DE2623905B2 - Weicher, voluminöser und saugfähiger Papierbogen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Weicher, voluminöser und saugfähiger Papierbogen und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Bei der konventionellen Herstellung von Papierbögen zur Verwendung anstelle von Geweben, beispielsweise
für Handtücher und sanitäre Erzeugnisse, ist es üblich, vor dem Trocknen der Papierbahn deren
gesamte auf einer Langsiebmaschine oder einer anderen Formfläche aufliegende Fläche zusammenzudrücken.
Üblicherweise werden um Erzeugen des auf die gesamte Fläche einer auf einem zur Papierherstellung geeigneten
Filz getragenen nassen Papierbahn einwirkenden Drucks einander gegenüberliegend angeordnete, mechanische
Mittel und beispielsweise Druckwalzen verwendet. Das zusammendrücken hat mindestens drei
Wirkungen: Das Wasser wird mechanisch ausgetrieben, die Oberfläche der Bahn wird geglättet, und die
Zugfestigkeit wird erhöht. Bei den meisten bisher bekannten Verfahren wird der Druck kontinuierlich und
gleichmäßig quer zur gesamten Oberfläche des Filzes zur Einwirkung gebracht. Bei diesen in der bisher
bekannten Papierherstellung gebräuchlichen Verfahren wird aber gleichzeitig mit der Steigerung der Zugfestigkeit
auch die Steifheit und die gesamte Dichte des Materials vergrößert.
Weiter wird bei solcherart konventionell geformten, gepreßten und getrockneten Papierbahnen die Weichheit
verringert, und zwar nicht nur, weil wegen der gesteigerten Wasserstoffbindung zwischen den Fasern
die Steifheit vergrößert wird, sondern auch, weil die Kompressibilität wegen der vergrößerten Dichte
abnimmt Die solcherart hergestellten Papierbahnen wurden darum während langer Zeit zusätzlich gekreppt,
um in der Papierbahn entstandene Zwischenfaserbindungen
wieder zu zerreißen oder zu zerbrechen. Es wurden auch schon chemische Behandlungen der zur
Papierherstellung verwendeten Fasern angewendet, um deren Fähigkeit zur Zwischenfaserbindung zu verringern.
Ein wesentlicher Fortschritt bei der Herstellung von Papierbögen mit geringer Dichte ist in der US-PS
33 01 746 beschrieben, auf die hier ausdrücklich hingewiesen wird. Diese Patentschrift offenbart ein
Verfahren zur Herstellung von voluminösen Papierbögen, bei dem eine auf einem zum Trocknen und
Eindrücken vorgesehenen Gewebe abgelegte Bahn bis zu einer vorgegebenen Faserkonsistenz thermisch
vorgetrocknet und vor dem abschließenden Trocknen der Bahn das Verkreuzungsmuster des Gewebes in die
Bahn eingedrückt wird. Zur Herstellung von Papierbögen mit einer angestrebten Kombination von Weichheit,
Voluminosität und Saugfähigkeit wird die Bahn vorzugsweise auf der Trockentrommel noch zusätzlich
gekreppt. is.
Weitere zur Papierherstellung bekannte Verfahren, bei denen mindestens vor dem Vortrocknen der Bahn
das Verdichten von deren gesamter Oberfläche vermieden wird, sind in den US-PS 38 12 000,38 21 068
und 36 29 056 beschrieben, auf welche hier ebenfalls ausdrücklich hingewiesen wird.
Alle genannten Patente beschreiben Verfahren zur Herstellung von Papier mit geringer Dichte und von
Erzeugnissen, deren Bahn nicht geschichtet ist. Es war nun unerwarteterweise gefunden worden, daß es
besonders vorteilhaft ist, wenn die genannten Verfahren zur Herstellung von Papier mit geringer Dichte mit
einer Art des Ablagerns der zur Papierherstellung verwendeten Fasern, bei der eine geschichtete Bahn
entsteht, kombiniert werden. Um dieses zu erreichen, wird eine eine relativ geringe Faserkonsistenz aufweisende,
auf einer Zwischenschicht aus einem zum Trocknen und Andrücken vorgesehenen Gewebe
abgelagerte Bahn einem Fluiddruck ausgesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, weiche, voluminöse und
saugfähige Papierbögen mit ungewöhnlich großer Dicke und niedriger Dichte zu erzeugen, welche
Papierbögen insbesondere anstelle von Geweben für Handtücher und ähnliche Erzeugnisse brauchbar
S'nd.
Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten, weichen, voluminösen und saugfähigen
Papierbogen anzugeben, der durch Aufeinanderschichten ähnlicher oder unähnlicher Faserarten hergestellt
ist, welcher Papierbogen gegenüber bisher bekannten, in vergleichbarer Weise hergestellten, aber
nicht geschichteten Papierstrukturen mit einer homogenen Mischung von vergleichbaren, zur Papierherstellung
geeigneten Fasern durch eine unerwartet geringe Dichte gekennzeichnet ist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen geschichteten Papierbogen geringer Dichte
anzugeben, der eine für die Verwendung als Zeug, Handtücher und vergleichbaren Erzeugnissen ausreichende
Zugfestigkeit aufweist und außerdem eine verbesserte Voluminosität, Flexibilität, Kompressibilität,
einen besseren Griff und bessere Saugfähigkeit, verglichen mit den bisher bekannten, ähnlich bearbeiteten,
aber nicht geschichteten Papierstrukturen, welche eine homogene Mischung ähnlicher, für die Papierherstellung
geeigneter Fasern enthalten.
Es ist noch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, geschichtete Papierbögen anzugeben, welche sich
besser anfühlen und eine verbesserte Weichheit aufweisen.
Und es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Papierbögen
geringer Dichte anzugeben.
Der erfindungsgemäße Papierbogen ist gekennzeichnet durch eine Struktur, welche im Querschnitt
mindestens zwei aufeinanderliegende, Fasern enthaltende Schichten aufweist, die sich auf dem größeren Teil
ihrer Oberflächen berühren und wobei mindestens eine dieser Schichten kleine, voneinander getrennte Bereiche
aufweist, deren Anzahl etwa 15 bis 560 Bereiche/cm2 beträgt, welche Bereiche senkrecht zur Ebene
des Bogens verschoben sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Papierbogen an seiner
einen Oberfläche zum überwiegenden Teil relativ lange, zur Papierherstellung geeignete Fasern und auf der
gegenüberliegenden Oberfläche zum überwiegenden Teil relativ kurze, zur Papierherstellung geeignete
Fasern.
Der erfindungsgemäße Papierbogen weist, verglichen mit auf gleiche Weise hergestellten einschichtigen
Papierbögen mit einer homogenen Mischung gleichartiger Fasern eine verbesserte Voluminosität und Dicke
sowie eine verbesserte Weichheit, Flexibilität und Drapierfähigkeit und einen verbesserten Griff auf,
insbesondere auf derjenigen Oberfläche, welche die voneinander getrennten, senkrecht zur Ebene des
Bogens verschobenen Bereiche aufweist Wegen des größeren Leervolumens, d. h. der geringeren Gesamtdichte,
sind die erfindungsgemäßen Papierbögen besonders zur Herstellung weicher, voluminöser Erzeugnisse
mit verbesserter Saugfähigkeit geeignet.
Die vorliegende Erfindung ist bei der Herstellung einstückiger Papierbögen mit auf beiden Seiter
ähnlichen oder auch unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften außerordentlich vielseitig verwendbar
indem sie die Herstellung einer einstückigen Papierstruktur mit extrem niedriger Dichte und trotzdem
brauchbarer Zugfestigkeit ermöglicht. Ganz allgemein gibt die vorliegende Erfindung dem Papierherstellei
mehr Freiheit, eine Kombination wünschenswerter aber bisher sich gegenseitig ausschließender Eigenschaften
in einer einzigen einstückigen Papierstruktui zu verwirklichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des neuen Papierbogens ist gekennzeichnet durch
Bilden einer nassen Papierbahn, welche mindesten; zwei aufeianderliegende und sich berührende, Faserr
enthaltende Schichten enthält, Tragen dieser nasser Papierbahn auf einem Gewebe, das 15 bis 56(
Maschenöffnungen/cm2 aufweist, Einwirken einer ar
gegenüberliegenden Außenflächen der vom Gewebe getragenen Papierbahn wirksamen Druckdifferenz
wobei mindestens eine der Schichten in kleinen voneinander getrennten Bereichen, welche der
Maschenöffnungen in dem Gewebe entsprechen senkrecht zur Ebene der Bahn verschoben wird, um
Fertigtrocknen der Bahn, ohne die verschobener Bereiche in der einen der Schichten zu zerstören.
Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe dei Figuren an einigen bevorzugten Ausführungsbeispielei
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 die schematische Seitenansicht einer Papier maschine, welche zur Herstellung eines zweischichtiger
eine geringe Dichte aufweisenden Papierbogens geeig net ist,
F i g. 2 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie eine
Querschnitts durch einen im Bereich der Linie 3-3 ii
F i g. 1 aus der Papiermaschine entnommenen Probebo gen, in der das Ausmaß der Formung bzw. da
Eindringen des zum Trocknen und Eindrücken vorgese
henen Gewebes in eine nichtgeschichtete Papierbahn der bisher bekannten Art zu erkennen ist, wenn die
Bahn aus einer homogenen Mischung von Papierbrei mit relativ langen Weichholzfasern und relativ kurzen
Hartholzfasern besteht,
F i g. 3 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie eines Querschnitts durch einen im Bereich der Linie 3-3 in
F i g. 1 aus der Papiermaschine entnommenen Probebogen, in der das Ausmaß der Formung bzw. das
Eindringen des zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes in eine geschichtete Bahn zu erkennen
ist, welche Bahn an der an dem Gewebe anliegenden Oberfläche zum überwiegenden Teil aus relativ kurzen
Hartholzfasern und an der gegenüberliegenden Oberfläche zum überwiegenden Teil aus relativ langen
Weichho'.ziasern besteht,
Fig.4 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie der
dem Gewebe zugewandten Seite eines nach einem der bisher bekannten Verfahren entsprechend der Lehre
aus der US-PS 33 01 746 hergestellten Bogens Kreppapier, der aus einer einzigen, homogen gemischten
Aufschlämmung, enthaltend etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern hergestellt ist,
F i g. 5 die vergrößerte Fotografie des quer zur Bearbeitungsrichtung und längs der Linie 5-5 verlaufenden
Schnitts durch den in F i g. 4 gezeigten Bogen aus Kreppapier,
Fig.6 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie der
Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Oberfläche einer Ausführungsform eines gemäß der vorliegenden
Erfindung geschichteten, gekreppten Papierbogens, der im wesentlichen nach dem mit Hilfe der F i g. 1
beschriebenen Verfahren aus zwei identischen Papierbreiten mit praktisch gleichem Fasergehalt hergestellt
wurde, wobei jeder Papierbrei eine homogene Mischung von etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasem
enthielt
Fig.7 die vergrößerte Fotografie des quer zur Bearbeitungsrichtung und längs der Linie 7-7 verlaufenden
Schnitts durch den in F i g. 6 gezeigten mehrschichtigen gekreppten Papierbogen,
Fig.8 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie der
Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Oberfläche einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäß
mehrschichtigen, gekreppten Papierbogens, der praktisch nach dem mit Hilfe der F i g. 1 beschriebenen
Verfahren aus einem auf der Seite des Gewebes angeordneten Faserbrei mit Weichholzfasern und auf
der Seite des Drahtsiebs angeordneten Faserbrei mit Hartholzfasern hergestellt wurde, wobei der gesamte
Fasergehalt des Bogens aus etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern besteht
Fig.9 die vergrößerte Fotografie des quer zur
Bearbeitungsrichtung und längs der Linie 9-9 verlaufenden Schnitts durch den in F i g. 8 gezeigten mehrschichtigen,
gekreppten Papierbogen,
Fig. 10 die etwa 2Ofach vergrößerte Fotografie der
Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Oberfläche einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
mehrschichtigen, gekreppten Papierbogens, der praktisch gemäß dem mit Hilfe der F i g. i beschriebenen
Verfahren aus einem auf der dem Drahtsieb zugewandten Seite angeordneten Faserbrei mit Weichholzfasem
und auf der dem Gewebe zugewandten Seite angeordneten Faserbrei mit Hartholzfasern hergestellt
wurde, wobei der gesamte Fasergehalt des Bogens aus etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern besteht
F i g. 11 die vergrößerte Fotografie dss quer zur
Bearbeitungsrichtung und längs der Linie 11-11
verlaufenden Schnitts durch den in Fig. 10 gezeigten,
mehrschichtigen, gekreppten Papierbogen,
Fig. 12 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie der
Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Oberfläche einer erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, nichtgekreppten
Papierbahn, deren Faserzusammensetzung und Schichtorientierung denjenigen des in Fig. 10
gezeigten Papierbogens ähnlich sind und welche Bahn
ίο vor dem Verdichten zwischen den Verkreuzungen des
Gewebes und der Trockentrommel von dem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe
abgenommen wurde,
Fig. 13 die vergrößerte Fotografie des quer zur Bearbeitungsrichtung und längs der Linie 13-13
verlaufenden Schnitts durch die in F i g. 12 gezeigte
nichtgekreppte, mehrschichtige Papierbahn,
. Fig. 14 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie der
Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Seite einer geschichteten Papierbahn der in F i g. 12 gezeigten Art,
welche Bahn zwischen den Verkreuzungen eines zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes und
einer Trockentrommel verdichtet und danach fertig getrocknet und gekreppt wurde,
F i g. 15 die vergrößerte Fotografie des quer zur
Bearbeitungsrichtung und Längs der Linie 15-15 verlaufenden Schnitts durch den in Fig. 14 gezeigten
gekreppten Papierbogen,
Fig. 16 die etwa 10Ofach vergrößerte Fotografie
einer perspektivischen Ansicht eines der vulkanartigen, konischen Gebilde, welche in einer erfindungsgemäßen
nichtgekreppten, mehrschichtigen Papierbahn ausgebildet sind und
Fig. 17 einen Teil der schema tischen Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Papiermaschine, die zur Herstellung einer erfindungsgemäßen, dreischichtigen, Fasern enthaltenden Bahn geringer Dichte geeignet ist.
