DE60129244T2

DE60129244T2 - Dreidimensionales tissuepapier und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE60129244T2
Application number: DE60129244T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Dean Appleton Lindsay; Mark Alan Oshkosh BURAZIN; Fung-Jou Appleton Chen; Michael Alan Neenah Hermans; Philip Sim Oshkosh LIN; Kenneth Curtis Appleton LARSON
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: First Quality Tissue Se Us LLC
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2021-11-02
Also published as: AU2002232480A1; US6610173B1; WO2002040769A3; WO2002040769A2; EP1339915A2; EP1339915B1; CA2425516A1; MXPA03003767A; DE60129244D1; US20040020614A1; US6998017B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Bei der Technik der Tissueherstellung kann ein Deflexionselement verwendet werden, um eine Tissuebahn gegen einen Yankeetrockner oder andere Trocknungsoberflächen aufzudrücken. Bekannte Deflexionselemente umfassen makroskopisch monoplanare Gewebe wie ein Durchtrocknungsgewebe mit einem gewebten Substrat und UV-gehärteten Kunstharzelementen über dem Substrat. Die gehärteten Kunstharzelemente definieren Deflexionskanäle, in welche eine feuchte Tissuebahn während eines Durchtrocknungsvorgangs abgelenkt werden kann, um bauschige Kuppeln zu erzeugen, die eine Weichheit und ein Absorptionsvermögen aufweisen, während die Teile der Bahn, die auf der Oberfläche der Kunstharzelemente aufliegen, gegen die Trockneroberfläche gedrückt werden, um ein Netz von Mustern verdichteter Flächen zu erzeugen, die eine Reißfestigkeit aufweisen.
In dem Anwendungsbereich der Bedrucktechnologie ist es auch bekannt, einen Druck-Walzenspalt für eine erhöhte Deformation der Bahn in einem Aufdruckgewebe zu verwenden, wie offenbart durch Ampulski et. al. in US-Patent Nr. 5,855,739 , „Pressed Paper Web and Method of Making the Same", erteilt am 5. Januar 1999, und in US-Patent Nr. 5,897,745 , „Method of Wet Pressing Tissue Paper", erteilt am 27. April 1999. Ein verwandtes Konzept ist die Verwendung von einem flexiblen Film oder einer Bahn niedriger Permeabilität, platziert über einer Papierbahn, wenn diese auf einem Aufdruck- oder Formgewebe aufliegt, wobei der Film beim Formen der Papierbahn hilft, wenn ein Differenz-Luftdruck aufgebracht wird, da der Film den Luftfluss durch die Bahn reduziert und den Druckunterschied, der an der Bahn anliegt, erhöht, wie offenbart in US-Patent Nr. 5,893,965 , „Method of Making Paper Web Using Flexible Sheet of Material", erteilt an P.D. Trokhan und V. Vitenberg, 13. April 1999. Der flexible Film oder die flexible Bahn hat das Potenzial, die Entfernung von Wasser aus der Bahn zu erhöhen, genauso wie den Grad an Formung gegen ein texturiertes Gewebe zu erhöhen. Es wird üblicherweise gesagt, dass ein Kompressions-Walzenspalt, in welchem ein feuchtes Gewebe zwischen einem Aufdruckgewebe und einem Pressfilz gepresst wird, eine erhöhte Deformation und Formung einer Tissuebahn verursachen kann. Von dieser Technologie wird behauptet, dass diese es einer Gewebebahn ermöglicht, mit verschiedenen Bereichen erzeugt zu werden, die unterschiedliche Höhen und Dicken oder Dichten aufweisen. Auch ähnlich ist US-Patent Nr. 5,972,813 , erteilt an O. Polat et. al., erteilt am 26. Oktober 1999, welches eine undurchlässige, texturierende Bahn offenbart. WO 98/53138 offenbart ein Papiererzeugungs-Durchlufttrocknungsband und ein Verfahren zur Herstellung solch eines Bandes.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Papierbahn gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Formen einer Papierbahn gemäß Anspruch 50. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann die Technologie zum Erzeugen texturierter Bahnen, wie in den zuvor aufgeführten Ampulski-Patenten und anderen ähnlichen Literaturnachweisen verbessert werden durch Scheren der Bahn, wenn diese auch komprimiert wird, um eine Vielzahl an Vorteilen zu erzeugen, wie, aber nicht begrenzt auf einen der Folgenden: besseres Formen der Bahn, verbesserte mechanische und absorbierende Eigenschaften und Texturen oder Geometrien der Bahn, die nicht einfach hiervor zu erzielen waren, insbesondere Strukturen, die asymmetrische Vorsprünge in einer Tissuebahn umfassen. Weitere Verbesserungen in Kombination mit der Anwendung von Scherung sind möglich durch die Verwendung von neuen Deflexionselementen wie solcher, die zum Erzeugen asymmetrischer Vorsprünge in einer Bahn geeignet sind, wenn das Deflexionselement gegen die Bahn gedrückt wird.
Verwendbare Deflexionselemente können konventionelle Deflexionselemente, die im Stand der Technik des Aufdruckens bekannt sind, genauso wie neue Gewebe, die mit elastomeren Komponenten gebildet sind, welche asymmetrische Geometrien in den erhöhten Elementen umfassen, welche zwei oder mehrere Teilmengen an erhöhten Elementen umfassen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften oder Geometrien und andere Gewebe mit neuen Aufbauten und Materialien, wie hiernach beschrieben, umfassen. Die Anwendung solcher Deflexionselemente der vorliegenden Erfindung kann in einigen Ausführungsbeispielen weiter verbessert werden durch das Hinzufügen von Scherung auf die Papierbahn für ein besseres Formen gegen das Gewebe oder durch die Verwendung eines undurchlässigen, flexiblen Films an der Seite der Papierbahn, die nicht in Kontakt mit dem Deflexionselement steht, um das Formen aufgrund von Luftdruckunterschieden, die über die Bahn aufgebracht werden, zu erhöhen. In dem letzteren Fall kann der flexible Film glatt sein oder eine Textur umfassen und kann optional Öffnungen umfassen, um das Formen in ausgewählten Bereichen zu verringern oder um kleine Löcher zum Erzeugen einer selektiv geöffneten Tissuebahn bereitzustellen.
Bahnen mit asymmetrischen Kuppeln können eine Vielzahl an potenziellen Vorteilen aufweisen. Zum Beispiel kann eine asymmetrische Kuppel einzigartige taktile Eigenschaften aufweisen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Kuppel flexibler oder deformierbarer für eine weichere Griffigkeit sein. In anderen Ausführungsbeispielen kann ein Tissue, das asymmetrische Kuppeln umfasst, bidirektionale Reibungseigenschaften aufweisen, was bedeutet, dass die Reibungseigenschaften entlang eines Pfads (zum Beispiel in Maschinenlaufrichtung oder in Querrichtung dazu) abhängen von der Verfahrrichtung (vorwärts oder rückwärts entlang des Pfads). Somit kann sich ein Tissue sanft anfühlen, wenn es gegen die Haut in eine Richtung bürstet, jedoch eine höhere Reibung zum Reinigen aufweisen, wenn die Richtung umgekehrt wird. Wenn mit standard-dynamischen Verfahren für Reibungskoeffizienten gemessen wird, können Reibungseigenschaften des Tissues in eine beliebige Richtung wesentlich größer sein als der Koeffizient in die entgegengesetzte Richtung.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Deflexionselement" auf ein texturiertes Gewebe mit einer bahnkontaktierenden Oberfläche, umfassend erhöhte Elemente, und mit Deflexionskanälen, so dass das Gewebe geeignet ist zum Aufdrucken einer Textur auf eine Bahn, wenn die Bahn gegen das Deflexionselement gepresst oder gezwungen wird, insbesondere wenn die Bahn feucht ist (zum Beispiel mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30% oder darüber, weiter bevorzugt von 60% oder darüber oder noch weiter bevorzugt von etwa 70% oder höher und am meisten bevorzugt von etwa 75% bis etwa 90%, mit einem beispielhaften Bereich von etwa 30% bis etwa 55%). Das Deflexionselement kann einer Bahn eine Textur verleihen, dadurch dass es fungiert als:

– ein Aufdruckgewebe, wobei das Gewebe die Bahn gegen eine feste Oberfläche wie einen Yankee-Trockner drückt, bei welchem die Bahn üblicherweise befestigt verbleibt, bis diese durch eine Rakelklinge abgekreppt wird,
– ein texturiertes Druckgewebe, wobei das Gewebe gegen die Bahn in einem Kompressions-Walzenspalt gedrückt wird, üblicherweise mit einem zusätzlichen Gewebe oder mit mehreren zusätzlichen Geweben oder deformierbaren Bändern, die in dem Walzenspalt vorhanden sind,
– ein Durchtrocknungsgewebe, wobei unterschiedlicher Luftdruck die Bahn zum Deformieren gegen die Textur des Gewebes zwingt,
– ein Transfergewebe, in welchem die Bahn zu dem Gewebe über einen Vakuumschuh transferiert wird, um zu bewirken, dass sich die Bahn gegen das Gewebe deformiert, einschließlich Bedingungen bei einem Transfer mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, in welchen die Bahn zu dem Gewebe mit einer höheren Geschwindigkeit verfährt als das Gewebe, oder
– durch fungieren in jeglicher Kombination der zuvor aufgeführten Rollen, oder in anderen Ausführungsbeispielen, in welchen eine Kraft eine fasrige Bahn gegen das Gewebe unter Bedingungen zwingt, welche zum Aufdrucken einer Textur auf die Bahn geeignet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Papiermaschine gemäß der vorliegenden Erfindung.
2A und 2B zeigen einen Druckwalzenspalt, in welchem eine Bahn eines feuchten Gewebes von einem Trägergewebe zu einem Deflexionselement transferiert wird.
3A und 3B zeigen Profile von aufgedruckten Kuppeln.
3A zeigt eine Kuppel, welche nicht gemäß der Erfindung ausgebildet ist, welche jedoch beibehalten wird, um das Verständnis bestimmter Eigenschaften der Erfindung zu erleichtern.
3B zeigt eine asymmetrische Kuppel gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4A bis 4C zeigen Ausführungsbeispiele des Deflexionselements mit variabler Dicke in den erhöhten Elementen von der Basis zu der Spitze des Elements.
5A bis 5H zeigen Ausführungsbeispiele des Deflexionselements mit erhöhten Elementen, umfassend zwei Bereichen mit unterschiedlichen Materialien.
6A bis 6C zeigen in Maschinenlaufrichtung Querschnitte von Deflexionselementen, umfassend erhöhte Elemente, mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Teilmengen.
7 zeigt ein Deflexionselement, das undurchlässig ist.
8 zeigt ein Deflexionselement mit zwei Teilmengen an erhöhten Elementen, die sich hinsichtlich der Höhe unterscheiden.
9A und 9B zeigen eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines Deflexionselements mit einem kontinuierlichen Muster an erhöhten Elementen, die an einem gewebten Basisgewebe befestigt sind.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Deflexionselementes umfassend erhöhte Elemente in der Form von parallelen Schienen (bars), die an einem gewebten Substrat befestigt sind.
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Deflexionselementes, das einen Teil eines erhöhten Elementes zeigt, das an einem gewebten Substrat befestigt ist.
12 ist eine Querschnittsansicht eines Walzenspalts in einer Langschuhpresse, worin eine feuchte Papierbahn ist, zu einem Deflexionselement transferiert und daran geformt wird.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt einen Teil einer Papiermaschine 30 zur Herstellung von geformten, durchgetrockneten, gekreppten Tissue 50. Eine nasse Papierbahn 32, die erzeugt wird durch einen Spaltenformer (nicht dargestellt), einen verstellbaren Former, ein Langsieb oder durch ein anderes Formverfahren, das gemäß dem Stand der Technik bekannt ist, wird an einem deformierbaren Trägergewebe 34 bereitgestellt, welches beispielhaft ein konventioneller Papiererzeugungsfilz sein kann, der geeignet ist zum Entwässern einer feuchten Bahn in einem Druckwalzenspalt 35, oder ein Filz sein kann mit einer dreidimensionalen Struktur zum Wasserentfernen und Aufbringen einer Textur, wie die Spektra^TM Gewebe von Voith Fabrics (Raleigh, North Carolina, früher erzeugt durch die Scapa Group North America, Shreveport, LA), welche Polyurethankomponenten oder andere polymere Vernetzungen in dem Filz verwenden in der Form einer porösen Membran (siehe G. Rodden, „Nonwovens and Laminates make their Way into Press Felts", Pulp and Paper Canada, Vol. 101, Nr. 3, Seiten 19 bis 23, März 2000), oder können die nicht gewebten Formsubstrate sein von Lindsay and Burazin in US-Patent Nr. 6,080,691 , „Process for Producing High-Bulk Tissue Webs Using Nonwoven Substrates", erteilt am 27. Juni 2000 oder können die Herstellungsfilze sein von Voith Fabrics (Raleigh, North Carolina, früher erzeugt durch die Scapa Group Ltd.), offenbart durch P. Sudre, „Papermakers Marking Felt", europäische Patentanmeldung 0 672 784 A1 , veröffentlicht am 20. September 1995, oder können die gebohrten, nicht gewebten Bahnen von Hans Albert sein, offenbart in US-Patent Nr. 4,541,895 , erteilt am 17. September 1985 und können dergleichen sein. In einem Ausführungsbeispiel ist das deformierbare Trägergewebe 34 ein offenes Polymerdruckgewebe, umfassend eine gewebte textile Basis, eine geöffnete Polymerschicht und Fasermatten-Fasern, wie die Gewebe, die beschrieben sind durch J. Hawes, „Apertured Structures: A New Class of Porous Polymeric Press Fabrics", Pulp and Paper Canada, Vol. 100, Nr. 2, Dezember 1999, Seiten T375 bis 377, mit speziellen Beispielen, die hergestellt sind durch Albany International Corp., Albany, NY. In ähnlichen Ausführungsbeispielen kann die gewebte textile Basis in dem deformierbaren Trägergewebe 34 ersetzt werden durch ein nicht gewebtes Spiralgewebe, welches gebildet ist durch Zusammenfügen von monofilen Spiralgeweben, die durch Drehbolzen verbunden sind. Spiralgewebe sind beschrieben durch M. Di Ruscio in „Spiral Fabrics as Dryer Fabrics", PaperAge, Januar 2000, Seiten 20 bis 23 und sind erhältlich von Albany Corp. (Albany, NY).
Vor dem Anordnen auf dem deformierbaren Trägergewebe 34 oder während diese darauf angeordnet sind, kann die Bahn 32 entwässert werden durch jedes bekannte Mittel gemäß dem Stand der Technik, einschließlich mittels Folie, Saugkästen, kapillaren Entwässerungseinrichtungen, Infrarot- oder Mikrowellentrocknen, pneumatische Entwässerung, einschließlich den Versatz-Entwässerungseinrichtungen, wie sie beschrieben sind durch J. D. Lindsay, „Displacement Dewatering to Maintain Bulk", Paperi Ja Puu, Vol. 74, Nr. 3, 1992, Seiten 232 bis 244 oder der Luftpresse, offenbart in WO 99/23296 durch D. V. Lange, veröffentlicht am 14. Mai 1999 oder in US-Patent Nr. 6,080,279 , erteilt am 27. Juni 2000 an Hada et. al., 6,083,346 , erteilt am 4. Juli 2000 an Hermans et. al., 6,096,169 , erteilt am 1. August 2000 an Hermans et. al., und 6,093,284 , erteilt am 25. Juli 2000 an Hada et. al. und dergleichen.
Wenn die Bahn 32 durch das darunter liegende deformierbare Trägergewebe 34 getragen wird, verfährt diese durch den Druckwalzenspalt 35 zwischen zwei gegenüberliegenden Druckoberflächen 37, 38, die geeignet sind zum Aufbringen eines geeigneten Drucks, um partiell die feuchte Bahn 32 zu entwässern. Die Bahn kontaktiert ein Deflexionselement 36 in dem Walzenspalt. Das Deflexionselement 36 kann im Wesentlichen ein makroplanares Gewebe mit Deflexionskanälen und erhöhten Bereichen sein und kann zu jedem der Gewebe korrespondieren, die offenbart sind in US-Patent Nr. 5,679,222 , erteilt am 21. Oktober 1997 an Rasch et. al., US-Patent Nr. 4,514,345 , erteilt am 30. April 1985 an Johnson et. al., US-Patent Nr. 5,334,289 , erteilt am 2. August 1994 an Trokhan et. al., US-Patent Nr. 4,528,239 , erteilt am 9. Juli 1985 an Trokhan, und US-Patent Nr. 4,637,859 , erteilt am 20. Januar 1987 an Trokhan.
Die Wechselwirkung des Deflexionselements 36 mit der Bahn 32 und dem deformierbaren Trägergewebe 34 in den Walzenspalt 35 resultieren in einer Textur, die auf die Bahn 32 aufgedruckt ist, wie weiter unten beschrieben. Der Walzenspalt 35 kann eine Länge in Maschinenlaufrichtung von zumindest etwa 2 Inch, weiter bevorzugt von 3 Inch (7,62 cm) und am meisten bevorzugt von etwa 4 Inch (etwa 10,16cm) bis etwa 15 Inch (38,1 cm) aufweisen und kann gegenüberliegende konvexe und konkave Kompressionsoberflächen umfassen. Hier sind die gegenüberliegenden Druckoberflächen 37, 38 dargestellt als einfache Druckwalzen 52, 54, obwohl Druckoberflächen 37, 38 durch eine Vielzahl von Einrichtungen, die im Stand der Technik bekannt sind, bereitgestellt werden können, einschließlich Lang-Walzenspalt-Pressen mit hydraulischen Schuhen in offener oder geschlossener Form, wie die Hochintensitäts-Walzenspalte, offenbart durch M. A. Hermans et. al. in WO 97/43483 , veröffentlicht am 20. November 1997, die Schuh-Walzenspalte, offenbart in US-Patent Nr. 5,897,745 , erteilt am 27. April 1999 an Ampulski et. al. oder die Walzenspalte und Pressenausrüstung, die in US-Patent Nr. 6,036,820 , erteilt am 14. März 2000 an C. Schiel et. al., US-Patent Nr. 5,650,049 , erteilt am 22. Juli 1997 an Kivimaa et. al., US-Patent Nr. 5,662,777 , erteilt am 2. September 1997 an Schiel et. al. oder Patentanmeldung WO 95/16821 , veröffentlicht am 21. Juni 1995 im Namen von C. J. Mentele, offenbart sind, krümmungskompensierte (crown compensated) Walzen mit innerer Hydraulik zum Regeln von aufgebrachtem Druck, eine weiche Walze oder mehrere weiche Walzen mit deformierbaren Beschichtungen, eine harte Walze gegenüber einer Ansaugwalze, in welcher Vakuumentwässerung stattfindet durch gebohrte Löcher in der Ansaugwalzeoberfläche, und gegenüberliegende Stahlbänder, die zusammengezwängt werden durch aufgebrachten Druck hinter zumindest einem Band, wie das CONDEBELT^TM Trocknungssystem von Valmet Corp. (Finnland). Die CONDEBELT^TM Technologie ist offenbart in US-Patent Nr. 4,112,586 , erteilt am 12. September 1978, US-Patent Nr. 4,506,456 und 4,506,457 , beide erteilt am 26. März 1985, US-Patent Nr. 4,899,461 , erteilt am 13. Februar 1990, US-Patent Nr. 4,932,139 , erteilt am 12. Juni 1990 und US-Patent Nr. 5,594,997 , erteilt am 21. Januar 1997, alle vorhergehenden Patente erteilt an Lehtinen, US-Patent Nr. 4,622,758 , erteilt am 18. November 1986 an Lehtinen et. al., und US-Patent Nr. 4,958,444 erteilt am 25. September 1999 an Rautakorpi et. al. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine der gegenüberliegenden Druckoberflächen 37, 38 eine kapillare Entwässerungseinrichtung gemäß dem US-Patent Nr. 4,556,450 , erteilt am 3. Dezember 1985 an Chuang et. al., US-Patent Nr. 5,701,682 , erteilt am 30. Dezember 1997 an Chuang et. al., oder US-Patent Nr. 5,699,626 , erteilt am 23. Dezember 1997 an Chuang et. al. sein. In einem ähnlichen Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) ist das deformierbare Stützgewebe 56 entfernt und die obere Druckoberfläche 38 ist eine kapillare Entwässerungswalze, welche Wasser von der Bahn 32 durch Öffnungen in dem Deflexionselement 36 entfernt und welche zu dem Bahntransfer zu dem Deflexionselement 36 von dem deformierbaren Trägergewebe 34 beiträgt.
Schuhpressen oder Lang-Walzenspalt-Pressen können, wenn diese verwendet werden, die Leistung von Pressensystemen durch Bereitstellen verlängerter, geregelter Druckpulse für Faltblechformen bei niedrigen Druckspitzen modifizieren. Kommerziell erhältliche Beispiele solcher Pressen schließen die ENP (Extended Nip Press-Breitspalt-Presse) von Beloit Corp. (Beloit, Wisconsin), wie die ENP-C, welche als Einzelfilz- oder Doppelfilz-Presse betrieben werden kann, oder die Tandem NipcoFlex- Presse von Voith (Appleton, Wisconsin) und die OptiPress von Valmet Corp. (Helsinki, Finnland) ein. Deformierbare Filze und Bänder sind ebenfalls hilfreich beim Formen einer Bahn 32 und beim Entwässern der Bahn 32 gegen das Deflexionselement 36 in einer Breitspaltpresse, wie eine Presse mit einem Schuh, der eine Kompression mehrfach über 5 ms und weiter bevorzugt über 15 ms bereitstellt, mit Spitzenlasten, die weniger als 1500 psi (10342 kPa), weiter bevorzugt weniger als 800 psi (5516 kPa) und weiter bevorzugt noch weniger als 500 psi (3447 kPa) aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel, wenn eine Schuhpresse oder eine Lang-Walzenspalt-Presse verwendet wird, kann die Bahn 32 nachgiebige Fasern umfassen, wie mercerisierte Fasern oder chemisch versteifte oder querverbundene Fasern, die verwendet werden können, um einer Kompression des Kompressions-Walzenspalts zu widerstehen und ein hochbauschiges Produkt zu erhalten, wie weiter beschrieben in WO 97/43483 , veröffentlicht am 20. November 1997 durch M. A. Hermans und C. E. Friedbauer.
In dem Pressen-Walzenspalt 35 liegt eine erste Oberfläche der Papierbahn 32 auf dem deformierbaren Trägergewebe 34 auf und die gegenüberliegende Oberfläche kontaktiert ein Deflexionselement 36, welches weiter gestützt werden kann durch ein deformierbares Stützgewebe 56. Das deformierbare Stützgewebe 56 kann ein herkömmliches Papiererzeugungsfilz sein oder ein beliebiges der anderen deformierbaren Gewebe, die hier offenbart sind oder im Stand der Technik bekannt sind, welche geeignet zur Verwendung als das deformierbare Trägergewebe 34 sind. Jedoch ist in einem Ausführungsbeispiel kein deformierbares Stützgewebe 56 verwendet und in ähnlichen Ausführungsbeispielen weist das Deflexionselement 36 deformierbare Eigenschaften auf, wie schwammähnliche Elemente oder elastomere Stützelemente, die zumindest teilweise die Motivation eliminieren, ein deformierbares Stützgewebe 56 zu verwenden, um eine gute Pressenleistung und ein gutes Bahnformen in dem Walzenspalt 35 zu erhalten.
Das deformierbare Stützgewebe 56 weist eine Gesamtpermeabilität auf, welche die gleiche sein kann wie oder größer oder kleiner sein kann als die Permeabilität des deformierbaren Trägergewebes 34. In einem Ausführungsbeispiel ist die Permeabilität des deformierbaren Trägergewebes 34 kleiner als die Permeabilität des deformierbaren Stützgewebes 56, folgend der Lehre von Ampulski et. al. in US-Patent Nr. 5,776,307 , „Method of Making Wet Pressed Tissue Paper with Felts Having Selected Permeabilities", erteilt am 7. Juli 1998, worin das deformierbare Trägergewebe 34 der vorliegenden Erfindung zu dem ersten Filz von Ampulski et. al. korrespondiert und das deformierbare Stützgewebe 56 hierin zu dem zweiten Filz darin korrespondiert. In diesem Ausführungsbeispiel kann das deformierbare Stützgewebe 56 eine Luftpermeabilität aufweisen, welche größer ist als die Luftpermeabilität des deformierbaren Trägergewebes 34. Das deformierbare Stützgewebe 56 kann eine Luftpermeabilität aufweisen, welche zumindest etwa 1,5-fach größer ist als die Luftpermeabilität des deformierbaren Trägergewebes 34 und genauer zumindest 2,0-fach größer ist als die Luftpermeabilität des deformierbaren Trägergewebes 34. Die relativ hohe Permeabilität des deformierbaren Stützgewebes 56 in solchen Ausführungsbeispielen ermöglicht es, dass Wasser leicht von dem deformierbaren Stützgewebe 56 entfernt werden kann, sowohl vor als auch nachgeschaltet zu dem Kompressions-Walzenspalt, sowie mit einem oder mehreren Unterdruckeinrichtungen.
Im Allgemeinen kann das deformierbare Stützgewebe 56 eine Luftpermeabilität von etwa 20 Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß (6096 Liter pro Minute pro m²) oder größer, insbesondere von etwa 30 Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß (etwa 9144 Liter pro Minute pro m³) oder größer und weiter bevorzugt von etwa 40 Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß (etwa 12192 Liter pro Minute pro m³) oder größer aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel weist das deformierbare Stützgewebe 56 eine Luftpermeabilität auf, welche zwischen etwa 50 und etwa 150 Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß (etwa 15240 und etwa 45720 Liter pro Minute pro m³) liegt.
Üblicherweise kann das deformierbare Trägergewebe 34 eine Luftpermeabilität von etwa 10 Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß (etwa 3048 Liter pro Minute pro m³) oder größer, insbesondere von etwa 20 Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß (etwa 6096 Liter pro Minute pro m³) oder größer und weiter bevorzugt von etwa 30 Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß (etwa 9144 Liter pro Minute pro m³) oder größer aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel weist das deformierbare Trägergewebe 34 eine Luftpermeabilität auf, welche zwischen etwa 40 und etwa 120 Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß (etwa 12192 und etwa 36576 Liter pro Minute pro m³) liegt.
Das deformierbare Trägergewebe 34, das deformierbare Stützgewebe 56 und das Deflexionselement 36 werden alle geführt und geregelt in der Bewegung durch eine Serie von Walzen 40, die in der Technik der Papiererzeugung bekannt sind.
In Ausführungsbeispielen der Erfindung wird ein Grad an Scherung auf die Bahn 32 aufgebracht, wenn diese das Deflexionselement 36 kontaktiert und zu diesem transferiert wird. Scherung kann durch verschiedene Mittel bereitgestellt werden, wie unterschiedliche Geschwindigkeiten zwischen den zwei deformierbaren Geweben 34, 36 oder durch Verwendung einer weichen, deformierbaren Walzenbeschichtung auf einer Walze oder mehreren Walzen 52, 54 in dem Walzenspalt 35, so dass eine Deformation der Walzenoberfläche(n) 37 und/oder 38 eine Scherung in der Ebene (Maschinenlaufrichtung) der Bahn verursacht (zum Beispiel eine momentane Verzögerung, die in den Walzenspalt eingebracht wird und eine momentane Beschleunigung nach dem Mittelpunkt des Walzenspalts) oder durch eine innerebene Biegung des Deflexionselements 36, wenn dieses komprimiert wird, so dass die Distanz zwischen zwei beliebigen Punkten in der Maschinenlaufrichtung der Bahn nicht starr fixiert ist, wenn das Deflexionselement 36 komprimiert wird, sondern dort ein Grad einer lokalen innerebenen Deformation in Maschinenlaufrichtung als Antwort auf den mechanischen Druck in Z-Richtung durch den Walzenspalt oder dergleichen vorliegt. Alternativ kann die Scherung aufgrund einer nicht gleichförmigen Deformation des Deflexionselementes 36 in dem Walzenspalt 35, wie weiter unten im Detail beschrieben, erzeugt werden.
In einem Ausführungsbeispiel zum Erzeugen von Scherung existieren unterschiedliche Geschwindigkeiten in dem Pressen-Walzenspalt 35. In diesem Ausführungsbeispiel bewegen sich das deformierbare Trägergewebe 34 und die nasse Bahn 32 mit einer ersten Geschwindigkeit, während das Deflexionselement 36 und das deformierbare Stützgewebe 56 sich mit einer zweiten Geschwindigkeit bewegen. Die erste Geschwindigkeit kann im Wesentlichen die gleiche sein wie die zweite Geschwindigkeit, jedoch existiert in einem Ausführungsbeispiel eine Differenz von etwa 1% oder mehr, wie etwa von 2% bis 40% oder wie etwa von 3% bis 30% oder etwa von 5% oder mehr. In Begriffen absoluter Geschwindigkeitsunterschiede kann der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den zwei Geweben etwa 0,2 m/s oder größer, etwa 0,5 m/s oder größer, 1 m/s oder größer oder von etwa 0,1 m/s bis etwa 2,5 m/s sein. Wenn die zweite Geschwindigkeit geringer ist als die erste Geschwindigkeit, tritt ein Phänomen auf, dass als Eil-Transfer (rush transfer) bekannt ist, in welchem die Bahn 32 verkürzt wird, wenn das sich schneller bewegende, deformierbare Trägergewebe 34 die Bahn 32 eilig gegen das sich langsamer bewegende Deflexionselement 36 verfährt, welches den Grad an Formung, bereitgestellt durch das Deflexionselement 36, verbessern kann und die Streckung in Maschinenlaufrichtung der Bahn 32 verbessern kann. Dafür das der Eil-Transfer wirksam ist, können die Bedingungen in dem Walzenspalt 35 optimiert werden, um einen guten Transfer der Bahn 32, ein gutes Verkürzen und eine geringe Beschädigung der Bahn 32 zu bewirken. Es kann erforderlich sein, dass die Drücke in dem Walzenspalt 35 reduziert oder optimiert werden müssen, um Schaden an der Bahn 32 und den Geweben 34, 36, 56 zu verhindern. Zum Beispiel kann der Walzenspaltdruck gesetzt werden auf weniger als 1000 Pfund pro Linearinch (pli) (179 Kg pro cm³) oder weniger als 600 pli (107 Kg pro cm³) oder von etwa 50 bis 500 pli (etwa 8,93 bis 89,3 Kg pro cm³) oder auf weniger als 200pli (35,7 Kg pro cm³). Ein Dampfblaskasten (nicht dargestellt) kann auch vor dem Walzenspalt 35 installiert werden, um die Bahn aufzuweichen und sowohl die Wasserentfernung als auch die Deformierung für gutes Formen zu verbessern.
