DE69523770T2

DE69523770T2 - Im nassen zustand federnde faserstoffbahn

Info

Publication number: DE69523770T2
Application number: DE69523770T
Authority: DE
Inventors: Alan Burazin; Fung-Jou Chen; Henry Hollenberg; Joseph Kamps
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2015-08-05
Also published as: FR2727696B1; ES2162938T3; ATE208446T1; GB2293611A; DE69523770D1; HUT77587A; AU693252B2; GB2303647A; AU6478998A; EP0782644B2; AU3404295A; BR9508850A; CN1158648A; RU2153036C2; CA2141181A1; JP4152434B2; WO1996009435A1; GB2293611B; GB9519328D0; KR100412186B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Bei der Herstellung von absorbierenden Papierprodukten, wie Gesichtshandtüchern, Badetüchern, Papierhandtüchern, Wischtüchern und ähnlichem, beeinflussen viele unterschiedliche Bogeneigenschaften die Leistung des gefertigten Produkts. Weichheit, Festigkeit, Absorptionsvermögen, Dichte und ähnliches sind oft Gegenstand von Verbesserungen. Eine Eigenschaft von Produkten, die Tissues betreffen, besteht darin, daß sie im wesentlichen zu einer dichten nassen Masse zusammenfallen, wenn sie benetzt und in der Hand geknittert werden. Anders ausgedrückt weisen derartige Tissueprodukte ein geringes Naßkompressionsmodul und eine geringe Naßelastizität auf. Diese Eigenschaften sind für derartige Produkte unerwünscht, wenn sie verwendet werden, um Flüssigkeiten aufzuwischen, weil sie nutzlos werden, sobald sie gesättigt sind.
Aus US-A-4,981,557 sind temporäre Naßresistenzharze mit einem Molekulargewicht von etwa 200.000 bekannt. Diese Harze können in einem Papierprodukt enthalten sein.
Aus US-A-4,129,518 sind ungekreppte absorbierende Strukturen bekannt, in denen die Fasern durch naßresistente Bindungen immobilisiert sind.
Jene Dokumente empfehlen nicht die Kombination eines Naßstärkenwirkstoffs mit einer Struktur, die naßelastische Fasern umfaßt.
Es gibt daher einen Bedarf an einem verbesserten Papierbogen, der als Tissue, Handtuch und Ähnliches verwendbar ist, der seine Unversehrtheit im wesentlichen behält, wenn er benetzt wird, und mehr wie ein Schwamm wirkt als frühere Tissueprodukte.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wurde jetzt entdeckt, daß durch richtige Kombination bestimmter papiererzeugender Naturfasern mit einem Naßresistenzharz in etwas, das allgemein als ein ungekrepptes Durchtrocknungsverfahren bezeichnet wird, absorbierende niedrigdichte Vliese erzeugt werden können, die eine bemerkenswerte Naßelastizität aufweisen. Diese Vliese enthalten naßelastische Naturfasern, die mit wasserfesten Bindungen zusammengebunden wurden, wodurch sich eine Struktur ergibt, die einem Zusammenfallen der Struktur, Stauchen oder einer Änderung der Ausmaße widersteht, wenn sie naß wird, wodurch so eine stabile Kapillarstruktur gezeigt wird, die für absorbierende Produkte vorteilhaft ist. Die absorbierenden niedrigdichten Strukturen weisen eine Dichte von etwa 0,3 g/cm³ oder weniger auf und sind ungekreppt. Diese absorbierenden naßelastischen Strukturen sind als Tissue, Papierhandtücher, Wischtücher und Ähnliches und ebenso als Bestandteil in anderen absorbierenden Produkten, wie Wegwerfwindeln, Inkontinenzbekleidungen, Trainingshosen, Damenbinden, Geflügelunterlagen und Ähnlichem geeignet. Die Strukturen derartiger anderer absorbierender Produkte sind im Fach gut bekannt. Bei derartigen Anwendungen oder bei anderen Anwendungen, in denen Fluide enthalten sind, gesammelt werden oder befördert werden, können die naßelastischen Strukturen dieser Erfindung als fluidauffangende Vliese, fluidverteilende Vliese, absorbierende Kerne oder Verbundstoffe und Ähnliches wirken.
Hochergiebige Zellstoffasern enthalten einen hohen Anteil an Lignin, von dem angenommen wird, daß es den Fasern Naßelastizität verleiht. Das Naßresistenzharz bindet (immobilisiert) die naßelastischen Fasern zu einer Bogenstruktur, die sich dem Umriß des Durchtrocknungsstoffes anpaßt. Wenn der Bogen getrocknet wird, werden die Bindungen, die durch den Naßstärkenwirkstoff gebildet werden, zur Bildung von naßresistenten Bindungen gehärtet, die zusammen einen Bogen schaffen, der stark elastisch ist, wenn er naß ist. Diese Eigenschaft wird im Bogen zurückgehalten, weil es im Fall eines ungekreppten Durchtrocknungsverfahrens keinen Kreppschritt oder anderen nachfolgenden Schritt gibt, um die erzeugten Bindungen zu zerstören.
In einem weiteren Aspekt beruht die Erfindung auf einer naßelastischen, niedrigdichten, absorbierenden Struktur, die naßelastische Naturfasern umfaßt, welche mit naßresistenten Bindungen immobilisiert wurden, wobei die absorbierende Struktur eine Dichte von etwa 0,3 Gramm pro Kubikzentimeter oder weniger aufweist. Naßelastische Naturfasern umfassen hochergiebige Zellstoffasern (werden weiter unten erörtert), Flachs, Wolfsmilch, Manilafasern, Hanf, Baumwolle oder andere dieser Art, die auf natürliche Weise naßelastisch sind, oder Holzzellstoffasern, die chemisch oder mechanisch modifiziert, wie z. B. vernetzt oder gekräuselt, wurden, welche die Fähigkeit aufweisen, sich nach der Verformung im nassen Zustand im Gegensatz zu nicht elastischen Fasern zu regenerieren, welche verformt bleiben und sich nach der Verformung im nassen Zustand nicht regenerieren. Naßresistente Bindungen sind Bindungsstellen von Faser zu Faser, die gegen Zerstörung im nassen Zustand beständig sind, wobei sich ein Naß-Trocken-Zugfestigkeitsverhältnis von 0,1 oder mehr ergibt.
Wie in diesem Dokument verwendet, sind hochergiebige Zellstoffasern jene papiererzeugenden Fasern, die durch Aufschlußverfahren hergestellt werden, wobei eine Ausbeute von etwa 65 Prozent oder mehr, genauer etwa 75 Prozent oder mehr, und insbesondere etwa 75 bis etwa 95 Prozent erzielt wird. Derartige Aufschlußverfahren umfassen gebleichten chemothermomechanischen Zellstoff (BCTMP), chemothermomechanischen Zellstoff (CTMP), Druck/Druck thermomechanischen Zellstoff (PTMP), thermomechanischen Zellstoff (TMP), thermomechanischen chemischen Zellstoff (TMCP), hochergiebige Sulfitzellstoffe und hochergiebige Kraftzellstoffe, bei denen allen ein hoher Ligningehalt in den entstehenden Fasern verbleibt. Die bevorzugten hochergiebigen Zellstoffasern sind dadurch gekennzeichnet, daß sie unter anderem aus vergleichsweise ganzen, relativ unbeschädigten Tracheiden, hohem Mahlgrad (über 250 CSF) und geringem Gehalt an Feinteilen bestehen (weniger als 25 Prozent nach der Rüttelprüfung nach Britt).
