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Zellstoff-Verbundkörper und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung
bezieht sich auf einen Zellstoff-Verbundkörper, der aus mehreren Lagen oder Schichten
besteht.
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Zellstoff-Verbundkörper dieser Art sind bekannt. Es ist ferner bekannt,
solche Verbundkörper mit einem ihre Widerstandsfestigkeit erhöhenden Imprägniermittel
zu versehen. Ferner ist es bekannt, Imprägniermittel auf gleichartige Stofflagen
mustergemäß aufzubringen. Eine Kreppung erfolgt dabei nicht.
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Der erfindungsgemäße Zellstoff-Verbundkörper eingangs genannter Art
ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen oder Schichten über etwa
1.5 bis etwa 85'% ihrer Gesamtflächen grob gekreppt und zum Rest fein gekreppt sind,
wobei sich die grob und fein gekreppten Bereiche jeder Lage oder Schicht musterförmig
abwechseln, daß jede der Lagen oder Schichten ein Basisgewicht zwischen 1575 und
6750 g pro Ries von 270 m- hat und daß die grob gekreppten Bereiche zwischen etwa
zwei und etwa zwölf Kreppfalten pro Zentimeter und die fein gekreppten Bereiche
zwischen etwa acht und achtzig Kreppfalten pro Zentimeter aufweisen.
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Ein Verfahren zur Herstellung von Schichten oder Lagen für Zellstoff-Verbundkörper
erfindungsgemäßer Art, bei dem in bekannter Weise ein die Standfestigkeit der Lagen
oder Schichten erhöhendes Mittel auf einen Kreppzylinder aufgetragen wird, ist dadurch
gekennzeichnet, daß ein nicht wanderndes Muster unterschiedlicher Mengen in einer
ein Ablösemittel enthaltenden Flüssigkeit auf die Oberfläche eines erhitzten rotierenden
Kreppzylinders aufgebracht wird, bevor dieser Kreppzylinder die noch nasse Bahn
berührt, wobei das Ablösemittel in der. Flüssigkeit in einer Menge vorhanden ist,
die ausreicht, den Grad der Adhäsion der Bahn an dem Kreppzylinder zu steuern, daß
die Bahn bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von zwischen etwa 3 und etwa 14 Gewichtsprozent
getrocknet wird und daß die getrocknete Bahn dann von der Oberfläche des Kreppzylinders
in Form einer Fein- und Grobkreppung nach Maßgabe des Musters der unterschiedlichen
Mengen des Ablösemittels abgekreppt wird.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Erzeugnisse in jeder beliebigen
Kreppung hergestellt werden. Es können unterschiedlich gekreppte Papiere gewonnen
werden. Derart unterschiedlich gekreppte Papiere werden vornehmlich verwendet zur
Herstellung von mehrschichtigen Produkten, wie Verpackungen, Polstern, Kissen, Isolierkörpern,
Wischtüchern, bei denen geringe Dichte und großes Volumen erforderlich sind. Bei
bisher bekannten Erzeugnissen dieser Art von geringer Dichte und großem Volumen
wurde festgestellt, daß sie sich leicht und dauernd in einen Zustand von höherer
Dichte und geringerem Volumen komprimieren lassen. Handelt es sich dabei beispielsweise
um Isolier- oder Polstermaterial, so leuchtet ein, daß diese Körper bekannter Herstellung
durch die Kompression erheblich an Wert verlieren. Zum Unterschied hierzu bewahrt
der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Werkstoff in Form von mehreren
Lagen oder Schichten aus unterschiedlich gekreppten Blättern bei großem Volumen
und geringer Dichte eine bessere Stabilität in der Struktur, dies auch darin, wenn
die Körper beträchtlichen Kompressionen unterworfen werden. Der erfindungsgemäße
Werkstoff eignet sich daher besonders für Verpackungs- und Polsterzwecke.
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Besondere Schwierigkeiten ergaben sich bisher bei der Erzeugung von
mehrschichtigen oder mehrlagigen Wischtüchern, die nicht nur von geringer Dichte
und hohem Volumen, sondern auch selbsttragend und im Gebrauch stabil sind und auch
wenig dazu neigen, Papierstaub oder freie Fasern abzugeben, und die eine ausreichend
grobe Oberfläche besitzen, um von dem zu reinigenden Gegenstand Schmutz, Ruß und
andere abgesonderte Substanzen wegzunehmen.
Das unterschiedlich
gekreppte, mehrschichtige Produkt der vorliegeenden Erfindung bietet verhältnismäßig
grobe, unebene Oberflächen, so daß es als Wischtuch besonders geeignet ist. Die
Fasern dieses Produktes sind in ausgewählten Flächenbereichen streng aneinander
gebunden und haben viel weniger die Neigung, Papierstaub abzugeben, wodurch die
Verwendungsmöglichkeit als Wischtücher noch erhöht wird.
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Gemäß Vorstehendem bezweckt die Erfindung die Erzeugung von verbesserten,
stabilen, gekreppten Zelluloseprodukten und ein wirtschaftlicheres Verfahren zur
Herstellung derselben. Ein weiterer Zweck ist ein Verfahren zur Erzeugung von Kreppapier
mit kontrollierter Kreppung und erhöhter Festigkeit und Streckbarkeit.
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Sodann umfaßt die Erfindung das nach dem Verfahren gewonnene Produkt,
das frei ist von Papierstaub und verbesserte grobe Oberflächen aufweist; ferner
ein Verfahren zur Erzeugung unterschiedlich gekreppter mehrschichtiger Produkte
von geringer Dichte und hohem Volumen.