Eine Vielzahl an Effekten kann mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zwischen der Bahn 32 und einer deformierbaren Oberfläche, welche die Bahn 32 kontaktiert (oder ein flexibles aber imkompressibles Material, gestützt mit einem deformierbaren Material, welches eine Deformation während einer Kompression erlaubt), erzielt werden. Zum Beispiel kann ein kurzfristiger Kontakt mit einem Druckfilz 34, 56 in einem Walzenspalt 35, der mit einer anderen Geschwindigkeit verfährt, als die Bahn 32 selbst, eine zusätzliche Deformation der Bahn 32 bewirken, wobei Fasern an der makroplanaren Oberfläche des Deflexionselements 36 dazu neigen, in eine Richtung bewegt zu werden, während die Fasern in den Deflexionskanälen 62 fixiert sind. Das Ergebnis kann eine Scherausdünnung einiger Bereiche und eine Scherverdickung anderer Bereiche sein. Zum Beispiel wird der Bereich zwischen zwei nahe gelegenen Deflexionskanälen 62, die voneinander in Maschinenlaufrichtung beabstandet sind, nahe einem Kanal verdickt und nahe dem anderen Kanal verdünnt. Alternativ werden einige Bereichen an der makroplanaren Oberfläche verdichtet, relativ zu anderen aufgrund des Schereffekts des Kontakts mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die resultierende Bahn 32 kann 1) einen ersten Bereich mit relativ hoher Dichte aufweisen, der optional eine zufällige oder periodische Variation in der Maschinenlaufrichtung hinsichtlich der Dicke und/oder der Dichte aufweist, und kann einen ersten Bereich an Höhen aufweisen, 2) einen zweiten relativ Bereich mit geringer Dichte aufweisen, mit einer zweiten Dicke, welche ein lokales Maximum ist, das im Allgemeinen zu den zentralen Bereichen von Kuppeln korrespondiert, die in den Deflexionskanälen gebildet sind, und 3) einen dritten Bereich aufweisen, der sich zwischen den ersten und den zweiten Bereichen erstreckt, mit einer dritten Dicke, welche ein lokales Minimum ist, das im Allgemein zu den Seiten oder der Basis der Kuppeln korrespondiert, die in den Deflexionskanälen 63 geformt sind.
Wenn die Bahn 32 gegen das Deflexionselement 36 gedrückt wird, wird im allgemeinen Wasser ausgetrieben und verläuft entweder durch das Deflexionselement 36 in das deformierbare Stützgewebe 56 oder verläuft in das deformierbare Trägergewebe 34 oder beides, abhängig von der Permeabilität des Deflexionselements 36 und der Permeabilität und dem Feuchtigkeitsgehalt der deformierbaren Gewebe 34, 36 und dem Vorhandensein von einer Saugfähigkeit, gebohrten Löchern oder Ausnehmungen in einer oder mehreren der gegenüberliegenden Druckoberfläche(n) 37, 38 und anderen Bedingungen des Walzenspalts 35. In einem Ausführungsbeispiel weist das Deflexionselement 36 Deflexionskanäle in fluider Kommunikation mit dem deformierbaren Stützgewebe 56 auf, so dass Wasser von der Bahn 32 in den Walzenspalt 35 zu dem deformierbaren Stützgewebe 56 passieren kann. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Deflexionselement 36 im Wesentlichen undurchlässig, wobei die Wasserentfernung primär zu dem deformierbaren Trägergewebe 34 gerichtet ist.
Nach dem Transfer zu dem Deflexionselement 36 kann die Bahn 32 weiter gegen das Deflexionselement 36 durch eines oder mehrere der Folgenden geformt werden:

– Durchtrocknen mit unterschiedlichen Luftdrücken, welche die Bahn 32 gegen das Deflexionselement 36 drücken, wie in dem Durchtrockner 42, der in 1 dargestellt ist,
– Entwässern und Deformieren der Bahn mit einem Luftdruck,
– Verwendung des Deflexionselements 36, um die Bahn 32 gegen eine feste Oberfläche wie eine Trockentrommel oder einen Yankeezylinder 46 zu drücken, die auch in 1 dargestellt sind, von welchen eine getrocknete Bahn 50 mit einer Kreppschneide 48 abgekreppt werden kann, wie in 1 dargestellt, oder ohne Kreppen (nicht dargestellt) entfernt werden kann, mit Verfahren wie diese, die offenbart sind in den allgemeinen US-Anmeldungen Seriennummer 09/961,773 „Method of Producing Low Density Resilient Webs", eingereicht am 31. Oktober 1997 und dergleichen.

Prinzipien zum Formen einer Bahn 32 an einer Trockentrommel oder einem Yankeetrockner 46 ohne Kreppen sind offenbart von F. Druecke et. al. in der allgemeinen US-Anmeldung Seriennummer 09/961,773 „Method of Producing Low Density Resilient Webs", eingereicht am 31. Oktober 1997, welche Kombinationen von Klebmitteln und Lösevermittlern offenbart, welche es der Bahn 32 erlauben können, an der Trockentrommel oder dem Yankeetrockner 46 anzuhaften für einen effektiven Wärmetransport, jedoch es auch erlauben können, dass die getrocknete Bahn 50 von dem Trockner 46 abgezogen wird, ohne die Notwendigkeit zum Kreppen. Andere ähnliche Lehren finden sich in der allgemeinen US-Anmeldung Seriennummer 09/961913 , eingereicht am 31. Oktober 1997 durch F. L. Chen et. al. (siehe auch WO 99/23299 und WO 99/23298 , von denen beide am 14. Mai 1999 veröffentlicht wurden), US-Patent Nr. 6,080,279 , erteilt am 27. Juni 2000 an Hada et. al., US-Patent Nr. 6,083,346 , erteilt am 4. Juli 2000 an Hermans et. al. und in US-Patent Nr. 5,336,373 , erteilt am 9. August 1994 an Scattolino et. al. Ähnliche Informationen für das Entwässern und Drücken eines Gewebes gegen einen Yankeetrockner sind auch offenbart in US-Patent Nr. 6,096,169 , erteilt am 1. August 2000 an Hermans et. al. und US-Patent Nr. 6,093,284 , erteilt am 25. Juli 2000 an Hada et. al.
Die Verwendung von Durchtrocknern 42, wie in 1 dargestellt, ist nicht wesentlich, ist jedoch dazu gedacht, eines von vielen Mitteln zu zeigen, die zum weiteren Formen einer Bahn 32 gegen ein Deflexionselement 36 und/oder zum weiteren Entwässern oder Trocknen einer Bahn 32 verfügbar sind. Ungekreppte Tissuebahnen und insbesondere durchgetrocknete, ungekreppte Tissuebahnen liegen innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung. US-Patent Nr. 5,932,068 , erteilt am 3. August 1999 an Farrington, Jr. et. al. offenbart eines von vielen bekannten Mitteln zum Erzeugen weicher, ungekreppter Tissuebahnen. Die Prinzipien darin können angewendet werden für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung, wie das schichtweise Anordnen der Bahn 32, Transfers mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, nicht kompressives Trocknen der Bahn 32 (welches nach dem Drücken in der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann) und chemische oder mechanische Modifikationen der Fasern.
Wenn Durchtrocknen verwendet wird, können unterschiedliche Konfigurationen und Systeme verwendet werden. Zum Beispiel, kann erwärmte Luft durch eine Haube 44 in den Durchtrocknungszylinder 42 verlaufen oder von dem Durchtrocknungszylinder 42 in die Haube 44, wie in 1 dargestellt, oder von einer flachen Haube (nicht dargestellt) in einen flachen Unterdruckkasten (nicht dargestellt). Durchtrocknen kann in einer Reihe von Schritten durchgeführt werden, mit einem Luftstrom, der in Richtung oder konsistent in eine Richtung alterniert. Zum Beispiel kann ein erster zylindrischer Durchtrockner 42 vorhanden sein, gefolgt von einem flachen Durchtrockner (nicht dargestellt).
In einem Ausführungsbeispiel wird die Bahn weiter geformt gegen das Deflexionselement 36 durch Drücken der Bahn 32 und des Deflexionselements 36 gegen den Durchtrockner 42 mit einer Presswalze (nicht dargestellt), welche nahe dem Punkt positioniert werden kann, an dem die Bahn zuerst in die Nähe mit dem Durchtrockner 42 kommt.
Die Trockentrommel 46 muss keine dampfgefüllte Walze sein, sondern kann jegliche erwärmte Trocknungsoberfläche, die im Stand der Technik bekannt ist, wie eine intern erwärmte, gasbefeuerte Walze (ABB Flakt's Gas Heated Paper Dryer), eine induktiv erwärmte Trocknungsrolle, eine Impulstrocknungsrolle wie die, die in US-Patent Nr. 5,353,521 , erteilt am 11. Oktober 1994 an Orloff und US-Patent Nr. 5,598,642 , erteilt am 4. Februar 1997 an Orloff et. al. offenbart wurde, oder andere Trocknungstechnologien sein, die beschrieben sind von R. James in „Squeezing More out of Pressing an Drying", Pulp and Paper International, Vol. 41, Nr. 12 (Dezember 1999), Seiten 13 bis 17 und dergleichen. Die Trockentrommel kann auch eine Heißwalzenpresse (Hot roll press – HRP) sein, wie beschrieben von M. Foulger und J. Parisian in „New Developments in Hot Pressing", Pulp and Paper Canada, 101(2): 47-49 (Februar 2000). Die HRP umfasst eine wärmefluiderwärmte Tri-Pass II Presswalze, vertrieben durch SHW, Inc. (Germany), mit einer keramischen oder fluorpolymeren Beschichtung für ein gutes Bahnablösen. Eine Papierbahn wird auf die erwärmte HRP- Walze gedrückt, welche auf der Rolle verbleibt, bis diese entfernt wird von der Trommel durch Kontakt mit einem anderen Gewebe in einem Walzenspalt gegen eine andere Walze.
Viele andere Ausführungsbeispiele liegen innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel kann ein zusätzliches, punktiertes Stützelement (nicht dargestellt) angeordnet werden zwischen einem der deformierbaren Gewebe 34, 56 und der entsprechenden Druckoberfläche 37, 38, um ein zusätzliches Lückenvolumen zum Aufnehmen von Wasser bereitzustellen, wenn ein komprimiertes, deformierbares Gewebe oder mehrere komprimierte, deformierbare Gewebe 34, 56 in dem Walzenspalt 35 nahe seines/ihres Sättigungspunkts ist/sind. Das punktierte Stützelement (nicht dargestellt) kann eine zusätzliche endlose Bahn sein, die ein Lückenvolumen aufweist, das geeignet ist zum Aufnehmen von etwa 100 Gramm oder mehr an Wasser pro m² oder von etwa 200 Gramm pro m² oder zwischen etwa 300 Gramm und etwa 600 Gramm pro m². Das punktierte Stützelement kann auch eine Kompressibilität von weniger als etwa 50% aufweisen, so dass das Lückenvolumen des punktierten Stützelements offen verbleibt, während das punktierte Stützelement durch den Walzenspalt verläuft. Das punktierte Stützelement kann mit gewebten Fäden geformt werden oder kann ein Spiralgewebe sein und kann in der Form eines kontinuierlichen Bandes sein. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das punktierte Stützelement eine gemusterte Kunstharzschicht umfassen. In einem Ausführungsbeispiel kann das punktierte Stützelement eine gemusterte Kunstharzlage umfassen, verbunden mit einer Entwässerungsfilzschicht. Beispielsweise kann die gemusterte Kunstharzlage verbunden werden mit dem deformierbaren Trägergewebe 34.
In einem anderen Ausführungsbeispiel sind eine Vielzahl von texturerzeugenden Oberflächen in dem Walzespalt 35 vorhanden, so dass dort eine Wechselwirkung zwischen der Textur des Deflexionselementes 36 und der Textur der anderen Oberflächen stattfindet. Zum Beispiel können die anderen texturerzeugenden Oberflächen eines oder mehrere der deformierbaren Gewebe 34, 56 sein und/oder eine oder beide der Druckoberflächen 37, 38. Somit ist dort eine Wechselwirkung zwischen der Vielzahl von texturerzeugenden Oberflächen in dem Walzenspalt 35 vorhanden, welche wiederum eine Textur für die Bahn 32 bereitstellt, was nicht erreicht werden würde durch die Verwendung eines einzelnen Deflexionselements 36 als die einzige texturerzeugende Oberfläche.
In einem anderen Ausführungsbeispiel, bevor, während oder nach der Erfindung des Drückens, kann die Papierbahn 32 auch von einer flexiblen Bahn (nicht dargestellt) kontaktiert werden, mit einer Luftdurchlässigkeit, die geringer ist als die Luftdurchlässigkeit des unterliegenden Gewebes 34 oder 36, auf welchem die Papierbahn angeordnet ist. Die Papierbahn 32 wird überlagert mit der flexiblen Bahn und wird einem Luftdruckgradienten ausgesetzt, so dass die flexible Bahn abgelenkt wird zu dem darunter liegenden Gewebe 34 oder 36 und unterstützt weiter zumindest entweder ein Wasserentfernen von der Papierbahn oder ein Formen der Papierbahn. Die flexible Bahn kann einen Grad an Oberflächentextur aufweisen, welcher der oberen Oberfläche der Papierbahn während des Drückens oder der Anwendung von Luftdruckunterschieden verliehen wird. Prinzipien für die Verwendung einer flexiblen Lage gegen eine Papieroberfläche auf einem Papierzeugungsband sind offenbart von P. D. Trokhan und V. Vitenberg, US-Patent Nr. 5,893,965 , erteilt am 13. April 1999.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) zu dem nach 1, kann die Bahn 32 auf dem Deflexionselement 36 aufliegen, wenn diese sich dem Walzenspalt 35 nähert, anstatt auf dem deformierbaren Trägergewebe 34 aufzuliegen. In solch einem alternativen Ausführungsbeispiel würde die Bahn 32 im Allgemeinen auf dem Deflexionselement 36 verbleiben, wenn dieses durch den Walzenspalt 35 verfährt, anstatt von einem Gewebe zu dem anderen in der Nähe des Walzenspalts 35 transferiert zu werden, obwohl ein Transfer erzeugt werden könnte, wenn gewünscht, gefolgt durch einen weiteren Transfer zu dem Deflexionselement 36 oder zu einem anderen texturierten Gewebe zum weiteren Formen oder Trocknen. Das Ausführungsbeispiel, das in 1 dargestellt ist, erlaubt das Auftreten eines Transfers mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten von dem deformierbaren Trägergewebe 34 zu dem Deflexionselement 36, welches nicht möglich wäre, wenn die Bahn an dem Deflexionselement 36 vor dem Walzenspalt ist und darauf verbleibt bis deutlich hinter dem Walzenspalt 35.
Zusätzliche Transfers mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten können außerhalb des Walzenspalts auftreten, worin die Papierbahn 32 transferiert wird von einem Gewebe zu einem zweiten Gewebe, wobei diese sich mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit bewegen. Transfers mit unterschiedlicher Geschwindigkeit von einem Gewebe zu einem anderen können den Prinzipien folgen, die in einem der folgenden Patente gelehrt werden: US-Patent Nr. 5,667,636 , „Method for Making Smooth Uncreped Throughdried Sheets", erteilt am 16. September 1997 an Engel et. al., US-Patent Nr. 5,830,321 , „Method for Improved Rush Transfer to Produce High Bulk Without Macrofolds", erteilt am 3. November 1998 an Lindsay und Chen, US-Patent Nr. 4,440,597 , "Wet-Microcontracted Paper and Concomitant Process", erteilt am 3. April 1984 an Wells und Hensler, US-Patent Nr. 4,551,199 , „Apparatus and Process for Treating Web Material", erteilt am 5. November 1985 an Weldon und US-Patent Nr. 4,849,054 , "High Bulk, Embossed Fiber Sheet Material and Apparatus and Method of Manufacturing the Same", erteilt am 18. Juli 1989 an Klowak. Somit kann exemplarisch ein Transfer mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten verwendet werden, um eine noch nicht fertiggestellte Papierbahn 32 von einem Blattbildungssieb auf das deformierbare Trägergewebe 34 zu transferieren, oder von dem Deflexionselement 36 auf ein separates Durchtrocknungsgewebe. Wenn ein Eiltransfer verwendet wird, kann der Grad des Eiltransfers etwa 5% oder mehr sein, genauer etwa 15% oder mehr oder noch genauer etwa 30% oder mehr, um der getrockneten Bahn 32 eine verbesserte Dehnungsfähigkeit in Maschinenlaufrichtung (zum Beispiel Niveaus von etwa 10% oder größer) zu verleihen und/oder um den Grad des Formens oder der Modifizierung der Textur der Bahn 32 zu verbessern.
Um das Entfernen der Bahn 32 von dem Deflexionselement 36 zu unterstützen, wenn die Bahn 32 gegen die Trockentrommel 46 gedrückt wird, kann das Deflexionselement 36 vor dem Kontakt mit der Bahn 32 mit einem Lösemittel besprüht oder beschichtet werden. Solche Lösemittel können umfassen: Fluoropolymere, Silikonverbindungen oder Öl-Wasser-Emulsionen und insbesondere können diese umfassen: eine Emulsion, umfassend etwa 90% Gewichtsprozent Wasser, etwa 8% Mineralöl (petroleum oil), etwa 1 % Cetyl-Alkohol und etwa 1% eines oberflächenaktiven Stoffes wie Adogen TA-100.
2A und 2B zeigen die Wirkung eines Kompressions-Walzenspalts 35 auf eine Papierbahn 32 in Kontakt mit einem Deflexionselement 36, wobei die Richtung der Bahn 32 von links nach rechts ist. In 2A weist das Deflexionselement 36 eine Geometrie auf, die ähnlich zu dieser ist, die in dem Stand der Technik bekannt ist, während ein komplexeres Deflexionselement 36 dargestellt ist in 2B. Beide 2A und 2B zeigen die Deformation in Bahn 32 und des deformierbaren Trägergewebes 34, welche in dem Walzenspalt 35 auftreten kann. Das Deflexionselement 36 umfasst zumindest ein Muster von erhöhten Elementen 60, die eine bahnverdichtende Oberfläche 61 formen (in dem Sinne, dass eine Bahn 32 selektiv verdichtet wird durch die Bahnverdichtungsoberfläche 61, wenn diese gegen die erhöhten Elemente 60 gedrückt wird) und die ein Muster an Deflexionskanälen 62 zwischen den erhöhten Elementen 60 definieren. Die Bahnverdichtungsoberfläche 61 belegt einen Teil der gesamten bahnkontaktierenden Oberfläche des Deflexionselementes 36. Die Bahn 32 kann sich unter Druck in die Deflexionskanäle 62 verformen und Wasser kann dadurch zu dem deformierbaren Stützgewebe 56 passieren, wenn das Deflexionselement 36 ausreichend durchlässig ist und wenn die hydraulische Antriebskraft für den Wassertransport ausreichend ist.
In 2B weisen die erhöhten Elemente 60 eine Basis 81 auf, welche an einem Basisgewebe 64 (einem punktierten Element) befestigt ist, und weisen einen oberen Teil 83 auf, der weiter ist als der Basisbereich 81, dargestellt als eine Pilzform in dem Ausführungsbeispiel nach 2B, im Gegensatz zu 2A. Die erhöhten Elemente 60 sind auch als gleichmäßig deformierbar auf Deformation während der Kompression und verzerrbar in Maschinenlaufrichtung dargestellt, wenn das deformierbare Trägergewebe 64 schneller bewegt wird als das Deflexionselement 36. Das Verziehen der elastischen erhöhten Elemente 60 in einem Walzenstand mit einem vorhanden Eiltransfer trägt weiter zu der Asymmetrie der Vorsprünge 68, die in der Papierbahn 32 geformt sind, bei.
In beiden 2A und 2B kann das deformierbare Trägergewebe sich in die Deflexionskanäle 62 ablenken, um einen lokalen Hügel 66 des deformierbaren Trägergewebes 34 und auch einen Vorsprung 68 in die Bahn 32 zu formen. Der Vorsprung 68 dieses Ausführungsbeispiels kann im Allgemeinen asymmetrisch sein, wenn dieser entlang eines Querschnitts in Maschinenlaufrichtung betrachtet wird, oder insbesondere in dem Querschnitt in Maschinenlaufrichtung, der durch die längste Spanne in der Maschinenlaufrichtung der Struktur bei genauer Prüfung verläuft. (Zum Beispiel mit diamantförmig geformten Deflexionskanälen, ausgerichtet in Maschinenlaufrichtung, wobei die längste Spanne in der Maschinenlaufrichtung zum Bemessen der Symmetrie der Wände der Deflexionskanals eine Linie von einem Eckpunkt zu dem gegenüberliegenden Eckpunkt ist.) Ohne an die Theorie gebunden sein zu wollen, kann die Asymmetrie des Vorsprungs 68 hervorgerufen oder verbessert werden durch einen Transfer mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, in welchem die größere Geschwindigkeit des deformierbaren Trägergewebes 34 einen Teil der Papierwand zu den erhöhten Elementen 60 des Deflexionselementes 36 eilig antreibt, was bewirkt, dass Fasern sich zu der Folgeseite der erhöhten Elemente 60 ansammeln. Die Form der erhöhten Elemente 60 und deren Deformation in dem Kompressions-Walzenspalt 35 kann auch zu der Asymmetrie der Vorsprünge 68 der Bahn 32 beitragen, selbst wenn keine unterschiedlichen Geschwindigkeiten in dem Walzenspalt vorhanden sind, wenn das Element asymmetrisch ist und/oder das erhöhte Element 60 asymmetrisch wird während der Kompression, wie das in dem Fall sein kann, in dem die erhöhten Elemente 60 heterogene Strukturen sind, die zwei oder mit mehr Materialien umfassen, die unterschiedliche elastische Eigenschaften aufweisen, und/oder wenn die erhöhten Elemente 60 ein elastomeres Material umfassen, das temporäre Verformungen der erhöhten Elemente 60 in der Richtung der Scherung innerhalb des Kompressionswalzenspalts zulässt, wie in 2B dargestellt.
Die geformte Bahn 32 wird dazu neigen, ein Muster an Vorsprüngen 68 aufzuweisen. Die Bahn 32 wird dazu neigen, einen ersten Bereich mit relativ hoher Dichte 80 aufzuweisen, dort wo die Bahn gedrückt wurde mit den erhöhten Elementen 60, und einen Bereich mit relativ geringer Dichte 76, im Allgemeinen korrespondierend zu den Vorsprüngen 68.
Obwohl das einfache Basisgewebe 64, das in 2A und 2B dargestellt ist, relativ flach ist, können dreidimensionale Basisgewebe verwendet werden, einschließlich sowohl gewebter als auch nicht gewebter Strukturen, und doppellagige und dreifachlagige Gewebe, einschließlich dieser, mit eiförmigen oder flachen Garnen, wie die Gewebe, die offenbart sind in US-Patent Nr. 5,379,808 , erteilt am 10. Januar 1995 an Chiu. Beispiele von dreidimensional gewebten Basisgeweben schließen die geformten Gewebe, die offenbart sind in US-Patent Nr. 5,429,686 , erteilt am 4. Juli 1995 an Chiu et. al. ein. Die geformten Gewebe, die darin offenbart sind (nicht dargestellt), weisen Fasern auf, die sich über die Ebene des Gewebes erhöhen, um eine vergrößerte dreidimensionale Struktur zu erzeugen. Für die Ziele gemäß der vorliegenden Erfindung können solche Gewebe modifiziert werden durch Hinzufügen von Kunstharz, um ein Deflexionselement zu bilden, das erhöhte Elemente aufweist, die durch das Kunstharz in einem sich wiederholenden Muster erzeugt sind, überlagert an der vorhandenen, dreidimensionalen, gewebten Struktur, so dass die zugefügten erhöhten Elemente geeignet sind zum Verdichten der Bereiche einer Papierbahn in Kontakt mit dem Kunstharz in einem Aufdruckverfahren oder einem Nasspressvorgang oder anderen Vorgängen, in welchen die Bahn gegen das Deflexionselement gedrückt wird. Somit erhält die Bahn eine primäre Textur aufgrund des Vorhandenseins von erhöhten Elementen in einem sich wiederholenden Muster und eine zweite Textur, aufgedruckt auf die Bahn in den Deflexionskanälen durch die dreidimensional gewebte Struktur des Basisgewebes.
In einem ähnlichen Ausführungsbeispiel, das nicht dargestellt ist, kann das gewebte Basisgewebe 64 des Deflexionselementes 36 ersetzt werden durch ein nicht gewebtes Spiralgewebe oder andere geeignete, nicht gewebte, punktierte Strukturen, einschließlich der nicht gewebten, geöffneten Gewebe von Albert in US-Patent Nr. 4,541,895 , erteilt am 17. September 1985.
Um den Transfer der Bahn 32 von dem deformierbaren Trägergewebe 34 zu dem Deflexionselement 36 zu verbessern, können Transferhilfen verwendet werden, einschließlich der Verwendung von unterschiedlichem Luftdruck (nicht dargestellt), um die Bahn 32 von dem deformierbaren Trägergewebe 34 zu dem Deflexionselement 32 zu zwingen. Ein unterschiedlicher Luftdruck kann bereitgestellt werden, wenn die obere Presswalze 54 eine Ansaugrolle ist, in welcher ein Unterdruck dazu beiträgt, die Bahn 32 gegen das Deflexionselement 36 zu ziehen, oder wenn die untere Presswalze 52 porös ist und einen erhöhten Luftdruck bereitstellt, oder wenn die obere Walze 52 eine Ansaugrolle in Verbindung mit einer porösen unteren Rolle 54 ist, die einen Luftüberdruck bereitstellt. Lösemittel können ebenfalls auf die Schnittstelle zwischen der Bahn 32 und dem deformierbaren Trägergewebe 34 aufgebracht werden und Befestigungshilfen wie ein Klebstoff oder ein klebriges Polymer (zum Beispiel Polyvinylalkohol) kann verwendet werden an der oberen Oberfläche der Bahn 32 oder der Bahnverdichtungsoberfläche 61 des Deflexionselementes 36, um einen wirksamen Transfer zu unterstützen.
In einigen Fällen können einige Schwierigkeiten auftreten beim Entfernen einer geformten Bahn 32 von dem Deflexionselement 36, wenn die Bahn 32 tief geformt wird in einem Deflexionselement 36 mit pilzförmigen, erhöhten Elementen 60 oder anderen erhöhten Elementen 60, die eine Querschnittsform aufweisen mit einem oberen Teil 83, der weiter ist als der Basisteil 81. Diese Schwierigkeit kann überwunden werden durch Biegen des Deflexionselements 36 weg von der papierkontaktierenden Seite davon, so dass der Abstand zwischen benachbarten erhöhten Elementen 60 sich erweitert, und dann Entfernen der Bahn 32. Das Verfahren des Deflexionselementes 36 über eine schmale Wendestange (zum Beispiel mit einem Durchmesser geringer als 12 Inch (30,48 cm), genauer weniger als etwa 8 Inch (20,32 cm)) kann ein nützliches Hilfsmittel sein.
3A und 3B zeigen schematisch Beispiele von zwei Profilen 70 in der Bahn 32. 3A zeigt eine Kuppel einer Papierbahn, welche nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung steht, welche jedoch beibehalten wurde, um das Verstehen von bestimmten Eigenschaften der Erfindung zu erleichtern. 3B zeigt eine asymmetrische Kuppel einer Bahn in Übereinstimmung mit der Erfindung. Das Profil 70 nach 3A ist im Wesentlichen gemäß 8 nach Ampulski et. al. in US-Patent Nr. 5,904,811 , erteilt am 18. Mai 1999 gezeichnet. In 3A und 3B repräsentiert jedes Profil eine zweidimensionale Zelleneinheit, die sich von den Mittelpunkten 69 der Bahn 32 über die Mitte der erhöhten Elemente 60 des Deflexionselementes 36 erstreckt. Jedes Profil 70 weist einen Punkt maximaler Höhe, das lokale Maximum 72 an der Kuppel 74, und im Allgemeinen ein lokales Minimum auf, das zu den Mittelpunkten 69 des Teils der Bahn 32 über der Mitte der erhöhten Elemente 60 während des Drückens korrespondiert. In 3a ist das Profil im Wesentlichen symmetrisch um das lokale Maximum 72, wobei dies entweder eine texturierte Bahn 32, die hergestellt wurde gemäß US-Patent Nr. 5,904,811 von Ampulski, oder entsprechend einigen Ausführungen nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit im Wesentlichen keinem Scheren während des Drückens gegen das Deflexionselement 36, repräsentiert. Die geformte Bahn 32 weist einen Bereich mit relativ geringer Dichte 76 um das lokale Maximum mit einer lokalen Dicke P, eine Zone mit hoher Dichte 80, mit einer relativ geringen lokalen Dicke K und einen Zwischenbereich 78 mit einer lokalen Zwischendicke T auf. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn im Wesentlichen Scherung angewendet wird, zum Beispiel durch einen Transfer mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, führt die Relativbewegung des Deflexionselements 36 gegenüber der Bahn 32 zu einem „Schneepflug"-Effekt, in welchem nasse Fasern geschert und aufgetürmt werden zu einer Seite des Profils 70, was zu einem asymmetrischen Profil 70 führt, so wie das, das in 3B dargestellt ist. Das Profil 70 nach 3B weist ein lokales Maximum 72 mit einer lokalen Dicke P und einem Bereich mit relativ geringer Dichte 76 und zwei Übergangsbereichen 78', 78'' an der Basis der Kuppel 74 mit einer lokalen Dicken T1 beziehungsweise T2 auf. Das Scheren der Fasern kann auch zu einer nicht gleichmäßigen Dicke in dem Bereich mit hoher Dichte 80 nahe den Mittelpunkten 69 führen, so dass eine Messung der Dicke auf halbem Weg von jeder Seite der Basis der Kuppel 74 und den Mittelpunkten 69 zu einer ersten lokalen Dicke K1 und einer zweiten lokalen Dicke K2 führen kann, welche nicht gleich sein müssen aufgrund der Asymmetrie, die durch das Scheren hervorgerufen wird. Weiter muss das lokale Maximum 72 nicht entlang der Mittelpunktlinie MP (die vertikale Linie, welche durch das Zentrum der Basis unter der Kuppel 74 verläuft, die äquidistant von den inneren Oberflächen der Kuppel 74 an der Basis der Kuppel 74 liegt), sondern kann horizontal versetzt von der Mittelpunktlinie MP durch einen Teil der Breite der Kuppel 74 sein, so wie etwa 6% oder mehr, oder etwa 10% oder mehr, etwa 15% oder mehr oder von etwa 10% bis etwa 25% der Breite W der Kuppel 74, gemessen als die maximale horizontale Distanz zwischen der äußeren Oberfläche an der Basis der Kuppel 74. Somit ist ein Versatz des lokalen Maximums 72 von der Mittelpunktlinie MP ein Beweis für die Asymmetrie in der Form der Kuppel 74 und allgemein in dem Profil 70. Das Profil 70 kann auch als asymmetrisch angenommen werden, wenn das Übergangsverhältnis T1 zu T2 oder T2 zu T1, welches auch immer, einen Wert von 1 oder mehr ergibt, etwa 1,2 oder größer, genauer etwa 1,3 oder mehr, noch genauer etwa 1,3 bis etwa 3,0 noch am genausten etwa 1,5 oder größer ist mit einem beispielhaften Bereich von etwa 1,5 bis etwa 3,5. Eine andere Messung der Asymmetrie ist das Verhältnis der Bereiche mit hoher Dichte, definiert als K1 zu K2 oder K2 zu K1, welches auch immer einen Wert von 1 oder mehr ergibt, welches für asymmetrische Profile 1,1 oder mehr sein kann, genauer etwa 1,3 oder mehr, und noch etwa 1,5 oder mehr, mit einem beispielhaften Bereich von etwa 1,4 bis etwa 2,0. Alternativ kann das Querschnittsprofil 70 einer Zelleneinheit geteilt werden durch die Mittelpunktlinie MP und der Gesamtfläche der zwei Seiten, verglichen mit einem Standardbildanalyseverfahren. Wenn das Flächenverhältnis, welches das Verhältnis der ersten Fläche (die größer ist als die der zweiten Fläche) zu der zweiten Fläche ist, etwa 1,2 oder größer ist, wie etwa von 1,3 bis etwa 2,5, kann das Profil als asymmetrisch angenommen werden.
