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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren für die Herstellung fester, weicher,
absorbierender faseriger Bahnen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
faserige Bahnen, die Mikrobereiche aufweisen, die durch Fasern gebildet
werden, die durch eine faserbindende Substanz miteinander verbunden sind.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Faserige
Produkte werden für
eine Vielzahl von Zwecken verwendet. Papierhandtücher, Gesichtstücher, Toilettenpapier
und dergleichen sind in modernen industrialisierten Gesellschaften
in ständigem
Gebrauch. Die große
Nachfrage für
solche faserige Produkte, die Papierprodukte einschließen, hat eine
Nachfrage nach verbesserten Versionen dieser Produkte geschaffen.
Wenn die Papierprodukte, wie Papierhandtücher, Gesichtstücher, Toilettenpapier und
dergleichen, ihre vorgesehenen Aufgaben durchführen und wenn sie eine breite
Akzeptanz finden sollen, müssen
sie gewisse physikalische Eigenschaften besitzen. Unter den wichtigeren
Eigenschaften stehen dabei die Festigkeit, die Weichheit und das
Absorptionsvermögen.
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Die
Festigkeit ist die Fähigkeit
einer faserigen Bahn, ihre physikalische Integrität während des Gebrauchs
beizubehalten.
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Die
Weichheit ist der angenehme taktile Eindruck, den Konsumenten wahrnehmen,
wenn sie das faserige Produkt für
seine vorgesehenen Zwecke verwenden.
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Das
Absorptionsvermögen
ist die Eigenschaft des faserigen Produkts, das es dem Produkt erlaubt,
Fluide, insbesondere Wasser und wässrige Lösungen und Suspensionen, aufzunehmen
und zu halten. Wichtig ist nicht nur die absolute Menge des Fluids,
die eine gegebene Größe des Produkts
halten wird, sondern auch die Rate, mit der das Produkt das Fluid
absorbiert.
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Faserige
Strukturen, die aktuell durch den vorliegenden Rechtsinhaber hergestellt
werden, enthalten mehrere Mikrobereiche, die durch Unterschiede
in der Dichte und/oder dem Basisgewicht definiert werden. Die typischeren
Zellulosestrukturen mit unterschiedlicher Dichte werden geschaffen,
indem zuerst ein Vakuumdruck auf die nasse Bahn, die mit einem Formungsband
verbunden ist, ausgeübt
wird, um somit einen Teil der Papierfasern abzulenken, um die Bereiche
mit niedriger Dichte zu schaffen, und indem als zweites Teile der
Bahn, die die nicht abgelenkten Papierfasern umfassen, gegen eine
harte Oberfläche,
wie die Oberfläche
einer Yankee-Trockner-Trommel, gedrückt werden, um die Bereiche
hoher Dichte zu erzeugen. Mikrobereiche hoher Dichte solcher Zellulosestrukturen
erzeugen Festigkeit, während
Mikrobereiche niedriger Dichte zur Weichheit, Fülligkeit und dem Absorptionsvermögen beitragen.
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Solche
Zellulosestrukturen unterschiedlicher Dichte können unter Verwendung von Durchlufttrocknungs-Papierherstellungsbändern, die
eine Verstärkungsstruktur
und ein harzförmiges
Rahmenwerk umfassen, hergestellt werden, wobei solche Bänder im
allgemein übertragenen
US-Patent 4,514,345, das an Johnson et al. am 30. April 1985 erteilt
wurde, im US-Patent 4,528,239, das an Trokhan am 9. Juli 1985 erteilt
wurde, im US-Patent 4,529,480, das an Trokhan am 16. Juli 1985 erteilt
wurde, im US-Patent 4,637,859, das an Trokhan am 20. Januar 1987
erteilt wurde, im US-Patent 5,334,289, das an Trokhan et al. am
2. August 1994 erteilt wurde, beschrieben sind.
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Es
gibt eine wohl begründete
Beziehung zwischen der Festigkeit und der Dichte einer faserigen Bahn.
Somit wurden Anstrengungen unternommen, stark verdichtete, faserige
Bahnen zu erzeugen. Eines dieser Verfahren, das als CONDEBELT® Technologie
bekannt ist, ist im US-Patent 4,112,586, das am 12. September 1978
erteilt wurde, den US-Patenten 4,506,456 und 4,506,457, die beide
am 26. März 1985
erteilt wurden, im US-Patent 4,899,461, das am 13. Februar 1990
erteilt wurde, im US-Patent 4,932,139, das am 12. Juni 1990 erteilt
wurde, im US-Patent 5,594,997, das am 21. Januar 1997 erteilt wurde,
wobei alle vorangehenden Patente an Lehtinen erteilt wurden, und
im US-Patent 4,622,758, das am 18. November 1986 an Lethinen et
al. erteilt wurde, und im US-Patent 4,958,444, das am 25. September
1990 an Rautakorpi et al. erteilt wurde, beschrieben. Alle vorangehenden
Patente gehören
der Valmet Corporation aus Finnland. Die CONDEBELT® Technologie
verwendet eine Paar sich bewegender Endlosbänder, um die Bahn, die gepresst wird
und sich zwischen und parallel zu den Bändern bewegt, zu trocknen.
Die Bänder
weisen unterschiedliche Temperaturen auf. Ein thermischer Gradient
treibt Wasser von der relativ erhitzten Seite, und das Wasser kondensiert
im Stoff auf der relativ kalten Seite. Eine Kombination der Temperatur,
des Drucks, des Feuchtigkeitsgehaltes der Bahn und der Verweilzeit
bewirkt, dass die Hemizellulose und das Lignin, das in den Papierfasern
der Bahn enthalten ist, weich gemacht wird und fließt, um somit
die Papierfasern miteinander zu verbinden und zu "verschweißen".
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Während die
CONDEBELT® Technologie
die Herstellung eines stark verdichteten festen Papiers, das für Verpackungszwecke
geeignet ist, ermöglicht, ist
dieses Verfahren nicht passend, um feste – und zur gleichen Zeit – weiche,
faserige Produkte, wie Gesichtstücher,
Papierhandtücher,
Windeln, Toilettenpapier und dergleichen herzustellen.
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Das
US-Patent 5,580,423 beschreibt eine nass gepresste Papierbahn, die
einen ersten Bereich mit einer relativ hohen Dichte mit einer ersten
Dicke und einen zweiten Bereich mit einer relativ niedrigen Dichte
und mit einer zweiten Dicke aufweist.