In F i g. 1 ist schematisch die bevorzugte Ausführungsform einer Papiermaschine gezeigt mit der ein in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mehrschichtiger Papierbogen geringer Dichte hergestellt werden kann. Der Grundaufbau der gezeigten Papiermaschine entspricht praktisch den Lehren aus der US-PS 33 01 746. Die gezeigte Papiermaschine weist darüber hinaus einen zusätzlichen Auflaufkasten auf und eine Formeinrichtung, welche die Ausbildung einer fasrigen Bahn ermöglicht welche Schichten mit verschiedenen Faserarten enthalten kann.
Fig. 17 einen Teil der schema tischen Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Papiermaschine, die zur Herstellung einer erfindungsgemäßen, dreischichtigen, Fasern enthaltenden Bahn geringer Dichte geeignet ist.
In F i g. 1 ist schematisch die bevorzugte Ausführungsform einer Papiermaschine gezeigt mit der ein in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mehrschichtiger Papierbogen geringer Dichte hergestellt werden kann. Der Grundaufbau der gezeigten Papiermaschine entspricht praktisch den Lehren aus der US-PS 33 01 746. Die gezeigte Papiermaschine weist darüber hinaus einen zusätzlichen Auflaufkasten auf und eine Formeinrichtung, welche die Ausbildung einer fasrigen Bahn ermöglicht welche Schichten mit verschiedenen Faserarten enthalten kann.
so Bei der gezeigten Ausführungsform wird von dem Auflaufkasten 1 ein zur Papierherstellung geeigneter
Eintrag zugeliefert, der zum überwiegenden Teil aus relativ langen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern
besteht Diese Fasern sind vorzugsweise aus einer Aufschlämmung (Pulpe) von weichem Holz gewonnen
und haben eine mittlere Länge von mindestens 0,2 cm,
vorzugsweise zwischen 0,2 bis 03 cm. Der Eintrag wird
auf ein feinmaschiges Fourdrinier-Sieb 3 abgelegt das auf einer Brustwalze 5 aufliegt Dabei wird aus den zur
Papierherstellung geeigneten Fasern eine nasse Papierbahn 25 gebildet Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise;
wird das Fourdrinier-Sieb 3 über Formblökke 13,14 und danach über eine Mehrzahl Vakuumkästen
18, 20 geführt welche letztere das Bahn Wasser entziehen, wodurch deren Faserkonsistenz erhöht wird.
Aus dem zweiten Auflaufkasten 2 wird ein zweiter, zur Papierherstellung geeigneter Eintrag auf ein zweites
feinmaschiges Fourdrinier-Sieb 4 geleitet das um eine
Brustwalze 9 geführt ist. Dieser zweite Eintrag besteht zum überwiegenden Teil aus relativ kurzen, zur
Papierherstellung geeigneten Fasern, vorzugsweise Fasern eines Hartholzbreis mit einer mittleren Länge
zwischen 0,025 bis 0,15 cm. Das zweite Fourdrinicr-Sieb 4 wird über Formblöcke 15, 16 geführt, wobei aus den
kurzen Fasern eine zweite nasse Papierbahn gebildet wird, deren Faserkonsistenz über einer Mehrzahl von
Vakuumkästen 22 und 24 erhöht wird.
Die nasse Papierbahn 26 aus Hartholzfasern wird dann auf dem Fourdrinier-Sieb 4 um die Umlenkwalzen
10 und 11 geführt, wonach die Außenfläche der Bahn 26
in innigen Kontakt mit der Außenfläche der Bahn 25 aus Weichholzfasern gebracht wird. Um die Verbindung
zwischen den beiden Bahnen zu verbessern, soll jede Bahn beim Aufeinanderlegen die geringstmögliche
Faserkonsistenz aufweisen. Das beschriebene Aufeinanderlegen erfolgt vorzugsweise bei einer Faserkonsistenz
zwischen 3 bis 20%. Wenn die Faserkonsistenz weniger als 3% beträgt, kann eine unverdichtete
Papierbahn beim Obertragen vom einen Fourfrinier-Sieb auf die Oberfläche einer anderen faserförmigen
Bahn leicht beschädigt werden. Wenn die Faserkonsistenz mehr als 20% beträgt, ist es relativ schwierig, die
entsprechenden Schichten nur mittels Fluiddruck fest zu einem einheitlichen Gebilde zu verbinden.
Das Auflegen der Bahn 26 aus Hartholzfasern auf die Außenschicht der Bahn 25 aus Weichholzfasern wird
vorzugsweise bei gleichzeitiger Einwirkung von Vakuum ausgeführt. Zum Auflegen der nassen Bahn können
aber auch zusätzliche Dampfgebläse, Luftgebläse usw. verwendet werden, und zwar sowohl einzeln als auch in
Kombination. Bei der in F i g. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform einer Papiermaschine zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Auflegen der einen Bahn auf die andere zwischen einem
ortsfesten Vakuumsaugkasten 6 und einer wahlweise verwendeten, mit einem Schlitz versehenen Dampfdüse
53 ausgeführt. An dieser Stelle wird die nasse Bahn 26 aus Hartholzfasern vom oberen Fourdrinier-Sieb 4 auf
die obere Außenfläche der nassen Bahn 25 aus Weichholzfasern aufgelegt, um eine zusammengesetzte
Bahn 27 zu bilden, welche bezüglich der Faserart geschichtet ist Nach dem Aufeinanderlegen wird die
zusammengesetzte Bahn 27 über eine Mehrzahl Vakuumsaugkästen 29, 31 und 33 geführt, um die
gesamthafte Faserkonsistenz zu erhöhen und die einheitliche Struktur auszubilden. Nach dem Abheben
der Bahn 26 aus Hartholzfasern vom Fourdrinier-Sieb 4 wird letzteres um die Rückführwalze 12 geführt und
nach einer nichtgezeigten Reinigung, Führung und Spannung zur oberen Brustwalze 9 zurückgeleitet
Wie in F i g. 1 gezeigt ist, wird die zusammengesetzte
Bahn 27 auf dem Fourdrinier-Sieb 3 um eine Umlenkwalze 7 geführt und danach mit einer grobmaschigen,
zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 37 in Berührung gebracht, deren untere
Räche 37Zj über einem Vakuumsaugkasten 36 läuft Dabei wird die obere Oberfläche 27a der zusammengesetzten
Papierbahn 27, d. h. die Oberfläche, weiche zum überwiegenden Teil kurze Fasern enthält an die zum
Tragen der Bahn vorgesehene Oberfläche 37a der Gewebebahn 37 angelegt Wenn es wünschenswert ist,
kann eine mit einem Schlitz versehene Dampfdüse 35 verwendet werden, um das Anlegen der Papierbahn 27
an die Gewebebahn 37 zu unterstützen. Zum besseren Verständnis wird im folgenden die Oberfläche 27a der
Papierbahn, welche an der Oberfläche 37a der Gewebebahn 37 anliegt, als die Gewebeseite der
Papierbahn bezeichnet und die am Fourdrinier-Sieb 3 anliegende Fläche der Papierbahn als die Siebseite 27b.
Die Übertragung der nassen, zusammengesetzten Papierbahn 27 vom Fourdrinier-Sieb 3 auf die
Gewebebahn 37 ist außerordentlich kritisch, weil die Vergrößerung der Voluminosität und Dicke, welche
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei mehrschichtigen Bögen erreicht wird, hauptsächlich durch
ίο eine Umorientierung der Fasern auf der Gewebeseite
der zusammengesetzten Bahn 27 und das teilweise Eindringen der Fasern in die Maschenöffnungen der
Gewebebahn 37 erreicht wird. Es war gefunden worden, daß die Umorientierung der Fasern und das Eindringen
der Fasern in die Maschenöffnungen der Gewebebahn 37 am besten mit Hilfe eines Vakuumsaugkastens 36 und
bei einer Faserkonsistenz der zusammengesetzten Papierbahn zwischen 2 und 25% erreicht wird. Bei einer
Faserkonsistenz von weniger als 5% weist die zusammengesetzte Bahn wenig Festigkeit auf und wird
darum beim Übertragen vom feinmaschigen Fourdrinier-Sieb auf die grobmaschige Gewebebahn, insbesondere
bei Einwirkung eines Fluiddrucks, der durch Unterdruckdampfdüsen, Luftdüsen usw. erzeugt wird,
leicht beschädigt.
Wenn bei der Übertragung der Papierbahn auf die Gewebebahn Vakuum verwendet wird, um die Fasern
auf der Gewebeseite der Papierbahn umzuorientieren und in die Maschenöffnungen der Gewebebahn
eindringen zu lassen, so muß dessen Druck derart eingestellt werden, daß die Wirkung für den vorgesehenen
Zweck ausreicht ohne zugleich eine merkliche Menge Fasern von der Gewebeseite der Papierbahn zu
entfernen und durch die Maschen der Gewebebahn in den Vakuumsaugkasten zu saugen. Der zum Erreichen
der gewünschten Umorientierung und des angestrebten Eindringens der Fasern in das Gewebe erforderliche
und auf die Papierbahn einwirkende Unterdruck ist unterschiedlich und wird von der Zusammensetzung der
Papierbahn, der Konstruktion des Vakuumsaugkastens, der Maschinengeschwindigkeit, der Ausbildung des
Gewebes und der Maschenzahl, der Faserkonsistenz bei der Übertragung usw. beeinflußt. Unabhängig davon
konnten mit einem Vakuum entsprechend einem Druck zwischen 12 bis; 38 cm Quecksilbersäule gute Ergebnisse
erreicht werden.
Obwohl noch keine abschließende Theorie entwickelt wurde, welche die bei dem erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Papierbogen erreichbare verbesserte Faserumorientierung und das Eindringen der Fasern in das
Gewebe, die die Steigerung der Dicke, d.h. die Abnahme der Dichte bewirken, erklärt wird angenommen,
daß dies durch die Tendenz der Schichten zusammengesetzter Bahnen begründet ist sich im
nassen Zustand voneinander zu trennen und sich wie eine Mehrzahl weicherer, unabhängiger Bahnen zu
verhalten, mindestens was die Ablenkung und/oder die
Umorientierung von deren Fasern betrifft Darum hat das Einwirken eines Fluiddrucks auf eine auf einem
Gewebe aufliegende mehrschichtige Papierbahn mit relativ geringer Faserkonsistenz zur Folge, daß die an
dem Gewebe anliegenden Fasern verstärkt in die Maschenöffnungen dieses Gewebes eindringen.
Fig.2 zeigt eine 2Ofach vergrößerte Fotografie des
Querschnitts eines nichtgeschichteten Probebogens 55 der bisher bekannten Art, enthaltend eine homogene
Mischung von relativ langen und relativ kurzen, zur Papierherstellung gebräuchlichen Fasern. Dieser Quer-
schnitt entspricht dem Zustand der Papierbahn beim Durchlauf durch die Papiermaschine im Bereich der
Schnittlinie 3-3 in Fig. 1. Das gezeigte spezielle, zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe ist ein
Halbkörper, der entsprechend der Lehre des belgischen Patents 816 031 behandelt wurde. Die gleichen
grundlegenden Erkenntnisse sind auf jedes mit öffnungen versehene Gewebe anwendbar, das zum thermischen
Vortrocknen und/oder Eindrücken einer Papierbahn entsprechend der Lehre des bereits erwähnten ι ο
Patents von Sanford et al. geeignet ist Aus dem in F i g. 2 gezeigten vergrößerten Querschnitt ist die
Tendenz der bisher bekannten nichtgeschichteten Papierbahnen zu erkennen, eine einstückige Struktur zu
bilden, sowie die Tendenz der relativ langen, statistisch verteilten Fasern auf der Gewebeseite 55a der Bahn, die
zwischen den Überkreuzungen benachbarter Schuß- und Kettfaden gebildeten Maschenöffnungen des
Gewebes zu überbrücken. Wie weiter aus F i g. 2 zu ersehen ist, bleibt die Siebseite der nichtgeschichteten
Papierbahn 55 praktisch eben und ohne Unterbrechung. Nach der hier verwendeten Termonologie für Gewebe
werden die praktisch quer zur Bearbeitungsrichtung verlaufenden Fäden als Schußfäden und die in der
Bearbeitungsrichtung verlaufenden Fäden als Kettfäden bezeichnet
F i g. 3 zeigt die etwa 20fach vergrößerte Fotografie des Querschnitts durch einen gemäß der vorliegenden
Erfindung geschichteten Probebogen 27. Dieser Querschnitt entspricht der Papierbahn im Bereich der
Schnittlinie 3-3 der Papiermaschine gemäß Fig. 1. Der Teil 26 der geschichteten Papierbahn 27 mit den kurzen
Fasern ist teilweise in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Bahn verschoben und bildet kleine, voneinander
getrennte Bereiche, weiche den Maschenöffnungen in dem Gewebe entsprechen. Der Teil 25 mit den »angen
Fasern verbleibt praktisch eben und ohne Unterbrechung und verleiht dem fertigen Papierbogen 27
Festigkeit und Einheitlichkeit Wie aus Fig.3 zu ersehen ist haben die kurzen Fasern auf der Oberfläche
der Bahn, welche an der die Papierbahn tragenden Oberfläche 37a der Gewebebahn 37 anliegen, weniger
Tendenz, die Maschenöfinungen in der Gewebebahn zu überbrücken.
Bei einer zur Ausführung der vorliegenden Erfindung besonders geeigneten Form weist die Gewebebahn eine
freie Diagonalenlänge auf, d. h. eine in der Ebene der Gewebebahn gemessene Länge von einer Ecke zur
diagonal gegenüberliegenden Ecke der Maschenöffnung, die zwischen 0,013 bis 0,2 cm und vorzugsweise
zwischen 0,023 bis 0,14 cm beträgt. Die Anzahl der Gewebemaschen liegt zwischen 15 bis 560 Maschen/
cm2. Das entspricht 4 bis 24 Fäden pro cm, sowohl in der
Bearbeitungsrichtung als auch quer zur Bearbeitungsrichtung. Bei der praktischen Erprobung der vorliegen-
den Erfindung konnten besonders gute Resultate mit einem Verkreuzungsmuster erzielt werden, das von der
Rückseite eines zum Trocknen und Eindrücken geeigneten Halbkörpergewebes der in den Fig.2 und 3
gezeigten Art erzeugt wird.
