DE3501593A1

DE3501593A1 - Verfahren zur herstellung weicher sanitaerpapierbahnen

Info

Publication number: DE3501593A1
Application number: DE19853501593
Authority: DE
Inventors: Nicholas W. Hockessin Del. Lazorisak; John Bala Cynwyd Pa. Skerrett; Wayne F. Annapolis Weikert, Md.
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1984-01-20
Filing date: 1985-01-18
Publication date: 1985-08-08
Also published as: FR2561272B1; FR2561272A1; GB2152961A; IT1182366B; JPS60173200A; BR8500240A; GB8401492D0; IT8567042A0; AU577565B2; MX163814B; BE901525A; GB2152961B; AU3777585A; IT8567042A1; ES8602174A1; DE3501593C2; ES539676A0

Description

PATENTANWÄLTE dh..-ing.i-aanz *uESTHOFf

WUESTHOFF-v. PECHMANN -BEHRENS- CCETZ ^D* "^Η1ι·"^ΕΙ)Λ ™^ES™_OFr {19*7-195«

DIPL.-ING. GERHARD PULS {lyfl-lpyi)

EUROPEAN PATENTATTORNEYS d.pl.-chem. dk.e. preiherr von pechmann

DlU-ING. DIETER BEHRENS _ _ DIPL.-ING.J DIPL.-TIRTSCH.-ING. RUTERT GOETZ

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Beschreibung Verfahren zur Herstellung weicher Sanitärpapierbahnen

Die Erfindung betrifft die Herstellung von weichen, leichten Papierbahnen um aus diesen Sanitärpapiere mit Grundgewichten von 13,56 bis 33,90 g/m² (8 bis 20 lbs/2880 ft²) herzustellen. Beispiele für Sanitärepapiere, die sich aus den erfindungsgemäß hergestellten Bahnen gewinnen lassen, sind Papiere für das Badezimmer zum Abwischen des Gesichts, Handtücher und dergleichen.

Es ist bekannt, daß der Hauptanteil der Festigkeit einer Papierbahn aus wässrigen Aufschlämmung von Cellulosefasern auf einer Bindung zwischen den Fasern beruht, welche durch Wasserstoffbrücken-Bildung im Rahmen der Papierherstellung zustandekommt. Papiere mit einer großen Anzahl derartiger Bindungen zeichnen sich sowohl durch Festigkeit als auch durch Steifigkeit aus.

Für sanitäre Papiere ist die Weichheit jedoch die am meisten gewünschte Eigenschaft. Um nun das gewünschte Ausmaß an Weichheit zu erreichen, werden die Papierbahnen durch Verringerung ihrer Festigkeit entweder auf mechanischem oder chemischem Weg weich gemacht, indem diese Zwischenfaser-Bindungen in der Papierbahn unterbrochen oder verringert werden und zwar in der Papierbahn, die in der Trockenpartie

gebildet wird. Dazu wurden schon die verschiedensten Vorschläge gemacht, wie das Kreppen der Bahn von einer Trockenfläche mit Hilfe eines Kreppschabers, Zugabe einer Substanz, die auf chemische Wege diese Bindung herabsetzt, zu den Faserrohstoffen für die Herstellung der Papierb^gihn oder ein zweites mal Kreppen. Alle diese Methoden führen jedoch bei einem gegebenen Ausmaß von Weichheit zu einer relativ geringen Festigkeit.

Man hat bereits versucht, die Festigkeit von Papierbahnen nach dem Kreppen zu verbessern. Dazu wurden in erster Linie

gekerbte Kreppschaber oder unterbrochene Kreppflächen herangezogen. Dabei erhält man Bahnen mit Bereichen geringer Zugfestigkeit. Nach anderen Verfahren werden die Zwischenfaser-Bindungen aus der Trockenpartie der Bahn ergänzt durch chemische Bindungen vor dem Kreppen. Während dies zu festeren Bahnen der gewünschten Weichheit führt, ist die Herstellung derartiger Papiere sehr aufwendig. Man hat auch bereits versucht, die Festigkeit herabzusetzten durch Pressen der Bahn auf einem Trockenzylinder-mit einem Gewebe»um unterschiedliche Haftung an der Kreppfläche zu erreichen. Dies führt zu einer unterschiedlichen Kreppung, wobei nur Teile der Bahn der Einwirkung von Kreppschabern unterworfen werden. Diese unterschiedliche Haftung führt zu einer geringeren Gesamt-Haftung der Bahn an der Kreppfläche und damit einer insgesamt erschwerten Kreppung bei nur wenig verbesserter Weichheit.