Natürlich kann ein asymmetrisches Profil zwei oder mehr der zuvor aufgeführten Messungen aufweisen (Versatz des lokalen Maximums 72 von der Mittelpunktlinie, das Übergangsverhältnis, das Verhältnis der Bereiche hoher Dichte, und das Flächenverhältnis) welches Werte vorgibt innerhalb der aufgeführten Bereiche für Asymmetrie. In Übereinstimmung mit der Bahn nach Anspruch 1, beträgt das Dickenverhältnis T1 zu T2 zumindest 1, 2. Es lässt sich erkennen, dass jede der Kuppeln 74 Aberrationen hinsichtlich der Form oder der Größe aufweisen kann, so dass Tests für eine Symmetrie auf einem statistischen Mittelwert von 100 zufällig ausgewählten Kuppeln basieren sollten, die Profile aufweisen, die in eine konsistente Richtung gewählt sind und welche durch das Zentrum der Kuppel 74 verlaufen, wenn möglich. Die Bahnen 32 der vorliegenden Erfindung können etwa 40% oder mehr der Kuppeln 74 aufweisen, die eine Asymmetrie in einem Querschnittsprofil aufweisen, wie ein Profil in Maschinenlaufrichtung oder ein Profil in Querrichtung, genauer etwa 50% oder mehr der Kuppeln 74, die Symmetrie hinsichtlich von zumindest einer der Messungen, die zuvor aufgeführt worden sind, aufweisen und optional hinsichtlich von zwei oder mehreren der Messungen, die zuvor diskutiert wurden, noch genauer etwa 60% oder mehr der Kuppeln 74, die Asymmetrie aufweisen und am genauesten etwa 80% oder mehr der Kuppeln 74, die Asymmetrie aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel weisen im Wesentlichen alle Kuppeln eine oder mehrere Messungen an Asymmetrie auf, die eine asymmetrische Struktur kennzeichnen. Asymmetrie der Kuppeln 74 für Bahnen 32 der vorliegenden Erfindung werden im Allgemeinen vor dem Kreppen vorhanden sein und werden häufig nach dem Kreppen weiter bestehen, für die Bahnen, die gekreppt werden. Bahnen in Übereinstimmung mit Anspruch 1 weisen Dome auf, die Asymmetrie aufweisen, zumindest hinsichtlich dahingehend, dass das Verhältnisses T1 zu T2 das größer ist als 1, 2.
Obwohl das Profil 70 nach 3B zwei lokale Dicken K1 und K2 aufweist, dargestellt in dem Bereich hoher Dichte, kann eine einzelne lokale Dicke K dem Bereich zuzuschreiben sein, welche der Mittelwert von K1 und K2 ist, welcher auch verwendet werden kann, um dort eine mittlere Dichte zu definieren. Üblicherweise kann eine einzelne, lokale Übergangsdicke T angesehen werden als der Mittelwert von T1 und T2.
Die geformte Bahn 32, die durch das Verfahren gebildet wurde, das in 1 dargestellt ist, kann eine relativ hohe Reißfestigkeit und Flexibilität für ein gegebenes Niveau an Basisgewicht der Bahn und des Bahnmaßes (web caliper) H (3A und 3B) aufweisen. Diese relativ hohe Reißfestigkeit und Flexibilität liegt vermutlich zumindest teilweise an der Differenz der Dichte zwischen dem Bereich mit relativ hoher Dichte 80 und dem Bereich mit relativ geringer Dichte 76. Die Bahnstärke ist verstärkt durch Drücken eines Teils der Zwischenbahn 36 zwischen dem deformierbaren Trägergewebe 34 und dem Deflexionselement 36, um den Bereich mit relativ hoher Dichte 80 zu bilden. Gleichzeitiges Verdichten und Entwässern eines Teils der Bahn schafft eine Faser-an-Faser-Bondierung in den Bereich mit relativ hoher Dichte 80 zum Tragen von Lasten. Das Drücken kann auch dazu beitragen, den Übergangsbereich 78 zu bilden, welcher die Bahnflexibilität bereitstellt. Der Bereich mit relativ geringer Dichte 76, der abgelenkt ist in die Deflexionskanalteile des Deflexionselements 36, schafft eine Bauschigkeit zum verbessern der Absorptionsfähigkeit. Zusätzlich zieht das Drücken der Bahn 36 Papierzeugungsfasern in die Deflexionskanäle, um den Bereich mit einer Zwischendichte 78 zu bilden, wodurch die Bahn-Makroabmessungen H erhöht wird (3A und 3B). Ein erhöhtes Bahnmaß H verringert die ersichtliche Dichte der Bahn (Bahnbasisgewicht dividiert durch Bahnmaß H). Die Bahnflexibilität steigt an, wenn die Bahnsteifigkeit abnimmt.
Die Gesamtreißfestigkeit der Bahn, die hergestellt wurde gemäß der vorliegenden Erfindung, kann zumindest etwa 300 Meter betragen. Papierbahnen, die hergestellt wurden gemäß der vorliegenden Erfindung, können eine Makroabmessung H von zumindest etwa 0,10 mm aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel weisen die Papierbahnen, die hergestellt wurden gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Makroabmessung von zumindest etwa 0,20 mm und genauer von zumindest etwa 0,30 mm auf. Das Verfahren zum Messen der Makroabmessung H ist weiter unten beschrieben.
Die Papierbahn, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, kann verdichtete „Höcker" (knuckles) aufweisen, die von etwa 8% bis etwa 60% des Oberflächenbereichs der Bahn einnehmen, wobei die verdichteten Höckerbereiche eine relative Dichte von zumindest 125% der Dichte des hochbauschigen Bereichs der Bahn aufweisen. Die Höcker können relativ stark oder unzureichend ausgestattet sein mit einem chemischen Additiv, das heterogen in oder an der Bahn 32 abgelagert ist.
Die Bahn 32 muss kein gleichförmiges Basisgewicht aufweisen, sondern kann mit solch einem Gewicht ausgebildet sein, dass ein Muster von Hoch- und Niedrig-Basisgewichtbereichen in der Bahn 32 existiert, oder dass ein Muster erzeugt wird, das drei oder mehre Basisgewichtbereiche aufweist. Beispielweise werden von Trokhan und Phan in US-Patent Nr. 5,503,715 , erteilt am 2. April 1996, gemusterte Blattbildungssiebe offenbart, die verwendet werden, um ein Basisgewichtsmusters in einer Bahn zu erzeugen mit einem hohen Netzwerkbasisgewicht und diskreten Niedrig-Basisgewichtsbereichen, die Bereiche mit einem mittleren Basisgewicht umgeben. Eine Bahn mit einem gemusterten Basisgewicht, verteilt in einem ersten Muster, kann dann transferiert werden auf einem Deflexionselement gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Deflexionselement ein zweites Muster aufweist. Das zweite Muster wird auf die Topografie der Bahn 32 aufgedruckt, welche ein erstes Muster in dessen Basisgewicht und Opazität aufweist. Die Wechselwirkung der zwei Muster kann neue physikalische, taktile und visuelle Eigenschaften erzeugen. Zum Beispiel, in Bezug noch einmal auf 3A, wenn die zwei Muster eingetragen sind (are registered), können die am höchsten erhobenen Bereiche der Kuppeln 74 (der Bereich, der das lokale Maximum 72 aufweist) ein mittleres Basisgewicht aufweisen, wohingegen die herabgedrückten Bereiche, die zu den Bereichen mit relativ hoher Dichte 80 korrespondieren, ebenfalls ein relativ hohes Basisgewicht aufweisen können, wohingegen die mittleren Bereiche 78 ein geringes Basisgewicht aufweisen können. Andere Ausführungsbeispiele können erzeugt werden, einschließlich von Beispielen, in denen das höchste Basisgewicht zu den mittleren Bereichen 78 korrespondiert.
Wenn keine Mühen aufgewendet werden, die Muster auf dem Blattbildungssieb und dem Deflexionselement 36 einzutragen, oder wenn die zwei Muster unterschiedliche Frequenzen aufweisen, kann das Basisgewichtmuster nicht direkt korreliert werden zu dem topografischen Muster, das auf die Bahn 32 durch das Deflexionselement 36 aufgedruckt wird. Somit sind in einem Ausführungsbeispiel das erste Muster des Blattbildungssiebs (nicht dargestellt) und das zweite Muster des Deflexionselements 36 nach 1 nicht eingetragen, so dass die Gewebebahn zwei oder mehrere Teilmengen an Kuppeln 74 aufweist, wobei die Kuppeln 74 einer Teilmenge gekennzeichnet sind dadurch, dass diese einen Bereich mit einem relativ hohen Basisgewicht aufweisen, verbunden mit dem lokalen Maximum 72, wohingegen die Kuppeln einer anderen Teilmenge dadurch gekennzeichnet sind, dass diese einen Bereich mit einem relativ geringen Basisgewicht, verbunden mit dem lokalen Maximum 72, aufweisen. Üblicherweise kann der Zwischenbereich 78 oder der Bereich mit einer hohen Dichte 80 in jeder einzelnen Kuppel 74 verbunden sein mit hohen, niedrigen oder mittleren Basisgewichtbereichen.
4A bis 4C zeigen zusätzliche Ausführungsbeispiele des Deflexionselements 36. 4A zeigt den Querschnitt in Maschinenlaufrichtung eines Deflexionselements 36, bei dem die erhöhten Elemente 60 eine Pilzform aufweisen, wie in 2 dargestellt. 4B zeigt Elemente, ähnlich zu denen von 4A, außer dass der zentrale Teil der erhöhten Elemente 60 eine Einbuchtung 92 umfasst, was zu einem erhöhten Element 60 mit einer Erhöhung (relativ zu dem Basisgewebe 64) an dem äußeren Umfang 94 führt, die größer ist als die Erhöhung an dem oberen mittleren Teil 96 des erhöhten Elementes 60. 4C zeigt asymmetrisch erhöhte Elemente 60 mit einem Höhenmaximum an oder nahe einer ersten Seite 98 des erhöhten Elements 60. Die erste Seite 98, die zu oder am nächsten zu dem Höhenmaximum korrespondiert, kann eine Folgekante oder eine Führungskante des erhöhten Elementes 60 sein. Wenn eine Einbuchtung 92 in den erhöhten Elementen 60 vorhanden ist, kann diese eine relative Tiefe zu der Dicke des erhöhten Elements (von der hinteren Seite zu der oberen Seite des erhöhten Elementes 60) von etwa 40% oder weniger, genauer von etwa 25% oder weniger, oder noch genauer von etwa 15% oder weniger aufweisen, mit einem beispielhaften Bereich von 5% bis etwa 20% oder von etwa 10% bis etwa 40%.
Verschiedene andere Formen können dargestellt werden einerseits mit einem oberen Bereich, der größer ist als der Basisbereich der erhöhten Elemente 60 und die entweder symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sind, und eine Bahnverdichtungsoberfläche 61 aufweisen, die konvex sein kann (wie in 4A), konkav oder sowohl konvex als auch konkav sein kann, wie ein sattelförmiges Profil (wie in 4B). Die Bahnverdichtungsoberfläche 61 kann nicht linear (gekrümmt) oder linear sein, wobei lineare Oberflächen entweder horizontal oder positiv oder negativ geneigt in der Maschinenlaufrichtung sein können oder quer dazu.
Asymmetrisch erhöhte Elemente 60, wie diese nach 4C, können insbesondere hilfreich sein beim Erzeugen asymmetrisch geformter Vorsprünge in der Papierbahn, mit oder ohne einem Transfer mit unterschiedlicher Geschwindigkeit der Papierbahn zu dem Deflexionselement 36.
5A bis 5H zeigen erhöhte Elemente 60, die zwei diskrete Bereiche mit unterschiedlichen Materialien umfassen, die sich in mechanischen oder elastischen Eigenschaften unterscheiden, um weiter die Asymmetrie oder andere Eigenschaften der Vorsprünge, die durch Drücken des Deflexionselementes 36 gegen eine Papierbahn (nicht gezeigt) erzeugt sind, zu verbessern. 5A zeigt ein einfaches, symmetrisch erhöhtes Element 60 mit einem ersten Material 100 und einem zweiten Material 102, getrennt durch eine vertikale Schnittstelle 104. In einem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das erste Material 102 von dem zweiten Material 104 in Materialeigenschaften wie einem Elastizitätsmodul, einer Poisson-Zahl oder einem Speichermodul, so dass in einem Druckwalzenspalt das erhöhte Element 60 nicht eine symmetrische Struktur während der Kompression bildet, sondern asymmetrisch sein wird, wie eine verzerrte Struktur oder eine, die sich in mehr als eine Richtung wölbt (zum Beispiel in die vordere oder hintere Maschinenlaufrichtung). Alternativ oder gleichzeitig erzeugen die zwei Materialbereiche 100, 102, die optional gekoppelt sind mit einer asymmetrischen Form der erhöhten Elemente 60, eine Bahn, die stärker verdichtet ist in den Teilen, die eines der zwei Materialen 100, 102 kontaktieren, als in den Teilen, die das andere der zwei Materialien 100, 102 kontaktieren.
5B zeigt ein geschichtetes, erhöhtes Element 60, wobei die Schnittstelle 104, welche das erste Material 100 von dem zweiten Material 102 trennt, im Wesentlichen horizontal ist. Die Schnittstelle 104 in 5C steht in einem Winkel relativ zu dem Horizont (für ein Basisgewebe 64, das in der horizontalen Ebene liegt), wie zum Beispiel von etwa 20 bis 70°, wobei etwa 45° dargestellt sind. 5D zeigt, dass die Schnittstelle 104 definiert werden kann durch mehr als eine Linie, hier mit sowohl horizontalen als auch vertikalen Komponenten. 5E bis 5H zeigen, dass andere Formen verwendet werden können. 5E zeigt ein pilzförmiges, erhöhtes Element 60 mit einer Schnittstelle 104 mit einer minimalen Erhöhung relativ zu dem Basisgewebe nahe dem Zentrum des erhöhten Elementes 60. 5F zeigt ein anderes pilzförmig erhöhtes Element 60 mit einer vertikalen Schnittstelle 104. 5G zeigt ein asymmetrisch erhöhtes Element 60 mit einer Seite, die einen Teil aufweist, der sich über die Basis des erhöhten Elementes 60 erstreckt, wobei der obere Teil des erhöhten Elements 60 ein erstes Material 100 umfasst und ein unterer Teil ein zweites Material 102 umfasst. 5H zeigt eine vertikale Schnittstelle 104 zwischen zwei Materialien 100, 102 in einem asymmetrisch erhöhten Element 60, wobei eine Seite (zum Beispiel die nachfolgende Seite) stärker erhöht und weiter ist als die andere Seite (zum Beispiel die Führungsseite).
5A bis 5D zeigen erhöhte Elemente 60 mit geraden Seiten, die von dem Basisgewebe 64 in einer geraden Linie ansteigen, wobei die Seiten der erhöhten Elemente 60 in 5E bis 5H nicht lineare (einschließlich gekrümmte) Abschnitte umfassen. Allgemein können die Seiten oder Wände von erhöhten Elementen 60 und Deflexionskanäle 62 des Aufdruckgewebes 36 linear oder nicht linear sein. In nicht linearen Ausführungsbeispielen kann eine Seite oder können beide Seiten des erhöhten Elementes 60, betrachtet in einem zweidimensionalen Querschnitt (zum Beispiel in einem CD oder in einem MD-Querschnitt) ein Profil aufweisen mit einer oder zwei nicht linearen Seiten. Es wird von der Verwendung von nicht linearen Seiten erwartet, dass diese eine Textur und taktile Eigenschaften bereitzustellen, über dem, was erreicht werden kann mit linear erhöhten Elementen. Zum Beispiel können Kuppeln in der fertiggestellten Papierbahn 32 stärker abgerundet oder visuell ansprechender sein als diese, die mit üblichen Aufdruckgeweben erzeugt werden können, obwohl taktile Ergebnisse von unzähligen anderen Faktoren genauso gut abhängen werden.
6A bis 6C zeigen Querschnitte in Maschinenlaufrichtung von Deflexionselementen 36, die erhöhte Elemente 60 mit einer Vielzahl von Teilmengen umfassen, die sich unterscheiden in Form, Materialeigenschaften und/oder Höhe. 6A zeigt zum Beispiel ein Deflexionselement 36 mit einer ersten Teilmenge 108 von erhöhten Elementen 60, die eine Sattelform aufweisen, und mit einer zweiten Teilmenge 110 von erhöhten Elementen 60, die eine Pilzform aufweisen. Obwohl nur zwei Teilmengen dargestellt sind, kann jede Anzahl an Teilmengen verwendet werden, sowie 3, 4, 5 oder 6 Teilmengen, wobei die erhöhten Elementen 60 jedes Teilmengenfelds angeordnet sind in sich wiederholenden Mustern oder in sich nicht wiederholenden Mustern, einschließlich zufälliger Mustern oder sich nicht wiederholender Kacheln (tilings), wie ein Penrose-Muster oder das formlose Muster aus US-Patent Nr. 5,965,235 , „Three-Dimensional, Amorphous-patterned, Nesting-resistant Sheet Materials and Method and Apparatus for Making Same", erteilt am 12. Oktober 1999 an McGuire et. al.
Die erste Teilmenge 108 kann kontinuierlich sein, die zum Beispiel ein Gitter oder ein Netz wie ein rechtwinkliges Gitter erzeugt, wohingegen die zweite Teilmenge 110 (oder andere Teilmengen) diskrete Inseln von erhöhten Elementen 60 umfassen können, umgeben durch das Netz der ersten Teilmenge 108. Jedes Anzahl an solchen Mustern kann als in dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet werden.
6B ist ähnlich zu 6A, außer dass die zweite Teilmenge 110 eine gerundete Kuppelform aufweist und eine niedrigere Höhe aufweist als die erste Teilmenge 108 an erhöhten Elementen 60. In 6C weisen die erhöhten Elemente 60 sowohl der ersten Teilmenge 108 als auch der zweiten Teilmenge 110 ähnliche asymmetrische Formen und Höhen auf, jedoch ist die erste Teilmenge 108 umgekehrt relativ zu der zweite Teilmenge 110, was in diesem Fall bedeutet, dass die Seite, die am nächsten zu dem Maximum in der Höhe liegt, die nachfolgende Kante für eine Teilmenge ist und die Führungskante für die andere (d. h., die erste Teilmenge 108 ist ein Spiegelbild der zweiten Teilmenge 110). Die erhöhten Elemente 60 nach 6C weisen einen oberen Teil auf, der dominiert wird von einer geneigten Oberfläche mit einer Neigung von bis zu 45° von der Horizontalen. Erhöhte Elemente 60 müssen im Allgemeinen nicht im Wesentlichen flach sein, sondern können einen dominanten geneigten Teil aufweisen mit einem Abgang von der Horizontalen von etwa 10° oder mehr, genauer von etwa 20° oder mehr und noch genauer von etwa 30° oder mehr wie etwa von 15° bis etwa 50°.
Die erste beziehungsweise zweite Teilmenge 108, 110 kann auch unterschiedliche Materialien umfassen mit unterschiedlichen elastischen und mechanischen Eigenschaften, so dass eine Teilmenge sich bei Kompression unterschiedlich verhält gegenüber der anderen Teilmenge. Unterschiede in der Kompression entstehen auch selbst, wenn das gleiche Material in beiden Teilmengen (oder in allen Teilmengen, wenn mehr als zwei Teilmengen von erhöhten Elementen 60 verwendet werden) verwendet wird.
Wenn ein Deflexionselement 36 mit zwei oder mehreren Teilmengen an erhöhten Elementen 60 gegen ein Papierbahn in einem Kompressionswalzenspalt gepresst wird, wobei sich eine Teilmenge im Wesentlichen mehr als eine andere Teilmenge deformiert oder unterschiedliches kompressives Verhalten aufweist, kann das Ergebnis eine nicht gleichförmige Deformation der Bahn 32 sein. Ohne durch die Theorie festgelegt sein zu wollen, wird angenommen, dass eine solche nicht gleichmäßige Deformation zu lokalen Bereichen von Scherungen führt, bei denen die Bahn 32 relativ weiter gelängt ist in der Ebene der Bahn 32, als benachbarte Teile der Bahn 32. Solch ein Mechanismus kann die Weise modifizieren, in welcher die Bahn texturiert wird durch das Deflexionselement 36, was zu Eigenschaften und Strukturen führt, die vorher mit herkömmlichen Aufdrucktechnologien nicht erreichbar waren.
7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Deflexionselements 36, wobei das Deflexionselement 36 im Wesentlichen undurchlässig ist und hergestellt werden kann gemäß der Lehre von US-Patent Nr. 5,972,813 , erteilt am 26. Oktober 1999 an Polat et. al. Das Deflexionselement 36 nach 7 basiert auf dem Gewebe nach Polat et. al. und umfasst zwei primäre Komponenten: ein Fachwerk 86 und eine Verstärkungsstruktur 84, welche, wie hier dargestellt, ein gewebtes Basisgewebe 64 umfasst. Das Fachwerk 86 ist an der Blattseite des Deflexionselementes 36 angeordnet und definiert die Textur. Das Fachwerk 86 umfasst zwei Teilmengen von erhöhten Elementen 60' und 60'', wobei die erste Teilmenge 60' eine größere Höhe aufweist als die zweite Teilemenge 60''. Entweder die erste oder die zweite Teilmenge 60' und 60'' können kontinuierlich sein, wobei diese diskrete Insel der anderen Teilmenge entsprechend umgibt. Das Fachwerk 86 kann einen gehärteten polymeren, fotosensitiven Kunstharz oder anderen härtbare Kunstharze umfassen.
Die Textur des Fachwerks 86 definiert ein vorbestimmtes Muster, welches ein ähnliches Muster auf die Papierbahn 32 der vorliegenden Erfindung aufbringt. Das Muster des Fachwerks 86 kann im Wesentlichen ein kontinuierliches Netz sein, ein halbkontinuierliches Netz sein oder kann diskrete Inseln erhöhter Elemente 60 umfassen. Beispielsweise sind kontinuierliche Muster bereitgestellt in US-Patent Nr. 4,528,239 , erteilt am 9. Juli 1985 an Trokhan, wobei separate Beispiele von sowohl kontinuierlichen als auch diskreten Mustern für Aufdruckgewebe (von denen angenommen wird, dass diese für Deflexionselemente im Allgemeinen anwendbar sind) gefunden werden in US-Patent Nr. 4,514,345 , erteilt am 30. April 1985 an Johnson et. al. und Beispiele von halbkontinuierlichen Mustern sind bereitgestellt in US-Patent Nr. 5,714,041 , erteilt am 3. Februar 1998 an Ayers et. al.
Wenn ein im Wesentlichen kontinuierliches Netzmuster gewählt wird für das Fachwerk 86 werden die Deflexionskanäle 62 diskrete Blindlöcher sein, die sich teilweise zwischen der ersten Oberfläche 130 und der zweiten Oberfläche 132 des Deflexionselements 36 erstrecken. Das im Wesentlichen kontinuierliche Netz 86 umgibt und definiert die Deflexionskanäle 62.
Die zweite Oberfläche des Deflexionselements 36 ist die maschinenkontaktierende Oberfläche, welche hergestellt werden kann mit einem Rückseitennetz mit Durchlässen darin, welche getrennt sind von Deflexionskanälen 62. Die Durchlässe stellen Irregularitäten in der Textur der Rückseite der zweiten Oberfläche des Deflexionselements bereit. Die Durchlässe ermöglichen eine Luftleckage in der X-Y-Ebene des Deflexionselements 36, wobei die Leckage nicht notwendigerweise in die Z-Richtung durch die Deflexionskanäle 62 fließt.
Die zweite primäre Komponente des Deflexionselementes 36 gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Verstärkungsstruktur 84. Die Verstärkungsstruktur 84, wie das Fachwerk 86, weist eine erste oder eine papierzugewandte Seite und eine zweite oder maschinenzugewandte Seite gegenüber der papierzugewandten Seite 32 auf. Die Verstärkungsstruktur 84 ist primär angeordnet zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Deflexionselementes 36 und kann eine Oberfläche aufweisen, die zusammenfallend zu der Rückseite des Deflexionselements 36 ausgebildet ist. Die Verstärkungsstruktur 84 schafft eine Stütze für das Fachwerk 86. Wenn man nicht wünscht, ein gewebtes Gewebe 64 für die Verstärkungsstruktur 84 zu verwenden, kann ein nicht gewebtes Element, ein Drahtsieb, ein Netz oder eine Platte mit einer Vielzahl von Löchern dadurch eine adäquate Stärke und Stütze für das Fachwerk 86 bereitstellen.
8 zeigt einen Querschnitt eines Deflexionselementes 36 ähnlich zu dem nach 7, jedoch flüssigkeitsdurchlässig gestaltet mit Öffnungen 96 in dem Fachwerk 86 und insbesondere in der unteren, zweiten Teilmenge der erhöhten Elemente 60''. Die Form der Öffnungen 96 kann zylindrisch sein, oder kann sich verjüngend ausgebildet sein, um verengt zu der bahnkontaktierenden Seite (wie dargestellt) oder weg von dieser zu sein. Die Öffnungen 96 können gleichförmig über das Deflexionselement 36 sein oder können eine Variation an Größen und Formen aufweisen. Die Öffnungen können diskret oder kontinuierlich sein.
In 8 sind die Ablenkungskanäle 62 primär definiert durch die Seiten der ersten Teilmenge an erhöhten Elementen 60' und der oberen Oberfläche der zweiten Teilmenge an erhöhten Elemente 60'' (dargestellt als nach unten weisend zu dem Boden des Diagramms in 8), obwohl die Öffnung 96 auch ein Teil des Deflexionskanals 62 ist. Somit umfasst der Deflexionskanal 62 einen oberen Teil 65 mit nach außen geneigten Wänden und einen engeren unteren Teil 67 mit nach innen geneigten Wänden (die Natur der Neigung wird betrachtet, während man traversiert von der oberen, bahnkontaktierenden Seite der erhöhten Elemente zu dem Basisgewebe). Der Ablenkungskanal 62 kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass dieser einen oberen Teil 65 mit einer ersten Breite (zum Beispiel einer mittleren Breite) und einen unteren Teil 67 mit einer zweiten Breite, mit einer stufenweisen Veränderung in der Breite aufweist, die zwischen zwei Teilen 65, 67 auftritt. Der Ablenkungskanal 62 kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass dieser einen oberen Teil 65 mit einer ersten Breite (zum Beispiel einer mittleren Breite) und einen unteren Teil 67 mit einer zweiten Breite aufweist, wobei die erste Breite größer ist als die zweite Breite, um etwa 30% oder mehr, genauer etwa 50% oder mehr, oder noch genauer etwa 100% oder mehr und am meisten etwa 200% oder mehr, wobei beispielhafte Bereiche von etwa 80% bis etwa 200% oder von etwa 150% zu etwa 300% oder von etwa 250% bis etwa 400% einschließen.
9A und 9B zeigen eine Draufsicht beziehungsweise eine Querschnittsansicht von einem flüssigkeitsdurchlässigen Deflexionselement 36, das im Wesentlichen ähnlich in der Geometrie ist, zu dem, das in US-Patent Nr. 5,935,381 , „Differential Density Cellulosic Structure and Process for Making Same", erteilt am 10. August 1999 an Trokhan et. al. (siehe 2 und 2A hierin), offenbart ist. Obwohl ähnlich hinsichtlich der Geometrie zu der voran angeführten Struktur von Trokhan et. al. kann das Deflexionselement 36 gemäß 9A und 9B neue Materialien und Herstellungsmethoden umfassen, wie hierin beschrieben, einschließlich elastomerer Komponenten, einer heterogenen Zusammenstellung von zwei oder mehr Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften in den erhöhten Elementen und Kunstharzen, die gehärtet sind ohne eine aktinischen Strahlung.
Das Deflexionselement 36, das hier dargestellt ist, umfasst ein kontinuierliches Netz an erhöhten Elementen 60, die eine bahnverdichtende Oberfläche 61 bilden, und umfasst ein sich wiederholendes Muster von diskreten Deflexionskanälen 62 (alternativ können die erhöhten Elemente 60 diskrete Elemente sein, die umgeben von einem kontinuierlichen Gitter von Deflexionskanälen 62 oder können sowohl ein kontinuierliches Muster als auch diskrete Elemente umfassen, wie ein erstes Muster, das einem zwischenverbundenen rechtwinkligen Gitter ähnelt, und ein zweites Muster von isolierten geometrischen Formen, wie eine Blume oder ein Stern, angeordnet in den Parallelogrammen, die durch das rechtwinklige Netz geformt sind). Das Netz mit erhöhten Elementen 60 umfasst ein gehärtetes Kunstharz, welches in Position gehalten wird durch eine gewebte, verstärkte Struktur 84.
9B zeigt einen Querschnitt des Deflexionselementes 36 nach 9A, der entlang der Linie 9B-9B geschnitten wurde, hier dargestellt in Verbindung mit einer Papierbahn 32. Die Bahn 32 wird zwischen gegenüberliegende Druckoberflächen 37, 38 gedrückt, welche bereitgestellt werden können durch gegenüberliegende Walzen, druckbeaufschlagte Metallbänder, flache Drucktiegel, welche komprimieren und sich zurückziehen, um nachfolgende Segmente der Bahn 32 in einer schubweisen Art zu verarbeiten und so weiter, mit dem Vorhandensein von kompressivem Druck, der in die Z-Richtung aufgebracht wird, dargestellt durch die Pfeile P. Während die Bahn 32 zusammengedrückt wird, ist diese in Kontakt mit einem deformierbaren Trägergewebe 34 und dem Deflexionselement 36, welches wiederum gestützt ist durch das deformierbare Stützgewebe 56. Die Bahn 32, umfasst, wenn diese gedrückt ist, einen Bereich mit relativ hoher Dichte 80, verbunden mit der Bahnverdichtungsoberfläche 61 des Deflexionselementes 36, und einen Bereich mit relativ geringer Dichte 76, korrespondierend zu den kuppelähnlichen Vorsprüngen 68, die in den Deflexionskanälen 62 gebildet sind. Abhängig davon, ob die erhöhten Elemente 60 Teil eines kontinuierlichen Gitters oder diskrete Elemente sind, können die Vorsprünge 68 diskrete Kuppeln oder ein verwundenes Netz von Bereichen geringer Dichte 76 sein. Der Fachmann versteht, dass jede vorhandene Faser teilweise in sowohl dem Bereich mit hoher Dichte 80 als auch dem Bereich mit geringer Dichte 76 vorhanden sein kann (in den vielen Fällen vorhanden sein wird). Teile des deformierbaren Trägergewebes 34 sind in 9B dargestellt, welche sich als lokale Hügel 66 in einem Teil des Deflexionskanals 62 deformieren, was dazu beiträgt, die Bahn 34 zu deformieren, um eine stärker dreidimensionale Topografie aufzudrucken.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Deflexionselementes 36, umfassend ein Basisgewebe 64, verbunden mit erhöhten Elementen 60, die eine asymmetrische Form aufweisen. Hier sind die erhöhten Elemente 60 dargestellt als sich wiederholende parallele Bänder oder Rippen, ein halbkontinuierliches Ausführungsbeispiel, welches orientiert sein kann entweder in die Maschinenrichtung oder quer zur Maschinenrichtung. Die Deflexionselemente 36, die ein gewebtes Basisgewebe 64 umfassen mit erhöhten Elementen 60 in der Form von polymeren Rippen von einer oder mehreren Höhen in einem Muster, wie parallele Bänder oder ein zwischenverbundenes Gitter, liegen innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung. Die Rippen können asymmetrisch sein und/oder aus einem Material oder mehreren verschiedenen Materialien bestehen und/oder ein Elastomer umfassen.