Für eine Papierbahn mit langen und kurzen Fasern der in F i g. 3 gezeigten Art wird vorzugsweise ein zum
Trocknen und Eindrücken vorgesehenes Gewebe verwendet, dessen freie Diagonalenlänge kleiner ist als
die mittlere Faserlänge in der die kurzen Fasern enthaltenden Schicht der Papierbahn. Wenn die freie
Diagonalenlänge größer ist als die mittlere Faserlänge in der die kurzen Fasern enthaltenden Schicht der
Papierbahn, werden die Fasern zu leicht durch die Maschenöffnungen der Gewebebahn gestoßen, wenn
ein Fluiddruck auf die Papierbahn einwirkt und dadurch das Volumen und die Dicke des fertigen Bogens
nachteilig beeinflußt. Vorzugsweise ist die freie Diagonalenlänge der Gewebemaschen größer als etwa
'/3 und noch besser größer als die Hälfte der mittleren Faserlänge in der die kurzen Fasern enthaltenden
Schicht der Papierbahn, um das Überbrücken der Fäden des Gewebes durch die kurzen Fasern möglichst zu
vermeiden. Außerdem ist die freie Diagonalenlänge der Gewebemaschen vorzugsweise kleiner als etwa '/3 der
mittleren Faserlänge in der die langen Fasern enthaltenden Schicht der Papierbahn, um das Überbriikken
mindestens eines Paars benachbarter Gewebefäden durch die langen Fasern zu ermöglichen. Auf diese
Weise wird erreicht daß bei einer der Fig.3 entsprechenden Ausführungsform der Papierbahn die
kurzen Fasern während der Übertragung der nassen, geschichteten Papierbahn auf die zum Trocknen und
Eindrücken vorgesehene Gewebebahn ausgerichtet werden und durch Maschenöffnungen des Gewebes
dringen, während die langen Fasern die Maschenöffnungen überbrücken und praktisch in einer ebenen Lage
verbleiben.
Wie bereits weiter oben beschrieben wurde, weisen die ein Muster bildenden, voneinander getrennten
Bereiche, welche den Maschenöffnungen des Gewebes entsprechen und sich von der Gewebeseite einer Bahn
der in F i g. 3 gezeigten Art nach außen erstrecken, die Form von gesamthaft eingeschlossenen Kissen auf, oder
von konisch ausgerichteten Fasergruppen oder einer Kombination dieser beiden Formen. Diese Siebseite der
Bahn, welche praktisch ununterbrochen und eben bleibt, zeigt eine ununterbrochene gemusterte Oberfläche, die
einem Textilpikee ähnlich ist
F i g. 12 zeigt die etwa 2Ofach vergrößerte Fotografie
der Gewebeseite 100a einer nichtgekreppten, mehrschichtigen Papierbahn 100 der oben beschriebenen Art.
Diese Bahn wurde auf einem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen, etwa 12x10 Fäden/cm2
aufweisenden Halbköpergewebe mit Fluiddruck und erhöhter Temperatur behandelt Die Bahn war gemäß
dem in dem bereits erwähnten Patent von P. G. Ayers beschriebenen Verfahren hergestellt und vor dem
Verdichten zwischen den Verkreuzungen des Gewebes und der Trockentrommel von der Gewebebahn
abgenommen worden. Die Papierbahn 100 enthält etwa 50% Weichholzfasern und 50% Hartholzfasern, wobei
die Schicht 103 mit den Hartholzfasern auf der Gewebeseite 100a und die Schicht 102 mit den
Weichholzfasern auf der Siebseite 100i> der Papierbahn
angeordnet ist (Fig. 13). Die Eindrücke 104 der Schußmonofäden erstrecken sich praktisch quer zur
Bearbeitungsrichtung und die Eindrücke 105 der Kettmonofäden in der Bearbeitungsrichtung der Papierbahn,
wie aus Fig. 12 klar zu erkennen ist In
F i g. 13 ist gezeigt, daß voneinander getrennte Bereiche der die kurzen Fasern enthaltenden Schicht 103
senkrecht von der Schicht 102 mit den längeren Fasern abstehen. Die voneinander getrennten Bereiche neigen
bei der Einwirkung von Fluiddruck dazu, sich um die Fäden des Gewebes zu legen und vulkanähnliche,
konische Gebilde 101 zu formen, welche aus kurzen Fasern bestehen, die sich praktisch senkrecht zur Bahn
erstrecken. Fig. 16 ist eine etwa 10Ofach vergrößerte
Fotografie, welche ein solches vulkanähnliches, konisches Gebilde 101 in perspektivischer Ansicht zeigt, das
in der die Hartholzfasern enthaltenden Schicht 103 der praktisch unverdichteten, mehrschichtigen, in den
F i g. 12 und 13 gezeigten Papierbahn 100 ausgebildet ist Die Kontinuität der die Weichholzfasern enthaltenden
Schicht 102 an der Basis des vulkanartigen Gebildes ist klar zu erkennen. Auf diese Weise zeigt die Gewebeseite der entstehenden geschichteten Papierbahn das
negative Abbild der die Papierbahn tragenden Oberfläche der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen
Gewebebahn, während die pikeeartige Siebseite der Papierbahn mindestens bis zu einem gewissen Ausmaß
das positive Abbild der die Bahn tragenden Oberfläche des Gewebes zeigt
Weil die langfasrige Schicht der geschichteten Bahn praktisch kontinuierlich und eben verbleibt, weicht die
gesamthafte Zugfestigkeit und der Zusammenhalt des fertigen Papierbogens nicht merklich von den entsprechenden Eigenschaften solcher nichtgeschichteter Papierbögen ab, die auf ähnliche Weise aus einem einzigen
homogen gemischten Papierbrei mit ähnlichen Fasern hergestellt wurden. Die Umorientierung und Ablenkung
voneinander getrennter Bereiche mit kurzen Fasern senkrecht zur Ebene der Papierbahn bewirkt jedoch
eine merkliche Steigerung des gesamten Volumens und der Dicke eines geschichteten Papierbogens. Wegen der
größeren inneren Hohlräume, d. h. der geringeren Gesamtdichte, weist der geschichtete Bogen auch eine
verbesserte Saugfähigkeit auf und zusätzlich eine verbesserte Biegbarkeit, Kompressibilität und Drapierfähigkeit Weiter weisen solcherart hergestellte Papierbögen auf der Gewebeseite der Bahn einen wesentlich
verbesserten Griff auf und eine gesamthaft verbesserte Weichheit Es wird angenommen, daß die nicht nur
durch die Umorientierung und Absonderung der kurzen Fasern auf der Gewebeseite der Papierbahn erreicht
wird, sondern auch durch die gesamthafte Verringerung der Bahndichte. Wie aus F i g. 13 zu ersehen ist, weist ein
geschichteter Bogen einen zwischen den Oberflächen des Bogens verlaufenden Dichtegradienten auf, der
einem Gradienten der Absorptionsfähigkeit für Flüssigkeiten entspricht was bewirkt, daß sich die eine
Oberfläche der Schicht trockner anfühlt als die andere. Der Grund dafür ist daß eine Flüssigkeit durch
Kapillarkräfte von der weniger dichten, die kurzen Fasern enthaltenden Seite des Blatts zur dichteren, die
langen Fasern enthaltenden Seite des Blatts weitergeleitet und wegen des günstigen Gradienten der Kapillargröße zwischen den beiden Schichten in der die langen
Fasern enthaltenden Schicht festgehalten wird.
Die in F i g. 3 gezeigte Bahn mit einer lange Fasern und einer kurze Fasern enthaltenden Schicht wird als
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angesehen. Es war aber auch gefunden worden, daß ähnliche
unerwartete Verbesserungen der Voluminosität und der Dicke, wenn gleich in geringerem Ausmaß, erreicht
werden können, wenn aus langen ur.d kurzen Fasern homogen gemischte Schichten aufeinandergelegt werden, wie es in den F i g. 6 und 7 gezeigt ist. Dazu können
Schichten mit gleichartigen, langen Fasern oder Schichten mit gleichartigen, kurzen Fasern aufeinandergelegt werden. Es ist sogar möglich, Schichten mit
langen und kurzen zur Papierherstellung geeigneten Fasern in der gegenüber der obigen Beschreibung
umgekehrten Reihenfolge aufeinanderzulegen, so daß die Schicht mit den langen Fasern auf der Gewebeseite
der Papierbahn angeordnet ist, wie es in den F i g. 8 und 9 gezeigt ist. Dazu sei bemerkt, daß beide Schichten
senkrecht zur Ebene des Bogens versetzt werden
können, wenn die Fasern in der an dem zum Trocknen
und Eindrücken vorgesehenen Gewebe anliegenden, d. h. auf der Gewebeseite befindlichen Schicht praktisch
gleich den Fasern in der auf der Siebseite der Papierbahn befindlichen Schicht sind. In diesem Fall
können die ein Muster bildenden, voneinander getrennten Faserbereiche, welche sich von der Gewebeseite des
Bogens nach außen erstrecken, Diskontinuitäten bewirken, die sich durch die gesamte Dicke der Bahn
to fortsetzen und darum auf beiden Seiten des fertigen
Papierbogens klar zu erkennen sind
Diese letztere Ausführungsform des neuen Verfahrens ist weniger bevorzugt, weil sie nur in wenigen
Fällen die einzigartigen Eigenschaften aufweist welche
is die geschichteten langfasrigen-kurzfasrigen Papierbahnen der in F i g. 3 gezeigten Art auszeichnen.
Nach der Übertragung der geschichteten Papierbahn
27 auf die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 37 wird das Fourdrinier-Sieb 3 um die
Umkehrwalze 8 und durch nichtgezeigte, zum Reinigen, Ausrichten und Spannen geeignete Einrichtungen
zurück zur unteren Brustwalze 5 geführt Die geschichtete Papierbahn 27 wird dann auf der Gewebebahn 37
um eine Umlen' walze 38 geführt und durch einen ein
Heißluftgebläse aufweisenden Trockner 45, 46, worin die geschichtete Papierbahn thermisch vorgetrocknet
wird, ohne daß ihre Lage auf der Gewebebahn 37 nachteilig beeinflußt wird. Die Heißluft wird vorzugsweise von der Siebseite 27fc durch die geschichtete
Papierbahn 27 und die Gewebebahn 37 geblasen, um jede unerwünschte Nebenwirkung bezüglich des Eindringens der auf der Gewebeseite 37a der Papierbahn
angeordneten, relativ kurzen Fasern in die Maschenöffnungen zu vermeiden.
Eine bevorzugte Einrichtung zum thermischen Vortrocknen der geschichteten Papierbahn 27 ist in der
US-PS 33 03 576 beschrieben. Obwohl die zum thermischen Vortrocknen verwendete Einrichtung nicht
kritisch ist ist doch zu beachten, daß das Beibehalten der
einmal erstellten Lage der nassen Papierbahn 27
gegenüber der Gewebebahn 37 kritisch ist mindestens solange die Papierbahn eine relativ geringe Faserkonsistenz aufweist
In Übereinstimmung mit der US-PS 33 01 746 wird
das thermische Vortrocknen dazu verwendet, um in der
nassen Papierbahn eine Faserkonsistenz von 30 bis 80% zu erreichen. Aus dem belgischen Patent 8 26 859 ist
bekannt daß bei diesem Vorgang eine Faserkonsistenz von bis zu 98% erreichbar ist
so Nach dem thermischen Vortrocknen bis zur angestrebten Faserkonsistenz werden die Gewebebahn 37
und die thermisch vorgetrocknete, beschichtete Papierbahn 27 über eine Streckwalze 39 geführt, welche die
Bildung von Falten in der Gewebebahn verhindern soll,
sowie über eine Gewebeumlenkwalze 40 an die Fläche
einer Yankee-Trockentrommel 50. Wie in dem vorstehend genannten belgischen Patent 8 26 859 beschrieben
ist werden vorzugsweise einige Sprühdüsen 51 verwendet um auf die Außenfläche der Trockentrommel 50
eine kleine Menge eines Adhäsivs zu sprühen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Gewebeverkreuzungen auf der die
Papierbahn tragenden Oberfläche 37a der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 37
dazu verwendet, voneinander getrennte Bereiche der thermisch vorgetrockneten Papierbahn 27 zu verdichten, indem die Gewebebahn und die Papierbahn durch
den Spalt zwischen einer Druckwalze 41 und der
Yankee-Trockentrommel 50 geführt werden. Nach der Obergabe der Papierbahn von der Gewebebahn 37 auf
die Trockentrommel 50 wird die Gewebebahn 37 über die Rückführwalzen 42, 43 u;-.d 44 wieder an den
Vakuumsaugkasten 36 geführt Während des Rücklaufs wird die Gewebebahn mit Hilfe von Wassersprüheinrichtungen
47, 48 von restlichen Fasern gereinigt und über einem Vakuumsaugkasten 49 getrocknet Die
thermisch vorgetrocknete, geschichtete Papierbahn 27 wird nach dem Verdichten zwischen den Verkreuzungen
der Gewebebahn und der Außenfläche der Trockentrommel im Spalt zwischen der Druckrolle 41
und der Trockentrommel auf der Umfangsfläche dieser Trockentrommel weitertransportiert, dabei fertig getrocknet
und vorzugsweise mit Hilfe eines Rakels 52 von der Oberfläche der Trommel abgehoben.
Bei noch einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf das Verdichten
zwischen den Verkreuzungen der Gewebebahn und der Trockentrommel verzichtet Dabei wird die nasse,
geschichtete Papierbahn 27 direkt auf der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn
37 fertig getrocknet Die geschichtete Papierbahn wird dann nach dem Abnehmen von der Gewebebahn einer
der zahlreichen bekannten Behandlungen unterworfen, die geeignet sind, dem fertigen Bogen eine brauchbare
Elastizität Weichheit und Drapierfähigkeit zu geben. Eine solche Behandlung ist beispielsweise das Mikrokreppen,
das zwischen veränderbar angedrückten Gummibändern und/oder einem veränderbar angedrückten
Gummiband und einer harten Gegenfläche ausgeführt wird. Derartige mechanische Mikrokreppverfahren
sind jedem Fachmann der Papierherstellung bekannt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die fertig
getrocknete, geschichtete Papierbahn zwischen ein Gummiband mit veränderlicher Spannung und dem
Umfang einer Walze eingeleitet wobei das Mikrokreppen in einer Art ausgeführt wird, die in der US PS
26 24 245 beschrieben und in den USA als »Clupaking« bezeichnet wird.
