DE69826511T2 - Verfahren zur herstellung einer elastischen bahn niedriger dichte - Google Patents

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines
    • D21F11/006Making patterned paper

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft allgemein Verfahren zur Herstellung von Papiertucherzeugnissen und insbesondere Verfahren zur Herstellung eines ein hohes spezifisches Volumen und ein hohes Saugvermögen aufweisenden Papiertuches auf einer modifizierten Standardnasspressmaschine.
  • Auf dem Gebiet der Papiertuchherstellung werden gemeinhin große dampfgefüllte Zylinder, die unter der Bezeichnung „Yankee-Trockner" bekannt sind, zur Trocknung einer Papiertuchbahn eingesetzt, die an die Oberfläche des Zylindertrockners angedrückt wird, solange die Papiertuchbahn nass ist. Bei der herkömmlichen Papiertuchherstellung wird die nasse Papierbahn fest gegen die Oberfläche des Yankee-Trockners gedrückt. Das Andrücken der nassen Bahn an der Oberfläche des Trockners bewirkt einen engen Kontakt, sodass eine schnelle Wärmeübertragung in die Bahn hinein erfolgen kann. Beim Trocknen der Bahn bilden sich Haftbindungen zwischen der Oberfläche des Yankee-Trockners und der Papiertuchbahn, was häufig durch aufgesprühte Haftmittel gefördert wird, die vor dem Kontaktpunkt zwischen der nassen Bahn und der Oberfläche des Trockners aufgebracht werden. Die Haftbindungen lösen sich, wenn die flache und trokkene Bahn mittels einer Kreppklinge von der Oberfläche des Trockners abgezogen wird, wodurch der Bahn eine feine und weiche Textur verliehen wird, ihr spezifisches Volumen steigt und viele Faserbindungen gelöst werden, sodass ihre Weichheit zu- und ihre Steifheit abnimmt.
  • Das herkömmliche Kreppen bringt einige Nachteile mit sich. Da die Lage flach gegen den Yankee-Trockner gedrückt wird, bilden sich bei der Trocknung der Bahn entstehende Wasserstoffbindungen zwischen den Fasern in einem flachen und dichten Zustand aus. Auch wenn das Kreppen an den Fasern zahlreiche Knicke und Verformungen verursacht und das spezifische Volumen bei einer Benässung der gekreppten Lage vergrößert, lösen sich die Knicke und Verformungen mit dem Anschwellen der Fasern. Im Ergebnis neigt die Bahn dazu, in den flachen Zustand zurückzukehren, der gegeben war, als sich die Wasserstoffbindungen gebildet haben. Aus diesem Grund neigt die gekreppte Lage beim Benässen dazu, sich in Richtung der Dicke zusammenzuziehen und sich seitlich in Maschinenrichtung auszudehnen, was oftmals mit einer Verknitterung während dieses Vorgangs einhergeht, wenn einige Teile der sich seitlich ausdehnenden Bahn, die noch trocken sind, durch Oberflächenspannungskräfte gespannt oder gegen eine andere Oberfläche gehalten werden.
  • Darüber hinaus schränkt das Kreppen sowohl die Textur wie auch das spezifische Volumen ein, die der Bahn jeweils verliehen werden können. Beim herkömmlichen Betrieb von Yankee-Trocknern können vergleichsweise wenige Maßnahmen ergriffen werden, um eine hochgradig texturierte Bahn herzustellen, wie dies beispielsweise bei durchgetrockneten Bahnen der Fall ist, die auf texturierten Durchtrocknungstüchern hergestellt worden sind. Die flache und dichte Struktur der Bahn auf dem Yankee-Trockner setzt enge Grenzen, was die sich ergebende Struktur des aus dem Yankee-Trockner kommenden Erzeugnisses betrifft.
  • Die vorstehend aufgeführten Nachteile wie auch andere Nachteile des herkömmlichen Kreppens können vermieden werden, indem eine nicht gekreppte durchgetrocknete Papiertuchbahn hergestellt wird. Derartige Bahnen können mit einer Struktur versehen werden, die mehr voluminös und dreidimensional als flach und dicht ist, sodass die Bahn eine gute Nassspannkraft aufweist. Es ist jedoch bekannt, dass ein nicht gekrepptes Papiertuch oftmals dazu neigt, steif und nicht so weich zu sein, wie dies bei gekreppten Erzeugnissen der Fall ist. Darüber hinaus weisen durchgetrocknete Bahnen bisweilen Nadelstichporen auf, die von dem Luftstrom durch die Bahn herrühren, der zum Erreichen einer vollständigen Trocknung notwendig ist. Ferner ist die Mehrzahl der weltweit eingesetzten Papiermaschinen mit herkömmlichen Yankee-Trocknern ausgestattet, wobei die Papiertuchhersteller nicht willens sind, die hohen Kosten hinzunehmen, die mit der Implementierung der Durchtrocknungstechnik oder dem Vorgang des Durchtrocknens einhergehen.
  • Bei in letzter Zeit durchgeführten Versuchen zur Herstellung einer nicht gekreppten Lage auf einem Trommel- oder Yankee-Trockner wurde die Lage um den Trockner gewickelt. Zylindertrockner wurden lange Zeit beispielsweise bei schweren Papierhandelsklassen verwendet. Bei der herkömmlichen Zylindertrocknung wird die Papierbahn von Trocknungstüchern getragen, die sich um den Zylindertrockner herumwickeln, sodass ein guter Kontakt mit diesem gegeben ist und eine Laufschwankung der Lage verhindert wird. Unglücklicherweise sind auf der Technik des Herumwickelns fußende Vorgehensweisen unpraktisch, wenn es darum geht, eine moderne Maschine für gekreppte Papiertücher in eine Maschine für nicht gekreppte Papiertücher umzurüsten. Darüber hinaus ist die Bahn für den Fall, dass das Kreppen unterbleibt, möglicherweise steif und weist ein niedriges inneres spezifisches Volumen (das heißt einen kleinen Porenraum zwischen den Fasern) auf. Zudem ist gegebenenfalls ein Betrieb bei höherer Geschwindigkeit aufgrund einer dann beeinträchtigten Wärmeübertragung nicht möglich. Wird eine Bahn nicht fest in einen flachen Zustand gegen die Oberfläche eines Yankee- oder Trommeltrockners gedrückt, so verringert sich die wärmeleitungsbedingte (konduktive) Wärmeübertragung, und die Trocknungsgeschwindigkeit sinkt merklich. Ein weiteres bei höheren Geschwindigkeiten auftretendes Problem ist die Schwierigkeit, die Bahn von einem Tuch zu entfernen und sie auf einen Yankee-Trockner zu verbringen, was insbesondere dann der Fall ist, wenn das Tuch hochgradig texturiert oder dreidimensional ist. Die Bahn haftet häufig fest an dem Tuch an, sodass der Vorgang der Übertragung der Bahn von dem Tuch auf den Yankee-Trockner zu einem Rupfen („picking") der Bahn oder anderen Folgen einer unerwünschten Trennung oder Fehlbildung führen kann. Zusätzlich ist bei praxisrelevanten Geschwindigkeiten das Problem des Aufbringens und Entfernens einer nicht gekreppten und texturierten Lage von der Oberfläche eines Yankee-Trockners, wie nachstehend noch beschrieben, überaus präsent.
  • Bei den bislang eingesetzten Verfahren zur Herstellung eines Papiertuches kam darüber hinaus die Technik der Schnellübertragung beziehungsweise des negativen Ziehens einer nassen Lage zum Einsatz, wodurch die Flexibilität und Weichheit einer nicht gekreppten und ohne Zusammendrücken (nicht kompressiv) getrockneten Lage verbessert wurde. Die Kombination aus Schnellübertragung, Einformung der Bahn in ein dreidimensionales Tuch und Trommeltrocknung führt in der Praxis jedoch insbesondere für den Fall, dass kein Kreppen bei praxisrelevanten Geschwindigkeiten erfolgt, zu einigen Problemen, die bislang nicht erkannt, geschweige denn gelöst worden sind. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass die am stärksten beanspruchten Abschnitte der schnellübertragenen Lage beim Andrücken an der Oberfläche des Yankee-Trockners zum Zwecke der Trocknung eine Fehlbildung erleiden oder an dem Yankee-Trockner haften bleiben können, wenn die Lage – egal ob gekreppt oder nicht gekreppt – entfernt wird. Dieses Problem ist dann am schwerwiegendsten, wenn kein Kreppen erfolgt ist, da Teile der Lage an dem Yankee-Trockner anhaften können, ohne dass eine Kreppklinge (Rakel, Schaber) vorhanden wäre, die für ein wirkungsvolles Entfernen sorgen würde, wobei jedoch eine Verschlechterung der Qualität der Lage auch dann auftritt, wenn ein Kreppen erfolgt ist. Dies kann zu einer größeren Anzahl von Lagenrissen oder einem gerade noch annehmbaren Erzeugnis führen, das jedoch nicht ausreichend fest und darüber hinaus ungleichmäßig ist sowie Lagendefekte aufweist.
  • Die Druckschrift US 3,629,056 beschreibt eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Gittermusters auf einem Papiertuch mit hohem spezifischem Volumen durch Tragen einer Bahn zwischen einem Filz und einem Gitter, durch Druckbeaufschlagung der Bahn, des Filzes und des Gitters sowie durch Trocknen. Die Druckschrift EP 0 625 610 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Papiertucherzeugnisses, das dafür ausgelegt ist, das innere spezifische Volumen der nassgepressten Papiertuchbahnen durch die Beaufschlagung der Papiertuchbahn mit einem differentiellen Druck zu verbessern, während gleichzeitig ein Tragen auf einem rauen Tuch mit einer Konsistenz von ungefähr 30% oder mehr erfolgt.
  • Es besteht mithin Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung von Papiertüchern, bei dem die vorstehend aufgeführten Probleme hinsichtlich Lagenformung, Trocknung sowie Aufbringung auf und Ablösung von einem Yankee-Trockner überwunden werden. Insbesondere besteht Bedarf an einem Verfahren, das die nicht gekreppte oder leicht gekreppte Herstellung eines texturierten Papiertuches auf einem Trommeltrockner bei praxisrelevanten Geschwindigkeiten bei minimalen Lagenfehlbildungen ermöglicht. Vorzugsweise weist die in einem derartigen Verfahren hergestellte Papiertuchlage eine dreidimensionale Topografie mit hohem spezifischem Volumen, eine ohne Zusammendrücken getrocknete Struktur für ein hohes inhärentes spezifisches Volumen (Definition nachstehend), Weichheit, sowie wenige aufbringungs- und ablösebedingte Beschädigungen der hochfesten und dennoch weichen und saugfähigen Lage auf.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Man hat entdeckt, dass eine weiche, ein hohes spezifisches Volumen aufweisende, texturierte, Nassspannkraft aufweisende Papiertuchbahn bei Verwendung eines herkömmlichen Yankee-Trockners oder Trommeltrockners bei der Herstellung eines nassgelegten Papiertuches anstelle einer Durchlufttrocknung Verwendung finden kann. Zum Erreichen dieses Ziels werden verschiedene Einzelvorgänge auf eine Weise kombiniert, die geeignet ist, die gewünschten Eigenschaften zu verleihen, und die die im Zusammenhang mit Techniken des Standes der Technik auftretenden schwerwiegenden Probleme bei der Herstellung eines texturierten und ein hohes spezifisches Volumen aufweisenden Papiertuches bei der Yankee-Trocknung verhindert. Das zitierte Problem betrifft die Wechselwirkung zwischen der Schnellübertragung, der Dreidimensionalität der Tücher und der Aufbringung der Lage auf den Yankee-Trockner. Man hat insbesondere festgestellt, dass bei bestimmten Betriebsbedingungen eine Bahn, die auf ein hochgradig dreidimensionales erstes Übertragungstuch schnellübertragen wurde, für den Fall, dass die Übertragung direkt auf den Yankee-Trockner erfolgt ist, dazu neigt, während des Entfernens von dem Trockner bei hoher Geschwindigkeit fehlgebildet oder gerupft („gepickt") zu werden, wenn die Lage auf praxisrelevante Trocknungsgrade getrocknet wird. Diese schwerwiegende Beeinträchtigung bei der Herstellung kann jedoch weitgehend überwunden werden, wenn die schnellübertragene Lage auf dem dreidimensionalen Tuch anschließend auf ein zweites Übertragungstuch beziehungsweise einen zweiten Übertragungsfilz übertragen wird, bevor die Aufbringung auf die Oberfläche des Yankee- oder Trommeltrockners erfolgt. Die Ausrichtung der Lage wird dadurch relativ zu der Oberfläche des Trockners umgedreht. Das zweite Übertragungstuch beziehungsweise der zweite Übertragungsfilz weist vorzugsweise eine niedrigere Tuchrauhigkeit (Geweberauhigkeit) als das erste Übertragungstuch auf, hat jedoch wünschenswerterweise bis zu einem gewissen Grad eine dreidimensionale Oberflächenstruktur inne, um die Textur der Bahn zu erhalten oder sogar zu verbessern.
  • Während die Schnellübertragung einer Bahn von einem ersten Trägertuch auf ein dreidimensionales erstes Übertragungstuch zur Erzeugung eines spezifischen Volumens, einer Dehnung sowie einer Textur durchaus erwünscht ist, hat man im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass diese Vorgehensweise zu größeren Problemen bei der Handhabbarkeit führt, wenn im Anschluss eine Trocknung mittels Yankee-Trockner vorgenommen wird, und dies insbesondere dann, wenn keine Kreppung erfolgt ist. Es ist davon auszugehen, dass der Vorgang der Schnellübertragung in der nassen Bahn mechanische Beanspruchungen und Mikroverdichtungen verursacht, bei denen bedingt durch Reibung und Scherung zwischen den mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegten beiden Tüchern eine Umordnung stattfindet. Es ist insbesondere nach der Schnellübertragung auf ein dreidimensionales erstes Übertragungstuch davon auszugehen, dass die am weitesten angehobenen Abschnitte der Bahn gegenüber dem darunterliegenden dreidimensionalen Tuch eine besondere mechanische Beanspruchung oder Belastung erfahren, wobei sich angrenzend an die am weitesten angehobenen Abschnitte dünne und schwache Bereiche befinden. Wird die Bahn auf dem dreidimensionalen Tuch anschließend auf den Yankee-Trockner gedrückt, sind es gerade die in hohem Maße mechanisch beanspruchten und am weitesten angehobenen Bereiche der Bahn, die am stärksten gegen den Yankee-Trockner gedrückt werden. Diese stark gedrückten Bereiche erfahren höchste mechanische Beanspruchungen während der Entfernung der Lage von dem Yankee-Trockner, und ein Anhaften, Reißen oder Fehlbilden während des Entfernens erfolgt mit großer Wahrscheinlichkeit. Insbesondere sind die dünnen Bereiche der am weitesten angehobenen Abschnitte der Bahn auf dem dreidimensionalen schnellübertragenen Tuch diejenigen Bereiche, in denen das Auftreten von Fehlbildungen sehr wahrscheinlich ist, wenn die Lage von dem Yankee- oder Trommeltrockner gelöst wird. Kapillarkräfte und andere chemische Kräfte fördern die Haftwirkung zwischen der Oberfläche des Trockners und den Bereichen der feuchten Bahn, die gegen den Yankee-Trockner gedrückt werden, wobei beim anschließenden Überwinden dieser Haftkräfte, die Bahn Fehlbildungen oder zumindest eine Qualitätsverschlechterung erleiden kann, wenn sie von dem Trockner entfernt wird. Wird die Bahn von der Oberfläche des Trockners entfernt, ohne dass ein Kreppen erfolgt, so ist eine Fehlbildung oder ein Rupfen der Bahn wahrscheinlich, wobei jedoch auch für den Fall, dass das Kreppen erfolgt ist, Probleme mit der Lage auftreten können.
