PT101099A

PT101099A - Estruturas fibrosas celulosicas tendo protuberancias produzidas por um diferencial de pressao e um processo de fabricacao de tais estruturas fibrosas celulosicas

Info

Publication number: PT101099A
Application number: PT101099A
Authority: PT
Inventors: Albert Heskel Sawdai
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1992-11-27
Publication date: 1994-02-28
Also published as: WO1993011301A1; AU3133393A; EP0662173A1; US5520778A; US5366785A

Description

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ESTRUTURAS FIBROSAS CELULÓSICAS TELDO PROLUBERAíTCIA^ PRODUZIDAS POR UM DIFBREICIAL D3 PRESSÃO 3 ULi PROCESSO IΈ FABRICADO DE TAIS ESTRUTURAS FIBROSAS CELULÓSICAS CAIÃPO DA IMSnUlO A presente invenção refere-se a estruturas fibro-SSS celulósicas e particularmente a produtos de consumo. Mais particnlarrnente, a presente invenção refere-se a produtos de consumo fibrosos celulósicos aos quais pode ser desejado aumentar o calibre ou textura. ÁHTEGEDBDTBS DA InVLSlwSO Em muitos artigos de consumo encontram-se comummen-te estruturas fibrosas celulósicas. Estruturas fibrosos celulósicas tais como papel higiénico, toalhete facial ou toalhas de papel são um produto de consumo geral da vida diária. Usam-se papel higiénico, toalhete facial ou toalhas de papel em casa ou na industria para uma variedade de fins Varias caracteristicas dos produtos de consumo pa-pel higiénico, toalhete facial ou toalhas de papel, se não importantes para o consumidor, são por ele desejadas. Por exemplo, o consumidor frequentemente deseja uma estrutura fibrosa celulósica na forma de um dos produtos de consumo anteriormente mencionados que tenha um calibre relativamente elevado. 0 calibre relativamente elevado confere um aspecto de resistência e de um produto de consumo de elevada qualidade, durável. Tecnicamente, um calibre relativamente maior pode afectar favoravelmente o aspecto, capacidade de limpeza, impressão táctil e absorção da estrutura, fibrosa celulósica. * 0 calibre de uma estrutura fibrosa celulósica pode ser aumentado de acordo com uma variedade de métodos conhecidos na arte anterior. Por exemplo, o peso base da estrutura fibroâa celulósica pode ser aumentado de modo a estarem presentes mais fibras celulósicas por unidade de área. Ho entanto, estes métodos tem várias desvantagens. -2- 35

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Particularmente, urna distribuição uniforme de uma quantidade relativemente maior das fibras celulósicas pode não ser a utilização raais eficiente de materiais em bruto e, de facto pode mesmo representar um desperdício em vez de apenas reduzida economia dos materiais em bruto, Pambóm existe ac-tualmente um ênfase corrente e em crescimento de economizar fontes renováveis tal Gomo a polpa celulósica, A utilização 10 16

Mod. 71 - 20.000 e*. · 90/08 20 25 de mais fibras por unidade de área de um produto de consumo tal como papel higiénico, toalhete facial ou toalhas de papel e contrária a essa exigência crescente do público. Uma maneira de ultrapassar as desvantagens acima mencionadas de aumentar o calibre aumentando simplesmente o peso base da estrutura fibrosa celulósica e continuar a alcançar um aumento nò calibre é utilizar uma estrutura multi--Gamada. Por exemplo, a Patente dos EUA 3.940.529 concedida em 24 de fevereiro de 1976 a Hepíord et al,, descreve uma folha tende duas telas, cada uma com cristãs e depressões. As cristãs e depressões de cada uma das telas são assentes de modo a que a cristã de cada tela fique posicionada entre as cristãs da outra tela e ainda espaçada das depressões. As telas são unidas em locais intermédios dessas cristãs e depressões. Este arranjo proporciona um aumento no calibre maior do que 0 obtido simplesmente por união de duas telas de peso base equivalente mas sem terem, cristãs e depressões , Elste aumento é devido ao espaço vazio entre as telas. lio entanto, este ensinamento requer posicionamento, arranjo e assentamento cuidadosos das cristãs e depressões de cada folha de modo a que as duas telas sejam apropriadamente unidas. Semelhantemente, a comummente atribuída Patente dos BUA 4.100.017 concedida em 11 de Julho de 1978 a Plautt,Jr. , descreve produtos de tecidos multi-camada tendo telas dife-rentes. Eeste ensinamento, uma tela de elevado volume, baixa densidade, ó unida a uma tela convencional. Este arranjo resulta num laminado que é menos espesso e mais macio do que 0 obtido por união de duas tela idênticas, ilo entanto, -3- 30 1 5 10 15

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a complexidade de fabrico aumenta por ter materiais diferentes para armazenar e fornecer face à utilização de mate·· riais iguais através do produto de tecido multi-camada. A Potente dos BUA 4.320.162 concedida em 16 de Mar·· ço de 1982 a Schuls e a Patente dos EUA 4.376.671 concedida em 15 de Março de 1983 a Sciiulz descrevem folhas multi--camada. Cada camada é unida à camada oposta em locais de relevo profundos. Entre os locais de relevo profundo cada camada tem relevos secundários baixos que estão descentrados em relação aos relevos secundários baixos da outra camada. lanto os relevos profundos como os baixos estão orientados para o centro da folha multi-camada· Estes ensinamentos sofrem dos inconvenientes dos relevos profundos e baixos estarem orientados para o interior. Se os relevos estiverem para o exterior e afastados do centro da folha pode possivelmente resultar num aumento do calibre aparente devido aos picos dos relevos esiarerd mais afastados. Si·· milarmente, a Patente dos EUA 3.556.907 concedida em 17 de

Janeiro de 1971 a ílysirand descreve um laminado em relevo tendo duas 1 arai nas coai relevos de projecção descentrados orientados para o interior do laminado. Encontra-se um reforço dos ensinamentos na Patente dos EUA 4*921.034 concedida em 1 de Maio de 1990 a Burges et al., que descreve papel tendo saliências para cima e para baixo formadas ao longo do plano médio da tela. Cada saf liencia e assimétrica, em que as saliências para cima têm uma orientação Σ-Ι diferente das saliências para baixo. Io entanto, os ensinamentos de Iiepford et al., de Flauit, Jr., os dois de Schulz, de Uystrand e de Burges et al., sofrem do inconveniente dos produtos de consumo de múltipla camada serem mais complexos e portanto mais dispendiosos de fabricar. Os produtos de múltipla camada exigem uma operação de conversão extra para unir as duas (ou mais) camadas e armazenagem e manuseamento adicionais de cilindros semelhantes emparelhados de modo a que o produto -4- 35 10 15

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26.FEV.i993 f resultante não consista eia camadas de combinação imperfeita ou incompatíveis. Uma tentativa, envolvendo produtos de camada unica que foram muito bem sucedidos comereiaImente, para ultrapassar certas desvantagens da arte anterior e utilizar a secção de secagem da máquina de fabrico de papel para melhorar propriedades,' tal como calibre, de produtos de consumo. Partisularmente, secagem por sopragem da estrutura fibrosa celulósica-em vez de secagem por feltros de prensaf pode aumentar o calibre da estrutura fibrosa celulósica. A secagem por sopragem pode, simultaneamente, aumentar a resistência à tensão e a resistência à ruptura da estrutura fibrosa celulósica. Exemplos de produtos de consumo feitos desse modo estão ilustrados na comummente atribuída Patente dos EUA 4.637.859 concedida em 20 de Janeiro de 1987 a Proldian. Um outro modo no qual se pode atingir um calibre relativamente elevado sem uso pouco económico dos material,4 é por utiliração da secção de formação da máquina de fabri-co de papel usada para fabricar a estrutura fibrosa celulósica. Por exemplo, como ilustrado na comummeate atribuída Patente dos EUA 4.514*345 concedida em 30 de Abril de 1935 a Johnson et al., pode utilizar-se uma cinta de formação tendo protuberâncias que deslocam um certo volume das fibras celulósicas, lio entanto, 0 produto de consumo resultante pode ter opacidade limitada nas regiães onde as fibras sãõÃdeslocadas pelas protuberâncias. Assim, usando a mesma qualidade de fibras celulósicas pode resultar uai pro-j. duto de consumo de calibre superior e baixa opacidade face a uma estrutura fibrosa celulósica de peso base constante. Ainda uma outra via bem conhecida para aumentar 0 calibre das estruturas fibrosas celulósicas 9 a moldagem mecânica. De facto padrões moldados mecanicamente são muito comuns em estruturas fibrosas celulósicas e foram dirigidos esforços consideráveis na arte anterior para a molda -5- 35 »·«·' i.f. I//J 10 15

