DE60220764T2

DE60220764T2 - Absorbierendes und schneidfestes blattmaterial für mehrzweckanwendungen

Info

Publication number: DE60220764T2
Application number: DE60220764T
Authority: DE
Inventors: Nicole Alisa Cincinnati LOCKETT
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: ES2287243T3; DE60220764D1; JP4316237B2; US20020136871A1; CA2430976C; WO2002059422A8; EP1354098B1; AU2002235415A1; WO2002059422A2; WO2002059422A3; ATE365246T1; CA2430976A1; JP2004518039A; US6579816B2; EP1354098A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Flächenmaterialien, die entsorgbar sind und zum Schutz einer tragenden Oberfläche vor verschiedenen darauf platzierten Artikeln und/oder Substanzen geeignet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner solche Flächenmaterialien, die auch in der Lage sind, verschiedene Flüssigkeiten, die von solchen verschiedenen Artikeln und/oder Substanzen getragen oder daraus ausgeschieden werden können, zu absorbieren und/oder zurückzuhalten und die tragende Struktur vor diesen Flüssigkeiten zu schützen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Flächenartige Materialien zum Gebrauch für den Schutz von Objekten oder Substanzen vor einer tragenden Oberfläche und/oder den Schutz tragender Oberflächen vor Objekten oder Substanzen sind im Stand der Technik wohl bekannt. Solche Materialien können verwendet werden, um eine dauerhafte Form des Schutzes bereitzustellen, sind jedoch meistens situations- oder aufgabenbezogen und werden nur für einen begrenzten Zeitraum benötigt oder verwendet und dann entsorgt.
Faserige flächenartige Materialien zum Schutz von Objekten, mit verschiedenen Endanwendungen und umfassend Strukturen auf Papier- oder Vliesbasis, werden zum Beispiel in EP 237665 beschrieben, das formbare, formstabile Vliesstoffe für Verkleidungen von Autoinnenräumen betrifft, oder in US 3937648 , das stark mit Harz gefüllte Papiere offenbart, oder in US 6164478 , das Einwegschneidbretter betrifft, die z.B. aus halbsteifem Papier hergestellt sind, wahlweise kunststoffbeschichtet.
Schutzmaterialien, die Strapazierfähigkeit wie Schneidfestigkeit, Zerfaserungsbeständigkeit 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 zum Kochen, verwendet werden. Solche Schutzmaterialien können den Nahrungsmittelartikel vor Kontakt mit Schmutzstoffen schützen, die sich möglicherweise auf der Auflagefläche, wie einer Arbeitsplatte, befinden. Außerdem können solche Materialien 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 steifes 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 entsorgt werden. Zudem müssen viele steife Schneidbretter nach jedem Gebrauch gereinigt werden, da sie nicht dazu bestimmt sind, nach Gebrauch entsorgt zu werden.
Aus diesem Grund sind viele Materialien, die äußerst schneidfest, zerfaserungsbeständig und abnutzungsbeständig sind, aufgrund des Mangels an Flexibilität und Anpassungsfähigkeit, der solchen Materialien typischerweise zu eigen ist, nicht so, wie es wünschenswert wäre.
Das Gegenteil trifft auch zu, da viele Materialien, wie papierähnliche Materialien, ein hohes Absorptionsvermögen und eine hohe Flexibilität und Entsorgbarkeit aufweisen können. 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.
Somit steht der Verbraucher einem Paradox bei der Wahl eines geeigneten Flächenmaterials für die Verwendung in einem solchen Szenario der Nahrungsmittelzubereitung gegenüber. Flächenmaterialien, die ein verhältnismäßig hohes Absorptionsvermögen aufweisen, wie Materialien auf Papierbasis, besitzen in der Regel eine verhältnismäßig geringe Zerfaserungsbeständigkeit und Schneidfestigkeit in angefeuchtetem Zustand, während diejenigen, die eine verhältnismäßig hohe Schneidfestigkeit besitzen, wie Kunststoff-Flächenmaterialien, ein verhältnismäßig geringes Absorptionsvermögen aufweisen.
Aus diesem Grund wäre es wünschenswert, ein solches Flächenmaterial bereitzustellen, das, obwohl es bei Gebrauch strapazierfähig ist, so leicht und wirtschaftlich hergestellt werden kann, dass es nach Gebrauch entsorgt wird.
Unter Erkennung dieser Probleme wurden bestimmte Verbund- und/oder Laminatmaterialien entwickelt, die Komponenten, die jede der wünschenswerten Eigenschaften aufweisen, zu einer kohärenten Struktur mit Gesamteigenschaften vereinen, die im Allgemeinen zwischen denjenigen der einzelnen Materialien für sich liegen. Obwohl solche Materialien für bestimmte Anwendungen geeignet sein können, werden die Verbindungspunkte oder -bereiche zwischen verschiedenen Materialien häufig zu Punkten oder Bereichen, die anfällig für Abtrennung sind, wenn das Flächenmaterial unter Gebrauchsbedingungen Schneid- oder Abnutzungskräften oder wiederholter Biegung ausgesetzt wird.
Demgemäß wäre es wünschenswert, mehrere verschiedene Eigenschaften wie Schneidfestigkeit, Abnutzungsbeständigkeit und Flexibilität in einer einstückigen Materialstruktur bereitzustellen. Außerdem wäre es wünschenswert, ein solches Material bereitzustellen, das bei Gebrauch strapazierfähig ist. Ferner wäre es wünschenswert, ein solches Material bereitzustellen, das leicht und wirtschaftlich hergestellt werden kann, so dass es, falls gewünscht, nach einmaligem Gebrauch entsorgt werden kann.
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 eingeschlossen 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 wäre es wünschenswert, ein Flächenmaterial bereitzustellen, das sowohl ein verhältnismäßig hohes Absorptionsvermögen als auch eine verhältnismäßig hohe Zerfaserungsbeständigkeit und Schneidfestigkeit aufweist. Außerdem ist es wünschenswert, ein solches Material bereitzustellen, das darüber hinaus relativ dünn, leicht und flexibel ist, um leicht entsorgbar und leicht abzugeben, zu lagern und zu handhaben zu sein. Zudem ist es wünschenswert, solche Flächenmaterialien bereitzustellen, die trotz ihrer Strapazierfähigkeit bei Gebrauch wirtschaftlich hergestellt werden können, um zu rechtfertigen, dass sie nach jedem Gebrauch entsorgt werden.