  • Im Sinne einer guten Handhabbarkeit und Festigkeit der Bahn sollte mit der geformten Bahn wenigstens eine zusätzliche Übertragung auf ein zweites Übertragungstuch vorgenommen werden, wodurch sichergestellt wird, dass die am weitesten angehobenen Abschnitte der Bahn gegenüber dem ersten Übertragungstuch nicht diejenigen Bereiche sind, die am stärksten an der Oberfläche des Trommeltrockners anhaften. Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel werden die angehobenen Wölbungen der Bahn nach dem ersten Schnellübertragungsvorgang in Vertiefungstaschen eines zweiten Übertragungstuches eingebracht, wobei das zweite Übertragungstuch verwendet wird, um die Bahn an dem Trommeltrockner zu platzieren. Als Folge dessen wird die Bahn umgedreht, sodass die am weitesten oben liegende Oberfläche relativ zu dem ersten Übertragungstuch zu der am weitesten unten liegenden Oberfläche auf dem zweiten Übertragungstuch wird. Die übertragene Lage kann sodann auf einer Trocknertrommel platziert sowie mit oder ohne Kreppen entfernt werden, wobei die Wahrscheinlichkeit einer Fehlbildung oder eines Rupfens gering ist. Auch ohne eine Anordnung der Wölbungen der Bahn in den Taschen des zweiten Übertragungstuches ist davon auszugehen, dass ein einfaches auf eine beliebige Weise erfolgendes Umdrehen der Bahn auf das zweite Übertragungstuch vorteilhafte Ergebnisse mit Blick auf die nachfolgende Trommeltrocknung mit sich bringt.
  • Es ist davon auszugehen, dass das auf diese Weise erfolgende Umdrehen der Lage sicherstellt, dass die schwächsten Bereiche der Bahn, das heißt diejenigen Bereiche, die bedingt durch die Relativbewegung des schneller bewegten Trägertuches während der Schnellübertragung mechanisch beansprucht oder abgeschabt wurden, nicht diejenigen Bereiche sind, die am stärksten an dem Yankee-Trockner anhaften. Im Ergebnis ist es weniger wahrscheinlich, dass die bei der Entfernung der Lage von der Trockneroberfläche am stärksten beanspruchten Bereiche fehlgebildet sind. Die in der vorliegenden Druckschrift offenbarten Verfahren ermöglichen mit Blick auf die Bahn eine Schnellübertragung, eine Anformung an ein dreidimensionales Tuch und eine Trocknung auf einem Yankee-Trockner bei praxisrelevanten Geschwindigkeiten. Das Umdrehen der Bahn kann in einem zweiten Übertragungsschritt vorgenommen werden, woraufhin ein Aufbringen der Bahn auf die Trockneroberfläche erfolgt. Insbesondere kann eine beliebige ungerade Anzahl zusätzlicher Übertragungsschritte bei zusätzlichen Tuchdurchläufen (Schlaufen) nach der ersten Übertragungsphase eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass das Umdrehen der Bahn erfolgt ist.
  • Die Erfindung zielt mithin auf ein Verfahren zur Herstellung einer Papiertuchbahn ab, das die nachfolgenden Schritte umfasst: a) Aufbringen einer wässrigen Suspension aus Papierfasern auf einem Siebtuch, um eine nasse Bahn auszubilden; b) Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz, die für einen Schnellübertragungsvorgang geeignet ist; c) Schnellübertragen der entwässerten Bahn auf ein erstes Übertragungstuch mit einer dreidimensionalen Topografie, deren Tuchrauhigkeit größer als diejenige des Siebtuches ist; d) Übertragen der Bahn auf ein zweites Übertragungstuch, dessen Tuchrauhigkeit niedriger als diejenige des ersten Übertragungstuches ist; e) Übertragen der Bahn von dem zweiten Übertragungstuch auf die Oberfläche eines Trommeltrockners bei gleichzeitigem Einwirken eines Druckes zur Aufrechterhaltung einer im Wesentlichen dreidimensionalen Topografie in der Bahn; f) Trocknen der Bahn; und g) Entfernen der Bahn von der Oberfläche des Trommeltrockners.
  • Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel wird die Bahn abrupt von dem ersten Übertragungstuch auf ein zweites Übertragungstuch und anschließend auf das erste Übertragungstuch rückübertragen, wobei eine Neuausrichtung relativ zu dem ersten Übertragungstuch erfolgt. Infolgedessen werden die vorstehend beschriebenen geschwächten und am weitesten angehobenen Abschnitte der Bahn nach der Schnellübertragung vorzugsweise zu stärker vertieften Abschnitten des Tuches hin ausgerichtet beziehungsweise verschoben, sodass die vorher angehobenen und mechanisch beanspruchten Bereiche nicht diejenigen Punkte sind, an denen das Anhaften an dem Trommeltrockner vornehmlich erfolgt. Sogar ohne ein genaues Neuausrichten der Bahn auf dem ersten Übertragungstuch bewirkt das Übertragen der Bahn weg von dem ersten Übertragungstuch und das Rückführen derselben auf das erste Übertragungstuch vorzugsweise eine Umordnung der Fasern auf der Bahn, wodurch die sich anschließende Trommeltrocknung verbessert und die Wahrscheinlichkeit einer Fehlbildung beim Ablösen verringert wird. Darüber hinaus senkt das erste Ablösen der Bahn von dem ersten Übertragungstuch den Grad der Faser-Tuch-Verhedderung und verringert Probleme hinsichtlich Rupfen, wenn die Bahn von dem ersten Übertragungstuch erneut entfernt und auf den Trommeltrockner aufgebracht wird, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass Probleme an dem Trockner auftreten, sinkt.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein „Trommeltrockner" ein beheizter Zylindertrockner mit einer im Wesentlichen undurchlässigen Außenfläche, die für die Bereitstellung von Wärmeenergie für eine Papierbahn mittels Wärmeleitung von der Außenfläche des Trockners ausgelegt ist. Zu den Beispielen für einen derartigen Trommeltrockner zählen unter anderem herkömmliche dampfgefüllte Yankee-Trockner oder Verbesserungen hieran; andere herkömmliche dampfgefüllte Zylindertrockner, die auf dem Gebiet der Papierherstellung üblicherweise zum Einsatz kommen; von innen beheizte gasbe feuerte Zylindertrockner, so beispielsweise diejenigen von der Firma Flakt Ross aus Montreal, Kanada, die in dem Beitrag „The First Linerboard Application of the Gas Heated Paper Dryer" von A. Haberl et al., veröffentlicht in „Proceedings of the CPPA 77th Annual Technical Session", Band B, Montreal, Kanada, Januar 1991, beschrieben sind; elektrisch beheizte Zylinder, die durch Induktion oder elektrische Widerstandselemente im Gehäuse beheizt werden; Zylinder, die durch intern umlaufendes Heißöl oder Thermofluide in Zusammenwirkung mit einem Wärmetauscher beheizt werden, strahlungstechnisch beheizte Zylinder, die durch Infrarotstrahlung aus Gasbrennern oder elektrischen Elementen beheizt werden; Zylinder, die durch externen Kontakt mit Feuer oder erwärmtem Gas beheizt werden, und dergleichen mehr.
  • Bei anderen Ausführungsbeispielen ist das zweite Übertragungstuch vorzugsweise weniger rau oder texturiert, als dies beim ersten Übertragungstuch der Fall ist, wodurch der Kontakt der Bahn mit der Oberfläche des Trockners und damit die Wärmeübertragung verbessert wird, ohne dass die texturierende Wirkung des ersten Übertragungstuches verschwinden würde. Das zweite Übertragungstuch und gegebenenfalls das Siebtuch können der Bahn selbstredend ebenfalls eine Textur verleihen.
  • Darüber hinaus hat man im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beobachtet, dass sogar ohne Trocknung in einem Yankee-Trockner eine feuchte Bahn, die auf ein raues erstes Übertragungstuch und anschließend ohne merkliche Beschleunigung (rush; das heißt ohne merkliche Differenzgeschwindigkeit) auf ein weniger raues zweites Übertragungstuch übertragen wird, eine höhere Festigkeit bei einem gegebenen Grad der Dehnung in Maschinenrichtung (oder einer höhere Dehnung bei gegebener Festigkeit) im Vergleich zu einer ähnlichen Bahn aufweist, die ohne Beschleunigung zunächst auf ein weniger raues Tuch und anschließend mit Beschleunigung (rush) auf ein raues zweites Übertragungstuch übertragen wurde. Man geht davon aus, dass die Vornahme einer zweiten Übertragung auf ein weniger raues Tuch nach einem ersten Schnellübertragungsvorgang auf ein raues Tuch dazu beiträgt, dass in den mechanisch beanspruchten Bereichen der Bahn vor Beendigung der Trocknung eine Entspannung erfolgt, sodass die Möglichkeiten von Fehlbildungen oder Rissausbreitungen in der getrockneten Bahn verringert werden. Aus diesem Grund geht man davon aus, dass ein Vorgang der Schnellübertragung auf ein raues Tuch, gefolgt von einer zweiten Übertragungsphase auf ein zweites Übertragungstuch, die Bahn in einen Zustand versetzt, der für eine an schließende Trocknung auf einem Yankee-Zylinder hervorragend geeignet ist, wenn die Lage eine gute Festigkeit und Dehnung aufweisen soll.
  • Es wird darüber hinaus davon ausgegangen, dass der Einsatz eines zweiten Übertragungstuches zur Aufbringung der Bahn auf den Yankee-Trockner das Anhaften der Bahn verbessert. Bei dem Verfahren des direkt von einem ersten Übertragungstuch aus vorgenommenen Aufbringens einer Bahn auf den Yankee-Trockner treten oftmals Probleme bei hohen Geschwindigkeiten auf, da sich die Bahn nicht leicht von dem dreidimensionalen oder hochgradig texturierten ersten Übertragungstuch löst. Dies geschieht, da die Bahn dazu neigt, nach der Schnellübertragung oder Entwässerung bei differentiellem Druck in dem Tuch eingeschlossen zu werden. Wird die Bahn durch das erste Übertragungstuch an den Yankee-Trockner angedrückt, kann die Bahn an dem ersten Übertragungstuch haften bleiben und eine Fehlbildung oder Rupfung der Bahn auftreten. Durch Übertragen der Bahn von dem ersten Übertragungstuch auf das zweite Übertragungstuch kann die Bahn von dem ersten Übertragungstuch entfernt werden, ohne selbst beschädigt zu werden. Ein derart gutes Anhaften der Bahn an dem zweiten Übertragungstuch wird im Allgemeinen nicht gegeben sein, wenn das zweite Übertragungstuch vorzugsweise weniger texturiert als das erste Übertragungstuch ist (das heißt, es weist eine geringere – durch die Feststoffe an der Oberfläche festgelegte – Scheitel-Senken-Höhe auf), wodurch ermöglicht wird, dass das zweite Übertragungstuch die Bahn gegen die Oberfläche des Zylindertrockners drückt, und ein Ablösen der Bahn erfolgt, ohne dass ein Rupfen oder andere Ansatzformen für Fehlbildungen auftreten würden.
  • Das Aufbringen der nassen Bahn auf den Yankee-Trockner oder eine andere beheizte Trockneroberfläche erfolgt vorzugsweise bei vergleichsweise leichtem Zusammendrükken der Bahn, damit ein wesentlicher Teil der Textur, die der Bahn von den vorher einwirkenden Tüchern verliehen wurde, erhalten bleibt. Das üblicherweise zur Herstellung gekreppten Papiers verwendete Verfahren ist für diesen Zweck nicht einsetzbar, da bei diesem Verfahren eine Druckwalze verwendet wird, um die Bahn in einen dichten und flachen Zustand an dem Yankee-Trockner zu verdichten, damit die optimale Wärmeübertragung durch Wärmeleitung erfolgen kann. Niedrigere Pressdrücke sollten bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Insbesondere sollte der auf die Bahn einwirkende Pressdruck weniger als ungefähr 400 psi (2,8 MPa), vorzugsweise weniger als ungefähr 150 psi (1,0 MPa), besonders bevorzugt weniger als ungefähr 60 psi (0,41 MPa), so beispielsweise zwischen ungefähr 2 und ungefähr 50 psi (0,014 bis 0,34 MPa) und ganz besonders bevorzugt weniger als ungefähr 30 psi (0,21 MPa) betragen. Der auf die Bahn einwirkende Pressdruck ist der durchschnittliche Druck, gemessen in psi (pounds per square inch) (Megapascal MPa) über 1-Inch-Quadratbereiche (650-mm2-Quadratbereiche), die die Zone des Maximaldrucks einschließen. Die in Pounds pro laufendem Inch (pli) an dem Punkt des Maximaldruckes gemessenen Pressdrücke betragen insbesondere ungefähr 100 pli (1,8 kg/mm) oder weniger, vorzugsweise ungefähr 50 pli (0,89 kg/mm) und besonders bevorzugt ungefähr 2 bis ungefähr 30 pli (0,036 bis 0,54 kg/mm).
  • Alternativ kann die Druckwalze von dem Zylindertrockner gelöst werden und einen Kontakt zwischen der Bahn und der Trockneroberfläche herstellen, was anstatt dessen durch die Tuchspannung in einer Tuchwickelpartie bewirkt wird. Unabhängig davon, ob die Druckwalze angreift oder nicht, kann das zweite Übertragungstuch den Zylindertrockner entlang einer in Maschinenrichtung genommenen Länge von wenigstens ungefähr 2 feet (0,61 m), insbesondere von wenigstens ungefähr 4 feet (1,2 m), besonders bevorzugt von wenigstens ungefähr 7 feet (2,1 m) und ganz besonders bevorzugt von wenigstens ungefähr 10 feet (3,0 m) umwickeln beziehungsweise umschlingen. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen eine merkliche Tuchwicklung auftritt, sollte der Grad der Tuchwicklung nicht mehr als 60% des in Maschinenrichtung genommenen Randes (Umfanges) des Zylindertrockners, insbesondere ungefähr 40% oder weniger, besonders bevorzugt ungefähr 30% oder weniger und ganz besonders bevorzugt zwischen ungefähr 5 und ungefähr 20% des Umfanges des Zylindertrockners ausmachen. Das Tuch umwickelt beziehungsweise umschlingt den Trockner vorzugsweise auf weniger als dem vollen Abstand, den die Bahn mit dem Trockner in Kontakt ist, und insbesondere wird das Tuch von der Bahn getrennt, bevor die Bahn unter eine Trocknungshaube geführt wird. Die Länge der Tuchwicklung kann von der Rauheit des Tuches abhängen.
  • Unter der Annahme, dass vor der Aufbringung der Bahn auf die Oberfläche des Trocknerzylinders ein durch Zusammendrücken erfolgendes Entwässern vermieden wurde, fördert eine Beaufschlagung mit geringem Druck die Beibehaltung der im Wesentlichen gleichmäßigen Dichte in der getrockneten Bahn. Eine im Wesentlichen gleichmäßige Dichte wird darüber hinaus durch ein effizientes Entwässern der Bahn mittels ohne Zu sammendrücken arbeitender Mittel auf vergleichsweise hohe Trocknungsgrade vor der Aufbringung auf den Yankee-Trockner gefördert. Insbesondere wird die Bahn bei ihrer Aufbringung auf den Zylindertrockner ohne Zusammendrücken auf eine Konsistenz von mehr als ungefähr 25%, vorzugsweise von mehr als ungefähr 30%, so beispielsweise zwischen ungefähr 32 und ungefähr 45%, besonders bevorzugt von mehr als ungefähr 35%, so beispielsweise zwischen ungefähr 35 und ungefähr 50%, und ganz besonders bevorzugt von ungefähr 40% entwässert. Darüber hinaus ist das Tuch, das für das Inkontaktbringen der Bahn mit dem Trockner vorgesehen ist, vorzugsweise vergleichsweise frei von hohen und unflexiblen Erhebungen, die möglicherweise lokal einen hohen Druck auf die Bahn ausüben könnten. Nützliche Techniken für eine zusätzliche Entwässerung jenseits dessen, was üblicherweise unter Verwendung herkömmlicher Folien oder Vakuumkästen möglich ist, sind unter anderem eine Luftpresse, bei der Luft unter hohem Druck durch die feuchte Bahn geleitet wird, um flüssiges Wasser auszutreiben, eine Kapillarentwässerung, eine Dampfbehandlung und dergleichen mehr.
  • Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann die Bahn von dem Yankee-Trockner oder einer anderen beheizten Trockneroberfläche entfernt werden, ohne dass ein Kreppen erfolgt. Ein Grenzflächensteuergemisch mit Kreppklebstoffen und/oder chemischen Trennmitteln kann auf die Oberfläche der Bahn oder auf die Oberfläche des Trocknungszylinders aufgebracht werden, um das Aufbringen und/oder effektive Entfernen der Bahn von der Trockneroberfläche zu fördern. Alternativ kann die Bahn – vorzugsweise leicht – von der Zylindertrocknungsoberfläche gekreppt werden. Leichtes Kreppen lässt die Oberflächentopografie vergleichsweise unangetastet und geht mit niedrigeren Kohäsionskräften auf den Zylindertrockner einher.