Obwohl das Auslassen des weiter oben beschriebenen Verdichtens mit Hilfe der Verkreuzungen der Gewebebahn
und das Anwenden eines mechanischen Mikrokreppverfahrens eine nachteilige Wirkung auf die
gesamthafte Zugfestigkeit des Papierbogens haben kann, ist die Verringerung der Festigkeit im allgemeinen
nicht so groß, daß die fertigen Bögen für die vorgesehene Verwendung als dünne Tücher, Handtücher
und ähnliche Erzeugnisse nicht brauchbar wären. Außerdem kann die Zugfestigkeit von geschichteten
Papierbögen gewöhnlich verbessert werden, wenn die längeren Fasern vor der Herstellung der Papierbahn
einer zusätzlichen Behandlung unterworfen werden, bei der ihre Fähigkeit zur Ausbildung von für die
Papierherstellung vorteilhafter Bindungen verbessert wird. Zu diesem Zweck können auch die in· der
Papierherstellung bekannten trockenen, zur Erhöhung der Festigkeit der Papierbahn vorgesehenen Additive
verwendet werden.
Die F i g. 4 zeigt die etwa 20fach vergrößerte Fotografie einer Draufsicht auf einen nichtgeschichteten,
gekreppten Papierbogen 60, der nach einem bekannten Verfahren gemäß der US-PS 33 01 746
hergestellt wurde. Dieser Bogen wurde aus einem einzigen homogen gemischten Faserbrei, enthaltend
etwa 50% Weichholzfasern und 50% Hartholzfasern hergestellt. Die Papierbahn wurde durch Einwirkung
eines Fluids gepreßt und thermisch auf einem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Halbköpergewebe
mit etwa 10x8,5 Fäden/cm2 vorgetrocknet welches Gewebe gemäß dem bereits erwähnten
belgischen Patent 4 57 043 hergestellt war. Danach wurde die Bahn beim Obertragen auf eine Yankee-Trockentrommel
mit Hilfe der Verkreuzungen des Gewebes verdichtet fertig getrocknet und beim
Abnehmen von der Trommel mit Hilfe eines Rakels gekreppt
Der fertige Bogen enthält eine etwa 16%ige Kreppung. Wie aus Fig.5 zu erkennen ist weist der
Bogen nur eine geringe Riffelung auf, und nur ein kleiner Teil der Fasern auf der Gewebeseite 60a des Bogens
erstreckt sich, gesehen quer zur Bearbeitungsrichtung,
von der Bogenoberfläche nach außen.
Fig.6 zeigt eine etwa gleichstark vergrößerte Draufsicht auf die Gewebeseite 70a eines gekreppten
Papierbogens, der in Übereinstimmung mit dem anhand der F i g. 1 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.
Der Bogen wurde aus zwei praktisch gleichartigen Faserbreien mit praktisch gleichem Fasergehalt bestehend aus einer homogenen Mischung von etwa 50%
Hartholzfasern und 50% Weichholzfasern hergestellt. Die Grundgewichte, Verarbeitungsbedingungen, das
zum Trocknen und Eindrücken verwendete Gewebe und das Ausmaß der Kreppung waren praktisch gleich
wie bei den in den F i g. 4 und 5 gezeigten, nach bisher bekannten Verfahren hergestellten einschichtigen Bögen.
Wie bei einem Vergleich der Fig.5 und 7 zu erkennen ist, weist die Gewebeseite 70a des geschichteten
Bogens einen größeren Anteil an Fasern auf, die aus der Ebene des Bogens nach außen wegstehen. Auf diese
Weise wird bei dem in den Fig.6 und 7 gezeigten geschichteten Bogen 70 eine größere Gesamtdicke und
folglich eine geringere Dichte als bei dem nach den bekannten Verfahren, aber sonst ähnlich hergestellten
nichtgeschichteten, in den F i g. 4 und 5 gezeigten Bogen 60 erreicht.
Fig.8 zeigt die auf 20fach vergrößerte Fotografie
einer Draufsicht auf die Gewebeseite 80a eines erfindungsgemäß geschichteten, gekreppten Papierbogens
80, der weitgehend nach dem mit Hilfe der F i g. 1 erläuterten Verfahren hergestellt wurde. Dieser Bogen
wurde auf der Gewebeseite 80a aus einem Brei, enthaltend Weichholzfasern 83 und auf der Siebseite
SOb aus einem Brei, enthaltend Hartholzfasern 82 hergestellt, wobei der gesamte Fasergehalt des Bogens
etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern beträgt. Die Grundgewichte, Verarbeitungsbedingungen, das
verwendete Gewebe zum Trocknen und Eindrücken sowie das Ausmaß des Kreppens waren praktisch gleich
wie bei den in den F i g. 4 bis 7 gezeigten Bögen. Der Vergleich zwischen den F i g. 9 und 5 zeigt jedoch, daß
die Gewebeseite 80a des Bogens einen größeren Anteil Fasern aufweist die aus der Ebene des Bogens nach
außen abgelenkt sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß sowohl das Ausmaß der Ablenkung der abgelenkten
oder umorientierten Fasern als auch der Anteil dieser Fasern geringer zu sein scheint als bei dem in F i g. 7
gezeigten Bogen 70. Es wird angenommen, daß dieses dadurch begründet ist, daß die Beweglichkeit der
längeren Fasern in der Schicht 83 geringer ist und diese längeren Fasern eher dazu neigen, die Maschenöffnungen
des zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes zu überbrücken, verglichen mit einer Schicht,
welche entweder kurze Fasern oder eine homogene
J ]o P
Unabhängig davon weist der in den Fig.8 und 9
gezeigte geschichtete Papierbogen 80 eine größere Gesamtdicke und folglich eine geringere Dichte auf als
der in den Fig.4 und 5 gezeigte, nach bekannten
Verfahren hergestellte, nichtgeschichtete Bogen 60.
Die Fig. 10 zeigt die etwa 20fach vergrößerte Fotografie einer Draufsicht auf die Gewebeseite 90a
eines geschichteten, gekreppten Papierbogens 90, der im wesentlichen nach dem mit Hilfe der F i g. 1
beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Dieser Bogen wurde auf der Siebseite 90b aus einem Brei mit
Weichholzfasern 92 und auf seiner Gewebeseite 90a aus einem Brei mit Hartholzfasern 93 hergestellt, wobei der
gesamte Fasergehalt des Bogens etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern beträgt Das Grundgewicht
und die Verarbeitungsbedingungen waren praktisch die gleichen wie für die in den F i g. 4 bis 9 gezeigten Bögen,
ausgenommen, daß ein grobmaschigeres Halbköpergewebe mit etwa 7x63 Fäden/cm2 zum Trocknen und
Eindrücken verwendet wurde. Das Gewebe war gemäß dem in dem belgischen Patent 4 57 043 beschriebenen
Verfahren hergestellt. Der fertig getrocknete Bogen wurde bis zu einem Wert von etwa 20% gekreppt
F i g. 11 zeigt klar die voneinander getrennten, gesamthaft
eingeschlossenen, kissenförmigen Gebilde 91, welche für eine bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung charakteristisch sind. Diese voneinander getrennten, hohlen Gebilde 91 sind
zwischen der langfasrigen Schicht 92 auf der Siebseite 92b des Bogens, welche praktisch eben und ohne
Unterbrechung bleibt, und der kurzfasrigen Schicht 93 auf der Gewebeseite des Bogens, die teilweise in
kleinen, ausgebogenen Bereichen, die den maschenöffnungen in dem zum Trocknen und Eindrücken
vorgesehenen Gewebe entsprechen und in einer Ebene senkrecht zum Bogen verschoben sind, ausgebildet. Die
erhöhte Dicke des in den Fig. 10 und 11 gezeigten
geschichteten Papierbogens 90 ist klar zu erkennen, verglichen mit dem in den Fig.4 und 5 gezeigten,
nichtgeschichteten Papierbogen 60, der nach bekannten Verfahren hergestellt wurde. Der Vergleich der F i g. 4
und 10 zeigt auch, daß die Eindrücke der Verkreuzungen
auf der Gewebeseite des geschichteten Bogens 90 schwerer zu erkennen sind als auf dem nichtgeschichteten,
nach bekannten Verfahren hergestellten Bogen 60, was durch die verringerte Gesamtdichte der geschichteten
Struktur bedingt ist. Die Umorientierung der Fasern in der kurzfasrigen Schicht 93 des Bogens 90 ist auch in
F i g. 11 gut zu erkennen. In diesem Zusammenhang sei
darauf hingewiesen, daß die Dicke der kurzfasrigen Schicht 93 geringer ist als die der langfasrigen Schicht
92 des geschichteten Blatts, wodurch zwischen der Gewebeseite 90a und der Siebseite 90Z>
des Blatts ein vorteilhafter Gradient der Kapillargröße erreicht wird.
Fig. 14 zeigt die etwa gleichviel wie in den Fig. 10
und 12 vergrößerte Fotografie einer Draufsicht auf die
Gewebeseite 100a einer geschichteten und gekreppten Papierbahn 100 der in den F i g. 12 und 13 gezeigten Art,
nachdem diese gemäß dem mit Hilfe der F i g. 1 beschriebenen Verfahren zwischen den Verkreuzungen
des Gewebes und der Trockentrommel verdichtet, fertig getrocknet und gekreppt wurde. Das in den F i g. 14 und
15 gezeigte fertige geschichtete Blatt 100 enthält eine etwa 20%ige Kreppung. Das geschichtete Blatt 100 ist
im wesentlichen dem in den Fig. 10 und 11 gezeigten
geschichteten Blatt 90 ähnlich, mit dem Unterschied, daß die in den Fig. 10 und 11 gezeigten, vollständig
eingeschlossenen, kissenförmigen Gebilde 9! aufgebrochen
sind und auf der Gewebeseite 100a des Blatts vulkanähnliche, konische Strukturen ICl bilden. Es sei
darauf hingewiesen, daß die langfasrige Schicht des in den Fig. 14 und 15 gezeigten Blatts praktisch eben und
s ohne Unterbrechungen verbleibt Das bedeutet, daß die
in den Fig. 14 und 15 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blatts nur eine Variante der in den
F i g. 10 und 11 gezeigten Ausführungsform ist bei der die kurzfasrige Schicht 103 eine stärkere Umorientierung
und größere Eindringtiefe in die Maschenöffnungen des zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen
Gewebes aufweist
Die Ausbildung der in F i g. 11 gezeigten kissenähnlichen
Gebilde 91 und/oder der in den Fig. 13,15 und 16
gezeigten vulkanartigen, konischen Strukturen 101 in einer langfasrigen/kurzfasrigen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gemäß der F i g. 3 ist in erster Linie eine Funktion des Verhältnisses der langen Fasern
zur freien Diagonalenlänge, der Faserkonsistenz der zusammengelegten Bahn, wenn diese auf dem zum
Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe dem Fluiddruck ausgesetzt wird, und der Stärke des auf die
nasse Papierbahn einwirkenden Fluiddrucks. Es konnte beobachtet werden, daß die bei den erfindungsgemäß
beschriebenen Bögen auftretenden, in F i g. 11 gezeigten,
kissenähnlichen Gebilde 91 und die in Fig. 15 gezeigten vulkanartigen, konischen Strukturen 101 auch
in einem einschichtigen Bogen auftreten können.
Weil die Vorteile der verbesserten Voluminosität und Dicke, die durch das erfindungsgemäße Schichten der
zur Papierherstellung verwendeten Fasern erreicht werden, hauptsächlich vom Zusammenwirken der
Faserschicht auf der Gewebeseite der Bahn und dem mit öffnungen versehenen, zum Trocknen und Eindrücken
vorgesehenen Gewebe, auf dem die Bahn dem Fluiddruck ausgesetzt und thermisch vorgetrocknet
wird, bedingt sind, kann zur anfänglichen Ausbildung der geschichteten Bahn irgendeine der vielen bekannten
Papiermaschinen verdet werden.
Es sei auch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden
kann, wenn entweder ein einziger im Inneren zweigeteilter Kopfkasten verwendet wird, oder zwei getrennte
Kopfkästen verwendet werden, oder wenn die mehrschichtige Papierbahn direkt auf dem zum Trocknen
und Eindrücken vorgesehenen Gewebe gebildet wird, wie das in F i g. 2 der US-PS 33 01 746 vorgeschlagen ist.
Weil bei diesem Verfahren die in F i g. 1 gezeigte Übertragung der Papierbahn von dem feinmaschigen
Fourdrinier-Sieb auf eine grobmaschige, zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn nicht erforderlich
ist, kann der vorzugsweise als Unterdruck wirksame Fluiddruck direkt und vor dem thermischen
Vortrocknen der Bahn zur Einwirkung gebracht
werden. Abgesehen von der oben erwähnten Änderung ist diese Ausführungsform in allen anderen Aspekten
mit dem mit Hilfe der F i g. 1 beschriebenen Verfahren identisch.
Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise für Papierbahnen anwendbar, welche in Abhängigkeit von
der angestrebten Enddichte und der vorgesehenen Verwendung ein im trockenen und ungekreppten
Zustand gemessenes Grundgewicht zwischen 9 bis 65 g/m2, vorzugsweise zwischen 11,3 bis 40,6 g/m2,
aufweisen. Der Bereich der Volumendichte für Papierbahnen mit einem Basisgewicht zwischen 8 bis 65 g/m2
liegt typischerweise zwischen 0,02 und 0,2 g/cm3, während der Bereich der Voluniendichte für P&nierb3h-
nen mit einem Basisgewicht zwischen 113 bis 40,6 g/m2
im allgemeinen zwischen 0,025 und 0,13 cm3 liegt Diese
Volumendichten wurden im nichtkalandrierten Zustand bei einer Belastung von 12,4 g/cm2 gemessen. Im
allgemeinen ist die Volumendichte bis zu einem gewissen Ausmaß dem Grundgewicht des Papierbogens
proportional. Das bedeutet, daß die Volumendichte ansteigt, wenn das Grundgewicht ansteigt, wobei jedoch
zu beachten ist, daß der beiderseitige Anstieg nicht notwendigerweise linear zueinander verläuft ι ο
Die Dehnbarkeit der nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Bögen kann nach Wunsch und
entsprechend der vorgesehenen Verwendung durch eine geeignete Auswahl des zum Trocknen und
Eindrücken vorgesehenen Gewebes und eine Änderung ι s
des Ausmaßes des mechanischen Kreppens oder Mikrokreppens verändert werden.