Das Pressen der Bahn, wenn diese noch feucht ist, führt zu Zwischenfaser-Bindungen, jedoch muß bei der Herstellung von weichen Papierbahnen die Bildung dieser Bindungen während der Bildung der Bahn verhindert werden, indem ein mechanisches Verdichten der feuchten Bahn zu jedem Zeitpunkt

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verhindert wird. Das Trocknen der Bahn geschieht auf Durchtrockner mit direktem Durchtritt von Luft durch die Bahn. Es wurde festgestellt, daß die innere Struktur einer so nicht gepressten Bahn eine Bauschigkeit und Weichheit bewirkt, was einen maximalen Vorteil für die folgende Kreppstufe darstellt. Die Forderung der Verbraucher für noch weichere sanitäre Papiere machte die Herstellung von Papieren der gewünschten Weichheit immer schwieriger auf üblichen Anlagen für die Herstellung von weichen Papierbahnen in denen die Bahn zur Entfernung des Wassers abgequetscht und dann auf der Fläche eines Glattrockners (Yankee dryer) gekreppt wird. Obwohl man bessere Ergebnisse mit dem Durchtrocknen erhält, sind derartige Anlage, was Installation und Betrieb anbelangt, sehr aufwendig. Es besteht daher ein dringender Bedarf nach einem Herstellungsverfahren für weiches Papier, welches auf üblichen Selbstabnahmemaschinen durchgeführt werden kann, jedoch zu einem weicheren Produkt führt, als es bisher möglich war.

Um dies zu erreichen,hat man bereits versucht, an die übliche Abnahmemaschine mit einer Kreppstufe eine zweite Kreppstufe anzuschließen ; jedoch gelingt es damit im allgemeinen nicht, leichte sanitäre Papiere mit Grundgewichten von 13,56 bis 33,90 g/m² (8 bis 20 lbs/ream) mit der gewünschten Weichheit herzustellen. Hingegen zeigen Papiere solcher Gewichte von derartigen Papiermaschinen nicht den im allgemein angestrebten Ausgleich zwischen Weichheit und Festigkeit, wie dies für sanitäre Papiere erforderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von gekreppten Papierbahnen mit Weichheit und Festigkeit vergleichbar mit nichtgepressten Bahnen, die jedoch auf üblichen Anlagen einschließlich mechanischer Entwässerungspartie und Glattrockner für das Trocknen und Kreppen der

Bahn herstellbar sind. Diese verbesserten Ergebnisse erhält man durch einen zweifachen Kreppvorgang, wobei in der ersten Kreppstufe die Innere- und Oberflächenstruktur der Bahn derart eingestellt wird, daß diese in der zweiten Kreppstufe für das Kreppen optimal geeignet ist. Auf diese Weise läßt sich weiches Papier mit geringerem Aufwand herstellen als unter Anwendung einer Anlage mit Durchtrockner.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt die Herstellung von weichen Papierbahnen mit Grundgewichten von 13,56 bis 33,90 g/m², indem eine Bahn aus einer Faserstoffaufschlämmung auf die Fläche eines Glattrockners aufgebracht und auf dieser mit einer Trockenheit von im wesentlichen 93 bis 97 % mit Hilfe eines ersten Kreppschabers gekreppt wird. Die so erhaltene vorgekreppte Bahn wird zur Verringerung ihrer Elastizität derart behandelt, daß das Mittel der Dehnung der Bahn im Quadrat nicht mehr als 9 % beträgt. Mit Hilfe eines Gesamt-Klebers wird die Bahn nun auf einen Kreppzylinder aufgebracht und mit Hilfe eines zweiten Kreppschabers bei einer Trockenheit von zumindest 93 % nochmals gekreppt.

Vor der zweiten Kreppstufe werden auf der üblichen Papiermaschine Verfahrensänderungen vorgenommen, um Papierbahnen mit Strukturen zu erhalten* wie sie bisher noch nicht erreichbar waren. Bisher wird die Papierbahn gebildet und auf üblichen Papiermaschinen getrocknet und dann gekreppt zu einem hohen Ausmaß von Dehnung, so daß die Krepppapierbahn maximaleh)Bausch und Flexibilität hatte. Erfindungsgemäß soll eine Bahn hergestellt werden, die nach dem Kreppen eine sehr geringe restliche Dehung besitzt und damit eine nur geringe Möglichkeit zur elastischen Energieaufnahme in der zweiten Kreppstufe besitzt und damit weniger der permanenten

Verformung ihrer Struktur wiedersteht.

Die mittlere Dehnung der Bahn im Quadrat ergibt sich aus

%O = J%längs · %quer .