Die Menge an hochergiebigen Zellstoffasern im Bogen kann zumindest etwa 10 Trockengewichtsprozent oder mehr, genauer etwa 30 Trockengewichtsprozent oder mehr und insbesondere etwa 50 Trockengewichtsprozent oder mehr und bis zu 100 Prozent betragen. Für Schichtbögen können diese selben Mengen für eine oder mehrere der einzelnen Schichten angewendet werden. Weil hochergiebige Zellstoffasern im allgemeinen weniger weich als andere papiererzeugende Fasern sind, ist es vorteilhaft, sie in die Mitte des Endprodukts einzubauen, wie zum Beispiel deren Anordnung in der mittleren Schicht eines dreischichtigen Bogens oder im Falle eines zweilagigen Produkts, deren Anordnung in den nach innen gerichteten Schichten der beiden Lagen.
Die Produkte dieser Erfindung weisen geringe Dichten (hohe Volumina) auf. Im allgemeinen kann die Dichte der Produkte dieser Erfindung etwa 0,3 Gramm pro Kubikzentimeter oder weniger, genauer etwa 0,15 Gramm oder weniger, insbesondere etwa 0,1 Gramm pro Kubikzentimeter oder weniger betragen. Es wird für wichtig gehalten, daß die absorbierende Struktur getrocknet wird, sobald sie gebildet wird, ohne die Zahl der naßelastischen Bindungen zwischen den Fasern wesentlich zu verringern. Das Durchtrocknen, das ein übliches Verfahren zum Trocknen von Tissues und Tüchern ist, stellt ein bevorzugtes Verfahren zur Erhaltung der Struktur dar. Absorbierende Strukturen, die durch Naßverlegen und anschließendes Durchtrocknen erzeugt werden, weisen typischerweise eine Dichte von etwa 0,1 Gramm pro Kubikzentimeter auf, während luftverlegte Strukturen, die normalerweise für Windelflaum verwendet werden, typischerweise Dichten von etwa 0,05 Gramm pro Kubikzentimeter aufweisen. Alle derartigen Strukturen liegen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung.
Ein wesentlicher Teil der Erfindung ist das Material, das verwendet wird, um die Bindungen zwischen den Fasern im nassen Zustand zu immobilisieren. Typischerweise umfassen die Mittel, durch welche die Fasern in Papier- und Tissueprodukten zusammengehalten werden, Wasserstoff- und manchmal Kombinationen von Wasserstoffbindungen und kovalenten und/oder ionischen Bindungen. In der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, ein Material zu schaffen, das die Bindung der Fasern auf derartige Weise ermöglicht, daß die Faserzu-Faser-Bindungspunkte immobilisiert werden, und die Fasern gegen Zerstörung im nassen Zustand beständig werden. In diesem Fall bedeutet der nasse Zustand üblicherweise, daß das Produkt mit Wasser oder anderen wäßrigen Lösungen in Verbindung kommt; es könnte aber auch bedeuten, daß es mit Körperflüssigkeiten, wie Urin, Blut, Schleim, Menses, Lymph- und anderen Körperausscheidungen, in Verbindung kommt.
Es gibt eine Anzahl an Materialien, die üblicherweise in der Papierindustrie verwendet werden, um Papier und Pappe Naßresistenz zu verleihen, welche in dieser Erfindung anwendbar sind. Diese Materialien sind im Fach als Naßstärkenwirkstoffe bekannt und sind im Handel von einer breiten Vielzahl an Quellen erhältlich. Jedes Material, das, wenn es zu Papier oder Tissue zugegeben wird, dazu führt, daß ein Tissue oder Papier mit einem Naß-Trocken- Zugfestigkeitsverhältnis von mehr als 0,1 geschaffen wird, wird für die Zwecke dieser Erfindung als Naßstärkenwirkstoff bezeichnet. Typischerweise werden diese Materialien entweder als Permanentnaßstärkenwirkstoffe oder als "temporäre" Naßstärkenwirkstoffe bezeichnet. Für die Zwecke der Unterscheidung von permanenter und temporärer Naßresistenz werden jene als permanente Harze bezeichnet, die, wenn sie in Papier oder Tissueprodukte eingebaut werden, ein Produkt schaffen, das mehr als 50% seiner ursprünglichen Naßresistenz behält, nachdem es Wasser für eine Dauer von mindestens fünf Minuten ausgesetzt wurde. Temporäre Naßstärkenwirkstoffe sind jene, die weniger als 50% ihrer ursprünglichen Naßresistenz zeigen, nachdem sie Wasser für die Dauer von fünf Minuten ausgesetzt wurden. Beide Materialklassen finden in der vorliegenden Erfindung Anwendung. Die Menge an Naßstärkenwirkstoffen, die zu den Zellstoffasern zugegeben wird, kann zumindest etwa 0,1 Trockengewichtsprozent, genauer etwa 0,2 Trockengewichtsprozent oder mehr und insbesondere etwa 0,1 bis etwa 3 Trockengewichtsprozent betragen, beruhend auf dem Trockengewicht der Fasern.
Permanentnaßstärkenwirkstoffe werden der Struktur eine mehr oder weniger lang dauernde Naßelastizität verleihen. Diese Strukturart findet meistens in Produkten Anwendung, die Langzeitnaßelastizität erfordern, wie in Papierhandtüchern und in vielen absorbierenden Verbrauchsprodukten. Im Gegensatz dazu würden die temporären Naßstärkenwirkstoffe Strukturen schaffen, die eine geringe Dichte und eine hohe Elastizität aufweisen, würden aber keine Struktur liefern, die eine Langzeitbeständigkeit aufweist, wenn sie Wasser oder Körperfluiden ausgesetzt wird. Während die Struktur anfangs eine gute Unversehrtheit aufweisen würde, würde die Struktur nach einer Zeitspanne anfangen, ihre Naßelastizität zu verlieren. Diese Eigenschaft kann zu einem gewissen Vorteil verwendet werden, um Materialien zu schaffen, die besonders absorbierend sind, wenn sie anfangs naß sind, die aber nach einer Zeitspanne ihre Unversehrtheit verlieren. Diese Eigenschaft könnte bei der Schaffung von "ausspülbaren" Produkten verwendet werden. Der Mechanismus, durch den die Naßresistenz erzeugt wird, weist geringen Einfluß auf die Produkte dieser Erfindung auf, solange die wesentliche Eigenschaft der Erzeugung wasserfester Bindung an den Faser/Faser-Bindungspunkten erzielt wird.
Bei den Permanentnaßstärkenwirkstoffen, die in der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind, handelt es sich typischerweise um wasserlösliche, kationische oligomere oder polymere Harze, die in der Lage sind, sich entweder mit sich selbst (Homovernetzung) oder mit der Zellulose oder einem anderen Bestandteil der Holzfaser zu vernetzen. Bei den am weitesten verbreiteten Materialien für diesen Zweck handelt es sich um die Klasse der Polymere, die als Harze des Polyamid-Polyamin-Epichlorhydrintyps (PAE) bekannt sind. Diese Materialien wurden in Patenten beschrieben, die von Keim (US-A-3,700,623 und 3,772,076) veröffentlicht wurden, und werden von Hercules, Inc., Wilmington, Delaware, als Kymene 557H verkauft. Verwandte Materialien werden von Henkel Chemical Co., Charlotte, North Carolina, und Georgia-Pacific Resins, Inc., Atlanta, Georgia, verkauft.
