Изобретение относится к листовым материалам, которые подходят для защиты несущей поверхности от помещенных на нее различных предметов и веществ, а также наоборот. Настоящее изобретение относится также к таким листовым материалам, которые способны также поглощать и/или содержать различные жидкости, которые могут содержаться в таких различных предметах и/или веществах и/или выделяться ими, и защищать эту несущую поверхность от этих жидкостей.
Материалы листового типа, предназначенные для защиты предметов или веществ от несущей поверхности и/или защиты несущих поверхностей от предметов или веществ, хорошо известны в технике. Такие материалы могут использоваться для создания постоянной формы защиты, но чаще ориентированы на определенную ситуацию или решение определенной задачи, и требуются или используются в течение ограниченного периода времени, после чего от них избавляются.
Одной общей программой применения таких листовых материалов является подготовка пищевых продуктов для потребления, такая как подготовка определенных мясных продуктов к кулинарной обработке. При такой программе защитные листовые материалы могут выполнять двойную защитную функцию, защищая, с одной стороны, пищевые продукты от загрязнения несущей поверхностью, такой как поверхность прилавка, и также защищая поверхность прилавка от загрязнения кровью, водой и иными жидкостями, присутствующими на поверхности пищевого продукта. Защитные листовые материалы могут также защищать несущую поверхность от физического повреждения, такого как удар острым предметом или режущим устройством типа ножа или секача, применяемым при приготовлении такой пищевой продукции.
Однако обычно потребитель сталкивается с парадоксальной ситуацией при выборе подходящего листового материала для использования в такой программе приготовления пищевой продукции. Листовые материалы, обладающие сравнительно высокой поглощающей способностью, такие как материалы на основе бумаги, обычно обладают сравнительно низким сопротивлением резанию, в то время как материалы, обладающие высоким сопротивлением резанию, такие как пластиковые листовые материалы, обладают сравнительно низкой поглощающей способностью.
Соответственно было бы желательно получить листовой материал, обладающий сравнительно высокой поглощающей способностью и сравнительно высоким сопротивлением резанию и остающийся при этом сравнительно тонким, легким и гибким для того, чтобы от него можно было легко избавиться. Желательно также, чтобы такой материал обладал также высокой стойкостью к измельчению.
Было бы желательно также предложить такой листовой материал, который, будучи долговечным при использовании, можно было легко и экономично изготавливать таким образом, чтобы избавляться от него после использования.
Задачей настоящего изобретения является устранение перечисленных выше недостатков.
Другой задачей настоящего изобретения является создание защищающего от надрезов, одноразового листового материала.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание листового материала, обладающего поглощающей способностью, сопротивлением резанию и стойкостью к измельчению.
Решая данные задачи, достигается технический результат, заключающийся в создании листового материала, обладающего высокими поглощающими способностями, сопротивлением резанию, стойкостью к измельчению, что позволяет предотвратить повреждение различных поверхностей и их порчу из-за пролитой жидкости, во время нарезания предметов, например пищи, при этом листовой материал остается легким, тонким и гибким, что делает его удобным в использовании.
Указанный технический результат достигается при использовании заявленных листового материала многоцелевого назначения согласно независимым пунктам 1 и 2 формулы; изделия согласно независимому пункту 10 и подчиненным им зависимым пунктам во всех областях альтернатив, содержащихся в формуле изобретения.
Листовой материал многоцелевого назначения содержит поглощающий слой и соприкасающийся с поглощающим слоем материал, стойкий к резанию. Материал, стойкий к резанию, может включать в себя стойкую к резанию опорную систему, такую как отдельные стойкие к резанию опорные элементы, выполненные, например, внутри поглощающего слоя. Стойкий к резанию материал может, с другой стороны, включать в себя стойкие к резанию частицы, такие как полимерные частицы, средние размеры которых равны, например, не менее чем приблизительно 100 мкм, которые рассеяны в поглощающем слое. Предпочтительно листовой материал обладает поглощающей способностью, равной не менее чем приблизительно 0,2, и сопротивлением разрезанию не менее чем приблизительно 30 кгс/см, а более предпочтительно поглощающей способностью, равной не менее чем приблизительно 1,0, и сопротивлением разрезанию не менее чем приблизительно 40 кгс/см. Желательно также, чтобы листовой материал обладал сопротивлением резанию не менее 30 кгс/см, поглощающей способностью не менее 0,2 и потерей на мокрое истирание менее чем приблизительно 400 мг на 100 оборотов.
Другие задачи настоящего изобретения станут очевидны специалистам в данной области техники из приведенного ниже описания, в котором показаны и описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения, включая наилучший из рассматриваемых в настоящее время способ реализации настоящего изобретения, просто в качестве иллюстрации. Как будет понятно, изобретение может быть реализовано в других различных аспектах и вариантах реализации без отклонения от существа изобретения. В соответствии с этим чертежи и описания являются по своему характеру иллюстративными и не ограничивают рамок изобретения.
Настоящее изобретение поясняется нижеприведенным описанием со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми позициями обозначены одинаковые элементы, где
на фиг. 1 показано частично сегментированное трехмерное изображение одного варианта реализации поглощающего и стойкого к резанию листового материала многоцелевого назначения, являющегося предметом настоящего изобретения;
на фиг. 2 показано частично сегментированное трехмерное изображение другого варианта реализации поглощающего и стойкого к резанию листового материала многоцелевого назначения, являющегося предметом настоящего изобретения;
на фиг. 3 показано частично сегментированное трехмерное изображение еще одного варианта реализации поглощающего и стойкого к резанию листового материала многоцелевого назначения, являющегося предметом настоящего изобретения;
на фиг. 4 показано частично сегментированное трехмерное изображение еще одного варианта реализации поглощающего и стойкого к резанию листового материала многоцелевого назначения, являющегося предметом настоящего изобретения;
на фиг. 5 показано частично сегментированное трехмерное изображение еще одного варианта реализации поглощающего и стойкого к резанию листового материала многоцелевого назначения, являющегося предметом настоящего изобретения;
на фиг. 6 показано частично сегментированное трехмерное изображение еще одного варианта реализации поглощающего и стойкого к резанию листового материала многоцелевого назначения, являющегося предметом настоящего изобретения;
на фиг. 7 показано частично сегментированное трехмерное изображение еще одного варианта реализации поглощающего и стойкого к резанию листового материала многоцелевого назначения, являющегося предметом настоящего изобретения;
на фиг. 8 показано изображение в плане аморфной структуры, пригодной для использования при изготовлении листовых материалов, являющихся предметом настоящего изобретения;
на фиг. 9 показан график, соответствующий данным, приведенным в табл.1;
на фиг. 10 показан в плане типичный лист материала, изготовленный согласно настоящему изобретению;
на фиг. 11 показан поперечный разрез типичного листового материала на фиг. 10;
на фиг. 12 показан поперечный разрез слоистого листового материала, изготовленного согласно настоящему изобретению;
на фиг. 13 показана схематически система обработки листа, пригодной для изготовления листового материала по фиг. 10 в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 14 показан поперечный разрез другого варианта реализации слоистого листового материала, изготовленного согласно настоящему изобретению;
на фиг. 15 показана схема, иллюстрирующая технологический процесс и соответствующее оборудование, которые могут быть использованы при изготовлении слоистого листового материала, показанного на фиг. 14;
на фиг. 16 показана схема, иллюстрирующая типичные оборудование и технологический процесс, которые могут быть использованы для уплотнения листового материала, такого как листовые материалы, показанные на фиг. 10-12 и 14, и
на фиг. 17 приведена таблица данных, иллюстрирующая предпочтительные характеристики листовых материалов, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением.
Термин "эффективность поглощения" в данном случае обозначает производный параметр, используемый для характеристики листовых материалов и определения того, насколько удовлетворительно они ведут себя в условиях приготовления пищевых продуктов. Показатель эффективности поглощения одновременно учитывает как интенсивность поглощения, так и поглощающую способность.
В случае одноразового мата для приготовления пищевых продуктов желательно иметь мат, который поглощает достаточное количество жидкости за подходящий период времени. Желательно также, чтобы мат был относительно тонким (наиболее предпочтительна толщина 0,076 см), чтобы легко принимать форму рабочей поверхности и создавать впечатление пригодности только к одноразовому применению. Эффективность поглощения можно определить следующим образом:
где поглощающая способность измеряется в гводы/см2, интенсивность - в гводы/сек•см2, толщина измеряется в см и эффективность поглощения представлена единицами (г воды/см2) (гводы/сек•см2) (1/см). Поэтому эффективность поглощения возрастает при возрастании поглощающей способности и интенсивности и уменьшается при увеличении толщины мата.