"längs" bedeutet hier in Maschinenrichtung und "quer" senkrecht dazu.

Papierbahnen aus üblichen Herstellungsverfahren haben eine mittlere Dehnung %Ö von etwa 11 %, während erfindungsgemäße Papierbahnen nach der zweiten Kreppstufe eine solche von

< 9 % vorzugsweise ^< 6 %, aufweisen. Die geringeren Werte zeigen die unterschiedlichen Energiemengen,

die vor Unterbrechen der Zwischenfaser-Bindungen in der Bahn aufgenommen werden können. Eine Bahn mit einer derartigen mittleren Dehnung im Quadrat kann elastisch weniger Potentialenergie vom Kreppschaber aufnehmen, wodurch die Zwischenfaser-Bindungen weitgehender zerstört werden, was zur Erhöhung von Bausch und Weichheit führt.

Die Herabsetzung der mittleren Dehnung im Quadrat erreicht man im allgemeinen, indem die Bahn vom ersten Kreppschaber unter Zug abgezogen wird. Entsprechende Einstellung der minimalen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Glattrockner und Kreppzylinder kann ohne Bahnbruch die nötige Spannung ergeben. So kann man die Bahn von einem Glattrockner mit einer Laufgeschwindigkeit von 856,5 m/min (2810 fpm) abziehen und auf einen zweiten Kreppzylinder kleben, der eine Laufgeschwindigkeit von 807,7 m/min (2650 fpm) aufweist. Das folgende Glätten der Bahn zwischen Glattrockner und zweiter Kreppstufe führt zu einer Struktur die charakterisiert werden kann durch eine Dehnung %längs von 8 und %quer von 4,6, was

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eine Dehnung im Quadrat von 6,1 % ergibt.

Es gibt auch andere Möglichkeiten ₎ die Bahn unter Zug zu halten. So kann beipielsweise ein(e) zusätzliche Zugwalze oder Zugwalzensatz zwischen Glattrockner und Kreppzylinder vorgesehen werden.

Um die Leistung der zweiten Kreppstufe zu optimieren, d.h. das Kreppen der Bahn vom Kreppzylinder _f ist es wesentlich, daß die Bahn auf dem Kreppzylinder über die gesamte Fläche festihaftet, so daß sehr hohe Kreppkräfte zur Anwendung gelangen können. Unter diesen Bedingungen kommt es innerhalb der Bahn zu maximalem Aufbruch der Zwischenfaser-Bindung. Um die maximal mögliche Fläche der Bahn auf den Kreppzylinder zu bringen,wird diese vom Glattrockner abgezogen und behandelt, um die Falten zu glätten. Dies erreicht man zweckmäßiger Weise mit dem Abziehen der Bahn vom ersten Kreppschaber unter Zug, wodurch man geringe Restdehnung erhält. Wird die Bahn von dem Glattrockner mit minimalem Geschwindigkeitsunterschied abgezogen, wird die Oberflächenglätte verbessert durch Herabsetzung des Oberflächeneffekts des Kreppvorgangs durch den Schaber. Wenn eine Bahn geringere oberflächige Kreppung besitzt, zeigt sie eine glattere Fläche dem Überzug des zweiten Kreppzylinders und eine größere Fläche kommt in physikalischer Berührung mit der mit Fasern überzogenen Zwischenfläche, wodurch mehr Haftung geboten wird und die gesamte übertragene Kraft auf die Bahn in der zweiten Kreppstufe erhöht wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Bahn durch einen Kalander laufen, um eine weitere Oberflächenglätte zu ergeben, gleichbedeutend mit mehr Berührungsfläche und größerer Haftung insgesamt.

Diese Kombination in der Bahn von niederer Aufnahmefähigkeit

für Energie und glatter Oberflächenstruktur bei Eintritt in die zweite Kreppstufe führt zu einer verbesserten Wirkung dieser und damit zu höherem Bausch und besserer Weichheit der fertigen Papierbahn.

Ein wesentlicher Faktor bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Bahntrockenheit vor dem zweiten Kreppzylinder. Ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bahnfeuchtigkeit

< 7 % so erhält man zwei Vorteile, nämlich 1.) die Fähigkeit der Bahn/ auf dem Kreppzylinder zu haften, ist bei erhöhtem Trocknungsgrad besser. Die Bahn waist optimalen Feuchtegehalt auf und tritt gleichmäßig in die zweite Kreppstufe ein;und 2.) bei diesem Trockengrad tritt keine oder nur eine geringfügige Verdichtung im Pressrollenschlitz auf, welche die Struktur der Bahn verändern oder nachteilig beeinflussen könnte.