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Während der Herstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besitzt
die Kreppapierbahn eine geringere Bruchfrequenz. Das Verfahren gestattet die Erzeugung
differentiell gekreppter Papiere durch gesteuerte Regelung der Adhäsion der Bahn
an der Trockneroberfläche unter Verwendung von besonderen, ablösend wirkenden Mitteln.
Das erfindungsgemäße Verfahren schafft die Möglichkeit der Verwendung von Grundstoffen,
die bisher zur Erzeugung von Kreppapier nicht verwendet werden konnten.
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Weitere Erfindungsmerkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Figuren, welche die Erfindung beispielsweise erläutern. Es stellt
dar Fig. 1 einen mehrschichtigen, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gekreppten
Zellstoff-Verbundkörper im Schrägriß, teilweise geschnitten, Fig.2 eine Einrichtung
zur differentiellen Kreppung, Fig. 3 eine Vorrichtung zum Besprühen der Trockneroberfläche
für die Erzeugung unterschiedlicher Kreppung gemäß vorliegender Erfindung.
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Fig. 1 zeigt ein mehrschichtiges, unterschiedlich gekrepptes Gebilde,
hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Dieser Verbundkörper besteht aus
einer Vielzahl von übereinanderliegenden Schichten oder Blättern 6 aus Zellstoffwattevliesen.
Die Zahl der Schichten oder Lagen kann zwei oder mehr sein, je nach dem Verwendungszweck.
Die einzelnen Blätter oder Schichten sind aus Bahnen erzeugt, die vor dem Kreppen
bei vollständiger Trocknung ein Basisgewicht von zwischen ungefähr 3,5 Pfund (1575
g) und ungefähr 15 Pfund (6750 g) pro Ries von 3000 Quadratfuß (270 qm) haben, das
bevorzugte Basisgewicht hängt von dem Verwendungszweck ab. Werden die Blätter beispielsweise
für Kissen oder Isolierzwecke verwendet, so ist der bevorzugte Bereich des Basisgewichtes
zwischen ungefähr 4,5 Pfund (2025 g) und ungefähr 7,5 Pfund (3375 g) pro Ries von
3000 Quadratfuß (270 qm). Für Wischtücher beträgt das bevorzugte Basisgewicht 9
Pfund (4050 g) bis 15 Pfund (6750 g) pro Ries.
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Jedes der Zellstoffblätter 6 hat wechselnd eine Reihe von grob gekreppten
Flächen 31 und fein gekreppten Flächen 33. Diese grob gekreppten und fein gekreppten
Flächenelemente 31 bzw. 33 ergeben abwechselnd aufgeblähte und flache Elemente,
die dem Produkt seine vorzüglichen Eigenschaften verleihen. Die Feinkreppung in
den flachen Bereichen wirkt stabilisierend, d. h., sie hält die Böden der Grobkreppung
und setzt diese in die Lage, das ursprüngliche Volumen stabil zu machen. In Fig.
1 sind die Flächenelemente so angeordnet, daß sie sich zu parallelen Bändern aneinanderreihen.
Es kann aber irgendein anderes Muster gewählt werden, z. B. ein Muster von Diagonalen,
konzentrischen Kreisen, Punkten, Quadraten, diskontinuierlichen Flächenelementen,
sich kreuzenden Flächenelementen u. dgl. Wichtig ist, daß die grob gekreppten und
die fein gekreppten Elemente abwechselnd auftreten oder sich gegenseitig durchsetzen,
um die vorerwähnte Stabilität eines jeden grob gekreppten Elementes zu gewährleisten.
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Es ist an sich bekannt, daß man bis zu einem gewissen Grade eine gröbere
Kreppung erhält, wenn man Blätter größerer Stärke verwendet. Indessen führt diese
Maßnahme nicht zu einem Produkt von dem stabilen Volumen gemäß vorliegender Erfindung,
weil die in der erwähnten bekannten Weise erzeugte gröbere Kreppung die Neigung
hat, zusammenzufallen oder sich zu verflachen, die Neigung des Produktes, Zugbeanspruchungen
auszuhalten, verringert werden. Die grob gekreppten Flächenbereiche des Produktes
gemäß Fig. 1 haben stabile Komponenten von beachtlichem Ausmaß, während die fein
gekreppten Flächenelemente der Grobkreppung die Festigkeit erhalten und damit großes
Volumen und geringe Dichte gewährleisten.
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Von den grob gekreppten Flächenelementen 31 sollen zwischen fünf und
dreißig auf einen Zoll (25 mm) gehen, wenn das Produkt am Ende der Papiermaschine
aufgewickelt wird, vorzugsweise zwischen ungefähr zehn und zwanzig pro Zoll. Von
den fein gekreppten Flächenelementen 33 hingegen fallen zwischen ungefähr zwanzig
und ungefähr zweihundert auf den Zoll, vorzugsweise zwischen ungefähr dreißig und
ungefähr fünfzig. Beim Aufeinanderschichten der Lagen oder Blätter findet eine gewisse
Streckung statt bis zu einem Ausmaß von 100/a der Länge.
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Die Blätter oder Lagen des Produktes haben ein Kreppverhältnis zwischen
ungefähr 1,25 und 2,5; bevorzugt wird ein Kreppverhältnis von 2,0. Unter Kreppverhältnis
versteht man das Verhältnis der Länge des flachen Blattes vor dem Kreppen zur Länge
nach dem Kreppen.
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Die grob gekreppten Flächenbereiche umfassen zwischen 15 und 85% der
Gesamtfläche einer jeden Lage, vorzugsweise zwischen 40 und 60%. Die fein gekreppten
Elemente 33 nehmen die übrige Fläche der Lagen oder Blätter ein. Die Schichten oder
Lagen werden in gleichförmiger oder willkürlicher Verteilung in bezug auf die Ausrichtung
der grob gekreppten und der fein gekreppten Elemente zusammengefügt. Nach der Vereinigung
hat der mehrschichtige Verbundkörper eine Dichte von zwischen ungefähr 1,3 Pfund
(585 g) und 2,0 Pfund (900 g) pro Kubikfuß (0,028 ms). Er hat ein Volumen, das um
etwa 100% größer ist als ein vergleichsfähiger, nach bisherigen Verfahren hergestellter
Körper.
