DE69417026T2

DE69417026T2 - Verfahren zur herstellung weichen tissue-papiers

Info

Publication number: DE69417026T2
Application number: DE69417026T
Authority: DE
Inventors: Janica Sue Behnke; Fung-Jou Chen; Richard Joseph Kamps; Bernhardt Edward Kressner; Janice Gail Nielsen
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: KR960702031A; AU4678797A; KR100303596B1; TW309475B; EP0696334B1; DE69417026D1; CA2101865A1; AU6531694A; FR2703947A1; WO1994024366A1; AU687804B2; ES2127923T3; EP0696334A1; US5743999A; FR2703947B1; ZA941890B; CA2101865C; SV1994000017A

Description

Hintergrund der Erfindung

Bei der handelsüblichen Herstellung von Tissueerzeugnissen wie Gesichtstüchern, Badetüchern, Papierhandtüchern und Servietten gibt es im wesentlichen zwei unterschiedliche Verfahren zur Herstellung des Grundtissuebogens bzw. der Grundtissuebahn, der bzw. die in die Endform des Tissueerzeugnisses umgewandelt werden soll. Ein Verfahren ist das Naßpressen und das andere das Durchtrocknen.
Naßpressen ist das ältere und üblichere Verfahren zur Herstellung von Gesichts- oder Badetüchern. Das Naßpressen schließt im wesentlichen das mechanische Auspressen von Wasser aus der nassen Bahn in einem Preßspalt zwischen einer Quetschwalze und der Oberfläche eines erhitzten, sich drehenden Glättzylinders ein, während die Bahn an der Glättoberfläche haftet. Dieser Naßpreßschritt entwässert nicht nur die Bahn auf eine Dichte von etwa 40 Gewichtsprozent, sondern verdichtet die Bahn auch und unterstützt einen hohen Grad an Wasserstoffbindung zwischen den Fasern, während die Bahn auf dem Glätter getrocknet wird, wodurch ein relativ dichter, steifer Bogen entsteht. Kreppende Haftmittel können verwendet werden, um die Haftung der nassen Bahn auf der Glättoberfläche zu erhöhen. Die Weichheit und Dehnung des getrockneten Bogens wird während des Kreppschrittes geregelt, bei dem viele der Papier erzeugenden Bindungen, die während dem Trocknen in der Bahn gebildet werden, durch den Aufprall des Abstreichmessers auf der Bahn gebrochen werden, während der Bogen von der Oberfläche des Glätter entfernt wird. Das Brechen der Bindungen, das durch das Kreppen erreicht wird, ist jedoch nicht gleichmäßig, wodurch sich eine ungleichförmige Weichheit und Festigkeit im entstandenen Bogen ergibt.
Im Durchtrocknungsverfahren wird durch Absaugen unter Vaku um ein Entwässern auf eine Dichte von etwa 25 Gewichtsprozent erreicht, und die Bahn wird mit minimaler Verdichtung getrocknet, indem heiße Luft durch die entwässerte Bahn geleitet wird, während die Bahn von einem porösem durchtrocknenden Stoff getragen wird. Als Ergebnis dieser nicht verdichtenden Trocknung werden während dem Trocknen der Bahn weniger Papier erzeugende Bindungen gebildet, und der entstandene Tissuebogen bzw. die entstandene Tissuebahn ist weicher als ein nicht gekreppter, naß gepreßter Bogen. Die Weichheit des durchgetrockneten Bogens kann jedoch durch Kreppen weiter verbessert werden, indem die trockene durchgetrocknete Bahn mit geeigneten Haftmitteln an einem Glätter befestigt wird und danach der durchgetrocknete Bogen gekreppt wird. Da die Bahn jedoch schon zu dem Punkt trocken ist, zu dem sie am Glätter anhaftet, werden zu diesem Punkt im Bogen wenige zusätzliche Papier erzeugende Bindungen gebildet, und daher wird die Weichheit nicht ungünstig beeinflußt.
US-A-4,236,963 liefert ein Verfahren, einer nicht strukturierten, trockenen Bahn eines Hygienetissuebogens Weichheit und Bausch zu verleihen, indem es unter üblicher Punktspannung des Trägers durch den Spalt von gerillten mit Zwischenraum angeordneten Rotationstexturierwalzen vorrückt, die sich ergänzende, teilweise parallel geschaltete Texturierrippen aufweisen, die auf beide Seiten der Bahn einwirken.
Während das Durchtrocknen allgemein ein weicheres Tissue liefern kann als das Naßpressen, ist das Durchtrocknen wegen der Kosten der Durchtrockner auch wesentlich teurer. Zur Verminderung der Faserbindung, die während dem Naßpressen geschaffen wird, kann die Weichheit der naß gepreßten Bögen auch durch Zugabe von chemischen Mitteln zum Auflösen der Bindungen zum Faserstoff verbessert werden, aber die entstandenen Weichheitsgewinne werden von einer entsprechenden Abnahme der Festigkeit begleitet, wie durch die Festigkeits-/Weichheitskurve für den gegebenen Ausgangsbogen festgestellt wird. Es besteht daher ein Bedarf, unter Verwendung herkömmlicher Naßpressgeräte sehr weiche Tissueerzeugnisse mit Durchtrocknungsqualität herstellen zu können.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist jetzt entdeckt worden, daß naß gepreßte gekreppte Tissuebögen bzw. Tissuebahnen (wie oben beschrieben) ohne jeglichen oder wesentlichen Verlust in der Festigkeit wesentlich weicher gemacht werden können, indem der gekreppte Tissuebogen durch Eine oder mehrere speziell entworfene Klemmstellen zum Spannen geführt wird, wobei im Bogen relativ schwache Papier erzeugende Bindungen gebrochen werden, während die stärkeren Bindungen unversehrt bleiben. Das Brechen der schwächeren Bindungen im Bogen wird in einer offeneren Bogenstruktur offenkundig, die durch das erhöhte Ausmaß der Prozent an Leerraum mengenmäßig bestimmt werden kann, der in den Querschnitten des behandelten Bogens gezeigt wird. Anders als bei den Prägeverfahren vermeidet das Verfahren dieser Erfindung eine Verdichtung des Bogens in der z-Richtung. Das Ergebnis dieser Behandlung ist ein weicherer, faltbarerer Bogen mit gleicher oder im wesentlichen gleicher Festigkeit. Das Verfahren dieser Erfindung kann leicht auf bestehende herkömmliche Tissuemaschinen angewendet werden, um das Erzeugnis mit minimaler Kapitalanlage in hohem Maße zu verbessern.
Die Erfindung beruht daher auf einem Verfahren, einen naß gepreßten, gekreppten Tissuebogen weich zu machen, wobei das Durchführen des Bogens durch ein oder mehrere nicht verdichtende Spannklemmstellen mit festem Abstand umfaßt wird, wobei jede Klemmstelle zwischen zwei gravierten Walzen gebildet wird, die teilweise verzahnte ineinandergreifende Spannelemente aufweisen, die den Bogen in alle Rich tungen spannen, wobei die durchschnittlichen Prozente Leerraum ("APVA") des Bogens, hier später erklärt, ohne eine wesentliche Verringerung der mittleren geometrischen Zugfestigkeit (GMT) des Bogens, hier später erklärt, und ohne Erhöhung des äußeren spezifischen Volumens des Bogens erhöht werden. Im allgemeinen sind die APVA ein Maß des inneren spezifischen Volumens oder der Offenheit des Tissuebogens. Höhere APVA-Werte bedeuten geschmeidigere, weichere, weniger dichte Bögen, während geringere APVA- Werte steifere, weniger weiche, dichtere Bögen darstellen. Die gravierten Walzen, die zur Bildung der Spannklemmstellen zum Spannen verwendet werden, manchmal als Spannwalzen bezeichnet, können gravierte Stahlwalzen sein, die üblicherweise zum Prägen verwendet werden, die sich aber entweder in Form der in die Walzen gravierten Muster und/oder der Art des Betriebs der Walzen unterscheiden. Gravierte Gummiwalzen, wie sie durch Lasergravur erzeugt werden, können jedenfalls ebenso verwendet werden. Die Art der Walzen und ihr Betrieb wird hier später genau beschrieben werden.
Die APVA werden durch das Verfahren dieser Erfindung um etwa 1,5 Prozentpunkte oder mehr pro 12,87 N/m (100 g/3 Inch) Verlust der GMT, vorzugsweise etwa 2 Prozentpunkte oder mehr und bevorzugter etwa 3 Prozentpunkte oder mehr erhöht. APVA-Zunahmen von etwa 2 bis etwa 5 Prozentpunkte oder mehr sind üblich.
Der entstandene Tissuebogen weist APVA von etwa 63 oder mehr, geeigneterweise etwa 63 bis etwa 65 und bevorzugter etwa 65 oder mehr auf. Die mittleren geometrischen Zugfestigkeiten dieser Bögen sind vorzugsweise etwa 51,48 N/m (400 g/3 Inch) oder mehr, bevorzugter etwa 64,35 N/m (500 g/3 Inch) oder mehr und geeigneterweise etwa 51,48 N/m (400 g/3 Inch) bis etwa 128,7 N/m (1000 g/3 Inch).
Wie es hier verwendet wird, ist ein "Bogen" bzw. eine Bahn jede Bahn oder Bogen, der ohne Begrenzung Tissuebögen (unten erklärt), Papierbögen, Zellstoffbögen, Vliese, Schichtstoffe, Zusammensetzungen und Ähnliches umfaßt.