Durch obige Maßnahmen erreicht man einen gezielten Abbau von Zugfestigkeit in der zweiten Kreppstufe und die gewünschte Zunahme an Weichheit und Bausch. Diese gezielte Herabsetzung der mittleren Zugfestigkeit der Bahn beträgt 20 bis 50 %, insbesondere etwa 35 %.

Wurde bisher eine zweite Kreppstufe vorgesehen, so wurde die Verringerung der Zugfestigkeit durch unterschiedliche Haftung begrenzt. Wird die Haftung begrenzt zur Begrenzung der Verringerung der Zugfestigkeit, so erreicht man nur eine zufriedenstellende Kreppung mit Bahnen geringere Bruchlängen. Nach der Erfindung wird eine modifizierte Bahnstruktur und sehr hohe Kreppkräfte in der zweiten Kreppstufe angewandt um Bahnen zu erhalten, die verbesserte Weichheiten auf beiden Seiten zeigen. Diese hohen Kreppkräfte beruhen auf entsprechend hoher Haftung zwischen der Bahn und dem

/til. Jt.

Kreppzylinder.hervorgerufen durch hohe Oberflachenglattheit der Bahn, geringem Feuchtigkeitsgehalt und die Anwendung eines Klebstoffs, der über den gesamten Kreppzylinder aufgetragen wird. Alle diese Faktoren führen zu einer Haftung, die mehr als das dreifache ist als die Haftung beim üblichen Kreppen.

Beispiele für brauchbare Kleber sind wasserlösliche Harze wie Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol und Polyacrylamid sowie Harzemulsionen wie von Polyacrylaten, Polyvinylacetaten, Polyvinylchlorid und Polymethacrylate^

Es ist bekannt, daß mit steigender Haftung beim Kreppen unter Anwendung eines Zylinders und Schabers die gekreppte Bahn zunehmende Spannung aufweist, siehe hierzu US-PS 43 02 282, Spalte 3, Zeile 32 bis 37. Es ist daher möglich.diese Spannung der gekreppten Bahn als Methode für die Anzeige über die Haftung zwischen Bahn und Kreppzylinder heranzuziehen. Dafür gibt es verschiedene Verfahren, wie beispielsweise auch in obiger Patentschrift, Spalte 10, Zeile 23 bis 34 beschrieben sind. Dabei ist die musterartige Haftung sehr gering wie 1 cm Bahnbreite und kann bis zu 2,7 cm Bahnbreite ansteigen.

Bei dem üblichen Verfahren mit Glattrockner und Kreppen (Yankee dry creping) liegt die Spannung der gekreppten Bahn zwischen 1,6 g/cm Bahnbreite bis hinauf zu 3,5 oder 4 g/cm bei sehr hoher Haftung. Das Ausmaß der Haftung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt zumindest 10 g/cm Bahnbreite und übersteigt in einem Beispiel 11,4 g/cm^was das 3- bis 7-fache des Haftungsausmaßes -beim üblichen Trocknen und Kreppen ist.

Bei diesem üblichen Kreppverfahren (Yankee) erhält man Bahnen

mit 12 bis 27 Falten/cm. Bei dem erfindungsgemäß erhaltenen Papier befinden sich je cm vorzugsweise zumindest 35 Falten bei einer nominellen Längsdehnung von 18 % für optimale Oberflächenglätte. Während die Weichheit auf beiden Seiten verbessert ist, ist die dem Trockner zugekehrte Seite glatter, d.h. hat eine um 30 bis 40 % höhere Glattheit als die andere Seite. Daher kann die Weichheit eines leichten, zweilagigen Tuchs, hergestellt nachdem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei die glatten Seiten zueinandergekehrt sind deutlich verbessert sein.

Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung wird die Bahn ein drittes Mal gekreppt und zwar in der gleichen Art wie bei der 2. Kreppstufe, jedoch wird diesmal dem Trockner die Seite zugekehrt, die in der 2. Kreppstufe nicht auf den Überzug für das Kreppen auflag. Die erhaltene Papierbahn zeigt dann einen weiter verbesserten Bausch und verbesserte Oberflächenglätte auf beiden Seiten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in mehrfacher Hinsicht gegenüber dem Verfahren auf üblicher Yankee- Papiermaschine abgewandelt, wobei sich eine weitere Kreppstufe anschließt, um eine Papierbahn höherer Qualität zu erreichen, wie sie früher bei gleichen Papiergewichten und Festigkeit nicht erreichbar war. Die qualitativ besseren Bahnen haben die Form eines weichen Fasermaterials mit einem Grundgewicht von 13,56 bis 33,90 g/m² mit einer Weichheit, die durch Pressung gebrochen durch das Quadrat der Dicke (crush/cal²) von 1 bis 1,5 gekennzeichnet sich und deren Dichte 0,12 bis 0,16 g/cm³ beträgt.

