DE2420932C2

DE2420932C2 - Verfahren zur Herstellung eines Hygienepapierproduktes und danach herstellbares Hygienepapierprodukt

Info

Publication number: DE2420932C2
Application number: DE2420932A
Authority: DE
Inventors: David Lee Springfield Pa. Shaw
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1972-10-17
Filing date: 1974-04-26
Publication date: 1983-12-29
Also published as: FR2269606B1; FR2269606A1; DE2420932A1; BE814301A; CA1020785A; GB1426694A; US3821068A

Description

Festigkeit erteilten als ihre Steife erhöhten. Dieses Verfahren ist in der US-PS 41 58 594 und der DE-OS 22 31 645 offenbart, wo auch vorgeschlagen wird, die Bahn noch weicher zu machen, indem man das Kreppen mit anderen Maßnahmen verbindet.

Bei einem weiteren Verfahren zur Verringerung der Anzahl der Papierbindungen (US-PS 33 01 746) wird die Bahn nur unter geringem oder ohne Druck gebildet. Während sie jedoch noch naß genug ist um eine Zunahme der Bindungen durch Verdichten zuzulassen (es ist ein Trockenheitsgrad von 30 bis 80% angegeben), wird die Bahn in einem Punktmuster kräftig gegen eine Trockentrommel verdichtet. Dadurch bleibt der größte Teil der Bahn unverdichtet und schwach, während der Bahn andererseits infolge der zahlreichen Papierbindüngen, die in den verdichteten Flächenteilen vorliegen. Festigkeit erteilt wird. Ein weiteres Erweichen der Bahn wird durch Kreppen der Bahn von der Trockentrommel erreicht.

Alle diese hier beschriebenen Verfahren zur Verringerung der Zahl der Papierbindungen lassen sich erfolgreich zum Weichmachen von Papierbahnen einsetzen. Verfahren mit Bindemittel-Zusatz haben jedoch den Nachteil zusätzlicher Materialkosten und verfahrenstechnischer Komplikationen. Das Verfahren der US-PS 33 01 746 liefert eine Weichheit, die geringer ist als erwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein billig durchführbares Verfahren zur Herstellung eines weicheren Hygienepapierproduktes bereitzustellen. Zur Lösung dieser Aufgabe dient das in Anspruch I angegebene Verfahren mil bevorzugten Ausgestaltungen, die Gegenstand der Ansprüche 2 bis 9 .sind.

I jfindungsgegensiand ist außerdem das in Anspruch 10 angegebene weiche absorbierende gekreppte Hygienepapicrproclukt mit einer bevorzugten Ausgestaltung nach dem Anspruch 11.

Es war angesichts des Standes der Technik überraschend, daß sich ein sehr weiches Papier mit für ein für den Handel gedachtes Produkt zureichender Fesligkeil herstellen läßt, wenn man ohne Verdichten der Bahn und ohne Bindemittel arbeitet, was man bisher für erforderlich hielt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines weichen, absorbierenden gekreppten Hygienepapierprodukies besteht darin, daß man eine Bahn im wesentlichen aus Lignocellulosefasern durch Ablagern einer wäßrigen Aufschlämmung der Fasern auf einer durchlöcherten Flach? bildet, das Wasser aus der Bahn entfernt, um eine Bahn mit gleichmäßiger Dichte herzustellen, wobei man das Wasser ohne mechanisches Verdichten aus der Bahn entfernt, bis die Bahn mindestens 80% trocken ist. und die Fasern fast ausschließlich c'urch Papierbindungen aneinandcrgebunden werden, die sich beim Trocknen der Bahn bilden. und indem man danach die Bahn von einer Kreppfläche abkreppt.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer vorzugsweise eingesetzten Anlage zur Durchführung de«, Verfahrens der Erfindung: so

F 1 g. 2 ist ein Diagramm, das den Verdichtungscffekt auf eine Papierbahn zeigt, die bei verschiedenen Trockenheitsgraden gepreüt wird.

In F i g. t ist die Papicrhersiellungsanlage eine allgemein mit 10 Le/eichiuite Vorrichtung, aus der eine wäßrige Papierfaserynfschläminung auf einen Fourdrinierdraht 16 gegeben wir'l. Diese Vorrichtung enthält eine sich verjüngende Verteilerleitung II. die an eine (nicht gezeigte) Quelle der Papierfaseraufschlammung angeschlossen ist. Eine Anzahl von Abzweigrohren 12 verbinden die Verteilerleitung 11 mit einer Mischkammer 13 aus im allgemeinen paraHeien oberen und unteren Wänden 14 und 15. Das Verteilersystem 10 für das Rohmaterial kann dem in der US-PS 32 98 905 offenbarten entsprechen.

Der Fourdrinierdraht 16 läuft über eine Saugsichtrolle 17 und eine Vielzahl von Tischrollen 18, um eine Umlenkrolle 20, zwischen Führungsrollen 21, 22 und 23 hindurch und von dort zurück zur Saugsichtrolle 17. Der Fourdrinierdraht 16 und seine Tragrollen werden von einer (nicht gezeigten) Antriebsvorrichtung getrieben, die an die Umlenkrolle 20 gekoppelt ist.

Ein oder mehrere Saugkasten oder andere Entwässerungs- bzw. Formiervorrichtungen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, lassen sich mit dem Fourdrinierdraht 16 zusammen einsetzen. Auch kann sich die Konfiguration der Papiermaschine erheblich von der oben dargestellten unterscheider, i£s ist jedoch wesentlich, daß die auf die beschriebene Weise auf dem Fourdrinierdraht 16 oder einer anderen durchlöcherten Fläche gebildete Bahn so lange von mechanischem Druck bzw. einer Verdichtung freigehalten werden muß. bis si? zu mindestens 80% trocken ist.