"Zellstoffbögen" sind gepreßte, getrocknete, nicht gekreppte, schwere Bögen aus Papier erzeugenden Fasern, die allgemein als Ausgangsmaterial für die Papiererzeugung verwendet werden. Zellstoffbögen weisen im allgemeinen eine Flächenmasse von etwa 75 bis etwa 400 Gramm pro Quadratmeter, üblicher etwa 150 bis etwa 200 Gramm pro Quadratmeter auf. Sie können in Einzelbogen- oder in Ballenform sein.
Wie es hier verwendet wird, bedeutet ein "naß gepreßter" Bogen einen naß aufgebreiteten Bogen, der durch Pressen des Bogens in einem Walzenspalt teilweise entwässert wird, wobei das Pressen des Bogens mit einer Preßwalze zwischen einem Filz und einem Glättzylinder umfaßt wird.
Wie es hier verwendet wird, ist ein "Tissuebogen" bzw. eine Tissuebahn ein trockener Bogen aus Papier erzeugenden Fasern mit einer trockeneren Flächenmasse von etwa 5 bis etwa 70 Gramm pro Quadratmeter pro Lage, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 40 Gramm pro Quadratmeter pro Lage und bevorzugter von etwa 20 bis etwa 30 Gramm pro Quadratmeter pro Lage. Die Tissuebögen können geschichtet oder ungeschichtet, einzel- oder viellagig sein und werden vorzugsweise durch naßpressende oder durchtrocknende, Tissue herstellende Verfahren erzeugt, wie sie in der Technik der Papierherstellung gut bekannt sind. Tissuebögen, insbesondere naß gepreßte Tissuebögen, sind vorzugsweise gekreppt und sind bei der Herstellung von Gesichtstüchern, Badetüchern, Servietten, Papierhandtüchern und Ähnlichem besonders nützlich.
Die mittlere geometrische Zugfestigkeit (GMT) ist die Quadratwurzel des Produktes der Zugfestigkeit in Maschinenrichtung und der Zugfestigkeit quer zur Maschinenrichtung des Tissuebogens. Die Zugfestigkeiten können in Übereinstimmung mit dem TAPPI Prüfverfahren T 494 om-88 unter Verwendung von flachen Greifoberflächen (4.1.1, Anmerkung 3), einer Musterbreite von 3 Inch (oder 76,2 Millimeter), einer Backenöffnung von 2 Inch (oder 50,8 Millimeter), einer Gleitblockgeschwindigkeit von 10 Inch (oder 254 Millimeter) pro Minute bestimmt werden. Die Einheiten der mittleren geometrischen Zugfestigkeit sind Newton pro Meter (Gramm pro 3 Inch) Probenbreite.
Ein Merkmal des Verfahrens dieser Erfindung ist die Verwendung von nicht verdichtenden Spannklemmstellen. Das Verfahren dieser Erfindung liefert im wesentlichen eine große Anzahl sehr kleiner, sanfter, nicht verdichtender Ablenkungen des Bogens in der z-Richtung, ohne den Bogen zu zerreißen. Dieses sanfte, vielfach eingegrenzte Biegen des Bogens, hier als Mikrospannen bezeichnet, verursacht ein Brechen der schwächeren Bindungen des Bogens, wodurch die Biegsamkeit des Bogens verbessert wird, während die meisten festeren Bindungen unversehrt bleiben, wodurch die Zugfestigkeit erhalten bleibt und ein einheitliches Auflösen der Bindungen des Bogens bereitgestellt wird. Die Stärke oder Dicke der mikrogespannten Bögen, wie sie unter Last gemessen wird, ist im wesentlichen unbeeinflußt und kann tatsächlich wegen der erhöhten Weichheit oder dem Formanpassungsvermögen leicht abnehmen. Demgemäß ist das spezifische Volumen der Ballen oder des Bogenstapels, wie es unter Last gemessen wird, nicht erhöht oder zum mindesten nicht wesentlich erhöht.
Andererseits wird im allgemeinen für den ausdrücklichen Zweck der Erzeugung eines erhöhten äußeren spezifischen Volumens für eine Sammlung an geprägten Tissuebögen wie ein Tissueballen oder -stapel herkömmliches Prägen im Gegensatz zum Mikrospannen verwendet. Die Erhöhung des äußeren spezifischen Volumens wird durch Zusammendrängen oder Verdichten von Bogenteilen erreicht, um ein Muster an dauerhaften Bogenablenkungen (Prägungen) zu gewähren. Das Verdichten des Bogens vermindert jedoch das innere spezifische Volumen des Bogens, erhöht die Steifheit des Bogens und den Abrieb des Bogens und vermindert dadurch die Bogenweichheit. Zusätzlich wird der Bogen durch die Bildung dieser Prägungen auch wesentlich geschwächt. Daher sind Erhöhungen der Weichheit, begleitet von geringeren Festigkeitsverminderungen, eine Eigenschaft, die das Mikrospannverfahren dieser Erfindung vom herkömmlichen Prägen unterscheidet.
Eine oftmals unterscheidende Eigenschaft des Verfahren dieser Erfindung, verglichen mit herkömmlichem Prägen, kann im Vergleich mit dem Prägen das Fehlen von sichtbar deutlichen, dauerhaften Prägungen sein, die nach dem Mikrospannen im Bogen zurückbleiben. Auch wenn mit einem sehr feinen Muster mit kleinen Prägeelementen geprägt wird, bleibt immer noch ein deutliches Prägemuster für das bloße Auge sichtbar. Derartige geprägte Bögen weisen typischerweise deutlich zusammengepreßte Flächen auf, wenn sie im Querschnitt betrachtet werden. Bei mikrogespannten Erzeugnissen, die im wesentlichen gleichförmige Dicke aufweisen, ist das nicht der Fall. Während ein wahrnehmbares Muster vorhanden sein kann, ist es ein undeutliches, weiches, zartes Muster, das unter Last nicht zu einem erhöhten spezifischen Volumen beiträgt, weil die Ablenkungen sehr geschmeidig sind. Wenn ein Prägemuster im Endprodukt erwünscht ist, kann der mikrogespannte Bogen dieser Erfindung natürlich nachher oder, weniger bevorzugt, vorher geprägt werden, um das erwünschte Prägemuster zu erlangen.
Die Walzenverzahnung, die der Abstand ist, den ein herausragendes Element einer Walze in die aufnehmende Öffnung der zweiten Walze dringt, bestimmt den Betrag der Ablenkung des Bogens in der z-Richtung. Das Ausmaß der Ablenkung in der z-Richtung kann nicht den Punkt des Bruchs des Bogens überschreiten. Abgesehen von dieser Begrenzung wird die Ablenkung in der z-Richtung abhängig von der Stärke, der Flä chenmasse, der Festigkeit und der Spannung des Bogens wechseln. Unter gleichen Voraussetzungen erfordern Bögen mit größerer Spannung eine größere Ablenkung in der z-Richtung, um die gleichen Weichheitsgewinne zu erlangen, die für Bögen mit geringerer Spannung erhaltbar sind. Ebenso werden dickere Bögen, wie Zellstoffbögen, eine größere Ablenkung in der z-Richtung erfordern als dünnere Bögen. Bei den meisten Tissuebögen wird die Ablenkung in der z-Richtung, wie sie durch den Grad der Walzenverzahnung gemessen wird, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,02 Millimeter bis etwa 0,3 Millimeter, bevorzugter von etwa 0,05 bis etwa 0,2 Millimeter sein. Bei Zellstoffbögen wird der Grad der Walzenverzahnung vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 1 Millimeter, bevorzugter von etwa 0,2 bis etwa 0,6 Millimeter liegen. Es soll jedoch nicht vergessen werden, daß eine wachsende Walzenverzahnung auch die Anpassung des Walzenspaltes herabsetzen wird, die der minimale Abstand zwischen den Oberflächen von zwei ineinandergreifenden Walzen im Spalt mit festem Abstand ist. Um ein Verdichten des Bogens zu vermeiden, muß die Anpassung des Walzenspalts größer oder gleich der Stärke des Bogens an seiner verdichteten Elastizitätsgrenze sein. Geringere Spaltanpassungen werden den Bogen unwiderruflich auf eine Stärke verdichten, von der der Bogen nicht zurückschnellen kann. Es wird bevorzugt, daß die Spaltanpassung größer oder gleich der Stärke des Bogens ist.
Abhängig von den gewünschten Bogeneigenschaften kann es vorteilhaft sein, den Verzahnungsgrad der Spannelemente mit jedem folgenden Durchgang durch die Spannklemmstelle nach und nach zu erhöhen. Es wird angenommen, daß der Festigkeitsverlust beim Erhalten der gegebenen APVA durch Verwendung einer Vielzahl an Spannelementen mit nacheinander erhöhter Verzahnung minimiert werden kann.
Die Größe der Spannelemente ist mit der Dicke des Bogens und daher sowohl mit dem gewünschten Ausmaß der Ablenkung in der z-Richtung des Bogens, als auch mit der Anzahl der Durchgänge durch eine Spannklemmstelle eng verbunden, denen der Bogen ausgesetzt wird. Für Anwendungen, die Tissuebögen einschließen, kann die Höhe oder Tiefe des herausragenden oder aufnehmenden Spannelementes, die gleich oder unterschiedlich sein können, vorzugsweise etwa 0,05 Millimeter bis etwa 3 Millimeter, bevorzugter etwa 0,1 bis etwa 1,5 Millimeter und noch bevorzugter etwa 0,1 bis etwa 1 Millimeter sein. Für Zellstoffbögen kann die Höhe oder Tiefe der hervorragenden und aufnehmenden Spannelemente vorzugsweise etwa 1 bis etwa 4 Millimeter, bevorzugter etwa 2 bis etwa 3 Millimeter sein.