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Somit
besteht ein Zweck der vorliegenden Erfindung darin, ein neues Verfahren
für das
Herstellen fester, weicher und absorbierender faseriger Strukturen,
die mindestens zwei Mikrobereiche, Mikrobereiche, die durch die
Fasern gebildet sind, die durch die faserbindende Substanz miteinander
verbunden sind, und Mikrobereiche, die nicht durch die faserbindende
Substanz verbunden sind, umfassen. Eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine faserige Struktur bereit zu stellen, die
eine Vielzahl von Mikrobereichen aufweist, die Fasern umfassen,
die durch die faserbindende Substanz miteinander verbunden sind.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
für das
Herstellen einer solchen faserigen Bahn bereit zu stellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
einlagige faserige Bahn umfasst mindestens zwei Vielzahlen von Mikrobereichen,
die vorzugsweise in einem nicht zufälligen und sich wiederholenden
Muster angeordnet sind: eine erste Vielzahl von Mikrobereichen und
eine zweite Vielzahl von Mikrobereichen. Die erste Vielzahl von
Mikrobereichen umfasst Fasern, die mit einer faserbindenden Substanz
in der ersten Vielzahl der Mikrobereiche miteinander verbunden sind.
Die zweite Vielzahl der Mikrobereiche umfasst Fasern, die nicht
mit einer faserbindenden Substanz in der zweiten Vielzahl der Mikrobereiche
miteinander verbunden sind. Die faserbindende Substanz wird vorzugsweise
aus der Gruppe ausgewählt,
die aus Hemizellulosen, Lignin, Extraktionsmitteln und einer beliebigen
Kombination daraus besteht. Die faserbindende Substanz kann inhärent in
den Fasern enthalten sein. Alternativ oder zusätzlich kann die faserbindende
Substanz den Fasern oder der faserigen Bahn als Teil eines Verfahrens
für die
Herstellung der Bahn der vorliegenden Erfindung zugefügt werden.
Die Fasern in der ersten Vielzahl der Mikrobereiche sind faser-verbunden,
das heißt durch
ein Verfahren des Weichmachens, des Fließens und der anschließenden Immobilisierung
der faserbindenden Substanz in den ausgewählten Teilen der Bahn, die
die erste Vielzahl von Mikrobereichen umfassen, miteinander verbunden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die erste Vielzahl der Mikrobereiche einen im wesentlichen
kontinuierlichen, makroskopisch monoplanaren und profilierten Netzwerkbereich;
und die zweite Vielzahl der Mikrobereiche umfasst eine Vielzahl
einzelner Wölbungen,
die durch den Netzwerkbereich verteilt, von diesem umgeben und gegeneinander
isoliert sind. Die zweite Viel zahl der Mikrobereiche kann einen
im wesentlichen kontinuierlichen und profilierten Netzwerkbereich
umfassen; und die erste Vielzahl der Mikrobereiche kann eine Vielzahl von
diskreten Vorsprüngen,
die im Netzwerkbereich verteilt und von diesem umgeben werden, umfassen.
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Im
Verfahrensaspekt der Erfindung umfasst das Verfahren für das Herstellen
einer einlagigen faserigen Bahn die folgenden Schritte:
Bereitstellen
einer faserigen Bahn, die eine faserbindende Substanz und Wasser
umfasst;
Bereitstellen eines makroskopisch monoplanaren Bandes,
das eine Bahnseiten-Oberfläche
und eine der Bahnseiten-Oberfläche
abgewandte rückseitige Oberfläche aufweist;
Absetzen
der faserigen Bahn auf dem Band;
Erwärmen von zumindest ausgewählten Teilen
der Bahn für
eine Zeitdauer und eine Temperatur, die ausreichen, um zu bewirken,
dass die faserbindende Substanz, die in den ausgewählten Teilen
vorhanden ist, sich erweicht;
Aufbringen eines Drucks auf mindestens
die ausgewählten
Teile der Bahn, um somit zu bewirken, dass die faserbindende Substanz
in den ausgewählten Teilen
fließt
und solche Zellulosefasern miteinander verbindet, die in den ausgewählten Teilen
nebeneinander liegen;
Immobilisieren der faserbindenden Substanz,
um somit Faserbindungen zwischen den Fasern, die in den ausgewählten Teilen
miteinander verbunden sind, zu schaffen, um somit die erste Vielzahl
der Mikrobereiche aus den ausgewählten
Teilen der Bahn zu schaffen.
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Der
Schritt der Immobilisierung der faserbindenden Substanz kann entweder
durch einen der folgenden Schritte oder eine Kombination dieser
Schritte aus geführt
werden: Trocknen von zumindest den ausgewählten Teilen der Bahn, Kühlen von
zumindest den ausgewählten
Teilen der Bahn, Wegnehmen des Drucks von den ausgewählten Teilen
der Bahn.
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Der
Schritt der Aufbringung des Drucks kann durch das Unter-Druck-Setzen
der Bahn in Verbindung mit dem Papierherstellungsband zwischen einem
ersten Presselement und einem diesem gegenüber liegenden zweiten Presselement,
wobei die ersten und zweiten Presselemente aufeinander zu gedrückt werden,
erzielt werden. Das erste Presselement weist eine erste Pressoberfläche auf;
und das zweite Presselement weist eine zweite Pressoberfläche auf.
Die Pressoberflächen
sind parallel zueinander und liegen einander gegenüber. Die
Bahn und das Papierherstellungsband werden zwischen den ersten und
zweiten Pressoberflächen
angeordnet, so dass die erste Pressoberfläche die Bahn berührt, und die
zweite Pressoberfläche
die Rückseite
des Papierherstellungsbands berührt.
Die erste Pressoberfläche
umfasst vorzugsweise einen im wesentlichen kontinuierlichen Netzwerkbereich.
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Das
Verfahren kann den Schritt des Absetzens der faserbindenden Substanz
in/auf mindestens den ausgewählten
Teilen der Bahn oder in/auf den Fasern, aus denen die Bahn geformt
wird, einschließen.
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Wenn
ein fluiddurchlässiges
Band, das Ablenkkanäle
aufweist, im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
so kann das Verfahren weiter den Schritt des Aufbringens einer Fluiddruckdifferenz
auf die Bahn umfassen, um so einen ersten Teil auf der Bahnseiten-Oberfläche zu lassen,
während
ein zweiter Teil der Bahn in die Ablenkkanäle abgelenkt wird. Im letzteren
Fall umfasst die Bahnseiten-Oberfläche des Bandes vorzugsweise
ein im wesentli chen kontinuierliches Bahnseiten-Netzwerk, das Bahnseiten-Öffnungen
der Ablenkkanäle
bildet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform
eines kontinuierlichen Papierherstellungsverfahrens der vorliegenden
Erfindung, die eine Bahn zeigt, die durch einen Heizdraht erwärmt und
zwischen einem Paar von Presselementen unter Druck gesetzt wird.