Bevorzugte Ausführungsformen sind an beiliegenden Zeichnungen erläutert;

Fig. 1 zeigt in einem Diagramm die Leistung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber der üblichen Papierherstellung ;

Fig. 2 zeigt eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 eine Abänderung der Anlage nach Fig. 2 und die

Fig. 4a eine Vorrichtung zur Bestimmung des Verhältnisses

bis 4c

von Flexibilität und Weichheit einer Bahn.

In folgender Tabelle 1 sind die Vorteile zusammengestellt, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber dem bekannten Verfahren (Yankee paper machines) erreichbar sind. Diese Vorteile ergeben sich aus dem Bausch je Gewichtseinheit für Dicke bezogen auf Fasergewicht, und der Falten der Kreppung je cm; je mehr Falten der cm der Papierbahn aufweist, umso glatter fühlt sich die Oberfläche an.

	Stand der Technik	erfindungs gemäß
Falten/cm	12-27	>. 28
Bausch/Grundgewicht cm³/g	6	i 6,8
Dichte g/cm³	0,18	0,16

Die erfindungsgemäß hergestellte Bahn hat hohen Bausch und besitzt größere Flexibilität und Weichheit, wie sich aus den niederen Werten im Diagramm der Fig. 1 gegenüber den Werten von Papierbahnen, die auf übliche Weise hergestellt worden sind, entnehmen läßt und zwar über den Bereich der Bruchlängen.

Aus dem Diagramm ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Produkt weicher über einen beträchtlichen Festigkeitsbereich ist.

Aus der Fig. 2 entnimmt man eine Papiermaschine, in der auf

einen Glattrockner (Yankee dryer) eine beheitzte Krepptrommel 2 folgt. Die Bahn kann entweder einlagig oder mehrlagig sein oder eine aufeinandergelegte Bahn wird dem Glattrockner aufgegeben aus einer Partie 3 zur Bildung und teilweisen Entwässerung der Bahn, bei der es sich um übliche Konstruktionen handelt, so daß keine näheren Erläuterungen erforderlich scheinen. Die Bahn wird auf die heiße Fläche des Glattrockners gepresst und haftet darauf entweder infolge ihres Wassergehalts allein oder eines Klebstoffs, der auf die Oberfläche des Glattrockners stromauf der Aufgabestelle der Bahn aufgesprüht worden ist. Die Bahn trocknet am Glattrockner und wird mit Hilfe eines Kreppschabers 4 bei einer Trockenheit von 93 bis 97 % gekreppt. Ein weiterer Schaber 5 kann nach dem Kreppschaber vorgesehen werden, um überschüssigen Klebstoff von der Oberfläche des Glattrockners zu entfernen. Die durch den Kreppvorgang bewirkte natürliche Verkürzung, die in der Größenordnung von 50 % liegen kann, wenn die Bahn nach dem Kreppen am Glattrockner nicht behandelt wird, wird im wesentlichen wieder aufgehoben, indem die Bahn unter Zug vom Kreppschaber 4 abgezogen wird. Die Bahn gelangt um eine Führungsrolle 6 in den Schlitz zwischen einer Pressrolle 7 und der beheizten Krepprolle 2. Innerhalb der gekreppten Bahn wird Zug durch unterschiedliche Laufgeschwindigkeit des Glattrockners 1 und der Krepprolle 2 hervorgerufen. Ein Beispiel dafür ist eine Laufgeschwindigkeit des Glattrockners von 856,5 m/min und der Krepprolle

von 807,7 m/min. Ein solcher

Geschwindigkeitsunterschied führt zu einem maximalen Ausziehen der Krepp-Falten und führt zu einer Bahn mit einer Dehnung in Laufrichtung von 8 % und quer dazu von 4,6 % entsprechend einer Dehnung im Quadrat von 6,1 %.

Diese Verringerung der Dehnung der Bahn setzt die Fähigkeit der Bahn zur Aufnahme von Energie während der zweiten

Kreppstufe herab und die Wirkung des Abziehens der Bahn von der Glattrolle 1 unter diesem Ausmaß von Spannung glättet auch die Oberflächenstruktur, so daß eine größere Fläche in physikalischen Kontakt mit mehr Kleber auf der Krepprolle 2 kommt.

