DE2623905C3 - Weicher, voluminöser und saugfähiger Papierbogen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Bei der konventionellen Herstellung von Papierbögen zur Verwendung anstelle von Geweben, beispielsweise für Handtücher und sanitäre Erzeugnisse, ist es üblich, vor dem Trocknen der Papierbahn deren gesamte auf einer Langsiebmaschine oder einer anderen Formfläche aufliegende Fläche zusammenzudrücken. Üblicherweise werden um Erzeugen des auf die gesamte Fläche einer auf einem zur Papierherstellung geeigneten Filz getragenen nassen Papierbahn einwirkenden Drucks einander gegenüberliegend angeordnete, mechanische Mittel und beispielsweise Druckwalzen verwendet. Das zusammendrücken hat mindestens drei Wirkungen: Das Wasser wird mechanisch ausgetrieben, die Oberfläche der Bahn wird geglättet, und die Zugfestigkeit wird erhöht. Bei den meisten bisher bekannten Verfahren wird der Druck kontinuierlich und gleichmäßig quer zur gesamten Oberfläche des Filzes zur Einwirkung gebracht. Bei diesen in der bisher bekannten Papierherstellung gebräuchlichen Verfahren wird aber gleichzeitig mit der Steigerung der Zugfestigkeit auch die Steifheit und die gesamte Dichte des Materials vergrößert.

Weiter wird bei solcherart konventionell geformten, gepreßten und getrockneten Papierbahnen die Weichheit verringert, und zwar nicht nur, weil wegen der gesteigerten Wasserstoffbindung zwischen den Fasern die Steifheit vergrößert wird, sondern auch, weil die Kompressibilität wegen der vergrößerten Dichte abnimmt. Die solcherart hergestellten Papierbahnen wurden darum während langer Zeit zusätzlich gekreppt, um in der Papierbahn entstandene Zwischenfaserbindungen wieder zu zerreißen oder zu zerbrechen. Es wurden auch schon chemische Behandlungen der zur Papierherstellung verwendeten Fasern angewendet, um deren Fähigkeit zur Zwischenfaserbindung zu verringern.

Ein wesentlicher Fortschritt bei der Herstellung von Papierbögen mit geringer Dichle ist in der US-PS 33 01746 beschrieben, auf die hier ausdrücklich hingewiesen wird. Diese Patentschrift offenbart ein Verfahren zur Herstellung von voluminösen Papierbögen, bei dem eine auf einem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe abgelegte Bahn bis zu einer vorgegebenen Faserkonsistenz thermisch vorgetrocknet und vor dem abschließenden Trocknen der Bahn das Verkreuzungsmuster des Gewebes in die Bahn eingedrückt wird. Zur Herstellung von Papierbögen mit einer angestrebten Kombination von Weichheit. Voluminosit.it und Saugfähigkeit wird die Bahn vorzugsweise auf der Trockentrommel noch zusätzlich gekreppt.

Weitere zur Papierherstellung bekannte Verfahren, bei denen mindestens vor dem Vortrocknen der Bahn das Verdichten von deren gesamter Oberfläche vermieden wird, sind in den US-HS J8 12 0UU. J8 l\ UbS und 36 29 056 beschrieben, auf welche hier ebenfalls ausdrücklich hingewiesen wird.

Alle genannten Patente beschreiben Verfahren zur Herstellung von Papier mit geringer Dichte und von Erzeugnissen, deren Bahn nicht geschichtet ist. Es war nun unerwarteterweise gefunden worden, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn die genannten Verfahren zur Herstellung von Papier mit geringer Dichte mit einer Art des Ablagerns der zur Papierherstellung verwendeten Fasern, bei der eine geschichtete Bahn entsteht, kombiniert werden. Um dieses zu erreichen, wird eine eine relativ geringe Faserkonsistenz aufweisende, auf einer Zwischenschicht aus einem zum Trocknen und Andrücken vorgesehenen Gewebe abgelagerte Bahn einem Fluiddruck ausgesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, weiche, voluminöse und saugfähige Papierbögen mit ungewöhnlich großer Dicke und niedriger Dichte zu erzeugen, welche Papierbögen insbesondere anstelle von Geweben für Handtücher und ähnliche Erzeugnisse brauchbar sind.

Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung.

gen Papierbogen anzugeben, der durch Aufeinanderschichten ähnlicher oder unähnlicher Faserarten hergestellt ist. welcher Papierbogen gegenüber bisher bekannten, in vergleichbarer Weise hergestellten, aber nicht geschichteten Papierstrukturen mit einer homogenen Mischung von vergleichbaren, zur Papierherstellung geeigneten Fasern durch eine unerwartet geringe Dichte gekennzeichnet ist.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen geschichteten Papierbogen geringer Dichte anzugeben, der eine für die Verwendung als Zeug, Handtücher und vergleichbaren Erzeugnissen ausreichende Zugfestigkeit aufweist und außerdem eine verbesserte Voluminosität. Flexibilität. Kompressibilität, einen besseren Griff und bessere Saugfähigkeit, verglichen mit den bisher bekannten, ähnlich bearbeiteten, aber nicht geschichteten Papierstrukturen, welche eine homogene Mischung ähnlicher, für die Papierherstellung geeigneter Fasern enthalten.

Es ist noch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, geschichtete Papierbögen anzugeben, welche sich besser anfühlen und eine verbesserte Weichheit aufweisen.

Und es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Papierbögen geringer Dichte anzugeben.

Der erfindungsgemiiße Papierbogen ist gekennzeichnet durch eine Struktur, welche im Querschnitt mindestens zwei aufeinanderliegendc. Fasern enthaltende Schichten aufweist, die sich auf dem größeren Teil ihrer Oberflächen berühren und wobei mindestens eine dieser Schichten kleine, voneinander getrennte Bereiche aufweist, deren Anzahl etwa 15 bis 560 Bereiche/cm² beträgt, welche Bereiche senkrecht zur Ebene des Bogens verschoben sind.

in Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Papierbogen an seiner einen Oberfläche zum über legenden Teil relativ lange zur Papierherstellung geeignete lasern und auf der gegenüberliegenden Oberfläche zum überwiegenden

ii Teil relativ kurze, zur Papierherstellung geeignete Fasern.

Der erfindungsgemäße Papierbogen weist, verglichen mit auf gleiche Weise hergestellten einschichtigen Papierbögen mit einer homogenen Mischung gieichnrti-

2(1 ger Fasern eine verbesserte Voluiiiriosität und Dicke sowie eine verbesserte Weichheit, Flexibilität und Drapierfähigkeit und einen verbesserten Griff auf insbesondere auf derjenigen Oberfläche, welche die voneinander getrennten, senkrecht zur Ebene des

2> Bogens verschobenen Bereiche aufweist. Wegen des größeren Leervolumens, d. h. der geringeren Gesamtdichte, sind die erfindungsgemäßen Papierbögen besonders zur Herstellung weicher, voluminöser Erzeugnisse mit verbesserter Saugfähigkeit geeignet.

in Die vorliegende Erfindung ist bei der Herstellung einstückiger Papierbögen mit auf beiden Seiten ähnlichen oder auch unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften außerordentlich vielseitig verwendbar indem sie die Herstellung einer einstückigen Papier-

!> struktur mit extrem niedriger Dichte und trotzdem brauchbarer Zugfestigkeit ermöglicht. Ganz allgemein gibi die vorliegende Erfindung dem Papierhersteller mehr Freiheit, eine Kombination wünschenswerter aber bisher sich gegenseitig ausschließender Eigen-

4(i schäften in einer einzigen einstückigen Papierstruktur zu verwirklichen.

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des neuen Papierbogens ist gekennzeichnet durch Bilden einer nassen Papierbahn, welche mindestens zwei aufeianderliegende und sich berührende. Fasern enthaltende Schichten enthält. Tragen dieser nassen Papierbahn auf einem Gewebe, das 15 bis 560 Maschenöffnungen/cm² aufweist. Einwirken einer an gegenüberliegenden Außenflächen der vom Gewebe getragenen Papierbahn wirksamen Druckdifferenz wobei mindestens eine der Schichten in kleinen, voneinander getrennten Bereichen, welche den Maschenöffnungen in dem Gewebe entsprechen senkrecht zur Ebene der Bahn verschoben wird, und Fertigtrocknen der Bahn, ohne die verschobenen Bereiche in der einen der Schichten zu zerstören.

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren an einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Seitenansicht einer Papiermaschine, welche zur Herstellung eines zweischichtigen eine geringe Dichte aufweisenden Papierbogens geeignet ist,

F i g. 2 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie eines Querschnitts durch einen im Bereich der Linie 3-3 ir Fig. 1 aus der Papiermaschine entnommenen Probebogen, in der das Ausmaß der Formung bzw. das Eindringen des zum Trocknen und Eindrücken vorgese-

hcncn Gewebes in eine nichtgcschichtclc Papierbahn der bisher bekannten Art zu erkennen ist. wenn die Bahn aus einer homogenen Mischung von Papierbrei mit relativ laugen Weichholzfasern und relativ kurzen Hartholzfasern besteht,

F-'ig. 3 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie eines Querschnitts durch einen im Bereich der Linie J-3 in Fig. ! aus der Papiermaschine entnommenen Probebogen, in der das Ausmaß der Formung bzw. das Eindringen des zum Trocknen und Findrücken vorgesehenen Crcwebcs in eine geschichtete Bahn zu erkennen ist. welche Bahn an der an dem (icwcbc anliegenden Oberfläche zum überwiegenden Teil aus relativ kurzen llarthol/fasern und an der gegenüberliegenden Oberfläche zum überwiegenden Teil aus relativ langen Weichholzfascrn besteht.