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1A ist
eine schematische Seitenansicht einer anderen beispielhaften Ausführungsform
eines kontinuierlichen Papierherstellungsverfahrens der vorliegenden
Erfindung, die eine Bahn zeigt, die durch eine Yankee-Trocknertrommel
erwärmt
und zwischen der Yankee-Trocknertrommel und einem Pressband gepresst
wird.
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1B ist
eine schematische Teilseitenansicht des Verfahrens der vorliegenden
Erfindung, die eine Bahn zeigt, die zwischen einer Yankee-Trocknertrommel
und Presswalzen gepresst wird.
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2 ist
eine schematische Aufsicht auf ein Papierherstellungsband, das im
Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, das ein im
wesentlichen kontinuierliches Bahnseiten-Netzwerk und einzelne Ablenkkanäle aufweist.
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2A ist
eine schematische Teilschnittansicht des Papierherstellungsbandes
entlang der Linie 2A-2A der 2 und sie
zeigt eine Zellulosebahn in Verbindung mit dem Papierherstellungsband,
die zwischen einem ersten Presselement und einem zweiten Presselement
gepresst wird.
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3 ist
eine schematische Aufsicht auf das Papierherstellungsband, das ein
Rahmenwerk umfasst, das durch diskrete Vorsprünge ausgebildet wird, die durch
einen im wesentlichen kontinuierlichen Bereich von Ablenkkanälen umgeben
sind, wobei die diskreten Vorsprünge
in sich eine Vielzahl diskreter Ablenkkanäle aufweisen.
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3A ist
eine schematische Teilschnittansicht des Papierherstellungsbandes
entlang der Linie 3A-3A der 3 und zeigt
eine Zellulosebahn in Verbindung mit dem Papierherstellungsband,
die zwischen einem ersten Presselement und einem zweiten Presselement
gepresst wird.
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4 ist
eine schematische Aufsicht auf eine sich voraussichtlich ergebende
Papierbahn der vorliegenden Erfindung.
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4A ist
eine schematische Teilschnittansicht der Papierbahn entlang der
Linie 4A-4A der 4.
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5 ist
eine schematische Teilschnittansicht des Papierherstellungsbandes
mit der darauf angeordneten faserigen Bahn, wobei die Bahn und das
Band zwischen einem ersten Presselement und einem zweiten Presselement
gepresst werden.
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5A ist
eine schematische Aufsicht auf das erste Presselement entlang der
Linie 5A-5A der 5 und sie zeigt eine Ausführungsform
der ersten Pressoberfläche,
die im wesentlichen aus einem kontinuierlichen Netzwerkbereich besteht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das
Papierherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst eine
Anzahl von Schritten oder Vorgängen,
die in der unten angegebenen allgemeinen zeitlichen Reihenfolge
stattfinden. Es sollte jedoch verständlich sein, dass die unten
beschriebenen Schritte einen Leser beim Verstehen des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung unterstützen sollen, und dass die Erfindung
nicht auf Verfahren mit nur einer gewissen Zahl oder Anordnung der
Schritte begrenzt ist. In dieser Hinsicht sei angemerkt, dass es möglich und
in einigen Fällen
sogar vorteilhaft ist, mindestens einige der folgenden Schritte
zu kombinieren, so dass sie gleichzeitig ausgeführt werden. Ebenso ist es möglicht,
mindestens einige der folgenden Schritte in zwei oder mehr Schritte
aufzuteilen, ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen. Die 1 und 1A sind
vereinfachte schematische Darstellungen von zwei Ausführungsformen
eines kontinuierlichen Papierherstellungsverfahrens der vorliegenden
Erfindung.
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Der
erste Schritt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung besteht
im Bereitstellen einer faserigen Bahn 10, die eine faserbindende
Substanz umfasst. Der Ausdruck "faserige
Bahn", wie er hier
verwendet wird, schließt
jede Bahn, die Zellulosefasern, synthetische Fasern oder eine beliebige
Kombination daraus umfasst, ein. Die faserige Bahn 10 kann durch
jedes Papierherstellungsverfah ren, das aus dem Stand der Technik
bekannt ist, das in nicht einschränkender Weise ein konventionelles
Verfahren und ein Durchlufttrocknungsverfahren einschließt, hergestellt
werden. In der Verwendung hier ist die faserige Bahn, die durch
die Bezugszahl 10 bezeichnet ist, die Bahn, die dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung unterworfen wird, und die faserige Bahn,
die mit der Bezugszahl 10* bezeichnet wird, ist ein fertiges Produkt,
das durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
In der Verwendung hier werden alle Fasern, die die faserige Bahn 10 und
die faserige Bahn 10* bilden, mit der Bezugszahl 100 bezeichnet.
Geeignete Fasern 100 können
recycelte oder sekundäre
Papierherstellungsfasern als auch jungfräuliche Papierherstellungsfasern
umfassen. Solche Fasern können
Hartholzfasern, Weichholzfasern und Nicht-Zellulose-Fasern umfassen.
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Dem
Schritt des Bereitstellens einer faserigen Bahn 10 können die
Schritte des Ausbildens einer solchen faserigen Bahn 10 voraus
gehen. Ein Fachmann wird leicht erkennen, dass das Ausbilden der
faserigen Bahn 10 die Schritte des Vorsehens einer Vielzahl
von Fasern 100 einschließt. In einem typischen Verfahren
ist die Vielzahl der Fasern 100 vorzugsweise in einem Fluidträger aufgeschwemmt. Noch
besser ist es, wenn die Vielzahl der Fasern 100 eine wässrige Dispersion
der Fasern 100 umfasst. Die Ausrüstung für das Herstellen der wässrigen
Dispersion der Fasern 100 ist aus dem Stand der Technik
wohl bekannt und wird daher in den 1 und 2 nicht
gezeigt. Die wässrige
Dispersion der Fasern 100 kann an einem Auflaufkasten 15 geliefert werden.
Ein einziger Auflaufkasten ist in den 1 und 2 gezeigt.