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«W? gem mecanica de estruturas fibrosas celulósicas. Gomo aqui usado, moldagem mecânica refere-se a aplicação de força à estrutura fibrosa celulósica através de membros rígidos, tais como saliências na periferia de cilindros. Um padrão moldado mecanicamente bem conhecido na arte que aparece em produtos de consumo de atoalhados de papel comercializados por lhe Procter de Gamble Company, o depositário do presente invento, é ilustrado na comummente atribuída Patente dos EUA Des, 239.137 concedida em 9 de Março de 1976 a Ap-pleman. A moldagem mecânica pode realisar-se por qualquer de dois processos bem conhecidos, moldagem embutida ou mol dagem saliência a saliência. A moldagem embutida utiliza protuberâncias e depressões em cilindros de moldagem rodados sincronizada e axialmente. Isto produz ura padrão semelhante de protuberâncias e depressões nas estruturas fibro sas celulósicas produzida por esse processo, como ilustrado na Patente dos EUA 3.556.907 concedida em 19 de Janeiro de 1971 a Uystrand e na Patente dos EUA 3.867.225 concedi da em 18 de Fevereiro de 1975 a ílystrand. 2Ta moldagem saliência a saliência, as protuberâncias dos cilindros de moldagem mecânica são assentes produ sindo uma estrutura fibrosa celulósica tendo locais discre tos em cada uma de duas lâminas ligadas uma à outra. A mol dagem saliência a saliência é ilustrada na comuramente atri buida Patente dos EUA 3.414.459 concedida em 3 de Dezembro de 1968 a Wells. Quer um quer outro destes dois processos de moldagem mecânica produzirão um ou mais locais ou regiões da es trutura fibrosa celulósica que esta do plano cio resto ou da base da estrutura fibrosa celulósica. Por ter locais ou regiões da estrutura fibrosa celulósica deslocados do pia-no do resto ou da base da estrutura fibrosa celulósica, tornam-se aparentes diferenças na elevação, tomada perpendicular ao plano da estrutura fibrosa celulósica, e 0 cali 6- 35 1 5 10 15

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V.i.7 / bre global e aumentado. Esse aumento não exige a utilização de maia materiais por unidade de area porque, geralmen-te, o peso base permanece geralmente constante nos locais ou regiões moldados e não moldados da estrutura fibrosa celulósica . !o entanto, os processos de moldagem mecanica conferem calibre em prejuízo de outras propriedades desejadas pelo consumidor. Particularmente, a moldagem mecanica rompe as ligações entre as fibras resultando numa estrutura fibrosa celulósica tendo menos resistência à tensão, e possivelmente menos suavidade, do que a que existia antes da moldagem mecanica. Uma outra caracteristica muitas vezes desejada em produtos de consumo tais como papel higiénico, toalhete facial e toalhas de papel é uma textura de superfície particular. Uma textura de superfície pode ser funcional, tal como proporcionando limpeza ou esfrega eficazes. Uma textura de superfície pode também ser estética conferido um aspecto mais alcochoada ou tipo roupa à estrutura fibrosa celulósica. Uma textura de superfície particular pode ser conferida por moldagem mecanica, como acima discutido, lo entanto, conferir uma textura de superfície pelos processos de moldagem mecanica resulta numa estrutura fibrosa celulósica tende as desvantagens acima mencionadas. A textura de superfície pode ainda ser influenciada por estarem presentes regiões de peso base elevado e de peso base baixo dentro da estrutura fibrosa celulósica, como descrito relativamente à anteriormente mencionada patente de Johnson et al. ilo entanto, nem todas as secções de formação das maquinas de fabrico de papel são capazes de acomodar estruturas fibrosas celulósicas de múltiplos pesos base aquando do fabrico de produtos de consuâo. B assim aparente que nenhuma da arte anterior proporciona os benefícios desta invenção. Particularmente, ne- -7- 30 10 15

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nhuma da arte anterior conhecida do Requerente ensina uma estrutura fibrosa celulósica cujo calibre aumenta e proporciona uma textura de superfície de uma lamina simples sem moldagem mecânica ou união a uma outra lâmina. Consequentemente, é um objectivo da presente invenção proporcionar um método de auraento de calibre e textura de superfície de uma estrutura fibrosa celulósica de lâmina simples. S um objectivo da presente invenção fazer isso sem sacrificar indevidamente outras propriedades do material desejadas pelo consumidor. Finalmente, é um objectivo da presente invenção fazer isso sem necessidade da estrutu.. ra fibrosa celulósica ser unida a uma outra lâmina para fod mar um laminado. SULIÓRIQ DA Tmmlo A presente invenção ó uma estrutura fibrosa celulósica de lâmina simples, macroscopicamente monoplanar. ITutag forma de realização a estrutura fibrosa celulósica compreende uma rede essencialmente contínua e uma primeira e segunda pluralidades de protuberâncias não moldadas, discretas, dispersas em, e através da, rede essencialmente contí. nua. A primeira pluralidade de protuberâncias prolonga-se Λ nara o exterior a partir do plano da lamina numa direcção perpendicular ao plano da lâmina. A segunda pluralidade de protuberâncias prolonga-se também para o exterior a partir do plano da lâmina numa direcção perpendicular ao da lâmin e esta orientada oposta à orientação da primeira pluralidq de de protuberâncias. Ruma segunda forma de realização s estrutura fibro. sa celulósica tem protuberâncias moldadas a fluido prolongando-se a partir do plano da lamina. As protuberâncias moldadas e fluido são desenhadas hum meio permeável a um diferencial de pressão por um diferencial de pressão. A invenção compreende ainda um processo para procin sir bs estruturas fibrosas celulósicas acima descritas, 0 processo compreende os passos para proporcionar uma estru- -8— 35 5 10 15

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tura fibrosa celulósica de lamina simples tendo uma rede continua esseneialmente monoplanar. Uma primeira pluralida·!· de de protuberâncias discretas esta dispersa em, e através dessa, rede pelo que cada uma dessas protuberâncias discretas se prolonga ^ara o exterior nume primeira direcçSo gera Imente perpendicular ao plano da lamina. lambem se proporciona um meio permeável ao diferencial de pressao e um diferencial de pressão ao longo desse meio, A estrutura fibrosa celulósica de origem ó disposta ao longo do meio de tol forma que as protuberâncias são o~ rientadss para longe do meio permeável ao diferencial de pressão, à estrutura fibrosa celulósica de origem e sujeita a um diferencial de pressão de tal modo que as protuberâncias são orientadas na direccão do lado de pressão elevada do diferencial de pressão. A estrutura fibrosa celulósica de origem e transportada ao longo do diferencial de pressão numa direcçSo geralmente paralela ao plano da estrutura fibrosa celulósica de modo a que cada protuberância de uma segunda pluralidade e suficientemente exposta ao diferencial de pressão através do meio permeável ao diferencial de pressão. Gada protuberância da segunda pluralidade é então inclinada in-versamente para se prolongar e ser orientada na direcçSo lado de pressão elevada do diferencial de pressão. Desta maneira as protuberâncias da segunda pluralidade são invertidas a partir da orientação original. Para produzir a segunda forma de realização, não e necessário que o estrutura fibrosa celulósica de origem tenha protuberâncias. Uma porção da rede essencialmente contínua pode ser exposta ao diferencial de pressão para formar protuberâncias. BKSYE DB50RIG&Q DOS DBSBiinOS Embora a Especificação conclua com reivindicaç-Ses que realçcm particularmente e reivindicam distintamente a presente invenção, acredita-se que o mesmo sera melhor conv 35 10 15

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preendido c partir cia seguinte descrição tomada em. conjunto com os desenhos acompanhantes aos quais a partes iguais se da o'"mesmo número de referencia, partes semelhantes se designam com ιο símbolo com plica e: A Figura 1 I uma vista esquemática de elevação lateral fragmentaria de uma estrutura fibrosa celulósica tendo protuberâncias orientadas bi-lateralmente de acordo cora a presente invenção; A Figura 2 ó uma vista esquemática de elevação lateral fragmentaria cie uma estrutura fibrosa celulósica tendo protuberâncias orientadas uni-lateralmente de acordo com a arte anterior; A Figura 3 s uma planta de topo fragmentaria de um meio permeável a diferencial de pressão que se pode utili-ar em conjunto com a estrutura fibrosa celulósica de acordo com a Figura 2 para formar a estrutura fibrosa celulósi ca de acordo com a Figura 1; A Figura 4 ó uma vista de elevação vertical esquemática de um aparelho que se pode usar para produzir uma es trutura fibrosa celulósica de acordo com a presente invençã e particularmente tendo um meio permeável a diferencial de pressão que se move cora a estrutura fibrosa celulósica em relação ao diferencial de pressão, e A Figura 5 é uma representação graficq do efeito de vários diferenciais de pressão aplicados sobre o calibre de papel higiénico feito de acordo com a presente invenção# DESCRIÇÃO DETALHADA DA IimWlO Como ilustrado na Figura 1, uma estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a presente invenção e macroscopicamente bi-dimensional e monoplanar, apesar de não ser nej-cessariamente lisa. A estrutura fibrosa celulósica 20 deve ter alguma espessura na tereèira^dimensão· Fo entanto, a : terceira dimensão ó muito pequena comparada com as duas dimensões principais ou com a capacidade para fabricar uras es|-trutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a presente in- -10- 35 1 5 10 15