F i g. 4 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie der dem Gewebe zugewandten Seite eines nach einem der bisher bekaiinien Verfahren enispiecMtnu uui Leine aus der US-PS 33 01 746 hergestellten Bogcns Kreppapier, der aus einer einzigen, homogen gemischten Aufschlämmung, enthaltend etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern hergestellt ist.

F i g. 5 die vergrößerte Fotografie des quer zur Bearbeitungsrichtung und längs der Linie 5-5 verlaufenden Schnitts durch den in F i g. 4 gezeigten Bogen aus Kreppapier.

F i g. 6 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie der Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Oberfläche einer Ausführungsform eines gemäß der vorliegenden Erfindung geschichteten, gekreppten Papierbogens, der im wesentlichen nach dem mit Hilfe der F i g. I beschriebenen Verfahren aus zwei identischen Papierbreiten mit praktisch gleichem Fasergehalt hergestellt wurde, wobei jeder Papierbrei eine homogene Mischung von etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern enthielt.

Fig. 7 die vergrößerte Fotografie des quer zur Bearbeitungsrichtung und längs der Linie 7-7 verlaufenden Schnitts durch den in F i g. 6 gezeigten mehrschichtigen gekreppten Papierbogen.

Fi σ 8 Hip riu/a 7Ofach vprprnßprtp Fntnprafip dpr Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Oberfläche einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäß mehrschichtigen, gekreppten Papierbogens, der praktisch nach dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren aus einem auf der Seite des Gewebes angeordneten Faserbrei mit Weichholzfasern und auf der Seite des Drahtsiebs angeordneten Faserbrei mit Hartholzfasern hergestellt wurde, wobei der gesamte Fasergehalt des Bogens aus etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern besteht.

F i g. 9 die vergrößerte Fotografie des quer zur Bearbeitungsrichtung und längs der Linie 9-9 verlaufenden Schnitts durch den in Fig.8 gezeigten mehrschichtigen, gekreppten Papierbogen.

F i g. 10 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie der Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Oberfläche einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen mehrschichtigen, gekreppten Papierbogens, der praktisch gemäß dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren aus einem auf der dem Drahtsieb zugewandten Seite angeordneten Faserbrei mit Weichholzfasern und auf der dem Gewebe zugewandten Seite angeordneten Faserbrei mit Hartholzfasern hergestellt wurde, wobei der gesamte Fasergehalt des Bogens aus etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern besteht, Fig. Il die vergrößerte Fotografie des quer zur

Bcarbeitiingsrichtung und längs der Linie I Il I verlaufenden Schnitts durch den in Fig. 10 gezeigten, mehrschichtigen, gekreppten Papierbogen,

Fig. 12 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie der Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Oberfläche einer erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, nichtgekrepplen Papierbahn, deren Faserzusammensetzung und Schichtorientierung denjenigen des in Fig. 10 gezeigten Papierbogens ähnlich sind und welche Bahn vor dem Verdichten zwischen den Verkreuzungen des Gewebes und der Trockentrommel von dem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe abgenommen wurde.

Fig. 13 die vergrößerte Fotografie des quer /ur Bearbeitungsrichtung und längs der Linie 13-13 verlaufenden Schnitts durch die in Fig. 12 gezeigte nichtgekreppte, mehrschichtige Papierbahn.

Fig. 14 die etwa 20fach vergrößerte Fotografie der Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Seite ei ι ic ι geschichteten Papierbahn der in Fig. 12 gezeigten Art. welche Bahn zwischen den Verkreuzungen eines /um Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes und einer Trockentrommel verdichtet und danach fertig getrocknet und gekreppt wurde.

I ig. 15 die vergrößerte Fotografie des quer zur Bearbeitungsrichtung und Längs der Linie 15-15 verlaufenden Schnitts durch den in Fig. 14 gezeigten gekreppten Papierbogen.

Fig. 16 die etwa lOOfach vergrößerte Fotografie einer perspektivischen Ansicht eines der vulkanartigen, konischen Gebilde, welche in einer erfindungsgemäßen lichtgekreppten, mehrschichtigen Papierbahn ausgebildet sind und

Fig. 17 einen Teil der schematischen Seitenansicht einer bevorzugten Aiisführungsform einer Papiermaschine, die zur Herstellung einer erfindungsgemäßen, dreischichtigen. Fasern enthaltenden Bahn geringer Dichte geeignet ist.

In F i g. I ist schematisch die bevorzugte Ausführungsform einer Papiermaschine gezeigt, mit der ein in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mphr«;rhirhtif7pr Paniprhnann σρηησρτ DirhtP hprpp-

stellt werden kann. Der Grundaufbau der gezeigten Papiermaschine entspricht praktisch den Lehren aus der US-PS 33 01 746. Die gezeigte Papiermaschine weist darüber hinaus einen zusätzlichen Auflaufkasten auf und eine Formeinrichtung, welche die Ausbildung einer fasrigen Bahn ermöglicht, welche Schichten mil verschiedenen Faserarten enthalten kann.

Bei der gezeigten Ausführungsform wird von dem Auflaufkasten 1 ein zur Papierherstellung geeigneter Eintrag zugeliefert, der zum überwiegenden Teil aus relativ langen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern besteht. Diese Fasern sind vorzugsweise aus einer Aufschlämmung (Pulpe) von weichem Holz gewonnen und haben eine mittlere Länge von mindestens 0.2 cm. vorzugsweise zwischen 0,2 bis 0,3 cm. Der Eintrag wird auf ein feinmaschiges Fourdrinier-Sieb 3 abgelegt, das auf einer Brustwalze 5 aufliegt. Dabei wird aus den zur Papierherstellung geeigneten Fasern eine nasse Papierbahn 25 gebildet. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, wird das Fourdrinier-Sieb 3 über Formblökke 13,14 und danach über eine Mehrzahl Vakuumkästen 18, 20 geführt, welche letztere das Bahn Wasser entziehen, wodurch deren Faserkonsistenz erhöht wird.

Aus dem zweiten Auflaufkasten 2 wird ein zweiter, zur Papierherstellung geeigneter Eintrag auf ein zweites feinmaschiges Fourdrinier-Sieb 4 geleitet, das um eine

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Hrustwalzc 9 geführt isi. Dieser /weile L'intrag besieh! /inn überwiegenden Teil aus relativ kurzen, /ur Papierhersiellung geeigneten Fasern, vorzugsweise f'asern eines Hartholzbreis mit einer mittleren Länge zwischen 0,025 bis 0,15 cm. Das zweite Fourdrinier-Sieb 4 wird über Formblöcke 15, 16 geführt, wobei aus den kurzen Fasern eine zweite nasse Papierbahn gebildet wird, deren Fas>.rkonsistenz über einer Mehrzahl von Vakuunikästen 'Il und 24 erhöht wird.

Die nasse Papierbahn 26 aus Hartholzfasern wird dann auf dem Fourdrinier-Sieb 4 um die Umlenkwalzen 10 und 11 geführt, wonach die Außenfläche der Bahn 26 in innigen Kontakt mit der Außenfläche der Bahn 25 aus Weichholzfasern gebracht wird. Um die Verbindung zwischen den beiden Bahnen zu verbessern, soll jede Bahn beim Aufeinanderlegen die geringstmögliche Fasel konsistenz aufweisen. Das beschriebene Aufeinanderlegen erfolgt vorzugsweise bei einer Faserkonsis'.enz /.wischen 3 bis 70% Wenn die Faserkonsistenz weniger als 3% beträgt, kann eine unverdichtete Papierbahn beim Übertragen vom einen Fourfrinier-Sieb auf die Oberfläche einer anderen faserförmigen Bahn leicht beschädigt werden. Wenn die Faserkonsistenz mehr als 20% beträgt, ist es relativ schwierig, die entsprechenden Schichten nur mittels Fluiddruck fest zu einem einheitlichen Gebilde zu verbinden.

Das Auflegen der Bahn 26 aus Hartholzfasern auf die Außenschicht der Bahn 25 aus Weichholzfasern wird vorzugsweise bei gleichzeitiger Einwirkung von Vakuum ausgeführt. Zum Auflegen der nassen Bahn können aber auch zusätzliche Dampfgebläse, Luftgebläse usw. verwendet werden, und zwar sowohl einzeln als auch in Kombination. Bei der in F i g. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform einer Papiermaschine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Auflegen der einen Bahn auf die andere zwischen einem ortsfesten Vakuumsaugkasten 6 und einer wahlweise verwendeten, mit einem Schlitz versehenen Dampfdüse 53 ausgeführt. An dieser Stelle wird die nasse Bahn 26 aus Hartholzfasern vom oberen Fourdrinier-Sieb 4 auf die obere Außenfläche der nassen Bahn 25 aus Weichholzfasern aufgeleg·. um eine zusammengesetzte Bahn 27 zu bilden, welche bezüglich der Faserart geschichtet ist. Nach dem Aufeinanderlegen wird die zusammengesetzte Bahn 27 über eine Mehrzahl Vakuumsaugkasten 29, 31 und 33 geführt, um die gesamthafte Faserkonsistenz zu erhöhen und die einheitliche Struktur auszubilden. Nach dem Abheben der Bahn 26 aus Hartholzfasern vom Fourdrinier-Sieb 4 wird letzteres um die Rückführwalze 12 geführt und nach einer nichtgezeigten Reinigung, Führung und Spannung zur oberen Brustwalze 9 zurückgeleitet.