Nachdem die Aufschlämmung auf dem Fourdrinierdraht 16 abgelagert und so weit entwässert wurde, daß sich eine Bahn gebildet hat. wird diese im wesentlichen ohne Verdichten oder mechanischen Druck von der Oberfläche des Fourdrinierdrahtes 16 auf die Oberfläche eines durchlöcherten Trockengewebes übertragen (25). wobei es sieh um gewebtes Material wie beispielsweise aus Draht oder Fadenmaterial oder um einen perforierten b/v.. durchlöcherten Träger handeln kann. Das Trockengewebe 24 läuft dicht an demjenigen Teil des Foiirdrinieidrahtes 16 vorbei, eier zwischen der Umlenkrolle 20 und der ersten Führungsrolle 22 liegt. Dabei läuft es über eine sich drehende Aufna.imesaugvval/e 25 oder einen feststehenden Saugaufnahmeschuh. Falls erwünscht, kann man den Übergang der Bahn auf oas Trockengewebe 24 an dieser Stelle durch einen Dampf- oder Luftstrahl unterstützen, der aus einer Verteilerleitung 26 (in der Zeichnung gestrichelt dargestellt) austritt, die auf der Saugaufnahmewalze 25 entgegengesetzten Seite des Fourdrinierdrahtes 16 angeordnet ist.

Das die Bahn tragende Trockengewebe 24 läuft von der Saugaufnahmewal/e 25 in die allgemein mit 27 bezeichnete Trockenvorrichtung und von dort über Führungsrollen ?B und 30 sowie um eine Übergaberolle 31. die die Bahn leicht an die Oberfläche der Krepptronimcl 32 andrückt. Nach der Saugaufnahme- wi\'/.-2 25 können hinter dein Trockengewebe weitere Saugkasten (nicht gezeigt) angeordnet sein, um mitgerissenes Wasser ohne Druck aus der Bahn zu entfernen. Das Trockengewebe 24 läuft dann um eine weitere Führungsrolle 33 und zurück zum Übergabepunkt an der Saugaufnahmerolle 25.

Die Trockenvorrichtung 27 kann aus irgendeiner Anordnung bestehen, die die Bahn ohne Druck so weit trocknet, daß der Restfeuchtigkcitsgehalt ·\ ewiger als 20 Gew.-% beträgt, d. h.. daß die Bahn zu 80% trocken ist. Es lassen sich hierzu verschiedene Verfahren anwenden - beispielweise Heizlampen. Trockentunnel oder Transpirationstrockner. bei denen vorzugsweise angewärmte Luft durch die Bahn hindurch gelassen wird. Die Zeichnung zeigt eine typische Form eines solchen Tninspirationsiroekners. bei dem Luft aus einer Haube

34 durch die Bahn, das Trockengewebe 24 und durch die Trommel 35 hindurch gelassen wird, die die Bahn und das Trockengewebe 24 trägt. Die Luft wird dann mit einer weiteren I huibc 36 aus dem Inneren der Trommel

35 entfernt. Eine typische Form einer derartigen Trockenvorrichtung ist in der US-PS 34 32 93b angegeben.

Da die Bahn im trocknen Zrstand auf die Oberfläche der Krepptrommel 32, bei der es sich vorzugsweise um einen Yankce-Trockncr handelt, aufgebracht wird, ist es normalerweise erforderlich, auf die Oberfläche der Hahn oder auf die Krepptrommel 32 einen Kreppkleber aufzutragen. Dies gilt besonders, wenn die Bahn zu 90% oder mehr getrocknet ist, da dann in ihr nicht genug Feuchtigkeit verbleibt, um sie so fest an der Krepptrommel 32 haften zu lassen, elίΐ 13 sie sich von ihr kreppen läßt. Da es weiterhin erwünscht ist. jeden auf der Bahn lastenden schweren Druck zu vermeiden, wenn sie mit der Krepptrommel 32 in Berührung gebracht wird, liegt nur eine geringe natürliche Haftung der Bahn an der Trommel vor. und dies auch bei höheren Feuehtigkeitswerien.

Der Kreppkleber kann mittels einer langgestreckten Sprühvorrichtung 37 aufgebracht werden - wie beispielsweise der. die in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist. Alternativ kann man einen Kleber auf die Bahn aufbringen, damit sie an der Krepptrommel 32 haftet — beispielsweise mittels einer Auftragwalze, die den Kleber aus einem Vorratsbehälter aufnimmt und ihn. unmittelbar bevor die Bahn mit der Kipptrommel 32 in Berührung tritt, auf die Bahn aufbringt. Weiterhin läßt sich auch eine Auliragwal/e verwenden, die ilen Kleber aus einem Vorratsbehälter aufnimmt und ihn unmittelbar auf die Krepptrommel 32 aufbringt, wonach man die Bahn in Berührung mit der Trommel bringt uns sie an ihr haftet.

In den vorzugsweise dargestellten Verfahren der Erfindung wird die Bahn von der Krepptrommel 32 im wesentlichen, d. h. zu einer Faserkonsistenz von etwa 95"/o oder mehr getrocknet. Eine Kreppklinke 38 ist auf der der Walze 31 gegenüberliegenden Seite der Trommel 32 angeordnet, um die Bahn von der Trommel abzuheben, während sie sie kreppt. Alternativ kann man die Bahn von der Trommel 32 bei einer Trockenheit von weniger als 95% kreppen, muß sie dann aber durch weitere, herkömmliche Mittel weiter trocknen.

