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Dokumentenidentifikation DE69518784T3 29.03.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000677612
Titel Verfahren zur Herstellung von weichen Tissueprodukten
Anmelder Kimberly-Clark Worldwide, Inc., Neenah, Wis., US
Erfinder Wendt, Greg Arthur, Neenah, US;
Farrington, Jr., Theodore Edwin, Appleton, US;
Chiu, Kai F., Brandon, Mississippi 39042, US;
Heaton, David Alan, Woodstock, US;
Burazin, Mark Alan, Appleton, US
Vertreter Diehl & Partner, 80333 München
DE-Aktenzeichen 69518784
Vertragsstaaten BE, DE, ES, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.04.1995
EP-Aktenzeichen 951055136
EP-Offenlegungsdatum 18.10.1995
EP date of grant 13.09.2000
EPO date of publication of amended patent 28.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.03.2007
IPC-Hauptklasse D21F 11/14(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse D21F 11/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Bei der Herstellung von durchgetrockneten Tissueprodukten, wie z.B. Gesichtstüchern, Toilettenpapier und Papierhandtüchern, ist es immer erforderlich, die Eigenschaften des Endproduktes zu verbessern. Während die Verbesserung der Weichheit immer viel Aufmerksamkeit verdient, ist auch das Ausmaß der Dehnung in der Schicht wichtig, insbesondere im Hinblick auf die wahrgenommene Dauerhaftigkeit und Festigkeit des Produktes. Wenn die Dehnung erhöht wird, kann die Tissueschicht Zugbeanspruchungen leichter absorbieren, ohne zu reißen. Zusätzlich verbessert eine erhöhte Dehnung, insbesondere quer zur Bearbeitungsrichtung, die Elastizität der Schicht, was sich direkt auf die Weichheit der Schicht auswirkt.

EP-A-0 342 646 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Tissueschicht, umfassend die Schritte der Bereitstellung einer Bahn, die Papierfasern und Wasser auf einem Formstoff umfasst, Übertragung der Bahn von dem Formstoff auf einen durchtrocknenden Stoff und Durchtrocknen der Bahn. Nach EP-A-0 342 646 bewegt sich der durchtrocknende Stoff mit einer 5 bis 10% langsameren Geschwindigkeit als der Formstoff, wodurch eine Serie von Falten quer zur Bearbeitungsrichtung in der Bahn gebildet wird, die einen Grad an Dehnung bereitstellen.

Durch Kreppen werden eine verbesserte Elastizität der Bahn und eine Dehnung in Bearbeitungsrichtung mit Werten von etwa 15 Prozent leicht erreicht, aber die entstehende Dehnung quer zur Bearbeitungsrichtung wird allgemein auf Werte von etwa 8 Prozent oder weniger verringert durch die Art des Tissueherstellungsvorganges.

Daher besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur Steigerung der Elastizität und der Dehnung quer zur Bearbeitungsrichtung von Tissueprodukten, wobei andere erwünschte Tissueeigenschaften erhalten bleiben oder verbessert werden.

Diese Aufgabe wird erfüllt durch das Verfahren zur Herstellung einer Tissueschicht nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 3, und die durchgetrocknete Tissueschicht nach Anspruch 9. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.

Es ist jetzt herausgefunden worden, dass bestimmte durchtrocknende Stoffe dem entstehenden Tissueprodukt eine wesentlich erhöhte Dehnung quer zur Bearbeitungsrichtung (CD) verleihen können, und zugleich auch eine hohe Masse, erhöhte Elastizität, eine schnelle Dochtwirkungsrate und eine hohe Saugkapazität bringen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind diese Stoffe charakterisiert durch eine Vielzahl von „Druckhöckern", die die Form von Stoffhöckern annehmen können, die in der Bearbeitungsrichtung (MD) des Tissueherstellungsvorganges verlängert sind, die sich deutlich über die Ebene des trocknenden Stoffs erheben, und die einander zu überlappen scheinen, wenn die Stoffe quer zur Bearbeitungsrichtung betrachtet werden. Diese Druckhöcker verursachen entsprechende Vorsprünge in der Tissueschicht, wenn diese auf dem Stoff getrocknet wird. Die Höhe, Ausrichtung und Anordnung der entstehenden Vorsprünge in der Schicht schaffen eine erhöhte Masse, erhöhte Dehnung quer zur Bearbeitungsrichtung, erhöhte Elastizität, erhöhte Saugkapazität und erhöhte Dochtwirkungsraten. Alle diese Eigenschaften sind erwünscht für Produkte, wie z.B. Gesichtstücher, Toilettenpapier und Papierhandtücher oder ähnliches, die hier allgemein als Tissueprodukte bezeichnet werden. Die Tissueschichten, die gemäß dieser Erfindung hergestellt werden, können für einlagige oder mehrlagige Tissueprodukte verwendet werden.

Überraschenderweise wurde auch herausgefunden, dass die Kombination aus ungekrepptem Durchtrocknen mit Stoffen von hoher Masse und vorübergehender Feuchtigkeitsbeständigkeitschemie zu weichen Tissueprodukten mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften führt, wenn diese teilweise gesättigt sind. Besondere Eigenschaften umfassen Nasskomprimierte Masse oder WCB (Wet Compressed Bulk) (nachfolgend definiert und ausgedrückt in cc/gm = cm3/g), Belastungsenergieverhältnis oder LER (Loading Energy Ratio) (nachfolgend definiert und ausgedrückt in %) und Nassrückfederung oder WS (Wet Springback) (nachfolgend definiert und ausgedrückt in %). Tissues, die durch diese Erfindung hergestellt werden sind einzigartig in ihrer Fähigkeit, hohe Werte für alle drei dieser Prüfverfahren gleichzeitig zu erreichen. Diese hervorragenden Eigenschaften werden erreicht, weil die Feuchtigkeitsbeständigkeit des Tissues auf dem Durchtrocknungsstoff eingerichtet wird, während sich die Schicht in ihrer gewünschten dreidimensionalen Form befindet. Die Ausschaltung von anschließendem destruktivem Kreppen stellt sicher, dass die auf den Durchtrocknern eingerichtete Struktur von hoher Masse dauernd bleibt, auch nachdem eine teilweise Sättigung stattgefunden hat. Tissues, die durch diese Erfindung hergestellt werden, weisen eine hervorragende Integrität während der Verwendung auf und sind besonders gut geeignet für den Einsatz verschiedener chemischer Zusatzstoffe auf wässriger und nicht wässriger Basis als Nachbehandlungen, um die Leistung und Funktionalität weiter zu verbessern.

Somit besteht die Erfindung in einem Aspekt in einem Verfahren zur Herstellung einer Tissueschicht nach Anspruch 1. Vorzugsweise weist der durchtrocknende Stoff von etwa 25 bis etwa 75 in Bearbeitungsrichtung verlängerte Druckhöcker pro 6,45 cm2 (pro Quadratzoll) auf. Die getrocknete Bahn kann gekreppt werden oder ungekreppt bleiben. Zusätzlich kann die entstehende Bahn kalandriert werden.

In einem anderen Aspekt besteht die Erfindung in einer durchgetrockneten Tissueschicht, gekreppt oder ungekreppt nach Anspruch 9. Vorzugsweise weist die Schicht von etwa 25 bis etwa 75 Vorsprünge pro 6,45 cm2 (pro Quadratzoll) und eine Dehnung quer zur Bearbeitungsrichtung von etwa 10 bis etwa 25 Prozent und noch genauer von etwa 10 bis etwa 20 Prozent auf. (Wie hier verwendet ist die „Dehnung" quer zur Bearbeitungsrichtung die prozentuelle Reißdehnung quer zur Bearbeitungsrichtung bei Verwendung eines Instron Zugfestigkeitsprüfgerätes). Die Höhe oder Abmessung in z-Richtung der Vorsprünge gegenüber der Oberflächenebene der Tissueschicht kann etwa 0,012 cm (etwa 0,005 Zoll) bis etwa 0,12 cm (etwa 0,05 Zoll), insbesondere etwa 0,013 cm (etwa 0,005 Zoll) bis etwa 0,76 cm (etwa 0,03 Zoll) und noch genauer etwa 0, 025 cm (etwa 0, 01 Zoll) bis etwa 0,051 cm (etwa 0,02 Zoll) betragen, gemessen in einem ungekreppten und nicht kalandrierten Zustand. Kalandrieren verringert die Höhe der Vorsprünge, beseitigt diese aber nicht. Die Länge der Vorsprünge in der Bearbeitungsrichtung kann etwa 0,076 cm bis etwa 1,08 mm (etwa 0,030 Zoll bis etwa 0,425 Zoll), insbesondere etwa 0,012 cm bis etwa 0,95 mm (etwa 0,05 Zoll bis etwa 0,25 Zoll) und noch genauer von etwa 2,52 mm bis etwa 5,1 mm (etwa 0,1 Zoll bis etwa 0,2 Zoll) betragen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung einer weichen Tissueschicht des weiteren (i) die Bildung einer wässrigen Suspension von Papierfasern mit einer Konsistenz von etwa 20 Prozent oder mehr; (ii) mechanische Bearbeitung der wässrigen Suspension bei einer Temperatur von etwa 140 °F oder mehr, die durch eine externe Wärmequelle, wie z.B. Dampf, mit einer Leistungsaufnahme von etwa 1 Pferdestärke/Tag pro Tonne trockener Fasern oder mehr bereitgestellt wird; (iii) Verdünnen der wässrigen Suspension aus mechanisch bearbeiteten Fasern auf eine Konsistenz von etwa 0,5 Prozent oder weniger und Zuführen der verdünnten Suspension zu einem Schichttissue-herstellenden Stoffauflaufkasten, der zwei oder mehrere Schichten bereitstellt; (iv) Hinzugeben eines vorübergehenden oder permanenten Feuchtigkeitsbeständigkeitsadditivs zu einer oder mehreren der Schichten; (v) Auftragen der verdünnten wässrigen Suspension auf den Formstoff, um eine feuchte Bahn zu bilden; (vi) Entwässern der feuchten Bahn auf eine Konsistenz von etwa 20 bis etwa 30 Prozent, wobei die Bahn auf eine endgültige Trockenheit durchgetrocknet und daraufhin kalandriert wird, um die gewünschte endgültige Stärke der trockenen Schicht zu erreichen.

Zusätzlich können solche Tissueschichten eine Dochtwirkungsrate von etwa 2,5 cm pro 15 Sekunden oder mehr, insbesondere von etwa 2,5 bis etwa 4 cm pro 15 Sekunden und noch genauer von etwa 3 bis etwa 3,5 cm pro 15 Sekunden aufweisen. Die Dochtwirkungsrate ist ein Standardparameter, der gemäß ASTM D1776 (Specimen Conditioning) und TAPPI UM451 (Capillarity Test of Paper) bestimmt wird. Das Verfahren umfasst das Tauchen der Testproben mit den Kanten in ein Wasserbad und das Messen der vertikalen Dochtwirkungsstrecke, die das Wasser in 15 Sekunden zurücklegt. Aus praktischen Gründen werden die Proben mit einer Büroklammer beschwert und zu Beginn 2,54 cm (ein Zoll) unter die Oberfläche des Wasserbades eingetaucht.

Des weiteren können die Tissueschichten dieser Erfindung eine Masse von etwa 12 cm3/g oder mehr, insbesondere von etwa 12 bis etwa 25 cm3/g, und noch genauer von etwa 13 bis etwa 20 cm3/g aufweisen. Wie hier verwendet, entspricht die Masse der Schicht der Stärke einer einzelnen Lage des Produktes dividiert durch ihr Flächengewicht. Die Stärke wird gemessen entsprechend den TAPPI-Testverfahren T402 „Standard Conditioning and Testing Atmosphere For Paper, Board, Pulp Handsheets and Related Products" und T411 om-89 „Thickness (caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board". Das Mikrometer, das zur Durchführung von T411 om-89 verwendet wird, ist ein Bulk Micrometer (TMI Modell 49-72-00, Amityville, New York), das einen Ambossdruck von 80 Gramm pro 6,45 cm2 (pro Quadratzoll) aufweist.

Darüber hinaus können solche Tissueschichten mit einem Flächengewicht im Bereich von etwa 10 bis etwa 70 g/m2 eine Elastizität von etwa 4,25 km/kg oder weniger, insbesondere etwa 4 km/kg oder weniger und noch genauer von etwa 2 bis etwa 4,25 km/kg aufweisen, gemessen mit Hilfe des Quotienten des geometrischen Durchschnittsmoduls dividiert durch die geometrische Durchschnittszugfestigkeit (wie nachfolgend mit Bezugnahme auf 5 und 6 definiert).

Darüber hinaus können solche Tissueschichten mit einem Flächengewicht im Bereich von etwa 10 bis etwa 70 g/m2 einen MD-Steifigkeitswert (nachfolgend definiert) von etwa 100 kg/&mgr;mS oder weniger, insbesondere etwa 75 kg/&mgr;mS oder weniger und noch genauer etwa 50 kg/&mgr;mS oder weniger aufweisen.

Noch weiter können die Tissueschichten dieser Erfindung eine Saugkapazität (nachfolgend definiert) von etwa 11 Gramm Wasser pro Gramm Faser oder mehr, insbesondere von etwa 11 bis etwa 14 Gramm pro Gramm aufweisen. Die Saugkapazität wird bestimmt, indem 20 Schichten des zu prüfenden Produktes zu Quadraten von 10,16 cm x 10,16 cm (4" mal 4") geschnitten und die Ecken aufeinander gestapelt werden, um ein Kissen aus 20 Schichten zu bilden. Das Kissen wird in einen Drahtnetzkorb gelegt, wobei der Stapel nach unten zeigt, und in ein Wasserbad (30 °C) gelegt. Wenn das Kissen völlig durchgenässt ist, wird es herausgenommen und kann 30 Sekunden im Drahtkorb abtropfen. Das Gewicht des Wassers, das nach 30 Sekunden im Kissen verbleibt entspricht der absorbierten Menge. Dieser Wert wird durch das Gewicht des Kissens dividiert, um die Saugkapazität zu bestimmen.