Wie in F i g. I gezeigt ist, wird die zusammengesetzte Bahn 27 auf dem Fourdrinier-Sieb 3 um eine Umlenkwalze 7 geführt und danach mit einer grobmaschigen, zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 37 in Berührung gebracht, deren untere Fläche 376 über einem Vakuumsaugkasten 36 läuft. Dabei wird die obere Oberfläche 27a der zusammengesetzten Papierbahn 27, d. h. die Oberfläche, welche zum überwiegenden Teil kurze Fasern enthält, an die zum Tragen der Bahn vorgesehene Oberfläche 37a der Gewebebahn 37 angelegt. Wenn es wünschenswert ist, kann eine mit einem Schlitz versehene Dampfdüse 35 verwendet werden, um das Anlegen der Papierbahn 27 an die Gewebebahn 37 zu unterstützen. Zum besseren Verständnis wird im folgenden die Oberfläche 27a der Papierbahn, welche an der Oberfläche 37a der

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Cicwcbcbahn 37 anliegt, als die Gewebeseite der Papierbahn bezeichnet und die am Fourdrinier-Sieb 3 anliegende Fläche der Papierbahn als die Siebseite 27b.

Die Übertragung der nassen, zusammengesetzten Papierbahn 27 vom Fourdrinier-Sieb 3 auf die Gewebebahn 37 ist außerordentlich kritisch, weil die Vergrößerung der Voluminosität und Dicke, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei mehrschichtigen Bögen erreicht wird, hauptsächlich durch eine Umorientierung der Fasern auf der Gewebeseite der zusammengesetzten Bahn 27 und das teilweise F.indringen der Fasern in die Maschenöffnungen der Gewebebahn 37 erreicht wird. Ks war gefunden worden, daß die Umorientierung der Fasern und das Eindringen der Fasern in die Maschenöffnungen der Gewebebahn 37 am besten mit Hilfe eines Vakuumsaugkastens 36 und bei einer Faserkonsistenz der zusammengesetzten Papierbahn zwischen 2 und 25% erreicht wird. Bei einer Faserkonsistenz von weniger als 5% weist die zusammengesetzte Bahn wenig Festigkeit auf und wird darum beim Übertragen vom feinmaschigen Fourdrinier-Sieb auf die grobmaschige Gewebebahn, insbesondere bei Einwirkung eines Fluiddrucks. der durch Unterdruckdampfdüsen, Luftdüsen usw. erzeugt wird, leicht beschädigt.

Wenn bei der Übertragung der Papierbahn auf die Gewebebahn Vakuum verwendet wird, um die F'asern auf der Gewebeseite der Papierbahn umzuorientieren und in die Maschenöffnungen der Gewebebahn eindringen zu lassen, so muß dessen Druck derart eingestellt werden, daß die Wirkung für den vorgesehenen Zweck ausreicht, ohne zugleich eine merkliche Menge Fasern von der Gewebeseite der Papierbahn zu entfernen und durch die Maschen der Gewebebahn in den Vakuumsaugkasten zu saugen. Der zum Erreichen der gewünschten Umorientierung und des angestrebten Eindringens der Fasern in das Gewebe erforderliche und auf die Papierbahn einwirkende Unterdruck ist unterschiedlich und wird von der Zusammensetzung der Papierbahn, der Konstruktion des Vakuumsaugkastens. der Maschinengeschwindigkeit, der Ausbildung des Gewebes und der Maschenzahl, der Faserkonsistenz bei der Übertragung usw. Deeintiußi. unabhängig üavun konnten mit einem Vakuum entsprechend einem Druck zwischen 12 bis 38 cm Quecksilbersäule gute Ergebnisse erreicht werden.

Obwohl noch keine abschließende Theorie entwickelt wurde, welche die bei dem erfindungsgemäßen mehrschichtigen Papierbogen erreichbare verbesserte Faserumorientierung und das Eindringen der Fasern in das Gewebe, die die Steigerung der Dicke, d. h. die Abnahme der Dichte bewirken, erklärt, wird angenommen, daß dies durch die Tendenz der Schichten zusammengesetzter Bahnen begründet ist, sich im nassen Zustand voneinander zu trennen und sich wie eine Mehrzahl weicherer, unabhängiger Bahnen zu verhalten, mindestens was die Ablenkung und/oder die Umorientierung von deren Fasern betrifft. Darum hat das Einwirken eines Fluiddrucks auf eine auf einem Gewebe aufliegende mehrschichtige Papierbahn mit relativ geringer Faserkonsistenz zur Folge, daß die an dem Gewebe anliegenden Fasern verstärkt in die Maschenöffnungen dieses Gewebes eindringen.

F i g. 2 zeigt eine 20fach vergrößerte Fotografie des Querschnitts eines nichtgeschichteten Probebogens 55 der bisher bekannten Art, enthallend eine homogene Mischung von relativ langen und relativ kurzen, zur Papierherstellung gebräuchlichen Fasern. Dieier Quer-

schnitt entspricht dem Zustand der Papierbahn beim Durchlauf durch die Papiermaschine im Bereich der Schnittlinie 3-3 in Fig. 1. Das gezeigte spezielle, zuin Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe ist ein Halbkörper, der entsprechend der Lehre des belgischen > Patents 8 16 031 behandelt wurde. Die gleichen grundlegenden Erkenntnisse sind auf jedes mit Öffnungen versehene Gewebe anwendbar, das zum thermischen Vortrocknen und/oder Eindrücken einer Papierbahn entsprechend der Lehre des bereits erwähnten in Patents von Sanford et al. geeignet ist. Aus dem in Fig. 2 gezeigten vergrößerten Querschnitt ist die Tendenz der bisher bekannten nichtgeschichteten Papierbahnen zu erkennen, eine einstückige Struktur zu bilden, sowie uie Tendenz der relativ langen, statistisch η verteilten Fasern auf der Gewebeseite 55a der Bahn, die zwischen den Überkreuzungen benachbarter Schuß- und Kettfäden gebildeten Maschenöffnungen des Gewebes zu überbrücken. Wie weiter aus F i g. 2 zu ersehen ist, bleibt die Siebseite der nichtgeschichteieii _'<> Papierbahn 5* praktisch eben und ohne Unterbrechung. Nach der hier verwendeten Termonologie für Gewebe werden die praktisch quer zur Bearbeitungsrichtung verlaufenden Fäden als Schußfäden und die in der Bearbeitungsrichtung verlaufenden Fäden als Kettfäden _>> bezeichnet.

F i g. 3 zeigt die etwa 20fach vergrößerte Fotografie des Querschnitts durch einen gemäß der vorliegenden Erfindung geschichteten Probebogen 27. Dieser Querschnitt entspricht der Papieroahn im Bereich der in Schnittlinie 3-3 der Papiermaschine gemäß Fig. 1. Der Teil 26 der geschichteten Papierbahn 27 mit den kurzen Fasern ist teilweise in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Bahn verschoben und bildet kleine, voneinander getrennte Bereiche, welche den Maschenöffnungen in ;i dem Gewebe entsprechen. Der Teil 25 mit den langen Fasern verbleibt praktisch eben und ohne Unterbrechung und verleiht dem fertigen Papierbogen 27 Festigkeit und Einheitlichkeit. Wie aus Fig.3 zu ersehen ist, haben die kurzen Fasern auf der Oberfläche 4n der Bahn, welche an der die Papierbahn tragenden Oberfläche 37a der Gewebebahn 37 anliegen, weniger Tendenz, die rviaschenofinungen in der Gewcucuuini /.u überbrücken.

Bei einer zur Ausführung der vorliegenden Erfindung besonders geeigneten Form weist die Gewebebahn eine freie Diagonalenlänge auf, d. h. eine in der Ebene der Gewebebahn gemessene Länge von einer Ecke zur diagonal gegenüberliegenden Ecke der Maschenöffnung, die zwischen 0,013 bis 0,2 cm und vorzugsweise in zwischen 0,023 bis 0,14 cm beträgt. Die Anzahl der Gewebemaschen liegt zwischen 15 bis 560 Maschen/ cm². Das entspricht 4 bis 24 Fäden pro cm, sowohl in der Bearbeitungsrichtung als auch quer zur Bearbeitungsrichtung. Bei der praktischen Erprobung der vorliegen- den Erfindung konnten besonders gute Resultate mit einem Verkreuzungsmuster erzielt werden, das von der Rückseite eines zum Trocknen und Eindrücken geeigneten Halbkörpergewebes der in den Fig.2 und 3 gezeigten Art erzeugt wird. t>o

Für eine Papierbahn mit langen und kurzen Fasern der in F i g. 3 gezeigten Art wird vorzugsweise ein zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenes Gewebe verwendet, dessen freie Diagonalenlänge kleiner ist als die mittlere Faserlänge in der die kurzen Fasern ^ enthaltenden Schicht der Papierbahn. Wenn die freie Diagonalenlänge größer ist als die mittlere Faserlänge in der die kurzen Fasern enthaltenden Schicht der Papierbahn, werden die Fasern zu leicht durch die Maschenöffnungen der Gewebebahn gestoßen, wenn ein Fluiddruck auf die Papierbahn einwirkt und dadurch das Volumen und die Dicke des fertigen Bogens nachteilig beeinflußt. Vorzugsweise ist die freie Diagonalenlänge der Gewebemaschen größer als etwa Vj und noch besser größer als die Hälfte der mittleren Faserlänge in der die kurzen Fasern entiinltenden Schicht der Papierbahn, um das Überbrücken der Fäden des Gewebes durch die kurzen Fasern möglichst zu vermeiden. Außerdem ist die freie Diagonalenlänge der Gewebemaschen vorzugsweise kleiner als etwa Vj der mittleren Faserlänge in der die langen Fasern enthaltenden Schicht der Papierbahn, um das Überbrükken mindestens eines Paars benachbarter Gewebefäden durch die langen Fasern zu ermöglichen. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei einer der Fig. 3 entsprechenden Ausführungsform der Papierbahn die kurzen Fasern während der Übertragung der nassen, geschichteten Papierbahn auf die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn ausgerichtet werden und durch Maschenöffnungen des Gewebes dringen, während die langen Fasern die Maschenöffnungen überbrücken und praktisch in einer ebenen Lage verbleiben.

