DE60122313T2 - Absorbierendes folienmaterial mit schnittfesten partikeln und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Bogenmaterialien, die schneidfest, zerfaserungsbeständig und absorbierend sind, und Verfahren zu deren Herstellung. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform Papierstrukturen mit hohem Basisgewicht, die zufällig verteilte Polymerteilchen einschließen, welche in der Papierstruktur eingeschlossen sind.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Schutzmaterialien, die Strapazierfähigkeit wie Schneidfestigkeit und/oder Verschleißfestigkeit aufweisen, werden für zahlreiche Anwendungen verwendet. Beispielsweise können Schutzmaterialien als Schneidbretter zum Bedecken von Arbeitsplatten während der Zubereitung von Nahrungsmitteln, wie beim Schneiden von Fleisch oder Gemüse verwendet werden. Solche Schutzmaterialien können den Nahrungsmittelartikel vor Kontakt mit Schmutzstoffen schützen, die sich möglicherweise auf der Auflagefläche, wie einer Arbeitsplatte, befinden. Außerdem kann ein solches Material auch die Auflagefläche vor physischer Beschädigung durch ein Schneidwerkzeug sowie vor Verunreinigung durch den zubereiteten Nahrungsmittelartikel schützen.
  • Viele Materialien, die schützend sind, sind jedoch nicht absorbierend. Beispielsweise absorbiert ein festes Kunststoff-Schneidbrett keine Säfte aus Nahrungsmittelartikeln, und diese Säfte können von dem Schneidbrett ablaufen und die Arbeitsplatte oder die Auflagefläche verschmutzen. Darüber hinaus sind viele solcher Materialien nicht flexibel und können daher nicht leicht gelagert, gehandhabt und weggeworfen werden. Zudem müssen viele steife Schneidbretter nach jedem Gebrauch gereinigt werden, da sie nicht dazu bestimmt sind, nach Gebrauch weggeworfen zu werden.
  • Auf der anderen Seite können viele Materialien, wie papierähnliche Materialien, ein hohes Absorptionsvermögen und eine hohe Flexibilität aufweisen und sind wegwerfbar. Solche Materialien verlieren jedoch in der Regel ein erhebliches Maß an Festigkeit, wenn sie nass sind, und können daher eine Auflagefläche nicht in angemessener Weise vor Schneidkräften schützen. Außerdem sind solche Materialien in der Regel nicht zerfaserungsbeständig, so dass bei Verwendung als Schneidbrett Teilchen aus dem Material auf den zubereiteten Nahrungsmittelartikel übertragen werden können.
  • Demgemäß sind viele Materialien, die äußerst schneidfest und zerfaserungsbeständig sind, aufgrund der geringen Flexibilität und des geringen Absorptionsvermögens, die solchen Materialien typischerweise zu eigen sind, sowie der hohen Kosten solcher Materialien in der Regel nicht wünschenswert zum Gebrauch als Einweg-Schneidplatten. Demgegenüber sind viele Materialien, die äußerst flexibel oder absorbierend sind und kostengünstiger sind, aufgrund der geringen Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit, die solchen Materialien zu eigen sind, in der Regel nicht wünschenswert zum Gebrauch in solchen Anwendungen. Beispielsweise besitzen Kunststoffmaterialien eine hohe Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit, jedoch ein geringes Absorptionsvermögen, während herkömmliche Papiermaterialien in der Regel ein hohes Absorptionsvermögen, jedoch eine geringe Schneidfestigkeit und/oder Zerfaserungsbeständigkeit besitzen, da Papierfasern leicht gelöst werden können, wenn ein Schneidwerkzeug über die Schneidoberfläche gezogen wird.
  • WO 99/18156 offenbart eine Polymerplatte mit angeblich hervorragender Schneidfestigkeit, umfassend ein Polymermaterial und einen harten Füllstoff.
  • Polymerfasern wurden zuvor als Binde- und Verstärkungsmittel in Papierstrukturen genutzt. In der Regel werden bei solchen Papierstrukturen während der Papierbildung Fasern aus hydrophoben Polymeren zu Papierflocken hinzugegeben. Während des Trocknens der Mischung fließen die Polymerfasern und überziehen die umgebenden Papierfasern, wodurch die Papierfasern in der Struktur einge schlossen werden und das Gesamtabsorptionsvermögen der resultierenden Struktur erheblich verringert wird. Die Menge an Polymerfaser in der Mischung könnte zwar verringert werden, um das Absorptionsvermögen zu erhöhen, jedoch beeinträchtigt eine solche Lösung die Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit der Struktur. Daher liegt ein Problem bei solchen Strukturen darin, dass die Menge an Polymerfasern, die zum Erreichen einer angemessenen Schneidfestigkeit und/oder Zerfaserungsbeständigkeit erforderlich ist, das Absorptionsvermögen der Struktur erheblich verringert.
  • Demgemäß ist es wünschenswert, ein Bogenmaterial bereitzustellen, das ein gutes Absorptionsvermögen und ebenso eine gute Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit aufweist. Außerdem ist es wünschenswert, ein solches Material bereitzustellen, das darüber hinaus relativ flexibel ist, um leicht wegwerfbar und leicht abzugeben, zu lagern und zu handhaben zu sein. Zudem ist es wünschenswert, solche Bogenmaterialien bereitzustellen, die trotz ihrer Strapazierfähigkeit bei Gebrauch wirtschaftlich hergestellt werden können, um zu rechtfertigen, dass sie nach jedem Gebrauch weggeworfen werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme zu verhindern.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine wegwerfbare und schützende Schneidplatte bereitzustellen.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Bogenmaterial bereitzustellen, das absorbierend, schneidfest und zerfaserungsbeständig ist.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Bogenmaterial bereitzustellen, das zum Schneiden von Nahrungsmittelartikeln verwendet werden kann und das Saft aus Nahrungsmittelartikeln wirksam absorbieren kann und gleichzeitig Beschädigungen durch ein Schneidwerkzeug widerstehen kann.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Bogenmaterial bereitzustellen, das beständig gegen Zerfaserung ist und erhebliche Mengen an Flüssigkeit, welche durch die Nahrungsmittelartikel erzeugt werden, absorbieren kann.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein schneidfestes, absorbierendes, zerfaserungsbeständiges Bogenmaterial bereitzustellen, das leicht wegwerfbar ist.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein schneidfestes, absorbierendes, zerfaserungsbeständiges Bogenmaterial unter Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung bereitzustellen.
  • Um die vorstehenden und andere Ziele zu erreichen, und gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein schneidfestes, zerfaserungsbeständiges und absorbierendes Bogenmaterial bereitgestellt. Das Bogenmaterial umfasst zu mindestens 50 Gewichtsprozent ein Absorptionsmaterial. Eine Vielzahl von schneidfesten Teilchen mit einer durchschnittlichen Größe von mindestens etwa 100 Mikrometern sind über das gesamte Absorptionsmaterial verteilt. Das Bogenmaterial besitzt vorzugsweise ein Basisgewicht von mindestens 1,59 Pa (163 g/m2 (100 Pfund pro 3000 ft2)). Außerdem ist das Absorptionsmaterial vorzugsweise frei von anorganischem teilchenförmigem Füllstoff.
  • Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden eines schneidfesten, zerfaserungsbeständigen und absorbierenden Bogenmaterials bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bildens einer Mischung, umfassend absorbierende Fasern, nicht faserige Polymerteilchen und Wasser. Die Polymerteilchen besitzen eine durchschnittliche Größe zwischen etwa 100 und etwa 1000 Mikrometern, die absorbierenden Fasern werden in einer Menge von mindestens 50 Gewichtsprozent bereitgestellt, und die Mischung ist im Wesentlichen frei von anorganischen Füllstoffteilchen. Die Mischung wird zu einem Bogen geformt, der anschließend getrocknet wird. Der getrocknete Bogen besitzt ein Basisgewicht von mindestens 1,59 Pa (163 g/m2 (100 Pfund pro 3000 ft2)). Der Bogen wird vorzugsweise mittels Hitze und Druck verdichtet, um die Polymerteilchen einzuschließen und Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit zu verbessern.
  • Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein absorbierendes und zerfaserungsbeständiges Bogenmaterial bereitgestellt, umfassend ein absorbierendes Trägermaterial und schneidfeste Teilchen, die durch das absorbierende Trägermaterial dispergiert sind. Der Bogen weist einen Nassabriebverlust von weniger als etwa 400 mg pro 100 Umdrehungen und einen Absorptionswirkungsgrad von mindestens 0,2 auf. Die schneidfesten Teilchen besitzen vorzugsweise eine durchschnittliche Größe von mindestens etwa 100 Mikrometern. Außerdem ist bevorzugt, dass der Bogen ein Basisgewicht von mindestens 1,59 Pa (163 g/m2 (100 Pfund pro 3000 ft2)) aufweist, dass das absorbierende Trägermaterial in einer Menge von mindestens 50 Gewichtsprozent bereitgestellt wird und dass das absorbierende Trägermaterial im Wesentlichen frei von anorganischem teilchenförmigem Füllstoff ist. Vorzugsweise weist das Bogenmaterial eine Schneidfestigkeit von mindestens 30 kgf/cm auf.