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Wie oben ausgeführt, sollen mindestens ungefähr 15% und nicht mehr
als ungefähr 850% der Gesamtfläche des Endproduktes grob gekreppt und der Rest der
Fläche fein gekreppt sein. Wenn mehr als ungefähr 85% der Gesamtfläche grob gekreppt
wird, so
beeinträchtigt dies die Stabilität. Außerdem würde die
Bahn bei Druckbeanspruchung abgeflacht, und das ursprünglich große Volumen ginge
verloren. Wenn weniger als ungefähr 159/o der Gesamtfläche grob gekreppt sind, dann
hat das Endprodukt nicht die geringe Dichte und das große Volumen, wie durch die
Erfindung angestrebt. Bevorzugt ist ein grob gekreppter Flächenbereich von zwischen
ungefähr 40 und ungefähr 60'0/0.
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Für manche Anwendungszwecke haften die Lagen oder Schichten eines
solchen Verbundkörpers an sich hinreichend fest aneinander. Erforderlichenfalls
können sie aber durch Prägen oder auf andere Art zusätzlich vereinigt werden.
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Die Herstellung eines gekreppten Zellstoffwattevlieses gemäß der vorliegenden
Erfindung geht aus von einer noch nassen Faserstoffbahn; erfindungsgemäß werden
ein oder mehrere ausgewählte ablösende Mittel zugegeben an einem Punkt vor einer
Klemmstelle und vor der Trocknung der Bahn. Die mit diesem bzw. diesen Mitteln behandelte
Bahn läuft durch eine Klemmstelle. Hierauf werden die Bahn und ein Film des ablösend
wirkenden Mittels auf dem Trockner getrocknet, und anschließend wird die getrocknete
Bahn von der Trockneroberfläche unter gleichzeitiger Kreppung abgezogen.
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Das ablösende Mittel wird in ausgewählten Mengen so aufgetragen, daß
es nicht gleichmäßig verteilt ist. Mit anderen Worten, man erzeugt mit dem ablösend
wirkenden Mittel auf der Bahn ein Muster derart, daß entsprechend diesem Muster
eine selektive Adhäsion der Bahn an der Trockneroberfläche eintritt. Hierdurch ergibt
sich dann die gewünschte unterschiedliche Kreppung, wie nachstehend noch eingehender
beschrieben wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird eine wässerige Faserstoffbahn
gebildet, beispielsweise mit Hilfe der bekannten Fourdrinier-Maschine. Man schwemmt
den Faserstoffbrei auf das Sieb auf, so daß auf diesem eine Stoffschicht entsteht,
die die erforderliche Menge an Fasern in der entsprechenden Menge Wasser enthält,
ausreichend, um die Verteilung der Fasern in der Bahn zu gewährleisten. Anschließend
wird so viel Wasser abgezogen, daß eine zusammenhängende Schicht entsteht, die von
dem Ende des Siebes abgegautscht werden kann.
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Für die Zwecke der Erfindung finden Zellulose oder andere Fasern Verwendung,
die zur Erzeugung von gekreppten Bahnen oder Blättern geeignet sind. Holzfasern,
die bisher zur kommerziellen Trockenkreppung ungeeignet waren, können in Mengen
bis zu 100% des Gesamteintrages Verwendung finden. Indessen werden Anteil und Art
der Fasern gewählt, je nach dem Verwendungszweck des gekreppten Endproduktes. »Zellulosefasern«
umfassen chemisch erzeugte Holzstoffasern, mechanisch erzeugte Holzstoff fasern,
Baumwollfasern usw. Geeignete chemisch erzeugte Holzstoffasern sind solche, die
durch Sulfit, Sulfat und halbchemische Verfahren gewonnen werden. Die Fasern können
gebleicht sein, dies ist jedoch für die vorliegende Erfindung nicht notwendig.
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Es können verschiedene Arten synthetischer Fasern, wie Kunstseide-,
Nylon-, Glas-, Polyvinyl-Chlorid-und Zellulose-Azetat-Fasem in verschiedenen Mengen
dem Eintrag (Mahlgut) beigegeben werden, um Endprodukte von bestimmten spezifischen
Eigenschaften zu erhalten. Die Bahn wird auf einer Fourdrinier-Maschine erzeugt,
die eine offene Bütte oder eine Bütte mit Ausgießmundstück haben kann, oder auf
einer Maschine mit Zylinderbütte. Die Fig. 2 bezieht sich auf eine Fourdrinier-Maschine.
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Die auf einer solchen Maschine erzeugte Bahn hat normalerweise einen
Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 85 Gewichtsprozent in dem Augenblick, in welchem
sie von dem Sieb auf den Filz gegautscht wird. Der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn
wird weiter reduziert auf zwischen 70 und 80% durch die Hauptpresse und auf ungefähr
65%, wenn sie durch die Druckrolle dem Trockner zugeführt wird. Beim Trocknen der
Bahn wird der Feuchtigkeitsgehalt durch Wärmeanwendung auf zwischen 3 und 14 Gewichtsprozent,
bezogen auf die Bahn, reduziert (Zustand der absoluten Trocknung). Die Trocknung
wird in üblicher Weise auf einer einzigen geheizten Walze großen Durchmessers vom
Typ einer Selbstabnahme-Maschine, genannt Yankee-Typ, durchgeführt. Der Yankee-Trockner
umfaßt einen Heizzylinder, der einen Durchmesser von 15 Fuß (450 cm) oder mehr haben
kann und gleich lang oder länger ist. Er ist aus einem Stück gegossen; seine Oberfläche
ist geschliffen. Der Yankee-Trockner kann aber auch von anderer geeigneter Konstruktion
und anderem geeignetem Werkstoff sein.
