-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Bänder, und
genauer perforierte Bänder,
die einen Harzrahmen und eine Verstärkungsstruktur aufweisen und die
für die
Papierherstellung geeignet sind. Noch genauer betrifft die vorliegende
Erfindung solche Bänder,
die eine Verstärkungsstruktur
mit mindestens zwei Schichten aufweisen, wobei die Verstärkungsstruktur
entfernbare Verbindungsfäden
aufweist, die die Schichten vorübergehend
verbinden.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Cellulosefaserstrukturen,
wie Papiertücher, Gesichts-
bzw. Taschentücher
und Toilettenpapier, sind täglich
verwendete Massenprodukte. Die starke Nachfrage nach diesen Verbrauchsgütern und
ihre ständige
Verwendung haben einen Bedarf an verbesserten Versionen dieser Produkte
und ebenso an einer Verbesserung ihrer Herstellungsverfahren erzeugt.
Solche Cellulosefaserstrukturen werden durch Aufbringen einer wässrigen
Aufschlämmung
aus einem Stoffauflauf auf eine Fourdrinier- oder eine Doppelsiebpapiermaschine
hergestellt. Jeder dieser Formsieb-Typen ist ein umlaufendes Band,
durch das hindurch ein erstes Entwässern vor sich geht und eine
Faserumordnung stattfindet.
-
Nach
der anfänglichen
Bildung der Bahn, aus der die Cellulosefaserstruktur wird, transportiert die
Papiermaschine die Bahn zum trockenen Ende der Papiermaschine. Am
trockenen Ende einer herkömmlichen
Papiermaschine komprimiert ein Pressfilz die Bahn zu einer Cellulosefaserstruktur
mit einer einzigen Region, bevor sie endgültig getrocknet wird. Das endgültige Trocknen
wird in der Regel mit einer Heizwalze, beispielsweise einem Yankeetrockner, durchgeführt.
-
Eine
der bedeutenden Verbesserungen des Herstellungsverfahrens, die eine
erhebliche Verbesserung der resultierenden Verbrauchsgüter liefert,
ist die Anwendung einer Durchströmungstrocknung,
die die herkömmliche
Pressfilzentwässerung
ersetzt. Bei der Durchströmungstrocknung
beginnt die Bahn, wie bei der Pressfilztrocknung, auf einem Formsieb,
das eine wässrige
Aufschlämmung
mit einer Konsistenz von unter einem Prozent aus einem Stoffauflauf
empfängt.
In der Regel findet die erste Entwässerung auf dem Formsieb statt.
Das Formsieb wird in der Regel keinen Bahnkonsistenzen von über etwa
30 Prozent ausgesetzt. Vom Formsieb wird die Bahn auf ein luftdurchlässiges Gewebe
zur Durchströmungstrocknung überführt.
-
Luft
tritt durch die Bahn und den Stoff bzw. das Gewebe zur Durchströmungstrocknung
und setzt den Entwässerungsprozess
fort. Die Luft passiert das Durchströmungstrocknungsgewebe und die Bahn,
während
das Band und die Bahn über
Unterdruck-Transportschlitze, andere Vakuumkästen oder -schuhe, Vortrocknerwalzen
usw. getrieben werden. Infolgedessen wird die Bahn der Gestalt des
Durchströmungstrocknungsgewebes
nachgeformt, und die Konsistenz der Bahn nimmt zu. Ein solches Formen erzeugt
eine stärker
dreidimensionale Bahn, kann aber auch zu Nadellöchern führen, falls die Fasern so weit
in die dritte Dimension umgelenkt werden, dass es zu einem Bruch
der Faserkontinuität
kommt. Wie in der Technik bekannt, ist ein Nadelloch ein Loch mit kleinem
Durchmesser in einer Papierbahn, das durch eine unvollständige Bahnbildung
verursacht wird.
-
Die
Bahn wird dann zur Endtrocknungsstation transportiert, wo die Bahn
auch beprägt
wird. An der Endtrocknungsstation überführt das Durchströmungstrocknungsgewebe
die Bahn auf eine Heizwalze, beispielsweise einen Yankee-Trockner,
zum endgültigen
Trocknen. Während
dieser Überführung werden
Teile der Bahn durch das Beprägen
verdichtet, was eine Mehrbereichsstruktur ergibt. Viele dieser Mehrbereichsstrukturen
werden weitverbreitet als bevorzugte Verbrauchsgüter angenommen. Ein Beispiel
für ein
frühes
Durchströmungstrocknungsgewe be,
das kommerziell sehr erfolgreich war, wird in dem gemeinsam übertragenen
US-Patent 3,301,746, erteilt am 31. Januar 1967 an Sanford et al.,
beschrieben.
-
Im
Lauf der Zeit wurden weitere Verbesserungen notwendig. Eine erhebliche
Verbesserung bei den Durchströmungstrocknungsgeweben
ist die Verwendung eines Harzrahmens auf einer Verstärkungsstruktur,
um Durchströmungstrocknungsbänder bereitzustellen.
Diese Anordnung ermöglicht
es dem Trocknungsband, kontinuierliche Muster oder Muster in jeder
gewünschten
Form und nicht nur diskrete bzw. Einzelmuster, wie sie durch die
Webbänder
des Standes der Technik erhalten werden konnten, zu verleihen. Beispiele
für solche
Bänder
und die damit hergestellten Cellulosefaserstrukturen finden sich
in den gemeinsam übertragenen
US-Patenten 4,514,345, erteilt am 30. April 1985 an Johnson et al.; 4,528,239,
erteilt am 9. Juli 1985 an Trokhan; 4,529,480, erteilt am 16. Juli
1985 an Trokhan; und 4,637,859, erteilt am 20. Januar 1987 an Trokhan. Die
genannten vier Patente zeigen bevorzugte Konstruktionen von Durchströmungstrocknungsbändern von
der Art mit gemusterten Harzrahmen und Verstärkungselementen und die darauf
hergestellten Produkte. Solche Bänder
werden verwendet, um kommerziell äußerst erfolgreiche Produkte
wie BOUNTY-Papiertücher
und CHARMIN ULTRA-Toilettenpapier zu produzieren, beide vom Inhaber
der vorliegenden Anmeldung erzeugt und verkauft.
-
Wie
oben angegeben, wurde in solchen Durchströmungstrocknungsbändern ein
Verstärkungselement
verwendet, um das Harz zu stabilisieren. Das Verstärkungselement
begrenzte auch die Umlenkung der Papierherstellungsfasern, die ein
Ergebnis des Vakuums, das an die Rückseite der Bänder angelegt
wurde, und des Luftstroms durch das Band war. Die frühen Bänder dieser
Art verwendeten ein feinmaschiges Verstärkungselement. Obwohl solch
ein feines Gitter unter dem Gesichtspunkt der Begrenzung der Faserumlenkung
in das Band akzeptabel war, war es nicht in der Lage, der Umgebung
einer typischen Papiermaschine über
längere Laufzeiten
standzuhalten. Beispielsweise war solch ein Band so flexibel, dass
häufig
zerstörerische
Falten und Knicke auftraten. Auch lieferten die feinen Fäden keine
angemessene Naht festigkeit und verbrannten bei den hohen Temperaturen,
die bei der Papierherstellung herrschen, häufig, was zu Löchern in
der Zellstoffbahn führte.
-
Eine
neue Generation von Durchströmungstrocknungsbändern mit
gemustertem Harzrahmen und einer Verstärkungsstruktur löste einige
dieser Probleme. In dieser Generation wurde eine doppellagige Verstärkungsstruktur
mit vertikal gestapelten Fäden
in Laufrichtung verwendet. Ein einzelnes Querrichtungsfadensystem
band die beiden Laufrichtungsfäden
zusammen. Solche zweilagigen Konstruktionen ermöglichten die Verwendung von
gröberen
Bindungsbildern und Fäden
mit größerem Durchmesser,
um das Problem mit der Nahtfestigkeit und dem Durchbrennen zu lösen und
gleichzeitig eine ausreichende Steifigkeit aufrechtzuerhalten, um
dem Falten und Knicken auf einer Papiermaschine zu widerstehen.