Типичной практикой приготовления пищевых продуктов является разрезание на ломтики фруктов. При нарезке большинства фруктов происходит выделение водянистого сока. Особенно сочные фрукты, например апельсины, могут выделять до 10 г сока в расчете на плод. Желательно, чтобы мат для приготовления пищевых продуктов полностью поглощал все 10 г этого сока в течение 30 секунд для облегчения удаления мата при сохранении чистоты. Обычный мат для приготовления пищевых продуктов имеет площадь, приблизительно равную 650 см2 при наиболее предпочтительной толщине 0,076 см. Таким образом, желательно, чтобы мат для приготовления пищевых продуктов имел, как указано выше, поглощающую способность, равную по меньшей мере 0,2 и более предпочтительно превышающую по меньшей мере 1,0.
Термин "сопротивление разрезанию" в данном случае является производным параметром, который используется для характеристики листовых материалов и определения того, насколько удовлетворительно они ведут себя в условиях приготовления пищевых продуктов.
Результаты всесторонних потребительских испытаний показывают, что мат для приготовления пищевых продуктов должен обладать сопротивлением разрезанию, равным по меньшей мере 2,27 кгс (5 фунт-с) и измеренным согласно способу определения сопротивления разрезанию, рассматриваемому ниже, так чтобы средний потребитель при одноразовом использовании не мог прорезать защитную поверхность насквозь. Кроме того, необходимо свести к минимуму толщину кухонного мата для приготовления пищевых продуктов для уменьшения количества отходов, повышения готовности потребителя к избавлению от листового материала и облегчения хранения листового материала. Поэтому толщина листового материала для приготовления пищевых продуктов должна быть меньше 0,254 см (0,100 дюйма), более предпочтительно меньше 0,127 см (0,050 дюйма) и наиболее предпочтительно меньше 0,076 см (0,030 дюйма). Для того чтобы эта структура обладала сопротивлением разрезанию, равным по меньшей мере 2,27 кгс (5 фунт-с) при максимальной наиболее предпочтительной толщине 0,076 см (0,030 дюйма), структура должна обладать минимальным удельным сопротивлением разрезанию, равным 30 кгс/см (2,27 кгс/0,076 см=30 кгс/см), и более предпочтительно минимальным удельным сопротивлением разрезанию, равным 40 кгс/см.
На фиг. 1 показан один вариант реализации листового материала 10 многоцелевого назначения, являющегося предметом настоящего изобретения. Листовой материал 10 включает в себя поглощающий жидкость слой 2, образующий резервуар для жидкости, непроницаемый для жидкости защитный слой 3 и стойкую к резанию армирующую систему, состоящую из множества отдельных армирующих элементов 1, простирающихся без перерыва от защитного слоя 3 через поглощающий слой 2 до поверхности поглощающего слоя. Листовой материал 10 показан в ориентации, пригодной для размещения на несущей поверхности (не показана), такой как прилавок или стол, причем защитный слой 3 соприкасается с несущей поверхностью, а армирующие элементы обращены в наружном направлении относительно несущей поверхности. Листовой материал может также включать в себя дополнительную адгезивную систему (не показана) на обращенной наружу поверхности запирающего или защитного слоя 3, которая может соприкасаться с несущей поверхностью.
Листовой материал 10 включает в себя в целом плоскую структуру типа листа с нужными размерами плоскости, которая имеет две противоположные основные поверхности, аналогично по существу плоские. "Слои" такого листового материала также обычно являются по существу плоскими и/или ограничивают плоскости соприкасающихся поверхностей. Защитный слой 3 полностью покрывает одну поверхность поглощающего слоя 2, так что любые содержащиеся в нем жидкости не могут пройти сквозь защитный слой 3 и попасть на несущую поверхность, на которую помещен листовой материал 10. Армирующие элементы 1 проходят сквозь поверхность поглощающего слоя 2 в направлении, противоположном защитному слою 3, и в показанном варианте реализации образуют правильный повторяющийся рисунок элементов.
Поглощающий слой может быть выполнен из любого материала или материалов, пригодных для поглощения и/или содержания любой жидкости/жидкостей, представляющей интерес. К подходящим материалам относятся волокнистые полотна или листы материала, выполненные из волокон естественного (целлюлоза и пр.) и/или синтетического происхождения, включая полые волокна и волокна с капиллярными каналами, поглощающие пенопласты, поглощающие полимерные гелеобразующие материалы, гидрогели, природные крахмалы и смолы и т.п., или же их комбинации. Особый интерес представляют такие материалы, как целлюлозные подложки типа картона. Поглощающий слой может содержать один сплошной слой материала или же содержать слоистую структуру, состоящую из множества слоев одинакового или различного состава. Кроме того, поглощающий материал может включать в себя несущую сеть, которая сама по себе может обладать или не обладать поглощающей способностью, но может нести на себе поглощающий материал. Назначение поглощающего слоя в листовых материалах заключается в поглощении и изолировании жидкостей.
Защитный слой может быть выполнен из любого материала или материалов, пригодных для формирования сплошного слоя или покрытия на поверхности поглощающего слоя, не проницаемого для представляющих интерес жидкостей. Подходящими материалами являются полимерные пленки, наклеенные или нанесенные на поглощающий слой, термопластические смолы, непосредственно отлитые или экструдированные на поглощающий слой, металлическая фольга и иные непроницаемые покрытия, нанесенные способом печати, напыления или иным способом местного применения. Защитный слой может содержать один сплошной слой материала или же может содержать слоистую структуру, состоящую из множества слоев одинакового или различного состава.
Дополнительная адгезивная система может содержать зональное, фигурное, дискретное или сплошное покрытие или слой чувствительного к давлению клея, или любую другую адгезивную систему, известную в технике и предназначенную для создания склеивающего усилия между листовым материалом 10 и несущей поверхностью. Эта дополнительная особенность обеспечивает дополнительную боковую устойчивость, превышающую силу трения между защитным слоем и несущей поверхностью. В зависимости от липкости клея и/или конструкции листового материала могут потребоваться отделяемая подкладка или иные формы. В других формах может использоваться не клеящийся, но обладающий сравнительно высоким коэффициентом трения материал, который противостоит скольжению по большинству обычных несущих поверхностей.
Армирующая система может быть выполнена из любого материала или материалов, подходящих для формирования сплошной или сети отдельных элементов, имеющих желаемые размеры, форму и расположенных через заданные интервалы. В соответствии с настоящим изобретением армирующая система предпочтительно является по существу не поглощающей и по существу не проницаемой для представляющих интерес жидкостей. В предпочтительном варианте реализации армирующую систему изготавливают из материала и/или обрабатывают материалом, имеющим тенденцию к отталкиванию жидкостей, а не смачиванию ими, таким как гидрофобные, липофобные или иные виды материалов. Для других сфер применения армирующую систему изготавливают из материала и/или обрабатывают материалом, имеющими тенденцию к смачиванию поверхности жидкостями, таким как гидрофильные, липофильные или иные виды материалов. К подходящим армирующим материалам относятся полимерная пленка, наклеенная или нанесенная на поглощающий слой, термопластические, термореактивные или сшитые смолы или термореактивные пенопласты, непосредственно отлитые, нанесенные способом печати или экструдированные на поглощающий слой, бумага с покрытием или картон, наклеенные на поглощающий слой с помощью клея, и т.п. Армирующая система может содержать один сплошной слой материала или же содержать слоистую структуру, состоящую из множества слоев одинакового или различного состава. Армирующие системы могут иметь любую нужную толщину в зависимости от конкретной сферы применения.
В процессе использования листовой материал помещают на несущую поверхность типа прилавка, стола или пола с размещенным на этом материале предметом или веществом. Предмет или вещество могут быть пищевым продуктом или любым иным изделием, представляющим интерес, на который предполагается воздействовать или иным образом обращаться с ним или обрабатывать его в ходе любой операции. Листовой материал может также использоваться для хранения предмета для сбора остаточной жидкости, как в случае оттаивания замороженных продуктов. После использования или когда поглощающий слой оказывается достаточно загрязненным или насыщенным жидкостями, от листового материала можно избавиться соответствующим образом.
Листовой материал предпочтительно является достаточно гибким и мягким, так что он может прилаживаться к несколько неровной или профилированной несущей поверхности. При некоторых формах раздачи или упаковки может оказаться желательным, чтобы листовой материал оказался достаточно мягким в одном или нескольких направлениях, так что его можно свернуть в рулон, придав ему более компактную форму. Выбор материалов для соответствующих элементов листового материала, так же как поддержание относительно низкого модуля изгиба за счет применения подходящей конструкции (небольшая площадь поперечного сечения, минимальная толщина в направлении, перпендикулярном плоскости листового материала, прерывистый рисунок и т.п.) способствуют получению нужной степени гибкости. При желании возможно применение ослабленных зон или линий, таких как линии с перфорацией, для получения дополнительной гибкости и/или для того, чтобы способствовать складыванию или сгибанию в определенных направлениях или на определенных участках.