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Die für die vorliegende Erfindung geeignete Stoffbahn soll vor dem
Kreppen im Zustand der absoluten Trocknung ein Basisgewicht von zwischen 3,5 Pfund
(1575 g) und 15 Pfund (6750 g) pro Ries von 3000 Quadratfuß (270 qm) besitzen.
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Bei der Durchführung des Verfahrens zur Erzeugung eines differentiell
gekreppten Papiers wird (s. Fig. 2) die feuchte Faserstoffbahn 6, nachdem sie in
üblicher Weise von einem bahnbildenden Sieb 7 abgegautscht worden war, durch einen
Oberfilz 8 zu einer Klemmstelle zwischen zwei Druckwalzen, einer oberen Druckwalze
9 und einer unteren Saugdruckwalze 11, und einem Unterfilz 12 gefördert.
Die Walzen 9 und 11 bewirken eine teilweise Entwässerung der Bahn
6; der Feuchtigkeitsgehalt wird verringert auf zwischen ungefähr 70 und 80 Gewichtsprozent.
Nach dem Durchgang durch die Klemmstelle läuft die Bahn mit dem Oberfilz 8 um eine
Endwalze 13 und in die Klemmstelle zwischen einem Yankee-Trockenzylinder 17 und
einer mit Gummi bedeckten Saugpreßrolle 19. Die Preßrolle 19 preßt die Bahn 6 fest
auf die Oberfläche des Zylinders 17. Letzterer rotiert im Uhrzeigersinn und nimmt
dabei die Bahn 6 mit. Der Trockenzylinder 17 ist üblicher Bauart. Er kann bis zu
15 Fuß (450 cm) Durchmesser haben. Er arbeitet bei einer gleichmäßigen Oberflächentemperatur
zwischen ungefähr 190° F (88° C) und ungefähr 212°F (100° C) und hat eine Umlaufgeschwindigkeit
bis zu 3000 Fuß (900 m) pro Minute. Bei dieser Temperatur und Geschwindigkeit wird
die Bahn auf einen Feuchtigkeitsgehalt von zwischen ungefähr 3 und 14 Gewichtsprozent
vor dem Kreppen reduziert. Jenseits der Druck- oder Klemmstelle 16 verläßt der Oberfilz
8 die Bahn 6 und läuft über Rolle oder Walze 21 endlos zurück zur Wiederverwendung.
Mittlerweile wird eine Flüssigkeit, die ein Ablösungsmittel enthält, auf die benachbarte
Oberfläche des Trockenzylinders 17 durch eine geeignete Vorrichtung 15 in einem
vorgegebenen Muster aufgebracht. Die Art und der Ort des Aufbringens des Ablösungsmittels,
wie sie in Fig. 2 beispielsweise dargestellt ist.
ist gerade für
das differentielle Kreppen nach der Erfindung besonders geeignet.
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Das ablösend wirkende Mittel besteht aus einer oder mehreren mit Wasser
oder einem anderen flüchtigen Träger mischbaren Verbindungen. Unter mischbar ist
zu verstehen dispergierbar oder lösbar in dem flüchtigen Träger. Auch Luft kann
als Träger Verwendung finden. Das ablösend wirkende Mittel soll so beschaffen sein.
daß es dem Stahl einen Grad von Schmierfähigkeit verleiht, der kleiner ist als 0,3
bei 20' C, ausgedrückt als Reibungskoeffizient: Im Sinne dieser Definition
basiert der Grad der Schmierfähigkeit, ausgedrückt als Reibungskoeffizient, auf
Werten. die man mit einer abgewandelten Deeley-Maschine erhält, welche für Messung
der statischen Reibung bei der handelsüblichen Testung von Schmiermitteln Verwendung
findet.
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Es wurde festgestellt, daß bei 20°C der Schmierwert oder Reibungskoeffizient
für Stahl auf Stahl 0,6 ist; bei Anwesenheit von Benzol beträgt dieser Wert 0,5,
bei Anwesenheit von Alkohol 0,42, bei Anwesenheit von Trichloräthylen 0,33 und bei
Anwesenheit von Glycerin 0,2. Mineralische Öle und fettige öle haben Werte in der
Größenordnung von ungefähr 0.12 bis 0,15, während ölsäure einen ausnehmend niedrigen
Wert von 0,06 hat.
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Beispiele für ablösend wirkende Mittel, die für das erfindungsgemäße
Verfahren geeignet sind, sind folgende: Seifen, welche Natriumsalze von ölsäure,
Stearinsäure oder anderen Fettsäuren enthalten, emulgiertes Mineralöl; Diglycolaurat;
Polyäthylen-Glycoldilaurat; emulgierte Fettsäuren mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen
in der gestreckten Kette, wie ölsäure, Rizinolsäure, Palminsäure, Stearinsäure und
Laurinsäure, Triäthylen-Glycol; sulfoniertes Rizinusöl; Wiederbefeuchtungsmittel
vom Typ der Fettester und Alkyl-Aryl-Polyäther-Alkohole; Alkyl-Keten-Dimere, wie
das Ketendimer einer Fettsäure mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen in der gestreckten
Kette; Weichmacher vom Typ der sulfonierten Lang-Ketten-Kohlenwasserstoffe; quaternäre
Ammonium-Chloride, wie dihydrierte Talg-Dimethyl-Ammonium-Chloride.