  • Der Schritt einer teilweisen Entwässerung der Rohbahn vor dem Schritt der Schnellübertragung kann unter Verwendung eines beliebigen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens verwirklicht werden. Die Entwässerung bei Faserkonsistenzen von weniger als ungefähr 30% erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen nichtthermisch. Nichtthermische Entwässerung hebt auf den Einsatz einer Ableitung (Drainage) durch das Siebtuch ab, die durch die Schwerkraft, hydrodynamische Kräfte, die Zentrifugalkraft, ein Vakuum, einen einwirkenden Gasdruck oder dergleichen mehr bewirkt wird. Eine teilweise Entwässerung mittels nichtthermischer Mittel kann unter anderem durch den Einsatz von Folien und Vakuumkästen an einer Fourdrinier-Maschine, einer Maschine vom Doppellangsiebtyp oder einer modifizierten Fourdrinier-Maschine mit Oberlangsieb, Vibrationswalzen oder „Shaker"-Walzen, darunter die „Sonic roll" von W. Kufferath et al., beschrieben in „Das Papier", 42 (10A), Band 140 (1988), Gautschwalzen, Saugwalzen oder anderen bekannten Vorrichtungen erfolgen. Darüber hinaus kann ein differentieller Gasdruck oder ein Kapillardruck über der Bahn einwirken, um flüssiges Wasser aus der Bahn auszutreiben, was aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt ist, nämlich von der Papiermaschine, die in dem am 27 Juli 1993 an I. A. Anderson et al. erteilten US-Patent 5,230,776 beschrieben ist; von den Kapillarentwässerungstechniken, die in dem am 4. Februar 1997 an S. C. Chuang et al. erteilten US-Patent 5,598,643 sowie in dem am 3. Dezember 1995 erteilten US-Patent 4,556,450 desselben Erfinders beschrieben sind; sowie von den Entwässerungskonzepten, die von J. D. Lindsay in „Displacement Dewatering to Maintain Bulk", veröffentlicht bei „Paperi ja Puu", 74(3), Seiten 232 bis 242 (1992), beschrieben werden. Luftdruck wird besonders bevorzugt, da er durch wirtschaftliche und vergleichsweise einfache maschinelle Aufbauten erzeugt werden kann und darüber hinaus eine hochwirksame und leistungsfähige Entwässerung bewirkt.
  • Der Schritt der Schnellübertragung kann mittels eines beliebigen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens erfolgen, so beispielsweise mittels Verfahren aus den folgenden im Stand der Technik bekannten Druckschriften: dem am 16. September 1997 an S. A. Engel et al. erteilten US-Patent 5,667,636; sowie dem am 4. März 1997 an T. E. Farrington, Jr. et al. erteilten US-Patent 5,607,551. Zur Erzielung von Lagen mit guten Eigenschaften kann das erste Übertragungstuch eine Tuchrauhigkeit (Definition nachstehend) von ungefähr 30% oder mehr, insbesondere von ungefähr 30 bis 300%, bevorzugt von ungefähr 70 bis ungefähr 110% des Strangdurchmessers des höchsten Längs- oder Querfadens des Tuches oder für den Fall nichtgewebter Tücher der charakteristischen Breite der höchsten verlängerten Struktur an der Oberfläche des Tuches aufweisen. Übliche Strangdurchmesser liegen in einem Bereich von ungefähr 0,005 bis ungefähr 0,05 Inch (0,1 bis 1 mm), vorzugsweise von ungefähr 0,005 bis ungefähr 0,035 Inch (0,1 bis 0,9 mm) und besonders bevorzugt von ungefähr 0,010 bis ungefähr 0,020 Inch (0,3 bis 0,5 mm).
  • Zum Zwecke einer ausreichenden Wärmeübertragung an der Trockneroberfläche weist das zweite Übertragungstuch vorzugsweise eine niedrigere Rauhigkeit als das erste Übertragungstuch auf. Das Verhältnis zwischen der Rauhigkeit des zweiten Übertra gungstuches und derjenigen des ersten Übertragungstuches liegt vorzugsweise bei ungefähr 0,9 oder weniger, besonders bevorzugt bei ungefähr 0,8 oder weniger, ganz besonders bevorzugt zwischen ungefähr 0,3 und ungefähr 0,7 und außerordentlich bevorzugt zwischen ungefähr 0,2 und 0,6. Analog sollte die Oberflächentiefe des zweiten Übertragungstuches vorzugsweise geringer als die Oberflächentiefe des ersten Übertragungstuches sein, sodass das Verhältnis zwischen der Oberflächentiefe des ersten Übertragungstuches und der Oberflächentiefe des zweiten Übertragungstuches bei ungefähr 0,95 oder weniger, vorzugsweise bei ungefähr 0,85 oder weniger, ganz besonders bevorzugt zwischen ungefähr 0,3 und ungefähr 0,75 und außerordentlich bevorzugt zwischen ungefähr 0,15 und ungefähr 0,65 liegt.
  • Während gewebte Tücher aufgrund ihrer niedrigen Herstellungskosten und der einfachen Handhabbarkeit besonders bevorzugt werden, sind auch nichtgewebte Materialien verfügbar beziehungsweise in Entwicklung, um herkömmliche Siebtücher und Pressfilze, die bei der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen können, zu ersetzen.
  • Eine Papiertuchbahn, die mittels der vorstehend aufgeführten Verfahren hergestellt wurde, weist eine Oberflächentiefe (Definition nachstehend) von wenigstens 0,1 mm, vorzugsweise von wenigstens ungefähr 0,2 mm und besonders bevorzugt von wenigstens ungefähr 0,3 mm, einen ABL-Wert (Definition nachstehend) von wenigstens 0,2 km, eine in Maschinenrichtung genommene Dehnung von wenigstens 6% und/oder eine in Querrichtung genommene Dehnung von wenigstens 6% auf.
  • Ohne die mit dem Kreppen einhergehenden Beschränkungen kann der chemische Aufbau der nicht gekreppten Lage verändert werden, um neuartige Wirkungen zu erzielen. Mit Kreppen können beispielsweise hohe Anteile an Haftlösemitteln oder Lagenweichmachern mit dem Anhaften an dem Yankee-Trockner wechselwirken, wobei jedoch bei nicht erfolgtem Kreppen erheblich höhere Zugabemengen gegeben sein können. Aufweichungsmittel, Lotionen, Feuchthaltemittel, Oberflächengefälligmacher, Silikongemische, wie beispielsweise Polysiloxane, und dergleichen mehr können in vorzugsweise hohen Mengen zugesetzt werden, ohne dass dies Auswirkungen auf die Kreppungsqualität hätte. Gleichwohl muss in der Praxis besonders darauf geachtet werden, dass ein angemessenes Ablösen vom zweiten Übertragungstuch erfolgt, und dass ein gewisser Grad der Anhaftung an der Trockneroberfläche zum Zwecke eines wirksamen Trock nens und zum Zwecke einer Begrenzung der Laufschwankung bestehen bleibt. Gleichwohl gibt es, wenn kein Kreppen erfolgt, eine erheblich größere Freiheit bei der Verwendung neuer Nasspartiechemikalien und anderer chemischer Behandlungen im Sinne der vorliegenden Erfindung, als dies bei Kreppverfahren der Fall ist.
  • Mit Blick auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele können viele Fasertypen zum Einsatz kommen, darunter Hartholz oder Weichhölzer, Stroh, Flachs, Wolfsmilchsamenflusenfasern, Abaca (Manilafaser), Hanf, Kenaf (Gambo), Bagasse (ausgepresstes Zuckerrohr), Baumwolle, Schilf und dergleichen. Alle bekannten Papierfasern können verwendet werden, darunter gebleichte und ungebleichte Fasern, Fasern natürlichen Ursprungs (darunter Holzfasern und andere Zellulosefasern, Zellulosederivative und chemisch versteifte oder vernetzte Fasern) oder künstliche Fasern (künstliche Papierfasern, darunter bestimmte Faserformen aus Polypropylen, Akrylharz, Aramiden, Acetaten und dergleichen), erstmalig verwendete oder wiederaufbereitete beziehungsweise recyclierte Fasern, Hartholz und Weichholz sowie Fasern, die mechanisch (beispielsweise Holzschliff), chemisch (darunter unter anderem Kraft- und Sulfitzerkleinerungsverfahren), thermomechanisch, chemothermomechanisch oder anderweitig zerkleinert wurden. Kombinationen von Untermengen der vorstehend erwähnten Verfahren oder der zugehörigen Faserklassen können zudem zum Einsatz kommen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel enthält der Faserbrei Hochausbeutefasern zu ungefähr 10% oder mehr, vorzugsweise zu ungefähr 20% oder mehr, besonders bevorzugt zu ungefähr 50% oder mehr und ganz besonders bevorzugt zu über 70%. Aus Hochausbeutefasern hergestellte Fasern neigen dazu, einen hohen Grad an Nassspannkraft aufzuweisen. Für die Nassspannkraft ist darüber hinaus förderlich, wenn wirkungsvolle Mengen von Nassspannkraftfördermitteln dem Brei oder der Bahn zugesetzt werden, sodass sich ein Nass-zu-Trocken-Zugfestigkeitsverhältnis von ungefähr 10% oder mehr, vorzugsweise von ungefähr 20% oder mehr, besonders bevorzugt von ungefähr 30% oder mehr und ganz besonders bevorzugt von ungefähr 40% oder mehr ergibt. Chemisch versteifte oder vernetzte Fasern können ebenfalls in Konzentrationen von ungefähr 10% oder mehr und bevorzugt von ungefähr 25% oder mehr eingesetzt werden, um die Nassspannkraft bei einigen Ausführungsbeispielen zu verbessern. Aus Gründen der Kosteneffizienz wie auch aus anderen Gründen können bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung Bahnen zum Einsatz kommen, bei denen ungefähr 10% oder mehr, bevorzugt ungefähr 20% oder mehr, besonders bevorzugt ungefähr 30% oder mehr oder sogar im Wesentlichen 100% der Fasern wiederaufbereitete Fasern sind.
  • Fasern, die für die vorliegende Erfindung von Nutzen sind, können auf eine Unzahl von Arten hergestellt werden, die einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet bekannt sind. Zu den für die Herstellung von Fasern verwendbaren Verfahren zählt die Dispersion zur Verleihung einer Kräuselung sowie verbesserter Trocknungseigenschaften, entsprechend beispielsweise der Offenbarung in dem am 20. September 1994 an M. A. Hermans et al. erteilten US-Patent 5,348,620 und dem am 26. März 1996 erteilten US-Patent 5,501,768 desselben Erfinders. Verschiedene Kombinationen von Fasertypen, Verfahren zur Faserbehandlung und Verfahren zur Bildung der Bahnen, wie beispielsweise das Schnellübertragen, können bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Bahnen Verwendung finden.
  • Darüber hinaus können chemische Zusätze verwendet und den Ausgangsfasern, dem Faserbrei oder der Bahn während oder nach der Herstellung zugesetzt werden. Zu diesen Zusätzen zählen Trübungsmittel, Pigmente, Nassspannkraftverstärker, Trockenspannkraftverstärker, Weichmacher, Aufweichungsmittel, Virizide, Bakterizide, Puffer, Wachse, Fluoropolymere, Geruchsstoffe, Zeolite, Farbstoffe, fluoreszierende Farbstoffe oder Weißmacher, Parfüme, Haftlösemittel, pflanzliche und mineralische Öle, Feuchthaltemittel, Schlichtmittel, Superabsorbenten, oberflächenaktive Stoffe, Feuchtmacher, UV-Blocker, antibiotische Mittel, Lotionen, Fungizide, Konservierungsmittel, Aloe-Vera-Extrakte, Vitamin E und dergleichen mehr. Die Einbringung chemischer Zusatzstoffe muss nicht gleichmäßig erfolgen, sondern kann in Abhängigkeit vom Ort (der Einbringung) sowie in Abhängigkeit von der Seite des Papiertuches variieren. Wasserabweisendes Material kann auf einen Teil der Oberfläche der Bahn aufgebracht werden, um die Bahneigenschaften zu verbessern.
  • Ein einzelner Stoffauflaufkasten oder eine Mehrzahl von Stoffauflaufkästen kann eingesetzt werden. Der Stoffauflaufkasten beziehungsweise die Stoffauflaufkästen können in Schichten angeordnet sein, um die Herstellung einer mehrlagigen Struktur aus einem einzelnen Stoffauflaufkastenstrahl bei der Herstellung einer Bahn zu ermöglichen. Vorzugsweise wird die Bahn auf einem Endlosumlauf eines mit Löchern versehenen Sieb tuches hergestellt, was eine Ableitung der Flüssigkeit und eine teilweise Entwässerung der Bahn ermöglicht. Mehrere Rohbahnen aus mehreren Stoffauflaufkästen können gegautscht beziehungsweise mechanisch oder chemisch im feuchten Zustand verbunden werden, um eine einzelne Bahn mit mehreren Schichten herzustellen.
  • Verschiedene Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. In der Beschreibung wird Bezug auf die begleitende Zeichnung genommen, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Derartige Ausführungsbeispiele decken nicht den vollständigen Schutzbereich der Erfindung ab. Dieser geht allein aus den Ansprüchen hervor, deren Deutung den vollständigen Schutzbereich der Erfindung erschließbar macht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 zeigt eine repräsentative Querschnittsansicht einer Schnellübertragungsdruckwalze, wobei eine Bahn von einem Trägertuch auf ein texturiertes Übertragungstuch übertragen wird.
  • 2 ist eine repräsentative Querschnittsansicht einer Bahn nach der Schnellübertragung auf das dreidimensionale Übertragungstuch.
  • 3 ist ein repräsentatives schematisches Verfahrensflussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Papiermaschinenpartie entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4 ist ein repräsentatives schematisches Verfahrensflussdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel einer Papiermaschinenpartie entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist ein repräsentatives schematisches Verfahrensflussdiagramm, das ein drittes Ausführungsbeispiel einer Papiermaschinenpartie entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist ein repräsentatives schematisches Verfahrensflussdiagramm, das ein viertes Ausführungsbeispiel einer Papiermaschinenpartie entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist ein repräsentatives schematisches Verfahrensflussdiagramm, das einen Graph mit Daten betreffend einige physikalische Eigenschaften einiger Bahnen zeigt.
  • Definition der Begriffe und Verfahren
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Dicke" einer Bahn, wenn nicht anderweitig definiert, eine Dicke, die mit einer auflageplattebasierten Dickenlehre mit einem Durchmesser von 3 Inch (76 mm) bei einer Beanspruchung von 0,05 psi gemessen wird.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „in Maschinenrichtung genommene Zugfestigkeit" (MD tensile strength = machine direction tensile strength) einer Papiertuchprobe eine einem Fachmann bekannte herkömmliche Messung der Beanspruchung pro Einheitsbreite an einem Fehlbildungspunkt, wenn die Papiertuchbahn in Maschinenrichtung beansprucht wird. Analog bezeichnet der Begriff „in Querrichtung genommene Zugfestigkeit" (CD tensile strenght = cross direction tensile strength) die analoge Messung in Maschinenquerrichtung. Die in Maschinenrichtung und in Querrichtung genommene Zugfestigkeit wird unter Verwendung eines Instron-Zugfestigkeitstesters mit einer Klemmbacke mit einer Breite von 3 Inch (76 mm), einer Ausdehnung der Klemmbacke von 4 Inch (100 mm) und einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 10 Inch pro Minute (25 cm/min) gemessen. Vor der Messung wird die Probe vier Stunden lang unter TAPPI-Bedingungen (73°F (23°C), 50% relative Feuchtigkeit) gehalten. Die Zugfestigkeit wird in Gramm pro Inch (Gramm pro Millimeter; g/mm) am Fehlbildungspunkt angegeben, wobei der Instron-Ablesewert in Gramm durch 3 geteilt wird, da die Messbreite 3 Inch (76 mm) beträgt.
