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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet saugfähiger Papierarten
zum Haushalts- oder Sanitärgebrauch,
und zielt auf ein Blatt ab, das aus mindestens einer geprägten Lage
besteht, das im Wesentlichen zur Herstellung von Toilettenpapier,
aber auch von Taschentüchern,
Servietten oder Küchenrollen
bestimmt ist.
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In
der Industrie für
Papier zum Haushalts- oder Sanitärgebrauch
wird für
die Herstellung dieser Produkte ein im Allgemeinen gekrepptes, saugfähiges Papier
mit geringem Papiergewicht verwendet, das als Zellstoffwatte oder
wattiertes Gewebe bezeichnet wird. Dabei wird, um das Blatt zu prägen, die
Fähigkeit
genutzt, dass sich die Struktur streckt, was beispielsweise durch
das Kreppen bewerkstelligt wird. Dieser Vorgang besteht darin, das
Blatt stellenweise dauerhaft zu verformen und auf einer Seite Erhebungen
zu erhalten, die Vertiefungen auf der anderen Seite entsprechen.
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Die
Hygieneprodukte betreffenden Bestrebungen der letzten Jahre liefen
nämlich
darauf hinaus, sie weicher, flauschiger zu machen und gleichzeitig
ihre Dicken- und Widerstandsfestigkeitseigenschaften insbesondere
durch Prägen
auszubauen. Letzteres ermöglicht
darüber
hinaus eine Verbesserung des optischen Erscheinungsbilds des Produkts.
Der Prägevorgang
findet entweder an stark feuchtigkeitshaltigem Papier statt, d.
h. in der Nasspartie der Papiermaschine, oder an wenig feuchtigkeitshaltigem
Papier, d. h. in der Blattbildungspartie. Dabei wird ein trockenes,
aus der Papiermaschine kommendes Blatt, das von einer Hauptrolle abgewickelt
wird, bearbeitet. Die vorliegende Erfindung betrifft Papier, das
in der Trockenpartie bearbeitet wird.
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Die
verbreitetsten Prägemuster
bestehen aus einer Wiederholung auf geometrischer Basis von elementaren
Erhebungen von geringem Querschnitt und einfacher geometrischer
Form. Ein Beispiel ist im US-amerikanischen Patent 3 414 459 beschrieben,
das sich auf ein in Lagen angeordnetes Blatt bezieht, das aus mehreren
elementaren, Lagen genannten, zusammengeklebten Blättern besteht.
Die Lagen werden mit einer Verteilungshäufigkeit der Erhebungen und
einer Höhe
der Erhebungen geprägt,
die für
die Herstellung von wasseraufsaugenden Produkten, beispielsweise
Küchenrollen,
ausgelegt ist. Die Anzahl der Elemente geht von 5 bis 30 pro cm
2. Im Übrigen
hat die Anmelderin, insbesondere für Toilettenpapier, Muster entwickelt, bei
denen die Anzahl an Elementen höher
ist, und die von 30 bis 80 pro cm
2 geht.
Diese Elemente haben notwendigerweise am Scheitelpunkt eine sehr
kleine Grundfläche,
die kleiner als 1 mm
2 ist. So wird für diese
letzteren Ausführungen
ein Aussehen erzielt, welches dasjenige eines gewebten Produkts
imitiert. Ein Beispiel ist im Patent
EP
426 548 beschrieben. Diese Art von Prägung betrifft hauptsächlich die
mit der Blattdicke verbundenen Eigenschaften. Dennoch weist sie
ein eingeschränktes
optisches Erscheinungsbild auf.
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Im
Bestreben, den optischen Eindruck zu verbessern, wurden Muster vorgeschlagen,
die gegenüber früheren Mustern
eine viel geringere Verteilungshäufigkeit
aufweisen – vorzugsweise
unter 2000 Elemente pro m
2 – und eine
größere spezifische
Oberfläche
der Elemente, die das Muster bilden. Die Elemente können in ein
2 bis 6 cm
2 großes Polygon eingezeichnet werden.
Ein Ausführungsbeispiel
ist in dem Patent
EP 265 298 beschrieben.
Nach diesem Patent sind die Erhebungen, die diese Elemente bilden,
von gestrecktem Querschnitt mit linear ausgebildeten Scheiteln.
Die so entworfenen Kurven sind vorzugsweise geschlossen und verleihen
den Elementen des Musters ein moltonartiges Aussehen. Darüber hinaus
sind diese Elemente voneinander relativ weit beabstandet. Somit
werden große
glatte Bereiche ausgebildet, deren Weichheit durch die Prägung nicht
beeinträchtigt
wird. Diese ganzen Merkmale des Musters tragen dazu bei, dem Papier
Flauschigkeits- und Weichheitseigenschaften zu verleihen, die vom Verbraucher
wahrgenommen werden. Im Gegenzug ist aber die Auswirkung dieser
Art von Muster auf die physikalischen Eigenschaften eingeschränkt. Insbesondere
wird die Dicke kaum verändert.
