DE69908927T2 - Dehnbares papier und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Dehnbares papier und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
- Diese Erfindung zieht sich auf Papierbahnen und Verfahren zum Herstellen geformter Papierbahnen. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf wegwerfbare absorbierende Papierbahnen, wie Papierhandtücher, Wischtücher, Tissues und Toilettentissue und Verfahren zum Herstellen solcher Bahnen.
- Wegwerfbare Papierprodukte, wie Papierhandtücher, Wischtücher, Gesichtstissue und Toilettentissue, sind seit langem populär, primär für einzelne oder begrenzte Benutzungen. Abhängig von der gedachten Endnutzung benötigen Papierprodukte dieses Typs im allgemeinen variierende Grade an Weichheit Absorptionsfähigkeit und Festigkeit. Zusätzlich zu der Weichheit, Absorptionsfähigkeit und Festigkeit ist das gesamte Aussehen, die Anfühlung und die Leistungsfähigkeit wegwerfbarer Papierprodukte wichtig, insbesondere in Premium-Papierprodukten.
- Zwei wichtige Charakteristika, welche zu der Gesamterscheinung, der Anfühlung und der Leistungsfähigkeit von wegwerfbaren Papierprodukten beitragen, sind der Bausch und die Dehnungsfähigkeit. Der Bausch ist definiert als das Verhältnis der Papierdicke zum Basisgewicht. Der Bausch kann erhöht werden, indem die Dicke oder die Stärke des Papiers erhöht wird, ohne das Basisgewicht zu erhöhen, wie beispielsweise durch ein Prägen. Die Dehnbarkeit bezieht sich auf die Fähigkeit des Papiers, sich ohne Reißen signifikant zu strecken. Die Dehnungsfähigkeit ist typischerweise kein Attribut für ungekreppte Papierbahnen, insbesondere Tissuepapierbahnen. Eine Vorkürzung von Papier, wie durch ein Kreppen oder eine Nass- Mikrokontraktion, kann die Dehnungsfähigkeit erhöhen, sie erhöht aber auch das Basisgewicht. Tissuepapierbahnen haben im wesentlichen nur einige Prozent Längung, bis sie reißen, und zwar aufgrund der relativ unelastischen Natur der diese bildenden Papierfasern. Eine Zunahme der Dehnungsfähigkeit und insbesondere der Elastizität von Papierbahnen würde das Gesamtaussehen und die Anfühlung der Papierbahn jedoch signifikant verbessern.
- Eine Zunahme des Bausches ohne ein signifikantes Erhöhen des Basisgewichts trägt zu der Textur und der subjektiven Weichheit des Papiers bei, indem seine Komprimierbarkeit erhöht wird, was zu einem günstigen taktilen Eindruck für den Benutzer führt. Eine Erhöhung der Dehnungsfähigkeit trägt zu dem Gesamtaussehen, der Anfühlung und der Leistungsfähigkeit wegwerfbarer Papierprodukte bei, indem das subjektive Gefühl der Weichheit oder Hand der Bahner höht wird. In Papierhandtüchern, Wischtüchern und anderen Papierprodukten, die zum Reiben geeignet sind, hilft eine erhöhte Dehnungsfähigkeit auch dabei, ein unerwünschtes Reißen des Blattes während der Benutzung zu verhindern.
- Die Papierbahnen, die auf herkömmlichen Papier machenden Maschinen hergestellt werden, werden typischerweise durch Ablagerung eines wäßrigen Breies aus Papierfasern auf einer foraminösen Oberfläche gebildet, wie beispielsweise einem Paar konvergierender Fourdrinier-Drähte, wobei ein anfängliches Entwässern und neu Anordnen der Fasern auftritt. Nach der anfänglichen Formung der Papierbahn auf den Fourdrinierdrähten, wird das Papier zu einem entwässernden Preßfilz zu einem weiteren Trocknen durch Entwässerung überführt. Die entwässernden Filze herkömmlicher Papiermaschinen sind typischerweise aus dicht gewobenem Filz hergestellt, das aus sehr feinen Fasern aus Wolle oder einem synthetischen Material zusammen gesetzt ist. Um das Papier zu entwässern, wird das entwässernde Filz und Papier zwischen Paaren von Rollen, die zusammen laufen gepreßt, ähnlich den Rollen auf einer wringerartigen Waschmaschine. Die Rollen beinhalten häufig Unterdrucksysteme, um Wasser aus dem Papier und dem Filz wirksamer abzuziehen. Eine zusätzliche Kompaktion des Flächengebildes tritt auf, wenn eine Druckrolle das gesamte Flächengebilde an einer Trockungstrommel, wie einem Yankee- Trockner, anhaftet.
- Die Kompaktion, die notwendig ist, um Papierbahnen auf herkömmlichen Papier machenden Maschinen wirtschaftlich zu formen und zu trocknen, veranlaßt solcher Bahnen, eine relativ geringe Dicke, eine relativ hohe Steifigkeit und eine beschrankte Dehnungsfähigkeit zu haben. Eine zunehmende Dicke kann herbei geführt werden, indem die Menge der Papierfasern in dem Ausgangsmaterial erhöht wird. Aber eine auf diese Weise zunehmende Dicke erhöht einfach das Basisgewicht entsprechend und erhöht deshalb nicht die Bauschigkeit bzw. vermindert nicht die relative Steifigkeit.
- In jüngster Zeit wurden verschiedene Modifikationen und Verbesserungen an herkömmlichen Papier machenden Maschinen durchgeführt und bauschigere und ein wenig dehnungsfähige oder wegwerfbare Papierprodukte zu erzeugen. Eine signifikante Verbesserung für den Herstellungsprozeß, welcher eine signifikante Verbesserung der sich daraus ergebenden Verbraucherprodukte führt, ist die Verwendung einer Durchlufttrocknung anstelle einer herkömmlichen Druckfilz-Entwässerung. Bei der Durchlufttrocknung beginnt die Bahn ebenso wie bei der Druckfilztrocknung auf einem Formungsdraht, welcher einen wäßrigen Brei von weniger als ein Prozent Konsistenz (der prozentuale Gewichtsanteil der Fasern in dem wäßrigen Brei) aus einem Stoffauflaulkasten aufnimmt. Die anfängliche Entwässerung findet auf dem Formungsdraht statt. Von dem Formungsdraht wird die Bahn zu einem luftdurchlässigen, mit Durchluft trocknenden Band überführt. Diese "nasse Übertragung" erfolgt an einem Aufnahmefuß, an welchem die Bahn auf die Topographie des mit Durchluft trocknenden Bandes geformt werden kann.
- Mit der Zeit wurden weitere Verbesserungen notwendig. Eine signifikante Verbesserung von mit Durchluft trocknenden Bändern ist die Verwendung eines harzartigen Rahmenwerks auf einer Verstärkungsstruktur. Das harzartige Rahmenwerk hat im wesentlichen eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche und Ablenkkanäle, die sich zwischen diesen Oberflächen erstrecken. Die Ablenkkanäle liefern Bereiche, in welchen die Fasern der Bahn abgelenkt und neu angeordnet werden können. Diese Anordnung erlaubt den Trocknungsbändern, ein kontinuierliches Muster oder Muster in irgendeiner gewünschten Form statt nur die diskreten Muster, die durch die Gewebebänder des Standes der Technik erzielbar sind, aufzudrücken. Beispiele solcher Bänder und der zelluloseförmigen faserigen Strukturen, die damit hergestellt werden, können gefunden werden in den US Patenten 4,514,345; veröffentlicht am 30. April 1985 für Johnson et al.; 4,528,239, veröffentlicht am 09. Juli 1985 für Trokhan; 4,529,480, veröffentlicht am 16. Juli 1985 für Trokhan und 4,637,859, veröffentlicht am 20. Januar 1987 für Trokhan. Die vorstehenden vier Patente zeigen bevorzugte Konstruktionen eines gemusterten harzartigert Rahmenwerks und verstärkende mit Durchluft trocknende Bänder und die Produkte, die daraus hergestellt werden. Solche Bänder wurden verwendet, um wirtschaftlich extrem erfolgreiche Produkte herzustellen, Bounty-Papierhandtücher und Charmin Ultra-Toilettentissue, beide hergestellt und vertrieben durch den gegenwärtigen Übertragenen.
- Eine noch weiter Verbesserung für den Papier machenden Prozeß umfaßt eine speziellle Papier machende Vorrichtung, welche eine Papierbahn mit mehreren Basisgewicht-Regionen liefert. Ein solcher Prozeß ist beschrieben in US Patent Nr. 5,245,025, veröffentlicht am 14. September 1993 für Trokhan et al.; US Patent Nr. 5,503,715, veröffentlicht am 02. April 1996 für Trokhan et al.; und US Patent Nr. 5,534,326, veröffentlicht am 09. Juli 1996 für Trokhan et al..
- Alle die oben erwähnten Verbesserungen für die herkömmliche Papierherstellung, um bauschigere und ein wenig dehnungsfähigere wegwerfbare Papierprodukte herzustellen, umfassen signifikante Modifikationen an bestehender Anlage und Maschinerie. Obwohl die zusätzliche Bauschigkeit mit ihren begleitenden Charakteristika an Textur und Weichheit wünschenswert ist, sind die kapitalen Kosten, die mit dem Modifizieren einer herkömmlichen Papier machenden Maschine verbunden sind, um notwendigen Verbesserungen aufzunehmen, häufig hinderlich.