Polyamid-Epichlorhydrinharze sind ebenso als Bindeharze in dieser Erfindung verwendbar. Materialien, die von Monsanto entwickelt wurden und unter dem Label Santo Res verkauft werden, sind basenaktivierte Polyamid-Epichlorhydrinharze, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Diese Materialien werden in Patenten beschrieben, die von Petrovich (US-A-3,885,158; US-A-3,899,388; US-A-4,129,528 und US-A-4,147,586) und von Eenam (US-A-4,222,921) herausgegeben wurden. Obwohl sie in Verbraucherprodukten nicht genauso üblich verwendet werden, sind Polyethyleniminharze ebenso für die Immobilisierung der Bindungspunkte in den Produkten dieser Erfindung geeignet. Eine weitere Klasse an Permanentnaßstärkenwirkstoffen wird durch die Aminoplastharze veranschaulicht, die durch Reaktion von Formaldehyd mit Melamin oder Harnstoff erhalten werden.
Die temporären Naßresistenzharze, die in Verbindung mit dieser Erfindung verwendet werden können, umfassen jene Harze, die von American Cyanamid entwickelt wurden und unter dem Namen Parez 631 NC verkauft werden (jetzt von Cytec Industries, West Paterson, New Jersey, erhältlich), sind aber nicht auf diese beschränkt. Diese und ähnliche Harze werden in US-A-3,556,932 an Coscia et al. und 3,556,933 an Williams et al. beschrieben. Andere temporäre Naßstärkenwirkstoffe, die in dieser Erfindung Anwendung finden könnten, umfassen modifizierte Stärken wie jene, die von National Starch erhältlich sind und als Co-Bond 1000 verkauft werden. Es wird angenommen, daß diese und verwandte Stärken in US-A-4,675,394 an Solarek et al. enthalten sind. Derivatisierte Dialdehydstärken wie jene, die in der Japanischen Kokai Tokkyo Koho JP-A-03,185,197 beschrieben werden, sollten ebenso als verwendbare Materialien zur Schaffung temporärer Naßresistenz Anwendung finden. Es wird ebenso erwartet, daß andere temporäre Naßresistenzmaterialien wie jene, die in US-A-4,981,557; US-A- 5,008,344 und US-A-5,085,736 an Bjorkquist beschrieben werden, in dieser Erfindung verwendbar sind. Hinsichtlich der Klassen und Arten an aufgezählten Naßresistenzharzen versteht es sich von selbst, daß diese Aufzählung nur Beispiele liefert und daß dies weder andere Arten an Naßresistenzharzen ausschließen soll, noch daß der Umfang dieser Erfindung dadurch eingeschränkt werden soll.
Obwohl Naßstärkenwirkstoffe, wie sie oben beschrieben wurden, besonderen Vorteil bei der Verwendung in Verbindung mit dieser Erfindung finden, können ebenso andere Arten an Bindemitteln zur Schaffung der nötigen Naßelastizität verwendet werden. Sie können am nassen Ende aufgetragen werden oder durch Sprühen oder Bedrucken usw. nach der Bildung der Bahn oder nach deren Trocknung aufgetragen werden.
Es wurde beobachtet, daß die Produkte dieser Erfindung eine wesentlich größere Naßelastizität als andere ähnliche Produkte aufweisen. Wenn die Produkte dieser Erfindung zum Beispiel mit Wasser gesättigt werden und in der Hand zu einem Ball etwa der Größe eines Golfballs zerknittert werden und danach ausgelassen werden, öffnen sie sich schnell und entknittern sich zum größten Teil. Im Gegensatz dazu bleiben derzeit im Handel erhältliche Produkte, wie zum Beispiel Badetissues oder Papierhandtücher, im wesentlichen zu einem nassen Ball zusammengerollt. Um diese Eigenschaften objektiv zu messen, werden mehrere Parameter verwendet. Dabei handelt es sich um das Verhältnis zwischen Naßzugsfestigkeit und Trockenzugsfestigkeit (Naß-Trocken- Zugfestigkeitsverhältnis), sowie um die Naßknitterregenerierungsprüfung und um die Naßkompressionselastizität, welche alle weiter unten beschrieben werden. Diese Parameter können zur Bestimmung der absorbierenden Strukturen dieser Erfindung abwechselnd oder in Kombination verwendet werden.
Das Naß-Trocken-Zugfestigkeitsverhältnis ist einfach das Verhältnis der Naßzugsfestigkeit geteilt durch die Trockenzugfestigkeit. Es kann unter Verwendung der Zugfestigkeiten in Maschinenrichtung (MD), der Zugfestigkeiten quer zur Maschinenrichtung (CD) oder der Zugfestigkeiten der geometrischen Mittelwerte (GMT) ausgedrückt werden. Absorbierende Strukturen dieser Erfindung weisen ein Naß-Trocken-Zugfestigkeitsverhältnis der geometrischen Mittelwerte von 0,1 oder mehr, genauer von 0,2 oder mehr, und noch genauer von etwa 0,35 oder mehr und insbesondere von etwa 0,5 oder mehr auf.
Bei der Naßknitterregenerierungsprüfung handelt es sich um eine geringfügige Abänderung des AATCC Prüfverfahrens 66- 1990, das vom Technischen Handbuch der American Association of Textile Chemists and Colorists (1992), Seite 99, übernommen wurde. Die Abänderung besteht darin, daß zuerst die Proben benetzt werden, bevor das Verfahren durchgeführt wird. Dies wird durchgeführt, indem die Proben vor der Prüfung für fünf Minuten in Wasser getränkt werden, das 0,01 Prozent TRITON X-100 enthält. Die Probenbereitung wird bei 22,8ºC (73ºF) und 50 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Die Probe wird mit Pinzetten vorsichtig aus dem Wasser entfernt, durch Pressen zwischen zwei Löschpapierblättern mit 325 Gramm Gewicht entwässert und in den Probenhalter gelegt, um wie beim Prüfverfahren der Trockenknitterregenerierung geprüft zu werden. Die Prüfung mißt den größten Regenerierungswinkel der geprüften Probe (in beliebiger Richtung, einschließlich der Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung), wobei ein Winkel von 180º eine vollständige Regenerierung darstellt. Der Prozentwert der Naßknitterregenerierung ist der gemessene Winkel geteilt durch 180º, multipliziert mit 100. Absorbierende Strukturen dieser Erfindung können eine Naßknitterregenerierung von etwa 60 Prozent oder mehr, genauer von etwa 70 Prozent oder mehr und insbesondere von etwa 80 Prozent oder mehr aufweisen.
Die Naßkompressionselastizität der neuen Materialien kann durch Verwendung eines Verfahrens für die Materialeigenschaft gezeigt werden, das sowohl Naß- als auch Trockeneigenschaften umfaßt. Eine programmierbare Festigkeitsmeßvorrichtung wird im Kompressionsmodus verwendet, um an einer anfangs trockenen konditionierten Probe eine bestimmte Serie von Kompressionszyklen auszuführen, wonach die Probe auf bestimmte Weise vorsichtig angefeuchtet wird und danach dieselbe Abfolge an Kompressionszyklen daran ausgeführt wird. Während der Vergleich an Naß- und Trockeneigenschaften von allgemeinem Interesse ist, betrifft die wichtigste Information aus dieser Prüfung die Naßeigenschaften. Die Anfangsprüfung der trockenen Probe kann als Konditionierungsschritt betrachtet werden.