Die Form der Spannelemente kann stark wechseln, aber es wird bevorzugt, daß die herausragenden Elemente im Gegensatz zu kontinuierlichen Kämmen oder Tälern einzelne Noppen oder Vertiefungen sind, um ein Spannen des Bogens in allen Richtungen zu liefern, während der Bogen durch die Spannklemmstelle tritt. Obwohl die Spannelemente rund oder polygonal sein können, wie sie senkrecht zur Oberfläche der Spannwalzen gesehen werden, können sie auch eine auseinandergezogene wie eine ovale oder rechteckige Gestalt (vorzugsweise mit abgerundeten Ecken) aufweisen, die richtungsweise differentielles Spannen liefern kann. Zusätzlich oder statt dessen kann die Zahl der Spannelemente pro laufendem Inch in achsialer Richtung der Spannwalze (entsprechend der Richtung quer zur Maschine des Bogens) gleich, größer oder geringer sein als die Zahl der Elemente pro laufendem Inch in der Umfangsrichtung der Spannwalzen (entsprechend der Maschinenrichtung des Bogens), um des weiteren richtungsweise differentielles Spannen des Bogens zu liefern. Wegen der zugehörigen größeren Spannung des Tissuebogens in der Maschinenrichtung ist es vorzuziehen, in der Umfangsrichtung der Walzen mehr Spannelemente pro Inch vorzusehen, um den Bogen in der Maschinenrichtung wirksamer zu spannen.
Die Dichte des Spannelementmusters kann als Anzahl der Spannelemente pro Quadratzentimeter festgesetzt werden. Bei Tissuebögen kann die Dichte der Spannelemente vorzugsweise etwa 1 bis etwa 100 Elemente pro Quadratzentimeter, bevorzugter etwa 30 bis etwa 80 Elemente pro Quadratzentimeter sein. Bei Zellstoffbögen kann die Dichte der Spannelemente vorzugsweise etwa 3 bis etwa 30 Elemente pro Quadratzentimeter, bevorzugter etwa 5 bis etwa 10 Elemente pro Quadratzentimeter sein.
Die Anzahl der Durchgänge oder Zeiten, die der Bogen in Übereinstimmung mit dieser Erfindung durch eine Spannklemmstelle durchgeführt wird, kann einmal oder mehrere Male, vorzugsweise zwei oder mehrere Male und insbesondere drei oder mehrere Male sein. Der Vorteil der Verwendung vielfacher Durchgänge ist es, daß eine gleichförmigere und gesamte Erfassung des Bogens erreicht wird. Die Anzahl der Durchgänge wird zum Teil von der Elementgröße und -dichte, dem Ausmaß der teilweisen Elementverzahnung und den Eigenschaften des einlaufenden Bogens abhängen. Im allgemeinen sind mehrere Durchgänge mit größer festgelegten Öffnungen wenigeren Durchgängen mit kleiner festgelegten Öffnungen vorzuziehen.
Das beste Spannverfahren für einen gegebenen Grundbogen ergibt die größte Erhöhung der Weichheit (APVA) mit dem geringsten Festigkeitsverlust des ursprünglichen Ausgangsbogens. Das Finden der besten Einstellung des Verfahrens wird durch empirisch-praktische Versuche erreicht, indem anfangs ein einzelner Durchgang durch die Spannklemmstelle über einen Verzahnungsbereich der Walzen verwendet wird. Dies wird die Walzenverzahnung bestimmen, bei der im ersten Durchgang bei geringstem Festigkeitsverlust die größte Weichheit erzeugt wird. Dieser Punkt wird der Anfangspunkt für den zweiten Durchgang. Wieder wird der zweite Durchgang durch die Spannklemmstelle über einen Verzahnungsbereich der Walzen durchgeführt, um die Walzenverzahnung zu bestim men, bei der im zweiten Durchgang bei geringstem Festigkeitsverlust die größte Weichheit erzeugt wird. Dieses Verfahren kann in zahlreichen Durchgängen wiederholt werden, wodurch sich die Erzeugung des höchsten Weichheitsgewinns bei geringstem Festigkeitsverlust des ursprünglichen Ausgangsbogens ergibt. Die Walzenverzahnungen können mit jedem fortlaufenden Durchgang oder nachfolgendem Durchgang gleich bleiben, sich erhöhen oder abnehmen. Der Musterentwurf der Spannwalzen kann ebenso mit jedem nachfolgenden Durchgang gleich bleiben oder sich unterscheiden.
Wie zuvor offenbart wurde, ist die Erhöhung der Weichheit, (wie durch die Erhöhung der APVA gemessen wird), die sich aus der Praxis dieser Erfindung ergibt, größer als die Erhöhung der Weichheit, die erreicht wird, indem einfach die Festigkeit gemäß der Festigkeits-/Weichheitskurve abgesenkt wird, die mit dem gegebenen Ausgangsbogen verbunden ist. Wie in Zusammenhang mit der Diskussion der bestimmten Beispiele, die in den Zeichnungen dargestellt werden, gezeigt werden wird, werden die Weichheitsverbesserungen, die in Übereinstimmung mit dem Verfahren dieser Erfindung erhalten werden, mengenmäßig bestimmt, indem sie eine Erhöhung der APVA von etwa 1,5 oder mehr pro 12,87 N/m (100 g/3 Inch) des GMT-Festigkeitsverlustes aufweisen. Das läßt sich mit einer Weichheitserhöhung vergleichen, die durch Folgen der typischen Festigkeits-/Weichheitskurve von nur etwa 1 APVA-Einheit pro 12,87 N/m (100 g/3 Inch) des GMT-Festigkeitsverlustes erreichbar ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Tissuebogens in einem Prägespalt zwischen zwei aufeinander abgestimmten Prägewalzen aus Stahl, wodurch der hohe Grad der Spannung oder Scherung entlang des Gebiets der Seitenwände des Prägeelements erläutert wird.
Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Tissuebogens in einem Prägespalt zwischen einer Prägewalze aus Stahl und einer Stützwalze aus Gummi, wobei der hohe Grad an Verdichtung und Scherung des Bogens erläutert wird.
Fig. 3A, 3B und 3C sind schematische Querschnittsansichten eines Tissuebogens vor, während und nach dem Durchgang durch eine Spannklemmstelle in Übereinstimmung mit dieser Erfindung.
Fig. 4A ist eine graphische Darstellung der Weichheit gegen die mittlere geometrische Zugfestigkeit für im Handel erhältliche 1-lagige Badetücher, wodurch die allgemein überlegene Weichheit der durchgetrockneten Tissues im Vergleich mit den naß gepreßten Tissues erläutert wird.
Fig. 4B ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 4A, ersetzt aber die Weichheit mit den APVA, um die Entsprechung der Weichheit mit den APVA zu erläutern.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Festigkeit gegen Weichheit für mehrere unterschiedliche Tissueerzeugnisse, wobei sowohl die normale Festigkeits-/Weichheitskurve (Linie) für derartige Erzeugnisse erläutert wird, als auch die Verbesserungen erklärt werden, die erhalten werden, indem ein naß gepreßter Tissuebogen unter Verwendung eines Durchgangs und vielfacher Durchgänge durch eine Spannklemmstelle dem Verfahren dieser Erfindung unterworfen wird.
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 5, die hauptsächlich das Verfahren dieser Erfindung erläutert, wenn es, verglichen mit dem Unterwerfen desselben Tissuebogens einem Prägeschritt mit dem gleichen Elementmuster, auf einen naß gepreßten Tissuebogen angewendet wird.
Fig. 7A ist eine graphische Darstellung der Weichheit gegen die mittlere geometrische Zugfestigkeit für ein einzellagiges Tissue, das mit zwei verschiedenen Festigkeitsgraden hergestellt wurde, um die Weichheits-/Festigkeitskurve für dieses Erzeugnis zu erläutern und des weiteren die Weichheitsverbesserung zu erläutern, die durch Spannen des Erzeugnisses mit höherer Festigkeit in Übereinstimmung mit dieser Erfindung erhalten wird, um die Weichheit in den Bereich der durchgetrockneten Erzeugnisse zu heben.
Fig. 7B ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 7A für die gleichen Tissueproben, wobei aber auf der Ordinate die Weichheit durch die APVA ersetzt ist, wodurch die Entsprechung der Weichheit und der APVA erläutert wird.
Fig. 8A ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 7A, die aber die zunehmenden Verbesserungen der Weichheit eines einzellagigen, naß gepreßten Tissuebogens erläutert, indem der Tissuebogen zuerst sechs Mikrospanndurchgängen unterzogen wird, und derselbe Bogen dann vier zusätzlichen Durchgängen (insgesamt 10) unterworfen wird.
Fig. 8B ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 8a für die gleiche Probe, wobei aber auf der Ordinate die Weichheit durch die APVA ersetzt wird, wobei ein Fallen der APVA veranschaulicht wird, wie es nach vielen Durchgängen auftreten kann.
Fig. 9A ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus 7A, die die Weichheitsverbesserungen für zwei naß gepreßte Tissuebögen auf der gleichen Festigkeits-/Weichheitskurve nach einem Durchgang in Übereinstimmung mit dieser Erfindung veranschaulicht.
Fig. 9B ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 9A unter Verwendung der gleichen Proben, wobei aber auf der Ordinate die Weichheit durch die APVA ersetzt wird.
Fig. 10 bis 15 beziehen sich auf das Verfahren zur Bestimmung der durchschnittlichen Prozent an Leerraum einer Probe.