-
Nachdem
solche Bänder
mit Harzrahmen und Verstärkungsstruktur
für die
Tissue-Herstellung verwendet
wurden, wie für
das oben genannte kommerziell erfolgreiche CHARMIN ULTRA, ergaben sich
neue Probleme. Beispielsweise ist ein Problem bei der Tissue-Herstellung
die Bildung von kleinen Nadellöchern
in den umgelenkten Bereichen der Bahn. Nadellöcher hängen eng mit der Tiefe zusammen,
bis zu der die Bahn in das Band umgelenkt wird. Die Tiefe umfasst
sowohl die Dicke des Harzes auf der Verstärkungsstruktur als auch jegliche
Taschen innerhalb der Verstärkungsstruktur,
die es möglich machen,
die Fasern bis über
die gedachte obere Oberflächenebene
der Verstärkungsstruktur
hinaus umzulenken. Typische doppellagige Verstärkungsstrukturkonstruktionen
von Laufrichtungsfäden
weisen eine Reihe von Tiefen auf, was aus der speziellen Webanordnung
resultiert. Je größer die
Tiefe innerhalb einer bestimmten Stelle der Bindung ist, die mit
einem Umlenkkanal im Harz lagemäßig übereinstimmt,
desto größer ist
die Wahrscheinlichkeit, dass ein Nadelloch in diesem Bereich entsteht.
-
Jüngere Arbeiten
haben gezeigt, dass die Verwendung von dreilagigen Verstärkungsstrukturen das
Auftreten von Nadellöchern
unerwartet verringert. Dreilagige Verstärkungsstrukturen umfassen zwei
vollkommen unabhängige
Gewebe schichten, die jeweils ihr eigenes spezielles Laufrichtungs-
und Querrichtungsgitter aufweisen. Die beiden unabhängigen Gewebeschichten
sind in der Regel durch Verbindungsfäden verbunden. Genauer wird
für das dreilagige
Band vorzugsweise eine Bindung mit feinerem Maschenquerschnitt für die obere
Schicht verwendet, um Kontakt mit der Bahn herzustellen und um Nadellöcher zu
minimieren. Für
die untere Schicht oder die zur Maschine gerichtete Schicht werden
gröbere
Fäden verwendet,
um die Steifigkeit zu erhöhen
und um die Nahtfestigkeit zu verbessern. Die Verbindungsfäden können Laufrichtungs-
oder Querrichtungsfäden
sein, die eigens hinzugefügt werden
und die vorher in keiner Schicht vorhanden waren (hinzugefügte Verbindungsfäden). Alternativ dazu
können
die Verbindungsfäden
aus Laufrichtungs- oder Querrichtungsfäden von der oberen und/oder
unteren Schicht der Verstärkungsstruktur bestehen
(integrale Verbindungsfäden).
Laufrichtungsfäden
sind als Verbindungsfäden
wegen der erhöhten
Nahtfestigkeit, die sie bereitstellen, bevorzugt. Obwohl solche
dreilagigen Bänder
erheblich zur Verbesserung der Nadellochverringerung beigetragen
haben, sind weitere Verbesserungen immer noch erwünscht. Beispielsweise
bewirkt das Vorhandensein von Verbindungsfäden in einem Kanal, dass die
Kanäle,
wo ein Verbindungsfaden vorhanden ist, eine kleinere projizierte
offene Fläche
aufweisen als die Kanäle,
wo keine Verbindungsfäden
vorhanden sind, was zu unterschiedlichen Durchlässigkeiten führt. Infolgedessen
können
Fasern in Kanäle,
in denen ein Verbindungsfaden vorhanden ist, anders umgelenkt werden
als solche Fasern in die übrigen
Kanäle
umgelenkt würden,
in denen kein Verbindungsfaden vorhanden ist.
-
Die
Papierherstellungstechnik hat eine Erhöhung der Durchlässigkeit
von Stoffen, die auf Papiermaschinen verwendet werden, in Betracht
gezogen. Beispielsweise wurde für
Trockennadelfilze ursprünglich
ein relativ offen gewebtes Grundgewebe verwendet, auf das Stapelfasern
genadelt werden konnten, um den Filz zu bilden. In einem Versuch,
die Durchlässigkeit
solcher Filze zu verbessern, wurde in der Technik eine Trägerstruktur
entwickelt, die ein Flächengebilde
aus gleichmäßig beabstandeten,
parallelen Kettfäden
als Ersatz für
das gewebte Grundgewebe umfasst (schussfadenfreie Filze). Solche schussfadenfreien
Filze hatten jedoch während
des Nadelungsprozesses und beim Laufen auf einer Papiermaschine
eine mangelhafte strukturelle Stabilität. Dieser Mangel an struktureller
Stabilität
ist in der Technik als Lockerheit („Sleaziness") bekannt. Ein Ansatz
für verbesserte
strukturelle Stabilität
ist in der britischen Patentbeschreibung 1,230,654, veröffentlicht
am 5. Mai 1971 im Namen von Scapa-Porritt Limited, beschrieben.
Dort offenbart ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Papiermaschinen-Nadelfilzes, wo
das gewebte Grundgewebe Laufrichtungsfäden aufweist, wie sie typisch
verwendet werden, und Querrichtungsfäden, von denen zumindest einige
in wässrigen
Medien unlöslich
sind und von denen mindestens einige in wässrigen Medien löslich sein
sollen. Das Herauslösen
der löslichen
Fäden (oder
eines Teils davon) aus dem Grundgewebe ist ebenfalls offenbart.
Obwohl durch die Verwendung von löslichen Fäden in Papierherstellungsfilzen
Verbesserungen der Sleaziness erhalten werden können, können solche Verbesserungen
nicht die Unterschiede in der Faserumlenkung beheben, die eine Folge
der Verwendung von Verbindungsfäden
ist, die oben erörtert wurde.
Ferner kann die '654-Patentbeschreibung nicht
die Notwendigkeit des Haltens der Filamente (Schichten) eines mehrlagigen
Stoffs in einer bevorzugten Beziehung erfüllen, die von den Verbindungsfäden der
dreilagigen Stoffe, die oben erörtert
wurden, bereitgestellt wird.
-
Ein
weiteres Gebiet einer notwendigen Verbesserung ist die weitere Verringerung
oder die Beseitigung von Nadellöchern.
Wenn ein Band eine Verstärkungsstruktur
mit von der oberen Schicht ausgehenden Verbindungsfäden aufweist,
kann der Stützungsverlust,
der immer dann passiert, wenn der Verbindungsfaden in die untere
Schicht taucht, um die beiden Schichten zu verbinden, zu Nadellöchern führen. Das
heißt,
wenn integrale Verbindungsfäden verwendet
werden, weisen unterschiedliche Kanäle unterschiedliche Potentiale
für die
Bildung von Nadel löchern
auf, was zu einer erhöhten
Schwierigkeit bei der Steuerung des Papierherstellungsverfahrens führt.