Ideal ware es. jeglichen mechanischen Druck auf die Bahn zu vermeiden, bis sie trocken genug ist. so daß sie bei einer Verdichtung keine wesentliche Zunahme der Papierbiiidungep zeigt. An einigen Stellen der Anordnung treten kleine Drücke auf — wie beispielsweise dort, wo der Fourdrinierdraht 16 mit dem Trockengewebe 24 zusammentrifft. An derartigen Punkten der Vorrichtung ist der auftretende Druck jedoch so gering, daß er keine wesentliche Verdichtungswirkung auf die Bahn hat. Der auf die Bahn überall in der Anordnung vor dem Haften derselben an der Kreppfläche ausgeübte Druck beträgt gewöhnlich weniger als 0,20 bar. Zum Vergleich: Bei den herkömmlichen Preßverfahren nach dem Stand der Technik lasten auf der Bahn Drücke von 9.8 bar und mehr und der Punktdruck, der in der US-PS 33 01 746 auf die Bahn ausgeübt wird, beträgt unabhängig vom Basisgewicht der Bahn etwa 68.6 bar bis 754.6 bar. Um den Ausdruck »ohne mechanischen Druck«, wie er hier verwendet wird, zu interpretieren, soll er einen Druck von weniger als 034 bar bezeichnen.

In dem Verfahren der Erfindung wird die Papierbahn ohne mechanischen Druck auf mindestens 80% und vorzugsweise 90% oder mehr getrocknet, wonach man einen Kleber auf die Bahn aufbringt, damit sie an Jer Trocknertrommcl haften kann. Der Kleber kann unmittelbar auf die Bahn oder auch er?' auf die Trommel aufgebracht werden, indem man ihn aufsprüht oder mit einer Kupfcrtiefdriiekwalzc aufdruckt. Der Kleber wird dahingehend ausgesucht, daß er die Bahn an der Trommel haften läßt, aber der Bahn keine wesentliche

ίο zusätzliche Festigkeit erteilt, d. h. beispielsweise weniger als 15% der Gesamtfestigkeit der Bahn verleiht. Beispiele für geeignete Kleber sind im Handel erhältliche Produkte wie ein kationisches Copolymer auf Basis von Acrylam'id/Aerylsäure: ein anionisches

ii Copolymer auf Basis von Acrylamid. Acrylsäure, ein nichtvcrnclzcndes Polyamid-Amin sowie tierische Kleber.

Die für diesen Zweck geeigneten und üblichsten Kleber liegen in wäßriger Lösung vor: die Bahn wird also beim Auftragen des Klebers erneut leicht angefeuchtet. Vorzugsweise ist die Bahn beim Aufbringen des Klebers zu mehr als 90'VIi trocken und wird durch den Kleber nur so weit angefeuchtet, daß die Trockenheit nicht unter 80% absinkt. Die Erfindung läßt sich jedoch auch mit vorteilhaftem Ergebnis anwenden, wenn ivan den Kleber auf eine Bahn mit nur etwa 80% Trocker-heit aufbringt und die Trockenheit hierdurch bis auf 70% sinkt. In allen Fällen wird die Bahn gleichmäßig über ihre gesamte Fläche angefeuchtet, um übermäßig feuchte Stellen zu vermeiden. Dies gilt auch, wenn der Kleber in einem bestimmten Muster aufgebracht wird, da sich der nasse Kleber durch die Kapillarwirkung auf der Oberfläche ausbreitet.

Eine weitere bevorzugte Variation des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Hinzufügen von geringen Mengen von Materialien zur Aufschlämmung, die die Bindungsiähigkcii tier Fasern verringern. Beispiele hierfür sind im Handel erhältliche kationische hochmolekulare quaiernierie Imidazoline und Äthylsulfaisalze

von Alkylfettsäiirediamiden. Nach einer weiteren

Variation fügt man der Aufschlämmung geringe Mengen anderer Fasern zu - wie Baumwolle. Wolle.

Kunstseide und dergl.

Ein kritischer Punkt der Erfindung ist. daß man die frisch gebildete Papierbahn keinem mechanischen Druck aussetzen darf, bevor sie nicht mindestens zu 80% trocken ist. Nachdem die Bahn auf mehr als 80% Trockenheit ausgetrocknet ist. wird ihre Dicke von typischen Druckvorgängen, wie sie beispielsweise in

Papiermaschinen. Druckspalten und den Durchla»fspalten zwischen der Druckrolle und dem Yankee-Trockner auftreten, nicht wesentlich beeinflußt. Die F i g. 2 zeigt den Verdichtungseffekt auf die Bahn, wenn man sie bei verschiedenen Trockenheitsgraden preßt. Die hierfür getestete Bahn wurde aus einer Faseraufschlämmung aus 50% Weichholzsulfitbrei und 50% Hartholz-Kraftbrei hergestellt. Die Bahn wurde zu Handbögen mit einem Grundgewicht von 16.96 g/m² geschnitten. Einer der Handbögen wurde vor dem Trocknen keinerlei

Druck ausgesetzt. Seine Dicke wurde gemessen: es handelt sich um den Wert, der in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist. Weitere Handbögen wurden auf die Trockenheitswerte getrocknet, die mit den Bezugspunkten im Diagramm angegeben sind, und dann

w einem Oberflächenüberdrück von 2.75 bar ausgesetzt. Die gepreßten Proben wurden dann weiter auf 95% getrocknet und auf Dicke ausgemessen. Die Dicken- und Grundgewichtswerte, die hier angegeben sind.

wurden wie folgt cnmllcll: Das Grundgew ichl wurde nach der Ί APPI-Norm 1"4IU-O¹VhI und die Bogendicke nach der IAPPI Norm T-4II M-44 mil einem Dickenmesser des Typs Federal Micromeier Gauge Model No. D Hl 3 gemessen.