Jedes Probenstück besteht aus einem Stapel von zwei oder mehr konditionierten (24 Stunden bei 50% rel. Luftfeuchtigkeit, 22,8ºC (73ºF)) trockenen Probenbögen, die zu 6,35 cm (2,5") großen Quadraten zugeschnitten werden, wobei eine Stapelmasse von vorzugsweise 0,2 bis 0,6 g geschaffen wird. Die Prüfabfolge beginnt mit der Kompression der trockenen Probe auf 0,17 kPa (0,025 psi), um eine Anfangsdicke (Zyklus A) zu erhalten, gefolgt von zwei Wiederholungen mit einer Belastung von bis zu 13,79 kPa (2 psi), gefolgt von einer Entlastung (Zyklen B und C). Schließlich wird die Probe wieder auf 0,17 kPa (0,025 psi) komprimiert, um eine Enddicke (Zyklus D) zu erhalten. (Einzelheiten des Vorgangs einschließlich der Kompressionsgeschwindigkeiten werden weiter unten angegeben.) Anschließend an die Behandlung der trockenen Probe wird unter Verwendung eines feinen Nebels an deionisiertem Wasser gleichmäßig Feuchtigkeit auf die Probe aufgetragen, um das Feuchtigkeitsverhältnis (g Wasser/g trockene Faser) auf annähernd 1 : 1 zu bringen. Dies wird durch Auftragen von 95 - 110 W zusätzlicher Feuchtigkeit beruhend auf der konditionierten Probenmasse durchgeführt. Dies bringt typische Zellulosematerialien in einen Feuchtigkeitsbereich, in dem mechanische Eigenschaften relativ unempfindlich gegenüber dem Feuchtigkeitsgehalt sind (z. B. ist die Empfindlichkeit viel geringer, als sie für Feuchtigkeitsverhältnisse von weniger als 70% ist). Die befeuchtete Probe wird dann in die Prüfvorrichtung gelegt, und die Kompressionszyklen werden wiederholt.
Es werden drei Maße der Naßelastizität betrachtet, die gegenüber der Zahl der Probenschichten, welche im Stapel verwendet werden, relativ unempfindlich sind. Das erste Maß ist das Volumen der nassen Probe bei 13,79 kPa (2 psi). Dies wird als "Preßdichte" bezeichnet. Das zweite Maß wird als "Rückfederverhältnis" bezeichnet, wobei es sich um das Verhältnis zwischen der Dicke der feuchten Probe bei 0,17 kPa (0,025 psi) am Ende der Kompressionsprüfung (Zyklus D) und der Dicke der feuchten Probe bei 0,17 kPa (0,025 psi) handelt, die am Beginn der Prüfung (Zyklus A) gemessen wurde. Das dritte Maß ist das "Ladeenergieverhältnis", bei dem es sich um das Verhältnis zwischen der Ladeenergie in der zweiten Kompression 13,79 kPa (2 psi) (Zyklus C) und jener der ersten Kompression auf 13,79 kPa (2 psi) (Zyklus B) während der oben beschriebenen Abfolge für eine benetzte Probe handelt. Wenn die Beladung als eine Funktion der Dicke gezeichnet wird, ist die Ladeenergie die Fläche unter der Kurve, wenn die Probe von einem unbeladenen Zustand in den Höchstbeladungszustand jenes Zyklusses übergeht. Für ein rein elastisches Material wären das Rückfeder- und das Ladeenergieverhältnis eine Einheit. Wir haben entdeckt, daß die drei hier beschriebenen Maße relativ unabhängig von der Zahl der Schichten im Stapel sind und als nützliche Maße für die Naßelastizität dienen. Ebenso wird hier das Kompressionsverhältnis bezeichnet, das als das Verhältnis der Dicke der befeuchteten Probe bei Spitzenbeladung auf 13,79 kPa (2 psi) im ersten Kompressionszyklus zur befeuchteten Anfangsdicke bei 0,17 kPa (0,025 psi) bestimmt wird.
Absorbierende Strukturen dieser Erfindung können eine oder mehrere der zuvor genannten Eigenschaften zeigen. Insbesondere können die absorbierenden Strukturen dieser Erfindung ein Kompressionsverhältnis von etwa 0,7 oder weniger aufweisen, genauer etwa 0,6 oder weniger und insbesondere etwa 0,5 oder weniger. Sie können ebenso ein Rückfederverhältnis von etwa 0,8 oder mehr, genauer etwa 0,85 oder mehr und insbesondere etwa 0,9 oder mehr aufweisen. Das Ladeenergieverhältnis kann etwa 0,7 oder mehr, genauer etwa 0,8 oder mehr betragen.
Bei der Durchführung der Messungen der Naßkompressionsregenerierung sollten die Proben für zumindest 24 Stunden unter TAPPI Bedingungen (50% Relative Luftfeuchtigkeit, 22,8ºC (73ºF)) konditioniert werden. Die Proben werden zu 6,35 cm · 6,35 cm (2,5" · 2,5")großen Quadraten gestanzt. Das Gewicht der konditionierten Proben sollte für sinnvolle Vergleiche wenn möglich etwa 0,4 g betragen und innerhalb des Bereichs von 0,25 bis 0,6 g liegen. Die Zielmasse von 0,4 g wird durch Verwendung eines Stapels von 2 oder mehr Bögen erzielt, wenn das Basisgewicht des Bogens geringer als 65 g/m² ist. Zum Beispiel wird für nominelle Bögen von 30 g/m² ein Stapel von 3 Bögen im allgemeinen eine Gesamtmasse von ungefähr 0,4 g aufweisen.
Die Kompressionsmessungen werden unter Verwendung einer Universalprüfmaschine Instron 4502 mit einer Schnittstelle zu einem 826 PC Computer durchgeführt, auf dem eine Software der Instron-Serie XII (1989 herausgegeben) und der Firmware-Version 2 läuft. Eine Ladezelle mit 100 kN wird für die Probenkompression mit kreisförmigen Platten mit 5,715 cm (2,25") Durchmesser verwendet. Die untere Platte weist ein Kugellagerbauteil auf, um eine exakte Ausrichtung der Platten zu ermöglichen. Die untere Platte wird eingerastet, während sie durch die obere Platte mit einer Last von 133,4-444,8 N (30-100 Pfund Fuß) belastet wird, um parallele Oberflächen zu gewährleisten. Die obere Platte muß ebenso mit der Standardringmutter eingerastet werden, um ein Spiel der oberen Platte auszuschließen, während die Last angelegt wird.
Während nach der Anlaufphase zumindest eine Stunde Aufwärmen folgt, wird die Schalttafel des Meßgeräts verwendet, um den Dehnungsmesser auf den Abstand 0 zu setzen, während die Platten einander berühren (bei einer Beladung von 4,536 kg - 13,608 kg (10-30 Pfund). Wenn die obere Platte frei hängt, wird die kalibrierte Ladezelle ausbalanciert, um eine Ablesung von Null zu erhalten. Der Dehnungsmesser und die Ladezelle sollten regelmäßig überprüft werden, um ein Driften der Grundlinie (Verschiebung der Nullpunkte) zu verhindern. Die Messungen müssen in einer geregelten Feuchtigkeits- und Temperaturumgebung entsprechend den Beschreibungen von TAPPI (50% ± 2% Relative Luftfeuchtigkeit und 22,8ºC (73ºF)) durchgeführt werden. Die obere Platte wird dann auf eine Höhe von 0,508 cm (0,2 Zoll) gehoben, und die Regelung des Instron wird dem Computer übertragen.
Unter Verwendung einer Software der Instron-Serie XII für zyklische Prüfungen wird eine Abfolge des Meßgeräts mit 7 Markierungen (einzelne Ereignisse) eingerichtet, die aus 3 zyklischen Blöcken (Befehlsgruppen) in der folgenden Reihenfolge besteht:
Markierung 1: Block 1
Markierung 2: Block 2
Markierung 3: Block 3
Markierung 4: Block 2
Markierung 5: Block 3
Markierung 6: Block 1
Markierung 7: Block 3
Block 1 weist das Querhaupt an, sich mit 3,81 cm/Min. (1,5 Zoll/Min.) abzusenken, bis eine Last von 0,045 kg (0,1 Pfund) angelegt wird (die Einstellung des Instron beträgt 0,1 Pfund, da die Kompression als negative Kraft definiert wird). Die Regelung erfolgt durch Verschiebung. Wenn die Ziellast erreicht ist, wird die angewendete Last auf Null verringert.