Hinsichtlich der Verwendung von Feuchtigkeitsbeständigkeitsmitteln gibt es eine große Anzahl von Materialien, die allgemein in der Papierindustrie verwendet werden, um Papier und Karton Feuchtigkeitsbeständigkeit zu verleihen, und die für diese Erfindung anwendbar sind. Diese Materialien sind auf dem Fachgebiet als Feuchtigkeitsbeständigkeitsmittel bekannt und sind von vielen verschiedenen Quellen im Handel erhältlich. Jedes Material, das, wenn es einem Papier oder Tissue beigegeben wird, das Tissue oder Papier mit einem Verhältnis Feuchtigkeitsbeständigkeit: Trockenbeständigkeit von über 0,1 versieht, wird für die Zwecke dieser Erfindung als Feuchtigkeitsbeständigkeitsmittel bezeichnet. Typischerweise werden diese Materialien entweder als permanente Feuchtigkeitsbeständigkeitsmittel oder als „vorübergehende" Feuchtigkeitsbeständigkeitsmittel bezeichnet. Zum Zwecke der Unterscheidung zwischen permanenten und vorübergehenden Feuchtigkeitsbeständigkeitsmitteln, wird permanent definiert als jene Harze, die, wenn sie in Papier- oder Tissueprodukte eingebaut werden, ein Produkt bereitstellen, das mehr als 50 seiner ursprünglichen Feuchtigkeitsbeständigkeit behält, nachdem es über einen Zeitraum von mindestens fünf Minuten Wasser ausgesetzt worden ist. Vorübergehende Feuchtigkeitsbeständigkeitsmittel sind jene, die weniger als 50% ihrer ursprünglichen Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweisen, nachdem sie für fünf Minuten Wasser ausgesetzt worden sind. Beide Materialarten finden bei der vorliegenden Erfindung Anwendung. Die Menge an Feuchtigkeitsbeständigkeitsmittel, die den Zellstofffasern beigegeben wird, kann mindestens etwa 0,1 Prozent Trockengewicht, insbesondere etwa 0,2 Prozent Trockengewicht oder mehr und noch genauer etwa 0,1 bis etwa 3 Prozent Trockengewicht betragen, ausgehend vom Trockengewicht der Fasern.

Permanente Feuchtigkeitsbeständigkeitsmittel werden der Struktur eine mehr oder weniger langanhaltende Nasselastizität verleihen. Diese Art von Struktur würde bei Produkten Anwendung finden, die eine langanhaltende Nasselastizität erfordern, wie z.B. bei Papierhandtüchern und bei vielen saugfähigen Konsumprodukten. Im Gegensatz dazu würden die vorübergehenden Feuchtigkeitsbeständigkeitsmittel Strukturen schaffen, die eine geringe Dichte und eine hohe Elastizität aufwiesen, würden aber keine Struktur bereitstellen, die eine langanhaltende Widerstandsfähigkeit gegenüber Einwirkung von Wasser oder Körperflüssigkeiten aufweisen würde. während die Struktur anfangs eine gute Integrität aufweisen würde, würde die Struktur nach einer gewissen Zeit beginnen, ihre Nasselastizität zu verlieren. Diese Eigenschaft kann vorteilhaft zu verwenden sein, um Materialien zu schaffen, die hochsaugfähig sind, wenn sie anfangs nass sind, die aber nach einer gewissen Zeit ihre Integrität verlieren. Diese Eigenschaft könnte verwendet werden, um Produkte bereitzustellen, die in der Toilette weggespült werden können. Dieser Mechanismus, durch den die Feuchtigkeitsbeständigkeit erzeugt wird, hat wenig Einfluss auf die Produkte dieser Erfindung, solange die ausschlaggebende Eigenschaft der Erzeugung von wasserbeständiger Bindung an den Faser/Faser Bindungspunkten erhalten bleibt.

Die permanenten Feuchtigkeitsbeständigkeitsmittel, die bei der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind, sind typischerweise wasserlösliche, kationaktive oligomere oder polymere Harze, die sich entweder miteinander (Homovernetzung) oder mit der Zellulose oder einem anderen Bestandteil der Holzfaser vernetzen können. Die am weitesten verwendeten Materialien für diesen Zweck ist die Klasse der Polymerharze, die als Polyamid-Polyamin-Epichlorohydrin (PAE)-Harze bekannt sind. Diese Materialien sind in Patenten beschrieben worden, die an Keim (US 3,700,623 und 3,772,076) erteilt wurden, und werden verkauft von Hercules, Inc., Wilmington, Delaware als Kymene 557H. Verwandte Materialien werden von Henkel Chemical Co., Charlotte, North Carolina und Georgia-Pacific Resins, Inc., Atlanta, Georgia vermarktet.

Polyamid-Epichlorohydrin-Harze sind in dieser Erfindung auch brauchbar als Bindeharze. Materialien, die von Monsanto entwickelt und unter dem Santo Res-Label vermarktet werden, sind basenaktivierte Polyamid-Epichlorohydrin-Harze, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Diese Materialien sind beschrieben in Patenten, die an Petrovich (US 3,885,158; US 3,899,388; US 4,129,528 und US 4,147,586) und van Eenam (US 4,222,921) erteilt wurden. Obwohl sie in Konsumprodukten nicht so allgemein verwendet werden, sind Polyethyleniminharze auch geeignet, die Bindungspunkte in den Produkten dieser Erfindung zu immobilisieren. Eine andere Klasse der Art von permanenten Feuchtigkeitsbeständigkeitsmitteln ist vertreten durch die Aminoplast-Harze, die durch Reaktion von Formaldehyd mit Melamin oder Harnstoff erhalten werden.

Die vorübergehenden Feuchtigkeitsbeständigkeitsharze, die in Verbindung mit dieser Erfindung verwendet werden können, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf jene Harze, die von American Cyanamid entwickelt wurden und unter dem Namen Parez 631 NC vermarktet werden (jetzt erhältlich von Cytec Industries, West Paterson, New Jersey). Dieses und ähnliche Harze sind in US 3,556,932 an Coscia et al, und 3,556,933 an Williams et al. beschrieben. Andere vorübergehende Feuchtigkeitsbeständigkeitsmittel, die in dieser Erfindung Anwendung finden sollten, umfassen modifizierte Stärken, wie z.B. jene, die erhältlich sind von National Starch und als Co-Bond 1000 vermarktet werden. Es wird davon ausgegangen, dass diese und verwandte Stärken von US 4,675,394 an Solarek et al. abgedeckt sind. Derivatisierte Dialdehydstärken, wie sie im japanischen Kokai Tokkyo Koho JP 03,185,197 beschrieben sind, sollten auch als brauchbare Materialien zur Bereitstellung von vorübergehender Feuchtigkeitsbeständigkeit Anwendung finden. Es wird auch erwartet, dass andere vorübergehende Feuchtigkeitsbeständigkeitsmaterialien, wie z.B. die in US 4,981,557; US 5,008,344 und US 5,085,736 an Bjorkquist beschriebenen, bei dieser Erfindung von Nutzen wären. Hinsichtlich der angeführten Klassen und Arten von Feuchtigkeitsbeständigkeitsharzen sollte verstanden werden, dass diese Auflistung einfach dazu dient, Beispiele anzugeben, und dass sie weder andere Arten von Feuchtigkeitsbeständigkeitsharzen ausschließen soll, noch den Umfang dieser Erfindung einschränken soll.

Obwohl Feuchtigkeitsbeständigkeitsmittel, wie sie oben beschrieben sind, von besonderem Vorteil sind zur Verwendung in Verbindung mit dieser Erfindung, können auch andere Arten von Bindemitteln verwendet werden, um die notwendige Nasselastizität bereitzustellen. Sie können am nassen Ende aufgetragen werden oder durch Sprühen oder Drucken usw. aufgetragen werden, nachdem die Bahn gebildet oder nachdem sie getrocknet worden ist.

Geeignete Papierfasern, die für die Zwecke dieser Erfindung brauchbar sind, schließen insbesondere chemische Zellstofffasern von geringer Ausbeute ein, wie z.B. Weichholz- und Hartholz-Kraftfasern. Diese Fasern sind verhältnismäßig biegsam im Vergleich zu Fasern von Zellstoffen von hoher Ausbeute, wie z.B. mechanischen Zellstoffen. Obwohl andere Fasern vorteilhaft verwendet werden bei der Durchführung verschiedener Aspekte dieser Erfindung, ist die Elastizität der Tissues dieser Erfindung besonders überraschend, wenn Fasern von geringer Ausbeute verwendet werden.

Die Trocknerstoffe, die für die Zwecke dieser Erfindung brauchbar sind, sind gekennzeichnet durch eine obere Ebene, die von hohen und langen MD Druckhöckern oder Flottierfäden beherrscht werden. Es gibt keine Höcker quer zur Bearbeitungsrichtung in der oberen Ebene. Der Unterschied zwischen den Ebenen, der dem Abstand zwischen der von den höchsten Punkten der langen Druckhöcker (der höheren der zwei Ebenen) gebildeten Ebene und der von den höchsten Punkten der Schusshöcker gebildeten Ebene entspricht, beträgt etwa 30 bis 150 Prozent, insbesondere etwa 70 bis etwa 110 Prozent des Durchmessers des Kettstranges (der Kettstränge), der den Druckhöcker bildet. Die Durchmesser der Kettstränge können etwa 0,013 cm (etwa 0,005 Zoll) bis etwa 0,13 cm (etwa 0,05 Zoll), insbesondere etwa 0,013 cm (etwa 0,005 Zoll) bis etwa 0,9 cm (etwa 0,035 Zoll) und noch genauer etwa 0,025 cm (etwa 0,010 Zoll) bis etwa 0,051 cm (etwa 0,020 Zoll) betragen.

Die Länge der Druckhöcker wird bestimmt durch die Anzahl der Schussstränge (CD), die der Kettstrang (die Kettstränge), der (die) den Druckhöcker bildet (bilden), überkreuzt (überkreuzen). Diese Anzahl kann etwa 2 bis etwa 15, insbesondere etwa 3 bis etwa 11 und noch genauer etwa 3 bis etwa 7 Schussstränge betragen. Absolut gesprochen kann die Länge der Druckhöcker etwa 0,76 mm bis etwa 1,08 mm (etwa 0,030 Zoll bis etwa 0,425 Zoll), insbesondere etwa 1,3 mm bis etwa 6,35 mm (etwa 0,05 Zoll bis etwa 0,25 Zoll) und noch genauer etwa 2,5 mm bis etwa 5,1 mm (etwa 0,1 Zoll bis etwa 0,2 Zoll) betragen.

Diese hohen und langen Druckhöcker ergeben, wenn sie mit der unteren, unteren Ebene der Höcker in und quer zur Bearbeitungsrichtung kombiniert werden, ein topografisches 3-dimensionales Relief. Daher werden die Stoffe dieser Erfindung hier manchmal als 3-dimensionale Stoffe bezeichnet. Das topografische Relief hat das umgekehrte Bild eines Stepp-und-Puff gesteppten Effekts. Wenn der Stoff verwendet wird, um eine nasse Bahn von Tissuepapier zu trocknen, wird die Tissuebahn mit dem Umriss des Stoffes geprägt und weist eine steppartige Erscheinung auf, wobei die Bilder der hohen Druckhöcker wie Steppnähte erscheinen und die Bilder der unteren Ebenen wie die gepufften Bereiche erscheinen. Die Druckhöcker können in einem Muster angeordnet werden, wie z.B. in einer diamantartigen Form, oder in einem freien (dekorativen) Motiv, wie z.B. als Fisch, Schmetterlinge usw., was für das Auge angenehmer ist.

Vom Standpunkt der Stoffherstellung wird davon ausgegangen, dass im Handel erhältliche Stoffe bisher entweder eine komplanare Oberfläche waren (das heißt, die Oberseite der Kett- und Schusshöcker liegen in derselben Höhe) oder eine Oberfläche, wo die Schusshöcker hoch sind. Eine komplanare Oberfläche kann entweder durch Schleifen der Oberfläche oder Thermofixierung erreicht werden. Im letzteren Fall werden die Ketten im Allgemeinen gestreckt und somit während des Thermofixierungsschrittes nach unten in den Körper des Stoffs gezogen, um die Widerstandsfähigkeit gegenüber Ausdehnung zu verbessern und um ein Kräuseln des Stoffs zu verhindern, wenn er bei hohen Temperaturen, wie z.B. im Papiertrocknungsvorgang verwendet wird. Als Folge werden die Schusshöcker nach oben gegen die Oberfläche des Stoffs gedrückt. Im Gegensatz dazu bleiben die Druckhöcker der in dieser Erfindung brauchbaren Stoffe oberhalb der Ebene des Stoffs selbst nach der Thermofixierung aufgrund ihrer einzigartigen gewebten Struktur.

In den verschiedenen Ausführungsformen der entsprechend dieser Erfindung brauchbaren Stoffe kann der Basisstoff jede beliebige Maschenweite oder jede Bindung aufweisen. Die Kette, die die hohen Druckhöcker der oberen Ebene bildet, kann ein einzelner Strang oder eine Gruppe von Strängen sein. Die gruppierten Stränge können denselben oder verschiedene Durchmesser aufweisen, um einen Reliefeffekt zu erzeugen. Die Stränge in Bearbeitungsrichtung können einen runden oder nicht runden (wie z.B. ovalen, flachen, rechteckigen oder bandartigen) Querschnitt aufweisen. Diese Ketten können aus polymeren oder metallischen Materialien oder Kombinationen daraus hergestellt werden. Die Anzahl der Ketten, die an der Herstellung der hohen Druckhöcker beteiligt sind, kann im Bereich von etwa 5 bis 100 pro 2, 54 cm (pro Zoll) auf dem Webstuhl liegen. Die Anzahl der Ketten, die an der tragenden Schicht beteiligt sind, kann ebenfalls im Bereich von etwa 5 bis etwa 100 pro 2,54 cm (pro Zoll) auf dem Webstuhl liegen.

Die prozentuelle Kettabdeckung ist definiert als die Gesamtanzahl der Ketten pro Zoll (2,54 cm) Stoff mal den Durchmesser der Kettstränge mal 100. Für die hier brauchbaren Stoffe ist die gesamte Kettabdeckung größer als 65 Prozent, vorzugsweise etwa 80 bis etwa 100 Prozent. Mit der erhöhten Kettabdeckung trägt jeder Kettstrang weniger Belastung unter den Betriebsbedingungen der Papierherstellung. Daher müssen die tragenden Ketten nicht bis zum selben Grad ausgestreckt werden während des Thermofixierungsschrittes des Stoffs, um Dehnungs- und mechanische Stabilität zu erreichen. Das hilft, die Kräuselung der hohen und langen Druckhöcker zu erhalten.

1 ist ein schematisches Fließbild für ein Verfahren zur Herstellung einer ungekreppten Tissueschicht gemäß dieser Erfindung.

2 ist ein Diagramm von CD-Dehnung zu Masse für verschiedene durchgetrocknete Toilettenpapierprodukte, das die CD-Dehnung darstellt, die mit den ungekreppten Produkten dieser Erfindung erreicht wird.

3 ist ein Diagramm von Dochtwirkungsrate zu Masse für eine Anzahl von einlagigen Papierhandtüchern, das den Anstieg der Dochtwirkungsrate darstellt, der durch die Produkte dieser Erfindung erreicht wird.

4 ist ein Diagramm von Saugkapazität zu Masse für Toilettenpapierprodukte, das die hohe Saugkapazität der Produkte dieser Erfindung darstellt.

5 ist eine verallgemeinerte Belastungs/Dehnungskurve für eine Tissueschicht, um die Bestimmung des geometrischen Durchschnittsmoduls darzustellen.

6 ist ein Diagramm des Quotienten des geometrischen Durchschnittsmoduls dividiert durch die geometrische Durchschnittszugfestigkeit (Elastizität) zu Masse für Gesichtstücher, Toilettenpapier und Küchentücher, das den hohen Grad an Elastizität der Produkte dieser Erfindung darstellt.

