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TECHNISCHES
GEBIET
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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.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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WO
99/18156 offenbart eine Polymerplatte mit angeblich hervorragender
Schneidfestigkeit, umfassend ein Polymermaterial und einen harten
Füllstoff.
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen
Probleme zu verhindern.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine wegwerfbare
und schützende
Schneidplatte bereitzustellen.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Bogenmaterial
bereitzustellen, das absorbierend, schneidfest und zerfaserungsbeständig ist.
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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.
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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.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein schneidfestes,
absorbierendes, zerfaserungsbeständiges
Bogenmaterial bereitzustellen, das leicht wegwerfbar ist.
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Noch
ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein schneidfestes,
absorbierendes, zerfaserungsbeständiges
Bogenmaterial unter Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung bereitzustellen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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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:
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1 eine
Draufsicht eines beispielhaften Bogenmaterials ist, das gemäß Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
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2 eine
Querschnittansicht des beispielhaften Bogenmaterials aus 1 ist;
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3 eine
Querschnittansicht einer Ausführungsform
eines geschichteten Bogenmaterials ist, das gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung
hergestellt ist;
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4 eine
Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines geschichteten
Bogenmaterials ist, das gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist;
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5 eine
Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines geschichteten
Bogenmaterials ist, das gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist;
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6 eine
Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines geschichteten
Bogenmaterials ist, das gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist;
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7 eine
Querschnittansicht noch einer anderen Ausführungsform eines geschichteten
Bogenmaterials ist, das gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist;
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8 eine
Querschnittansicht einer weiteren Ausführüngsform eines Bogenmaterials
ist, das gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist;
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9 eine
allgemeine schematische Darstellung eines Bogenverarbeitungssystems
ist, das zur Herstellung des Bogenmaterials aus 1 gemäß Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung geeignet ist;
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10 eine
allgemeine schematische Darstellung eines alternativen Bogenverarbeitungssystems
ist, das zur Herstellung des Bogenmaterials aus 1 gemäß Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung geeignet ist;
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11 eine
Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Bogenmaterials
ist, das gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt ist;
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12 eine
Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines geschichteten
Bogenmaterials ist, das gemäß Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
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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;
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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 2–8 und 11–12,
verwendet werden können;
und
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15 eine
Datentabelle ist, in der bevorzugte Eigenschaften von Bogenmaterialien,
die gemäß Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung hergestellt sind, dargestellt sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Wie
in den 3–7 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.
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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.
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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.
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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 1–2, 5–8 und 11–12 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.
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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.
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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.
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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'.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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BEISPIELE
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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.
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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.
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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.
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WEITERE BEISPIELE
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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.
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PROBE 1 –
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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.
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PROBE 2 –
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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.
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PROBE 3 –
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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.
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PROBE 4 – (Kontrollprobe)
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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.
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PROBE 5 –
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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.
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PROBE 6 –
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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.
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PRÜFVERFAHREN
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Die
folgenden Prüfverfahren
werden zur Charakterisierung der PROBEN 1–6 angewendet:
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Absorptionsgeschwindigkeit:
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- 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
- 7) Die Absorptionsgeschwindigkeit pro Einheit als (Endgewicht – Anfangsgewicht)/Zeit)/Probenfläche berechnen.
Die Einheiten lauten
- 8) Die Proben 3–5
wie oben beschrieben prüfen.
- 9) Den Durchschnitt der Probenwerte protokollieren.
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Absorptionsvermögen:
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- 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
- 7) Die Proben 3–5
wie oben beschrieben prüfen.
- 8) Den Durchschnitt der Probenwerte protokollieren.
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Absorptionswirkungsgrad:
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- 1) Den Absorptionswirkungsgrad berechnen als:
-
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Schneidprüfung (Schneidfestigkeit):
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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.
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Zerfaserungsprüfungen (Abriebverlust)
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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.
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Taber-Abriebverlustprüfung (trocken):
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- 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.
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Taber-Abriebverlustprüfung (nass):
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- 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.
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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.
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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.
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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.
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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.