Genaue Beschreibung der Zeichnungen

Bezug nehmend auf die Zeichnung wird die Erfindung weiter genau beschrieben werden.
Fig. 1 veranschaulicht einen angepaßten Prägespalt aus Stahl nach dem Stand der Technik, in dem der Tissuebogen dauernd verformt wird, um ein Muster an festgesetzten Prägungen zu liefern. Gezeigt ist das herausragende Prägeelement 11 und das zugehörige aufnehmende Element 12, zwischen denen der Tissuebogen 13 geprägt wird. In diesem Prägeverfahren erfährt der Tissuebogen im Gebiet 14 zwischen den Seitenwänden des herausragenden und des aufnehmenden Elementes einen großen Betrag an Verdichtung, Spannung und Scherung, wodurch eine wesentliche Schwächung des Tissuebogens und eine dauerhafte Verformung in Gestalt des Prägeelementes verursacht wird. Eine dauerhafte Verformung kann ebenso wegen der Ablenkung des Bogens über seine elastischen Grenzen auftreten, was beim Mikrospannverfahren dieser Erfindung nicht der Fall ist. Der Verzahnungsgrad der herausragenden und aufnehmenden Elemente hängt von der Art des Tissuebogens und der gewünschten Erhöhung des spezifischen Volumens ab, aber im allgemeinen wird der Tissuebogen um mindestens etwa 0,012 Inch (oder etwa 0,305 Millimeter) abgelenkt, was wesentlich mehr sein kann, als für die Zwecke dieser Erfindung erforderlich ist. Natürlich können andere als hier beschriebene Faktoren, wie Elementgröße, Gestalt und Dichte, zur dauernden Verformung des Bogens beitragen.
Fig. 2 veranschaulicht einen weiteren typischen Prägespalt des Standes der Technik, bei dem ein herausragendes Präge element 21 aus Stahl mit einer Stützwalze 23 aus Gummi zum Prägen eines Tissuebogens 22 verwendet wird. Bei dieser Prägeart wird der Tissuebogen in den Seitenwandgebieten 24 nicht nur verdichtet und geschert, sondern ist im Gebiet 25, das dem Boden des herausragenden Elementes entspricht, einer wesentlichen Verdichtung unterworfen. Der Grad, in dem der Tissuebogen abgelenkt wird, ist im allgemeinen etwa 0,01 Inch (oder etwa 0,25 Millimeter) oder größer. Wie beim oben beschriebenen, aneinander angepaßten Stahlprägeverfahren liefert das Prägen mit Stahl/Gummi erhöhte äußere spezifische Volumeneigenschaften des Bogens mit einem wesentlichen Betrag an Verdichtung im Bogen und an Verlust von Zugfestigkeit.
Fig. 3A, 3B und 3C veranschaulichen schematisch die Wirkung einer Spannklemmstelle auf einen Tissuebogen in Übereinstimmung mit dieser Erfindung. In Fig. 3A wird ein Tissuebogen 31 gezeigt, wie er aussehen könnte, bevor er dem Verfahren dieser Erfindung unterworfen wurde. Fig. 3B veranschaulicht denselben Tissuebogen, während er durch eine Spannklemmstelle in Übereinstimmung mit dieser Erfindung tritt, wobei der Tissuebogen 31 zwischen einem herausragenden Spannelement 32 und einem entsprechenden, eingreifenden, aufnehmenden Hohlraumelement 33 gespannt wird. Wie gezeigt wird, müssen die herausragenden und aufnehmenden Elemente nicht aneinander angepaßt (Spiegelbilder voneinander) sein, obwohl sie angepaßt sein können, vorausgesetzt, die Elemente sind genügend verjüngt, um sicherzustellen, daß eine angemessene Anpassung der Elemente erhalten bleibt. Die Verwendung von unangepaßten, aber ineinandergreifenden Elementen liefert, wie gezeigt wird, im Arbeitsschritt der Spannklemmstelle eine größere Biegsamkeit, indem die Seitenwandverdichtung des Bogens unabhängig vom Grad der Elementverzahnung gemacht wird. Beachten Sie, daß der Grad der Elementverzahnung relativ gering ist, wodurch nur eine ausreichende Biegung der Bahn geliefert wird, um die Bahn zu spannen und dadurch einige der schwächeren Bin dungen zu zerreißen.
Fig. 3C veranschaulicht die gespannte Bahn 34, wie sie nach dem Verlassen der Spannklemmstelle aussehen könnte. Abhängig vom Ausmaß, in dem die Bahn gespannt wird, kann ein bemerkbares Muster bleiben oder auch nicht. Es wird jedoch eine geringe Erhöhung der nicht verdichteten Stärke oder Dicke der Bahn auftreten, wie gezeigt wird, die auch im Maß der APVA gezeigt werden kann.
Fig. 4A ist eine graphische Darstellung der Weichheit gegen die mittlere geometrische Zugfestigkeit für einige im Handel erhältliche einlagige Badetucherzeugnisse. Die als "WP" bezeichneten Meßpunkte sind durch nasses Pressen hergestellte Erzeugnisse, und die als "TD" bezeichneten Meßpunkte sind durch Durchtrocknen hergestellte Erzeugnisse. Die Weichheit wurde unter Verwendung einer sensorisch ausgetesteten Stoffbahn bestimmt, die die Tissueweichheit in einem Maßstab von 1 bis 15 bewertet. Wie aus der graphischen Darstellung ersichtlich ist, sind durchgetrocknete Erzeugnisse im allgemeinen weicher als naß gepreßte Erzeugnisse, die anscheinend ein Höchstmaß an Weichheit von etwa 6,8 aufweisen.
Fig. 4B ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 4A für dieselben Erzeugnisse, wobei aber auf der Ordinate die Weichheit durch die APVA ersetzt wird, um zu veranschaulichen, daß die APVA ein objektives Maß der Weichheit sein können. Diese graphische Darstellung unterscheidet deutlicher naß gepreßte, einzellagige Badetücher von durchgetrockneten, einzellagigen Badetüchern, wobei die naß gepreßten Tissues bei einem APVA-Wert von etwa 57 Prozent ihren höchsten Wert erreichen. Es sollte angemerkt werden, daß ein oder zwei APVA-Punkte eine wesentliche, bemerkbare Änderung der Weichheit sind.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Weichheit gegen die mittlere geometrische Zugfestigkeit für vier verschiedene einzellagige Tissueerzeugnisse. Die durchgetrockneten Erzeugnisse sind nur als Hinweis graphisch dargestellt, um den Verbesserungen, die durch das Verfahren dieser Erfindung gegeben sind, das richtige Verhältnis zu erteilen. Alle drei gezeichneten Linien (nur für die drei naß gepreßten Erzeugnisse) sind lineare Regressionen der Meßpunkte, die die Festigkeits-/Weichheitskurve für jeden Ausgangsbogen bestimmen. Die Grundlinie stellt die Festigkeits-/- Weichheitskurve für ein einzellagiges, naß gepreßtes Tissue dar, das bei vier verschiedenen Festigkeitsgraden unter Verwendung unterschiedlicher Grade eines trockenen Festigkeitszusatzes hergestellt wurde. Die mittlere Linie stellt die Festigkeits-/Weichheitskurve für die gleichen Tissues dar, die aber in Übereinstimmung mit dieser Erfindung unter Verwendung eines Durchgangs durch eine Spannklemmstelle mit herausragenden und aufnehmenden Walzen und einem Verzahnungsgrad von 0,2 Millimeter mikrogespannt wurden, wie früher genau beschrieben wurde. Die obere Linie ist die entsprechende Festigkeits-/Weichheitskurve für das gleiche Erzeugnis, das aber in manchen Fällen 3 Durchgängen unterzogen wurde und in anderen Fällen 5 Durchgängen bei einem Verzahnungsgrad von 0,1 Millimeter unterzogen wurde. Wie gezeigt wird, verschiebt das Verfahren dieser Erfindung die Festigkeits-/Weichheitskurve des Ausgangsbogens nach oben, wodurch weichere Erzeugnisse bei gleichwertigen Festigkeiten geliefert werden. In diesem Fall waren die naß gepreßten Bögen bei gleichwertigen Festigkeiten in der Weichheit auf Grade der durchgetrockneten Bögen verbessert.