Die getestete Hahn hauen eine Dicke von O.I J mm. wenn m^:<n sie ohne jeden Druck trocknen I ie Ii. Beim Pressen o-:\ 28"/» Trockenheit ergab sieh eine Bahndicke von 0.074 mm. Die gleiche Hahn ha'ie beim Pressen bei 54"/ο eine Dicke von 0.07 3 min. bei 5b% Trocki nheil eine Dicke von 0.081 mm und bei 70"/» Trockenheil eine Dicke von 0.084 mm. Im (iegciisat/ /u der erheblichen Verdichtung tier Hahn bei höherer Feuchtigkeit wurde die gleiche Hahn, wenn man sie bei 80"/» Trockenheit prellte, nur auf eine Dicke von D.KW mm verdichtet. Dies isl eine sehr bedeutende Verbesserung der Bahneigenschaiien. Die Fig. 2 /eigi. daIi das Erzielen einer gewünschten Uahndicke sich unter Anwendung der Erfindung wesentlich verbessern fitUl. Die Verbesserung der Uahndicke ergibt einen wenigerilichicii flogen, der besser absorbiert, mil dem Finger leichter zusammendrückbar isi (was dem lieiuit/cr das Gefühl von Weichheil verniiiielt). und als Frgebnis der geringeren An/aiii steiler l'apierbindungcn auch weicher ISl.

Um die Verbesserung, die die Filmdung erbringt, besser /u erläutern, w ird darauf hingewiesen.dal! es das Ziel des Papierhersicllers bei der Herstellung einer voluminösen Hahn isi. die Hahndicke wahrend der llei'siel'ung so wenig wie möglich /u verringern. Mil anderen Wmicr: Ir will Im die einem Druck ausgesetzte Hahn einen Widerstand gegen dauernde Verdichtung erreichen. Ans der I ι g. 2 isi eisichilieh. dall der Verdichiiingsw idcrsi.iiul am geringslen isl. w eun man die Hahn bei einer I rockenheil von 40"/» oder weniger preßt. Nimmt man den dann vorhegenden Verdiciiuiiigsw idciMami /ti Null .tit liitii iiiirmli iliiin uei'-erhin an. dall der \ crdiehlungswidcrstand 100"/» betragt, wenn keinerlei Verdichtung auflriii. ergibt sich der Verdichtungswideistand der Hahn bei den verschiedenen Troekeniieitsvverien(vergl.die F i g. 2) wie folgt:

28"/» Trockenheil
44"/» Trockenheit
5b"/» Trockenheit
70% Trockenheit
80"/» Trockenheit

2%
14"/»
27"/o

Aus der drastischen Zunahme des Verdichiungsvviderstandes bei einer Trockenheil von 80% läßt sich aus diesen Zahlen ersehen, daß sieh die Bahneigensehaftcn durch Anwendung der Erfindung beträchtlich verbessern.

Der wesentliche Punkt der Erfindung ist. einen wesentlichen mechanischen Druck auf die Bahn zu vermeiden, bis sie zu irocken ist. um beim Verdichten weitere Bindungen in wesentlicher Anzahl zu bilden. Es war aus dem Stand der Technik bekannt, daß trockne Papierbahnen, wenn man sie preßt, keine wesentliche Zunahme der Papierbiindungen zeigen. Es war aus dem Stand der Technik jedoch nicht bekannt, daß sich eine annehmbare Festigkeit ohne Naßpressen oder andere Verfesiigungsmaßnahnien erreichen läßt. Überraschenderweise ermöglicht die Erfindung die Hersteilung einer außergewöhnlichen weichen Papierbahn, die eine für ein handelsfähiges Produkt zulängliche Festigkeit aufweist. Vergleicht man sie mit anderen Papieren, deren Festigkeit fast ausschließlich von Papierbindungen abhängt, weisi das Produkt mit vergleichbarer Festigkeit nach der Erfindung besonders günstige Eigenschaften aiii, wenn man es mit einem Grundgewichi von lb>)b bis 50.4 g/m-' herstellt, und für

■> Hade/ininierpapier sehr erwünscht isl. wenn es im Giundgcvvichlsberekli von 25.4 bis J7.Jb g/m- hcrge stellt wird.

Um die unerwartet günstigen Eigenschaften, die sich erfindungsgemäli erzielen lassen, weiter /u erläutern,

to sollen im weiteren Heispiele für das Erzeugnis nach der vorliegenden Erfindung und für den Stund der Technik unter Vergleich ihrer Eigenschaften angegeben und die /ti diesem Zweck angewandten Meßverfahren erläuten werden.

i^r) I im die Annehmbarkeit dieser Bogenmaterialien vom Standpunkt der Weichheit aus /u bestimmen, sind zwei verschiedene Eigenschaften gefunden worden, die /usammen eine Basis für einen genauen Vergleich mit den Erzeugnissen nach dem Stand liei Technik bilden

>n und gleich/eilig die vergleichbare Weichheil und Fesligkeil zuverlässig angeben. Diese Eigenschaften sind (I) das Verhältnis des TEA-Wertes zur Steife und (2) die miniere berechnete Dicke über die gesamte Dicke des Materials ohne Belastung (Last). Diese Eigenschaften und ihre Meßverfahren werden im folgenden im Detail beschrieben.

Das Verhältnis lies TEA-Wertes zur Steife erhält man. indem man zunächst den TEA-Wert einer gegebenen Probe des Bogenmaierials nach Maßgabe

jo desT'\PPITestsT494 SU-b4 sowohl in Maschinenlaufrichiung und quer dazu in kg · m/m- mil der Ausnahme mißt, daß hier ein Backenabstand von 50.8 mm anstatt der von der TA PPI empfohlenen 20 J mm verwendet wurile. uiiil zwar wegen der Art lies Produktes, bei dem

J5 zuweilen Peiloialionslinien vorliegen. Dieses Testverfahren isi zv\ar keine TAPPI-Norm. wird aber von der

Sodann niilit man die Steife des Produktes, indem man die Probe der in der TAPPI-Tesinorm T451 M-b0 dargelegten Prüfung in der Maschinenlauf- und der dazu cjuerliegenden Richtung unterwirft, um die wirksame Uberhanglänge (kritische Länge), die als /. in cm ausgedrückt isl. zu bestimmen. Die Steife ist dann proportional der dritten Potenz der wirksamen Uberhanglänge und wird also als /., ausgedrückt.