Дополнительная поглощающая способность и защита подстилающих или несущих поверхностей может быть также получена в виде обладающего высокой поглощающей способностью граничного слоя по периферии листового материала, порога на крайней кромке или других подходящих приемов.
Поглощающий слой или любые другие элементы листового материала, являющегося предметом настоящего изобретения, в случае, если это потребуется для определенной сферы применения, может содержать или включать в себя определенные активные материалы, которые воздействуют на предмет или вещество, помещенные на листовой материал, и/или на жидкости, содержащиеся в предмете или веществе или выделяемые ими. Такие активные вещества могут включать в себя добавки, предназначенные для нейтрализации, связывания, обеззараживания, дезодорирования и изменения иным образом свойств твердых или жидких материалов или атмосферной среды, окружающей листовой материал в процессе применения. Особый интерес представляют добавки, изменяющие поведение жидкостей, таких как водянистые жидкости, жидкости на основе крови, жиры и т.п. Обычно может оказаться желательным в некоторых областях применения дезодорирование, обеззараживание, коагуляция и тому подобное. Примерами таких материалов могут служить пищевая сода, фибриноген и другие материалы в форме, пригодной для применения.
В некоторых сферах применения может оказаться желательным включение в защитный лист меняющей цвет детали, которая могла бы указывать на изменение состояния листа в процессе применения. Так, например, может быть желательно включить в лист изменяющий цвет состав, посредством которого поглощающий слой изменяет цвет при поглощении жидкости. Кроме того, цвета соответствующих элементов листа могут быть подобраны таким образом, что опорная система и поглощающий слой первоначально имеют одинаковый цвет, такой как белый, до тех пор пока цвет поглощающего слоя не меняется на контрастный, такой как красный. Одним из способов достижения такого изменения цвета является включение добавки пищевого характера или окрашенного порошка, или ниже поглощающего слоя, или непосредственно в него. Когда окрашенный порошок подвергается воздействию жидкости, он растворяется в жидкости, проникает в поглощающий слой и изменяет видимый цвет поглощающего слоя. Изменение цвета может быть инициировано другими физическими изменениями в функциональных возможностях, такими как истощение в поглощающем слое ресурсов обеззараживающей добавки или присутствие в нем бактерий. Один из способов, пригодных для получения такого результата, описан в патенте США 4311479, выданном Фенну и др. 19 января 1982 г., описание которого настоящим включено в качестве ссылки.
Стойкая к резанию армирующая система является предпочтительно по существу устойчивой к деформированию, так что сохраняется разделение между веществом или предметом и находящимся под ним поглощающим слоем. Материалы, применяемые для формирования армирующей системы, могут дополнительно быть упругими, так что в процессе применения может наблюдаться незначительная деформация, однако эта деформация является по своему характеру временной, и армирующая система возвращается в свое по существу недеформированное состояние после прекращения воздействия на вещество или предмет внешних усилий.
При ударе острым предметом или режущим инструментом, таким как нож, имеющим протяженную по существу прямую кромку, листовой материал 10, показанный на фиг. 1, имеет такую конфигурацию, что ударяющая кромка будет соприкасаться по меньшей мере с одним и предпочтительно более чем с одним элементом армирующей системы, для распределения силы удара и гарантирования того, что ударяющая кромка не соприкоснется со сравнительно более уязвимым поглощающим слоем и защитным слоем, находящимся ниже и/или между элементами.
Стойкая к резанию армирующая система предпочтительно изготавливается из материала, обладающего долговечностью при использовании, упругого, стойкого к резанию и/или устойчивого к измельчению. Возможно применение типичных материалов, которые известны в технике как обладающие подобными свойствами, включая те, которые обычно демонстрируют высокую степень вязкости, сблокированную молекулярную структуру материала с относительно большим молекулярным весом, и относительно большой коэффициент трения скольжения. К подходящим материалам относятся полимерные материалы, такие как севилен, тяжелый полиэтилен (HDPE), легкий полиэтилен (LDPE), линейный легкий полиэтилен (LLDPE), поливинилхлорид (PVC), пластизоли, полипропилен (РР), полиэтилентерефталат (PET), кристаллизованный PET, PBT, PEN, и полиуретаны, уплотненные бумажные материалы, эпоксиды, термопласты, неорганические наполнители или волокна, минеральные волокна и тому подобные.
На фиг. 2 показан другой вариант реализации листового материала 10, являющегося предметом настоящего изобретения. В варианте реализации по фиг. 2 опорные элементы 1 выступают над верхней поверхностью поглощающего слоя 2, чтобы не допустить непосредственный контакт материалов, помещенных на листовой материал, с поглощающим слоем. В варианте реализации на фиг. 2, подобно варианту реализации с фиг. 1, также показаны опорные элементы 1, полностью пронизывающие всю толщину поглощающего слоя 2 от защитного слоя 3 до наружной поверхности поглощающего слоя 2 и выше нее.
На фиг. 3 показан еще один вариант реализации изобретения, однако на фиг. 3 опорные элементы 1 выступают вверх над поглощающим слоем 2, но не пронизывают поглощающий слой 2 и поэтому не соприкасаются с защитным слоем 3.
В то время как варианты реализации, показанные на фиг. 1-3, описывают листовые материалы 10, в которых стойкая к резанию опорная система содержит множество отдельных опорных элементов, в объем настоящего изобретения входит также стойкая к резанию опорная система, состоящая из сплошного полотна материала. На фиг. 4 показан такой вариант реализации, в котором опорная система состоит из формованной пленки со множеством приподнятых, устойчивых к резанию участков 1, окруженных желобками, содержащими отверстия для пропуска жидкости в поглощающий слой 2. Как и в предыдущих вариантах реализации, защитный слой 3 защищает находящиеся под ним поверхности от загрязнения. Благодаря внутреннему объему, находящемуся между формованной пленкой, образующей участки 1, и защитным слоем 3, можно отказаться от поглощающего слоя 2, предполагая возможность использования внутреннего объема для задержания и накопления жидкости, образуя таким образом резервуар с жидкостью.
На фиг. 5-7 показаны дополнительные варианты реализации листовых материалов, являющихся предметом настоящего изобретения, причем в этих вариантах реализации присутствует сплошная армирующая система 1, образующая сеть на рабочей поверхности листового материала. Что касается структурных элементов, то фиг. 5-7 непосредственно соотносятся с приведенным выше анализом фиг. 1, 3 и 2 соответственно.
Хотя в некоторых случаях применения может оказаться желательным распределение разделенного на отдельные ячейки поглощающего материала, в настоящее время в большинстве сфер применения предпочитают использовать сплошной поглощающий слой, чтобы добиться максимального уровня поглощения.
В то время как на фиг. 1-7 показано упорядоченное размещение опорных элементов, аморфный (неупорядоченный) рисунок размещения армирующих элементов типа, показанного на фиг. 8, может свести к минимуму вероятность соприкосновения лезвия или кромки с поглощающим слоем, сохраняя при этом гибкость структуры с отдельными опорными элементами. Такой аморфный рисунок более подробно описан в американской патентной заявке 08/745339, поданной 8 ноября 1996 г. от имени Мак-Гуайра, Тведделла и Гамильтона и озаглавленной "Трехмерные, устойчивые к формированию гнезд листовые материалы, а также способ и устройство для их изготовления", описание которого приведено в качестве ссылки, и должен обеспечивать по всем направлениям защиту от наносящих удар кромок, таких как ножи или острые предметы. В соответствии с этим листовой материал может быть ориентирован в любом нужном направлении относительно наносящей удар кромки и обеспечивать при этом защиту поглощающего слоя и запирающего слоя от непосредственного контакта с такой кромкой.
Листовые материалы, являющиеся предметом настоящего изобретения, могут развертываться по самым различным схемам и использоваться по самым разным назначениям. Образцами продукции, изготовленной из таких листовых материалов, а также соответствующие виды использования включают в себя, не ограничиваясь ими, чехлы на сиденьях, подстилки для приготовления пищи, подстилки для осушения помытых или приготовляемых пищевых продуктов, напольные коврики, подкладки для ящиков комодов и для полок и тому подобное. К представляющим интерес предметам могут относиться пищевые продукты, такие как отрезанные куски мяса, изделия, выпечка, такие продукты как фрукты и овощи и тому подобное. К представляющим интерес веществам могут относиться вещества, обладающие достаточной целостностью для того, чтобы перекрывать опорную систему, такие как тесто для выпечки.
В соответствии с настоящим изобретением листовые материалы, такие как описанные в приведенном выше анализе чертежей, обладают сравнительно высоким уровнем поглощающей способности и стойкости к резанию, более конкретно коэффициентом поглощающей способности и сопротивлением срезу.
Способы испытаний
Приведенные ниже способы испытаний были разработаны и использованы для оценки листовых материалов, являющихся предметом настоящего изобретения.
Интенсивность поглощения.
1) Образец площадью 36 дюймов2 (6 дюймов на 6 дюймов) (232,26 см2) взвешивают и помещают непосредственно под бюретку.