AUFGABEN DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme zu verhindern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine entsorgbare und schützende Schneidpelatte mit einer im Wesentlichen glatten Schneidoberfläche bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flächenmaterial bereitzustellen, das leicht, absorbierend, schneidfest und zerfaserungsbeständig ist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Flächenmaterial bereitzustellen, das zum Schneiden von Nahrungsmittelartikeln verwendet werden kann und gleichzeitig einer Abnutzung durch das Schneidwerkzeug widerstehen und Säfte aus dem Nahrungsmittelartikel absorbieren kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Flächenmaterial bereitzustellen, das beständig gegen Zerfaserung ist und erhebliche Mengen an Flüssigkeit, die durch Nahrungsmittelartikel erzeugt werden, absorbieren kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein schneidfestes und absorbierendes Flächenmaterial bereitzustellen, das leicht entsorgbar ist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein schneidfestes und absorbierendes Flächenmaterial bereitzustellen, das leicht faltbar ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein absorbierendes, schneidfestes und zerfaserungsbeständiges Flächenmaterial bereitzustellen, das kein kunststoffähnliches Erscheinungsbild aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein schützendes und absorbierendes Flächenmaterial bereitzustellen, das ein Anzeichen dafür aufweisen kann, ob es bereits benutzt worden ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Meterzweck-Flächenmaterial, das eine Bahn aus absorbierenden Fasern umfasst. Die Bahn weist eine polymerhaltige Schicht auf, die diskontinuierliche, wärmegebundene Teilchen umfasst. Die Teilchen weisen einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 100 Nanometern bis etwa 1000 Nanometern auf. Die Bahn besitzt ein trockenes Basisgewicht von etwa 325 g/m² (200 1b/3000 ft²) bis etwa 650 g/m² (400 1b/3000 ft²) und umfasst von etwa 0,5 g/m² bis etwa 75 g/m² wärmegebundene Teilchen.
Außerdem umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrzweck-Flächengebildes durch Bilden einer Bahn aus absorbierenden Fasern mit einem trockenen Basisgewicht von etwa 200 1b/3000 ft² bis etwa 400 1b/3000 ft², welches einem trockenen Basisgewicht von etwa 325 g/m² bis etwa 650 g/m² entspricht, und Ausbringen eines Polymermaterials, das warmebindungsfähige Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 100 Nanometern bis etwa 1000 Nanometern umfasst. Anschließend wird die Bahn erhitzt, bis das Polymermaterial schmilzt, und danach abgekühlt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Obwohl die Beschreibung mit den Ansprüchen schließt, in denen die Erfindung genau aufgezeigt und eindeutig beansprucht wird, wird angenommen, dass diese aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich wird, worin:
1 eine teilweise segmentierte perspektivische Ansicht eines beispielhaften absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Flächenmaterials ist, das gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
2 eine perspektivische Nahansicht der Bahnfasern eines beispielhaften Teils eines absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Flächenmaterials ist, das gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
3 eine Querschnittansicht des beispielhaften Flächenmaterials aus 1 ist;
4 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines geschichteten Flächenmaterials ist, das gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
5 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines geschichteten Flächenmaterials ist, das gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
6 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines geschichteten Flächenmaterials ist, das gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
7 eine schematische grafische Darstellung ist, in der eine beispielhafte Vorrichtung und ein Verfahren, die zum Herstellen des geschichteten Flächenmaterials aus 1 angewendet werden können, dargestellt sind; und
8 eine schematische grafische Darstellung ist, in der eine beispielhafte Vorrichtung und ein Verfahren, die zum Herstellen des geschichteten Flächenmaterials aus 1 angewendet werden können, dargestellt sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um die vorstehend angegebenen Aufgaben zu erreichen, wird hierin ein schneidfestes und zerfaserungsbeständiges und absorbierendes Flächengebilde bereitgestellt. Das Flächengebilde umfasst eine Bahn aus absorbierenden Fasern, die eine Polymerschicht enthält, die durch diskontinuierliche wärmegebundene Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 100 Nanometern bis etwa 1000 Nanometern gebildet wird.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Flächenmaterial bereitgestellt, das ein Absorptionsmaterial und ein mit dem Absorptionsmaterial verbundenes schneidfestes Material umfasst. Das Flächenmaterial weist eine Trennbeständigkeit von mindestens etwa 30 kgf/cm auf. Außerdem verfärbt sich das Flächenmaterial nach Kontakt mit Flüssigkeit.
Noch ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Meterzweck-Flächengebildes durch die Schritte Bilden einer Bahn aus absorbierenden Fasern, Aufbringen eines Polymermaterials aus wärmebin dungsfähigen Teilchen, Erhitzen der Bahn, bis das Polymermaterial schmilzt, und schließlich Abkühlenlassen der Bahn.
Noch andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute 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 der 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.
Um nun die Zeichnungen ausführlich zu betrachten, worin gleiche Bezugszahlen in allen Ansichten eine übereinstimmende Struktur bezeichnen, ist 1 eine teilweise segmentierte perspektivische Ansicht eines beispielhaften absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten schützenden Flächengebildes 10, das aus einer absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Schicht 50 und einer Basisschicht 40 besteht. Die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 wird aus einer einstückigen Bahn aus Fasern 15 gebildet und umfasst eine zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht aus Bahnfaser-Flächenmaterial 20, das eine diskontinuierliche Verteilung von wärmebindungsfähigen Polymerteilchen 25 enthält, und eine Absorptionsschicht 35 ohne Polymerteilchen 25 gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung. Die Polymerteilchen 25 sind diskontinuierlich dispergiert und an einzelnen Bahnfasern 15 befestigt. Die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 und die Basisoberfläche 40 können in einer beliebigen geeigneten Weise verbunden werden, wie durch Kleben oder Laminieren der absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Schicht 50 an die Basisschicht 40 oder durch Gießen oder Extrudieren der absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Schicht 50 auf die Basisschicht 40. In dieser Ausführungsform umfasst die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 eine Schneidoberfläche 45, die durch die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 bestimmt wird und die vorzugsweise ebenflächig bleibt. Indem die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 ebenflächig gehalten wird, können Nahrungsmittelartikel leicht ohne Beeinträchtigung durch Rillen oder andere Strukturen auf dieser Oberfläche geschnitten werden. Die oben erwähnten wärmebindungsfähigen Polymerteilchen 25 weisen in der Regel einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von etwa 100 Nanometern bis etwa 1000 Nanometern auf. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die wärmebindungsfähigen Polymerteilchen 25 so durch Wärme an die Bahnfasern 15 gebunden, dass die erhitzten Polymerteilchen ein diskontinuierliches Adhäsionsmuster 30 mit einzelnen Fasern 15 bilden. Dieses diskontinuierliche Bindungsmuster 30 aus Bahnfasern und Polymerteilchen 25 weist eine diskontinuierliche Tiefe der Penetration in die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 auf. In einer bevorzugten Ausführungsform wandern etwa 90 % der gesamten aufgetragenen Polymerteilchen 25 in die Bahn und setzen sich innerhalb der oberen 70 % der Bahnfasern 15 fest. Mehr bevorzugt wandern etwa 90 % der gesamten aufgetragenen Polymerteilchen 25 in die Bahn und setzen sich innerhalb der oberen 40 % der Bahnfasern 15 fest. Noch mehr bevorzugt wandern etwa 90 % der gesamten aufgetragenen Polymerteilchen 25 in die Bahn und setzen sich innerhalb der oberen 10 % der Bahnfasern 15 fest.