Den TEA-Wert eines Produktes erhält man. indem man eine Probe einer Breite von 2.54 + 0.01 cm in zwei auf Absland liegende Backen einklemmt, wenn sie 5.08 cm Absland aufweisen, wobei man ein merkbares Spie! vor dem Einklemmen aus den Streifen herauszieht. Danr spannt man die Probe, indem man die Backen mit einer konstanten Geschwindigkeit von

2.54 ±0,02 cm/min auseinanderbewegt, während man die Dehnung mit einer Genauigkeit von 2% des Istwertes und die Last in kg mit einer Genauigkeit von ±0.5% aufzeichnet, bis die Probe reißt. Die Fläche unter der Last-Dehnungskurve wird dann mit einer Genauigkeit von ±2% ausplanimetriert oder integriert. Den talsächlichen TEA-Wert berechnet man nach der Formel

TEA

100 A LW

mti

A = Fläche unter der Lastdehnungskurve in kg ■ cm.

ίο

L = anfänglicher Abstand zwischen den Klemmlinien in cm,
W = anfängliche Breite der Probe in cm.

Die Steife des Produktes erhält man mittels eines Clark-Softness Tester, indem man das Ende einer 15 bis 50 mm breiten Probe mit parallelen Kanten und beliebiger Länge zwischen Backen oder Rollen einbringt, die eine Klemmvorrichtung auf einer drehbaren Spinde! bilden. Die Spindel kann um eine waagerechte Achse parallel zur Längsachse der Backen oder Rollen und senkrecht zur Längsachse des Papierstreifens gedreht werden.

Die Überhanglänge der Probe stellt man ein, indem man die Backen nachstellt oder die Rollen dreht, bis die Probe, wenn man die Spindel langsam über einen 10"-Bereich hin- und herdreht, gerade an jedem der Endpunkte der Drehung abfällt. Die Überhang- oder kritische Länge L mißt man dann von derjenigen Linie, bei der die Kanten der Backen oder Rollen die Probe ergreifen, bis zum Ende des Streifens. Für die Beschreibung des Produktes der vorliegenden Erfindung wird die Steife mit der dritten Potenz von L bezeichnet.

Bei der Anwendung des obigen Tests für den TEA-Wert und die Steife und der Ableitung eines

ίο Verhältniswertes, der eine gewünschte Eigenschaft eines Faserproduktes nach der F.rfindung ergibt, werden für jeden Test Proben in der Maschinenlauf- und in der Querrichtung genommen. Vorzugsweise führt man jeweils mehrere Tests durch und mittelt die Ergebnisse.

ι > um MeB- und Formierfchler zu eliminieren. Die sich ergebenden Weile werden cli'iin wie iolgt ins Verhältnis geset/t:

Verhältnis TEA zu Steife

TEA (Laufrichtung) x TEA (Querrichtung) Z. (Laufrichtung x U (Querrichtung)

Die mittlere berechnete Dichte über die gesamte Dicke des Blattmaterial ohne Last wird nach folgenden Verfahren bestimmt: Man trocknet eine etwa 2.5 cm lange Probe des Produktes im Ofen, um jegliche Feuchtigkeit zu entfernen. Die getrocknete Probe bringt man in einen kleinen Behälter ein und taucht sie langsam bei Atmosphärendruck in eine in diesem befindliche Lösung von Butylmcthacrylatmonomeren mit einer kleinen Menge Benzoylperoxid als Katalysator ein. Den Behälter mit der untergetauchten Probe setzt man in einen Ofen und hält sie dort etwa Ib Stunden bei einer Temperatur von 55°C vor. um das Monomere zu polymerisieren. Es tritt eine geringe volumetrische Schrumpfung auf, die jedoch unerheblich ist. da sie bei jeder Probe konstant ist. Man schneidet dann mit einem nriiKroiorn Querschnitte der sich ergebenden eingebetteten Probe in einer Dicke von 10 bis 12 Mikrometer ab. leder Schnitt wird auf ein Glasplättehen übertragen Die vergrößerte Mikrophotographie zieht m.in auf eine Platte auf. überzieht sie mit Transparentpapier und zieht den Umriß des sich auf der Photographic ergebenden Querschnittsbildes auf dem Transparentpapier nach, wobei man darauf achtet, den Krümmungen des Querschnittsumrisses so geiuui /u folgen, daß innerhalb des Umrisses mindestens 95% des Querschniitsbildes — einschließlich Strcjfasern — liegen. Bestimmte Streufasern, die nicht in der Umrißlinie des Querschnittsbildcs liegen, sollte man weglassen, um genauere Dichteweite /u erhalten. Dann mißt man die Fläche innerhalb der Umrißlinie des Querschnittsbildes mit einem Planimeter aus. Vorzugsweise stellt man vor jeder Probe mehrere Photographien her. planimetriert sie und niiitelt die Ergebnisse, um einen zuverlässigen Wert für die Qtierschnitisfläche /u erhalten.

Die Ist-Dicke der Probe erhält man. indem man die Fläche durch die Länge des umrissenen Querschnitts

und mit Mineralöl und einem Deckglas versehen, an und durch den linearen Vergrößerungsgrad von 80 teilt. Sodann photografiert man die Probe durch ein Das spezifische Gewicht ohne Last in g/cm¹ eri.ält man Mikroskop bei einer linearen Vergrößerung von 80 χ dann nach der Gleichung und kopiert das vergrößerte Bild im Format Ux 18 cm.