  • Die „in Maschinenrichtung genommene Dehnung" und die „in Querrichtung genommene Dehnung" bezeichnen die prozentuale Verlängerung der Probe während des Testes auf Zugfestigkeit vor Auftreten der Fehlbildung. Ein erfindungsgemäß hergestelltes Papiertuch kann eine in Maschinenrichtung genommene Dehnung von 3% oder mehr, so bei spielsweise von ungefähr 4 bis ungefähr 24%, von ungefähr 5% oder mehr, von ungefähr 8% oder mehr, von ungefähr 10% oder mehr und besonders bevorzugt von ungefähr 12% oder mehr aufweisen. Die in Querrichtung genommene Dehnung der erfindungsgemäßen Bahnen wird hauptsächlich durch das Anformen einer nassen Bahn auf ein hochgradig konturiertes Tuch verliehen. Die in Querrichtung genommene Dehnung kann ungefähr 4% oder mehr, ungefähr 6% oder mehr, ungefähr 8% oder mehr, ungefähr 9% oder mehr oder ungefähr 11% oder mehr betragen oder zwischen ungefähr 6 und ungefähr 15% liegen.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „ABL"-Faktor (adjusted breaking length ABL) einer Bahn die in Maschinenrichtung genommene Zugfestigkeit geteilt durch die Flächenmasse, ausgedrückt in Kilometern. So weist beispielsweise eine Bahn mit einer in Maschinenrichtung genommenen Zugfestigkeit von 300 g/in (12 g/mm) und einer Flächenmasse von 30 gsm (Gramm pro Quadratmeter) einen ABL-Faktor von (300 g/in)/(30 g/m2) × (39,7 in/m) × (1 km/1000 m) = 0,4 km.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Nass-zu-Trocken-Verhältnis" das Verhältnis aus der geometrisch gemittelten Nasszugfestigkeit geteilt durch die geometrisch gemittelte Trockenzugfestigkeit. Die geometrisch gemittelte Zugfestigkeit (geometric mean tensile strength GMT) ist die Quadratwurzel des Produktes der in Maschinenrichtung genommenen Zugfestigkeit und der in Querrichtung genommenen Zugfestigkeit der Bahn. Wenn nicht anderweitig angegeben, bezeichnet der Begriff „Zugfestigkeit" die „geometrisch gemittelte Zugfestigkeit". Die erfindungsgemäßen Bahnen weisen ein Nass-zu-Trocken-Verhältnis von ungefähr 0,1 oder mehr, insbesondere von ungefähr 0,15 oder mehr, vorzugsweise von ungefähr 0,2 oder mehr, besonders bevorzugt von ungefähr 0,3 oder mehr, ganz besonders bevorzugt von ungefähr 0,4 oder mehr, und ganz außerordentlich bevorzugt von ungefähr 0,2 bis 0,6 auf.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe „Vorgang bei hoher Geschwindigkeit" oder „praxisrelevanter Geschwindigkeit" bei einer Papiertuchmaschine eine Maschinengeschwindigkeit, die wenigstens so groß wie einer der nachfolgenden Werte oder Wertebereiche, angegeben in feet pro Minute (m/s), ist: 1000 (5,1); 1500 (7,6); 2000 (10); 2500 (13); 3000 (15); 3500 (18); 4000 (20); 4500 (23); 5000 (25); 5500 (28); 6000 (30); 6500 (33); 7000 (36); 8000 (41); 9000 (46); 10000 (51); wobei die Be reiche eine obere und untere Grenze gleich einem beliebigen der angegebenen Werte aufweisen.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung können „praxisrelevante Trocknungsgrade" bei ungefähr 60% oder mehr, ungefähr 70% oder mehr, ungefähr 80% oder mehr, ungefähr 90% oder mehr, zwischen ungefähr 60 und ungefähr 95%, oder zwischen ungefähr 75 und ungefähr 95% liegen. Für die vorliegende Erfindung sollte die Bahn auf einem Zylindertrockner auf praxisrelevante Trocknungsgrade getrocknet werden.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Oberflächentiefe" (surface depth) die charakteristische Scheitel-Senken-Höhendifferenz einer texturierten dreidimensionalen Oberfläche. Der Begriff kann die charakteristische Tiefe oder Höhe einer geformten Papiertuchstruktur bezeichnen. Ein besonders geeignetes Verfahren zur Messung der Oberflächentiefe stellt die Moiré-Interferometrie dar, die eine genaue Messung ohne gleichzeitige Verformung der Oberfläche ermöglicht. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sollte die Oberflächentopografie unter Verwendung eines computergesteuerten, Weißlicht verwendenden, feldverschobenen Moiré-Interferometers mit einem Sichtfeld von ungefähr 38 mm gemessen werden. Die Prinzipien einer sinnvollen Implementierung eines solchen Systems sind bei „Absolute Measurement Using Field-Shifted Moiré", beschrieben, der bei „SPIE Optical Conference Proceedings", Band 1614, Seiten 259 bis 264, 1991 veröffentlicht ist. Ein geeignetes im Handel erhältliches Instrument für die Moiré-Interferometrie ist das CADEYES®-Interferometer von der Firma Medar, Inc. (Farmington Hills, Michigan), das mit einem Sichtfeld von 38 mm (ein Sichtfeld in einem Bereich von 37 bis 39,5 mm ist gleichwertig) ausgestattet ist. Das CADEYES®-System verwendet weißes Licht, das durch ein Gitter projiziert wird, um feine schwarze Linien auf die Oberfläche der Probe zu projizieren. Die Oberfläche wird durch ein ähnliches Gitter betrachtet, sodass Moiré-Randzonen (fringes) entstehen, die durch eine CCD-Kamera betrachtet werden. Geeignete Linsen und ein Schrittmotor passen den optischen Aufbau der Feldverschiebung an (die Technik wird nachstehend noch beschrieben). Ein Videoprozessor sendet die erfassten Randzonenbilder an einen Personalcomputer zur Verarbeitung, sodass Einzelheiten der Oberflächenhöhe aus den von der CCD-Kamera erfassten Randzonenmustern rückerrechnet werden können. Die Prinzipien der Verwendung des CADEYES®-Systems zur Analyse der charakteristischen Scheitel-Senken-Höhe sind in dem Beitrag „Exploring Tactile Properties of Tissue with Moiré Interferometry" von J. D. Lindsay and L. Bieman beschrieben, der in „Proceedings of the Non-contact, Three-dimensional Gaging Methods and Technologies Workshop", Society of Manufacturing Industries, Dearborn, Michigan, März 4–5, 1997 veröffentlicht ist.
  • Die Höhenkarte der topografischen CADEYES®-Daten kann sodann von Fachleuten zur Identifizierung der charakteristischen Einheitszellenstrukturen (für den Fall von Strukturen, die durch Siebtuchmuster erzeugt worden sind, sind dies typischerweise Parallelogramme, die fliesenartig einen größeren zweidimensionalen Bereich bedecken) sowie zur Messung der typischen Scheitel-Senken-Tiefe derartiger Strukturen oder anderer beliebiger Oberflächen verwendet werden. Ein einfaches Verfahren hierfür stellt das Extrahieren zweidimensionaler Höhenprofile aus Linien dar, die in die topografische Höhenkarte eingezeichnet sind und durch die höchsten und tiefsten Bereiche der Einheitszellen oder durch eine ausreichende Anzahl repräsentativer Abschnitte der periodischen Oberfläche laufen. Diese Höhenprofile können anschließend auf den Scheitel-Senken-Abstand hin untersucht werden, wenn die Profile einer Lage oder einem Abschnitt einer Lage entnommen wurden, die bei der Messung vergleichsweise flach lagen. Zur Beseitigung des Effektes eines gelegentlichen optischen Rauschens oder möglicher Aussetzer werden die höchsten 10% und die niedrigsten 10% des Profils ausgeschlossen, wobei der Höhenbereich der verbleibenden Punkte als Oberflächentiefe genommen wird. Technisch umfasst diese Vorgehensweise die Berechnung einer Variable, die als „P10" bezeichnet wird und als Höhendifferenz zwischen den Materiallinien von 10% und 90% definiert ist, wobei das Konzept der Materiallinien im Stand der Technik bekannt ist, so beispielsweise aus „Surface Texture Analysis: The Handbook" von L. Mummery, Hommelwerke GmbH, Mühlhausen, Deutschland, 1990. Bei dieser Vorgehensweise wird die Oberfläche als Übergang „Luft-Material" betrachtet. Für ein gegebenes Profil, das von einer flachliegenden Lage genommen wurde, ist die größte Höhe, bei der die Oberfläche beginnt, das heißt die Höhe des höchsten Scheitels, die Erhebung der „0%-Bezugslinie" oder „0%-Materiallinie", was bedeutet, dass 0% der Länge der horizontalen Linie in dieser Höhe von dem Material eingenommen werden. Entlang der durch den tiefsten Punkt des Profils laufenden horizontalen Linie werden 100% der Linie von dem Material eingenommen, weshalb dies die „100%-Materiallinie" ist. Zwischen den Materiallinien von 0% und 100% (das heißt zwischen den Maximal- und Minimalpunkten des Profils) steigt der von dem Material eingenommene Anteil der horizontalen Linienlänge monoton, wenn die Linienhöhe steigt. Die Materialverhältniskurve gibt die Beziehung zwischen dem Materialanteil entlang einer horizontalen Linie, die durch das Profil läuft, und der Höhe der Linie an. Die Materialverhältniskurve ist darüber hinaus die kumulative Höhenverteilung eines Profils (ein exakterer Begriff wäre daher „Materialanteilskurve").
  • Sobald die Materialverhältniskurve aufgenommen ist, kann sie dazu verwendet werden, eine charakteristische Scheitelhöhe des Profils festzulegen. Der P10-Parameter („typische Scheitel-Senken-Höhe") ist als Differenz zwischen den Höhen der 10%-Materiallinie und der 90%-Materiallinie definiert. Dieser Parameter ist vergleichsweise stabil, da Ausreißer oder andere Abweichungen von der typischen Profilstruktur wenig Einfluss auf die P10-Höhe haben. P10 wird in Millimetern gemessen. Die Oberflächentiefe eines Materials wird bei Profillinien, die die Höhenextrema der typischen Einheitszelle der Oberfläche umfassen, als P10-Oberflächentiefenwert bezeichnet. Die „Feinoberflächentiefe" ist der P10-Wert für ein Profil entlang eines Plateaubereiches der Oberfläche, der in der Höhe vergleichsweise gleichmäßig gegenüber denjenigen Profilen ist, die Maxima und Minima der Einheitszellen umfassen. Die Messungen werden für den Fall, das Zweiseitigkeit vorliegt, in Bezug auf die stärker texturierte Seite der Materialien der vorliegenden Erfindung angegeben.
  • Die Oberflächentiefe soll die Topografie untersuchen, die in der Basislage besteht, und zwar insbesondere diejenigen Merkmale, die in der Lage vor den Trocknungsprozessen und während derselben vor sich gehen. Sie soll darüber hinaus „künstlich" geschaffene großformatige Topografien ausschließen, die durch Trocknungsumwandlungsvorgänge wie Gaufrieren, Perforieren, Plissieren und so weiter, entstehen. Aus diesem Grunde sollten die Profile in ungaufrierten Bereichen genommen werden, wenn die Lage gaufriert wurde, oder sie sollten gleich auf einer ungaufrierten Lage gemessen werden. Oberflächentiefenmessungen sollten großformatige Strukturen, so beispielsweise Plissierungen oder Falten, ausschließen, da diese nicht die dreidimensionale Natur der ursprünglichen Basislage selbst wiedergeben. Es ist anzuerkennen, dass die Lagentopografie durch Kalandrieren oder andere Bearbeitungsschritte, die Auswirkungen auf die Basislage als Ganzes haben, verringert werden kann. Die Oberflächentiefenmessung kann auch auf einer kalandrierten Lage geeignet vorgenommen werden.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Querlängenskala" (lateral length scale) eine charakteristische Abmessung einer texturierten dreidimensionalen Bahn mit einer Textur, die eine sich wiederholende Einheitszelle umfasst. Die minimale Breite eines konvexen Polygons, das die Einheitszelle umfasst, wird als Querlängenskala genommen. Bei einem Papiertuch, das auf einem Tuch mit sich wiederholenden rechteckigen Vertiefungen in einem Abstand von ungefähr 1 mm in Querrichtung und ungefähr 2 mm in Maschinenrichtung durchgetrocknet ist, ist die Querlängenskala ungefähr 1 mm. Die texturierten Tücher (Übertragungstücher und Filze), die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, können periodische Strukturen umfassen, die eine Querlängenskala von wenigstens einem der folgenden Werte aufweisen: ungefähr 0,5 mm, ungefähr 1 mm, ungefähr 2 mm, ungefähr 3 mm, ungefähr 5 mm und ungefähr 7 mm.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „in Maschinenrichtung genommene Einheitszellenlänge" (MD unit cell length) die in Maschinenrichtung genommene Ausdehnung (Erstreckung) einer charakteristischen Einheitszelle in einem Tuch oder einer Papiertuchlage, die sich dadurch auszeichnet, dass sie eine sich wiederholende Struktur aufweist. Die texturierten Tücher (Übertragungstücher und Filze), die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, können periodische Strukturen umfassen, die eine Querlängenskala von wenigstens einem der folgenden Werte aufweisen: ungefähr 1 mm, ungefähr 2 mm, ungefähr 5 mm, ungefähr 6 mm und ungefähr 9 mm.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Tuchrauhigkeit" beziehungsweise „Geweberauhigkeit" (fabric coarseness) den charakteristischen maximalen Vertikalabstand, der von den Oberflächen eines texturierten Tuches überspannt wird, die mit einer darauf aufgebrachten Papierbahn in Kontakt kommen können.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Übertragungstuch oder sind beide Übertragungstücher entsprechend der Offenbarung des am 4. Juli 1995 an K. F. Chiu et al. erteilten US-Patentes 5,429,686 ausgebildet. Das dort beschriebene dreidimensionale Tuch weist eine Lastträgerschicht angrenzend an die zu der Maschine weisende Schicht des Tuches sowie eine dreidimensionale Skulpturschicht auf der Holzschliffseite des Tuches auf. Der Übergang zwischen der Lastträgerschicht und der Skulpturschicht wird „Teilniveauebene" (sublevel plane) genannt. Die Teilniveauebene ist durch die oberen Enden der niedrigsten in Querrichtung genommenen Buckel der Lastträgerschicht festgelegt. Die Skulptur auf der Holzschliffseite des Tuches ist bei der Erstellung eines negativen Bildabdrucks auf der auf dem Tuch getragenen Holzschliffbahn von Nutzen.
  • Die höchsten Punkte der Skulpturlage legen eine obere Ebene fest. Der obere Abschnitt der Skulpturschicht wird von Segmenten von „Abdrucks"-Längsfäden gebildet, die in in Maschinenrichtung genommene Abdruckbuckel eingeformt sind, deren obere Enden die obere Ebene der Skulpturschicht festlegen. Der Rest der Skulpturschicht liegt oberhalb der Teilniveauebene. Die oberen Enden der höchsten in Querrichtung genommenen Buckel legen eine Zwischenebene fest, die mit der Teilniveauebene zusammenfallen kann, jedoch oftmals geringfügig oberhalb der Teilniveauebene liegt. Die Zwischenebene muss um einen endlichen Abstand unterhalb der oberen Ebene befindlich sein, wobei der Abstand „Ebenendifferenz" genannt wird. Die „Ebenendifferenz" der von Chiu et al. offenbarten Tücher oder von ähnlichen Tüchern kann als „Tuchrauhigkeit" genommen werden. Bei anderen Tüchern kann die Tuchrauhigkeit allgemein als Differenz hinsichtlich der vertikalen Höhe zwischen dem am weitesten angehobenen Abschnitt des Tuches und der niedrigsten Oberfläche des Tuches genommen werden, bei der ein Kontakt mit der Papierbahn wahrscheinlich ist.
