Toilettenpapier,
Kosmetiktüchern,
Servietten, Handtüchern,
Wischtüchern
und dergleichen. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung verbesserte
Tücher (im
Folgenden im Plural „Tücher" beziehungsweise im
Singular „Tuch" genannt), die zur
Herstellung absorbierender Tissue-Erzeugnisse verwendet werden, welche
visuell wahrnehmbare Bereiche einer Hintergrundtextur besitzen,
welche von gekrümmten
dekorativen Elementen umgeben sind, sowie Verfahren der Tissue-Herstellung,
Verfahren der Tuch-Herstellung sowie die eigentlichen erzeugten
Tissue-Erzeugnisse. Die Dokumente
WO
00/39393 ,
WO 00/39394 und
WO 98/01618 offenbaren
Papierherstellungsprozesse nach dem Stand der Technik. Das Dokument
US 6,171,447 B1 offenbart
ein Band zur Papierherstellung, das die Merkmale des Oberbegriffs
gemäß Anspruch
1 besitzt.
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Bei
der Herstellung von Tissue-Erzeugnissen, insbesondere von absorbierenden
Tissue-Erzeugnissen, besteht ein fortdauernder Bedarf, die physikalischen
Eigenschaften sowie das Erscheinungsbild des Endproduktes zu verbessern,
es ist allgemein bekannt, dass es bei der Herstellung von Tissue-Erzeugnissen
eine Möglichkeit
gibt, eine teilweise entwässerte
Zellulosebahn auf ein Tuch zur Papierherstellung aufzuformen, das
speziell entworfen wurde, um die physikalischen Eigenschaften des
fertigen Papiererzeugnisses zu verbessern. Ein solches Formen kann
von Tüchern
in einem Luftdurchtrocknungs-Prozess ohne Kreppen angewendet werden, wie
in dem
US-Patent Nummer 5.672.248 ,
erteilt am 30.09.1997 für
Wendt et al., offenbart, oder in einem nassgepressten Tissue-Herstellungsprozess,
wie in dem
US-Patent Nummer 4.637.859 ,
erteilt am 20.01.1987 für
Trokhan, offenbart. Das Nassformen verleiht dem Erzeugnis typischerweise
wünschenswerte
physikalische Eigenschaften, unabhängig davon, ob die Tissue-Bahn
anschließend
gekreppt wird oder ob ein ungekrepptes Tissue-Erzeugnis erzeugt wird.
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Absorbierende
Tissue-Erzeugnisse werden jedoch häufig in einem an ihre Herstellung
auf der Papiermaschine anschließenden
Verfahren geprägt, wobei
die getrocknete Tissue-Bahn einen geringen Feuchtigkeitsgehalt besitzt,
um dieser vom Verbraucher bevorzugte, visuell ansprechende Texturen
oder dekorative Linien zu verleihen. Somit sind für absorbierende
Tissue-Erzeugnisse, die sowohl wünschenswerte
physikalische Eigenschaften als auch ein visuell ansprechendes Erscheinungsbild
haben, häufig
zwei Herstellungsschritte auf zwei gesonderten Maschinen erforderlich.
Somit besteht also ein Bedarf danach, das Erzeugen visuell wahrnehmbarer Bereiche
einer Hintergrundtextur, an die gekrümmte dekorative Elemente angrenzen,
mit dem Papierherstellungsprozess zu kombinieren, um die Herstellungskosten
zu verringern. Es besteht darüber
hinaus ein Bedarf, einen Papierherstellungsprozess zu entwickeln,
der den Blättern
nicht nur visuell wahrnehmbare Bereiche einer Hintergrundtextur,
an die gekrümmte
dekorative Elemente angrenzen, verleiht, sondern darüber hinaus
auch wünschenswerte
physikalische Eigenschaften der absorbierenden Tissue-Erzeugnisse
maximiert, ohne andere wünschenswerte
physikalische Eigenschaften dabei zu beeinträchtigen.
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Frühere Versuche,
die oben genannten Bedürfnisse
zu kombinieren, wie beispielsweise in dem
US-Patent Nummer 4.967.805 , erteilt
am 06.11.1990 für
Chiu, in dem
US-Patent Nummer
5.328.565 , erteilt am 12.07.1994 für Rasch et al., und in dem
US-Patent Nummer 0,5,820.730 ,
erteilt am 13.10.1998 für
Phan et al., offenbart, haben die Entwässerung des Tuches zur Papierherstellung
an unterschiedlichen Bereichen beeinflusst, um in dem Formungsabschnitt
der Papiermaschine ein Muster in der nassen Tissue-Bahn zu erzeugen.
Somit ergibt sich die Textur aus größeren Faseransammlungen in Bereichen
des Tuches mit einer starken Entwässerung und weniger Fasern
in Bereichen des Tuches mit geringer Entwässerung. Mit einem solchen
Verfahren kann eine getrocknete Tissue-Bahn erzeugt werden, die
ein nicht einheitliches Basisgewicht in den lokalisierten Gebieten
oder Bereichen besitzt, welche in systematischer Weise angeordnet
sind, um die Textur auszubilden. Während ein solches Verfahren
eine Textur erzeugen kann, kann der Verlust der Einheitlichkeit
der physikalischen Eigenschaften der getrockneten Tissue-Bahn wie
beispielsweise Reiß festigkeit,
Berstfestigkeit, Saugfähigkeit
und Dichte die Leistungsfähigkeit
der getrockneten Tissue-Bahn bei ihrer Verwendung beeinträchtigen.
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Aus
den vorstehenden Gründen
besteht ein Bedarf, eine ästhetisch
ansprechende Kombination von Bereichen einer Hintergrundtextur und
von gekrümmten
dekorativen Elementen in der getrockneten oder teilweise getrockneten
Tissue-Bahn zu erzeugen, während
diese auf der Papiermaschine hergestellt wird, wozu ein Verfahren
verwendet wird, das eine getrocknete Tissue-Bahn mit im Wesentlichen einheitlicher
Dichte erzeugt, die eine verbesserte Leistungsfähigkeit bei ihrer Verwendung
besitzt.
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Bei
der Papierherstellung sind zahlreiche Ausgestaltungen gewebter Tücher bekannt.
Beispiele werden von Sabut Adanur in dem Dokument „Paper
Machine Clothing",
Lancaster, Pennsylvania, USA: Technomic Publishing, 1997, Seiten
33 bis 113, 139 bis 148, 159 bis 168 und 211 bis 229 bereitgestellt.
Ein weiteres Beispiel wird in der Patentanmeldung
WO 00/63489 mit dem Titel „Paper
Machine Clothing and Tissue Paper Produced with Same" für H. J.
Lamb, 26.10.2000, offenbart.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Erfindung umfasst Papierherstellungsprozesse, die mindestens
einen vorstehend beschriebenen Bedarf erfüllen können. So erzeugt beispielsweise
ein Tuch für
die Papierherstellung der vorliegenden Erfindung ein absorbierendes Tissue-Erzeugnis mit einer
im Wesentlichen einheitlichen Dichte, das darüber hinaus visuell wahrnehmbare
Bereiche einer Hintergrundtextur besitzt, an die gekrümmte dekorative
Elemente angrenzen, wenn es als ein Durchtrocknungssieb (Durchtrocknungstuch") bei einem Herstellungsprozess
für ungekrepptes
Tissue verwendet wird. Die vorliegende Erfindung ist darüber hinaus
auf Tücher
zum Herstellen des absorbierenden Tissues sowie auf Prozesse des
Herstellens des absorbierenden Tissue-Erzeugnisses gerichtet.
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Daher
betrifft die vorliegende Erfindung in einem Aspekt ein strukturiertes
Tuch für
die Herstellung einer Tissue-Bahn, wie in Anspruch 1 dargelegt.
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In
einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Herstellen eines Tissue-Erzeugnisses, wie in Anspruch 37 dargelegt.
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Die
Bereiche einer Hintergrundtextur dienen dazu, einem Enderzeugnis
bevorzugte Eigenschaften einschließlich einer Rollenpapierdicke
(roll bulk), einer Stapelpapierdicke (stack bulk), Dehnung in Maschinenquerrichtung
(CD stretch), Fall (drape) und Haltbarkeit zu verleihen, wenn eine
Verwendung als ein UCTAD-Durchtrocknungstuch erfolgt. Die gekrümmten dekorativen
Elemente können
zusätzliche Scharnierpunkte
bereitstellen, um den Fall des Enderzeugnisses weiter zu verbessern.