Berechnete Dichte <g/cm^J) - Gm Ist-Dicke (in.) x

2,54 cm _v 1000 cm ² inch

wobei das Grundgewicht dasjenige des ursprünglichen Bogenmaterials, bestimmt nach derTAPPI-NormT410 OSbI. ist.

Andere Tests wurden nach folgenden Prüfnormen durchgeführt: Zugfestigkeit nach TAPPI-Norm T404 TS-66: Dehnung nach TAPPI-Norm T 457 M-46.

Beispiel 1

Zur Erläuterung des Standes der Technik wurde eine Bahn aus einem Cellulosebrei folgender Zusammensetzung in Wasser hergestellt:

20% Weichholz-Kraftbrei, gebleicht
20% Weichholz-Sulfitbrei. gebleicht
40% Hartholz-Kraftbrei, gebleicht
20% Schliffasern

Die Bahn wurde auf einer herkömmlichen Fourdriniermaschine unter »nassem« Pressen zum Entfernen des Wassers und Verfestigen der Bahn hergestellt und bei einer Trockenheil von 30% auf die Oberfläche eines Yankee-Trockners übertragen. Die Bahn wurde von dem Yankee-Trockner bei einer Trockenheit von 65% abgekreppt, d. h. als sie 35 Gew.-% Feuchtigkeit enthielt. Die Bahn wurde in einem Nachtrockner in Form von geheizten Trommeln zu 92% Trockenheit nachgetrocknet. Das resultierende Bogcnmatcrial. wie es typischerweise für Hygienepapier wie naßgekrepptes Badezimmerpapier verwendet wird, halte folgende Eigenschaften:

Grundgewicht

Masse

Zugfestigkeit (Laufrichtung)

Dehnung (Laufrichtung)

TEA (Laufrichtung)

Zugfestigkeit (Querrichtung)

Dehnung (Querrichtung)

TEA (Querrichtung)

/.(Laufrichtung)

L (Querrichtung)

20.85 g/m-'

2.06 mm/24 Bögen

142.87 g/cm

7.9%

0.993 kg - m/m-

59.15 g/cm

3.3%

0.189 kg · m/m^:

55 cm

4.5 cm

Beispiel 2

Als weilc.e Erläuterung für den Stand der Technik wurde eine Bahn aus einem Faserbrei der folgenden Zusammensetzung in Wasser hergestellt:

.50% Weichholz-Kraftbrei, gebleicht 25"/(i Weichholz-Sulfitbrei, gebleicht 35% Harzholz-K; iiftbrei. gebleicht ΙΟ"/» Schilf lasern

Die Bahn wurde in einer herkömmlichen Fouidriniermaschine unter nassem Pressen zum Entfernen des Wassers und zur Verfestigung der Bahn hergestellt, bei einer Trockenheit von 30% auf die Oberfläche eines Yankee-Trockners übertragen und von dieser bei 94% Trockenheit, d. h. einem Feuchtigkeitsgehalt von 6 Gew-%, abgekreppt. Das resultierende Bogenmaterial.

u/u* os Ivnisi.'hprwpKp für trOCkcn^uekr0^nnl.CS Budcziminerpapier verwendet wird, hatte folgende Eigenschaften:

Grundgewicht

Masse

Zugfestigkeit (Querrichtung)

Dehnung (Laufrichtung)

TEA (Laufrichtung)

Zugfestigkeit (Querrichtung)

Dehnung (Querrichtung)

TEA (Querrichtung)

/.(Laufrichtung)

/.(Querrichtung)

16,10 g/m-

1,88 mm/24 Bögen

98,21 g/cm

14.2%

0.875 kg · m/m-'

27.9 g/cm

5.4%

0,173 kg · m/iii-

3.9 cm

4,0 cm

Beispiel 3

Als weitere F.rläuterung zum Stand der Technik wurde ein Papier nach dem Verfahren der US-PS 33 0174b hergestellt und geprüft: es ergaben sich folgende Eigenschaften:

Grundgewicht

Masse

Zugfestigkeit (Laufrichtung)

Dehnung (Laufrichtung)

TEA (Laufrichtung)

Zugfestigkeit (Querrichtung)

Dehnung (Querrichtung)

TEA (Querrichtung)

L (Laufrichtung)

/.(Querrichtung)

18.83 g/m-'

3.43 mm/24 Bögen

125 g/cm

13.3%

0,806 kg ■ m/m-'

63.61 g/cm

5.1%

0.603 kg · m/m-

4.5 cm

5.3 cm Chromschicht von 0.05 mm Dicke aufgebracht wurde, auf einem Yankee-Trommcllrockner übertragen. Bei dem Kleber handelte es sich um eine wäßrige Lösung von 3% eines kationischen Copolymers auf der Grundlage von Acrylamid/Acrylsäurc, 1% eines Vinylaceiat-Acrylai-Copolymeren und 0,34% eines Alkylfetlsäurediamid-äthylsulfai-Salzes. Nach dem Bedrucken betrug die Trockenheit der Bahn 76%; die Bahn hatte dabei 0.7% Klebefcststoffe aufgenommen.