Es ist nämlich
festzustellen, dass der Ertrag des Prägevorgangs geringer ist. Es
müssen
Zylinder mit einer relativ großen
Tiefe eingeprägt
werden, um dadurch etwas an Dicke zu gewinnen.
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Um
die Vorteile der beiden Prägearten
zu kombinieren, hat die Anmelderin mit der Anmeldung FR 94 15196
vom 16. Dezember 1994 vorgeschlagen, ein Blatt herzustellen, das
ein graphisches Muster aufweist, das aus linear geformten Erhebungen
besteht, kombiniert mit einem Grundmuster, das aus kleinen Erhebungen
besteht. Die Breite der linear geformten Erhebungen beträgt 0,1 bis
2 mm und sie sind relativ weit voneinander beabstandet. Die kleinen,
im Allgemeinen kegelstumpfförmigen
Erhebungen sind im Verhältnis
von mindestens 30 pro cm2 angeordnet. Das
Grundmuster stellt das Wesentliche der funktionalen Eigenschaften
sicher, die mit der Prägung
verbunden sind, und zwar insbesondere Dicke und Saugfähigkeit.
Die hohe Dichte der Erhebungen des Grundmusters verleiht darüber hinaus
ein für
das Auge angenehmes, textiles Aussehen.
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Die
Erhebungen des Grundmusters lassen das Hauptmuster hervortreten,
da sie einzeln aufgrund ihrer erforderlichen kleinen Größe mit dem
bloßen
Auge kaum sichtbar sind. Ihre Oberfläche am Scheitelpunkt beträgt unter
1 mm2. Genauer ausgedrückt ergibt sich dieser Kontrast
aus dem hohen, über
50 liegenden Verhältnis
zwischen der Oberfläche
eines Graphikmusterelements und derjenigen einer kleinen Erhebung,
und aus der hohen Anzahl kleiner Erhebungen pro spezifischer Oberfläche.
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Bei
der Herstellung eines Blattes nach diesem Patent gelangt jedoch
das graphische Muster, das reliefartig auf dem Zylinder ausgebildet
ist, wie auch die Spitzen des Grundmusters, in Anlage am Prägegummi. Somit
besteht also eine Konkurrenz zwischen den beiden Prägearten.
Insbesondere aufgrund ihrer geringen Abmessung sind die Spitzen
deutlich prägender
als das graphische Muster. Daraus ergibt sich für Letzteres eine schwächere Ausbildung
und Ausprägung.
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Darüber hinaus
gibt es aufgrund der kegelstumpfartigen Form der Erhebungen einen
neutralen Übergangsbereich
zwischen dem Druckmustergrundraster und dem graphischen Muster.
Dieser Bereich hat nicht genau definierte Konturen, weil diese im
Allgemeinen nach einem. geometrischen Grundraster durch die Position
der Randspitzen und durch die frei geformten Konturen des graphischen
Musters bestimmt sind.
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Die
Erfindung hat zur Aufgabe, ein Blatt saugfähigen Papiers vorzuschlagen,
das insbesondere gegenüber
dieser letzten Ausführungsform
den Vorteil aufweist, dass die Muster, die vom Grundmuster abgehoben
werden sollen, besser definiert sind.
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Blatt saugfähigen Papiers, insbesondere
aus Zellstoffwatte mit einer Flächenmasse
von 10 bis 40 g/m2, mit einer ersten Prägezone von
der Art, die durch Walzprägen
zwischen einem nicht verformbaren Zylinder, der Vorsprünge aufweist,
und einem Zylinder mit verformbarer Beschichtung so erhalten wird,
dass das Blatt auf einer Seite insbesondere kegelstumpfförmige Erhebungen
aufweist, deren Scheitelpunkte im Wesentlichen in einer selben Ebene
angeordnet sind, wobei diese Erhebungen Vertiefungen auf der entgegengesetzten
Seite entsprechen, wobei die erste Prägezone ein Druckmustergrundraster
bildet, dessen Anzahl an Erhebungen mit einer Höhe H1 auf die Ebene bezogen
mehr als 30 pro cm2 beträgt, wobei das Blatt mindestens
ein zweites Druckmuster bildet, das aus mindestens zwei zweiten
Zonen mit einer Höhe
H2 ohne Erhebungen umfasst, die im Inneren der ersten Prägezone ausgebildet
sind, wobei die Höhe
H2 auf die Ebene bezogen, größer als
H1 ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser der
einzeichenbaren Scheiben in den zweiten Zonen ohne Erhebung zweimal
größer als
der mittlere Durchmesser der einzeichenbaren Scheiben zwischen den
Erhebungen der Grundrasterzone ist, und dadurch, dass die beiden
zweiten Zonen nebeneinander liegen und voneinander durch einzelne
Erhebungen abgegrenzt sind, die eine Reihe bilden.