Es sollt jedoch verständlich
sein, dass es mehrere Auflaufkästen
in alternativen Anordnungen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung geben
kann. Der oder die Auflaufkästen
und die Ausrüstung
für das
Herstellen der wässrigen
Dispersion der Fasern sind typischerweise vom dem Typ, der im US-Patent
3,994,771, das an Morgan und Rich am 30. November 1976 erteilt wurde,
beschrieben ist. Die Herstellung der wässrigen Dispersion der Papierherstellungsfasern
und die Eigenschaften einer solchen wässrigen Dispersion sind detaillierter
im US-Patent 4,529,480, das an Trokhan am 16. Juli 1985 erteilt
wurde, beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die faserige Bahn
10 eine faserbindende
Substanz. Der Ausdruck "faserbindende
Substanz", wie er
hier verwendet wird, bezeichnet einen Stoff, der die Fasern
100 der
Bahn
10 unter gewissen Zuständen der Feuchtigkeit, der
Temperatur, des Drucks und der Zeit miteinander verbinden kann,
um Faserbindungen zwischen diesen auszubilden. Ausgewählte Teile der
Bahn
10, in welchen die Fasern
100 mit der faserbindenden
Substanz miteinander verbunden sind, werden eine erste Vielzahl
von einzelnen Mikrobereichen der Bahn
10* bilden, die sich
vom Rest der Bahn
10* dadurch unterscheiden, dass der Rest
der Bahn
10* Fasern
100 umfasst, die nicht mit
der faserbindenden Substanz verbunden sind. Die bevorzugte faserbindende
Substanz der vorliegenden Erfindung wird aus der Gruppe ausgewählt, die
Lignin, Hemizellulosen, Extraktionsmittel und eine beliebige Kombination
daraus umfasst. Andere Typen der faserbindenden Substanz können, wenn
es gewünscht
wird, ebenfalls verwendet werden. Die europäische Patentanmeldung
EP 0 616 074 A1 beschreibt
eine Papierschicht, die durch ein Nasspressverfahren und das Hinzufügen eines
Nassfestigkeitsharzes zu den Papierherstellungsfasern ausgebildet
wurde.
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Wie
es in der Technik der Papierherstellung wohl bekannt ist, umfasst
Holz, das bei der Papierherstellung verwendet wird, inhärent Zellulose
(ungefähr
45%), Hemizellulosen (ungefähr
25–35%),
Lignin (ungefähr
21–25%)
und Ex traktionsmittel (ungefähr
2–8%).
G. A. Smook, Handbook for Pulp & Paper Technologists,
TAPPI, 4. Auflage 1987, Seiten 6–7, wobei dieses Buch hiermit
durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Hemizellulosen sind Polymere
aus Hexosen (Glukose, Mannose und Galactose) und Pentosen (Xylose
und Arabinose). Id., bei 5. Lignin ist eine amorphe, stark polymerisierte
Substanz, die eine äußere Schicht
einer Faser bildet. Id. Bei 6. Extraktionsmittel sind eine Vielzahl
von verschiedenen Substanzen, die in natürlichen Fasern vorhanden sind,
wie Harzsäuren,
Fettsäuren,
Turpenoidverbindungen und Alkoholen. Id. Hemizellulosen, Lignin und
Extraktionsmittel sind typischerweise ein Teil von Zellulosefasern,
aber sie können,
sofern es gewünscht
wird, als ein Teil des Bahnherstellungsverfahrens unabhängig davon
zu einer Vielzahl der Papierherstellungs-Zellulosefasern oder der
Bahn hinzugefügt
werden.
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Als
ein Ergebnis mechanischer und/oder chemischer Behandlung des Holzes,
um Zellstoff zu produzieren, werden Teile der Hemizellulosen, des Lignins
und der Extraktionsmittel aus den Papierherstellungsfasern entfernt.
Es wird angenommen, dass wenn die Fasern während eines Papierherstellungsverfahren
zusammen gebracht werden, Zellulosehydroxylgruppen durch Wasserstoffbindungen
miteinander verbunden werden. Smook, infra bei 8. Somit wird das
Entfernen des größten Teils
des Lignins, während
wesentliche Mengen der Hemizellulosen beibehalten werden, allgemein
als wünschenswertes Vorkommnis
angesehen, da das Entfernen des Lignins die Fähigkeit der Fasern 100,
Bindungen zwischen den Fasern auszubilden, erhöht und es auch das Absorptionsvermögen der
sich ergebenden Bahn erhöht.
Ein Verfahren des "Mahlens" oder "Veredelns", das das Entfernen
der primären
Faserwände
verursacht, hilft ebenfalls, das Faserabsorptionsvermögen zu erhöhen (Id
bei 7) als auch die Flexibilität
der Fasern zu verbessern. Obwohl ein Teil der faserbin denden Substanz,
der inhärent
im Zellstoff enthalten ist, aus den Papierherstellungsfasern während der
mechanischen und/oder chemischen Behandlung des Holzes entfernt
wird, behalten die Papierherstellungsfasern dennoch einen Teil der
faserbindenden Substanz, sogar nach der chemischen Behandlung. Die
beanspruchte Erfindung ermöglicht
die vorteilhafte Verwendung der faserbindenden Substanz, die inhärent im
Holzzellstoff enthalten ist, und die im Papierherstellungsverfahren
traditionellerweise als unerwünscht
angesehen wurde.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die faserbindende Substanz während dem Papierherstellungsverfahren
der vorliegenden Erfindung unabhängig von
den Fasern 100 geliefert und der Bahn 10 hinzugefügt werden,
oder zu den Fasern 100 hinzugefügt werden, bevor die Bahn 10 ausgebildet
wurde. Ein unabhängiges
Ablagern der faserbindenden Substanz in/auf den Fasern 100 kann
im Verfahren zur Herstellung der Bahn, die Fasern 100 umfasst,
die inhärent
keine ausreichende Menge der faserbindenden Substanz enthalten,
oder die die faserbindende Substanz inhärent überhaupt nicht enthalten, wie
bei synthetischen Fasern, bevorzugt und sogar notwendig sein. Die
faserbindende Substanz kann in/auf der Bahn 10 oder den
Fasern 100 in Form von im wesentlichen reinen chemischen
Verbindungen abgelagert werden. Alternativ kann die faserbindende
Substanz in Form von Zellulosefasern, die die faserbindende Substanz
enthalten, abgelagert werden.
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Der
nächste
Schritt besteht im Bereitstellen eines makroskopisch monoplanaren
Bahnherstellungsbandes 20. Der Ausdruck "Bahnherstellungsband 20" oder einfach "Band 20" ist ein allgemeiner Begriff,
der sowohl ein Formungsband 20a als auch ein Gestaltungsband 20b einschließt, wobei
beide Bänder
in der bevorzugten Form eines Endlosbandes in den 1 und 2 gezeigt
sind. Die vorliegende Erfindung kann das einzige Band 20,
das als Formungsband 20a und als Gestaltungsband 20b fungiert,
verwenden (diese Ausführungsform
ist in den Figuren der vorliegenden Erfindung nicht gezeigt, aber
ein Fachmann kann sie sich leicht vorstellen). Die Verwendung von
getrennten Bändern 20a und 20b wird
jedoch bevorzugt. Ein Fachmann wird verstehen, dass die vorliegende
Erfindung mehr als zwei Bänder
verwenden kann: beispielsweise kann ein Trocknungsband (nicht gezeigt),
getrennt vom Formungsband 20a und dem Gestaltungsband 20b, verwendet
werden. Wie schematisch in den 1 bis 3A und 5 gezeigt
ist, weist das Band eine Bahnseiten-Oberfläche 21, die eine X-Y-Ebene
bildet, ein rückseitige
Oberfläche 22,
entgegengesetzt zur Bahnseiten-Oberfläche und eine Z-Richtung rechtwinklig
zur X-Y-Ebene auf.