Wie bereits weiter oben beschrieben wurde, weisen die ein Muster bildenden, voneinander getrennten Bereiche, welche den Maschenöffnungen des Gewebes entsprechen und sich von der Gewebeseite einer BaIm der in F i g. 3 gezeigten Art nach außen erstrecken, die Form von gesamthaft eingeschlossenen Kissen auf, oder von konisch ausgerichteten Fasergruppen oder einer Kombination dieser beiden Formen. Diese Siebseitc der Bahn, welche praktisch ununterbrochen und eben bleibt, zeigt eine ununterbrochene gemusterte Oberfläche, die einem Textilpikee ähnlich ist.

Fig. 12 zeigt die etwa 20fach vergrößerte Fotografie der Gewebeseite 100a einer nichtgekreppten. mehrschichtigen Papierbahn 100 der oben beschriebenen Art. Diese Bahn wurde auf einem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen, etwa 12x10 Fäden/cmaufweisenden Halbköpergewebe mit Fluiddruck und ei iiuiiici Tcmpci aiu: udtaiiucu. DiC Dumm Wir gCiTiuß dem in dem bereits erwähnten Patent von P. C Ayers beschriebenen Verfahren hergestellt und vor dem Verdichten zwischen den Verkreuzungen des Gewebes und der Trockentrommel von der Gewebebahn abgenommen worden. Die Papierbahn 100 enthält etwa 50% Weichholzfasern und 50% Hartholzfasern, wobei die Schicht 103 mit den Hartholzfasern auf der Gewebeseite 100a und die Schicht 102 mit den Weichholzfasern auf der Siebseite 1006 der Papierbahn angeordnet ist (Fig. 13). Die Eindrücke 104 der Schußmonofäden erstrecken sich praktisch quer zur Bearbeitungsrichtung und die Eindrücke 105 der Kettmonofäden in der Bearbeitungsrichtung der Papierbahn, wie aus Fig. 12 klar zu erkennen ist. In F i g. 13 ist gezeigt, daß voneinander getrennte Bereiche der die kurzen Fasern enthaltenden Schicht 103 senkrecht von der Schicht 102 mit den längeren Fasern abstehen. Die voneinander getrennten Bereiche neigen bei der Einwirkung von Fluiddruck dazu, sich um die Fäden des Gewebes zu legen und vulkanähnliche, konische Gebilde 101 zu formen, welche aus kurzen Fasern bestehen, die sich praktisch senkrecht zur Bahn erstrecken. Fig. 16 ist eine etwa lOOfach vergrößerte Fotografie, welche ein solches vulkanähnliches, konisches Gebilde 101 in perspektivischer Ansicht zeigt, das

in der die Hartholzfasem enthaltenden Schicht 103 der praktisch unverdichteten, mehrschichtigen, in den F i g. 12 und 13 gezeigten Papierbahn 100 ausgebildet ist. Die Kontinuität der die Weichholzfasern enthaltenden Schicht 102 an der Basis des vuikanartigen Gebildes ist klar zu erkennen. Auf diese Weise zeigt die Gewebeseite der entstehenden geschichteten Papierbahn das negative Abbild der die Papierbahn tragenden Oberfläche der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn, während die pikeeartige Siebseite der ι ο Papierbahn mindestens bis zu einem gewissen Ausmaß das positive Abbild der die Bahn tragenden Oberfläche des Gewebes zeigt.

Weil die langfasrige Schicht der geschichteten Bahn praktisch kontinuierlich und eben verbleibt, weicht die gesamthafte Zugfestigkeit und der Zusammenhalt des fertigen Papierbogens nicht merklich von den entsprechenden Eigenschaften solcher nichtgeschichteter Papierbögen ab, die auf ähnliche Weise aus einem einzigen homogen gemischten Papierbrei mit ähnlichen Fasern hergestellt wurden. Die Umorientierung und Ablenkung voneinander getrennter Bereiche mit kurzen Fasern senkrecht zur Ebene der Papierbahn bewirkt jedoch eine merkliche Steigerung des gesamten Volumens und der Dicke eines geschichteten Papierbogens. Wegen der größeren inneren Hohlräume, d. h. der geringeren Gesamtdichte, weist der geschichtete Bogen auch eine verbesserte Saugfähigkeit auf und zusätzlich eine verbesserte Biegbarkeit, Kompressibilität und Drapierfähigkeit. Weiter weisen solcherart hergestellte Papier- jn bögen auf der Gewebeseite der Bahn einen wesentlich verbesserten Griff auf und eine gesamthaft verbesserte Weichheit. Es wird angenommen, daß die nicht nur durch die Umorientierung und Absonderung der kurzen Fasern auf der Gewebeseile der Papierbahn erreicht r> wird, sondern auch durch die gesamthafte Verringerung der Bahndichte. Wie aus Fig. 13 zu ersehen ist. weist ein geschichteter Bogen einen zwischen den Oberflächen des Bogens verlaufenden Dichtegradienten auf, der einem Gradienten der Absorptionsfähigkeit für Flüssigketten entspricht, was bewirkt, daß sich die eine Oberfläche der Schicht trockner anfühlt als die andere. Der Grund dafür ist, daß eine Flüssigkeit durch Kapillarkräfte von der weniger dichten, die kurzen Fasern enthaltenden Seite des Blatts zur dichteren, die langen Fasern enthaltenden Seite des Blatts weitergeleitet und wegen des günstigen Gradienten der Kapillargröße zwischen den beiden Schichten in der die langen Fasern enthaltenden Schicht festgehalten wird.

Die in Fig. 3 gezeigte Bahn mit einer lange Fasern v) und einer kurze Fasern enthaltenden Schicht wird als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angesehen. Es war aber auch gefunden worden, daß ähnliche unerwartete Verbesserungen der Voluminosität und der Dicke, wenn gleich in geringcrem Ausmaß, erreicht -,i werden können, wenn aus langen und kurzen Fasern homogen gemischte Schichten aufeinandergelegt werden, wie es in den F i g. 6 und 7 gezeigt ist. Dazu können Schichten mit gleichartigen, langen Fasern oder Schichten mit gleichartigen, kurzen Fasern aufeinander- m gelegt werden. Es ist sogar möglich. Schichten mit langen und kurzen zur Papierherstellung geeigneten Fasern in der gegenüber der obigen Beschreibung umgekehrten Reihenfolge aufeinanderzulegen, so daß die Schicht mit den langen Fasern auf der Gewebeseite hi der Papierbahn angeordnet ist, wie es in den F i g. 8 und 9 gezeigt ist. Dazu sei bemerkt, daß beide Schichten senkrecht zur Ebene des Bogens versetzt werden können, wenn die Fasern in der an dem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe anliegenden, d. h. auf der Gewebeseite befindlichen Schicht praktisch gleich c!en Fasern in der auf der Siebseite der Papierbahn befindlichen Schicht sind. In diesem Fall können die ein Muster bildenden, voneinander getrennten Faserbereiche, welche sich von der Gewebeseite des Bogens nach außen erstrecken, Diskontinuitäten bewirken, die sich durch die gesamte Dicke der Bahn fortsetzen und darum auf beiden Seiten des fertigen Papierbogens klar zu erkennen sind.

Diese letztere Ausführungsform des neuen Verfahrens ist weniger bevorzugt, weil sie nur in wenigen Fällen die einzigartigen Eigenschaften aufweist, welche die geschichteten langfasrigen-kurzfasrigen Papierbahnen der in F i g. 3 gezeigten Art auszeichnen.

Nach der Übertragung der geschichteten Papierbahn 27 auf die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 37 wird das Fourdrinier-Sieb 3 um die Umkehrwalze 8 und durch nichtgezeigte, zum Reinigen, Ausrichten und Spannen geeignete Einrichtungen zurück zur unteren Brustwalze 5 geführt. Die geschichtete Papierbahn 27 wird dann auf der Gewebebahn 37 um eine Umlenkwalze 38 geführt und durch einen ein Heißluftgebläse aufweisenden Trockner 45, 46, worin die geschichtete Papierbahn thermisch vorgetrocknet wird, ohne daß ihre Lage auf der Gewebebahn 37 nachteilig beeinflußt wird. Die Heißluft wird vorzugsweise von der Siebseite 27b durch die geschichtete Papierbahn 27 und die Gewebebahn 37 geblasen, um jede unerwünschte Nebenwirkung bezüglich des Eindringens der auf der Gewebeseite 37a der Papierbahn angeordneten, relativ kurzen Fasern in die Maschenöffnungen zu vermeiden.

Eine bevorzugte Einrichtung zum thermischen Vortrocknen der geschichteten Papierbahn 27 ist in der US-PS 33 03 576 beschrieben. Obwohl die zum thermischen Vortrocknen verwendete Einrichtung nicht kritisch ist. ist doch zu beachten, daß das Beibehalten der einmal erstellten Lage der nassen Papierbahn 27 gegenüber der Gewebebahn 37 kritisch ist. mindestens solange die Papierbahn eine relativ geringe Faserkonsistenz aufweist.