  • Noch andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung offensichtlich, in der bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung gezeigt und beschrieben werden, einschließlich, nur zu Veranschaulichungszwecken, eines zurzeit vorgesehenen besten Verfahrens zum Ausführen dieser Erfindung. Wie zu erkennen sein wird, kann die Erfindung auch andere, unterschiedliche Gesichtspunkte und Ausführungsformen aufweisen, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Demgemäß besitzen die Zeichnungen und Beschreibungen einen veranschaulichenden, jedoch keinen einschränkenden Charakter.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen schließt, in denen die Erfindung genau aufgezeigt und eindeutig beansprucht wird, wird angenommen, dass diese aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich wird, worin:
  • 1 eine Draufsicht eines beispielhaften Bogenmaterials ist, das gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 2 eine Querschnittansicht des beispielhaften Bogenmaterials aus 1 ist;
  • 3 eine Querschnittansicht einer Ausführungsform eines geschichteten Bogenmaterials ist, das gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 4 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines geschichteten Bogenmaterials ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 5 eine Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines geschichteten Bogenmaterials ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 6 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines geschichteten Bogenmaterials ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 7 eine Querschnittansicht noch einer anderen Ausführungsform eines geschichteten Bogenmaterials ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 8 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführüngsform eines Bogenmaterials ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 9 eine allgemeine schematische Darstellung eines Bogenverarbeitungssystems ist, das zur Herstellung des Bogenmaterials aus 1 gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
  • 10 eine allgemeine schematische Darstellung eines alternativen Bogenverarbeitungssystems ist, das zur Herstellung des Bogenmaterials aus 1 gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
  • 11 eine Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Bogenmaterials ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 12 eine Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines geschichteten Bogenmaterials ist, das gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 13 eine schematische grafische Darstellung ist, die ein Verfahren und eine damit zusammenhängende Vorrichtung veranschaulicht, die zur Herstellung des geschichteten Bogenmaterials aus 12 verwendet werden können;
  • 14 eine schematische grafische Darstellung ist, die eine beispielhafte Vorrichtung und ein beispielhaftes Verfahren veranschaulicht, die zur Verdichtung von Bogenmaterial, wie der Bogenmaterialien aus den 28 und 1112, verwendet werden können; und
  • 15 eine Datentabelle ist, in der bevorzugte Eigenschaften von Bogenmaterialien, die gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, dargestellt sind.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In der nun folgenden ausführlichen Besprechung der Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszahlen in allen Ansichten eine entsprechende Struktur bezeichnen, ist 1 eine Draufsicht eines beispielhaften Bogenmaterials 20, das gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. In dieser Ausführungsform schließt das Bogenmaterial 20 ein absorbierendes Trägermaterial 22 und eine Vielzahl von schneidfesten Teilchen 24 ein, die zufällig über das gesamte Trägermaterial 22 verteilt sind. Wie am besten in der Querschnittansicht von 2 gezeigt, besitzt der Bogen 20 im Wesentlichen eine gleichmäßige Dicke t und schließt eine Schneidoberfläche 26 und eine zweite Oberfläche 28 ein. Vorzugsweise sind die Oberflächen 26 und 28 im Wesentlichen ebenflächig.
  • Das kontinuierliche absorbierende Trägermaterial 22 kann aus einem beliebigen Material oder beliebigen Materialien gebildet werden, die zum Absorbieren und/oder Zurückhalten der jeweiligen Flüssigkeiten geeignet sind. Geeignete Materialien schließen zum Beispiel Materialien ein, die aus Naturfasern gebildet sind, wie Cellulosefasern oder verfeinerte Cellulosefasern, und/oder synthetische Fasern, einschließlich hohler Fasern und Kapillarkanalfasern. Als Alternative zu oder in Kombination mit solchen Fasern könnte das absorbierende Trägermaterial 22 beispielsweise ein absorbierendes polymeres Schaumstoffmaterial, ein absorbierendes polymeres Geliermaterial, ein Hydrogelmaterial und/oder natürliche Stärken und Gummistoffe einschließen. Materialien von besonderem Interesse schließen Cellulose-Trägermaterialien wie Pappe ein, wie sie in der Regel in der Papierherstellung verwendet werden. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, könnten SSK (Südlicher Nadelholzzellstoff), NSK (Nördlicher Nadelholzzellstoff) oder Eukalyptus-Cellulosefaserflocken zur Bildung des Trägermaterials 22 verwendet werden. Als Alternative könnte das Trägermaterial 22 ein Vlies-Trägermaterial umfassen, wie es zum Beispiel durch Verfestigung von synthetischen Fasern konstruiert werden kann.
  • In der Ausführungsform von 1 umfasst das absorbierende Trägermaterial 22 eine durchgehende Materialschicht. Das Trägermaterial 22 könnte jedoch eine Laminatstruktur umfassen, die eine Vielzahl von Schichten derselben oder unterschiedlicher Zusammensetzung aufweist. Darüber hinaus kann das absorbierende Trägermaterial 22 eine absorbierende oder nicht absorbierende Trägerbahn umfassen, die ein Absorptionsmaterial einschließen kann.
  • Die schneidfesten Teilchen 24 können aus einem beliebigen strapazierfähigen Material oder beliebigen strapazierfähigen Materialien gebildet werden, die im Wesentlichen beständig gegen Schneiden, Abschürfungen und Zerfaserung durch Schneidwerkzeuge zur Nahrungsmittelzubereitung, wie zum Beispiel Küchen messer, sind. Typische Materialien, die solche Eigenschaften aufweisen, können genutzt werden, einschließlich derjenigen, die ein hohes Maß an Zähigkeit und eine kristalline Molekularstruktur aufweisen. In der bevorzugten Ausführungsform sind die schneidfesten Teilchen 24 aus Polymermaterialien hergestellt, wie Ethylenvinylacetat (EVA), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyvinylchlorid (PVC), Plastisolen, Polypropylen (PP), glycolmodifiziertem Polyethylenterephthalat (PETG), Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE), Polystyrol und/oder Polyurethanen. Andere Thermoplaste, Duroplaste, Polyolefine, Polymer- und/oder Glasverbundstoffe können ebenfalls verwendet werden. Außerdem können die Teilchen 24 Melaminformaldehyd-Polymere oder Polymermaterialien, die mit Füllstoffen und/oder Zusatzstoffen, wie Talk, Glimmer, Calciumcarbonat und/oder anderen anorganischen Füllstoffen compoundiert sind, einschließen.
  • Das für die schneidfesten Teilchen 24 genutzte Material besitzt vorzugsweise eine Schmelztemperatur Tm, die gering genug ist, damit es bei Temperaturen weich wird, die nicht dazu führen, dass das Trägermaterial 22 während der Anwendung von Wärme verkohlt oder verbrennt. Dadurch kann ein solches Material durch Anwendung von Wärme und/oder Druck vorzugsweise während eines nachfolgenden Verfahrens, in dem das während eines anfänglichen Bogenherstellungsverfahrens hergestellte Bogenmaterial verdichtet wird, teilweise an das Trägermaterial 22 gebunden werden. Durch ein solches Verfahren kann auch die Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit des Bogenmaterials erhöht werden. Die Schmelztemperatur der Teilchen ist vorzugsweise geringer als oder gleich etwa 232°C (450°F). Vorzugsweise besitzt das für die Teilchen 24 verwendete Material einen Vicat-Erweichungspunkt (unter Anwendung von ASTM-Prüfung D 1525) von weniger als etwa 85°C (185°F), damit es bei relativ niedriger oder mäßiger Temperatur leichter an dem Trägermaterial 22 fixiert oder gebunden werden kann. Ein bevorzugtes Material zum Gebrauch in den Teilchen 24 ist das Polymer „PETG", wie es zum Beispiel unter der Handelsbezeichnung EASTAR PETG COPOLYESTER 6763 von EASTMAN CHEMICAL CO. verkauft wird und welches einen Vicat-Erweichungspunkt von ungefähr 85°C (185°F) aufweist. Ein solches Material besitzt eine gute Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit und weist außerdem einen relativ mäßigen Erweichungspunkt auf, so dass es durch Wärme und/oder Druck leichter in dem Trägermaterial 22 eingeschlossen werden kann, ohne dass das Trägermaterial verkohlt oder verbrennt. Darüber hinaus ist PETG weniger hydrophob als viele andere Thermoplaste, so dass der Bogen 20 dadurch ein gutes Gesamtabsorptionsvermögen beibehält. Ein anderes bevorzugtes Material zum Gebrauch in den Teilchen 24 ist Polystyrol.
  • Wie vorstehend erwähnt, könnten die Teilchen 24 auch compoundierte Polymermaterialien umfassen. Beispielsweise können zur Bildung der Teilchen 24 auch zähe anorganische Füllmaterialien in Kombination mit einem oder mehreren Polymeren bereitgestellt werden, um die Kosten für die Teilchen 24 zu verringern und/oder die Zähigkeit, Dichte, Schneidfestigkeit, Farbe oder eine andere Eigenschaft der Teilchen zu ändern. Geeignete Füllstoffe schließen zum Beispiel CaCO3, Talk und Glimmer ein. Obwohl teilchenförmige Stoffe und Füllstoffe zur Bildung der Teilchen 24 verwendet werden können, ist das absorbierende Trägermaterial 22 jedoch vorzugsweise im Wesentlichen frei von anorganischen freien Füllstoffteilchen. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „freie Füllstoffteilchen" auf anorganische Teilchen, die nicht an das absorbierende Trägermaterial 22 gebunden sind und die nur frei innerhalb des absorbierenden Trägermaterials vorhanden sein können. Ein solches Material kann bei Schneidvorgängen von dem Bogen 20 gelöst und mit den zubereiteten Nahrungsmittelartikeln vermischt werden, wodurch das Nahrungsmittel möglicherweise ein unerwünschtes Erscheinungsbild erhält und/oder für den Verbrauch ungeeignet wird. Außerdem ist das absorbierende Trägermaterial 22 vorzugsweise im Wesentlichen frei von organischen freien Füllstoffteilchen, die nicht für den Kontakt mit Nahrungsmittelartikeln geeignet sind. Organische freie Füllstoffteilchen beziehen sich nicht auf das absorbierende Trägermaterial, wie Cellulosefasern und dergleichen, wie hier beschrieben. Mit „im Wesentlichen frei" ist eine Menge gemeint, die nicht größer ist als diejenige, die für den Gebrauch des absorbierenden Trägermaterials bei der Nahrungsmittelzubereitung sicher wäre, oder kleiner als eine Menge, in der die während der Nahrungsmittelzubereitung freigesetzten Füllstoffteilchen durch optische Untersuchung oder Berührungsuntersuchung des absorbierenden Trägermaterials oder der Nahrungsmittelartikel oder von beiden wahrnehmbar sind. Berührungskontrolle bedeutet eine fühlbare Wahrnehmung mit der Hand oder, in Bezug auf Nahrungsmittelartikel, mit dem Mund. Vorzugsweise werden 0% an solchen freien Füllstoffteilchen zu dem Trägermaterial hinzugegeben. Wenn jedoch freie Füllstoffteilchen eingeschlossen werden, sollte der Anteil vorzugsweise nicht größer als etwa 10 Gew.-%, mehr bevorzugt nicht größer als etwa 5 Gew.-%, mehr bevorzugt nicht größer als etwa 2 Gew.-%, mehr bevorzugt nicht größer als etwa 1 Gew.-%, mehr bevorzugt nicht größer als etwa 0,5 Gew.-% und am meisten bevorzugt nicht größer als etwa 0,1 Gew.-% des trockenen Bogens sein. Ungeachtet des Vorstehenden kann der vorliegende Bogen im Wesentlichen frei von freien Füllstoffteilchen sein, wenn er nicht gebundenes teilchenförmiges Material enthält, jedoch ist das gesamte teilchenförmige Material nicht lösbar, wenn der absorbierende Bogen wie vorgesehen verwendet wird (d. h. durch Platzieren eines Nahrungsmittelartikels auf der Seite des Bogens, die zum Schneiden verwendet werden soll, und Schneiden des Nahrungsmittelartikels, während er sich auf dieser Seite des Bogens befindet.) Somit kann der Bogen im Wesentlichen frei von Füllstoffteilchen sein, wenn er nicht gebundenes, teilchenförmiges Material einschließt, das so positioniert oder konfiguriert ist, dass es während des Schneidens nur wenig oder überhaupt nicht von der Schneidoberfläche gelöst wird. Insbesondere ist bevorzugt, dass zumindest die Schneidoberfläche des Bogenmaterials zerfaserungsbeständig ist und einen Nassabriebverlust (gemäß der nachstehend beschriebenen Prüfung) von weniger als etwa 400 mg pro 100 Umdrehungen und mehr bevorzugt weniger als etwa 300 mg pro 100 Um drehungen aufweist. Außerdem weist die Schneidoberfläche des Bogenmaterials vorzugsweise auch einen Trockenabriebverlust (gemäß der nachstehend beschriebenen Prüfung) von weniger als etwa 300 mg pro 100 Umdrehungen und mehr bevorzugt weniger als etwa 200 mg pro 100 Umdrehungen auf.