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Im allgemeinen genügt eine nur sehr kleine Menge des ablösend wirkenden
Mittels, verglichen mit dem Gewicht der Bahn, um die gewünschte kontrollierte Ablösune
der Bahn von der Oberfläche des Trockenzylinders zu bewirken. Diese Menge hängt
ab von der Schmierfähigkeit des Mittels, der Art des Körpers und dem Gewicht der
abzulösenden Bahn sowie von der Temperatur der Oberfläche des Trockenzylinders,
neben anderen Faktoren. Die Menge an ablösendem Mittel kann variieren von 0,01 Pfund
(4,5 g) bis 50 Pfund (22 500 g) pro Tonne Endprodukt, je nach dem ausgewählten Mittel
und den anderen oben angegebenen Faktoren.
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Fettsäuren, die bei Raumtemperatur (65° F = 18,3°C) flüssig sind und
die zwischen 14 und 18 Kohlenstoffatome in der Kette aufweisen, wurden als besonders
wirksame ablösende Mittel festgestellt, ebenso Mineralöle bei Verwendung einer »öl-in-Wasser«-Emulsion.
Die erstgenannten Mittel wurden mit Erfolg anaewendet in einer Menge von zwischen
0,02 Pfund (9 g) und ungefähr 2 Pfund (900 g) pro Tonne Gewebebahn mit einem Basisgewicht
vor dem Kreppen von ungefähr 7,6 Pfund (3420 g) pro Ries von 3000 Quadratfuß (270
qm) bei absoluter Trocknung. Die letzterwähnten Mittel wurden mit Erfolg verwendet
in Mengen von 1 Pfund (450 g) bis 21 Pfund (9450 g) pro Tonne Stoffbahn mit einem
Basisgewicht vor dem Kreppen von 7,6 Pfund (3420 g) pro Ries von 3000 Quadratfuß
(270 qm) bei vollständiger Trocknung.
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Da eine nur verhältnismäßig geringe Menge an ablösend wirkendem Mittel
notwendig ist, um eine wirksame Regelung der Ablösung der Bahn von der Trockneroberfläche
zu erzielen - im Vergleich mit Verfahren, bei welchen die ablösenden Mittel dem
Eintrag zugegeben werden - ist das erfindungsgemäße Verfahren verhältnismäßig billig.
überdies machen erhöhte Produktion, erhöhte Festigkeit, Dehnbarkeit und Weichheit
des gekreppten Endproduktes sowie erhöhte Produktionsgeschwindigkeit und geringere
Bruchfrequenz das erfindungsgemäße Verfahren äußerst wirtschaftlich, besonders mit
Rücksicht auf das große Anwachsen der Produktion des Erzeugnisses.
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Die Auswahl des besonderen ablösend wirkenden Mittels hängt nicht
bloß von dessen Schmierwert, sondern auch von anderen Charakteristiken ab, z. B.
von seiner Absorbierbarkeit, seiner Weichheit, seiner Farbe, seiner Giftigkeit,
seinen bakteriziden und antimycalen Eigenschaften usw.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, rotiert der Zylinder 17 im Uhrzeigersinn
und nimmt die Bahn 6 dabei mit. Diese wird unterschiedlich von dem Zylinder 17 durch
ein Kreppmesser 23 abgekreppt und dann zu einer weichen Rolle auf die Haspel 24
gewickelt, die mit einer kontrollierten Umfangsgeschwindigkeit läuft. Jenseits der
Druck- oder Klemmstelle verläßt der Oberfilz 8 die Bahn 6 und läuft über eine Rolle
oder Walze 21 zurück zur Wiederverwendung.
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Bei umlaufendem Zylinder 17 wird nun durch eine Einrichtung 15 für
ablösend wirkende Mittel in einem vorbestimmten Muster auf die Oberfläche des Heizzylinders
1.7 aufgebracht.
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Gemäß Fig. 2 besteht die Einrichtung 15 aus einem Rohr 35,
das in Abständen kleine Düsen 37, die gegen den jeweils gegenüberliegenden
Teil 39 der Oberfläche des Trockners gerichtet sind und sich über die ganze
Breite des Trockners 17 erstrecken, aufweist. Das ablösend wirkende Mittel wird
auf die Oberfläche des Trockners in einem vorbestimmten Muster aufgebracht, um die
unterschiedliche Kreppung zu erzielen. Im allgemeinen muß eine solche Menge an ablösendem
Mittel aufgetragen werden, daß nur an vorbestimmten Flächenbereichen der Oberfläche
des Trockners ein Film entsteht. Dieser Film wird im wesentlichen völlig durch die
Stoffbahn auf dem Trockner absorbiert, daß jenseits des Kreppmessers auf der Oberfläche
des Trockners kein Rückstand verbleibt. Die optimale Menge an ablösend wirkendem
Mittel für die differenzielle Kreppung ist knapp weniger als jene, die einen Rückstand
auf der Oberfläche des Trockners hinterlassen würde. Indessen ist ein geringer Rückstand
unschädlich. Wie oben dargetan, werden die ablösenden Mittel mit wechselndem Grad
an Wirksamkeit in Mengen der Größenordnung von 0,01 Pfund (4,5 g) bis 50 Pfund (22,5
kg) pro Tonne erzeugten Produktes verwendet. Der bevorzugte Bereich für differenzielle
Kreppung ist von 1 bis 10 Pfund (450 bis 4500 g) pro Tonne.