Die Bereiche einer Hintergrundtextur in dem Enderzeugnis kontrastieren
visuell mit den gekrümmten Übergangsbereichen,
wodurch der dekorative Effekt hervorgerufen wird
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden in Bezug auf die folgende Beschreibung, die beigefügten Ansprüche sowie
die beigefügten
Zeichnungen besser ersichtlich, wobei:
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1 ein
schematisches Diagramm der Herstellung einer ungekreppten getrockneten
Tissue-Bahn in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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2 ist
ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform des Tuches der vorliegenden
Erfindung.
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3 ist
ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform des Tuches der vorliegenden
Erfindung
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4 ist
ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform des Tuches der vorliegenden
Erfindung.
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5 ist
ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform des Tuches der vorliegenden
Erfindung.
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DEFINITIONEN
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Wie
hierin verwendet, bezieht sich die Benennung „gekrümmtes dekoratives Element" auf jedwede Linie
oder jedwedes sichtbare Muster, das entweder gerade Abschnitte oder
gekrümmte
Abschnitte oder beides umfasst, welche im Wesentlichen visuell miteinander
verbunden sind. Somit kann ein dekoratives Muster ineinander greifender
Kreise aus vielen gekrümmten
dekorativen Elementen ausgebildet werden, welche in Kreisform ausgebildet
sind. Gleichermaßen
kann ein Muster aus Quadraten aus vielen gekrümmten dekorativen Elementen,
die einzelne Quadrate bilden, ausgebildet werden. Es versteht sich,
dass gekrümmte
dekorative Elemente auch als wellenförmige Linien auftreten können, welche
im Wesentlichen visuell miteinander verbunden sind und Namenszüge oder
Muster bilden können.
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Darüber hinaus
bezieht sich die Benennung „dekoratives
Muster", wie hierin
verwendet, auf alle nicht zufälligen
Designs, Figuren oder Motive. Es ist nicht notwendig, dass die gekrümmten dekorativen Elemente
erkennbare Formen bilden, und ein wiederkehrendes Design der gekrümmten dekorativen
Elemente wird als dekoratives Muster betrachtet.
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Wie
hierin verwendet, bezieht sich „Maschinenrichtung" (machine direction)
oder „MD" auf die Laufrichtung
des Tuchs, einzelne Faserbündel
des Tuchs oder die Papierbahn während
ihrer Bewegung durch die Papiermaschine. Ähnlicherweise bezieht sich "Maschinenquerrichtung" (cross-machine direction)
oder „CD" auf eine Richtung,
die orthogonal zu der Maschinenrichtung ist und sich über die
Breite der Papiermaschine erstreckt. Darüber hinaus können die
Faserbündel
in spitzen Winkeln zu der Maschinenrichtung und der Maschinenquerrichtung
verlaufen. Eine solche Bauart wird in dem Dokument „Rolls
of Tissue Sheets Having Improved Properties" für
Burazin,
EP 1 109 969
A1 , veröffentlicht
am 27.06.2001, beschrieben.
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Wie
hierin verwendet, bezieht sich die Benennung „Ebenenunterschied" auf die Höhendifferenz
in der Z-Richtung zwischen einem erhabenen Bereich und dem höchsten,
unmittelbar angrenzenden vertieften Bereich. Die Benennung „Z-Richtung" bezieht sich auf diejenige
Achse, die sowohl zu der Maschinenrichtung als auch zu der Maschinenquerrichtung
orthogonal ist.
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Wie
hierin verwendet, ist ein „Übertragungstuch" ein Tuch, das zwischen
dem Formungsabschnitt und dem Trocknungsabschnitt des Bahn-Herstellungsprozesses
positioniert ist.
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Wie
hierin verwendet, wird ein „Übergangsbereich" definiert als der
Schnittpunkt von drei oder mehr Flottierungen (floats) auf drei
oder mehr aufeinanderfolgenden Faserbündeln (strands) in Maschinenrichtung.
Die Übergangsbereiche
werden durch gewollte Unterbrechungen der texturierten Hintergrundbereiche
ausgebildet, die sich aus einer Vielfalt von Anordnungen von Schnittpunkten
der Flottierungen ergeben können.
Die Flottierungen können
in einem überlappenden
Schnittpunkt oder in einem nicht überlappenden Schnittpunkt angeordnet
sein.
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Wie
hierin verwendet, ist ein „gefüllter" Übergangsbereich als ein Übergangsbereich
definiert, in dem der Raum zwischen den Flottierungen in dem Übergangsbereich
teilweise oder vollständig
mit Material gefüllt
ist, wodurch die Höhe
in dem Übergangsbereich
erhöht
wird. Das Füllmaterial
kann porös sein.
Das Füllmaterial
kann jedes der im Folgenden für
die Verwendung bei der Herstellung der Tücher diskutierten Materialien
sein. Das Füllmaterial
kann im Wesentlichen verformbar sein, wie durch die Hochdruck-Kompressionsnachgiebigkeit
(High Pressure Compressive Compliance, im Folgenden definiert) gemessen.
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Wie
hierin verwendet, kann die Bezeichnung „Kette" als ein Faserbündel verstanden werden, das im
Wesentlichen in der Maschinenrichtung ausgerichtet ist, und „Schuss" kann so verstanden
werden, dass es sich auf die Fasern bezieht, die im Wesentlichen
in der Maschinenquerrichtung des Tuches, wie es auf einer Papiermaschine
verwendet wird, ausgerichtet sind. Kettfaserbündel und Schussfaserbündel können mit
jedem bekannten Verfahren zur Tuchherstellung miteinander verwoben
sein. Bei der Herstellung endloser Tücher ist die normale Ausrichtung
der Kettfaserbündel
und Schussfaserbündel
gemäß gebräuchlicher
Weberei-Terminologie umgekehrt zu der hierin verwendeten Terminologie,
jedoch bestimmt die Struktur des Tuches und nicht sein Her stellungsverfahren,
welche Faserbündel
als Kettfaserbündel und
welche als Schussfaserbündel
bezeichnet werden.
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Wie
hierin verwendet, bezieht sich die Benennung „Faserbündel" auf ein im Wesentlichen durchgängiges Filament,
das zum Weben strukturierter Tücher
der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Faserbündel können jedes nach dem Stand der Technik
bekannte Faserbündel
enthalten. Faserbündel
können
Monofilamente, verdrillte Monofilamente, zu Garnen zusammengedrehte
Spinnfasern (staple fiber), verdrillte Garne oder Kombinationen
daraus sein. Die Querschnitte von Faserbündeln, von Filamenten oder
von Spinnfasern können
kreisförmig,
elliptisch, abgeflacht, rechteckig, oval, halboval, trapezförmig, parallelogrammförmig, vieleckig,
solide, hohl, scharfkantig, rundeckig, zweilappig (bi-lobal) oder
mehrlappig (multi-lobal) sein oder sie können Kapillarkanäle besitzen.
Der Durchmesser oder die Querschnittsform des Faserbündels kann
entlang der Länge
des Faserbündels
variieren.
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Wie
hierin verwendet, bezieht sich die Benennung „Mehrfach-Faserbündel" auf zwei oder mehr
nebeneinander angeordnete oder zusammengedrehte Faserbündel. Nebeneinander
liegende Faserbündel
in einer Mehrfach-Faserbündel-Gruppe müssen nicht
notwendigerweise identisch gewebt sein. Beispielsweise können Faserbündel einer
Kette aus Mehrfach-Faserbündeln
unabhängig
voneinander in die oberste Schicht von Schussfaserbündeln in Platinenbereichen
(sinker regions) oder Übergangsbereichen
ein oder aus diesen austreten. Als ein weiteres Beispiel muss eine
einzelne Mehrfach-Faserbündel-Gruppe
nicht über
die gesamte Länge
des Faserbündels
in dem Tuch eine einzelne Mehrfach-Faserbündel-Gruppe bleiben, sondern
es ist möglich,
dass ein oder mehrere Faserbündel
in einer Mehrfach-Faserbündel-Gruppe
sich über
eine spezifizierte Entfernung von dem oder den verbleibenden Faserbündeln trennen
und beispielsweise unabhängig
von dem oder den verbleibenden Faserbündeln als Flottierung (float)
oder Sinker (sinker) dienen.