  • Aufgrund des in dem Trägermaterial 22 verwendeten Absorptionsmaterials bzw. der entsprechenden Absorptionsmaterialien kann das Bogenmaterial 20 auf den Oberflächen 26 und 28 angelagerte Flüssigkeiten absorbieren und maskieren. Da vorzugsweise verhältnismäßig große Polymerteilchen 24 verwendet werden, anstatt kleinere Polymerfasern, die während der Bildung des endgültigen Bogens die Materialien des Trägermaterials 22 überziehen können, wird darüber hinaus ein großer Teil des Absorptionsvermögens des Trägermaterials 22 aufrechterhalten. Mit anderen Worten bedecken oder umgeben die Polymerteilchen 24 nicht vollständig Materialien des Trägermaterials 22 und maskieren daher deren Absorptionseigenschaften nicht erheblich. Demgemäß kann mehr Polymer 24 in dem Bogen 20 bereitgestellt werden, ohne das Absorptionsvermögen des Bogens erheblich zu beeinflussen. Dagegen hat sich herausgestellt, dass dieselbe Menge an kleiner Polymerfaser vollständig durch die Struktur des Materials des Trägermaterials 20 hindurch dispergiert wird und dieses umgibt und einen großen Teil von dessen Absorptionsvermögen blockiert.
  • In dieser Hinsicht werden die Polymerteilchen 24 vorzugsweise in Mengen von bis zu etwa 50 Gewichtsprozent des Bogens 20 bereitgestellt. Mehr bevorzugt werden die Teilchen 24 in Mengen zwischen etwa 10 Gewichtsprozent und etwa 40 Gewichtsprozent und am meisten bevorzugt in einer Menge von etwa 30 Gewichtsprozent bereitgestellt. Außerdem wird das Absorptionsmaterial innerhalb des Bogens 20 vorzugsweise in Mengen von mindestens 50 Gewichtsprozent bereitgestellt, um für ein gutes Absorptionsvermögen zu sorgen. Die Teilchen 24 sind vorzugsweise nicht faserig, und die durchschnittliche Größe der verwendeten Teilchen beträgt vorzugsweise mindestens etwa 100 Mikrometer. Es sei jedoch bemerkt, dass die durchschnittliche Größe aller verwendeten Teilchen vor zugsweise mindestens etwa 100 Mikrometer beträgt, obwohl einige Teilchen Größen von unter 100 Mikrometern aufweisen können. Mehr bevorzugt beträgt die durchschnittliche Größe der Teilchen zwischen etwa 100 und 1000 Mikrometer und am meisten bevorzugt zwischen 200 Mikrometer und 500 Mikrometer.
  • Darüber hinaus sind die Polymerteilchen 24 vorzugsweise zufällig und weit über den gesamten Bogen 20 verteilt, um den Bogen mit einer guten Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit zu versehen. Eine solche Dispersion sorgt für eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Schneidwerkzeug, das eine der Oberflächen 26 oder 28 berührt, eines oder mehrere der zähen Teilchen 24 berührt und dadurch die Gefahr verringert, dass das absorbierende Trägermaterial 22 als Reaktion auf die Kraft des Schneidwerkzeugs zerschnitten oder zerfasert wird. Teilchen 24 unterhalb der Schneidoberfläche 26 oder 28 können ebenfalls dazu beitragen, dass das Schneiden und/oder Zerfasern des absorbierenden Trägermaterials 22 minimiert wird. Die Polymerteilchen 24 befinden sich vorzugsweise in ziemlich diskreten Bereichen der Struktur, um dadurch zu ermöglichen, dass große Bereiche des absorbierenden Trägermaterials 22 auf den Oberflächen 26 und 28 freiliegen, um Flüssigkeit zu absorbieren.
  • Das Bogenmaterial 20 besitzt vorzugsweise ein verhältnismäßig hohes Basisgewicht. Beispielsweise sind Basisgewichte von mindestens 1,59 Pa (163 g/m2 (100 Pfund pro 3000 ft2)) bevorzugt, um für eine angemessene Schneidfestigkeit und ein angemessenes Absorptionsvermögen zu sorgen. Mehr bevorzugt beträgt das Basisgewicht des Bogenmaterials 20 mindestens 2,63 Pa (268 g/m2 (165 Pfund pro 3000 ft2)), und am meisten bevorzugt beträgt das Basisgewicht des Bogenmaterials mindestens 4,79 Pa (488 g/m2 (300 Pfund pro 3000 ft2)). Außerdem besitzt das Bogenmaterial 20 vorzugsweise eine Dicke t zwischen etwa 250 Mikrometern (0,01 Zoll) und etwa 1270 Mikrometern (0,05 Zoll), um für eine angemessene Schneidfestigkeit und ein angemessenes Absorptionsvermögen zu sorgen. Wenn zur Herstellung des Bogens 20 Papierherstellungsverfahren und -maschinen angewendet werden, können Herstellungsparameter wie Materialauftragsgeschwindig keit, Siebgeschwindigkeit, Menge und Dauer des ausgeübten Drucks usw. eingestellt werden, um das Basisgewicht und die Dicke des resultierenden Bogens 20 zu beeinflussen.
  • Wie in den 37 und 12 gezeigt, kann das verdichtete Bogenmaterial 20 mit einer oder mehreren ähnlichen oder unterschiedlichen Schichten kombiniert werden, um eine geschichtete Struktur 21 herzustellen, die Vorteile der verschiedenen Schichten aufweist. Wie in der Ausführungsform von 3 gezeigt, kann das Bogenmaterial 20 zum Beispiel an einer Stützschicht 30 angebracht werden, um einen mehrschichtigen Bogen 21 zu erzeugen. Die Stützschicht 30 kann aus einem beliebigen Material oder beliebigen Materialien gebildet werden, die dazu geeignet sind, als eine Schicht an dem Bogen 20 angebracht oder darauf aufgetragen zu werden. Geeignete Materialien schließen Polymerfolien, thermoplastische Harze, Tonbeschichtungen, Pappen oder Metallfolien ein. Die Stützschicht 30 kann eine integrale Materialschicht oder eine Laminatstruktur mit mehreren Schichten derselben oder einer unterschiedlichen Zusammensetzung umfassen. Außerdem kann die Stützschicht 30 einen hohen Reibungskoeffizienten aufweisen, um der Bogenstruktur 21 Rutschfestigkeit oder eine nicht rutschende Oberfläche zu verleihen. Um für Rutschfestigkeit zu sorgen, weist die Stützschicht 30 vorzugsweise einen statischen Reibungskoeffizienten von mindestens etwa 0,4 und mehr bevorzugt einen Reibungskoeffizienten von mindestens 1 in Bezug auf die Auflagefläche (z. B. die Arbeitsplatte) auf, um für einen entsprechenden Rutschwinkel von ungefähr 45 Grad zu sorgen. Darüber hinaus ist die Stützschicht 30 vorzugsweise flüssigkeitsundurchlässig, um dem Austritt von Flüssigkeit aus dem Bogen 20 zu widerstehen und dadurch eine Verunreinigung der Arbeitsplatte während des Gebrauchs zu vermeiden.
  • Die Schicht 30 kann auf das Bogenmaterial 20 geklebt oder laminiert werden, auf den Bogen 20 extrudiert oder darauf thermogeformt werden oder auf bzw. an den Bogen 20 gedruckt, gesprüht, gehaftet, aufgestrichen, heißgepresst oder anderweitig aufgetragen werden. Beispielsweise kann zum Auftragen einer Schicht wie der Stützschicht 30 auf den schneidfesten und absorbierenden Bogen 20 ein Heißband-Presssystem verwendet werden. Außer seinem Nutzen zum Auftragen der zusätzlichen Schicht 30 auf den Bogen 20 kann ein solches Heißband-Presssystem auch zur Verdichtung des Bogens 20 verwendet werden, um dessen Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit zu erhöhen und/oder zu bewirken, dass die Polymerteilchen in dem Bogen 20 an das Absorptionsmaterial des Bogens gebunden und/oder teilweise um dieses herum fixiert werden.