- Sowohl bei der herkömmlichen als auch bei der nicht herkömmlichen Papierherstellung wird ein bestimmter Grad an Dehnungsfähigkeit typischerweise in Papier durch einen Vorkürzungsvorgang nach dem Trocknen des Papiers erzeugt. Obwohl eine Vorkürzung in einer Anzahl von Formen durchgeführt werden kann, ist ein Kreppvorgang die gebräuchlichste Form. Ein Kreppvorgang tritt typischerweise als einer der letzten Schritt in dem Papier machenden Prozeß auf, wenn das geformte, trockene Papier von der Trocknungstrommel durch eine Abstreichklinge entfernt wird. In einer vereinfachten Sicht bildet ein Kreppvorgang ein Muster von mikroskopischen Rippen und Falten quer zur Maschinenrichtung der Bahn. Die Häufigkeit und die Amplitude der mikroskopisch ziehharmonikaartigen Falten kann innerhalb schmaler Betriebsbereiche geringfügig variiert werden, und die sich daraus ergebende Bahn liefert nur eine Dehnungsfähigkeit in der Maschinenrichtung. Die Dehnungsfähigkeit in der Querrichtung bleibt virtuell unverändert und beträgt nur einige wenige Prozent Zuglängung bis zu Reißen. Zudem erhöht der Kreppprozeß das Basisgewicht der Bahn proportional zum Betrag des Kreppens. Deshalb wird ein gegebener Grad an durch Kreppen induzierter Dehnungsfähigkeit begleitet durch eine proportionale Zunahme des Basisgewichts.
- Ein Zunehmen der Dicke und der Bauschigkeit der auf entweder herkömmlichen oder nicht herkömmlichen Papier machenden Maschinen hergestellter Papierbahnen kann auch in Umwandlungsvorgängen nach der Papierherstellung erzielt werden. Die Umwandlungsvorgänge beziehen sich auf eine weitere Verarbeitung eines fertig gestellten Papiers in unterschiedlichen Formen, wie durch Prägen, Drucken und Verpacken. Zum Beispiel kann eine höhere Dicke erreicht werden, indem einzelne Lagen eines Papiers zu mehrlagigen Produkten laminiert werden, und einen höheren Bausch kann durch ein Prägen erreicht werden. Der Bausch und die Dicke können durch eine Kombination von Prägen und Laminieren erhöht werden. Ein herkömmliches Prägen, insbesondere ein Makromuster-Prägen, erfordert jedoch ein relativ steifes Flächengebilde, damit das Prägemuster erhalten bleibt. Auch ein herkömmliches Makromuster-Prägen hat typischerweise nur einen geringen Einfluß auf die Papier-Dehnungsfähigkeit und virtuell überhaupt keinen Effekt auf die Papier- Elastizität. Mit "Makromuster-Prägung" ist ein Prägevorgang gemeint, welcher Muster bildet, die von dem menschlichen Auge leicht unterscheidbar sind, wenn sie aus einer Entfernung von etwa 12 Inch (30,5 cm) betrachtet werden.
- US Patent Nr. 3,348,477, veröffentlicht am 24. Oktober 1967 für Taylor et al. beschreibt ein Verfahren für die Papierumwandlung, welches die Textur und die Anfühlung des Papiers verbessert. Es umfaßt die Schritte (a) Bereitstellen eines Zellulosesubstrats, (b) Bereitstellen einer ersten und zweiten Preßwalze und (c) Pressen des Zellulossubstrats zwischen den Walzen, derart, daß die erste Walze die Bahn verformt, um eine Mehrzahl von ersten Regionen und eine Mehrzahl von zweiten Regionen zu bilden, wobei die ersten Regionen Grenzen bilden, welche die zweiten Regionen und die ersten Regionen trennen, welche im wesentlichen in einer Ebene der Papierbahn liegen.
- Demgemäß gibt es ein Bedürfnis nach einem Mittel, mit welchem Papierbahnen wirtschaftlich konvertiert werden können, insbesondere Bahnen, die auf herkömmlichen Papier machenden Maschinen hergestellt sind, und zwar in Papierbahnen mit einem erhöhten Bausch, erhöhter Textur und einem guten Gesamtaussehen und guter Anfühlung, zusammen mit einer erhöhten Dehnbarkeit in wenigstens einer Richtung.
- Zusätzlich wäre es wünschenswert, wegwerfbare Papierprodukte mit einer erhöhten Bauschigkeit, Textur und einem guten Gesamtaussehen und einer guten Anfühlung zusammen mit einer erhöhten Dehnungsfähigkeit und Elastizität in wenigstens einer Richtung zu haben.
- Ferner wäre es wünschenswert, in der Lage zu sein, Papierbahnen mit einer erhöhten Bauschigkeit, Textur und einem guten Gesamtaussehen und einer guten Anfühlung in einem Vorgang nach der Papierherstellung herzustellen, der keine kapitalen Gaben erforderlich macht, um eine bestehende Papier machende Maschine zu modifizieren.
- Eine Papierbahn der vorliegenden Erfindung hat eine längs verlaufende Mittellinie und eine quer verlaufende Mittellinie und umfaßt eine Mehrzahl von ersten Regionen und eine Mehrzahl von zweiten Regionen. Die ersten Regionen bilden Grenzen, welche die zweiten Regionen trennen, wobei die ersten Regionen im wesentlichen in einer Ebene der Papierbahn liegen. Die zweiten Regionen umfassen eine Mehrzahl von aus der Ebene erhabenen, rippenartigen Elemente, wobei die rippenartigen Elemente jeder zweiten Region parallel zu der Hauptrippenachse und rechtwinklig zu einer Nebenrippenachse angeordnet sind. Alle oder die meisten jeder ersten Regionen erstrecken sich in einer Richtung, welcher weder parallel zu der Hauptrippenachse noch zu der Nebenrippenachse ist. Die erste und die zweite Region unterziehen sich einer geometrischen Verformung, wenn das Bahnmaterial einer beaufschlagten Längung entlang wenigstens einer Achse ausgesetzt ist.
- Die Papierbahn kann eine mehrlagige Papierbahn sein, die wenigstens eine Lage mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist.
- Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte des Bereitstellens eines Zellulosesubstrats; Bereitstellen einer ersten Platte mit gezahnten Regionen und ungezahnten Regionen; Bereitstellen einer zweiten Platte mit gezahnten Regionen, wobei die zweite Platte der ersten Platte derart ausgerichtet ist, daß die gezahnten Regionen der ersten und zweiten Platte hemmen, wenn sie betriebsfähig ineinander eingreifen; und Pressen des Zellulosesubstrats zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte, derart, daß die gezahnten Regionen die Bahn verformen, um die erste und zweite Region, wie oben beschrieben, zu bilden. Optional kann das Zellulosesubstrat vor dem Preßschritt befeuchtet werden.
- Ein Satz Walzen kann anstelle des oben beschriebenen Satzes Platten verwendet werden.
- Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen konkludiert, welche die vorliegende Erfindung besonders herausstellen und deutlich beanspruchen, wird angenommen, daß die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente identifizieren, und in welchen:
- Fig. 1 eine Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Papierbahn der vorliegenden Erfindung ist;
- Fig. 2 eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform einer Papierbahn der vorliegenden Erfindung ist;
- Fig. 3 eine Draufsicht einer Papierbahn aus Fig. 1 in einem gespannten Zustand ist;
- Fig. 4 eine Darstellung in Draufsicht einer alternativen Ausführungsfarm einer Papierbahn der vorliegenden Erfindung ist;
- Fig. 5 eine Ansicht im Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Schnitts 5-S ist;
- Fig. 6 eine Ansicht im Querschnitt des in Fig. 3 gezeigten Schnitts 6-6 ist;
- Fig. 7 eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Vorrichtung ist; die verwendet wird, um eine Papierbahn der vorliegenden Erfindung zu bilden, wobei ein Bereich der Vorrichtung schräg gestellt ist, um die Zähne frei zu legen;
- Fig. 8 eine vereinfachte Ansicht im Querschnitt von kämmenden Zähnen einer Vorrichtung, die dazu verwendet wird, eine Papierbahn der vorliegenden Erfindung zu formen;
- Fig. 9 ein vereinfachte perspektivische Ansicht einer bevorzugten Vorrichtung ist, die zum Bilden einer Papierbahn der vorliegenden Erfindung nützlich ist; und
- Fig. 10 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Verfahrens zum Bilden einer Papierbahn der vorliegenden Erfindung ist.
- Obwohl die vorliegende Erfindung im Kontext einer Tissuepapierbahn beschrieben wird, soll der Ausdruck "Papierbahn" nicht in der Weise beschränkt sein. Mit "Papierbahn" ist eine der verschiedenen Bahnen gemeint, die im wesentlichen durch das Verfahren unter Aufbringung eines wäßrigen Breies von Papierfasern auf eine geeignete Formungsstruktur und dann einem wesentlichen Entfernen des Wassers aus dem Breis durch eine Vielfalt von Entwässerungsmitteln gebildet wird. Eine solche "Papierbahn" umfaßt das Basispapier für die Papierprodukte, wie Papierhandtücher, Wischtücher, Gesichtstissue und Toilettentissue. Verfahren zum Formen von Papierbahnen umfassen typischerweise auch Mittel zum signifikanten neu Anordnen von Fasern während des Wässerungsprozesses sowie Mittel zum Vorkürzen der fertig gestellten Bahn, wie durch Kreppen oder eine nasse Mikrokontraktion. Die "Papierbahn" kann auch ein Papier enthalten, das durch verschiedene Luftlegeprozesse geformt ist, welche den Eintrag von Wasser in die luftgelegte Bahn halten können oder nicht. Luftgelegte Papierbahnen können durch Verfahren gebunden sein, die im Stand der Technik bekannt sind, einschließlich durch Verwendung von synthetischen Fasern, Latex, etc..
- Wie hier verwendet, bezieht sich "Fasern" auf Fasern, die zur Verwendung beim Formen von Papierbahnen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, einschließlich mineralische, pflanzliche, tierische und synthetische Fasern. Bevorzugte Fasern sind pflanzliche Fasern, einschließlich Holz- und Nicht-Holzfasern. Am meisten bevorzugt im Kontext der vorliegenden Erfindung sind Holzfasern, wie Weichhölzer und Harthölzer, die typischerweise für Zellulosepapier, wie einem Tissuepapier, verwendet werden. Im allgemeinen sind geeignete Holzfasern gelängte, zugespitzte, dickwandige Pflanzenzellen, die dem Papier Flexibilität und Zugfestigkeit verleihen.