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Wie
hierin verwendet, bezieht sich die Benennung „Luftdurchlässigkeit
nach Frazier" auf
den gemessenen Wert einer allseits bekannten Prüfung mit dem Luftdurchlässigkeits-Prüfgerät nach Frazier, bei
dem die Durchlässigkeit
eines Tuches in Standard-Kubikfuß Luftströmung pro Quadratfuß Material pro
Minute mit einer Luftdruckdifferenz von 0,5 Zoll (12,7 mm) Wassersäule unter
Normbedingungen gemessen wird. Die Tücher der vorliegenden Erfindung können jede
geeignete Luftdurchlässigkeit
nach Frazier besitzen. Beispielsweise können Durchtrocknungstücher eine
Luftdurchlässigkeit
von etwa 55 Standard-Kubikfuß pro
Quadratfuß pro
Minute (etwa 16 Standard-Kubikmeter pro Quadratmeter pro Minute)
oder mehr besitzen, spezieller von etwa 100 Standard-Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute
(etwa 30 Standard-Kubikmeter pro Quadratmeter pro Minute) bis 1.700
Standard-Kubikfuß pro
Quadratfuß pro
Minute (etwa 520 Standard-Kubikmeter pro Quadratmeter pro Minute)
und am speziellsten von etwa 200 Standard-Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute
(etwa 60 Standard-Kubikmeter pro Quadratmeter pro Minute) bis 1.500
Standard-Kubikfuß pro
Quadratfuß pro Minute
(etwa 460 Standard-Kubikmeter pro Quadratmeter pro Minute).
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Der Prozess
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In
Bezug auf
1 wird ein Prozess des Durchführens der
vorliegenden Erfindung ausführlicher
beschrieben. Der dargestellte Prozess stellt einen Durchtrocknungsprozess
ohne Kreppen dar, es wird jedoch festgestellt, dass jedes bekannte
Verfahren zur Papierherstellung oder Verfahren zur Tissueherstellung
im Zusammenhang mit den Tüchern
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Verwandte Prozesse
für ungekrepptes
luftdurchgetrocknetes Tissue werden in dem
US-Patent Nummer 5.656.132 , erteilt
am 12.08.1997 für
Farrington et al., sowie in dem
US-Patent
Nummer 6.017.417 , erteilt am 25.01.2000 für Wendt
et al., beschrieben. Darüber
hinaus werden Tücher
mit einer strukturierten Schicht und einer lasttragenden Schicht,
die zum Herstellen ungekreppter, luftdurchgetrockneter Tissue-Erzeugnisse
nützlich
sind, in dem
US-Patent Nummer
5.429.686 , erteilt am 04.07.1995 für Chiu et al., offenbart. Beispielhafte
Verfahren für
die Herstellung von gekrepptem Tissue und anderen Papiererzeugnissen
werden offenbart in folgenden Dokumenten:
US-Patent Nummer 5.855.739 , erteilt
am 05.01.1999 für
Ampulski et al.;
US-Patent Nummer 5.897.745 ,
erteilt am 27.04.1999 für
Ampulski et al.;
US-Patent Nummer
5.893.965 , erteilt am 13.04.1999 für Trokhan et al.;
US-Patent Nummer 5.972.813 , erteilt
am 26.10.1999 für
Polat et al.;
US-Patent Nummer 5.503.715 ,
erteilt am 02.04.1996 für
Trokhan et al.;
US-Patent Nummer
5.935.381 , erteilt am 10.08.1999 für Trokhan et al.;
US-Patent Nummer 4.529.480 , erteilt
am 16.07.1985 für
Trokhan;
US-Patent Nummer 4.514.345 ,
erteilt am 30.04.1985 für Johnson
et al.;
US-Patent Nummer 4.528.239 ,
erteilt am 09.07.1985 für
Trokhan;
US-Patent Nummer 5.098.522 ,
erteilt am 24.03.1992 für
Smurkoski et al.;
US-Patent Nummer
5.260.171 , erteilt am 09.11.1993 für Smurkoski et al.;
US-Patent Nummer 5.275.700 , erteilt
am 04.01.1994 für
Trokhan;
US-Patent Nummer 5.328.565 ,
erteilt am 12.07.1994 für
Rasch et al.;
US-Patent Nummer
5.334.289 , erteilt am 02.08.1994 für Trokhan et al.;
US-Patent Nummer 5.431.786 , erteilt
am 11.07.1995 für
Rasch et al,;
US-Patent Nummer
5.496.624 , erteilt am 05.03.1996 für Stelljes, Jr. et al.;
US-Patent Nummer 5.500.277 ,
erteilt am 19.03.1996 für
Trokhan et al.;
US-Patent Nummer 5.514.523 ,
erteilt am 07.05.1996 für
Trokhan et al.;
US-Patent Nummer
5.554.467 , erteilt am 10.09.1996 für Trokhan et al.;
US-Patent Nummer 5.566.724 , erteilt
am 22.10.1996 für
Trokhan et al.;
US-Patent Nummer
5.624.790 , erteilt am 29.04.1997 für Trokhan et al.;
US-Patent Nummer 6.010.596 , erteilt
am 04.01.2000 für
Boutilier et al.; sowie
US-Patent
Nummer 5.628.876 , erteilt am 13.05.1997 für Ayers
et al.
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In 1 spritzt
ein Doppelsiebformer 8 mit einem Stoffauflaufkasten für die Papierherstellung 10 einen
Strom 11 einer wässrigen
Suspension aus Papierherstellungsfasern auf eine Vielzahl von Blattbildungssieben
(im Folgenden im Plural als „Formtücher" beziehungsweise
im Singular als „Formtuch" bezeichnet) wie
beispielsweise das äußere Formtuch 12 und
das innere Formtuch 13 oder der Doppelsiebformer bringt
die Suspension auf, wodurch eine nasse Tissue-Bahn 15 ausgebildet
wird. Der Blattbildungsprozess der vorliegenden Erfindung kann jeder herkömmliche
Blattbildungsprozess sein, der in der Papierherstellungsindustrie
bekannt ist. Solche Blattbildungsprozesse umfassen Langsiebpapiermaschinen
mit dampfbeheizter Trockenpartie (Fourdrinier-Maschinen), Dachformer
wie beispielsweise Saugbrustwalzenformer sowie Spaltformer wie beispielsweise
Doppelsiebformer und verstellbare Former, sie sind jedoch nicht
auf diese begrenzt.
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Die
nasse Tissue-Bahn 15 bildet sich auf dem inneren Formtuch 13,
während
sich das innere Formtuch 13 um eine Blattbildungswalze 14 dreht. Das
innere Formtuch 13 dient zum Unterstützen und Tragen der soeben
ausgebildeten, nassen Tissue-Bahn 15 weiter abwärts in dem
Prozess, während
die nasse Tissue-Bahn 15 auf eine Konsistenz von etwa 10
Prozent auf Basis des Fasertrockengewichtes teilweise entwässert wird.
Durch bekannte Papierherstellungsverfahren wie beispielsweise Unterdrucksaugkästen kann
die nasse Tissue-Bahn 15 weiter entwässert werden, während das
innere Formtuch 13 die nasse Tissue-Bahn 15 unterstützt. Die nasse
Tissue-Bahn 15 kann auf eine Konsistenz von wenigstens
etwa 20%, spezieller zwischen etwa 20% und 40% und noch spezieller
etwa 20% bis 30% entwässert
werden. Anschließend
wird die nasse Tissue-Bahn 15 von
dem inneren Formtuch 13 auf ein Transfersieb 17 (im
Folgenden „Übertragungstuch" genannt) übertragen,
welches sich vorzugsweise mit einer geringeren Geschwindigkeit bewegt
als das innere Formtuch 13, um der nassen Tissue-Bahn 15 eine
stärkere
Streckung in Maschinenrichtung zu verleihen.
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Anschließend wird
die nasse Tissue-Bahn 15 von dem Übertragungstuch 17 auf
ein Durchtrocknungstuch 19 übertragen, wobei die nasse
Tissue-Bahn 15 vorzugsweise makroskopisch neu geordnet
wird, um der Oberfläche
des Durchtrocknungstuches 19 zu entsprechen, dies erfolgt
mit der Hilfe einer Unterdruck-Übertragungswalze 20 oder eines
Unterdruck-Übertragungsschuhs
(vacuum transfer shoe) wie beispielsweise dem Unterdruckschuh 18 (vacuum
shoe). Falls gewünscht,
kann das Durchtrocknungstuch 19 mit einer Geschwindigkeit betrieben
werden, die geringer ist als die Geschwindigkeit des Übertragungstuchs 17,
um die Streckung in Maschinenrichtung des resultierenden absorbierenden
Tissue-Erzeugnisses 27 weiter zu verbessern. Das Übertragen
erfolgt vorzugsweise mit Unterdruck, um eine Anpassung der nassen
Tissue-Bahn 15 an die Topographie des Durchtrocknungstuches 19 sicherzustellen.