  • Ein Beispiel für eine Ausführungsform eines Heißband-Presssystems 91 ist in 14 dargestellt. Wie in dieser Figur gezeigt, kann ein unverdichteter Bogen 20 von einer Spule oder Walze 72A zugeführt werden, und die Stützschicht 30 kann von einer Spule 72B zugeführt werden. Trennpapier 90 kann von den Spulen 72C und 72D zugeführt werden, um die nach außen zeigenden Oberflächen des Bogens 20 und der Schicht 30 zu bedecken, um zu verhindern, dass der Bogen und die Schicht an der Heißpresse 91 festkleben. Die vier Schichten (90, 20, 30 und 90) werden zusammen durch die Heißpresse 91 geführt, um den Bogen 20 mit der Stützschicht 30 zu verbinden oder zu laminieren und außerdem den Bogen 20 zu verdichten, so dass die Polymerteilchen in dem Bogen eingeschlossen werden. Die Heißpresse 91 schließt ein Paar Heizwalzen 92A und 92B ein, die ein Stahlband 94A bewegen und Wärme darauf übertragen. In gleicher Weise bewegen und erhitzen die Heizwalzen 92C und 92D das Stahlband 94B. Die vier Schichten werden zwischen den beiden Bändern 94A und 94B erhitzt und gepresst und dazwischen bewegt, um das geschichtete Material 21 zu bilden, welches auf einer Spule 72E aufgewickelt werden kann. Die Trennpapiere 90 können auf Wiederaufwickelwalzen 93A und 93B wieder aufgewickelt werden.
  • Es sei klargestellt, dass es nicht notwendig ist, die Stützschicht 30 einzuschließen, obwohl sie in den beispielhaften Implementierungen, die in den 3, 4 und 14 gezeigt sind, verwendet wird. Insbesondere kann das Bogenmaterial 20 mit Hilfe des Systems aus 14 allein verdichtet und anschließend als verdichteter Bogen ohne Stützschicht verwendet werden. Demgegenüber sei klargestellt, dass trotz der Darstellung der Ausführungsformen der 12, 58 und 1112 ohne eine flüssigkeitsundurchlässige Stützschicht 30 jede dieser Ausführungsformen mit einer solchen Schicht versehen werden könnte, um die Rutschfestigkeit zu erhöhen und/oder dem Austritt von Flüssigkeit aus den Bogenmaterialien 20 entgegenzuwirken.
  • Wie in der Ausführungsform von 4 gezeigt, können zusätzlich oder alternativ zu der Stützschicht 30 auch andere Schichten bereitgestellt werden, um die Eigenschaften des Bogens 20 zu verbessern oder diesem Merkmale hinzuzufügen. Beispielsweise kann die erste Oberfläche 26 des Bogens 20 mit einer oberen Schicht 34 laminiert, beschichtet, verklebt, beflockt oder anderweitig versehen werden, um eine mehrschichtige Bogenstruktur 21 zu schaffen. Die obere Schicht 34 kann ein Tensid umfassen, um die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsabsorption in den Bogen 20 zu erhöhen. Die Verwendung eines solchen Tensids kann höhere Mengen von Polymer 24 in dem Bogen 20 ermöglichen, ohne das Absorptionsvermögen zu beeinträchtigen. Als Alternative könnte die Schicht 34 eine Behandlungsschicht umfassen, um die Zerfaserung des Produkts zu verringern. Zu diesem Zweck könnten Stärke, Polyvinylalkohol oder andere Leimmittel verwendet werden. Die Schicht 34 könnte auch das Auftragen eines Tensids, eines antibakteriellen Mittels, eines Desodorierungsmittels oder einer Tonbeschichtung umfassen. Um das optische Erscheinungsbild der geschichteten Struktur 21 oder des Bogens 21 zu verbessern, könnten ein Muster, ein Dessin oder eine Zeichnung darauf aufgetragen werden. Beispielsweise kann ein Muster geprägt, gedruckt, gepresst oder anderweitig auf eine Außenoberfläche 26 des Bogens 20 (bei Verwendung ohne zusätzliche Schichten) oder auf die Außenoberflächen einer beliebigen Schicht (z. B. der Schichten 30 oder 34), die auf den Bogen 20 aufgetragen werden können, aufgetragen werden.
  • Wie ebenfalls in 4 gezeigt, kann eine Absorptionsschicht 32 zwischen der Stützschicht 30 und dem Bogenmaterial 20 bereitgestellt werden. Die Absorptionsschicht kann aus einem beliebigen Material oder beliebigen Materialien gebildet werden, die zum Absorbieren und/oder Zurückhalten der jeweiligen Flüssigkeiten geeignet sind. Beispielsweise könnten natürliche und/oder synthetische Fasern, Absorptionsschäume, Absorptionsgeliermaterialien, Hydrogele, Papierflocken und andere Materialien verwendet werden. Da eine solche zusätzliche Absorptionsschicht 32 Flüssigkeiten aus dem Bogenmaterial 20 absorbieren und maskieren kann, kann der Bogen 20 weniger absorbierend und schneidfester und zerfaserungsbeständiger gemacht werden, indem der Gewichtsprozentanteil der Teilchen 24 in dem Bogen erhöht wird. Darüber hinaus können Säfte, die durch den auf der oberen Schicht 34 platzierten Artikel erzeugt werden, in die Absorptionsschicht 32 gezogen werden, wodurch der Artikel von den Säften getrennt wird.
  • Außerdem können Bogenmaterialien 20 wie diejenigen aus 1 an ähnliche Bogenmaterialien 20 laminiert, geklebt oder anderweitig gehaftet werden. Eine solche Konfiguration des Schichtens von zwei Bogenmaterialien 20' und 20'' zur Bildung eines mehrschichtigen Bogens 21 ist in 5 gezeigt. Der resultierende geschichtete Bogen 21 kann im Vergleich zu den einzelnen Bogenmaterialien 20' und 20'' eine höhere Schneidfestigkeit aufweisen. In dieser Ausführungsform sind schneidfeste Teilchen 24 in dem Bogen 20' weniger dicht verteilt als die schneidfesten Teilchen 24 des Bogens 20''. Daher kann der untere Bogen 20' ein höheres Absorptionsvermögen bieten als der obere Bogen 20'', und der obere Bogen 20'' kann eine höhere Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit bieten als der untere Bogen 20'.
  • 6 veranschaulicht eine andere Ausführungsform eines geschichteten Bogens 21, wobei das Bogenmaterial 20 mit einer Absorptionsschicht 32 kombiniert ist. Die Absorptionsschicht 32 kann ein beliebiges geeignetes Absorptionsmaterial umfassen, wie zum Beispiel die vorstehend erwähnten Absorptionsmaterialien. Durch Bereitstellung der Absorptionsschicht 32 in Kombination mit dem Bogenmaterial 20 kann die Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit des Bogenmaterials 20 durch Erhöhen des prozentualen Gewichts der Teilchen 24 in dem Bogen erhöht werden. Beispielsweise können die Teilchen 24 Polymer- oder compoundiertes Polymermaterial umfassen und können in einer Menge von etwa 50 Gewichtsprozent des Bogenmaterials 20 bereitgestellt sind. Die resultierende Beeinträchtigung des Absorptionsvermögens des Bogenmaterials 20 wird durch das Hinzufügen der Absorptionsschicht 32 erheblich kompensiert. Insbesondere kann die Absorptionsschicht 32 verwendet werden, um Flüssigkeit von der Oberfläche 26 des Bogenmaterials 20 zu saugen, auf der Nahrungsmittelartikel zum Schneiden platziert werden können. Demgemäß kann eine mehrschichtige Bogenstruktur 21 eine hohe Schneidfestigkeit und ein hohes Absorptionsvermögen aufweisen.
  • 7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform einer mehrschichtigen Struktur 21, bei der ein erfindungsgemäß hergestelltes Bogenmaterial 20 verwendet wird. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist eine schneidfeste Stützschicht 31 auf das Bogenmaterial 20 laminiert, geklebt, aufgestrichen oder anderweitig aufgetragen, um die Struktur 21 zu bilden. Die Stützschicht 31 kann ein schneidfestes Material, wie ein Polymermaterial, umfassen. Da das Bogenmaterial 20 mit der schneidfesten Schicht 31 kombiniert wird, kann der Gewichtsprozentanteil der Polymerteilchen 24 in dem Bogenmaterial 20 verringert werden, um dadurch das Absorptionsvermögen des Bogenmaterials 20 zu erhöhen. Beispielsweise können die Polymerteilchen 24 in einer Menge von etwa 10 Gewichtsprozent der Bogenstruktur 20 bereitgestellt werden. Die resultierende Verringerung der Schneidfestigkeit des Bogenmaterials 20 wird durch die Schneidfestigkeit der Stützschicht 31 erheblich kompensiert. Außer ihrer Schneidfestigkeit ist die Stützschicht 31 auch vorzugsweise rutschfest und flüssigkeitsundurchlässig.
  • 8 veranschaulicht eine Ausführungsform des Bogenmaterials 20, bei der die schneidfesten Teilchen 24 in einer Vielzahl von Dichten bereitgestellt werden. Insbesondere werden kleinere und weniger dichte Teilchen 24' zusätzlich zu größeren und dichteren Teilchen 24'' bereitgestellt. Das Gesamtgewicht der Kombination aus den Teilchen 24' und 24'' beträgt vorzugsweise zwischen etwa 10 Pro zent und etwa 50 Prozent des Gesamtgewichts des Bogenmaterials 20. Da die Teilchen 24'' dichter sind als das Trägermaterial 22, neigen sie dazu, zur ersten Oberfläche 28 des Bogenmaterials 20 zu gravitieren, während dieses gebildet wird. Dementsprechend neigen die Teilchen 24', da sie weniger dicht sind als das Trägermaterial 22, dazu, sich in der Nähe der zweiten Oberfläche 26 des Bogenmaterials 20 auszubilden, während dieses gebildet wird. Demgemäß kann das Bogenmaterial 20 eine höhere Absorptionsgeschwindigkeit aufweisen, wenn die Flüssigkeit auf der zweiten Oberfläche 26 bereitgestellt wird, als wenn die Flüssigkeit auf der ersten Oberfläche 28 bereitgestellt wird. Die erste Oberfläche 28 kann jedoch eine höhere Schneidfestigkeit aufweisen als die Oberfläche 26. Daher kann die erste Oberfläche 28 für die Zubereitung von Nahrungsmittelartikeln verwendet werden, während die zweite Oberfläche 26 auf einer Auflagefläche, wie einer Küchenarbeitsplatte, platziert werden kann.
  • Eine andere Variation einer solchen Ausführungsform ist in 11 veranschaulicht. In dieser Ausführungsform sind die Teilchen 24 in einem Gradienten über die gesamte Dicke t des Bogens 20 verteilt. Es befinden sich mehr Teilchen 24 in der Nähe der Oberfläche 28 als in der Nähe der Oberfläche 26. Dies kann auf vielfältige Weise in dem Bildungsverfahren erreicht werden, wie zum Beispiel durch Verwendung von Teilchen 24, die dichter sind als das Absorptionsmittel 22. Daher variieren das Absorptionsvermögen und die Schneidfestigkeit über die Dicke t des Bogens 20.