In Obereinstimmung mit der US-PS 33 01 746 wird das thermische Vortrocknen dazu verwendet, um in der nassen Papierbahn eine Faserkonsistenz von 30 bis 80% zu erreichen. Aus dem belgischen Patent 8 26 859 ist bekannt, daß bei diesem Vorgang eine Faserkonsistenz von bis zu 98% erreichbar ist.

Nach dem thermischen Vortrocknen bis zur angestrebten Faserkonsistenz werden die Gewebebahn 37 und die thermisch vorgetrocknete, beschichtete Papierbahn 27 über eine Streckwalze 39 geführt, welche die Bildung von Falten in der Gewebebahn verhindern soll, sowie über eine Gewebeumlenkwalze 40 an die Fläche einer Yankee-Trockenirommel 50. Wie in dem vorstehend genannten belgischen Patent 8 26 859 beschrieben ist. werden vorzugsweise einige Sprühdüsen 51 verwendet, um auf die Außenfläche der Trockentrommel 50 eine kleine Menge eines Adhäsivs zu sprühen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Gewebeverkrcuziingen auf der die Papierbahn tragenden Oberfläche 37a der /um Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 37 dazu verwendet, voneinander getrennte Bereiche der thermisch vorgeirockncten Papierbahn 27 /ti verdichten, indem die Gewebebahn und die Papierbahn durch den Spalt zwischen einer Druckwalze 41 und der

Yankee-Trockentrommel 50 geführt werden. Nach der Übergabe der Papierbahn von der Gewebebahn 37 auf die Trockentrommel 50 wird die Gewebebahn 37 über die Rückführwalzen 42, 43 und 44 wieder an den Vakuumsaugkasten 36 geführt. Während des Rücklaufs wird die Gewebebahn mit Hilfe von Wassersprüheinrichtungen 47, 48 von restlichen Fasern gereinigt und über einem Vakuumsaugkasten 49 getrocknet. Die thermisch vorgetrocknete, geschichtete Papierbahn 27 wird nach dem Verdichten zwischen den Verkreuzun- ι ο gen der Gewebebahn und der Außenfläche der Trockentrommel im Spalt zwischen der Druckrolle 41 und der Trockentrommel auf der Umfangsfläche dieser Trockentrommel weitertransportiert, dabei fertig getrocknet und vorzugsweise mit Hilfe eines Rakels 52 von der Oberfläche der Trommel abgehoben.

Bei noch einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf das Verdichten zwischen den Verkreuzungen der Gewebebahn und der Trockentrommel verzichtet. Dabei wird die nasse, geschichtete Papierbahn 27 direkt auf der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 37 fertig getrocknet. Die geschichtete Papierbahn wird dann nach dem Abnehmen von der Gewebebahn einer der zahlreichen bekannten Behandlungen unterworfen, die geeignet sind, dem fertigen Bogen eine brauchbare Elastizität, Weichheit und Drapierfähigkeit zu geben. Eine solche Behandlung ist beispielsweise das Mikrokreppen, das zwischen veränderbar angedrückten Gummibändern und/oder einem veränderbar ange- in drückten Gummiband und einer harten Gegenfläche ausgeführt wird. Derartige mechanische Mikrokreppverfahren sind jedem Fachmann der Papierherstellung bekannt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die fertig y, getrocknete, geschichtete Papierbahn zwischen ein Gummiband mit veränderlicher Spannung und dem Umfang einer Walze eingeleitet, wobei das Mikrokreppen in einer Art ausgeführt wird, die in der US-PS 26 24 245 beschrieben und in den USA als »Clupaking« 4n bezeichnet wird.

Obwohl das Auslassen des weiter oben beschriebenen Verdichtens mit Hilfe der Verkreuzungen der Gewebebahn und das Anwenden eines mechanischen Mikrokreppverfahrens eine nachteilige Wirkung auf die 4^:, gesamthaftc Zugfestigkeit des Papierbogens haben kann, ist die Verringerung der Festigkeit im allgemeinen nicht so groß, daß die fertigen Bögen für die vorgesehene Verwendung als dünne Tücher. Handtücher und ähnliche Erzeugnisse nicht brauchbar wären. y> Außerdem kann die Zugfestigkeit von geschichteten Papierbögen gewöhnlich verbessert werden, wenn die länge.-en Fasern vor der Herstellung der Papierbahn einer zusätzlichen Behandlung unterworfen werden, bei der ihre Fähigkeit zur Ausbildung von für die -,-> Papierherstellung vorteilhafter Bindungen verbessert wird. Zu diesem Zweck können auch die in der Papierherstellung bekannten trockenen, zur Erhöhung der Festigkeit der Papierbahn vorgesehenen Additive verwendet werden, Mi

Die Fig.4 zeigt die etwa 20fach vergrößerte Fotografie einer Draufsicht auf einen nichtgeschichteten, gekreppten Papierbogen 60, der nach einem bekannten Verfahren gemäß der US-PS 33 01 746 hergestellt wurde Dieser Bogen wurde aus einem t,-, einzigen homogen gemischten Faserbrei, enthaltend etwa 50% Weichholzfasern und 50% Hartholzfasern hergestellt. Die Papierbahn wurde durch F.inwirkung eines Fluids gepreßt und thermisch auf einem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Halbköpergewebe mit etwa 10x8,5 Fäden/cm² vorgetrocknet, welches Gewebe gemäß dem bereits erwähnten belgischen Patent 4 57 043 hergestellt war. Danach wurde die Bahn beim Übertragen auf eine Yankee-TroLKentrommel mit Hilfe der Verkreuzungen des Gewebes verdichtet, fertig getrocknet und beim Abnehmen von der Trommel mit Hilfe eines Rakels gekreppt.

Der fertige Bogen enthält eine etwa 16%ige Kreppung. Wie aus F i g. 5 zu erkennen ist, weist der Bogen nur eine geringe Riffelung auf, und nur ein kleiner Teil der Fasern auf der Gewebeseite 60a des Bogens erstreckt sich, gesehen quer zur Bearbeitungsrichtung, von der Bogenoberfläche nach außen.

Fig.6 zeigt eine etwa gleichstark v»f-größerte Draufsicht auf die Gewebeseite 70a eines gekreppten Papierbogens, der in Übereinstimmung mit dem anhand der F i g. 1 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Der Bogen wurde aus zwei praktisch gleichartigen Faserbreien mit praktisch gleichem Fasergehalt, bestehend aus einer homogenen Mischung von etwa 50% Hartholzfasern und 50% Weichholzfasern hergestellt. Die Grundgewichte, Verarbeitungsbedingungen, das zum Trocknen und Eindrücken verwendete Gewebe und das Ausmaß der Kreppung waren praktisch gleich wie bei den in den F i g. 4 und 5 gezeigten, nach bisher bekannten Verfahren hergestellten einschichtigen Bögen. Wie bei einem Vergleich der F i g. 5 und 7 zu erkennen ist. weist die Gewebeseite 70a des geschichteten Bogens einen größeren Anteil an Fasern auf, die aus der Ebene des Bogens nach außen wegstehen. Auf diese Weise wird bei dem in den Fig.6 und 7 gezeigten geschichteten Bogen 70 eine größere Gesamtdicke und folglich eine geringere Dichte als bei dem nach den bekannten Verfahren, aber sonst ähnlich hergestellten nichtgeschichteten, in den F i g. 4 und 5 gezeigten Bogen 60 erreicht.

Fig. 8 zeigt die auf 20fach vergrößerte Fotografie einer Draufsicht auf die Gewebeseite 80a eines erfindungsgemäß geschichteten, gekreppten Papierbogens 80, der weitgehend nach dem mit Hilfe der Fig. I erläuterten Verfahren hergestellt wurde. Dieser Bogen wurde auf der Gewebeseite 80a aus einem Brei, enthaltend Weichholzfasern 83 und auf der Siebseite 806 aus einem Brei, enthaltend Hartholzfasern 82 hergestellt, wobei der gesamte Fasergehalt des Bogens etwa 50% Weichholz- und 50% Hartho! .fasern beträgt. Die Grundgewichte. Verarbeitungsbedingungen, das verwendete Gewebe zum Trocknen und Eindrücken sowie das Ausmaß des Kreppens waren praktisch gleich wie bei den in den Fig.4 bis 7 gezeigten Bögen. Der Vergleich zwischen den Fig.9 und 5 zeigt jedoch, daß die Gewebeseite 80a des Bogens einen größeren Anteil Fasern aufweist, die aus der Ebene des Bogens nach außen abgelenkt sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß sowohl das Ausmaß der Ablenkung der abgelenkten oder umorientierten Fasern als auch der Anteil dieser Fasern geringer zu sein scheint als bei dem in Fig,7 gezeigten Bogen 70. Es wird angenommen, daß dieses dadurch begründet ist, daft die Beweglichkeit der längeren Fasern in der Schicht 83 geringer ist und diese längeren Fasern eher dazu neigen, die Maschenöffnungen des mn Trocknen und Findriicken vorgesehenen Gewebes zu überbrücken, verglichen mit einer Schicht, welche entweder kurze Fasern oder eine homogene Mischung von kur/cn und langen Fasern enthält.

Unabhängig davon weist der in den Fig.8 und 9 gezeigte geschichtete Papierbogen 80 eine größere Gesamtdicke und folglich eine geringere Dichte auf als der in den Fig.4 und 5 gezeigte, nach bekannten Verfahren hergestellte, nichtgeschichtete Bogen 60.