Dies ergibt eine getrocknete Tissue-Bahn 23, die eine gewünschte Papierdicke (bulk),
Flexibilität
und Dehnung in Maschinenquerrichtung besitzt und verstärkt den
visuellen Kontrast zwischen den Bereichen einer Hintergrundtextur 38 und 50 und
den gekrümmten
dekorativen Elementen, die an die Bereiche einer Hintergrundtextur 38 und 50 angrenzen.
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In
einer Ausführungsform
verleiht das Durchtrocknungstuch 19 der nassen Tissue-Bahn 15 die gekrümmten dekorativen
Elemente und die Bereiche einer Hintergrundtextur 38 und 50,
beispielsweise im Wesentlichen eine cordartige Textur mit unterbrochenen
Linien. Es ist jedoch möglich,
ein Übertragungstuch 17 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zu verwenden, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen.
Darüber
hinaus ist es ebenfalls möglich,
das Übertragungstuch 17 wegzulassen
und die nasse Tissue- Bahn 15 direkt
auf das Durchtrocknungstuch 19 der vorliegenden Erfindung
zu übertragen.
Beide alternativen Papierherstellungsprozesse befinden sich innerhalb
des Umfanges der vorliegenden Erfindung und erzeugt ein dekoratives,
absorbierendes Tissue-Erzeugnis 27.
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Während die
nasse Tissue-Bahn 15 von dem Durchtrocknungstuch 19 unterstützt wird,
wird sie von einem Durchtrockner 21 auf eine Schlusskonsistenz
von etwa 94 Prozent oder mehr getrocknet und anschließend auf
ein Trägersieb 22 (im
Folgenden als „Trägertuch" bezeichnet) übertragen.
Alternativ kann der Trocknungsprozess jedwedes Trockenverfahren
ohne Druck sein, das dazu neigt, die Papierdicke der nassen Tissue-Bahn 15 beizubehalten.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die nasse
Tissue-Bahn
15 von einer Druckwalze gegen einen Yankee-Trockner
gedrückt, während sie
von einem strukturierten Tuch
100 unterstützt wird,
welches visuell wahrnehmbare Bereiche einer Hintergrundtextur
38 und
50 besitzt,
an die gekrümmte
dekorative Elemente angrenzen. Ein solcher Prozess ohne den Einsatz
der strukturierten Tücher
100 der
vorliegenden Erfindung wird in dem
US-Patent
Nummer 5.820.730 , erteilt am 13.10.1998 für Phan et
al., dargestellt. Das Verdichten einer Druckwalze neigt dazu, ein
resultierendes absorbierendes Tissue-Erzeugnis
27 in den
Bereichen zu verdichten, die dem höchsten Teil des strukturierten
Tuches
100 entsprechen.
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Die
getrocknete Tissue-Bahn 23 wird mit einem Trägertuch 22 und
einem optionalen Trägertuch 25 zu
einem Tambour transportiert. Eine optionale, unter Druck stehende
Drehwalze 26 kann verwendet werden, um die getrocknete
Tissue-Bahn 23 von dem Trägertuch 22 auf das
Trägertuch 25 zu übertragen. Falls
gewünscht,
kann die getrocknete Tissue-Bahn 23 des Weiteren geprägt werden,
um eine Kombination aus Prägungen
und den Bereichen einer Hintergrundtextur sowie den gekrümmten dekorativen
Elementen auf dem absorbierenden Tissue-Erzeugnis 27 zu
erzeugen, das mit dem Durchtrocknungstuch 19 und einer
anschließenden
Prägestufe
erzeugt wurde.
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Sobald
die nasse Tissue-Bahn
15 ohne Druck getrocknet wurde, wodurch
die getrocknete Tissue-Bahn
23 gebildet wurde, ist es möglich, die getrocknete
Tissue-Bahn
23 zu kreppen, indem die getrocknete Tissue-Bahn
23 vor
dem Aufwickeln auf einen Yankee-Trockner übertragen
wird, oder indem alternative Verkürzungsverfahren wie beispielsweise Mikrokreppen
verwendet werden, wie in dem Dokument
US-Patent
Nummer 4.919.877 , erteilt am 24.04.1990 für Parsons
et al., offenbart.
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In
einer alternativen Ausführungsform
(nicht dargestellt) kann die nasse Tissue-Bahn 15 direkt von
dem inneren Formtuch 13 auf das Durchtrocknungstuch 19 übertragen
und das Übertragungstuch 17 kann
eliminiert werden. Das Durchtrocknungstuch 19 kann sich
mit einer Geschwindigkeit bewegen, die geringer ist als die des
inneren Formtuchs 13, so dass die nasse Tissue-Bahn 15 schnell übertragen wird,
oder alternativ kann sich das Durchtrocknungstuch 19 mit
im Wesentlichen derselben Geschwindigkeit bewegen wie das innere
Formtuch 13. Wenn sich das Durchtrocknungstuch 19 mit
einer geringeren Geschwindigkeit bewegt als mit der des inneren Formtuches 13,
wird ein ungekrepptes, absorbierendes Tissue-Erzeugnis 27 erzeugt.
Zusätzliches
Verkürzen
(foreshortening) kann nach der Trocknungsstufe verwendet werden,
um die Streckung in Maschinenrichtung des absorbierenden Tissue-Erzeugnisses 27 zu
verbessern. Verfahren des Verkürzens des
absorbierenden Tissue-Erzeugnisses 27 umfassen darstellungshalber
und ohne Beschränkung
herkömmliches
Kreppen mit einem Yankee-Trockner, Mikrokreppen
oder jedwedes andere Verfahren, das auf dem Gebiet der Technik bekannt
ist.
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In
noch einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung können
sich das innere Formtuch 13, das Übertragungstuch 17 sowie
das Durchtrocknungstuch 19 mit im Wesentlichen derselben
Geschwindigkeit bewegen. Es kann Verkürzen genutzt werden, um eine
verbesserte Streckung in Maschinenrichtung des absorbierenden Tissue-Erzeugnisses 27 zu
erzielen. Derartige Verfahren enthalten darstellungshalber und ohne
Einschränkung
herkömmliches
Kreppen mit Yankee-Trockner oder Mikrokreppen.
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Jedes
bekannte Papierherstellungs- oder Tissue-Herstellungsverfahren kann
zum Erzeugen einer dreidimensionalen Bahn 23 mit den Tüchern 100 der
vorliegenden Erfindung als ein Substrat zum Übermitteln von Textur an die
nasse Tissue-Bahn 15 oder die getrocknete Tissue-Bahn 16 verwendet
werden. Obwohl die Tücher 100 der
vorliegenden Erfindung besonders nützlich als Durchtrocknungstücher sind
und in jedem bekannten Tissue-Herstellungsprozess verwendet werden
können,
bei dem die Durchtrocknung eingesetzt wird, können die Tücher 100 der vorliegenden
Erfindung auch bei der Blattbildung von Papierbahnen als Blattbildungssiebe (Formtücher), Übertragungstücher, Trägertücher, Trocknungstücher, Prägetücher und
dergleichen in jedem bekannten Papierherstellungs- oder Tissue-Herstellungsprozess
eingesetzt werden. Derartige Verfahren können Variationen enthalten,
die beliebige einzelne oder mehrere der folgenden Schritte in jedweder
durchführbaren
Kombination umfassen:
- • Bahnbildung mit einem nassen
Ende in der Form einer klassischen Fourdrinier-Maschine, eines Spaltformers, eines
Doppelsiebformers, eines verstellbaren Formers oder jedweden anderen bekannten
Formers, der jedweden bekannten Stoffauflaufkasten einschließlich eines
geschichteten Stoffauflaufkastens zum Zusammenbringen von Schichten
aus zwei oder mehr Stoffeinträgen in
eine einzige Bahn oder eine Vielzahl von Stoffauflaufkästen für die Ausbildung
einer mehrschichtigen Bahn unter Verwendung von bekannten Sieben
und Tüchern
oder Tüchern
der vorliegenden Erfindung umfassen kann;
- • Bahnbildung
oder Bahnentwässern
durch schaumbasierte Prozesse wie beispielsweise Prozesse, wobei
die Fasern vor dem Entwässern in
einem Schaum mitgerissen oder suspendiert sind oder wobei vor dem
Entwässern
oder Trocknen Schaum auf eine embryonische Bahn aufgebracht wird,
einschließlich
der Verfahren, die in dem US-Patent Nummer 5.178.729 ,
erteilt am 12.01.1993 für
Janda, und dem US-Patent Nummer
6.103.060 , erteilt am 15.08.2000 für Munerelle et al., offenbart
wurden.