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 5, veranschaulicht aber die Wirkung der Festigkeits-/ Weichheitskurve auf einen Durchgang unter Verwendung des Verfahrens dieser Erfindung verglichen mit dem Prägen der gleichen Bahn unter Verwendung gleicher Walzen und gleicher Elemente. Tatsächlich wurde der Verzahnungsgrad von 0,2 Millimeter (Mikrospannen) auf 0,3 Millimeter erhöht, was eine Verdichtung der Bahn am Boden des aufnehmenden Elementes (Prägung) ergab. Die Grundlinie ist die Festigkeits-/ Weichheitskurve eines herkömmlichen naß gepreßten, einzellagigen Bogens. Die mittlere Linie stellt die Festigkeits-/ Weichheitskurve für den gleichen Bogen dar, der geprägt wurde. Der Meßpunkt 33-2 wurde in die Regressionsanalyse nicht eingeschlossen, weil die Weichheitswerte bei geringen Festigkeiten beginnen, zu konvergieren, und es schwierig ist, bei schwachen Bögen Weichheitsunterschiede für Stoffbahnteile zu erkennen. Die obere Linie stellt die Festigkeits-/Weichheitskurve für den ursprünglichen, naß gepreßten Bogen dar, der in Übereinstimmung mit dieser Erfindung in einem einzelnen Durchgang mikrogespannt wurde, wobei über den Vergleichs- und den geprägten Bogen eine weitere Verbesserung veranschaulicht wird.
Fig. 7A ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 4A, die aber zusätzlich die Punkte WP7-A, WP7-B und WP7-C enthält. Die Punkte WP7-A und WP7-B stellen einzellagige, naß gepreßte, gemischt ausgestattete Tissues dar, die mit zwei unterschiedlichen Festigkeitsgraden hergestellt wurden, um für diesen bestimmten Ausgangsbogen die Festigkeits-/Weichheitskurve aufzustellen. Der Punkt WP7-C wurde erhalten, indem das Tissue des Punktes WP7-A in Übereinstimmung mit dieser Erfindung drei Durchgängen durch eine Spannklemmstelle unterworfen wurde, um das Produkt zu erzeugen, das durch den Punkt WP7-C dargestellt wird, wodurch die Verbesserung der Weichheit veranschaulicht wird. Die herausragenden und aufnehmenden Walzen der Spannklemmstelle waren so, wie zuvor genau beschrieben wurde. Der Verzahnungsgrad betrug beim ersten Durchgang 0,05 Millimeter, beim zweiten Durchgang 0,075 Millimeter und beim dritten Durchgang 0,1 Millimeter.
Fig. 7B ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 7A mit der Ausnahme, daß die APVA die Weichheit auf der Ordinate ersetzten, wobei die gleiche Wirkung dieser Erfindung auf die APVA wie auf die Weichheit veranschaulicht wird.
Fig. 8A ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 7A, in der ein handelsüblicher, einzellagiger, naß gepreßter Badetuchbogen, der durch den Punkt WP4 dargestellt wird, in Übereinstimmung mit dieser Erfindung unter Verwendung der gleichen Spannwalzen, die oben beschrieben wurden, mit einem Verzahnungsgrad der Walze von 0,15 Millimetern sechs Mikrospanndurchgängen (WP4-A) unterworfen wurde, und der danach bei einem Verzahnungsgrad der Walzen von 0,15 Millimetern vier weiteren Mikrospanndurchgängen (WP4-B) unterworfen wurde. Dieses Ergebnis veranschaulicht die wachsenden Weichheitsverbesserungen, die dem Erzeugnis durch Erhöhung der Anzahl an Durchgängen durch die Spannklemmstelle verliehen werden.
Fig. 8B ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 8A, bei der aber die APVA die Weichheit auf der Ordinate ersetzen. Interessanterweise sanken die APVA beim Übergang von sechs Durchgängen zu zehn Durchgängen wesentlich, wodurch veranschaulicht wird, daß das innere spezifische Volumen zusammenbrechen kann, wenn das Produkt zu stark bearbeitet wird, wodurch die Festigkeit der Faser-zu- Faser-Struktur in der Bahn herabgesetzt wird. Trotzdem verbesserte sich die Weichheit weiter und zeigte dadurch an, daß bei geringen GMT-Festigkeiten von etwa 51,48 N/m (400 g/3 Inch) und darunter die APVA wie die sensorische Stoffbahn nicht immer genaue Anzeigen der Weichheitsunterschiede sind.
Fig. 9A ist eine graphische Darstellung ähnlich der aus Fig. 7A, aber mit vier zusätzlichen Meßpunkten WP8-A, WP8- B, WP8-C und WP8-D. Die Punkte WP8-A und WP8-B sind einzellagige, naß gepreßte Tissuebögen, die mit der Ausnahme der Festigkeitsunterschiede, die durch unterschiedliche Grade an Verfeinerung der Ausstattung geschaffen werden, iden tisch sind und eine Basis zum Zeichnen der Festigkeits-/ Weichheitskurve liefern, wie gezeigt wird. Der Punkt WP8-C stellt das Ergebnis von drei Durchgängen des Bogens, der durch den Punkt WP8-A dargestellt wird, durch eine Spannklemmstelle in Übereinstimmung mit dieser Erfindung unter Verwendung eines Verzahnungsgrades der Walzen von 0,1 Millimeter bei jedem Durchgang dar, wie zuvor beschrieben wurde. In gleicher Weise stellt der Punkt WP8-D drei Durchgänge des Bogens, der durch den Punkt WP8-B dargestellt wird, durch die gleichen Spannklemmstellen mit gleichem Verzahnungsgrad der Walzen in Übereinstimmung mit dieser Erfindung dar. Wie gezeigt wird, war die Weichheit der Tissuebögen in beiden Fällen nicht nur erhöht, sondern die mikrogespannten Erzeugnisse dieser Erfindung wurden über die bestehende Festigkeits-/Weichheitskurve angehoben.
Fig. 9B ist ähnlich der graphischen Darstellung aus Fig. 9A mit der Ausnahme, daß die Weichheit auf der Ordinate durch die APVA ersetzt wurde, wobei die gleiche Wechselbeziehung veranschaulicht wird.
Fig. 10-15 beziehen sich auf das Verfahren zur Bestimmung der APVA, das unten genau beschrieben wird. Kurz veranschaulicht Fig. 10 einen Grundriß eines Mustersandwiches 50, das aus drei Tissuetypen 51 besteht, die zwischen zwei durchsichtigen Streifen 52 eingelagert sind. Ebenso werden ein Rasiermesserschnitt 53, der parallel zur Maschinenrichtung der Muster ist, und zwei Schnitte 54 und 55 durch eine Schere gezeigt, die senkrecht zum Schnitt in Maschinenrichtung sind.
Fig. 11 stellt einen Metallzylinder dar, der zum Sprühbeschichten vorbereitet wurde. Gezeigt ist ein Metallzylinder 60, ein zweiseitiges Band 61, ein kurzer Kohlenstoffstab 62, 5 lange Kohlenstoffstäbe 63 und vier Muster 64, die auf der Kante stehen.
Fig. 12 zeigt eine typische Sekundärelektronenphotographie eines sprühbeschichteten Tissuebogens im Querschnitt unter Verwendung eines Films Polaroid® 54.
Fig. 13A zeigt eine Photographie des gleichen Tissuebogens im Querschnitt, der in Fig. 12 gezeigt wurde, aber unter Verwendung des Films Polaroid 51. Beachten sie den stärkeren schwarz-weiß-Kontrast der Zwischenräume und der Fasern.
Fig. 13B ist die gleiche Photographie wie die in Fig. 13A, mit der Ausnahme, daß die nicht zugehörigen Faserteile, die nicht verbunden oder in der Ebene des Querschnitts sind, zur Vorbereitung für die Bildanalyse verdunkelt wurden, wie hier beschrieben wird.
Fig. 14 zeigt zwei Rasterelektronenmikroskop- (REM), Photographien der Muster 90 und 91 (annähernd 1/2 Maßstab), die veranschaulichen, wie die Photographien in die richtige Lage gebracht werden, um zur Vorbereitung der Bildanalyse eine Bildmontage zusammenzustellen. Gezeigt sind die Photobilder 92 und 93, der weiße Rand oder Rahmen 94 und 95 und die Schnittlinien 96 und 97.
Fig. 15 zeigt eine Montage von sechs Photographien (annähernd 1/2 Maßstab), bei der die weißen Ränder der Photographien von vier Streifen schwarzen Konstruktionspapiers 98 bedeckt sind.