  • Eine besondere Messung betreffend die Tuchrauhigkeit ist der „Dichtmassenrauhigkeitsfaktor" (putty coarseness factor), bei dem der vertikale Höhenbereich eines Dichtmassenabdruckes des Tuches vermessen wird. Eine Substanz der Sorte Dow Corning® Dilatant Compound 3179, die im Handel unter der Bezeichnung „Silly Putty" vertrieben wird, wird auf eine Temperatur von 73°F (23°C) erwärmt und zu einer flachen, gleichmäßigen Scheibe mit einem Durchmesser von 2,5 Inch (64 mm) und einer Dicke von 0,25 Inch (6,4 mm) geformt. Die Scheibe wird an einem Ende eines Messingzylinders mit einer Masse von 2046 g, einem Durchmesser von 2,5 Inch (64 mm) und einer Höhe von 3 Inch (76 mm) angeordnet. Das zu vermessende Tuch wird auf eine saubere feste Oberfläche gelegt, woraufhin der Zylinder mit der Dichtmasse an einem Ende umgedreht und sanft auf das Tuch gelegt wird. Das Gewicht des Zylinders drückt die Dichtmasse gegen das Tuch. Das Gewicht verbleibt für einen Zeitraum von 20 Sekunden auf der Dichtmassenscheibe, woraufhin der Zylinder leicht und sanft abgehoben wird, so dass normalerweise die Dichtmasse daran haften bleibt. Die texturierte Dichtmassenoberfläche, die mit dem Tuch in Kontakt war, kann nun mittels optischer Einrichtungen zur Bestimmung von Schätzwerten der charakteristischen maximalen Scheitel-Senken-Höhendifferenz herangezogen werden, die als der vorstehend beschriebene P10-Parameter bestimmt wird. Die anzugebende Messung ist der höhere der beiden Bemittelten P10-Werte, und zwar einer für die Maschinenrichtung und einer für die Querrichtung. Das Mittel für jede Richtung ist der durchschnittliche P10-Wert von wenigstens zehn Profilabschnitten parallel zu der von Interesse seienden Richtung, wobei jeder Profilabschnitt ungefähr 15 mm lang oder länger und auf der Oberfläche beabstandet ist, um eine vernünftige Darstellung der Höhendifferenzen der Oberfläche zu erhalten. Dichtmassenabdrücke von einigen Lindsay-Wire-TAD-Tüchern mit verlängerten Strukturen in Maschinenrichtung ergaben beispielsweise den höchsten gemittelten P10-Wert, wenn die Durchschnitte für die Querrichtung genommen wurden. So hatte beispielsweise ein Tuch einen mittleren P10-Wert von 0,68 mm in Maschinenquerrichtung und von 0,47 mm in Maschinenrichtung, sodass der Dichtmassenrauhigkeitsfaktor mit 0,68 mm angegeben wurde. Ein anderes Tuch hatte einen mittleren P10-Wert in Querrichtung von 11,6 mm, bezogen auf 15 Profillinien mit einer Länge von 20 mm, im Vergleich zu einem Wert von 0,64 mm in Maschinenrichtung, sodass der Dichtmassenrauhigkeitsfaktor mit 1,16 mm angegeben wurde. Als nützliches Mittel zur Messung dient das CA-DEYES®-Moiré-Interferometer, das vorstehend beschrieben wurde und ein Sichtfeld von 38 mm aufweist. Die Messung sollte innerhalb von zwei Minuten nach Abnehmen des Messingzylinders erfolgen.
  • Die „Porosität" des Tuches bezeichnet dessen Fähigkeit, Luft, eine Feuchtsubstanz oder Wasser durchzulassen, um einen gewünschten Feuchtheitsgrad in der von dem Tuch getragenen Bahn zu erreichen. Die Porosität ist durch die Längsfädendichte (prozentuale Längsfädendeckung) sowie die Ausrichtung und Beabstandung der Längs- und Querfäden in dem Tuch festgelegt.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe „texturiert" oder „dreidimensional", so sie auf die Oberfläche eines Tuches, eines Filzes oder einer unkalandrierten Papierbahn angewendet werden, die Tatsache, dass die Oberfläche im Wesentlichen nicht glatt und koplanar ist. Im Kern geben sie an, dass die Oberfläche eine Oberflächentiefe, Tuchrauhigkeit oder Dichtmassenrauhigkeit von wenigstens 0,1 mm, so beispielsweise von zwischen 0,2 und 0,8 mm, bevorzugt von wenigstens 0,3 mm, so beispielsweise von zwischen ungefähr 0,3 und 1,5 mm, besonders bevorzugt von wenigstens 0,5 mm und ganz besonders bevorzugt von wenigstens 0,7 mm aufweisen. In besonderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das erste Übertragungstuch einen Dichtmassenrauhigkeitsfaktor von 0,2 mm bis 2,0 mm auf, wobei vorzugsweise das erste Übertragungstuch eine Dichtmassenrauhigkeit von wenigstens 0,5 mm und das zweite Übertragungstuch eine Dichtmassenrauhigkeit aufweist, die wenigstens 20% unter der Dichtmassenrauhigkeit des ersten Übertragungstuches liegt.
  • Die „Längsfädendichte" (warp density) bezeichnet die Gesamtzahl der Längsfäden pro Inch (Millimeter) der Tuchbreite multipliziert mit dem Durchmesser der Längsfadenstränge in Inch (Millimeter) multipliziert mit 100.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung betreffen die Begriffe „Längsfaden" (warp) und „Querfaden" (shute/chute, weft) die auf einem Webstuhl gewebten Garne des Tuches, wobei sich die Längsfäden in Bewegungsrichtung des Tuches durch die Papierherstellungsmaschine (Maschinenrichtung) bewegen, wohingegen sich die Querfäden über die Breite der Maschine (Querrichtung) erstrecken. Einem Fachmann erschließt sich unmittelbar, dass es möglich ist, ein Tuch derart herzustellen, dass sich die Längsfadenstränge in Querrichtung und die Querfadenstränge in Maschinenrichtung erstrecken. Derartige Tücher können im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ebenfalls zum Einsatz kommen, und zwar dann, wenn die Quertadenstränge als Längsfäden in Maschinenrichtung und die Längsfadenstränge als Querfäden in Querrichtung betrachtet werden. Die Längsfaden- und Querfadengarne können rund, flach, bandartig oder auch eine Kombination dieser Formen sein.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Hochausbeutezerkleinerungsfasern" (high yield pulp fibers) diejenigen Papierfasern, die durch Zerkleinerungsvorgänge mit einer Ausbeute von ungefähr 65% oder mehr, bevorzugt von ungefähr 75% oder mehr und ganz besonders bevorzugt von ungefähr 75 bis ungefähr 95% hergestellt werden. Die Ausbeute ist die sich ergebende Menge verarbeiteter Fasern, ausgedrückt als Prozentsatz der Anfangsholzmasse. Derartige Zerkleinerungsvorgänge sind unter anderem die gebleichte chemothermomechanische Zerkleinerung (bleached chemithermomechanical pulp BCTMP), die chemothermomechanische Zerkleinerung (chemithermomechanical pulp CTMP), die drucktechnische beziehungsweise druckthermomechanische Zerkleinerung (pressure/pressure thermomechanical pulp PTMP), die thermomechanische Zerkleinerung (thermomechanical pulp TMP), die thermomechanisch-chemische Zerkleinerung (thermomechanical chemical pulp TMCP) sowie die Hochausbeutesulfitzerkleinerungen und die Hochausbeutekraftzerkleinerungen, wobei die sich aus diesen Prozessen ergebenden Fasern alle einen hohen Anteil an Lignin aufweisen. Hochausbeutefasern sind im Vergleich zu den typischen chemisch zerkleinerten Fasern für ihre Steifheit (im trockenen wie auch im nassen Zustand) bekannt. Die Zellwand von Kraft- oder anderen Niedrigausbeutefasern neigt dazu, flexibler zu sein, da das Lignin, der „Zement" oder „Leim" auf einem Teil der Zellwand und in demselben, weitgehend entfernt wurde. Lignin ist darüber hinaus in Wasser nichtschwellend sowie wasserabweisend und widersteht dem erweichenden Effekt, den Wasser auf die Faser ausübt, sodass die Steifheit der Zellwand bei benässten Hochausbeutefasern im Vergleich zu Kraftfasern erhalten bleibt. Die bevorzugten Hochausbeutezerkleinerungsfasern können auch dadurch gekennzeichnet sein, dass sie aus vergleichsweise intakten und verhältnismäßig wenig beschädigten Fasern bestehen, einen hohen Mahlgrad (kanadischer Standardmahlgrad (Canadian Standard Freeness CSF) von 250 CSF oder mehr, vorzugsweise von 350 CSF oder mehr und besonders bevorzugt von ungefähr 400 CSF oder mehr) sowie einen niedrigen Feingehalt (weniger als 25%, vorzugsweise weniger als 20%, besonders bevorzugt weniger als 15% und ganz besonders bevorzugt von weniger als 10%, gemessen mittels des Britt-Jar-Testes) aufweisen. Es ist weniger wahrscheinlich, dass Bahnen, die aus wiederaufbereiteten Fasern hergestellt sind, die erfindungsgemäßen Eigenschaften hinsichtlich der Nassspannkraft erreichen, da eine Beschädigung der Fasern während der mechanischen Verarbeitung auftritt. Zusätzlich zu den oben aufgeführten herkömmlichen Papierfasern zählen zu den Hochausbeutefasern auch Naturfasern wie beispielsweise Wolfsmilchsamenflusenfasern, Abaca (Manilafasern), Hanf, Kenaf (Gambo), Bagasse (ausgepresstes Zuckerrohr), Baumwolle und dergleichen.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Nassspannkraftzerkleinerungsfasern" Papierfasern, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Hochausbeutezerkleinerungsfasern, chemisch versteifte Fasern und vernetzte Fasern umfasst. Beispiele für chemische versteifte Fasern oder vernetzte Fasern sind unter anderem merzerisierte Fasern, HBA-Fasern (hergestellt von der Weyerhaeuser Corp.) und diejenigen Fasern, die in dem im Jahre 1965 an L. J. Bernardin erteilten US-Patent 3,224, 926 mit dem Titel „Method of Forming Cross-linked Cellulosic Fibers and Product Thereof" sowie in dem im Jahre 1969 an L. J. Bernardin erteilten US-Patent 3,455,778 mit dem Titel „Creped Tissue Formed From Stift Cross-linked Fibers and Refined Papermaking Fibers" beschrieben sind. Obwohl ein beliebiges Gemisch aus Spannkraft aufweisenden Zerkleinerungsfasern verwendet werden kann, sind Hochausbeutezerkleinerungsfasern für viele Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die Nassspannkraft aufweisenden Zerkleinerungsfasern der Wahl, und dies aufgrund ihrer geringen Kosten und ihres guten Verhaltens im Umgang mit Fluiden, was entsprechend nachstehend noch zu beschreibenden Prinzipien erfolgt.
  • Die Menge an Hochausbeutefasern oder Nassspannkraft aufweisenden Zerkleinerungsfasern in der Lage kann wenigstens ungefähr 10 Trockengewichtsprozent oder mehr, bevorzugt ungefähr 15 Trockengewichtsprozent oder mehr, beispielsweise von ungefähr 20 bis ungefähr 100%, besonders bevorzugt ungefähr 30 Trockengewichtsprozent oder mehr und ganz besonders bevorzugt ungefähr 50 Trockengewichtsprozent oder mehr betragen. Bei schichtartigen Lagen können dieselben Mengen bei einer oder mehreren der Einzellagen angewendet werden. Da Nassspannkraft aufweisende Zerkleinerungsfasern im Allgemeinen weniger weich als andere Papierfasern sind, ist es in einigen Anwendungen vorteilhaft, sie in der Mitte des Enderzeugnisses anzuordnen; so können sie beispielsweise in der Mittelschicht einer Dreischichtenlage oder für den Fall eines Doppeleinlagenerzeugnisses in den nach innen gerichteten Schichten von jeder der beiden Einlagen angeordnet werden.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe „Entwässern ohne Zusammendrücken" (noncompressive dewatering) und „Trocknen ohne Zusammendrükken" (noncompressive drying) Verfahren der Entwässerung beziehungsweise Trocknung zum Zwecke des Entfernens von Wasser aus Zellulosebahnen, bei denen keine Andruckwalzen oder andere Mittel beziehungsweise Schritte Verwendung finden, die eine merkliche Verdichtung oder Stauchung eines Teiles der Bahn während des Vorganges der Trocknung oder Entwässerung bewirken. Zu diesen Verfahren zählen das Durchtrocknen; das Luftstoßaufpralltrocknen; das Trocknen mittels Neuanordnen eines Radialstrahles und eines Radialschlitzes, das beispielsweise von R. H. Page und J. Seyed-Yagoobi in „Tappi J.", 73(9), 229 (September 1990) beschrieben wird; das Nichtkontakt trocknen, so beispielsweise das Luftstromtrocknen, das von E. V. Bowden, E. V., in „Appita J.", 44(1), 41 (1991) beschrieben wird; das Trocknen mittels Durchströmen oder Aufleiten von überheißem Dampf; das Mikrowellentrocknen und andere funkfrequenztechnische oder dielektrische Trocknungsverfahren; die Wasserextraktion durch superkritische Fluide, die Wasserextraktion durch nichtwässrige Fluide mit niedriger Oberflächenspannung; das Infrarottrocknen; das Trocknen durch Kontakt mit einer Folie aus geschmolzenem Material; und dergleichen mehr. Man geht davon aus, dass die dreidimensionalen Lagen der vorliegenden Erfindung durch jedes der vorstehend angegebenen Verfahren der Trocknung ohne Zusammendrücken getrocknet oder entwässert werden können, ohne dass eine merkliche Verdichtung oder ein merklicher Verlust der dreidimensionalen Struktur und der Eigenschaften hinsichtlich Nassspannkraft in der Bahn auftreten. Die Standardtrockenkrepptechnik wird als Verfahren der Trocknung mit Zusammendrücken angesehen, da die Bahn mechanisch auf einem Teil der Trocknungsoberfläche angedrückt werden muss, was zu einer merklichen Verdichtung der auf dem beheizten Zylinder des Yankee-Trockners angedrückten Bereiche führt.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
  • Die Erfindung wird nunmehr eingehend anhand der Figuren beschrieben. Aus Gründen der Einfachheit sind die verschiedenen Spannwalzen, die zur Festlegung der verschiedenen Tuchumläufe verwendet werden, zwar dargestellt, jedoch nicht nummeriert, wobei ähnliche Elemente in verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Eine Vielzahl herkömmlicher Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Papier kann mit Blick auf die Stoffaufbereitung, den Stoffauflaufkasten, die Siebtücher, die Bandübertragungen sowie das Trocknen und Kreppen eingesetzt werden. Es werden bestimmte übliche Komponenten dargestellt, damit ein Kontext bereitgestellt werden kann, in den die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung eingebettet werden können.
  • Einige Probleme, die bei der Herstellung einer nicht gekreppten Bahn unter Verwendung einer Schnellübertragung und einer Trommeltrocknung auftreten, werden von der vorliegenden Erfindung überwunden. Ohne sich auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, können die vorgeschlagenen Mechanismen einiger der vorstehend aufgeführten Probleme anhand der 1 und 2 diskutiert werden. Der Übertragungs- oder Auf nahmepunkt einer Lagenübertragungsstation ist in 1 gezeigt. Eine nasse Papierbahn 1 wird von einem Trägertuch 2 getragen, das mit einer ersten Geschwindigkeit in positiver Maschinenrichtung bewegt wird, was durch einen Pfeil 60 in 1 angedeutet ist. Die Bahn 1 wird auf ein texturiertes Übertragungstuch 3 übertragen, das in Maschinenrichtung im Allgemeinen ein abwechselndes Muster von Buckeln 3a, die sich zu der Bahn 1 hin erheben, sowie Vertiefungen 3b, die aus der Bahn ausgespart sind, aufweist. Das Trägertuch 2 und das Übertragungstuch 3 sind derart eingerichtet, dass sie sich an dem Übertragungspunkt in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander befinden. Das Übertragungstuch 3 wird mit einer zweiten Geschwindigkeit bewegt, die wesentlich niedriger als die erste Geschwindigkeit des Trägertuches 2 ist. Üblicherweise wird ein differentieller Luftdruck verwendet, um die Übertragung der Bahn 1 von dem Trägertuch auf das Übertragungstuch zu fördern. So kann beispielsweise ein (nicht gezeigter) Vakuumkasten unterhalb des Übertragungstuches 3 angebracht sein, um die Bahn 1 hin zu dem Übertragungstuch zu drängen.