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Das
Band 20 kann gemäß den folgenden
allgemein übertragenen
US-Patenten hergestellt werden: 4,514,345, das an Johnson et al.
am 30. April 1985 erteilt wurde, 4,528,239, das an Trokhan am 9. Juli
1985 erteilt wurde, 4,529,480, das an Trokhan am 16. Juli 1985 erteilt
wurde, 4,637,859, das an Trokhan am 20. Januar 1987 erteilt wurde, 5,334,289,
das an Trokhan et al. am 2. August 1994 erteilt wurde, 5,628,876,
das an Ayers et al. am 13. Mai 1997 erteilt wurde.
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Eine
Ausführungsform
des Bandes 20 ist schematisch in 5 gezeigt.
Das gemeinsam übertragene
US-Patent 4,239,065, das am 16. Dezember 1980 im Namen von Trohkan
erteilt wurde, beschreibt diesen Typ des Bandes 20, das
in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das vorangehende
Band 20 weist kein harzförmiges Rahmenwerk auf, und
die Bahnseiten-Oberfläche 21 des vorangehenden
Bandes 20 wird durch koplanare Kreuzungen, die in einem
vorbestimmten Muster im Band 20 verteilt sind, gebildet.
Ein anderer Typ des Bandes, der als das Band 20 im Verfahren
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in der europäischen Patentanmeldung,
die die Veröffentlichungsnummer
0 677 612 A2 aufweist und am 12.4.1995 eingereicht wurde, beschrieben.
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Während in
der vorliegenden Erfindung ein gewobenes Element für die Verstärkungsstruktur 25 des
Bandes 20 bevorzugt wird, kann das Band 20 unter
Verwendung eines Filzes als Verstärkungsstruktur hergestellt
werden, wie das beschrieben ist im US-Patent 5,556,509, das am 17.
September 1996 an Trokhan et al. erteilt wurde, und in den Patentanmeldungen:
Seriennummer 08/391,372, eingereicht am 15. Februar 1995 im Namen
von Trokhan et al. mit dem Titel "Method of Applying a Curable Resin to a
Substrate for Use in Papermaking",
Seriennummer 08/461,832, eingereicht am 5. Juni 1995 im Namen von
Trokhan et al. mit dem Titel "Web
Patterning Apparatus Comprising a Felt Layer and a Photosensitive
Resin Layer'". Diese Patente und
Anmeldungen wurden auf die Procter & Gamble Company übertragen.
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In
den Ausführungsformen,
die in den 1, 1A und 1B dargestellt
sind, bewegt sich das Gestaltungsband 20b in die Richtung,
die durch den Richtungspfeil B angezeigt ist. In 1 läuft das
Gestaltungsband 20b um die Umkehrwalzen 29c, 29d, Eindruckquetschwalze 29e,
Umkehrwalzen 29a und 29b. In 1A läuft das
Gestaltungsband 20b um die Umkehrwalzen 29a, 29b, 29c, 29d und 29g.
In beiden 1 und 1A verteilt
eine Emulsionsverteilungswalze 29f eine Emulsion aus einem
Emulsionsbad auf das Gestaltungsband 20b. Wenn es gewünscht wird,
kann die Schleife, entlang der das Gestaltungsband 20b sich
bewegt, auch eine Vorrichtung für
das Aufbringen einer Fluiddruckdifferenz auf die Bahn 20 einschließen, wie
beispielsweise einen Vakuumaufnahmeschuh 27a und/oder ein
Vakuumkasten 27b. Die Schleife kann auch einen (nicht gezeigten)
Vortrockner umfassen. Zusätzlich
werden (nicht gezeigte) Wasserduschen vorzugsweise beim Papierherstellungsverfahren
der vorliegenden Erfindung verwendet, um das Gestaltungsband 20b von jeglichen
Papierfasern, Klebstoffen und dergleichen, die eventuell am Gestaltungsband 20b kleben
bleiben können,
nachdem es durch den Abschlussschritt des Verfahrens hindurch gelaufen
ist, zu reinigen. Verbunden mit dem Gestaltungsband 20b und
in den 1 und 1A auch nicht gezeigt sind verschiedene
zusätzliche
Stützwalzen,
Umkehrwalzen, Reinigungsvorrichtungen, Antriebsvorrichtungen und
dergleichen, die gemeinhin in Papierherstellungsmaschinen verwendet
werden und die Fachleuten wohl bekannt sind.
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Der
nächste
Schritt besteht im Ablagern der faserigen Bahn 10 auf der
Bahnseiten-Oberfläche 21 des
Bandes 20. Wenn die Bahn 10 vom Formungsband 20a auf
das Gestaltungsband 20b überführt wird, kann eine konventionelle
Ausrüstung,
wie ein Vakuumaufnahmeschuh 27a (1 und 1A) verwendet
werden, um das Überführen zu
erreichen. Wie oben ausgeführt
wurde, kann in mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung das einzelne Band 20 sowohl als
das Formungsband 20a als auch das Gestaltungsband 20b verwendet
werden. In letzterem Fall ist der Schritt der Überführung nicht anwendbar, wie
ein Fachmann leicht erkennen wird. Ein Fachmann wird auch verstehen,
dass der Vakuumaufnahmeschuh 27a, der in den 1 und 1A gezeigt
ist, ein bevorzugtes Mittel für
das Überführen der
Bahn 10 vom Formungsband 20a zum Gestaltungsband 20b darstellt.
Eine andere Ausrüstung,
wie ein Zwischenband oder dergleichen (nicht gezeigt), können für den Zweck
der Überführung der
Bahn 10 vom Formungsband 20a auf das Gestaltungsband 20b verwendet werden.
Das allgemein übertragene
US-Patent 4,440,579 wurde am 3. April 1984 an Wells et al. erteilt.
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Der
nächste
Schritt im Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst das Erwärmen der
faserigen Bahn 10 oder zumindest ausgewählter Teile 11 der
Bahn 10. Es wird angenommen, dass das Erwärmen der
Bahn 10 auf eine ausreichende Temperatur und für eine ausreichende
Zeitdauer bewirken wird, dass die faserbindende Substanz, die in
der Bahn 10 enthalten ist, weich gemacht wird. Dann wird
unter dem Druck, der auf die ausgewählten Teile 11 der Bahn 10,
die die faserbindende Substanz enthalten, die weich gemachte, faserbindende
Substanz fließfähig und
kann solche Papierherstellungsfasern 100, die in den ausgewählten Teilen 11 nebeneinander
liegen, miteinander verbinden.