-
Somit
ist es Aufgabe der Erfindung, ein Band bereitzustellen, das eine
verbesserte Gleichmäßigkeit
der offenen Fläche
und ein reduziertes Nadellochbildungspotential bei seinen Umlenkkanälen aufweist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer solchen verbesserten Gleichmäßigkeit ohne Verringerung der
Eignung solcher Bänder
für das
Papierherstellungsverfahren oder ohne Verringerung der Eignung der
Verstärkungsstrukturen
darin für
das Bandherstellungsverfahren. Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ist die Bereitstellung von Verstärkungsstrukturen mit Verbindungsfäden, die
für Stabilität zwischen
den Schichten einer mehrlagigen Verstärkungsstruktur während des
Bandherstellungsverfahrens sorgen, während sie gleichzeitig Bänder bereitstellen,
die eine zufrieden stellende Haltbarkeit für das Papierherstellungsverfahren
aufweisen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die
Bereitstellung solcher Bänder,
in denen etwaige darin vorhandene Endlos-Verbindungsfäden, die
darin vorhanden sein können,
nicht die offene Fläche
der Kanäle
beeinträchtigen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung umfasst ein Trägerband für eine Cellulosefaserstruktur.
Das Band umfasst eine Verstärkungsstruktur
und eine Profilschicht.
-
Die
Verstärkungsstruktur
umfasst zwei Schichten aus einer der Bahn zugewandten Schicht und
einer der Maschine zugewandten Schicht. Die der Bahn zugewandte
Schicht ist aus Fäden
gewebt, die im Wesentlichen durchlässig für aktinische Strahlung sind.
Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der Fäden, aus denen die der Maschine
zugewandte Schicht besteht, im Wesentlichen undurchlässig für aktinische
Strahlung.
-
Eine
solche Verstärkungsstruktur
ist in
DE 2637303 A beschrieben.
-
Die
beiden Schichten werden durch nichtbleibende Verbindungsfäden verbunden,
die die Beziehung zwischen den Schichten stabilisieren, während die
Bahn erzeugt wird. Die Verbindungsfäden können hinzugefügte Querrichtungs-
oder hinzugefügte
Laufrichtungs Verbindungsfäden
sein, die jeweils mit den Laufrichtungsfäden oder den Querrichtungsfäden der
ersten und der zweiten Schicht verwoben sind. Die Verbindungsfäden können auch
integrale Verbindungsfäden
sein, die die erste Schicht und die zweite Schicht in Bezug zueinander
verbinden und die innerhalb der jeweiligen Ebenen der ersten und
der zweiten Schicht gewebt sind und zusätzlich mit den jeweiligen Fäden der
anderen Schicht verwoben sind.
-
Die
Profilschicht erstreckt sich von der Rückseite der zur Maschine gewandten
Schicht durch und über
die zur Bahn gewandte Schicht hinaus, um zumindest einen Teil der
die Bahn berührenden
Oberfläche
des Bandes zu bilden. Die Profilschicht umfasst ein gehärtetes lichtempfindliches
Harz. Die Profilschicht ist ferner mit einer Vielzahl von Kanälen versehen,
die durch das gehärtete
Harz verlaufen, so dass die die Bahn berührende Oberfläche und
die Rückseite
des Bandes in Fluidkontakt stehen.
-
Die
zur Bahn gerichtete Schicht und die zur Maschine gerichtete Schicht
der Verstärkungsstruktur
werden ebenfalls vorübergehend
durch nichtbleibende hinzugefügte
Verbindungsfäden
verbunden, die mit jeder Schicht verwoben sind. Die Verbindungsfäden sind
im Wesentlichen transparent für
aktinische Strahlung und können
durch chemische oder mechanische Verfahren entfernt werden, wenn
sie nicht mehr benötigt
werden, um die Beziehung zwischen der zur Bahn gerichteten Schicht
und der zur Maschine gerichteten Schicht der Verstärkungsstruktur
zu stabilisieren. Insbesondere kann der Teil der nichtbleibenden
hinzugefügten
Verbindungsfäden, der
innerhalb der Kanäle
liegt, entfernt werden, so dass die Bahneigenschaften, wie die projizierte
offene Fläche, über das
Band im Wesentlichen isotrop sind. Ein bevorzugtes Mittel zum Entfernen
der nichtbleibenden hinzugefügten Verbindungsfäden ist
die Kombination von Löslichmachung
und mechanischer Energie, die durch die Berieselungssysteme, die
Teil der Bandherstellungs- und Papierherstellungsverfahren sind,
bereitgestellt wird. Geeignete Materialien sind diejenigen, die
durch chemische oder mechanische Mittel gesteuert entfernbar sind.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Teildraufsicht von oben auf ein Band der vorliegenden Erfindung,
bei dem die erste und die zweite Schicht durch nichtbleibende hinzugefügte Verbindungsfäden aus
der zweiten Schicht verbunden sind und das der Klarheit halber zum
Teil weggeschnitten dargestellt ist.
-
2 ist
eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von 1.
-
3 ist
eine Teildraufsicht von oben auf ein Band gemäß dem Stand der Technik, die
bleibende hinzugefügte
Verbindungsfäden
aufweist und das aus Gründen
der Klarheit teilweise weggeschnitten dargestellt ist.
-
4 ist
eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von 3,
die Profilschichten aufweist, die aus Gründen der Klarheit teilweise
weggeschnitten sind.
-
5 ist eine Draufsicht, die die wichtigsten Elemente
von 5B zeigt.
-
5B ist
eine Photomikrographie eines Bandes gemäß der vorliegenden Erfindung,
die einen nichtbleibenden hinzugefügten Verbindungsfaden zeigt.
-
6 ist eine Draufsicht, die die wichtigsten Elemente
von 6B darstellt.
-
6B ist
eine Photomikrographie eines Bandes gemäß der vorliegenden Erfindung
nach Entfernen des nichtbleibenden hinzugefügten Verbindungsfadens der 5A und 5B durch
Waschen.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die 1 und 2 zeigen
ein Band 10 der vorliegenden Erfindung. Das Band 10 der
vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Endlosband, das dafür vorgesehen
ist, Cellulosefasern und ähnliche Materialien
von einem Teil eines Papierherstellungsverfahren zu einem anderen
zu transportieren. Beispielsweise eignet sich das Band 10 zum
Aufnehmen solcher Fasern in einem Faserablageschritt (d. h. es dient
als Formsieb) oder zum Tragen dieser Fasern von einem Formsieb zu
einem Trocknungsschritt. Das Band 10 umfasst zwei Hauptelemente:
eine Verstärkungsstruktur 12 und
eine Profilschicht 30. Die Verstärkungsstruktur 12 umfasst
ferner mindestens zwei Schichten, eine zur Bahn gerichtete erste Schicht 16 und
eine zur Maschine gerichtete zweite Schicht 18. Jede Schicht 16, 18 der
Verstärkungsstruktur 12 besteht
ferner aus verwobenen Laufrichtungsfäden 120, 220 und
Querrichtungsfäden 122, 222.
Die bevorzugte Verstärkungsstruktur 12 umfasst ferner
nichtbleibende hinzugefügte
Verbindungsfäden 322,
die mit den jeweiligen Fäden 100 der
zur Bahn gerichteten Schicht 16 und der zur Maschine gerichteten
Schicht 18 verwoben sind. Wie hierin verwendet, ist der
Ausdruck „Fäden 100" eine allgemeine
Bezeichnung, die Laufrichtungsfäden 120,
Querrichtungsfäden 122 der
ersten Schicht 16 sowie Laufrichtungsfäden 220 und Querrichtungsfäden 222 der zweiten
Schicht 18 einschließt.
-
Das
zweite Hauptelement des Bandes 10 ist die Profilschicht 30.
Die Profilschicht 30 ist aus Harz auf die Oberseite der
ersten Schicht 16 der Verstärkungsstruktur 12 gegossen.
Die Profilschicht 30 dringt in die Verstärkungsstruktur 12 ein
und wird durch Bestrahlen von flüssigem
Harz mit aktinischer Strahlung durch eine Maske mit einem Muster
aus lichtundurchlässigen
Abschnitten und durchlässigen Abschnitten
zu jedem gewünschten
Muster gehärtet.