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Ha venção e tendo medidas relativaraente grandes nas duas dimensões principais. Por "macroscopicamente monoplanar",pre-tende-se significar que a estrutura fibrosa celulósica 20 se dispõe nua. plano único, apesar de não necessariamente li|-so, reconhecendo a existência de ondulações e topografias de .superfície numa microescala. Uma estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a presente invenção compreende duas regiões. A primeira região e uma rede esaencialraente continua 22 que define o plano de uma estrutura fibrosa celulósica 20. A segunda região compreende protuberâncias discretas 24 dispersas em, e atro- r * λ ves da, rede essencialmente continua 22. As protuberâncias discretas 24 prolongam-se para o exterior em ambas as direc-ç3es a partir, e perpendicular ao, plano da estrutura fibrosa celulósica 20 definido pela rede essencialmente contínua 22. A estrutura fibrosa celulósica 20 I composta de fibras celulósicas aproximadas por elementos lineares. As fibras têm uma dimensão muito grande (ao longo do eixo longitudinal da fibra) comparada com as outras duas dimensões relativamente pequenas (mútuamente perpendiculares e sendo ambas radiais e perpendiculares ao eixo longo da fibra), de modo a se aproximarem da lineariedade. Embora o exame microscópico das fibras possa revelar as dua»s outras dimensões que são pequenas, comparadas com a dimensão principal das fibras, essas duas outras dimensões pequenas não necessitam de ser substancialmente e-quivalentes nem constantes através do comprimento axial da fibra. E apenas importante que a fibra' seja capas de se dobrar em torno desse eixo, seja capas de se ligar a outras fibras e seja capaz de ser distilbuída por um fluido transportador. Um fluido transportador é usado de acordo com a presente invenção para ambos os processos de colocação em ar e em molhado, apesar do processo particular seleccionado não ser crítico para a presente invenção. -11- 30 10 15

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As fibras compreendendo a estrutura fibrosa celulósica 20 podem ser sintéticas, tais como poli-oleíina ou poli éster; são preferivelmente celulósicas, tais como línte-res de algodão, rayon ou bagaço; e mais preferivelmente são polpas de madeira tais como madeiras macias (gimnospermss ou coníferas) ou madeiras duras (angiospermas ou decíduas)· Gomo aqui usado, uma estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a presente invenção é considerada "celulósica” se a estrutura fibrosa celulósica 20 compreender pelo menos cerca de 50%> em peso ou pelo menos 50% em volume de fibras celulósicas incluindo mas não limitadas às fibras ce lulósicas acima listadas. Verificou-se que funcionava bem para a estrutura fibrosa celulósica 20 aqui descrita uma mistura celulósica de fibras de polpa de madeira compreendendo fibras de madeira macia tendo um comprimento de cerca de 1,5 a cerca de 5,3 milímetros e um diâmetro de cerca de 25 a cerca de 50 micrometros e fibras de madeira dura tendo um comprimento de cerca de 0,5 a cerca de 1,6 milímetros e um diâmetro de cerca de 12 a cerca de 25 micrometros· Se se seleccionam fibras de polpa de madeira para a estrutura fibrosa celulósica 20, as fibras de polpa de ma deira podem-se produzir por qualquer processo de redução ds polpa incluindo processos químicos, tais como processos de sulfito, sulfato e soda; e processos mecânicos, tal como moagem de madeira em mo. Alternativamente, as fibras podem produzir-se por combinação de processos químicos e mecânicos ou podem ser recicladas· 0 tipo, combinação e processamento de fibras usadas não são críticos para a presente invenção· A estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo cora e presente invenção compreende uma lâmina simples. Ho entanto reconhecer-se-a que se podem unir duas ou mais lâminas simples, alguma ou todas feitas de acordo com a presente inven ção, numa relação faoe a foce para formar um laminado unit rio. Um tal laminado, tendo pelo menos uma lâmina de acordo -12- 35 10 15

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cora a presente invenção, e considerado incorporar a presente invenção para aquela lamina do laminado. A estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo cora a presente invenção ó considerada ser uma"lamina simples" se 0 retirada do elemento de fcrmaçSG como uma folha simples tendo uma espessura antes da secagem que não se altera a não ser que se adicionem ou removam fibras (ou outros materiais) da folha na direcção-z. Apesar de não ser necessário a estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a presente invenção pode mais tarde ser moldada ou permanecer não moldada como desejado* A região da estrutura fibrosa celulósica 20 que compreende a "rede essencialmente continua" prolonga-se su-bstsncialmeate através da estrutura fibrosa celulósica 20 nurae ou em ambas as suas direcções principais. As regiões são consideradas "discretas" quando não são mutua mente coii-tiguas mas se distinguem da rede essencialmente continuo 22 "Protuberâncias" são as regiões da estrutura fibra ss celulósica 20 que tem uma maior projecção na direcção-S do que as ondulações, projeeções topográficas e outras variações inerentes ao processo de fabrico* Como aqui usado, a "direcção-S" e geralmente perpendicular ao plano da estrutura fibrosa celulósica 20 ou as outras duas dimensões da Qstrutura. As "direcções X-Y" são mútuamente perpendiculares, perpendiculares à direcção-Z e dentro do plano da estrutura fibrosa celulósica 20 ou das outras duas dimensões da estrutura. As direcções X-Y definem as dimensões princi pais aiiteriormente definidas da estrutura fibrosa celulósica 20. Cada uma das urotuberânoias discretas 24 pode dis-tinguir-se da rede essencialmente continua 22 devido as pro tuberâncias discretas 24 se prolongarem psra ° exterior g Partir do plano da lâmina (como definida peia rede essencial-mente continua 22) que compreende a estrutura -iarosa celulósica 20 numa primeira direcção. Como aqui usado, as protu -13- 35

Mod. 71-20.000 ex. - 5Ό/08 jC * 65,477 2&É&Í9 93 1 berâncias 24 são consideradas "prolongando-se para o exte-rior" a partir do plano quando as protuberâncias 24 se podem distinguir pelo tacto ou visualmente (com ampliação se necessário) tendo uma orientação e paredes que estão dispôs 5 tas numa direcção tendo um componente vectorial geralrnente perpendicular ao plano da lamina e um prolongamento maior do que o imposto por variaçães normais inerentes ao proces 10 so de fabrico. As protuberâncias discretas 24 e a rede essencialmente contínua 22 podem ainda ser mutuamente diferenciadas por uma propriedade intensiva. Como aqui usado, uma proprie· dade e considerada "intensiva" se não tiver um valor depen 15 g s dente da agregação de valores dentro do plano da estrutura fibrosa celulósica 20. Exemplos de propriedades intensivas incluem a densidade, peso base e temperatura da estrutura fibrosa celulósica 20. Mod. 71-20.000 ex. - NJ O Invarsamente, como aqui usado, propriedades que de pendem da agregação de vários valores de sub-sistemas ou componentes da estrutura fibrosa celulósica 20 são consideradas "extensivas". Exemplos de propriedades extensivas incluem o peso, a massa e as moles da estrutura fibrosa celulósica 20. Psrticularmente, as protuberâncias discretas 24 po 25 dem ter um menor peso base ou, preferivelmente, podem ter unia menor densidade do que a rede essencialmente continua 22. Esta diferença na propriedade intensiva permite que o-corra um movimento mais fácil na direcção-2 das fibras formando as protuberâncias 24 quando sujeitas ao processo acima descrito. 30 Preferivelmente, as protuberâncias discretas 24 es· tão dispostas nura padrão de repetição, não aleatório. Por ser "não aleatorio", as posiçães das protuberâncias 24 dentro da rede essencialmente contínua 22 consideram-se como predisíveis e podem ocorrer como um resultado de aspectos 35 conhecidos e bem determinados do processo de fabrico ou do -14- 26., 10 15

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equipamento usado para fabricar a estrutura fibrosa celulósica 20. Por Mde repetição" significa que o padrão e forma do mais do que uma vez na estrutura fibrosa celulósica 20. Reconhecer-se-a que o padrão se podé repetir, sem parecer que se repete, se o tamanho do pãdrSo ó grande comparado com o tamanho do produto de consumo realizando a estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a presente invenção. Preferivelmente, as protuberâncias discretas 24 são em zigue-zague bilateralmente. Como aqui usado, considerara-se as protuberâncias 24 como neai zigue-zague bilate-ralmente" se elas estiverem desoentradas das protuberância 24 adjacentes quer na direcção da maquina quer na direoção transversal à maquina de fabrico da estrutura fibrosa celulósica 20. Preferivelmente, o padrão de repetição, não alec tório, é tecido de modo a que as protuberâncias discretas 24 sejam cooperativa e vantajosamente justapostas. Uo entcn to, sera reconhecido por um perito na arte que a invenção não e limitada âs protuberâncias 24 dispostas em qualquer padrão particular e de facto inclui protuberâncias 24 dispersas aleatoriamente na, e através da, rede essenoialmente continua 22. As protuberâncias 24 podem ser feitas em qualquer forraa que se deseje. Uma ferroa particularmente preferida é uma semi-esfera tendo geralmente um perímetro circular na junção das protuberâncias 24 e da rede essenoialmente continue. 22. Sera aparente para qualquer perito na arte que s se seleocionarem. protuberâncias 24 tendo urna fornia semi-es-ferico, o vertice das protuberâncias 24 representa o maior prolongamento das protuberâncias 24 a partir do plano da estrutura fibrosa celulósica 20. íTo entanto, as protuberâncias discretas 24 não necessitam de ter esta forma nem mesmo de ser da mesma forma. É apenas importante que as protu A berancias discretas 24 se prolonguem para o exterior a par tir do plano da lâmina compreendendo a estrutura fibrosa ce lulosica 2C de modo a que as protuberâncias 24 se destingan:

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da rede essencialmente continua 22 como descrito acima. 0 tamanho das protuberâncias 24 depende da utiliza-ção final do produto de consumo (papel higiénico, toalhete facial, toalhas de papel) destinada a estrutura fibrosa celulósica 20. Por exemplo, podem usar-se protuberâncias 24 de tamanho relativamente maior em toalhas de papel para facilitar o esfregar e a limpeza do que o usado em papel higiénico e toalhetes faciais. Papel higiénico e toalhetes faciais devem ter geralmente uma textura mais suave para acomodar o contacto epidérmico sem irritação. Além disso, o tamanho e forma das protuberâncias 24 podem depender do peso base da estrutura fibrosa celulósica 20. Geralmente, ò medida que o peso base ds. estrutura f Λ xibrosa celulósica 20 aumenta podem utilizar-se protuberâncias 24 de tamanho relativa mente maior para reduzir a formação de furos. Além disso, podem utilizar-se protuberâncias 24 de tamanho relativamente maior para toalhas de papel mais cio que para produtos tecidos. Ests diferença no tamanh das protuberâncias 24 é devida q tecelagem mais grosseiro da tela de formação que pode ser adaptada a toalhas de papel sem causar irritação epidérmica. Além disso as protuberâncias 24 de tamanho maior podem aumentar a flexibilidade e consequentemente a sensação táctil de suavidade associada \ / a estrutura fibrosa celulósica 20 assim como pode aumentar a absorção. Para as estruturas fibrosas celulósicas 20 aqui descritas, tendo uma espessura de cerca de 0,32 s cerca de 0,42 milímetros (0,0125 a 0,0165 polegadas), o tamanho das Λ protuberâncias 24 pode variar de cerca de 2 a cerca de 155 protuberâncias 24 por centímetro quadrado (10 a 1000 protu- A beranexas 24 por polegada quadra da), hais pre f er i ve Inient e, o "c ε ma nu o c. a s protuberâncias 24 pode variar d .1 i ri p Ί W ^ uí νΛνί i J/ a cerca de 110 protuberâncias 24 por centímetro quadrado (83 a cerca de 711 protuberâncias 24 por polegada quadrada) A estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a •16- 35

Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 % 65.477 Μ, 1 presente invenção pode ser feita produzindo e proporcionando uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20* feita de 5 acordo com a arte anterior, como ilustrado na Figura 2. Uma tal estrutura fibrosa celulósica de origem 20' tem uma primeira pluralidade de protuberâncias discretas 24 dispersas numa rede essencialmente contínua 22 e prolongahdo-se unilateralmente para o exterior a partir do plano da lamina na 10 direcção-Z e na mesma orientação. Uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20* ten do protuberâncias 24 prolongando-se unilateralmente, que es tão orientadas a partir da mesma direeção-Z e que mais tarde se tornara uma estrutura fibrosa celulósica 20 tendo pro 20.000 ex. - 90/08 cS tuberancias 24 prolongando-se para o exterior bilateralmente de acordo com a presente invenção ó.aqui referida como uma "estrutura fibrosa celulósica de origem". Protuberâncias 24 prolongando-se para o exterior numa estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ são consideradas prolongando-se "unilãteralmente" se as protuberan^t 1 20 cias 24 estiverem orientadas para longe do plano da estrutu ra fibrosa celulósica de origem 20* na mesma direcção-Z, e nenhuma ou apenas uma quantidade vestigiaria impremeditada das protuberâncias 24-estiverem orientadas de forma oposta na direcção-Z. Protuberâncias 24 são consideradas orienta 25 das "bilateralmente" se uma primeira pluralidade das protuberâncias 24 se prolongar para o exterior a partir do plano da estrutura fibrosa celulósica 20 na direcção-Z e uma segunda pluralidade das protuberâncias 24 se prolongar para o 30 exterior e de forma oposta a partir do plano da estrutura fibrosa celulósica 20 na direcção-Z e ambas as pluralidades constituem mais do que uma quantidade vestigiaria do número total de protuberâncias 24 presente como ilustrado na Fi gura 1. Preferivelmente, mas não necessariamente, ambas as pluralidades das protuberâncias 24 aproximam cerca de 50% do número total de protuberâncias 24 presente. 35 Referenciando de novo a Figura 2, existem diversas “17- 1 5 10 15

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vias conhecidas na arte para fazer uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20' adequada. Por exemplo, a estrutura fibrosa celulósica de origem 20* pode ser feita tendo uma rede essencialmente contínua 22 que tem peso base relativamente baixo e elevada densidade em comparação com as protuberâncias discretas 24 que tem uma densidade relativamente baixa e podem ter um peso base relativamente alto. luma tal a estrutura fibrosa celulósica de origem 201 as protuberâncias 24 terão resistência à tensão relativamênte baixa em comparaçSo com a rede essencialmente continua 22. Este tipo de estrutura fibrosa celulósica de origem 20' ó preferido porque a resistência relativamente baixa das protuberâncias 24 permite que ocorra inversão das protuberâncias 24 de modo a que se possa formar uma segunda pluralidade de protuberâncias 24 orientada na direcção oposta à orientação da primeira pluralidade de protuberâncias 24 na estrutura fibrosa celulósica de origem 20’. Uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ preferida deste tipo pode ser feita e proporcionada de acordo com a arte anterior. Particularmente, uma tal estrutura fibrosa celulósica de origem 20 * pode ser feita proporcionando uma dispersão aquosa de fibras celulósicas e formando uma tela embrionaria de fibras celulósicas numa superfície porosa tal como uma tela de formação..oParticularmente, pode utilizar-se para este fim uma tela de Eourdrinier na forma de uma ciiita continua. A tela embrionaria para se tornar a estrutura fibrosa celulósica de origem 20* ó associada a um membro de deflecção. 0 membro de deflecção tem uma superfície que contacta com a tela embrionaria e compreende uma superfície de contacto essencialmente contínua, macroscópicamente monopla-nar. Dentro da superfície de contacto essencialmente continua hó um padrão que define uma pluralidade de condutas de deflecção isoladas, discretas. As fibras celulósicas da tela embrionaria são deflectidas para as condutas de deflec- -18- 30

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Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 20 25 ção e é-lhes retirada agua através das condutas de defleção» Este procedimento forma uma.tela de fibras para fabrico de papel sob condições tais que a deflecção das fibras celulósicas não tem início depois de se iniciar a remoção de agua através das condutas de deflecção» A tela formada deste modo e depois seca numa estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ e encurtada ou enrugada como desejado. Pode’ fazer-se uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20* deste modo de acordo com os ensinamentos da comummente atribuída Patente dos EUA 4.529.480 concedida em 16 de Julho de 1985 a Prokhan, cuja patente é aqui incorporada por referencia com o objectivo de mostrar como produzir e proporcionar uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20.1 particularmente preferida. Ainda num outro modo, a estrutura fibrosa celulósica de origem 20' pode ser formada proporcionando uma folha convencional de tecido e moldando a primeira pluralidade de protuberâncias 24. A primeira pluralidade de protuberâncias 24 pode ser moldada mecanicamente, como é conhecido na arte anterior, ou moldada por fluido como descrito abaixo. Io entanto, a moldagem mecaniea é geralmente menos preferida devido às desvantagens referidas acima. Uma vez a estrutura fibrosa celulósica de origem 201 formada por qualquer método adequado, incluindo outros métodos para além dos descritos acima, a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ pode ser processada numa estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a presente invenção tendo protuberâncias 24 orientadas bilateralmente prolongando--se para fora do plano da estrutura fibrosa celulósica 20 em ambas as direeções. leste processo, proporciona-se um meio permeável a um diferencial de pressão 26, como ilustrado na Pigura 3. Gomo aqui usado, um "meio” é qualquer arranjo geralmente bi-dimensional através do qual se pode transmitir uma força tendo um componente vectorial perpendicular ao plano do mei3 19— 30 1 5 10 15