7 ist eine Draufsicht auf einen durchtrocknenden oder Übertragungsstoff, der brauchbar ist gemäß dieser Erfindung.

7A ist eine Schnittansicht des Stoffs von 7, die hohe und lange Druckhöcker und den Unterschied zwischen den Ebenen darstellt.

7B ist eine andere Schnittansicht des Stoffs von 7, die weiter das Bindungsbild und den Unterschied zwischen den Ebenen darstellt.

8 ist eine Draufsicht auf einen anderen Stoff, der gemäß dieser Erfindung brauchbar ist.

8A ist eine Schnittansicht des Stoffs von 8.

9 ist eine Draufsicht auf einen anderen Stoff, der gemäß dieser Erfindung brauchbar ist.

9A ist ein vergrößerter Längsschnitt des Stoffs von 9, der die Position der oberen Oberfläche, der Zwischenebene und der unteren Ebene des Stoffs darstellt.

10 ist eine Draufsicht auf einen anderen Stoff, der gemäß dieser Erfindung brauchbar ist.

10A ist eine Querschnittsansicht des Stoffs von 10 entlang der Linie 10A-10A.

10B ist eine Längsschnittansicht des Stoffs von 10.

11 und 12 sind Drauf sichten auf zusätzliche Stoffe, die für die Zwecke dieser Erfindung brauchbar sind.

1315 sind Querschnittsansichten ähnlich wie 7A, die zusätzliche Stoffe zeigen, die nicht runde Kettstränge umfassen, die für die Zwecke dieser Erfindung brauchbar sind.

16 ist ein schematisches Diagramm eines standardmäßigen Langsiebwebstuhls, der modifiziert wurde, um einen Jacquardmechanismus einzubauen zum Steuern der Ketten eines gesonderten Systems, um Druckkettsegmente in einen ansonsten herkömmlichen Papiermaschinenstoff zu „sticken".

17 ist eine Querschnittsfotografie eines Tissue, das gemäß dieser Erfindung hergestellt wurde.

18 ist ein Diagramm von MD Steifigkeit zu Masse für eine Vielzahl verschiedener kommerzieller Gesichts-, Toiletten und Handtuchprodukte, das die hohe Masse und geringe Steifigkeit der Produkte dieser Erfindung darstellt.

19 ist ein Diagramm, das WCB, LER und WS für einige Beispiele dieser Erfindung zeigt, sowie für einige Konkurrenzprodukte.

Mit Bezugnahme auf 1 wird ein Verfahren zur Durchführung dieser Erfindung genauer beschrieben. Es ist ein Doppelsiebformer gezeigt, der einen geschichteten Stoffauflaufkasten 10 zur Papierherstellung aufweist, der einen Strom 11 einer wässrigen Suspension von Papierfasern auf einen Formstoff 12 aufträgt. Die Bahn wird dann auf den Stoff 13 übertragen, der dazu dient, die neu geformte feuchte Bahn zu halten und im Verfahren weiter zu tragen, während die Bahn teilweise entwässert wird auf eine Konsistenz von etwa 10 Prozent Trockengewicht. Zusätzliches Entwässern der feuchten Bahn kann z.B. durch Vakuumabsaugung durchgeführt werden, während die feuchte Bahn durch den Formstoff gehalten wird.

Die feuchte Bahn wird dann vom Formstoff auf einen Übertragungsstoff 17 übertragen, der sich mit einer langsameren Geschwindigkeit als der Formstoff bewegt, um der Bahn eine erhöhte MD-Dehnung zu verleihen. Eine Berührungswalzenübertragung wird durchgeführt, um ein Zusammendrücken der feuchten Bahn zu vermeiden, vorzugsweise mit Hilfe einer Vakuumbacke 18. Der Übertragungsstoff kann ein Stoff mit Druckhöckern sein, wie hier in 716 beschrieben, oder es kann ein glatterer Stoff sein, wie z.B. Asten 934, 937, 939, 959 oder Albany 94M. Wenn der Übertragungsstoff von der hier beschriebenen Art mit Druckhöckern ist, kann er verwendet werden, um einige derselben Eigenschaften zu verleihen wie der durchtrocknende Stoff, und kann den Effekt verbessern, wenn er mit einem durchtrocknenden Stoff, der auch Druckhöcker aufweist, gekoppelt wird. Wenn ein Übertragungsstoff mit Druckhöckern verwendet wird, um die erwünschten CD-Dehnungseigenschaften zu erreichen, schafft er die Elastizität, um wahlweise einen anderen durchtrocknenden Stoff zu verwenden, wie z.B. einen, der ein dekoratives Bindungsbild aufweist, um zusätzliche angestrebte Eigenschaften bereitzustellen, die anders nicht erreichbar wären.

Dann wird die Bahn vom Übertragungsstoff zum durchtrocknenden Stoff 19 übertragen mit Hilfe einer Vakuumübertragungswalze 20 oder einer Vakuumübertragungsbacke. Der durchtrocknende Stoff kann sich etwa mit derselben Geschwindigkeit oder mit einer anderen Geschwindigkeit als der Übertragungsstoff bewegen. Falls gewünscht, kann der durchtrocknende Stoff mit einer geringeren Geschwindigkeit bewegt werden, um weiter die MD-Dehnung zu verbessern. Die Übertragung wird vorzugsweise mit einem Vakuumhilfsmittel durchgeführt, um die Verformung der Schicht sicherzustellen, damit sie sich an den durchtrocknenden Stoff anpaßt, wodurch die gewünschte Masse, Elastizität, CD-Dehnung und Erscheinung erreicht werden. Der durchtrocknende Stoff ist vorzugsweise von der Art mit Druckhöckern, wie in 716 beschrieben.

Das Vakuumniveau, das für die Bahnübertragungen verwendet wird, kann etwa 0,254 MPa bis etwa 1,29 MPa (etwa 75 bis etwa 380 mm Quecksilber (etwa 3 bis etwa 15 Zoll Quecksilber)), vorzugsweise etwa 0,86 MPa (etwa 254 mm (etwa 10 Zoll) Quecksilber) betragen. Die Vakuumbacke (negativer Druck) kann ergänzt oder ersetzt werden durch die Verwendung von positivem Druck von der gegenüberliegenden Seite der Bahn, um die Bahn auf den nächsten Stoff zu blasen, zusätzlich zu oder als Ersatz dafür, sie mit Vakuum auf den nächsten Stoff zu saugen. Außerdem können eine Vakuumwalze oder Vakuumwalzen verwendet werden, um (die) Vakuumbacke(n) zu ersetzen.

Während die Bahn vom durchtrocknenden Stoff gehalten wird, wird sie vom Durchtrockner fertig getrocknet auf eine Konsistenz von etwa 94 Prozent oder mehr und danach auf einen Trägerstoff 22 übertragen. Die getrocknete Basisschicht 23 wird zur Haspel 24 transportiert unter Verwendung von Trägerstoff 22 und einem wahlweisen Trägerstoff 25. Eine wahlweise unter Druck stehende, drehende Walze 26 kann verwendet werden, um die Übertragung der Bahn vom Trägerstoff 22 an den Stoff 25 zu ermöglichen. Geeignete Trägerstoffe für diesen Zweck sind Albany International 84M oder 94M und Asten 959 oder 937, die alle verhältnismäßig glatte Stoffe mit einem feinen Muster sind. Obwohl nicht gezeigt, kann Haspelkalandrieren oder anschließendes Kalandrieren unabhängig von der Fertigungslinie eingesetzt werden, um die Glattheit und Weichheit der Basisschicht zu verbessern.

Entsprechend dieser Erfindung weist der durchtrocknende Stoff eine Oberseite auf, die die Zellstoffbahn 23 hält, und eine Unterseite, die zum Durchtrockner 21 gerichtet ist. Angrenzend an die Unterseite weist der Stoff eine tragende Schicht auf, die den Stoff zusammenhält und dabei die ausreichende Festigkeit gibt, um die Integrität des Stoffs zu erhalten, wenn er sich durch den durchtrocknenden Abschnitt der Papiervorrichtung bewegt, und dennoch ausreichend porös ist, um die durchtrocknende Luft durch den Stoff und die von ihm getragene Zellstoffbahn strömen zu lassen. Die Oberseite des Stoffs weist eine Reliefschicht auf, die vorwiegend aus verlängerten Druckhöckern besteht, die im Wesentlichen über die untere Ebene zwischen der tragenden Schicht und der Reliefschicht überstehen. Die Druckhöcker werden durch ausgesetzte Segmente eines Druckgarns gebildet, die sich in der Bearbeitungsrichtung entlang der Oberseite des Stoffs spannen und innerhalb der tragenden Schicht an ihren gegenüberliegenden Enden miteinander verbunden sind. Die Druckhöcker sind quer zum Stoff beabstandet, so dass die Reliefschicht Vertiefungen zwischen den Druckgarnsegmenten und oberhalb der unteren Ebene zwischen den jeweiligen Schichten aufweist.

2 ist ein Diagramm von CD-Dehnung zu Masse für verschiedene durchgetrocknete Toilettenpapierprodukte, von denen die meisten im Handel erhältliche, gekreppte Tissueprodukte sind, wie durch den Buchstaben „C" angedeutet. Punkt „E" ist ein versuchsweises einlagiges ungekrepptes durchgetrocknetes Toilettenpapier, das unter Verwendung des wie in 1 beschriebenen Verfahrens hergestellt wurde, aber ohne Verwendung der 3-dimensionalen (Druckhöcker-) Übertragungs- oder durchtrocknenden Stoffe, die hier beschrieben sind. Punkt „I1" ist ein Toilettenpapierprodukt dieser Erfindung, das hergestellt wurde unter Verwendung eines topologischen Stoffs Lindsay Wire T216-3, der eine mesh-Zahl von 72 mal 40 aufweist. Der Durchmesser des MD-Strangs betrug 0,33 mm (0,013 Zoll), während der Durchmesser des CD-Strangs 0,30 mm (0,012 Zoll) betrug. Es waren ungefähr 20 Druckhöcker pro 2,54 cm (1 Zoll) Länge in der CD-Richtung und etwa 100 Druckhöcker pro 6,45 cm2 (pro Quadratzoll) bei einem Ebenenunterschied von etwa 0,30 mm (etwa 0, 012 Zoll). Die Punkte I2 sind ebenfalls Toilettenpapierprodukte dieser Erfindung, allerdings hergestellt mit einem topologischen Stoff Lindsay Wire T116-3, der eine mesh-Zahl von 71 mal 64 aufweist. Der Durchmesser des MD-Strangs betrug 0,33 mm (0,013 Zoll) und der Durchmesser des CD-Strangs betrug 0,356 mm (0,014 Zoll). Die MD-Stränge waren gepaart. Es waren ungefähr 10 Druckhöcker pro 2,54 cm (1 Zoll) Länge in der CD-Richtung und etwa 40 Druckhöcker pro 6,45 cm2 (Quadratzoll) bei einem Ebenenunterschied von etwa 0,30 mm (etwa 0,012 Zoll). Der Unterschied zwischen den zwei I2-Produkten ist, dass das mit der geringeren Masse unter Verwendung einer höheren Stoffauflaufstrahlgeschwindigkeit hergestellt wurde, um ein MD/CD-Festigkeitsverhältnis von etwa 1,5 zu schaffen, während das Produkt mit der höheren Masse mit einer geringeren Stoffauflaufstrahlgeschwindigkeit hergestellt wurde und ein MD/CD-Festigkeitsverhältnis von etwa 3 aufwies. I6 und I7 sind stärker kalandrierte Toilettenpapiere, die gemäß dieser Erfindung hergestellt wurden und in Beispiel 6 und 7 genauer beschrieben sind.

Wie gezeigt, verfügen die Produkte dieser Erfindung über eine Kombination aus hoher Masse und hoher CD-Dehnung und können auch extrem hohe CD-Dehnungswerte aufweisen.

3 ist ein Diagramm von Dochtwirkungsrate zu Masse für verschiedene einlagige Papierhandtücher. Wie bei 2 sind im Handel erhältliche Produkte durch den Buchstaben „C" gekennzeichnet, ein versuchsweises ungekrepptes durchgetrocknetes Handtuchprodukt, das nicht mit den hier beschriebenen 3-dimensionalen Stoffen hergestellt wurde, ist durch den Buchstaben „E" gekennzeichnet, und ein Handtuchprodukt dieser Erfindung, das unter Verwendung eines 3-dimensionalen durchtrocknenden Stoffs hergestellt wurde, ist durch den Buchstaben „I" gekennzeichnet. Man beachte den Unterschied bei der Dochtwirkungsrate zwischen Produkt E und Produkt I, von denen beide unter Verwendung desselben Verfahrens hergestellt wurden, und der einzige Unterschied nur in der Verwendung des 3-dimensionalen durchtrocknenden Stoffs bestand im Falle des Produktes dieser Erfindung. Wie dargestellt weist das Produkt dieser Erfindung eine höhere Dochtwirkungsrate auf als sowohl das versuchsweise Kontrollprodukt als auch die im Handel erhältlichen Handtuchprodukte.

4 ist ein Diagramm von Saugkapazität zu Masse für Toilettenpapierprodukte. Im Handel erhältliche Produkte sind durch den Buchstaben „C" gekennzeichnet, ein versuchsweises ungekrepptes durchgetrocknetes Toilettenpapier, das nicht mit den hier beschriebenen 3-dimensionalen Stoffen hergestellt wurde, ist durch den Buchstaben „E" gekennzeichnet und Produkte dieser Erfindung, die unter Verwendung der hier beschriebenen 3-dimensionalen Stoffe hergestellt wurden, sind durch den Buchstaben „I" gekennzeichnet. I1 und I2 sind wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben. I6 und I7 sind stärker kalandrierte Toilettenpapiere, die entsprechend dieser Erfindung hergestellt wurden und in Beispiel 6 und 7 genau beschrieben sind. Wie gezeigt weisen die Produkte dieser Erfindung eine Kombination aus hoher Masse und hoher Saugkapazität auf.

5 ist eine verallgemeinerte Belastungs/Dehnungs-Kurve für eine Tissueschicht, die die Bestimmung entweder des Moduls in Bearbeitungsrichtung oder des Moduls quer zur Bearbeitungsrichtung darstellt. (Das geometrische Durchschnittsmodul ist die Quadratwurzel des Produktes des Moduls in Bearbeitungsrichtung und des Moduls quer zur Bearbeitungsrichtung.) Wie gezeigt stellen die zwei Punkte P1 und P2 Belastungen von 70 g und 157 g auf einer 7,6 cm (3 Zoll) breiten Probe dar. Das Zugfestigkeitsprüfgerät (General Applications Program, Version 2,5, Systems Integration Technology Inc., Stoughton, MA; eine Abteilung von MTS Systems Corporation, Research Triangle Park, NC) wird so programmiert, dass es die Steigung zwischen P1 und P2 berechnet, die in kg pro 76,2 Millimeter Probenbreite ausgedrückt wird. Die Steigung dividiert durch das Produkt des Flächengewichtes (ausgedrückt in g/m2) mal 0,0762 ergibt das Modul (ausgedrückt in km) für die Richtung (MD oder CD) der geprüften Probe.