Das Bahnenmaterial zur Bildung der absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Schicht 50 besitzt vorzugsweise ein relativ hohes trockenes Basisgewicht. Beispielsweise werden trockene Basisgewichte im Bereich von mindestens etwa 325 g/m² (200 Pfund pro 3000 ft²) bis mindestens etwa 650 g/m² (400 Pfund pro 3000 ft²) bevorzugt, um für eine angemessene Schneidfestigkeit und ein angemessenes Absorptionsvermögen zu sorgen. Mehr bevorzugt liegt das trockene Basisgewicht der absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Schicht 50 im Bereich von mindestens etwa 358 g/m² (220 Pfund pro 3000 ft²) bis mindestens etwa 456 g/m² (280 Pfund pro 3000 ft²), und am meisten bevorzugt beträgt das trockene Basisgewicht des Flächenmaterials mindestens etwa 391 g/m² (240 Pfund pro 3000 ft²). Außerdem besitzt das Flächenmaterial 20 vorzugsweise eine Dicke t von etwa 250 Mikrometern (0,01 Zoll) bis etwa 1270 Mikrometern (0,05 Zoll), um für eine angemessene Schneidfestigkeit und ein angemessenes Absorptionsvermögen zu sorgen. Wenn zur Herstellung des Flächengebildes 20 Papierherstellungsverfahren und -maschinen angewendet werden, können Herstellungsparameter wie Materialauftragsgeschwindigkeit, Bandgeschwindigkeit, Menge und Dauer des ausgeübten Drucks usw. eingestellt werden, um das Basisgewicht und die Dicke des resultierenden Flächengebildes 20 zu beeinflussen.
Die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 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 kann die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 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, können SSK (Südlicher Nadelholzzellstoff), NSK (Nördlicher Nadelhoizzellstoff) oder Hartholzfasern wie Eukalyptus-Cellulosefaserflocken zur Bildung der absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Schicht 50 verwendet werden. Als Alternative kann die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 ein Vlies-Trägermaterial umfassen, wie es beispielsweise durch Verfestigung von synthetischen Fasern konstruiert werden kann.
Das für die Polymerteilchen 25 verwendete Material besitzt vorzugsweise eine Schmelztemperatur T_m, die gering genug ist, damit es bei Temperaturen weich wird, die nicht dazu führen, dass die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 während der Anwendung von Wärme verkohlt oder verbrennt. Dadurch kann ein solches Material durch Anwendung von Wärme an die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 gebunden werden. Durch ein solches Verfahren wird die Zerfaserungsbeständigkeit und Schneidfestigkeit des Flächenmaterials erhöht. Die Schmelztemperatur der Teilchen ist vorzugsweise geringer als oder gleich etwa 280°C (450°F). Ein bevorzugtes Material zur Verwendung in den Polymerteilchen 25 ist Polystyrol. Ein solches Material besitzt eine gute Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit und weist außerdem einen relativ mäßigen Erweichungspunkt auf, so dass es durch Wärme leichter in der absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Schicht 50 eingeschlossen werden kann, ohne dass das Trägermaterial verkohlt oder verbrennt. Ein anderes bevorzugtes Material für die Teilchen 25 ist Styrol/Butadien-Copolymer.
In bestimmten Fällen kann auch anorganischer Füllstoff zusammen mit den Polymerteilchen 25 zu dem Trägermaterial 50 hinzugegeben werden, um dem Flächengebilde Helligkeit, Undurchsichtigkeit oder Farbe zu verleihen. Geeignete Füllstoffe schließen zum Beispiel Calciumcarbonat, Talk, Titandioxid und Glimmer ein. In allen Fällen ist die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 vorzugsweise im Wesentlichen frei von anorganischen freien Füllstoffteilchen. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „freie Füllstoffteilchen" auf anorganische Teilchen, die nicht an die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 gebunden sind und die nur frei innerhalb des absorbierenden Trägermaterials vorhanden sein können. Ein solches Material kann bei Schneidvorgängen aus der absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Schicht 50 freigesetzt werden und mit den zubereiteten Nahrungsmittelartikeln gemischt werden, wodurch das Nahrungsmittel möglicherweise ein unerwünschtes Erscheinungsbild erhält und/oder für den Verzehr ungeeignet wird. Außerdem ist die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 vorzugsweise im Wesentlichen frei von anorganischen freien Füllstoffteilchen, die nicht für den Kontakt mit Nahrungsmittelartikeln geeignet sind. 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. Berührungsuntersuchung bedeutet eine fühlbare Wahrnehmung mit der Hand oder, in Bezug auf Nahrungsmittelartikel, mit dem Mund. Ungeachtet des Vorstehenden kann das vorliegende Flächengebilde im Wesentlichen frei von freien Füllstoffteilchen sein, wenn es nicht gebundenes teilchenförmiges Material enthält, jedoch ist das gesamte teilchenförmige Material nicht lösbar, wenn das absorbierende Flächengebilde wie vorgesehen verwendet wird (d. h. durch Platzieren eines Nahrungsmittelartikels auf der Seite des Flächengebildes, die zum Schneiden verwendet werden soll, und Schneiden des Nahrungsmittelartikels, während er sich auf dieser Seite des Flächengebildes befindet). Somit kann das Flächengebilde im Wesentlichen frei von Füllstoffteilchen sein, wenn es nicht gebundenes teilchenförmiges Material einschließt, das so angeordnet 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 Flächenmaterials 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 Flächenmaterials 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.