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Man
geht davon aus, dass eine Erhebung isoliert ist, wenn die mittlere
Höhe H
des sie umgebenden Blattabschnitts größer ist als die Höhe H1 des
Rasterbereichs. Sie unterscheidet sich somit von einer Erhebung
des Rasterbereichs, dessen mittlere Höhe des sie umgebenden. Blatts
genau H1 beträgt.
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Man
hat nämlich überraschender
Weise festgestellt, dass auf der Seite mit den Vertiefungen, d.
h. der Seite in Bezug auf den Benutzer, ein graphisches Muster auf
einem Grundraster mit einem größeren Kontrast hervortrat,
wenn es sich in der Höhe
gegenüber
dem Grund abhob. Diese Lösung
ist tatsächlich
konträr
zu der Lösung,
die in der Anmeldung FR 94 15196 beschrieben ist, in der man das
graphische Muster mittels der vertieften Bereiche als diejenigen
bezeichnet hat, welche das Grundraster bilden.
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Diese
Lösung
unterscheidet sich insbesondere von der Lösung, die in der Patentanmeldung
WO 97/48551 dargestellt ist, auf der der Oberbegriff der Ansprüche 1 und
7 beruht, und in der ein Prägeverfahren beschrieben
ist, das einen Prägezylinder
mit einem klein dimensionierten Erhebungsmuster verwendet. In diesem
Muster wurden Einschnitte ausgebildet, um ein zweites, lineares
Muster herzustellen.
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Das
Blatt saugfähigen
Papiers kann nur aus einer Dicke oder Lage bestehen, aber die Erfindung
deckt auch die Ausführungen
ab, bei denen das Blatt aus mehreren zusammengeprägten Zellstoffwattedicken
besteht.
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H1
und H2 sind mittlere Werte, die sich aus vielen statistisch einschlägigen Maßen berechnen.
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Das
Muster ist insbesondere gut ausgeprägt, wenn die Verformung des
Blatts ausreicht, dass die Höhe H2
nach dem Prägevorgang
1,2 Mal größer ist
als H1.
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Gemäß eines
weiteren Merkmals ist der mittlere Durchmesser der in die Zonen
ohne Erhebungen des graphischen Musters einzeichenbaren Scheiben
größer als
der mittlere Durchmesser der zwischen die Erhebungen der Rasterzone
einzeichenbaren Scheiben, vorzugsweise ist der erste Durchmesser
zweimal und insbesondere dreimal größer als der zweite.
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Eine
Scheibe wird in einen bestimmten Oberflächenabschnitt einzeichenbar
genannt, wenn sie in dessen Inneren untergebracht werden kann und
gleichzeitig drei Erhebungen tangiert, die zur Umrandung dieses Oberflächenabschnitts
gehören.
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Nach
einem weiteren Merkmal haben die Scheitelpunkte der einzelnen Erhebungen
die gleiche Abmessung wie diejenigen der Erhebungen der ersten Zone.
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Diese
besondere Anordnung bietet nämlich
den Vorteil einer größeren Mustereinheit
und verstärkt
den Kontrasteffekt, weil die Erhebungen des Prägezylinders, da sie von kleiner
Abmessung sind, im Moment des Prägens
die Belastungen konzentrieren und eine stärkere Ausprägung auf das Blatt ausüben. Schließlich ist die
Herstellung des Eindrucks einfacher, als wenn die Erhebungen unterschiedliche
Abmessungen hätten. Man
kann eine einzige Werkzeugausrüstung
verwenden.
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Nach
einem weiteren Merkmal weisen die Zonen ohne Erhebung des zweiten
Musters mindestens einen kalandrierten Oberflächenabschnitt auf. Die Kalandrierung
ergibt sich aus der Wirkung des Gummizylinders, der am Grund der
Einprägung
in Anlage kommt. Dadurch stellt sich eine Glättung der Oberfläche durch Unterdrückung von
Unebenheiten ein. Die Kalandrierung verbessert die Weichheit, vor
allem, wenn dieser Abschnitt ausreichend groß ist, um die Griffigkeit zu
begünstigen.