6 ist ein Diagramm des geometrischen Durchschnittsmoduls (GMM) dividiert durch die geometrische Durchschnittszugfestigkeit (GMT) (Elastizität) zu Masse für Gesichtstücher, Toilettenpapier und Küchentücher. Im Handel erhältliche Gesichtstücher sind mit „F" bezeichnet, im Handel erhältliche Toilettenpapiere sind mit „B" bezeichnet, im Handel erhältliche Handtücher sind mit „T" bezeichnet, ein versuchsweises Toilettenpapier, das nicht die 3-dimensionalen Stoffe verwendet, die hier beschrieben sind, ist mit „E" bezeichnet und Toilettenpapiere dieser Erfindung sind mit „I" bezeichnet. Wie zuvor sind I1 und I2 unter Verwendung derselben Stoffe hergestellt, aber I2 mit der geringeren Masse weist ein MD/CD-Festigkeitsverhältnis von etwa 1,5 auf, und I2 mit der höheren Masse weist ein MD/CD-Festigkeitsverhältnis von etwa 3 auf. Wie gezeigt weisen die Produkte dieser Erfindung eine sehr hohe Masse und einen niedrigen Quotient aus geometrischem Durchschnittsmodul dividiert durch die geometrische Durchschnittszugfestigkeit auf. I6 und I7 sind stärker kalandrierte Toilettenpapiere, die entsprechend dieser Erfindung hergestellt wurden und in Beispiel 6 und 7 genau beschrieben sind. I8 und I9 sind kalandrierte zweilagige Gesichtstücher, die entsprechend dieser Erfindung hergestellt wurden und als Beispiel 8 und 9 genau beschrieben sind.

716 stellen einige 3-dimensionale Stoffe dar, die für die Zwecke dieser Erfindung brauchbar sind. Zur leichteren Wahrnehmbarkeit sind die erhabenen Druckhöcker durch starke schwarze Linien eingezeichnet.

7, 7A und 7B stellen eine erste Ausführungsform eines durchtrocknenden Stoffs dar, der brauchbar ist für die Zwecke dieser Erfindung, und bei dem hohe Druckhöcker erhalten werden durch Hinzufügen eines gesonderten Kettsystems auf ein einfaches 1 x 1 Basismuster. Das gesonderte Kettsystem kann auf jede Basisstoffstruktur „gestickt" werden. Die Basisstruktur wird zur tragenden Schicht und an der unteren Ebene dient sie dazu, die Reliefschicht zu begrenzen. Die einfachste Form des Basisstoffs wäre eine glatte 1 x 1 Bindung. Selbstverständlich kann jede andere einschichtige, doppelschichtige, dreischichtige oder vielschichtige Struktur ebenfalls als Basis verwendet werden.

Mit Bezugnahme auf diese Figuren ist der durchtrocknende Stoff mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet. Unterhalb einer unteren Ebene, die durch die durchbrochene Linie 41 angedeutet ist, umfasst der Stoff 40 eine tragende Schicht 42, die aus einer glatt gewebten Stoffstruktur besteht, die Basiskettfäden 43 mit den Schussfäden 44 in einer 1 x 1 glatten Bindung verwoben aufweist. Oberhalb der unteren Ebene 41 wird eine Reliefschicht, die allgemein durch die Bezugsziffer 45 bezeichnet wird, durch Druckstrangsegmente 46 gebildet, die in die glatte Bindung der tragenden Schicht 42 gestickt werden. Im vorliegenden Fall wird jedes Drucksegment 46 von einer einzelnen Rette in einem gesonderten Kettsystem gebildet, das abgeändert wird, um in die tragende Schicht gestickt zu werden. Die Höcker 46, die von jedem Kettfaden des gesonderten Kettsystems geschaffen werden, sind in einer nahen Aufeinanderfolge in Bearbeitungsrichtung angeordnet, und die Kettfäden des Systems sind über die Breite des Stoffs 40 voneinander beabstandet, wie in 7 gezeigt. Das gesonderte Kettsystem stellt eine topografische dreidimensionale Reliefschicht her, die im Wesentlichen aus Höckern in Bearbeitungsrichtung und der oberen Oberfläche der tragenden Schicht an der unteren Ebene 41 besteht. In dieser Stoffstruktur fällt die Zwischenebene mit der unteren Ebene zusammen. Die Beziehung zwischen den Ketthöckern 46 und der Stoffstruktur der tragenden Schicht 42 verursacht einen Ebenenunterschied im Bereich von 30 -150% des Druckstrangdurchmessers und vorzugsweise von etwa 70 – 100% des Strangdurchmessers. In der Darstellung von 7A beträgt der Ebenenunterschied etwa 90% des Durchmessers des Stranges 46. Wie oben angegeben können die Strangdurchmesser im Bereich von 0,127 mm bis etwa 1,27 mm (0,005 bis etwa 0,05 ") liegen. Zum Beispiel kann, wenn der Durchmesser des Kettstranges 0,30 mm (0,012 ") ist, der Ebenenunterschied 2,54 mm (0,10 ") sein. Für nicht runde Fäden wird der Durchmesser als vertikale Abmessung des Stranges angenommen, wie er im Stoff ausgerichtet ist, wobei der Strang normalerweise mit seiner breitesten Abmessung parallel zur unteren Ebene angeordnet ist.

Beim Stoff 40 ist die glatt gewebte tragende Schicht so aufgebaut, dass die höchsten Punkte sowohl der tragenden Schüsse als auch der tragenden Ketten 42 und 43 mit der unteren Ebene 41 komplanar sind und zusammenfallen, und die Fäden des gesonderten Kettsystems 46 zwischen den Ketten 44 der tragenden Schicht angeordnet sind.

8 und 8A stellen eine Modifikation des Stoffs 40 dar, der brauchbar ist für die Zwecke dieser Erfindung. Der modifizierte Stoff 50 weist eine untere Ebene auf, die durch die durchbrochene Linie 51 angedeutet ist, wobei eine tragende Schicht 52 unter der Ebene 51 und eine Reliefschicht 55 über der Ebene 51 liegen. In dieser Ausführungsform des durchtrocknenden Stoffs weist die Reliefschicht 55 ein dreidimensionales Muster auf, das ziemlich ähnlich dem Muster der Reliefschicht 45 der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist, das aus einer Serie von Druckhöckern 54' besteht, die in der Bearbeitungsrichtung des Stoffs angeordnet sind und quer zur Bearbeitungsrichtung beabstandet sind. In dem Stoff 50 wird die tragende Schicht durch Schüsse 53 und Ketten 54 gebildet, die zum größten Teil in einer glatten Bindung miteinander verwoben sind.

Bei der Bindung der tragenden Schicht stehen bestimmte Schusshöcker über die untere Ebene 51 hinaus und die Oberseiten dieser Schusshöcker definieren eine Zwischenebene 58. Der Ebenenunterschied zwischen der oberen Ebene der Oberfläche 55 und der Zwischenebene 58 beträgt mindestens 30% des Kettdurchmessers. Die Reliefschicht 55 andererseits wird gebildet durch Kettfadensegmente, die von den Kettfäden 54' gezogen werden, die von der tragenden Schicht 52 gezogen werden. Die Druckgarnsegmente 54' in der Reliefschicht 55 werden ausgewählt aus dem Kettsystem, das die Ketten 54 einschließt. Im vorliegenden Fall sind in dem Kettsystem, das die Ketten 54 und 54' einschließt, jeweils die ersten drei von vier Bestandteile der tragenden Schicht 52 und stehen nicht über die Zwischenschicht 58 hinaus. Die vierte Kette 54' allerdings besteht aus flottierenden Fäden, die sich in der Reliefschicht in der Bearbeitungsrichtung des Stoffs oberhalb der unteren Ebene 51 und der Zwischenebene 58 erstrecken. Die Druckketten 54' werden in die tragende Schicht 52 gebunden, indem sie unter den Schüssen 53 in der tragenden Schicht an den gegenüberliegenden Enden jedes flottierenden Fadens durchreichen.

Im Stoff 50 ersetzen die Kettstränge 54' einen der Basiskettstränge 54. Wenn dieser Stoff als durchtrocknender Stoff verwendet wird, verleiht die unebene Oberfläche der tragenden Schicht an der unteren Ebene 51 den Puffbereichen der Bahn eine etwas andere Textur, als durch die Reliefschicht des Stoffs 40 hergestellt wird, der in 7 gezeigt ist. In beiden Fällen wäre die Sticherscheinung, die durch die Vertiefungen in den Druckhöckern geschaffen wird, im Wesentlichen dieselbe, da die Druckhöcker über sieben Schüsse flottieren und in knapper Aufeinanderfolge angeordnet sind.

9 und 9A stellen eine andere Ausführungsform der Stoffe dar, die in Zusammenhang mit dieser Erfindung brauchbar sind. In dieser Ausführungsform weist der durchtrocknende Stoff 60 eine untere Ebene, angedeutet an gestrichelten Linien bei 61, und eine Zwischenebene, angedeutet bei 68 auf. Unterhalb der unteren Ebene 61 umfasst die tragende Schicht einen Stoff, der gewebt ist aus Schussgarnen 63 und Kettgarnen 64. Die untere Ebene 61 ist definiert durch die hohen Punkte der niedrigsten Schusshöcker in der tragenden Schicht 62, wie durch die Bezugsziffer 63-L bezeichnet. Die Zwischenebene 68 ist definiert durch die hohen Punkte der höchsten Schusshöcker in der tragenden Schicht 62, bezeichnet durch die Bezugsziffer 63-H. In den Zeichnungen sind die Ketten 64 in Folge über die Oberseite von 9 numeriert worden, und diese Nummern sind in 9A mit dem Präfix 64 bezeichnet worden. Wie gezeigt folgen die gerade numerierten Ketten dem glatten Bindungsbild von 1 x 1. Bei den ungerade numerierten Ketten ist jede vierte Kette; d.h. Kette 1, 5 und 9 usw. mit einer 1 x 7 Konfiguration gewebt, wodurch Druckhöcker in der Reliefschicht geschaffen werden, die sich über sieben Schüsse erstrecken. Die übrigen ungerade numerierten; d.h. 3, 7, 11 usw. sind mit einer 3 x 1 Konfiguration gewebt, wodurch flottierende Ketten unter 3 Schüssen geschaffen werden. Diese Webanordnung stellt eine weitere Abweichung von der komplanaren Anordnung der CDund MD-Höcker an der unteren Ebene her, die charakteristisch ist für den Stoff von 7, und schafft eine größere Abwechslung in der Oberfläche der tragenden Schicht.

Die Oberseiten der MD- und CD-Höcker in der tragenden Schicht fallen zwischen die Zwischenebene 68 und die untere Ebene 61. Diese Bindungsform schafft eine weniger abrupte, schrittweise Erhebung der Druckhöcker in der Reliefschicht. Der Ebenenunterschied 65 in dieser Ausführungsform; d.h. der Abstand zwischen dem höchsten Punkt der Ketten 64-1, 64-5, 64-9 usw. und der Zwischenebene an der Oberseite der tragenden Schicht, der die effektive Dicke der Reliefschicht darstellt, ist ungefähr 65% der Dicke der Druckstrangsegmente dieser Ketten, die den dreidimensionalen Effekt in der Reliefschicht bilden. Es wird angemerkt, dass bei den Kettmustern von 9 die Schüsse 63 über eine Vielzahl von Kettgarnen quer zur Bearbeitungsrichtung flottieren. Solche flottierende Fäden quer zur Bearbeitungsrichtung sind allerdings auf den Körper der tragenden Schicht unter der Zwischenebene 68 begrenzt und erstrecken sich nicht durch die Reliefschicht, um die Oberseite des Stoffs 60 zu erreichen. Daher stellt der Stoff 60, wie auch die Stoffe 40 und 50 eine tragende Schicht bereit, die einen Bindungsaufbau ohne jegliche Höcker quer zur Bearbeitungsrichtung aufweist, die aus der Basisschicht herausragen, um die Oberseite des Stoffs zu erreichen. Das dreidimensionale Relief, das durch die Reliefschicht in jeder der Ausführungsformen bereitgestellt wird, besteht im Wesentlichen aus verlängerten und erhabenen Druckhöckern, die in einer parallelen Anordnung oberhalb der unteren Ebene liegen und Vertiefungen zwischen den Druckhöckern schaffen. In jedem Fall erstrecken sich die Vertiefungen über die Länge des Stoffs in der Bearbeitungsrichtung und legen die Strömung fest durch die obere Oberfläche des tragenden Niveaus an der unteren Ebene.

Die Stoffe, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, sind nicht auf Stoffe beschränkt, die eine Reliefschicht dieser Art aufweisen, sondern es können auch komplizierte Muster, wie z.B. Weihnachtsbäume, Fische, Schmetterlinge erhalten werden durch Einführung einer komplizierteren Anordnung der Höcker. Noch kompliziertere Muster können erreicht werden durch die Verwendung eines Jacquardmechanismus in Verbindung mit einem standardmäßigen Langsiebwebstuhl, wie in 16 dargestellt. Mit einem Jacquardmechnismus, der ein gesondertes Kettsystem steuert, können Muster erreicht werden, ohne die Integrität des Stoffs zu stören, die durch die tragende Schicht erhalten wird. Sogar ohne einen ergänzenden Jacquardmechanismus können kompliziertere Webmuster hergestellt werden in einem Webstuhl mit mehreren Litzenrahmen. Muster wie z.B. Diamanten, Kreuze oder Fische können auf Webstühlen mit bis zu 24 Litzenrahmen erhalten werden.

Zum Beispiel stellen 10, 10A und 10B einen durchtrocknenden Stoff 70 dar, der eine tragende Schicht 72 unterhalb einer unteren Ebene 71 und eine Reliefschicht 75 oberhalb dieser Ebene aufweist. Beim dargestellten Bindungsaufbau sind die Ketten 74 der tragenden Schicht 72 in Paaren angeordnet, um sich mit den Schüssen 73 zu verweben. Die Schüsse sind gewebt, wobei jeder fünfte Schuss einen größeren Durchmesser aufweist, wie mit 73' angedeutet ist. Der Bindungsaufbau der Schicht 72 und ihr Einschluss der Druckketthöcker erheben ausgewählte Schusshöcker über die untere Ebene, um eine Zwischenebene 78 herzustellen. Um einen Diamanten zu erhalten, wie in 10 gezeigt, werden die Kettpaare aus der tragenden Schicht 72 herausgehoben, um innerhalb der Musterschicht 75 als Druckhöcker 74' zu flottieren, die sich in der Bearbeitungsrichtung des Stoffs über die obere Oberfläche der tragenden Schicht 72 an der unteren Ebene 71 erstrecken. Die Ketthöcker 74' werden durch Segmente derselben Kettgarne gebildet, die in der tragenden Schicht vertreten sind, und sind in einem im Wesentlichen diagonalen kreuz-und-quer-Muster angeordnet, wie gezeigt. Dieses Muster von Druckhöckern in der Reliefschicht 75 besteht im Wesentlichen aus Ketthöckern ohne Eindringen von irgendwelchen Höckern quer zur Bearbeitungsrichtung.