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Der
Schritt der Erwärmung
der Bahn 10 kann durch eine Vielzahl von Vorrichtungen,
die aus dem Stand der Technik bekannt sind, erzielt werden. Beispielsweise
kann, wie das schematisch in 1 gezeigt
ist, die Bahn 10 durch einen Heizdraht 80 erwärmt werden.
Der Heizdraht 80 bewegt sich um die Umkehrwalzen 85a, 85b, 85c und 85d in
der Richtung, die durch den Richtungspfeil C angegeben ist. Der
Heizdraht 80 befindet sich in Kontakt mit der Bahn 10.
Der Heizdraht 80 wird durch eine Heizvorrichtung 85 erwärmt. Eine
solche prinzipielle Anordnung ist im US-Patent 5,594,997, das an
Jukka Lehtinen am 21. Januar 1997 erteilt und auf die Valmet Corporation
(aus Finnland) übertragen
wurde, beschrieben. Alternativ oder zusätzlich kann die Bahn 10 durch
Dampf erhitzt werden, wie das im US-Patent 5,506,456, das an Jukka
Lehtinen am 26. März 1985
erteilt wurde, und das auf die Valmet Corporation (aus Finnland) übertragen
wurde, beschrieben ist.
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Der
Heizdraht 80 kann eine erste Pressoberfläche 61*,
die in den 5 und 5A gezeigt
ist, umfassen, wie das detaillierter weiter unten erläutert wird.
Die erste Pressoberfläche 61*,
die in den 5 und 5A gezeigt
ist, umfasst einen im wesentlichen kontinuierlichen Netzwerkbereich 66,
der diskrete Vertiefungen 67 in der ersten Pressoberfläche 61* bildet.
Dann umfassen die ausgewählten
Teile der Bahn 10 die Teile der Bahn 10, die dem
Netzwerkbereich 66 in Z-Richtung entsprechen. Ein Fachmann
wird leicht verstehen, dass die erste Pressoberfläche 61*,
die einen im wesentlichen kontinuierlichen Netzwerkbereich 66 umfasst,
wie das in 5A gezeigt ist, eine Ausführungsform
der ersten Pressoberfläche 61* darstellt,
und dass andere Muster der ersten Pressoberfläche 61* verwendet
oder sogar bevorzugt werden können.
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Das
Aufbringen der Temperatur auf die Bahn 10 kann zonenweise
erfolgen (nicht gezeigt). Wenn beispielsweise die Bahn 10 in
Verbindung mit dem Band 20 zwischen Presselementen 61 und 62 (die hier
nachfolgend definiert werden) hindurch geht, wie das in 5 gezeigt
ist, wird in einer ersten Zone A die Bahn 10 auf eine Temperatur
T, die ausreicht, um zu bewirken, dass die faserbindende Substanz,
die in den ausgewählten
Teilen 11 der Bahn 10 enthalten ist, weich wird
und fließt,
schnell erwärmt,
und in einer zweiten Zone B wird die Bahn 10 nur auf der
Temperatur T gehalten. Eine solche "zonenweise" Aufbringung der Temperatur ermöglicht eine
bessere Steuerung der Zeit, während
der sich die faserbindende Substanz in einem weich gemachten und fließfähigen Zustand
befindet, und sie kann energiesparend sein. Die PCT-Anmeldung WO
97/19223 zeigt eine der möglichen
grundsätzlichen
Anordnungen, die für
das Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet sind.
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Der
nächste
Schritt besteht in der Aufbringung eines Drucks auf die ausgewählten Teile 11 der Bahn 10.
Der Schritt des Aufbringens von Druck wird vorzugsweise erzielt,
indem die Bahn 10, die mit dem Band 20 verbunden
ist, und das Band 20 einem Druck zwischen zwei einander
gegenüber
liegenden Presselementen unterworfen wird: einem ersten Presselement 61 und
einem zweiten Presselement 62, wie das am besten in den 2A und 3A gezeigt
ist. Das erste Presselement 61 weist eine erste Pressoberfläche 61*,
die oben angegeben wurde, auf, und das zweite Presselement 62 weist
eine zweite Pressoberfläche 62* auf.
Die ersten und die zweiten Pressoberflächen 61* und 62* verlaufen
parallel zur X-Y-Ebene und gegenseitig entgegengesetzt in der Z-Richtung.
Die Bahn 10 und das Band 20 werden zwischen der
ersten Pressoberfläche 61* und der
zweiten Pressoberfläche 62* angeordnet,
so dass die erste Pressoberfläche 61* die
ausgewählten Teile 11 der
Bahn 10 berührt,
und so dass die zweite Pressoberfläche 62* die rückseitige
Oberfläche 22 der
Bahn 20 berührt.
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Das
erste Presselement 61 und das zweite Presselement 62 werden
in der Z-Richtung
aufeinander zu gepresst (in den 2A und 3A ist
der Druck schematisch durch den Richtungspfeil P angezeigt). Die
erste Pressoberfläche 61* drückt die
ausgewählten
Teile 11 gegen die Bahnseiten-Oberfläche 21 des Bandes 20,
um somit zu bewirken, dass die Fasern 100, die in den ausgewählten Teilen 11 nebeneinander
liegen, sich unter dem Druck P aneinander anpassen. Als ein Ergebnis
des Aufbringens des Drucks P nimmt der sich ergebende Kontaktbereich zwischen
den Fasern 100 in den ausgewählten Teilen 11 zu,
und die weich gemachte, faserbindende Substanz wird fließfähig und
verbindet die benachbarten und gegenseitig nebeneinander liegenden
Fasern 100 in den ausgewählten Teilen 11.
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In
einer alternativen Ausführungsform,
die in den 1A und 1B gezeigt
ist, wird der Schritt des Aufbringens von Druck an der Yankee-Trocknungstrommel 14 erzielt.
In letzterem Fall umfasst die Oberfläche der Yankee-Trocknungstrommel 14 die erste
Pressoberfläche 61*.