Block 2 bestimmt, daß das Querhaupt eine Last in einem Bereich von 0,023 kg (0,05 Pfund) bis zu einer Spitze von 3,629 kg (8 Pfund), dann zurück zu 0,023 kg (0,05 Pfund) mit einer Geschwindigkeit von 1,016 cm (0,4 Zoll/Min.) anlegt. Unter der Verwendung der Software von Instron ist der Regelungsmodus die Verschiebung, der Grenztyp ist die Last. Die erste Stufe beträgt -0,023 kg (-0,05 Pfund), die zweite Stufe beträgt -3,629 kg (-8 Pfund), die Verweilzeit beträgt 0 s und die Zahl der Übergänge beträgt 2 (Kompression, dann Nachlassen); "kein Betrieb" wird für das Ende des Blocks angegeben.
Block 3 verwendet Verdrängungsregelung und Grenztyp, um das Querhaupt einfach mit einer Geschwindigkeit von 10,16 cm/Min. (4 Zoll/Min.) mit 0 Druckhaltezeit auf 0,508 cm (0,2 Zoll) zu heben. Andere Einstellungen für die Software von Instron sind 0 in der ersten Stufe, 0,2 in der zweiten Stufe, 1 Übergang und "kein Betrieb" am Ende des Blocks.
Wenn sie in der oben angegebenen Reihenfolge ausgeführt wird (Markierungen 1-7), komprimiert die Instron-Abfolge die Probe auf 0,17 kPa (0,025 psi (0,1 Pfund/Fuß)), läßt nach, komprimiert dann auf 13,79 kPa (2 psi (8 Pfund)), gefolgt von Kompressionsverminderung und einem Heben des Querhaupts auf 0,508 cm (0,2 Zoll), komprimiert dann die Probe wieder auf 13,79 kPa (2 psi), läßt nach, hebt das Querhaupt auf 0,508 cm (0,2 Zoll), komprimiert wieder auf 0,17 kPa (0,025 psi) 0,44 N (0,1 Pfund/Fuß) und hebt dann das Querhaupt. Die Datenerfassung sollte in Abständen durchgeführt werden, die für Block 2 nicht größer als jeweils 0,051 cm (0,02") oder 0,181 kg (0,4 Pfund) (was auch immer zuerst kommt) sind, und die für Block 1 nicht größer als 0,045 kg (0,01 Pfund) sind. Vorzugsweise wird die Datenerfassung in Block 1 alle 0,0018 kg (0,004 Pfund) durchgeführt und in Block 2 alle 0,0227 kg (0,05 Pfund) oder 0,013 cm (0,005 Zoll) (was immer zuerst kommt).
Die Ergebnisausgabe der Software Serie XII wird eingestellt, um die Ausdehnung (Dicke) bei Spitzenlasten für die Markierungen 1, 2, 4 und 6 (bei jeweils 0,025 und 2,0 psi Spitzenlast), die Lastenergie für die Markierungen 2 und 4 (die zwei Kompressionen auf 13, 79 kPa (2,0 psi), die zuvor jeweils als Zyklus B und C bezeichnet wurden), das Verhältnis der zwei Lastenergien (zweiter Zykluserster Zyklus) und das Verhältnis der Enddicke zur Anfangsdicke (Verhältnis zwischen der Dicke bei der letzten und der ersten Kompression auf 0,17 kPa (0,025 psi)) zu liefern. Die Ergebnisse des Vergleichs zwischen Last und Dicke werden während der Ausführung der Blöcke 1 und 2 am Bildschirm angezeigt.
Bei der Durchführung einer Messung wird die trockene konditionierte Probe auf der unteren Platte zentriert und die Prüfung wird eingeleitet. Nach der Vollendung der Abfolge wird die Probe sofort entfernt und Feuchtigkeit (deionisiertes Wasser bei 22,2ºC - 22,8ºC (72-73ºF)) wird aufgetragen. Die Feuchtigkeit wird mit einem feinen Nebel gleichmäßig aufgetragen, um eine feuchte Probemasse von annähernd dem 2,0-fachen der Anfangsmasse der Probe zu erreichen (95-110% zusätzliche Feuchtigkeit, vorzugsweise 100% zusätzliche Feuchtigkeit beruhend auf der Masse der konditionierten Probe werden aufgetragen; dieser Grad an Feuchtigkeit sollte ein absolutes Feuchtigkeitsverhältnis zwischen 1, 1 und 1,3 g Wasser/g ofentrockener Faser ergeben - wobei ofentrocken das Trocknen für zumindest 30 Minuten in einem Ofen bei 105ºC bezeichnet). Der Nebel sollte bei aufgetrennten Bögen gleichmäßig (für Stapel von mehr als einem Bogen) aufgetragen werden, wobei Sprühen sowohl auf die Vorderseite als auch auf die Rückseite jedes Bogens angewendet wird, um einen gleichmäßigen Feuchtigkeitsauftrag sicherzustellen. Dies kann durch Verwendung einer herkömmlichen Plastiksprühflasche erreicht werden, wobei ein Behälter oder eine andere Barriere den Großteil des Sprühnebels blockiert, wodurch nur die oberen 10-20% der Sprühhülle - ein feiner Nebel - auf die Probe auftreffen können. Die Sprühquelle sollte während des Sprühauftrags zumindest 10" von der Probe entfernt sein. Im allgemeinen muß Sorgfalt angewendet werden, um sicherzustellen, daß die Probe durch einen feinen Sprühnebel gleichmäßig befeuchtet wird. Die Probe muß während des Verfahrens des Feuchtigkeitsauftrags mehrere Male gewogen werden, um den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt zu erreichen. Nicht mehr als drei Minuten sollten zwischen der Vollendung der Kompressionsprüfung auf der trockenen Probe und der Vollendung des Feuchtigkeitsauftrags verstreichen. Vom Ende des Sprühauftrags zum Beginn der anschließenden Kompressionsprüfung werden 45-60 Sekunden zugelassen, um Zeit für die Dochtwirkung im Inneren und das Aufsaugen des Sprühnebels zu schaffen. Zwischen drei und vier Minuten werden zwischen der Vollendung der trockenen Kompressionsabfolge und dem Beginn der nassen Kompressionsabfolge verstreichen.
Sobald der gewünschte Massenbereich erreicht wurde, der durch eine Digitalwaage angezeigt wird, wird die Probe auf der unteren Instron-Platte zentriert und die Prüfabfolge wird eingeleitet. Nach der Messung wird die Probe zum Trocknen in einen Ofen mit 105ºC gelegt, und das Ofentrockengewicht wird später aufgezeichnet (die Probe sollte 30-60 Minuten trocknen können, wobei anschließend das Trockengewicht gemessen wird).
Es ist zu beachten, daß es zu einer Kriechdehnungserholung zwischen den zwei Kompressionszyklen auf 13,79 kPa (2 psi) kommen kann, so daß die Zeit zwischen den Zyklen wichtig sein kann. Für die Einstellungen der Meßinstrumente, die in diesen Instron-Prüfungen verwendet werden, steht eine Dauer von 30 Sekunden (± 4 s) zwischen dem Beginn der Kompression während der zwei Zyklen auf 13,79 kPa (2 psi) zur Verfügung. Der Beginn der Kompression wird als jener Punkt bestimmt, an dem die Ablesung der Lastzelle 0,0136 kg (0,03 Pfund) überschreitet. In gleicher Weise besteht ein Abstand von 5-8 Sekunden zwischen dem Beginn der Kompression bei der ersten Dickenmessung (Anstieg auf 0,17 kPa (0,025 psi)) und dem Beginn des anschließenden Kompressionszyklusses auf 13,79 kPa (2 psi). Der Abstand zwischen dem Beginn des zweiten Kompressionszyklusses auf 13,79 kPa (2 psi) und dem Beginn der Kompression für die letzte Dickenmessung beträgt annähernd 20 Sekunden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens, das ungekrepptes durchgetrocknetes Papier erzeugt, das zur Herstellung naßelastischer absorbierender Strukturen dieser Erfindung verwendbar ist.