Die Bahn wurde dann gekreppt und leicht kalandert, um die Masse einzustellen. Die gekreppte Bahn wurde zu Rollen aufgewickelt. Das umgewandelte Papier hatte folgende allgemeine Eigenschaften:

Grundgewicht

Masse

Zugfestigkeit (Laufrichtung)

Dehnung (Laufrichtung)

TEA (Laufrichtung)
Zugfestigkeit (Querrichtung)

Dehnung (Querrichtung)

TEAiQiierrichlung)

/.(Laufrichtung)

L (Quei richtung)

28.51 g/m-

5.0 mm/24 Bögen

180 g/cm

0,955 kg · m/m-' 51.34 g/cm

0.370 kg · m/m-4.0 cm 4.65 cm

Beispiel 5

Als weitere Erläuterung zur Erfindung wurde eine Bahn aus einer wäßrigen Aufschlämmung von 80% Kraft-Weichholzfascrn und 20% Kraft-Hartholzfasern, die auf eine Feinheit (Canadian Standard Freeness) von 560 ml verfeinert waren, hergestellt. Der wäßrigen Faseraufschlämmung wurde 0.2% eines hochmolekularen quaternierten Imidazolins. bezogen auf das absolute Fasertrockengewicht. zugefügt, um die Bindefähigkeit der Fasern untereinander zu reduzieren. Die Fasersuspension wurde auf einem Fourdrinierdraht zu einer Bahn ausgeformt und ohne mechanischen Druck mit Heißluft zu 95% Faserkonsistenz ausgetrocknet. Die Bahn wurde dann durch Aufsprühen einer wäßrigen Lösung von 1% eines anionischen Copolymeren auf Basis Acrylamid/Acrylsäurc auf die in der Zeichnung gezeigte Weise auf eine Yankcc-Trockentrommel aufgebracht; die Bahn nahm dabei weniger als 1% des Kreppklebers auf. Der von der Übertragsrolle auf die Bahn ausgeübte Druck betrug 10.3 bar. Die Bahn wurde dann gekreppt und zu Rollen aufgewickelt: das Produkt hatte folgende allgemeine Eigenschaften:

Beispiel 4

Zur Erläuterung der Erfindung wurde eine Bahn aus einer wäßrigen Aufschlämmung aus 80% Wcichholz-Kraftbrei und 20% Hartholz-Kraitbrei hergestellt, die durch einen Spalt zu einer Bahn ausgeformt wurde. Die Bahn wurde ohne mechanischen Druck zu 98% getrocknet, indem erwärmte Luft durch die Bahn geleitet wurde. Die Bahn wurde sodann mil einer Übertragsrolle bei 103 bar Druck und mit Hilfe des Klebers, der im Tiefdruckverfahren in einem Sechseckmuster von 1 mm Länge, 0,19 mm Breite und 35 μίτι Tiefe von einer Kupferwalze mit einer äußeren

Grundgewicht

Masse

Zugfestigkeit (Laufrichtung)

Dehnung (Laufrichtung)

TEA (Laufrichtung)

Zugfestigkeit (Querrichtung)

Dehnung (Querrichtung)

TEA (Querrichtung)

/.(Laufrichtung)

/.(Querrichtung)

29,52 g/rn^

4775 mm/24 Bögen

263.38 g/cm

193%

2,20 kg · m/m^:

65,84 g/cm

6,8%

0364 kg · m/m-

4,4 cm

4.9 cm

Um die Produkte der Erfindung entsprechend den Beispielen 4 und 5 mit den Beispielen für den Stand der Technik (Beispiel 1, 2 und 3) zu vergleichen, werden die TEAASteife-Werte und berechneten Dichten für diese fünf Beispiele in der folgenden Tabelle gegenübergestellt.

Tabelle

Beispiel Nr.	Mittlere	Verhältnis
	jerechnete Dichte	TEA-Wert
	ohne Last	zu Steife
	(g/cm²)	(XlO⁴)
1 (SttLT.)	0,441	0,12
2(Std.T.)	0,466	0,40
3 (StdT.)	0,410	0,18
4 (Erfindung)	0,286	0,98
5 (Erfindung)	0,180	0,58

Die Tabelle weist klar die überlegenen Wcichheitscigenschaflen des Produktes nach der Erfindung gegenüber denen des Standes der Technik aus. So haben die Beispiele für den Stand der Technik allesamt eine mittlere berechnete Dichte ohne Last von mehr als 0.4 g/cm-'. Demgegenüber hatten die Beispiele für die vorliegende Erfindung alle eine mittlere berechnete

Dichte ohne Last von weniger als 03 g/cm-.

Weiterhin lagen die TEA-Wert-zu-Steife-Verhältnis se für die Beispiele für den Stand der Technik allesami unter 0,4OxIO-⁴ und in der Mehrzahl erheblich darunter, während das gleiche Verhältnis für die Beispiele der Erfindung höher als 0.5 χ ΙΟ"⁴ und ir einem Fall fast doppelt so hoch lagen.

Da die geringere Dichte zu einem subjektiver Weichheitsgefühl des Papiers beiträgt, ist die obigt

ίο Messung wesentlich für eine Unterscheidung de; Produkts nach der vorliegenden Erfindung von dener nach dem Stand der Technik. Weiterhin handelt es siel· bei dem Verhältnis von TEA-Wert zur Steife um einer wichtigen Parameter zum Vergleich der Flexibilitä

is (nach Maßgabe des Überhangtests) verschiedene! Bahnen auf der Grundlage gleicher Festigkeit bzw. zun Vergleich der Festigkeit von Bahnmatcrialicn be gleicher Steife.

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß das Produkt nach der vorliegenden Erfindung auch in dieser Hinsichi denen des Standes der Technik überlegen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines weichen, absorbierenden gekreppten Hygienepapierproduktes durch Formen einer Bahn von gleichmäßiger Dichte aus im wesentlichen lignocellulosischen Fasern durch Ablagern einer wäßrigen Faseraufschlämmung auf einer durchlöcherten Fläche, Entfernen von Wasser aus der Bahn ohne mechanische Kompression, bis die Bahn zu mindestens 80% trocken ist: Heften der Bahn an eine Kreppfiäche mittels eines Kreppklebers, Trocknen der Bahn auf der Kreppfiäche bis zu einer Trockne von etwa 95% und Entfernen der getrockneten Bahn von der Kreppfläche mit einer Kreppklinge, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreppkleber auf eine Oberfläche der Bahn in solcher Menge aufgetragen wird, daß er der Bahn nicht mehr als 15% der Gesamtfestigkeit verleiht, und die Fasern beim Trocknen der Bahn im übrigen ausschließlich durch ihre Papierbindungen gebunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn vor Aufbringen des Krcppklebers zu mindestens 90% trocken ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn durch Aufbringen des Kreppklebers wieder angefeuchtet wird, jedoch nur so weil, daß eine Trockne von mindestens 70% vorliegt, wenn die Bahn an die Kreppfiäche geheftet wird.