- Papierfasern, die zum Herstellen eines Tissuepapiers bevorzugt werden, sind im allgemeinen unelastisch. Mit unelastisch ist gemeint, daß die Fasern nicht naturgemäß als elastomerisch angesehen werden. Ferner wird, als Folge der Art und Weise einer Faser-an-Faser-Bindung in der fertig erstellten Papierbahn, ein Tissuepapier des Typs, der allgemein für Anwendungen als Badetissue, Handtuch oder Wischtuch nützlich ist, naturgemäß allgemein nicht als elastomerisch angesehen. Obwohl eine Vorkürzung für eine gewisse Dehnungsfähigkeit sorgt, neigen ungekreppte Zellulosepapierprodukte, wenn sie auf typischen Papier machenden Maschinen hergestellt werden, dazu, eher unelastisch und im wesentlichen nicht dehnungsfähig zu sein, und zwar aufgrund der hohen Dichte der Faser-an-Faser-Bindung. Anstatt sich zu dehnen, neigen die Faser-an-Faser-Bindungen dazu, zu brechen, was zu einem Reißen führt.
- Deshalb sind Tissuepapierbahnen, die auf herkömmlichen Papier machenden Maschinen gebildet werden, nicht nur im wesentlichen unelastisch, sondern sie zeigen auch keine nennenswerten Beträge einer nicht elastischen Dehnungsfähigkeit. Mit anderen Worten werden Papierbahnen im Gegensatz zu Bahn- und Filmmaterialien mit thermoplastischen Materialien im allgemeinen in ihrer Natur nicht als elastomerisch oder dehnungsfähig angesehen. Papierbahnen neigen nicht dazu, die Verformung auf "Molekularniveau" zu haben, die mit plastisch verformbaren Materialien verbunden ist. Jedoch wie oben offenbart, ist das Papier der vorliegenden Erfindung unerwartet hochgradig dehnungsfähig, und, in einem gewissen Grad elastomerisch. Diese überraschende Dehnungsfähigkeit und Elastizität werden einer Basispapierbahn aufgedrückt, ungeachtet des Herstellungsverfahrens, das heißt, bei herkömmlichem oder nicht herkömmlichem Trocknen.
- Eine Papierbahn der vorliegenden Erfindung ist aus einer Mehrzahl von ersten Regionen und einer Mehrzahl von zweiten Regionen zusammen gesetzt, wobei die ersten Regionen visuell unterschiedlich sind von den zweiten Regionen. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "visuell unterschiedlich" auf Merkmale des Bahnmaterials, welche ohne weiteres von dem normalen bloßen Auge wahrnehmbar sind, wenn das Bahnmaterial oder Gegenstände, in denen das Bahnmaterial verkörpert ist, einer normalen Benutzung unterzogen werden. Zusätzlich dazu, daß die ersten Regionen von den zweiten Regionen visuell unterscheidbar sind, sind die ersten derart an die zweiten Regionen gebunden, daß die zweiten Regionen visuell unterscheidbare Muster auf einer Bahn der vorliegenden Erfindung bilden. Beispiele solcher visuell unterscheidbaren Muster sind hier offenbart und umfassen regelmäßige Muster von Diamantformen; wellige, ondulierende Muster; regelmäßige Muster von Dreieckformen; Kombinationen der Formen; und dergleichen.
- Nun mit Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 sind dort bevorzugte Ausführungsformen einer Papierbahn 52 der vorliegenden Erfindung gezeigt, welche sowohl eine erhöhte Dicke, eine erhöhte Dehnungsfähigkeit und eine erhöhte Elastizität haben, gezeigt in einem im wesentlichen ungespannten Zustand. Die Papierbahn 52 hat zwei Mittellinien, eine längs verlaufende Mittellinie, welche auch nachfolgend als eine Achse, Linie oder Richtung "L" bezeichnet wird, und eine quer verlaufende oder seitliche Mittellinie, welche nachfolgend auch als Achse, Linie oder Richtung "T" bezeichnet wird. Die quer verlaufende Mittellinie "T" ist im wesentlichen rechtwinklig zu der längs verlaufenden Mittellinie "L". In dem Verfahren zur Papierherstellung, in welchem eine Materialbahn gebildet wird, kann die längs verlaufende Mittellinie parallel zu der "Maschinenrichtung" (MD) sein und kann die quer verlaufende Mittellinie parallel zu der "Querrichtung" (CD) sein.
- Die Papierbahn 52 umfaßt ein "streckfähiges Netzwerk" unterscheidbarer Regionen. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "streckfähiges Netzwerk" auf eine miteinander verbundene und untereinander in Bezug stehende Gruppe von Regionen, welche in der Lage sind, sich in einem gewissen nützlichen Grad in einer vorbestimmten Richtung zu dehnen. Zudem kann das streckfähige Netzwerk der Papierbahn nützlich elastomere Eigenschaften verleihen. Mit "elastomer" ist gemeint, in Fällen, in welchen das Basispapier nicht elastomer sein sollte, wenn es in die Bahn der vorliegenden Erfindung geformt wird, das streckfähige Netzwerk der Bahn Dehnungs-Erholungs-Eigenschaften verleihen kann, derart, daß diese ein elastikartiges Verhalten in Antwort auf eine beaufschlagte und nachfolgend wieder weg genommene Dehnung zeigt.
- Das streckfähige Netzwerk enthält eine Mehrzahl von ersten Regionen 60 und eine Mehrzahl von zweiten Regionen 66. Die Papierbahn 52 umfaßt auch Übergangsregionen 65, welche an der Grenzfläche zwischen den ersten Regionen 60 und den zweiten Regionen 66 angeordnet sind. Die Übergangsregionen 65 zeigen komplexe Kombinationen des Verhaltens sowohl der ersten Region als auch der zweiten Region. Es ist zu erkennen, daß jede Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Übergangsregionen haben wird, die vorliegende Erfindung jedoch in großem Maße durch das Verhalten des Bahnmaterials in unterscheidbaren Regionen definiert ist (z. B. erste Regionen 60 und zweite Regionen 66). Deshalb wird sich die folgende Beschreibung der vorliegenden Erfindung ausschließlich mit dem Verhalten des Bahnmaterials in den ersten Regionen 60 und den zweiten Regionen 66 befassen, da dieses nicht signifikant abhängig ist von dem komplexen Verhalten des Bahnmaterials in den Übergangsregionen 65.
- Obwohl die ersten Regionen 60 hier eine "Mehrzahl" erster Regionen 60 beschrieben werden, sei dies so zu verstehen, daß in einigen Ausführungsformen, wie in der bevorzugten Ausführungsform in Fig. 1, die Mehrzahl erster Regionen 60 eine einzelne, miteinander verbunden, kontinuierliche Netzwerk-"Region" bilden können. Wie hier verwendet, umfaßt deshalb der Ausdruck "Mehrzahl von ersten Regionen 60" untereinander verbundene erste Regionen, welche eine einzelne, kontinuierliche Netzwerkregion bilden. Obwohl zu einer einzelnen, kontinuierlichen Netzwerkregion verbunden, können die ersten Regionen 60 noch als diskrete, miteinander verbundene und sich schneidende Regionen angesehen werden, z. B. die Region 61 und 62, wie dies unten beschrieben ist.
- Die Papierbahn 52 hat eine erste Oberfläche (dem Betrachter in den Fig. 1 und 2 zugewandt) und eine entgegen gesetzte zweite Oberfläche (nicht gezeigt). In der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform umfaßt das streckfähige Netzwerk eine Mehrzahl erster Regionen 60 und eine Mehrzahl zweiter Regionen 66. Ein Satz erster Regionen 60, allgemein als 61 angegeben, ist vorzugsweise linear und erstreckt sich in einer ersten Richtung, die allgemein als D1 bezeichnet ist. Die verbleibenden ersten Regionen 60, allgemein als 62 angegeben, sind vorzugsweise linear und erstrecken sich in einer zweiten Richtung, die allgemein als D2 angegeben ist, welche im wesentlichen rechtwinklig zu der ersten Region ist. Obwohl bevorzugt wird, daß die erste Richtung rechtwinklig zu der zweiten Richtung verläuft, können andere Winkelbeziehungen zwischen der ersten Richtung und der zweiten Richtung geeignet sein, solange die ersten Regionen 61 und 62 miteinander schneiden. Vorzugsweise reicht der Winkel zwischen der ersten und der zweiten Richtung von etwa 45º bis etwa 135º, wobei 90º am meisten bevorzugt ist. Die Schneidung der ersten Regionen 61 und 62 kann eine Grenze bilden, angegeben durch die Phantomlinie 63 in Fig. 1, welche die zweiten Regionen 66 vollständig umgibt.
- Es ist nicht notwendig, daß die Schneidung der ersten Regionen 61 und 62 im wesentlichen gerade erfolgt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Es ist ferner nicht notwendig, daß sich die ersten Regionen 60 schneiden, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Zum Beispiel können die ersten Regionen 60, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wellige, nicht schneidende erste Regionen 60 umfassen, wobei jede welligen, nicht schneidenden ersten Regionen 60 eine retikulierte Struktur mit Bereichen bildet, die sich in ersten Richtungen D1 und zweiten Richtungen D2 erstrecken. Anstelle des Bildens eines Musters ähnlich denjenigen aus Fig. 1, in welchem erste Regionen 60 vollständig mit zweiten Regionen 66 verbunden sind, trennen, binden aber nicht vollständig, die welligen, nicht schneidenden ersten Regionen 60, wie in Fig. 2 gezeigt sind, die zweiten Regionen 66.