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Zum Auftragen der ablösend wirkenden Mittel auf die Trockneroberfläche
in bestimmter Musterung zur Erzeugung unterschiedlich gekreppter Elemente können
irgendwelche anderen Einrichtungen benutzt
werden, beispielweise
eine Gummidruckwalze, die das entsprechende Muster aufweist. Wenn eine derartige
Druckwalze so angeordnet ist, daß sie das Muster bei jeder Umdrehung in genauem
Register aufdruckt, dann ist die exakte Kontrolle der Menge an verwendetem Mittel
nicht kritisch, weil ein übertragener Rückstand das Muster nicht verändert. Es kann
jedoch zusätzlich eine Anordnung von Wischdochten oder anderen Wischorganen vorgesehen
sein, um das Mittel an bestimmten Oberflächenelementen der Trockneroberfläche zu
entfernen.
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Zur differentiellen Kreppung soll, wie schon erwähnt, das ablösend
wirkende Mittel in einem Muster auf den frei liegenden Teil der Oberfläche des Trockners
zwischen dem Kreppmesser 23 und der Druck-oder Klemmstelle zwischen dem Trockenzylinder
17 und der Druckwalze 19 aufgebracht werden (Fig. 2). überdies soll die Stelle der
Auftragung so gewählt werden, daß eine hinreichende Zeit verstreichen kann, bevor
das auf die Oberfläche des Trockners aufgebrachte Mittel zu der genannten Druck-
oder Klemmstelle gelangt, dies, um die Verdampfung der flüchtigen Komponenten des
Mittels an der Trockneroberfläche zu ermöglichen unter Zurücklassung des Musters
in Form eines schmierigen oder öligen, nicht wandernden Rückstandes unter der Oberfläche
des Trockners derart, daß das Muster an der Klemm-oder Druckstelle zwischen dem
Trockenzylinder und der Gegendruckwalze sich nicht ausbreitet. Demzufolge ist es
zweckmäßig, das ablösend wirkende Mittel verhältnismäßig nahe an das Kreppmesser
heranzurücken. Die optimale Auftragstelle hängt notwendigerweise ab von der Menge
und Konzentration des aufzutragenden Mittels, der Oberflächentemperatur des Trockners
und der Natur der flüchtigen Bestandteile des Mittels.
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Wenn an Stelle des Yankee-Trockners eine Reihe von erhitzten Trockenwalzen
verwendet wird, dann wird das ablösend wirkende Mittel in der vorbeschriebenen Weise
an der frei liegenden Stelle der Oberfläche derjenigen Trockenwalze aufgebracht,
an welcher die Kreppung stattfindet, und vor der Druck-oder Klemmstelle zwischen
der Trockenwalze und der zugeordneten Druckwalze. Gewünschtenfalls kann man das
ablösend wirkende Mittel in einem Muster auf die frei liegende Oberfläche der Stoffbahn
aufbringen, z. B. mittels einer gemusterten Gummidruckrolle, während die Bahn auf
dem Yankee-Trockner oder einer anderen Trockenwalze läuft, so daß das Muster in
die Bahn eindringt und auf diesem Weg zur Trockneroberfläche gelangt, um die gewünschte
differenzielle Ablösung und damit Kreppung zu bewirken. In diesem Fall wird die
Stelle der Aufbringung des Musters aus ablösend wirkendem Mittel auf die Bahn so
gewählt, daß eine genügende Menge eindringt und die Verdampfung der flüchtigen Bestandteile
stattfinden kann und die differenzielle Ablösung der Bahn von der Oberfläche des
Trockners während des Kreppens gewährleistet ist.
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Die Bahn 6 wird auf ihrem Weg über den Zylinder 17 (Fig. 2) auf einem
Feuchtigkeitsgehalt von zwischen 3 bis 14 Gewichtsprozent gehalten auf dem Weg bis
zu dem Kreppmesser 23. Das Kreppmesser kreppt die Bahn von dem Trockner ab. Die
natürliche Haftung der Bahn an der Oberfläche des Trokkenzylinders ist an den Stellen,
an denen das ablösend wirkende Mittel vorhanden ist, verringert. Infolgedessen nimmt
die Bahn beim Abkreppen von dem Zylinder das Kreppmuster an, welches dem unterschiedlichen
Grund der Haftung an der Oberfläche des Trockners entspricht.
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Je leichter die getrocknete Bahn von der Trockneroberfläche abgelöst
wird, um so gröber wird die durch das Kreppmesser erzeugte Kreppung. Wenn daher
das ablösende Mittel in einem Muster auf die Oberfläche des Trockners aufgetragen
ist, dann wird entsprechend diesem Muster eine Grobkreppung erzeugt. Die mit dem
ablösenden Mittel nicht behandelten Flächenelemente der Trockneroberfläche werden
in normaler Weise von dieser abgekreppt. Dadurch entsteht die Feinkreppung.
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Nachstehend sind Beispiele für das Verfahren der differentiellen Kreppung
aufgeführt.
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Beispiel I Ungebleichter Zellulosestoff, der überwiegend aus Abfall-Sulfat-Krepp-Fasern
besteht, wird in üblicher Weise auf einer Papiermaschine zu einer Bahn verarbeitet,
die in getrocknetem Zustand vor dem Kreppen ein Basisgewicht von 5,34 Pfund (2403
g) pro Ries von 3000 Quadratfuß (270 qm) besitzt. Während die Bahn auf ungefähr
5 Gewichtsprozent Feuchtigkeit in weniger als einer Sekunde auf einem Yankee-Trockner
von 12 Fuß (360 cm) Durchmesser bei einer Oberflächentemperatur von ungefähr 190°
F (88°C) und bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 1600 Fuß (480 m) getrocknet
wird, werden 0,167 Gewichtsprozent einer »öl-in-Wasser«-Emulsion eines Ablösungsmittels
beigegeben, in diesem Fall der Keten-Dimer einer Fettsäure von 18 Kohlenstoffatomen
in der gestreckten Kette. Die Zugabe erfolgt durch Düsen auf die Oberfläche des
Trockenzylinders bei einem Druck von 40 Pfund (18 kg) pro Quadratzoll (6,25 qcm).