Durchschnittliche Prozent an Leerraum (APVA)

Das Verfahren zur Bestimmung der APVA wird unten in schrittweiser Zahlenfolge beschrieben, wobei von Zeit zu Zeit auf Fig. 10-15 Bezug genommen wird. Im allgemeinen schließt das Verfahren das Aussuchen von mehreren kennzeichnenden Querschnitten einer Tissueprobe, das Photographieren des Fasernetzes der Querschnitte mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) und die mengenmäßige Bestimmung der Zwischenräume zwischen den Fasern in der Ebene des Querschnitts durch Bildanalyse ein. Die durchschnittlichen Prozent der Fläche der Photographien innerhalb der Tissuegrenzen, die nicht von Fasern besetzt sind, sind die APVA der Probe.

A. Mustersandwiche

1. Die Proben sollten aus erhältlichem Material zufällig gewählt werden. Wenn das Material viellagig ist, wird nur eine einzelne Lage geprüft. Die Proben sollten aus der gleichen Lagenstellung gewählt werden. Die gleiche Oberfläche wird als obere Oberfläche gekennzeichnet und die Proben werden mit der gleichen Oberfläche nach oben gestapelt. Die Proben sollten während der Untersuchung bei 30ºC und 50 Prozent relativer Feuchtigkeit gehalten werden.
2. Die Maschinenrichtung der Probe, wenn sie eine aufweist, wird bestimmt. Die Richtung quer zur Maschinenrichtung wird nicht geprüft. Der Querschnitt wird so geschnitten, daß die zu analysierende Schnittkante parallel zur Maschinenrichtung liegt.
3. Etwa 5 Inch (127 Millimeter) eines Bandes (wie 3M ScotchTM durchsichtiges Band 600 UPC 021200-06943, 3/4 Inch (19,05 Millimeter) Breite) werden auf einer Arbeitsoberfläche befestigt, so daß die klebende Seite nach oben zeigt. (Die Bandart sollte in flüssigem Stickstoff nicht brechen.
4. Aus der Probe werden Muster geschnitten, die drei 5/8 Inch (oder 15,87 Millimeter) breit und etwa 2 Inch (oder 50,8 Millimeter) lang sind, so daß die lange Abmessung parallel zur Maschinenrichtung ist.
5. Die Muster werden auf dem Band an in einem aneinander ausgerichteten Stapel angeordnet, so daß die Ränder der Muster sich innerhalb der Ränder des Bands befinden (siehe Fig. 10). Die Proben, die auf dem Band haften, werden nicht verwendbar sein.
6. Eine weitere Länge an Band von etwa 5 Inch (oder 127 Millimeter) wird oben auf den Stapel der Muster mit der klebenden Seite zu den Mustern und parallel zum ersten Band gelegt.
7. Die obere Oberfläche des Bandes, die die obere Oberfläche des Musters ist, wird gekennzeichnet.
8. Es werden zwölf Mustersandwiches hergestellt. Jedes Muster wird photographiert.

B. Schneiden der Probe in flüssigem Stickstoff

Es wird flüssiger Stickstoff zum Einfrieren der Muster verwendet. Flüssiger Stickstoff wird in einen Behälter gegeben, der den flüssigen Stickstoff faßt und das Schneiden des Mustersandwiches mit einer Rasierklinge ermöglicht, während es untergetaucht ist. Eine VISE GRIPTM Zange kann die Rasierklinge halten, während lange Zangen das Mustersandwich sichern und halten. Der Behälter ist ein seichtes Gehäuse für festen Schaum mit einer Metallplatte am Boden zur Verwendung als Schneidoberfläche.
1. Das Mustersandwich wird in einen Behälter gestellt, der genug flüssigen Stickstoff hält, um das Muster zu bedecken. Die Rasierklinge wird zur Temperaturanpassung vor dem Schneiden ebenso in den Behälter gelegt. Für jedes zu schneidende Sandwich muß eine neue Rasierklinge verwendet werden.
2. Die Rasierklinge wird mit der Zange gefaßt, und die Länge der Schneidkante wird in eine Linie mit der Länge des Musters gebracht, so daß die Rasierklinge einen Schnitt durchführen wird, der parallel zur Maschinenrichtung ist. Der Schnitt wird in der Mitte des Musters durchgeführt. (Siehe Fig. 10).
3. Die Rasierklinge muß senkrecht zur Oberfläche des Mus tersandwiches gehalten werden. Die Rasierklinge sollte vollständig nach unten durch das Mustersandwich gedrückt werden, so daß alle Lagen völlig geschnitten werden. 4. Das Mustersandwich wird aus dem flüssigen Stickstoff entfernt.

C. Vorbereitung des Metallzylinders

1. Die Abmessungen des Metallzylinders sind durch die Parameter des REM vorgegeben. Für das unten beschriebene REM sind diese Abmessungen etwa 22,75 Millimeter im Durchmesser und etwa 9,3 Millimeter in der Dicke.
2. Die Rückseite/untere Seite des Zylinders wird mit dem Namen des Musters beschriftet.
3. Eine Länge eines zweiseitigen Bandes (3M ScotchTM doppelbeschichtetes Band ohne Deckkarton 665, 1/2 Inch (oder etwa 12,7 Millimeter) breit) wird über den Durchmesser des Zylinders gelegt (Siehe Fig. 11).
4. Etwa 1/4 Inch (oder etwa 6,35 Millimeter) Länge eines Kohlenstoffstabs mit 1/8 Inch (oder etwa 3,17 Millimeter) Durchmesser (Hersteller: Ted Pella, Inc., Redding, California, 1/8 Inch (oder 3,17 Millimeter) Durchmesser und 12 Inch (oder 304,8 Millimeter) Länge, Cat. #61-12) wird an ein Ende des Bandes innerhalb der Kanten des Zylinders gelegt, so daß seine Länge senkrecht zur Länge des Bandes ist. Das kennzeichnet die Oberseite des Zylinders und die obere Oberfläche des Musters.
5. Ein längerer Stab wird unter den kurzen Stab gelegt. Die Länge des Stabes sollte nicht über den Rand des Zylinders herausragen und sollte annähernd die Länge des Musters sein.
6. Das Mustersandwich wird an den Enden des Rasierklingenschnittes senkrecht zum Rasierklingenschnitt geschnitten (siehe Fig. 10).
7. Das innere Muster wird entfernt und aufrecht (und berührend) neben den Kohlenstoffstab gestellt, so daß seine Länge parallel zur Länge des Stabs ist und die Kante seines Rasierklingenschnittes zuoberst ist. Die obere Oberfläche des Musters sollte dem kleinen Kohlenstoffstab gegenüberliegen.
8. Es wird ein weiterer Kohlenstoffstab mit annähernd der Länge des Musters neben das Muster gelegt, so daß er das Muster berührt. Wieder sollte sich der Stab nicht über die Ränder der Scheibe erstrecken.
9. Muster, Stab, Muster, Stab wird wiederholt, bis der Metallzylinder mit vier Mustern gefüllt ist. Drei Zylinder werden für den Vorgang verwendet werden.