- • Ausbildung
unterschiedlicher Basisgewichte durch Entwässern einer wässrigen
Masse durch ein Formtuch, das Bereiche mit hoher und mit niedriger
Luftdurchlässigkeit
besitzt, einschließlich
Tücher
der vorliegenden Erfindung oder jedwedes bekannte Formtuch;
- • Schnellübertragung
einer nassen Bahn von einem ersten Tuch auf ein zweites Tuch, das
sich mit einer geringeren Geschwindigkeit bewegt als das erste Tuch,
wobei das erste Tuch ein Formtuch, ein Übertragungstuch oder ein Durchtrocknungstuch
sein kann und wobei das zweite Tuch ein Übertragungstuch, ein Durchtrocknungstuch, ein
zweites Durchtrocknungstuch oder ein Trägertuch sein kann, das hinter
einem Durchtrocknungstuch angeordnet ist (ein beispielhafter Schnellübertragungsprozess
wird in dem US-Patent Nummer 4.440.597 für Wells
et al. offenbart, wobei die vorstehend genannten Tücher aus
jedwedem bekannten und geeigneten Tuch einschließlich der Tücher der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden
kann;
- • Anwendung
eines Differenzluftdruckes über
die Bahn, um diese auf eines oder mehrere der Tücher aufzuformen, auf dem oder
denen die Bahn ruht, beispielsweise mit einem Hochvakuum bei einer
Unterdruck-Übertragungswalze
oder einem Übertragungsschuh
zum Formen einer nassen Bahn auf ein Durchtrocknungstuch, während diese
von einem Formtuch oder Zwischenträgertuch übertragen wird, wobei das Trägertuch,
Durchtrocknungstuch oder andere Tücher aus den Tüchern der
vorliegenden Erfindung oder anderen bekannten Tüchern ausgewählt werden
kann;
- • Verwendung
einer Luftpresse oder anderer Entwässerungsverfahren mit Gasen,
um die Trockenheit einer Bahn zu erhöhen und/oder der Bahn eine
Form zu verleihen, wie in dem US-Patent Nummer
6.096.169 , erteilt am 01.08.2000 für Hermans et al.; dem US-Patent Nummer 6.197.154 , erteilt
am 06.03.2001 für
Chen et al. sowie dem US-Patent Nummer 6.143.135 ,
erteilt am 07.11.2000 für
Hada et al., offenbart wurde.
- • Trocknen
der Bahn durch jedweden Trocknungsprozess mit oder ohne Druck wie
beispielsweise Durchtrocknung, Trommeltrocknung, Infrarottrocknung,
Mikrowellentrocknung, Nasspressen, Impulstrocknung (beispielsweise
das Verfahren, wie offenbart in US-Patent
Nummer 5.353.521 , erteilt am 11.10.1994 für Orloff,
und US-Patent Nummer 5.598.642 ,
erteilt am 04.02.1997 für
Orloff et al.), hochintensives Spaltent wässern, Abstreifentwässern (siehe
J. D. Lindsay, „Displacement
Dewatering To Maintain Bulk",
Paperi Ja Puu, Band 74, Nummer 3 1992, Seiten 232 bis 242), Kapillarentwässern (siehe
jedes der US-Patente Nummer 5.596.643 ; 5.701.682 ; und 5.699.626 , alle erteilt für Chuang et
al.), Dampftrocknung und dergleichen.
- • Bedrucken,
Beschichten, Besprühen
oder Übertragen
eines chemischen Mittels oder einer Verbindung auf andere Weise
auf eine oder mehrere Seiten der Bahn einheitlich oder heterogen,
wie bei einem Muster, wobei jedwedes bekannte Mittel oder jedwede
Verbindung verwendet werden kann, die für ein auf Bahnen basierendes
Erzeugnis nützlich
ist (beispielsweise erweichende Mittel wie beispielsweise quaternäre Ammoniumverbindungen,
Silikonmittel, Weichmacher, Mittel für ein Wohlgefühl der Haut
wie beispielsweise Extrakte aus Aloe Vera, antimikrobielle Mittel
wie beispielsweise Zitronensäure,
Desodorantien, pH-Steuerungsmittel, Leimungsmittel, Polysaccharidderivate,
Nassfestigkeitsmittel, Farbstoffe, Parfums und dergleichen), einschließlich der
Verfahren aus den Dokumenten US-Patent
Nummer 5.871.763 , erteilt am 16.02.1999 für Luu et
al.; US-Patent Nummer 5.716.692 ,
erteilt am 10.02.1998 für
Warner et al.; US-Patent Nummer 5.573.637 ,
erteilt am 12.11.1996 für
Ampulski et al.; US-Patent Nummer
5.607.980 , erteilt am 04.03.1997 für McAtee et al.; US-Patent Nummer 5.614.293 , erteilt
am 25.03.1997 für
Krzysik et al.; US-Patent Nummer
5.643.588 , erteilt am 01.07.1997 für Roe et al.; US-Patent Nummer 5.650.218 , erteilt
am 22.07.1997 für
Krzysik et al.; US-Patent Nummer
5.990.377 , erteilt am 23.11.1999 für Chen et al.; sowie US-Patent Nummer 5.227.242 ,
erteilt am 13.07.1993 für
Walter et al.
- • Bedrucken
der Bahn auf einem Yankee-Trockner oder einer anderen festen Oberfläche, wobei
die Bahn auf einem Tuch ruht, das Ableitungskanäle (Öffnungen) und erhabene Bereiche
(einschließlich
der Tücher
der vorliegenden Erfindung) besitzen kann, und das Tuch wird gegen
eine Oberfläche
wie beispielsweise die Oberfläche
eines Yankee-Trockners gedrückt,
um die Bahn von dem Tuch auf die Oberfläche zu übertragen und somit Teilen
der Bahn, die Kontakt mit den erhabenen Bereichen des Tuches hatten,
eine Verdichtung zu übermitteln,
wonach die selektiv verdichtete Bahn gekreppt oder auf andere Weise
von der Oberfläche
entfernt werden kann;
- • Kreppen
der Bahn von einem Trommeltrockner, optional nach dem Aufbringen
eines Stärkungsmittels
wie beispielsweise Latex auf eine oder mehrere Seiten der Bahn,
wie beispielhaft dargestellt von den Verfahren, die in den Dokumenten US-Patent Nummer 3.879.257 ,
erteilt am 22.04.1975 für
Gentile et al.; US-Patent Nummer 5.885.416 ,
erteilt am 23.03.1999 für
Anderson et al.; US-Patent Nummer
6.149.768 , erteilt am 21.11.2000 für Hepford, offenbart wurden.
- • Kreppen
mit gezahnten Kreppschabern (siehe beispielsweise US-Patent Nummer 5.885.416 , erteilt
am 23.03.1999 für
Marinack et al.) oder jedwedes andere bekannte Krepp- oder Verkürzungsverfahren;
sowie
- • Umwandeln
der Bahn mit bekannten Operationen wie beispielsweise Kalandrieren,
Prägen, Schlitzen,
Bedrucken, Ausbilden einer viellagigen Struktur mit zwei, drei,
vier oder mehr Lagen, Aufrollen auf einer Rolle oder Verpacken in
einem Karton oder Anpassen an andere Spender-Einrichtungen, Verpacken
in jedweder bekannten Form und dergleichen.
-
Die
Tücher 100 der
vorliegenden Erfindung können
darüber
hinaus verwendet werden, um Airlaid-Bahnen eine Textur zu verleihen,
wobei sie entweder als ein Substrat für die Bildung einer Bahn, zum
Prägen
oder Bedrucken einer Airlaid-Bahn oder zum Thermoformen einer Bahn
dienen.