  • Die 9 und 10 veranschaulichen eine beispielhafte Vorrichtung und beispielhafte Verfahren zur Herstellung des Bogens 20 gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung. In dem Beispiel von 9 wird ein unverdichtetes Bogenmaterial 20 mit Hilfe einer Papierherstellungsvorrichtung 51 hergestellt, und anschließend wird ein Verdichtungsverfahren durchgeführt, um die Polymerteilchen besser in dem Bogenmaterial einzuschließen und ein verdichtetes Bogenmaterial 20' mit einer erhöhten Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit herzustellen. Insbesondere werden in 9 Cellulosefasern in Lösung aus einem Behälter 50 zugeführt, und Poly merteilchen in Lösung werden aus einem Behälter 52 zugeführt. Die Materialien laufen durch Rinnen 54 und 56 und in eine Mischkammer 58, in der die Materialien weiter mit Wasser unter Bildung einer wässrigen Dispersion gemischt werden. Die Mischkammer 58 schließt einen Rührapparat 60 ein, um den Mischvorgang zu unterstützen.
  • Anschließend wird die Aufschlämmung aus der Mischkammer heraus und durch einen Stoffauflaufkasten 62 geführt, aus dem sie auf ein Siebband 64 oder Sieb gegeben wird, wo sie einen nassen Bogen 20 bildet. Die Polymerteilchen sind groß genug, um davor zurückgehalten zu werden, durch das Siebband 64 zu fallen. Wasser aus dem Bogen kann jedoch durch das Siebband 64 fallen, wenn dieses zu trocknen beginnt. Eine weitere Trocknung kann erreicht werden, indem der Bogen durch Quetschwalzen 66 geführt wird, um Wasser in dem Bogen mechanisch zu entfernen, oder durch ein Vakuum, um Wasser aus dem Bogen zu saugen. Der Bogen 20 kann auf einem Wollfilz gestützt werden, wenn er durch die Quetschwalzen 66 läuft. Trocknerwalzen 68 können anschließend dem unverdichteten Bogen 20 Wärme zuführen, um eine weitere Trocknung durch Verdampfung zu erreichen. In dem anschließenden Verdichtungsverfahren werden vorzugsweise zusätzliche Wärme und/oder zusätzlicher Druck durch die Walzen 70 zugeführt bzw. ausgeübt, um zu bewirken, dass die Polymerteilchen fließen und dadurch weiter in dem Bogen eingeschlossen werden. Beispielsweise könnten die Walzen 70 eine Reihe von Walzen umfassen, wie einen Kalanderwalzensatz, um die Teilchen in dem Bogen einzuschließen. Wie zuvor in 14 beschrieben, könnte für das Verdichtungsverfahren auch eine beheizte Bandpresse verwendet werden. Anschließend kann der resultierende getrocknete und verdichtete Bogen 20' auf eine Spule 72 gewickelt werden.
  • 10 veranschaulicht eine Luftlegevorrichtung, die auch zur Herstellung des Bogens 20 gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. In diesem Beispiel werden die Cellulosefasern und Polymerteilchen über den Trichter 82 bereitgestellt, wo sie durch eine Rinne 84 in eine Luftlegetrom mel 86 geblasen werden. In der Trommel 86 werden die Cellulosefasern und die Polymerteilchen gründlich vermischt. Anschließend wird die Mischung durch eine Luftausblaskammer 88 geführt und auf einem Band 80 geformt. Bei der anschließenden Verarbeitung können Walzen 70 verwendet werden, um Wärme und/oder Druck auf den geformten Bogen 20 auszuüben, um zu ermöglichen, dass die Polymerteilchen fließen und in dem Bogen eingeschlossen werden. Anschließend kann das Bogenmaterial 20 mit Hilfe einer Spule 72 aufgewickelt werden.
  • 12 veranschaulicht eine andere Alternative des geschichteten Bogens 21, die gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. In dieser Ausführungsform umfasst der geschichtete Bogen 21 eine obere Schicht 36, eine untere Schicht 37 und ein absorbierendes und schneidfestes Bogenmaterial 20. Wie vorstehend beschrieben, schließt das Bogenmaterial 20 ein absorbierendes Trägermaterial 22 und schneidfeste Polymerteilchen 24 ein. Das Trägermaterial 22 und die Teilchen 24 können aus einem oder mehreren der oben beschriebenen beispielhaften Materialien hergestellt werden. Beispielsweise umfasst das Trägermaterial 22 vorzugsweise Cellulosematerial, und die Teilchen 24 umfassen vorzugsweise Polymermaterial. Wie vorstehend erwähnt, weisen die Teilchen außerdem eine durchschnittliche Größe von mindestens etwa 100 Mikrometern auf, und das absorbierende Trägermaterial 22 ist im Wesentlichen frei von jeglichem anorganischem Füllstoff und wird in einer Menge von mindestens 50 Gewichtsprozent des Bogens 20 bereitgestellt. Das Basisgewicht des Bogens 20 beträgt vorzugsweise mindestens 1,59 Pa (163 g/m2 (100 Pfund pro 3000 ft2)) und am meisten bevorzugt ungefähr 3,98 Pa (406 g/m2 (250 Pfund pro 3000 ft2)).
  • Die obere Schicht 36 und die untere Schicht 37 sind vorzugsweise frei von Polymerteilchen und können aus einem beliebigen Material hergestellt werden, das in der Lage ist, die Oberflächen 26 und 28 des Bogens 20 im Wesentlichen zu bedecken, um dadurch die Teilchen 24 davor zurückzuhalten, während der Herstellung aus dem Bogen 20 freigesetzt zu werden. Beispielsweise können die obere Schicht 36 und die untere Schicht 37 aus Papier, Pappe, papierähnlichen Materialien oder Vliesmaterialien hergestellt werden. Es hat sich herausgestellt, dass Teilchen 24, wenn sie während der Herstellung des Bogens 20 abgetrennt oder freigesetzt werden, an verschiedenen Teilen der Herstellungsvorrichtung kleben oder schmelzen können. Demgemäß ist es wünschenswert, eine oder mehrere Komponenten bereitzustellen, die das Zurückhalten der Teilchen 24 unterstützen. Die geschichtete Struktur 21 von 12 ist eine bevorzugte Konfiguration zum Zurückhalten der Teilchen 24 innerhalb des Bogens 20. Andere Verfahren und/oder Komponenten könnten zusätzlich oder als Alternativen zur Verwendung der Schichten 36 und 37 verwendet werden. Beispielsweise könnte zusätzlich oder als Alternative zur Bereitstellung der Schichten 36 und 37 ein Retentionsmittel oder -hilfsmittel innerhalb des Bogens 20 eingeschlossen werden, um das Einschließen der Teilchen 24 innerhalb des Bogens 20 weiter zu unterstützen. Außer ihrer Retentionsfunktion während der Herstellung des Bogens 20 könnten die Schichten 36 und 37 andere Eigenschaften des Bogens, wie beispielsweise das Erscheinungsbild und die Leistungseigenschaften, verbessern, nachdem der Bogen hergestellt wurde.
  • Die Schichten 36 und 37 können auf das Bogenmaterial 20 geklebt oder laminiert werden, auf den Bogen 20 extrudiert oder darauf thermogeformt werden oder auf bzw. an den Bogen 20 gedruckt, gesprüht, gehaftet, aufgestrichen, gepresst oder anderweitig aufgetragen werden. Darüber hinaus können die Schichten 36 und 37 jeweils eine integrale Materialschicht oder eine Laminatstruktur mit mehreren Schichten derselben oder einer unterschiedlichen Zusammensetzung umfassen.
  • 13 veranschaulicht ein potenzielles Verfahren zur Herstellung der geschichteten Struktur 21 aus 12 mit Hilfe einer herkömmlichen Papierherstellungsvorrichtung 51, wie zum Beispiel einer Vorrichtung, mit der Papier oder Pappe hergestellt wird. In diesem Beispiel werden Cellulosefasern in Lösung kontinuierlich durch den Stoffauflaufkasten 162 auf das Sieb oder Siebgeflecht 64 gegeben, um die untere Schicht 37 zu bilden. Während die Schicht 37 entlang dem Sieb 64 läuft, wird als Nächstes eine Aufschlämmung aus Cellulose und Polymerteilchen kontinuierlich durch den Stoffauflaufkasten 164 auf die Schicht 37 gegeben, um die Schicht 20 zu bilden. Während die Schichten 37 und 20 weiter entlang dem Sieb 64 laufen, werden schließlich Cellulosefasern in Lösung kontinuierlich auf die obere Schicht 20 gegeben, um die obere Schicht 36 zu bilden. Die unverdichtete geschichtete Struktur 21 kann durch eine oder mehrere Trocknerwalzen 68 geführt werden, um die Trocknung der Struktur abzuschließen.
  • In einem nachfolgenden Verdichtungsverfahren können die drei Schichten 36, 20 und 37, welche die Struktur 21 bilden, dann aneinander geklebt, gepresst oder laminiert werden, um eine verdichtete geschichtete Struktur 21' zu bilden. Beispielsweise kann eine Vielzahl von Heizwalzen 66 und 66' bereitgestellt werden, wie sie in einem Kalanderwalzensatz verwendet werden. Die Struktur 21 kann zwischen den Walzen 66 und 66' gepresst und erhitzt werden, um zu bewirken, dass die Polymerteilchen in der Struktur eingeschlossen werden, und um die verdichtete Struktur 21' zu bilden, die anschließend auf einer Spule 72 gesammelt werden kann.
  • Vorzugsweise sind die obere und die untere Schicht 36 und 37 jeweils erheblich dünner als der Bogen 20 und weisen ein erheblich geringeres Basisgewicht auf als der Bogen 20. Beispielsweise können die Schichten 36 und 37 jeweils mit einem Basisgewicht von etwa 0,56 Pa (35 Pfund pro 3000 ft2)) bereitgestellt werden, und der Bogen 20 kann mit einem Basisgewicht von etwa 3,98 Pa (406 g/m2 (250 Pfund pro 3000 ft2)) bereitgestellt werden. Vorzugsweise trägt jede der Schichten 36 und 37 zwischen etwa 10 und 25 Prozent des Basisgewichts der resultierenden geschichteten Struktur bei, wobei die mittlere Schicht zwischen etwa 50 und 80 Prozent des Basisgewichts beiträgt.