D. Sprühbeschichtung des Musters

1. Das Muster wird mit Gold sprühbeschichtet (es wurde Balzar's Union Model SCD 040 verwendet). Das genaue Verfahren wird vom verwendeten Sprühbeschichter abhängen.
2. Die Probe, die sich auf dem Zylinder befindet, wird in das Zentrum des Sprühbeschichters gesetzt, so daß sich die Höhe des Probenrands etwa in der Mitte der Vakuumkammer befindet, was etwa 1-1/4 Inch (oder 31,75 Millimeter) der Metallscheibe ist.
3. Der Arm der Vakuumkammer wird abgesenkt.
4. Das Wasser wird aufgedreht.
5. Das Argon-Zylinderventil wird geöffnet.
6. Der Sprühbeschichter wird aufgedreht.
7. Der Knopf SPUTTERING wird zweimal gedrückt. Die Zeit wird unter Verwendung der Knöpfe SET und FAST festgelegt. Drei Minuten werden es ermöglichen, das Muster zu beschichten, ohne es übermäßig zu beschichten (was eine falsche Dicke verursachen könnte) oder es zu wenig zu beschichten (was ein Aufbauschen verursachen könnte).
8. Der Knopf STOP wird einmal gedrückt, falls er aufleuchtet. Der Knopf TENSION wird zu dieser Zeit gedrückt. Es sollten 15 bis 20 Volt abgelesen werden. Der Knopf TENSION wird niedergehalten, und CURRENT UP wird gedrückt und gehalten. Nach einer Verzögerung von etwa 10 Sekunden wird sich die Anzeige erhöhen. Es wird auf annähernd 170 bis 190 Volt eingestellt. Der Strom wird sich nicht erhöhen, außer der Knopf STOP leuchtet auf.
9. Die Knöpfe TENSION und CURRENT UP werden ausgelassen, während der Schalter auf dem Arm zum grünen Punkt gedreht wird, um das Fenster 2u öffnen. Der Strom von etwa 30 bis 40 Milliampere sollte abgelesen werden.
10. Der Knopf START wird gedrückt.
11. Nach Fertigstellung wird das Fenster auf dem Arm geschlossen und die Einheit abgedreht. Das Wasser und Argon werden abgedreht. Man läßt die Einheit durchlüften, bevor das Muster entfernt wird.

E. Photographieren mit dem REM

(JEOL, 35C, vertrieben von den Japanischen Elektrooptischen Laboratorien, Inc., die sich in Bosten, MA befinden).
Ein klares, scharfes Bild ist nötig. Mehrere Variablen, die dem Fachmann der Mikroskopie bekannt sind, müssen richtig eingestellt werden, um ein derartiges Bild zu erzeugen.
Diese Variablen umfassen Spannung, Probenstrom, Blende, Reichweite, Vergrößerung, Brennweite und BSE Bildwellenform. Die BSE Wellenform muß bis zu und knapp unter die Vergleichsgrenzlinien eingestellt werden, um einen geeigneten schwarz-weiß Kontrast im Bild zu erhalten.
Diese Variablen werden auf ihr Optimum eingestellt, um das notwendige klare, scharfe Bild zu erzeugen, und die einzelnen Einstellungen sind vom individuell verwendeten REM abhängig. Das REM sollte eine heizbare Quelle aufweisen (Wolfram oder Lab 6), die einen großen Strahlstrom und eine stabile Emission ermöglicht. REMs, die Feldemission verwenden oder keinen Rückstreudetektor mit festem Stand aufweisen, sind nicht geeignet.
1. Der Zylinder wird so beladen, daß die Länge des Musters senkrecht auf die Neigungsrichtung steht, und wird so weit wie möglich in die Halterung abgesenkt, so daß sich der Rand gerade über der Halterung befindet. Abhängig vom verwendeten REM kann ein Rotationsabtasten nötig sein.
2. Die Reichweite wird eingestellt (39 Millimeter wurden verwendet). Das Muster sollte etwa 1/3 der Photofläche ausfüllen, wobei die überdeckte Fläche nicht eingeschlossen ist. (Für Tissuebögen wurde eine Vergrößerung von 100x verwendet.)
3. Der Neigungswinkel der REM-Einheit wird verwendet, um genau den Rand des Musters mit so wenig Hintergrundfasern wie möglich zu zeigen. Es werden keine Gebiete gewählt, die lange Fasern aufweisen, die sich über den Rand des Photos erstrecken.
4. Ein Mikrobild wird unter Verwendung von normalem Film (POLAROID 54) photographiert, um Graugrade zu vergleichen. Die Blende kann wechseln. Die gewählten Gebiete sollten kennzeichnend sein und keine langen Fasern einschließen, die sich über den senkrechten Rand des Beobachtungsfeldes erstrecken.
5. Ohne die Ansicht zu verändern, wird ein Mikrobild unter Verwendung von Rückstreuelektronen mit einem Film mit hohem Kontrast (Polaroid 51) photographiert. Die Blende kann wechseln. Ein scharfes, klares Bild wird benötigt. Nach der Entwicklung der Mikrophotos wird eine schwarze Dauermarkierung verwendet, um die Hintergrundfasern schwarz zu färben, die nicht scharfgestellt sind und sich nicht am Rand des Musters befinden. Diese können durch Vergleich des Mikrophotos mit dem Graugrad des Mikrophotos aus Schritt 4 oben gewählt werden. (Siehe Fig. 12 und 13).
6. Insgesamt werden zwölf Mikrobilder photographiert, um verschiedene Gebiete der Muster darzustellen; von jedem Muster wird ein Mikrobild photographiert.
7. Eine Schutzschicht wird auf dem Film 51 auf das Photo aufgetragen.

F. Bildanalyse der REM-Photos

1. Die zwölf Photos werden in zwei Montagen angeordnet. Für jede Montage werden sechs Photos verwendet. Es werden jeweils zwei Stapel zu sechs Photos hergestellt, und der weiße Rahmen der linken Seite von einem und der weiße Rahmen der rechten Seite des übrigen Stapels wird abgeschnitten, ohne die Photos zu zerstören. (Siehe Fig. 14.)
2. Dann wird ein Photo von jedem Stapel genommen, die geschnittenen Ränder werden zusammengelegt und mit dem Band auf der Rückseite des Photos verbunden (3M HighlandTM Band, 3/4 Inch (oder 19,05 Millimeter)). An den geschnittenen, aneinanderstoßenden Rändern sollte sich kein nicht zugehöriges Weiß des Hintergrundes zeigen.
3. Die Photos werden mit einer schmalen Überlappung von oben nach unten angeordnet, wie in Fig. 15 gezeigt wird.
4. Der Bildanalysator wird aufgedreht (Quantimet 970, Cambridge Instruments, Deerfield, IL). Auf der Kamera wird eine 50 mm El-Nikkor-Linse mit einem Anschluß für C-Fassungen (Nikon, Garden City, New York) und einer Reichweite von etwa 12 Inch (305 Millimeter) verwendet. Die Reichweite wird wechseln, um ein klares, scharfes Bild auf dem Monitor und auf dem Photo zu erhalten. Es wird sichergestellt, daß der Drucker prozeßgekoppelt ist.
5. Das Programm wird geladen (unten beschrieben).
6. Das System zur Photovergrößerung wird geeicht (das die Eichwerte erzeugen kann, die im unten angeführten Programm mit "x.xxxx" angegeben sind), die Bildabschattungskorrektur wird mit weißer Photooberfläche (nicht entwickelter Röntgenfilm) festgesetzt, und der Objekttisch wird mit einer Schrittgröße von 25 Mikrometer pro Schritt eingerichtet (motorbetriebene Bühne mit offenem Rahmen, 12 mal 12 Inch groß (Regulierbühne von Design Components, Inc., Franklin, Massachusetts)).
7. Eine der beiden Photomontagen wird unter eine Glasplatte eingelegt, die von der Bühne getragen wird, nachdem Streifen von schwarzem Konstruktionspapier über die weißen Ränder der Photos gelegt wurden. Die Streifen sind 3/4 Inch breit (18,9 Millimeter) und 11 Inch lang (279 Millimeter) und werden wie in Fig. 15 angeordnet, so daß sie nicht das Bild im Photo bedecken. Die Montage wird mit vier verspiegelten Flutleuchten mit festem Emittor mit 150 Watt, 120 Volt beleuchtet, die mit zwei Lampen aufgestellt werden, die in einem Winkel von etwa 30º auf jeder Seite der Montage mit einem Abstand von etwa 21 Inch (533 Millimeter) vom Brennpunkt der Montage aufgestellt sind.
8. Unter Verwendung eines veränderlichen Spannungswandlers für die Flutlampen wird der Weißgrad auf 1,0 und die Empfindlichkeit für den Scanner auf etwa 3,0 (zwischen 2 und 4) eingestellt.
9. Das Programm wird durchlaufen. Das Programm wählt zwölf Betrachtungsfelder: zwei pro Mikrophoto.
10. Nach Fertigstellen der zwölf Betrachtungsfelder auf der ersten Montage wird bei der Unterbrechung mit der zweiten Montage wiederholt.
11. Ein Ausdruck wird die durchschnittlichen Prozent an Leerraum angeben. G. Computerprogramm

Beispiele

Beispiel 1 (Entwurf der Walzen mit Spannklemmstelle- Tissuebögen).