Beim Stoff 70 werden die Ketten 74 in Paaren innerhalb desselben Rietstabes manipuliert, aber es kann erwünscht sein, die einzelnen Ketten in jedem Paar mit einem anderen Muster zu betreiben, um den erwünschten Effekt herzustellen. Es wird angemerkt, dass die Druckhöcker in dieser Ausführungsform sich über fünf Schüsse erstrecken, um das gewünschte Diamantmuster bereitzustellen. Die Länge der Druckhöcker kann erhöht werden, um das Muster zu verlängern, oder verringert werden bis auf drei Schüsse, um das Diamantmuster zu komprimieren. Der Stoffdesigner kann eine große Vielfalt von interessanten komplizierten Mustern umsetzen durch Ausnützung der vollen Musterkapazität des bestimmten Webstuhls, auf dem der Stoff gewebt wird.

In den dargestellten Ausführungsformen weisen alle Ketten und Schüsse im Wesentlichen denselben Durchmesser auf und sind als Monofilamente gezeigt. Es ist möglich, ein oder mehrere dieser Elemente durch andere Stränge zu ersetzen. Zum Beispiel können die Druckstrangsegmente, die verwendet werden zur Bildung der Ketthöcker, eine Gruppe von Strängen desselben oder verschiedener Durchmesser sein, um einen Reliefeffekt zu schaffen. Sie können einen runden oder nicht runden Querschnitt aufweisen, wie z.B. oval, flach, rechteckig oder bandförmig. Darüber hinaus können die Stränge aus polymeren oder metallischen Materialien oder einer Kombination daraus hergestellt werden.

11 stellt einen durchtrocknenden Stoff 80 dar, bei dem die Reliefschicht Druckketthöcker 84' bereitstellt, die in Gruppen gebündelt sind und Vertiefungen zwischen und innerhalb der gebündelten Gruppen bilden. Wie gezeigt variiert die Länge der Ketthöcker 84' von 3-7 Schüsse. Wie in den vorhergehenden Ausführungsformen ist die tragende Schicht, die Schüsse 83 und Ketten 84 umfasst, an der unteren Ebene von der Reliefschicht differenziert, und die Oberseiten der Schusshöcker definieren eine Zwischenebene, die unterhalb der oberen Oberfläche der Reliefschicht liegt um mindestens 30% des Durchmessers der Druckstränge, die die Ketthöcker bilden. Bei der dargestellten Bindung ist die Ebene zwischen 85% und 100% des Durchmessers der Druckketthöcker.

12 stellt einen Stoff 90 mit Druckstrangsegmenten 94' in einer Reliefschicht oberhalb der Schüsse 93 und Ketten 94 der tragenden Schicht dar. Die Ketthöcker 94' vereinigen sich, um ein komplizierteres Muster herzustellen, das Fische simuliert.

13 stellt einen Stoff 100 dar, bei dem die Druckstränge 106 flache Garne, im vorliegenden Fall von ovalem Querschnitt, und die Kettgarne 104 in der tragenden Schicht bandartige Stränge sind. Die Schussgarne 103 sind im vorliegenden Fall rund. Der Stoff 100, der in 14 gezeigt ist, stellt einen durchtrocknenden Stoff bereit, der eine verringerte Dicke aufweist, ohne Festigkeit einzubüßen.

14 stellt einen durchtrocknenden Stoff 110 dar, bei dem die Druckstränge 116 rund sind, um eine Reliefschicht zu bilden. In der tragenden Schicht umfasst der Stoff flache Ketten 114 verwoben mit runden Schüssen 113.

15 stellt einen Stoff 120 dar, der flache Ketten 124 verwoben mit Schüssen 123 in der tragenden Schicht beinhaltet. In der Musterschicht werden die Ketthöcker aus einer Kombination aus flachen Ketten 126 und runden Ketten 126' gebildet.

Eine große Vielzahl von verschiedenen Kombinationen kann erhalten werden durch Verbindung von flachen, bandartigen und runden Garnen in den Ketten des Stoffs, was einem Fachmann auf dem Gebiet des Stoffdesigns klar ist.

16 stellt einen Langsiebwebstuhl mit einem Jacquardmechanismus dar zum „Sticken" von Druckgarnen in die Basisstoffstruktur, um eine Reliefschicht herzustellen, die über der tragenden Schicht liegt.

Die Figur stellt einen Hinterbaum 150 zum Zubringen der Ketten von den verschiedenen Kettsystemen zum Webstuhl dar. Zusätzliche Hinterbäume können eingesetzt werden, wie auf dem Fachgebiet bekannt. Die Ketten werden nach vorne gezogen durch eine Vielzahl von Litzenrahmen 151, die von Zahnstangen, Exzentern und/oder Hebeln gesteuert werden, um die gewünschten Bindungsmuster in der tragenden Schicht des durchtrocknenden Stoffs bereitzustellen. Nach vorne von den Litzenrahmen 151 ist ein Jacquardmechanismus 152 vorgesehen, um zusätzliche Kettgarne zu steuern, die nicht von den Litzen 151 gesteuert werden. Die Ketten, die durch die Jacquardlitzen gezogen werden,. können vom Hinterbaum 150 weg gezogen werden oder als Alternative von einem Gatter (nicht gezeigt) an der Hinterseite des Webstuhls weg gezogen werden. Die Ketten werden durch ein Blatt 153 gefädelt, das reziprok angebracht ist auf einer Lade, um die Schüsse gegen den Warenrand des Stoffs anzuschlagen, bezeichnet mit 154. Der Stoff wird über die Vorderseite des Webstuhls über die Brustwalze 155 zu einer Stoffaufnahmewalze 156 gezogen. Die Litzen des Jacquardmechanismus 152 werden vorzugsweise elektronisch gesteuert, um jedes gewünschte Bindungsmuster auf dem Reliefniveau des hergestellten durchtrocknenden Stoffs zu schaffen. Die Jacquardsteuerung ermöglicht eine unbegrenzte Auswahl an Stoffmustern in der Reliefschicht des Stoffs. Der Jacquardmechanismus kann steuern, dass sich die Druckketten der Reliefschicht mit der tragenden Schicht verweben, die durch die Litzen 151 in jeder Abfolge gebildet wird, die gewünscht wird oder zugelassen wird vom Kettenzufuhrmechanismus des Webstuhls.

Eine Schlüsseleigenschaft der hier gelehrten gewebten Stoffe liegt in der Gegenwart von langen MDerhabenen Höckern, um CD-Dehnung in der ungekreppten durchgetrockneten Schicht zu verleihen.

17 ist eine Querschnittsfotografie eines Tissue, das entsprechend dieser Erfindung hergestellt wurde (50x vergrößert). Der obere Querschnitt ist quer zur Bearbeitungsrichtung vorgenommen und der untere Querschnitt ist in Bearbeitungsrichtung betrachtet, wobei beide die vertikalen Vorsprünge darstellen, die in dem Tissue durch die erhabenen Ketthöcker im durchtrocknenden Stoff hergestellt werden. Wie dargestellt können die Höhen der Vorsprünge innerhalb eines bestimmten Bereiches variieren und haben nicht unbedingt alle dieselbe Höhe. Auf dem Foto sind die Querschnitte von zwei verschiedenen Vorsprüngen, die nahe beieinander liegen auf derselben Tissueschicht. Eine Eigenschaft des Produktes dieser Erfindung ist, dass die Dichte der Schicht einheitlich oder im Wesentlichen einheitlich ist. Die Vorsprünge weisen keine andere Dichte auf als der Rest der Schicht.

18 ist ein Diagramm von MD-Steifigkeit zu Masse für einen weiten Bereich von Tissueprodukten. In manchen Fällen stellt der MD-Steifigkeitswert eine Verbesserung gegenüber GMM/GMT dar, um die Steifigkeit auszudrücken, insofern als die Effekte von Dicke und mehreren Lagen in Betracht gezogen werden. Es wurde festgestellt, dass der MD-Steifigkeitswert der menschlichen Wahrnehmung von Steifigkeit über einen breiten Bereich von Produkten entspricht und berechnet werden kann als die MD-Steigung (ausgedrückt in kg) multipliziert mit der Quadratwurzel des Quotienten der Schichtstärke (in &mgr;m) dividiert durch die Anzahl der Lagen. [MD-Steifigkeit = (MD-Steigung) (Schichtstärke/Anzahl der Lagen)S]. Schichten dieser Erfindung sind dadurch charakterisiert, dass sie MD-Steifigkeitswerte von 100 kg/&mgr;mS oder weniger aufweisen. Diese Schichten sind einzigartig in ihrer Fähigkeit, eine niedrige MD-Steifigkeit mit hoher Masse zu verbinden.

19 vergleicht WCB, LER und WS von Produkten, die durch diese Erfindung hergestellt wurden, mit einigen Konkurrenzprodukten. U1, U2, U3 und U4 sind Produkte, die durch diese Erfindung hergestellt wurden, und sind jeweils in Beispiel 10 – 13 genau beschrieben. C1 bis C6 sind im Handel erhältliche Toilettenpapierprodukte. Genauer gesagt sind C1-C3 drei Proben von CHARMIN®, während C4 bis C6 jeweils COTTONELLE®, QUILTED NORTHERN® und ULTRA-CHARMIN® sind. Tissues dieser Erfindung sind höherwertig in bezug auf ihre Fähigkeit, gleichzeitig hohe Werte für WCB, LER und WS zu erzielen. Eine Beschreibung des Prüfverfahrens für die Messung von WCB, LER und WS folgt.

Geräteaufstellung

Eine Instron 4502 Universal Testing Machine wird für dieses Prüfverfahren verwendet. Eine 1 kN Kraftmessdose wird unterhalb (an der unteren Seite) des Querbalkens angebracht. Instron Kompressionsplatten mit 5,72 cm (2,25 Zoll) Durchmesser werden starr eingerichtet. Die untere Platte wird auf einem Kugellager gehalten, um eine ideale Ausrichtung mit der oberen Platte zu ermöglichen. Die drei Haltebolzen für die untere Platte werden gelockert, die obere Platte wird in Kontakt mit der unteren Platte bei einer Belastung von etwa 22,7 kg (50 Pfund) gebracht, und die Haltebolzen werden festgezogen, um die untere Platte an der Stelle zu befestigen. Die Ausdehnung (gemessener Abstand der unteren Platte zu einer Bezugsebene) sollte auf Null gestellt werden, wenn die obere Platte in Kontakt mit der unteren Platte bei einer Belastung zwischen 3,63 kg und 22,7 kg (8 Pfund und 50 Pfund) ist. Die Kraftmessdose sollte im frei hängenden Zustand auf Null gestellt werden. Das Instron-Gerät und die Kraftmessdose sollten für eine Stunde aufgewärmt werden, bevor Messungen durchgeführt werden.

Die Instron-Einheit wird an einen PC mit einer IEEE-Karte zur Datenerfassung und Computersteuerung angeschlossen. Der Computer wird mit Instron Series XII-Software (Ausgabe 1989) und Version 2 Firmware geladen.

Nach dem Aufwärmen und Nullstellen der Ausdehnung und der Kraftmessdose, wird die obere Platte auf eine Höhe von etwa 0,51 cm (etwa 0,2 Zoll) gehoben, um das Einfügen von Proben zwischen den Kompressionsplatten zu ermöglichen. Die Steuerung des Instron wird dann dem Computer übertragen.

Unter Verwendung der Instron Series XII Cyclic Test-Software (Version 1.11), wird eine Instrumentenabfolge erstellt. Die programmierte Abfolge wird als Parameterdatei gespeichert. Die Parameterdatei hat 7 „Marken" (diskrete Ereignisse), die aus drei „zyklischen Blöcken" (Befehlssätzen) wie folgt zusammengesetzt sind:

Marke 1: Block 1

Marke 2: Block 2

Marke 3: Block 3

Marke 4: Block 2

Marke 5: Block 3

Marke 6: Block 1

Marke 7: Block 3.

Block 1 befiehlt dem beweglichen Querhaupt, bei 1,91 cm (0,75 Zoll) pro Minute nach unten zu gehen, bis eine Belastung von 0,045 kg (0,1 Pfund) ausgeübt wird (die Instron-Einstellung ist – 0,045 kg (-0,1 Pfund), da Kompression als negative Größe definiert ist). Die Kontrolle erfolgt durch Verdrängung. Wenn die Zielbelastung erreicht ist, wird die ausgeübte Belastung auf Null reduziert.

Block 2 steuert, dass das bewegliche Querhaupt sich von einer ausgeübten Belastung von 0,023 kg (0,05 Pfund) zu einer Spitze von 3,63 kg (8 Pfund) und dann zurück zu 0,023 kg (0,05 Pfund) mit einer Geschwindigkeit von 5,08 mm (0,2 Zoll) pro Minute bewegt. Unter Verwendung der Instron-Software ist der Steuermodus Verdrängung, die Begrenzungsart ist Belastung, der erste Stand ist -0,023 kg (-0,05 Pfund), der zweite Stand ist – 3,63 kg (-8 Pfund), die Verweilzeit ist 0 Sekunden und die Zahl der Transitionen ist 2 (Kompression und anschließende Entspannung); „kein Betrieb" ist festgelegt für das Ende des Blocks.

Block 3 verwendet Verdrängungssteuerung und Begrenzungsart, um einfach das bewegliche Querhaupt auf 0,38 cm (0,15 Zoll) bei einer Geschwindigkeit von 10,16 cm (4 Zoll) pro Minute zu heben mit einer Verweilzeit von 0.

Andere Instron Softwareeinstellungen sind 0 auf dem ersten Stand, 0,38 cm (0,15 Zoll) auf dem zweiten Stand, 1 Transition und „kein Betrieb" am Ende des Blocks. Wenn eine Probe eine unkomprimierte Dicke von mehr als 0,38 cm (0,15 Zoll) aufweist, dann sollte Block 3 modifiziert werden, um den Stand des beweglichen Querhauptes auf eine geeignete Höhe zu heben, und der geänderte Stand sollte aufgezeichnet und angemerkt werden.

Wenn sie in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt wird (Marke 1–7), komprimiert die Instron-Abfolge die Probe auf 0,17 kPa (0,44 N) (0,025 Pfund pro Quadratzoll (0,1 Pfund Kraft)), entspannt sie, komprimiert sie dann auf 13,79 kPa (35,56 N) (2 psi (8 Pfund Kraft)), gefolgt von Dekompression und dem Anheben des beweglichen Querhauptes auf 0,38 cm (0,15 Zoll), komprimiert dann die Probe wieder auf 13,79 kPa (2 psi), entspannt sie, hebt das bewegliche Querhaupt auf 0,38 cm (0,15 Zoll) an, komprimiert wieder auf 0,17 kPa (0,44 N) (0,025 psi (0,1 Pfund Kraft)), und hebt dann das bewegliche Querhaupt an. Datenerfassung sollte in Intervallen von höchstens 0,10 mm (0,004 Zoll) oder 0,133 N (0,03 Pfund Kraft) (egal was zuerst kommt) für Block 2 und Intervallen von höchstens 0,013 N (0,003 Pfund Kraft) für Block 1 durchgeführt werden. Sobald der Prüfvorgang begonnen ist, vergehen etwas weniger als zwei Minuten bis zum Ende der Instron-Abfolge.