In dieser Hinsicht werden die Polymerteilchen 25 vorzugsweise in einer Emulsion bereitgestellt, die mindestens etwa 20,0 % und höchstens etwa 53,0 % Gesamtfeststoffe enthält. Mehr bevorzugt werden die Polymerteilchen 25 in Mengen von etwa 40,0 % Gesamtfeststoffen bereitgestellt, obwohl andere Konzentrationen verwendet werden könnten.
Außerdem weisen die Polymerteilchen 25 vorzugsweise einen durchschnittlichen Durchmesser vor dem Erhitzen auf, der nominal im Bereich von etwa 100 Nanometern bis etwa 1.000 Nanometern liegt. Mehr bevorzugt weisen die Polymerteilchen 25 einen durchschnittlichen Durchmesser vor dem Erhitzen auf, der nominal im Bereich von etwa 150 Nanometern bis etwa 500 Nanometern liegt. Noch mehr bevorzugt weisen die Polymerteilchen 25 einen durchschnittlichen Durchmesser vor dem Erhitzen auf, der nominal im Bereich von etwa 180 Nanometern bis etwa 220 Nanometern liegt. Solche Emulsionseigenschaften sind in einer beispielhaften Emulsion zu finden, die unter der Bezeichnung TYLAC^® NW-4035 von Reichhold, Inc., hergestellt wird.
Wie ebenfalls in den 1 und 3 gezeigt, kann die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 mit einer oder mehreren ähnlichen oder unterschiedlichen Schichten kombiniert werden, um eine geschichtete Struktur 10 herzustellen, die Vorteile der verschiedenen Schichten aufweist. Wie in den Ausführungsformen der 1 und 3 gezeigt, kann die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 beispielsweise mit einer Basisschicht 40 verbunden werden, um ein mehrschichtiges Flächengebilde 10 zu erzeugen. Die Basisschicht 40 kann aus einem beliebigen Material oder beliebigen Materialien gebildet werden, die dazu geeignet sind, als eine Schicht oder ein Überzug mit der absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneid festen Schicht 50 verbunden zu werden. Nichteinschränkende geeignete Materialien sind Fachleuten bekannt und schließen Polymerfolien, thermoplastische Harze, Tonbeschichtungen, Pappen oder Metallfolien ein. Die Basisschicht 40 kann eine integrale Materialschicht oder eine Laminatstruktur mit mehreren Schichten derselben oder einer unterschiedlichen Zusammensetzung umfassen. Außerdem kann die Basisschicht 40 einen hohen Reibungskoeffizienten aufweisen, um der absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Schicht 50 Rutschfestigkeit oder eine nicht rutschende Oberfläche zu verleihen. Um für Rutschfestigkeit zu sorgen, weist die Basisschicht 40 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 Basisschicht 40 vorzugsweise flüssigkeitsundurchlässig, um dem Austritt von Flüssigkeit aus der absorbierenden und zerfaserungsbeständigen und schneidfesten Schicht 50 zu widerstehen und dadurch eine Verunreinigung der Arbeitsplatte oder der Auflagefläche während des Gebrauchs zu vermeiden.
Eine Nahansicht der Bahn 50 an einer Verbindungsstelle 70 zwischen Schicht 20 und Schicht 35 ist in 2 gezeigt. Die Überzugsschicht 20 ist mit Polymerteilchen 25 gezeigt, die diskontinuierlich auf einzelnen Faserelementen 15 und an beispielhaften Faserverbindungsstellen 55 dispergiert sind, nachdem eine Wärmebindung stattgefunden hat. Als eine bevorzugte, nichteinschränkende Ausführungsform weisen die Polymerteilchen 25 einen Durchmesser vor der Bindung auf, der nominal im Bereich von etwa 100 Nanometern bis etwa 1.000 Nanometern liegt. Nach der Wärmebindung werden die Polymerteilchen 25 dann mit den Fasern 15 verbunden. Außerdem können die Polymerteilchen 25 entweder einzeln 65 oder zusammen 55 an den Zwischenfaserverbindungsstellen 75 agglomerieren und so für eine höhere Zerfaserungsbeständigkeit sorgen.
Darüber hinaus sind die Polymerteilchen 25 vorzugsweise weitgehend und diskontinuierlich über die gesamte Faserschicht 20 verteilt, um dem Flächengebilde 10 eine gute Zerfaserungsbeständigkeit zu verleihen. Als Alternative können die Polymerteilchen innerhalb bestimmter Bereiche der Faserschicht 20 dispergiert und weitgehend verteilt sein. Beispielhafte Bereiche können regelmäßige oder unregelmäßige Muster bestimmen. Unabhängig davon, ob die Polymerteilchen diskontinuierlich über die gesamte Schicht 20 oder in bestimmten Bereichen der Schicht 20 verteilt sind, sind die Polymerteilchen 25 diskontinuierlich über Bereiche der Struktur dispergiert, um dadurch zu ermöglichen, dass große Bereiche des absorbierenden Trägermaterials 50 an Oberflächen 45 zum Absorbieren von Flüssigkeit freiliegen.
3 ist eine Querschnittansicht, die zeigt, dass die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 mit einer oder mehreren ähnlichen oder unterschiedlichen Schichten 40 kombiniert werden kann, um eine geschichtete Struktur 10 herzustellen, die Vorteile der verschiedenen Schichten aufweist. Wie in der Ausführungsform von 3 gezeigt, kann das Flächenmaterial 50 zum Beispiel mit einer Basisschicht 40 verbunden werden, um ein mehrschichtiges Flächengebilde 10 zu erzeugen. Die Basisschicht 40 kann aus einem beliebigen Material oder beliebigen Materialien gebildet werden, die dazu geeignet sind, als eine Schicht oder ein Überzug mit dem Flächengebilde 50 verbunden zu werden. Geeignete Materialien schließen Polymerfolien, thermoplastische Harze, Tonbeschichtungen, Pappen oder Metallfolien ein. Die Basisschicht 40 kann eine integrale Materialschicht oder eine Laminatstruktur mit mehreren Schichten derselben oder einer unterschiedlichen Zusammensetzung umfassen. Außerdem kann die Basisschicht 40 einen hohen Reibungskoeffizienten aufweisen, um der Flächengebildestruktur 50 Rutschfestigkeit oder eine nicht rutschende Oberfläche zu verleihen. Um für Rutschfestigkeit zu sorgen, weist die Basisschicht 40 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 Basisschicht 40 vorzugsweise flüssigkeitsundurchlässig, um dem Austritt von Flüssigkeit aus dem Flächengebilde 50 zu widerstehen und dadurch eine Verunreinigung der Arbeitsplatte während des Gebrauchs zu vermeiden. Somit stellt die Erfindung eine laminierte Struktur mit einer flüssigkeitsaufnehmenden Oberfläche und einer flüssigkeitsundurchlässigen Stützschicht bereit.