2) Из бюретки на образец наливают 10 куб.см дистиллированной воды.
3) Воде позволяют поглотиться за 30 секунд. (Если вся вода поглощается быстрее чем за 30 секунд, запишите время поглощения для последующих расчетов).
4) Через 30 секунд образец 10 раз постукивают по его боковой поверхности для удаления всей непоглотившейся воды.
5) Образец взвешивают и записывают его вес.
6) Интенсивность поглощения определяют по формуле (конечный вес - первоначальный вес)/время. Единицами измерения являются гводы/сек.
7) Удельную интенсивность поглощения определяют по формуле ((конечный вес - первоначальный вес)/время)/площадь образца. Единицами измерения являются гводы/сек•см2.
8) По описанной схеме производят испытание 3-5 образцов.
9) Сообщают среднее полученное значение.
Поглощающая способность.
1) Образец площадью 16 дюймов2 (4 дюйма на 4 дюйма) (103,22 см2) взвешивают и помещают, полностью его погрузив, в контейнер с дистиллированной водой.
2) Образец остается полностью погруженным в течение 120 секунд.
3) Через 120 секунд образец извлекают из воды и в течение 30 секунд позволяют стечь воде.
4) После завершения в течение 30 секунд стекания воды образец один раз встряхивают для удаления остатков воды.
5) Образец взвешивают и записывают его вес.
6) Поглощающую способность определяют по формуле (конечный вес - первоначальный вес)/площадь образца. Единицами измерения являются гводы/см2.
7) По описанной схеме производят испытание 3-5 образцов.
8) Сообщают среднее полученное значение.
Эффективность поглощения.
1) Расчет эффективности поглощения производят по формуле
.
Устройство для определения сопротивления разрезанию.
Описанное испытательное устройство оказывает известное усилие в направлении z (по вертикали) к лезвию ножа для определения сопротивления резанию образца. Во всех испытаниях в качестве лезвий ножей использовали ножи для разделки птицы 88-0337 компании Personna. Испытательный образец размещают на испытательной платформе. Затем лезвие ножа вводят в контакт с образцом. К лезвию ножа в вертикальном направлении прикладывают определенную нагрузку. Затем испытательную платформу перемещают со скоростью 8 дюймов в секунду на расстояние 4 дюйма под весом лезвия ножа, образующего срез.
После этого выполняют последовательные разрезы при возрастающей нагрузке до тех пор, пока лезвие ножа не прорежет образец насквозь. Усилие, требующееся для того, чтобы нож полностью прошел сквозь образец, записывают. Сопротивление разрезанию определяют как усилие разрезания/толщина образца. Испытание повторяют с 3-5 отдельными образцами, регистрируя среднее значение.
Листовые материалы, являющиеся предметом настоящего изобретения, демонстрируют поглощающую способность и сопротивление разрезанию на уровне, превышающем достигнутые к настоящему времени рабочие характеристики. Как показано в прилагаемых в таблицах данных и графических иллюстрациях, листовые материалы, являющиеся предметом настоящего изобретения, демонстрируют эффективность поглощения, равную по меньшей мере приблизительно 0,2, и сопротивление разрезанию, равное по меньшей мере приблизительно 30 кгс/см, более предпочтительны эффективность поглощения, равная по меньшей мере приблизительно 1,0, и сопротивление разрезанию, равное по меньшей мере приблизительно 40 кгс/см.
ПРИМЕРЫ
В приведенных в табл. А пронумерованных примерах описаны материалы, которые изготовлены и испытаны согласно приведенной здесь программе испытаний для получения данных, приведенных в табл.1 и представленных на фиг. 9.
Образцы 1-11 обладают стойкостью к измельчению, и поэтому во время операций резания от этих материалов менее легко отделяются фрагменты, что снижает вероятность загрязнения пищевых продуктов в процессе приготовления. В частности, стойкие к резанию поверхности (например, поверхности резания) образцов 1-11 демонстрируют потери при мокром истирании (согласно испытанию, описанному ниже), которые меньше приблизительно 400 мг на 100 оборотов, и потери при сухом истирании (согласно испытанию, описанному ниже), которые меньше приблизительно 300 мг на 100 оборотов.
На фиг. 10 показано изображение в плане образца листового материала 20, выполненного согласно настоящему изобретению. В этом варианте реализации листовой материал 20 включает в себя поглощающую подложку 22 и множество стойких к резанию частиц 24, произвольно распределенных по подложке 22. Как лучше всего показано на фиг.11, лист 20 обладает по существу однородной толщиной t и включает в себя поверхность резания 26 и вторую поверхность 28. Предпочтительно поверхности 26 и 28 являются по существу плоскими.
Сплошная поглощающая подложка 22 может быть выполнена из любого материала или материалов, пригодных для поглощения и/или вмещения представляющих интерес жидкостей. Так, например, к подходящим материалам относятся материалы, выполненные из натуральных волокон, таких как целлюлозные волокна или очищенные целлюлозные волокна, и/или синтетические волокна, включая полые волокна и волокна с капиллярными каналами. В качестве альтернативы или в комбинации с такими волокнами поглощающая подложка 22 может содержать поглощающий полимерный вспененный материал, поглощающий полимерный гелеобразующий материал, гидрогелевый материал и/или, например, природные крахмалы и смолы. Особый интерес представляют целлюлозные подложки типа картона, обычно применяемые при производстве бумаги. Как более подробно описано ниже, для формирования подложки 22 может использоваться целлюлозная масса из SSK (крафт-целлюлозы южных хвойных пород), NSK (крафт-целлюлозы северных хвойных пород) или эвкалиптовой древесины.
В варианте реализации, показанном на фиг.10, поглощающая подложка 22 содержит сплошной слой материала. Однако подложка 22 может представлять собой слоистую структуру, состоящую из множества слоев одинакового или разного состава. Кроме того, поглощающая подложка 22 может содержать поглощающую или непоглощающую несущую сетку, которая может включать в себя поглощающий материал.
Стойкие к резанию частицы 24 могут быть выполнены из любого долговечного материала или материалов, обладающих по существу сопротивлением резанию, абразивному износу и измельчению под воздействием режущей кухонной утвари, применяемой при приготовлении пищи, такой, например, как кухонные ножи. Возможно применение типичных материалов, обладающих такими свойствами, включая те, которые демонстрируют высокую степень вязкости и обладают кристаллической молекулярной структурой. В предпочтительном варианте реализации стойкие к резанию частицы 24 изготовлены из полимерных материалов, таких как этиленвинилацетат (EVA), тяжелый полиэтилен (HDPE), легкий полиэтилен (LDPE), линейный легкий полиэтилен (LLDPE), поливинилхлорид (PVC), пластизоли, полипропилен (РР), модифицированный полиэтилентерефталатгликоль (PETG), полистирол и/или полиуретаны. Могут также использоваться другие термопласты, термореактивные пластмассы, полиолефины, полимерные и/или стеклянные композиционные материалы. Кроме того, частицы 24 могут включать в себя меламин-формальдегидные полимеры или полимерные материалы, смешанные с наполнителями и/или добавками, такими как тальк, слюда, карбонат кальция и/или иные неорганические наполнители.
Предпочтительно материал, применяемый для изготовления стойких к резанию частиц 24, имеет достаточно низкую температуру плавления Тm, так что он будет размягчаться при температурах, не вызывающих обугливания или возгорания подложки 22 при использовании тепла. Такой материал может в связи с этим оказаться частично связанным с подложкой 22 вследствие применения тепла и/или давления, предпочтительно во время последующего процесса, направленного на уплотнение листового материала, полученного в ходе первоначального процесса изготовления листа. Такой процесс может также способствовать повышению стойкости листового материала к резанию и измельчению. Желательно, чтобы температура плавления частиц была ниже приблизительно 450oF (232,2oС) или равнялась ей. Желательно, чтобы материал, применяемый для получения частиц 24, имел температуру размягчения пор Вику (с использованием испытания ASTM D1525) менее приблизительно 185oF (85oC) для более легкой фиксации или скрепления с подложкой 22 при относительно низкой или умеренной температуре. Одним из предпочтительных материалов для изготовления частиц 24 является полимер PETG, такой как, например, поставляется на рынок с торговой маркой EASTAR PETG COPOLYESTER 6763 компанией EASTMAN CHEMICAL CO., и температура размягчения которого по Вику составляет около 185oF (85oC). Такой материал обладает высоким сопротивлением резанию и измельчению, а также обладает относительно умеренной температурой размягчения, обеспечивающей скрепление с подложкой 22 за счет применения тепла и/или давления, без обугливания или возгорания подложки. Кроме того, PETG является менее гидрофобным, чем многие другие термопласты, и поэтому лист 20 сохраняет удовлетворительную общую поглощающую способность. Другим предпочтительным материалом для использования в частицах 24 является полистирол.
