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Hintergrund
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 zeigt eine repräsentative
Querschnittsansicht einer Schnellübertragungsdruckwalze, wobei
eine Bahn von einem Trägertuch
auf ein texturiertes Übertragungstuch übertragen
wird.
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2 ist eine repräsentative
Querschnittsansicht einer Bahn nach der Schnellübertragung auf das dreidimensionale Übertragungstuch.
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3 ist ein repräsentatives
schematisches Verfahrensflussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer
Papiermaschinenpartie entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist ein repräsentatives
schematisches Verfahrensflussdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Papiermaschinenpartie entsprechend der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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5 ist ein repräsentatives
schematisches Verfahrensflussdiagramm, das ein drittes Ausführungsbeispiel
einer Papiermaschinenpartie entsprechend der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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6 ist ein repräsentatives
schematisches Verfahrensflussdiagramm, das ein viertes Ausführungsbeispiel
einer Papiermaschinenpartie entsprechend der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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7 ist ein repräsentatives
schematisches Verfahrensflussdiagramm, das einen Graph mit Daten
betreffend einige physikalische Eigenschaften einiger Bahnen zeigt.
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Definition
der Begriffe und Verfahren
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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").
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiele
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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.
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Beispiel 1
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 2
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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.
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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.