Die Schicht 40 kann auf das Flächenmaterial 50 geklebt oder laminiert werden, auf das Flächengebilde 50 extrudiert oder darauf thermogeformt werden oder auf bzw. an das Flächengebilde 50 gedruckt, gesprüht, gehaftet, aufgestrichen, heißgepresst oder anderweitig aufgetragen werden. Beispielsweise kann zum Auftragen einer Schicht wie der Stützschicht 40 auf das absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Flächengebilde 50 ein Heißband-Presssystem verwendet werden. Außer seinem Nutzen zum Auftragen der zusätzlichen Schicht 40 auf das Flächengebilde 50 kann ein solches Heißband-Presssystem auch zur Verdichtung des Flächengebildes 50 verwendet werden, um dessen Schneidfestigkeit und Zerfaserungsbeständigkeit weiter zu erhöhen.
Es sei klargestellt, dass es nicht notwendig ist, die Basisschicht 40 einzuschließen, obwohl sie in den beispielhaften Implementierungen, die in den 1 und 3 gezeigt sind, verwendet wird. Insbesondere kann das Flächenmaterial 50 allein als ein Flächengebilde ohne Basisschicht verwendet werden. Es sei jedoch klargestellt, dass eine beliebige dieser Ausführungsformen mit einer solchen Schicht bereitgestellt werden könnte, um die Rutschfestigkeit zu erhöhen und/oder dem Austritt von Flüssigkeit aus dem Flächenmaterial 50 zu widerstehen.
4 ist eine allgemeine Querschnittansicht einer mehrschichtigen Struktur, die Alternativen zu der Basisschicht 40 zeigt, andere Schichten können ebenfalls bereitgestellt werden, um die Eigenschaften des Flächengebildes 50 zu verbessern oder ihm Merkmale hinzuzufügen. Beispielsweise kann die obere Oberfläche 45 des Flächengebildes 50 mit einer oberen Schicht laminiert, beschichtet, verklebt, beflockt oder anderweitig versehen werden, um eine mehrschichtige Flächengebildestruktur 85 zu schaffen. Die obere Oberfläche 45 kann ein Tensid umfassen, um die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsabsorption in das Flächengebilde 50 zu erhöhen. Die Verwendung eines solchen Tensids kann höhere Mengen von Polymer 25 in dem Flächengebilde 50 ermöglichen, ohne das Absorptionsvermögen zu beeinträchtigen. Als Alternative kann die Schicht eine Behandlungsschicht umfassen, um die Zerfaserung des Produkts zu verringern. Zu diesem Zweck können Stärke, Polyvinylalkohol oder andere Leimmittel verwendet werden. Die Schicht kann auch das Auftragen eines Tensids, eines antibakteriellen Mittels, eines Desodorierungsmittels oder einer Tonbeschichtung umfassen. Um das optische Erscheinungsbild der geschichteten Struktur 85 oder des Flächengebildes 50 zu ändern, können ein Muster, ein Dessin oder eine Zeichnung darauf aufgetragen werden. Beispielsweise kann ein Muster auf eine Außenoberfläche 45 des Flächengebildes 50 (bei Verwendung ohne zusätzliche Schichten) oder auf die Außenoberflächen einer beliebigen Schicht (z. B. der Schichten 80 oder 40), die auf das Flächengebilde 50 aufgetragen werden können, geprägt, gedruckt, gepresst oder anderweitig aufgetragen werden.
Wie ebenfalls in 4 gezeigt, kann eine zusätzliche Absorptionsschicht 90 zwischen der Stützschicht 40 und dem Flächenmaterial 50 bereitgestellt werden. Die Absorptionsschicht 90 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 90 Flüssigkeiten aus dem Flächenmaterial 50 absorbieren und maskieren kann, kann das Flächengebilde 50 weniger absorbierend und schneidfester und zerfaserungsbeständiger gemacht werden, indem der Gewichtsprozentanteil der Teilchen 25 in dem Flächengebilde erhöht wird. Darüber hinaus können Säfte, die durch den auf der oberen Schicht 80 platzierten Artikel erzeugt werden, in die absorbierende und zerfaserungsbeständige und schneidfeste Schicht 50 gesaugt werden, wodurch der Artikel von den Säften beabstandet wird.
5 ist eine Querschnittansicht einer mehrschichtigen Struktur, die zeigt, dass Flächenmaterialien 50 wie diejenigen aus 1 an ähnliche Flächenmaterialien 50 laminiert, geklebt oder anderweitig angehaftet werden können. Eine solche Konfiguration des Schichtens von zwei Flächenmaterialien 50' und 50'' zur Bildung eines mehrschichtigen Flächengebildes 21 ist in 5 gezeigt. Das resultierende geschichtete Flächengebilde 21 kann im Vergleich zu den einzelnen Flächenmaterialien 50' und 50'' eine höhere Zerfaserungsbeständigkeit und/oder Schneidfestigkeit aufweisen. In dieser Ausführungsform sind die Polymerteilchen 25 in dem Flächengebilde 50'' weniger dicht verteilt als die Polymerteilchen 25 des Flächengebildes 50'. Daher kann das untere Flächengebilde 50'' ein höheres Absorptionsvermögen bieten als das obere Flächengebilde 50', und das obere Flächengebilde 50' kann eine höhere Zerfaserungsbeständigkeit bieten als das untere Flächengebilde 50''.