Das Sprühgerät hatte Düsen von 0,018 Zoll (0,2 mm) Durchmesser in Abstand von 3/a
Zoll (1,9 cm) über die ganze Breite des Trockenzylinders. Der Keten-Dimer wurde
verwendet in einer Menge von 1,23 Pfund (553,50 g) pro Tonne Bahn. Das Sprühgerät
war ungefähr 0,5 Zoll (1,25 cm) von der Oberfläche des Trockenzylinders entfernt
angeordnet, und zwar zwischen dem Kreppmesser und der zugehörigen Druckwalze, ungefähr
24 Zoll (60 cm) von der Druck- oder Klemmstelle. Das Sprühgerät war so angeordnet,
daß das Wasser verdampfen konnte, bevor das aufgesprühte Mittel die Druckrolle erreichte,
dies, um ein Ausbreiten des Ablösungsmittels in der Druck- oder Klemmstelle zwischen
der Druckwalze und der Trockneroberfläche zu verhindern. Die Bahn wurde von dem
Trockner mit einem Standard-Kreppmesser bei einem Kreppverhältnis von 2,00 abgekreppt.
Die differentiell gekreppte Bahn hatte parallele Linien oder Streifen von grobem
und feinem Krepp, jede Krepplinie ungefähr 3/8 Zoll (9 mm) Breite. Die grob gekreppten
Flächenelemente und die fein gekreppten Flächenelemente nahmen ungefähr je 50'°/o
der Gesamtfläche der Bahn ein. Von den fein gekreppten Elementen gingen ungefähr
zweiunddreißig und von den grob gekreppten Elementen ungefähr fünfzehn auf einen
Zoll (2,5 cm).
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Eine Vielzahl von auf diese Weise differentiell trocken gekreppten
Blättern wurde willkürlich zu einem Verbundkörper aufeinandergelegt. Dieser und
ein Vergleichsprodukt, das im gleichen Kreppverhältnis ohne die Musterung mittels
eines ablösenden Mittels hergestellt worden war, wurden nach 10 Tagen
untersucht.
Dabei ergab sich, daß der differentiell gekreppte Verbundkörper im Durchschnitt
ein um 43,5% größeres Volumen besaß als der Vergleichskörper. Die Dichte des erfindungsgemäß
hergestellten Verbundkörpers war 1,95 Pfund (877,5 g) pro Kubikfuß (28000
cm3) gegenüber 2,9 Pfund (1305 g) pro Kubikfuß des Vergleichskörpers. Der erfindungsgemäße
Verbundkörper war für verschiedene Zwecke brauchbar, so für Packmaterial, Polsterung
und Wischtücher.
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Es ist in der Praxis der einschlägigen Technik üblich, das gekreppte
Produkt vor Messung des Volumens und der Dichte altern zu lassen, um ein Feuchtigkeitsgleichgewicht
mit der Umgebung herzustellen und Veränderungen, hervorgerufen durch Schrumpfen,
zu vermeiden.
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Die Volumenmessungen wurden durchgeführt unter den Bedingungen, die
sich aus § 4.5. von Federal Specification PPP-C-843 ("Cushioning Material, Cellulosie
") ergeben. Die Dichte wurde berechnet gemäß § 4.8 desselben Werkes. Beispiel 1I
Faserstoff, im wesentlichen bestehend aus gebleichten Sulfitfasern, wurde wie gemäß
Beispiel l zu einer Bahn verarbeitet. Diese hatte vor dem Kreppen ein Basisgewicht
von 4,6 Pfund (2070 g) pro Ries von 3000 Quadratfuß (270 qm). Eine 0,16711/oige
(Gewichtsprozent) »Öl-in-Wasser«-Emulsion des Keten-Dimers wurde bei einem Druck
von 60 Pfund (27000 g) mittels Düsen auf die Oberfläche des Trockners wie gemäß
Beispiel I aufgestäubt. Der Trockner arbeitete mit einer Umlaufgeschwindigkeit von
1600 Fuß (480 m) pro Minute. Die Anordnung war im übrigen dieselbe wie gemäß Beispiel
I. Das Keten-Dimer wurde in einer Menge von ungefähr 1,37 Pfund (616,50 g) pro Tonne
auf die Bahn gebracht. Letztere wurde bei einem Kreppverhältnis von 1.94 von dem
Trockner abgekreppt. Die differentiell gekreppte Bahn hatte rauhe, parallele, 3/8
Zoll (9 mm) breite Streifen, grob gekreppte und fein gekreppte Streifen, die je
500,'o der Gesamtfläche der Bahn ausmachten. Von den fein gekreppten Elementen gingen
im Durchschnitt vierzig und von den grob gekreppten Elementen fünfzehn auf einen
Zoll.
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Ein Vergleichsmuster wurde ohne Verwendung eines ablösenden Mittels
an dem Trockner hergestellt. Eine Vielzahl von differentiell gekreppten Blättern
wurde willkürlich zu einem Verbundkörper vereinigt. Desgleichen dieselbe Zahl von
in bisher üblicher Weise erzeugten Kreppapierblättern. Nach 10 Tagen Alterung wurde
festgestellt, daß das differentiell gekreppte Produkt durchschnittlich ein um 73,2
% größeres Volumen hatte als der Vergleichskörper. Die Dichte des ersteren war 2,0
Pfund (900 g) pro Kubikfuß (28 000 ein-3); die Dichte des letzteren war 3,3 Pfund
(1485 g) pro Kubikfuß. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Erzeugnis
war geeignet zur Verwendung als Wischtuch, als Polster, als Packmaterial u. dgl.