Die Steigerung des Volumens und der Dicke der erfindungsgemäß geschichteten, lange uhd kurze Fasern
enthaltenden Bögen ist großenteils durch den Einfluß der kurzfasrigen Schicht der Bahn bedingt Dazu war
gefunden worden, daß für eine maximale Steigerung des Volumens und der Dicke und dementsprechende
maximale Verringerung der Gesamtdichte der Anteil der kurzfasrigen Schicht an der zusammengesetzten
Bahn vorzugsweise mindestens 20% des gesamten Gewichts der Bahn im staubtrockenen Zustand, d. h. bei
100% Faserkonsistenz betragen soll. Noch bevorzugter
ist ein Anteil der kurzfasrigen Schicht von 40 bis 60% des Gesamtgewichts der Bahn im staubtrockenen
Zustand, insbesondere wenn es sich um Bahnen handelt, deren Grundgewicht am unteren Ende des vorgesehenen Bereichs liegt Es war auch gefunden worden, daß
bei einer Bahn, deren kurzfasrige Schicht mehr als 80% des Gesamtgewichts im staubtrockenen Zustand ausmacht, die Zugfestigkeit der fertigen Papierbahn
abnimmt Darum beträgt bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Anteil der kurzfasrigen
Schicht zwischen etwa 20% bis 80% und noch bevorzugter zwischen etwa 40% und 60% des
Gesamtgewichts der Bahn im staubtrockenen Zustand.
Die Durchsetzung der Langfaserschicht der zusammengesetzten Papierbahn mit kurzen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern hat keinen merklichen
negativen Einfluß auf die fertigen Blätter, mindestens solange der Anteil der kurzen Fasern in der
Langfaserschicht nicht so groß wird, daß sie eine Verringerung der Zugfestigkeit bewirken. Dagegen war
gefunden worden, daß die Umkehrung dieser Erkenntnis nicht gilt Wahrscheinlich wegen der geringeren
Mobilität der langen Fasern und ihrer stärkeren Neigung, sich überkreuzende und benachbarte Fäden
des zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes zu überbrücken und damit das Ausmaß der
Umorientierung der Fasern und deren Eindringen in die öffnungen der Gewebemaschen zu verringern, war es
für vorteilhaft gefunden worden, der zum überwiegenden Teil kurze Fasern enthaltenden Schicht nicht mehr
als etwa 30% und vorzugsweise nicht mehr als etwa 15% der langen Fasern zuzumischen. Wenn das Ausmaß
der gegenseitigen Durchsetzung der Kurzfaserschicht mit langen Fasern über diesen Wert ansteigt, werden die
angestrebten Verbesserungen der Voluminosität und Dicke, welche für Langfaser/Kurzfaserschichten enthaltende geschichtete Papierbögen charakteristisch sind,
weniger ausgeprägt
Der hier beschriebene Erfindungsgedanke kann auf mehrschichtige PapierstmWturen erweitert wprden;
weiche beispielsweise eine Langfacerschicht enthalten,
die zwischen zwei Kurzfaserschichten angeordnet ist Dadurch können beispielsweise der Griff und die
Oberflächentrockenheit beider Außenflächen des Bogens verbessert werden.
Die Fig. 17 zeigt schematisch einen Teil einer Ausführungsform einer Papiermaschine, mit der ein
solches Verfahren ausgeführt werden kann. Ein im Inneren zwei Abteilungen aufweisender Doppelkopfkasten 201 wird mit unterschiedlichen Faseraufschlämmungen beschickt, so daß der obere Teil 207 des
Kopfkastens zum überwiegenden Teil kurze Fasern und der untere Teil 205 des Kopfkastens zum überwiegenden Teil lange Fasern enthält. Auf das feinmaschige, um
die Walzen 239, 241, 243, 244 und 245 geführte Fourdrinier-Sieb 240 wird dann ein geschichteter
Papierbrei aufgebracht und auf eine um die Walzen 247, 249 und 250 geführte grobmaschige, zum Eindrücken
vorgesehene Gewebebahn 246 der bereits beschriebenen Art übertragen. Die kurzfasrige Schicht 23 und die
langfasrige Schicht 224 laufen dann an ihrer Berührungsfläche ausreichend ineinander, um eine einstückige, bezüglich der Faserart geschichtete Bahn 225 zu
bilden. Durch die Einwirkung von Fluiddruck in dem Punkt, wo die Bahn vom feinmaschigen Fourdrinier-Sieb 240 getrennt wird, bleibt die Bahn 225 auf der
anliegenden Fläche 246a des grobmaschigen Gewebes 246. Fluiddruck wird vorzugsweise mit Hilfe eines
Vakuumsaugkastens 248 erzeugt, über den die Unterfläche 2466 des Gewebes geführt wird. Es ist auch möglich,
wahlweise eine mit einem Schlitz versehene Dampfoder Luftdüse 242 zu verwenden. Weil die geschichtete
Bahn 225 in diesem Punkt eine relativ geringe Faserkonsistenz aufweist, bewirkt der Fluiddruck eine
Umorientierung der Fasern und das Eindrücken von Fasern aus der kurzfasrigen Schicht 223 in die
Maschenöffnungen des Gewebes.
Wenn es erwünscht ist, kann die Faserkonsistenz der geschichteten Bahn 225 mit Hilfe von Vakuumsaugkästen 214 und 220 weiter gesteigert werden, bis diese der
Konsistenz der Hartfaserschicht 226 beim Übergabepunkt entspricht Diese Hartfaserschicht 226 wird mit
Hilfe eines zweiten Kopfkastens 202, einem feinmaschigen Fourdrinier-Sieb 204, Formblöcken 215 und 216
sowie Vakuumsaugkästen 222 und 224 auf die bereits im Zusammenhang mit der F i g. 1 beschriebene Weise
hergestellt. Die Hartfaserschicht 226 wird dann, wie das ebenfalls bereits im Zusammenhang mit der F i g. 1
erläutert wurde, vom feinmaschigen Fourdrinier-Sieb 204 auf die Langfaserschicht 224 der geschichteten Bahn
225 übertragen, um eine dreischichtige Bahn 227 zu bilden. Vorzugsweise wird zur Übertragung an der
Unterseite 2466 der zum Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn ein Vakuumsaugkasten 206 verwendet.
Wenn es vorteilhaft ist, kann wahlweise auch eine geschlitzte Dampf- oder Luftdüse 253 verwendet
werden.
Nach der Übertragung wird die Faserkonsistenz der dreischichtigen Bahn 227 mit Hilfe der Vakuumsaugkästen 229, 231 und 233 vorzugsweise bis zur oberen
Grenze des bevorzugten Bereichs gesteigert, d. h. bis zu einem Wert zwischen etwa 20 und 25%. Das ist im
allgemeinen vorteilhaft, um eine Zerstörung der ausgelenkten Bereiche in der kurzfasrigen Schicht 223
der geschichteten Bahn während des folgenden Übertragens der Bahn auf die zum Trocknen und
Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 237 zu vermeiden Bei einer bevorzugten Ausführunesform der
vorliegenden Erfindung ist die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 237 in ihrer
Ausführung praktisch identisch mit der Eindrückgewebebahn 246. Wie in F i g. 17 gezeigt ist, wird die
Übertragung der dreischichtigen Bahn von der Eindrückgewebebahn 246 auf die zum Trocknen und
Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 237 vorzugsweise mit Hilfe eines Vakuumsaugkastens 236 ausgeführt,
über den die Unterseite 237ß der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 237 geführt ist.
Weil Dampfgebläse, Luftgebläse usw. möglicherweise die ausgelenkten Bereiche in der Hartfaserschicht 223
der Bahn nachteilig beeinflussen, werden solche Übertragungshilfen an dieser besonderen Übertragungsstelie
vorzugsweise nicht verwendet
Nach der Übertragung der dreischichtigen Bahn 227 auf die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene
Gewebebahn kann die Bahn praktisch vorgetrocknet und in der gleichen Weise, wie das mit Hilfe der F i g. 1
für eine zweischichtige Bahn beschrieben wurde, fertig bearbeitet werden.
Um die durch die Voluminosität und Dicke erreichbaren
Verbesserungen eines dreischichtigen Papierbogens optimal zu gestalten, wird die Bahn vorzugsweise auf
der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 237 vollständig getrocknet, ohne daß sie
nach dem Vortrocknen zwischen den Gewebeverkreuzungen und einer nichtnachgiebigen Oberfläche verdichtet
wird.
Die oben beschriebene dreischichtige Ausführungsform wird vorzugsweise für Papierbahnen verwendet,
welche in Abhängigkeit vom angestrebten Gewicht des fertigen Erzeugnisses und der vorgesehenen Verwendung
im trockenen, ungekreppten Zustand ein Grundgewicht zwischen etwa 13 bis 65 g/m2 aufweisen.
Derartige dreischichtige Papierbahnen haben Rohdichten zwischen etwa 0,02 bis 0,2 g/cm3.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung nur die Verwendung natürlicher, zur Papierherstellung geeigneter
Fasern beschrieben ist, versteht jeder Fachmann, daß die Erfindung auch mit Vorteil bei der Verarbeitung
von zur Papierherstellung geeigneten Kunstfasern oder Kombinationen von natürlichen und Kunstfasern
verwendet werden kann, um Papierbögen zu erzeugen, welche neben anderen angestrebten Eigenschaften eine
außerordentlich hohe Voluminosität und geringe Dichte aufweisen.
Die im folgenden beschriebenen Beispiele sollen die ungewöhnliche Steigerung der Voluminosität und
Verringerung der Dichte veranschaulichen, welche ohne Benachteiligung der gesamthaften Zugfestigkeit der
erfindungsgemäß erzeugten Papierbögen erreicht werden, verglichen mit den bisher gebräuchlichen ungeschichteten
Papierbögen, welche auf ähnliche Weise aus einer einzigen Aufschlämmung, enthaltend eine gleichmäßige
Mischung ähnlicher, zur Papierherstellung hergestellter Fasern hergestellt sind.
Bei jedem der folgenden Beispiele wurde im wesentlichen nach dem mit Hilfe der F i g. 1 beschriebenen
Verfahren gearbeitet. Alle Beispiele wurden einem Fluiddruck ausgesetzt, thermisch vorgetrocknet und
zwischen den Verkreuzungen eines Gewebes und der Oberfläche einer Trockentrommel verdichtet Als
Gewebe wurde ein zum Eindrücken geeignetes Polyesterhalbköpergewebe mit etwa 10x83 Fäden/cm2
verwendet, dessen Kett- und Schußfäden gleiche Durchmesser von etwa 0,056 cm und deren
Maschenöffnungen eine gemessene freie Diagonalenlänge von etwa 0,061 cm aufweisen. Das Gewebe war ir
Übereinstimmung mit der Lehre gemäß dem bereit! genannten belgischen Patent 4 57 043 behandelt wor
den. Die von den Verkreuzungen des Gewebes eingedrückten Bereiche betrugen etwa 39,1% der
Gesamtoberfläche der Bahn. Der gesamte Fasergehall jedes Bogens bestand aus etwa 50% in einem Refiner
aufbearbeiteten Weichholzfasern mit einer mittlerer Faserlänge von etwa 0,25 cm und 50% an refined
Hartholzfasern mit einer mittleren Faserlänge von etwa 0,09 cm. Jede der auf der zum Trocknen und Eindrücken
vorgesehenen Gewebebahn liegenden Papierbahnen wurde mit Hilfe einer Andrückwalze, welche mit einem
Druck von etwa 54 kg/cm der Berührungslinie gegen eine Yankee-Trockentromme! gepreßt wurde, von den
Verkreuzungen des Gewebes verdichtet Jeder Bogen wurde gemäß der Lehre aus der erwähnten Patentanmeldung
von G. A. Bates an der Oberfläche der Yankee-Trockentrommel zum Haften gebracht, und der
fertig getrocknete Bogen wurde mit Hilfe eines einen Keilwinkel von etwa 30° aufweisenden Rakels von der
Trockentrommel abgerakelt, wobei fertige Bögen mit einer 20%igen Kreppung entstanden. Das Grundgewicht
der Beispiele im gekreppten Zustand wurde soweit das möglich ist, konstant gehalten, wobei die
tatsächlichen Werte zwischen etwa 23,2 bis 23,8 g/m2 betrugen.
Es wurde ein nichtgeschichtetes Papierblatt gemäG den Lehren aus der US-PS 33 01 746 hergestellt. Der
fasrige Papierbrei enthielt homogen vermischte Weichholz- und Hartholzfasern, wovon die Weichholzfasern
mit 0,48 PS-Tagen/Tonne zerfasert worden waren. Der homogen gemischte Faserbrei wurde auf einem
feinmaschigen Fourdrinier-Sieb abgelagert, um eine einheitliche, nichtgeschichtete Bahn zu bilden. An der
Übertragungsstelle der Bahn vom Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene
Gewebe betrug dessen Faserkonsistenz etwa 0,2%. Die nasse Papierbahn wurde mit Hilfe eines Vakuumsaugkastens,
in dem ein Druck entsprechend etwa 25,4 cm Quecksilbersäule herrschte, auf das zum Trocknen und
Eindrücken vorgesehene Gewebe übertragen. Die Bahn wurde dann auf dem Gewebe bis zu einer Faserkonsistenz
von etwa 97,1% thermisch vorgetrocknet und danach bei der Übertragung auf die Yankee-Trockentrommel
mit Hilfe der Verkreuzungen des Gewebes verdichtet. Die Eigenschaften des auf diese Weise
hergestellten Papierbogens sind in den Tabellen 1 und II aufgezeigt
Es wurde ein zweischichtiger Papierbogen gemäß dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren
hergestellt Dazu wurde ein erster Fasern enthaltender Papierbrei aus homogen gemischten, zur Papierherstellung
geeigneten Weichholz- und Hartholzfasern, wovon die Weichholzfasern vorgängig mit 0,56 PS-Tagen/Tonne
zerfasert worden waren, auf einem feinmaschigen Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine erste Fasern
enthaltende Bahn zu bilden. Ein zweiter Fasern enthaltender Papierbrei mit identischer Zusammensetzung
wurde aus einem zweiten Kopfkasten auf ein zweites feinmaschiges Fourdrinier-Sieb abgelegt, um
eine zweite Fasern enthaltende Bahn zu bilden. Danach wurde die zweite Bahn mit der ersten Bahn zusammengeführt
während beide Bahnen eine relativ geringe
Faserkonsistenz aufwiesen, um in Übereinstimmung mit dem anhand der F i g. 1 beschriebenen Verfahren eine
zweischichtige, nasse Papierbahn zu bilden. Die Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug am
Ort der Übertragung vom Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa
9,9%. Für die Übertragung der Bahn auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe wurde
ein Vakuumsaugkasten mit einem Unterdruck von etwa 24,6 cm Quecksilbersäule auf die nasse Papierbahn zur
Einwirkung gebracht. Die Bahn wurde auf dem Gewebe thermisch vorgetrocknet, bis die Faserkonsistenz etwa
94,9% betrug und danach bei der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen des
Gewebes verdichtet. Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten Papierbogens sind in den Tabellen I
und Il aufgeführt.