In 6 ist eine Querschnittansicht eines anderen alternativen geschichteten Flächengebildes 22 dargestellt, das gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. In dieser Ausführungsform umfasst das geschichtete Flächengebilde 22 eine obere Schicht 95, eine untere Schicht 100 und ein absorbierendes und zerfaserungsbeständiges und schneidfestes Flächenmaterial 50. Wie oben beschrieben, schließt das Flächenmaterial 50 ein absorbierendes Trägermaterial und Polymerteilchen 25 ein. Das Trägermaterial 22 und die Teilchen 25 können aus einem oder mehreren der oben beschriebenen beispielhaften Materialien hergestellt werden. Beispielsweise umfasst das Trägermaterial 22 vorzugsweise Cellulosematerial und die Teilchen 25 umfassen vorzugsweise Polymermaterial. Wie oben angegeben, besitzen die Teilchen außerdem eine durchschnittliche Größe von mindestens etwa 100 Nanometern. Das Basisgewicht des Flächengebildes 50 beträgt vorzugsweise mindestens 163 g/m2 (100 Pfund pro 3000 ft²) und am meisten bevorzugt ungefähr 391 g/m² (240 Pfund pro 3000 ft²).
Die obere Schicht 95 und die untere Schicht 100 sind vorzugsweise frei von Polymerteilchen und können aus einem beliebigen Material hergestellt werden, das in der Lage ist, die Oberflächen 45 und 105 des Flächengebildes 50 im Wesentlichen zu bedecken. Beispielsweise können die obere Schicht 95 und die untere Schicht 100 aus Papier, Pappe, papierähnlichen Materialien oder Vliesmaterialien hergestellt werden. Andere Verfahren und/oder Komponenten können zusätzlich oder als Alternativen zur Verwendung der Schichten 95 und 100 verwendet werden. Die Schichten 95 und 100 können andere Eigenschaften des Flächengebildes, wie beispielsweise Erscheinungs- und Leistungseigenschaften, nach der Herstellung des Flächengebildes verbessern.
Die Schichten 95 und 100 können auf das Flächenmaterial 50 geklebt oder laminiert werden, auf das Flächengebilde 50 extrudiert oder darauf thermogeformt werden oder auf bzw. an das Flächengebilde 50 gedruckt, gesprüht, gehaftet, aufgestrichen, gepresst oder anderweitig aufgetragen werden. Darüber hinaus können die Schichten 95 und 100 jeweils eine integrale Materialschicht oder eine Laminatstruktur mit mehreren Schichten derselben oder einer unterschiedlichen Zusammensetzung umfassen.
Die 7 und 8 veranschaulichen eine beispielhafte Vorrichtung und beispielhafte Verfahren zur Herstellung des Flächengebildes 50 gemäß Grundsätzen der vorliegenden Erfindung. 7 ist zum Beispiel eine schematische grafische Darstellung, in der eine beispielhafte Vorrichtung und ein Verfahren 200, die zum Herstellen des geschichteten Flächenmaterials aus 1 angewendet werden können, dargestellt sind. Wie in 7 gezeigt, wird eine Walze, die Bahnfaser 205 enthält, kontinuierlich abgewickelt. Eine Tiefdruckwalze 210 ist teilweise in einer Beschichtungswanne 215 enthalten, die emulgierte Polymerteilchen 25 enthält. Als Alternative trägt ein Applikator, wie ein Wannenapplikator, ein eingeschlossener Applikator oder ein unter Druck gesetzter Kopf, die emulgierten Polymerteilchen 25 auf die Tiefdruckwalze 210 auf. Als Alternative kann die Tiefdruckwalze 210 ein in die Näpfchen geätztes Muster aufweisen, wie dem Fachmann bekannt ist. Die Emulsion, welche die Polymerteilchen 25 enthält, wird bündig mit dem oberen Rand der Tiefdrucknäpfchen von der Tiefdruckwalze abgestrichen und dann auf das Flächengebilde 15 übertragen. Die Emulsion von Polymerteilchen 25 wird durch Druck einer Gummi-Auftragwalze 220 gegen die Tiefdruckwalze 210 auf das Flächengebilde 15 übertragen. Der Druck am Kontaktpunkt 225 erzeugt einen Sog und zieht die Emulsion von der Tiefdruckwalze 210 auf das Flächengebilde 15. Die Teilchen 25 wandern durch Dochtwirkung in das Flächengebilde. Das Schichtgewicht wird durch die Geschwindigkeit der Tiefdruckwalze 210 eingestellt. Anschließend wird das beschichtete Flächengebilde 50 durch eine Wärmequelle 230, wie einen Umluft-Konvektionsofen, befördert, wo in der Emulsion vorhandenes Wasser oder Lösungsmittel verdampft, wodurch sich die Polymerteilchen 25 mit den Flächengebildefasern 15 und an Zwischenfaserverbindungsstellen 75 verbinden, wie zuvor beschrieben. Anschließend kann das behandelte Flächengebilde 50 durch eine Quetschwalze 235 hindurch verarbeitet und dann entweder wieder auf eine Wickelwalze 240 gewickelt oder sofort zur Endform verarbeitet werden, wie es von einem Fachmann auf dem Gebiet der Tiefdruckbeschichtung durchgeführt würde.
8 ist eine schematische grafische Darstellung, in der noch eine andere beispielhafte Vorrichtung und ein Verfahren, die zum Herstellen des geschichteten Flächenmaterials aus 1 angewendet werden können, dargestellt sind. Wie in 8 gezeigt, wird eine Walze, die Bahnfaser 205 enthält, kontinuierlich abgewickelt und in eine Rakelstab-Auftragmaschine 305, die aus einer Auftragwalze 310, einem Meyer-Rakelstab 315 und einer Wanne 320 besteht, eingebracht. Eine Emulsion, die Polymerteilchen 25 enthält, wird in die Wanne 320 eingebracht, in der die Auftragwalze 310 die Polymerteilchen 25 enthaltende Emulsion aufnimmt und auf das Bahnträgermaterial 15 überträgt. Die Bahn 15 befördert die überschüssige aufgetragene Emulsion zum Meyer-Rakelstab 315, wo eine Dosierung erfolgt, um das gewünschte Schichtgewicht zu erzeugen. Wie dem Fachmann bekannt ist, wird das Schichtgewicht durch die Größe des Meyer-Rakelstabs 315 bestimmt. Anschließend wird das beschichtete Flächengebilde 50 durch eine Wärmequelle 325, wie einen Umluft-Konvektionsofen, befördert, wo in der Emulsion vorhandenes Wasser oder Lösungsmittel verdampft, wodurch sich die Polymerteilchen 25 mit den Flächengebildefasern 15 und an Zwischenfaserverbindungsstellen 75 verbinden, wie zuvor beschrieben. Anschließend kann das behandelte Flächengebilde 50 durch eine Quetschwalze 330 hindurch verarbeitet und dann entweder wieder auf eine Wickelwalze 335 gewickelt oder sofort zur Endform verarbeitet werden, wie es von einem Fachmann auf dem Gebiet der Rakelstabbeschichtung durchgeführt würde.