Aus diesem Grund hat der kalandrierte Oberflächenabschnitt vorzugsweise
eine Flächenausdehnung
von mindestens 1 cm2, was im Wesentlichen
dem Hautabschnitt des Endes eines Fingers entspricht, der mit dem
Blatt in Berührung
kommt, wenn es in die Hand genommen wird.
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Nach
einem weiteren Merkmal umfasst das Blatt saugfähigen Papiers zwei Blätter, wovon
mindestens eines eines der genannten saugfähigen Blätter ist. Diese Letzteren werden
mit den Erhebungen im Inneren der Struktur miteinander verbunden.
Die Art, diese beiden Blätter
zu verbinden, kann beliebig sein: beispielsweise Molettieren oder
auch Verkleben. Letzteres umfasst auch das „Hotmelt-" oder Kaltverkleben mit beispielsweise
einem Kleber des PVA-Typs. Man kann die Lagen in Bezug aufeinander
versetzen, damit die graphischen Muster nicht hundertprozentig zusammenfallen,
und zwischen den Lagen eine teilweise Verbindung erzielen. Somit
kann die Verbindung verändert
und das Blatt steifer oder weicher gemacht werden, je nach der Anzahl
der Punktverbindungszonen, die man bestehen lässt. Schließlich können die Lagen noch unterschiedliche
Muster haben.
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Die
Erfindung bezieht sich auf die Maschine und das Verfahren, die/das
die Herstellung eines erfindungsgemäßen Blattes ermöglicht.
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Die
Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen nicht
verformbaren Zylinder, der eine erste Zone mit mindestens 30, insbesondere
kegelstumpfförmigen
Vorsprüngen
pro cm2 und mindestens zwei zweite Zonen
mit graphischem Muster ohne Vorsprünge umfasst, deren Tiefe auf
das Maß der
Scheitelpunkte der Vorsprünge
bezogen zumindest gleich derjenigen der ersten Zone ist, wobei der
mittlere Durchmesser der in die zweiten Zonen einzeichenbaren Scheiben
größer ist
als derjenige der in die erste Zone einzeichenbaren Scheiben, wobei
die beiden zweiten Zonen mit graphischem Muster nebeneinander liegen
und untereinander durch die einzelnen Vorsprünge getrennt sind, die eine
Reihe bilden.
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Nach
einem weiteren Merkmal umfasst die Maschine einen Zylinder mit nachgiebiger
Beschichtung, der mit dem nicht verformbaren Zylinder zusammenwirken
kann, und dessen Nachgiebigkeitseigenschaften dergestalt sind, dass
im Betrieb das nachgiebige Material mit dem Grund der zweiten Zonen
in Berührung
kommen kann, ohne mit dem Grund der ersten Zonen in Berührung zu
kommen.
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Das
Verfahren zur Herstellung eines Blatts besteht darin, das Blatt
mittels der Zylinder mit nachgiebiger Beschichtung zu prägen, indem
ein ausreichender Druck angelegt wird, damit die Verformung des
Blatts in den Zonen des graphischen Musters, unter Berücksichtigung
der elastischen Erholung des Papiers, zu einer endgültigen Höhe führt, die
größer ist
als diejenige der gerasterten Zone.
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Somit
ermöglicht
es die Lösung
der Erfindung durch das kombinierte Muster aus Raster und Freilassungen,
die funktionale Überbelastung
zu unterdrücken,
die mit dem graphischen Muster aus dem Stand der Technik verbunden
war. Insbesondere wird eine größere Verformung
im Bereich der Randspitzen des graphischen Musters hergestellt,
was sich in einer deutlicheren Ausprägung in dieser Zone äußert. Daraus
ergibt sich ein besserer Kontrast des Motivs. Diese deutlichere
Ausprägung
widersteht darüber
hinaus einer teilweisen Quetschung, die beispielsweise während des
Aufwickelns des Blatts nach dem Prägevorgang passieren kann.
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Nachstehend
wird die Erfindung ausführlicher
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen erklärt:
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1 stellt ein Beispiel eines
Blatts von oben gesehen dar;
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2 stellt eine vergrößerte Ansicht
des Blatts von 1 perspektivisch
von einem Querschnitt entlang der Linie AA aus dar;
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3 stellt ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar;
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4 stellt eine vergrößerte Ansicht
des Blatts von 3 perspektivisch
von einem Querschnitt entlang der Linie BB aus dar;
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5 stellt eine Prägeanlage
zur Herstellung des Produkts der Erfindung dar;
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6 stellt schematisch eine
Prägeweise
aus dem Stand der Technik dar;
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7 stellt schematisch ein
Beispiel der Prägeweise
nach der Erfindung dar;
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die 8a und 8b stellen zwei Fotografien von Querschnitten
von Mustern dar, die erfindungsgemäß hergestellt wurden.