Die Ausgabe der Ergebnisse der Series XII-Software ist so eingestellt, dass Ausdehnung (Dicke) bei Spitzenbelastungen für Marke 1, 2, 4 und 6 (bei jeweils 0,17 kPa und 13,79 kPa (0,025 und 2,0 psi) Spitzenbelastung) bereitgestellt wird, die Belastungsenergie für Marke 2 und 4 (die zwei Kompressionen auf 13,79 kPa (2,0 psi)), das Verhältnis der zwei Belastungsenergien (zweiter 13,79 kPa (2 psi) Durchgang/erster 13,79 kPa (2 psi) Durchgang) und das Verhältnis von Enddicke zu Ausgangsdicke (Verhältnis von Dicke am Ende zur ersten 0,17 kPa (0,025 psi) Kompression). Die Ergebnisse Belastung zu Dicke werden während der Durchführung von Block 1 und 2 auf dem Bildschirm angezeigt.

Probenvorbereitung

Ausgerüstete Tissueproben werden für mindestens 24 Stunden in einem Tappi-Konditionierungsraum (50% relative Feuchtigkeit bei 22,8 °C (73 °F)) angepasst. Eine Länge von drei oder vier perforierten Schichten wird von der Rolle abgewickelt und an den Perforationen gefaltet, um einen Zoder W-gefalteten Stapel zu bilden. Der Stapel wird dann durch eine Matrize zu einem 6,35 cm (2,5 Zoll) Quadrat geschnitten, wobei das Quadrat aus der Mitte des gefalteten Stapels geschnitten wird. Die Masse des ausgeschnittenen Quadrates wird dann mit einer Genauigkeit von 10 mg oder weniger gemessen. Die Masse der ausgeschnittenen Probe sollte vorzugsweise annähernd 0,5 g betragen, und sollte zwischen 0,4 und 0,6 g liegen; wenn nicht, sollte die Anzahl der Schichten im Stapel angepasst werden. (Drei oder vier Schichten pro Stapel haben sich als passend für alle Durchgänge dieser Studie erwiesen; Prüfverfahren, die sowohl mit drei als auch mit vier Schichten durchgeführt wurden, ergaben keinen deutlichen Unterschied bei den Nasselastizitätsergebnissen).

Feuchtigkeit wird einheitlich aufgetragen mit einem feinen Sprühstrahl vollentsalzten Wassers bei 21,1-22,8 °C (70-73 °F). Dies kann erreicht werden unter Verwendung einer herkömmlichen Plastiksprühflasche, mit einem Behälter oder einer anderen Abgrenzung, die das Meiste des Sprühstrahls abhält, so dass nur etwa die äußeren 20 Prozent des Sprühstrahlbereiches – ein feiner Nebel – die Probe erreichen. Bei richtiger Durchführung treten keine nassen Flecken von großen Tropfen während des Sprühens auf der Probe auf, sondern die Probe wird einheitlich befeuchtet. Die Sprühquelle sollte mindestens 15,24 cm (6 Zoll) weg von der Probe bleiben während der Sprühanwendung. Das Ziel ist, die Probe teilweise zu sättigen bis zu einem Feuchtigkeitsverhältnis (Gramm Wasser pro Gramm Faser) im Bereich von 0,9 bis 1,6.

Eine flache poröse Tragefläche wird verwendet, um die Proben während des Besprühens zu halten und dabei die Bildung von großen Wassertröpfchen auf der Tragefläche zu verhindern, die die Ränder der Proben durchtränken könnten, was nasse Flecken ergeben würde. Ein offenzelliges retikuliertes Schaummaterial wurde bei dieser Studie verwendet, aber andere Materialien, wie z.B. ein saugfähiger Schwamm könnten ebenfalls ausreichen.

Für einen Stapel aus drei Schichten sollten die drei Schichten getrennt und nebeneinander auf der porösen Tragefläche aufgelegt werden. Der Sprühnebel sollte einheitlich aufgetragen werden durch aufeinanderfolgendes Sprühen aus zwei oder mehreren Richtungen auf die getrennten Schichten unter Verwendung einer festgelegten Anzahl von Sprühvorgängen (indem mit der Sprühflasche gleich oft gepumpt wird), wobei die Anzahl durch systematisches Probieren bestimmt wird, um ein angestrebtes Feuchtigkeitsniveau zu erreichen. Die Proben werden rasch umgedreht und wieder mit einer festgelegten Anzahl von Sprühvorgängen besprüht, um Feuchtigkeitsgefälle in z-Richtung in den Schichten zu vermeiden. Der Stapel wird in der ursprünglichen Ordnung und mit den ursprünglichen relativen Ausrichtungen der Schichten wiederhergestellt. Der wiederhergestellte Stapel wird dann rasch mit einer Genauigkeit von mindestens 10 mg gewogen und wird dann in der Mitte der unteren Instron-Kompressionsplatte aufgelegt, und im Anschluss wird der Computer verwendet, um die Instron-Testabfolge zu beginnen. Es sollten nicht mehr als 60 Sekunden verstreichen zwischen dem ersten Kontakt des Sprühstrahls mit der Probe und dem Beginn der Testabfolge, wobei 45 Sekunden typisch sind.

Wenn vier Schichten pro Stapel benötigt werden, um im Zielbereich zu bleiben, sind die Schichten eher dünner als im Falle von dreischichtigen Stapeln und schaffen erhöhte Probleme bei der Handhabung, wenn sie feucht sind. Anstatt jede der vier Schichten während des Befeuchtens einzeln zu behandeln, wird der Stapel in zwei Stöße aus jeweils zwei Schichten geteilt, und die Stöße werden nebeneinander auf dem porösen Substrat aufgelegt. Ein Sprühstrahl wird aufgetragen, wie zuvor beschrieben, um die oberen Schichten der Stapel zu befeuchten. Die zwei Stapel werden dann umgedreht und ungefähr dieselbe Menge Feuchtigkeit wird wieder aufgetragen. Obwohl jede Schicht bei diesem Vorgang nur von einer Seite befeuchtet wird, wird die Möglichkeit von Feuchtigkeitsgefällen in z-Richtung in jeder Schicht teilweise abgeschwächt durch die allgemein verringerte Dicke der Schichten in vierschichtigen Stapeln im Vergleich zu dreischichtigen Stapeln. (Beschränkte Prüfvorgänge mit Stapeln aus drei und vier Schichten aus demselben Tissue zeigten keine wesentlichen Unterschiede, wodurch angezeigt wurde, dass Feuchtigkeitsgefälle in z-Richtung in den Schichten, wenn vorhanden, sehr wahrscheinlich kein wesentlicher Faktor bei der Messung der Drucknasselastizität sind). Nach dem Auftragen von Feuchtigkeit werden die Stapel wiederhergestellt, gewogen und zum Testen in das Instron-Gerät gelegt, wie zuvor für den Fall von dreischichtigen Stapeln beschrieben.

Nach dem Instron-Prüfvorgang wird die Probe zum Trocknen in einen 105 °C Konvektionsofen gelegt. Wenn die Probe vollständig trocken ist (mindestens nach 20 Minuten), wird das Trockengewicht aufgezeichnet. (Wenn keine beheizte Waage verwendet wird, muss das Probengewicht innerhalb von fünf Sekunden nach Entfernung aus dem Ofen festgestellt werden, weil Feuchtigkeit unmittelbar beginnt, von der Probe absorbiert zu werden.) Daten werden aufgezeichnet für Proben mit Feuchtigkeitsverhältnissen im Bereich von 0,9 bis 1,6. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Werte für WCB, LER und WS über diesen Bereich verhältnismäßig konstant bleiben.

Ausgabeparameter

Drei Maße für die Nasselastizität werden in Betracht gezogen. Das erste Maß ist die Masse der Probe bei Spitzenbelastung beim ersten Kompressionsdurchgang auf 13,8 kPa (2,0 psi), nachfolgend als „Nasskomprimierte Masse" oder WCB bezeichnet. Dieses Masseniveau wird dynamisch erreicht und kann von statischen Messungen der Masse bei 13,8 kPa (2,0 psi) abweichen. Das zweite Maß wird als „Nassrückfederung" oder WS bezeichnet und entspricht dem Verhältnis der Probendicke bei 0,17 kPa (0,025 psi) am Ende der Testfolge zur Dicke der Probe bei 0,17 kPa (0,025 psi), gemessen am Beginn der Testfolge. Das dritte Maß ist das „Belastungsenergieverhältnis" oder LER, was dem Verhältnis der Belastungsenergie bei der zweiten Kompression auf 13,79 kPa (2 psi) zur Belastungsenergie bei der ersten derartigen Kompression während einer einzelnen Prüffolge entspricht. Die Belastungsenergie ist der Bereich unter der Kurve auf einem Diagramm von ausgeübter Belastung zu Dicke für eine Probe, das von keiner Belastung zu der Spitzenbelastung von 13,79 kPa (2 psi) reicht; die Belastungsenergie hat Einheiten von Zoll/Pfund Kraft. Wenn ein Material nach der Kompression zusammenfällt und seine Masse verliert, wird eine nachfolgende Kompression viel weniger Energie erfordern, was zu einem geringen LER führt. Für ein rein elastisches Material wären Elastizität und LER eins. Die drei Maße, die hier beschrieben sind, sind von der Anzahl der Schichten im Stapel verhältnismäßig unabhängig und dienen als nützliche Maße für die Nasselastizität. Sowohl LER als auch WS können als Prozentanteile ausgedrückt werden.

Typische Materialien für Toilettenpapier und Gesichtstücher weisen LER-Werte im Bereich von 35% – 50% auf. Werte über 50%, wie durch das ungekreppte durchgetrocknete Toilettenpapier in 19 gezeigt, sind aussergewöhnlich gut für ein befeuchtetes bauschiges Material ohne permanentes Feuchtigkeitsbeständigkeitsharz. Die Nassrückfederung für typische Tissues liegt im Bereich von 40% bis 50%, wobei Werte über 50% eine gute Nasselastizität aufweisen. Werte über 60%, wie sie vom ungekreppten durchgetrockneten Tissue erreicht werden, sind äusserst ungewöhnlich bei einem bauschigen Tissue ohne permanentes Feuchtigkeitsbeständigkeitsharz. Wenn ein Material ursprünglich dicht ist oder wenn ein ursprünglich bauschiges Material beim Befeuchten vor der mechanischen Kompression zusammenfällt, können LER und Nassrückfederung hoch sein, aber die ursprüngliche Masse und die Nasskomprimierte Masse werden gering sein. Es ist nur möglich, hohe Werte für LER, Nassrückfederung und Nasskomprimierte Masse zu erreichen, wenn eine bauschige Struktur eine ausgezeichnete Nasselastizität aufweist. Ein bauschiges aber nicht komprimierbares Material würde auch eine hohe Nasselastizität aufweisen, wäre aber viel zu steif, um für Gesichtstücher oder Toilettenpapier verwendet zu werden.

Beispiele Beispiel 1

Um diese Erfindung weiter darzustellen, wurde ein ungekrepptes durchgetrocknetes Tissue unter Verwendung des Verfahrens hergestellt, das im Wesentlichen in 1 dargestellt ist. Insbesondere wurde ein dreischichtiges einlagiges Toilettenpapier hergestellt, bei dem die äußeren Schichten dispergierte entbundene Cenibra-Eukalyptusfasern umfassten, und die mittlere Schicht raffinierte nordische Weichholz-Kraftfasern umfasste.

Vor der Bildung wurden die Eukalyptusfasern für 15 Minuten bei 10 Prozent Konsistenz zerstampft und auf 30 Prozent Konsistenz entwässert. Der Faserbrei wurde dann einem Maule-Wellendispergierer zugeführt, der bei 70 °C (160 °F) mit einer Leistungsaufnahme von 2,6 Kilowatt/Tag pro Tonne (3,2 Pferdestärken/Tag pro Tonne) betrieben wurde. Im Anschluss an das Dispergieren wurde dem Faserbrei ein Weichmacher (Berocell 596) in einer Menge von 6,82 kg (15 Pfund) Berocell pro Tonne Trockenfaser (0,75 Gewichtsprozent) hinzugefügt.

Die Weichholzfasern wurden für 30 Minuten bei einer Konsistenz von 4 Prozent zerstampft und nach dem Zerstampfen auf eine Konsistenz von 3,2 Prozent verdünnt, während die dispergierten entbundenen Eukalyptusfasern auf eine Konsistenz von 2 Prozent verdünnt wurden. Das Gesamtgewicht der geschichteten Schicht war zu 35%/30%/35% auf Schichten aus dispergiertem Eukalyptus/raffiniertem Weichholz/dispergiertem Eukalyptus aufgeteilt. Die mittlere Schicht war raffiniert auf Werte, die erforderlich waren, um die angestrebten Festigkeitswerte zu erreichen, während die äußeren Schichten die Oberflächenweichheit und die Masse bereitstellten. Parez 631 NC wurde der mittleren Schicht hinzugefügt in einer Menge von 4,5 – 5,9 kg (10–13 Pfund) pro Tonne Faserbrei basierend auf der mittleren Schicht.

Ein Vierschicht-Stoffauflaufkasten wurde verwendet, um die feuchte Bahn zu bilden, wobei sich das raffinierte nordische Weichholzmaterial in den zwei mittleren Schichten des Stoffauflaufkastens befand, um eine einzige mittlere Schicht für das beschriebene dreischichtige Produkt herzustellen. Turbulenzen erzeugende Einsätze, die etwa 75 mm (etwa 3 Zoll) vom Ausflussschlitz zurückgesetzt waren, und Schichttrennvorrichtungen, die sich etwa 150 mm (etwa 6 Zoll) über den Ausflussschlitz erstreckten, wurden eingesetzt. Elastische Lippenverlängerungen, die sich etwa 150 mm (etwa 6 Zoll) über den Ausflussschlitz erstreckten, wurden ebenfalls verwendet, wie in US-Patent Nr. 5,129,988 gelehrt, erteilt am 14. Juli 1992 an Farrington Jr. mit dem Titel „Extended Flexible headbox Slice With Parallel Flexible Lip Extensions and Extended Internal Dividers". Die reine Öffnung des Ausflussschlitzes war 23 mm (etwa 0,9 Zoll) und die Wasserströmungen in allen vier Stoffauflaufschichten waren vergleichbar. Die Konsistenz des Materials, der dem Stoffauflaufkasten zugeführt wurde, betrug etwa 0,09 Gewichtsprozent.