Как отмечено выше, частицы 24 могут также содержать композиционные полимерные материалы. Так, например, для формирования частиц 24 в сочетании с одним или несколькими полимерами могут применяться вязкие неорганические наполнители для уменьшения стоимости частиц 24 и/или изменения вязкости, плотности, сопротивления резанию, цвета или иных характеристик частиц. Подходящими наполнителями могут служить, например, СаСО3, тальк и слюда. Однако, хотя сыпучие материалы и наполнители могут использоваться для формирования частиц 24, желательно, чтобы в поглощающей подложке 22 по существу отсутствовали неорганические свободные частицы наполнителя. В данном случае термин "свободные частицы наполнителя" относится к неорганическим частицам, не связанным с поглощающей подложкой 22 и просто свободно располагающимся в поглощающей подложке. Такой материал может отделяться от листа 20 во время операции резания и смешиваться с приготовляемой пищей, что может придать пище нежелательный внешний вид и/или сделать ее непригодной к употреблению. Желательно также, чтобы в поглощающей подложке 22 по существу отсутствовали органические свободные частицы наполнителя, не подходящие для контакта с пищевыми продуктами. Органические свободные частицы наполнителя не относятся к поглощающему материалу подложки, такому как целлюлозные волокна и прочие описанные здесь материалы. Под "практическим отсутствием" подразумевается количество, не превышающее того, которое не представляло бы опасности при использовании в поглощающей подложке при приготовлении пищи, или меньшее, чем количество, при котором наполнитель, отделившийся при приготовлении пищи, становится заметным при визуальном или осязательном обследовании поглощающей подложки или пищевых продуктов, или использовании обоих способов. Под осязательным обследованием подразумевается ощупывание руками или, в случае пищевых продуктов, губами. Предпочтительно к подложке не добавляют такие свободные частицы наполнителя. Однако в случае их добавления содержание свободных частиц наполнителя не должно превышать приблизительно 10%, более предпочтительно не более чем приблизительно 5%, более предпочтительно не более чем приблизительно 2%, более предпочтительно не более чем приблизительно 1%, более предпочтительно не более чем приблизительно 0,5%, более предпочтительно не более чем приблизительно 0,1% по весу сухого листа. Несмотря на вышеизложенное, в самом листе могут по существу отсутствовать свободные частицы наполнителя, если он содержит несвязанный сыпучий материал, но сыпучий материал не отделяется при использовании поглощающего листа по назначению (т.е. при размещении пищевых продуктов на стороне листа, предназначенной для использования при резании, и при резании пищевых продуктов в то время, когда они находятся на этой стороне листа.) Таким образом, в листе могут по существу отсутствовать частицы наполнителя, когда он содержит несвязанный сыпучий материал, расположенный или конфигурированный таким образом, что он по существу или совершенно не отделяется от поверхности резания во время резания. В частности, желательно, чтобы по меньшей мере поверхность резания листового материала была устойчивой к измельчению и демонстрировала потери при мокром истирании (согласно испытанию, описанному ниже), которые меньше приблизительно 400 мг на 100 оборотов и более предпочтительно меньше приблизительно 300 мг на 100 оборотов. Кроме того, желательно также, чтобы поверхность резания листового материала демонстрировала потери при сухом истирании (согласно испытанию, описанному ниже), которые меньше приблизительно 300 мг на 100 оборотов и более предпочтительно меньше приблизительно 200 мг на 100 оборотов.
Благодаря поглощающему материалу или материалам, применяемым в подложке 22, листовой материал 20 может поглощать и удерживать жидкости, попадающие на поверхности 26 и 28. Кроме того, благодаря тому, что предпочтительно применяются относительно крупные полимерные частицы 24 вместо имеющих меньшие размеры полимерных волокон, которые могут покрывать материалы подложки 22 во время формирования готового листа, сохраняется большая часть поглощающей способности подложки 22. Иными словами, полимерные частицы 24 не полностью покрывают окружающий материал подложки 22 и поэтому в незначительной степени создают помехи его поглощающей способности. В связи с этим в листе 20 можно применить больше полимера 24, не оказывая при этом значительного отрицательного воздействия на поглощающую способность листа. В отличие от этого такое же количество мелких полимерных волокон может полностью рассеяться по структуре, окружив материал подложки 20 и в значительной степени перекрыв его способности к поглощению.
В этом отношении желательно, чтобы полимерные частицы 24 применялись в количестве, не превышающем приблизительно 50% от веса листа 20. Более предпочтительным является применение полимерных частиц 24 в количестве от приблизительно 10% до приблизительно 40% по весу и наиболее предпочтительно в количестве около 30% по весу. Желательно также, чтобы поглощающий материал в составе листа 20 применялся в количестве, составляющем не менее 50% по весу для обеспечения удовлетворительной поглощающей способности. Частицы 24 предпочтительно не являются волокнистыми, и средние размеры применяемых частиц предпочтительно равны не менее чем 100 мкм. Следует отметить, что в то время как некоторые частицы имеют размеры менее 100 мкм, средние размеры всех применяемых частиц предпочтительно равняются по меньшей мере приблизительно 100 мкм. Более предпочтительно средние размеры частиц составляют от приблизительно 100 до 1000 мкм и наиболее предпочтительно от 200 до 500 мкм.
Кроме того, полимерные частицы 24 распределены по листу 20 предпочтительно произвольно и широко, обеспечивая хорошее сопротивление листа резанию и измельчению. Такое рассеивание создает высокую вероятность того, что режущий предмет кухонной утвари, соприкасающийся с одной из поверхностей 26 или 28, войдет в контакт с одной или несколькими прочными частицами 24, уменьшая таким образом вероятность разрезания или измельчения под воздействием усилия режущего предмета кухонной утвари. Частицы 24, находящиеся под поверхностью резания 26 или 28, могут также помочь свести к минимуму резание и/или измельчение поглощающей подложки 22. Полимерные частицы 24 предпочтительно размещаются на совершенно дискретных участках структуры, оставляя таким образом на поверхностях 26 и 28 большие участки поглощающей подложки 20 и обеспечивая таким образом поглощение жидкости.
Листовой материал 20 предпочтительно обладает относительно большим базовым весом. Так, например, для получения достаточного сопротивления резанию и поглощающей способности предпочтительными являются базовые веса не менее чем приблизительно 100 фунт/3000 фут2. Более предпочтительно базовый вес листового материала 20 составляет не менее 165 фунт/3000 фут2 и наиболее предпочтительно базовый вес листового материала составляет не менее 300 фунт/3000 фут2. Кроме того, листовой материал 20 для получения достаточного сопротивления резанию и поглощающей способности предпочтительно обладает толщиной t от приблизительно 250 мкм (0,01 дюйма) до приблизительно 1270 мкм (0,05 дюйма). Если для изготовления листа 20 используются технология и оборудование, применяемые в бумагоделательной промышленности, для изменения базового веса и толщины полученного листа 20 можно регулировать производственные параметры, такие как интенсивность применения материала, частота проволочной сетки, величина давления и длительность его приложения и т.д.
Уплотненный листовой материал 20 может комбинироваться с одним или несколькими сходными или различающимися слоями для получения слоистой структуры 21, обладающей преимуществами различных слоев. Например, как показано в варианте реализации на фиг.12, листовой материал 20 может быть приклеен к защитному слою 30 для получения многослойного листа 21. Защитный слой 30 может быть выполнен из любого материала или материалов, подходящих для прикрепления в качестве слоя или покрытия к листу 20. К подходящим материалам относятся полимерные пленки, термопластические смолы, глинистые корки, картон или металлическая фольга. Защитный слой 30 может содержать один целостный слой материала или обладать слоистой структурой из множества слоев одинакового или разного состава. Защитный слой 30 может также обладать большим коэффициентом трения или нескользящей поверхностью для придания листовой структуре 21 сопротивление скольжению. Для придания сопротивления скольжению защитный слой 30 предпочтительно обладает статическим коэффициентом трения, равным не менее чем приблизительно 0,4 и более предпочтительно коэффициентом трения, равным не менее чем 1 относительно несущей поверхности (например, прилавка), чтобы получить соответствующий угол скольжения порядка 45 градусов. Кроме того, защитный слой 30 предпочтительно является непроницаемым для жидкости, чтобы противодействовать выделению жидкости из листа 20 и таким образом не допускать загрязнения прилавка в процессе использования.
Слой 30 может быть скреплен или наложен на листовой материал 20, экструдирован или получен горячей формовкой на листе 20 или же нанесен на лист 20 способом печати, напыления, наклеивания, нанесения покрытия, горячего прессования или иным способом. Так, например, для наложения слоя, такого как защитный слой 30, на обладающий сопротивлением резанию и поглощающей способностью лист 20 возможно применение системы прессования в горячем состоянии. В дополнение к нанесению дополнительного слоя 30 на лист 20 такая система прессования в горячем состоянии может также использоваться для уплотнения листа 20 для повышения его сопротивления резанию и измельчению, и/или для скрепления полимерных частиц в листе 20, и/или их фиксации в поглощающем материале листа.