-
Wie
in 2 dargestellt, weist die Bahn zwei gegenüber liegende
Oberflächen
auf, eine die Bahn berührende
Oberfläche 40,
die auf der nach außen gerichteten
Oberfläche
der Profilschicht 30 angeordnet ist, und eine gegenüber liegende Rückseite 42. Die
Rückseite 42 des
Bands 10 berührt
während
der Papierherstellung die Maschinenausrüstung. Diese Maschinenausrüstung (nicht
dargestellt) schließt
einen Vakuum-Aufnahmeschuh, einen Vakuumkasten, verschiedene Walzen
usw. ein.
-
Das
Band 10 kann ferner Kanäle 44 umfassen,
die von der die Bahn berührenden
Oberfläche 40 des
Bands 10 zur Rückseite 42 der
Bahn 10 verlaufen und mit dieser in Fluidkommunikation
stehen. Die Kanäle 44 ermöglichen
eine Umlenkung der Cellulosefasern senkrecht zur Ebene des Bands 10 während der
Papierherstellung.
-
Die
Kanäle 44 können diskret
bzw. einzeln sein, wie dargestellt, falls eine im Wesentlichen kontinuierliche
Profilschicht 30 gewählt
wird. Alternativ dazu kann die Profilschicht 30 diskret
sein und die Kanäle 44 können im
Wesentlichen kontinuierlich sein oder sowohl die Profilschicht 30 als
auch die Kanäle 44 können halbkontinuierlich
sein. Beispielsweise wird sich ein Fachmann auf dem Gebiet leicht
eine Einzelprofilschicht 30 und kontinuierliche Kanäle 44 vorstellen
können,
die generell den in 1 dargestellten entgegengesetzt
sind. Eine solche Anordnung mit einer diskreten Profilschicht 30 und
einem im Wesentlichen kontinuierlichen Kanal 44 ist in 4 des
genannten US-Patents 4,514,345, erteilt an Johnson et al., das hierin
durch Bezugnahme aufgenommen ist, dargestellt. Ein halbkontinuierlicher Kanal
ist im gemeinsam übertragenen
US-Patent 5,628,876, erteilt an Ayers, et al. am 13. Mai 1997, beschrieben.
Natürlich
wird ein Fachmann erkennen, dass jede Kombination aus diskreten,
kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Mustern ebenfalls ausgewählt werden
kann.
-
Die
Profilschicht 30 ist aus lichtempfindlichem Harz gegossen,
wie oben und in den genannten, hierin durch Bezugnahme aufgenommenen
Patenten beschrieben. Das bevorzugte Verfahren zum Auftragen des
lichtempfindlichen Harzes, das die Profilschicht 30 bildet,
auf die Verstärkungsstruktur 12 im
gewünschten
Muster besteht im Beschichten der Verstärkungsschicht mit dem lichtempfindlichen Harz
in flüssiger
Form. Aktinische Strahlung mit einer aktivierenden Wellenlänge, die zum
Härten
des Harzes passt, bestrahlt das flüssige lichtempfindliche Harz
durch eine Maske mit transparenten und lichtundurchlässigen Bereichen
hindurch. Die aktinische Strahlung passiert die transparenten Bereiche
und härtet
das darunter liegende Harz im gewünschten Muster. Das flüssige Harz,
das von den lichtundurchlässigen
Bereichen der Maske abgeschirmt wird, wird nicht gehärtet und
wird abgewaschen, was die Kanäle 44 in
der Profilschicht 30 zurücklässt.
-
Wie
im US-Patent 5,566,724, erteilt an Trokhan et al. am 22. Oktober
1996, beschrieben, führt die
Bereitstellung von UV-undurchlässigen
Laufrichtungs- oder Querrichtungsfäden für die zweite Schicht einer
Verstärkungsstruktur
und die Bereitstellung von Verbindungsfäden, die im Wesentlichen durchlässig für aktinische
Strahlung sind, zu Bändern mit
einer gewünschten
Rückseitentextur
ohne den unerwünschten
Verlust an Harzhaftung, wann immer solche Verbindungsfäden auf
der Oberseite der Verstärkungsstruktur
angeordnet werden. Ebenso passiert mit Bezug auf die vorliegende
Erfindung aktinische Strahlung nicht die Fäden 220, 222 der
zweiten Schicht 18, die im Wesentlichen lichtundurchlässig sind.
Dies führt
zu einer Rückseitentextur
auf der zur Maschine gerichteten Oberfläche der zweiten Schicht 18.
Die Rückseitentextur
stimmt mit den Fäden 220, 222 der
zweiten Schicht 18 mit der zweiten Lichtundurchlässigkeit,
die im Wesentlichen undurchlässig
für aktinische
Strahlung sind, lagemäßig überein.
Ein Luftstrom durch die Cellulosefaserstruktur und durch die Rückseitentextur
entfernt Wasser aus der Cellulosefaserstruktur.
-
Die
Profilschicht 30 verläuft
von der Rückseite 42 der
zweiten Schicht 18 der Verstärkungsstruktur 12 aus
der ersten Schicht 16 der Verstärkungsstruktur 12 und über diese
hinaus. Natürlich
verläuft
nicht die ganze Profilschicht 30 zur äußersten Ebene der Rückseite 42 des
Bands 10, wie nachstehend ausführlicher erörtert wird. Vielmehr verlaufen
einige Abschnitte der Profilschicht 30 nicht unter bestimmte Fäden 220, 222 der
zweiten Schicht 18 der Verstärkungsstruktur 12,
um eine Textur bereitzustellen, die den Luftstrom erleichtert, wie
oben erörtert.
Die Profilschicht 30 verläuft auch über die zur Bahn gerichtete
Oberfläche
der ersten Schicht 16 und aus dieser hinaus, um zumindest
teilweise die Tiefe der Umlenkkanäle 44 zu definieren.
Vorzugsweise verläuft
die Profilschicht 30 in einem Abstand von etwa (0,002 Zoll)
0,05 Millimetern bis etwa (0,050 Zoll) 1,3 Millimeter außerhalb
der zur Bahn gerichteten Oberfläche
der ersten Schicht 16. Die Dimension der Profilschicht 30 senkrecht
zur ersten Schicht 16 und darüber hinaus nimmt im Allgemeinen
zu, je gröber
das Muster wird. Wie weit die Profilschicht 30 ab der zur Bahn
gerichteten Oberfläche
der ersten Schicht 16 verläuft, wird von der Ebene 46 in
der ersten Schicht 16, die sich am weitesten von der Rückseite 42 der zweiten
Schicht 18 befindet, bemessen. Wie hierin verwendet, ist
eine „Kreuzung" der Schnittpunkt
eines Laufrichtungsfadens 120, 220 und eines Querrichtungsfadens 122, 222.
-
Der
Ausdruck „Laufrichtung" bezeichnet die Richtung,
die zur Hauptlaufrichtung der Papierbahn durch die Papiermaschine
parallel ist. Die „Querrichtung" ist senkrecht zur
Laufrichtung und liegt in der Ebene des Bands 10.
-
Wie
oben angegeben, können
unterschiedliche Fäden 100 des
Bands 10 unterschiedliche Lichtundurchlässigkeiten aufweisen. Die Lichtundurchlässigkeit
eines Fadens 100 ist das Verhältnis der Menge an aktinischer
Strahlung, die nicht durch den Faden 100 hindurchgeht (entweder
aufgrund von Reflexion, Streuung oder Absorption), zur Menge an
aktinischer Strahlung, die auf den Faden 100 fällt. Wie hierin
verwendet, bezeichnet die „spezifische
Opazität" eines Fadens 100 die
Opazität
bzw. Lichtundurchlässigkeit
pro Einheitsdurchmesser eines runden Fadens 100. Es sollte
erkannt werden, dass die lokale Opazität über einen bestimmten Querschnitt des
Garns 100 variieren kann. Diese Opazität bezeichnet jedoch die vereinigte
Opazität
eines bestimmten Querschnitts, wie oben beschrieben, und nicht die
Opazität,
die durch eines der verschiedenen Elemente dargestellt wird, aus
denen der Durchmesser besteht.