- Vorzugsweise beträgt die Breite 68 der ersten Regionen 60 von etwa 0,020 Inch (0,050 cm) bis etwa 0,100 Inch (0,254 cm) und ganz bevorzugt von etwa 0,030 Inch (0,076 cm) bis etwa 0,050 Inch (0,127 cm). Andere Breitenabmessungen für die ersten Regionen 60 können jedoch geeignet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 1 gezeigt, sind die ersten Regionen 61 und 62 rechtwinklig zueinander und in gleichem Abstand zueinander, deshalb haben die zweiten Regionen vorzugsweise eine im wesentlichen quadratische oder diamantförmige Gestalt. Eine Konfiguration umfaßt erste Regionen mit einer Breite von etwa 0,040 Inch (0,10,2 cm), die in einer parallelen Beziehung in Abstand zueinander liegen von etwa 0,212 Inch (0,538 cm) gemessen von Zentrum-zu-Zentrum. Andere Formen der zweiten Region 66 sind jedoch geeignet und können erzielt werden, indem der Abstand zwischen den ersten Regionen und/oder die Ausrichtung der ersten Regionen 61 und 62 mit Bezug zueinander geändert wird.
- Ein bemerkenswertes Attribut der ersten Regionen 60 ist die Formation einer "retikulierten Struktur", von der ein Bereich in den Fig. 1 und 2 als gepunktete Linie 88 dargestellt ist. Mit einer "retikulierterl Struktur" in Bezug auf die ersten Regionen 60 ist gemeint, daß Bereiche der ersten Region 60 als eine zweidimensionale Feder modelliert werden können, die für eine Dehnung in der Ebene der Bahn sorgen sowie gewisse Restaurationskräfte liefern, was für eine gewisse Bahnelastizität sorgt.
- Obwohl die in den Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Regionen beispielhaft für gegenwärtig bevorzugte Muster der ersten Regionen 60 sind, sollen sie nicht beschränkend sein. Andere schneidende und nicht schneidende Muster kommen in Betracht, wobei die einzige Beschränkung darin besteht, daß sowohl die ersten als auch die zweiten Regionen eine geometrische Verformung bei Aufbringung einer beaufschlagten Dehnung zeigen, welche der Bahn eine erhöhte Dehnungsfähigkeit und Elastizität in wenigstens einer Richtung gibt.
- Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, wird die Papierbahn 52 durch die unten offenbarten Verfahren derart "geformt", daß die Papierbahn 52 Dehnungs- oder Elastomereigenschaften entlang der Achse zeigt, welche im Falle der dargestellten Ausführungsformen parallel zu der Querachse der Papierbahn verläuft, wenn sie einer beaufschlagten axialen Längung in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Querachse ausgesetzt ist. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "geformt" auf die Erzeugung einer gewünschten Struktur oder Geometrie auf einer Papierbahn, welche eine gewünschte Struktur oder Geometrie im wesentlichen beibehält, wenn sie einer von außen aufgebrachten Längung oder entsprechenden Kräften ausgesetzt ist.
- Die ersten Regionen 60 sind im wesentlichen makroskopisch monoplanar, das heißt, im wesentlichen nicht modifiziert durch eine nachfolgende Verarbeitung, derart, daß sie nur eine geringere oder gar keine Formung aus der Ebene heraus zeigen. Das heißt, das Material innerhalb der ersten Regionen 60 ist im wesentlichen in dem gleichen Zustand, bevor und nachdem der Formgebungsschritt von der Bahn 52 durchlaufen ist. Die zweiten Regionen 66 umfassen eine Mehrzahl von erhabenen, rippenartigen Elementen 74. Die rippenartigen Elemente 74 können eingeprägt, heraus geprägt oder eine Kombination davon sein, um das zu bilden, was allgemein als "als Fächer gefaltete" Strukturen beschrieben werden kann. Jede als Fächer gefaltete Struktur von rippenartigen Elementen 74 hat eine erste oder Haupt-Rippenachse 70, welche im wesentlichen parallel zur längs verlaufenden Achse der Bahn 52 verläuft, und eine zweite oder Neben-Rippenachse 71, welche im wesentlichen parallel zu der quer verlaufenden Achse der Bahn 52 verläuft. Für jedes rippenartige Element 74 ist die Haupt-Rippenachse 70 im wesentlichen rechtwinklig zur Neben- Rippenachse 71. Die rippenartigen Elemente 74 können kontinuierlich sein und keine ungeformte Flächen zwischen sich haben.
- Die Haupt-Rippenachse 70 und die Neben-Rippenachse 71 der erhabenen rippenartigen Elemente können in anderer Weise in Bezug zu der Ebene der Bahn ausgerichtet sein, wie dies in den Fig. 1 oder 3 gezeigt ist, wie beispielsweise durch Ausrichten der Haupt-Rippenachse 70 im wesentlichen parallel zu der Querachse der Bahn. Es wird gegenwärtig auch bevorzugt, daß die Hauptachsen 70 jedes rippenartigen Elements 74 parallel zueinander ausgerichtet sind, aber viele Vorteile der vorliegenden Erfindung, einschließlich einer erhöhten Bauschigkeit, können realisiert werden, selbst wenn dies nicht der Fall ist.
- Wenn die Bahn 52 einer beaufschlagten axialen Dehnung D, angegeben durch Pfeile 80, gezeigt in Fig. 3, ausgesetzt ist, zeigen die rippenartigen Elemente 74 in den zweiten Regionen 66 eine geometrische Verformung oder Entfaltung und bieten einen minimalen Widerstand gegenüber der beaufschlagten Längung. Zudem ändert sich die Form der ersten Regionen 60 als Ergebnis der beaufschlagten axialen Dehnung, und zwar aufgrund der Fähigkeit der retikulierten Struktur, die durch die ersten Regionen 60 gebildet ist, als eine zweidimensionale Feder zu wirken, das heißt, sich durch Ändern der Winkelbeziehung zwischen der ersten Richtung D1 und der zweiten Richtung D2 zu längen. Wenn die ersten Regionen 60 eine geometrische Verformung zeigen, zeigen die zweiten Regionen 66 ebenfalls eine Änderung in Ihrer Form, da die ersten Regionen 60 an den zweiten Regionen 66 angrenzen, diese trennen und in einigen Fällen binden.
- Demgemäß neigen die ersten Regionen 66, wenn die Bahn 52 der beaufschlagten Längung ausgesetzt ist, eine geometrische Verformung, das heißt, ein Ausstrecken der retikulierten Struktur, wodurch sich die Form der zweiten Region 66 ändert. Die zweiten Regionen werden in einer Richtung parallel zu der Richtung der beaufschlagten Längung gedehnt oder gelängt und in einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung der beaufschlagten Längung verkürzt. Andere Funktionsweisen der geometrischen Verformung werden beobachtet, wie sie vollständiger unten beschrieben sind.
- Wie in den Fig. 1 und 3 gesehen werden kann, haben die ersten Regionen 60, ob sie sich schneiden oder nicht, im wesentliche Bereiche, welche sich entweder in die erste Richtung D1 oder die zweite Richtung D2 erstrecken, welche ein Haupt- Rippenachsenkomponente und eine Neben-Rippenachsenkomponente in der Ebene der Bahn haben. Mit anderen Worten sollten die erste und die zweite Richtung D1 bzw. D2 nicht derart konfiguriert sein, daß beide parallel sind mit entweder der Haupt- oder Nebenrippenachse 70, 71 der zweiten Regionen 66, wie dies vollständiger unten beschrieben ist. Bereiche der ersten Regionen 60, welche nicht beide Haupt- oder Neben-Rippenachsenkomponenten haben, wie der Schnittpunkt der ersten Regionen 60 in Fig. 1, sind vorzugsweise minimiert, und es wird angenommen, daß diese wenig Einfluß auf die dehnbaren oder elastomeren Eigenschaften der Bahn haben.
- Obwohl es im allgemeinen wünschenswertistdie Bereiche der ersten Regionen 60, die keine Haupt- und Neben-Rippenachsenkomponenten haben, zu minimieren, können viele Vorteile der vorliegenden Erfindung realisiert werden, wobei wesentliche Bereiche der ersten Regionen 60 mit entweder den Haupt- oder den Nebenachsen der zweiten Regionen 66 ausgerichtet sind. Zum Beispiel bleibt die in Fig. 4 gezeigt Bahn, die einige erste Regionen 64 parallel zur Haupt-Rippenachse 70 aufweist, bauschig und dehnungsfähig. Eine solche Konfiguration kann nützlich sein beim Beibehalten einer Zugfestigkeit in Maschinenrichtung, wenn die Haupt- Rippenachsen 70 in paralleler Ausrichtung mit der längs verlaufenden Achse L sind, was wiederum der Maschinenrichtung während der Bahnverarbeitung entspricht, wie dies in Fig. 10 angegeben ist. Weitere Konfigurationen werden berücksichtigt, wie das Aufweisen einiger erster Regionen 64, die parallel zu den Haupt- Rippenachsen 70 verlaufen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, aber deren Haupt- Rippenachsen 70 in paralleler Ausrichtung zu der quer verlaufenden Achse T liegen, was wiederum mit der Quermaschinenrichtung während der Bahnverarbeitung korrespondieren kann.
- Ohne durch Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß die dehnungsfähige oder elastische Natur einer Papierbahn der vorliegenden Erfindung vorliegt aufgrund der Fähigkeit der als Fächer gefalteten Struktur der zweiten Regionen 66, sich in einer dreidimensionalen geometrischen Weise entlang der rippenartigen Elemente zu "entfalten". Gleichzeitig ziehen sich die ersten Regionen 60 in einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zu der beaufschlagten Last in einer zweidimensionalen, geometrischen Weise im wesentlichen in der Ebene der Papierbahn zusammen, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die Kontraktion der ersten Regionen 60 und die sich daraus ergebene Formänderung der zweiten Regionen 66 kann analog zu dem zweidimensionalen Poisson'schen Effekt angesehen werden. Wie zum Beispiel am besten mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben ist, verändert sich die Form der zweiten Regionen 60, wie in Fig. 3 gezeigt, wenn die Bahn in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der quer verlaufenden Mittellinie P gedehnt wird, mit einer zunelunenden Dimension und einer anderen abnehmenden Dimension. Wie oben diskutiert wurde, wird für die simultane Entfaltung der zweiten Regionen 66 und Kontraktion der ersten Regionen 60 gesorgt, indem eine wesentliche parallele Ausrichtung der Haupt- oder Nebenachsen 70 bzw. 71 mit entweder der ersten der zweiten Richtung D1 oder D2 der ersten Regionen 60 vermieden wird.