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Das
in den 1 und 2 dargestellte Blatt umfasst
zwei übereinander
gelagerte Lagen 10 und 20, wovon jede beispielsweise
aus gekreppter Zellstoffwatte mit einer Flächenmasse von 10 g/m2 bis 40 g/m2 ist.
Die beiden Lagen wurden getrennt geprägt und zusammengefügt, um ein
Doppelblatt zu bilden. Die Außenseiten der
beiden Lagen bilden die Außenseiten
des Doppelblatts.
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1 ist eine Ansicht von oben,
und jeder Punkt stellt eine Vertiefung auf der Oberfläche des
Blatts dar. Diese Vertiefungen sind kraterförmig und wurden durch den Prägevorgang
erhalten. So entspricht jeder Vertiefung auf einer Seite der Lagen 10, 20 ein
Vorsprung oder eine Erhebung auf der anderen Seite. In 2 ist das Blatt perspektivisch
ausgehend von einem Schnitt AA von 1 zu
sehen. Die Erhebungen 110 und 120 sind im Inneren
der Struktur, Scheitelpunkt anliegend an Scheitelpunkt, angeordnet.
Im dargestellten Beispiel sind die beiden Lagen identisch. Die Erhebungen
haben eine kegelstumpfartige Form und ihr Schnitt parallel zur Oberfläche des
Blatts ist kreisförmig.
Der Schnitt kann aber auch oval, polygonal o. dgl. sein.
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Anstatt
einfach nur kegelstumpfförmig
zu sein, kann ihre Form auch komplexer sein. Sie kann beispielsweise
einen kegelstumpfförmigen
Abschnitt und einen zylindrischen Abschnitt aufweisen. Die Zeichnung von 2 stellt einen besonderen
Fall mit einer hundertprozentigen Deckungsgleichheit der Erhebungen
dar. In der Praxis können
in mindestens einer Richtung unterschiedliche Abstände vorgesehen
werden, um einen Versatz zwischen den Mustern hervorzurufen und
eine teilweise Verbindung zu erzielen. Anders ausgedrückt bilden
in diesem Fall nicht alle Erhebungen eine Verbindung, manche sind
zumindest teilweise frei. Sie befinden sich damit nicht in einer
Position Spitze an Spitze. Somit erreicht man einen Kontakt der
Spitze mit dem Grund.
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Bei
jeder Lage ist eine erste, geprägte
Zone oder ein Druckmustergrundraster T mit einer festgelegten Höhe H1 zu
erkennen. Die Dicke dieser Zone wird durch den Höhenunterschied zwischen der
Ebene der Außenseite
des Blatts und der Referenzebene P gemessen, die durch die Scheitelpunkte
der Erhebungen 110, 120 gebildet wird. Nach dem
in diesen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf jeder
dieser Lagen 10 und 20 im Inneren dieser ersten
Zone, die ein Grundraster bildet, zweite Zonen ausgebildet, die
ein graphisches Muster G bilden. Jede zweite Zone G1, G2, etc. ist
durch Erhebungen der ersten Zone begrenzt. Dies sind die Randerhebungen
110L, 120L. Abgesehen von ihrem Freisein von Erhebungen ist eine
zweite Zone durch eine Dicke H2 gekennzeichnet. Wie bei der Rasterzone,
wird die Dicke H2 dieser Zone durch den Höhenunterschied zwischen derselben
Ebene P und der Ebene, die die Außenseite des Blatts in dieser
Zone tangiert, parallel zur Ebene P ermittelt. Gemäß der Struktur
des Blatts der Erfindung, ist die Dicke H2 größer als die Dicke H1. Man hat
nämlich überraschender
Weise festgestellt, dass der Kontrast zwischen dem graphischen Muster
und dem Grundmuster durch einen Höhenunterschied zwischen diesen
beiden Zonen hergestellt werden kann. Um eine zufriedenstellende
Kontrastwirkung zwischen den Mustern G und T zu erzielen, beträgt das Verhältnis von
H2 zu H1 vorteilhafter Weise mehr als 1,2 (H2 um mindestens 20%
größer als
H1). Je größer dieses
Verhältnis
nämlich
ist, umso stärker
ist der Kontrast. Die Erhebungen 110L, Randerhebungen oder
-vertiefungen genannt, je nachdem, ob die Innen- oder Außenseite
in Betracht gezogen wird, besitzen eine Form, die sich von derjenigen
der anderen Erhebungen der Rasterzone unterscheidet, die dazu beiträgt, die
Grenze zwischen den Zonen G und T noch deutlicher hervortreten zu
lassen. Und zwar weist aufgrund des Höhenunterschieds zwischen den äußeren Ebenen
von G und T die Wand der Randvertiefungen auf der Seite der angrenzenden
Zone G eine Verlängerung
auf: Daraus ergibt sich ein optischer Kontrasteffekt. Man hat beobachtet,
dass es ausreicht, wenn dieser Höhenunterschied
nach dem Prägevorgang
besteht. Man hat nämlich überraschender
Weise festgestellt, dass der Kontrasteffekt selbst nach einer gewissen
Quetschung der Struktur weiterbestand, die beispielsweise vom Aufwickeln
des Blatts herrührte.