-
Die
Laufrichtungs- und die Querrichtungsfäden 120, 122 sind
zu einer zur Bahn gerichteten ersten Schicht 16 verwoben.
Diese erste Bahn 16 kann ein eins-drüber- eins-drunter-Kreuzgewebe oder ein anderes
Gewebe sein, das eine minimale Abweichung von der oberen Ebene 46 aufweist.
Vorzugsweise weisen die Laufrichtungs- und Querrichtungsfäden 120, 122,
aus denen die erste Schicht 16 besteht, eine erste Lichtundurchlässigkeit
bzw. Opazität auf.
Die erste Opazität
sollte niedrig genug sein, damit die Laufrichtungs- und die Querrichtungsfäden 120, 122,
aus denen die erste Schicht 16 besteht, im Wesentlichen
durchlässig
für aktinische
Strahlung sind, die verwendet wird, um die Profilschicht 30 zu härten. Solche
Fäden 120, 122 werden
als im Wesentlichen transparent angesehen, wenn aktinische Strahlung
durch die größte Querschnittsabmessung der
Fäden 120, 122 senkrecht
zur Ebene des Bands 10 hindurchgehen kann und die lichtempfindliche Harzschicht
darunter noch ausreichend härten
kann.
-
Die
Laufrichtungsfäden 220 und
die Querrichtungsfäden 222 sind
ebenfalls zu einer zur Maschine gerichteten zweiten Schicht 18 verwoben.
Die Fäden 220, 222,
insbesondere die Querrichtungsfäden 222 der
zur Maschine gerichteten zweiten Schicht 18, sind vorzugsweise
größer als
die Fäden 120, 122 der
erste Schicht 16, um die Nahtfestigkeit zu erhöhen. Dieses
Ergebnis kann durch Bereitstellen von Querrichtungsfäden 222 der
zweiten Schicht 18, deren Durchmesser größer ist
als der der Laufrichtungsfäden 120 der
ersten Schicht, erreicht werden, falls Fäden 100 mit rundem
Querschnitt verwendet werden. Falls Fäden 100 mit anderem
Querschnitt verwendet werden, kann dies durch Bereitstellen von
Laufrichtungsfäden 220 in
der zweiten Schicht, in denen einfallendes Licht einen längeren Weg
zurücklegt
als in den Laufrichtungsfäden 120 der
ersten Schicht, bewerkstelligt werden. Alternativ dazu, aber weniger
bevorzugt, können
die Laufrichtungsfäden 220 der
zweiten Schicht 18 aus einem Material mit einer höheren Zugfestigkeit
als der der Fäden 120, 122 der
ersten Schicht bestehen.
-
In
jeder Ausführungsform
weisen die Laufrichtungs- und/oder die Querrichtungsfäden 220, 222 der
zweiten Schicht 18 eine zweite Opazität und/oder eine zweite spezifische
Opazität
auf, die größer ist als
die erste Opazität
und/oder die erste spe zifische Opazität der Fäden 120, 122 der
ersten Schicht 16. Die Fäden 220, 222 der
zweiten Schicht sind im Wesentlichen vorzugsweise undurchlässig für aktinische Strahlung.
Mit „im
Wesentlichen undurchlässig" ist gemeint, dass
das flüssige
Harz im Schatten der Fäden 220, 222 mit
dieser Lichtundurchlässigkeit
nicht zu einer funktionellen Profilschicht 30 härtet, sondern stattdessen
im Laufe des Herstellungsverfahrens für das Band 10 abgewaschen
wird.
-
Die
Laufrichtungs- und die Querrichtungsfäden 220, 222,
aus denen die zweite Schicht 18 besteht, können in
jedem geeigneten Muster gewebt sein, wie als Kreuzgewebe, wie dargestellt,
oder als Köpergewebe
oder gebrochenes Köpergewebe und/oder
in jedem geeigneten Webfach. Vorzugsweise weist die zweite Schicht 18 ein
Kreuzgewebe auf, um die Nahtfestigkeit zu maximieren. Falls gewünscht, kann
die zweite Schicht 18 einen Querrichtungsfaden 222 in
jeder anderen Position aufweisen, entsprechend den Querrichtungsfäden 122 der
ersten Schicht. Im Allgemeinen erscheinen die Laufrichtungsfäden 220 der
zweiten Schicht 18 mit einer Frequenz, die mit der der
Laufrichtungsfäden 120 der ersten
Schicht 16 übereinstimmt,
um die Nahtfestigkeit zu erhalten.
-
Nichtbleibende
Verbindungsfäden 322 verbinden
die erste Schicht 16 und die zweite Schicht 18.
Die nichtbleibenden Verbindungsfäden 322 können hinzugefügte Querrichtungsfäden oder
hinzugefügte
Laufrichtungsfäden
sein, die mit jeweiligen Laufrichtungsfäden oder Querrichtungsfäden der ersten
und der zweiten Schicht verwoben sind. Das heißt, hinzugefügte Verbindungsfäden sind
von jeglicher Bindung, die für
entweder die erste oder die zweite Schicht 16, 18 ausgewählt wird,
unabhängig, sondern
solche Verbindungsfäden
sind vielmehr ein Zusatz zur normalen Bindung dieser Schichten 16, 18 und
können
diese sogar unterbrechen. Die Verbindungsfäden können auch integrale Verbindungsfäden sein,
die die erste Schicht und die zweite Schicht in Bezug zueinander
verbinden und die innerhalb der jeweiligen Ebenen (d. h. als Teil
der Bindung) der ersten und zweiten Schicht 16, 18 verwoben
sind und die zusätzlich
mit den jeweiligen Fä den
der anderen Schicht verwoben sind. Hinzugefügte und integrale Verbindungsfäden sind
ausführlicher
in dem oben genannten US-Patent 5,566,724 erörtert. Während entweder integrale oder
zusätzliche
nichtbleibende Verbindungsfäden
zum Verbinden der ersten und zweiten Schicht 16, 18 der
vorliegenden Erfindung geeignet sind, werden die erste und die zweite Schicht 16 und 18 vorzugsweise
durch nichtbleibende hinzugefügte
Querrichtungsfäden 322 verbunden.
-
Die
bevorzugten nichtbleibenden hinzugefügten Verbindungsfäden 322 sind
zwischen der ersten Schicht 16 und der zweiten Schicht 18 verwoben, um
die Schichten zu verbinden. Wie in den 1 und 2 dargestellt,
sind die bevorzugten nichtbleibenden hinzugefügten Verbindungsfäden 322 Querrichtungsverbindungsfäden 322,
die mit den jeweiligen Laufrichtungsfäden 120, 220 der
ersten und zweiten Schicht 16, 18 verwoben sind.
Alternativ können
die Verbindungsfäden
Laufrichtungsfäden
(nicht dargestellt) sein, die mit den jeweiligen Laufrichtungsfäden 122, 222 der
ersten und zweiten Schicht 16, 18 verwoben sind.
Vorzugsweise sind solche Verbindungsfäden von kleinerem Durchmesser
als die Fäden 100 der
ersten und zweiten Schicht 16, 18, so dass die Fäden die
projizierte offene Fläche
des Bands 10 nicht übermäßig einschränken. Wie
hierin verwendet, kann ein Verbindungsfaden außerdem als „nichtbleibend" betrachtet werden,
wenn mindestens ein Teil des Verbindungsfadens durch Mittel, die
im Bandherstellungsverfahren, im Papierherstellungsverfahren oder
in einem Verfahren, das speziell zum Entfernen solcher Fäden ausgelegt
ist, vorhanden sind, zumindest teilweise entfernbar ist.