Kleber wird über die Krepprolle 2 entweder als Gemisch von Verbindungen oder als eine einzige Verbindung aufgesprüht oder in einzelnen Strahlen aufgespritzt oder in der Art des Drückens in einer Menge 0,5 bis 1,1 % Kleber-Feststoffe, bezogen auf das Gewicht der knochentrockenen Faserrohstoffe. Stoffe, die die Klebewirkung hervorzurufen vermögen, sind wasserlösliche Harze wie Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol und Polyacrylamid, Harzemulsionen wie Polyacrylate, Polyvinylacetate, Polyvinylchlorid und Polymethacrylate. Darüber hinaus können Gemische mit niedermolekularer Stärke wie Dextrin angewandt werden. Die bevorzugte Art der Aufbringung des Klebers - wie in den Figuren gezeigt - ist das Aufspritzen auf die Fläche der Rolle 2 mit Sprühdüsen einer Weite von 0,46 mm unter einem Spritzdruck von 6,9 bis 13,8 N/cm² (100 bis 200 psig)# vorzugsweise etwa 10,35 N/cm² (150 psig).

Bei der Pressrolle 7 auf der Krepprolle 2 gewährleistet der geringe Feuchtigkeitsgehalt der Bahn, ihre glatte Oberfläche und die Anwendung eines Klebers über dem ganzen Bereich weitestgehende Haftung zwischen Krepprolle 2 und Bahn, wodurch höhere Kräfte in der zweiten Kreppstufe angelegt werden können, was zu einer Optimierung der Kreppung führt. Die Bahn wird auf der Rolle 2 mit Hilfe eines Kreppschabers 10 gekreppt, der derart angeordnet ist, daß maximaler Widerstand an den Kleberüberzug einwirkt (Last 357,2 bis 1071,6 kg/m - 20 bis 60 pli -), während gleichzeitig maximaler Bausch und optimale Oberflächenglätte erreicht wird. Um diese Eigenschaften zu erreichen»ist ein Kreppwinkel

von 4 bis 16° über der Radiallinie der Rolle am Berührungspunkt wünschenswert. Die erhaltene Bahn wird dann aufgewickelt mit einer solchen unterschiedlichen Geschwindigkeit, daß die fertige Papierbahn eine mittlere Dehnung im Quadrat von 8 bis 15 % aufweist.

Dem Kreppschaber kann ein weiterer Schaber 9 zur Entfernung überschüssigen Klebers von der Oberfläche der Krepprolle nachgeordnet sein.

Die in Fig. 3 gezeigte Anlage ist ähnlich der der Fig. 2_t jedoch läuft in diesem Fall die Bahn durch einen Kalander 11 zwischen Glattrockner und Krepprolle. Er dient zur weiteren Glättung der Oberfläche der gekreppten Bahn, so daß sehr gute Haftung zwischen Bahn und Krepprolle erreicht wird.

Die in Verbundung mit diesen Figuren beschriebene Methode ist besonders geeignet für die Herstellung einer weichen Papierbahn, die im Griff sehr weich ist und auf einer Seite hohe Glätte besitzt. Eine solche Bahn eignet sich zum Beispiel für ein zweilagiges Produkt, wobei die weicheren Seiten nach außen gekehrt sind. Eine einzige Lage,schwerere Grund-Bahn,läßt sich ebenfalls mit guter fühlbarer Weichheit auf beiden Seiten herstellen mit Hilfe einer zweiten Krepprolle, so daß die Bahn nach beiden Seiten gekreppt wird.

Der Papierstoff zur Herstellung der Papierbahnen

würde zu einer festen jedoch ungenügend weichen Bahn führen, wenn übliche Prozesse zur Anwendung gelangen. Ein solcher Papierstoff kann entweder auf chemische Weise erhalten werden oder durch Feinmahlen, wie bekannt.

Definition der Begriffe

Caliper;

Caliper (cal) wird bestimmt unter Vervrendung eines "Federal Bulk

Tester" hergestellt von Federal Products Corporation, Providence, Rhode Island, United States of America, welcher die Stärke einer 24-lagigen Probe unter einem rundem Kissen 6,45 cm² unter einer Last von 235 g bestimmt. Diese gemessene Stärke wird dann durch 24 dividiert, so daß man die mittlere Stärke oder den Caliper einer einzigen Lage von Sanitärpapier erhält.