- Ein zusätzliches sehr günstiges Attribut einer Papierbahn der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, in ihrem Bausch in Antwort auf eine Dehnung in wenigstens einer Richtung zu erhöhen. Ohne durch Theorie gebunden sein zu wollen, wird dieses verhalten nun im Hinblick auf diskrete Funktionsweise einer geometrischen Verformung beschrieben, und zwar mit Bezug auf die Fig. 5 und 6. Fig. 5 zeigt einen Querschnitt 5-5 eines ungestreckten Bereichs der Bahn 52, wie in Fig. 1 gezeigt. Die zweite Region 66 ist mit repräsentativen rippenartigen Elementen 74 gezeigt, so wie sie anfänglich durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung geformt sind. Bei der anfänglichen Formung ergeben die rippenartigen Elemente der Papierbahn eine anfänngliche Dicke C 1. Wenn sie einer beaufschlagten axialen Längung D ausgesetzt sind, angegeben durch die Pfeile 80 in den Fig. 3 und 6, zeigen die rippenartigen Elemente 74 in den zweiten Regionen 66 eine erste Funktionsweise einer geometrischen Verformung, d. h., ein Entfalten der rippenartigen Elemente in einer ziehharmonikaartigen Weise. Wenn die erste funktionale geometrische Verformung auftritt, ändert sich die Form der zweiten Regionen 66 gleichzeitig als Ergebnis einer zweiten funktionalen geometrischen Verformung, das heißt, der Bewegung der durch die ersten Regionen 66 geformten retikulierten Struktur, ein Schneiden der ersten Regionen 61 und 62, wie in Fig. 3 gezeigt. Die zweite Funktionsweise einer geometrischen Verformung veranlaßt die zweiten Regionen 66, sich in einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung der beaufschlagten Längung zusammen zu ziehen oder zu schrumpfen. Wenn sich die Form der zweiten Regionen 66 ändert, unterziehen sich die rippenartigen Elemente 74 der zweiten Region 66 einer dritten Funktionsweise einer geometrischen Verformung, wenn sie durch aufwölbende Kräfte, die im wesentlichen rechtwinklig zu der beaufschlagten Längung wirken, aus der Ebene ihrer ursprünglichen Position gedrückt werden. Wie in Fig. 6 gezeigt, veranlaßt diese Aufwölbung oder "Aufpuffung" der Bahn bei Dehnung ein Dickenzunahme. Wenn über den elastischen Bereich der Bahn hinaus gedehnt wird, bleibt sehr viel dieser Dickenzunahme erhalten, nachdem die Dehnungskraft weg genommen wird, was der Bahn einen neue Dicke D2 gibt. Dieses "Aufpuffen" der Bahn gibt der Bahn sogar mehr Textur und Bauschigkeit und erhöht ferner die gewünschten, eine Dicke erzeugenden Attribute einer Bahn der vorliegenden Erfindung.
- Deshalb ist ein sehr vorteilhaftes Ergebnis des Papiers der vorliegenden Erfindung, seine erhöhte Bauschigkeit und Textur aufgrund der erhabenen rippenartigen Elemente, die in den zweiten Regionen 66 geformt sind, zusammen mit der Dehnungsfähigkeit aufgrund der geometrischen Beziehung zwischen den ersten und zweiten Regionen. In Abhängigkeit von dem Basispapier und den verwendeten Verarbeitungsparametern (wie unten diskutiert wird), zeigt das Papier auch einen signifikanten Betrag an Elastizität in wenigstens einer Richtung. Die erhöhte Dehnungsfähigkeit und Elastizität ergeben sich zusätzlich zu dem guten Gesamterscheinungsbild und der guten Anfühlung, was für die Verbraucherakzeptanz wichtig ist.
- Bezug nehmend nun auf Fig. 7, ist dort eine Vorrichtung 400 gezeigt, die verwendet wird, um die in Fig. 1 gezeigte Papierbahn 52 zu bilden. Die Vorrichtung 400 umfaßt miteinander kämmende Platten 401, 402. 401, 402 umfassen eine Mehrzahl von jeweils miteinander kämmenden Zähnen 403, 404. Die Platten 401, 402 werden unter Druck zusammen gebracht, um die Bahn der vorliegenden Erfindung zu formen.
- Die Platte 402 umfaßt gezahnte Regionen 407 und gerillte Regionen 408. Innerhalb der geazahnten Regionen 407 der Platte 402 gibt es eine Mehrzahl von Zähnen 404. Die Platte 401 umfaßt Zähne 403, welche mit Zähnen 404 der Platte 402 kämmen. Wenn eine Papierbahn zwischen den Platten 401, 402 geformt wird, bleiben die Bereiche der Bahn, welche innerhalb der gerillten Regionen 408 der Platte 402 und der Zähne 403 auf der Platte 401 positioniert sind, im wesentlichen unverformt. Diese Regionen entsprechen den ersten Regionen 60 der Bahn 52, die in Fig. 1 gezeigt ist. Die Bereiche der Bahn, die zwischen den gezahnten Regionen 407 der Platte 402 (welche Zähne 404 umfassen), den Zähnen 403 der Platte 401 positioniert sind, werden inkremental geformt und erzeugen rippenartige Elemente 74 in den zweiten Regionen 66 der Papierbahn 52.
- Obwohl Fig. 7 Platten zeigt, die zur Verwendung zum Herstellen eines Papiers mit einem Muster aus ersten Regionen 60 geeignet sind, wie in Fig. 1 gezeigt, kann der Fachmann in einfacher Weise ähnliche Platten zum Erzeugen anderer Muster in Betracht ziehen, wie die in den Fig. 2 und 4 gezeigten Muster. Es wird angenommen, daß das Papier der vorliegenden Erfindung unabhängig ist, das heißt, so lange die ersten Regionen 60 ein Muster aus "retikulierten Strukturen" bilden und die zweiten Regionen 66 erhabene rippenartige Elemente haben, derart, daß die ersten und zweiten Regionen sich einer wie oben beschriebenen, geometrischen Verformung unterziehen können, liegt das Muster innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung. Solche Muster erlauben, daß die offenbarten Funktionsweisen einer geometrischen Verformung auftreten, was wiederum dem Papier erlaubt, eine Dehnungsfähigkeit, Elastizität und erhöhte Dicke beim Spannen zu zeigen.
- Ebenso kann der Fachmann des Standes der Technik in einfacher Weise in Betracht ziehen, daß beide Platten gezahnter Regionen 407 und gerillte Regionen 408 aufweisen, obwohl Fig. 7 eine Platte mit gezahnten Regionen (Platte 401) und eine Plane mit gerillten, das heißt, ungezahnten, Regionen (Platte 402), zeigt. In dieser Konfiguration kann es vorteilhaft sein, identisch gemusterte Platten zu verwenden, welche mit den Mustern paßgenau oder in einer versetzten Position, in welcher sich die Muster in einem geregelten oder zufälligen Versatzmuster befinden, kämmen. Es kann vorteilhaft sein, Platten zu verwenden, die beide gezahnte und ungezahnte Regionen aufweisen, in welchen eine Platte gezahnte Regionen hat, die ein erstes Muster formen, und die andere Platte ungezahnte Regionen hat, die ein zweites unterschiedliches Muster formen. Diese und andere Variationen in der Plattenausbildung und -konfiguration sollen beispielhaft, aber nicht beschränkend, für bevorzugte und in Betracht gezogene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sein.
- Fig. 8 zeigt Teilquerschnitt kämmender Zähne 403 und 404. Die Tiefe, der Abstand und die Häufigkeit der rippenartigen Elemente kann variiert werden, um sich daraus ergebende Zunahme in der Dicke sowie den verfügbaren Stretch einer Bahn der vorliegenden Erfindung zu steuern. Insbesondere bestimmt der Abstand und die Tiefe der rippenartigen Elemente 74 die Oberflächen-Weglänge der zweiten Region. Wie hier verwendet, bezieht sich "Oberflächen-Weglänge" auf eine Messung entlang der topographischen Oberfläche der in Frage stehenden Region, in einer Richtung im wesentlichen parallel zu einer Achse, wie dies offenbart ist im allgemein übertragenen US Patent Nr. 5,518,801, veröffentlicht am 21. Mai 1996 für Chappell et al. Eine bevorzugte gezahnte Konfiguration einer Bahn der vorliegenden Erfindung ist eine Zahnhöhe von 0,060 Inch (0,152 cm) und ein Abstand von 0,030 Inch (0,076 cm).
- Die Höhe für die Formation einer fertigen Bahn der vorliegenden Erfindung kann eingestellt werden durch die Tiefe des Eingriffs der miteinander kämmenden Platten. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird die Tiefe des Eingriffs E gemessen von der Spitze des Zahns 403 bis zur Spitze des Zahn 404. Da die Tiefe des Eingriffs E zunimmt, nimmt auch die Höhe der rippenartigen Elemente 74 zu. Ohne durch Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß eine dauerhafte Verformung der Papierbahn herbei geführt wird, indem die Faserbindungen gebrochen werden und die Fasern neu orientiert werden, da ein Papier nicht plastisch verformbar ist. Je größer das Maß des Eingriffes E ist desto größer ist der Bruch der Faserbindung und desto größer die Neuorientierung. Deshalb neigen die Zugeigenschaften der Papierbahn dazu, mit zunehmendem Eingriff abzunehmen. Für eine gegebene Ausgangsdicke können die Zahnhöhe TH, der Abstand P und der Eingriff E auf ein gutes Gleichgewicht der Zugeigenschaften, der Dicke und der Bahnelastizität und Dehnungsfähigkeit eingestellt werden.