  • Die Schnellübertragung der Bahn 1 auf das texturierte Übertragungstuch 3 versieht die Bahn 1, betrachtet in Querrichtung der Maschine, im Allgemeinen mit einem abwechselnden Muster von Landbereichen 4 und Formbereichen 5. Wenn die Buckel 3a oder die am weitesten angehobenen Bereiche 3a des Übertragungstuches mit der noch auf dem Trägertuch 2 aufliegenden beziehungsweise dort verweilenden Bahn 1 in Eingriff treten, schaben die langsamer bewegten Buckel an der Oberfläche der Bahn und können eine in einer Ebene erfolgende Trennung der Bahn während der kurzen Kontaktzeit zwischen dem Trägertuch und dem Übertragungstuch bewirken. Bei einer Verlangsamung der Bahn 1 kann sich diese verbiegen und in das Übertragungstuch 3 „eingeformt" werden, und/oder es kann (nicht gezeigte) Mikroverdichtungen in einem Längenbereich erhalten, der feiner als der Längenbereich des Übertragungstuches ist. Die Schab- beziehungsweise Pflügbewegung der angehobenen Buckel 3a des Übertragungstuches 3 kann zu einer ungleichmäßigeren Verteilung der Massen und der Faser-Faser-Bindungen in dem Papier führen. Die Landbereiche 4 der Bahn in der Nähe der angehobenen Scheitel 3a des Übertragungstuches 3 können während der differentiellen Schnellübertragung am stärksten beansprucht sein.
  • Eine besondere Beobachtung bei den im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gemachten experimentellen Untersuchungen ist in 2 gezeigt, wo die Bahn 1 als mit dem dreidimensionalen Übertragungstuch 3 laufend gezeigt ist, nachdem die Bahn erfolgreich auf das dreidimensionale Übertragungstuch schnellübertragen wurde. Das Tuch 3 bewegt sich von links nach rechts, wie durch den Pfeil 60 angedeutet. Bereiche der Bahn 1, die in der Nähe des nacheilenden Endes der angehobenen Bereiche 3a des Übertragungstuches 3 liegen, können Höcker 4a oder Erhebungen aufweisen, die scheinbar von einer Aufhäufung des verschobenen Fasermaterials oder von einer in der Ebene wirkenden Beanspruchung der mit dem Übertragungstuch 3 in Kontakt stehenden Bahn herrühren. Relativ zu dem Bezugsrahmen des Trägertuches 2, das sich in positiver Maschinenrichtung bewegt, bewegt sich das Übertragungstuch 3 rückwärts in negativer Maschinenrichtung. Die angehobenen Höcker 4a an der Bahn 3 können sich durch die Pflugwirkung der sich rückwärts bewegenden Struktur (relativ zur Bahn vor der Übertragung) aufbauen. Angrenzende Bereiche können stark beansprucht werden und eine verringerte Flächenmasse aufweisen, wobei die Höcker 4a selbst stark beansprucht werden können, und zwar insbesondere an der Oberfläche der Bahn, die von dem Übertragungstuch wegweist.
  • Wird die Bahn in 2 direkt gegen einen Yankee-Trockner gedrückt, so werden die die Höcker 4a enthaltenden Bereiche am stärksten gegen den Yankee-Trockner gedrückt. Beim Trocknen haften die Höcker 4a möglicherweise stark an dem Yankee-Trockner an, was von der Kapillarspannung und von chemischer Adhäsion mittels organischer Gemische in dem Faserbrei oder von Zusatzstoffen herrührt, die auf die Oberfläche des Trockners oder auf die Bahn aufgegeben wurden. Wird die Lage sodann von dem Yankee-Trockner abgezogen, können die Bereiche schwacher Anhaftung eine Fehlbildung erleiden oder an dem Yankee-Trockner haften bleiben, was zu Rissen und Lagedefekten führt. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Bahn während des Entfernens derart übermäßig beansprucht werden, dass die Lage eine verringerte Festigkeit aufweist. Soll die Bahn 1 mittels einer Klinge entfernt werden, kann es ebenfalls zu einer Fehlbildung der Lage kommen. Wird die Lage von der Oberfläche des Yankee-Trockners oder der Oberfläche eines anderen Trockners abgezogen, so ist die Schwäche der die Höcker 4a enthaltenden oder an diese angrenzenden hochgradig beanspruchten Bereiche nachteilig für die Integrität der Lage. Die Höcker 4a können an der Trockneroberfläche haften bleiben, wobei sich ein Riss oder Defekt in dem angrenzenden Bereich der Bahn bildet. Das Problem besteht darin, dass die Kombination aus Schnellübertragung auf eine texturierte Bahn und Trocknung auf einem Trommeltrock ner zu einem Lagenrupfen, zu Defekten oder einer Bahnfehlbildung führt, da diejenigen Bereiche, bei denen eine Fehlbildung am wahrscheinlichsten ist, diejenigen sind, bei denen beim Ablösen der Bahn von der Oberfläche des Trockners die größte Beanspruchung auftritt. Die Probleme treten am deutlichsten im Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu Tage, wenn die Lage auf praxisrelevante Trocknungsgrade getrocknet wird.
  • Eingedenk der Tatsache, dass eine mögliche Ursache für die Durchführbarkeitsprobleme gefunden wurde, die bei bestimmten Gegebenheiten bei der Herstellung eines ein hohes spezifisches Volumen aufweisenden, schnellübertragenen und nicht gekreppten Papiertuches beim Trommeltrocknen auftreten, wurden verschiedene Lösungen hierfür entwickelt. Insbesondere wird die schnellübertragene Bahn wenigstens ein weiteres Mal auf eine Weise übertragen, durch die sichergestellt wird, dass die schwächsten oder am meisten beanspruchten Bereiche 4 und 4a der Bahn 1 (und insbesondere die am weitesten außen liegenden Abschnitte der Bahn in jenen Bereichen) nicht zu denjenigen Zonen werden, in denen das Anhaften an dem Yankee- oder Trommeltrockner am stärksten auftritt, wobei möglicherweise das Ablösen der Bahn von dem Tuch gefördert wird, sobald die Bahn auf der Zylinderoberfläche befindlich ist. Unabhängig von den Ursachen für eine schlechte Handhabbarkeit bei vorhergehenden Lösungsansätzen hat man herausgefunden, dass die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung offenbarten Verfahren zu verbesserten Lageneigenschaften und verbesserter Handhabbarkeit führen.
  • Idealerweise wird die Bahn 1 vor der Aufbringung auf den Yankee-Trockner umgedreht, so dass die Bandoberfläche, die ursprünglich mit dem Übertragungstuch in Kontakt war, in Kontakt mit dem Yankee-Trockner ist, sobald die Lage aufgebracht wurde. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 3 gezeigt. Dort wird eine nasse Bahn 1 dargestellt, die auf einem Trägertuch 2 bewegt wird, das ein Siebtuch sein kann, auf dem eine wässrige Aufschlämmung (Brei) aus einem (nicht gezeigten) Stoffauflaufkasten aufgebracht wird. Die Bahn wird vorzugsweise entwässert, während sie sich auf dem Trägertuch 2 befindet, und zwar auf eine Konsistenz, die für den Vorgang der Schnellübertragung geeignet ist, das heißt auf eine Konsistenz, die die Bildung einer durchgehenden Bahn erlaubt, mithin auf ungefähr 15% oder mehr und vorzugsweise ungefähr 20% oder mehr, damit bessere Ergebnisse erzielt werden.
  • Das Trägertuch 2 wird von einem ersten Übertragungspresswalzenpaar erfasst, wobei ein erster Vakuumübertragungsschuh 6 die Übertragung der Bahn auf das erste Übertragungstuch 3 fördert, das sich mit einer wesentlich niedrigeren Geschwindigkeit als das Trägertuch bewegt. Das erste Übertragungstuch 3 ist ein dreidimensionales Tuch, so beispielsweise ein Tuch der Sorte „Lindsay Wire T-116-3" (Lindsay Wire Division, Appleton Mills, Appleton, Wisconsin), oder ein Tuch, das auf der Offenbarung des an Kai F. Chiu et al. erteilten US-Patentes 5,429,686 beruht. Die Bahn wird während der Schnellübertragung aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Tüchern verkürzt. Für optimale Ergebnisse sollte das erste Übertragungstuch 3 ungefähr 10% oder mehr, vorzugsweise ungefähr 20% oder mehr und besonders bevorzugt ungefähr 30% oder mehr langsamer als das zweite Tuch bewegt werden. Bei besonderen Ausführungsbeispielen bewegt sich das erste Übertragungstuch 3 zwischen ungefähr 15 und ungefähr 50% langsamer als das Trägertuch 2.
  • Die schnellübertragene Bahn 1 wird mittels des ersten Übertragungstuches 3 auf ein zweites Übertragungspresswalzenpaar zwischen einem optionalen Blaskasten 8 und einem zweiten Vakuumübertragungsschuh 9 getragen, wo die Bahn von einem zweiten Übertragungstuch 7 aufgenommen wird. Das zweite Übertragungstuch 7 trägt die Bahn 1 in ein Presswalzenpaar zwischen einer Walze 10 und einem Trommeltrockner 11, wo die Bahn auf die Oberfläche des Trommeltrockners 11 aufgelegt wird. Die Drehung des Trommeltrockners 11 ist in den Figuren mittels Pfeilen angedeutet. Das zweite Übertragungstuch 7 weist vorzugsweise eine geringere Rauhigkeit als das erste Übertragungstuch 3 auf und ist dafür ausgelegt, dass ein ausreichender Teil der Lage gegen den Yankee- oder Trommeltrockner gedrückt werden kann, sodass eine gute Aufbringung und Trocknung unterstützt wird. Für den Fall, dass lediglich ein kleiner Teil der Lage in engem Kontakt mit der Oberfläche des Trockners befindlich ist, wird die Wärmeübertragung gehemmt, weshalb die Laufgeschwindigkeit der Maschine gesenkt werden muss.
  • Die Übertragung der Bahn 1 auf das zweite Übertragungstuch 7 dreht die Bahn um und stellt sicher, dass nicht vornehmlich die am meisten geschwächten Abschnitte der Bahn, das heißt die Bereiche 4 und 4a gemäß Darstellung in 2, an der Oberfläche des Trockners verbleiben. Im Ergebnis kann die Bahn später von der Oberfläche des Trockners entfernt werden, wobei ein vergleichsweise geringes Risiko einer Beschädigung derselben besteht.
  • Die Bahn läuft sodann über eine Walze 10a und wird gegen die Oberfläche des Trocknungszylinders 11 gedrängt. Die Walze 10a wird gegebenenfalls derart gegen den Trocknungszylinder 11 gedrängt, dass eine lineare Beanspruchung von ungefähr 100 pli (1,8 kg/mm) oder weniger, bevorzugt von ungefähr 50 pli (0,89 kg/mm) und besonders bevorzugt von ungefähr 2 bis ungefähr 30 pli (0,036 kg/mm bis ungefähr 0,54 kg/mm) wirkt. Gegebenenfalls kann die Walze 10a von dem Trockner 11 derart versetzt sein, dass an dem Punkt, an dem die Bahn mit der Oberfläche des Trocknungszylinders in Kontakt kommt, kein Zusammendrücken oder Andrücken erfolgt. Das Tuch 7 wickelt sich um den Trocknungszylinder entlang eines Teiles des Umfanges des Trockners, sodass eine ausreichende Verweilzeit gegeben ist, damit die Bahn stärker an dem Zylinder als an dem zweiten Übertragungstuch haften kann. Aus diesem Grunde bleibt die Bahn auf den Trocknungszylinder aufgebracht, wenn sich das Tuch um die Walze 10b weg von dem Zylinder dreht. Derjenige Teil des Zylinderumfangs, um den das zweite Übertragungstuch gewickelt ist, kann ungefähr 5% oder mehr, vorzugsweise ungefähr 15% oder mehr und besonders bevorzugt ungefähr 10 bis ungefähr 30% ausmachen. Gegebenenfalls ist der Einsatz bestimmter Chemikalien an der Oberfläche des Zylindertrockners wie auch an dem zweiten Übertragungstuch 7 mittels eines (nicht gezeigten) Aufsprüharmes oder anderer Mittel notwendig, damit ein gutes Anhaften und Lösen möglich werden.
  • Der Grad der Wicklung des Tuches um die Oberfläche des Zylindertrockners soll vorzugsweise der Wärmeübertragung und der Verringerung von Problemen bei der Handhabung der Lage förderlich sein. Wird das Tuch zu früh entfernt, so kann die Lage an dem Tuch und nicht an der Oberfläche des Zylindertrockners haften, wenn das Tuch nicht bei hohem Druck gegen die Oberfläche des Trockners gedrückt wird. Natürlich ist der Einsatz eines hohen Druckes als unvorteilhafte Lösung zu werten, wenn allgemein eine Behandlung ohne Zusammendrücken mit dem Ziel eines optimalen spezifischen Volumens und einer optimalen Nassspannkraft gewünscht ist. Vorzugsweise verbleibt das Tuch in Kontakt mit der Bahn an der Trockneroberfläche, bis die Bahn eine Konsistenz von wenigstens ungefähr 40%, vorzugsweise von wenigstens ungefähr 45%, besonders bevorzugt von wenigstens ungefähr 50%, ganz besonders bevorzugt von wenigstens ungefähr 55% und außerordentlich besonders bevorzugt von wenigstens ungefähr 60% aufweist, damit bessere Ergebnisse erzielt werden. Der auf die Bahn einwir kende Druck liegt vorzugsweise, jedoch nicht zwangsweise in einem Bereich von 0,1 bis 5 psi (0,69 bis 34 kPa), vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 bis 4 psi (3,4 bis 28 kPa) und besonders bevorzugt in einem Bereich von ungefähr 0,5 bis 3 psi (3,4 bis 21 kPa).
  • Nachdem die Bahn auf die Trockneroberfläche aufgebracht ist, kann es mittels einer Hochtemperaturluftaufprallhaube 12 oder anderer Trocknungsmittel getrocknet werden. Die teilweise getrocknete Bahn wird sodann von der Oberfläche des Trockners 11 entfernt, wobei die entfernte Bahn 14 anschließend einer (nicht gezeigten) weiteren Trocknung oder gegebenenfalls anderen Behandlungen zugeführt wird, bevor sie am Ende aufgerollt wird.
  • Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 4 gezeigt ist, bewegt sich das Band 1 auf einem Trägertuch 2, bis es eine Konsistenz von vorzugsweise ungefähr 10 bis ungefähr 30% erreicht, wobei zu diesem Zeitpunkt die Bahn an einem ersten Übertragungspunkt auf ein erstes Übertragungstuch 3 mit Hilfe eines Vakuumübertragungsschuhs 6 übertragen wird. Das erste Übertragungstuch 3 weist ein im Wesentlichen größeres Hohlraumvolumen als das Trägertuch sowie vorzugsweise eine dreidimensionale Topografie auf, die sich durch angehobene Buckel in Maschinenrichtung auszeichnet, die sich wenigstens 0,2 mm, vorzugsweise wenigstens 0,5 mm und besonders bevorzugt wenigstens ungefähr 1 mm über die höchsten Buckel in Querrichtung hinaus erheben. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen erheben sich die Buckel in Maschinenrichtung um zwischen ungefähr 0,8 bis ungefähr 3 mm über die höchsten Buckel in Querrichtung hinaus.
  • Die nasse Bahn bewegt sich zu einem zweiten Übertragungspunkt, an dem ein Blaskasten 16 und ein Vakuumkasten 15 zusammenwirken, um die Bahn auf ein zweites Übertragungstuch 7 zu übertragen, das sich langsamer als das erste Übertragungstuch 6 bewegen kann. Das zweite Übertragungstuch 7 weist vorzugsweise eine Tuchrauhigkeit auf, die gleich der Hälfte der Tuchrauhigkeit des ersten Übertragungstuches oder weniger ist, vorausgesetzt, dass die an der Bahn vorgenommene Schnellübertragung hauptsächlich während der ersten Übertragung erfolgt. Erfolgt die an der Bahn vorgenommene Schnellübertragung hauptsächlich während der Übertragung auf das zweite Übertragungstuch, so kann mit Blick auf das zweite Übertragungstuch wünschenswert sein, dass dieses rauer als das erste Übertragungstuch ist und vorzugsweise eine Tuchrau higkeit von wenigstens 30% über derjenigen des ersten Übertragungstuches aufweist. Die Schnellübertragung kann an jedem der beiden Übertragungspunkte oder auch an beiden Punkten stattfinden. Der Grad der Schnellübertragung ist proportional zur absoluten Geschwindigkeitsdifferenz in feet pro Minute (Meter pro Sekunde), die die Bahn während einer Übertragung erfährt.