Pressung/Caliper²

Dies ist eine Kombination von zwei gemessenen Papiereigenschaften, welche zusammen eine relative Aussage über die Steifigkeit oder Biegsamkeit von Sanitärpapierproben erlaubt . Der Presstest ist ein Verfahren zur Bestimmung der Flexibilität oder Steifigkeit einer Faserbahn. Es wird die Kraft bestimmt, die erforderlich ist, um ein Zusammenfallen eines in der Bahn vorgeformten Kreisrings zu erreichen. Der Kreisring wird auf die in den Fig. 4a bis 4c angegebene Weise hergestellt:

1. Die Mitte einer Π4Ί14 mm Probe S wird zwischen einer oberen Ringplatte 1 !-Durchmesser 27,7 m (1,090 inch)—und eine untere runde Platte 12— Durchmesser 36 m (1,435 inch)-eingespannt.

2. Wie aus Fig. 4a hervorgeht befindet sich die eingespannte Probe S in der Achse der runden Öffnung mit einem Durchmesser von 46 m (1,815 inch) auf einem «ferstellbaren Tisch 12, wobei die Ebene des eingespannten Teils der Probe mit der unteren Fläche eines Bezugsrings 14 mit einer Stärke von 3,175 mm und einem Innendurchmesser von 54 mm zusamnenfällt. Die Kanten der Proben befinden sich in einem Anstand von 1,65 mm zwischen der unteren Fläche des Bezugsrings 14 und der oberen Fläche eines verstellbaren Tisches 13.

Ein Faltring 15 mit einem Innendurchmesser von 38 m (1,502 inch) und einem Außendurchmesser von 44,4 m (1,750 inch) _f dessen obere Fläche einen Radius von 15,875 mm aufweist, befindet sich unterhalb der eingespannten Probe. Wie sich aus Fig. 4b ergibt,legt der Faltring 15 eine nach oben gerichtete Kraft auf die Probe S über einen Abstand von 6,3 5 mm an und schiebt die Probe S aufwärts durch den Ringschlitz, der von der oberen Platte 11 und dem Bezugsring 14 gebildet wird, während die Probe S durch den 1,65 mm Schlitz zwischen Tisch 13 und Bezugsring 14 gezogen wird. Auf diese Weise wird in der Probe ein Ring gebildet. Alle Flächen, die die Probe berührenj haben einen 76 μπι Überzug und alle Ringkanten besitzen einen Radius von 1,59 mm. Die Kraft,um die Probe durch den 1,65 mm Schlitz zu ziehen, wird als Faltkraft bezeichnet und in g angegeben.

4. Zur Bestimmung der "Pressung" der Probe wird der 1,65 mm Spalt zwischen Tisch 13 und Bezugsring 14 geschlossen, um die Kante der Probe 10 einzuspannen und der Faltring 15 wird zurückgezogen. Eine Platte 16 mit einem Durchmesser von 52,4 m (2,062 inch) bringt dann eine nach unter gerichtete Kraft auf den Ring über einen Abstand von 5 mm (Fig. 4c) zur Einwirkung. Die zum Zusammenpressen des Rings erforderliche Kraft wird dann als Pressung bezeichnet und in g angegeben.

Der Quotient von Pressung und Dicke (Fig. 1) ist demnach der Meßwert der Pressung in g gebrochen durch das Quadrat der Dicke in Zoll.

Dichte

Die Dichte ist ein Maß für das Gesamtvolumen, welches von einem gegebenen Gewicht der Bahn eingenommen wird. Die Dichte von Sanitärpapier wird wie folgt bestimmt:

1.) Es werden 8 Quer-Schnitte aus einer Lage der Bahn angefertigt.

2.) Diese Schnitte werden unter einem Mikroskop (80 X) angeordnet, welches am Okular eine Kamera trägt und nun die 8 Schnitte photographiert.

3.) Es wird die Gesamtfläche der Mikrophotographie mit Hilfe eines Planimeters bestimmt und daraus die wahre Dicke errechnet.

ggmessenerBgreichlcmM

wahre Dicke (cm) = _{Länge (<jmJ} . _{Vergrößerung}

wahre Dichte (g/cm³) = Grundgewicht (g/m²)

Wahre Dicke · 10 000 (cm)

Bausch/Grundgewicht

Das Verhältnis von Bausch und Grundgewicht ist ein Maß für die Dicke einer Probe bezogen auf das Probe-Gewicht. Der Bausch wird bestimmt mit Hilfe eines "Federal Bulk Tester", welcher die Dicke in Einheiten von 25,4 um von 24 Proben unter einem runden Kissen mit einer Fläche von 6,45 cm² unter Last von 235 g bestimmt. Das Grundgewicht ist das Gewicht je Flächeneinheit einer Probe ausgedrückt in g/m² (lb/2880 ft²). Das erhaltene Verhältnis stellt keinen Versuch zur Kombination der Einheiten der einzelnen Untersuchungen dar. Die Messung wird mehrere Male durchgeführt, um eine rohe Annäherung der relativen Dichte zweier Proben zu erreichen.