Die entstehende dreischichtige Schicht wurde auf einem Doppelsieb, Saugformwalze, Former gebildet, wobei die Formstoffe (12 und 13 in 1) jeweils die Stoffe Lindsay 2164 und Asten 866 waren. Die Geschwindigkeit der Formstoffe betrug 11,9 Meter pro Sekunde. Die neu gebildete Bahn wurde dann entwässert auf eine Konsistenz von etwa 20 – 27 Prozent unter Verwendung von Vakuumabsaugung von unterhalb des Formstoffs, bevor sie an den Übertragungsstoff übertragen wurde, der sich mit 9,1 Meter pro Sekunde bewegte (30% Stoßübertragung). Der Übertragungsstoff war ein Appleton Wire 94M. Eine Vakuumbacke, die ein Vakuum von etwa 6 – 15 Zoll (150 – 380 Millimeter) Quecksilber erzeugte, wurde verwendet, um die Bahn auf den Übertragungsstoff zu übertragen.

Die Bahn wurde dann auf einen durchtrocknenden Stoff (Lindsay Wire T216-3, wie zuvor beschrieben in Verbindung mit 2 und wie in 9 dargestellt) übertragen. Der durchtrocknende Stoff bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,1 Meter pro Sekunde. Die Bahn wurde über einen Honeycomb-Durchtrockner getragen, der mit einer Temperatur von etwa 175 °C (etwa 350 °F) arbeitete, und auf eine endgültige Trockenheit von etwa 94–98 Prozent Konsistenz getrocknet. Die entstehende ungekreppte Tissueschicht wurde dann kalandriert bei einem fixierten Spalt von 0,10 cm (0,040 Zoll) zwischen einer Stahlwalze mit 51 cm (20 Zoll) Durchmesser und einer gummiüberzogenen 110 P&J Hardness-Walze mit einem Durchmesser von 52,1 cm (20,5 Zoll). Die Dicke des Gummiüberzugs betrug 1,84 cm (0,725 Zoll).

Die entstehende kalandrierte Tissueschicht wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 7,7 kg pro 267,55 m2 (16,98 Pfund pro 2880 Quadratfuß)); CD-Dehnung 8,6 Prozent; Masse 13,18 cm3/g; Geometrisches Durchschnittsmodul dividiert durch Geometrische Durchschnittszugfestigkeit 3,86 km pro kg; Saugkapazität 11,01 Gramm Wasser pro Gramm Faser; MD-Steifigkeit 68,5 kg/&mgr;mS; MD-Zugfestigkeit 714 Gramm pro 7,62 cm (3 Zoll) Probenbreite; und CD-Zugfestigkeit 460 Gramm pro 7,62 cm (3 Zoll) Probenbreite.

Beispiel 2

Ungekrepptes durchgetrocknetes Toilettenpapier wurde hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme, dass der durchtrocknende Stoff durch Lindsay Wire T116-3 ersetzt wurde, wie in Verbindung mit 2 beschrieben.

Die entstehende Schicht wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 8,16 kg pro 267,55 m2 (17,99 Pfund pro 2880 Quadratfuß); CD-Dehnung 8,5 Prozent; Masse 17,57 cm3/g; Geometrisches Durchschnittsmodul dividiert durch Geometrische Durchschnittszugfestigkeit 3,15 km pro kg; Saugkapazität 11,29 Gramm Wasser pro Gramm Faser; MD-Steifigkeit 89,6 kg/&mgr;mS; MC-Zugfestigkeit 753 Gramm pro 7,62 cm (3 Zoll) Probenbreite; und CD-Zugfestigkeit 545 Gramm pro 7,62 cm (3 Zoll) Probenbreite.

Beispiel 3

Ein einlagiges ungekrepptes durchgetrocknetes Toilettenpapier wurde hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben, außer dass das Papier ein Eukalyptus/Weichholz-Verhältnis von 25/75 aufwies. Die Weichholzschicht wurde raffiniert, um das angestrebte Festigkeitsniveau zu erreichen. Kymene 557LX wurde zum gesamten Papierrohstoff in einer Menge von 11,36 kg (25 Pfund) pro Tonne hinzugefügt.

Das Endprodukt wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 6,15 kg pro 267,55 m2 (13,55 Pfund pro 2880 Quadratfuß); CD-Dehnung 20,1 Prozent; Masse 24,89 cm3/g; MD-Steifigkeit 74,5 kg/&mgr;mS; Geometrisches Durchschnittsmodul dividiert durch Geometrische Durchschnittszugfestigkeit 3,13 km pro kg; MD-Zugfestigkeit 777 Gramm pro 7,62 cm (3 Zoll) Probenbreite; und CD-Zugfestigkeit 275 Gramm pro 7,62 (3 Zoll) Probenbreite.

Beispiel 4

Ein einlagiges ungekrepptes durchgetrocknetes Toilettenpapier wurde hergestellt, wie in Beispiel 2 beschrieben, wurde aber unkalandriert gelassen. Die entstehende Schicht wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 17,94; CD-Dehnung 13,2 Prozent; Masse 22,80 Kubikzentimeter pro Gramm; MD-Steifigkeit 120,1 kg/&mgr;mS; Geometrisches Durchschnittsmodul dividiert durch Geometrische Durchschnittszugfestigkeit 3,35 km pro kg; Saugkapazität 12,96; MD-Zugfestigkeit 951 Gramm pro 7,62 cm (3 Zoll) Probenbreite; und CD-Zugfestigkeit 751 Gramm pro 7,62 cm (3 Zoll) Probenbreite.

Beispiel 5

Um diese Erfindung weiter darzustellen, wurde ein einlagiges ungekrepptes durchgetrocknetes Handtuch hergestellt im Wesentlichen unter Verwendung des Verfahrens, wie in 1 dargestellt, aber unter Verwendung eines anderen Formers. Insbesondere wurde eine Rohmaterialienmischung aus 13% weißen und färbigen Akten, 37,5% sortierten Büroabfällen, 19,5% mehrfach gefalteten weißen Akten und 30% beschichtetem weißem Sulfit vor der Bildung technisch deinkt unter Verwendung von Flotations- und Waschschritten. Bevor die Schicht gebildet wurde, wurden Kymene 557LX und QuaSoft 206 mit dem Faserschlamm in einer Menge von jeweils 5 kg (11 Pfund) pro Tonne und 1,59 kg (3,5 Pfund) pro Tonne gemischt.

Ein Stoffauflaufkasten mit einem einzelnen Kanal wurde verwendet, um eine feuchte Bahn auf einem flachen Langsiebtisch zu bilden, wobei der Formstoff ein Lindsay Wire Pro 57B war (Stoff 13 in 1). Die Geschwindigkeit des Formers betrug 6,0 Meter pro Sekunde. Die neu gebildete Bahn wurde dann entwässert auf eine Konsistenz von etwa 20 – 27 Prozent unter Verwendung von Vakuumabsaugung von unterhalb des Formstoffs, bevor sie auf den Übertragungsstoff übertragen wurde, der sich mit 5,5 Metern pro Sekunde (8% Stoßübertragung) bewegte. Der Übertragungsstoff war ein Asten 920. Eine Vakuumbacke, die ein Vakuum von etwa 150 – 380 mm (etwa 6 – 15 Zoll) Quecksilber erzeugte, wurde verwendet, um die Bahn auf den Übertragungsstoff zu übertragen.

Die Bahn wurde auf einen Durchtrocknungsstoff (Lindsay Wire T-34) übertragen, wie in 10 dargestellt mit einer mesh-Zahl von 72 mal 32, einem MD-Strangdurchmesser von 0,33 mm (0,013 Zoll) (gepaarte Ketten) und einem CD-Strangdurchmesser von 0,356 mm (0,014 Zoll), wobei jeder fünfte CD-Strang einen Durchmesser von 0,51 mm (0,02 Zoll) aufwies. Der Stoff wies einen Ebenenunterschied von etwa 0,30 mm (etwa 0,012 Zoll) auf und enthielt 10 Druckhöcker pro 2,54 cm (1 Zoll) Länge quer zur Bearbeitungsrichtung und etwa 45 Druckhöcker pro 6,45 cm2 (pro Quadratzoll).

Der durchtrocknende Stoff bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 5,5 Metern pro Sekunde. Die Bahn wurde über einen Honeycomb-Durchtrockner getragen, der bei einer Temperatur von etwa 175 °C (etwa 350 °F) arbeitete, und auf eine endgültige Trockenheit von etwa 94–98 Prozent Konsistenz getrocknet.

Die ungekreppte Tissueschicht wurde dann zwischen zwei 50,8 cm (20 Zoll) Stahlrollen kalandriert, die auf etwa 5,45 – 9,1 kg (etwa 12–20 Pfund) pro 2,54 cm (1 Zoll) Länge belastet waren. Die entstehende Schicht wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 39,8 g/m2; CD-Dehnung 9,1 Prozent; Masse 11,72cm3/g; und Dochtwirkungsrate 2,94 Zentimeter pro 15 Sekunden.

Beispiel 6

Ein einlagiges durchgetrocknetes Toilettenpapier wurde ähnlich wie jenes von Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der folgenden Änderungen: durchtrocknender Stoff Lindsay T-124-1; Varisoft 3690PG90 (von Witco Corporation) ersetzte Berocell 596 als Weichmacher; ungefähr 35% Stoßübertragung. Die Schicht wies vier Schichten von 27%/16%/30%/27% entsprechend dem folgenden Schema auf: dispergierter Eukalyptus/dispergierter Eukalyptus/-nordisches Weichholzkraftmaterial/dispergierter Eukalyptus (auf der Seite des durchtrocknenden Stoffs). Die Schicht wurde rollenkalandriert mit Stahl-auf-Gummi-(110P&J)-Kalandrierwalzen, um das Endprodukt zu erhalten.

Das Endprodukt wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 10,9 kg pro 267,55 m2 (24,1 Pfund pro 2880 Quadratfuß); CD-Dehnung 4,9 Prozent; Masse 8,9 cm3/g; Geometrisches Durchschnittsmodul dividiert durch Geometrische Durchschnittszugfestigkeit 4,04; Saugkapazität 8,94 Gramm Wasser pro Gramm Faser; MD-Zugfestigkeit 731 g pro 7,62 cm (3 Zoll) Breite; CD-Zugfestigkeit 493 g pro 7,62 cm (3 Zoll) Breite; MD-Steifigkeit 106 kg/&mgr;mS.

Beispiel 7

Ein zweilagiges ungekrepptes durchgetrocknetes Toilettenpapier wurde ähnlich dem von Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der folgenden Änderungen: durchtrocknender Stoff Lindsay T-124-1; Varisoft 3690PG90 (von Witco Corporation) ersetzte Berocell 596 als Weichmacher; ungefähr 35% Stoßübertragung. Die Schicht wies drei Schichten von 40%/40%/20% entsprechend dem folgenden Schema auf: dispergierter Eukalyptus/nordisches Weichholzkraftmaterial/nordisches Weichholzkraftmaterial (auf der Seite des durchtrocknenden Stoffs). Die Schicht wurde rollenkalandriert mit Stahl-auf-Gummi-(110P&J)-Kalandrierwalzen, um das Endprodukt zu erhalten.

Das Endprodukt wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 10,77 kg pro 267,55 m2 (23,5 Pfund pro 2880 Quadratfuß); CD-Dehnung 6,8 Prozent; Masse 8,5 cm3/g; Geometrisches Durchschnittsmodul dividiert durch Geometrische Durchschnittszugfestigkeit 3,64; Saugkapazität 11,1 Gramm Wasser pro Gramm Faser; MD-Zugfestigkeit 678 g pro 7,62 cm (3 Zoll) Breite; CD-Zugfestigkeit 541 g pro 7,62 cm (3 Zoll) Breite; MD-Steifigkeit 70,4 kg/&mgr;mS.

Beispiel 8

Ein zweilagiges ungekrepptes durchgetrocknetes Gesichtstuch wurde ähnlich jenem von Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der folgenden Änderung. Es wurde Lindsay T-216-4 als durchtrocknender Stoff verwendet. Jede Lage war aufgeteilt zu 40%/40%/20% unter drei Lagen, die mit A/B/C bezeichnet wurden, wobei Schicht B und C Mischungen aus nordischem Hartholz, nordischem Weichholz und Eukalyptus waren und Schicht A reiner dispergierter Eukalyptus war. Insgesamt bestand die Schicht zu 40% aus dispergiertem Eukalyptus, 10% Eukalyptus, 15% nordischem Hartholz und 35% nordischem Weichholz. Schicht B&C umfasste 5 kg/Tonne Parez-631NC und 2 kg/Tonne Kymene 557LX. Schicht A, welche die auf dem durchtrocknenden Stoff gelegene Schicht war, umfasste 7,5 kg/Tonne Tegopren-6920 (von Goldschmidt Chemical Company) und 7,5 kg/Tonne Kymene 557LX. Die Schicht wurde rollenkalandriert mit Stahl-auf-Gummi-(50P&J)-Kalandrierwalzen, um die endgültigen Lagen zu erhalten. Diese wurden zusammengelegt, wobei die Seiten mit dem dispergierten Eukalyptus außen waren, und zweimal kalandriert wurden (einmal Stahl auf. Stahl bei 87,5 N/cm (50pli) und einmal Stahl auf Gummi bei 52,5 N/cm (30pli), um die Stärke zu verringern.

Das Endprodukt wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 10,45 kg pro 267,55 m2 (23,0 Pfund pro 2880 Quadratfuß); CD-Dehnung 7,3 Prozent; Masse 7,49 cm3/g; Geometrisches Durchschnittsmodul dividiert durch Geometrische Durchschnittszugfestigkeit 3,45; Saugkapazität 12,0 Gramm Wasser pro Gramm Faser; MD-Zugfestigkeit 915 g pro 7,62 cm (3 Zoll) Breite; CD-Zugfestigkeit 725 g pro 7,62 cm (3 Zoll) Breite; MD-Steifigkeit 79,5 kg/&mgr;mS.

Beispiel 9

Ein zweilagiges ungekrepptes durchgetrocknetes Gesichtstuch wurde ähnlich dem von Beispiel 8 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die entstehenden Lagen mit den dispergierten Eukalyptusseiten nach außen zusammengelegt wurden und nochmals kalandriert wurden (Stahl auf Stahl bei 87,5 N/cm (50pli)), um die Stärke zu verringern.

Das Endprodukt wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 8,8 kg pro 267,55 m2 (19,3 Pfund pro 2880 Quadratfuß); CD-Dehnung 7,5 Prozent; Masse 8,93 cm2/g; Geometrisches Durchschnittsmodul dividiert durch Geometrische Durchschnittszugfestigkeit 3,99; Saugkapazität 13,5 Gramm Wasser pro Gramm Faser; MD-Zugfestigkeit 867 g pro 7,62 cm (3 Zoll) Breite; CD-Zugfestigkeit 706 g pro 7,62 cm (3 Zoll) Breite; MD-Steifigkeit 75,6 kg/&mgr;mS.