-
Ein
bevorzugtes Bindungsbild für
die nichtbleibenden hinzugefügten
Verbindungsfäden 322 weist
die kleinste Zahl an Bindungsstellen auf, die notwendig ist, um
die erste Schicht 16 relativ zur zweiten Schicht 18 zu
stabilisieren. Die Verbindungsfäden 322 sind
vorzugsweise in Querrichtung ausgerichtet, da diese Anordnung im
Allgemeinen leichter zu weben ist. Ein geeignetes Bindungsbild ist
in 1 dargestellt.
-
Im
Gegensatz zu den Bindungsbildarten, die vom Stand der Technik vorgegeben
werden, minimiert die Stabilisierungswirkung der Profilschicht 30 die
Zahl der Verbindungsfäden 322,
die notwendig ist, um die erste Schicht 16 und die zweite
Schicht 18 miteinander zu verbinden. Der Grund dafür ist, dass die
Profilschicht 30, sobald das Gießen abgeschlossen ist, und
während
des Papierherstellungsverfahrens die erste Schicht 16 relativ
zur zweiten Schicht 18 stabilisiert. Somit können kleinere
und weniger nichtbleibende hinzugefügte Verbindungsfäden 322 ausgewählt werden
als die Fäden 100,
die verwendet werden, um die erste und zweite Schicht 16, 18 herzustellen.
-
Wie
in den 3 und 4 dargestellt, die ein Band 110 des
Standes der Technik des genannten US-Patents 5,566,724 darstellen,
blockieren dessen bleibende Verbindungsfäden 422 von Natur
aus einige der Kanäle 44.
Das heißt,
wann immer es vorkommt, dass ein Faden 422 in einem Kanal 44 liegt, wird
ein weiterer Abschnitt der projizierten offenen Fläche des
Kanals 44 von dem Verbindungsfaden 422 blockiert.
Diese Blockierung der Kanäle 44 kann einen
Unterschied der effektiven Faserstützung bewirken, der zu Ungleichmäßigkeiten
im fertigen Produkt führen
kann. Wenn ferner eine begrenzte Öffnungstrocknung gewünscht wird,
wie sie vorteilhaft im gemeinsam übertragenen US-Patent 5,274,930, ausgegeben
am 4. Januar 1994 an Ensign et al. beschrieben ist, wird es noch
wichtiger, dass das Band 10 eine ausreichende offene Fläche aufweist.
-
Der
Stand der Technik löst
dieses Problem durch Bereitstellen von bleibenden hinzugefügten Verbindungsfäden 422,
die relativ weniger und kleinere Fäden umfassen, da die bleibenden
hinzugefügten
Verbindungsfäden 422 natürlich die
projizierte offene Fläche
des Bands 10 blockieren. Diese Struktur minimiert die Auswirkung
der Verbindungsfäden 422 auf
die Gleichmäßigkeit
des Produkts. Es ist jedoch wünschenswert,
diese Auswirkung noch weiter zu minimieren. Wie nachstehend erörtert, verbessert die
vorliegende Erfindung weiter die Gleichmäßigkeit des Produkts durch
Bereitstellen von nichtbleibenden hinzugefügten Ver bindungsfäden 322,
wobei der Verbindungsfaden entweder im Bandherstellungsverfahren
(nachdem die Profilschicht 30 die erste Schicht 16 in
Bezug auf die zweite Schicht 18 stabilisiert), in einem
Verfahren, das dafür
ausgelegt ist, diese Verbindungsfäden zu entfernen, oder auf
einer Papiermaschine entfernt wird. Die Anmelder haben gefunden,
dass abhängig
von der Beziehung zwischen den Durchmessern der Fäden 100,
der Profilschicht 30 und dem Durchmesser der nichtbleibenden
hinzugefügte
Verbindungsfäden 322 die
vorliegende Erfindung (d. h. das Entfernen eines Verbindungsfadens aus
einem Kanal 44, wo einer vorhanden ist) im Vergleich zu
Bändern
des Standes der Technik zu einer Zunahme der projizierten offenen
Fläche
zwischen etwa 5 % und etwa 20 % für diesen Kanal führt. Für ein Band 10,
das unter Verwendung von Materialien gewebt wird, die für die im
Stand der Technik verwendeten typisch sind, liegt die Zunahme der
projizierten offenen Fläche
bei etwa 14 %. Die projizierte offene Fläche eines Bands 10 kann
(vorausgesetzt, es ist nicht zu transparent) gemäß dem Verfahren zum Bestimmen
einer projizierten durchschnittlichen Porengröße, das im gemeinsam übertragenen
US-Patent 5,277,761 ausgeführt
ist, das am 11. Januar 1984 an Phan und Trokhan erteilt wurde, bestimmt
werden, wobei dieses Patent ein Verfahren zum Bestimmen der projizierten
offenen Fläche
der Verstärkungsstruktur
zeigt.
-
Vorzugsweise
weisen solche Bänder
eine Luftdurchlässigkeit
von mindestens etwa (600 Standardkubikfuß pro Minute pro Quadratfuß) 183 Kubikmeter
pro Minute pro Quadratmeter auf. Stärker bevorzugt liegt die Luftdurchlässigkeit
bei mindestens etwa (900 Standardkubikfuß pro Minute pro Quadratfuß) 274 Kubikmeter
pro Minute pro Quadratmeter. Der Ausdruck „Luftdurchlässigkeit" wie hierin verwendet
wird als Zahl der (Kubikfuß)
Kubikmeter Luft pro Minute gemessen, die durch eine (einen Quadratfuß) einen
Quadratmeter große
Fläche
des Bands 10 bei einem Druckabfall über die Dicke des Bandes 10, der
gleich etwa (0,5 Zoll) 1,2 Zentimeter Wasser ist, hindurchgehen.
Die Luftdurchlässigkeit wird
mittels eines Valmet-Durchlässigkeitsmessgeräts (Modell Wigo
Taifun Typ 1000) gemessen, das von der Valmet Corp., Helsinki, Finnland,
erhältlich
ist.
-
Beim
Weben einer Verstärkungsstruktur 12 der
vorliegenden Erfindung werden die nichtbleibenden hinzugefügte Verbindungsfäden 322 im
Wesentlichen auf die gleiche Weise behandelt wie die bleibenden
hinzugefügten
Verbindungsfäden 422 des Standes
der Technik. Das heißt,
Bindungsbilder des Standes der Technik, die Verbindungsfäden 422 oder dergleichen
verwenden, sind ebenso zum Stabilisieren der Verstärkungsstruktur 12 der
vorliegenden Erfindung geeignet.
-
Darüber hinaus
liefern nichtbleibende hinzugefügte
Verbindungsfäden
zusätzliche
Flexibilität
bei den Bindungsbildern (nicht dargestellt). Beispiele für diese
Flexibilität
sind unter anderem:
- • Weil solche Verbindungsfäden leicht
durch einfache Verfahrensschritte entfernbar sind, können Bindungsbilder
verwendet werden, die mehr Verbindungsfäden aufweisen, als in der Regel
im Stand der Technik verwendet würden.
Solche zusätzlichen
Verbindungsfäden
könnten
für Anwendungen
eingesetzt werden, wo die Beibehaltung einer lagemäßigen Übereinstimmung
zwischen Schichten einer Verstärkungsstruktur
besonders wichtig ist oder wo das lichtempfindliche Harz besonders
wertvoll ist und das entfernbare Volumen eines nichtbleibenden Verbindungsfadens
verhindert, dass dieses wertvolle Harz Volumen füllt, das Teil eines Kanals
im fertigen Band wäre.