4. Verfahre., nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn zu mindestens 75% trocken ist. wenn man sie an clic K rcppflächc heftet.

5. Verfahren nach Anspruch - oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn mindestens zu 80% !rocken ist. wenn man sie an die Krcppfläche heftet.

b. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser aus der Bahn enlfcrnl wird, indem man Luft durch die Bahn hindurch läßt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn ein Trocken grundgcwicht von I b.96 bis 50.9 g/m- erlangt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn ein Trockengrundgewicht von 25.4 bis 37.36 g/m- erlangt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor dem Trocknen mit einem Entbindcmittel behandelt werden, um die Bindefähigkeit der Fasern untereinander zu verringern.

10. Weiches, absorbierendes, gekrepptes Hygicncpapierprodul-.t. herstellbar nach dem Verfahren des Anspruchs I. dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn »us regellos angeordneten, miteinander in Berührung stehenden Lignocellulosefasern besteht, die fast ausschließlich durch Papierbindungen miteinander verbunden sind, daß die Bahn eine gleichmäßige Dichte und über die gesamte Dichte eine mittlere berechnete Dichte ohne Belastung von weniger als 0.3 g/cm¹, ein Trockengrundgewicht von 16.96 bis 50,9 g/m- und ein Verhältnis des TEA-Wertcs zur Steife von mehr als 0.5 χ 10 'aufweist.

11. Hygienepapierprodukt nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß es ein Badezimmerpapicr mit einem Trockengrundgewicht von 25.4 bis 37.3b g/m-'ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden gekreppten Hygienepapierproduktes mit verbesserter Weichheit sowie ein Hygienepapierprodukt, das nach diesem Verfahren hergestellt werden kann.

Für Hygienepapiere ist die Weichheit eine besonders wichtige Eigenschaft Weichheit ist die Subjektiv empfundene Eigenschaft, wenn man einen Bogen Papier mit der Hand zerdrückt. Dieses Gefühl wird emeblich bestimmt durch die Leichtigkeit des Zerdrückens oder die Flexibilität des Bogens und das Fehlen scharfer Kanten beim zerdrückten Papier. Weichheit ist also nicht nur von der Steife des Bogens, sondern auch von !,einer Dicke abhängig. Wenn zwei Bögen die gleiche Steife haben, fühlt sich der dickere weicher an. Zum Gefühl der Weichheit trägt weiterhin die Fähigkeit des Bogens bei, sich zwischen den Fingern zusammendrükken zu lassen — ein Faktor, der im wesentlichen durch die Dichte des Bogens bestimmt wird. Ein Blatt geringer Dichte, das mit geringer Verdichtung gebildet wurde, läßt sich leicht zwischen den Fingern zusammendrücken.

Bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Hygienepapieren wird eine wäßrige Aufschlämmung von Zellstoffasern auf einem durchlöcherten Element wie z. B. einem Fourdrinierdraht abgelagert und das Wasser entfernt, um eine zusammenhängende Faserbahn auszubilden. Beim Trocknen werden die Fasern an den Berührungsstellen infolge der Hydratbindungen des Papiers miteinander verbunden. Da herkömmliche Zellstoffasern kurz sind, d. h. kleiner als 6.35 mm. sind die Fasern kaum miteinander verworren und fast die gesamte Festigkeit der Papierbahn geht auf die Hydratbindungen zurück. Die Bindekraft der Fasern untereinander in den Papicrbindiingen und damit die Festigkeit der Papierbahn hängen davon ab. wie nahe beieinander die Fasern liegen, wenn sich die Bindung ausbildet. Folglich ist es bei der Papierherstellung üblich, die Papierbahn vor dem Trotv.enwci Jen zu verdichten.

•to um ihre Festigkeit zu erhöhen. Mit Erhöhung der Festigkeit geht eine Zunahme der Steife einher.

Wenn man dann die im nassen Zustand verdichtete Bahn trocknet, verbleibt sie im verdichteten Zustand, was eine Bahn hoher Dichte ergibt. Die '.Vcichhcit einer herkömmlich hergestellten Bahn nimmt also nicht nur ab. weil ihre Steife als Ergebnis der Papierbindung der einzelnen Fasern untereinander zunimmt, sondern auch, weil die Komprimierbarkeit der Bahn als Ergebnis ihrer erhöhten Dichte abnimmt.

Es ist bekannt, daß eine Verringerung der Bindung der Fasern untereinander in Form von Papierbindungen die Steife verringert. Das am meisten angewandte Verfahren zur Verringerung der Papierbindungen ist das Kreppen der getrockneten Bahn von der Trockcnfläche mit einer Rakel — ein Vorgang, der eine große Anzahl der Bindungen, die sich in der Papierbahn bereits ausgebildet haben, aufbricht.

Ein weiteres Verfahren zur Verringerung der Papierbindungen besteht darin, ihre Bildung entweder durch chemische Behandlung der Fasern, mit der ihre Fähigkeit, derartige Bindungen einzugehen, verringert wird, oder durch Aufbringen eines nur geringen oder überhaupt keinen Drucks auf die Bahn in deren nassem Zustand zu reduzieren. Dabei hat man der Bahn

b=> Bindemittel zugegeben, um die Festigkeit wieder herzustellen, die durch die Reduzierung der Papierbindungcn verloren gegangen war. Diese Bindemittel wurden dahingehend ausgesucht. daß sie der Bahn eher