Ein bestimmter Entwurf von Walzen mit einer Spannklemmstelle, die zum Spannen von Tissuebögen mit einer Stärke von etwa 0,2 Millimeter verwendbar ist, wie im Zusammenhang mit Fig. 5 bis 9B beschrieben wurde, umfaßt zwei gravierte Gummiwalzen mit teilweise verzahnten ineinandergreifenden Spannelementen, wobei die herausragende Walze verlängert vorstehende Elemente oder Noppen aufweist und die aufnehmende Walze entsprechende Löcher oder Hohlräume mit größerer Fläche als die herausragenden Elemente aufweist (wie sie senkrecht zur Ebene der Oberfläche der Walzen gesehen werden). Die herausragenden Elemente wiesen eine Höhe von 0,76 Millimeter, eine Länge von 1,52 Millimeter und eine Breite von 0,508 Millimeter auf und wiesen daher ein Verhältnis von Länge zu Breite von 3 : 1 auf. Die Hauptachsen der Elemente waren in einem Winkel von 65º relativ zur Umfangsrichtung der Walze (Maschinenrichtung des Tissuebogens) ausgerichtet. Es gab in der Achsenrichtung der Walze im Durchschnitt etwa 0,5 Elemente pro Millimeter und in der Umfangsrichtung der Walze im Durchschnitt etwa 1, 1 Elemente pro Millimeter, wodurch sich eine Elementdichte von 57 Elementen pro Quadratzentimeter Walzenoberfläche ergab. Die aufnehmende Walze enthielt im Spalt entsprechende Hohlräume, die so angeordnet waren, daß sie die herausragenden Elemente aufnahmen und eine Tiefe von 0,81 Millimeter, eine Länge von 2,03 Millimeter und eine Breite von 1,02 Millimeter aufwiesen. Die Hohlräume waren relativ zur Umfangsrichtung der Walze mit ihren Hauptachsen in einem Winkel von 65º entsprechend ausgerichtet. Die Quetschfläche zwischen den Hohlräumen betrug 0,15 Millimeter. Wenn die beiden Rollen ineinandergreifen, ermöglicht der Größenunterschied zwischen den größeren Hohlräumen der aufnehmenden Walze und den kleineren Elementen der hervor ragenden Walze eine Anpassung von 0,25 Millimeter in alle Richtungen der Bogenfläche. Wie zuvor erwähnt wurde, wird in der Spannklemmstelle keine Verdichtung des Bogens auftreten, solange die Anpassung größer als die Stärke des Bogens, oder zumindestens größer als die Elastizitätsgrenze des zusammengepreßten Bogens ist.

Beispiel 2 (Vielfach-Spannklemmstellen).

Ein Tissuebogen mit einer Flächenmasse von 24,5 Gramm pro Quadratmeter und einer Stärke von 0,2 Millimeter wurde durch drei aufeinander folgende Spannklemmstellen geführt, jeweils wie in Beispiel 1 beschrieben wurde. Die erste Spannklemmstelle wurde mit einem Spalt mit festem Abstand mit einer Walzenverzahnung von 0,05 Millimeter betrieben, die zweite Spannklemmstelle wurde mit einem Spalt mit einem festen Abstand mit einer Walzenverzahnung von 0,075 Millimeter betrieben und die dritte Spannklemmstelle wurde mit einem Spalt mit einem festen Abstand mit einer Walzenverzahnung von 0,10 Millimeter betrieben. Die APVA erhöhten sich von 59,1 auf 64,9. Der Nettoverlust der GMT-Festigkeit betrug etwa 20,59 N/m (160 g/3 Inch).
Es wird geschätzt werden, daß die vorangegangene Diskussion und die Beispiele, die für die Zwecke der Veranschaulichung gegeben wurden, nicht als Begrenzung des Rahmens dieser Erfindung gedeutet werden, die durch die folgenden Ansprüche festgelegt wird.

Claims

1. Verfahren zum Weichmachen einer naßgepreßten, gekreppten Tissuebahn, umfassend das Hindurchführen der naßgepreßten, gekreppten Tissuebahn durch eine oder mehrere nichtverdichtende Spann-Quetschwalzenpaare mit festem Abstand, wobei jedes Quetschwalzenpaar zwischen zwei eingepreßten Walzen mit teilweise in Eingriff stehenden, ineinandergreifenden Spannelementen, die auf nicht verdichtende Weise die Bahn in alle Richtungen spannen, ausgebildet ist, wobei der durchschnittliche Leerraumprozentsatz der Bahn um etwa 1, 5 Prozentpunkte oder mehr pro 12,87 N/m (100 g/3 Inch) des geometrischen Durchschnittszugfestigkeitsverlustes ohne Zunahme der äußeren Bauschigkeit der Bahn erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der durchschnittliche Leerraumprozentsatz der sich ergebenden Tissuebahn etwa 63 oder mehr beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zahl der Spann- Quetschwalzenpaare zwei oder mehr beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei mindestens zwei Spann- Quetschwalzenpaare unterschiedliche Eingriffsgrade aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei mindestens zwei Spann- Quetschwalzenpaare unterschiedliche Spannelemente besitzen.

6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Eingriffsgrad der Spannelemente in einem nachfolgenden Spann-Quetschwal zenpaar kleiner ist als der Eingriffsgrad der Spannelemente im vorhergehenden Spann-Quetschwalzenpaar.

7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Eingriffsgrad der Spannelemente in einem nachfolgenden Spann-Quetschwalzenpaar etwa gleich groß ist wie der Eingriffsgrad der Spannelemente im vorhergehenden Spann-Quetschwalzenpaar.

8. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Eingriffsgrad der Spannelemente in einem nachfolgenden Spann-Quetschwalzenpaar größer ist als der Eingriffsgrad der Spannelemente im vorhergehenden Spann-Quetschwalzenpaar.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Spann- Quetschwalzenpaare drei oder mehr beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Spann- Quetschwalzenpaare sechs oder mehr beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Spannelemente eine runde Form besitzen, wenn sie senkrecht zur Oberfläche der Spannwalze betrachtet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Spannelemente eine längliche Form besitzen, wenn sie senkrecht zur Oberfläche der Spannwalze betrachtet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Spannelemente pro Längeneinheit in umfänglicher Richtung der Spannwalzen größer ist als die Anzahl der Spannelemente pro Längeneinheit in axialer Richtung der Spannwalzen.

14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Spannelemente pro Längeneinheit in umfänglicher Richtung der Spannwalzen kleiner ist als die Anzahl der Spannelemente pro Längeneinheit in axialer Richtung der Spannwalzen.

15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Spannelemente pro Längeneinheit in umfänglicher Richtung der Spannwalzen gleich der Anzahl der Spannelemente pro Längeneinheit in axialer Richtung der Spannwalzen ist.

16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zunahme des durchschnittlichen Leerraumprozentsatzes der Tissuebahn etwa 2 Prozentpunkte oder mehr pro 12,87 N/m (100 g/3 Inch) des geometrischen Durchschnittszugfestigkeitsverlustes beträgt.

17. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zunahme des durchschnittlichen Leerraumprozentsatzes der Tissuebahn etwa 3 Prozentpunkte oder mehr pro 12,87 N/m (100 g/3 Inch) des geometrischen Durchschnittszugfestigkeitsverlustes beträgt.

18. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der durchschnittliche Leerraumprozentsatz der sich ergebenden Tissuebahn etwa 65 oder mehr beträgt.

19. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der durchschnittliche Leerraumprozentsatz der sich ergebenden Tissuebahn zwischen etwa 63 und etwa 65 liegt.

20. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die geometrische Durchschnittszugfestigkeit der sich ergebenden Tissuebahn etwa 51,48 N/m (400 g/3 Inch) oder mehr beträgt.

21. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die geometrische Durchschnittszugfestigkeit der sich ergebenden Tissuebahn etwa 64,35 N/m (S00 g/3 Inch) oder mehr beträgt.

22. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die geometrische Durchschnittszugfestigkeit der sich ergebenden Tissue bahn zwischen etwa 51,48 N/m (400 g/3 Inch) und etwa 128,7 N/m (1000 g/3 Inch) liegt.

23. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der naßgepreßten, gekreppten Tissuebahn um eine einlagige, naßgepreßte, gekreppte Tissuebahn handelt, und wobei die sich ergebende Tissuebahn ein Flächengewicht von etwa 10 bis etwa 40 Gramm pro Quadratmeter, einen durchschnittlichen Leerraumprozentsatz von etwa 63 oder mehr und eine geometrische Durchschnittszugfestigkeit von etwa 51,48 N/m (400 g/3 Inch) oder mehr aufweist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die geometrische Durchschnittszugfestigkeit der sich ergebenden Tissuebahn zwischen etwa 51,48 N/m (400 g/3 Inch) und etwa 128,7 N/m (1000 g/3 Inch) liegt.