Beispiel 10

Um die hochwertige Nassintegrität dieser Erfindung darzustellen, wurde ein ungekrepptes durchgetrocknetes Tissue hergestellt durch das Verfahren im Wesentlichen wie in 1 dargestellt. Insbesondere wurde das dreischichtige einlagige Toilettenpapier hergestellt, wobei die äußeren Schichten dispergierte, entbundene Cenibra-Eukalyptusfasern umfassten und die mittlere Schicht raffinierte nordische Weichholzkraftfasern umfasste.

Vor der Bildung wurden die Eukalyptusfasern für 15 Minuten bei 10 Prozent Konsistenz zerstampft und auf 30 Prozent Konsistenz entwässert. Der Faserbrei wurde dann einem Maule-Wellendispergierer zugeführt, der bei 70 °C (160 °F) mit einer Leistungsaufnahme von 2,6 Kilowatt/Tag pro Tonne (3,2 Pferdestärke/Tag pro Tonne) arbeitete. Im Anschluss an das Dispergieren wurde ein Weichmacher (Varisoft 3690PG90) dem Faserbrei in einer Menge von 7,0 kg Entbinder pro Tonne dispergierter trockener Fasern hinzugefügt.

Die Weichholzfasern wurden für 30 Minuten bei 4 Prozent Konsistenz zerstampft und nach dem Zerstampfen auf 3,2 Prozent Konsistenz verdünnt, während die dispergierten entbundenen Eukalyptusfasern auf 2 Prozent Konsistenz verdünnt wurden. Das Gesamtgewicht der geschichteten Schicht war zu 27%/46%/27% aufgeteilt unter den Schichten aus dispergiertem Eukalyptus/raffiniertem Weichholz/dispergiertem Eukalyptus. Die mittlere Schicht wurde auf Werte raffiniert, die erforderlich waren, um Zielfestigkeitwerte zu erreichen, während die äußeren Schichten die Weichheit und die Masse bereitstellten. Parez 631NC wurde der mittleren Schicht hinzugefügt bei 4,0 kg pro Tonne Faserbrei, basierend auf der mittleren Schicht.

Ein Vierschicht-Stoffauflaufkasten wurde verwendet, um die feuchte Bahn zu bilden, wobei das raffinierte nordische Weichholzkraftmaterial in den zwei mittleren Schichten des Stoffauflaufkastens war, um eine einzelne mittlere Schicht für das beschriebene dreischichtige Produkt herzustellen. Turbulenzen erzeugende Einsätze, die etwa 75 mm (etwa 3 Zoll) vom Ausflussschlitz zurückgesetzt waren, und Schichttrennvorrichtungen, die sich etwa 150 mm (etwa 6 Zoll) über den Ausflussschlitz erstreckten, wurden verwendet. Die reine Ausflussöffnung war etwa 23 mm (etwa 0,9 Zoll) und die Wasserströme in allen vier Schichten des Stoffauflaufkastens waren vergleichbar. Die Konsistenz des Materials, das dem Stoffauflaufkasten zugeführt wurde, betrug etwa 0,09 Gewichtsprozent.

Die entstehende dreischichtige Schicht wurde auf einem Doppelsieb, Saugformwalze, Former gebildet, wobei die Formstoffe jeweils Lindsay 2164 und Asten 866 waren. Die Geschwindigkeit der Formstoffe betrug etwa 12 Meter pro Sekunde. Die neu gebildete Bahn wurde dann entwässert auf eine Konsistenz von etwa 20 – 27 Prozent unter Verwendung von Vakuumabsaugung von unterhalb des Formstoffs, bevor sie auf den Übertragungsstoff übertragen wurde, der sich mit 9,1 Meter pro Sekunde (30% Stoßübertragung) bewegte. Der Übertragungsstoff war ein Appleton Wire 94M. Eine Vakuumbacke, die ein Vakuum von etwa 150 – 380 mm (etwa 6 -15 Zoll) Quecksilber erzeugte, wurde verwendet, um die Bahn auf den Übertragungsstoff zu übertragen.

Die Bahn wurde dann auf einen dreidimensionalen durchtrocknenden Stoff (Lindsay Wire T-124-1) übertragen, wie hier beschrieben. Der durchtrocknende Stoff bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,1 Meter pro Sekunde. Die Bahn wurde über einen Honeycomb-Durchtrockner getragen, der mit einer Temperatur von etwa 175 °C (etwa 350 °F) arbeitete, und auf eine endgültige Trockenheit von etwa 94 – 98 Prozent Konsistenz getrocknet. Die entstehende ungekreppte Tissueschicht wurde dann kalandriert bei einem fixierten Spalt von 0,10 cm (0,040 Zoll) zwischen einer Stahlwalze mit 51 cm (20 Zoll) Durchmesser und einer gummiüberzogenen 110 P&J Hardness-Walze mit 52,1 cm (20,5 Zoll) Durchmesser. Die Dicke des Gummiüberzuges betrug 1,84 cm (0,725 Zoll).

Die entstehende ungekreppte durchgetrocknete Schicht wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 9,45 kg/267,55 m2 (20,8 lbs/2880 sq.ft); MD-Zugfestigkeit 713 g/75 mm (713 gm/3"); MD-Dehnung 17,2%; CD-Zugfestigkeit 527 g/75 mm (527 gm/3"); CD-Dehnung 4,9%; WCB 5,6 cm3/g; LER 55,6%; WS 62,9%.

Beispiel 11

Ein ungekrepptes durchgetrocknetes Tissue wurde hergestellt unter Verwendung des Verfahrens, im Wesentlichen wie in Beispiel 10 beschrieben, mit der Ausnahme, dass das Flächengewicht auf 10,9 kg/267,55 m2 (24 lbs/2880 sq.ft) ausgelegt war.

Die entstehende ungekreppte durchgetrocknete Schicht wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 10,93 kg/267,55 m2 (24,1 lbs/2880 sq.ft); MD-Zugfestigkeit 731 g/75 mm (731 gm/3"); MD-Dehnung 17,1%; CD-Zugfestigkeit 493 g/75 mm (493 gm/3"); CD-Dehnung 4,9%; WCB 5,3 cm3/g; LER 55,8%; WS 64,4%.

Beispiel 12

Ein ungekrepptes durchgetrocknetes Tissue wurde hergestellt unter Verwendung des Verfahrens, um Wesentlichen wie in Beispiel 10 beschrieben, mit der Ausnahme, dass der dispergierte entbundene Eukalyptus durch dispergiertes entbundenes südliches Hartholz ersetzt wurde. Die entstehende ungekreppte durchgetrocknete Schicht wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 9,2 kg/267,55 m2 (20,3 lbs/2880 sq.ft); MD-Zugfestigkeit 747 g/75 mm (747 gm/3"); MD-Dehnung 17,5%; CD-Zugfestigkeit 507 g/75 mm (507 gm/3"); CD-Dehnung 5,5%; WCB 5,4 cm3/g; LER 53,6%; WS 60,8%.

Beispiel 13

Ein ungekrepptes durchgetrocknetes Tissue wurde hergestellt unter Verwendung des Verfahrens, im Wesentlichen wie in Beispiel 10 beschrieben, mit der Ausnahme, dass das Flächengewicht auf 8,2 kg/267,55 m2 (18 lbs/2880 sq.ft) ausgelegt war; ein Lindsay T-216-3A durchtrocknender Stoff verwendet wurde und Berocell 596 als Entbinder verwendet wurde. Die Schicht wurde weiter kalandriert bei der Verarbeitung. Die entstehende ungekreppte durchgetrocknete Schicht wies die folgenden Eigenschaften auf: Flächengewicht 7,95 kg/267,55 m2 (17,5 lbs/2880 sq.ft); MD-Zugfestigkeit 1139 g/75 mm (1139 gm/3"); MD-Dehnung 21,2%; CD-Zugfestigkeit 1062 g/75 mm (1062 gm/3"); CD-Dehnung 6,8%; WCB 5,23 cm3/g; LER 53,4%; WS 64,2%.

Es wird anerkannt werden, dass die vorhergehenden Beispiele, die zum Zwecke der Darstellung angegeben wurden, nicht dazu gedacht sind, den Umfang dieser Erfindung einzuschränken, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung einer Tissueschicht, das die Schritte umfasst:

a. Auftragen einer wässrigen Suspension von Papierfasern mit einer Konsistenz von etwa 1% oder weniger, um eine Bahn bereitzustellen, die Papierfasern und Wasser auf einem Formstoff (12) umfasst, und Entwässern der feuchten Bahn auf eine Konsistenz von etwa 20 bis 30%;

b. Übertragen der Bahn von dem Formstoff (12) auf einen Übertragungsstoff (17), der sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die etwa 10% bis etwa 80% langsamer ist als der Formstoff;

c. Übertragen der Bahn auf einen durchtrocknenden Stoff (19), der etwa 10 bis etwa 150 in Bearbeitungsrichtung verlängerte Druckhöcker pro 6,45 cm2 (1 Quadratzoll) aufweist, die sich mindestens um etwa 0,12 mm (0,005 Zoll) über die Ebene des Stoffs (19) erheben, wobei die Bahn makroskopisch neu angeordnet wird, um sich an die Oberfläche des durchtrocknenden Stoffs (19) anzupassen; und

d. Durchtrocknen der Bahn.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Übertragungsstoff (17) etwa 10 bis etwa 150 in Bearbeitungsrichtung verlängerte Druckhöcker pro 6,45 cm2 (1 Quadratzoll) aufweist, die sich um etwa 0,12 mm (0,005 Zoll) oder mehr über die Ebene des Übertragungsstoffs erheben. Verfahren zur Herstellung einer Tissueschicht, das die Schritte umfasst:

a. Auftragen einer wässrigen Suspension von Papierfasern mit einer Konsistenz von etwa 1% oder weniger, um eine Bahn bereitzustellen, die Papierfasern und Wasser auf einem Formstoff (12) umfasst, und Entwässern der feuchten Bahn auf eine Konsistenz von etwa 20 bis 30%;

b. Übertragen der Bahn auf einen Übertragungsstoff (17), der sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die etwa 10% bis etwa 80% langsamer ist als der Formstoff (12), wobei der Übertragungsstoff (17) etwa 10 bis etwa 150 in Bearbeitungsrichtung verlängerte Druckhöcker pro 6,45 cm2 (1 Quadratzoll) aufweist, die sich mindestens um etwa 0,12 mm (0,005 Zoll) über die Ebene des Übertragungsstoffs (17) erheben, wobei die Bahn makroskopisch neu angeordnet wird, um sich an die Oberfläche des Übertragungsstoffs (17) anzupassen; und

c. Übertragen der Bahn auf einen durchtrocknenden Stoff (19) und Durchtrocknen der Bahn.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der in Bearbeitungsrichtung verlängerten Druckhöcker in dem durchtrocknenden Stoff (19) und/oder in dem Übertragungsstoff (17) etwa 10 bis etwa 75 pro 6,45 cm2 (1 Quadratzoll) beträgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die durchgetrocknete Bahn kalandriert ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die durchgetrocknete Bahn gekreppt ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die durchgetrocknete Bahn ungekreppt ist. Verfahren zur Herstellung eines weichen, ungekreppten, durchgetrockneten Tissueprodukts nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt (a) weiterhin die Schritte umfasst:

i. Bilden einer wässrigen Suspension von Papierfasern mit einer Konsistenz von etwa 20 Prozent oder mehr;

ii. Mechanisches Bearbeiten der wässrigen Suspension bei einer Temperatur von etwa 60 °C (etwa 140 °F) oder mehr, die durch eine externe Wärmequelle mit einer Leistungsaufnahme von etwa 0,736 kW/Tag (etwa 1 Pferdestärke/Tag) pro Tonne trockener Fasern oder mehr bereitgestellt wird.

iii. Verdünnen der wässrigen Suspension aus mechanisch bearbeiteten Fasern auf eine Konsistenz von etwa 0,5 Prozent oder weniger und Zuführen der verdünnten Suspension zu einem SchichtTissueherstellenden Stoffauflaufkasten, der zwei oder mehr Schichten bereitstellt;

iv. Hinzugeben eines vorübergehenden oder permanenten Feuchtigkeitsbeständigkeitsadditivs zu einer oder mehreren der Schichten;

v. Auftragen der verdünnten wässrigen Suspension auf den Formstoff (12), um eine feuchte Bahn zu bilden;

vi. Entwässern der feuchten Bahn auf eine Konsistenz von etwa 20 bis etwa 30 Prozent;

und wobei die Bahn auf eine endgültige Trockenheit durchgetrocknet und daraufhin kalandriert wird.
Durchgetrocknete Tissueschicht, insbesondere eine ungekreppte, durchgetrocknete Tissueschicht mit einem Flächengewicht von etwa 10 bis 70 g/m2 und mit etwa 10 bis etwa 150 Vorsprüngen pro 6,45 cm2 (1 Quadratzoll) mit einer Höhe von etwa 0,12 mm (etwa 0,005 Zoll) oder mehr, die den in Bearbeitungsrichtung verlängerten Druckhöckern auf dem durchtrocknenden Stoff (19), der während der Herstellung der Tissueschicht verwendet wurde, entspricht, wobei die Tissueschicht eine Dehnung quer zur Bearbeitungsrichtung von etwa 9 oder mehr aufweist. Tissueschicht nach Anspruch 9 mit etwa 10 bis etwa 75 Vorsprüngen pro 6,45 cm2 (1 Quadratzoll). Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 oder 10 mit etwa 10 bis etwa 50 Vorsprüngen pro 6,45 cm2 (1 Quadratzoll). Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Höhe der Vorsprünge etwa 0,12 mm (etwa 0,005 Zoll) bis etwa 1,3 mm (etwa 0,05 Zoll) beträgt. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Höhe der Vorsprünge etwa 0,12 mm (etwa 0,005 Zoll) bis etwa 0,762 mm (etwa 0,03 Zoll) beträgt. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Höhe der Vorsprünge etwa 0,25 mm (etwa 0,01 Zoll) bis etwa 0,51 mm (etwa 0,02 Zoll) beträgt. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 14 mit einer Dehnung quer zur Bearbeitungsrichtung von etwa 10 bis etwa 25 Prozent. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 15 mit einer Dehnung quer zur Bearbeitungsrichtung von etwa 10 bis etwa 20 Prozent. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 16 mit einer Masse von etwa 12 cm3/g oder mehr. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 17 mit einer Masse von etwa 12 bis etwa 25 cm3/g. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 18 mit einer Masse von etwa 15 bis etwa 20 cm3/g. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 19 mit einer Dochtwirkungsrate von etwa 6,35 cm (etwa 2,5 Zoll) pro 15 Sekunden oder mehr. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 20 mit einer Dochtwirkungsrate von etwa 6,35 bis 10,16 cm (etwa 2,5 bis etwa 4 Zoll) pro 15 Sekunden. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 21 mit einer Dochtwirkungsrate von etwa 7,62 bis etwa 8,89 cm (etwa 3 bis etwa 3,5 Zoll) pro 15 Sekunden. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 22 mit einer Saugkapazität von etwa 12 Gramm Wasser pro Gramm oder mehr. Tissueschicht nach einem der Ansprüche 9 bis 23 mit einer Saugkapazität von etwa 11 g Wasser/g oder mehr.






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