11 zeit eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Deflexionselementes 36, in welchem das erhöhte Element 60 dargestellt sein kann als eine sich wiederholende Zelleneinheit oder ein Teil einer sich wiederholenden Zelleneinheit, in welchem das Profil, betrachtet in Maschinenlaufrichtung oder quer zur Maschinenlaufrichtung, dazu neigt, asymmetrisch zu sein. Das erhöhte Element 60 in 11 kann eine Hälfte der sich wiederholenden Zelleneinheit des Deflexionselements 36 nach 9A sein, modifiziert, um einen asymmetrischen Querschnitt aufzuweisen. Solch eine Asymmetrie kann erzeugt werden durch asymmetrisches Aufbringung von Licht in einem fotohärtendem Schritt oder durch asymmetrisches Aufbringen von anderen Mitteln wie mechanisches Bearbeiten, Rapid Protytyping, Stereolithografie und dergleichen.
12 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Bahn 32, die in der Maschinenlaufrichtung 19 verfährt, gegen das Deflexionselement 36 gedrückt wird zwischen einem deformierbaren Trägergewebe 34 und einem deformierbaren Stützgewebe 56 in einem Kompressionswalzenspalt 35, der durch eine Schuhpresse 120 gebildet wird, mit einer oberen Presswalze 54 und einem Schuh 122. Ein Band 124 verfährt über den Schuh 122 mit einer Lage Schmiermittel (nicht dargestellt) an der Schnittstelle 126 zwischen dem Band 124 und dem Schuh 122, um die Reibung zu reduzieren. Das Band 124 wird durch Walzen 132 geführt. Eine hydraulische Druckquelle 136 bringt Druck auf, um den Schuh 122 vorzuspannen zu der oberen Presswalze 54. Die hydraulische Druckquelle 136 kann eine variierende Kraft aufbringen quer zu der Maschinenrichtung, um eine Variabilität in dem Presskopf (crown) der oberen Presswalze 54 oder in den anderen Komponenten des Walzenspalts 35 zu kompensieren. Die Bahn 32 liegt auf dem deformierbaren Trägergewebe 34 vor ein Eintritt in den Walzenspalt 35 auf, wonach diese auf dem Deflexionselement 36 aufliegt. Die obere Presswalze 54 kann eine Ansaugwalze sein, um den Transfer zu dem Deflexionselement 36 zu verbessern. Das Band 124 kann texturiert und/oder deformierbar sein, um weiter die Textur zu verbessern, die durch die Bahn in dem Walzenspalt bereitgestellt wird. Das Texturieren kann bereitgestellt werden durch Lasergravieren, Ablation, Abrasion, Pressen, thermisches Formen und dergleichen. Das Band 134 kann ausgestattet sein mit Sacklöchern oder Ausnehmungen. Es kann eine Schicht oder mehrere Schichten an elastomeren Materialien umfassen, die geeignet sind zum Deformieren, wenn diese gedrückt werden. Es kann weiter verstärkende Fasern, Fäden oder Drähte umfassen.
Der Schuh 122 kann ausgebildet sein, um einen Walzenspalt bereitzustellen mit einer Länge von 10 cm oder größer (d. h. die Erstreckung in Maschinenrichtung des Bereichs, in welchem der Druck auf die Bahn aufgebracht wird durch die Schuhpresse 120 beträgt zumindest 10 cm in der Länge), genauer 20 cm oder größer und am genauesten 30 cm oder größer. Das Druckprofil in der Maschinenlaufrichtung kann jedes Profil sein, das aus dem Stand der Technik bekannt ist, wie eines der Folgenden:

– ein rapider Anstieg auf einen Spitzendruck, gefolgt durch ein graduelles Absinken des Drucks, so dass der Maximumdruck vor die Mitte des Walzenspalts 35 erreicht ist,
– ein gradueller Anstieg auf einen Spitzendruck, gefolgt durch einen rapiden Abstieg im Druck, so dass der Maximumdruck nach der Mitte des Walzenspalts 35 erreicht wird,
– ein im Wesentlichen symmetrisches Profil mit einem Maximumdruck in der Mitte des Walzenspalts 35,
– ein Profil mit einem ersten lokalen Maximum vor der Mitte des Walzenspalts und einem zweiten lokalem Maximum vor oder nach der Mitte des Walzenspalts 35,
– ein im Wesentlichen lineares Profil außer einem schnellen Anstieg und einem schnellen Abstieg an dem Beginn beziehungsweise dem Ende des Walzenspalts 35,
– ein Profil, das durch eine quadratische Gleichung repräsentiert wird,
– und dergleichen.

Das Deflexionselement: Produktion und Fotohärten
Das Deflexionselement umfasst erhöhte Elemente mit einer bahnverdichtenden Oberfläche (auch bekannt als die Bahnaufdruckoberfläche zur Verwendung bei Aufdruckvorgängen) und einen Deflexionskanalteil, in welchem eine nasse Bahn deformiert werden kann, um Strukturen zu formen, wie Kuppeln, die verteilt zwischen Bereichen hoher Dichte einer Bahn angeordnet sind, die gegen die erhöhten Elemente gedrückt wurden. Deflexionselemente können jedes von verschiedenen Klassen sein, einschließlich Geweben, die primär gewebte Bahnen umfassen, Gewebe die eine gewebte oder nicht gewebte punktierte Basis umfassen mit Kunstharzelementen, die zu der Basis hinzugefügt sind, umfassen, Materialien mit erhöhten Strukturen wie nicht gewebte Bahnen, gesinterte Materialien, Filme oder Schaumelemente, wobei die erhöhten Strukturen auf einer Basis, wie ein gewebtes Gewebe, aufliegen, und Gewebe, die aus einer oder mehreren Schichten poröser Filme oder Lagen bestehen, die nicht gewebt wurden, aber mit Löchern oder Öffnungen versehen wurden.
Deflexionselemente können mittels einer Vielzahl an Techniken, die in dem Stand der Technik bekannt sind, geformt werden, einschließlich gemustertes Fotohärten oder Strahlungshärten von Polymerkunstharzen nach dem Aufbringen von dem Kunstharz auf ein Basisgewebe, Laserbohren eines Materials, um ein unabhängiges Gewebe oder eine Lage für ein Gewebe zu bilden, das ein verstärktes Basisgewebe aufweist, Rapid Prototyping-Verfahren (einschließlich selektivem Lasersintern, Stereolithografie und Raumtemperatur-Vulkanisierungsformen), mit oder ohne einem platzierten, verstärkenden Basisgewebe, Formen und so weiter.
Die Textur der bahnkontaktierenden Seite des Deflexionselementes kann durch Aufdrucken, Drücken oder mittels anderer Mittel zum Aufbringen einer Kraft auf die Papierbahn auf eine Papierbahn aufgedruckt werden, wenn diese in Kontakt mit dem Deflexionselement steht. Wenn die Lage gegen das Deflexionselement mit einer ausreichend hohen Kraft gedrückt wird, nimmt die Bahn eine Textur von der Wechselwirkung der Bahn mit den erhöhten Elementen und den Deflexionskanälen auf und weist unterschiedliche Dichten, die auf diese aufgeprägt sind, auf. Die erhöhten Elemente können eine Tiefe in der Z-Richtung aufweisen, relativ zu der oberen Oberfläche des Basisgewebes von zumindest etwa 30 Mikrometer, bevorzugt von zumindest etwa 100 Mikrometer, noch weiter bevorzugt von zumindest etwa 200 Mikrometer und am meisten bevorzugt von zumindest etwa 500 Mikrometer. Ein geeigneter Bereich zum Erzeugen eines absorbierenden, dicken, weichen, ästhetisch ansprechenden Tissuepapiers liegt zwischen etwa 300 bis 1000 Mikrometer (0,3 mm bis 1 mm) oder für stärker texturierte Bahn von etwa 600 bis 3000 Mikrometer (0,6 mm bis 3 mm).
Das Deflexionselement kann hergestellt werden gemäß einem der Folgenden: US-Patent Nr. 4,529,480 , erteilt am 16. Juli 1985 an Trokhan, US-Patent Nr. 4,514,345 , erteilt am 30. April 1985 an Johnson et. al., US-Patent Nr. 4,528,239 , erteilt am 9. Juli 1985 an Trokhan, US-Patent Nr. 5,098,522 , erteilt am 24. März 1992, US-Patent Nr. 5,260,171 , erteilt am 9. November 1993 an Smurkoski et. al., US-Patent Nr. 5,275,700 , erteilt am 4. Januar 1994 an Trokhan, US-Patent Nr. 5,328,565 , erteilt am 12. Juni 1994 an Rasch et. al., US-Patent Nr. 5,334,289 , erteilt am 2. August 1994 an Trokhan et. al., US-Patent Nr. 5,431,786 , erteilt am 11. Juli 1995 an Rasch et. al., US-Patent Nr. 5,496,624 , erteilt am 5. März 1996 an Stelljes, Jr. et. al., US-Patent Nr. 5,500,277 , erteilt am 19. März 1996 an Trokhan et. al., US-Patent Nr. 5,514,523 , erteilt am 7. Mai 1996 an Trokhan et. al., US-Patent Nr. 5,554,467 , erteilt am 10. September 1996 an Trokhan et. al., US-Patent Nr. 5,566,724 , erteilt am 22. Oktober 1996 an Trokhan et. al., US-Patent Nr. 5,624,790 , erteilt am 29. April 1997 an Trokhan et. al., US-Patent Nr. 6,010,598 , erteilt am 4. Januar 2000 an Boutilier et. al. und US-Patent Nr. 5,628,876 , erteilt am 13. Mai 1997 an Ayers et. al.
Die erhöhten Elemente können aufgebracht werden auf eine verstärkende Struktur wie gelehrt durch US-Patent Nr. 5,556,509 , erteilt am 17. September 1996 an Trokhan et. al., US-Patent Nr. 5,580,423 , erteilt am 3. Dezember 1996 an Ampulski et. al., US-Patent Nr. 5,609,725 , erteilt am 11. März 1997 an Phan, US-Patent Nr. 5,629,052 , erteilt am 13. Mai 1997 an Trokhan et. al., US-Patent Nr. 5,637,194 , erteilt am 10. Juni 1997 an Ampulski et. al., und US-Patent Nr. 5,674,663 , erteilt am 7. Oktober 1997 an McFarland et. al.
Ein geeignetes Deflexionselement gemäß der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden durch Verwendung eines fotosensitiven Kunstharzes, wie beschrieben in den zuvor aufgeführten Patenten. Jedoch werden für ein nutzbares Ausführungsbeispiel, das weiter unten beschrieben wird, einige Abweichungen von dem Herstellungsverfahren gemäß dem Stand der Technik beschrieben.
In einem Ausführungsbeispiel wird ein flüssiger, fotosensitiver Kunstharz bereitgestellt. Jeder geeignete Kunstharz kann verwendet werden, einschließlich Acrylaten, welche historisch weit verbreitet sind in Fotohärtsystemen, primär, da diese einen weiten Bereich geeigneter Initiatoren aufweisen, die erfolgreich angewendet werden können. Ein Beispiel für ein flüssiges, lichtsensitives Kunstharz ist Merigraph L055, erhältlich von MacDermid Imaging Technology, Inc. of Wilmington, Del. Antioxidationsmittelverbindungen können vorhanden sein, wie beschrieben in US-Patent Nr. 6,010,598 , erteilt an Boutilier et. al. am 4. Januar 2000, 5,059,283 , erteilt an Hood et. al. am 22. Oktober 1991 und 5,0573,235 , erteilt an Trokhan am 17. Dezember 1991.
Geeignete flüssige, fotosensitive Kunstharze können weiter umfassen, Polyimide, die geeignet sind zum abschließenden Härten bei Raumtemperatur. NASA Tech Briefs, März 1999, Seite 52 bis 53 beschreibt ein Raumtemperatur-UV-Härten von Polyimiden mit einer neuen Diels-Alder-Route einschließenden Photoenolazation von Methylphenyl-Ketonen. Verfahren nach dem Stand der Technik zum Härten von Polyimiden erfordert Temperaturen von über 200°Celsius. Solche Polyimide können angewendet werden für UV-härtendes Gewebe für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Kunstharz angeordnet an einer Stützoberfläche wie einer großen Walze. Eine Maske mit transparenten und opaken Bereichen ist gegenübergestellt zu dem fotosensitiven Kunstharz. Eine aktinische Strahlung wie ein ultraviolettes Licht wird durch die transparenten Bereiche der Maske durchgeführt. Alternativ wird sichtbares Licht durch die Maske durchgeführt, wenn Fotoinitiatoren für sichtbares Licht verwendet werden, oder ein Elektrostrahl kann durch die Maske für ein Elektronenstrahlhärten des Kunstharzes durchgeführt werden, oder andere Strahlungsquellen, die geeignet sind für das Härten des Kunstharzes werden durch die Maske durchgeführt. Die Strahlung, die durch die transparenten Bereiche der Maske durchgeführt werden, härten den Kunstharz dadurch, um einen undurchlässigen Bereich in dem Deflexionselement zu erhalten. Nach dem Härten, was weiter unten ausführlicher beschrieben wird, wird das nicht gehärtete Kunstharz entfernt durch Waschen, Lösungsmittel-Absaugen oder andere Mittel, welche eine gehärtete Bahn mit einer dreidimensionalen Struktur hinterlassen. UV-Lichthärtungstechniken und -Ausrüstungen dafür sind bekannt und Prinzipien hierfür werden gelehrt in den voranstehend aufgeführten Patenten. Mittels einer spezifischen Ausrüstung kann ein UV-Härten erreicht werden unter Verwendung von Einrichtungen wie diese, die hergestellt werden durch UV Process Supply, Inc., Chicago, IL, wie beschrieben in deren 1998-ziger-Katalog (UVPS-CA98). Allgemeine Prinzipien zum Strahlungshärten von Polymeren werden diskutiert in Radiation Curing in Polymer Science and Technology: Fundamentals and Methods, ed. by J. P. Fourassier und J. F. Rabek, Vol. 1, Elsevier Applied Science, 1993 (ISBN: 1851669299), und Radiation Curing in Polymer Science and Technology: Photoinitiating Systems, ed. by J. P. Fourassier und J. F. Rabek, Vol. 2, Elsevier Applied Science, 1993 (ISBN: 1851669337).
Gewebe, die hergestellt wurden durch Hinzufügen von Kunstharzelementen auf eine gewebte Basis, können auf eine Vielzahl von Wegen gebildet werden (die meisten davon können auch angewendet werden auf das Hinzufügen von Kunstharzelementen auf eine nicht gewebte Basis), einschließlich dem Aufbringen eines Kunstharzes über vieles oder alles einer gewebten Basis, gefolgt von einem selektiven Härten von bestimmten Bereichen, wie UV-Härten durch eine Matrize oder Maske für nur ausgewählte Teile des Kunstharzes, gefolgt von einem Entfernen des ungehärteten Kunstharzes durch Aufwendung eines Lösemittels oder anderer Mittel. Alternativ können Kunstharze direkt in einem Muster hinzugefügt werden ohne den Bedarf für Fotohärten, falls das Kunstharz selbsthärtend ist (d. h. ein Epoxid-Kunstharz nach Mischen mit einem Initiator), oder gehärtet oder verfestigt wird mittels anderer Mittel, wie thermisches Härten oder Kühlen eines geschmolzenen Thermoplasts. Zum Beispiel kann ein gewebtes Basisgewebe gegen eine Form gehalten werden zur Aufnahme eines Kunstharzes in einem flüssigen Zustand, welcher sich bei Kontakt mit dem Basisgewebe erhärtet, mit einer aufgedruckten Textur durch das Substrat, welches das Kunstharz gegen das Gewebe hält.
Zum Fotohärten von Kunstharzen kann eine Strahlung auf das Deflexionselement bombardiert werden, sowohl in die Richtung senkrecht zu der Ebene des Deflexionselements als auch abweichend zu der Achse, d. h. in nicht senkrechte Richtungen. Durch Bereitstellen von der Achse abweichender Strahlung kann ein Teil des Kunstharzes, das eingetragen ist mit, jedoch unter den opaken Bereichen der Maske liegt, gehärtet werden, zusammen mit dem Kunstharz, das eingetragen ist mit den transparenten Bereichen der Maske. Jedoch tritt ein solches Härten unter den opaken Bereichen in einer bestimmten Tiefe unter der Maske auf. Die Bereiche des Kunstharzes, die unmittelbar unter den opaken Bereichen der Maske sind, können nicht gehärtet werden, aufgrund des spitzen Winkels der Strahlung. Die achsversetzte, d. h. nicht senkrechte Strahlung sollte ausreichend sein, um den Kunstharz durch die X-Y-Ebene des Deflexionselementes zu härten. Für ein Ausführungsbeispiel zum Erzeugen eines Gewebes mit einem asymmetrischen Profil in den erhöhten Elementen wird eine aktinische Strahlung von nur einer Richtung angewendet, die von der Senkrechten variiert in einem Winkel von 10° oder mehr, insbesondere von 14° oder mehr, noch genauer von etwa 20° oder mehr und am meisten bevorzugt von etwa 25° bis etwa 45°.
Bei der Herstellung von Deflexionselementen mit asymmetrischen Strukturen oder anderen Strukturen innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung kann auch eine Strahlung von zwei oder mehreren Winkeln aufgebracht werden, um einen Kunstharz mit Licht oder Strahlung zu härten, genauso wie um komplexe Strukturen zu erzeugen mit Laserbohren oder strahlungsbasierten Rapid Prototyping-Verfahren.
Um einige Aspekte der vorliegenden Erfindung zu erreichen, kann es wünschenswert sein, bestimmte mechanische und geometrische Eigenschaften dem Deflexionselement zu verleihen. Viele solcher Eigenschaften können erreicht werden mit bekannte UV- gehärteten Aufdruckgeweben und anderen Geweben, die im Stand der Technik bekannt sind, jedoch können geeignete Gewebe auch erhalten werden durch das Anwenden von Technologien, die sich von dem UV-Härten unterscheiden, wie durch Fotohärten mit sichtbarem Licht, einschließlich zum Beispiel von Drei-Komponenten-Fotoinitiator-Systemen, die geeignet sind für die Verwendung von optischen System mit sichtbarem Laserlicht. Fotohärten mit sichtbarem Licht verhindert einige der Sicherheitsbedenken, die verbunden sind mit ultravioletten Bearbeitungsvorgängen und weist auch das Potenzial auf, Kosten zu reduzieren.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Gewebe erstellt mit einem ersten Kunstharz und einem zweiten Kunstharz, die separat gehärtet sind durch sichtbares Licht bzw. UV-Licht, wobei das Härten durchgeführt werden kann in nacheinander folgenden Schritten oder gleichzeitig, um zwei oder mehrere Muster an gehärteten Materialien bereitzustellen, die unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen. Zum Beispiel kann eine Behandlung mit sichtbarem Licht zuerst durchgeführt werden, gefolgt durch eine weitere Behandlung mit UV-Licht. Allgemein müssen fotogehärtete Deflexionselemente nicht insbesondere mit einer aktinischen Bestrahlung oder ultravioletten Licht erzeugt werden, sondern können auch mit nicht aktinischem, sichtbaren Licht oder Infrarotlicht produziert werden, oder durch Strahlung von nicht UV-Quellen, wie Elektronenstrahlen oder Gammastrahlen, die durch eine geeignete Maske aufgebracht werden, um die härtende Strahlung von Bereichen des Kunstharzes abzuschirmen, die nicht gehärtet belassen werden sollen und leicht entfernbar sind.
Das Härten über einen Fotobleichvorgang (photobleaching process) kann auch für die Produktion von relativ dicken, gehärteten Kunstharzeiernenten nutzbar sein. Beim Fotobleichen/Fotobleaching werden die oberen Schichten eines Kunstharzsystems transparenter oder transluzenter, nachdem diese gehärtet wurden, was es dem Licht ermöglicht, weiter in den ungehärteten Kunstharz einzudringen, welcher dann ausbleicht, wenn dieser gehärtet wird, und es wird dem Licht ermöglicht, noch weiter tiefer einzudringen, bis die gesamte Dicke des Kunstharzes gehärtet wurde.
Fotohärten mit sichtbaren Licht kann erreicht werden mit Drei-Komponenten-Fotoinitiator-Systemen, die beschrieben sind von Kathryn Sirovatka Padon und Alec B. Scranton der Michigan State University in „Recent Advances in Three Component Photoinitiator Systems", Recent Research Development in Polymer Science, Vol. 3, Seiten 369 bis 385, 1999.
Gemäß Padon und Scranton beruhen typische UV-Fotohärtungsverfahren auf Foto-Spaltung, angeregt durch die Absorption von Ultraviolett-Licht, welches den Fotoinitiator in einen Trielet-Status bringt, indem das gebondete Alpha der Karbonylgruppe gespalten wird, was ein Benzoyl Radikal und ein zweites Fragment erzeugt. Beispiele solcher Fotoinitiatoren umfassen Benzoe-Ether, Dialkoxyacetophenone, Hydroxyalkyl-Ketone, Benzoyl-Oxim-Esther, Amino-Ketone und Morpholino-Ketone, von denen alle absorbieren über das Benzoyl-Chromophore in dem Spektrumbereich von etwa 150 bis 400 nm. Es kann auch eine Gammaspaltung auftreten für einige alphaspaltbare Fotoinitiatoren.
Die Verwendung von mehr als einer Komponente ist erforderlich für einige Fotoinitiatoren. Bi-molekulare Reaktion einschließlich Hydrogen-Abstraktion sind eingeschlossen in eine Klasse von bekannten Fotoinitiatoren, die zum Beispiel einschließen die Benzophenon- und Thioxanthon-Familien. Bi-molekulare Reaktionen, die einen Elektronentransfer involvieren, sind etwas herkömmlicher. In diesem System bildet ein Fotoinitiator in einem Trielet-Status ein Exciplex mit einem Elektronengeber, üblicherweise einem Amin, gemäß Padon und Scranton. Wenn das Elektron transferiert wird, gefolgt durch einen Protonentransfer von dem Amin zu dem Fotoinitiator, werden neutrale Amine und Kethyl-Radikale gebildet. Der Elektronentransfermechanismus kann auftreten für Benzophenone, Thioxanthone, Benzil-Derivate, Keto-Cumarine, Xanthone und Camphorquinone.
Für Fotoiniitieren mit sichtbarem Licht sind viele Farbstoffe und andere Verbindungen bekannt, für welche biomolekulare Mechanismen auftreten, einschließlich Elektronentransferinitiatoren. Eisen-Aren-Komplexe (iron-arene complexes) und Titanocene-Derivative (titanocene derivatives) sind ebenfalls bekannt für Systeme mit sichtbarem Licht und selbst einige alphaspaltbare Systeme sind bekannt mit Absorptionsmaxima über 300 nm.
Eine jüngste Entwicklung sind Drei-Komponenten-Systeme für Fotoinitiation mittels sichtbarem Licht. Diese Systeme umfassen einen Farbstoff oder andere lichtabsorbierende Verbindungen, einen Elektronengeber, welcher ein Amin sein kann, und eine dritte Komponente, die üblicherweise Iodonium-Salz (iodonium satt) ist, welches ein Elektron aufnehmen kann. Übliche Elektrodengeber umfassen N-Methyldiethanolamin, N-Phenylglycin, Natrium-Toluene-Sulfinat, N,N-Dimethylacetamid, 4,4-Dimethoxybiphenyl, N,N-Dimethylurea, Triethylamin und Ferrocen. Diphenyliodonium-Chlorid ist die am häufigsten verwendete dritte Komponente, jedoch können andere Iodonium-Salze verwendet werden, einschließlich diese mit weniger nucleophilen Gegenionen wir AsF₆ ^–, PF₆ ^–, SbF₆ ^–, BF₄ ^–, Br^–, I^–, C₆H₅SO₃ ^– und SbF₅OH^–. Es können auch substituierte Iodonium-Kationen verwendet werden. Andere spezifisch bekannte dritte Komponenten sind aufgeführt bei Padon und Scranton, einschließlich 2,2,2-Tribromoacetophenon, und Eisen-Aren-Komplexe, wie die, die beschrieben wurden durch Fourassier et. al., Polymer, Vol. 38, 1997, Seite 1415. Solche Drei-Komponenten-Systeme erfordern weniger Energie, um aktiviert zu werden, als übliche Zwei-Komponenten-Systeme. In vielen Drei-Komponenten-Systemen unterzieht sich der Farbstoff einem Fotobleaching, was es Licht ermöglicht, tiefer in den Kunstharz einzudringen, wenn ein Härten auftritt, was ein Härten von relativ dicken Kunstharzablagerungen ermöglicht. Siehe zum Beispiel V. Narayanan und A. B. Scranton, Trends in Polymer Science, Vol. 5, 1997, Seite 415. Ein nutzbares System ist offenbart in US-Patent Nr. 5,229,253 , erteilt am 8. März 1991 an R. Zertani. Zertani offenbart ein fotopolymerisierbares Gemisch umfassend einen Polymerverbinder, eine Verbindung, welche polymerisierbar ist durch freie Radikale, und zumindest eine polymerisierbare Gruppe und einen fotoreduzierbaren Farbstoff plus einem Dicyclopentadienyl-bis(2,4,6-Trifluorophenyl)-Titan oder -Zirkonium als dem Fotoinitiator. Von dem Gemisch wird gesagt, dass dieses geeignet ist zum Erzeugen von Druckplatten und Fotolacken, und es wird unterschieden durch insbesondere eine hohe Fotosensitivität in dem sichtbaren Bereich des Spektrums. Es kann zum Beispiel abgebildet werden mit einer Laserstrahlung im sichtbaren Bereich. Ein anderes Drei-Komponenten-System ist offenbart in US-Patent Nr. 4,735,632 , erteilt an J. D. Oxman et. al., am 5. April 1998. Fotopolymerisation von einem Akryl-Monomer (Phenoxy-Diethylenglycol-Akrylat) unter Verwendung eines Argon-Ionen-Lasers (sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von 488 nm) wurde ermöglicht mit einem Kodak-Reagens 14875, einer Keto-Cumarin-Verbindung (3,3'-Carbonyl-bis-7-Diethylaminocumarin) beim Vorhandensein eines Amins (zum Beispiel N-Phenylglycin) und einem Onium-Salz (zum Beispiel Diphenyl-Iodonium-Chlorid) gemäß J. P. Fourassier et. al., „A New Three component System in Visible Light Photo-induced Polymerization", J. Imaging Science and Technology, Vol. 37, Nr. 2, März/April 1993, Seiten 208-210.
M. Kawabata und Y. Takimoto offenbaren die Verwendung eines Argon-Ionen-Laserstrahls, um ein Drei-Komponenten-System mit sichtbarem Licht zu härten in "Photoinitiation Systems Comprises of Dyes and Radical Precursors", Journal of Photopolymer Science and Technology, Vol. 1, Nr. 2, 1988, Seiten 222-227. Das System umfasst einen Farbstoff, Diphenyliodonium-Chlorid und N-Phenylglycin. Die Fotoinitiatoren wurden in einem Lösemittel gelöst und gemischt mit einer Lösung eines Acryl-Polymers und einem polyfunktionalen Acryl-Monomer. Das Gewichtsverhältnis des Polymers, des Monomers und des Farbstoffs betrug 100:100:6. Ein Argon-Ionen-Laser-Scansystem wurde verwendet für die Bilderzeugung. Die Wellenlänge betrug 488 nm, der Strahldurchmesser 25 μm und die Laserleistung betrug 0,1 W, 0,2 W oder 0,3 W. Es wurde herausgefunden, dass die Anwendung des Laserlichts bewirkt, dass die Polymerlösung ein Gel wird. Durch Erweiterung könnte ein ähnliches System verwendet werden, um ein Kunstharz auf einem Verstärkungselement wie einem gewebten Gewebe, zu härten. Die Anwendung von Laserlicht in bestimmten Mustern, wie in dem Stand der Technik bekannt ist, könnte verwendet werden, um Muster und Texturen in einem papierzeugenden Gewebe bereitzustellen, das zuvor unbekannt war oder schwer zu ermöglichen.
Texturierte Polymergewebe können auch gebildet werden durch eine Vielzahl von Verfahren zum Zusammenbauen dreidimensionaler Strukturen durch die Techniken Rapid Prototyping, einschließlich selektivem Lasersintern, Stereolithografie und RTV (Room temperature volcanization – Vulkanisieren bei Raumtemperatur)-Formen, von denen alle Dienste erhältlich sind durch Accelerated Technologies, Inc. (Austin, Texas). Ein ähnliches Verfahren ist das Verschmelzungs-Ablagerungs-Formen (Fuse Deposition Modeling), in welchem ein geschmolzener Strom eines Polymers selektiv auf dünne Schichten gelegt wird gemäß einem vorbestimmten Muster, um eine komplexe dreidimensionale Struktur zu bilden. Fuse Deposition Modeling wird angeboten von Conceptual Reality L. L. C. (Walled Lake, Michigan). Das Material, das auf diese Weise hergestellt wird, kann verwendet werden so wie es ist oder nach Verbinden mit einer Verstärkungsbasisschicht. Rapid Prototyping kann durchgeführt werden mit einem Verstärkungsgewebe oder genauso gut mit einem Draht, der bereits vorhanden ist.
Das Deflexionselement muss nicht hergestellt werden durch Fotohärten oder durch gemustertes Härten von Kunstharz, sondern kann auch mit einer großen Vielzahl an bekannten Verfahren gemäß des Stands der Technik hergestellt werden. Maschinelle Bearbeitung von Polymerbändern kann angewendet werden, um spezifische Muster in ein Band einzugravieren, um ein Deflexionselement oder ein texturiertes Schuhband zu erstellen. Somit können Werkzeuge mit Metall oder gehärtetem Polymer direkt auf einer ursprünglich ebenen Oberfläche wirken, um Gravurmarkierungen aufzubringen. Ähnlich kann ein anfänglich flaches Polymerband texturiert erstellt werden durch thermisches Formen gegen eine texturierte Oberfläche, geprägt zwischen einer oder mehrerer texturierter Oberflächen, Lasergravieren, Ablation, Ultraschallbohren oder Formen und dergleichen. Das Deflexionselement kann auch eine gebohrte nicht gewebte Bahn sein, wie die Bahn die Hans Albert offenbart in US-Patent Nr. 4,541,895 , erteilt am 17. September 1985. Eine Quelle für Laserbohren, um texturierte Deflexionselemente bereitzustellen, ist Laserworks, eine Abteilung der Stencil Aire, Inc., (Green Lake, Wisconsin). Ein Deflexionselement kann auch geformt werden durch Formen oder Gießen, um eine Textur aufzuweisen, welche nachfolgend modifiziert werden kann durch Bearbeiten, Gravieren oder andere Verfahren, um die Textur weiter zu verbessern.