-
Tuchstruktur
-
2 stellt
eine Ausführungsform
eines strukturierten Komposit-Tuches 100 dar, das eine
Basis 102 umfasst, an welcher erhabene Elemente 108 befestigt
sind, wobei die erhabenen Elemente 108 in Bezug auf die
Mindesthöhe
H1 der erhabenen Elemente 108 auf
eine niedrige Höhe
H2 abfallen. H1 kann
zwischen etwa 0,1 mm und 6 mm liegen, beispielsweise zwischen etwa
0,2 mm und 5 mm, spezieller zwischen etwa 0,25 mm und 3 mm und noch spezieller
zwischen etwa 0,5 mm und 1,5 mm. Das Verhältnis von H2 zu
H1 kann zwischen etwa 0,01 und 0,99 liegen,
beispielsweise zwischen etwa 0,1 und 0,9, spezieller zwischen etwa
0,2 und 0,8, noch spezieller zwischen etwa 0,3 und 0,7 und am speziellsten zwischen
etwa 0,3 und 0,5. Das Verhältnis
von H2 zu H1 kann
auch geringer sein als etwa 0,7, etwa 0,5, etwa 0,4, oder etwa 0,3.
Des Weiteren ist die Spaltbreite G, der Abstand zwischen dem Beginn 124 und dem
Ende 122 von nahe beieinander liegenden, erhabenen Elementen 106 aus
aneinander angrenzenden, ersten und zweiten Hintergrundbereichen 38 und 50,
negativ, das bedeutet, dass sich das Ende 122 von einem
erhabenen Element 108 (ein erster erhabener Bereich 40)
in dem ersten Hintergrundbereich 38 in Maschinenrichtung 120 über den
Beginn 124 des nächstgelegenen
erhabenen Elementes 108 (ein zweiter erhabener Bereich 52)
in dem zweiten Hintergrundbereich 50 hinaus so erstreckt,
dass sich die erhabenen Elemente 108 in dem Übergangsbereich 62 überlappen.
Es werden zwei Spaltbreiten 6 dargestellt: G1 und
G2 befinden sich an unterschiedlichen Standorten
in dem strukturierten Komposit-Tuch 100. Hier besitzt die
Spaltbreite G nicht positive Werte, beispielsweise von etwa 0 bis –10 mm oder
von etwa –4
mm bis –0.5
mm oder von etwa –0,5 mm
bis –2
mm. Ein bestimmtes strukturiertes Komposit-Tuch 100 kann
jedoch Teile des Übergangsbereichs 62 besitzen,
die sowohl nicht negative als auch nicht positive (oder positive
und negative) Werte von G besitzen.
-
Es
wird festgestellt, dass andere topografische Elemente auf der Oberfläche des
strukturierten Komposit-Tuches 100 vorhanden sein können, solange
die Fähigkeit
der erhabenen Elemente 108 und des Übergangsbereichs 62 nicht
beeinträchtigt
ist, eine visuell deutliche, geformte nasse Tissue-Bahn 15 zu
erzeugen. Beispielsweise könnte
das strukturierte Komposit-Tuch 100 des Weiteren eine Vielzahl von
kleineren erhabenen Elementen (nicht dargestellt) umfassen wie beispielsweise
Ovale oder Linien mit einer Höhe,
die geringer ist als beispielsweise etwa 50% der Mindesthöhe H1 der
erhabenen Elemente 108.
-
Zusammen
bilden die Basis 102 und die erhabenen Elemente 108 ein
oberes poröses
Element 105 in dem strukturierten Komposit-Tuch 100,
das zusätzliche
Schichten (nicht dargestellt) unter der Basis 102 umfassen
kann. Wie im Folgenden diskutiert, muss das strukturierte Tuch 100 nicht
aus einem Kompositmaterial bestehen, sondern kann aus einem einzigen
Material ausgebildet sein, jedoch können Kompositmaterialien wie
beispielsweise Vlieselemente, die mit einem gewebten Tuch verbunden sind,
nützlich
sein, um in bestimmten Ausführungsformen
Festigkeit oder andere Eigenschaften bereitzustellen. Wenn das strukturierte
Tuch 100 als Durchtrocknungstuch verwendet wird, sollte das strukturierte
Tuch 100 (wie andere Tücher
der vorliegenden Erfindung, die zur Verwendung bei der Durchtrocknung
vorgesehen sind) generell durchlässig
genug sein, um Durchtrocknen unter einer Gasdruckdifferenz zu ermöglichen.
So kann beispielsweise das poröse
obere Element 105 oder das gesamte strukturierte Tuch 100 eine
Luftdurchlässigkeit
nach Frazier von etwa 250 Standard-Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute
(etwa 76 Standard-Kubikmeter pro Quadratmeter pro Minute) oder mehr
besitzen. Wenn das strukturierte Tuch 100 als Prägetuch oder als
ein anderes Nicht-Durchtrocknungstuch
verwendet wird, kann das strukturierte Tuch 100 in einigen Ausführungsformen
eine geringere Luftdurchlässigkeit
besitzen, beispielsweise eine Luftdurchlässigkeit nach Frazier von etwa
150 Standard-Kubikfuß pro Quadratfuß pro Minute
(etwa 46 Standard-Kubikmeter pro Quadratmeter pro Minute) oder weniger.
-
In
dem Teil des dargestellten, strukturierten Komposit-Tuches 100 sind
die erhabenen Elemente 108, wie dargestellt, im Wesentlichen
in der Maschinenrichtung 120 ausgerichtet (orthogonal zu
der Maschinenquerrichtung 116), obwohl die erhabenen Elemente 108 in
jeder Richtung ausgerichtet sein können und in einer Vielzahl
von Richtungen ausgerichtet sein können. Alle hierin für erhabene
Elemente 100, die hauptsächlich in Maschinenrichtung
ausgerichtet sind, dargestellten Ausführungsformen können gleichermaßen gut
an andere erhabene Elemente 108 angepasst werden, die beispielsweise
in Maschinenquerrichtung ausgerichtet sind, oder an mehrfach texturierte
Bereiche, die erhabene Elemente 108 besitzen, die in einer
Vielfalt von Richtungen ausgerichtet sind.
-
In
einem ersten Hintergrundbereich 38 dienen die länglichen,
erhabenen Elemente 108, die in Maschinenrichtung ausgerichtet
sind, als erste erhabene Bereiche 40 mit ersten vertieften
Bereichen 42 dazwischen, die sich im Wesentlichen auf der
darunter befindlichen Basis 102 befinden, welche ein gewebtes
Tuch sein kann. In einem zweiten Hintergrundbereich 50 dienen
die erhabenen Elemente 108 als zweite erhabene Bereiche 52 mit
zweiten vertieften Bereichen 54 dazwischen, die im Wesentlichen auf
der darunter befindlichen Basis 102 ruhen.
-
Ein Übergangsbereich 62 wird
ausgebildet, wenn ein erster erhabener Bereich 40 von einem
ersten Hintergrundbereich 38 des strukturierten Komposit-Tuches 100 ein
Ende 122 in der Nachbarschaft des Beginns 124 zweier
aneinander angrenzender zweiter erhabener Bereiche 52 in
einem zweiten Hintergrundbereich 50 des strukturierten
Komposit-Tuches 100 besitzt, wobei das Ende 122 in
Maschinenquerrichtung 118 in einer Position angeordnet
ist, die sich zwischen den jeweiligen, in Maschinenquerrichtung
angeordneten Orten der zwei aneinander angrenzenden, zweiten erhabenen
Bereiche 52 befindet, wobei sich das Ende 122 der
erhabenen Elemente 108 (entweder ein erster erhabener Bereich 40 oder
ein zweiter erhabener Bereich 52) auf das Ende der erhabenen
Elemente 108 bezieht, die angetroffen werden, während man
sich entlang des strukturierten Komposit-Tuches 100 in
Maschinenrichtung 120 bewegt, und der Anfang 124 eines
erhabenen Elements 108 bezieht sich auf den Anfangsteil der
erhabenen Elemente 108, die angetroffen werden, während man
sich entlang des strukturierten Komposit-Tuches 100 in
derselben Richtung bewegt. Wären
die erhabenen Elemente 106 in einer anderen Richtung ausgerichtet,
wäre die
Richtung der Ausrichtung für
jedes erhabene Element 108 diejenige Richtung, entlang
derer man sich beim Identifizieren von Enden 122 und Anfängen 124 erhabenerer
Elemente 108 bewegt, um ihre Beziehung auf konsistente
Weise zu identifizieren. Im Allgemeinen können Merkmale der erhabenen
Elemente 108 erfolgreich identifiziert werden, wenn eine
der zwei möglichen Richtungen
(beispielsweise vorwärts
und rückwärts) entlang
des erhabenen Elements 108 als die positive Richtung für die Fortbewegung
festgelegt wird.