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26. lais particularmente, um meio "permeável a um diferen? eial de pressão" 26 é um meio 26 através do qual se pode transmitir, manter ou fazer com que ocorra uma diferença na pressão em lados opostos desse meio 26. 0 meio permeável a um diferencial de pressão 26 u-sado de acordo com a presente invenção deve ser geralmente resistente à água e capaz de conciliar uma grande variedade de temperaturas, particularmente temperaturas elevadas, de modo a que o meio 26 possa suportar os efeitos do processo de fabrico de papel aqui descrito, ou seleceionado de outro modo, usado para formar a estrutura fibrosa celulósica 20 sem enfrentar efeitos eles próprios prejudiciais ou sem conferir efeitos prejudiciais à estrutura fibrosa celulósica 20 formada. Um material particularmente preferido para o meio permeável a um diferencial de pressão 26 e um plástico rígido, tal como nylon, uma poliolefina ou preferivelmente uma resina polimérica foto-sensível. Um tal material pode ser feito suficientemente rígido para se ajustar aos diferenciais de pressão descritos abaixo sem deflecção signifi-' cativa e além disso sem encontrar efeitos prejudiciais ou sem conferir efeitos prejudiciais à estrutura fibrosa celulósica 20. 0 meio permeável a um diferencial de pressão 26 tem uma pluralidade de abertura 28 através dele de modo a que ©©diferencial de pressão possa ser transmitido, mantido ou feito ocorrer de um lado ao outro do meio permeável a urr diferencial de pressão 26* As aberturas. 28 transferem o diferencial de pressão através do meio permeável 26 na direc- ção-Z. 0 tamanho das aberturas 28 depende do tamanho das protuberâncias discretas 24 na estrutura fibrosa celulósica de origem 20*. Geralmente, deseja-se que as aberturas 28 se jam de aproximadamente 1,1 vezes a apróximadamente 2,0 vezes maiores numa dimensão linear do que as protuberâncias -20- 65.477

1 5 10 15

Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 20 25 discretas 24 na estrutura fibrosa celulósica de origem 20’, sendo mais preferido um tamanho de cerca de 1^4 vezes raaior a cerca de 1,6 vezes maior do que as protuberâncias discre-tas 24 e sendo ainda mais preferido um tamanho de cerca de 1,5 vezes maior do que as protuberâncias discretas 24· Preferivelmente, mas não necessariamente, as aberturas 28 são de tamanho igual entre si e geralmente assemelhados a forma das protuberâncias 24* Se se utilizarem aberturas 28 de'tamanho maior (rela tivamêíite às protuberâncias discretas 24) do que as descritas acima pode resultar deflecçãó de múltiplas protuberâncias 24 e/ou da rede essencialmSâte continua 22 para as aberturas 28 e a estrutura fibrosa celulósica 20 resultante pode ter um manuseamento e/ou aparência indesejáveis· Alem disso, aberturas 28 que são demasiadamente grandes podem resultar em inversão de demasiado da primeira pluralidade de protuberâncias 24 prolongando-se.unilateralmente, dando origem a que a maioria, se não todas, se tornem invertidas e se prolonguem para o exterior a partir do plano da estrutura fibrosa celulósica 20 na segunda direcção e oposta· Este arranjo e indesejável porque as protuberâncias 24 da estrutura fibrosa celulósica 20 resultante continuarão a estar orientadas essencialmente unilateralmente, em que a maioria, se não todas, as protuberâncias 24 se prolongam para o exterior na mesma direcção e os benefícios da presente invenção podem não ser reconhecidos* Inversamehte, se se utilizarem aberturas 28 de tamanho menor (relativamente às protuberâncias 24) do que as descritas acima apenas pode ocoirer inversão parcial de uma protuberância 24, próximo do seu centro ou vórtice. Este arranjo pode produzir uma protuberância 24 reentrante prolon-gando-se na segunda direcção para o exterior a partir do plano da estrutura fibrosa celulósica 20 bem como na primeira direcção, mas não se prolongando o suficiente (em qualquer das direcções) para obter benefícios de calibre e/ou -21- 30 10 15

Mod, 71 - 20.000 ex. - 90/08 20 25 30 65.477 26. FB' í 993

textura mais completos possíveis com a presente invenção. Ou, este arranjo pode produzir uma nova protuberância 24, fluidamente moldada através da abertura 28 mais pequena. As dimensões principais X-Y do meio permeável a um diferencial de pressão 26 podem ser de qualquer tamanho suficientemente grande para abranger as dimensões X-Y da estrutura fibrosa celulósica 20 a ser formada, ho entanto, deve-se reconhecer que sómente uma - porção de uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ pode ser tratada de acordo com a presente invenção para dar uma estrutura fibrosa celulósica 20 como descrito e reivindicado em baixo, deixando o restante da estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ de acordo com os ensinamentos da arte anterior. Geralmente deseja-se que a largura do meio permeável a um diferencial de pressão 26 seja ligeiramente maior do que a largura da estrutura fibrosa celulósica de origem 20* de modo que a estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a presente invenção possa ser inteiramente formada e abranja facilmente variações de trajectória na direcção transversal à máquina. 0 comprimento do meio permeável a um diferencial de pressão 26, tal como ó tomado na direcção da máquina, de ve ser suficiente para abranger o número desejado de abertu ras 28, dependendo do tempo de rsidencia da estrutura fibro sa celulósica de origem 20’ no meio permeável a um diferen ciai de pressão 26, e deve ser tão comprido quanto o necessário para abranger uma cinta continua se o meio permeável a um diferencial de pressão 26 se move com a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’. Geralmente, para uma estru tura fibrosa celulósica.de origem 20’ movendo-se com o meio permeável a um diferencial de pressão 26 a uma velocidade de cerca de 1,220 metros por minuto (4.000 pes por minuto) e suficiente uma janela de exposição (tal como uma ranhura de vácuo) para o diferencial de pressão de cerca de 0,32 centímetros (0,125 polegadas) na direcção da máquina. Deve reconhecer-se que se o diferencial de pressão e relativamen -22- 35

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Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 20 25 te baixo, pode ser necessária uma janela de exposição mais comprida na direcção da maquina para permitir exposição suficiente das protuberâncias 24 ao diferencial de pressão para que ocorra inversão* A espessura do meio permeável a um diferencial de pressão 26, tal como o tamanho das protuberâncias 28 através dele, é determinado pela estrutura fibrosa celulósica de origem 20*. Particularmente, a espessura do meio permeável a um diferencial de pressão 26 deve ser pelo menos tão grande como a espessura da estrutura fibrosa celulósica de origem 20’, e particularmente pelo menos tão grande como a espessura das protuberâncias discretas 24 dispersas nele. Se se utiliza uma espessura do meio permeável a um diferencial de pressão 26 inferior à espessura da estrutura fibrosa celulósica de origem 20', as protuberâncias 24 a ser invertidas podem afundar-se e não obter o prolongamento mais completo possível na direcção-Z na segunda direcção. Para as formas de realização aqui descritas, verificou-se que funciona bem um meio permeável a um diferencial de pressão 26 tendo uma espessura de cerca de 0,76 a cerca de 2,54 milímetros (0,030 a 0,100 polegadas). Para inverter as protuberâncias 24 discretas orientadas unilateralmente, a estrutura fibrosa celulósica de o-rigem 20’ é disposta ao longo do meio permeável a um diferencial de pressão 26 e preferivelmente é disposta em relação de contacto directo com ele. A estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ é disposta de modo que as protuberâncias 24 sejam orientadas na direcção do lado de pressão elevada do diferencial de pressão e afastadas do meio permeável a um diferencial de pressão 26. A estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ é depois transportada com ou ao longo do meio permeável a um diferencial de pressão 26 numa direcção geralmente paralela ao plano da estrutura fibrosa celulósica 20 enquanto o diferencial de pressão á aplicado* lí fortemente preferido que o. meio permeável a um -23- 30

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Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 20 25 diferencial de pressão se mova cora a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ de modo a não haver movimento, relativo entre eles. Este arranjo abranje operação de alta velocidade de acordo com o processo da presente invenção sem ras- / yÇ· gar a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’. Preve-se que não seja importante se o meio permeável a um diferencial de pressão 26 se move ou esta parado se a estrutura fibrosa celulósica de origem 201 ó apenas exposta a tensftes de estiramento relativamente baixas. Independentemente do arranjo seleccionado, e apenas importante que a estrutura fibrosa celulósica de origem 20' se mova relativamente à pressão aplicada. Deste modo o tempo de exposição da estrutura fibrosa celulósica de origem 20r ao diferencial de pressão pode ser cuidadosamente controlado ou ajustado como desejado. 0 diferencial de pressão e preferivelmente um diferencial de pressão de fluido em vez de uma força compressiva aplicada mecanicamente - tal como ocorre por moldagem ou impressão de um padrão de junção sobre uma estrutura fibrosa celulósica 20. Uma pressão de fluido que produz o diferencial de pressão anteriormente mencionado pode realizar--se proporcionando no lado de pressão elevada de estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ uma pressão de fluido que é maior do que a pressão atmosférica (ou de outro ambiente) no lado de pressão baixa da estrutura fibrosa celulósica de origem 20’. Alternativamente, o diferencial de^pressão é preferivelmente aplicado induzindo um vacuo através das a-berturas 28 do meio permeável a um diferencial de pressão 26 de modo a que a pressão sub-atmosférica seja proporcionada no lado de pressão baixa da estrutura fibrosa celulósica de origem 20*. Quando as protuberâncias 24 prolongando-se exteriormente coincidem com uma abertura 28 do meio permeável a um diferencial de pressão 26 ou são de outro modo suficientemente expostas ao diferencial de pressão, o diferencial -24- 30 1 5 10 15