Пример варианта реализации системы прессования в горячем состоянии 91 проиллюстрирован на фиг.16. Как показано на этом чертеже, не подвергавшийся уплотнению лист 20 можно подавать с барабана или рулона 72А, а защитный слой 30 можно подавать с барабана 72В. Отделяемая бумага 90 может подаваться с барабанов 72С и 72D для того, чтобы покрывать обращенные наружу поверхности листа 20 и слоя 30, с тем чтобы не допустить прилипания листа и слоя к прессу горячего прессования 91. Через пресс горячего прессования 91 одновременно пропускают четыре слоя (90, 20, 30 и 90) для скрепления или ламинирования листа 20 с защитным слоем 30, а также для уплотнения листа 20 и фиксации полимерных частиц в массе листа. Пресс горячего прессования 91 включает в себя два нагреваемых валка 92А и 92В, которые продвигают стальную полосу 94А, передавая ей тепло. Аналогичным образом нагреваемые валки 92С и 92D продвигают и нагревают стальную полосу 92В. Четыре слоя подвергаются нагреванию и прессованию между двумя полосами 94А и 94В и продвигаются между ними, образуя слоистый материал 21, который может наматываться на барабан 72Е. Отделяемая бумага может повторно наматываться на перемоточные валки 93А и 93В.
Следует понимать, что хотя в показанном на фиг.12 примере реализации используется защитный слой 30, применение защитного слоя не является обязательным. В частности, в системе, показанной на фиг.16, уплотнению может быть подвергнут только листовой материал 20, который используется затем как уплотненный лист без защитного слоя. И наоборот, хотя другие описанные здесь варианты реализации показаны без не проницаемого для жидкости защитного слоя 30, следует понимать, что любые из этих вариантов реализации могут быть снабжены таким слоем для повышения сопротивления скольжению и/или противодействия выделению жидкости из листовых материалов 20.
На фиг.13 показаны в качестве примера оборудование и технология производства листа 20 согласно принципам настоящего изобретения. В примере, показанном на фиг.13, неуплотненный листовой материал 20 изготавливают с использованием бумагоделательного оборудования 51, а процесс уплотнения осуществляется позже для лучшего закрепления полимерных частиц в материале листа и для получения уплотненного листового материала 20', обладающего повышенным сопротивлением резанию и измельчению. В частности, на фиг.13 целлюлозные волокна в растворе поступают из бака 50, а полимерные частицы в растворе поступают из бака 52. Материалы перемещаются по желобам 54 и 56 и поступают в смесительную камеру 58, где эти материалы дополнительно смешиваются с водой, образуя водную дисперсию. В смесительной камере 58 имеется мешалка 60, способствующая процессу смешивания.
Затем пульпу из смесительной камеры пропускают через напорный ящик, из которого она поступает на сетчатую ленту 64 или сито, на которой из нее образуется влажный лист 20. Полимерные частицы достаточно велики, чтобы не проходить сквозь сетчатую ленту 64. Однако вода из листа может стекать сквозь сетчатую ленту 64, когда лист начинает сохнуть. Дальнейшая сушка может быть выполнена путем пропуска листа между нажимными валками 66 для механического удаления воды или через вакуумную камеру для отсасывания воды из листа. Лист 20 при пропуске между нажимными валками 66 может быть расположен на шерстяном войлоке. Для осуществления дальнейшей сушки путем испарения к неуплотненному листу 20 может передаваться тепло от сушильных валков 68. При последующем процессе уплотнения желательно, чтобы валки 70 передавали дополнительное тепло и/или давление для того, чтобы вызвать течение полимерных частиц и закрепить их таким образом в листе. Так, например, валки 70 могут включать в себя последовательность валков, такую как каландр, с целью фиксации частиц в листе. Как было показано ранее в отношении фиг.16, в процессе уплотнения может также использоваться нагреваемый ленточный пресс. Полученный просушенный и уплотненный лист 20 можно затем смотать на барабан 72.
На фиг. 14 проиллюстрирован другой альтернативный многослойный лист 21, изготовленный в соответствии с принципами настоящего изобретения. В этом варианте реализации многослойный лист 21 включает в себя верхний слой 36, нижний слой 37 и обладающий поглощающей способностью и сопротивлением резанию листовой материал 20. Как было описано выше, листовой материал 20 включает в себя поглощающую подложку 22 и стойкие к резанию полимерные частицы 24. Подложка 22 и частицы 24 могут быть изготовлены из одного или нескольких типичных материалов, описанных выше. Так, например, подложка 22 предпочтительно состоит из целлюлозного материала, а частицы 24 предпочтительно состоят из полимерного материала. Кроме того, как отмечалось выше, средние размеры частиц составляют не менее чем приблизительно 100 мкм, а в поглощающей подложке 22 по существу отсутствуют любые неорганические наполнители и на ее долю приходится не менее 50% веса листа 20. Базовый вес листа 20 составляет предпочтительно не менее 100 фунт/3000 фут2 и наиболее предпочтительно не менее 250 фунт/3000 фут2.
В верхнем слое 36 и нижнем слое 37 предпочтительно отсутствуют полимерные частицы, и они могут быть изготовлены из любого материала, по существу покрывающего поверхности 26 и 28 листа 20, чтобы не допустить таким образом выделения частиц 24 из листа 20 в процессе изготовления. Так, например, верхний слой 36 и нижний слой 37 могут быть изготовлены из бумаги, картона, материалов типа бумаги или нетканых материалов. Обнаружено, что когда частицы 24 отделяются или освобождаются при изготовлении листа 20, они могут пристать или расплавиться на различных частях производственного оборудования. В связи с этим желательно предусмотреть наличие одного или нескольких компонентов, которые способствуют удержанию частиц 24. Многослойная структура с фиг.14 является одной из предпочтительных конфигураций, предназначенной для удержания частиц 24 в листе 20. Дополнительно в качестве альтернативы использованию слоев 36 и 37 могут использоваться другие способы и/или компоненты. Так, например, в дополнение или в качестве альтернативы применению слоев 36 и 37 возможно включение в состав листа 20 удерживающего средства или добавки для дополнительной фиксации частиц 24 внутри листа 20. В дополнение к осуществлению функции удерживания в процессе изготовления листа 20 слои 36 и 37 могут улучшить после изготовления листа другие характеристики листа, такие, например, как внешний вид и рабочие характеристики.
Слои 36 и 37 могут быть скреплены или наложены на листовой материал 20, экструдированы или получены горячей формовкой на листе 20, или же нанесены на лист 20 способом печати, напыления, наклеивания, нанесения покрытия, горячего прессования или иным способом. Кроме того, слои 36 и 37 могут содержать один целостный слой материала или обладать слоистой структурой из множества слоев одинакового или разного состава.
На фиг. 15 проиллюстрирован возможный способ изготовления многослойной структуры 21 с фиг.14 с использованием обычного бумагоделательного оборудования 51, такого, например, как оборудование, на котором производят бумагу или картон. В этом примере целлюлозные волокна в растворе непрерывно подают через напорный ящик 162 на проволочное сито или сетку 64 для формирования нижнего слоя 37. Затем по мере перемещения слоя 37 вдоль проволочного сита 64 через напорный ящик 164 поверх слоя 37 непрерывно подают пульпу из целлюлозы и полимерных частиц для формирования слоя 20. В заключение при перемещении вдоль проволочного сита 64 слоев 37 и 20 поверх слоя 20 непрерывно подают целлюлозные волокна в растворе для формирования слоя 36. Для завершения сушки структуры неуплотненная многослойная структура 21 может быть пропущена через один или несколько сушильных валков 68.
В последующем процессе уплотнения образующие структуру 21 три слоя 36, 20 и 37 могут быть затем скреплены, спрессованы или ламинированы вместе, образуя уплотненную многослойную структуру 21'. Так, например, возможно применение множества нагреваемых валков 66 и 66', таких как используемые в каландрах. Структура 21 может быть подвергнута прессованию и нагреванию между валками 66 и 66' для фиксации полимерных частиц 24 в структуре и для формирования уплотненной структуры 21', которая может затем быть намотана на барабан 72.