Genaue Beschreibung der Zeichnung

Bezugnehmend auf Fig. 1 wird ein Verfahren zur Herstellung durchgetrockneter Papierbögen gezeigt. (Der Einfachheit halber werden mehrere Spannwalzen gezeigt, aber nicht beziffert, die schematisch verwendet werden, um die Läufe von mehreren Bahnen zu bestimmen. Es ist anzuerkennen, daß Abwandlungen des Geräts und des Verfahrens erfolgen können, die in Fig. 1 veranschaulicht werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen). Gezeigt wird ein Doppelsiebblattbildner mit einem geschichteten papiererzeugenden Stoffauflaufkasten 10, der einen Strom 11 einer wäßrigen Suspension von papiererzeugenden Fasern einspritzt oder auf den Formgebungsstoff 13 abscheidet, der zum Stützen und Tragen der neu gebildeten nassen Bahn stromabwärts im Verfahren dient, während die Bahn auf eine Konsistenz von etwa 10 Trockengewichtsprozent teilweise entwässert wird. Zusätzliches Entwässern der nassen Bahn, wie zum Beispiel durch Vakuumabsaugung, kann durchgeführt werden, während die nasse Bahn durch den Formgebungsstoff gestützt wird.
Die nasse Bahn wird dann vom Formgebungsstoff auf einen Übertragungsstoff 17 überführt, der sich mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Formgebungsstoff bewegt, um der Bahn eine erhöhte Dehnung zu verleihen. Die Übertragung wird vorzugsweise mit Hilfe eines Vakuumschuhs 18 und eines konstanten Spalts oder eines Abstands zwischen dem Formgebungsstoff und dem Übertragungsstoff oder einer Kiss- Übertragung durchgeführt, um eine Kompression der nassen Bahn zu vermeiden.
Die Bahn wird dann mit Hilfe einer Vakuumübertragungswalze 20 oder eines Vakuumübertragungsschuhs vom Übertragungsstoff zum Durchtrocknungsstoff 19 überführt, wahlweise wieder unter Verwendung einer Übertragung mit konstantem Spalt, wie zuvor beschrieben wurde. Der Durchtrocknungsstoff kann sich mit etwa derselben Geschwindigkeit oder mit einer anderen Geschwindigkeit relativ zum Übertragungsstoff bewegen. Wenn es gewünscht wird, kann der Durchtrocknungsstoff mit geringerer Geschwindigkeit laufen, um die Dehnung weiter zu verbessern. Die Übertragung wird vorzugsweise mit Hilfe von Vakuum durchgeführt, um ein Verformen in Anpassung an den Durchtrocknungsstoff sicherzustellen, wodurch sich ein gewünschtes spezifisches Volumen und Aussehen ergibt.
Der Grad an Vakuum, der für die Übertragung der Bahn verwendet wird, kann etwa (3 bis etwa 15 Zoll Quecksilbersäule) 75 bis etwa 380 Millimeter Quecksilbersäule, vorzugsweise etwa (5 Zoll) 125 Millimeter Quecksilbersäule betragen. Der Vakuumschuh (Unterdruck) kann durch die Verwendung von Überdruck von der gegenüberliegenden Seite der Bahn ergänzt oder ersetzt werden, um die Bahn auf den nächsten Stoff zu blasen, zusätzlich oder als Ersatz dafür, daß es mit Vakuum auf den nächsten Stoff gesaugt wird. Es können ebenso eine oder mehrere Vakuumwalzen verwendet werden, um den (die) Vakummschuh(e) zu ersetzen.
Während die Bahn vom Durchtrocknungsstoff gestützt wird, wird sie schließlich durch den Durchtrockner 21 auf eine Konsistenz von etwa 94 Prozent oder mehr getrocknet und danach auf einen Trägerstoff 22 überführt. Der getrocknete Grundbogen 23 wird unter Verwendung eines Trägerstoffs 22 und eines wahlweisen Trägerstoffs 25 zur Rolle 24 befördert. Eine wahlweise Drehwalze 26 unter Druck kann verwendet werden, um die Überführung der Bahn vom Trägerstoff 22 zum Stoff 25 zu erleichtern. Geeignete Trägerstoffe für diesen Zweck sind Albany International 84M oder 94M und Asten 959 oder 937, die alle relativ weiche Stoffe mit einem feinen Muster sind. Obwohl es nicht gezeigt wird, kann Rollenkalandrieren oder anschließendes Kalandrieren außerhalb der Fertigungsstraße verwendet werden, um die Glätte und Weichheit des Grundbogens zu verbessern.

Beispiele

Beispiele 1-4

Um ein Verfahren zur Herstellung absorbierender Strukturen dieser Erfindung zu veranschaulichen, wurden Papierbögen unter Verwendung nicht naßelastischer Kraftfasern aus nordischem Weichholz (NSWK) mit und ohne Naßstärkenwirkstoff (9,072 kg/Tonne (20 Pfund/Tonne) Kymene) und naßelastischer Fasern (Fichte BCTMP) mit und ohne Naßstärkenwirkstoff (9,072 kg/Tonne (20 Pfund/Tonne) Kymene) unter Verwendung eines ungekreppten Durchtrocknungsverfahrens erzeugt, wie dies in Fig. 1 beschrieben wird.
Die Faser wurde mit 4% Konsistenz im Hydropulper für 30 Minuten zermahlen. Die Faser wurde in eine Stoffbütte gepumpt und auf 1,0% Konsistenz verdünnt. 20#/Tonne Kymene 557 LX wurden zur Stoffbütte zugegeben und für 30 Minuten gemischt. Ein einzelschichtiger Mischbogen mit 30 g/m² Trockengewicht wurde auf einem Formgebungsstoff Albany 94M gebildet und mit einem Vakuum von (5 Zoll) 127 Millimeter Quecksilbersäule entwässert. Der Formgebungsstoff bewegte sich mit (69 Fuß pro Minute) 0,35 Meter pro Sekunde. Der Bogen wurde in einer 15% Stoßübertragung auf einen Übertragungsstoff Lindsay 952-S05 übertragen, der sich mit (60 Fuß pro Minute) 0,30 Metern pro Sekunde bewegte. Das Vakuum bei der Übertragung zwischen dem Formgebungsstoff und dem Übertragungsstoff betrug (10 Zoll) 254 Millimeter Quecksilbersäule.
Der Bogen wurde durch Vakuum bei 12 Zoll (305 Millimeter) Quecksilbersäule auf einen Durchtrocknungsstoff übertragen, der sich mit der selben Geschwindigkeit wie der Übertragungsstoff bewegte, nämlich mit (60 Fuß pro Minute) 0,30 Meter pro Sekunde. Der Bogen und der Durchtrocknungsstoff bewegten sich unmittelbar vor dem Eintritt in einen Honeycomb-Durchtrockner, der bei (200ºF) 93ºC betrieben wurde, über ein viertes Vakuum mit (12 Zoll) 305 Millimeter Quecksilbersäule, und wurden auf eine Endtrockene von 94- 98% Konsistenz getrocknet.
Die Bögen wurden 5 Tage lang bei weniger als 50% relativer Luftfeuchtigkeit bei (70ºF) 21ºC gealtert. Die Bögen wurden in einer geregelten Umgebung von 50% ± 2% rel. Luftfeuchtigkeit und 23º± 1º auf mechanische Eigenschaften geprüft. Die Naß- und Trockenfestigkeiten wurden mit einer Probenbreite von (3 Zoll) 7,62 cm, einer Backenspannweite von (4 Zoll) 10,16 cm bei einer Querhauptgeschwindigkeit von (10 Zoll/Min.) 25,4 cm/Min. Instron-geprüft. Die Dicke wurde mit dem TMI Prüfgerät bei 1,99 kPa (0,289 psi) gemessen.
Wie ersichtlich weist das Beispiel 4 (diese Erfindung) im wesentlichen eine größere Naßelastizität auf, gemessen durch die Naßknitterregenerierungsprüfung, als die anderen drei Proben. Zusätzlich weist das Beispiel 4 ebenso ein hohes Naß-Trocken-Zugfestigkeitsverhältnis auf.