- Das Formationsverfahren kann in einem statischen Modus durchgeführt werden, in welchen ein diskreter Bereich einer Papierbahn zu einem Zeitpunkt verformt wird. Alternativ kann das Formationsverfahren unter Verwendung einer kontinuierlichen, dynamischen Presse für ein intermittierendes Berühren einer sich bewegenden Papierbahn und Formen der Bahn in eine geformte Papierbahn der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Eine solche dynamische Presse umfaßt miteinander kämmende, gezahnte Preßwalzen 500, wie sie in Fig. 9 gezeigt sind. Eine Walze 502 umfaßt gezahnte Regionen 507 und gerillte Regionen 508. Innerhalb der gezahnten Regionen 507 der Walze 502 gibt es eine Vielzahl von Zähne 504. Die Walze 501 umfaßt Zähne 503, welche mit Zähnen 504 der Walze 502 kämmen. Wenn eine Papierbahn zwischen den Walzen 501, 502 geformt wird, bleiben die Bereiche der Bahn, welche innerhalb der gerillten Regionen 508 der Walze 502 und der Zähne 503 auf der Walze 501 positioniert sind, im wesentlichen unverformt. Diese Regionen korrespondieren mit den ersten Regionen 60 der in Fig. 1 gezeigten Bahn 52.
- Dynamische Preßwalzen 500 werden vorzugsweise in einer Formungsvorrichtung 600, die in Fig. 10 schematisch gezeigt ist, als eines der Elemente in einem Verfahren zum Herstellen von Papierbahnen der vorliegenden Erfindung verwendet. Die Formungsvorrichtung 600 umfaßt Mittel zum Wickeln einer kontinuierlichen Bahn 50 eines Papiers von einem Rollenvorrat 610. Die Papierbahn 50 wird durch geeignete Mittel 605 zu den Preßwalzen 500 geführt, wo die Formung in eine Bahn 52 der vorliegenden Erfindung herbei geführt wird. Wenn die Bahn 52 geformt ist, kann sie durch geeignete Mittel 605 zu weiteren Konvertierungsprozessen geführt werden, wie einer Aufnahmerolle 620. Weitere Verfahrensvariationen werden berücksichtigt, einschließlich Verfahren und Variationen, die vollständig beschrieben sind in US Patent Nr. 5,518,801, veröffentlicht für Chappell et al. am 21. Mai 1996.
- Obwohl Fig. 9 eine Walze mit gezahnten Regionen (Walze 501) zeigt und eine Walze mit gerillten, das heißt, ungezahnten Regionen (Walze 502), kann der Fachmann des Standes der Technik ohne weiteres auch in Betracht ziehen, daß beide Walzen gezahnte Regionen 507 und gerillte Regionen 508 aufweisen. In dieser Konfiguration kann es vorteilhaft sein, identisch gemusterte Walzen zu verwenden, welche mit den Mustern genau oder in einer versetzten Position kämmen, wobei die Muster in einem geregelten oder zufälligen Versatzmuster vorliegen können. Es kann vorteilhaft sein, Walzen zu verwenden, die beide gezahnte und ungezahnte Regionen aufweisen, in welchen eine Walze ungezahnte Regionen hat, welche ein erstes Muster formen, und die andere Walze ungezahnte Regionen hat, die ein zweites, unterschiedliches Muster formt. Ebenso kann es vorteilhaft sein, Walzen mit unterschiedlichen Durchmessern zu verwenden, wobei die gleichen oder unterschiedliche Muster durch die gerillten Regionen 508 geformt werden. Diese und andere Variationen in der Walzenausbildung und -konfiguration sollen beispielhaft sein, aber nicht beschränken, für die bevorzugten und in Betracht gezogenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemeint.
- In einer alternativen Ausführungsform umfaßt das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Aufbringung eines Benässungsmittels auf die Bahn 50 vor der Formgebung in den Preßwalzen 500. Ein bevorzugtes Benässungsmittel ist Wasser, aber andere Benässungsmittel, einschließlich z. B. naßfeste Chemikalien, weich machende Chemikalien, können hinzu gegeben werden. Obwohl die Hinzugabe von Benässungsmitteln die Dickenzunahme oder die Dehnungsfähigkeitseigenschaften nicht signifikant beeinflußt, scheint es, daß dies den Verlust der Zugfestigkeit, der nach einer Verarbeitung, minimiert. Ohne durch Theorie gebunden zu sein, erscheint es so, daß die Hinzugabe eines Benässungsmittels, z. B. Wasser, wegen der Weichmachung der Zellulosefaserstruktur eine bestimmte Menge an Zugfestigkeit konserviert 'wird. Die Hinzugabe von Wasser plastifiziert die Zellulosestruktur, um dieser zu erlauben, durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung einfacher geformt zu werden, ohne soviel Faserbruch, wie dies unter trockenen Bedingungen erfolgen würde. Diese Plastifizierung ergibt sich möglicherweise aus der Reduktion der Wasserstoffbindung innerhalbwder-Zellulosestruktur und ist abhängig von der Faserquellung, um zu plastifizieren und den Fasern zu erlauben, flexibler zu sein. Naßfeste Additive (während der Bahnformation), wie Kymene 557H oder Carboxymethylzellulose (CMC), erhältlich unter dem Markennamen 7MT, beide erhältlich von Hercules, Inc. aus Wilmington DE, können der Struktur helfen, während der Plastifizierung der Fasern gebunden zu bleiben.
- Wie in Fig. 10 gezeigt, kann ein Wasserapplikator 640 eine vorbestimmte Menge an Wasser auf die Bahn 50 auftragen, um der Bahn von etwa 10 Gew.-% bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 40 Gew.-% bis 60% Feuchtigkeitsgehalt hinzuzufügen. In einer Ausführungsform kann eine Menge von 50 Gew.-% auf die Bahn mit gutem Erfolg beim Minimieren des Verlustes der Zugfestigkeit aufgebracht werden. Wenn die Bahn 52 geformt ist, kann sie mit geeigneten Mitteln getrocknet werden, oder sie kann in weiteren Konvertierungsvorgängen verarbeitet werden, wobei ein Trocknen auftritt, sobald die Bahn in eine Aufnahmerolle 620 geformt ist.
- Papierbahnen der vorliegenden Erfindung können Laminate umfassen, das heißt, mehrlagige Papierbahnen. Die Laminate können vor, während oder nach dem Formgebungsschritt durch eine Anzahl von Bindungsverfahren, die den Fachleuten des Standes der Technik bekannt sind, kombiniert werden. Solche Bindungsverfahren umfassen, sind aber nicht beschränkt darauf, ein thermisches Binden, Druckbinden und Haftbinden (unter Verwendung einer Anzahl von Haftmitteln, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, Sprühhaftmittel, heiß schmelzende Haftmittel, auf Latex basierende Haftmittel und dergleichen). Eine Haftbindung kann herbei geführt werden, indem eine Schicht eines Haftmittels vor dem Laminieren gleichmäßig auf eine Lage aufgebracht wird, oder indem ein Haftmittel auf wenigstens eine Lage an diskreten Bindungsstellen aufgebracht wird, z. B. Punktbindung in einem regelmäßigen oder zufälligen Muster. Alternativ kann ein Haftmittel auf wenigstens eine Lage in einem kontinuierlichen Netzwerk aufgebracht werden, z. B. ein Netzwerk den kontinuierlichen ersten Regionen in Fig. 1 entspricht.
- In einer Ausführungsform wurde ein Laminat durch ein haftendes Binden von zwei Lagen eines herkömmlichen Papiers unter Verwendung eines druckempfindlichen Sprühhaftmittels, "Super 77®", vermarktet durch 3M Corp., hergestellt. Ein sehr leichter Nebel des Haftmittels wurde gleichmäßig auf eine Lage aufgebracht; eine zweite Lage wurde sorgfältig auf der Oberseite der das Haftmittel enthaltenen Lage angeordnet, wobei Sorge dafür getragen wurde, daß beide Lagen nicht knittern. Ein leichter Handdruck wurde dann dazu benutzt, sicher zu stellen, daß die zwei Lagen miteinander verbunden waren.
- In ein mehrlagiges Laminat hergestellt, können die Bahnen der vorliegenden Erfindung in irgendeiner von verschiedenen Konfigurationen positioniert sein. Zum Beispiel können, wenn beide Bahnen aus einem zweilagigen Laminat mit zweiten Regionen 66 rippenartiger Elemente 74 geformt sind, die zweiten Regionen 66 von jeder der Bahnen derart positioniert sein, daß sie in der Laminatstruktur paßgenau zueinander liegen. Alternativ kann es günstig sein, die zweiten Regionen jeder Lage derart anzuordnen, dass sie nicht im laminierten Zustand zusammen passen. Ebenso kann es günstig sein, ein mehrlagiges Laminat unter Verwendung eines ersten Musters auf einer Bahn und eines zweiten, unterschiedlichen Musters auf der anderen Bahn zu formen.
- In dem Falle, daß eine Dehnungsfähigkeit der Papierbahnen nicht gewünscht ist, kann ein mehrlagiges Laminat hergestellt werden, das im wesentlichen den doppelten Bausch jeder Basisbahn hat, ohne die Dehnbarkeit beider Basisbahnen. Dieses kann herbei geführt werden, indem wenigstens zwei Bahnen der vorliegenden Erfindung, die jeweils eine Haupt-Rippenachse 70 von zweiten Regionen 66 haben, die im wesentlichen rechtwinklig zu den Haupt-Rippenachsen 70 der zweiten Regionen 66 der anderen Lage liegen, laminiert werden. Zum Beispiel kann mit Bezug auf Fig. 1 eine Bahn mit zweiten Regionen 66 mit einer Haupt-Rippenachse 70 im wesentlichen parallel zur längs verlaufenden Mittellinie "L" mit einer zweiten Bahn mit zweiten Regionen 66 mit einer Haupt-Rippenachse 70 im wesentlichen rechtwinklig zu der längs verlaufenden Mittellinie "L" laminiert werden. Da die Papierbahn 52 so hergestellt werden kann, daß sie nur eine relativ kleine Dehnungsfähigkeit in der Richtung im wesentlichen parallel zu den ersten Achsen 70 zeigt, kann ein in der Weise hergestelltes Laminat eine relativ kleine Dehnung in beiden Richtungen zeigen.