Es wurde eine zweischichtige Papierbahn gemäß dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren hergestellt.
Dazu wurde eine erste Hartholzfasern enthaltende fasrige Aufschlämmung auf einem feinmaschigen
Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine erste fasrige Bahn zu bilden. Eine zweite Weichholzfasern enthaltende Aufschlämmung,
deren Fasern vorgängig mit 0,44 PS-Tagen/Tonne zerfasert worden waren, wurde aus einem
zweiten Kopfkasten auf ein zweites feinmaschiges Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine zweite fasrige Bahn
zu bilden. Die zweite fasrige Bahn wurde danach mit der ersten fasrigen Bahn zusammengelegt, um eine zweischichtige
nasse Papierbahn gemäß dem mit Hilfe der F i g. 1 beschriebenen Verfahren zu bilden, wobei beide
Bahnen eine relativ geringe Faserkonsistenz aufwiesen. Die Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug
bei der Übertragung vom Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa
9,6%. Für die Übertragung auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe wurde ein Vakuumsaugkasten
mit einem Druck von etwa 24,1 cm Quecksilbersäule auf die nasse Papierbahn zur Einwirkung
gebracht. Die Übertragung der Bahn wurde derart ausgeführt, daß die Schicht mit den Weichholzfasern das
Gewebe berührte. Die Bahn wurde auf dem Gewebe thermisch vorgetrocknet, bis die Faserkonsistenz noch
etwa 94,2% betrug, worauf die Bahn bei der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der
Verkreuzungen des Gewebes verdichtet wurde. Die Eigenschaften des auf die beschriebene Weise hergestellten
Papierbogens sind in den Tabellen I und II aufgeführt.
Es wurde ein zweischichtiger Papierbogen gemäß dem mit Hilfe der F i g. 1 beschriebenen Verfahren
hergestellt Dazu wurde eine erste fasrige Aufschlämmung aus Weichholzfasern, welche vorgängig mit
0,48 PS-Tage/Tonne zerfasert worden waren, auf einem
feinmaschigen Fourdrinier-Sieb abgelagert, um eine erste fasrige Bahn zu bilden. Eine zweite fasrige
Aufschlämmung, enthaltend einen Hartfaserbrei, wurde aus einem zweiten Kopfkasten auf ein zweites
feinmaschiges Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine zweite fasrige Bahn zu bilden. Die zweite fasrige Bahn
wurde danach mit der ersten fasrigen Bahn zusammengelegt, wobei beide Bahnen eine relativ geringe
Faserkonsistenz aufwiesen, um eine zweischichtige, geschichtete, nasse Papierbahn gemäß dem mit Hilfe
der F i g. 1 beschriebenen Verfahren zu bilden. Die Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug bei
der Übertragung vom Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa
8,9%. Für die Übertragung auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe wurde ein Vakuumsaugkasten
mit einem Innendruck von etwa 25,4 cm Quecksilbersäule auf die nasse Papierbahn zur Einwirkung
gebracht. Die Bahn wurde derart auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe übertragen,
daß die die Hartholzfasern enthaltende Schicht das Gewebe berührte. Die Bahn wurde auf dem Gewebe
thermisch vorgetrocknet, bis die Faserkonsistenz etwa 89,4% betrug, wonach die Bahn während der Übertragung
auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen verdichtet wurde. Die Eigenschaften des auf
diese Weise hergestellten fertigen Papierbogens sind in d.en Tabellen 1 und II aufgezeigt.
Es wurde ein zweischichtiger Papierbogen hergestellt, wozu das im vorstehenden Beispiel 4 beschriebene
Verfahren in den folgenden Verfahrensschritten abgeändert wurde:
(1) Die Weichholzfasern wurden mit 0,4 PS-Tage/Tonne
zerfasert;
(2) die Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug bei der Übertragung vom Fourdrinier-Sieb
auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa 9,6%;
(3) für die Übertragung der nassen Papierbahn auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene
Gewebe wurde ein Vakuumsaugkasten mit einem Druck von etwa 12,7 cm Quecksilbersäule verwendet;
und
(4) die Bahn wurde auf dem Gewebe bis zu einer Faserkonsistenz von etwa 85% vorgetrocknet und
danach während der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen verdichtet.
Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten Papierbogens sind in den Tabellen I und II aufgeführt.
Es wurde eine zweischichtige Papierbahn hergestellt nach einem ähnlichen Verfahren, wie es für das
Beispiel 4 beschrieben ist, jedoch mit den folgenden abweichenden Arbeitsschritten:
(1) Die Fasern der Weichholzaufschlämmung waren mit 0,4 PS-Tagen/Tonne zerfasert worden;
(2) die Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug bei der Übertragung vom Fourdrinier-Sieb
auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa 16,5%;
(3) für die Übertragung der nassen Papierbahn auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene
Gewebe wurde ein Vakuumsaugkasten mit einem Innendruck von etwa 24,1 cm Quecksilbersäule zur
Einwirkung auf die Bahn gebracht; und
(4) die Bahn wurde auf dem Gewebe bis zu einer Faserkonsistenz von etwa 84,5% vorgetrocknet,
bevor sie bei der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen verdichtet
wurde.
Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten Papierbogens sind in den Tabellen I und II aufgeführt
Die Vergleichsprüfungen, welche an den in den
Die Vergleichsprüfungen, welche an den in den
Tabellen I und II aufgeführten Beispielen durchgeführt wurden, wurden auf die folgende Art ausgeführt:
Im trockenen Zustand gemessene Dicke
10
15
20
Diese wurde mit einem motorisch angetriebenen Mikrometer, Modell 549 M, das bei der Resting
Machines, Inc., Amityville, Long Island, New York, erhältlich ist, gemessen. Dabei werden die Probestücke
der Erzeugnisse unter einem Amboß mit 5,08 cm Durchmesser einer Belastung von 12,4 g/cm2 ausgesetzt.
Vor dem Einlegen der Probestücke für die Messung wurde das Mikrometer auf Null gestellt, um sicherzustellen,
daß kein Fremdkörper unter dem Amboß lag, und es wurde für eine fehlerfreie Ablesung kalibriert.
Die Messungen wurden direkt von der Skala des Mikrometers abgelesen, welche die Dicke in Mil
(0,0254 mm) anzeigt.
Errechnete Dichte
Die Dichte jedes Probestücks wurde errechnet, indem das Grundgewicht des Probestücks durch die bei einer
Belastung von 12,4 g/cm2 gemessene Dicke des Probestücks dividiert wurde.
Zugfestigkeit im trockenen Zustand
Diese Zugfestigkeit wurde mit Hilfe eines Thwing-Albert,
Modell QC-Zugprüfgeräts, das bei der Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, Pennsylvanien,
erhältlich ist, gemessen. Für die Messung wurden Probestücke mit einer Breite von 2,54 cm und einer
Länge von 15,2 cm sowohl in der Bearbeitungsrichtung als auch quer zur Bearbeitungsrichtung aus dem
Erzeugnis herausgeschnitten. Vier dieser Probestreifen wurden übereinandergelegt und zwischen die Klemmen
der Prüfeinrichtung, welche einen Abstand von 5,08 cm voneinander aufwiesen, eingelegt Die Laufgeschwindigkeit
des Prüfkopfs während der Prüfung betrug 10 cm/min. Der Meßwert wurde direkt von einer
Digitalanzeige am Prüfgerät zum Zeitpunkt des Zerreißens abgelesen und durch vier dividiert, um die
Zugfestigkeit eines einzelnen Probestücks zu errechnen. Die Meßergebnisse wurden in g/Zoll (0,394 g/cm)
angegeben.
Bruchdehnung
Als Bruchdehnung wird die prozentuale Verlängerung des Papierbogens in der Bearbeitungsrichtung und
quer zur Bearbeitungsrichtung, gemessen zum Zeitpunkt des Zerreißens, angegeben. Diese Bruchdehnung
kann direkt von einer zweiten Digitalanzeige am Thwing-Albert-Zugfestigkeitsprüfgerät abgelesen werden.
Die Ablesung der Bruchdehnung erfolgte gleichzeitig mit dem Ablesen der Zugfestigkeit.
Einreißfestigkeit in der Bearbeitungsrichtung
Die Einreißfestigkeit wurde mit einem Elmendorf Modell 60-5-2-Einreißprüfgerät, das von der Thwing-Albert
Instrument Company, Philadelphia, Pennsylvanien, erhältlich ist und einen Meßbereich bis 200 g aufweist,
gemessen. Diese Prüfung ist vorgesehen, um die Einreißfestigkeit von Bögen zu messen, welche bereits
eingerissen sind. Dazu wurden Prüfstücke mit einer Größe von 6,3 χ 7,6 cm ausgeschnitten, wobei die
6,3-cm-Abmessung parallel zur Bearbeitungsrichtung des Materials lag. Acht dieser Probestücke wurden
übereinandergelegt und zwischen die Backen des Prüfgeräts eingelegt, so daß die Zugrichtung parallel zur
6,3-cm-Abmessung verlief. Die untere Kante des Stapels der Prüfstücke wurde dann in einer Richtung parallel
zur Zugrichtung auf 1,27 cm Länge eingeschnitten. Eine Digitalanzeigeeinrichtung Modell 65-1, welche ebenfalls
von der Thwing-Albert Instrument Company bezogen werden kann, wurde auf Null gestellt und unter
Verwendung eines Elmendorf-Nr. 60-Kalibriergewichts vor Beginn der Messung kalibriert. Die Werte wurden
direkt von der Digitalanzeigeeinrichtung abgelesen und in die folgende Gleichung eingesetzt:
_ „f . . . Γ Meßbereich des Prüfgeräts (g)
Zerreißfestigkeit =
angezeigter Zerreißwert (%)Ί 1
Anzahl der geprüften Probestücke J 100 '
Anzahl der geprüften Probestücke J 100 '
Die Resultate wurden in g/Probestück des Erzeugnisses angegeben.
Steifheit und Gleitreibung
Dieser Wert wurde mit einem »Handle-O-Meter«,
Katalog Nr. 211-3, das ebenfalls von der Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, Pennsylvanien,
erhältlich ist, gemessen. Die Meßwerte des Handle-O-Meters
liefern eine Anzeige für die Steifheit und die Gleitreibung des Bogens, welche ihrerseits vom Griff,
der Weichheit und der Drapierbarkeit abhängig ist. Kleinere Meßwerte des Handle-O-Meters kennzeichnen
eine geringere Steifheit und weisen darum auf einen besseren Griff, bessere Weichheit und Drapierbarkeit
hin. Für die Messung wurden quadratische Probestücke auf einer Seitenlänge von 11,4 cm geschnitten und für
jede Messung zwei Probestücke nebeneinander über einen Schlitz gelegt, der eine Breite von 0,635 cm
aufwies. Zum Messen der Handle-O-Meter-Werte in der
Bearbeitungsrichtung wurden die Probestücke mit ihrer Bearbeitungsrichtung parallel zur Schneide des Handle-O-Meters
ausgerichtet, und zum Messen des Handle-O-Meterwertes
quer zur Bearbeitungsrichtung wurden die Probestücke derart auf das Meßgerät gelegt, daß ihre
quer zur Bearbeitungsrichtung liegende Richtung parallel zur Schneide des Handle-O-Meters lag.
Die mit dem Handle-O-Meter gemessenen Werte sind in Gramm angegeben.
Biegefestigkeit und Biegemodul
Um diejenigen Eigenschaften der Papierbögen, welche sich auf den subjektiven Eindruck beim
Berühren und Drapieren beziehen, quantitativ zu fassen, wurden die bei der Textilprüfung gebräuchlichen
Verfahren verwendet Der Griff eines Gewebes bezieht sich auf den subjektiven Eindruck beim Anfühlen und
Berühren des Materials und ist insbesondere von der Empfindung beim Berühren abhängig. Zur Beurteilung
des Griffs eines Gewebes werden die Empfindung der Steilheit oder Schlaffheit, der Härte oder Weichheit und
der Rauhigkeit oder Glätte in Betracht gezogen. Demgegenüber hat die Drapierfähigkeit eine ganz
andere Bedeutung und betrifft ganz allgemein die Eigenschaften eines Gewebes, beim Gebrauch ein
angenehmes Ansehen oder Aussehen anzunehmen oder zu bewahren. Die Erfahrungen in der Textilindustrie
haben gezeigt, daß die Steifheit eines Gewebes der
wichtigste Faktor bei der Untersuchung des Griffs und der Drapierfähigkeit ist.
Ein von der Textilindustrie verwendetes Gerät zum Messen der Steifheit ist der Shirley-Stiffness-Tester. Um
die Drapierfähigkeit und den Griff der in den Beispielen 1 bis 6 beschriebenen Papierprobestücke zu vergleichen,
wurde ein Shirley-Stiffness-Tester gebaut, mit dem die »Biegelänge« der Probestücke bestimmt und daraus
Werte für die Biegefestigkeit und den Biegemodul errechnet werden konnten. ι ο
Der Shirley-Stiffness-Tester ist im Normblatt ASTM Standard Method Nr. 1388 beschrieben. Die horizontale
Plattform dieses Geräts wird von zwei aus Kunststoff hergestellten Seitenstücken getragen. Auf den Seitenstücken
sind bei dem Standardablenkwänke! von 41 '/2°
Indexlinien eingraviert Am Gerät ist ein Spiegel befestigt, der der Bedienungsperson ermöglicht, beide
Indexlinien aus der gleichen Position zu beobachten. Die Skala des Geräts ist in Zentimeter geteilt. Diese Skala
kann zugleich als Schablone verwendet werden, mit der die Probestücke auf die erforderliche Größe geschnitten
werden.