  • Als Alternative zur Verwendung der Schichten 37 und 36 zum Zurückhalten der Teilchen 24 innerhalb des Bogens 20 kann die Herstellungsvorrichtung so gewählt werden, dass Teilchen aufgenommen werden, die möglicherweise an der Vorrichtung kleben. Beispielsweise kann die Vorrichtung mit Messern, wie Streichmessern, versehen werden, um periodisch Material von Walzen oder an deren Komponenten zu schaben. Außerdem können die Komponenten, wie zum Beispiel die Trocknerwalzen, mit einer nicht klebenden Oberfläche, wie beispielsweise Teflon, beschichtet werden, um eine Materialansammlung zu verhindern. Als andere Alternative können in der Vorrichtung Luftflotationsvorrichtungen verwendet werden, um zu verhindern, dass das Bogenmaterial 20 mit Komponenten in Kontakt kommt. Die Verarbeitung des Bogenmaterials 20 bei geringer Wärme kann ebenfalls verhindern, dass die Polymerteilchen 24 schmelzen und an der Vorrichtung kleben.
  • BEISPIELE
  • Erfindungsgemäß hergestellte Bogenmaterialien werden durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht. In jedem Beispiel werden Polymerteilchen mit den aufgelisteten Angaben für Typ, Größe und Menge mit Cellulosematerialien mit den aufgelisteten Angaben für Typ und Menge gemischt. Die Mischung wird ausreichend mit Wasser gemischt, um für eine zufällige und im Wesentlichen weite Verteilung der Teilchen und Papierfasern zu sorgen. Die wässrige Dispersion wird auf ein Sieb aufgetragen, um zu ermöglichen, dass das Wasser durch dieses hindurch abfließt, wodurch ein feuchtes Papiervlies und Polymerteilchen oben auf dem Sieb übrig bleiben. Das Vlies wird anschließend getrocknet, um restliche Feuchtigkeit zu entfernen. Nach der Trocknung binden die Cellulosefasern entsprechend dem Stand der Technik aneinander. Anschließend wird der resultierende, unverdichtete Bogen in einer beheizten Plattenpresse für die angegebene Dauer der angegebenen Temperatur und dem angegebenen Druck ausgesetzt, um zu ermöglichen, dass das Polymer ein wenig fließen und fester an das Cellulose-Trägermaterial binden kann, und um die Struktur für erhöhte Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit zu verdichten.
  • Figure 00240001
  • Figure 00250001
  • Zusätzlich zu den in den Beispielen gezeigten SSK-Flocken könnten andere geeignete Papiermaterialien verwendet werden, einschließlich beispielsweise NSK-Flo cken, Eukalyptus, chemithermomechanischen Holzstoffs (CTMP) und thermomechanischen Holzstoffs (TMP). Darüber hinaus können eine oder mehrere Schichten zu der Bogenstruktur hinzugefügt werden, um die Leistung zu verbessern oder andere Eigenschaften bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine Stützschicht auf das Bogenmaterial aufgetragen werden, um dem Austritt von Flüssigkeit entgegenzuwirken und eine rutschfeste Oberfläche bereitzustellen. Farbstoffe können zu dem Papier oder Polymer oder der Mischung davon hinzugefügt werden, um den resultierenden Bogen optisch ansprechender zu machen. Beispielsweise kann das Färben des Papiers oder Polymers ein marmorartiges Erscheinungsbild erzeugen. Zusatzstoffe können ebenfalls verwendet werden, um die Dispersion der Polymerteilchen durch das gesamte Papier zu verbessern. Zum Beispiel könnten ein Tensid, Retentionsmittel, Entwässerungshilfsmittel, Ablagerungskontrollmittel und dergleichen hinzugefügt werden. Wie vorstehend erwähnt, könnten andere Zusatzstoffe, wie beispielsweise antibakterielle Substanzen und Deodorants, ebenfalls der Mischung hinzugefügt werden. Die Verwendung von losen Füllstofffasern und -teilchen, wie beispielsweise anorganischen Teilchen, in dem absorbierenden Trägermaterial wird jedoch vorzugsweise vermieden, da solche Füllstoffe während der Verwendung des Bogens zerfasern könnten und mit zubereiteten Nahrungsmitteln in Kontakt kommen und das Absorptionsvermögen einschränken könnten. Die Verwendung von Füllstoffen in den Polymerteilchen selbst sollte dieses Problem jedoch nicht aufwerfen. Zusätzlich zu der manuellen Herstellung könnte eine kontinuierliche Bandpresse zur Verdichtung des Bogenmaterials genutzt werden.
  • Außerdem kann der fertige Bogen nach der Bildung zusätzliche Arten von Behandlung erfahren. Beispielsweise könnte der Bogen mit einem Design geprägt oder bedruckt werden, um ihn optisch ansprechender zu machen. Darüber hinaus kann der Bogen mit zusätzlichen Materialien kombiniert werden, um, falls gewünscht, die Zerfaserungsbeständigkeit zu verbessern, und auf die gewünschte Größe und Form zugeschnitten werden.
  • WEITERE BEISPIELE
  • Durch die folgenden nummerierten Proben werden beispielhafte Bogenmaterialien beschrieben. Insbesondere durch die Proben 1–3 und 5–6 werden erfinderische absorbierende Bogenmaterialien mit schneidfesten Teilchen beschrieben. In allen Beispielen wird zu 0,75%, bezogen auf das Trockenpapiergewicht, Kymene 557LX verwendet, ein Nassfestmittel, das von Hercules, Inc., hergestellt wird.
  • PROBE 1 –
  • Drylaps von südlichem Nadelholzzellstoff (SSK) und Eukalyptus (Euk) werden in Wasser defibrilliert, um eine Aufschlämmung herzustellen. Die Papierfaser wird in einem Verhältnis von etwa 75% SSK zu 25% Euk gemischt. Teilchen von PETG 6763 (von Eastman Chemical), die kryogen in einer Mahlscheibenmühle zu einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 300 Mikrometern gemahlen wurden, werden zu der Aufschlämmung hinzugegeben. Die Teilchen werden in einem Anteil von etwa 30 Gew.-% der gesamten Masse (Papier + Teilchen) hinzugegeben. Anschließend wird die Mischung auf einer Fourdrinier-Linerboard-Maschine verarbeitet, um Rollen von unverdichtetem Papier mit einem Basisgewicht von etwa 5,09 Pa (520 g/m2 (320 lb/3000 ft2)) herzustellen. Anschließend wird das Papier in Bögen geschnitten und einem Verdichtungsverfahren unterzogen, um die Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit des Basispapiers zu verbessern. Während dieses Verdichtungsverfahrens werden die Bögen in einer Heißplattenpresse bei 193°C (380°F) und 3,03 MPa (440 psi) 25 Sekunden lang gepresst.
  • PROBE 2 –
  • SSK Drylap wird in Wasser defibrilliert, um Aufschlämmung A herzustellen. SSK- und Eukalyptus-Drylap werden in Wasser defibrilliert, um Aufschlämmung B herzustellen. Die Papierfaser von Aufschlämmung B wird in einem Verhältnis von etwa 75% SSK zu 25% Euk gemischt. Teilchen von PETG 6763 (von Eastman Chemical), die kryogen in einer Mahlscheibenmühle zu einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 300 Mikrometern gemahlen wur den, werden zu Aufschlämmung B hinzugegeben. Das teilchenförmige Material wird in einem Anteil von etwa 38 Gew.-% der gesamten Masse (Papier + Teilchen) in Aufschlämmung B hinzugegeben. Ein dreilagiges Produkt wird hergestellt, wobei die obere und die untere Schicht aus Aufschlämmung A hergestellt werden und die mittlere Schicht aus der partikelbeladenen Aufschlämmung B hergestellt wird. Rollen von unverdichtetem dreilagigem Papier werden mit einem Gesamtbasisgewicht von etwa 5,09 Pa (520 g/m2 (320 lb/3000 ft2)) hergestellt, wobei die obere und die untere Schicht jeweils ein Basisgewicht von etwa 0,056 Pa (35 lb/3000 ft2)) aufweisen. Die gesamte Polymerkonzentration des Bogens beträgt etwa 30% (auf das Gewicht bezogen). Anschließend wird das Papier in Bögen geschnitten und einem Verdichtungsverfahren unterzogen, um die Schneidfestigkeit und die Zerfaserungsbeständigkeit des Basispapiers zu verbessern, wobei die Bögen in einer Heißplattenpresse bei 193°C (380°F) und 3,03 MPa (440 psi) 25 Sekunden lang gepresst werden.
  • PROBE 3 –
  • SSK- und Eukalyptus-Drylap werden in Wasser defibrilliert, um eine Aufschlämmung herzustellen. Die Papierfaser wird in einem Verhältnis von etwa 75% SSK zu 25% Euk gemischt. Teilchen von PETG 6763 (von Eastman Chemical), die kryogen in einer Mahlscheibenmühle zu einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 220 Mikrometern gemahlen wurden, werden zu der Aufschlämmung hinzugegeben. Das teilchenförmige Material wird in einem Anteil von etwa 30 Gew.-% der gesamten Masse (Papier + Teilchen) hinzugegeben. Anschließend wird die Mischung auf einer Fourdrinier-Linerboard-Maschine verarbeitet, um Rollen von unverdichtetem Papier mit einem Basisgewicht von etwa 5,09 Pa (520 g/m2 (320 lb/3000 ft2)) herzustellen. Während eines anschließenden Verdichtungsverfahrens werden die Bögen in einer Heißplattenpresse bei etwa 193°C (380°F) und 3,03 MPa (440 psi) etwa 25 Sekunden lang gepresst.
  • PROBE 4 – (Kontrollprobe)
  • Drylaps von südlichem Nadelholzzellstoff (SSK) und Eukalyptus werden in Wasser defibrilliert, um eine Aufschlämmung herzustellen. Die Papierfaser wird in einem Verhältnis von etwa 75% SSK zu 25% Euk gemischt. Anschließend wird die Mischung auf einer Fourdrinier-Linerboard-Maschine verarbeitet, um Rollen von unverdichtetem Papier mit einem Basisgewicht von etwa 5,09 Pa (520 g/m2 (320 lb/3000 ft2)) herzustellen. Anschließend wird das Papier in Bögen geschnitten und einem Verdichtungsverfahren unterzogen, wobei die Bögen in einer Heißplattenpresse bei etwa 193°C (380°F) und 3,03 MPa (440 psi) etwa 25 Sekunden lang gepresst werden.