Unter den Zuständen
bei der traditionellen Papierherstellung ist, wenn die Bahn 10 auf
die Yankee-Trocknungstrommel 14 unter
Verwendung der Eindruckquetschwalze 29e überführt wird,
die Verweilzeit, während
der sich die Bahn 10 unter Druck zwischen der Oberfläche der
Yankee-Trommel 14 und der Eindruckwalze 29e befindet,
zu kurz, um den vollen Vorteil der Aufbringung des Drucks zu liefern
und die Fasern 100 der ausgewählten Teile 11 effektiv
zu verdichten, sogar dann, wenn die ausgewählten Teile 11 die
weich gemachte, faserbindende Substanz enthalten. Die Ausführungsformen,
die in den 1A und 1B gezeigt
sind, ermöglichen
es einem, die Bahn 10 für
eine viel längere
Zeitdauer unter Druck zu setzen und den vollen Vorteil der weich
gemachten und fließfähigen faserbindenden
Substanz zu erhalten.
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In 1A werden
die Bahn 10 und das Gestaltungsband 20b zwischen
der Oberfläche
der Yankee-Trocknertrommel 14 und einem Pressband 90, das
eine erste Seite 91 und eine zweite Seite 92 entgegengesetzt zur
ersten Seite 91 aufweist, unter Druck gesetzt. Die Oberfläche der
Yankee-Trommel 14 umfasst die erste Pressoberfläche 61*,
die die ausgewählten
Teile 11 der Bahn 10 berührt, und die erste Seite 91 des
Pressbandes 90 umfasst die zweite Pressoberfläche 62*,
die die rückseitige
Oberfläche
des Gestaltungsbandes 20b berührt. Das Pressband 90 ist
vorzugsweise ein endloses Band, das schematisch in 1A gezeigt
ist, wie es sich um die Umkehrwalzen 95a, 95b, 95c und 95d in
der Richtung, die durch den Richtungspfeil D angezeigt ist, bewegt.
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1B zeigt
eine Variation der in 1A gezeigten Ausführungsform.
In 1B werden die Bahn 10 und das Gestaltungsband 20b zwischen
der Oberfläche
der Yankee-Trommel 14 und einer Serie von Presswalzen 60 unter
Druck gesetzt. Ähnlich
wie in der in 1A gezeigten Ausführungsform
ist in der in 1B gezeigten Ausführungsform
die Oberfläche
der Yankee-Trommel 14 die
erste Pressoberfläche 61*,
die die ausgewählten
Teile 11 der Bahn 10 berührt. Die Oberflächen der
Presswalzen 60 umfassen die zweite Pressoberfläche 62*,
die die rückseitige
Oberfläche 21 des
Gestaltungsbands 20b berührt. Jede der Presswalzen 60 ist
vorzugsweise eine elastische Walze, die sich unter dem Druck, der
auf die Oberfläche
der Yankee-Trocknungstrommel 14 hin ausgeübt wird,
elastisch verformen kann. Jede der Presswalzen 60 dreht
sich in der Richtung, die durch den Richtungspfeil E angezeigt ist.
Vorzugsweise wird der Druck an jeder der Presswalzen 60 senkrecht
zur Oberfläche
der Yankee-Trocknungstrommel 14 aufgebracht, das heißt zum Zentrum
der Rotation der Yankee-Trocknungstrommel 14.
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1B zeigt
die zweite Pressoberfläche 62*,
die aus drei aufeinanderfolgenden Presswalzen 60 besteht,
die einen Druck auf die rückseitige
Oberfläche 21 des
Gestaltungsbandes 20b ausüben: eine erste Presswalze 60a,
die einen Druck P1 ausübt, eine
zweite Presswalze 60b, die einen Druck P2 ausübt, und
eine dritte Presswalze 60c, die einen Druck P3 ausübt. Die
Verwendung einer Vielzahl von Presswalzen 60 ermöglicht die
Aufbringung verschiedener Druckwerte in diskreten Stufen (1B),
wobei beispielsweise P1 < P2 < P3 oder P1 > P2 > P3 ist oder eine andere
wünschenswerte
Kombination von P1, P2, P3 verwendet wird. Ein Fachmann wird verstehen,
dass sich die Anzahl der Presswalzen 60 von der in 1B als
einer Darstellung einer möglichen Aus führungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gezeigten unterscheiden
kann. Ähnlich
wie bei der "zonenweisen" Aufbringung der
Temperatur, wie das oben erläutert
wurde, erhöht
die Verwendung einer Vielzahl der Presswalzen 60, die in
diskreten Stufen verschiedene Druckwerte aufbringen, die Flexibilität bei der
Optimierung der Zustände,
die bewirken, dass die faserbindende Substanz weich wird und fließt.
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Die
Schritte der Erwärmung
und des Unter-Druck-Setzens der Bahn 10 können gleichzeitig ausgeführt werden.
In letzterem Fall umfasst die erste Pressoberfläche 61* vorzugsweise
ein Heizelement oder ist mit einem solchen verbunden. In den 2A und 3A umfasst
die erste Pressoberfläche 61* beispielsweise
den Heizdraht 80 – gemäß der Ausführungsform
des in 1 gezeigten Verfahrens. In den 1A und 1B umfasst
die erste Pressoberfläche 61* die
erwärmte
Oberfläche
der Yankee-Trocknungstrommel 14. Es wird angenommen, dass
das gleichzeitige Unter-Druck-Setzen und Erwärmen der ausgewählten Teile 11 der
Bahn 10 das Weichmachen und die Fließfähigkeit der faserbindenden
Substanz in den ausgewählten
Teilen 11 erleichtert.
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Wie
oben ausgeführt
wurde, ist unter Bedingungen der traditionellen Papierherstellung,
wenn die Bahn 10 auf die Yankee-Trocknungstrommel 14 überführt wird,
die Verweilzeit, während
derer sich die Bahn 10 zwischen der Oberfläche der
Yankee-Trocknungstrommel 14 und der Eindruckpresswalze 29e (1)
unter Druck befindet, zu kurz, um effektiv zu bewirken, dass sich
die faserbindende Substanz erweicht und fließt. Obwohl eine gewisse Verdichtung beim Überführen der
Bahn 10 auf die Yankee-Trockner-Oberfläche am Spalt zwischen der Oberfläche der
Yankee-Trommel 14 und der Oberfläche der Eindruckpresswalze 29e auftritt,
erlauben die Bedingungen bei der traditio nellen Papierherstellung
es nicht, die Bahn 10 für
mehr als 2 bis 5 Millisekunden unter Druck zu halten. Zur selben
Zeit wird angenommen, dass für
die Zwecke des Bewirkens, dass die weich gemachte, faserbindende
Substanz fließt
und die Fasern in den ausgewählten
Teilen 11 miteinander verbindet, die bevorzugte Verweilzeit
mindestens ungefähr
0,1 Sekunden (100 Millisekunden) betragen sollte.