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de pressão actuara nasrprothberâncias 24 coincidentes para inverter essas protuberâncias 24. Quando invertidas as protuberâncias 24 são invertidas de modo oposto à sua direcção original e prolongando-se exteriormente numa segunda direcção, na direcção do lado de pressão baixa do diferencial de pressão e na direcção do meio permeável ao diferencial 26, A quantidade de diferencial de pressão aplicado à estrutura fibrosa celulósica de origem 20' e importante na obtenção da estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a presente invenção. Gomo registado em muitos tratados bem conhecidos de aplicações de carga estatica, a deflecção na direcção-Z de uma protuberância 24 ó proporcional ao cubo do vão da protuberância e ao diferencial de pressão aplicado, Semelhantemente, a deflecção na direcção-Z de uma protuberância ó inversamente proporcional ao cubo da espessura da protuberância 24 e ao módulo de tensão do material. Para as formas de realização aqui descritas, verificou-se que funciona bem uma pressão de cerca de 12,7 a cerca de 25,4 centímetros de Mercúrio (5 a 10 polegadas de Mercúrio) a uma velocidade de escoamento de ar da estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ de cerca de 0,82 a cerca de 1,02 metros cúbicos por minuto (29 a 36 pes cúbicos por minuto) por 3,2 centímetros quadrados (0,500 polegadas quadradas). Um outro e segundo factor muito importante para alcançar uma estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo cbm a presente invenção e a aplicação de calor à estrutura fibrosa celulósica de origem 20* enquanto, e/ou antes, ela ó exposta ao diferencial de pressão. Particularmente, ó importante que as fibras celulósicas compreendendo a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ sejam aquecidas acima da temperatura de transição vítrea. Esta temperatura elevada assegura que após as protuberâncias coincidentes 24 serem invertidas, as protuberâncias invertidas permaneçam na segunda direcção orientada para o exterior e nSõtvoltem à o-rientação original* -25- 35 10 15

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A temperatura de transição vítrea dependa da quantidade de água deixada na estrutura fibrosa celulósica de origem 20* após ocorrer a pró-secagem. A temperatura de transição vítrea para uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ particular pode encontrar-se de acordo com os en sinamentos de vários tratados bem conhecidos, incluindo "fhe Influence of Wateron Glass Transition Temperature of Celulose" poi* Salmen e Back, publicado em Pibre-Water In-teractions in Paper-Making. vol, 2 1978, cujo tratado e a- qui incorporado por referencia com o objectivo de mostrar como determinar a temperatura de transição vítrea de fibras celulósicas. Geralmente, para as formas de realização aqui descritas a estrutura fibrosa celulósica de origem 20* deve ser aquecida para pelo menos cerca de 602C (15021) de mo do a que qualquer inversão de protuberâncias 24 coincidentes devida ao diferencial de. pressão resulte em dnas pluraf lidades orientadas bi-lateralmente de modo permanente de protuberâncias 24. Um terceiro factor que afecta o processo ó a adição de emoliente à estrutura fibrosa celulósica de origem 20*. 0 emoliente geralmente reduz a quantidade de diferencial de pressão necessário para inverter as protuberâncias discretas 24 e ajuda a manter permanentemente a orientação das protuberâncias coincidentes 24 prolongahdo-se exteriormente numa segunda direeção. Estruturas fibrosas celulósicas 20 tendo um emoliente podem ser feitas de acordo com os ensinamentos das comummente atribuídas Patentes dos BUA 4.513.051 concedida em 23 de Abril de 1985 a Lavash. e 4.481.243 concedida em 6 de Bovembro de 1984 a Allen, cujas patentes são aqui incorporadas por referencia com o objecti vo de mostrar como. tratar uma estrutura fibrosa celulósica 20 com emoliente. Um quarto factor que afecta o processo de produção de uma estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a pre sente invenção ó o período de tempo durante o qual o dife- -26- 35 1 3 1 3 5 10 15

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e 65.477 rencial de pressão e aplicado à estrutura fibrosa celulósica de origem 20*. Geralmente, o período de tempo durante o 'qual a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ e exposta ao diferencial de pressão ó um factor menos crítico do que a quantidade do diferencial de pressão, a velocidade de escoamento de ar ou se se aplica calor (e quanto) (ou emolier te) à estrutura fibrosa celulósica de origem 20'. Io entanto, como referido acima, o tempo de exposição pode tornar-s um factor mais importante a diferenciais de pressão relativamente menores ou a velocidades de escoamento de ar relati vamente menores.

Preferivelmente a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ ó mantida sob tensão enquanto esta no meio permeável ao diferencial de pressão 26 e se aplica o diferencial de pressão. Esta tensão ó um quinto factor que não ó crítico, mas pode efectuar-se por^quaisquer meios conhecidos na arte, tal como tendo um cilindro de enrolamento rodando a uma velocidade periférica ligeiramente superior a do cilindro de desenrolar a partir do qual se fornece a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’.

Com referencia à figura 4, preve-se que um aparelhjo 30 utilizado para fazer a estrutura fibrosa celulósica 20 de acordo com a presente invenção possa ser incorporado com vantagem numa maquina de fabrico de papel como e de outro modo vulgarmente conhecida na arte. Um local vantajoso para instalar o meio permeável ao diferencial de pressão 26 ó entre um tambor de secagem Yankee 32 e o equipamento utilizado para operaçSes de conversão subsequentes. Aplicando o diferencial de pressão próximo em tempo e distancia do tambor de secagem Yankee 32, a estrutura fibrosa celulósica de origem-20’ pode ser facilmente aquecida acima da temperatura de transição vitrea das fibrâs celulósicas sem requerer uma operação de aquecimento separada e dispendiosa. Esta utilização de calor existente assegura inversão permanente das protuberâncias 24 coincidentes com as aberturas -27 30 4: -í 65.477 "^R*1993 10 15

Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/0S 20 25 30 28 pode alcançar-se facilmente como descrito acima. A estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ é removida do tambor de secagem Yankee 32 por uma lamina 34 que enruga e encurta a estrutura fibrosa celulósica de origem 20'. A estrutura fibrosa .celulósica de origem 20* é depois /ίδ a · transferida para o meio permeável ao diferencial de pressãc 26. 0 meio permeável ao diferencial de pressão 26 pode ser na forma de uma cinta contínua disposta num trajecto conduzido por uma ou mais rodas 38. Usando este arranjo, a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ e sobreposta ao meio permeável ao diferencial de pressão 26 e movem-se-ambos relativamente ao diferencial de pressão aplicado sem mo vimento relativo substancial entre a estrutura fibrosa eelu losioa de origem 20* e 0 meio permeável ao diferencial de pressão 26. 0 meio permeável ao diferencial de pressão 26 e a estrutura fibrosa celulósica 20 são transportados sobre uma caixa de vácuo 36 disposta no lado do meio permeável ao diferencial de pressão 26 oposto à estrutura fibrosa celuló-sica de origem 20*. A caixa de vacuo 36 e estacionaria e a-plica um diferencial de pressão pré-determinado por um pe~ riodo de tempo dependendo da velocidade do movimento do meio permeável ao diferencial de pressão 26 relativamente a caixa de vácuo 36. 0 vácuo é 0 diferencial de pressão que inverte a orientação de uma segunda pluralidade das protube rancias discretas 24. Após 0 transporte da estrutura fibro« sa celulósica 20 através da caixa de vécuo 36, remove-se a estrutura fibrosa eelulosica 20 do meio permeável ao diferencial de pressão 26 e enrola-se sobre um cilindro ou con-verte-se subsequentemente, como desejado. EXEMPLO Decorreram vários testes á escala de bancada de la boratorio, não limitantes, a diferentes quantidades de pres são diferencial, particularmente a várias quantidades de -28- 35

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vácuo sobre papel higiénico produzido por lhe Procter & Gamble Compqny de Cincinnati, Ohio, de acordo com a comum» mente atribuída Patente dos EUA 4.529.480 concedida em 16 de Julho de 1985 a Trokhah* 0 papel higiénico utilizado para este teste tinha apróximadamente 87 protuberâncias 24 por centímetro quadra-d'o (562 protuberâncias 24 por polegada quadrada), um peso de cerca de 30,1 gramas por metro quadrado (18,5 libras poi 3000 pés quadrados), um calibre de cerca de 0,32 milímetros (0,0125 polegadas) e era compreendido de cerca de 25% de fibras "kraft” de madeira macia do lorte e cerca de 75% de fibras de madeira dura.