Beispiele 5-8

Weitere Beispiele wurden ähnlich wie jene, die in den Beispielen 1-4 beschrieben sind, durchgeführt, aber für den Zweck, die Wirkung des Basisgewichts auf eine voluminöse absorbierende naßelastische Struktur zu untersuchen. Vier Basisgewichtsstufen mit 30, 24, 18 und 13 g/m² aus 100 % Fichte BCTMP mit 20#/Tonne Kymene wurden erzeugt.
Die Faser wurde im Hydropulper 30 Minuten lang auf 4% Konsistenz zermahlen. Die Faser wurde in eine Stoffbütte gepumpt und auf 1,0% Konsistenz verdünnt. 20#/Tonne Kymene 557 LX wurden zur Stoffbütte zugegeben und 30 Minuten lang durchmischt. Ein einzelschichtiger Mischbogen wurde auf einem Formgebungsstoff Albany 94M gebildet und mit einem Vakuum von (4 Zoll) 102 Millimeter Quecksilbersäule entwässert. Der Formgebungsstoff bewegte sich mit (69 Fuß pro Minute) 0,35 Meter pro Sekunde. Der Bogen wurde in einer 15 % Stoßübertragung auf einen Übertragungsstoff Lindsay 952- S905 überführt, der sich mit (60 Fuß pro Minute) 0,30 Meter pro Sekunde bewegte. Das Vakuum bei der Übertragung zwischen dem Formgebungsstoff und dem Übertragungsstoff betrug (7 Zoll) 178 Millimeter Quecksilbersäule. Die 13 gm&supmin;² (13 g/m²) Probe wurde ohne Stoßübertragung erzeugt, der Formgebungsstoff bewegte sich mit (60 Fuß pro Minute) 0,30 Meter pro Sekunde gleich scheell wie der Übertragungsstoff und der Durchtrocknungsstoff.
Der Bogen wurde durch Vakuum bei (10 Zoll) 254 Millimeter Quecksilbersäule auf einen Durchtrocknungsstoff (Lindsay T116-1) übertragen, der sich mit der selben Geschwindigkeit von (60 Fuß pro Minute) 0,30 Meter pro Sekunde wie der Übertragungsstoff bewegte. Der Bogen und der Durchtrocknungsstoff bewegten sich gerade vor dem Eintritt in einen Honeycomb-Durchtrockner, der bei (260ºF) 127ºC betrieben wurde, über ein viertes Vakuum mit (11 Zoll) 279 Millimeter Quecksilbersäule, und sie wurden auf eine Endtrockene von 94-98% Konsistenz getrocknet.
Die Bögen wurden über 5 Tage bei weniger als 50 s relativer Luftfeuchtigkeit bei (70ºF) 21ºC gealtert. Die Bögen wurden in einer geregelten Umgebung von 50% ± 2% relativer Luftfeuchtigkeit und 23ºC ± 1º auf mechanische Eigenschaften geprüft. Die Naß- und Trockenfestigkeiten wurden mit einer Probenbreite von (3 Zoll) 7,62 cm, einer Backenspannweite von (4 Zoll) 10,16 cm bei (10 Zoll/Min.) 25,4 cm/Min. Querhauptgeschwindigkeit mit einem Instron geprüft. Die Dicke wurde mit dem TMI Prüfgerät bei 1,99 kPa (0,289 psi) gemessen. (Der einzige Unterschied zwischen diesem Beispiel und dem vorigen Beispiel ist der Grad an Vakuum und die Trocknertemperatur.)
Wie ersichtlich, zeigen alle Beispiele eine hohe Naßelastizität, welche durch die Naßknitterregenerierungsprüfung bestimmt wird.