Andere Ausführungsbeispiele des Deflexionselements
Das Deflexionselement kann hergestellt werden in verschiedenen anderen Ausführungsformen. Zum Beispiel ist es nicht erforderlich, dass das Deflexionselement eine verstärkende Struktur verwendet. Wenn gewünscht, kann das Deflexionselement hergestellt werden aus einem fotosensitiven Kunstharz, wie zuvor beschrieben, gegossen auf einer Oberfläche, die keine verstärkende Struktur aufweist. Somit kann ein Deflexionselement einen einzelnen Materialguss umfassen, um ein Netz an erhöhten Elementen mit Deflexionskanälen dazwischen zu bilden, wie Öffnungen, die das Deflexionselement flüssigkeitsdurchlässig gestalten, oder versiegelte, abgesenkte Bereiche, die Deflexionskanäle in einem undurchlässigen Deflexionselement bereitstellen.
Die Deflexionselemente, die hier beschrieben sind, können im Wesentlichen undurchlässig für Wasser sein. Durch „im Wesentlichen undurchlässig" ist gemeint, dass das Deflexionselement kein Wasser durch Kapillare mit Abmaßen von 50 Mikron oder größer transportiert. In einem Ausführungsbeispiel ist das Deflexionselement im Wesentlichen undurchlässig für Flüssigkeitsströme, jedoch durchlässig für Gasströme. Zum Beispiel kann eine hydrophobe Bahn mit ausreichend kleinen Poren im Wesentlichen den Fluss von Wasser durch die Bahn verhindern, während sie den Gastransport erlaubt. Somit kann die Bahn weniger als 5% geöffnete Fläche aufweisen und kann eine durchschnittliche Porengröße von weniger als 20 Mikron aufweisen, bevorzugt weniger als 10 Mikron und am meisten bevorzugt etwa von 1 bis 30 Mikron.
Polyurethan-Kunstharze und Schäume wurden ebenfalls erfolgreich verwendet, um Bänder undurchlässig zu gestalten, wie dargestellt durch das kommerziell erhältliche Trans-belt, ein undurchlässiges Band, hergestellt durch Albany International of Albany, NY. Alternativ können Gummi- und Silikonbeschichtungen verwendet werden, um das Band undurchlässig zu gestalten. Das Material, welches das Band undurchlässig gestaltet, kann aufgebracht werden durch bekannte Mittel wie Drucken, Sprühen, Rakelstreichen oder andere Beschichtungstechnologien oder Imprägnieren. Imprägnieren kann ausgeführt werden durch Eintauchen des Bandes in ein Bad der Substanz oder durch Aufzwingen der Substanz in die Lücken des Bandes bei einem erhöhten hydraulischen Druck (d.h., ein Druckgradient treibt die Substanz in das Band).
Geeigneterweise kann das Deflexionselement gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden mit einer Textur umfassend halbkontinuierliche, kontinuierliche oder diskrete Muster oder Kombinationen davon in der X-Y-Ebene des Bandes. Beim Herstellen eines undurchlässigen Deflexionselementes kann ein permeables Papierzeugungsband mit sich nach außen erstreckenden erhöhten Elementen und Öffnungen dazwischen undurchlässig gestaltet werden. Zum Beispiel kann ein permeables Deflexionselement gemäß anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, genauso wie das Band, das offenbart ist in US Patent Nr. 4,239,065 , erteilt an Trokhan, oder ein Spectra Membran^®-Gewebe, verkauft durch Voith Fabrics (Raleigh, NC). Das Band wird in flüssigen Kunstharz zu einer Tiefe eingetaucht, welche nicht die nach außen abstehenden erhöhten Elemente des Bandes eintaucht. Der Kunstharz wird gehärtet wir zuvor beschrieben, was das Band undurchlässig gestaltet, jedoch werden die Muster an erhöhten Elementen belassen, so dass das nichtdurchlässige Deflexionselement seine ursprünglichen Texturen beibehält. Allgemeiner werden die Öffnungen zwischen den erhöhten Elementen versiegelt mit gehärtetem Kunstharz, einem Film oder anderen Materialien, während zumindest ein Teil der Textur der bahnkontaktierenden Oberfläche des Gewebes beibehalten wird, so dass die Deflexionskanäle definiert werden zwischen den erhöhten Elementen.
In anderen Ausführungsbeispielen kann, nachdem ein Band impermeable gestaltet wurde durch ein beliebiges Mittel oder Material, eine zusätzliche Textur aufgebracht werden, um ein Deflexionselement durch Gießen eines fotosensitiven Kunstharzes darauf, wie zuvor beschrieben, zu formen. Alternativ kann die Textur bereitgestellt werden durch Nähen oder selektives Entfernen eines Materials von dem Band. Die Textur, ohne zu berücksichtigen, wie diese aufgedruckt wurde oder wie das Band hergestellt wurde, kann ein gewünschtes X-Y-Muster umfassen. Die Textur kann diskontinuierlich, halbkontinuierlich oder kontinuierlich sein.
Ein Ausführungsbeispiel verwendet einen nichtdurchlässigen, herkömmlichen Filz. Der undurchlässige Filz weist ein aufgebrachtes Material an der Rückseite auf, welches den Filz undurchlässig gestaltet. Dann wird die obere Seite des Filz ausgebildet mit Höckern durch Nähen der Höcker in die Blattseite davon. Auf diese Weise ist ein undurchlässiger Filz, der Höcker aufweist, welche eine Textur verleihen und auch Wasser von dem Papier absaugen, bereitgestellt. Wie hierin verwendet, beziehen sich Höcker auf ein Muster, das erhöht über der Ebene der Blattseite des Deflexionselements ist und sich nach außen davon erstreckt.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Deflexionselement zwei oder mehrere Sätze an Deformationselementen (zum Beispiel die UV-gehärteten Kunstharzelemente auf einem gewebten Basisgewebe), die in einer gemeinsamen Ebene oder mehreren Ebenen liegen, wobei die elastischen Eigenschaften der Deformationselemente sich im Wesentlichen unterscheiden. Die Kuppeln, die geformt sind durch Deformation einer Bahn in den Deflexionskanälen zwischen oder in den Deformationselementen, unterscheiden sich deshalb hinsichtlich der Eigenschaften (Höhe, Dicke, Stärke, etc.) aufgrund der unterschiedlichen mechanischen Reaktion auf die Deformationselemente. Zum Beispiel können zwei UV-härtbare Kunstharze in diskreten Bereichen an einem Gewebe aufgebracht werden, wie in zwei separaten Schritten mit einem Kunstharz-Härten, um im Wesentlichen fest zu werden, und dem anderen Härten zu einem im Wesentlichen elastomeren Zustand oder im Wesentlichen deformierbaren Zustand. Alternativ kann ein mit sichtbarem Licht härtbarer Kunstharz in einem Muster gehärtet werden, das aufgebracht wird durch eine computergeregelte Laserquelle, während ein zweiter UV-härtbarer Kunstharz gehärtet wurde mit herkömmlichen Methoden, was ein Gewebe erzeugt mit zwei Mustern eines gehärteten Kunstharzes, gehärtet durch sichtbares Licht bzw. UV-Licht. Die zwei Muster weisen unterschiedliche Höhen, unterschiedliche Kompressionseigenschaften (zum Beispiel unterschiedliche elastische Module) oder unterschiedliche thermische Leitfähigkeiten auf. Üblicherweise kann die Stützstruktur für die Deformationselemente unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen, um es einigen Bereichen des Deflexionselementes zu ermöglichen, sich mehr zu deformieren als andere, wenn diese sich in einem Walzenspalt befinden. Mit zwei oder mehreren Bereichen des Deflexionselementes, die unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen, kann das Drücken des Deflexionselementes gegen eine Bahn in einem Walzenspalt zu einem Satz von Absenkungen oder erhöhten Bereichen in der Bahn führen mit größerer Tiefe und Deutlichkeit und unterschiedlichen Materialeigenschaften als der Satz von Eindrückungen oder Blattmarkierungen, die durch Deformationselemente gebildet sind, mit einem zweiten Satz an Materialeigenschaften. Die Kombination von zwei oder mehreren Bereichen von Deflexionselementen oder Trägerelementen an dem Deflexionselement mit unterschiedlichen Materialeigenschaften (Kompressibilität oder Höhe zum Beispiel) mit einem Walzenspalt, der optional Kontakte mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufweist, eröffnet die Möglichkeit für einen weiten Bereich von Materialeigenschaften und Texturen, die den Tissuebahnen verliehen werden können.
Papiererzeugungsbänder oder Gewebe, die für dies Verfahren von Ampulski verwendbar sind, die modifiziert werden können, um zwei oder mehrere kunstharzbasierte oder thermoplastische Deformationselemente aufzuweisen, schließen diese von US Patent Nr. 5,098,522 „Papermaking Belt and Method of Making the Same Using a Textured Casting Surface", erteilt an J. A. Smurkoski et. al., 24. März 1992, US Patent Nr. 5,275,700 , erteilt am 4. Januar 1994 an Trokhan, US Patent Nr. 4,529,480 , erteilt an P.D. Trokhan am 16. Juli 1985, US Patent Nr. 4,637,859 , erteilt an P.D. Trokhan, 20. Januar 1987, US Patent Nr. 4,514,345 , erteilt an Johnson et. al., 30. April 1985 und dergleichen ein. Voith's Ribbed Spectra^® Gewebe und andere Voith Gewebe können auch verwendet werden, einschließlich dieser, die in US Patent Nr. 5,508,095 , „Papermachine Clothing", erteilt an A. Allum et. al. am 16. April 1996 offenbart sind, oder andere Gewebe mit extrudierten, erhöhten thermoplastischen oder Kunstharzelementen, angehaftet an ein gewebtes Basisgewebe. Auch andere Gewebekonzepte können verwendet werden, einschließlich der nicht gewebten Formsubstrate von Lindsay und Buranzin in US Patent Nr. 6,080,691 , erteilt am 27. Juni 2000.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Deflexionselement verbunden mit dem deformierbaren Stützgewebe, was zu einem Verbund-Deflexionselement führt. Zum Beispiel kann ein Papiererzeugungsfilz imprägniert werden mit einem fotohärtbaren Kunstharz an der oberen Oberfläche, welcher dann gehärtet wird in einem Muster, um gehärtete, erhöhte Element und Deflexionskanäle zu bilden, bei denen der Kunstharz nicht gehärtet wurde, aber nachfolgend entfernt, wurde wie durch Waschen mit einem Lösemittel. Prinzipien zur Herstellung von Verbund-Sufdruckelementen sind offenbart in US Patent Nr. 5,817,377 , „Method of Applying a Curable Resin to a Substrate for Use in Papermaking", erteilt am 6. Oktober 1998 an Trokhan et. al. und US Patent Nr. 5,871,887 , „Web Patterning Apparatus Comprising a Felt Layer and a Photosensitive Resin Layer", erteilt am 16. Februar 1999 an Trokhan et. al.
Die Textur des Deflexionselementes kann wirksam mit der Textur von noch einem anderen bahnkontaktierenden Element zusammenwirken, um eine Textur zu erzeugen, die komplexer ist oder vorteilhafte Materialeigenschaften aufweist, als die, die erhalten mit einem einzelne Gewebe werden können. Das andere bahnkontaktierende Element, mit dessen Textur die Textur des Deflexionselementes zusammenwirken kann, kann das deformierbare Trägergewebe sein oder ein nachfolgendes Durchtrocknungs- oder Aufdruckgewebe oder eine texturierte Walze, wie eine Trockentrommel oder eine Prägewalze. In einem Ausführungsbeispiel ist jedoch das andere bahnkontaktierende Element nicht eine Prägewalze, und insbesondere ist es ein Element, das einen Grad an Textur auf die Bahn aufbringt, bevor diese getrocknet wurde auf etwa über 70% Feststoffe, genauer über etwa 80% Feststoffe und am meisten bevorzugt auf kurz bevor die abschließende Trocknung erreicht wurde (üblicherweise über 90%, wie etwa 95% bis 98% Trockenheit).
Das Deflexionselement der vorliegenden Erfindung kann auch zwei oder mehrere Verstärkungsschichten umfassen (d.h., das Basisgewebe kann zwei oder mehrere Schichten an Material umfassen, wie separat gewobene oder verflochtene Schichten), wobei zumindest eine Teilmenge der erhöhten Elemente zumindest zwei der zwei oder mehreren Verstärkungsschichten zusammen verbindet. Solche Ausführungsbeispiele können den Prinzipien und Strukturen folgen, die offenbart sind durch Stelljes, Jr. et. al. in US Patent Nr. 5,496,624 , „ Multiple Layer Papermaking Belt Providing Improved Fiber Support for Cellulosic Fibrous Structures, and Cellulosic Fibrous Structures Produced Thereby", erteilt am 5. März 1996.
Das Deflexionselement kann weiter eine feine Textur umfassen, die überlagert ist auf den einzelnen erhöhten Elementen. Zum Beispiel können Erhöhungen, Mikrovorsprünge und Eindellungen platziert werden an den Oberflächen der erhöhten Elemente. Insbesondere können die erhöhten Elemente auch „Mulden" (synclines) aufweisen, wie definiert in US Patent Nr. 6,117,270 , erteilt am 12. September 2000 an Trokhan. Allgemein ist eine Mulde ein Sackloch, ein Spalt, eine Lücke oder eine Einkerbung in dem Fachwerk erhöhter Elemente, im Gegensatz zu einem Deflexionskanal, welcher ein geöffnetes Loch bereitstellt, welches das darunterliegende Basisgewebe freilegt. Von Papier, das geformt wurde oder gegen ein Gewebe gedrückt wurde, umfassend Mulden, kann gesagt werden, dass dieses „Muldenmarkierungen" aufweist. Zusätzlich zu den Löchern, Spalten, Einkerbungen oder Lücken nach US Patent Nr. 6,117,270 können die Deflexionselemente der vorliegenden Erfindung modifiziert werden, um „Gegenmulden" (anti-synclines) aufzuweisen, welche Erhöhungen, Beulen und Vorsprünge an dem Fachwerk der erhöhten Elemente sind, die „negative" Versionen der klein skalierten Textur erzeugen können, die aufgedruckt hätten werden können durch ähnlich gemusterte Mulden (Aufdrucken von Eindellungen auf das Papier im Gegensatz zu den erhöhten Beulen, welche die Mulden verleihen würden). Jedes der Mulden-Muster oder Prinzipien zum Bilden von Muldenmustern, die beschrieben sind in US Patent Nr. 6,117,270 , kann im Allgemeinen genauso angewendet werden für Gegenmulden. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Deflexionselement ein erstes Muster an Mulden und ein zweites Muster an Gegenmulden. Die charakteristische Tiefe von einer Gegenmulde kann gleich sein zu oder größer als oder kleiner als geeignete Tiefen für Mulden, und wenn sowohl Mulden als auch Gegenmulden vorhanden sind, können die charakteristischen Tiefen die gleichen sein oder sich im Wesentlichen unterscheiden. In einem Ausführungsbeispiel kann eine Tissuebahn Muldenmarkierungen und Gegenmuldenmarkierungen aufweisen.
Das Deflexionselement kann behandelt werden in einer Vielzahl von Wegen, um Oberflächeneigenschaften, Reibungseigenschaften, Reißfestigkeit und dergleichen zu verbessern. Die Anwendung von Silikonverbindungen oder anderen Lösemitteln auf der Oberfläche des Deflexionselementes kann durchgeführt werden. Das Deflexionselement kann auch mit Plasma, Koronaentladung oder chemischen Mitteln behandelt werden, um gewünschte funktionelle Gruppen an der Oberfläche bereitzustellen.
Andere Ausführungsbeispiele für Tissue
Viele andere Behandlungen und Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, können für die Tissuebahn gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel kann, wenn die Bahn erst einmal zu dem Deflexionselement hinter dem Kompressionswalzenspalt transferiert wurde, die Bahn weiter geformt werden gegen das Deflexionselement durch Aufbringung von einer flexiblen Lage an Material an der exponierten Oberfläche der Bahn (um die Bahn sandwichartig zwischen dem Deflexionselement und der flexiblen Lage an Material zu umgeben), wobei die flexibel Lage eine geringere Luftpermeabilität als das Deflexionselement aufweist, gefolgt von einem Aufbringung eines unterschiedlichen Luftdrucks quer über die Kombination flexible Lage, Papierbahn und Deflexionselement, so dass der höchste Luftdruck gegen die flexible Lage anliegt und der geringste Luftdruck gegen das Deflexionselement anliegt. Auf diese Weise wird der Luftdruckgradient gegen die weniger permeable flexible Lage drücken und diese dazu zwingen, die Bahn weiter zwingen, sich gemäß der Topografie des Deflexionselementes zu formen, wodurch das Formen der Bahn verbessert wird. Die flexible Lage kann elastisch in der Maschinenlaufrichtung oder sowohl in Maschinenlaufrichtung als auch quer zur Maschinenlaufrichtung sein, um sich besser an die Topografie des Deflexionselements anzupassen bei einem unterschiedlichen Luftdruck. Das Formen einer Bahn durch Aufbringen eines erhöhten Luftdrucks gegen die flexible Lage des Materials ist weiter ausführlicher beschrieben in US Patent Nr. 5,893,965 , erteilt am 13. April 1999 an Trokhan und Vitenberg. Eine verwendbare flexible Lage für solche Zwecke ist der EXXTRADLEX^® Filmtyp „EXX7 A-1" (mit einer Dicke von etwa 1,5 mils (etwa 3,81 mm)), erhältlich von Exxon Chemical America's Film Division's plant, Lake Zürich, III., Exxon Corporation (New Jersey Corp.), Flemington, N. J. 08822. Weiter offenbart US Patent Nr. 5,518,801 , erteilt am 21. Mai 1996 an Chappell et. al. ein Bahnmaterial, das ein elastikähnliches Verhalten entlang zumindest einer Achse aufweist, wenn diese einer angewendeten und nachfolgend gelösten Auslängung ausgesetzt wird. Die flexible Lage kann eine deformierbare, nicht-nachgiebige Lage sein, die lose gehalten wird in einer unmittelbaren Relation zu dem Deflexionselement, und die Bahn, die darauf aufliegt, so dass, wenn ein erhöhter Luftdruck aufgebracht wird auf die flexible Lage, die Lage geeignet ist, sich der Geometrie der Deflexionskanäle des bandartigen Deflexionselementes zu nähern.
Erhöhte Teile der Bahn an jeder Seite der Bahn (Spitzen der Kuppeln oder des musterverdichteten Netzwerks) können selektiv behandelt werden mit chemischen Vermittlern, wie Stärke, oberflächenaktive Stoffe, Elastomere, Leimungsmaterial (sizing material), Wachse, hydrophobe Materialien, superabsorbierende Materialien, superabsorbierende Vorstufen, wie beschrieben in WO 95/13780 durch D. Van Phan und P. D. Trokhan, veröffentlicht am 26. Mai 1995 oder gemäß den verschiedenen Oberflächenbehandlungen, die offenbart sind in US Patent Nr. 5,431,643 , erteilt an Ouellette et. al., 11. Juli 1995 und dergleichen, um verbesserte physikalische Eigenschaften oder andere Eigenschaften in dem Produkt zu erhalten. Mittel wie Gravurdrucken, Leimpressen-Beschichten einer Flüssigkeit und dergleichen kann verwendet werden. In einem Ausführung wird zum Beispiel eine Latexemulsion oder ein adhäsives Material, wie ein Polyvinylalkohol, selektiv aufgedruckt durch Rotationstiefdruck oder andere Mittel an den am höchsten erhobenen Teilen der Bahn. Die Bahn kann dann getrocknet oder getrocknet und abgekreppt von einem Yankeetrockner oder verbunden mit einer anderen Bahn werden.
In anderen Ausführungsbeispielen kann die nasse oder trockene Bahn auch imprägniert werden mit einer Lösung, Heißgeschmolzenem oder einem Brei. Ein verwendbares Verfahren zum Imprägnieren einer feuchten Bahn ist das Hydra-Sizer^® System, produziert durch Black Clawson Corp., Watertown, NY, wie beschrieben in „New Technology to Apply Starch and Other Additives." Pulp and Paper Canada, 100(2): T42 bis T44 (Feb. 1999). Dieses System besteht aus einer Modellform, einer einstellbaren Trägerstruktur, einer Auffangwanne und einem Additiv-Versorgungssystem. Ein dünner Vorhang von herablaufender Flüssigkeit oder Brei wird erzeugt, welcher die sich bewegende Bahn darunter kontaktiert. Weite Bereiche von aufgebrachten Dosierungen des Beschichtungsmaterials sind erhältlich mit guter Laufeigenschaft. Das System kann auch angewendet werden, um mittels eines Vorhangs eine relativ trockene Bahn zu beschichten, wie eine Bahn, kurz zuvor oder nach dem Kreppen.
Die erhöhten Bereiche oder herabgesenkten Bereiche, die so erzeugt werden, können ausgebildet werden mit Absorbierungshilfsmitteln, wie offenbart in US Patent Nr. 5,840,403 , „Multi-Elevational Tissue Paper Containing Selectively Disposed Chemical Papermaking Additive", erteilt am 24. November 1998 an Trokhan et. al. Erhöhte Teile der Bahn können auch ausgebildet werden mit hydrophoben Materialien, um das trockene Gefühl des benässten Artikels gegen die Haut zu verbessern, wie offenbart in dem allgemeinen US Patent Nr. 5,990,377 , „Dual-Zoned Absorbent Webs", erteilt am 23. November 1999. Zum Beispiel kann ein Tiefdruck eines quarternären, ammoniumbasierten Debondervermittlers oder eines Weichmachers verwendet werden bei einem ausreichend niedrigen Walzenspaltdruck, um Absorption des Vermittlers zu begrenzen, der so primär auf die obersten Teile der texturierten Bahnoberfläche aufgebracht wird.
Jeder Zusatz, jedes Pigment, jede Tinte, jeder Weichmacher, Pharmazeutika und dergleichen, die hier beschrieben sind oder im Stand der Technik bekannt sind, können auf die Bahn die vorliegenden Erfindung aufgebracht werden, entweder gleichmäßig oder heterogen. Wenn dieser heterogen aufgebracht werden in einem sich wiederholenden Muster auf eine oder beide Oberflächen der Bahn, kann das Muster der Aufbringung an einer oder mehrerer Oberflächen der Bahn eingetragen werden mit dem topografischen Muster, das erzeugt wird durch das Deflexionselement in der Bahn, so dass Kuppeln oder Vorsprünge selektiv behandelt oder selektiv unbehandelt sind. Jedoch muss das Muster der Aufbringung nicht eingetragen werden mit dem Muster, das erzeugt wird durch Deflexionselement, und kann entweder eingetragen sein mit einem anderen strukturellen Aspekt des Tissues, wie einem Zweitmuster, erzeugt durch ein deformierbares Trägergewebe mit Textur oder eine texturierte Trockentrommel, oder kann insgesamt nicht registriert sein mit jeglichen erkennbaren topografischen Eigenschaften des Tissues, das vor dem Aufbringen des Additivs existiert. In einem Ausführungsbeispiel sind beide Seiten der Bahn behandelt mit einem Additiv oder mehreren Additiven, die aufgebracht werden in nicht identischen Mustern. Zum Beispiel kann eine Oberfläche im Wesentlichen gleichförmig aufgesprüht sein mit einem Leimungsmittel, wohingegen die andere Oberfläche heterogen behandelt sein kann mit einer Lotion oder einem Weichmacher, der selektiv abgelagert ist an den nach außen hervorragenden Vorsprungsteilen der Bahn.
Die Papierbahnen gemäß der vorliegenden Erfindung können in verschiedene Formen verwendet werden, einschließlich mehrlagiger Strukturen, Verbundanordnungen und dergleichen. Die Bahn kann auch verwendet werden als eine Basislage für eine Konstruktion von nassen Wischtüchern, Papierhandtüchern und anderen Artikeln. Zum Beispiel kann die Bahn imprägniert werden mit Latex und dann gekreppt werden. Insbesondere kann die Bahn verwendet werden für Einzel- oder Doppel-Druck-Kreppen, wie beschrieben in US Patent Nr. 3,879,257 , „Absorbent Unitary Laminate-Like Fibrous Webs and Method for Producing Them", erteilt am 22. April 1975 an Gentile et. al. Die Bahn kann auch behandelt werden mit nassen Stärkekunstharzen an einer Seite vor dem Kontaktieren eines Yankeetrockners, wobei die nassen Stärkekunstharze beim Kreppen unterstützen und eine temporär verbesserte Nassreißfestigkeit für die Bahn bereitstellt, wie offenbart in US Patent Nr. 5,993,607 , „Method of Applying Permanent Wet Strength Agents to Impart Temporary Wet Strength in Absorbent Tissue Structures", erteilt am 30. November 1999 an Smith et. al.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Papierbahnen der vorliegenden Erfindung laminiert mit zusätzlichen Tissue-Lagen oder Lagen von nicht gewebten Materialien wie spunbondierten (spunbond) oder schmelzgeblasenen (meltblown) Bahnen oder anderen synthetischen oder natürlichen Materialien. Zum Beispiel können in einem Zellulose-Produkt, das zwei oder mehrere Lagen eines Tissues enthält, wie ein Badetissue, ein Paar Lagen wie die Lagen, die gegenüberliegende äußere Oberflächen des Produktes bilden, diese eine der Folgenden umfassen: eine gekreppte und ungekreppte Bahn, eine kalanderte und unkalanderte Bahn, eine Bahn umfassend hydrophobes Material oder Leimungsmittel und eine hydrophobere Bahn, Bahnen mit zwei unterschiedlichen Basisgewichten, Bahnen mit zwei unterschiedlichen Prägungsmustern, eine geprägte und eine ungeprägte Bahn, eine Bahn mit hoher Nassfestigkeit und eine Bahn mit niedriger Nassfestigkeit, eine Bahn mit Muldenmarkierungen und eine Bahn, die frei ist von Muldenmarkierung, eine Bahn mit antimikrobiellen Additiven und eine Bahn, die frei ist von solchen Additiven, eine Bahn mit asymmetrischen Kuppeln und eine, die frei ist von Kuppeln, eine durchgetrocknete Bahn und eine Bahn, die getrocknet wurde ohne Verwendung eines Durchtrockners, Bahnen mit zwei unterschiedlichen Farben, eine geöffnete Bahn und eine ungeöffnete Bahn und dergleichen. Laminierung kann erreicht werden durch Krempen, Perf-Prägen (perf-embossing), Klebmittelbefestigen etc. Das Klebmittel kann natürliche Materialien umfassen, wie Stärke, Gummiarabikum, und dergleichen oder Adhäsive, umfassend natürliche Fasern, beispielhaft dargelegt durch US Patent Nr. 5,958,558 , „Corrugating Adhesives Employing Tapioca Fiber", erteilt an J. E. T. Giesfeldt und J. R. Wallace, 28. September 1999.
Laminate, die mit diesen Bahnen gemäß der vorliegenden Erfindung geformt sind, können erzeugt werden durch jedes bekannte Verfahren gemäß dem Stand der Technik, einschließlich Laminierung mit thermoplastischen Adhäsiven auf einen Film, wie offenbart in US Patent Nr. 5,958,178 , erteilt am 29. September 1999 an P. Bartsch und H.-J. Mueller.
Die Produkte, die hergestellt sind aus denen Bahnen gemäß der vorliegenden Erfindung, können in Rollenform sein, mit oder ohne einen getrennten Kern, oder können im Wesentlichen eine planare Form aufweisen, wie ein Stapel von Gesichtstissues, oder können in jeder anderen bekannten Form gemäß dem Stand der Technik vorliegen. Produkte, die für eine Weiterverkaufsdistribution oder für den Verkauf an Verbraucher gedacht sind, sind generell in einer Verpackung bereitgestellt, üblicherweise Kunststoff (zum Beispiel ein flexibler Film oder einen festen Kunststoffkarton) oder Pappe umfassen, mit aufgedruckten Kennzeichen, welche die Produktdaten und die Verbraucherinformationen anzeigen, die für den Weiterverkauf nutzbar sind. Das Produkt kann auch in einer Verpackung verkauft werden, gekoppelt mit anderen nutzbaren Dingen, wie Lotionen oder Hautwellnesscremes, Pharmazeutika oder antimikrobiellen Vermittlern für topische Anwendungen, Windeln mit Ausschlagbehandlung, Parfüms und Puder, Atemreguliermittel, wie flüssige Lösungen von Cyclodextrin und andere Zusätzen in einer Sprühflasche, Schwämme oder Moppköpfe zum Reinigen mit hochnassfestem Wegwert-Papier und dergleichen.
In anderen Ausführungsbeispielen werden die Bahnen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, um nasse Wischtücher, wie vorbefeuchtete Badtissues, zu erzeugen. Für eine gute Dispergierbarkeit und gute Nassfestigkeit, können Bindemittel, die sensitiv sind auf eine Ionenkonzentration, verwendet werden, so dass die Binder eine Integrität bei einer nassen Lösung aufweisen, die eine hohe Ionenkonzentration aufweist, aber die an Stärke verliert, wenn diese in gewöhnlichem Leitungswasser platziert sind, aufgrund einer geringeren Ionenstärke. Beispiele für geeignete Binder und Produktdesigns sind offenbart in US Patent Nr. 5,972,805 , „Ion Sensitive Polymeric Materials", erteilt am 26. Oktober 1999 an Pomplun et al, US Patent Nr. 5,935,880 , „Dispersible Nonwoven Fabric and Method of Making Same", erteilt am 10. August 1999 an Wang et al, US Patent Nr. 5,384,189 , "Water-Decomposable Non-Woven Fabric", erteilt am 24. Januar 1995 an Kuroda et al, US Patent Nr. 5,317,063 , „Water-Soluble Polymer Sensitive to Salt", erteilt am 31. Mai 1994 an Komatsu et al, US Patent Nr. 5,312,883 , "Water-Soluble Polymer Sensitive to Salt", erteilt am 17. Mai 1994 an Komatsu et al, US Patent Nr. 4,164,595 , "Premoistened Flushable Wiper", erteilt am 14. August 1979 an Adams et al, und US Patent Nr. 4,362,781 , "Flushable Premoistened Wiper", erteilt am 7. Dezember 1982 an Anderson. Relevante wasserlösliche Bindersysteme umfassen die Zellulose-Sulfate von Varona in US Patent Nr. 4,419,403 , „Water Dispersible Premoistened Wiper", erteilt am 6. Dezember 1983.
US Patent Nr. 4,537,807 , "Binder for Pre-Monistened Paper Products", erteilt am 27. August 1985 an Chan et al offenbart ein vorbefeuchtetes handtuchartiges oder wischtuchartiges Papierprodukt mit hoher Nassfestigkeitsstärke, wenn dieses in einem acidischen pH-Medium gelagert sind und während des Gebrauchs, und geringerer Nassfestigkeit, wenn dieses in einem neutralen oder alkalischen pH-Medium eingetaucht wird zum Entsorgen in herkömmlichen Abwassersystemen, umfassend eine nichtgewebte, fasrige Bahn. Die nicht gewebte Bahn wird behandelt mit einem polymeren Binder, umfassend ein Kopolymer von Glyoxal und Polvinyl-Alkohol, von dem behauptet wird, dass es eine hohe Nassfestigkeit beibehält, wenn dieses für eine anhaltende Zeitdauer in einem acidischen pH Befeuchtungsmedium gelagert wird, das üblicherweise verwendet wird für externes Reinigen des menschlichen Körpers und während des Gebrauchs und tatsächlich schnell aufbricht während des Wegspülens. Chan et al lehren auch ein Verfahren zum behandeln nicht gewebter fasriger Bahnen mit dem glyoxalatierten Polyvinyl-Alkohol-Kopolymerbinder und ein Trocknen vor dem Befeuchten in einem acidischen, zum Beispiel borhaltigen Medium. Solche Systeme können für die Bahnen gemäß der vorliegenden Erfindung genauso angewendet werden.