Mod. 71 - 20.000 ex. -90/08 20 25 0 meio permeável ao diferencial de pressão 26 mo= via-se com a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ e era uma porção de uma cinta de secagem. A cinta de secagem seleccionada para o meio permeável ao diferencial de pressão era de arranjo duplo para proporcionar uma construção em sanduíche tendo uma lâmina de suporte secundário de fila mento duplo entre dois laminados de fotopolímero e quanto ao mais feito de acordo com a comummente atribuída Patente dos EUA 4*514.345 concedida em 30 de Abril de 1985 a Johsor et al., cuja patente é aqui incorporada por referencia com o objectivo de mostrar como fazer um meio permeável ao diferencial de pressão 26. A lamina de fotopolímero em contacto com a estrutu ra fibrosa celulósica' de origem 20' tinha uma espessura de cerca de 0,17 centímetros (0,067 polegadas) e cerca de 47 aberturas 28 por centímetro quadrado (300 aberturas por po legada quadrada). A lâmina de suporte secundário central tinha uma espessura de ceroa.de 0,46 milímetros e proporcio nava suporte para as protuberâncias 24 invertidas para impe dir deflecção excessiva na direcção-Z. A outra lâmina de fc topolímero tinha uma espessura de cerca de 0,25 milímetros e proporcionava um selo de vácuo contra ò deferencial de pressão aplicado. -29- 30 i * 10 15 65.477

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Esta combinação da estrutura fibrosa celulósica de origem 20' e do meio permeável ao diferencial de pressão 26 proporcionava .uma frequência linear das aberturas 28 cerca de 1,37 vea.es ã das protuberâncias 24 como dado pela formula: £(562 protuberâncias/Poleg. quadrada)/(300 aberturas/po leg. quadrada£] 1/2 0 escoamento de ar do meio permeável ao diferencial de pressão 26 (com a estrutura de fibrosa celulósica de origem 20’ sobreposta sobre ele) foi estimada ser 0,82 a 1,02 metros cúbicos por minuto (29 a 3-6 pés cúbicos por minuto) por 3,2 centímetros quadrados (0,5 polegadas quadra das) a diferenciais de pressãn@de cerca de 12,7 a cerca de 25,4 centímetros de Mercúrio (5 a 10 polegadas de Mercúrio) De referir que foram condulidos outros ensaios usanj-do outro meio permeável ao diferencial de pressão 26, seme lhante quanto ao resto, tendo 87 aberturas 28 por centíme^s iro quadrado (562 aberturas 28 por polegada quadrada), 39 aberturas 28 por centímetro quadrado (250 aberturas 28 por polegada quadrada) e tamanhos mais grosseiros de aberturas 28 - mas produzem resultados menos satisfatórios do que o meio permeável ao diferencial de pressão 26- descrito acima. Particularmente, quando se utilizou meio permeável ao dife rencial de pressão 26 perfurado mais grosseira mente frequenj-temente as protuberâncias 24 e uma porção da rede essencialj-mente contínua 22 que as rodeia era induzida para dentro da abertura 28 sem inversão da protuberância 24. Antes da exposição da estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ ao diferencial de pressão, fornece-se calor convectivo a partir de uma pistola de aquecimento fixa a es trutura fibrosa celulósica de origem 20*. Como referido aci ma, o calor é para assegurar as protuberâncias 24 invertidas a manter a sua segunda orientação. 0 diferencial de pressão foi fornecido ao meio perj-meável ao diferencial de pressão 26 e à estrutura fibrosa :-30- 35

65.477 celulósica de origem 20’ através de uma ranhura de vácuo.. A ranhura de vácuo utilizada para este exemplo era geralmente rectangular e media cerca de 0,32 centímetros (0,125 polegadas) na direcção da máquina por cerca de 10,2 centímetros (4 polegadas) na direcção transversal à máquina. Gomo referido acima, o meio permeável ao diferencial de pressão 26 e a estrutura fibrosa celulósica de origem 10’ não se movem um em relação ao outro durante o teste e foram transportados através da acima mencionada ranhura de vácuo de modo a que cada protuberância 24 coincidente foi exposta ao diferencial de pressão por apenas um breve período de tempo.

Com referência à Figura 5, o gráfico resultante 40, particularmente a linha 42 ligando os pontos de informação 44, ilustra a diferença em calibre como um resultado de várias, quantidades de diferencial de pressão. Particularmente, utilizaram-se vácuos na quantidade de 0,0 (controlo), 12,7, 17,8, 25,4 e 43,2 centímetros de Mercúrio (0,0, 5,0, 7,0, 10,0 e 17,0 polegadas de Mercúrio) para avaliar o efeito de várias quantidades de diferencial de pressão» Notável-mente, como ilustrado pela curva ajustada a linha 46, existe uma relação geralmente linear entre o aumento de calibre quando a estrutura fibrosa celulósica 20 é exposta a diferenciais de pressão em quantidades de cerca de 12,7 a cerca de 43,2 centímetros de Mercúrio (5 a 17 polegadas de Mercúrio) .

Geralmente as estruturas fibrosas celulósicas 20, resultantes da exposição a diferenciais de pressão, não exibem alterações (a partir do controlo) nos módulos de folha, como medido por ASTM D828-60* lo entanto, estas amostras e-xibem uma redução em resistência à tensão e alongamento ste cerca de zero a cerca de 30$ como medido por TAPPI Std* {D-404-0M-87* lo entanto, essas reduções na resistência a tensão e alongamento não se correlacionam linearmente com a quantidade de diferencial de pressão aplicado. Estas reduções parecem aumentar à medida que a estrutura fibrosa celu- “31- 10 15

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losica 20 encontrada aumenta o manuseamento durante o decurso do teste. Geralmente, a estrutura de fibrosa celulósica 20 exposta ao diferencial de pressão exibe visualmente um melhoramento subjectivo em opacidade e na formação de furos cujos melhoramentos estão relacionados de modo semelhante com o aumento de calibre e textura» Alem disso, as estruturas fibrosas celulósicas 20 expostas aos diferenciais de pressão exibem uma rigidez de flexão de aproximadamente me· nos 10% do que o controlo e menos 31% no módulo de ligação do que o controlo como medido por ASTM B1388£64* Referiu-se que a amostra exposta a 43,2 centímetros de Mercúrio (17 polegadas de Mercúrio) visualmente parece ser um produto de consumo de elevado calibre moldado, em vez de não moldado* Assim, considerou-se geralmente que para amostras que decorrem de acordo com estas condições, um diferencial de pressão de 25,4 centímetros de Mercúrio (10 polegadas de Mercúrio) era óptimo. Numa primeira variação, pode utilizar-se o proees so de acordo com a presente invenção pax^a moldar com fluidc uma estrutura fibrosa celulósica da arte anterior» Oomo a* qui usado, "moldagem por fluido" refere-se a um processo nc qual se aplica um diferencial de pressão através de um meie permeável ao diferencial de pressão 26 para uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ não tendo protuberâncias* Porções de uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ são suficientemente expostas ao diferencial de pressão e de flectidas para o meio permeável ao diferencial de pressão 26 para se prolongarem exteriormente e na direcção do lado de pressão baixa do diferencial de pressão. 0 diferencial de pressão deflecte os locais suficientemente expostos da estrutura fibrosa celulósica de origem em qualquer padi^ão desejado. 0 processo de moldagem por fluido pode realizar-se para produzir qualquer padrão desejado na estrutura fibros -323- 35

1 5 10 15

Mod. 71 -20.000 cx.-90/08 celulósica de origem e não é limitado para formar protuberâncias de qualquer fora particular. Se desejado podem ser moldados por fluido dois laminados sobrepostos numa relação de face a face, como aqui descrito, para assegurar o regis·· to de um padrão desejado. Os processos de moldagem por fluido tem a vantagem sobre os processos de- moldagem mecânica de acordo com a ar*· te anterior em que.o anteriormente mencionado inconveniente de ruptura das ligações fibra a fibra ó reduzido, minimizando ou eliminando perdas de resistência à tensão e sua*· vidade. Uma outra· vantagem da moldagem por fluido sobre a moldagem mecanica ó que não são necessários cilindros de impressão dispendiosos. Uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20* a-dequada para moldagem por fluido pode ser de peso base e densidade constantes ou pode ser feita por formação de uma estrutura fibrosa celulósica de origem 201 em equipamento 20 25 convencional usando um elemento de formação poroso conheci* do, tal como uma tela de formação. A estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ é pró-seca tórmicamente para uma consistência particular. Depois, notavelmente, ó impresso um padrão compreendendo junção, se desejado, pontos de tre$r· passe de urdidura e de trama de um tecido de impressão se-leecionado sobre a estrutura de fibrosa celulósica de ori gem 20*. A impressão de junção do tecido pode ser impressa sobre a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ pre-se-ca tórmicamente por quaisquer meios de aplicação de pressão mecânica. A impressão tem de ser feita antes da secagem completa da estrutura fibrosa celulósica de origem 20* e antes da realização de quaisquer operações de formação posteriores, tal como enrugamento. Dinalmente» a estrutura fibrosa celulósica de origem 20' impressa ó completamente seca. A impressão de junção pode ser realizada usando um cilindro de impressão suportanto o tecido de impressão e a estrutura fibrosa celulósica de origem 20' pró-seca con- 33- 30 10 15