  • PROBE 5 –
  • Drylaps von südlichem Nadelholzzellstoff (SSK) und Eukalyptus werden in Wasser defibrilliert, um eine Aufschlämmung herzustellen. Die Papierfaser wird in einem Verhältnis von etwa 75% zu 25% SSK zu Euk gemischt. Teilchen von PETG 6763 (von Eastman Chemical), die kryogen in einer Mahlscheibenmühle zu einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 300 Mikrometern gemahlen wurden, werden zu der Aufschlämmung hinzugegeben. Das teilchenförmige Material wird in einem Anteil von etwa 30 Gew.-% der gesamten Masse (Papier + Teilchen) hinzugegeben. Anschließend wird die Mischung auf einer Fourdrinier-Linerboard-Maschine verarbeitet, um Rollen von unverdichtetem Papier mit einem Basisgewicht von 3,19 Pa (325 g/m2 (200 lb/3000 ft2)) herzustellen. Anschließend wird das Papier in Bögen geschnitten und einem Verdichtungsverfahren unterzogen, um die Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit des Basispapiers zu verbessern. Die Bögen werden in einer Heißplattenpresse bei 193°C (380°F) und 3,03 MPa (440 psi) 25 Sekunden lang gepresst.
  • PROBE 6 –
  • SSK- und Eukalyptus-Drylap werden in Wasser defibrilliert, um eine Aufschlämmung herzustellen. Die Papierfaser wird in einem Verhältnis von etwa 75% SSK zu 25% Euk gemischt. Teilchen von PETG 6763 (von Eastman Chemical), die kryogen in einer Mahlscheibenmühle zu einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 200 Mikrometern gemahlen wurden, werden zu der Aufschlämmung hinzugegeben. Das teilchenförmige Material wird in einem Anteil von etwa 30 Gew.-% der gesamten Masse (Papier + Teilchen) hinzugegeben. Anschließend wird die Mischung auf einer Fourdrinier-Linerboard-Maschine verarbeitet, um Papierrollen mit einem Basisgewicht von etwa 2,63 Pa (165 lb/3000 ft2) herzustellen. Anschließend wird das unverdichtete Papier in Bögen geschnitten und einem Verdichtungsverfahren unterzogen, um die Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit des Basispapiers zu verbessern. Die Bögen werden in einer Heißplattenpresse bei etwa 193°C (380°F) und 0,01 MPa (220 psi) etwa 25 Sekunden lang gepresst.
  • PRÜFVERFAHREN
  • Die folgenden Prüfverfahren werden zur Charakterisierung der PROBEN 1–6 angewendet:
  • Absorptionsgeschwindigkeit:
    • 1) Eine Probe von 232,26 cm2 (36 Zoll2)(6 Zoll mal 6 Zoll)) wird gewogen und direkt unter einer Bürette platziert.
    • 2) 10 cc destilliertes Wasser werden aus der Bürette auf die Probe dispensiert.
    • 3) Das Wasser wird 30 Sekunden absorbieren gelassen. (Wenn das gesamte Wasser vor 30 Sekunden absorbiert wird, die Absorptionszeit für spätere Berechnungen protokollieren.)
    • 4) Nach 30 Sekunden wird 10-mal auf die Seite der Probe geklopft, um jegliches nicht absorbierte Wasser zu entfernen.
    • 5) Die Probe wiegen und das Gewicht protokollieren.
    • 6) Die Absorptionsgeschwindigkeit als (Endgewicht – Anfangsgewicht)/Zeit berechnen. Die Einheiten lauten
      Figure 00310001
    • 7) Die Absorptionsgeschwindigkeit pro Einheit als (Endgewicht – Anfangsgewicht)/Zeit)/Probenfläche berechnen. Die Einheiten lauten
      Figure 00310002
    • 8) Die Proben 3–5 wie oben beschrieben prüfen.
    • 9) Den Durchschnitt der Probenwerte protokollieren.
  • Absorptionsvermögen:
    • 1) Eine Probe von 103,22 cm2 (16 Zoll2 (4 Zoll mal 4 Zoll)) wird gewogen und vollständig eingetaucht in einen Behälter mit destilliertem Wasser gelegt.
    • 2) Die Probe bleibt 120 Sekunden lang vollständig eingetaucht.
    • 3) Nach 120 Sekunden wird die Probe aus dem Wasser herausgenommen und 30 Sekunden lang trockentropfen gelassen.
    • 4) Nach Abschluss des 30 Sekunden langen Trockentropfens wird die Probe 1-mal geschüttelt, um restliches Wasser zu entfernen.
    • 5) Die Probe wiegen und das Gewicht protokollieren.
    • 6) Das Absorptionsvermögen als (Endgewicht – Anfangsgewicht)/Probenfläche berechnen. Die Einheiten lauten
      Figure 00310003
    • 7) Die Proben 3–5 wie oben beschrieben prüfen.
    • 8) Den Durchschnitt der Probenwerte protokollieren.
  • Absorptionswirkungsgrad:
    • 1) Den Absorptionswirkungsgrad berechnen als:
  • Figure 00320001
  • Schneidprüfung (Schneidfestigkeit):
  • Die beschriebene Prüfvorrichtung übt eine bekannte Kraft in der Z-Richtung (Vertikalrichtung) auf eine Messerklinge aus, um die Schneidfestigkeit einer Probe zu messen. Eine Messerklinge wird in dem Messerhalter platziert. Die für alle Prüfungen verwendeten Messerklingen sind Geflügelmesser, Codenr. 88-0337, von Personna. Die Prüfprobe wird auf einer Probenplattform angebracht. Anschließend wird die Messerklinge mit der Probe in Kontakt gebracht. Eine bekannte Last wird in vertikaler Richtung auf die Messerklinge ausgeübt. Anschließend wird die Probenplattform mit einer Geschwindigkeit von 20,3 cm/s (8 Zoll pro Sekunde) 10,2 cm (4 Zoll) unter dem Gewicht der Messerklinge bewegt, wodurch ein Schnitt erzeugt wird. Darauf folgende Schnitte mit zunehmender Belastung werden vorgenommen, bis die Messerklinge durch die Probe hindurchschneidet. Die zum vollständigen Durchdringen der Probe erforderliche Messerkraft wird protokolliert. Die Schneidfestigkeit wird als Schneidkraft/Probendicke berechnet. Die Prüfung bei 3–5 getrennten Proben wiederholen und die Durchschnittswerte protokollieren.
  • Zerfaserungsprüfungen (Abriebverlust)
  • Die folgenden Prüfverfahren für den Abriebverlust sind nach der TAPPI-Norm T476om-97 angepasst und werden dazu angewendet, die Zerfaserungsbeständigkeit der oben beschriebenen PROBEN 1–6 zu charakterisieren.
  • Taber-Abriebverlustprüfung (trocken):
    • 1. Eine quadratische Probe von 10,16 cm × 10,16 cm (4 Zoll × 4 Zoll) mit einem 0,64 cm (¼ Zoll) großen Loch in der Mitte zuschneiden.
    • 2. TABER®-Abriebräder mit der Katalognr. H-18 auf einem TABER®-Abriebprüfgerät montieren. 1000-g-Gewichte an Parallelarmen des TABER®-Prüfgeräts montieren.
    • 3. Die Probe auf drei Dezimalstellen wiegen.
    • 4. Die Probe im Probenhalter des TABER®-Prüfgeräts montieren. Die Arme absenken, und den Drehtisch starten. Den Drehtisch 100 Umdrehungen lang mit einer Drehzahl von ungefähr 7,3–7,9 rad/s (70–75 Umdr./min) drehen lassen.
    • 5. Die Probe entfernen. Auf die Seite der Probe klopfen, um jegliche losen Fasern an der Oberfläche zu entfernen. Die Probe auf drei Dezimalstellen wiegen.
    • 6. Den Abriebverlust pro Einheit als (Anfangsgewicht – Endgewicht) berechnen. Die Einheiten lauten mg Materialverlust/100 Umdrehungen.
    • 7. Drei bis fünf Proben wie oben beschrieben prüfen.
    • 8. Den Durchschnitt der Probenwerte protokollieren.
  • Taber-Abriebverlustprüfung (nass):
    • 1. Eine quadratische Probe von 10,16 cm × 10,16 cm (4 Zoll × 4 Zoll) mit einem 0,64 cm (¼ Zoll) großen Loch in der Mitte zuschneiden.
    • 2. TABER®-Abriebräder mit der Katalognr. H-18 auf einem TABER®-Abriebprüfgerät montieren. 1000-g-Gewichte an Parallelarmen des Taber-Prüfgeräts montieren.
    • 3. Die Probe auf drei Dezimalstellen wiegen.
    • 4. Die Probe 30 Sekunden lang in destilliertem Wasser einweichen.
    • 5. Nach 30 Sekunden wird die Probe aus dem Wasser herausgenommen, und es wird zehnmal auf die Seite der Probe geklopft, um jegliches nicht absorbierte Wasser zu entfernen.
    • 6. Probe in dem TABER®-Prüfgerät montieren. Die Arme absenken, und den Drehtisch starten. 100 Umdrehungen lang drehen lassen.
    • 7. Die Probe entfernen. Probe über Nacht zum Trocknen in einen Ofen bei 60°C (140°F) legen. Am nächsten Tag werden die Proben herausgenommen und mindestens vier Stunden lang in der ursprünglichen Umgebung klimatisieren gelassen.
    • 8. Die klimatisierte Probe auf drei Dezimalstellen wiegen.
    • 9. Den Abriebverlust pro Einheit als (Anfangsgewicht – Endgewicht) berechnen. Die Einheiten lauten mg Materialverlust/100 Umdrehungen.
    • 10. Drei bis fünf Proben wie oben beschrieben prüfen.
    • 11. Den Durchschnitt der Probenwerte protokollieren.