In einem ähnlichen Ausführungsbeispiel ist die Bahn vorbefeuchtet mit einer Lotion, umfassend ein silikonbasiertes Sulfosuccinat, wie offenbart durch M. S. Richards in WO 99/13860 , veröffentlicht am 25. März 1999.
Nach Formierung der noch nicht fertiggestellten Bahn und vor dem Kontakt mit dem Deflexionselement kann eine Vielzahl an anderen Behandlungen angewendet werden auf die Bahn, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern oder um wünschenswerte Eigenschaften hinzuzufügen. Zum Beispiel kann eine verbesserte Entwässerung der noch nicht fertiggestellten Bahn durchgeführt werden durch nicht-thermische oder thermische Mittel für eine erhöhte Bahnkonsistenz auf Level, wie über 20% oder mehr, genauer 25% oder mehr, noch genauer über 30% oder darüber und am genausten etwa 40% oder darüber, mit einem beispielhaften Bereich von etwa 37% bis 50% oder von 42% bis 55%. Ein Entwässern kann im Wesentlichen nicht thermisch sein, insbesondere faserkonsistent unter etwa 35%. Nicht thermische Entwässerungsmittel können das Aufbringen eines Unterdrucks oder Differenzgasdrucks umfassen, um Flüssigkeit herauszutreiben, oder einen aufgebrachten Kapillardruck über die Bahn, um die Flüssigkeit herauszuziehen. Verwendbare Verfahren mit Differenzialgasdruck schließen die Verwendung ein von Luftdrücken, wie offenbart in der allgemeinen US Patentanmeldung Seriennummer 08/647,508 , „Method and Apparatus for Making Soft Tissue", eingereicht am 14. Mai 1996, Seriennummer 09/201,100 , „Apparatus and Method for Dewatering a Paper Web", eingereicht am 30. November 1998, und Seriennummer 09/298,250 , „Air Press For Dewatering A Wet Web", eingereicht am 23. April 1999. Ebenso relevant sind die Papierherstellungsmaschinen, die offenbart sind in US Patent 5,230,776 , erteilt am 27. Juli 1993 an I. A. Andersson et al., kapillaren Entwässerungstechniken, offenbart in US Patent 5,598,643 , erteilt am 4. Februar 1997 und 4,556,450 , erteilt am 3. Dezember 1985, beide an S.C. Chuang et al, und die Entwässerungskonzepte, offenbart durch J. D. Lindsay in „Displacement Dewatering to Maintain Bulk", Paperi ja Puu, 74(3): 232-242 (1992).
Die Bahnen gemäß der vorliegenden Erfindung können nachfolgend auf eine beliebige Weise, die aus dem Stand der Technik bekannt ist, behandelt werden. Die Bahn kann ausgebildet sein mit Partikeln oder Pigmenten, wie superabsorbierende Partikel, Mineralfüllstoffe, pharmazeutische Substanzen oder Regelmittel und dergleichen, durch Verfahren wie Beschichten mit einem Brei, elektrostatisches Anhaften, adhäsives Anbringen, durch Aufbringen von Partikeln auf die Bahn oder zu den erhöhten oder herabgesenkten Bereichen der Bahn, einschließlich des Aufbringen von feinen Partikeln durch eine Ionen-Blas-Technik, wie beschrieben in WO 00/003092 , „Method for Making Paper, Assembly for Implementing the Method and Paper Product Produced by the Method", von V. Nissinen et al, veröffentlicht am 20. Januar 2000 und dergleichen. Die Bahn kann auch kalandriert, geprägt, geschlitzt, wiederbefeuchtet, befeuchtet für die Verwendung als ein nasses Wischtuch, imprägniert mit einem thermoplastischen Material oder Kunstharzen, behandelt mit hydrophoben Material, bedruckt, geöffnet, perforiert, in Mehrfach-Anordnungen konvertiert oder konvertiert in ein Badtuch, ein Gesichtstuch, Papierhandtücher, Wischtücher, absorbierende Artikel und dergleichen sein.
Die Tissueprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung können konvertiert werden in jedes bekannte Tissueprodukt, das geeignet ist für die Konsumeranwendung. Das Konvertieren kann umfassen, Kalandrieren, Prägen, Schlitzen, Drucken, Hinzufügen von Parfüm, Hinzufügen von einer Lotion oder Weichmachen oder Gesundheitspflege-Additiven wie Menthol, Stapeln, bevorzugt von geschnittenen Lagen für die Anordnung in einem Karton oder die Produktion von Rollen eines gefertigten Produkts und abschließendes Verpacken des Produktes, einschließlich Umwickeln mit einem Polyfilm mit geeigneten Grafiken darauf gedruckt, oder Einbinden in andere Produktformen.
Geschichtete Bahnen
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Papiererzeugungsbahn selbst mehrere Schichten mit unterschiedlichen Fasern oder chemischen Additiven. Das Tissue gemäß der vorliegenden Erfindung kann erzeugt werden in einer geschichteten Form, wobei eine Vielzahl von Stoffeinträgen verwendet werden, um eine noch nicht fertiggestellte Papierbahn zu erzeugen. Dieses kann erreicht werden durch Verwenden eines einzelnen Stoffauflaufs mit zwei oder mehreren Schichten oder durch Verwenden von zwei oder mehreren Stoffaufläufen, die unterschiedliche Stoffeinträge in Reihe an einem einzelnen Blattbildungssieb ablagern, oder durch Verwenden von zwei oder mehreren Stoffaufläufen, wobei jedes ein Stoffeintrag auf einem separaten Blattbildungssieb ablagert, um eine noch nicht fertiggestellte Bahn zu bilden, gefolgt von einem Zusammenverbinden („Gautschen” (couching)) der noch nicht fertiggestellten Bahnen, um eine mehrschichtige Bahn zu bilden. Die verschiedenen Stoffeinträge können unterschieden werden durch zumindest ihre Konsistenz, Faserarten (zum Beispiel Eukalyptus gegenüber Weichholz, oder Südpinie gegen Nordpinie), Faserlänge, Bleichverfahren (zum Beispiel Peroxid-Bleichen gegenüber Chlorin-Dioxid-Bleichen), Aufschlussverfahren (zum Beispiel Kraft (kraft) gegenüber Sulfit aufschließen oder BCTMP gegenüber Kraft), Grad der Verfeinerung, pH-Wert, Zetapotenzial, Farbe, Canadian Standard Freeness (CSF), Feinstoffinhalt, Größenverteilung, synthetischer Fasergehalt (zum Beispiel mit einer Schicht, die 10% Polyolefin-Fasern oder Eikomponente-Fasern aufweist oder einen Denier-Wert geringer als 6) und das Vorhandensein von Additiven wie Füllstoffe (zum Beispiel CaCO₃, Talk, Zeolith, Glimmer, Kaolin, Kunststoffpartikel, wie geriebene Polyethylene und dergleichen), Nassfestmittel, Stärke, Trocknungsstärke Additive, antimikrobielle Additive, Atemreguliermittel, Chelatbildner, chemische Debonder, quaternäre Ammoniumverbindungen, Viskositätsmodifizierer (zum Beispiel CMC, Polyethylenoxid, Guargummi, Xanthangummi, Gummilösung, Okraextrakt und dergleichen), Silikonverbindungen, fluorierte Polymere, optische Erheller und dergleichen. Zum Beispiel offenbart US Patent Nr. 5,981,044 , erteilt am 9. November 1999 an Phan et al die Verwendung von chemischen Weichmachern, die selektiv verteilt sind in den äußeren Schichten des Tissues, die praktisch ausgeführt werden kann in der vorliegenden Erfindung.
Schichtgeladene Stoffaufläufe zum Herstellen mehrlagiger Bahnen sind beschrieben in US Patent Nr. 4,445,974 , erteilt am 1. Mai 1984 an Stenberg, US Patent Nr. 3,923,593 , erteilt am 2. Dezember 1975 an Verseput, US Patent Nr. 3,225,074 erteilt an Salomon et al und US Patent Nr. 4,070,238 , erteilt am 24. Januar 1978 an Wahren. Beispielsweise können verwendbare Stoffaufläufe einen Vierschicht Beloitkonzept III Stoffauflauf (von Beloit, Wisc.) oder einen Voith Sulzer (Ravensburg, Deutschland) ModuleJet^® Stoffauflauf im Mehrschichtmodus umfassen.
Prinzipien zum Schichtladen der Bahn werden gelehrt durch Kearney und Wells in US Patent Nr. 4,225,382 , erteilt am 30. September 1980, welches die Verwendung von zwei oder mehreren Schichten offenbart, um lagentrennbare Tissues zu erstellen. In einem Ausführungsbeispiel sind eine erste und eine zweite Lage bereitgestellt aus Breiströmen, die sich in ihrer Konsistenz unterscheiden. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind zwei gut bondierte Schichten getrennt durch eine innere Barrierelage, um die Lagentrennbarkeit zu erhöhen. Dunning offenbart in US Patent Nr. 4,166,001 , erteilt am 28. August 1979 auch ein geschichtetes Tissue mit Verfestigern in den äußeren Schichten der Bahn und mit Debondern in der inneren Schicht. Einen unterschiedlichen Ansatz annehmend, gerichtet auf eine Verbesserung der taktilen Eigenschaften, offenbart Carstens in US Patent Nr. 4,300,981 , erteilt am 17. November 1981 eine geschichtete Bahn mit relativ kurzen Fasern an einer äußeren Oberfläche oder mehreren äußeren Oberflächen der Tissuebahn. Eine geschichtete Bahn mit kürzeren Fasern an einer äußeren Oberfläche und längeren Fasern für die Stärke, die in einer anderen Lage sind, sind auch offenbart durch Morgan und Rich in US Patent Nr. 3,994,771 , erteilt am 30. November 1976. Eine ähnliche Lehre wird gefunden in US Patent Nr. 4,112,167 , erteilt am 5. September 1978 an Dake et al und in US Patent Nr. 5,932,068 , erteilt am 3. August 1999 an Farrington, Jr. et al, erteilt an Farrington et al. Andere Prinzipien für geschichtete Bahnherstellung sind auch offenbart in US Patent Nr. 3,598,696 , erteilt an Beck, und US Patent Nr. 3,471,367 , erteilt an Chupka.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Papiererzeugungsbahn selbst mehrfache Schichten mit unterschiedlichen Fasern oder chemischen Additiven. Das Tissue in geschichteter Form kann erzeugt werden mit einem schichtgeladenen Stoffauflauf oder durch Kombinieren von zwei oder mehreren nassen Bahnen von unterschiedlichen Stoffaufläufen. In einem Ausführungsbeispiel wird eine anfängliche Pulpsuspension fraktioniert in zwei oder mehrere Fraktionen, die sich in den Fasereigenschaften unterscheiden, wie in der mittleren Faserlänge, dem Prozentteil der Feinstoffe, dem Prozentteil der Küvettenelemente und dergleichen. Das Fraktionieren kann erreicht werden mittels jedes bekannten Mittels im Stand der Technik, einschließlich Sieben, Filtern, Zentrifugen, Hydrozyklonen, Anwendung von Ultraschallfeldern, Elektrophorese, Durchlass einer Suspension durch ein Spiralrohr oder rotierende Scheiben und dergleichen. Fraktionieren eines Pulpstroms durch akustische oder ultraschal Kräfte wird beschreiben in P.H. Brodeur, „Acoustic Separation in a Laminar Flow", Proceedings of IEEE Ultrasonics Symposium Cannese, France, Seiten 1359-1362 (November 1994) und in US Patent Nr. 5,803,270 , „Methods and Apparatus for Acoustic Fiber Fractionation", erteilt am 8. September 1998 an Brodeur.
Die fraktionierten Pulpströme können separat behandelt werden durch bekannte Vorgänge, wie durch eine Kombination mit Additiven oder andern Fasern oder Einstellung der Konsistenz auf ein Level, das geeignet ist für eine Papierbildung, und dann können die Ströme, die die fraktionierten Fasern enthalten, zu separaten Teilen eines schichtgeladenen Stoffauflaufs gelenkt werden, um ein geschichtetes Tissueprodukt zu erzeugen.
Die geschichtete Lage kann zwei, drei, vier oder mehrere Schichten aufweisen. Eine zweischichtige Lage kann Teilungen aufweisen, basierend auf den Lagebasisgewichten, so dass die leichtere Lage eine Masse von etwa 5% oder mehr des Basisgewichtes der Gesamtbahn aufweist, oder etwa 10% oder mehr, 20% oder mehr, 30% oder mehr, 40% oder mehr oder etwa 50%. Beispielhafte Gewichtsprozentteilungen für eine dreilagige Bahn umfassen 20%/20%/60%, 20%/60%/20%, 37,5%/25%/37,5%, 10%/50%/40%, 40%/20%/40% und etwa gleiche Teilungen für jede Schicht. In einem Ausführungsbeispiel kann das Verhältnis des Basisgewichts einer äußeren Lage zu einer inneren Lage zwischen etwa 0,1 bis etwa 5, bevorzugt etwa zwischen 0,2 und 3 und weiter bevorzugt noch zwischen 0,5 und 1,5 liegen.
Eine geschichtet Papierbahn gemäß der vorliegenden Erfindung kann als eine Basislage für einen Doppeldruck-Kreppbetrieb dienen, wie beschrieben in US Patent Nr. 3,879,257 , erteilt am 22. April 1975 an Gentile et al.
Definitionen und Testverfahren
Wie hier verwendet, wird ein Material als „absorbierend" bezeichnet, wenn es eine Menge an Wasser zurückhalten kann, die gleich oder zumindest 100% seines Trockengewichts beträgt, gemessen durch den Test für Intrinsische Absorbierungskapazität (Intrinsic Absorbent Capacity), der weiter unten aufgeführt ist (d.h. das Material weist eine intrinsische Absorbierungskapazität von etwa 1 oder größer auf). Zum Beispiel können die absorbierenden Materialien, die verwendet werden für die absorbierenden Elemente der vorliegenden Erfindung, eine intrinsische Absorbierungskapazität von etwa 2 oder größer, bevorzugt etwa 4 oder größer, weiter bevorzugt etwa 7 oder größer und noch weiter bevorzugt etwa 10 oder größer aufweisen, mit beispielhaften Bereichen von etwa 3 bis etwa 30 oder von etwa 4 bis etwa 25 oder von etwa 12 bis etwa 40.
Wie hier verwendet, bezieht sich die „intrinsische Absorbierungskapazität" auf die Menge an Wasser, die eine gesättigte Probe halten kann, relativ zu dem Trockengewicht der Probe, und wird als eine dimensionslose Zahl angegeben (Masse dividiert durch Masse). Der Test wird gemäß der stattlichen Spezifikation UU-T-595b durchgeführt. Er wird durchgeführt durch Schneiden einer 10,16 cm langen und 10,16 cm breiten (4 Inch langen zu 4 Inch breiten) Testprobe, deren Abwiegen, und dann Sättigen der Probe mit Wasser für 3 Minuten durch Durchtränken. Die Probe wird dann von dem Wasser entfernt und an einer Ecke für 30 Sekunden aufgehängt, um es dem überschüssigen Wasser zu ermöglichen, abzulaufen. Die Probe wird dann wieder gewogen, und der Unterschied zwischen dem nassen und trockenen Gewicht ist die Wasseraufnahme der Probe, ausgedrückt in Gramm pro Probe mit 10,16 cm Länge und 10,16 cm Breite. Der intrinsische Absorbierungskapazitätswert wird erhalten durch Teilen der gesamten Wasseraufnahme durch das Trockengewicht der Probe. Wenn es dem Material an adäquater Integrität fehlt, wenn es nass ist, um den Test durchzuführen, ohne eine Probenauflösung, kann das Testverfahren modifiziert werden, um eine verbesserte Integrität der Probe bereitzustellen, ohne im Wesentlichen ihre Absorbierungseigenschaften zu verändern. Insbesondere kann das Material verstärkt werden mit bis zu 6 Linien eines Heißklebers mit einem Durchmesser von etwa 1 mm, aufgebracht auf die äußere Oberfläche des Artikels, um das Material mit einem wasserwiderstandsfähigen Band zu umgeben. Der Heißkleber sollte aufgebracht werden, um ein Durchdringen des Adhäsivs in den Körper des zu testenden Materials zu verhindern. Die Ecke, an welcher die Probe aufgehängt wird, sollte insbesondere verstärkt sein mit einem externen Heißkleber, um die Integrität zu erhöhen, wenn die unbehandelte Probe nicht für 30 Sekunden aufgehängt werden kann, wenn diese nass ist.
Wie hier verwendet, bezieht sich die „Absorbierungskapazität" auf die Gesamtmasse an Wasser, die eine bestimmte Menge an absorbierendem Material halten kann, und ist einfach die intrinsische Absorbierungskapazität multipliziert mit der Trockenmasse des absorbierenden Materials. Somit weisen 10 g an Material, das eine intrinsische Absorbierungskapazität von 5 aufweist, eine Absorbierungskapazität von 50 g (oder etwa 50 ml eines Fluids) auf.
Wie hier verwendet, wird ein Material als „deformierbar" bezeichnet, wenn die Dicke des Materials zwischen parallelen Drucktiegeln bei einer kompressiven Last von 100 kPa zumindest 5% oder mehr beträgt als die Dicke des Materials zwischen Drucktiegeln bei einer kompressiven Last von 1000 kPa.
Der „Wasserrückhaltewert" (Water retention value – WRV) ist ein Maß, das verwendet werden kann, um einige Fasern zu kennzeichnen, die für die Zwecke dieser Erfindung verwendbar sind. Der WRV wird gemessen durch Dispergieren von 0,5 g Fasern in deionisiertem Wasser, Durchtränken über Nacht, dann Zentrifugieren der Fasern in einem Rohr mit 4,83 cm (1,9 Inch) Durchmesser mit einem 0,15 mm (100 mesh) Sieb an dem Boden bei 1000 Gravitäten (gravities) für 20 Minuten. Die Proben werden gewogen, dann bei 105°Celsius für zwei Stunden getrocknet und dann wieder gewogen. WRV ist (nasses Gewicht – Trockengewicht)/Trockengewicht. Fasern, die für die Zwecke dieser Erfindung eingesetzt werden können, können einen WRV von etwa 0,7 oder darüber aufweisen, bevorzugt von etwa 1 bis etwa 2. Hochergiebige Pulpfasern weisen üblicherweise einen WRV von etwa 1 oder größer auf.
„Papiererzeugungsfasern", wie hier verwendet, umfassen alle bekannten Zellulose-Fasern oder Fasergemische, die Zellulose-Fasern umfassen. Fasern, die geeignet sind zum Erstellen der Bahnen gemäß dieser Erfindung umfassen alle natürlichen oder synthetischen Zellulose-Fasern einschließlich, aber nicht begrenzt auf, nicht holzige Fasern wie Baumwolle, Manilahanf, Kenaf, Sabaigras, Flachs, Esperatogras, Stroh, Jutehanf, Bagasse, Milchgrasseidenfadenfasern und Ananasblattfasern, und holzige Fasern wie diese, die erhalten werden von laubabwerfenden und Zapfen tragenden Bäumen, einschließlich Weichholzfasern, wie nördliche und südliche Weichholz-Kraft-Fasern, Hartholzfasern, wie Eukalyptus, Ahorn, Birke und Este. Holzige Fasern können erstellt werden bei Hochertrags- oder Niedrigertragsformen und können zerfasert werden durch jedes bekannte Verfahren, einschließlich Kraft, Sulfite, Hochertragspulpverfahren und andere bekannte Pulpverfahren. Fasern die aus einem Organosolvaufschluss-Verfahren erstellt sind, können auch verwendet werden, einschließlich der Fasern und Verfahren, die offenbart sind in US Patent Nr. 4,793,898 , erteilt am 27. Dezember 1988 an Laamanen et al, US Patent Nr. 4,594,130 , erteilt am 10. Juni 1986 an Chang et al und US Patent Nr. 3,585,104 . Verwendbare Fasern können auch erzeugt werden durch Anthrachinon-Aufschluss, beispielhaft dargestellt durch US Patent Nr. 5,595,628 , erteilt am 21. Jan. 1997 an Gordon et al. Ein Teil der Fasern, wie bis zu 50% oder weniger des Trockengewichts, oder von etwa 5% bis etwa 30% Trockengewicht, können synthetische Fasern wie Rayon, Polyolefinfasern, Polyesterfasern, Bikomponenten-Ummantelungskernfasern und dergleichen sein. Eine beispielhafte Polyethylenfaser ist Pulpex^®, erhältlich von Hercules, Inc. (Wilmington, DE).
Jedes bekannte Bleichverfahren kann verwendet werden. Synthetische Zellulose-Fasern umfassen üblicherweise Rayon in allen seinen Vielfalten und andere Fasern, die abgeleitet sind von Viskose oder chemisch modifizierte Zellulose. Chemisch behandelte natürliche Zellulose-Fasern können verwendet werden, wie mercerisierte Pulpe, chemisch versteifte oder querverbundene Fasern oder sulforierte Fasern. Für gute mechanische Eigenschaften bei der Verwendung von Papierzeugungsfasern kann es erforderlich sein, erst die Fasern relativ unbeschädigt und größtenteils nicht verfeinert oder nur leicht verfeinert sein sollen. Während recycelte Fasern verwendet werden können, sind ursprüngliche Fasern im Allgemeinen verwendbar für die mechanischen Eigenschaften und weisen keine Verschmutzungen auf. Mercerisierte Fasern, regenerierte Zellulose-Fasern, Zellulose, produziert durch Mikroben, Rayon und andere zellulose Materialien oder Zellulose-Derivate können verwendet werden. Geeignete Papiererzeugungsfasern können auch recycelte Fasern umfassen, ursprüngliche Fasern oder eine Mixtur davon. In bestimmten Ausführungsbeispielen, die geeignet sind für eine hohe Bauschigkeit und gute kompressive Eigenschaften, können die Fasern eine kanadische Standardfreiheit (Canadian Standard Freeness) von zumindest 200, genauer zumindest 300, noch bevorzugter zumindest etwa 400 und am genauesten etwa 500 aufweisen.
Wie hier verwendet, sind „Hochertrags-Pulpfasern" solche Papiererzeugungsfasern aus Pulpe, die erzeugt werden durch ein Aufschlussverfahren, das einen Ertrag von etwa 65% oder mehr bereitstellt, bevorzugt etwa 75% oder mehr und noch weiter bevorzugt etwa 75 bis 95%. Der Ertrag ist die resultierende Menge an verarbeiteten Fasern, ausgedrückt als Prozentsatz der ursprünglichen Holzmasse. Hochertragspulp umfasst gebleichte chemo-thermo-mechanische Pulp (bleached chemithermomechanical pulp – BCTMP), chemo-thermo-mechanische Pulp (CTMP), Druck/Druck thermo-mechanische Pulp (PTMP), thermo-mechanische Pulp (TMP), thermo-mechanische chemische Pulp (TMCP), Hochertrag-Sulfit-Pule und Hochertrags-Kraft-Pulpe, von denen alle Fasern umfassen mit hohem Grad an Lignin. Charakteristische Hochertragsfasern können einen Ligningehalt hinsichtlich der Masse von etwa 1 % oder mehr, bevorzugt etwa 3% oder mehr und weiter bevorzugt von etwa 2% bis etwa 25% aufweisen. Üblicherweise können Hochertragsfasern eine Kappa-Zahl aufweisen, die größer ist als zum Beispiel 20. In einem Ausführungsbeispiel sind die Hochertragsfasern vorrangig Weichholz, wie nördliches Weichholz oder genauer nördliches Weichholz BCTMP.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Zellulose", dass jegliches Material eingeschlossen ist, das Zellulose als einen Hauptbestandteil aufweist, und insbesondere zumindest 50 Gewichtsprozent Zellulose oder Zellulosederivat umfasst. Somit umfasst der Begriff Baumwolle, übliche Holzpulpe, nicht holzige Zellulosefasern, Zelluloseacetate, Zellulosetriacetate, Rayon, thermomechanisches Holzpulpe, chemische Holzpulpe, debondierte chemische Holzpulpe, Milchgras oder bakterielle Zellulose.
Wie hier verwendet, ist das „Nass:Trocken Verhältnis" das Verhältnis der geometrisch mittleren Nassreißfestigkeit geteilt durch die geometrisch mittlere Trockenreißfestigkeit. Geometrische mittlere Reißfestigkeit (GMT) ist die Quadratwurzel des Produktes der Reißfestigkeit in Maschinenlaufrichtung und der Reißfestigkeit quer zur Maschinenlaufrichtung der Bahn. Wenn nicht anders gekennzeichnet, kennzeichnet der Begriff „Reißfestigkeit" die „geometrisch mittlere Reißfestigkeit". Die absorbierenden Bahnen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können ein Nass:Trocken Verhältnis von etwa 0,1 oder größer und bevorzugt von etwa 0,2 oder größer aufweisen. Die Reißfestigkeit kann gemessen werden unter Verwendung eines Instron-Reiß-Testers unter Verwendung einer 3 Inch (7,62 cm) Klauenbreite (Probenbreite), einer Klauenspanne von 2 Inch (5,08 cm Messlänge) und einer Traversen-Geschwindigkeit von 25,4 cm pro Minute nach Beibehalten der Probe unter TAPPT Bedingungen für vier Stunden vor dem Testen. Die absorbierenden Bahnen der vorliegenden Erfindung können ein minimales, absolutes Verhältnis der Trockenreißfestigkeit zum Basisgewicht von etwa 0,01Gramm/gsm, bevorzugt etwa 0,05 g/GSM, weiter bevorzugt von etwa 0,2 g/GSM, noch weiter bevorzugt von etwa 1 g/GSM und am meisten bevorzugt von etwa 2 g/GSM bis etwa 50 g/GSM aufweisen.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „polymere Bahn" auf eine poröse oder nicht poröse Schicht, die primär aus polymerem Material besteht und kann eine nicht gewebte Bahn, ein Plastikfilm, ein polymerer Film, ein geöffneter Film oder eine Lage eines Schaumstoffs sein. Polymere Bahnen können verwendet werden als Dochtsperren (wicking barriers), Baffle-Schichten, Rücklagen und, wenn ausreichend flüssigkeitsdurchlässig, als obere Lagen von absorbierenden Artikeln. Eine polymere Bahn kann aus etwa 50 Gewichtsprozent oder mehr polymeren Material bestehen, bevorzugt etwa 80 Gewichtsprozent oder mehr polymeren Material und am meisten bevorzugt etwa 90 Gewichtsprozent oder mehr polymeren Material. Beispielhafte Materialien umfassen Polyolefine, Polyester, Polyvinylverbindungen und Polyamide.
Wie hier verwendet, basieren „bauschig" und „dicht", wenn nicht anderweitig spezifiziert, auf einer ofengetrockneten Masse einer Probe und einer Dickenmessung, die bei einer Last von 0,34 kPa (0,05 psi) mit einem kreisförmigen Drucktiegel von 7,62cm (3 Inch) Durchmesser gemacht wurde. Details für die Dickenmessungen und andere Formen von Bauschigkeit werden hiernach beschrieben.
Wie hier verwendet, ist die „debondierte Lückendicke" ein Maß des Lückenvolumens auf einem mikroskopischen Level entlang eines Schnitts der Bahn, welches verwendet werden kann, um die Unterschiede zu erkennen zwischen verdichteten und nicht verdichteten Teilen des Tissues oder zwischen Teilen, die stark geschert wurden und denen, die weniger geschert wurden. Das Testverfahren zum Messen der „debondierten Lückendicke" wird beschrieben in US Patent Nr. 5,411,636 , „Method for Increasing the Internal Bulk of Wet-Pressed Tissue", erteilt am 2. Mai 1995 an Hermans et al. Insbesondere ist die debondierte Lückendicke die Lückenfläche oder der Lückenraum, der nicht belegt ist durch Fasern in einem Querschnitt der Bahn pro Längeneinheit. Es ist ein Maß der internen Bahnbauschigkeit (im Unterschied zur externen Bauschigkeit, die einfach erzeugt ist durch Formen der Bahn zu der Kontur des Gewebes). Die „normalisierte debondierte Lückendicke" ist die debondierte Lückendicke geteilt durch das Gewicht einer kreisförmigen, 4 Inch Durchmesserprobe der Bahn. Die Bestimmung dieser Parameter wird beschrieben in Verbindung mit 8 bis 13 von US Patent Nr. 5,411,636 . Die debondierte Lückendicke enthüllt einige Aspekte asymmetrisch aufgedruckter oder geformter Tissues. Zum Beispiel kann die debondierte Lückendicke, wenn angepasst zur Messung eines kurzen Abschnittes eines Vorsprungs einer geformten Bahn unter Verwendung einer geeigneten, kurzen Länge eines Querschnitts quer zur Maschinenrichtung, enthüllen, dass die Führungsseite eines Vorsprungs einen unterschiedlichen Grad an Sondierung aufweist als die nachfolgende Seite, mit durchschnittlich betrachteten Unterschieden von etwa 10% oder mehr, oder etwa 30% oder mehr.
Wie hier verwendet, ist „Elastizitätsmodul" ein Maß des Gefälles einer Spannungsdehnung einer Bahn, genommen während des Testens der Reißfestigkeit davon, und wird ausgedrückt in Einheiten von Kilogramm einer Kraft. TAPPT konditionierte Proben mit einer Breite von 3 Inch (7,62 cm) werden in Reißfestigkeitstesterklauen mit einer Messlänge (Spanne zwischen den Klauen) von 2 Inch (5,08 cm) platziert. Die Klauen bewegen sich auseinander mit einer Traversen-Geschwindigkeit von 25,4cm pro Minute und das Gefälle wird genommen an den geringsten Quadratpassungen der Daten zwischen den Belastungswerten von 50 g einer Kraft und 100 g an Kraft oder der kleinsten Quadratanpassung der Daten zwischen Belastungswerten von 100 g an Kraft und 200 g an Kraft, je nachdem welche größer ist. Wenn die Probe zu schwach ist, um eine Belastung von zumindest 200 g Kraft standzuhalten, ohne zu versagen, wird eine zusätzliche Lage wiederholt zugefügt, bis die mehrlagige Probe einer Last von zumindest 200 g Kraft ohne Versagen standhalten kann.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „hydrophob" auf ein Material, das einen Benetzungswinkel von Wasser in Luft von zumindest 90° aufweist. Im Gegensatz hierzu bezieht sich der Begriff „hydrophil", wie er hier verwendet wird, auf ein Material, dass einen Benetzungswinkel von Wasser in Luft von weniger als 90° aufweist.
Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „oberflächenaktiver Stoff einen einzelnen oberflächenaktiven Stoff oder ein Gemisch von zwei oder mehreren oberflächenaktiven Stoffen. Wenn ein Gemisch von zwei oder mehreren oberflächenaktiven Stoffen verwendet wird, können die oberflächenaktiven Stoffe ausgewählt werden aus der gleichen Klasse oder unterschiedlichen Klassen, nur vorausgesetzt, dass die oberflächenaktiven Stoffe, die in der Mischung vorhanden ist, miteinander kompatibel sind. Im Allgemeinen kann der oberflächenaktive Stoff jeder bekannte oberflächenaktive Stoff sein, der dem Fachmann bekannt ist, einschließlich anionischen, kationischen, nicht-ionischen und amphoter oberflächenaktiver Stoffe. Beispiele für anionische oberflächenaktive Stoffe schließen unter anderen ein lineare und verzweigte Ketten Sodium-Alkylbenzensulfonate, lineare und verzweigte Ketten von Alkyl-Sulfaten, lineare und verzweigte Ketten von Alkyl-Ethoxy-Sulfaten und Silikon-Phosphat-Ester, Silikonsulfate und Silikonkarboxylate ein, wie diese, die hergestellt werden von Lambent Technologies, mit Sitz in Norcross, Georgia. Kationische oberflächenaktive Stoffe umfassen beispielhaft Talg-Trimethylammonium-Chlorid und allgemeiner Silikonamide, Silikon-Amido-quarternäre-Amine und Silikon-Imidazolin-quaternäre-Amine. Beispiele von nicht ionischen oberflächenaktiven Stoffen umfassen ebenfalls rein beispielhaft Alkyl, Polyethoxylate, polyethoxylierte Alkylphenole, fetthaltige Acid-Ethanol-Amine, Dimeticon-Copolyol-Ester und Dimethiconol-Ester und Dimethicon-Copolyole wie diese, die hergestellt werden durch Lambent Technologies, und komplexe Polymere von Ethylenoxid, Propylenoxid und Alkohol. Ein beispielhafte Klasse von amphoten oberflächenaktiven Stoffen sind die Silikon-Amphotere, hergestellt durch Lambent Technologies (Norcorss, Georgia).
Wie hier verwendet, können „Weichmacher", die manchmal als „Debonder" bezeichnet werden, verwendet werden, um die Weichheit des Tissueproduktes zu verbessern und solche Weichmacher können eingebunden werden mit den zuvor aufgeführten Fasern, während oder nach dem Dispergieren. Solche Mittel können auch auf die Bahn aufgesprüht, aufgedruckt oder beschichtet werden nach dem Formen, während diese nass ist, oder hinzugefügt werden zu dem nassen Ende der Tissuemaschine vor dem Formen. Geeignete Mittel umfassen ohne Begrenzung fetthaltige Säuren, Wachse, quaternäre Ammoniumsalze, Dimethyl-Dihydrogeniertes-Talg-Ammoniumchlorid, quaternäres Ammonium-Methyl-Sulfat, carboxyliertes Polyethylen, Cocamid-Diethanol-Aamin, Kokos-Betain, Natrium-Lauryl-Sarcosinat, teilweise ethoxyliertes quaternäres Ammoniumsalz, Distearyl-Dimethyl-Amonimumchlorid, Polysiloxan, und dergleichen. Beispiele geeigneter kommerziell erhältlicher chemischer Weichmacher umfassen ohne Begrenzung Berocell 596 und 584 (quaternäre Ammoniumverbindungen), hergestellt durch Eka Nobel Inc., Adogen 442 (Dimethyl-Dihydrogeniertes-Talg-Ammoniumchlorid), hergestellt durch Sherex Chemical Company, Quasoft 203 (quaternäres Ammoniumsalz), hergestellt durch Quaker Chemical Company und Arquad 2HT-75 (Dihydrogeniertes-Talg-Dimethyl-Ammoniumchlorid), hergestellt durch Akzo Chemical Company. Geeignete Mengen an Weichmachern variieren sehr stark mit der ausgewählten Art und dem erwünschten Ergebnissen. Solche Mengen können ohne Begrenzungen von etwa 0,05 bis 1 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der Fasern liegen, bevorzugt von etwa 0,25 bis etwa 0,75 Gewichtsprozent und noch weiter bevorzugt von etwa 0,5 Gewichtsprozent.
Wie hier verwendet, sind „Nassfestmittel" Materialien, die verwendet werden können um die Sondierung zwischen Fasern in dem nassen Status festzulegen. Üblicherweise umfassen die Mittel, durch welche Fasern zusammengehalten werden in Papier- und Tissueprodukten Hydrogenbondierungen und manchmal Kombinationen von Hydrogenbondierung und kovalenten und/oder ionischen Sondierungen. In der vorliegenden Erfindung kann es nützlich sein, ein Material bereitzustellen, das eine Sondierung von Fasern auf solch eine Weise ermöglicht, dass die Faser-an-Faser-Bondierungspunkte festgelegt sind und diese widerstandsfähig gemacht sind gegen Risse in dem nassen Zustand. In diesem Fall bedeutet der nasse Zustand üblicherweise, dass das Produkt größtenteils mit Wasser oder anderer flüssiger Lösung gesättigt ist, kann aber auch eine signifikante Sättigung mit Körperfluiden wie Urin, Blut, Schleim, Menses, fließendem Stuhlgang, Gewebsflüssigkeit und andere Körperausscheidungen sein.
Es gibt eine Anzahl an Materialien, die üblicherweise in der Papierindustrie verwendet werden, um Papier und Pappe eine Nassfestigkeit zu verleihen, die anwendbar sind für diese Erfindung. Diese Materialien sind bekannt im Stand der Technik als „Nassfestmittel" und sind kommerziell erhältlich von einer großen Vielzahl an Quellen. Jedes Material, das, wenn es zu einer Papierbahn oder einer Lage hinzugefügt wird, dazu führt, dass die Lage ein geometrisch mittleres Verhältnis der Nassreißfestigkeitsstärke zur Trockenreißfestigkeitstärke über 0,1 aufweisen wird, für Zwecke dieser Erfindung, wird als Nassfestmittel bezeichnet. Üblicherweise werden diese Materialien entweder als permanente Nassfestmittel oder als „temporäre" Nassfestmittel bezeichnet. Zum Unterscheiden permanenter von temporärer Nassstärke, wird permanent definiert als solche Kunstharze, welche, wenn eingebunden in das Papier oder das Tissueprodukte, ein Produkt erzeugen werden, das mehr als 50% seiner originalen Nassstärke nach Aussetzen mit Wasser beibehält für eine Zeitdauer von zumindest 5 Minuten. Temporäre Nassfestmittel sind diese, welche weniger als 50% ihrer originalen Nassfestigkeit aufweisen, nachdem diese mit Wasser gesättigt wurden für 5 Minuten. Beide Klassen an Material finden Anwendung in der vorliegenden Erfindung. Die Menge an Nassfestmittel, die zu den Aufschlussfasern hinzugefügt wird, kann zumindest etwa 0,1 Trockengewichtsprozent, bevorzugt etwa 0,2 Trockengewichtsprozent oder größer und noch weiter bevorzugt von etwa 0,1 bis etwa 3 Trockengewichtsprozent sein, basierend auf dem Trockengewicht der Fasern.
Permanente Nassfestmittel schaffen eine mehr oder weniger langlebige Nassnachgiebigkeit für die Struktur. Im Gegensatz dazu schaffen die temporären Nassfestmittel Strukturen, die eine niedrige Dichte und hohe Nachgiebigkeit aufweisen, jedoch schaffen diese nicht ein Struktur, die einen langlebigen Widerstand gegenüber Aussetzen mit Wasser oder Körperfluiden aufweist. Der Mechanismus, durch welche die Nassstärke erzeugt wird, weist einen geringen Einfluss auf die Produkte dieser Erfindung auf, solange die wesentliche Eigenschaft zum Erzeugen einer wasserresistenten Sondierung an den Faser/Faserbondierungspunkten erhalten ist.
Geeignete permanente Nassfestmittel sind üblicherweise wasserlösliche, kationische, oligomere oder polymere Kunstharze, die geeignet sind entweder zum Querverbinden mit sich selbst (Homocrosslinking) oder mit der Zellulose oder anderen Bestandteilen der Holzfaser. Die am weitesten verbreiteten Materialien, die verwendet werden für diese Zwecke, sind die Klasse von Polymeren, die bekannt sich als Polyamid-Polyamin-Epichlorohydrin- artige Kunstharze. Diese Materialien wurden beschrieben in den Patenten, die an Keim erteilt wurden ( US Patent 3,700,623 und US Patent 3,772,076 ) und werden verkauft durch Hercules Inc., mit Sitz in Wilmington, Delaware, als KYMENE 557H Polyamin-Epichlorohydrin-Kunstharze. Ähnliche Materialien werden vermarktet von Henkel Chemical Company, mit Sitz in Charlotte, North Carolina und Georgia-Pacific Kunstharze Inc., mit Sitz in Atlanta, Georgia.
Polyamid-Epichlorohydrin-Kunstharze sind auch verwendbar als Bondierungskunstharze in dieser Erfindung. Materialien, die entwickelt wurden durch Monsanto und vermarktet werden unter dem Label SANTO RES^TM sind basisaktivierte Polyamid-Epichlorohydrin-Kunstharze, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Diese Materialien werden beschrieben in den Patenten, die an Petrovich ( US Patent 3,885,158 , US Patent 3,899,388 , US Patent 4,129,528 und US Patent 4,147,586 ) und Van Eenam ( US Patent 4,222,921 ) erteilt wurden. Obwohl diese nicht so häufig verwendet werden in Konsumerprodukten, sind Polyethylenimin-Kunstharze auch geeignet zum Festlegen der Bondierungspunkte in den Produkten gemäß dieser Erfindung. Eine andere Klasse von permanentartigen Nassfestmitteln sind beispielhaft die Aminoplast-Kunstharze, die erhalten werden durch eine Reaktion von Formaldehyd mit Melamin oder Urea.
Geeignete temporäre Nassfestkunstharze umfassen, sind aber nicht begrenzt auf, Kunstharze, die entwickelt wurden durch American Cyanamid und vermarktet werden unter dem Namen PAREZ^TM 631 NC Nassfestkunstharz (nun erhältlich von Cytec Industries, mit Sitz in West Paterson, New Jersey). Diese und ähnliche Kunstharze sind beschrieben in US Patent 3,556,932 von Coscia et al und US Patent 3,556,933 an Williams et al. Andere temporäre Nassfestmittel, die Anwendung finden sollten in dieser Erfindung umfassen modifizierte Stärken wie diese, die erhältlich sind von National Starch und vermarktet werden als CO-BOND^TM 1000 modifizierte Stärke. Es wird angenommen, dass diese und ähnliche Stärke offenbart sind in US Patent 4,675,394 von Solarek et al. Derivatisierte Dialdehyd-Stärken können ebenso eine temporäre Nassfestigkeit bereitstellen. Es wird ebenfalls erwartet, dass andere temporäre Nassfestigkeitsmittel wie diese, die beschrieben sind in US Patent 4,981,557 , US Patent 5,008,344 und US Patent 5,085,736 von Bjorkquist verwendet werden können in dieser Erfindung. In Bezug auf die Klassen und die Arten von Nassfestigkeitskunstharzen, die aufgeführt sind, sollte es offensichtlich sein, dass diese Liste nur dafür da ist, Beispiele bereitzustellen, und dass dieses weder dazu gedacht ist, andere Arten von Nassreißfestigkeitskunstharzen auszuschließen noch den Geltungsbereich dieser Erfindung zu begrenzen.
Obwohl Nassfestmittel, wie zuvor beschrieben, bestimmte Vorteile für die Verwendung in Verbindung mit dieser Erfindung aufweisen, können auch andere Typen an Bondierungsvermittlern verwendet werden, um die notwendige Nassnachgiebigkeit aufzuweisen. Diese können an dem nassen Ende des Basislage-Herstellungsverfahrens aufgebracht werden oder durch Sprühen oder Bedrucken nachdem die Basislage geformt ist oder nachdem diese getrocknet ist aufgebracht werden.
Die Wirksamkeit von kationischen Nassfestmitteln kann verbessert werden durch Behandlung mit Zellulose-Fasern mit reaktiven anionischen Verbindungen gemäß US Patent Nr. 5,935,383 , „Method for Improved Wet Strength Paper", erteilt am 10. August 1999 an Sun and Lindsay.
Dicken- und Bauschigkeitsmessung
Die Dicke und andere geometrische Eigenschaften der Bahn auf einem Mikroskoplevel können bestimmt werden unter Verwendung von computerunterstützter Bildanalyse von mikrotomen Kunststoffabschnitten der Bahnen, abgebildet durch optische Mikroskopie mit polarisiertem Licht. Dünne optische Abschnitte schaffen ein zweidimensionales Feld, das für die Analyse geeignet ist. Zum Beispiel können mikrotome Abschnitte erstellt werden durch Infiltrieren der trocknen Bahn in Silikonformen mit Epoxid-Kunstharz mit geringer Dichte, erhältlich von Ladd Research Industries, Ltd., Burlington, Vermont. Das Kunstharz ist polymerisiert für 36 Stunden bei 65° Celsius. 10 μm dicke Abschnitte werden von jedem Block geschnitten unter Verwendung eines Stahlmessermikrotoms, abgedeckt auf einer Glasschiene und dann untersucht unter Verwendung einer optischen Mikroskopie mit polarisiertem Licht. Zufällig ausgewählte Bildbereiche von jedem Materialabschnitt werden digitalisiert mit dem Mikroskop unter Verwendung einer Dage MT1 VE 100 CCD Monochromkamera und analysiert unter Verwendung einer Sun Sparc20 Workstation, auf der PGT IMIX Feature Analysis software läuft, erhältlich von Princeton Gamma Tech, Inc., 1200 State Rd., Princeton New Jersey. Eine Bildvergrößerung kann das Zehnfache sein mit einer Bildkalibrierung, durchgeführt unter Verwendung eines zertifizierten Objektmikrometers (Graticules Ltd., Part Nr. #S8 McCrone Associates), unterteilt in 10 μm Inkremente. Die Bilder entstanden mit polymerisiertem Licht werden binarisiert und verarbeitet zu Fülllöchern oder Einschlusslücken in den Fasern.
Die mikrotomierten Querschnitte der Bahn können dann analysiert werden unter Verwendung der Prinzipien, die beschrieben sind in US Patent Nr. 5,904,811 , erteilt am 18. Mai 1999 an Ampulski et al, um spezifische Parameter P, K und T zu erhalten, wie in 3A dargestellt.
Das „Makroausmaß" wie hier verwendet, bedeutet die makroskopische Dicke der Probe bei einem aufgebrachten Druck von etwa 15g pro cm² (0,21 psi). Die Probe wird auf einer horizontalen, flachen Oberfläche platziert und begrenzt zwischen der flachen Oberfläche und einem Lastfuß mit einer horizontalen Lastoberfläche, wobei die Lastfuß-Belastungsoberfläche einen kreisförmigen Oberflächenbereich von etwa 3,14 Inch² (etwa 20,3 cm²) aufweist, und einen begrenzten Druck von etwa 15g pro cm² (0,21 psi) auf die Probe aufbringt. Das Makroausmaß ist die resultierende Lücke zwischen der flachen Oberfläche und der Lastfuß-Belastungsoberfläche. Die Makroabmessung ist ein Durchschnitt von zumindest 5 Messungen. Dickenmessungen der Proben werden in einem TAPPI-konditionierten Raum (50% relative Feuchtigkeit und 23°Celsius) nach Konditionierung für vier Stunden durchgeführt. Proben sollten im Wesentlichen flach und einheitlich sein unter dem Bereich des kontaktierenden Drucktiegels.
Für eine makroskopische Dickenmessung zur Erzeugung einer Gesamtdicke der Lage zur Verwendung zur Berechnung der „Bauschigkeit" der Bahn, wie hier verwendet, wird die Dickenmessung auf einen Stapel von fünf Lagen durchgeführt bei einer Last von 0,05 psi (0,344 kPa) unter Verwendung eines zirkulären Drucktiegels von 3 Inch Durchmesser (7,62cm), um die Last aufzubringen. Proben werden gemessen nachdem sie für vier Stunden in einem TAPPT-konditionierten Raum konditioniert wurden. Die Lagen ruhen unter dem flachen Tiegel und über einer flachen Oberfläche parallel zu dem Tiegel. Der Tiegel ist verbunden mit einem Dickenmesser wie einem Mitutoyo-Digitalmesser, welcher den Versatz des Tiegels erfasst, hervorgerufen durch das Vorhandensein der Lagen. Proben sollten im Wesentlichen flach und einheitlich unter den kontaktierenden Tiegel sein. Die Bauschigkeit wird berechnet durch Teilen der Dicke von fünf Lagen durch das Basisgewicht der fünf Lagen (konditionierte Masse des Stapels von fünf Lagen geteilt durch die Fläche, die durch den Stapel belegt wird, welches der Bereich einer einzelnen Lage ist). Bauschigkeit wird ausgedrückt als Volumen pro Einheit Masse in cc/g und die Dichte ist invers dazu g/cc.
Eine alternative Messung der Bauschigkeit ist die „Ampulski Bauschigkeit", welche, wie hier verwendet, die „Makroabmaß"-Messung, die zuvor beschrieben wurde, verwendet, um die Bauschigkeit bei einer Last von 15 g pro cm² (0,21 psi) mit einem Tiegel zu erhalten, der einen kreisförmigen Oberflächenbereich von etwa 3,14 Inch² (20,25 cm²) aufweist.
Wie hier verwendet, basiert sie „Nassbauschigkeit" auf einer Abmaß-Messung eines Stapels von fünf Lagen einer Probe gemäß der Definition von Bauschigkeit zuvor bei 0,05 psi (0,344 kPa), außer dass die konditionierte Probe dann gleichförmig befeuchtet ist mit deionisiertem Wasser, bis die befeuchtete Masse der Probe 250% Trockenmasse der Probe (d.h. die hinzugefügte Masse der Feuchtigkeit beträgt 150% des Trockenprobengewichts) beträgt und dann wird hinsichtlich der Dicke gemessen. Wenn die Probe nicht genug Feuchtigkeit von dem Befeuchten absorbieren und zurückhalten kann, um die Masse um 150% zu erhöhen, dann sollte der höchste Pegel an erreichbarem Feuchtigkeitszusatz unter 150% aber immer noch über 100% Feuchtigkeitszusatz verwendet werden. Die feuchte Bauschigkeit wird errechnet, als die Dicke der im Wesentlichen planaren, befeuchteten Probe unter einer Last von 0,344 kPa (0,05 psi), dividiert durch das Basisgewicht der konditionierten Probe, was zu einem Wert führt mit der Einheit g/cc. Absorbierende fasrige Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung können eine Nassfeuchtigkeit von etwa 4 cc/g oder größer, bevorzugt etwa 6 cc/g oder größer, weiter bevorzugt etwa 8 cc/g oder größer, weiter bevorzugt etwa 10 cc/g oder größer und am meisten bevorzugt etwa 15 cc/g oder größer aufweisen, mit einem beispielhaften Bereich von etwa 6 cc/g bis etwa 25 cc/g. Wie hier verwendet, bezieht sich die „lokale Dicke" auf die Distanz zwischen den zwei gegenüberliegenden Oberflächen einer Bahn entlang einer Linie, die im Wesentlichen normal zu beiden Oberfläche ist. Die Messung ist eine Reflektion der tatsächlichen Dicke der Bahn an einem bestimmten Ort, im Gegensatz zu dem Mikroabmaß.
Bahnsteifigkeit
Die Bahnsteifigkeit, wie hier verwendet, wird definiert als das Gefälle der Tangente des Graphen der Kraft (in g / cm der Probenbreite) gegenüber der Belastung (cm Auslängung pro cm an Zuglänge). Die Bahnflexibilität steigt an und die Bahnsteifigkeit nimmt ab, wenn das Gefälle der Tangente abnimmt. Für gekreppte Proben wird das Tangentengefälle gehalten bei 15 g/cm Kraft und für nicht gekreppte Proben wird das Tangentengefälle erhalten bei 40 g/cm Kraft. Solche Daten können erhalten werden unter Verwendung einer Syntech Universal Testing Vorrichtung mit einer Traversen-Geschwindigkeit von 1 Inch (2,54 cm) pro Minute und einer Probenbreite von etwa 4 Inch (etwa 10,16 cm) für gekreppte Proben und 0,1 Inch (2,54 mm) pro Minute und einer Probenbreite von etwa 1 Inch (etwa 2,54 cm) für nicht gekreppte Laborblätter. Der gesamte Steifigkeitsindex (TS) wie er hier verwendet wird, bedeutet das geometrische Mittel des Tangentengefälles in Maschinenrichtung und das Tangentengefälle quer zur Maschinenrichtung. Mathematisch ist dies die Quadratwurzel des Produktes des Tangentengefälles in Maschinenlaufrichtung und des Tangentengefälles quer zur Maschinenlaufrichtung in g/cm. Für Laborblätter wird nur das Tangentengefälle in Maschinenlaufrichtung gemessen und der Wert TS wird genommen als das Tangentengefälle in Maschinenlaufrichtung. Der Wert von TS wird als ein Mittel von zumindest 5 Messungen ermittelt. TS kann normalisiert werden zu der gesamten Reißfestigkeit, um einen normalisierten Steifigkeitsindex TS zu TT bereitzustellen.
Oberflächen Reibungshysterese
Der Koeffizient der Reibung kann gemessen werden mit bekannten Einrichtungen, welche einen Prüfkopf über die Oberfläche einer Papierprobe mit einer konstanten Rate ziehen. Dieser Prüfkopf wird modifiziert, um eine kreisförmige, einen 2- cm Durchmesser aufweisende, 40 bis 60 Mikronen Glasfrittet zu sein, die flach aufliegt, eine 12,5 g Normalen-Kraft auf die Probe aufbringt, und einen Vorschub über das Tissue bei einer Rate von 1 mm pro Sekunde aufweist. Die Tissueprobe wird konditioniert über 4 Stunden in einem TAPPT-konditionierten Raum (73°Fahrenheit und 50% relative Feuchtigkeit) und der Test wird durchgeführt unter den gleichen Bedingungen. Der Prüfkopf wird um 5cm in eine erste Richtung vorgerückt und liefert Daten für einen „Vorwärts"-Scan, und wird dann umgekehrt, um zurück zufahren zu dem Anfangspunkt mit derselben Geschwindigkeit, wobei dieser Daten bereitstellt für den „Rückwärts"-Scan. Der Reibungskoeffizient kann berechnet werden durch Teilen der Reibungskraft durch die Normalkraft, die während des Scannens gemessen werden (unter Vernachlässigen des anfänglichen, statischen Widerstands). Die Reibungskraft ist die seitliche Kraft an dem Prüfkopf während des Scannens, ein Output des Instruments. Nach einem ersten Test umfassend einen Vorwärts- und einen Rückwärtsscan, wird die Probe um 180° gedreht und wieder positioniert für einen zweiten Test mit einem weiteren Vorwärts- und Rückwärts-Scanpaar entlang eines neuen Wegs, so dass der Vorwärtsscan des zweiten Tests in die gleiche Richtung verläuft wie der Rückwärtsscan in dem ersten Test. Der Reibungskoeffizient für den Vorwärtsscan des zweiten Tests und der Rückwärtsscan in dem ersten Test werden gemittelt, um den Reibungskoeffizienten in eine erste Richtung zu ergeben, und der Reibungskoeffizient für den Rückwärtsscan des zweiten Tests und des Vorwärtsscans in dem ersten Test werden gemittelt, um den Reibungskoeffizienten in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung zu ergeben. Dieser Vorgang wird für 50 Proben wiederholt, um gemittelte Reibungskoeffizienten für die zwei Richtungen zu erhalten. Wenn der mittlere Reibungskoeffizient in eine Richtung zumindest 10% größer ist als der mittlere Reibungskoeffizient in die gegenüberliegende Richtung, wird von dem Tissue angenommen, dass dieses eine Oberflächenreibungshysterese aufweist. Das Verhältnis der absoluten Differenz des mittlere Reibungskoeffizienten für die zwei Richtungen, geteilt durch den kleineren der zwei mittleren Reibungskoeffizienten, ausgedrückt als Prozentsatz, ist der Oberflächenreibungshysteresefaktor, wie er hier verwendet wird. Für einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kann der Oberflächenreibungshysteresefaktor 20% oder größer, bevorzugt etwa 30% oder größer, weiter bevorzugt etwa 50% oder größer und am meisten bevorzugt etwa 100% oder größer sein, mit einem beispielhaften Bereich von 25% bis 150%.
In einigen Fällen ist die mittlere Abweichung von dem Reibungskoeffizienten verwendbarer zum Unterscheiden der Rauigkeit bestimmter Proben als der Reibungskoeffizient per se. Deshalb kann die Reibungshysterese auch quantifiziert werden durch Vergleich der mittlere absoluten Abweichung des Reibungskoeffizientens, was manchmal als Haft- und Gleitkoeffizient der Reibung bezeichnet wird (hiernach SSCOF (Stick and Slip Coefficient of Friction), eine entsprechende Erörterung wird in US Patent Nr. 4,959,125 , erteilt am 25. September 1990 an Spendel gegeben). Der SSCOF Wert in eine Richtung (gemittelt für zwei Scans in die gleiche Richtung auf parallelen Wegen, wie zuvor beschrieben) wird verglichen mit dem SSCOF Wert in die entgegengesetzte Richtung (auch gemittelt für zwei Scans) und ein Prozentsatzunterschied wird ausgedrückt relativ zu dem kleineren der zwei DEVCOF Werten und dieser Prozentsatzwert wird gemittelt für ähnliche Verläufe an 50 Proben, um den Haft- und Gleithysteresefaktor zu erhalten. Der Haft- und Gleithysteresefaktor für einen Produkttyp, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, kann etwa 20% oder mehr betragen, vorzugsweise etwa 30% oder mehr, weiter bevorzugt etwa 50% oder mehr und am meisten bevorzugt etwa 100% oder mehr, mit einem beispielhaften Bereich von 25% bis 250%.
Beispielhafte Reibungsmessungseinrichtungen, die für den Reibungstest gemäß der vorliegenden Erfindung angepasst werden können, schließen den KES-FB4 Reibungs-Rauigkeitstester von Kawabata Softness System, der kommerziell erhältlich ist von Kato Tech Co., Ltd., 26 Karato-Cho, Nishikujo Minami-Ku, Kyoto 601 Japan (siehe „Method for the Measurement of the Mechanical Properties of Tissue Paper", Ampulski et al, 1991 International Paper Physics Conference, veröffentlicht bei TAPPT press) und das Kett 14DR Multi-Mehrzwecktestsystem (Kett, Inc., Villa Park, CA) ein. Beim Durchführen des Tests muss dafür Sorge getragen werden, dass sichergestellt wird, dass die Fritte eine gleichmäßige Belastung aufbringt. Wenn das Instrument nicht vorwärts und rückwärts scannen kann oder nicht modifiziert werden kann, um dieses effektiv auszuführen, kann die Probe nicht um 180° gedreht werden und geeignet übersetzt werden für die Messung an dem gleichen Weg, wie der anfängliche Scan, um einen Rückwärtsscan wirksam zu forcieren. Die Fritte muss sauber gehalten werden. Wenn diese verwendet wird mit einem Tissue, das zum Beispiel einen Weichmacher umfasst, sollte eine neue Fritte nach jedem Scannpaar verwendet werden, nachdem zwei Wege komplettiert sind.
Das Tissue, das eine Hysterese hinsichtlich der Oberflächenreibung zeigt, kann gekreppt oder ungekreppt sein und kann ein einlagiges oder ein mehrlagiges Produkt sein. Wenn das Tissue geprägt wurde, sollte eine Messung in einem nicht geprägten Bereich berichtet werden, wenn möglich.
Beispiel 1
Laserworks, eine Abteilung der Stencil Aire, Inc. (Green Lake, Wisconsin), wurde beauftragt, 1 mm dicke Lagen flexiblen Kunststoffs (PETG) mit einer Geometrie gemäß den Spezifikationen von US Patent Nr. 4,528,239 , erteilt am 9. Juli 1985 an Trokhan, basierend auf 10 davon, reproduziert als 9 gemäß der vorliegenden Anmeldung, mittels Laser zu bohren. Die schriftliche Beschreibung von dem Trokhan Patent liest sich in dem entsprechenden Teil wie folgt:
Öffnungen sind in der Form von nicht regulären sechsseitigen Figuren vorhanden. Das Bezugszeichen „a" repräsentiert den Winkel zwischen den zwei Seiten einer Öffnung, wie dargestellt, „f" die Punkt-zu-Punkt-Höhe einer Öffnung, „c" den CD-Abstand zwischen benachbarten Öffnungen, „d" den Durchmesser des größten Kreises, der eingetragen werden kann in einer Öffnung, „e" die Breite zwischen Flächen einer Öffnung, „g" den Abstand zwischen zwei benachbarten Öffnungen in einer Richtung zwischen MD und CD und „b" die kürzeste Distanz (entweder MD oder CD) zwischen den Mittellinien von zwei MD oder CD benachbarter Öffnungen. In dieser Version ist „a" 135°, „c" ist 0,56 mm (0,022 Inch), „e" ist 1,27 mm (0,050 Inch), „f" ist 1,62 mm (0,064 Inch), „g" beträgt 0,20 mm (0,008 Inch) und das Verhältnis von „d" zu „b" ist 0,63. Ein Deflexionselement, das gemäß dieser Geometrie aufgebaut ist, weist eine Öffnungsfläche von etwa 69% auf.
Diese Beschreibung wurde an Laserworks übermittelt und wurde verwendet, um eine computergesteuerte Lasergravureinrichtung zu programmieren, welche Löcher bohrte in vier 30,5 cm² – Abschnitte der PETG Kunststoffes, um das Gewebe zu simulieren, das von Trokhan erzeugt wurde. Eine ungebohrte Randzone verblieb um die Kanten jedes Kunststoffquadrats mit einer Breite von 1,3 cm. Die Ränder des Kunststoffquadrates wurden von 1,3 cm bis 2 mm getrimmt und dann abgekantet um einen 45° Winkel. Ein grober Polyesterfaden wurde verwendet, um ein lasergebohrte Lage an einem Asten 920 Durchtrocknungsgewebe (AstonJohnson Corp., Appleton, Wisconsin) anzunähen, wobei der Faden durch lasergebohrte Löcher nahe der Randzone des Kunststoffquadrats und in die Gewebe des Aston 920 Gewebes verläuft. Die lasergebohrte Lage wurde auf die „Schussseite" (die Rückseite mit überwiegend in quer zur Maschinenrichtung laufenden Schüssen) des TAD Gewebes angenäht. Das TAD Gewebe wurde in einer Pilotpapiermaschine mit einem Durchtrockner platziert, wobei das Gewebe invertiert wurde, so dass die Schussseite die papierkontaktierende Seite ist (die Vorderseite, mit überwiegend Ketten ist normalerweise die papierkontaktierende Seite des Gewebes für kommerzielle Vorgänge).