Die Fig. 10 zeigt die etwa 20fach vergrößerte Fotografie einer Draufsicht auf die Gewebeseite 90a eines geschichteten, gekreppten Papierbogens 90, der im wesentlichen nach dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Dieser ι ο Bogen wurde auf der Siebseite 90b aus einem Brei mit Weichholzfasern 92 und auf seiner Gewebeseite 90a aus einem Brei mit Hartholzfasern 93 hergestellt, wobei der gesamte Fasergehalt des Bogens etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern beträgt. Das Grundgewicht und die Verarbeitungsbedingungen waren praktisch die gleichen wie für die in den F i g. 4 bis 9 gezeigten Bögen, ausgenommen, daß ein grobmaschigeres Halbköpergewebe mit etwa 7x63 Fäden/cm² zum Trocknen und Eindrücken verwendet wurde. Das Gewebe war gemäß dem in dem belgischen Patent 4 57 043 beschriebenen Verfahren hergestellt. Der fertig getrocknete Bogen wurde bis zu einem Wert von etwa 20% gekreppt. F i g. 11 zeigt klar die voneinander getrennten, gesamthaft eingeschlossenen, kissenförmigen Gebilde 91, welche für eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung charakteristisch sind. Diese voneinander getrennten, hohlen Gebilde 91 sind zwischen der langfasrigen Schicht 92 auf der Siebseite 926 des Bogens, welche praktisch eben und ohne jo Unterbrechung bleibt, und der kurzfasrigen Schicht 93 auf der Geweueseite des Bogens, die teilweise in kleinen, ausgebogenen Bv.reicheri, die den maschenöffnungen in dem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe entspreche und in einer Ebene ji senkrecht zum Bogen verschoben sind, ausgebildet. Die erhöhte Dicke des in den Fig. 10 und 11 gezeigten geschichteten Papierbogens 90 ist klar zu erkennen, verglichen mit dem in den Fig.4 und 5 gezeigten, nichtgeschichteten Papierbogen 60, der nach bekannten Verfahren hergestellt wurde. Der Vergleich der Fig.4 und 10 zeigt auch, daß die Eindrücke der Verkreuzungen auf der Gewebeseite des geschichteten Bogens 90 schwerer zu erkennen sind als auf dem nichtgeschichteten, nach bekannten Verfahren hergestellten Bogen 60, 4> was durch die verringerte Gesamtdichte der geschichteten Struktur bedingt ist. Die Umorientierung der Fasern in der kurzfasrigen Schicht 93 des Bogens 90 ist auch in Fig. H gut zu erkennen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Dicke der kurzfasrigen ^o Schicht 93 geringer ist als die der langfasrigen Schicht 92 des geschichteten Blatts, wodurch zwischen der Gewebeseite 90a und der Siebseite 906 des Blatts ein vorteilhafter Gradient der Kapillargröße erreicht wird.

Fig. 14 zeigt die etwa gleichviel wie in den Fig. 10 ^ und 12 vergrößerte Fotografie einer Draufsicht auf die Gewebeseite 100a einer geschichteten und gekreppten Papierbahn 100 der in den Fig. 12 und 13 gezeigten Art, nachdem diese gemäß dem mit Hilfe der Fig. I beschriebenen Verfahren zwischen den Verkreuzungen to des Gewebes und der Trockentrommel verdichtet, fertig getrocknet und gekreppt wurde. Das in den Fig. 14 und 15 gezeigte fertige geschichtete Blatt 100 enthält eine etwa 20%ige Kreppung. Das geschichtete Blatt 100 ist im wesentlichen dem in den Fig. 10 und Il gezeigten μ geschichteten Blatt 90 ähnlich, mit dem Unterschied, daß die in den Fig. 10 und 11 gezeigten, vollständig eingeschlossenen, kissenförmigen Gebilde 91 aufgebrochen sind und auf der Gewebeseite 100a des Blatts vulkanähnliche, konische Strukturen 101 bilden. Es sei darauf hingewiesen, daß die langfasrige Schicht des in den Fig. 14 und 15 gezeigten Blatts praktisch eben und ohne Unterbrechungen verbleibt. Das bedeutet, daß die in den Fig. 14 und 15 gezeigte Atisführungsform des erfindungsgemäßen Blatts nur eine Variante der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Ausführungsform ist, bei der die kurzfasrige Schicht 103 eine stärkere Urrorientierung und größere Eindringtiefe in die Maschenöffnungen des zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes aufweist

Die Ausbildung der in Fi g. 11 gezeigten kissenähnlichen Gebilde 91 und/oder der in den Fig. 13,15 und 16 gezeigten vulkanartigen, konischen Strukturen 101 in einer langfasrigen/kurzfasrigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der F i g. 3 ist in erster Linie eine Funktion des Verhältnisses der langen Fasern zur freien Diagonalenlänge, der Faserkonsistenz der zusammengelegten Bahn, wenn diese auf dem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe dem Fluiddruck ausgesetzt wird, und der Stärke des auf die nasse Papierbahn einwirkenden Fluiddrucks. Es konnte beobachtet werden, daß die bei den erfindungsgemäß beschriebenen Bögen auftretenden, in F i g. 11 gezeigten, kissenähnlichen Gebilde 91 und die in Fig. 15 gezeigten vulkanariigen, konischen Strukturen 101 auch in einem einschichtigen Bogen auftreten können.

Weil die Vorteile der verbesserten Voluminosität und Dicke, die durch das erfindungsgemäße Schichten der zur PapierhersteHung verwendeten Fasern erreicht werden, hauptsächlich vom Zusammenwirken der Faserschicht auf der Gewebeseite der Bahn und dem mit Öffnungen versehenen, zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe, auf dem die Bahn dem Fluiddruck ausgesetzt und thermisch vorgetrocknet wird, bedingt sind, kann zur anfänglichen Ausbildung der geschichteten Bahn irgendeine der vielen bekannten Papiermaschinen verdet werden.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden kann, wenn entweder ein einziger im Inneren zweigeteilter Kopfkasten verwendet wird, oder zwei getrennte Kopfkästen verwendet werden, oder wenn die mehrschichtige Papierbahn direkt auf dem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe gebildet wird, wie das in F i g. 2 der US-PS 33 01 746 vorgeschlagen ist. Weil bei diesem Verfahren die in Fig. 1 gezeigte Übertragung der Papierbahn von dem feinmaschigen Fourdrinier-Sieb auf eine grobmaschige, zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn nicht erforderlich ist, kann der vorzugsweise als Unterdruck wirksame Fluiddruck direkt und vor dem thermischen Vortrocknen der Bahn zur Einwirkung gebracht werden. Abgesehen von der oben erwähnten Änderung ist diese Ausführungsform in allen anderen Aspekten mit dem mit Hilfe der Fig. I beschriebenen Verfahren identisch.

Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise für Papierbahnen anwendbar, welche in Abhängigkeit von der angestrebten Enddichte und der vorgesehenen Verwendung ein im trockenen und ungekreppten Zustand gemessenes Grundgewicht zwischen 9 bis 65 g/m², vorzugsweise /wischen 11,3 bis 40,6 g/m², aufweisen. Der Bereich der Volumendichte für Papierbahnen mit einem Basisgewicht zwischen 8 bis 65 g/m² liegt typischerweise /wischen 0,02 und 0,2 g/cm', während der Bereich der Volumendichte für Papierbah-

nen mit einem Basisgewicht zwischen 11,3 bis 40,6 g/m² im allgemeinen zwischen 0,025 und 0,13 cm¹ liegt. Diese Volumendichten wurden im nichtkalandrierten Zustand bei einer Belastung von 12,4 g/cm² gemessen. Im allgemeinen ist die Volumendichte bis zu einem gewissen Ausmaß dem Grundgewicht des Papierbogens proportional. Das bedeutet, daß die Volumendichte ansteigt, wenn das Grundgewicht ansteigt, wobei jedoch zu beachten ist, daß der beiderseitige Anstieg nicht notwendigerweise linear zueinander verläuft.

Die Dehnbarkeit der nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Bögen kann nach Wunsch und entsprechend der vorgesehenen Verwendung durch eine geeignete Auswphl des zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes und eine Änderung des Ausmaßes des mechanischen Kreppens oder Mikrokreppens verändert werden.

Die Steigerung des Volumens und der Dicke der erfindungsgemäß geschichteten, lange und kurze Fasern enthaltenden Bögen ist großenteils durch den Einfluß der kurzfasrigen Schicht der Bahn bedingt. Dazu war gefunden worden, daß für eine maximale Steigerung des Volumens und der Dicke und dementsprechende maximale Verringerung der Gesamtdichte der Anteil der kurzfasrigen Schicht an der zusammengesetzten Bahn vorzugsweise mindestens 20% des gesamten Gewichts der Bahn im staubtrockenen Zustand, d. h. bei 100% Faserkonsistenz betragen soll. Noch bevorzugter ist ein Anteil der kurzfasrigen Schicht von 40 bis 60% des Gesamtgewichts der Bahn im staubtrockenen jo Zustand, insbesondere wenn es sich um Bahnen handelt, deren Grundgewicht am unteren Ende des vorgesehenen Bereichs liegt. Es war auch gefunden worden, daß bei einer Bahn, deren kurzfasrige Schicht mehr als 80% des Gesamtgewichts im staubtrockenen Zustand ausmacht, die Zugfestigkeit der fertigen Papierbahn abnimmt. Darum beträgt bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Anteil der kurzfasrigen Schicht zwischen etwa 20% bis 80% und noch bevorzugter zwischen etwa 40% und 60% des Gesamtgewichts der Bahn im staubtrockenen Zustand.