  • Bogenmaterialien, die schneidfeste Teilchen aufweisen und erfindungsgemäß hergestellt werden, weisen ein hohes Absorptionsvermögen, eine hohe Schneidfestigkeit und einen geringen Abriebverlust auf. Der Absorptionswirkungsgrad, die Schneidfestigkeit und der Abriebverlust für die PROBEN 1–6 sind in der Tabelle von 15 angegeben. Wie in 15 dargestellt, weisen Bogenmaterialien, die gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, einen Absorptionswirkungsgrad von mindestens etwa 0,2 und eine Schneidfestigkeit von mindestens etwa 30 kgf/cm auf. Es ist bevorzugt, dass die erfinderischen Bogenmaterialien einen Absorptionswirkungsgrad von mindestens etwa 0,2 aufweisen und dass die Schneidoberfläche der Bogenmaterialien einen Nassabriebverlust von weniger als etwa 400 mg pro 100 Umdrehungen und mehr bevorzugt weniger als etwa 300 mg pro 100 Umdrehungen aufweisen. Außerdem ist bevorzugt, dass die Bogenmaterialien der vorliegenden Erfindung einen Absorptionswirkungsgrad von mindestens etwa 0,2, eine Schneidfestigkeit von mindestens etwa 30 kgf/cm und einen Nassabriebverlust von weniger als etwa 400 mg/100 Umdrehungen aufweisen. Noch mehr bevorzugt weisen die Bogenmaterialien der vorliegenden Erfindung einen Absorptionswirkungsgrad von mindestens 1,0, eine Schneidfestigkeit von mindestens 40 kgf/cm und einen Nassabriebverlust von weniger als etwa 400 mg pro 100 Umdrehungen auf. Die Schneidoberfläche eines solchen Materials weist vorzugsweise auch einen Trockenabriebverlust von weniger als etwa 300 mg pro 100 Umdrehungen und mehr bevorzugt weniger als etwa 200 mg pro 100 Umdrehungen auf.
  • Wie ebenfalls in den Beispielen von 15 gezeigt, ist bevorzugt, dass das Absorptionsmaterial innerhalb des Bogens in Mengen von mindestens 50 Gewichtsprozent bereitgestellt wird, um für ein gutes Absorptionsvermögen zu sorgen, und dass die schneidfesten Teilchen in einer Menge von zwischen etwa 10 Gewichtsprozent und etwa 50 Gewichtsprozent des Bogens bereitgestellt sind. Außerdem besitzt das Bogenmaterial vorzugsweise ein verhältnismäßig hohes Basisgewicht. Beispielsweise sind Gewichte von mindestens 1,58 Pa (0,016 g/cm2 (100 Pfund pro 3000 ft2)) bevorzugt, um für eine angemessene Schneidfestigkeit und ein angemessenes Absorptionsvermögen zu sorgen. Mehr bevorzugt beträgt das Basisgewicht des Bogenmaterials mindestens 2,63 Pa (0,027 g/cm2 (165 Pfund pro 3000 ft2)), und am meisten bevorzugt beträgt das Basisgewicht des Bogenmaterials mindestens 4,79 Pa (0,049 g/cm2 (300 Pfund pro 3000 ft2)). Außerdem besitzt das Bogenmaterial vorzugsweise eine Dicke t zwischen etwa 0,25 mm (250 Mikrometer (0,01 Zoll)) und etwa 1,27 mm (1250 Mikrometer (0,05 Zoll)), um für eine gute Schneidfestigkeit und ein gutes Absorptionsvermögen zu sorgen. Die Teilchen in dem erfinderischen Bogenmaterial umfassen vorzugsweise ein Polymermaterial und besitzen vorzugsweise eine durchschnittliche Größe von mindestens etwa 100 Mikrometern (Mikron) und am meisten bevorzugt zwischen 200 Mikrometern und 500 Mikrometern.
  • Die vorstehenden Beispiele und Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dienen nur zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschrei bung. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen beschränken, und Modifikationen und Variationen sind möglich und unter Berücksichtigung der obigen Lehren vorgesehen. Obwohl eine Reihe von bevorzugten und alternativen Ausführungsformen, Systemen, Konfigurationen, Verfahren und potenziellen Anwendungen beschrieben worden ist, sei klargestellt, dass viele Variationen und Alternativen angewendet werden könnten, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
  • Daher sei klargestellt, dass die Ausführungsformen und Beispiele gewählt und beschrieben wurden, um die Grundsätze der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen am besten zu veranschaulichen und dadurch einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für bestimmte vorgesehene Anwendungen geeignet sind, am besten zu nutzen. Demgemäß sollen solche Modifikationen in den Schutzumfang der Erfindung fallen, wie durch die beiliegenden Ansprüche bestimmt.

Claims (24)

  1. Schneidfestes, zerfaserungsbeständiges und absorbierendes Bogenmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Folgendes umfasst: ein absorbierendes Trägermaterial mit mindestens 50 Gewichtsprozent eines Absorptionsmaterials; und eine Vielzahl von nicht faserigen, schneidfesten Teilchen, die mit dem absorbierenden Trägermaterial in Berührung sind, wobei die Teilchen eine durchschnittliche Größe von mindestens etwa 100 Mikrometern aufweisen und wobei das absorbierende Trägermaterial im Wesentlichen frei von anorganischen freien Füllstoffteilchen ist.
  2. Schneidfestes, zerfaserungsbeständiges und absorbierendes Bogenmaterial, im Wesentlichen bestehend aus: mindestens 50 Gewichtsprozent eines Absorptionsmaterials; und einer Vielzahl von nicht faserigen, schneidfesten Teilchen, die über das gesamte Absorptionsmaterial verteilt sind, wobei die Teilchen eine durchschnittliche Größe von mindestens etwa 100 Mikrometern aufweisen.
  3. Absorbierendes, schneidfestes und zerfaserungsbeständiges Bogenmaterial nach den Ansprüchen 1 oder 2, umfassend: ein absorbierendes Trägermaterial; und schneidfeste Teilchen, welche durch das absorbierende Trägermaterial dispergiert sind, wobei der Bogen eine Schneidfestigkeit von mindestens 30 kgf/cm, einen Absorptionswirkungsgrad von mindestens 0,2 und einen Nassabriebverlust von weniger als etwa 400 mg pro 100 Umdrehungen aufweist.
  4. Bogenmaterial nach den Ansprüchen 1–3, wobei die Teilchen in einer Menge von bis zu etwa 50 Gewichtsprozent des Bogenmaterials bereitgestellt sind.
  5. Bogenmaterial nach den Ansprüchen 1–4, wobei das Bogenmaterial ein Basisgewicht von mindestens 100 Pfund pro 3000 ft2 (163 g/m2) aufweist.
  6. Bogenmaterial nach den Ansprüchen 1–5, wobei die schneidfesten Teilchen Polymerteilchen mit einer durchschnittlichen Größe zwischen etwa 100 Mikrometern und etwa 1000 Mikrometern umfassen.
  7. Bogenmaterial nach Anspruch 6, wobei die Polymerteilchen ein compoundiertes Polymermaterial, einschließlich anorganischem Füllstoff, umfassen.
  8. Bogenmaterial nach Anspruch 7, wobei die Teilchen ein compoundiertes Polymermaterial mit bis zu etwa 80 Gewichtsprozent anorganischem Füllstoff umfassen.
  9. Bogenmaterial nach den Ansprüchen 1–8, wobei das Absorptionsmaterial Cellulosematerial umfasst.
  10. Bogenmaterial nach den Ansprüchen 1–9, wobei die Teilchen mindestens teilweise an das absorbierende Trägermaterial gebunden sind.
  11. Bogenmaterial nach den Ansprüchen 1–10, ferner umfassend: eine flüssigkeitsundurchlässige Stützschicht, die an dem absorbierenden Trägermaterial befestigt ist.
  12. Bogenmaterial nach den Ansprüchen 1–11, wobei die Teilchen durch das absorbierende Trägermaterial verteilt sind.
  13. Bogenmaterial nach Anspruch 12, wobei die Teilchen in einem Gradienten durch die Dicke des absorbierenden Trägermaterials verteilt sind.
  14. Bogenmaterial nach den Ansprüchen 1–13, ferner umfassend: eine Oberschicht und eine Unterschicht, die an gegenüberliegenden Seiten des absorbierenden Trägermaterials bereitgestellt sind.
  15. Bogenmaterial nach Anspruch 14, wobei die Oberschicht und die Unterschicht jeweils Papiermaterialien umfassen.
  16. Bogenmaterial nach den Ansprüchen 14–15, wobei die Oberschicht und die Unterschicht im Wesentlichen frei von schneidfesten Teilchen sind.
  17. Bogenmaterial nach den Ansprüchen 1–16, wobei das Bogenmaterial im Wesentlichen frei von Polymerfasern ist.
  18. Bogenmaterial nach Anspruch 3, wobei die schneidfesten Teilchen eine durchschnittliche Größe von mindestens etwa 100 Mikrometern aufweisen.
  19. Bogenmaterial nach Anspruch 3 oder 18, wobei der Bogen einen Trockenabriebverlust von weniger als 300 mg pro 100 Umdrehungen aufweist.
  20. Bogenmaterial nach den Ansprüchen 1–7 und 9–20, wobei das Bogenmaterial im Wesentlichen frei von anorganischen freien Füllstoffteilchen ist.
  21. Verfahren zum Bilden eines schneidfesten, absorbierenden und zerfaserungsbeständigen Bogenmaterials, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bilden einer Mischung aus absorbierenden Fasern, Polymerteilchen und Wasser, wobei die Polymerteilchen eine durchschnittliche Größe von mindestens etwa 100 Mikrometern aufweisen; Formen der Mischung zu einem Bogen; und Anwenden von Hitze und Druck auf den Bogen, um zu bewirken, dass die Polymerteilchen mindestens teilweise an die Cellulosefasern gebunden werden.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Teilchen in einer Menge von bis zu etwa 50 Gewichtsprozent bereitgestellt werden und wobei die absorbierenden Fasern in einer Menge von mindestens 50 Gewichtsprozent bereitgestellt werden.
  23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei der Bogen zu einer Dicke zwischen etwa 0,01 Zoll und etwa 0,05 Zoll (etwa 0,254 mm und etwa 1,27 mm) geformt wird.
  24. Verfahren nach den Ansprüchen 21 bis 23, ferner umfassend: Auftragen einer dünnen Deckschicht auf mindestens eine Seite des Bogens, wobei die dünne Deckschicht im Wesentlichen frei von Polymerteilchen ist und ein Basisgewicht von weniger als etwa 100 Pfund pro 3000 ft2 (163 g/m2) aufweist.
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