  • Nach der Übertragung auf das zweite Übertragungstuch 7 wird die Bahn einem optionalen ohne Zusammendrücken erfolgenden Entwässerungsvorgang unterzogen, so beispielsweise in der Luftpresse, die in 4 gezeigt ist. Die Luftpresse umfasst ein druckbeaufschlagtes oberes Plenum 17 und einen unteren Vakuumkasten 18, die derart zusammenwirken, dass die druckbeaufschlagte Luft aus dem Plenum 17 durch die Bahn in den Vakuumkasten 18 gelangt, und so die Bahn auf eine Konsistenz von vorzugsweise ungefähr 30% oder mehr, besonders bevorzugt von ungefähr 32% oder mehr und ganz besonders bevorzugt von ungefähr 33% oder mehr entwässert. Ein (nicht gezeigtes) zusätzliches Trägertuch kann in Kontakt mit der Bahn 1 angeordnet sein, sodass die Bahn zwischen dem zweiten Übertragungstuch 7 und dem Trägertuch schichtartig eingeschlossen ist, wenn das Band durch die Luftpresse läuft.
  • Anschließend gelangt die Bahn über die Walze 10a und wird gegen die Oberfläche des Trocknerzylinders 11 gedrängt. Das Tuch 7 kann sich um den Trocknerzylinder legen, bis es von dem Zylinder um die Walze 10b weg gedreht wird. Nach der Entfernung von dem zweiten Übertragungstuch 7 verbleibt die Bahn an der Oberfläche des Zylindertrockners 11 und läuft durch eine optionale Trocknerhaube 12, in der erwärmte Luft mit hoher Geschwindigkeit aufgeblasen wird. Die getrocknete Bahn 14 kann sodann mit Hilfe einer weiteren Walze 20 oder zusätzlicher Walzen oder einem Antriebssystem auf eine Spule 21 aufgewickelt werden, was im Zusammenhang mit Papiertuchmaterialien mit hohen spezifischen Volumina besonders bevorzugt wird.
  • Eine Alternative zum Verfahren des Umdrehens der Bahn, wie es im Zusammenhang mit 3 und 4 offenbart wurde, besteht in einer Verschiebung der Ausrichtung der Bahn auf dem ersten Übertragungstuch derart, dass die vorher angehobenen Abschnitte der Bahn nun nicht mehr über den angehobenen Abschnitten des ersten Übertragungstuches befindlich sind. Das Ergebnis dieses Verfahrens der Verschiebung der Ausrichtung besteht darin, dass die angehobenen Bereiche der Bahn auf dem ersten Übertra gungstuch nicht die hauptsächlichen Kontaktpunkte mit dem Zylindertrockner darstellen. Wie in 5 gezeigt ist, wird eine Bahn 1 von einem Siebtuch 2 auf ein langsamer bewegtes erstes Übertragungstuch 22 mittels eines Aufnahmeschuhs 26 am Ort des ersten Übertragungspunktes übertragen. Eine Verschiebung der Ausrichtung der schnellübertragenen geformten Bahn gegenüber der Struktur des ersten Übertragungstuches wird durch eine Übertragung der Bahn weg von dem ersten Übertragungstuch 22 auf ein zweites Übertragungstuch 23 an einem zweiten Übertragungspunkt erreicht, wo das zweite Übertragungstuch mittels der Walze 24 (oder gegebenenfalls mittels eines Vakuumschuhs) rückgeleitet wird, um sodann zurück auf das erste Übertragungstuch an dem dritten Übertragungspunkt zu gelangen, der ungefähr dem Ort eines Vakuumschlitzes in dem Vakuumschuh 27 entspricht. Die Neuanordnung der Bahn 1 soll sicherstellen, dass diejenigen Bereiche der Bahn, die in Kontakt mit den höchsten Abschnitten der Oberfläche des ersten Übertragungstuches gewesen sind, nunmehr in Kontakt mit den weniger angehobenen Abschnitten der Oberfläche des ersten Übertragungstuches treten, oder dass sie wenigstens eine vorläufige Freigabe der Bahn von dem Tuch ermöglichen, sodass die nachfolgende Freigabe, die auftritt, wenn das Tuch gegen die Oberfläche des Trockners 11 gedrängt worden ist, vereinfacht wird, damit eine makroskopische Umordnung der Bahn relativ zu dem ersten Übertragungstuch erfolgt, sodass die Möglichkeiten, dass die schwächsten Abschnitte am engsten an dem Zylindertrockner anliegen, weniger werden.
  • Um eine möglichst wirkungsvolle Neuausrichtung zu erreichen, ist den Weglängen zwischen dem zweiten und dritten Übertragungspunkt besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Wie in 5 gezeigt ist, durchquert das erste Übertragungstuch eine größere Weglänge zwischen dem zweiten und dritten Übertragungspunkt, als dies das zweite Übertragungstuch und die Bahn selbst tun. Die Differenz der Weglängen für das erste Übertragungstuch und die Bahn müssen kein ganzzahliges Vielfaches der charakteristischen in Maschinenrichtung genommenen Einheitszellenlänge des ersten Übertragungstuches sein. Es muss vielmehr eine anteilige Versetzung derart gegeben sein, dass diejenigen Teile der Bahn, die vor dem zweiten Übertragungspunkt einmal in Kontakt mit den am weitesten angehobenen Teilen des ersten Übertragungstuches waren, nun von den am weitesten angehobenen Teilen des ersten Übertragungstuches um einen Versetzungsabstand versetzt sind. Idealerweise entspricht der Versetzungsabstand der Hälfte der Einheitszellenlänge in Maschinenrichtung, wobei jedoch in der Praxis die Ver setzung – in Einheiten der charakteristischen Einheitszellenlänge in Maschinenrichtung angegeben – einen beliebigen Wert zwischen ungefähr 0,2 und ungefähr 0,8, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,3 und ungefähr 0,7 und besonders bevorzugt zwischen ungefähr 0,4 und 0,6 annimmt.
  • Eine zusätzliche Behandlung der Bahn mit differentiellem Luftdruck kann erfolgen, während die Bahn auf dem zweiten Übertragungstuch befindlich ist. Wie in 5 gezeigt ist, wird die Bahn weiter in das zweite Übertragungstuch eingeformt oder weiter durch die Kombination von druckbeaufschlagter Luft oder einem Dampfkasten 26 und einem Vakuumkasten 25 entwässert. In diesem Fall ist es möglich, dass das zweite Übertragungstuch eine beliebige Textur aufweist, da es nicht mit dem Zylindertrockner in Kontakt kommt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 kann das erste Übertragungstuch eine Zwischenrauhigkeit aufweisen, die größer als diejenige des ersten Übertragungstuches, jedoch kleiner als diejenige des zweiten Übertragungstuches ist, wobei das zweite Übertragungstuch zum Hauptmittel für eine großformatige Textur werden kann. So kann die Schnellübertragung hauptsächlich an dem ersten Übertragungspunkt in der Nähe des ersten Vakuumübertragungsschuhs stattfinden, wobei anstatt eines Umdrehens der Lage eine verbesserte Handhabbarkeit durch die Neuausrichtung der Bahn auf dem ersten Übertragungstuch erreicht werden kann, indem zwei zusätzliche Übertragungen auf das zweite Übertragungstuch und von diesem herunter bei gleichzeitiger genauer Positionierung des zweiten Übertragungstuchdurchlaufes vorgenommen werden, um sicherzustellen, dass die neue Ausrichtung geeignet ist. Ein gewisser Grad der Wicklung des ersten Übertragungstuches unter einer geeigneten Spannung um den Zylindertrockner 11 ist wünschenswert, um die Wärmeübertragung zu verbessern, und um Probleme hinsichtlich des Ablösens der Lage zu vermeiden. Während der Zeitspanne, in der die Bahn vorübergehend von dem ersten Übertragungstuch entfernt ist, kann die Bahn mit einem Lösemittel, so beispielsweise einer Silikonöllösung oder -emulsion, auf der mit der Bahn in Kontakt stehenden Seite des Tuches behandelt werden, um die nachfolgende Ablösung von der Bahn zu erleichtern, nachdem die Bahn auf der Oberfläche des Trockners angeordnet ist. Der Sprühnebel 52 wird vorzugsweise von einem Sprüharm oder einer Sprühdusche 51 aufgebracht. Darüber hinaus ist ein eigener Sprüharm 53 gezeigt, der einen Sprühnebel 54 auf die Trocknertrommel 11 aufbringt, um eine geeignetes Gleichgewicht zwischen Anhaften und Ablösen für die Bahn an der Trockneroberfläche zu schaffen.
  • Nach der Rückübertragung auf das erste Übertragungstuch 22 kann die Bahn weiter in das erste Übertragungstuch eingeformt beziehungsweise weiter entwässert werden, indem ein Einformungs- beziehungsweise Entwässerungsvorgang 28 stattfindet, bei dem ein Dampfkasten mit einem Vakuumkasten unterhalb der Bahn, eine Luftpresse, eine Versetzungsentwässerung oder ein ohne Zusammendrücken wirkendes Entwässerungs- oder Texturmittel zum Einsatz kommen können. Die Bahn wird sodann mit dem Trocknerzylinder in Kontakt gebracht, vorzugsweise bis zu einem gewissen Grad mit Umwicklung, woraufhin das erste Übertragungstuch von dem Zylindertrockner gelöst wird, während die Bahn 1 haften bleibt und mittels einer Heißlufthaube oder anderen Einrichtungen vor der Ablösung der Bahn von dem Trocknerzylinder weiter getrocknet wird, was vorzugsweise ohne Kreppen erfolgt.
  • Bei den vorstehend aufgeführten Ausführungsbeispielen wird die nasse Bahn 1 auf den Yankee-Trockner aufgebracht, ohne dass eine merkliche Verdichtung der Bahn erfolgen würde. Die Kombination aus ohne Zusammendrücken erfolgendem Entwässern, Einwirken eines von der Bahn bewirkten niedrigen Druckes auf die Oberfläche des Zylindertrockners und Verwendung eines geeignet ausgewählten Tuches oder Filzes zum Aufbringen der Bahn auf den Zylindertrockner derart, dass die Bahn durch die Erhebungen an dem Tuch oder Filz nicht hochgradig verdichtet wird, kann zu einer getrockneten Bahn von im Wesentlichen gleichmäßiger Dichte führen. Unabhängig davon, ob die Bahn eine im Wesentlichen gleichmäßige Dichte oder Bereiche mit höherer und niedrigerer Dichte aufweist, kann das durchschnittliche spezifische Volumen (das Inverse der Dichte) der Bahn bezogen auf eine Messung der Bahndicke zwischen flachen Auflageplatten ungefähr 3 cm3/g (Kubikzentimeter pro Gramm) oder mehr, vorzugsweise ungefähr 6 cm3/g oder mehr, besonders bevorzugt ungefähr 10 cm3/g oder mehr, ganz besonders bevorzugt ungefähr 12 cm3/g oder mehr und außerordentlich besonders bevorzugt ungefähr 15 cm3/g oder mehr betragen. Bahnen mit hohem spezifischem Volumen werden häufig kalandriert, um das Enderzeugnis herzustellen. Nach einem optionalen Kalandrieren der Bahn kann das spezifische Volumen des Enderzeugnisses ungefähr 4 cm3/g oder mehr, vorzugsweise ungefähr 6 cm3/g oder mehr, besonders bevorzugt ungefähr 7,5 cm3/g oder mehr und außerordentlich besonders bevorzugt ungefähr 9 cm3/g oder mehr betragen.
  • Da die Bahn, die die Lage gegen den Trockner drückt, eine dreidimensionale Oberfläche aufweisen kann, können Buckel vorhanden sein, die vorzugsweise Abschnitte der Lage an der Oberfläche des Trockners halten, obwohl die Lage vorzugsweise in diesen Bukkelbereichen aufgrund einer angemessenen ohne Zusammendrücken erfolgenden Trocknung vor dem Trocknen und bedingt durch einen vergleichsweise niedrigen auf die Bahn einwirkenden Druck nicht merklich verdichtet wird. Es ist daher möglich, eine Bahn zu schaffen, die eine im Wesentlichen gleichmäßige Dichte sowie eine entweder gleichmäßige oder ungleichmäßige Verteilung von Nassfestigkeitsverstärkern, Trockenfestigkeitsgemischen, Salzen, Farbstoffen oder anderen Zusätzen und Gemischen aufweist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 6 dargestellt, wobei dieses Ausführungsbeispiel ähnlich demjenigen von 3 vor der zweiten Übertragung ist. Bei der zweiten Übertragung wird die Bahn 1 auf dem zweiten Übertragungstuch 7 angeordnet, von dem aus die Bahn 1 mittels einer mechanisch beanspruchten Druckwalze 30 bei üblichen Walzenbeanspruchungen oder Presswalzendrücken auf den Trocknungszylinder 11 aufgebracht wird. Dies führt zu einer gemusterten Verdichtung der Bahn 1 durch das mit Löchern versehene Tuch 7, das in die Bahn hineingedrückt wird. Das Tuch 7 kann den Trockner 11 umwickeln beziehungsweise umschlingen, wobei jedoch nur eine verhältnismäßig geringfügige Umwicklung, die geringer als 5% des Trocknerumfanges ist, gezeigt ist. Sobald die Bahn 1 auf den Zylindertrockner 11 aufgebracht ist, kann sie weiter festgehalten oder über einen optionalen zusätzlichen Umlauf des Trocknertuches 32 in Kontakt mit der erwärmten Oberfläche gehalten werden, wobei ein Kontakt mit einem Teil der Oberfläche des Zylindertrockners über Walzen 33 besteht, die einen Druck auf den Trocknungszylinder ausüben können, oder die von der Trockneroberfläche über einen Spalt derart getrennt sind, dass die Walzen keine andere Kraft unmittelbar auf den Trockner ausüben als die Spannkraft in dem Tuch 32. Das Tuch 32 sollte mit derselben Geschwindigkeit wie die Bahn 1 an der Oberfläche des Zylindertrockners umlaufen, wobei jedoch bei einigen Ausführungsbeispielen eine gewisse Geschwindigkeitsdifferenz durchaus erwünscht sein kann, um die luftseitige Oberfläche der Bahn zu erweichen oder auf andere Weise zu modifizieren. Das Tuch 32 kann flach oder gemustert sein, und es kann eine dreidimensionale Topografie aufweisen.
  • Gemäß 3 wird die Bahn an dem Trockner 11 mittels einer Wärmeübertragung durch erwärmte Luft in der Haube 12 und durch Wärmeleitung von dem Trockner selbst vor dem Ablöschen von der Oberfläche des Trockners getrocknet. Das Ablösen erfolgt vorzugsweise ohne Kreppen, wobei jedoch eine Kreppklinge durchaus vorhanden sein kann, um das Entfernen der Bahn zu fördern.
  • Beispiele
  • Die nachfolgenden Beispiele dienen der Darlegung möglicher im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung stehender Lösungsansätze, bei denen eine verbesserte Fluidhandhabung, ein verbessertes Hohlraumvolumen und eine verbesserte Oberflächentextur durch neuartige in dieser Druckschrift offenbarte Ausgestaltungen erreicht werden. Die speziellen Mengen, Anteile, Zusammensetzungen und Parameter sind beispielhalber angegeben und sollen den Schutzumfang der Erfindung in keinster Weise schmälern.