-
Der Übergangsbereich 62 trennt
den ersten und den zweiten Hintergrundbereich 38 und 50.
Das Verschieben des Maschinenquerrichtungs-Ortes der erhabenen Elemente 108 in
dem Übergangsbereich 62 erzeugt
einen Bruch bei den Mustern des ersten und des zweiten Hintergrundbereichs 38 und 50,
was zu der visuellen Deutlichkeit des Teils der nassen Tissue-Bahn 15 beiträgt, die
gegen den Übergangsbereich 62 des
strukturierten Komposit-Tuches 100 geformt ist, in Bezug
auf den Teil der nassen Tissue-Bahn 15, der gegen den umgebenden
ersten und zweiten Hintergrundbereich 38 und 50 geformt ist.
-
Eine
Basis 102 kann ein gewebtes oder ein Vliestuch oder -sieb
oder eine Zusammensetzung aus gewebten und Vlieselementen oder -schichten sein.
Die Basis 102 dient im Allgemeinen dazu, die erhabenen
Elemente 108 an ihrem Ort zu halten, und sie kann der gesamten
Struktur des strukturierten Komposit-Tuches 100 Festigkeit
und Intaktheit verleihen, wobei das strukturierte Komposit-Tuch 100 zusätzliche
Schichten (nicht dargestellt) wie beispielsweise lasttragende Schichten
unter der Basis 102 umfassen kann. Die Basis 102 kann
darüber
hinaus aus demselben Material wie die erhabenen Elemente 108 hergestellt
und einheitlich mit den erhabenen Elementen 108 sein, wodurch
ein einheitliches oberes, poröses
Element 105 bereitgestellt wird; dies ist ein Kontrast
zu dem in 2 dargestellten, integralen
zusammengesetzten, oberen porösen
Element 105, bei dem erhabene Elemente 108 an
einer gesonderten Basis 102 angebracht und nicht damit
oder daraus ausgebildet wurden.
-
In
dem Fall eines einheitlichen, oberen porösen Elementes 105 kann
das gesamte obere poröse Element 105 Vlies
sein, ebenso wie das gesamte strukturierte Tuch 100. Beispielsweise
kann das obere poröse
Element 105 aus einer einzigen, einheitlichen porösen Bahn
wie beispielsweise einer fasrigen Vliesschicht eines Polymermaterials
ausgebildet sein, welches durch jedweden bekannten Prozess ausgebildet
wurde, dies schließt
eine Airlaid-Bahn, Spinnvlies, schmelzgeblasenes (meltblown) Tuch, eine
bondiert-kardierte Bahn, ein elektrogesponnenes (electrospun) Tuch
oder Kombination daraus ein. Die poröse Bahn kann gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung strukturiert werden, um erhabene Elemente 108 über einer
Basis 102 auszubilden. Verfahren des Strukturierens können Prägen von
hinsichtlich ihrer Dichte ausgewählten
Bereichen umfassen, um eine Basis 108 auszubilden, die
als eine vertiefte Schicht dient, welche einheitlich mit erhabenen Elementen 108 ist.
Eine anfangs im Wesentlichen einheitliche, poröse Bahn kann mit einer Vielfalt
von Operationen in ein strukturiertes, oberes poröses Element 105 (oder
ein strukturiertes Tuch 100) gemäß der vorliegenden Erfindung
umgewandelt werden. Durch derartige Operationen behält die poröse Bahn
im Wesentlichen dieselbe Basisgewichtverteilung (das heißt, es wird
von der porösen
Bahn während
der Behandlung keine Masse hinzugefügt oder abgezogen), wie dies
gebräuchlicherweise
beim Prägen,
Stanzen, Thermoformen und dergleichen der Fall ist, oder die Operation
kann das Basisgewicht der porösen
Bahn verändern.
Operationen, mit denen das Basisgewicht der porösen Bahn verändert wird,
umfassen mechanisches Bohren, Laserbohren, Hinzufügen von
geschmolzenem Kunstharz, das anschließend ausgehärtet wird, um erhabene Elemente 108 auszubilden
(das Kunstharz kann im Wesentlichen dasselbe Material sein wie die
Basis 102, und wenn es ordnungsgemäß bondiert wurde, kann es mit
der Basis 102 im Wesentlichen einheitlich werden), und dergleichen.
Eine poröse
Bahn kann unmittelbar zu Anfang oder nach der anfänglichen
Ausbildung eines einheitlichen, strukturierten, oberen, porösen Elementes 105 mit
jedwedem Mittel geformt werden (Gussformen, Thermofomren und dergleichen).
-
Die
Ausführungsform
der in 2 dargestellten Basis 102 ist ein Tuch/Tuch
mit gewebter Basis, wobei das Schussfaserbündel 45 sich in Maschinenquerrichtung 118 erstreckt
und das Kettfaserbündel 44 erstreckt
sich in Maschinenrichtung 120. Die Basis 102 kann
gemäß jedwedem
Muster gewebt werden, das auf dem Gebiet der Technik bekannt ist, und
sie kann jedwedes Material umfassen, das auf dem Gebiet der Technik
bekannt ist. Wie bei jedem gewebten Faserbündel für jegliche Tücher der
vorliegenden Erfindung muss das Faserbündel keinen kreisförmigen Querschnitt
besitzen, sondern kann elliptisch, abgeflacht, rechteckig, verdrillt,
oval, semioval, rechteckig mit abgerundeten Ecken, trapezförmig, parallelogrammförmig, zweilappig
oder mehrlappig sein oder Kapillarkanäle besitzen. Die Formen des
Querschnitts können
sich entlang eines erhabenen Elementes 108 ändern; mehrere
erhabene Elemente mit unterschiedlichen Querschnittsformen können auf
dem strukturierten Komposit-Tuch 100 verwendet werden,
wie gewünscht.
Es können
auch hohle Filamente verwendet werden.
-
Die
erhabenen Elemente
108 können mit der Basis
102 integral
sein. Beispielsweise kann ein strukturiertes Komposit-Tuch
100 durch
Lichthärten (photocuring)
erhabener Kunstharzelemente ausgebildet werden, welche Teile der
Kettfaserbündel
44 und
der Schussfaserbündel
45 der
Basis
102 umspannen. Lichthärtungsverfahren können Aushärten mit
UV-Licht, Aushärten
mit sichtbarem Licht, Aushärten
mit Elektronenstrahlen, Aushärten
mit Gammastrahlen, Aushärten
mit Hochfrequenz, Aushärten mit
Mikrowellen, Aushärten
mit Infrarot oder andere bekannte Aushärtungsverfahren umfassen, die
eine Anwendung von Strahlung zum Aushärten eines Kunstharzes umfassen.
Das Aushärten
kann auch über
eine chemische Reaktion erfolgen, ohne dass Strahlung hinzugefügt werden
muss, wie bei dem Aushärten
eines Epoxidharzes, Extrusion eines selbsthärtenden Polymers wie beispielsweise
einer Polyurethanmischung, thermischem Aushärten, Verfestigen einer aufgebrachten
Heißschmelze
oder eines geschmolzenen Thermoplasts, Sintern eines Pulvers, das
auf ein Tuch aufgebracht wurde, sowie das Aufbringen von Material
auf die Basis
102 in einem Muster, das durch Verfahren
des schnellen Prototypenbaus (rapid prototyping) oder Verfahren
des Strukturierens eines Tuches bekannt sind. Lichtgehärtetes Kunstharz
und andere Polymerformen der erhabenen Elemente
108 können gemäß den Verfahren
in jedwedem der folgenden Patente an einer Basis
102 befestigt
werden:
US-Patent Nummer 5.679,222 ,
erteilt am 21.10.1997 für
Rasch et al.;
US-Patent Nummer
4.514.345 , erteilt am 30.04.1985 für Johnson et al.;
US-Patent Nummer 5.334.269 , erteilt
am 02.08.1994 für
Trokhan et al.;
US-Patent Nummer
4.528.239 , erteilt am 09.07.1985 für Trokhan;
US-Patent Nummer 4.637.859 , erteilt
am 20.01.1987 für
Trokhan; das in Miteigentum befindliche
US-Patent Nummer 6.120.642 , erteilt
am 19.09.2000 für
Lindsay und Burazin; und die in Miteigentum befindlichen Patentanmeldungen
mit den Seriennummern 09/705.684 und 09/706,149, beide eingereicht
am 03.11.2000 durch Lindsay et al. Die erhabenen Elemente
108 können darüber hinaus
auch extrudiert oder als ein Schaummaterial angewendet werden, das
mit der Basis
102 zu verbinden ist. Sintern, Aufkleben,
Thermoschweißen
oder andere bekannte Verfahren können
verwendet werden, um die erhabenen Elemente
108 an der
Basis
102 zu befestigen, insbesondere bei der Ausbildung
eines strukturierten Komposit-Tuches
30, das Vlieselemente
auf der das Tissue berührenden
Seite besitzt.