- • Nichtbleibende
Fäden könnten auch
anstelle von bestimmten Laufrichtungs- oder Querrichtungsfäden verwendet
werden, die einen Teil der rückseitigen
Oberfläche 42 eines
Bands bilden (z. B. bestimmte Fäden 220 oder 222).
Da diese Fäden durch
zusätzliche
Verfahrensschritte entfernbar sind, ist ihre Entfernung ein alternatives
Mittel zum Bereitstellen einer Textur zum Erleichtern des Luftstroms,
wie oben erörtert.
Offensichtlich müsste
der Entwickler darauf achten, dass ein gewähltes Bindungsbild nicht so
viele der Fäden 220, 222 ersetzt,
dass das resultierende Substrat in irgendeiner erforderlichen Eigenschaft
ungenügend
ist, beispielsweise der Nahtfestigkeit.
-
Dies
sind nur einige der möglichen
Beispiele für
die zusätzliche
Flexibilität,
die nichtbleibende Fäden
für den
Entwickler von Bindungsbildern für
Bandverstärkungsstrukturen
bieten.
-
Damit
die nichtbleibenden hinzugefügten Verbindungsfäden 322 entweder
im Bandherstellungsverfahren (nachdem die Profilschicht 30 die
erste Schicht 16 in Bezug auf die zweite Schicht 18 stabilisiert
hat) oder auf einer Papiermaschine entfernt werden, müssen die
nichtbleibenden hinzugefügte Verbindungsfäden 322 ein
Material umfassen, das durch biologische Mittel, chemische Mittel,
mechanische Mittel oder durch jede Kombination aus biologischen,
chemischen und mechanischen Mitteln aus den Kanälen 44 entfernbar
ist. Das heißt,
die nichtbleibenden hinzugefügten
Verbindungsfäden 322 können durch
Auflösen,
durch Hydrolyse (chemisch oder enzymatisch katalysiert), durch Lichtabbau,
Oxidation oder durch Bereitstellen mechanischer Sollversagensstellen
entfernt werden. Beispielsweise wäre ein Monofilamentfaden, der
aus dem im US-Patent 4,870,148, erteilt an Belz et al. am 26. September
1989, beschriebenen Polyacrylatharz extrudiert wurde, in alkalischem
Medium löslich.
Vorzugsweise umfassen die nichtbleibenden hinzugefügten Verbindungsfäden 322 ein
Material, das durch die Kombination von mechanischer Energie und
Löslichmachung, die
durch die Berieselung bereitgestellt ist, die Teil der Bandherstellungs-
und Papierherstellungsverfahren ist, entfernbar ist. Angesichts
der Notwendigkeit, die Verstärkungsstruktur 12 während des
Bandherstellungsverfahrens zu stabilisieren, ist es bevorzugt, dass
die nichtbleibenden hinzugefügten
Verbindungsfäden 322 ein
Material umfassen, das nicht entfernt wird, solange das Harz, aus
dem die Profilschicht 30 besteht, nicht in die Verstärkungsstruktur eingedrungen
und ausgehärtet
ist.
-
Stärker bevorzugt
umfassen die nichtbleibenden hinzugefügten Verbindungsfäden ein
polymeres Material, das teilweise wasserlöslich ist. Auf diese Weise
behalten die Verbindungsfäden 322 zumindest
teilweise ihre mechanische Integrität, bis das Harz, aus dem die
Profilschicht 30 besteht, ausgehärtet ist. Beispielsweise können die
nichtbleibenden hinzugefügten
Verbindungsfäden 322 polymere
Materialien wie Poly(ethylenoxid) oder Poly(vinylalkohol) umfassen.
Polyvinylalkohol ist besonders bevorzugt, da durch Steuern des Hydrolysegrads
des Vorläufers
Polyvinylacetat die Wasserlöslichkeit
des resultierenden Polyvinylalkohols gesteuert wird. Solche Fäden können entweder
Monofilamentfäden
oder Multifilamentfäden
sein. Geeignete Polyvinylalkoholfäden mit einer Faserauflösungstemperatur
von etwa 80 °C
sind von Kuraray Co., Ltd., Osaka, Japan, als Kuralon K-II erhältlich.
-
Wie
oben erörtert,
sind nichtbleibende hinzugefügte
Verbindungsfäden 322,
die solche begrenzt löslichen
Harze umfassen, gegen das anfängliche Berieseln,
das Teil des Bandherstellungsverfahrens ist, beständig. Infolgedessen
behalten Verstärkungsstrukturen 12 der
vorliegenden Erfindung während des
ganzen Bandherstellungsverfahrens eine Form, die der in 4 dargestellten ähnlich ist,
was der Verstärkungsstruktur 12 die
benötigte
Stabilität
verleiht. Sobald die Profilschicht 30 so ausgehärtet ist, dass
sie in der Lage ist, die Schichten 16, 18 zu stabilisieren,
wird durch die Löslichmachung
und die mechanische Energie der weiteren Berieselung der Teil der
nichtbleibenden Verbindungsfäden
entfernt, der in den Kanälen 44 liegt,
so dass die projizierte offene Fläche maximiert wird. Eine solche
Berieselung kann entweder auf einer Bandherstellungsvorrichtung
oder auf einer Papiermaschine stattfinden. Sobald der Teil der nichtbleibenden
hinzugefügten
Verbindungsfäden 322,
der in den Kanälen
liegt, entfernt wurde, nimmt das Band 10 die in den 1 und 2 dargestellte
Gestalt an, wo die Kanäle 44 im Wesentlichen
isotrop sind.
-
Angesichts
der gewünschten
Maximieren der Harzhaftung weisen die nichtbleibenden hinzugefügten Verbindungsfäden 322 auch
eine Opazität und/oder
eine spezifische Opazität
auf, die unter der zweiten Opazität und/oder der zweiten spezifischen Opazität der Laufrichtungsfäden 220 der
zweiten Schicht 18 liegt. Vorzugsweise sind die nichtbleibenden
hinzugefügten
Verbindungsfäden 322 im
Wesentlichen transparent für
aktinische Strahlung.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung (nicht dargestellt) können die nichtbleibenden hinzugefügten Verbindungsfäden 322 mit
vorgegebenen Stellen für
ein mechanisches Versagen versehen sein, wodurch die Verbindungsfäden 322 so
geschwächt
werden, dass sie durch mechanische Energie (wie sie z. B. durch
Berieselung bereitgestellt wird) entfernbar sind. Beispielsweise
könnte
ein Monofilamentmaterial, das sich zur Verwendung als Verbindungsfaden 422 des
Standes der Technik eignet, mit einem Muster aus Kerben mit einer
Wiederholungslänge
in der Größenordnung von
höchstens
der Wiederholungslänge
des Musters der Kanäle 44 versehen
sein, so dass es als nichtbleibender hinzugefügte Verbindungsfaden 322 geeignet
ist. Infolgedessen ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass zumindest
diese Kerbe in den meisten der Kanäle, die einen Verbindungsfaden
aufweisen, liegt. Da die Kerben den Verbindungsfaden schwächen, bewirkt
die Kombination aus maschineller Streckung und Berieselungsenergie,
dass diese geschwächten Verbindungsfäden innerhalb
des Kanals 44 brechen. Der Fachmann wird erkennen, dass
die Eigenschaften von Bändern 10 mit
eingekerbten nichtbleibenden hinzugefügten Verbindungsfäden 322 aufgrund dessen,
dass nicht alle dieser Verbindungsfäden brechen, zwischen denen
von Bändern
des Standes der Technik und Bändern
mit löslichen
nichtbleibenden Verbindungsfäden 322 wie
oben beschrieben liegen. Nichtbleibende hinzugefügte Verbindungsfäden 322 gemäß der vorliegenden
Erfindung, in denen die Verbindungsfäden Materialien umfassen, die
chemisch geschwächt
werden (z. B. durch beschleunigte Hydrolyse oder durch Lichtabbau,
der durch das UV-Licht
des Gießverfahrens
initiiert wird), werden ebenfalls in Betracht gezogen.