  • Beispiel 1
  • Zur Demonstration der Wirksamkeit einer zweiten Tuch-zu-Tuch-Übertragung im Gefolge einer Schnellübertragungsphase bei der Verbesserung bestimmter Bahneigenschaften wurden Versuche an einer Modellmaschine zur Papierherstellung durchgeführt, die als Durchtrockner ohne Trocknertrommel arbeitet. Der Zweck der Versuche bestand darin, die Wirkung der Strategie der Schnellübertragung relativ zu einem zweiten Übertragungsvorgang nach einer ersten Schnellübertragungsphase zu untersuchen. Ein Eintrag zur Herstellung von Papier wurde aus 40% Fichten-BCTMP-Fasern und 60 Gew.-% gebleichten Kraftweichholzfasern der Sorte „Coosa Pines LL19" hergestellt. Die Fasern wurden auf 11-prozentige Konsistenz verdünnt. Es wurde ein Nassfestigkeitszusatz der Sorte KYMENE 557LX (Hercules, Inc., Wilmington Delaware) mit einer Dosis von 0,4% auf Trockenfasergewichtsbasis zugesetzt. Bei einer ersten Untermenge dieses Beispiels, die ein bevorzugtes Übertragungsverfahren betrifft, wurde der Brei (Aufschlämmung) mittels eines Querstromverteilers mit 40 feet pro Minute (0,20 m/s) auf ein Siebtuch aufgebracht. Die Rohbahn wurde mittels Vakuumkästen entwässert und anschließend auf ein raues dreidimensionales Tuch der Sorte Lindsay Wire (eine Tochtergesellschaft der Appleton Mills, Appleton, Wisconsin) T-116-3 schnellübertragen. Der Grad der Schnellübertragung wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt, geändert. Die schnellübertragene Bahn wurde anschließend auf ein weniger texturiertes Tuch, nämlich ein Durchtrocknungstuch der Sorte Lindsay Wire L-452 übertragen. Die Bahn wurde schließlich auf einem Durchtrockner getrocknet und aufgerollt.
  • Bei einer zweiten Abwandlung, die ein weniger bevorzugtes Verfahren betraf, wurde die Rohbahn zunächst ohne Schnellübertragung auf ein Albany-Filztuch der Sorte Velostar 800 übertragen, von dem aus die Bahn anschließend auf das rauere Tuch der Sorte Lindsay Wire T-116-3 übertragen wurde. Das T-116-3-Tuch hatte eine Maschenzahl von 71 × 64 und eine Rauhigkeit von 0,6 mm; das Tuch der Sorte Velostar 800 hatte eine Maschenzahl von 48 × 32.
  • Die Ergebnisse betreffend das bevorzugte Verfahren sind in Tabelle 1 gezeigt, während Tabelle 2 Ergebnisse für das weniger bevorzugte Verfahren angibt. In den Tabellen bezeichnet „BW" die Flächenmasse der Bahn, angegeben in Gramm pro Quadratmeter, und „Caliper" die Dicke einer einzelnen Lage, angegeben in Tausendstel Inch (Millimeter). In beiden Fällen erfolgte die Schnellübertragung, als die Bahn auf das rauere Tuch übertragen wurde, wohingegen diese nicht erfolgte, wenn die Übertragung auf das weniger raue Tuch erfolgte. Die so bestimmten Werte betreffen somit ein Verfahren, bei dem die Bahn auf ein raues Tuch übertragen und in dem bevorzugten Verfahren anschließend wieder auf das weniger raue Tuch übertragen wurde. Nach den beiden Übertragungsphasen wurden beide Bahnen fertig durchgetrocknet und ohne Kalandrieren aufgerollt.
  • Die in Maschinenrichtung genommene Dehnung sowie der ABL-Faktor sind in 7 angegeben, wo gezeigt ist, dass die zweite Übertragungsphase nach der anfänglichen Schnellübertragungsphase ermöglicht, dass die Bahnen eine höhere Festigkeit bei einem vorgegebenen Grad der in Querrichtung genommenen Dehnung erhalten, und umgekehrt. So ergibt beispielsweise bei einer in Maschinenrichtung genommenen Dehnung von 5% das bevorzugte Schnellübertragungsverfahren einen Anstieg der Festigkeit von über 30%. Eine Bahn mit einer geeigneten in Maschinenrichtung genommenen Dehnung und einer hohen Festigkeit stellt einen guten Kandidaten für die Trommeltrocknung dar, da die Lage von der Trommel ohne Kreppen oder, was jedoch weniger erwünscht ist, mit leichtem Kreppen der Bahn abgezogen werden kann. Die verbesserte Festigkeit und Dehnung überträgt sich auf das verbesserte Arbeitsvermögen der Maschine sowie auf die verbesserten physikalischen Eigenschaften des Enderzeugnisses.
  • Tabelle 1
    Figure 00430001
  • Tabelle 2
    Figure 00430002
  • Beispiel 2
  • Eine geschichtete Bahn mit langen Fasern in einer ersten Schicht und kürzeren gekräuselten Fasern in einer zweiten Schicht wird mittels eines schichtartigen Stoffauflaufkastens hergestellt, in dem ein Brei niedriger Konsistenz (weniger als 0,6%) vorgehalten und auf ein texturiertes Siebtuch aufgebracht wird, das in der Lage ist, eine variable Massenverteilung während der Siebphase auf die Bahn zu übertragen. Die zweite Schicht enthält 0,1% oder mehr Lösemittel, während die erste Schicht 0,1% oder mehr Nassfestigkeitsharze enthält. Die Bahn wird mittels Vakuumkästen entwässert, auf eine Konsistenz von 18 bis 20% oder mehr gebracht, und anschließend auf einem Niveau von wenigstens 10% und insbesondere wenigstens 25% Beschleunigung (rush) auf einen Endlosumlauf eines texturierten Durchtrocknungstuches (das erste Übertragungstuch oder ein Tuch mit einer Tuchrauhigkeit von ungefähr 1 mm), so beispielsweise ein Tuch der Sorte Lindsay Wire T-216-3, übertragen. Im Anschluss an die Schnellübertragung wird die Lage mittels einer Luftpresse auf eine Konsistenz von 30% oder mehr, insbesondere von ungefähr 36% oder mehr entwässert, bei der im Wesentlichen die gesamte einwirkende Luft durch die Bahn hindurchtritt, und zwar bei Luftdrücken von über 30 psi (0,21 MPa) und vorzugsweise bei über 60 psi (0,41 MPa), wobei ein Vakuumkasten unterhalb des Kontaktbereiches der Luftpresse angeordnet ist, um mehr Gas durch die Lage zu ziehen. Die Lage wird mittels eines Dampfkastens vor der Luftpresse erwärmt. Die texturierte schnellübertragene Bahn wird anschließend auf ein vergleichsweise glattes Tuch oder einen vergleichsweise glatten Filz übertragen, wobei letzterer texturiert ist oder typischerweise eine Tuchrauhigkeit von wenigstens 20% unter derjenigen des ersten Übertragungstuches und vorzugsweise von wenigstens 50% unter derjenigen des ersten Übertragungstuches aufweist. Das Tuch beziehungsweise der Filz wickeln sich sodann leicht um die Oberfläche des Yankee-Trockners, und zwar wenigstens 2 feet (0,61 m), insbesondere wenigstens 7 feet (2,1 m), und übt einen ausreichenden Druck durch die Tuchspannung aus, um die Lage an dem Yankee-Trockner zu halten, während die Druckwalze, die die Bahn auf den Yankee-Trockner aufbringt, mit weniger als 30% der herkömmlichen Beanspruchung beansprucht wird, um die Verdichtung der Lage zu verringern. Die Lage wird auf eine Konsistenz von wenigstens 70% an dem Yankee-Trockner getrocknet, woraufhin eine weitere Trocknung mittels zusätzlicher Trommeltrockner erfolgt. Die Lage kann sodann gaufriert oder auf andere Weise für den Endabnehmer umgearbeitet werden. Die Bahn kann durch Luftdruck differentiell geformt werden, um entweder dem ersten Übertragungstuch oder dem zweiten Übertragungstuch oder beiden formmäßig zu entsprechen. Darüber hinaus kann eine texturierte Druckwalze, so beispielsweise eine Nutwalze, verwendet werden, um der Bahn eine zusätzliche Textur zu verleihen, oder um die Textur des Tuches zu erhalten. Die Bahn kann als Hygienepapiertuch, Gesichtspapiertuch, saugfähiges Papierhandtuch, saugfä hige Schicht in einem Saugerzeugnis, als Teil eines Wegwerfkleidungsstückes und dergleichen mehr verwendet werden.
  • Die vorhergehende Beschreibung erfolgte lediglich zum Zwecke der Illustration. Aus diesem Grunde können eine Vielzahl von Abwandlungen und Veränderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. So können beispielsweise alternative oder zusätzliche Merkmale, die als Teil eines Ausführungsbeispieles beschrieben wurden, bei einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet werden. Darüber hinaus können zwei genannte Komponenten Teil derselben Struktur sein. Darüber hinaus können verschiedene alternative Anordnungen hinsichtlich Verfahren und Vorrichtung eingesetzt werden, und zwar insbesondere mit Blick auf die Stoffaufbereitung, den Stoffauflaufkasten, die Siebtücher, die Bandübertragungen sowie das Trocknen und Kreppen.

Claims (45)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Papiertuchbahn, das umfasst: a) Aufbringen einer wässrigen Suspension aus Papierfasen auf ein Siebtuch (2), um eine nasse Bahn (1) auszubilden; b) Entwässern der nassen Bahn (1) auf eine Konsistenz, die für einen Schnellübertragungsvorgang (rush transfer operation) geeignet ist; c) Schnellübertragen der entwässerten Bahn (1) auf ein erstes Übertragungstuch (3) mit einer Oberflächentiefe (surface depth) von wenigstens 0,1 mm; d) Übertragen der Bahn (1) auf ein zweites Übertragungstuch (7); e) Übertragen der Bahn (1) auf die Oberfläche eines Trommeltrockners (11); und f) Entfernen der Bahn (1) von der Oberfläche des Trommeltrockners (11).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nasse Bahn (1) vor dem Schnellübertragungsschritt auf eine Konsistenz von ungefähr 20% oder mehr entwässert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Übertragungstuch (3) eine dreidimensionale Topografie mit einer größeren Geweberauheit (fabric coarseness) hat als das Siebtuch (2).
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Übertragungstuch (7) eine geringere Geweberauheit hat als das erste Übertragungstuch (3).
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bahn (1) auf die Oberfläche des Trommeltrockners (11) mit einem Druck übertragen wird, der so eingerichtet ist, dass eine im Wesentlichen dreidimensionale Topografie in der Bahn (1) aufrechterhalten wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Bahn (1) von dem zweiten Übertragungstuch (7) auf die Oberfläche des Trommeltrockners (11) übertragen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bahn (1) vor dem Entfernen von der Oberfläche des Trommeltrockners (11) darauf getrocknet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bahn (1) eine erste Oberfläche hat, die bei der Schnellübertragung mit dem ersten Übertragungstuch (1) in Kontakt kommt und später mit der Oberfläche des Trommeltrockners in Kontakt kommt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das des Weiteren eine gerade Anzahl zusätzlicher Übertragungsvorgänge auf zusätzliche Tücher umfasst.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Übertragungstuch (3) eine Geweberauheit von 0,2 mm bis 1,5 mm hat.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das erste Übertragungstuch (3) eine Geweberauheit von 0,5 mm oder mehr hat.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das erste Übertragungstuch eine Geweberauheit von 0,5 mm bis 1,2 mm hat.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Übertragungstuch (3) eine Geweberauheit hat, die wenigstens dreimal so groß ist wie die Geweberauheit des Siebtuchs (2) und wenigstens 10% größer als die Geweberauheit des zweiten Übertragungstuchs (7).
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Grad der Schellübertragung ungefähr 10% oder mehr beträgt.
  15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bahn (1) ohne Kreppen von der Oberfläche des Trommeltrockners (11) entfernt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Bahn (1) durch leichtes Kreppen von der Oberfläche des Trommeltrockners (11) entfernt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorangehenden Ansprüche, wenn abhängig von Anspruch 1, das des Weiteren das Übertragen der Bahn (1) von dem zweiten Übertragungstuch (7) wieder zu dem ersten Übertragungstuch (7) umfasst, so dass die Bahn (1) wieder auf dem ersten Übertragungstuch (3) positioniert wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Bahn (1) eine erste Oberfläche, die bei Schnellübertragung mit dem ersten Übertragungstuch (3) in Kontakt kommt, sowie eine gegenüberliegende zweite Oberfläche hat, die später mit dem Trommeltrockner (11) in Kontakt kommt.
  19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bahn (1) auf eine Konsistenz von ungefähr 25% oder mehr entwässert wird, bevor sie auf die Oberfläche des Trommeltrockners (11) übertragen wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Bahn (1) auf eine Konsistenz von ungefähr 30% oder mehr entwässert wird, bevor sie auf die Oberfläche des Trommeltrockners (11) übertragen wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Bahn (1) ohne Zusammendrücken auf eine Konsistenz von ungefähr 30% oder mehr entwässert wird, bevor sie auf die Oberfläche des Trommeltrockners (11) übertragen wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei eine Luftpresse zum Entwässern der Bahn (1) eingesetzt wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 21, wobei ein Gas durch die Bahn (1) hindurchgeleitet wird, um die Bahn (1) vor Kontakt mit dem Trommeltrockner (11) zu entwässern.
  24. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das des Weiteren das Umwickeln eines Teils des Trommeltrockners (11) mit einem Tuch (7) umfasst, um guten Wärmekontakt zwischen der Oberfläche des Trommeltrockners (11) und der Bahn (1) aufrechtzuerhalten.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das gewickelte Tuch (7) ein elastischer Papiermaschinenfilz mit einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur ist, der die Bahn (1) differenziell auf der Oberfläche des Trommeltrockners (11) zusammendrückt.
  26. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der maximale Druck, der auf die Bahn (1) ausgeübt wird, während die Bahn (1) in Kontakt mit dem zweiten Übertragungstuch (7) und in Kontakt mit der Oberfläche des Trommeltrockners (11) ist, ungefähr 100 Pound pro laufendem Inch (1,8 kg/mm) oder weniger am Punkt des maximalen Drucks beträgt.
  27. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bahn (1) vor dem Auftragen auf den Trommeltrockner (11) eine im Wesentlichen gleichmäßige Dichte und eine dreidimensionale Topografie hat.
  28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei die getrocknete Bahn (14) eine im Wesentlichen gleichmäßige Dichte hat.
  29. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die getrocknete Bahn (14) ein spezifisches Volumen von ungefähr 6 cm3/g oder mehr hat.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die getrocknete Bahn (14) ein spezifisches Volumen von ungefähr 9 cm3/g oder mehr hat.
  31. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Papierfasern wenigstens ungefähr 10% chemisch versteifte Zellulosefasern umfassen.
  32. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Papierasern wenigstens ungefähr 10% Hochausbeutefasern umfassen.
  33. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Papierfasern wenigstens ungefähr 20% recycelte Fasern umfassen.
  34. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wässrige Suspension eine wirksame Menge an Nassverfestigungszusatz enthält, so dass das Verhältnis von Nass- zu Trocken-Zugfestigkeit der getrockneten Bahn (14) wenigstens 0,10 beträgt.
  35. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wässrige Suspension Faserablösewirkstoffe enthält.
  36. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Maschinengeschwindigkeit an dem Trommeltrockner (11) wenigstens 1500 Feet pro Minute (7,6 m/s) beträgt.
  37. Verfahren nach Anspruch 32, wobei die Maschinengeschwindigkeit an dem Trommeltrockner wenigstens 2000 Feet pro Minute (10 m/s) beträgt.
  38. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die entstehende Papiertuchbahn im nichtkalandrierten Zustand eine Oberflächentiefe von wenigstens 0,1 mm hat.
  39. Verfahren nach Anspruch 38, wobei die entstehende Papiertuchbahn im nichtkalandrierten Zustand eine Oberflächentiefe von wenigstens 0,2 mm hat.
  40. Verfahren nach den Ansprüche 38 oder 39, wobei die entstehende Papiertuchbahn im nichtkalandrierten Zustand eine Oberflächentiefe von wenigstens 0,3 mm hat.
  41. Verfahren nach den Ansprüche 38 bis 40, wobei die entstehende Papiertuchbahn einen Wert der ausgeglichenen Reißlänge (adjusted breaking length) von wenigstens 0,2 km hat.
  42. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 41, wobei die entstehende Papiertuchbahn eine Dehnung in Maschinenrichtung von wenigstens 6% hat.
  43. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 42, wobei die entstehende Papiertuchbahn eine Dehnung in Querrichtung von wenigstens 6% hat.
  44. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei kein Dreh-Durchtrockner zum Trocknen der Bahn (1) eingesetzt wird.
  45. Verfahren nach Anspruch 17 und jedem von Anspruch 17 abhängigen Anspruch, das des Weiteren das Auftragen eines Trennmittels auf das erste Übertragungstuch (3) nach dem ersten Übertragungsvorgang und vor dem Zurückübertragen der Bahn (1) auf das erste Übertragungstuch (3) umfasst.
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