Die Durchsetzung der Langfaserschicht der zusammengesetzten Papierbahn mit kurzen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern hat keinen merklichen negativen Einfluß auf die fertigen Blätter, mindestens solange der Anteil der kurzen Fasern in der Langfaserschicht nicht so groß wird, daß sie eine Verringerung der Zugfestigkeit bewirken. Dagegen war gefunden worden, daß die Umkehrung dieser Erkenntnis nicht gilt. Wahrscheinlich wegen der geringeren Mobilität der langen Fasern und ihrer stärkeren Neigung, sich überkreuzende und benachbarte Fäden des zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes zu überbrücken und damit das Ausmaß der Umorientierung der Fasern und deren Eindringen in die Öffnungen der Gewebemaschen zu verringern, war es für vorteilhaft gefunden worden, der zum überwiegenden Teil kurze Fasern enthaltenden Schicht nicht mehr als etwa 30% und vorzugsweise nicht mehr als etwa 15% der langen Fasern zuzumischen. Wenn das Ausmaß bo der gegenseitigen Durchsetzung der Kurzfaserschicht mit langen Fasern über diesen Wert ansteigt, werden die angestrebten Verbesserungen der Voluminosität und Dicke, welche für Langfaser/Kurzfaserschichten enthaltende geschichtete Papierbögen charakteristisch sind, weniger ausgeprägt

Der hier beschriebene Erfindungsgedanke kann auf mehrschichtige Papierstrukturen erweitert werden, welche beispielsweise eine Langfaserschicht enthalten, die zwischen zwei Kurzfaserschichten angeordnet ist. Dadurch können beispielsweise der Griff und die Oberflächentrockenheit beider Außenflächen des Bogens verbessert werden.

Die Fig. 17 zeigt schematisch einen Teil einer Ausführungsform einer Papiermaschine, mit der ein solches Verfahren ausgeführt werden kann. Ein im Inneren zwei Abteilungen aufweisender Doppelkopfkasten 20t wird mit unterschiedlichen Faseraufschlämmungen beschickt, so daß der obere Teil 207 des Kopfkastens zum überwiegenden Teil kurze Fasern und der untere Teil 205 des Kopfkastens zum überwiegenden Teil lange Fasern enthält. Auf das feinmaschige, um die Walzen 239, 241, 243, 244 und 245 geführte Fourdrinier-Sieb 240 wird dann ein geschichteter Papierbrei aufgebracht und auf eine um die Walzen 247, 249 und 250 geführte grobmaschige, zum Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 246 der bereits beschriebenen Art übertragen. Die kurzfasrige Schicht 23 und die langfasrige Schicht 224 laufen da.-r/ an ihrer Berührungsfläche ausreichend ineinander, um eine einstückige, bezüglich der Faserart geschichtete Bahn 225 zu bilden. Durch die Einwirkung von Fluiddruck in dem Punkt, wo die Bahn vom feinmaschigen Fourdrinier-Sieb 240 getrennt wird, bleibt die Bahn 225 auf der anliegenden Fläche 246a des grobmaschigen Gewebes 246. Fluiddruck wird vorzugsweise mit Hilfe eines Vakuumsaugkastens 248 erzeugt, über den die Unterfläche 246b des Gewebes geführt wird. Es ist auch möglich, wahlweise eine mit einem Schlitz versehene Dampfoder Luftdüse 242 zu verwenden. Weil die geschichtete Bahn 225 in diesem Punkt eine relativ geringe Faserkonsistenz aufweist, bewirkt der Fluiddruck eine Umorientierung der Fasern und das Eindrücken von Fasern aus der kurzfasrigen Schicht 223 in die Maschenöffnungen des Gewebes.

Wenn es erwünscht ist, kann die Faserkonsistenz der geschichteten Bahn 225 mit Hilfe von Vakuumiaugkästen 214 und 220 weiter gesteigert werden, bis diese der Konsistenz der Hartfaserschicht 226 beim Übergabepunkt entspricht. Diese Hartfaserschicht 226 wird mit Hilfe eines zweiten Kopfkastens 202, einem feinmaschigen Fourdrinier-Sieb 204, Formblöcken 215 und 216 sowie Vakuumsaugkästen 222 und 224 auf die bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebene Weise hergestellt. Die Hartfaserschicht 226 wird dann, wie das ebenfalls bereits im Zusammenhang mit der F i g. 1 erläutert wurde, vom feinmaschigen Fourdrinier-Sieb 204 auf die Langfaserschicht 224 der geschichteten Bahn 225 übertragen, um eine dreischichtige Bahn 227 zu bilden. Vorzugsweise wird zur Übertragung an der Unterseile 2466 der ^um Eindrücken vorgesehenen Gev.ebebahn ein Vakuumsaugkasten 206 verwendet. Wenn es vorteilhaft ist, kann wahlweise auch eine geschlitzte Dampf- oder Luftdüse 253 verwendet werden.

Nach der Übertragung wird die Faserkonsistenz der dreischichtigen Bahn 227 mit Hilfe der Vakuumsaugkästen 229, 231 und 233 vorzugsweise bis zur oberen Grenze des bevorzugten Bereichs gesteigert, d. h. bis zu einem Wert zwischen etwa 20 und 25%. Dos ist im allgemeinen vorteilhaft, um eine Zerstörung der ausgelenkten Bereiche in der kurzfasrigen Schicht 223 der geschichteter Bahn während des folgenden Übertragens der Bahn auf die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 237 zu vermeiden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der

vorliegenden Erfindung ist die /um Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 237 in ihrer Ausführung praktisch identisch mit der Eindrückgewebebahn 246. Wie in Fig. 17 gezeigt ist. wird die Übertragung der dreischichtigen Bahn von der Eindrückgewebebahn 246 auf die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 237 vorzugsweise mit Hilfe eines Vakuumsaugkastens 236 ausgeführt, über den die Unterseite 2376 der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 237 geführt ist. Weil Dampfgeblase, Luftgebläse usw. möglicherweise die ausgclenkten Bereiche in der llartfaserschicht 223 der Bahn nachteilig beeinflussen, werden solche Übertragungshilfen an dieser besonderen Übcrtra gungsstelle vorzugsweise nicht verwendet.

Nach der Übertragung der dreischichtigen Bahn 227 auf die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn kann die Bahn praktisch vorgetrocknet und in dar gleichen Weise, wie das mit HiIIc der I- ι g. I für eine zweischichtige Bahn beschrieben wurde, fertig bearbeitet werden.

Um die durch die Voluminosität und Dicke erreichbaren Verbesserungen eines dreischichtigen Papierbogens optimal zu gestalten, wird die Bahn vorzugsweise auf der /um Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 237 vollständig getrocknet, ohne daß sie nach dem Vortrocknen zwischen den Gewebeverkrcu-/ungen und einer nichtnachgiebigen Oberfläche verdichtet wird.

Die oben beschriebene dreischichtige Ausführungsform wird vorzugsweise für Papierbahnen verwendet, welche in Abhängigkeit vom angestrebten Gewicht des fertigen Erzeugnisses und der vorgesehenen Verwendung im trockenen, ungekreppten Zustand ein Grund gewicht zwischen etwa 13 bis 65 g/m² aufweisen. Derartige dreischichtige Papierbahnen haben Rohdichten zwischen etwa 0.02 bis 0.2 g/cm¹.

Obwohl in der vorstehenden Beschreibung nur die Verwendung natürlicher, zur Papierherstellung geeigneter Fasern beschrieben ist. versteht jeder Fachmann, daß die Erfindung auch mit Vorteil bei der Verarbeitung länge von etwa 0,061 cm aufweisen, lias Gewebe war ii Übereinstimmung mil der Lehre gemäß dem bereit genannten belgischen Patent 4 57 043 behandelt wor den. Die von den Verkreuzungen des Gewebe Ί eingedrückten Bereiche betrugen etwa 39,1% de Gesamtoberfläche der Bahn. Der gesamte I asergehal jedes Bogcns bestand aus etwa 50% in einem Refine aufbearbeiteten Weichholzfasern mit einer mittlerei Faserlänge von etwa 0,25 cm und 50% an refinec

to Hartholzfasern mit einer mittleren Faserlänge von etw; 0.09 cm. jede der auf der /um Trocknen und Eindrücket vorgesehenen Gewcbcb. hn liegenden Pupicrbahnci wurde mit Hilfe einer Andrückwalze, welche mit einen Druck von etwa 54 kg/cm der Bcrühruiigslinie gcgcr

ii eine Yankee-Trockentrommel gepreßt wurde, von clci Verkreuzungen des Gewebes verdichtet, leder Böget wurde gemäß der Lehre aus der erwähnten Patcntan meldung von G. A. Bates an der Oberfläche de Yankee- Trockentrommel zum Halten gebracht, und dci

.¹Ii fertig getrocknete Bogen wurde ι nl Hilfe eines einer Keilwinkel von etwa 30° aufweisenden Rakels von tlci Trockentrommel abgerakelt. wobei fertige Bögen mi einer 20%igen Kreppung entstanden. Das Grundge wicht der Beispiele im gekreppten Zustand wurde

r, soweit das möglich ist. konstant gehalten, wobei di( tatsächlichen Werte zwischen etwa 23.2 bis 23.8 g/m betrugen.