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Um
dem Blatt nun ein textiles Aussehen zu verleihen, wird für die Rasterzone
eine Prägedichte
gewählt,
die größer ist
als 30 Erhebungen pro cm2, vorzugsweise
größer als
60 Erhebungen pro cm2. Unterhalb einer Dichte
von 30 wird der Abstand zwischen den Erhebungen relativ groß und erzeugt
einen Netz- und keinen Grundrastereffekt.
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Das
graphische Muster kann aus einzelnen Elementen bestehen, die nach
einem sich wiederholenden Muster auf dem Blatt angeordnet sind,
wie es in den Figuren dargestellt ist. Vorzugsweise ist der mittlere Durchmesser
der einzeichenbaren Scheiben mindestens doppelt, insbesondere fünf Mal so
groß wie
derjenige der einzeichenbaren Scheiben zwischen den Erhebungen der
Rasterzone.
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Nach
einer nicht dargestellten Ausführungsform
besteht das graphische Muster aus einem durchgehenden Muster wie
einem quadratischen Liniennetz. In diesem Fall darf die Breite der
Zone zwischen zwei Reihen von Randvertiefungen nicht zu schmal sein,
damit die Ausbildung eines Höhenunterschieds
zwischen der Rasterzone und dem quadratischen Liniennetz sichergestellt
wird. Die kleinste in das Innere der graphischen Zone einzeichenbare
Scheibe muss auch vorzugsweise einen Durchmesser aufweisen, der
mindestens gleich dem doppelten einer zwischen den Erhebungen der
Rasterzone einzeichenbaren Scheibe ist.
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In
den 3 und 4 ist eine Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, bei der jedes Element des graphischen
Musters aus zwei oder mehreren zweiten, benachbarten Zonen G'1, G'2, G'3, G'4, G'5, usw. besteht, die
somit eine dritte Zone G' bilden.
In diesem Fall sind die beiden benachbarten Zonen G'1 und G'2 durch die einzelnen
Erhebungen 210S, die eine vorzugsweise einzige Reihe bilden,
getrennt. Ebenfalls vorzugsweise haben diese Erhebungen am Scheitelpunkt
einen Durchmesser, der sich nicht von der Rasterzone unterscheidet;
und insbesondere entspricht der Abstand, der die Erhebungen in der
Reihe untereinander trennt, der Teilung der Rasterzone. Diese zusätzliche/n
Reihe/n zielt/zielen darauf ab, die Ausbildung des graphischen Musters
zu verfeinern und zu verstärken.
So erhält
man ein zufriedenstellendes Ergebnis, indem man nicht von der Ausbildung
des Rastersabweicht. Man stellt fest, dass sich die Hervorhebungswirkung,
die durch die Aneinanderreihung der einzelnen Erhebungen hervorgerufen
wird, aus der größeren relativen
Tiefe dieser Vertiefungen gegenüber
denjenigen der gerasterten Zone ergibt. Das kommt daher, dass sich
die Scheitelpunkte der Erhebungen auf derselben Höhe wie die
anderen befinden.
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In 5 ist eine Zellstoffwatteverarbeitungsmaschine
für die
Herstellung von beispielsweise Toilettenpapier dargestellt. Diese
Maschine umfasst zwei Prägeeinheiten,
die jeweils aus einem nicht verformbaren Zylinder A1 bzw. A2, beispielsweise
aus Stahl, bestehen, die mit Vorsprüngen versehen sind, und einem
Zylinder C1 bzw. C2 mit nachgiebiger Beschichtung wie Gummi. Zwei
Blätter
1 und 2, die von einer Zellstoffwattenhauptrolle kommen, werden
einzeln durch den Prägespalt
einer Einheit A1, C1 bzw. A2, C2 geführt, dann durch Durchlaufen
zwischen den Zylindern A1 und A2 miteinander verbunden, die so aneinander
walzen, dass sie ein einzelnes, zweilagiges Blatt bilden. In dem
dargestellten Beispiel ist die Anordnung von der Art Spitze gegen
Spitze, aber es sind auch andere Anordnungen denkbar wie beispielsweise
mit Einpassung der Vorsprünge.