Zur Ausführung der Prüfung wird ein rechteckiges Stück Papier mit 15,2 cm Länge und 2,54 cm Breite auf
die gleiche Größe wie die Skala zugeschnitten. Danach werden die Skala und das Probestück auf die Plattform
gelegt, wobei das Probestück unter der Skala liegt. Dann werden beide Stücke langsam vorwärts gestoßen. Mit
zunehmendem Vorwärtsstoßen von Skala und Probestück senkt sich der über die Kante der Plattform jo
vorstehende Teil des Probestücks zunehmend ab. Der Vorschub von Skala und Probestück wird so lange
fortgesetzt bis die Spitze des im Spiegel beobachteten Probestücks die beiden Indexlinien schneidet. Die
überhängende Länge »1« des Probestücks kann unmittelbar von dem Punkt der Skala, der einer auf der
Seite der Plattform eingravierten Nuil-Linie gegenüberliegt,
abgelesen werden.
Weil Papier, das einem solchen Steifheitstest unterworfen wurde, eine permanente Biegung annimmt,
wurden vier individuelle Probestücke verwendet, um die Steifheit des Papiers längs einer vorgegebenen Achse zu
^rüfen und dann einen Mittelwert für Hii»Qi» vortrpcrgKi»-
ne Achse zu errechnen. Die Probestücke wurden sowohl in der Bearbeitungs- als auch quer zur Bearbeitungsrichtung
geschnitten. Aus den Daten, die sowohl in der Bearbeitungsrichtung als auch quer zur Bearbeitungsrichtung gewonnen wurden, wurde dann für ein
bestimmtes Papierprobestück der mittlere Überhangwert»/«· errechnet
Als Biegelänge »c« ist für die vorliegende Prüfung diejenige Länge definiert bei der ein Papierstreifen
unter der Wirkung seines eigenen Gewichts um einen definierten Betrag gebogen wird. Dies entspricht einer
Messung der Steifheit welche die Drapierfähigkeit bestimmt Die Berechnung wurde nach folgender
Vorschrift durchgeführt:
»c« = »I«cm ■ /(Θ),
/"(Θ) = (cos V2 β -τ- 8 tg Θ)1'3 und
»1« = der gemäß der obigen Beschreibung gemessene
mittlere Überhangswert des bestimmten Papierprobestücks
60
65
Bei der Verwendung des Shirley-Stiffness-Testers ist
der Winkel θ = 41'/2°, bei welchem Winkel /(Θ) oder
/■(41'/2°) = 0,5 ist. Damit vereinfacht sich die oben
angegebene Formel zu:
»c« = »I« · (0,5) cm.
Die Biegefestigkeit >>G« ist eine Messung der Steifheit unter Berücksichtigung des Griffs. Die
Berechnung der Biegefestigkeit »G« wurde im vorliegenden Falle wie folgt ausgeführt:
»G« = 0,1629 χ (Basisgewicht der zu
untersuchenden Papierprobe, gemessen in
pound/3000 Fuß2 [453 g/2787 m2]) χ »c«* mg · cm,
worin »c« die in cm gemessene Biegelänge der bestimmten Papierprobe gemäß der oben beschriebenen
Messung ist
Der in den Beispielen angegebene Biegemodul »ς« ist
von den Abmessungen des geprüften Probestreifens unabhängig und kann als die »innere Steifheit« des
Materials angesehen werden. Darum kann dieser Wert auch verwendet werden, um die Steifheit von Materialien
mit unterschiedlichen Dicken zu vergleichen. Für die Berechnung wurde die Dicke der Papierprobestücke
bei einem Druck von 12,4 g/cm2 gemessen und nicht bei
einem Druck von 70,3 g/cm2, wie es im ASTM Standard Method Nr. 1388 vorgeschlagen ist Der Druck von nur
12,4 g/cm2 wurde verwendet, um jede Möglichkeit zum
Zusammendrücken des Bogens zu vermeiden und dadurch die Unterschiede zwischen verschiedenen
Ausführungsformen weniger gut erkenntlich zu machen.
Der Biegemodul »q« ist dann gegeben durch die Formel:
»q« — 732 χ »G« -=- »g«3 kg/cm2
worin »G« die gemäß dem oben beschriebenen Verfahren bestimmte Biegefestigkeit eines bestimmten
Papierprobestücks gemessen in mg χ cm und »g« die Dicke des bestimmten Papierprobestücks ist, gemessen
in mil (0,025 cm), wenn das Probestück einem Druck von
12,4 g/cm2 ausgesetzt ist
Die Ergebnisse der an den gemäß den oben beschriebenen Beispielen erzeugten Papierprobestükken
ausgeführten Prüfungen sind im folgenden angegeben, und zwar in der Form der Biegefestigkeit »G« und
des Biegemoduls »q«, welche sowohl für die Drapierfähigkeit als auch für den subjektiven Eindruck beim
Berühren Bedeutung haben. Eine geringere Biegefestigkeit und ein geringerer Biegemodul sind im allgemeinen
Zeichen für eine verbesserte Drapierfähigkeit und einen besseren Eindruck beim Berühren.
Verformbarkeit durch Druck
Die in den folgenden Tabellen angegebenen CWV-Werte (compressive work values) geben die Verformbarkeit
eines Papierbogens an, wenn dieser an seinen gegenüberliegenden Außenflächen belastet wird. (Die
Lappigkeit oder Schwammigkeit trägt zum subjektiven Eindruck der Weichheit bei.) Die Bedeutung der
CWV-Zahl ist besser verständlich, wenn man sich vergegenwärtigt, daß diese Zahl die gesamte Arbeit
angibt, welche erforderlich ist um die Oberflächen eines einzigen flachen Papierbogens gegeneinander zu
pressen, bis die Belastung 19,6 g/cm2 beträgt Bei der Ausführung dieser Prüfung wird die Dicke des
Papierbogens verringert und dazu Arbeit geleistet Diese Arbeit oder verbrauchte Energie entspricht der
Arbeit, welche von einer Person geleistet wird, die die flachen Außenflächen eines flachen Papierbogens
zwischen dem Daumen und dem Zeigefinger zusam-
mendrückt, um einen Eindruck der Weichheit des
Papierbogens zu gewinnen. Es war gefunden worden, daß die CWV-Zahlen recht gut mit dem subjektiven
Eindruck der Weichheit übereinstimmt, den eine Person,
die einen Papierbogen befühlte, gewinnt
Um die Zahien für den CWV-Wert zu messen, wurde
ein Instron Tester Modell Nr. TM verwendet Für die Messung wurde ein einziges 253 cm2 großes Papierblatt
zwischen die Druckplatten eingelegt Das Probestück wurde dann an den flachen, gegenüberliegenden
Außenflächen belastet und mit einer Geschwindigkeit von 0,25 cm/min zusammengepreßt, bis die gesamte
Belastung 19,6 g/cm2 erreichte.
Der Instron Tester ist mit einem Schreiber ausgerüstet der die unter dem Druck erfolgende Bewegung der
Überflächen des Probestücks mit der momentanen Belastung integriert um die gesamte Arbeit in
2,54 cm - g anzuzeigen, welche erforderlich ist, um eine Belastung von 19,6 g/cm2 zu erreichen. Diese in
2,54 cm · g/25,8 cm2 der untersuchten Papierfläche ausgedrückte Arbeit ist der hier verwendete CWV-Wert.
Ein höherer CWV-Wert ist im allgemeinen ein Zeichen für einen weicheren Papierbogen.
Kompressionsmodul
Der in den folgenden Tabellen aufgeführte Kompressionsmodul entspricht etwa dem Elastizitätsmodul, der
in dem Buch von Kent »Mechanical Engineer's Handbook«, 11. Auflage, auf den Seiten 7-05 und 7-06
definiert ist Auf diese Publikation wird hier ausdrücklich hingewiesen. Der Kompressionsmodul kann als der
»innere Widerstand gegen die Kompression« des Materials angesehen werden, der an einem bestimmten
Punkt des Belastungs-Verformungs-Diagramms während des Verfahrens zum Ermitteln des oben beschriebenen
CWV-Werts erzeugt wird.
Entsprechend der oben genannten Publikation ist der Elastizitätsmodul oder Kompressionsmodul »E« durch
die folgende Gleichung gegeben:
Ae
worin »P«d\e einwirkende Kraft ist, »l«d\e Länge, »A«
die Querschnittsfläche und »e« die gesamthafte Verformung des Probestücks.
Bei der Bestimmung des Kompressionsmoduls eines Probestücks aus Papier ist die Grenze der Proportionalität
des Materials außerordentlich tief. Darum wurde die oben angegebene Gleichung in der folgenden Weise
abgeändert:
F=
25
40
50
A(Ae)"
worin »ΔΡ« das Differential der Kraft ist, das für eine
worin »ΔΡ« das Differential der Kraft ist, das für eine
Absorbiertes Wasser pro Probestück
vorgegebene einwirkende Last (im vorliegenden Fall füi
400 p) durch eine Tangente am Belastungs-Verformungs-Diagramm bestimmt wurde, wozu die Tangente
um einen vorgegebenen Abstand (im vorliegenden FaI von 300 bis 500 p) verlängert wurde, um eine
Differentialkraft i>AP«Qm vorliegenden Fall von 200 p]
zu erhalten, »1« die Dicke des zu prüfenden Papierprobestücks,
gemessen unter einer einwirkenden Last vor im vorliegenden Fall 400 g, »A« die Oberfläche des zi
messenden Papierprobestücks und im vorliegenden FaI 25,8 cm2 und »(de)«·die differentielle Verformung des zi
prüfenden Probestücks ist welche durch die Endpunkte der oben erwähnten Tangentenlinie, d.h. die Verfor
mung, gemessen bei einer einwirkenden Belastung vor 300 g, abzüglich der Verformung bei einer einwirkender
Belastung von 500 g gegeben ist
Für tuchartige und sanitäre Erzeugnisse sind irr allgemeinen niedrige Werte für den Kompressionsmodul
anzustreben, weil sie einen geringeren Widerstanc für das Zusammenfallen des Materials bei der
normalerweise vorgesehenen Belastungen anzeigen.
Saugfähigkeit
Ein Teil der gesamten Saugfähigkeit eines Papierbogens ist dessen Speicherfähigkeit für Wasser. Die
folgende Prüfung wurde durchgeführt, um für jede; Probestück die Saugfähigkeit für Wasser innerhalt
einer bestimmten Zeit und bei einer bestimmter Zuflußgeschwindigkeit zu messen. Die Probestücke
wurden auf eine Größe von 10,2 χ 10,2 cm2 zugeschnit
ten, danach acht Probestücke übereinander gestapel und in einem Halter aus Polyurethan, der an de:
geneigten Fläche eines Prüfgeräts für die Saugfähigkei befestigt war, angeordnet. Vor dem Befeuchten dei
Probestücke wurden das Gewicht sowohl der Probe stücke als auch des Halters bestimmt Die Probestück*
wurden derart in dem Halter angeordnet, daß di< Bearbeitungsrichtung des ursprünglichen Papierbogen:
quer zur Neigung der Ebene ausgerichtet war. An oberen Ende der geneigten Ebene wurde während einei
Minute Wasser mit einer Zuflußgeschwindigkeit vot 500 ml/min zugeführt Die gesättigten Probestück«
verblieben, nachdem der Zulauf des Wassers abgesteli worden war, während weiterer 45 see in dem geneigtei
Halter. Während dieser Zeit konnte überschüssige Wasser vom Halter ablaufen, ohne daß die gesättigtei
Probestücke berührt wurden. Danach wurde da Gewicht des Halters und der gesättigten Probestück!
erneut bestimmt. Die Menge des von den Probestücke! absorbierten Wassers wurde durch Subtrahieren de
Trockengewichts des Halters und der Probestücke von Naßgewicht des Halters und der Probestücke errechnei
Weil das Trockengewicht der Probestücke ohne dei Halter ebenfalls bekannt war, konnte die folgende
Berechnung ausgeführt werden:
Γ Gesamtmenge des von einer bekannten Anzahl Probestücken absorbierten Wassers (g)"|
L Trockengewicht einer bekannten Anzahl von Probestücken (g) J '
Die Ergebnisse sind als Gramm absorbiertes Wasser/g Trockengewicht Probestück angegeben.
Sauggeschwindigkeit
Ein anderer Gesichtspunkt für die gesamthafte
Ein anderer Gesichtspunkt für die gesamthafte
C f'"l»"l*»" n*L ° · *4 C"
schwindigkeit für Wasser. Die entsprechende Prüfun wurde durchgeführt, indem die Zeit (in Sekunder
gemessen wurde, welche zur Absorption von 0,1 rr destilliertem Wasser durch einen Papierbogen mit eine
Flächen von 10,2 χ 10,2 cm2 benötigt wurde. Für dies Mgccnna wurde ein Reid stv!c tester verwendet, der i
der Publikation von S. G. Reid »A Method for Measuring the Rate of Absorption of Water by Creped
Tissue Papier« in dem Buch Pulp and Papier Magazine of Canada, Band 68, Nr. 5, Convention Issue, 1967, auf
den Seiten T-115 bis T-117 beschrieben ist Zur Prüfung
wurde der zwischen einer kalibrierten Pipette und der das Probestück berührenden untern Spitze der Pipette
angeordnete Hahn geöffnet und gleichzeitig ein Zeitmeßgerät in Betrieb gesetzt Während das Wasser
von dem Probestück aufgesaugt wurde, wurde die Höhe des Wassers in der Pipette beobachtet. Der Zeitnehmer
wurde gestoppt, wenn genau 0,1 ml Wasser aus der kalibrierten Pipette ausgeflossen war. Der in Sekunden
angegebene Meßwert wurde direkt vom Zeitgeber abgelesen. Kurze Zeiten sind ein Zeichen für eine hohe
Sauggeschwindigkeit.