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tra a face de um tambor de secagem Yankee 32 que e mais tarde usado para completar a secagem. Alternativamente a estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ pode ser molda da contra o tecido de impressão por pressão de fluido. Uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ feita desta, maneira tem geralmente peso base constante, uma rede essencialmente continua de baixa densidade 22 e locais de elevada densidade discretos. Geralmente, os locais de elevada densidade não deflectem suficientemente na direcção-Z para formar protuberâncias 24 mesmo quando expostos ao diferencial de pressão· Uma estrutura fibrosa ce lulósica de origem 20 * tendo uma rede essencialmente contínua de baixa densidade 22, a partir da qual as protuberâncias discretas 24 se formam a partir dos locais de ele vada densidade, discretos, pode ser feita de acordo com os ensinamentos da comummente atribuída Patente dos BUA 3.301.746 concedida em 31 de Janeiro de 1967 s Sanford et al., cuja patente e aqui incorporada por referencia com 0 objectivo de mostrar um possível caminho para produzir e proporcionar uma estrutura fibrosa celulósica de origem 20’ adequada para moldagem por fluido e tendo uma rede essencialmente contínua de baixa densidade 22. Geralmente a moldagem por fluido requer um maior diferencial de pressão para formar protuberâncias 24 do que 0 requerido para inverter protuberâncias 24 selecciona das de acordo com a primeira forma de realização. Para as formas de realizaç5es aqui descritas, para moldar por flui do protuberâncias 24 do tamanho listado no Exemplo I, veri ficou-se funcionar bem um diferencial de pressão na gama de cerca de 25,4 a cerca de 50,7 centímetros de mercúrio (10 a 20 polegadas de Mercúrio). Lisboa, 26.FEV. 1993 Por LHE PR0C1ER <k GAMBLE OOMPAIY *5CQ MARQUES LtTTS Ajenie O|iclol Proprie4i.de índuslri.l d. ..riò-Arco <U Conceiçi*, 3i

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Claims

1 10 15 DBS CRIÇl 0 - RB I V I B D I C A Ç δΕ S - Mod. 71 - 20.000 tx. - 90/06 20 25 30 1i.- Processo de rprodução de ama estrutura fibrosa celulósica em que o dito processo compreende os passos dei proporcionar uma estrutura fibrosa celulósica precursora, de folha simples, compreendendo uma rede essencialmente contínua, macroscópicamente monoplanar, com protuberâncias discretas nela dispersas, em que as ditas protuberâncias discretas se prolongam para o exterior a partir do plano da dita rede essencialmente contínua numa primeira direcção geralmente perpendicular ao plano da dita folha; proporcionar um meio permeável ao diferencial de pressão; proporcionar um diferencial de pressão através do dito meio dispor a dita estrutura fibrosa celulósica, ao longo do dito meio permeável ao diferencial de pressão, com as ditas protuberâncias, que se prolongam para o exterior, orientadas para fora do dito meio; sujeitar a dita estrutura fibrosa ao dito diferencial de pressão de modo que as ditas protuberâncias fiquem orientadas em direcção ao dito lado de pressão elevada do dito diferencial de pressão; e transportar a dita estrutura fibrosa celulósica através do dito diferencial de pressão numa direcção geralmente paralela ao longo da dita estrutura fibrosa celulósica, pelo que cada uma das ditas protuberâncias, suficientemente exposta, ao dito diferencial de pressão através do dito meio, é predisposta para inverter a orientação do referido cume, pelo que as ditas protuberâncias invertidas se prolongam para o exterior a partir do plano da dita rede essencialmente contínua de modo oposto à orientação original; e

10 15 Mod. 71 - 20.000 ex. - 70/08 25 30 65.477

sendo o processo caracterizado por de preferencia o dito di ferencial de. pressão ser de cerca de 16,932 Pa a cer ca de 33.964 Pa (1297—2594 centímetros de Mercúrio) a uma velocidade de escoamento do ar de cerca de 0,82 a cerca de 1,02 metros cúbicos por minuto por cada 3,2 centímetros quadrados. 2|. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 0 dito passo proporcionar um diferencial de pressão através do dito meio, compreender a produção dum vazio através do dito meio, 3â.“ Processo de acordo com as reivindicações 1 e 2, compreendendo acima os passos des proporcionar uma fonte de calor; aquecer a dita estrutura fibrosa celulósica antes ou duran-te o passo, de sujeitar a dita estrutura fibrosa celulósica ao dito diferencial de pressão; e sendo 0 processo, além disso, caracterizado por 0 passo de aquecer a dita estrutura fibrosa celulósica de preferência compreender o aquecimento da dita estrutura fibrosa celulósica a uma temperatura superior à temperatura de transição vítrea das fibras celulósicas dentro da dita estrutura fibrosa celulósica. 4ã.- Processo de acordo com a reivindicação 3* caracterizado por a dita estrutura fibrosa celulósica precursora estar sobreposta ao dito meio permeável ao diferen- * ciai de pressão, e a dita estrutura fibrosa celulósica precursora e o dito meio permeável ao diferencial de pressão serem deslocados em relação ao dito diferencial de pressão sem movimento relativo substancial entre a dita estrutura fibrosa celulósica precursora e 0 dito meio permeável ao diferencial de pressão; sendo 0 processo preferivelmente caracterizado por 0 dito meio permeável ao diferencial de pressão ser uma cinta contínua; e 35 2« í. t 65,477 \)X^jm 1 mais preferivelmente, caracterizado por a dita rede essen-cialmente continua ter uma espessura particular, e por o dito passo de proporcionar um meio permeável ao diferencial de pressão compreender um meio permeável 5 ao diferencial de pressão tendo uma espessura pelo menos tão grande como a espessura particular da dita estrutura fibrosa celulósica» 5§«“ Processo para moldar com fluido uma estrutura fibrosa celulósica em que o dito processo compreende os 10 passos de: proporcionar uma estrutura fibrosa celulósica precursora, 15 § s t de folha simples, tendo uma rede essencialmente contínua, macroscópicamente monoplanar; proporcionar um meio permeável ao diferencial de pressão; proporcionar um diferencial de pressão através do dito meio; dispor a dita estrutura fibrosa celulósica ao longo do dito meio permeável ao diferencial de pressão; Mod. 71 -20.000 KJ O sujeitar a dita estrutura fibrosa ao dito diferencial de pressão de modo que as ditas protuberâncias sejam puxadas para o dito meio permeável ao diferencial de pressão e estejnm orientadas na direcção do dito lado de baixa pressão do dito diferencial de pressão; e remover a dita estrutura fibrosa celulósica do dito diferen 25 cial de pressãoe 6§.- Processo de acordo com a reivindicação 5, compreendendo ainda os^passos de; proporcionar uma fonte de calor; e aquecer a dita estrutura fibrosa celulósica antes ou duran 30 te o passo de sujeitar a dita estrutura fibrosa celulósica ao dito diferencial de pressão; e sendo o processo caracterizado por o passo de aquecer a dita estrutura fibrosa celulósica de preferencia compreender o aquecimento da dita estrutura fibrosa celulósica a uma 35 temperatura superior à temperatura de transição vítrea das fibras celulósicas dentro da dita estrutura fibrosa ce-lulo- — --3*- Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 10 15 Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 20 25 30 65.477 sica. 7i.~ Uma estrutura fibrosa celulósica cie folha simples, geralmente planar, compreendendo uma rede essencialmente continua, macroscopicamente monoplanar, e primeiras e segundas pluralidades de protuberâncias discretas não moldadas nela dispersas, em que a dita primeira pluralidade de protuberâncias se prolonga para o exterior a partir do plano da dita folha numa primeira direcção geralmente perpendicular ao plano da folha e a dita segunda pluralidade de protuberâncias se prolonga para o exterior a partir do plano da dita folha na direcção opostas e sendo a estrutura preferivelmente caracterizada por pelo menos uma das referi das protuberâncias da dita primeira pluralidade ou protuberâncias da dita segunda pluralidade estarem dispostas em ziguezague, bilateralmente. . 8ã«- Uma estrutura fibrosa celulósica de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por as protuberâncias da dita primeira e segunda pluralidades terem uma densidade inferior à densidade da dita rede contínua. 9§.- Uma estrutura fibrosa celulósica de acordo com as reivindicações 7 e I, caracterizada por a rede essencialmente contínua ter uma espessura particular e as dl· Λ tas protuberâncias de ambas as pluralidades se prolongarem para o exterior a partir da respectiva face da dita rede por uma distância superior à dita espessura particular.Lisboa, 26.FEV. 1993 Por THE PROCTER & GAMBLE COMPAHY

VASCO MARQUES Ifitg Agente Otici.l \ d» Propriedade Industriei _ „ uuttM Ci.rlório-Arce *« Cbnceiç·*; 3, 4.··-πΐΛί uaew* 4- 35