-
Das
US-Patent Nummer 6.120.642 ,
erteilt am 19.09.2000 für
Lindsay und Burazin, offenbart Verfahren zum Erzeugen strukturierter
Vlies-Durchtrocknungstücher,
und solche Verfahren können
im Allgemeinen angewendet werden, um zusammengesetzte, strukturierte
Tücher
100 der
vorliegenden Erfindung zu erzeugen. In einer Ausführungsform
umfassen derartige zusammengesetzte, strukturierte Tücher
100 ein
oberes, poröses
Vlies-Element sowie ein darunter befindliches, poröses Element,
welches das obere poröse
Element unterstützt,
wobei das obere, poröse
Vlieselement ein Vliesmaterial (beispielsweise ein fasriges Vlies,
ein extrudiertes Polymernetz oder ein schaumbasiertes Material)
umfasst, das im Wesentlichen verformbar ist. Spezieller können sie
eine Hochdruck-Kompressionsnachgiebigkeit (High Pressure Compressive
Compliance) (im Folgenden definiert) von mehr als 0,05 besitzen, noch
spezieller von mehr als 0,1, und wobei die Luftdurchlässigkeit
des Nassform-Substrats ausreichend ist, um es zu ermöglichen,
dass eine Luftdruckdifferenz über
das Nassform-Substrat die Bahn effizient auf das obere, poröse Vlieselement
ausformt, um der Bahn eine dreidimensionale Struktur zu verleihen.
-
Wie
hierin verwendet, bezeichnet die Benennung „Hochdruck-Kompressionsnachgiebigkeit" ein Maß der Deformierbarkeit
einer im Wesentlichen ebenen Probe des Materials, das ein Basisgewicht von
mehr als 50 g/m2 besitzt und von einer gewichteten
Platte mit einem Durchmesser von 7,6 cm (3 Zoll) belastet wird,
wodurch eine mechanische Last von 1,4 kPa (0,2 psi) und anschließend von
14 kPa (2,0 psi) ausgeübt
wird, und die Dicke der Probe wird gemessen, während sie derartigen Kompressionslasten ausgesetzt
wird. Die Subtraktion des Verhältnisses der
Dicke bei 14 kPa (2,0 psi) zu der Dicke bei 1,4 kPa (0,2 psi) von
1 ergibt die Hochdruck-Kompressionsnachgiebigkeit.
Mit anderen Worten, die Hochdruck-Kompressionsnachgiebigkeit = 1 – (Dicke
bei 14 kPa (2,0 psi)/Dicke bei 1,4 kPa (0,2 psi). Die Hochdruck-Kompressionsnachgiebigkeit
kann größer sein
als etwa 0,05; speziell größer als
etwa 0,15; noch spezieller größer als
etwa 0,25; noch spezieller größer als
etwa 0,35; und am speziellsten zwischen etwa 0,1 und etwa 0,5. In
einer anderen Ausführungsform
kann die Hochdruck-Kompressionsnachgiebigkeit in Fällen, wenn
ein weniger verformbares, strukturiertes Komposit-Tuch 100 gewünscht wird, geringer
sein als etwa 0,05.
-
Andere
bekannte Verfahren können
verwendet werden, um die zusammengesetzten, strukturierten Tücher 100 der
vorliegenden Erfindung zu erzeugen, einschließlich des Laserbohrens einer
Polymerbahn, um dieser erhabene und vertiefte Bereiche zu verleihen,
Abtragung, Strangpressen oder andere Formverfahren, um einem Vliesmaterial
eine dreidimensionale Struktur zu verleihen, sowie Stanzen und dergleichen,
wie in den in Miteigentümerschaft
befindlichen Patentanmeldungen mit den Seriennummern 09/705.684
und 09/706.149 offenbart, beide eingereicht am 03.11.2000 durch
Lindsay et al.
-
Die 3 bis 5 sind
schematische Diagrammansichten der erhabenen Elemente 108 bei
einem strukturierten Komposit-Tuch 100, welches abwechselnde
Formen der erhabenen Elemente 108 gemäß der vorliegenden Erfindung
erschöpft.
In Jedem Fall interagiert eine Reihe von ersten erhabenen Elementen 108 in
einem ersten Hintergrundbereich 38 mit einer Reihe von
zweiten erhabenen Elementen 108" in einem zweiten Hintergrundbereich 128, um
einen Übergangsbereich 62 zwischen
dem ersten und dem zweiten Hintergrundbereich 38 und 50 zu definieren,
wobei sowohl die Unterbre chung oder Verschiebung in dem Muster über den Übergangsbereich 62 als
auch Änderungen
der Oberflächentopographie
entlang dem Übergangsbereich 62 zu
einem deutlichen visuellen Erscheinungsbild auf der nassen Tissue-Bahn 15 beitragen,
die gegen das strukturierte Komposit-Tuch 100 geformt ist,
wobei die Orte der Übergangsbereiche 62 ein
sichtbares Muster in der geformten, nassen Tissue-Bahn 15 (nicht
dargestellt) definieren. In 3 überlappen
sich das erste und das zweite, erhabene Element 108' und 108'' leicht und definieren einen nicht-linearen Übergangsbereich 62 (das
heißt,
er besitzt eine leichte Krümmung, wie
dargestellt). Ferner sind parallele, aneinander angrenzende, erhabene
Elemente 108 sowohl in einem ersten oder einem zweiten
Hintergrundbereich 38 oder 50 in der Maschinenquerrichtung 118 mit
einem Abstand S beabstandet, der größer ist als die Breite W eines
ersten oder zweiten erhabenen Elementes 108' oder 108'' (beispielsweise
kann der Abstand in Maschinenquerrichtung von einer Mittelachse
zur nächsten
Mittelachse der ersten und zweiten erhabenen Elemente 108' und 108'', geteilt durch die Breite W der
ersten und zweiten erhabenen Elemente 108' und 108'' größer sein
als etwa 1, beispielsweise von etwa 1,2 bis 5 oder von etwa 1,3
bis 4 oder von etwa 1,5 bis 3). In 4 ist der
Abstand S nahezu gleich der Breite W (beispielsweise kann das Verhältnis S/W
geringer als etwa 1,2 sein, beispielsweise kann es etwa 1,1 oder
weniger oder etwa 1,05 oder weniger sein). Ferner erzeugen die überlappenden ersten
und zweiten erhabenen Elemente 108' und 108'' in
dem Übergangsbereich 62 eine
Spaltbreite von etwa –2
W oder weniger (das bedeutet, dass die Enden 122 und die
Anfange 124 der ersten und zweiten erhabenen Elemente 108' und 108'' einander mit einem Abstand von
etwa dem Doppelten oder mehr der Breite W der ersten und zweiten
erhabenen Elemente 108' und 108'' überlappen). In 5 sind
die erhabenen Elemente 108 dargestellt, die ansonsten den
erhabenen Elementen 108 ähneln, wie in 3 dargestellt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass Formen und Abmessungen der erhabenen
Elemente 108 nicht über
das gesamte, strukturierte Komposit-Tuch 100 hinweg gleich
sein müssen,
sondern dass sich jeder des ersten und des zweiten Hintergrundbereiches 38 oder 50 von
dem anderen unterscheiden kann oder dass es selbst innerhalb eines
ersten oder zweiten Hintergrundbereichs 38 oder 50 Unterschiede
geben kann. Somit kann es einen ersten Hintergrundbereich 38 geben,
der erste erhabene Elemente 108' aus ausgehärtetem Kunstharz besitzt, die eine
Form und Abmessungen (beispielsweise W, L, H W, L, H und S) besitzen,
die sich von denen des zweiten erhabenen Elementes 108'' des zweiten Hintergrundbereiches 50 unterscheiden.
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Die
erhabenen Elemente 108 müssen nicht gerade sein, wie
sie im Allgemeinen in den vorangehenden Figuren dargestellt wurden,
sondern sie können
gekrümmt
sein.