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Beispiel III Ein Faserstoffeintrag aus gebleichten Sulfatfasern wurde
zu einer Bahn verarbeitet wie gemäß Beispiel I. Die Bahn hatte getrocknet, d. h.
vor dem Kreppen ein Grundgewicht von 4,80 Pfund (2160 g) pro Ries von 3000 Quadratfuß
(270 qm). Eine wäßrige Lösung mit einem Gehalt von 0,33 Gewichtsprozent Diglycol-Laurat
wurde bei einem Druck von 120 Pfund (54 kg) auf die Oberfläche des Yankee-Trockners
aufgetragen, der mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1600 Fuß (480 m) pro Minute
umlief. Das Sprühgerät war dasselbe wie gemäß Beispiel I und in der gleichen Weise
angeordnet wie dort. Das Diglycol-Laurat wurde in einer Menge von ungefähr 6,3 Pfund
(2835) pro Tonne der Bahn verwendet. Die Bahn wurde differential abgekreppt mit
einem Verhältnis von 1,94. Das Endprodukt war ähnlich jenem nach den Beispielen
1 und 1I, d. h. 50 % der Gesamtfläche waren grob und 50 % fein gekreppt.
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Von den fein. gekreppten Flächenelementen gingen ungefähr siebenunddreißig
auf einen Zoll und von den grob gekreppten vierzehn auf den Zoll.
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Es wurde ein Vergleichsmuster ohne die Anwendung von Diglycol-Laurat
oder eines anderen ablösend wirkenden Mittels hergestellt. Aus beiden Produkten
wurde je ein Verbundkörper durch LUbereinanderschichten einer Vielzahl von Blättern
oder Lagen erzeugt. Nach 10 Tagen Alterung wurden die beiden Verbundkörper verglichen;
es wurde festgestellt, daß der erfindungsgemäße Verbundkörper ein im Durchschnitt
um 48,611/o größeres Volumen als der Vergleichskörper hatte. Die Dichte des ersteren
betrug 2,0 Pfund (900 g) pro Kubikfuß (28000 cm3), jene des letzteren 3,3 Pfund
(1485 g) pro Kubikfuß. Der erfindungsgemäß erzeugte Verbundkörper konnte in gleicher
Weise verwendet werden wie jener gemäß Beispiel 11.
Beispiel IV Aus ungebleichter
Zellulosemasse gemäß Beispiel I wurde eine Bahn erzeugt, die in getrocknetem Zustand
ein Basisgewicht von 5,34 Pfund (2403 g) pro Ries von 300 Quadratfuß (270 qm) besaß.
Eine 0,167prozentige (Gewichtsprozent) »Öl-in-Wasser«-Emulsion einer Fettsäure von
18 Kohlenstoffatomen in der Kette wurde bei einem Druck von 20 Pfund (9000 g) auf
die Oberfläche des Yankee-Trockners aufgestäubt wie gemäß BeispielI unter Benutzung
der gleichen Sprühvorrichtung wie dort und bei einer Umlaufgeschwindigkeit des Trockners
von ungefähr 1800Fuß (540 m) pro Minute. Die Fettsäure wurde in einer Menge von
ungefähr 1 Pfund (450 g) pro Tonne Produkt aufgetragen. Die Bahn wurde von dem Trockner
bei einem Kreppverhältnis von 2,00 abgekreppt. Die differential gekreppte Bahn wies
parallele grob und fein gekreppte Streifen auf von 3/8 Zoll (9 mm) Breite. Jede
der beiden Arten von Kreppungen nahm 50 % der Gesamtfläche ein. Von den fein gekreppten
Elementen gingen im Durchschnitt vierzig und von den grob gekreppten im Durchschnitt
fünfzehn auf einen Zoll (25 mm).
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Der Vergleich eines aus derart gekreppten Blättern oder Schichten
erzeugten Verbundkörpers mit einem nach bisherigen Verfahren, jedoch sonst unter
gleichen Bedingungen hergestellten Verbundkörper ergab nach 10 Tagen Alterung, daß
der ersterwähnte Verbundkörper im Durchschnitt ein um 9511/o größeres Volumen hatte
als der letzterwähnte. Die Dichte des erfindungsgemäß hergestellten Verbundkörpers
betrug 1,58 Pfund (711 g) pro Kubikfuß (0,028 m3) gegenüber 2,9 Pfund (1305 g) pro
Kubikfuß des Vergleichskörpers. Die Verwendungsmöglichkeit war wie bei dem Endprodukt
der vorhergehenden Beispiele.
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Diese Beispiele I, 1I, III und IV lassen die verbesserten Ergebnisse
erkennen, die aus der differentiellen
Kreppung einer Zellulosestoffbahn
durch Auftragen eines Musters aus einem ablösend wirkenden Mittel auf die Trockneroberfläche
resultieren. Die erfindungsgemäß gewonnenen Verbundkörper zeigten eine Volumenzunahme
von 43,5, 73,2, 48,6 und 95% gegenüber den Vergleichsprodukten. Die Dichte der erfindungsgemäßen
Verbundkörper war entsprechend niedriger. Der kommerzielle Vorteil, der durch die
Verringerung des Gewichts und damit der Kosten entsteht, ist augenfällig.
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Das erfindungsgemäße Produkt ist sehr stabil gegenüber Beanspruchungen.
Es verliert unter dem Einfluß wiederholter Schlagbeanspruchungen wesentlich weniger
an Volumen als nach bekannten Verfahren hergestellte Vergleichsprodukte. Diese Erscheinung
macht das erfindungsgemäße Produkt besonders geeignet als Polster und Kissen. Die
Schichten oder Lagen des differentiell gekreppten Verbundkörpers können mit anderen
Stoffen vereinigt werden, beispielsweise können Bindemittel zugegeben werden.
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Die Zahl der Schichten oder Lagen kann je nach dem Verwendungszweck
variieren.