Bruchlänge (BL)

Das geometrische Mittel der Zugfestigkeit einer Probe ge-

brochen durch das Grundgewicht wird manchmal als Brucklänge ad hoc bezeichnet.

geometrisches Mittel der Zugfestigkeit ^BL = wobei

Grundgewicht

das geometrische Mittel der Zugfestigkeit gleich ist dem Produkt von Festigkeit in Laufrichtung und Festigkeit in der Richtung quer dazu. Die Bruchlänge einer Probe wird in Metern ausgedrückt und ergibt sich aus der Gleichung:

Bruchlänge = Bruchlänge ad hoc * 658,37 m %

wenn für die Zugfestigkeit in Maschinenrichtung und quer dazu die Werte in oz./in. angegeben sind.

Claims

PATENTANWÄLTE dr.-ins. 7Ra.<z vlesthopp WUESTHOFF-v.PECHMANN -BEHRENS-GOETZ "·«"«■·««>* ^uesthopf (,9*7-1956) DIPL.-ING. GFKHARD PULS (195I-I971) EUROPEANPATENTATTORNEYS ,,,F von fe«:„M*nn dr.-i ng. dieter behrens dipl.-inc; dipl.-virtsch.-inc. rupert goetz D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 lA-59 024 telefon: (089) 66 20 Ji Scott Paper Co. Telegramm: protectpatent Telex: j 24070 telefax: via (089) 271 6063 (in) Patentans ρ r ü c h e

1. Verfahren zur Herstellung einer weichen Papierbahn mit einem Grundgewicht von im wesentlichen 13,56 bis 33,90 g/m² durch folgende Verfahrensstufen:

(a) aus dem Papierstoff wird eine Bahn gebildet/

(b) die Bahn wird auf einen Glattrockner gelegt

(c) und bei einer Trockenheit von im wesentlichen 93 bis 97 % mit Hilfe eines ersten Kreppschabers gekreppt,

(d) die vom Kreppschaber kommende Bahn wird behandelt zur Verringerung der Elastizität aufgrund des ersten Kreppens in einem solchen Ausmaß, daß die mittlere Dehnung der Bahn im Quadrat nicht mehr als 9 % beträgt ,

(e) mit Hilfe eines Klebers wird die gekreppte Bahn auf eine Krepprolle gelegt und

(f) mit einem zweiten Kreppschaber bei einer Trockenheit von zumindest 93 % gekreppt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elastizität der Bahn nach dem

ersten Kreppen durch Abziehen unter Spannung vom ersten Kreppschaber herabsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die Elastizität der Bahn aus der ersten Kreppstufe bis auf maximal 6 % Dehnung im Quadrat verringert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man die Bahn zwischen dem ersten und zweiten Kreppen glättet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß man die Bahn glättet,indem sie durch einen Kalander gezogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die Bahn vom ersten Kreppschaber unter Zug abzieht, indem minimale Laufgeschwindigkeitsdifferenz zwischen Glattrockner und Krepprolle aufrechterhalten wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß an die Krepprolle erwärmt und den Kleber auf die Krepprolle stromauf des Berührungspunkts der Bahn mit der Rolle aufträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß man die Bahn an die Krepprolle bei einer Spannung von zumindest 10 g/cm Bahnbreite klebt und bei der zweiten Kreppstufe die Zugfestigkeit um 20 bis 50 % herabsetzt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Kreppwinkel des zweiten Kreppschabers 4 bis 16° über der Radiallinie am Berührungspunkt der Krepprolle beträgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Kreppschaber auf die Krepprolle mit einer Last von 357 bis 1072 kg/m gedrückt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Bahn vom zweiten Kreppschaber unter Zug so abgezogen wird, daß die Dehnung der Papierbahn im Quadrat auf 8 bis 15 % verringert wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die fertige Papierbahn zumindest 28 Falten/cm aufweist, bei einer Dehnung in Maschinenrichtung von 16 bis 18 %.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenzeichnet , daß die fertige Papierbahn eine Dichte zwischen 0,12 und 0,16 g/cm³ besitzt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die fertige Papierbahn ein Verhältnis Bausch : Grundgewicht von zumindest 6,8 cm³/g besitzt.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die fertige Papierbahn eine Weichheit bestimmt in Pressung/Dicke² von 1 bis 1,5 besitzt.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Bahn mit der Seite an der zweiten Krepprolle haftet, die gegenüber der Seite liegt, die an der ersten Krepprolle haftete_;und mit Hilfe eines dritten Kreppschabers gekreppt wird.