Die Pilotpapiermaschine wurde betätigt in einer Konfiguration für die Produktion von ungekrepptem Durchlufttrocknungstissue. Die Maschine wies eine Breite von 22 Inch (55,9 cm) auf und umfasste einen Stromverteiler, welcher einen flüssigen Bereich bei einer Konsistenz von etwa 0,2% auf ein Formdraht ablagerte, der mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 Fuß pro Minute (etwa 15,2 m pro Minute) bei einer Flussrate sich bewegte, die ausreichend war, um Tissue zu erzeugen mit einem Basisgewicht von 40 g pro m², erzeugt aus 100% gebleichtem Kraft-Nordweichhplzes (LL-19 von Kimberly-Clark Corp.) mit 16 Pounds (7,26kg) pro Tonne von Parez NC 631 hinzugefügt, ein Stärkeadditiv, das hergestellt wird von Hercules, Inc. (Wilmington, DE). Der Formabschnitt wies einen Unterdruckkasten auf und eine Folie zum Entwässern der Bahn bis auf eine Konsistenz von etwa 12%, gefolgt von einem Transferabschnitt, in welchem die noch nicht fertiggestellte Bahn transferiert wird von dem Blattbildungssieb auf ein zweites feines Prägegewebe, wobei ein Unterdruckschuh den Transfer unterstützt. Die Bahn wurde transferiert von dem Trägergewebe auf das gesandete Aston 920 TAD Gewebe, unterstützt durch einen gekrümmten Unterdruckschuh, um den Transfer zu unterstützen, wobei das TAD Gewebe sich mit einer Geschwindigkeit von 10% weniger als die Geschwindigkeit des Trägergewebes bewegt, um ein Verkürzen der Bahn („Rush Transfer" – Eiltransfer) zu verleihen. Nach dem Eil-Transfer-Vorgang verläuft die Bahn durch einen Valmet-Durchtrocknen-Vorgang bei einer Haubentemperatur von etwa 300° Fahrenheit, um weiter die Bahn auf eine Konsistenz von etwa 95% zu trocknen. Die Bahn wird entfernt von dem TAD Gewebe nach dem Durchtrocknen und um eine Haspel gewickelt ohne Kreppen, um eine ungekreppte Bahn zu erzeugen.
Mit nur einem Abschnitt des lasergebohrten Kunststoffs genäht auf das TAD Gewebe, wurde nur eine kurzer Abschnitt des Tissues geformt durch den lasergebohrten Kunststoff für jede komplette Umdrehung des TAD Gewebes. Während das lasergebohrte Gewebe ein Formen der Tissuebahn erlaubte, war die Bauschigkeit des geformten Abschnittes im Allgemeinen geringer als die Bauschigkeit des Tissues, durchgetrocknet gegen das gesandete Aston 920 Gewebe. Ohne an die Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die geringere Bauschigkeit, verliehen durch das Trokhangewebe, zumindest teilweise so war, da der Flusswiderstand der zwei Schichten Gewebe, das Aston 920 Gewebe und das hinzugefügte lasergebohrte Gewebe, den Effekt des Luftdruckunterschieds während des Eil-Transfers und Durchtrocknen behinderte, so dass das Formen nicht so vollständig war, wie es hätte sein können, dort wo das Basisgewebe (das Aston 920) nicht vorhanden war. Nichtsdestotrotz demonstrierte der Versuch, dass ein lasergebohrtes Gewebe, das ein Deflexionselement simuliert, verwendet werden kann als ein Formsubstrat in einem ungekreppten Durchtrocknungsvorgang. Im Prinzip sollten wenig Schwierigkeiten entstehen beim weiteren Modifizieren des ungekreppten Durchtrocknungssystems, so dass dieses als ein gekrepptes Durchtrocknungssystem dient, in welchem das lasergebohrte Substrat auch als eine Aufdruckoberfläche zum Drücken des Tissue gegen einen Yankeetrockner vor dem Kreppen oder gegen eine andere Trocknungsoberfläche, wie eine erwärmte Walze oder Trommel, dient.
Beispiel 2
23-gsm Laborblätter von LL-19 gebleichter Kraft-Nordweichholz-Pulpe wurden erzeugt mit einer Konsistenz von etwa 30%. Die Laborblätter wurden über dem lasergebohrten Kunststoff von Beispiel 1 angeordnet und einem Unterdruck von etwa 10 Inch Hg für 5 Sekunden bis 30 Sekunden ausgesetzt, um ein Formen zu bewirken. Die Lagen wurden entfernt, getrocknet und für vier Stunden unter TAPPI Standardkonditionen konditioniert. Die Bauschigkeit wurde gemessen bei einer Belastung von 220 g pro Inch² unter einem Tiegel mit einem Durchmesser von 4 1/16 Inch (10,32 cm). Bauschigkeitswerte rangierten von etwa 5 bis etwa 7g pro cm³. Die Textur des Gewebes war an den geformten Laborblättern sichtbar, was demonstriert, dass das lasergebohrte Substrat verwendet werden kann für ein Bahnformen.
Es ist offensichtlich, dass die vorstehenden Beispiele, die zum Zwecke der Illustration dargestellt sind, nicht als den Geltungsbereich dieser Erfindung begrenzend angesehen werden. Obwohl nur einige wenige beispielhafte Ausführungsbeispiele dieser Erfindung im Detail zuvor beschrieben wurden, erkennt der Fachmann leicht, dass viele Modifikationen möglich sind in den exemplarischen Ausführungsbeispielen, ohne materiell die neue Lehre und die Vorteile dieser Erfindung zu verlassen. Entsprechend sind alle solche Modifikationen gedacht, in dem Geltungsbereich dieser Erfindung eingeschlossen zu sein, welcher durch die folgenden Ansprüche definiert ist. Weiter ist erkennbar, dass viele Ausführungsbeispiele erdacht werden können, die nicht alle die Vorteile einiger Ausführungsbeispiele erreichen, wobei das Fehlen eines bestimmten Vorteils nicht ausgelegt werden soll, als das es notwendigerweise bedeutet, dass solch ein Ausführungsbeispiel außerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung liegt.

Claims

Papierbahn (32), umfassend: eine Vielzahl an Kuppeln (74), jeweils umfassend ein lokales Maximum (72) und eine Basis, wobei die Bahn einen Bereich mit relativ hoher Dichte (80) umfasst und die Kuppeln asymmetrische Kuppeln sind, die über den Bereich mit relativ hoher Dichte verteilt sind, wobei jede Kuppel der Vielzahl an asymmetrischen Kuppeln einen Bereich mit relativ geringer Dichte (76) um dessen lokales Maximum (72) und einen Übergangsbereich (78) um die Basis der Kuppel, welcher den Bereich mit relativ geringer Dichte (76) der Kuppel von dem Bereich mit relativ hoher Dichte (80) der Bahn trennt, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich um die Basis jeder Kuppel einen ersten dickeren Übergangsbereich mit einer ersten lokalen Dicke T1 an einer Seite der Kuppel und einen zweiten dünneren Übergangsbereich mit einer zweiten lokalen Dicke T2 an der anderen Seite der Kuppel umfasst, wobei das Verhältnis T1/T2 zumindest 1,2 beträgt, und dass der Bereich mit relativ hoher Dichte (80) eine Dicke K aufweist, wobei das Dickenverhältnis T2/K geringer ist als 0,90.
Papierbahn nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis T1/T2 zumindest 1,3 und bevorzugt zumindest 1,5 beträgt.
Papierbahn nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bereich mit relativ geringer Dichte eine Dicke P aufweist, wobei das Dickenverhältnis P/K größer ist als 1,0.
Papierbahn nach Anspruch 3, wobei das Dickenverhältnis T2/K weniger als etwa 0,80 beträgt.
Papierbahn nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Dickenverhältnis P/K zumindest etwa 1,5 beträgt.
Bahn nach Anspruch 1, wobei der Bereich mit relativ hoher Dichte (80) einen kontinuierlichen Netzbereich bereitstellt und die Vielzahl an diskreten Kuppeln mit relativ geringer Dichte über den kontinuierlichen Netzbereich verteilt und eine von der anderen durch den kontinuierlichen Netzbereich isoliert sind.
Bahn nach Anspruch 6, wobei der kontinuierliche Netzbereich die Dicke K aufweist und die Kuppeln mit relativ geringer Dichte eine Dicke P aufweisen, wobei das Dickenverhältnis P/K zumindest etwa 2,0 beträgt und wobei die Bahn eine Gesamtreißfestigkeit von zumindest 2165 Metern und einen normalisierten Steifheitsindex von weniger als etwa 10 aufweist.
Papierbahn nach Anspruch 1, wobei der Bereich mit relativ hoher Dichte (80) eine ungleichförmige Dicke zwischen benachbarten Kuppeln aufweist.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jeder der Kuppeln eine vertikale Mittelpunktlinie umfasst und das lokale Maximum in der Höhe der Kuppel horizontal versetzt ist von der Mittelpunktlinie um zumindest 6%, bevorzugt um zumindest 10%, bevorzugt um zumindest 15% und am meisten bevorzugt von zumindest 20% der Breite W der Kuppel, wobei die Breite der Kuppel als die maximale horizontale Distanz zwischen äußeren Oberflächen der Kuppel an der Basis der Kuppel gemessen ist.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bahn zumindest zwei Teilmengen an Kuppeln aufweist, wobei jede Kuppel der ersten Teilmenge an Kuppeln einen Bereich mit einem relativ geringen Basisgewicht aufweist, verbunden mit deren lokalem Maximum, und jede Kuppel der zweiten Teilmenge an Kuppeln jeweils einen Bereich mit einem relativ hohen Basisgewicht aufweist, verbunden mit dem lokalen Maximum in dessen Höhe, wobei zumindest eine der Teilmengen an Kuppeln asymmetrische Kuppeln umfasst.
Papierbahn nach Anspruch 1, wobei der Bereich mit relativ hoher Dichte eine erste lokale Dicke K₁, wenn diese an einer Seite der Basis einer Kuppel gemessen ist, und eine unterschiedliche zweite lokale Dicke K₂, wenn diese an der anderen Seite der Basis der Kuppel, wie hier beschrieben, gemessen ist, aufweist, wobei der Bereich mit relativ geringer Dichte eine lokale Dicke P aufweist und der Übergangsbereich eine lokale Dicke T aufweist, wobei das Dickenverhältnis P/K₁ größer ist, als 1,3, das Dickenverhältnis K₁/K₂ geringer ist, als 0,90 und das Dickenverhältnis PR größer ist, als etwa 1,1.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Bereich mit relativ hoher Dichte (80) ein aufgedruckter Bereich der Bahn ist und der Bereich mit relativ geringer Dichte (76) ein nicht aufgedruckter Bereich der Bahn ist.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Bereich mit hoher Dichte und der Bereich mit geringer Dichte ein nicht zufälliges, sich wiederholendes Muster in der Dichteverteilung der Bahn formen.
Papierbahn nach Anspruch 13, wobei das Muster ein bilateral versetztes Feld ist.
Papierbahn nach Anspruch 1, weiter umfassend ein sich wiederholendes Muster in der Basisgewichtsverteilung der Bahn, umfassend einen Bereich mit einem relativ geringen Basisgewicht und einen Bereich mit einem relativ hohen Basisgewicht.
Papierbahn nach Anspruch 15, wobei der Bereich der Bahn mit hoher Dichte selektiv verbunden ist mit dem Bereich mit relativ hohem Basisgewicht.
Papierbahn nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei das lokale Maximum (72) in der Höhe jeder Kuppel selektiv verbunden ist mit dem Bereich der Bahn mit relativ hohem Basisgewicht.
Papierbahn nach Anspruch 15, wobei das Maximum in der Höhe (72) jeder Kuppel selektiv verbunden ist mit dem Bereich der Bahn mit relativ geringem Basisgewicht.
Papierbahn nach Anspruch 13, weiter umfassend ein nicht zufälliges, sich wiederholendes Muster in der Basisgewichtsverteilung der Bahn, das nicht mit einem nicht zufälligen, sich wiederholenden Muster in der Dichteverteilung der Bahn eingetragen ist.
Papierbahn nach Anspruch 13, weiter umfassend ein nicht zufälliges, sich wiederholendes Muster in der Basisgewichtsverteilung der Bahn, das mit dem nicht zufälligen, sich wiederholenden Muster in der Dichteverteilung der Bahn eingetragen ist.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Hysteresefaktor der Oberflächenreibung etwa 10% oder größer ist und bevorzugt etwa 20% oder größer ist.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Hysteresefaktor der Oberflächenreibung etwa 50% oder größer ist.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Hysteresefaktor der Oberflächenreibung etwa 100% oder größer ist.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Hysteresefaktor der Oberflächenreibung etwa 150% oder größer ist.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Hysteresefaktor für Haften und Gleiten (Stick and Slip Hysteresis Factor) etwa 20% oder größer oder bevorzugt etwa 30% oder größer ist.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Hysteresefaktor für Haften und Gleiten etwa 50% oder größer ist.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Hysteresefaktor für Haften und Gleiten etwa 100% oder größer ist.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Hysteresefaktor für Haften und Gleiten etwa 150% oder größer ist.
Mehrlagige Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche.
Mehrlagige Papierbahn nach Anspruch 29, umfassend eine äußere Lage und eine andere Lage oder mehrere andere Lagen, wobei die äußere Lage eine relativ höhere Konzentration aufweist als eine andere Lage oder mehrere andere Lagen hinsichtlich zumindest einem Debonder, einer Silikonverbindung, einem Weichmacher, einer Lotion, einer quarternären Ammoniumverbindung, einem halbfesten Schmiermittel oder einem Wachs.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend eine erste Lage und eine zweite Lage, die jeweils Fasern umfassen, wobei die Fasern der ersten Lage eine kürzere Faserlänge aufweisen als die Fasern der zweiten Lage.
Papierbahn nach Anspruch 31, wobei die erste Lage die Lage ist, welche ein Deflexionselement während der Herstellung der Bahn berührt hat.
Papierbahn nach Anspruch 31, wobei die erste Lage die Lage ist, welche nicht ein Deflexionselement während der Herstellung der Bahn berührt hat.
Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 33, umfassend eine erste Lage und eine zweite Lage, die jeweils Fasern umfassen, wobei die Fasern der ersten Lage sich von den Fasern der zweiten Lage zumindest hinsichtlich eines vorhandenen chemischen Additivs, der Verteilung der Faserarten, Feinanteilen, Farbe, Bleichverfahren oder Grad der Verfeinerung unterscheiden.
Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 33, weiter umfassend zumindest etwa 0,02 Gewichts-% eines Additivs, ausgewählt aus einem Enthärtungsmittel, einem Debonder, einem Weichmacher, einer Lotion, einer Silikonverbindung und einem Fluorpolymer, wobei das Additiv in einer höheren Konzentration in dem Bereich mit relativ geringer Dichte vorhanden ist, relativ zu dem Bereich mit hoher Dichte.
Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 33, weiter umfassend zumindest etwa 0,05 Gewichts-% eines Additivs, ausgewählt aus einem Nassfestmittel, einem Trockenverfestigungsmittel, einer Stärke, einer Schlichten-Verbindung, einem querverbundenen Polymer, einem Haftmittel und einem Thermoplast, wobei das Additiv in einer höheren Konzentration in dem Bereich mit relativ geringer Dichte vorhanden ist, relativ zu dem Bereich mit hoher Dichte.
Papierbahn nach Anspruch 2, wobei die lokale Debond-Lücken-Dicke (Debonded-Void-Thickness) entlang des ersten Übergangsbereichs sich um zumindest etwa 30% im Mittel von der lokalen Debond-Lücken-Dicke entlang des zweiten Übergangsbereichs unterscheidet.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend diskrete Mengen einer Flüssigkeit, einer Emulsion, oder eines Breies, enthalten in einer Lipidphase mit einem Schmelzpunkt von etwa 30°C oder höher.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Bereich mit geringer Dichte Kuppeln in einem bilateral versetzten Feld umfasst.
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend Muldenmarkierungen (synclines marks).
Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 40, weitere umfassend Antimuldenmarkierungen (anti-syncline marks).
Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bahn einer Scherung ausgesetzt wurde, um die asymmetrischen Kuppeln bereitzustellen.
Kalanderte Bahn gemäß einem der vorherigen Ansprüche.
Geprägte Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche.
Nichtgeprägte Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 43.
Ungekreppte Papierbahn nach einem der vorherigen Ansprüche.
Gekreppte Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 45.
Kalanderte, gekreppte, perforierte Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 43, bereitgestellt in Rollenform.
Vorbefeuchtetes Wischtusch umfassend die Bahn nach einem der vorherigen Ansprüche.
Bahn nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verhältnis der Flächen jeder Kuppel an entsprechenden Seiten einer Mittelpunktlinie MP, die vertikal durch das Zentrum der Basis der Kuppel verläuft, 1,2 oder mehr oder bevorzugt 1,3 bis 2,5 beträgt.
Verfahren zum Formen einer Papierbahn (32), umfassend: a) Bereitstellen eines Deflexionselements (36) mit einer ersten bahnkontaktierenden Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, gegenüber der ersten Oberfläche, wobei die bahnkontaktierende Oberfläche ein sich wiederholendes Muster an erhöhten bahnkontaktierenden Elementen (60) und Deflexionskanäle (62) umfasst, b) Bereitstellen einer feuchten Papiererzeugungsbahn (32), wobei die Bahn eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter umfasst: c) Bereitstellen eines deformierbaren Trägergewebes (34), geeignet zum Aufnehmen und Beinhalten von Wasser, das aus einer feuchten Bahn gepresst ist, wobei das deformierbare Trägergewebe eine bahnkontaktierende Oberfläche und eine Rückoberfläche aufweist, und wobei die Bahn sich auf der bahnkontaktierenden Oberfläche des Deflexionselements (36) oder der bahnkontaktierenden Oberfläche des deformierbaren Trägergewebes (34) befindet, d) Bereitstellen eines deformierbaren Materials (56), wie einem deformierbaren Verstärkungsgewebe, welches die zweite Oberfläche des Deflexionselements (36) kontaktiert, e) Bereitstellen eines Kompressions-Walzenspalts (35) zwischen ersten und zweiten gegenüberliegenden Kompressionsoberflächen (54, 52), f) Pressen der Bahn in den Kompressions-Walzenspalt (35), während die Bahn sowohl mit dem Deflexionselement (36) als auch mit dem deformierbaren Trägergewebe (34) in Kontakt steht und während das Deflexionselement (36) in Kontakt mit dem deformierbaren Material (56) steht, und g) Scheren der Bahn in die Maschinenlaufrichtung, während diese sich in dem Kompressions-Walzenspalt (35) befindet, wobei ein Teil der Papiererzeugungsfasern in der noch nicht fertiggestellten Bahn in die Deflexionskanäle (62) des Deflexionselements (36) abgelenkt werden, um eine geformte Bahn zu formen, die zumindest eine aufgedruckte asymmetrische Kuppel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 51, wobei das Scheren der Bahn umfasst: Transferieren der Bahn von dem Deflexionselement (36) oder dem deformierbaren Trägergewebe (34), die mit einer ersten Geschwindigkeit verfahren, zu dem anderen Deflexionselement (36) oder deformierbaren Trägergewebe (34), wobei diese mit einer zweiten Geschwindigkeit verfahren, die geringer ist als die erste Geschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 51, wobei die zweite Geschwindigkeit zumindest 1% geringer ist als die erste Geschwindigkeit, bevorzugt zumindest 3% geringer ist als die erste Geschwindigkeit und am meisten bevorzugt zumindest 5% geringer ist als die erste Geschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 51, wobei die zweite Geschwindigkeit zumindest 0,2 Meter pro Sekunde geringer ist als die erste Geschwindigkeit, bevorzugt zumindest 0,5 Meter pro Sekunde geringer ist als die erste Geschwindigkeit und am meisten bevorzugt zumindest 1 Meter pro Sekunde geringer ist als die erste Geschwindigkeit.
Verfahren zum Formen einer Papierbahn nach einem der Ansprüche 51 bis 54, umfassend die Schritte: Bereitstellen einer wässrigen Dispersion an Papiererzeugungsfasern, Bereitstellen eines punktierten Formelements, Formen einer noch nicht fertiggestellten Bahn aus den Papiererzeugungsfasern an dem punktierten Formelement, wobei die noch nicht fertiggestellte Bahn eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, Transferieren der noch nicht fertiggestellten Bahn von dem punktierten Formelement zu dem deformierbaren Trägergewebe, wobei das deformierbare Trägergewebe mit einer ersten Geschwindigkeit verfährt, wobei die erste Kompressionsoberfläche das deformierbare Verstärkungsgewebe in dem Kompressions-Walzenspalt kontaktiert, welches wiederum das Deflexionselement kontaktiert, welches wiederum die noch nicht fertiggestellte Bahn kontaktiert, welche wiederum das deformierbare Trägergewebe kontaktiert, welches wiederum die zweite Kompressionsoberfläche kontaktiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 54, weiter umfassend: Bereitstellen einer wässrigen Dispersion an Papiererzeugungsfasern, Bereitstellen eines punktierten Formelements, wobei das deformierbare Trägergewebe ein erster Entwässerungsfilz ist, geeignet zum Aufnehmen und Beinhalten von Wasser, das aus einer Bahn gepresst ist, wobei der erste Entwässerungsfilz mit einer ersten Geschwindigkeit verfährt und das Deflexionselement ein punktiertes Deflexionselement ist mit einer bahnkontaktierenden Seite, die eine Netzbahnaufdruckoberfläche aufweist, die eine Vielzahl an diskreten, isolierten Deflexionskanälen definiert, wobei das deformierbare Material ein zweiter Entwässerungsfilz ist, geeignet zum Aufnehmen und Beinhalten von Wasser, das aus einer Bahn gepresst ist, wobei der zweite Entwässerungsfilz mit einer zweiten Geschwindigkeit verfährt, Formen einer noch nicht fertiggestellten Bahn aus den Papiererzeugungsfasern an dem punktierten Formelement, wobei die noch nicht fertiggestellte Bahn eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, Transferieren der noch nicht fertiggestellten Bahn von dem punktierten Formelement zu dem ersten Entwässerungsfilz, um die erste Seite der noch nicht fertiggestellten Bahn benachbart zu dem ersten Entwässerungsfilz zu positionieren, Positionieren des Deflexionselements, um zwischen der noch nicht fertiggestellten Bahn und dem zweiten Entwässerungsfilz in dem Kompressions-Walzenspalt zu sein, wenn die noch nicht fertiggestellte Bahn in Kontakt mit dem ersten Entwässerungsfilz verbleibt, so dass die zweite Seite der Bahn die Bahnaufdruckoberfläche des Deflexionselements kontaktiert und die erste Seite der Bahn den ersten Entwässerungsfilz kontaktiert, und Pressen und Scheren der Zwischenbahn in den Kompressions-Walzenspalt um die Papiererzeugungsfasern weiter in die Deflexionskanäle abzulenken, um eine geformte Bahn zu formen.
Verfahren nach Anspruch 56, wobei die Geschwindigkeit des ersten Entwässerungsfilzes wesentlich größer ist als die Geschwindigkeit des zweiten Entwässerungsfilzes.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 54, weiter umfassend: Bereitstellen einer wässrigen Lösung an Papiererzeugungsfasern, Bereitstellen eines punktierten Formelements, Formen einer noch nicht fertiggestellten Bahn aus Papiererzeugungsfasern an dem punktierten Formelement, wobei die noch nicht fertiggestellte Bahn eine erste Seite, die in Kontakt mit dem Formelement steht, und eine gegenüberliegende zweite Seite aufweist, Transferieren der noch nicht fertiggestellten Bahn von dem punktierten Formelement zu dem deformierbaren Trägergewebe, das mit einer ersten Geschwindigkeit verfährt, so dass die zweite Seite der noch nicht fertiggestellten Bahn in Kontakt mit dem Trägergewebe steht, Durchführen der noch nicht fertiggestellten Bahn, die auf dem deformierbaren Trägergewebe verfährt, durch den Kompressions-Walzenspalt, wobei die Bahn in Kontakt mit dem Deflexionselement steht, wobei die Elemente in dem Kompressions-Walzenspalt in der Reihenfolge umfasen: die zweite Kompressionsoberfläche, das deformierbare Verstärkungsgewebe, das Deflexionselement, die noch nicht fertiggestellte Bahn, das deformierbare Trägergewebe und die erste Kompressionsoberfläche, und wobei die noch nicht fertiggestellte Bahn transferiert wird zu dem Deflexionselement, welches mit einer zweiten Geschwindigkeit verfährt, die geringer ist als die erste Geschwindigkeit des deformierbaren Trägergewebes, und Erstfernen der Bahn aus dem Kompressions-Walzenspalt, wobei die Bahn in Kontakt mit dem Deflexionselement verbleibt, aber nicht mit dem deformierbaren Trägergewebe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 58, weiter umfassend: Trocknen der Bahn.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei das Trocknen der Bahn umfasst: Durchströmen von erwärmter Luft durch die Bahn, wenn diese in Kontakt mit dem Deflexionselement (36) steht.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei das Trocknen der Bahn umfasst: Pressen des Deflexionselements (36) und der Bahn gegen die Oberfläche einer Trockentrommel (46), wobei die Bahn transferiert wird von dem Deflexionselement (36) zu der Trockentrommel (46).
Verfahren nach Anspruch 59, wobei das Trocknen der Bahn umfasst: Pressen des Deflexionselements (36) und der Bahn gegen die Oberfläche einer Trockentrommel (42), wobei die Bahn nicht transferiert wird von dem Deflexionselement (36) zu der Trockentrommel (42).
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 59, weitere umfassend: Durchtrocknen der Bahn.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei das Trocknen der Bahn zumindest ein Durchführen der Bahn durch einen Condebelt-Trockner oder ein Durchführen der Bahn durch einen Impulstrockner umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 64, wobei das Deflexionselement (36) ein elastomeres Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 65, wobei das Deflexionselement (36) frei von einem polymeren Material ist, das durch eine aktinische Reaktion lichtgehärtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 66, weiter umfassend: Ablenken eines Teils der Papiererzeugungsfasern an dem Deflexionselement (36), um eine nicht monoplanare Zwischenbahn der Papiererzeugungsfasern zu formen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 67, wobei das Deflexionselement (36) punktiert ist und eine bahnkontaktierende Seite aufweist, die eine Netzbahnaufdruckoberfläche umfasst, welche eine Vielzahl an diskreten, isolierten Deflexionskanälen (62) definiert, wobei die Kanäle gekennzeichnet sind durch ein asymmetrisches Profil, wenn diese in einer Querschnittsansicht in Maschinenlaufrichtung, die durch die längste Spanne der Kanäle in Maschinenlaufrichtung verläuft, betrachtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 68, wobei die Permeabilität des deformierbaren Trägergewebes (34) geringer ist als die Permeabilität des deformierbaren Materials (56).
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 68, wobei die Permeabilität des deformierbaren Trägergewebes (34) im Wesentlichen gleich ist wie oder größer ist als die Permeabilität des deformierbaren Materials (56).
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 70, wobei die bahnkontaktierenden Elemente des Deflexionselements (36) eine erste Teilmenge an Elementen, die ein erstes nachgiebiges Material (100) umfassen, und eine zweite Teilmenge an Elementen, die ein zweites nachgiebiges Material (102) umfassen, umfassen, wobei die erste Teilmenge sich im Wesentlichen von der zweiten Teilmenge in zumindest einem Elastizitätsmodul, einem Speichermodul, einer Poisson-Zahl oder einer Shore-Härte unterscheidet, so dass die Scherung auf die Bahn während des Pressens der Bahn in dem Kompressions-Walzenspalt (35) weitergegeben wird aufgrund von Unterschieden in der Reaktion der ersten Teilmenge und der zweiten Teilmenge der bahnkontaktierenden Elemente des Deflexionselements (36) auf Kompression.
Verfahren nach Anspruch 71, wobei die erste Teilmenge der bahnkontaktierenden Elemente eine unterschiedliche Höhe gegenüber der zweiten Teilmenge der bahnkontaktierenden Elemente aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 72, wobei zumindest eine der ersten und zweiten gegenüberliegenden Kompressions-Oberflächen (52, 54) ein deformierbares Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 73, wobei zumindest eine der ersten und zweiten gegenüberliegenden Kompressions-Oberflächen (52, 54) ein deformierbares Element umfasst, das ausgewählt ist aus Gummi, einem Verbundstoff umfassend Gummi, einem deformierbaren Polymer, einem Elastomer und einer flexiblen Abdeckung, die verstärkt ist mit einem Brei, einer Flüssigkeit, losem partikulären Material, Gummi, einem Verbundstoff umfassend Gummi oder einem deformierbaren faserartigen Material.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 74, wobei das Deflexionselement (36) weiter Mulden umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 74, wobei das Deflexionselement (36) weiter Antimulden umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 76, wobei das Deflexionselement (36) flüssigkeitsdurchlässig ist und wobei die Deflexionskanäle (62) des Deflexionselements (36) in fluider Kommunikation mit dem deformierbaren Verstärkungsgewebe stehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 76, wobei das Deflexionselement (36) flüssigkeitsundurchlässig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 78, wobei das Deflexionselement (36) mit dem deformierbaren Verstärkungsgewebe verbunden ist, um ein Verbund-Deflexionselement zu formen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 79, wobei Wasser aus der noch nicht fertiggestellten Bahn in dem Kompressions-Walzenspalt (35) ausgepresst wird und durch zumindest das deformierbare Trägergewebe (34) oder das deformierbare Verstärkungsgewebe aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 80, umfassend: Bereitstellen einer wässrigen Dispersion an Papiererzeugungsfasern durch Bereitstellen einer Vielzahl an Faserstoffeinträgen (furnish) in separaten Strömen und Foren einer noch nicht fertiggestellten Bahn, die durch Formen einer mehrlagigen, noch nicht fertiggestellten Bahn aus der Vielzahl an Faserstoffeinträgen umfasst ist.
Verfahren nach Anspruch 81, weiter umfassend: Fraktionieren eines Faserbreies in zwei oder mehrere Fraktionen, wobei die Vielzahl an Faserstoffeinsätzen zwei oder mehrere Fraktionen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 82, weiter umfassend: Foren einer mehrlagigen noch nicht fertiggestellten Bahn aus einem geschichteten Stoffauflauf.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 83, wobei das deformierbare Trägergewebe (34) eine offene Polymerbahn umfasst.
Verfahren nach Anspruch 84, wobei die offene Polymerbahn ein polymeres Netz mit polymeren Elementen an einer Vielzahl an Höhen relativ zu der Basisebene des deformierbaren Trägergewebes (34) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 85, wobei das Deflexionselement (36) eine erste bahnkontaktierende Oberfläche aufweist, umfassend ein sich wiederholendes Muster an erhöhten bahnkontaktierenden Elementen und Deflexionskanälen, und wobei die bahnkontaktierenden Elemente zwei oder mehrere Teilmengen an bahnkontaktierenden Elementen umfassen, wobei jede Teilmenge sich von der/den anderen Teilmenge(n) in zumindest einer chemischen Zusammensetzung, einer Dichte, einem Elastizitätsmodul oder einem Speichermodul unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 86, wobei das Verfahren zum Formen einer Papierbahn umfasst: Bereitstellen eines Deflexionselements (36) mit einer bahnkontaktierenden Oberfläche, umfassend ein sich wiederholendes Muster an erhöhten asymmetrischen bahnkontaktierenden Elementen und Deflexionskanälen des Deflexionselements (36), wobei die bahnkontaktierenden Elemente Profile mit nichtlinearen Seiten aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 87, weiter umfassend: Verkürzen der Bahn.
Verfahren nach Anspruch 88, wobei das Verkürzen der Bahn umfasst: Kreppen der Bahn.
Verfahren nach Anspruch 88, wobei das Verkürzen der Bahn einen schnellen Transfervorgang der Bahn vor dem Trocknen der Bahn umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 60 bis 90, wobei der Kompressions-Walzenspalt (35) durch eine Schuhpresse geformt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 51 bis 91, weiter umfassend: Entwässern der noch nicht fertiggestellten Bahn vor dem Kompressions-Walzenspalt (35) durch zumindest ein Verdrängungsentwässern, ein Luftdruck-Entwässern oder ein Kapillarentwässern.