Im übrigen
können
die beiden Lagen durch Verkleben, aber auch mechanisch verbunden
werden, beispielsweise durch Molettieren.
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Indem
sie die Form der Vorsprünge
annehmen, verformen sich die Lagen so, dass sie auf der Seite, die
mit dem Gummizylinder in Berührung
kommt, kegelstumpfförmige
Erhebungen aufweisen, und kraterförmige Vertiefungen auf der
Seite der Lage, die mit dem starren Zylinder in Berührung ist.
Die Erfindung betrifft auch die Prägeweise der Lagen.
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In 6 ist die Verformung eines
Zellstoffwatteblatts dargestellt, das im Verlauf eines Prägevorgangs nach
dem Stand der Technik hergestellt wurde. Der durch den Gummizylinder
C ausgeübte
Druck und die elastischen Eigenschaften des Materials, das seine
Beschichtung darstellt, bestimmen für ein bestimmtes Muster die
Eindingtiefe von diesem ins Innere der Prägung. Die Figur zeigt insbesondere
schematisch die Verformung, die auf einem Zellstoffwatteblatt durch
ein Muster nach der Patentanmeldung FR 9415196 hervorgerufen wird. Diese
Figur stellt einen Schnitt entlang der Rotationsachse der Zylinder,
der Kontaktzone zwischen einem Gummizylinder C und einem Stahlzylinder
A dar, wobei das Blatt F sich zwischen diesen beiden befindet. Zylinder
A ist mit kleinen Vorsprüngen
P1 versehen, die ein Druckmustergrundraster
bilden, und mit Vorsprüngen P2, die gegenüber den letzteren reliefartig
vorstehen. Aufgrund der geringen Abstände zwischen den Vorsprüngen dringt
der Gummi nicht bis auf den Grund der Prägung vor. Es ist eine Konkurrenz
zwischen den Vorsprüngen
des graphischen Musters einerseits und denjenigen P1 des
Grundmusters andererseits festzustellen. Da Letztere stärker prägend sind,
ist die Ausprägung
des graphischen Musters schwach.
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Erfindungsgemäß werden
die Vorsprünge
des Zylinders so ausgewählt,
dass erste und zweite Zonen gebildet werden.
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Eine
erste Zone, Grundrasterzone genannt, besteht aus mindestens 30 Vorsprüngen pro
cm2. Diese besitzen eine im Allgemeinen
kegelstumpfartige Form, können
aber auch an der Basis eine Kegelstumpfform haben und zum Scheitelpunkt
hin zylindrisch werden. Der Schnitt kann kreisförmig, oval, polygonal o. dgl.
sein. Die Höhe
reicht aus, um die Verformung des Gummis um jede Spitze herum zuzulassen.
Diese Verformung ist jedoch durch die dem verwendeten Gummi innewohnenden
Eigenschaften und die Abstände
zwischen den Spitzen eingeschränkt.
Diese Abstände
sowie ihre Oberfläche
am Scheitelpunkt, die in der Größenordnung von
mm2 liegt, werden durch die relativ große Dichte
bestimmt, die zur Aufgabe hat, dieser Zone ein gerastertes Aussehen
zu verleihen.
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Eine
zweite Zone ist ohne Spitzen gebildet. Darüber hinaus ist ihre Flächenausdehnung
ausreichend, um das Eindringen des Gummis unter normalen Betriebsbedingungen
bis zu einer Tiefe zuzulassen, die größer ist als diejenige einer
ersten Zone. In der Praxis ist bei einem Zylinder mit Gummibeschichtung,
dessen Material beispielsweise eine Shore A-Härte von 45 aufweist, die Flächenausdehnung
einer zweiten Zone dergestalt, dass der mittlere Durchmesser der
in das Innere dieser Zone einzeichenbaren Scheiben zweimal so groß ist wie
derjenige der Scheiben, die zwischen drei Vorsprüngen der angrenzenden gerasterten
Zone eingezeichnet werden können.
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Man
kann diese Zonen einfach dadurch schaffen, dass ein Zylinder nach
einem Grundraster, das die ersten Zonen darstellen soll, gleichmäßig eingeprägt oder
ausgearbeitet wird, und dann durch Bearbeitung die Spitzen unterdrückt werden,
die in den zweiten Zonen, die man auswählt, vorhanden sind.