Предпочтительно каждый из слоев 36 и 37 значительно тоньше листа 20 и обладает значительно меньшим базовым весом, чем лист 20. Так, например, каждый из слоев 36 и 37 может обладать базовым весом около 35 фунтов/3000 фут2, в то время как лист 20 может обладать базовым весом около 250 фунтов/3000 фут2. Предпочтительно на долю каждого из слоев 36 и 37 приходится от 10 до 25% базового веса полученной многослойной структуры, в то время как на долю срединного слоя приходится от 50 до 80% базового веса. В качестве альтернативы использованию слоев 37 и 38 для удерживания частиц 24 внутри листа 20 может быть выбрано производственное оборудование, позволяющее решить проблему тех частиц, которые могут пристать к оборудованию. Так, например, оборудование может быть снабжено лопастями, такими как скребки-лопатки, предназначенными для того, чтобы периодически счищать материал с валков и других компонентов. Кроме того, эти компоненты, такие, например, как сушильные валки, могут быть покрыты не допускающим прилипания покрытием, таким как тефлон, чтобы не допустить накопления материала. В качестве другой альтернативы в оборудовании возможно применение воздушного флотационного устройства, чтобы не допустить контакта листового материала 20 с компонентами. Обработка листового материала 20 при пониженном нагревании может также предупредить плавление полимерных частиц 24 и их налипание на оборудование.
Дополнительные примеры
Следующие пронумерованные образцы описывают примеры листовых материалов. В частности, образцы 1-3 и 5-6 описывают являющиеся предметом изобретения поглощающие листовые материалы, содержащие стойкие к резанию частицы. Во всех примерах в количестве 0,75% по сухому весу бумаги используется Kymene 557LX, повышающая прочность в сыром состоянии добавка, выпускаемая компанией Hercules, Inc.
Образец 1. Крафт-целлюлозу южных хвойных пород (SSK) и сухую эвкалиптовую (Euc) древесную массу разделяют на волокна в воде для получения пульпы. Бумажное волокно смешивают в пропорции приблизительно 75% SSK на 25% Euc. В пульпу добавляют частицы PETG 6763 (компании Eastman Chemical), подвергнутые криогенному измельчению на дисковой дробилке до средних размеров частиц, равных приблизительно 300 мкм. Частицы добавляют в количестве около 30% от веса суммарной массы (бумага + частицы). Затем смесь пропускают через машину для производства облицовочного картона типа Фордринье, получая рулоны неуплотненной бумаги базовым весом около 320 фунтов/3000 фут2. Затем бумагу режут на листы и подвергают процессу уплотнения с целью повышения сопротивления базовой бумаги резанию и измельчению. Во время этого процесса уплотнения листы подвергают прессованию в нагреваемом ленточном прессе при температуре 380oF (193oC) и давлении 440 фунт/кв. дюйм в течение 25 секунд.
Образец 2. Сухую древесную массу SSK разделяют на волокна в воде для получения пульпы А. SSK и сухую эвкалиптовую древесную массу разделяют на волокна в воде для получения пульпы В. Бумажное волокно пульпы В смешивают в пропорции приблизительно 75% SSK на 25% Euc. В пульпу В добавляют частицы PETG 6763 (компании Eastman Chemical), подвергнутые криогенному измельчению на дисковой дробилке до средних размеров частиц, равных приблизительно 300 мкм. Частицы добавляют в количестве около 38% от веса суммарной массы (бумага + частицы) пульпы В. Производят трехслойный продукт, причем верхний и нижний слои выполнены из пульпы А и средний слой выполнен из заполненной частицами пульпы В. Получаются рулоны неуплотненной бумаги базовым весом около 320 фунтов/3000 фут2, причем верхний и нижний слои имеют каждый базовый вес около 35 фунтов/3000 фут2. Общее содержание полимеров в листе составляет около 30% (по весу). Затем бумагу режут на листы и подвергают процессу уплотнения для повышения сопротивления базовой бумаги резанию и измельчению, причем листы подвергают прессованию в нагреваемом ленточном прессе при температуре 380oF (193oC) и давлении 440 фунт/кв. дюйм в течение 25 секунд.
Образец 3. SSK и сухую эвкалиптовую древесную массу разделяют на волокна в воде для получения пульпы. Бумажное волокно смешивают в пропорции приблизительно 75% SSK на 25% Euc. В пульпу добавляют частицы PETG 6763 (компании Eastman Chemical), подвергнутые криогенному измельчению на дисковой дробилке до средних размеров частиц, равных приблизительно 220 мкм. Частицы добавляют в количестве около 30% от веса суммарной массы (бумага + частицы). Затем смесь пропускают через машину для производства облицовочного картона типа Фордринье, получая рулоны неуплотненной бумаги базовым весом около 320 фунтов/3000 фут2. Во время последующего процесса уплотнения листы подвергают прессованию в нагреваемом ленточном прессе при температуре 380oF (193oC) и давлении 440 фунт/кв. дюйм в течение 25 секунд.
Образец 4 (контрольный образец). Крафт-целлюлозу южных хвойных пород (SSK) и сухую эвкалиптовую (Euc) древесную массу разделяют на волокна в воде для получения пульпы. Бумажное волокно смешивают в пропорции приблизительно 75% SSK на 25% Euc. Затем смесь пропускают через машину для производства облицовочного картона типа Фордринье, получая рулоны неуплотненной бумаги базовым весом около 320 фунтов/3000 фут2. Затем бумагу режут на листы и подвергают процессу уплотнения, при котором листы подвергают прессованию в нагреваемом ленточном прессе при температуре 380oF (193oC) и давлении 440 фунт/кв. дюйм в течение 25 секунд.
Образец 5. Крафт-целлюлозу южных хвойных пород (SSK) и сухую эвкалиптовую древесную массу разделяют на волокна в воде с целью получения пульпы. Бумажное волокно смешивают в пропорции приблизительно 75% SSK на 25% Euc. В пульпу добавляют частицы PETG 6763 (компании Eastman Chemical), подвергнутые криогенному измельчению на дисковой дробилке до средних размеров частиц, равных приблизительно 300 мкм. Частицы добавляют в количестве около 30% от веса суммарной массы (бумага + частицы). Затем смесь пропускают через машину для производства облицовочного картона типа Фордринье, получая рулоны неуплотненной бумаги базовым весом около 200 фунтов/3000 фут2. Затем бумагу режут на листы и подвергают процессу уплотнения для повышения сопротивления базовой бумаги резанию и измельчению. Листы подвергают прессованию в нагреваемом ленточном прессе при температуре 380oF (193oC) и давлении 440 фунт/кв. дюйм в течение 25 секунд.
Образец 6. SSK и сухую эвкалиптовую древесную массу разделяют на волокна в воде для получения пульпы. Бумажное волокно смешивают в пропорции приблизительно 75% SSK на 25% Euc. В пульпу добавляют частицы PETG 6763 (компании Eastman Chemical), подвергнутые криогенному измельчению на дисковой дробилке до средних размеров частиц, равных приблизительно 200 мкм. Частицы добавляют в количестве около 30% от веса суммарной массы (бумага+частицы). Затем смесь пропускают через машину для производства облицовочного картона типа Фордринье, получая рулоны не уплотненной бумаги базовым весом около 165 фунтов/3000 фут2. Затем бумагу режут на листы и подвергают процессу уплотнения для повышения сопротивления базовой бумаги резанию и измельчению. Листы подвергают прессованию в нагреваемом ленточном прессе при температуре 380oF (193oC) и давлении 440 фунт/кв. дюйм в течение 25 секунд.
Способы испытаний
Для получения характеристик образцов 1-6 применяются следующие способы испытаний.
Интенсивность поглощения
Применяется способ определения интенсивности поглощения, описанный выше.
Поглощающая способность
Применяется способ определения поглощающей способности, описанный выше.
Эффективность поглощения
Применяется способ определения эффективности поглощения, описанный выше.
Испытание на разрезание (сопротивление резанию или разрезанию)
Применяется способ испытания на разрезание, описанный выше.
Испытания на измельчение (потери на истирание)
Для испытаний на измельчение подходят следующие способы по стандарту TAPPI T476оm-97, которые применяются для определения сопротивления измельчению образцов 1-6, описанных выше.
Определение потерь на истирание по Taber (сухое)
1. Вырежьте квадратный образец 4 дюйма х 4 дюйма (101,6 мм х 101,6 мм) с отверстием 1/4 дюйма (6,35 мм) в центре.
2. Установите абразивные диски с номером Каталога Н-18 TABER® на прибор для испытаний на истирание TABER®. Установите на параллельные рычаги прибора TABER® грузы весом по 1000 г.
3. Взвесьте образец с точностью до трех знаков после запятой.
4. Поместите образец в гнездо для образца на приборе TABER®. Опустите рычаги и включите поворотный стол. Обеспечьте выполнение 100 оборотов при скорости вращения приблизительно 70-75 об/мин.
5. Извлеките образец. Постучите по боковой поверхности образца для удаления с его поверхности несвязанных волокон. Взвесьте образец с точностью до трех знаков после запятой.
6. Определите удельные потери на истирание как разность между первоначальным весом и конечным весом. Единицами измерения являются мгпотерьматериала/100 оборотов.
7. Выполните по описанной схеме испытание трех-пяти образцов.
8. Сообщите среднее для образцов значение.
Определение потерь на истирание по Taber (мокрое)
1. Вырежьте квадратный образец 4 дюйма х 4 дюйма (101,6 мм х 101,6 мм) с отверстием 1/4 дюйма (6,35 мм) в центре.