- Das Folgende sind Beispiele spezifischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Daten für die Dicke, Längung und Zugfestigkeit wurden durch die Testverfahren erhalten, die unten im Abschnitt Testverfahren offenbart sind.
- Eine Papierbahn der Erfindung wurde unter Verwendung von miteinander kämmenden Platten hergestellt, ähnlich denjenigen, die in Fig. 7 gezeigt sind. Die miteinander kämmenden Platten wurden hergestellt durch Gießen eines mit Aluminium angereicherten Epoxymaterials auf eine maschinenbearbeitete Metallform, um zwei miteinander kämmende Platten von etwa 5 Inch (12,7 cm) Breite, 12 Inch (30,5 cm) Länge und 0,75 Inch (1,9 cm) Dicke zu produzieren. Die Zähne der miteinander kämmenden Platten waren im wesentlichen dreieckig, das heißt, zugespitzt, mit einem Maß von etwa 0,030 Inch (0,076 cm) an der Basis und sich zu einem Scheitelpunkt mit einem Radius von etwa 0,008 Inch (0,0203 cm) verjüngend. Die Höhe jedes Zahns betrug 0,060 Inch (0,152 cm) und es gab eine Einstellung auf einen Abstand von 0,030 Inch (0,076 cm). Jede Platte ist mit kämmenden Löchern und Stiften versehen, um ein akkurates und dauerhaftes Zusammenpassen der Platten sicher zu stellen, wenn sie zusammen gebracht sind. Eine Reihe von Rillen, die den gerillten Regionen 408 in Fig. 7 entsprechen, wurden auf der gezahnten Seite einer Platte maschinell hergestellt, die der Platte 402 in Fig. 7 entspricht. Die Rillen maßen 0,040 Inch (0,102 cm) in der Breite mit parallelen Rillen in einem Abstand von 0,275 Inch (0,698 cm) von Zentrum-zu-Zentrum.
- Eine einlagige Papierbahn nördlicher Weichholz-Kraftfasern mit einem Basisgewicht: von 20 lbs (9,1 kg) pro 3000 sq. ft. (279 m²) oder auf einer herkömmlichen Papier machenden Anlage hergestellt wird. Das Papier wurde gleichmäßig mit destilliertem Wasser auf etwa 80 Gew.-% der trockenen Papierbahn gesättigt. Das gesättigte Papier wurde zwischen den zwei miteinander kämmenden Platten angeordnet, wobei die Maschinenrichtung der Papierbahn in der Längsrichtung ausgerichtet war, welche der längs verlaufenden Mittellinie L entspricht, wie in Fig. 7 gezeigt. Es kann angemerkt werden, daß diese Konfiguration dafür sorgt, daß die längs verlaufende Maschinenrichtung auch parallel zu den Nebenrippenachsen der rippenartigen Elemente der geformten Bahn ist.
- Die miteinander kämmenden Platten mit dem z wischen sich angeordneten Papier wurden dann in einer hydraulischen Presse mit einer Platte angeordnet, welche größer ist als die Platten, um einen gleichmäßigen Druck über die Platten sicher zu stellen. Abstandhalter wurden an den Rändern der Platten angeordnet, um den Betrag des Eingriffs der miteinander kämmenden Platten auf 0,018 Inch (0,046 cm) zu begrenzen. Die Platten wurden durch die hydraulische Presse mit einer Kraft von 4000 lbs (1814 kg) komprimiert, was die Verformung des Papiers durch die miteinander kämmenden, gezahnten Elemente der Platten verursachte. Der Druck wurde nach etwa 10 Sekunden weggenommen, und das Papier durfte in der Luft trocknen.
- Die Basispapierbahn und die geformte Papierbahn wurden durch die unten beschriebenen Testverfahren getestet und verglichen. Das Basispapier hatte eine Dicke von 8,1 mil (0,008 Inch) (0,020 cm) und einen Stretch in Querrichtung von 6,1%. Nach der Bildung durch Komprimierung zwischen den miteinander kämmenden Platten hatte die Bahn eine Dicke von 24,1 mil (0,061 cm) und einen Stretch in Querrichtung von 24,4%. Weil das Basisgewicht des Papiers im wesentlichen unverändert geblieben ist, stellt die Zunahme der Dicke eine Bauschzunahme von etwa 200% dar. Deshalb wurden sowohl der Bausch als auch der Stretch in Querrichtung wesentlich erhöht.
- Eine Papierbahn der Erfindung wurde hergestellt durch das in Fig. 10 gezeigte Verfahren. Die Rollen der Preßwalzen 500 wurden hergestellt, indem Rillen in zwei Stahlwalzen von 10 Inch (25,4 cm) Länge und einem Durchmesser von 6 Inch (16,2 cm) maschinell eingearbeitet wurden, welche den Walzen 501 und 502, die in Fig. 9 gezeigt sind, entsprechen. Die maschinell eingearbeiteten Rillen begrenzen Zähne, welche den Zähnen 503 und 504 entsprechen, die in Fig. 9 gezeigt sind. Die Zähne waren im wesentlichen dreieckig und maßen etwa 0,030 Inch (0,076 cm) an der Basis und verjüngten sich zu einem Scheitelpunkt mit einem Radius von etwa 0,004 Inch (0,010 cm) bis 0,008 Inch (0,020 cm). Die Höhe jedes Zahnes betrug 0,060 Inch (0,152 cm) und sie wurden in einem Abstand von 0,030 Inch (0,076 cm) eingestellt. Eine Reihe von Rillen, welche den gerillten Regionen 508 in Fig. 9 entsprechen, wurden auf den Walzen, welche den Walzen 502 in Fig. 9 entsprechen, maschinell hergestellt. Die Rillen maßen 0,040 Inch (0,102 cm) in der Breite, wobei parallele Rillen in einem Abstand von 0,275 Inch (0,698 cm) von Zentrum-zu- Zentrum angeordnet waren. Die zwei Walzen wurden in einer miteinander kämmenden Beziehung gesetzt, um gezahnte Preßwalzen zu bilden, entsprechend den Preßwalzen 500, wie sie in Fig. 10 gezeigt sind.
- Eine einlagige Papierbahn aus nördlichen Weichholz-Kraftfasern mit einem Basisgewicht von 20 lbs. (9,1 kg) pro 3000 sq. ft. (279 m²) wurde auf einer herkömmlichen Papier machenden Anlage hergestellt und auf eine Rolle gegeben, entsprechend der Rolle 610 in Fig. 10. Das Papier wurde in die Preßwalzen mit einer Geschwindigkeit von 45 ft (13,7 m) pro Minute zugeführt, wobei die Preßwalzen auf verschiedene Eingriffsniveaus eingestellt waren. Die gezahnten und ungezahnten Regionen der Preßwalzen wurden derart konfiguriert, daß die Maschinenrichtung der Papierbahn parallel zu der Haupt-Rippenachse der rippenartigen Elemente des geformten Papiers waren. Falls verwendet, wurde Wasser mit einer Düse von Spray Systems Co. aus Wheaton, IL, insbesondere mit der Düsennummer 2850/73320, vor dem Formen in Preßwalzen aufgebracht.
- Die Tabelle 1 unten zeigt, wie sich die Dicke und der Stretch in Querrichtung der Basispapierbahn als Ergebnis verschiedener Eingriffsgrade unter Aufbringung von Wasser auf die Bahn geändert hat. Zudem ist die Änderung der Zugfestigkeit in Maschinenrichtung gezeigt, um ferner die vorteilhaften Ergebnisse der Hinzufügung von Wasser zu der Bahn vor der Formgebung darzustellen. Wie aus Tabelle 1 gesehen werden kann, wurden die Dicke und der Stretch in Maschinenrichtung erfolgreich mit zunehmendem Eingriff erhöht. Es sei speziell auf den Vergleich der Ergebnisse eines Eingriffs von 0,020 Inch (0,051 cm) mit und ohne die Aufbringung von Wasser hingewiesen. Auch wenn die Zugeigenschaften in Maschinenrichtung mit zunehmendem Eingriff abnehmen, verbessert die Aufbringung von Wasser wesentlich die Zugeigenschaften in Maschinenrichtung für eine speziellen Eingriff. Tabelle 1: Vergleich von Papiereigenschaften
- Testverfahren
- Die Dicke der Papierbahn wird als die Dicke des vorkonditionierten Papiers gemessen, wenn es einer Kompressionslast von 95 g/in² (15 g/cm²) mit einem Preßfuß von einem Durchmessern von 2 Inch (5,08 cm) ausgesetzt ist. "Vorkonditioniert" bedeutet eine Bahn bei 23 ± 1ºC, 50 ± 2% relativer Luftfeuchtigkeit für 24 Stunden gemäß einem TAPPI-Verfahren #T4020M-88. Die Dicke wird gemessen mit einem Dickentester von Thwing-Albert Modell 89-11 (Thwing-Albert Co. aus Philadelphia" PA).
- Der Zugtest wird verwendet, um eine Kraft gegen prozentuale Längungseigenschaften zu messen. Die Tests wurden auf einem Thwing-Albert Intellect II-STD Modell Nr. 1451-24PGB durchgeführt, das erhältlich ist von der Thwing-Albert Co. aus Philadelphia, PA..
- Die für diesen Test verwendeten Proben waren 1" (2,54 cm) breit · 6" (15,2 cm) lang, wobei die lange Achse der Probe parallel zu der Richtung einer maximalen Dehnungsfähigkeit der Probe geschnitten wurde. Die Probe sollte mit einem scharfen Exactomesser oder irgendeiner geeigneten scharfen Schneideeinrichtung geschnitten werden, die so ausgebildet ist, daß eine genaue Probe von 1" (2,54 cm) Breite geschnitten werden (falls es mehr als eine Dehnbarkeitsrichtung des Materials gibt, sollten Proben parallel zu der jeweiligen Längungsrichtung genommen werden). Die Probe sollte so geschnitten werden, daß eine repräsentative Fläche der Symmetrie des Gesamtmusters der verformten Region repräsentiert wird. Es wird Fälle geben (aufgrund von Variationen sowohl in der Größe des verformten Bereichs aus auch der relativen Geometrien der Regionen 1 und 2), in welchen es notwendig sein wird, entweder größere oder kleinere Proben zu schneiden als hier vorgeschlagen wird. In diesem Fall ist es sehr wichtig, (zusammen mit allen wieder gegebenen Daten) die Größe der Probe, von welcher Fläche der verformten Region diese genommen wurde, zu notieren und vorzugsweise ein Schema des für die Probe verwendeten repräsentativen Bereichs aufzunehmen. Drei Proben eines gegebenen Materials werden getestet.