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In 7 ist eine erfindungsgemäße Einprägung im
Schnitt und die Verformung gezeigt, die während des Prägens an
einem Zellstoffwatteblatt hervorgerufen wird. Auf der Oberfläche des
Zylinders sind zwei erste Zonen T zu erkennen, die durch eine zweite
Zone G getrennt sind. Das Blatt verformt sich unter der Wirkung des
vom Gummizylinder ausgeübten
Drucks. Dennoch ist zu beobachten, dass der Gummi nicht genau dem Prägeprofil
folgt. Aufgrund des geringen Abstands zwischen den Spitzen kann
der Gummi den Grund in den Zonen T nicht erreichen. Somit erreicht
er eine Tiefe Hg, die kleiner ist als die Tiefe der Einprägung, die
vom verfügbaren
Raum zwischen den Spitzen und der angelegten Last abhängt, die
man durch einen Wirkungsgrad Rp kennzeichnen kann (Rp ist kleiner
als 1). Darüber
hinaus weist die Zellstoffwatte aufgrund ihrer Kreppbeschaffenheit
eine gewisse Fähigkeit
auf, sich zu erholen, wenn die vom Gummizylinder ausgeübte Beaufschlagung
nachgelassen hat. Diese elastische Erholung kann durch einen Wirkungsgrad
Rt gekennzeichnet werden, der kleiner als 1 ist. Daraus folgt, dass
die endgültige
Dicke in der Rasterzone T sich durch das Verhältnis Et = Hg*Rp*Rt ausdrücken lässt.
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In
der graphischen Zone G wurde ein ausreichender Raum gewählt, um
zu ermöglichen,
dass sich der Gummi über
die gesamte Höhe
der Einprägung
verformen kann. Angesichts derselben elastischen Erholung des Papiers,
lässt sich
der Wert der Dicke in der Zone G durch das Verhältnis Eg = Hg* Rt ausdrücken. Somit weist
das Produkt, wenn es erst geprägt
ist, erste und zweite Zonen mit unterschiedlichen Höhen auf,
die sich im Verhältnis
zur Ebene der Scheitelpunkte der Vorsprünge bemessen.
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Abgesehen
vom Höhenunterschied
führt die
Prägeweise
zu einer deutlicheren Ausprägung
der Randvorsprünge
L, weil das Blatt an dieser Stelle eine stärkere Verformung erfährt als
um die Spitzen des Rasters herum. Dieser Unterschied trägt zur Verstärkung der
Kontrastwirkung zwischen den Zonen T und G bei.
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Nach
einer besonderen Ausführungsform
wird eine ausreichende Flächenausdehnung
für die
zweite Zone gewählt,
um zu ermöglichen,
dass der Gummi an der Oberfläche
des Grunds in Anlage gelangen kann. Dieser Teil des Blatts unterliegt
somit einem Kalandrierungs- und Glättungseffekt.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform,
und um die Muster zu verändern,
werden zwei oder mehrere zweite Zonen in Gruppen zusammengefasst.
Zwei benachbarte zweite Zonen sind nun durch eine Reihe einzelner
Spitzen getrennt. In solch einem Fall ist festzustellen, dass die
Vorsprungslinie, die zwei zweite Zonen trennt, ebenfalls eine deutliche
Ausprägung
aufweist.
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VERSUCHE
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Es
wurden Produktmuster B1 und B2 ausgehend von Platten hergestellt,
die nach den in den 1 und 3 dargestellten Mustern graviert
waren, und es wurden Schnitte hergestellt, die in den 8a und 8b dargestellt sind. In 8a ist die erste Grundzone T und die
zweite Zone G, die unterschiedlich hoch sind, mit einer Randerhebung 110L klar
zu erkennen. In 8b ist
darüber
hinaus eine einzelne Erhebung 210S zu erkennen.
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Es
wurde auch ein Muster B3 auf einem Muster hergestellt, das ein quadratisches
Liniennetz darstellt, dessen Mindestbreite der zweiten Zone ebenfalls
den doppelten mittleren Durchmesser der in die benachbarte gerasterte
Zone einzeichenbaren Scheiben betrug, und wobei sichergestellt wurde,
dass der Gummi auch den Grund der Einprägung berührte. Die Höhe wurde an mehreren Stellen
auf den Mustern ausgehend von einer Fotografie mit einer Vergrößerung von
56 gemessen. Die Mittelwerte auf der Fotografie sind nachstehend
in mm angegeben:
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Es
ist festzustellen, dass ein signifikantes Verhältnis der Höhen G/T für die Muster B1 und B2 erhalten wird.
Ein Mittelwertunterschied, der 7 bis 8 Mal höher ist als die Standardabweichung
erlaubt den statistischen Rückschluss,
dass er signifikant ist und nicht die Auswirkung eines Zufallsprozesses.
Dennoch erhält
man auch mit einem Muster, dessen Beabstandung im Inneren der Zone
G kleiner ist, ein Verhältnis
von mindestens 1,2, indem so vorgegangen wird, dass ein ausreichendes
Eindringen des Gummis in diese Zone sichergestellt ist.