-
Ein
geeignetes Verfahren zum Gießen
eines Bandes 10 mit einer Verstärkungsstruktur 12,
die nichtbleibende Verbindungsfäden 322 umfasst,
und zum Entfernen der Fäden,
nachdem sie nicht mehr benötigt
werden, ist wie folgt. Eine Verstärkungsstruktur 12 kann
so gewebt werden, dass sie nichtbleibende Verbindungsfäden 322 mit
einer Löslichmachungstemperatur,
die an die gewünschte
Berieselungswassertemperatur angepasst ist (wie nachstehend beschrieben),
gemäß der Erfindung
umfasst. Unter Verwendung der vorstehend und ausführlicher
im oben genannten US-Patent 4,514,345 beschriebenen Verfahren wird
ein flüssiges,
lichtempfindliches Harz auf die Verstärkungsstruktur 12 gegossen
und dort gehärtet,
um eine Profilschicht 30 bereitzustellen, die die Beziehung
zwischen der ersten und der zweiten Schicht 16, 18 stabilisiert.
Diese Gießverfahren
schließen
eine Berieselung ein, um das ungehärtete Harz entfernen, um die
Kanäle 44 zu bilden.
(Vorzugsweise liegt die Berieselungswassertemperatur für diesen
Berieselungsschritt zwischen etwa 50 °C und etwa 90 °C). Man berieselt
das Band 10 ein zweites Mal unter Verwendung von Berieselungswasser,
dessen Temperatur um etwa 10 °C
erhöht
wurde, so dass es über
der Löslichmachungstemperatur
des Harzes liegt, das verwendet wird, um den nichtbleibenden Verbindungsfaden 322 zu
extrudieren, um den Teil des nichtbleibenden Verbindungsfadens 322,
der in den Kanälen 44 liegt,
zu entfernen.
-
Der
Fachmann wird erkennen, dass alternative Verfahrensschritte zum
Entfernen der nichtbleibenden Verbindungsfäden 322 ebenfalls
geeignet sind. Beispielsweise könnten
die nichtbleibenden Verbindungsfäden 322 auf
unter ihre Brüchigkeits-/Duktilitäts-Übergangstemperatur
abgekühlt werden
(wobei die übrigen
Fäden 100, 200 und
das gehärtete
lichtempfindliche Harz über
ihren jeweiligen Brüchigkeits-/Duktilitäts-Übergangstemperaturen
bleiben), und mechanische Energie könnte angelegt werden, um zu
bewirken, dass die Verbindungsfäden 322 zerbrechen,
um die Kanäle 44 zu öffnen. Die
nichtbleibenden Verbindungsfäden 322 könnten ein
Material umfassen, das einen Schmelzpunkt aufweist, der wesentlich
niedriger ist als der der übrigen Fäden 100,
die verwendet werden, um die Verstärkungsstruktur 12 zu
weben. Das Einwirkenlassen einer Temperatur, die höher liegt
als der Schmelzpunkt der nichtbleibenden Verbindungsfäden 322,
auf die Verstärkungsstruktur 12 würde bewirken,
dass sich die Verbindungsfäden 322 verflüssigen.
Dann würden
Kapillarkräfte
bewirken, dass das verflüssigte Verbindungsfadenmaterial
in die Zwischenräume zwischen
die übrigen
Fäden 100 fließt. Nach
dem Abkühlen
würden
die geschmolzenen Verbindungsfäden 322 dazu
dienen, die relative Beziehung zwischen den Schichten 16, 18 aufrechtzuerhalten, ohne
die offene Fläche
der Kanäle 44 zu
beeinträchtigen.
Diese und andere ähnliche
Verfahren zum Aufrechterhalten der relativen Beziehung zwischen
der ersten Schicht 16 und der zweiten Schicht 18,
bis die Beziehung durch die Profilschicht 30 stabilisiert
ist, werden als alternative Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in Betrachtung gezogen.
-
Das
folgende Beispiele wird nur zur Erläuterung angegeben und nicht
als Beschränkung.
-
BEISPIEL
-
Eine
Verstärkungsstruktur 12 gemäß dem Stand
der Technik, wie in den 3 und 4 dargestellt,
kann anhand von Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, gewebt
werden. Eine solche Struktur 12 umfasst 11 Laufrichtungsfäden 120 pro Zentimeter
in der ersten Schicht 16 und 11 Laufrichtungsfäden 220 pro
Zentimeter in der zweiten Schicht 18. Beide Fäden 120 und 220 umfassen
Polyestermonofilamente mit einem Durchmesser von 0,24 Millimetern,
wie von Shakespeare, Monofilament Division, Columbia, SC erhältlich.
Die Verstärkungsstruktur 12 umfasst
auch 11 Querrichtungsfäden 122 pro Zentimeter
in der ersten Schicht 16 und 6 Querrichtungsfäden 222 pro
Zentimeter in der zweiten Schicht 18. Monofilamentfäden mit
einem Durchmesser von 0,25 Millimetern und 0,3 Millimetern wurden
als Fäden 122 bzw. 222 verwendet.
Diese Fäden
sind ebenfalls von Shakespeare erhältlich. Die Verstärkungsstruktur 12 umfasst
ferner 6 Querrichtungs Verbindungsfäden 422 pro Zentimeter.
Ein geeigneter bleibender Verbindungsfaden 422 weist einen
Durchmesser von 0,15 Millimeter auf und ist von Shakespeare erhältlich.
Diese gewebten Verstärkungsstrukturen 12 sind
von Albany International, Appleton Wire Division, Appleton, WI,
erhältlich.
Für die
Zwecke des vorliegenden Beispiels und zum Simulieren einer Verstärkungsstruktur 12 der
vorliegenden Erfindung wird einer dieser Verbindungsfäden durch
zwei Stränge
aus einem wasserlöslichen
(80 °C)
Polyvinylalkoholfaden (erhältlich
von Kuraray Co., Ltd., Osaka, Japan) ersetzt, um einen nichtbleibenden Verbindungsfaden 322 bereitzustellen
(siehe 5A und 5B).
-
Eine
Profilschicht 30 wird auf die oben beschriebene Verstärkungsstruktur 12 gegossen,
indem man das lichtempfindliche Harz durch eine Maske gemäß den oben
im US-Patent 5,566,724 beschriebenen Verfahren Licht aussetzt. Waschen
mit Wasser mit einer Temperatur von etwa 75 °C entfernt ungehärtetes Harz
von dem entstehenden Band 10. Die 5A und 5B zeigen
einen Teil des Bandes, nachdem das ungehärtete Harz entfernt wurde, wobei
der nichtbleibende Verbindungsfaden 322 in der Mitte des
Kanals 44 sichtbar ist. Wie in den 6A und 6B deutlich
zu sehen ist, wird durch Erhöhen
der Wassertemperatur um etwa 10 °C
und durch nochmaliges Waschen der Teil des nichtbleibenden Verbindungsfadens 322,
der im Kanal 44 liegt, im Wesentlichen gelöst.
-
Obwohl
spezielle Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist
es für
den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene weitere Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Geist und Umfang
der Erfindung zu verlassen. Daher sollen in den beiliegenden Ansprüchen alle
solchen Änderungen
und Modifikationen, die im Schutzumfang der Erfindung liegen, abgedeckt
sein.