Andere nichteinschränkende Beispiele für Verfahren, die zur Ausführung der Erfindung angewendet werden können, umfassen Düsenbeschichtung, Umkehrwalzenbeschichtung, Flex-Bar-Beschichtung, Sprühen, Siebdruck und andere typische Druck- und/oder Beschichtungsverfahren.
Beispiele
In den folgenden nummerierten Beispielen werden nichteinschränkende beispielhafte Flächenmaterialien beschrieben. In den Beispielen 1–7 werden erfinderische absorbierende Flächenmaterialien beschrieben, die zerfaserungsbeständige und schneidfeste Teilchen aufweisen. In allen Beispielen wird eine Feststoffdispersion aus Polystyrol der Marke Tylac^® 4031 (Reichhold Corporation) unter Zugabe von 1 % (nach Tylac^®-Feststoffgewicht) Tensid zu der Dispersion verwendet. Die nachfolgenden tabellierten Ergebnisse zeigen nichteinschränkende beispielhafte Verfahrensparameter und beispielhafte Ergebnisse aus diesen Verfahren.
Beispiel 1
Eine 40 %ige Feststoffdispersion aus Tylac^® 4031 (Reichhold Corporation) unter Zugabe von 1 % (nach Tylac^®-Feststoffgewicht) Tensid zu der Dispersion wird auf eine Papierbahn aus einer 75/25-Weichholz/Hartholz-Mischung, 521 g/m² (320 1b/3000 ft²), aufgetragen. Die Lösung wird mit einem Meyer- Rakelstab Nr. 6 aufgetragen. Anschließend wird die beschichtete Papierbahn bis zu einer Bahnendtemperatur von ~ 177°C (350°F) durch einen erhitzten Umluft-Konvektionsofen geleitet.
Beispiel 2
Eine 40 %ige Feststoffdispersion aus Tylac^® 4031 (Reichhold Corporation) unter Zugabe von 1 % (nach Tylac^®-Feststoffgewicht) Tensid zu der Dispersion wird auf eine Papierbahn aus 100 % SSK, 456 g/m² (280 1b/3000 ft²), aufgetragen. Die Lösung wird mit einem Meyer-Rakelstab Nr. 6 aufgetragen. Anschließend wird die beschichtete Papierbahn bis zu einer Bahnendtemperatur von ~ 166°C (330°F) durch einen erhitzten Umluft-Konvektionsofen geleitet.
Beispiel 3
Eine 40 %ige Feststoffdispersion aus Tylac^® 4031 (Reichhold Corporation) unter Zugabe von 1 % feststoffförmigem (nach Tylac^®-Feststoffgewicht) Tensid zu der Dispersion wird auf eine Papierbahn aus einer 75/25-Weichholz/Hartholz-Mischung, 521 g/m² (320 1b/3000 ft²), aufgetragen. Die Lösung wird mit einem Reverse-Grauure-45-Trihelikal-Zylinder aufgetragen. Anschließend wird die beschichtete Papierbahn bis zu einer Bahnendtemperatur von ~ 171°C (340°F) durch einen erhitzten Umluft-Konvektionsofen geleitet.
Beispiel 4
Eine 40 %ige Feststoffdispersion aus Tylac^® 4031 (Reichhold Corporation) unter Zugabe von 1 % (nach Tylac^®-Feststoffgewicht) Tensid zu der Dispersion wird auf eine Papierbahn aus 100 % SSK, 456 g/m² (280 1b/3000 ft²), aufgetragen. Die Lösung wird mit einem Reverse-Grauure-45-Trihelikal-Zylinder aufgetragen. Anschließend wird die beschichtete Papierbahn bis zu einer Bahnendtemperatur von ~ 160°C (320°F) durch einen erhitzten Umluft-Konvektionsofen geleitet.
Beispiel 5
Eine 20 %ige Feststoffdispersion aus Tylac^® 4031 (Reichhold Corporation) unter Zugabe von 1 % (nach Tylac^®-Feststoffgewicht) Tensid zu der Dispersion wird auf eine Papierbahn aus 100 % SSK, 456 g/m² (280 1b/3000 ft²), aufgetragen. Die Lösung wird mit einem Forward-Grauure-45-Trthelikal-Zylinder aufgetragen. Anschließend wird die beschichtete Papierbahn bis zu einer Bahnendtemperatur von ~ 177°C (350°F) durch einen erhitzten Umluft-Konvektionsofen geleitet.
Beispiel 6
Eine 10 %ige Feststoffdispersion aus Tylac^® 4031 (Reichhold Corporation) unter Zugabe von 1 % (nach Tylac^®-Feststoffgewicht) Tensid zu der Dispersion wird auf eine Papierbahn aus 100 % SSK, 456 g/m² (280 1b/3000 ft²), aufgetragen. Die Lösung wird mit einem Forward-Grauure-45-Trihelikal-Zylinder aufgetragen. Anschließend wird die beschichtete Papierbahn bis zu einer Bahnendtemperatur von ~ 171°C (340°F) durch einen erhitzten Umluft-Konvektionsofen geleitet.
Beispiel 7
Eine 40 %ige Feststoffdispersion aus Tylac^® 4031 (Reichhold Corporation) unter Zugabe von 1 % (nach Tylac^®-Feststoffgewicht) Tensid zu der Dispersion wird auf eine Papierbahn aus 100 % SSK, 456 g/m² (280 1b/3000 ft²), aufgetragen. Die Lösung wird mit einem Trhelikal-110-Zylinder aufgetragen. Anschließend wird die beschichtete Papierbahn bis zu einer Bahnendtemperatur von ~ 177°C (350°F) durch einen erhitzten Umluft-Konvektionsofen geleitet.
Prüfverfahren
Die folgenden Prüfverfahren werden zur Charakterisierung von gemäß den BEISPIELEN 1–7 hergestellten Flächengebilden 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
7) Die Absorptionsgeschwindigkeit pro Einheit als ((Endgewicht – Anfangsgewicht)/Zeit)/Probenfläche berechnen. Die Einheiten lauten
8) 3–5 Proben 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
7) 3–5 Proben wie oben beschrieben prüfen.