2. Установите абразивные диски с номером Каталога Н-18 TABER® на прибор для испытаний на истирание TABER®. Установите на параллельные рычаги прибора TABER® грузы весом по 1000 г.
3. Взвесьте образец с точностью до трех знаков после запятой.
4. Погрузите образец на тридцать секунд в дистиллированную воду.
5. Через 30 секунд образец извлекают из воды и, постучав десять раз по его боковой поверхности, удаляют оставшуюся не поглощенной воду.
6. Поместите образец на прибор TABER®. Опустите рычаги и включите поворотный стол. Обеспечьте выполнение 100 оборотов.
7. Извлеките образец. Поместите образец на ночь в печь для сушки при температуре 140oF (60oC). Образцы извлекают на следующий день и в течение по меньшей мере четырех часов дают возможность его температуре сравняться с температурой окружающей среды.
8. Взвесьте кондиционный образец с точностью до трех знаков после запятой.
9. Определите удельные потери на истирание как разность между первоначальным весом и конечным весом. Единицами измерения являются мгпотерьматериала/100 оборотов.
10. Выполните по описанной схеме испытание трех-пяти образцов.
11. Сообщите среднее для образцов значение.
Листовые материалы, содержащие стойкие к резанию частицы и изготовленные согласно настоящему изобретению, демонстрируют высокую поглощающую способность, высокое сопротивление резанию и низкие потери на истирание. Эффективность поглощения, сопротивление разрезанию и потери на истирание для образцов 1-6 показаны в таблице на фиг.17. Как показано на фиг.17, листовые материалы, изготовленные согласно принципам настоящего изобретения, обладали эффективностью поглощения, равной не менее чем приблизительно 0,2, и сопротивлением разрезанию не менее чем приблизительно 30 кгс/см, а более предпочтительно эффективностью поглощения, равной не менее чем приблизительно 1,0, и сопротивлением разрезанию не менее чем приблизительно 40 кгс/см. Желательно также, чтобы листовые материалы, являющиеся предметом настоящего изобретения, обладали эффективностью поглощения не менее чем приблизительно 0,2, сопротивлением разрезанию не менее чем приблизительно 30 кгс/см и потерей на мокрое истирание менее чем приблизительно 400 мг на 100 оборотов. Еще более желательно, чтобы листовые материалы, являющиеся предметом настоящего изобретения, обладали эффективностью поглощения не менее 1,0, сопротивлением разрезанию не менее чем 40 кгс/см и потерей на мокрое истирание менее чем приблизительно 400 мг на 100 оборотов. Режущая поверхность такого материала также предпочтительно демонстрирует потери на сухое истирание менее чем приблизительно 300 мг на 100 оборотов и более предпочтительно менее чем приблизительно 200 мг на 100.
Как показано также в примерах на фиг.17, желательно, чтобы на долю поглощающего материала в составе листа приходилось не менее 50% по весу для обеспечения высокой поглощающей способности и чтобы стойкие к резанию частицы составляли по весу от приблизительно 10 до приблизительно 50% от веса листа. Листовой материал предпочтительно имеет относительно большой базовый вес. Так, например, для получения достаточной поглощающей способности и сопротивления резанию желательно, чтобы базовый вес составлял не менее 100 фунт/3000 фут2 (0,016 г/см2). Более предпочтительно базовый вес листового материала составляет не менее 165 фунт/3000 фут2 (0,027 г/см2) и наиболее предпочтительно базовый вес листового материала составляет не менее 300 фунт/3000 фут2 (0,049 г/см2). Кроме того, толщина t листового материала составляет от приблизительно 250 мкм (0,01 дюйма) до приблизительно 1250 мкм (0,05 дюйма) для обеспечения достаточной поглощающей способности и сопротивления резанию. Частицы в являющемся предметом изобретения листовом материале предпочтительно состоят из полимерного материала и предпочтительно имеют размеры не менее чем около 100 мкм и наиболее предпочтительно от 200 до 500 мкм.
Приведенные выше примеры и описания предпочтительных вариантов реализации изобретения представлены только в целях иллюстрации и описания. Они не предназначены для того, чтобы быть исключительными и ограничивать изобретения конкретными описанными формами, и в свете приведенных выше положений возможны и рассматриваются различные модификации и варианты. Хотя приведено описание большого количества предпочтительных и варьирующихся вариантов реализации, систем, конфигураций, способов и возможных сфер применения, необходимо понимать, что возможно применение многих вариантов и альтернатив без отступления от объема настоящего изобретения. Так, например, в качестве альтернативы полимерным частицам и опорным системам, описанным выше, возможно применение других добавок для обеспечения сопротивления резанию и/или измельчению, таких, например, как химические добавки.
Таким образом, варианты реализации и примеры выбраны и описаны, чтобы наилучшим образом проиллюстрировать принципы изобретения и его практическое применение и дать таким образом любому специалисту в данной области техники наилучшим образом использовать изобретение в различных вариантах реализации и с различными модификациями, подходящими для конкретного предполагаемого использования. Соответственно предусматривается, чтобы такие модификации входили в объем изобретения, ограниченный прилагаемой формулой изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ОДНОРАЗОВАЯ ВПИТЫВАЮЩАЯ ПРОКЛАДКА | 2012 |
|
RU2619425C2 |
| ПРОВОДЯЩАЯ КОМПОЗИТНАЯ СТРУКТУРА ИЛИ ЛАМИНАТ | 2012 |
|
RU2621760C2 |
| МНОГОЦЕЛЕВЫЕ АБСОРБИРУЮЩИЕ И ЗАЩИТНЫЕ ЛИСТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ | 1998 |
|
RU2192353C2 |
| ПОГЛОЩАЮЩЕЕ ИЗДЕЛИЕ, ОБЛАДАЮЩЕЕ ПОВЫШЕННОЙ ЭЛАСТИЧНОСТЬЮ И ПОЗВОЛЯЮЩЕЕ УЛУЧШИТЬ ЭСТЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СПОСОБНОСТЬ УДЕРЖАНИЯ | 1998 |
|
RU2203010C2 |
| ПЕЧАТНОЕ ОФСЕТНОЕ ПОЛОТНО (ВАРИАНТЫ), СЖИМАЕМАЯ ТКАНЬ, КОМПОЗИТНОЕ ИЗДЕЛИЕ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЖИМАЕМОЙ ТКАНИ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНОГО ОФСЕТНОГО ПОЛОТНА, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА | 1992 |
|
RU2110410C1 |
| ВЫСОКОМОДУЛЬНОЕ ВОЛОКНО ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТИ ИЗ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2013 |
|
RU2612714C2 |
| МОЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ | 1997 |
|
RU2157079C1 |
| ДЕЗОДОРИРУЮЩЕЕ ИЗДЕЛИЕ | 2015 |
|
RU2714308C2 |
| АРМИРОВАННЫЙ ВОЛОКНОМ ПОРИСТЫЙ ЛИСТ, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И КОМПОЗИТ ИЗ НЕГО | 1991 |
|
RU2105093C1 |
| МОЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ С ВЫСОКОЙ АБСОРБИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ | 1997 |
|
RU2154397C1 |
Изобретение относится к листовому материалу многоцелевого назначения, который подходит для защиты несущих поверхностей от помещенных на нее различных предметов и веществ, в частности кухонных поверхностей. Листовой материал содержит поглощающий слой с противоположными первой и второй поверхностями. При этом листовой материал также содержит обладающую сопротивлением резанию опорную систему, соприкасающуюся с поглощающим слоем, в котором листовой материал имеет эффективность поглощения, равную не менее чем приблизительно 0,2, и сопротивление разрезанию не менее чем приблизительно 30 кгс/см, при этом обладающая сопротивлением резанию опорная система либо образует непрерывную сеть, либо состоит из массы дискретных элементов, выполненных в поглощающем слое. Также настоящее решение относится к изделию, обладающему поглощающей способностью, сопротивлением резанию и измельчению. Техническим результатом, который достигается указанными признаками, является создание листового материала, обладающего высокими поглощающими способностями, сопротивлением резанию, стойкостью к измельчению, что позволяет предотвратить повреждение различных поверхностей и их порчу из-за пролитой жидкости, во время нарезания предметов, например пищи, при этом листовой материал остается легким, тонким и гибким, что делает его удобным в использовании. 3 с. и 15 з.п. ф-лы, 17 ил., 2 табл.
Приоритет по пунктам:
| Устройство для термопластической записи | 1973 |
|
SU497608A1 |
| ЕР 0816060 А2, 07.01.1998 | |||
| US 5709897 A, 20.01.1998 | |||
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАНЕЛЕЙ ИЛИ АНАЛОГИЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И ПАНЕЛИ ИЛИ ИЗДЕЛИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ ТАКИМ СПОСОБОМ | 1993 |
|
RU2129486C1 |