Beispiele 9-12

Um diese Erfindung weiter zu veranschaulichen, wurden ungekreppte durchgetrocknete Tissues unter Verwendung des Verfahrens erzeugt, wie es im wesentlichen in Fig. 1 veranschaulicht wird. Genauer gesagt wurden einzelschichtige, einzellagige Tissues hergestellt, bei denen alle Schichten ungereinigte gebleichte chemothermomechanische Zellstoffasern (BCTMP) aus nordischem Weichholz umfaßten. Vor der Bildung wurden die BCTMP Fasern 20 Minuten lang auf 4,6 Prozent Konsistenz vermahlen und nach dem Zermahlen auf 2,8 Prozent Konsistenz verdünnt. Kymene 557 LX wurde in einer Menge von 10-18 Kilogramm pro metrischer Tonne des Zellstoffs zugegeben.
Ein vierschichtiger Stoffauflaufkasten wurde zur Bildung der nassen Bahn mit dem ungereinigten BCTMP Zellstoff aus nordischem Weichholz in allen vier Schichten verwendet. Turbulenz erzeugende Einsätze mit einer Vertiefung von etwa (3 Zoll) 75 Millimeter gegenüber den Stau- und Schichttrennvorrichtungen wurden eingesetzt, die etwa (6 Zoll) 150 Millimeter über die Stauvorrichtung herausragten. Biegsame Lippenausdehnungen von etwa (6 Zoll) 150 Millimeter über die Stauvorrichtung hinaus wurden ebenso verwendet wie im US-Patent Nr. 5,129,988 gelehrt wird, das am 14. Juli 1992 von Farrington, Jr. mit dem Titel "Extended Flexible Headbox Slice With Parallel Flexible Lip Extensions and Extended Internal Dividers" veröffentlicht wurde. Die Nettoöffnung der Stauvorrichtung betrug etwa (0,75 Zoll) 19 Millimeter, und die Wasserflüsse in allen vier Stoffauflaufschichten waren vergleichbar. Die Konsistenz des Zellstoffs, der in den Stoffauflauf geleitet wurde, lag im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,5 Gewichtsprozent.
Der entstehende einzelschichtige Bogen wurde auf einem Doppelsiebblattbildner mit Saugform gebildet, bei dem beide Formgebungsstoffe (12 und 13 in Fig. 1) Asten 866 Stoffe waren. Die Geschwindigkeit der Formgebungsstoffe lag im Bereich von 5, 3 bis 6, 6 Meter pro Sekunde. Die neu gebildete Bahn wurde dann unter Verwendung von Vakuumabsaugen des Formgebungsstoffs von unten auf eine Konsistenz von etwa 20-27 Prozent entwässert, bevor es auf den Übertragungsstoff überführt wurde, der sich mit 3,6 bis 5,1 Meter pro Sekunde bewegte. Die entstehende Stoßübertragung lag im Bereich von 30 bis 50 Prozent. Der Übertragungsstoff war ein Lindsay 2164 Stoff. Ein Vakuumschuh, der ein Vakuum von etwa (6-15 Zoll) 150-380 Millimeter Quecksilbersäule zog, wurde zur Überführung der Bahn auf den Übertragungsstoff verwendet.
Die Bahn wurde dann auf einen Durchtrocknungsstoff (Lindsay Wire T116-3) übertragen. Der Durchtrocknungsstoff bewegte sich mit einer im wesentlichen gleichen Geschwindigkeit wie der Übertragungsstoff. Die Bahn wurde über einen Honeycomb- Durchtrockner geführt, der bei einer Temperatur von etwa (400ºF) 204ºC betrieben wurde und auf eine Endtrockene von etwa 94-98 Prozent Konsistenz getrocknet. Die entstehenden ungekreppten durchgetrockneten Tissuebögen wiesen die folgenden Eigenschaften auf:
Wie ersichtlich, wiesen alle drei Beispiele, für welche die Naßknitterregenerierungsprüfung durchgeführt wurde, eine hohe Naßelastizität auf, wie sie durch jene Prüfung gemessen wird.
Um die Eigenschaften der absorbierenden Strukturen dieser Erfindung weiter zu veranschaulichen, wurden die Naßkompressionselastizitätseigenschaften einiger der vorangegangenen Proben gemessen und unten bekanntgegeben. Naßkompressionselastizität
Wie ersichtlich zeigen die Beispiele dieser Erfindung (Beispiele 4-12) im Vergleich zu den Kontrollen (Beispiele 1-3) alle hohe Rückfederverhältnisse und hohe Lastenergieverhältnisse. Zusätzlich zeigten einige der Beispiele dieser Erfindung ebenso ein hohes Kompressionsvolumen von etwa 7,5 cm³/g (7,5 cc/g) oder mehr (Beispiele 9, 10 und 12). Ebenso zeigen alle Beispiele dieser Erfindung Kompressionsverhältnisse von etwa 0,7 oder weniger in Verbindung mit Rückfederverhältnissen von etwa 0,8 oder mehr und Lastenergieverhältnissen von etwa 0,7 oder mehr, wodurch sich eine Bahn mit einem geringen Naßmodul und einer hohen Naßelastizität ergibt.
Es versteht sich von selbst, daß die vorangegangenen Beispiele, die der Veranschaulichung dienen, nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung betrachtet werden sollen, welcher durch die folgenden Ansprüche und alle Entsprechungen derselben bestimmt wird.

Claims

1. Niedrigdichte absorbierende Struktur, wobei die absorbierende Struktur eine Dichte von etwa 0,3 Gramm pro Kubikzentimeter oder weniger aufweist, wobei die Fasern durch naßresistente Verbindungen bewegungsunfähig sind, und wobei die naßelastische, niedrigdichte, absorbierende Struktur ungekreppt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die absorbierende Struktur naßelastische Naturfasern umfasst.

2. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die eine Naßknitterregenerierung von etwa 60 Prozent oder mehr aufweist.

3. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die eine Naßknitterregenerierung von etwa 70 Prozent oder mehr aufweist.

4. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die eine Naßknitterregenerierung von etwa 80 Prozent oder mehr aufweist.

5. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die ein Naß- Trocken-Zugfestigkeitsverhältnis der geometrischen Mittelwerte von 0,1 oder mehr aufweist.

6. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die ein Naß- Trocken-Zugfestigkeitsverhältnis der geometrischen Mittelwerte von etwa 0,2 oder mehr aufweist.

7. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die ein Naß- Trocken-Zugfestigkeitsverhältnis der geometrischen Mittelwerte von etwa 0,35 oder mehr aufweist.

8. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die ein Naß- Trocken-Zugfestigkeitsverhältnis der geometrischen Mittelwerte von etwa 0,5 oder mehr aufweist.

9. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die ein Kompressionsverhältnis von etwa 0,5 oder weniger aufweist.

10. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die ein Kompressionsverhältnis von etwa 0,6 oder weniger aufweist.

11. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die ein Kompressionsverhältnis von etwa 0,7 oder weniger aufweist.

12. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die ein Rückfederverhältnis von etwa 0,8 oder mehr aufweist.

13. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die ein Rückfederverhältnis von etwa 0,9 oder mehr aufweist.

14. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die ein Ladeenergieverhältnis von etwa 0,7 oder mehr aufweist.

15. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, die ein Ladeenergieverhältnis von etwa 0,8 oder mehr aufweist.

16. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 1, wobei die Struktur eine ungekreppte Bahn ist, wobei die Naturfasern hochergiebige Zellstofffasern sind, und wenigstens etwa 10 Trockengewichtsprozent umfassen und ein Naß:Trocken- Zugverhältnis der geometrischen Mittelwerte von etwa 0,1 oder mehr aufweisen.

17. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, die wenigstens etwa 30 Trockengewichtsprozent an hochergiebigen Zellstofffasern umfasst.

18. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, die wenigstens etwa 50 Trockengewichtsprozent an hochergiebigen Zellstofffasern umfasst.

19. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, die wenigstens etwa 100 Trockengewichtsprozent an hochergiebigen Zellstofffasern umfasst.

20. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, wobei die hochergiebigen Zellstofffasern gebleichte chemothermomechanische Zellstofffasern sind.

21. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, die wenigstens etwa 0,2 Trockengewichtsprozent eines Naßstärkenwirkstoffs umfasst.

22. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, die wenigstens etwa 0,1 bis etwa 3 Trockengewichtsprozent eines Naßstärkenwirkstoffs umfasst.

23. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, die eine Dichte von etwa 0,1 Gramm pro Kubikzentimeter oder weniger aufweist.

24. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, die ein Kompressionsverhältnis von etwa 0,7 oder weniger und ein Rückfederverhältnis von etwa 0,75 oder mehr aufweist.

25. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, die ein Kompressionsverhältnis von etwa 0,6 oder weniger und ein Rückfederverhältnis von etwa 0,75 oder mehr aufweist.

26. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, die ein Kompressionsverhältnis von etwa 0,5 oder weniger und ein Rückfederverhältnis von etwa 0,75 oder mehr aufweist.

27. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, die eine Preßdichte von etwa 7,0 Kubikzentimetern pro Gramm oder mehr aufweist.

28. Absorbierende Struktur gemäß Anspruch 16, die eine Preßdichte von etwa 8,0 Kubikzentimetern pro Gramm oder mehr aufweist.

29. Absorbierender Artikel umfassend die absorbierende Struktur von Anspruch 1.

30. Wegwerfwindel umfassend die absorbierende Struktur von Anspruch 1.

31. Damenbinde umfassend die absorbierende Struktur von Anspruch 1.

32. Fleisch- und Geflügelunterlage umfassend die absorbierende Struktur von Anspruch 1.