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Im
Gegensatz zum traditionellen Papierherstellungsverfahren liefern
die in den 1A und 1B gezeigten
Ausführungsformen
eine wesentliche Erhöhung
der Verweilzeit, während
derer die Bahn 10 der Kombination aus Temperatur und Druck unterworfen
wird, die ausreicht, dass die faserbindende Substanz fließfähig wird
und die Papierherstellungsfasern in den ausgewählten (unter Druck gesetzten)
Teilen 11 der Bahn 10 miteinander verbindet. Gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung ist die bevorzugte Verweilzeit größer als
ungefähr
1,0 Sekunden. Die am meisten bevorzugte Verweilzeit liegt im Bereich
zwischen ungefähr
2 Sekunden und ungefähr
10 Sekunden. Ein Fachmann wird leicht erkennen, dass bei einer vorgegebenen
Geschwindigkeit des Bandes 20 die Verweilzeit direkt proportionale
der Länge
eines Pfades, auf dem die ausgewählten
Teile 11 der Bahn 10 sich unter Druck befinden,
ist.
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Während die
ausgewählten
Teile 11 der Bahn 10 dem Druck zwischen dem ersten
Presselement 61 und der Bahnseiten-Oberfläche 21 des
Bandes 20 unterworfen werden, wird der Rest der Bahn 10 (der
hier als die Teile 12 bezeichnet wird) dem Druck nicht
unterworfen, um somit das Absorptionsvermögen und die Eigenschaften der
Weichheit einer im wesentlichen nicht verdichteten Bahn beizubehalten.
Um sicher zu gehen, kann die erste Pressoberfläche 61* in einigen
Fällen
sowohl die ausgewählten Teile 11 als
auch die Teile 12 der Bahn 10 berühren. Sogar
im letzteren Fall werden die Teile 12 nicht dem Verfahren
des Fließens,
des gegenseitigen Verbindens und der Immobilisierung der faserbindenden Substanz
unterworfen, wie es bei den ausgewählten Teilen 11 der
Fall ist.
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Voraussichtlich
umfassen die bevorzugten beispielhaften Bedingen, die bewirken,
dass die faserbindende Substanz weich gemacht und fließfähig wird,
um die benachbarten Papierherstellungsfasern 100 in den
ausgewählten
Teilen 11 miteinander zu verbinden, das Erwärmen des
ersten Teils 11 der Bahn 10, der einen Feuchtigkeitsgehalt
von ungefähr 30%
oder mehr aufweist (das heißt,
eine Konsistenz von ungefähr
70% oder weniger) auf eine Temperatur von mindestens 70°C für die Zeitdauer
von mindestens 0,5 Sekunden und vorzugsweise unter einem Druck von
mindestens 1 Bar (14,7 PSI). Wenn die Bahn 10 durch die
erste Pressoberfläche 61* erwärmt wird,
so beträgt
die bevorzugte Temperatur der ersten Pressoberfläche 61* mindestens
ungefähr 150°C.
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Der
nächste
Schritt umfasst die Immobilisierung der fließfähigen faserbindenden Substanz
und das Schaffen von Faserbindungen zwischen den Zellulosefasern 100,
die in den ausgewählten
Teilen 11 der Bahn 10 miteinander verbunden sind.
Der Schritt der Immobilisierung der faserbindenden Substanz kann
entweder durch das Kühlen
des ersten Teils 11 der Bahn 10 oder das Trocknen
des ersten Teils 11 der Bahn 10 oder das Wegnehmen
des Drucks, dem der erste Teil 11 der Bahn 10 unterworfen
wurde, erzielt werden. Die drei vorangehenden Schritte können entweder
alternativ oder in Kombination, gleichzeitig oder nacheinander,
durchgeführt
werden. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform des Verfahrens der
Schritt des Trocknens alleine oder alternativ der Schritt des Kühlens alleine
ausreichend sein, um die faserbindende Sub stanz zu immobilisieren.
In einer anderen Ausführungsform
kann beispielsweise der Schritt des Kühlens mit dem Schritt des Wegnehmens
des Drucks kombiniert werden. Natürlich können alle drei Schritte kombiniert
werden, um gleichzeitig oder nacheinander in jeder Reihenfolge durchgeführt zu werden.
Wenn es gewünscht
wird, so kann die sich ergebende Bahn von der Vorrichtung gekreppt
werden. Eine Kreppklinge könnte
gemäß dem allgemein übertragenen
US-Patent 4,919,756, das an Sawdai erteilt wurde, das hiermit durch
Bezugnahme eingefügt
wird, hergestellt werden.
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Die 4 und 4A zeigen
eine voraussichtliche Ausführungsform
der fertigen faserigen Bahn 10*, die gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Die in den 4 und 4A gezeigte
Bahn 10* umfasst eine erste Vielzahl von Mikrobereichen 11* und
eine zweite Vielzahl von Mikrobereichen 12*. Die erste
Vielzahl der Mikrobereiche 11* wird durch die Fasern 100,
die mit der faserbindenden Substanz in den ausgewählten Teilen 11 der
Bahn 10 miteinander verbunden sind, gebildet. Die zweite
Vielzahl der Mikrobereiche wird durch die Fasern 100, die
mit der faserbindenden Substanz im Rest der Bahn 10 nicht
miteinander verbunden sind, gebildet. Ein Fachmann wird erkennen, dass
in einigen Fällen,
dieselben einzelnen Fasern 100 sowohl die erste Vielzahl
der Mikrobereiche 11* als auch die zweite Vielzahl der
Mikrobereiche 12* umfassen können.
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Ein
Verfahren zur Bestimmung, ob die Faserbindungen ausgeformt wurden,
ist in einem Artikel von Leena Kunnas et al., "The Effect of Condebelt Drying on the
Structure of Fiber Bonds",
TAPPI Journal, Band 76, Nr. 4, April 1993 beschrieben, wobei dieser
Artikel hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen und hier als Anhang
angefügt
wird.
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4 zeigt
die erste Vielzahl der Mikrobereiche 11*, die einen im
wesentlichen kontinuierlichen, makroskopisch monoplanaren und gemusterten Netzwerkbereich
umfassen. Dieses Profil spiegelt das Profil des Netzwerks 66 der
ersten Pressoberfläche 61* wieder.
Die zweite Vielzahl der Mikrobereiche 12* umfasst eine
Vielzahl diskreter Wölbungen, die
das Muster der Vertiefungen 67, die vom Netzwerk 66 in
der ersten Pressoberfläche 61* gebildet werden,
wieder spiegeln. Im wesentlichen sind alle Wölbungen im Netzwerkbereich,
der durch die erste Vielzahl der Mikrobereiche 11* gebildet
wird, verteilt, voneinander isoliert und von diesem umgeben. Die Wölbungen
erstrecken sich in der Z-Richtung von der allgemeinen Ebene des
Netzwerkbereichs.