Jede der nach den vorstehend beschriebenen Prüfungen gewonnenen und in den Tabellen I und II
aufgeführten Eigenschaften entspricht den Mittelwerten aller Prüfungen, die an den verschiedenen
Probestücken ausgeführt wurde.
Bei | Grund | Dicke bei | von _ _ . . -i |
(cm) | Errechnete | Zerreißfestigkeit im | ι Zustand | arbeits-Wert | Dehnung | quer zu | Einreiß | (g | Wasser/ | Steifheit und Gleit | quer zur | ab- |
spiel | gewicht Belastung | kreppten 12,4 g/cm* | 0,0455 | Dichte bei | trockener | quer zur | (g ■ cm/cm2) | in der | Bearbei | widerstand | g | Fasern) | reibung | Bearbei | ||
im ge | Zustand | 0,0498 | Belastung | in der | Bearbei | Bearbei | tungs- | in der Be | in der | tungs- | ||||||
0,0508 | von | Bearbei | tungs- | tungs- | richtung | arbeitungs- | Bearbei | richtung | ||||||||
(g/m2) | 0,0521 | 12,4 g/cm2 | tungs- | richtung | richtung | richtung | tungs- | (g) | ||||||||
23,5 | 0,049 | richtung | (g/cm) | (%) | richtung | 7 | ||||||||||
23,5 | 0,0518 | (g/cm3) | (g/cm) | 53,5 | (%) | 9,0 | (g) | (E) | 6 | |||||||
1 | 23,5 | 0,0518 | 125 | 33,5 | 32,4 | 11,7 | 9 | 31 | 5 | |||||||
2 | 23,2 | Biegefestigkeit | 0,0473 | 68,1 | 42,5 | 30,8 | 9,6 | 7 | 13 | 4 | ||||||
3 | 23,3 | 0,0464 | 103 | 66,9 | 35,7 | 10,0 | 10 | 12 | 4 | |||||||
4 | 23,8 | (mg-cm) | 0,0446 | 135 | 62,2 | 35,8 | 9,7 | 10 | 11 | 4 | ||||||
5 | Tabelle II | 0,0478 | 130 | 64,2 | 35,0 | 9,2 | 11 | 13 | ||||||||
6 | Beispiel | 0,0461 | 120 | 32,9 | 10 | 8 | Sauggeschwindigkeit | |||||||||
Biegemodul Kompressions- | ||||||||||||||||
Kompressions- Saugfähigkeit | (Zeit in see | |||||||||||||||
(kg/cm2) | modul | |||||||||||||||
(g/cm2) | : um | |||||||||||||||
0,1 ml destilliertes | ||||||||||||||||
Wasser zu | ||||||||||||||||
sorbieren) | ||||||||||||||||
27,9
15,6
17,1
18,8
18,3
23,2
15,6
17,1
18,8
18,3
23,2
3,81
1,45
1,56
1,59
1,86
2,00
1,45
1,56
1,59
1,86
2,00
0,0951
0,1425
0,0998
0,1185
0,1003
0,1053
0,1425
0,0998
0,1185
0,1003
0,1053
153,5
101,2
146,2
126,6
129,7
121,8
101,2
146,2
126,6
129,7
121,8
15,7
17,5
17,9
18,9
20,1
20,4
17,5
17,9
18,9
20,1
20,4
12,9
8,7
15,7
12,7
14,0
12,8
8,7
15,7
12,7
14,0
12,8
Der Vergleich der in den Tabellen I und II aufgeführten Eigenschaften der Papierbögen zeigt klar,
daß die erfindungsgemäß geschichteten Papierbögen eine größere Dicke und eine geringere Dichte aufweisen
als die auf ähnliche Weise hergestellten, ein vergleichbares Grundgewicht aufweisenden, nichtgeschichteten
Papierbögen der bisher bekannten Art. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Papierbögen zeigen sich auch in
deren verbesserter Saugfähigkeit. Aus den Tabellen I und II ist auch zu ersehen, daß die erfindungsgemäß
geschichteten Papierbögen im allgemeinen gesamthafte Zug- und Dehneigenschaften aufweisen, die mit denen
der dichteren, nichtgeschichteten Papierbögen der bisher bekannten Art vergleichbar sind. Weiter weisen
die erfindungsgemäß hergestellten Papierbögen eine geringere Steifheit, Gleitreibung, geringeren Biegewiderstand,
Biegemodul und Kompressionsmodul, sowie höhere CWV-Werte auf, welche alle eine verbesserte
Weichheit, Drapierfähigkeit, Flexibilität und einen verbesserten subjektiven Eindruck beim Berühren
anzeigen.
Hierzu 10 Blatt Zeichnungen
Claims (33)
1. Weicher, voluminöser und saugfähiger Papierbogen mit einem im ungekreppten Zustand gemessenen
Grundgewicht von 8 bis 65g/m2, gekennzeichnet durch eine Struktur, weiche im
Querschnitt mindestens zwei aufeinanderliegende. Fasern enthaltende Schichten (27a, 27 b) aufweist, die
sich auf dem größeren Teil ihrer Oberflächen berühren und wobei mindestens eine dieser Schichten
kleine, voneinander getrennte Bereiche (26) aufweist, deren Anzahl etwa 15 bis 560 Bereiche/cm2
beträgt, welche Bereiche senkrecht zur Ebene des Bogens verschoben sind.
2. Papierbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander getrennten,
varschobenen Bereiche (26) eine geringere Dichte als der verbleibende Teil des Papierbogens (27)
aufweisen.
3. Papierbogen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamthafte Rohdichte des
Bogens (27), gemessen im nichtkalandrierten Zustand und bei einer Belastung von 12,4 g/cm2,
zwischen 0,02 bis 0,2 g/cm3, insbesondere 0,025 bis 0,13 g/cm3, beträgt.
4. Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderliegender!
Schichten (27a, 27 b) unterschiedliche Arten von Fasern enthalten.
5. Papierbogen nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei Schichten (27a, 27b), von denen die eine
senkrecht zur Ebene des Bogens ausgebogene Bereiche (26) aufweist und die andere praktisch eben
und kontinuierlich ist.
6. Papierbogen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die senkrecht zur Ebene des
Papierbogens ausgebogenen Bereiche (26) aufweisende Schicht (27a^ zum überwiegenden Teil relativ
kurze zur Papierherstellung geeigneie Fasern mit einer mittleren Länge zwischen 0,025 bis 0,15 cm
enthält und die praktisch ebene und kontinuierliche Schicht (27b) zum überwiegenden Teil relativ lange
zur Papierherstellung geeignete Fasern mit einer mittleren Länge von mindestens 0,2 cm, insbesondere
zwischen 0,2 und 0,3 cm, enthält.
7. Papierbogen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der
voneinander getrennten, ausgebogenen Bereiche in der die relativ kurzen Fasern enthaltenden Schicht
(93) mit der praktisch ebenen und kontinuierlichen, die relativ langen Fasern enthaltenden Schicht (92)
zusammenwirkt, um eine Vielzahl von gesamthaft eingeschlossenen Kissen (91) zu bilden.
8. Papierbogen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der
voneinander getrennten, ausgebogenen Bereiche in der die relativ kurzen Fasern enthaltenden Schicht
(103) im Querschnitt das Aussehen von vulkanartigen Konen (101) aufweisen.
9. Papierbogen nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ kurzen, zur
Papierherstellung geeigneten Fasern Hartholzfasern· und die relativ langen, zur Papierherstellung
geeigneten Fasern Weichholzfasern sind.
10. Papierbogen nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht der zum überwiegenden Teil relativ kurze, zur Papierherstellung
geeignete Fasern enthaltenden Schicht (27a) im staubtrockenen Zustand zwischen 20 und 80%,
insbesondere 40 und 60%, des Gesamtgewichts des Papierbogens im staubtrockenen Zustand ausmacht.
11. Papierbogen nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zum überwiegenden
Teil aus relativ kurzen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern bestehende Schicht (27a,) nicht
mehr als 30%, insbesondere 15% der relativ langen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern, aus denen
die praktisch ebene und kontinuierliche Schicht besteht, enthält
12. Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderliegenden,
Fasern enthaltenden Schichten (27a, 276^
einander ähnliche oder gleichartige Faserarten enthalten.
13. Papierbogen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede der aufeinanderliegenden
Schichten kleine, voneinander getrennte, senkrecht zur Ebene des Bogens verschobene Bereiche
aufweist, welche Diskontinuitäten bilden, die sich durch die gesamte Dicke des Bogens erstrecken.
14. Papierbogen nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede der aufeinanderliegenden
Schichten eine homogene Mischung von relativ langen, zur Papierherstellung geeigneten
Fusern mit einer mittleren Länge von mindestens 0,2 cm und relativ kurzen, zur Papierherstellung
geeigneten Fasern mit einer mittleren Länge zwischen 0,025 bis 0,15 cm enthält.
15. Papierbogen nach einem der Ansprüche 12 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß jede der übereinanderliegenden Schichten zum überwiegenden Teil
relativ lange, zur Papierherstellung geeignete Fasern mit einer mittleren Länge von mindestens
0,2 cm enthält.
16. Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis
15, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster regelmäßig ist.
17. Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß sein Grundgewicht 11,3 bis 40,6 g/m2 beträgt.
18. Papierbogen nach einem der Ansprüche 5 bis 11 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
drei Schichten mit einer weiteren außen liegenden Schicht mit senkrecht zur Ebene des Bogens
verschobenen Bereichen vorgesehen ist.
19. Papierbogen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sein Grundgewicht 13 bis
65 g/m2 beträgt.
20. Verfahren zur Herstellung eines weichen, voluminösen und saugfähigen Papierbogens mit
einem im ungekreppten Zustand gemessenen Grundgewicht zwischen 8 und 65 g/m2, gekennzeichnet
durch
a) an sich bekanntes Bilden einer nassen Papierbahn, welche mindestens zwei aufeianderliegende
und sich berührende, Fasern enthaltende Schichten enthält,
b) Tragen dieser nassen Papierbahn auf einem Gewebe, das 15 bis 560 Maschenöffnungen/cm2
aufweist,
c) Einwirken einer an gegenüberliegenden Außenflächen der vom Gewebe getragenen Papierbahn
wirksamen Druckdifferenz, wobei mindestens eine der Schichten in kleinen, voneinander
getrennten Bereichen, welche den
Maschenöffnungen in dem Gewebe entsprechen, senkrecht zur Ebene der Bahn verschoben
wird, und
d) Fertigtrocknen der Bahn, ohne die verschobenen
Bereiche in der einen der Schichten zu zerstören.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz bei einer
Faserkonsistenz der Bahn von nicht mehr als 25%, insbesondere zwischen 5 und 25%, zur Einwirkung
gebracht wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der Druckdifferenz
an der unteren Fläche des Gewebes ein Unterdruck zur Einwirkung gebracht wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bilden der nassen
Papierbahn eine erste, Fasern enthaltende Schicht, welche zum überwiegenden Teil relativ kurze, zur
Papierherstellung geeignete Fasern mit einer mittleren Länge zwischen 0,025 bis 0,15 cm aufweist, mit
einer zweiten, Fasern enthaltenden Schicht, welche zum überwiegenden Teil relativ lange, zur Papierherstellung
geeignete Fasern mit einer mittleren Länge von mindestens 0,2 cm, insbesondere zwisehen
0,2 und 0,3 cm, aufweist, zusammengelegt wird, wobei die Schichten eine Faserkonsistenz von nicht
mehr als 20% aufweisen.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das die Maschenöffnungen
aufweisende Gewebe einen freien Diagonalabitand der Maschen zwischen 0,013 bis 0,2 cm, insbesondere
0,023 bis 0,14 cm, aufweist und beim Tragen der nassen Papierbahn auf diesem Gewebe diejenige
Oberfläche der Bahn, welche zum überwiegenden Teil die kurzen, zur Papierherstellung geeigneten
Fasern enthält, auf der zum Tragen der Papierbahn vorgesehenen Oberfläche des Gewebes liegt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß beim thermischen
Vortrocknen der nassen Papierbahn auf dem Gewebe die Faserkonsistenz auf mindestens 30%
und gegebenenfalls bis 98% erhöht wird und danach voneinander getrennte Bereiche der Bahn zwischen
den Verkreuzungen des Gewebes und einer nichtnachgiebigen Oberfläche verdichtet werden.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch vorgetrocknete
Papierbahn an voneinander getrennten Orten, welche den durch die Verkreuzungen des Bewebes
verdichteten Bereichen entsprechen, auf der Oberfläche einer Trockentrommel zum Haften gebracht
und fertig getrocknet wird, wonach in an sich bekannter Weise die fertig getrocknete Papierbahn
während des Abnehmens von der Trockentrommel mit Hilfe eines Rakels gekreppt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die nasse Papierbahn
auf dem Gewebe fertig getrocknet und danach beim Abnehmen vom Gewebe einer mechanischen
Mikrokreppung unterworfen wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der fertig getrocknete, gekreppte
Papierbogen kalandriert wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die geschichtete, nasse
Papierbahn durch Überlagern einer zweiten nassen, Fasern enthaltenden Bahn auf eine erste nasse,
Fasern enthaltende Bahn mit ähnlichem Fasergehalt gebildet wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die nasse Papierbahn
durch Einwirkung von Unterdruck von einem öffnungen aufweisenden Träger auf die Unterfläche
eines öffnungen aufweisenden, zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes übertragen
wird, das Maschenöffnungen aufweist, deren freie Diagonalenlänge größer ist als ein Drittel, aber
kleiner als die gesamte mittlere Faserlänge in dem die kurzen Fasern enthaltenden Teil der Bahn und
auch kleiner ist als ein Drittel der mittleren Faserlänge in dem die langen Fasern enthaltenden
Teil der Bahn.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein Papierbogen mit
einem Grundgewicht von 113 bis 40,6 g/m2 hergestellt
wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte, Fasern
enthaltende Schicht auf die von dem ersten mit Öffnungen versehenen Gewebe getragene nasse
Papierbahn aufgelegt wird, um eine drei Schichten aufweisende, einstückige, nasse Papierbahn zu
bilden.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein Papierbogen mit einem
Grundgewicht von 13 bis 65 g/m2 hergestellt wird.
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