- Die Griffe des Thwing-Albert-Zugtesters bestehen aus luftbetätigten Griffen, die so ausgebildet sind, daß die gesamte Greifkraft entlang einer einzelnen Linie rechtwinklig zu der Richtung der zu testenden Dehnung konzentrieren. Der Abstand zwischen den Linien der Greifkraft sollten 4" (10,2 cm) betragen, gemessen durch ein Stahllineal, das neben die Griffe gehalten wird. Dieser Abstand wird von nun an als die "Meßlänge" bezeichnet. Die Probe wird in den Griffen mit ihrer langen Achse rechtwinklig zu der Richtung der beaufschlagten prozentualen Längung angebracht. Die Querkopfgeschwindigkeit wird eingestellt auf 4 in/min (10,2 cm/min). Der Querkopf längt die Probe, bis die Probe bricht, wobei an diesem Punkt der Querkopf stoppt und in seine Ausgangsposition (0% Längung) zurückkehrt. Der prozentuale Stretch ist die prozentuale Längung, bei welcher die maximale Last erreicht wird, bevor die Papierprobe reißt. Der mittlere prozentuale Stretch der drei Proben ist in Tabelle 1 aufgezeichnet.
- Obwohl eine gesamte Bahn der vorliegenden Erfindung ein dehnbares Netzwerk von ersten und zweiten Regionen enthalten kann, kann die vorliegende Erfindung auch in die Praxis umgesetzt werden, indem nur spezifische Bereiche der Papierbahn mit einem dehnbaren Netzwerk aus ersten und zweiten Regionen versehen ist.
Claims (10)
1. Papierbahn (52) mit einer längs verlaufenden Mittellinie (L) und einer quer
verlaufenden Mittellinie (T), einer Mehrzahl von ersten Regionen (60) und einer
Mehrzahl von zweiten Regionen (66), wobei die ersten Regionen Grenzen bilden, welche
die zweiten Regionen trennen, und wobei die ersten Regionen im wesentlichen in
einer Ebene der Papierbahn liegen, wobei die Papierbahn dadurch gekennzeichnet
ist, daß die zweiten Regionen eine Mehrzahl von erhabenen, außerhalb der Ebene
liegenden rippenartigen Elementen (74) aufweisen, wobei die rippenartigen
Elemente jeder der zweiten Region parallel zu einer Haupt-Rippenachse (70) und
rechtwinklig zu einer Neben-Rippenachse (71) angeordnet sind, wobei sich die
Gesamtheit oder das meiste jeder der ersten Regionen in einer Richtung erstreckt,
welche weder parallel zur Haupt-Rippenachse noch zur Neben-Rippenachse verläuft;
wobei sich die ersten und zweiten Regionen einer geometrischen Verformung
unterziehen, wenn das Bahnmaterial einer beaufschlagten Längung entlang wenigstens
einer der Achsen ausgesetzt ist.
2. Papierbahn (52) nach Anspruch 1, in welcher die ersten Regionen (60) ein
kontinuierliches Netzwerk bilden, derart, daß die erste Region Grenzen bildet, welche die
zweiten Regionen (66) vollständig umgeben.
3. Papierbahn (52) nach Ansprüchen 1 oder 2, in welcher die ersten Regionen (60)
retikulierte Strukturen bilden, die in der Lage sind, sich einem ersten Modus einer
geometrischen Verformung in der Ebene der Bahn zu unterziehen, wobei der erste
Modus einer Verformung im wesentlichen eine Dehnung der retikulierten
Strukturen in der Ebene der Bahn ist, wenn das Bahnmaterial einer beaufschlagten
Längung entlang wenigstens einer der Achsen ausgesetzt ist.
4. Papierbahn (52) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, in welcher die
rippenartigen Elemente (74) fächergefaltete Strukturen bilden, die in der Lage sind, sich
einem zweiten Modus einer geometrischen Verformung zu unterziehen, wobei der
zweite Modus einer geometrischen Verformung eine allgemeine Entfaltung der
fächergefalteten Strukturen ist, wenn das Bahnmaterial einer beaufschlagten Längung
entlang wenigstens einer der Achsen (70, 71) ausgesetzt ist.
5. Papierbahn (52 nach einem der Ansprüche 1-4, in welcher die rippenartigen
Elemente (74) in der Lage sind, sich einem dritten Modus einer geometrischen
Verformung zu unterziehen, wobei der dritte Modus einer geometrischen Verformung eine
Aus-der-Ebene-Erstreckung der zweiten Region (66) ist, wenn das Bahnmaterial
einer beaufschlagten Längung entlang wenigstens einer der Achsen (70, 71)
ausgesetzt ist.
6. Mehrlagige Papierbahn mit wenigstens einer Lage, die aufweist eine längs
verlaufende Mittellinie (L) und eine quer verlaufende Mittellinie (T), eine Mehrzahl
von ersten Regionen (60) und eine Mehrzahl von zweiten Regionen (66), wobei die
ersten Regionen Grenzen bilden, welche zweiten Regionen trennen, wobei die
ersten Regionen im wesentlichen in einer Ebene der Papierbahn liegen und die
zweiten Regionen eine Mehrzahl von erhabenen, außerhalb der Ebene liegenden,
rippenartigen Elementen (74) umfassen, wobei die rippenartigen Elemente jeder der
zweiten Regionen parallel zu der Haupt-Rippenachse (70) und rechtwinklig zu der
Neben-Rippenachse (71) angeordnet sind, wobei sich die Gesamtheit oder das
meiste jeder der ersten Regionen in einer Richtung erstreckt, welche weder parallel zur
Haupt-Rippenachse noch zur Neben-Rippenachse verläuft, wobei sich die ersten
und die zweiten Regionen einer geometrischen Verformung unterziehen, wenn das
Bahnmaterial einer beaufschlagten Längung entlang wenigstens einer der Achsen
ausgesetzt ist.
7. Mehrlagige Papierbahn nach Anspruch 6, in welcher die ersten Regionen (60)
wenigstens einer Lage ein kontinuierliches Netzwerk bilden, derart, daß die erste
Region Grenzen bildet, welche die zweiten Regionen (66) vollständig umgeben.
8. Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, wobei das Verfahren die Schritte
umfaßt:
(a) Bereitstellen eines Zellulosesubstrats;
(b) Bereitstellen einer ersten Platte (402) mit gezahnten Regionen (407) und
ungezahnten Regionen (408);
(c) Bereitstellen einer zweiten Platte (401) mit gezahnten Regionen, wobei die
zweite Platte mit der ersten Platte (402) derart ausgerichtet ist, daß die
gezahnten Regionen der ersten und der zweiten Platte kämmen, wenn sie
betriebsfähig ineinander greifen;
(d) Pressen des Zellulosesubstrats zwischen der ersten Platte (402) und der
zweiten Platte (401), derart, daß die gezahnten Regionen die Bahn so
verformen, daß eine Mehrzahl erster Regionen und eine Mehrzahl zweiter
Regionen gebildet wird, wobei die ersten Regionen Grenzen bilden, welche die
zweiten Regionen trennen, wobei die ersten Regionen im wesentlichen in
einer Ebene der Papierbahn liegen und die zweiten Regionen eine Mehrzahl
von erhabenen, außerhalb der Ebene liegender, rippenartiger Elemente
umfaßt, wobei die rippenartigen Elemente jeder der zweiten Regionen parallel
zu einer Haupt-Rippenachse und rechtwinklig zu einer Neben-Rippenachse
angeordnet sind, wobei die Gesamtheit oder das meister jeder der ersten
Regionen sich in einer Richtung erstreckt, welche weder parallel zur der Haupt-
Rippenachse noch zu der Neben-Rippenachse ist.
9. Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, wobei das Verfahren die Schritte
umfaßt:
(a) Bereitstellen eines Zellulosesubstrats;
(b) Bereitstellen zusammenpassender gezahnter Preßwalzen (500), die eine erste
Walze (502) mit gezahnten Regionen (507) und ungezahnten Regionen
(508), die betriebsfähig in eine zweite Walze (501) mit kämmenden
gezahnten Regionen (503) eingreifen, umfassen;
(c) Pressen des Zellulosesubstrats zwischen zueinander passenden gezahnten
Preßwalzen (500), derart, daß die gezahnten Regionen (507) der ersten
Walze (502) die Bahn so verformten, daß eine Mehrzahl von ersten Regionen
und eine Mehrzahl von zweiten Regionen gebildet wird, wobei die ersten
Regionen Grenzen bilden, welche die zweiten Regionen trennen, wobei die
ersten Regionen im wesentlichen in einer Ebene der Papierbahn liegen und
die zweiten Regionen eine Mehrzahl von erhabenen, außerhalb der Ebene
liegender rippenartiger Elemente umfassen, wobei die rippenartigen
Elemente jeder der zweiten Regionen parallel zu einer Haupt-Rippenachse und
rechtwinklig zu einer Neben-Rippenachse angeordnet sind, wobei die
Gesamtheit oder das meiste jeder ersten Regionen sich in einer Richtung
erstreckt, welche weder parallel zur Haupt-Rippenachse noch zur Neben-
Rippenachse verläuft.
10. Verfahren nach Anspruch 9, in welchem die zweite Walze (501) ferner
ungezahnte Regionen umfaßt.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/061,611 US6458447B1 (en) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | Extensible paper web and method of forming |
US61611 | 1998-04-16 | ||
PCT/IB1999/000631 WO1999054547A1 (en) | 1998-04-16 | 1999-04-12 | Extensible paper web and method of forming |
Publications (3)
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