8) Den Durchschnitt der Probenwerte protokollieren.

Absorptionsleistung:

1) Die Absorptionsleistung berechnen als:

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 (8 Zoll) pro Sekunde 10,2 cm (4 Zoll) unter dem Gewicht der Messerklinge bewegt, wodurch ein Schnitt erzeugt wird. Darauffolgende 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 10,2 cm × 10,2 cm (4 Zoll × 4 Zoll) mit einem 6,4 mm (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 7,33 rad/s (70 Umdr./min) bis 7,85 rad/s (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 verlorenes Material/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 10,2 cm × 10,2 cm (4 Zoll × 4 Zoll) mit einem 6,4 mm (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 dreißig 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 verlorenes Material/100 Umdrehungen.
10. Drei bis fünf Proben wie oben beschrieben prüfen.
11. Den Durchschnitt der Probenwerte protokollieren.

Ergebnisse

Die folgende Tabelle zeigt die Eigenschaften der in den Beispielen 1–7 gebildeten Flächengebilde.

Beispiel	Durchgang Nr.	Durchschn.Papiertemp. °C (°F)	Dicke mm (Zoll)	Feststoffzugabe (g/m²)	Abs.geschw. (g/s)	Taber nass (mg/100 U mdr.)
1	9	176 (348)	0,66 (0,026)	46,7	0,041	162
2	11	164 (327)	0,63 (0,025)	74,6	0,052	198
3	8	172 (341)	0,69 (0,027)	63,2	0,049	227
4	2	162 (323)	0,58 (0,023)	27,0	0,058	245
5	5	174 (346)	0,61 (0,024)	16,2	0,056	261
6	6	169 (336)	0,63 (0,025)	22,6	0,081	310
7	9	177 (351)	0,58 (0,023)	14,6	0,056	236

Die vorstehenden Beispiele und Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dienen nur zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung. 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

Mehrzweck-Flächenmaterial (10), das Folgendes aufweist: (a) eine Bahn aus absorbierenden Fasern (50), wobei die Bahn ein trockenes Basisgewicht von etwa 325 g/m² (200 1b/3000 ft²) bis etwa 650 g/m² (400 1b/3000 ft²) aufweist; (b) wobei die Bahn (50) eine polymerhaltige Schicht (20) aufweist; (c) wobei die polymerhaltige Schicht (20) diskontinuierliche wärmegebundene Teilchen (25) mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 100 nm bis etwa 1000 nm aufweist; (d) wobei die Bahn (50) etwa 0,5 g/m² bis etwa 75 g/m² der wärmegebundenen Teilchen (25) aufweist.
Mehrzweck-Flächenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die wärmegebundenen Teilchen (25) von polymerem Material mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 150 nm bis zu polymerem Material mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 500 nm reichen.
Mehrzweck-Flächenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die wärmegebundenen Teilchen (25) von polymerem Material mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 180 nm bis zu polymerem Material mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 220 nm reichen.
Mehrzweck-Flächenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei das trockene Basisgewicht von etwa 358 g/m² (220 1b/3000 ft²) bis etwa 656 g/m² (280 1b/3000 ft²) beträgt.
Mehrzweck-Flächenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die Bahn (50) etwa 5 g/m² bis etwa 20 g/m² polymeres Material umfasst.
Mehrzweck-Flächenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die Bahn (50) etwa 7 g/m² bis etwa 15 g/m² polymeres Material umfasst.
Mehrzweck-Flächenmaterial (10) nach Anspruch 1, das ferner Folgendes aufweist: (e) eine im Wesentlichen fluidundurchlässige Basisschicht (40), die die Seite gegenüber der polymerhaltigen Schicht (20) im Wesentlichen kontinuierlich bedeckt.
Mehrzweck-Flächenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei das Flächenmaterial (10) eine Absorptionsleistung von mindestens 0,2 und eine Trennbeständigkeit von mindestens 294 N/cm (30 kp/cm) aufweist.
Mehrzweck-Flächenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die Absorptionsschicht (20) ein faseriges Material aufweist.
Mehrzweck-Flächenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die Trennbeständigkeit mindestens 392 N/cm (40 kp/cm) beträgt.
Mehrzweck-Flächenmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die polymerhaltige Schicht (20) durch Auftragung einer Emulsion, die wärmebindungsfähige Teilchen (25) enthält, gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrzweck-Flächengebildes (10), das die folgenden Schritte umfasst: (a) Bilden einer Bahn aus absorbierenden Fasern (50), wobei die Bahn Fasern mit einem trockenen Basisgewicht von etwa 325 g/m² (200 1b/3000 ft²) bis etwa 650 g/m² (400 1b/3000 ft²) umfasst; (b) Auftragen eines polymeren Materials auf die Bahn, um die Bahn mit einer polymerhaltigen Schicht zu versehen, wobei das polymere Material wärmebindungsfähige Teilchen (25) mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 100 nm bis etwa 1000 nm umfasst; (c) Erwärmen der Bahn, bis das polymere Material schmilzt; und (d) Kühlen der Bahn (50).
Verfahren zur Herstellung eines Mehrzweck-Flächengebildes (10) nach Anspruch 12, das ferner den folgenden Schritt umfasst: (e) Bedecken der Seite gegenüber der polymerhaltigen Schicht (20) mit einer im Wesentlichen fluidundurchlässigen Basisschicht (60).
Mehrzweck-Flächengebilde (10), hergestellt nach dem Verfahren von Anspruch 12, das Folgendes umfasst: (a) Ausbilden einer Bahn aus absorbierenden Fasern (50), wobei die Bahn Fasern mit einem trockenen Basisgewicht von etwa 325 g/m² (200 1b/3000 ft²) bis etwa 650 g/m² (400 1b/3000 ft²) umfasst; (b) Aufbringen eines polymeren Materials, das auf der Bahn abgelegt wird, um die Bahn (50) mit einer polymerhaltigen Schicht (20) zu versehen, wobei das polymerhaltige Material wärmebindungsfähige Teilchen (25) mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 100 nm bis etwa 1000 nm umfasst; (c) Erwärmen der Bahn (50), bis das polymere Material schmilzt; und (d) Kühlen der Bahn (50).