B e i s [ί ι e I I

in Fs wurde ein nichtgeschichtetes Papierblatt gemäf. den Lehren aus der US-PS 33 01 74b hergestellt. Dei fasrige Papierbrei enthielt homogen vermischte Weich holz- und Hartholzfasern, wovon die Wcichholzfascn mit 0,48 PS-Tagen/Tonne zerfasert worden waren. Dei

it homogen gemischte Faserbrei wurde auf einen feinmaschigen Fourdrinier-Sieb abgelagert, um eim einheitliche, nichtgeschichtete Bahn zu bilden. An dei Ubertragungsstelle der Bahn vom Fourdrinicr-Sieb au das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene

4Ii Gewebe betrug dessen Faserkonsistenz etwa 0.2%. Dit nasse Papierbahn wurde mit Hilfe eines Vakuumsaugka

Kombinationen von natürlichen und Kunstfasern verwendet werden kann, um Papierbögen zu erzeugen, welche neben anderen angestrebten Eigenschaften eine außerordentlich hohe Voluminosität und geringe Dichte aufweisen.

Die im folgenden beschriebenen Beispiele sollen die ungewöhnliche Steigerung der Voluminosität und Verringerung der Dichte veranschaulichen, welche ohne Benachteiligung der gesamthaften Zugfestigkeit der erfindungsgemäß erzeugten Papierbögen erreicht werden, verglichen mit den bisher gebräuchlichen ungeschichteten Papierbögen, welche auf ähnliche Weise aus einer einzigen Aufschlämmung, enthaltend eine gleichmäßige Mischung ähnlicher, zur Papierhersteilung hergestellter Fasern hergestellt sind.

Bei jedem der folgenden Beispiele wurde im wesentlichen nach dem mit Hilfe der F i g. 1 beschriebenen Verfahren gearbeitet. Alle Beispiele wurden einem Fluiddruck ausgesetzt, thermisch vorgetrocknet und zwischen den Verkreuzungen eines Gewebes und der Oberfläche einer Trockentrommel verdichtet. Als Gewebe wurde ein zum Eindrücken geeignetes Pn'yesterhalbköpergewehe mit etwa 10x8,5 Fäden/cm² verwendet, dessen Kett- und Schußfäden gleiche Durchmesser von etwa 0.056 cm und deren Maschenöffnungen eine gemessene freie Diagonalen-Quecksilbersäule herrschte, auf das zum Trocknen unc Eindrücken vorgesehene Gewebe übertragen. Die Bahr

Ji wurde dann auf dem Gewebe bis zu einer Faserkonsi stenz von etwa 97.1% thermisch vorgetrocknet unc danach bei der Übertragung auf die Yankee-Trocken trommel mit Hilfe der Verkreuzungen des Gewebe« verdichtet. Die Eigenschaften des auf diese Weise

■>'■ hergestellten Papierbogens sind in den Tabellen I und Il aufgezeigt.

Beispiel 2

Es wurde ein zweischichtiger Papierbogen gemäfJ dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahrer hergestellt. Dazu wurde ein erster Fasern enthaltendet Papierbrei aus homogen gemischten, zur Papierherstel lung geeigneten Weichholz- und Hartholzfasern, wovor die Weichholzfasern vorgängig mit 0,56 PS-Tagen/Tonne zerfasert worden waren, auf einem feinmaschiger Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine erste Fasern enthaltende Bahn zu bilden. Ein zweiter Fasern enthaltender Papierbrei mit identischer Zusammensetzung wurde aus einem zweiten Kopfkasten auf ein h5 zweites feinmaschiges Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine zweite Fasern enthaltende Bahn zu bilden. Danach wurde die zweite Bahn mit der ersten Bahn zusammengeführt, während beide Bahnen eine relativ geringe

I aserkonsistcn/ aufwiesen, um in Übereinstimmung mil dem anhand der I" i g. 1 beschriebenen Verfahren eine zweischichtige, nasse Papierbahn zu bilden. Dk F'ascrkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug um Ort der Übertragung vom F'ourdrinicrSieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa 9.9%. Für die Übertragung der Bahn auf das zum Trocknen und Findrücken vorgesehene Gewebe wurde ein Vakmimsaugkasten mit einem Unterdruck von etwa 24,6 cm Quecksilbersäule auf die nasse Papierbahn zur Einwirkung gebracht. Die Bahn wurde auf dem Gewebe thermisch vorgetrocknet, bis die I nserkonsistcnz etwa 44.9^η/(ΐ betrug und danach bei der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkrcii/ungen des Gewebes verdichtet. Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten Papierbogen sind in den Tabellen I und Il aufgeführt.

Es wurde eine zweischichtige Papierbahn gemäß dem mit Hilfe der F i g. I beschriebenen Verfahren hergestellt. Dazu wurde eine erste 1 lartholzfasern enthaltende fasrige Aufschlämmung auf einem feinmaschigen Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine erste fasrige Bahn zu bilden. Eine zweite Weichholzfasern enthaltende Aufschlämmung, deren Fasern vorgängig mit 0.44 PS-Tagcn/Tonne zerfasert worden waren, wurde aus einem zweiten Kopfkasten auf ein zweites feinmaschiges Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine zweite fasrige Bahn zu bilden. Die zweite fasrige Bahn wurde danach mit der ersten fasrigen Bahn zusammengelegt, um eine zweischichtige nasse Papierbahn gemäß dem mit Hilfe der F i g. 1 beschriebenen Verfahren zu bilden, wobei beide Bahnen eine relativ geringe Faserkonsistenz, aufwiesen. Die Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug be: der Übertragung vom Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa 9.6%. Für die Übertragung auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe wurde ein Vakuumsaugkasten mit einem Druck von etwa 24.1 cm Quecksilbersäule auf die nasse Papierbahn zur Einwirder F i g. I beschriebenen Verfahren zu bilden. Die Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug' bei der Übertragung vom Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa 8,9%. Für die Übertragung auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe wurde ein Vakuiimsaugkasten mit einem Innendruck von etwa 25.4 cm Quecksilbersäule auf die nasse Papierbahn zur Einwirkung gebracht. Die Bahn wurde derart auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe übertragen, daß die die llarlholzfascrn enthaltende Schicht das Gewebe berührte. Die Bahn wurde auf dem Gew ehr thermisch vorgetrocknet, bis die Faserkonsistenz etwa 89.4% betrug, wonach die Bahn während der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen verdichtet wurde. Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten feriigen Papierbogens sind in den Tabellen I und Il aufgezeigt.

Beispiel 5

Es wurde ein zweischichtiger Papierbogen hergestellt, wozu das im vorstehenden Beispiel 4 beschriebene Verfahren in den folgenden Verfahrensschritten abgeändert wurde:

(1) Die Weichholzfasern wurden mit 0.4 PS-Tage/Tonne zerfasert;

(2) die Faserkonsisienz der zweischichtigen Bahn betrug bei der Übertragung vom Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa 9.6%:

(3) für die Übertragung der nassen Papierbahn auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe wurde ein Vakuumsaugkasten mit einem Druck von etwa 12.7 cm Quecksilbersäule verwendet: und

(4) die Bahn wurde auf dem Gewebe bis zu einT Faserkonsistenz von etwa 85% vorgetrocknet und danach während der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen verdichtet.

Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten

Do *-* t η «-K ·-» rr et t-ic €-!»■»*·! \n rinn ~P.» Unllnn I ,,n/1 II οιιΓιτηΓι'ιΚρΙ

ausgeführt, daß die Schicht mit den Weichholzfasern das Gewebe berührte. Die Bahn wurde auf dem Gewebe thermisch vorgetrocknet, bis die Faserkonsistenz noch etwa 94.2% betrug, worauf die Bahn bei der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen des Gewebes verdichtet wurde. Die Eigenschaften des auf die beschriebene Weise hergestellten Papierbogens sind in den Tabellen I und Il aufgeführt.

Beispiel 4

Es wurde ein zweischichtiger Papierbogen gemäß dem mit Hilfe der F i g. I beschriebenen Verfahren hergestellt. Dazu wurde eine erste fasrige Aufschlämmung aus Weichholzfasern, welche vorgängig mit 0,48 PS-Tage/Tonne zerfasert worden waren, auf einem feinmaschigen Fourdrinier-Sieb abgelagert, um eine erste fasrige Bahn zu bilden. Eine zweite fasrige Aufschlämmung, enthaltend einen Hartfaserbrei, wurde aus einem zweiten Kopfkasten auf ein zweites feinmaschiges Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine zweite fasrige Bahn zu bilden. Die zweite fasrige Bahn wurde danach mit der ersten fasrigen Bahn zusammengelegt, wobei beide Bahnen eine relativ geringe Faserkonsistenz aufwiesen, um eine zweischichtige, geschichtete, nasse Papierbahn gemäß dem mit Hilfe

Beispiel 6

Es wurde eine zweischichtige Papierbahn hergestellt nach einem ähnlichen Verfahren, wie es für das Beispiel 4 beschrieben ist. jedoch mit den folgenden abweichenden Arbeitsschritten:

(1) Die Fasern der Weichholzaufschlämmung waren mit 0,4 PS-Tagen/Tonne zerfasert worden:

(2) die Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug bei der Übertragung vom >Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa 16,5%:

(3) für die Übertragung der nassen Papierbahn auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe wurde ein Vakuumsaugkasten mit einem Innendruck von etwa 24.1 cm Quecksilbersäule zur Einwirkung auf die Bahn gebracht; und

(4) die Bahn wurde auf dem Gewebe bis zu einer Faserkonsistenz von etwa 84,5% vorgetrocknet, bevor sie bei der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen verdichtet wurde.

Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten Papierbogens sind in den Tabellen I und Il aufgeführt.
Die Vergleichsprüfungen. welche an den in den

030 215/252

Tabc'lcn I und II aufgeführten Beispielen durchgeführt wurden, wurden auf die folgende Art ausgeführt:

Im trockenen Zustand gemessene Dicke

Diese wurde mil einem motorisch angetriebenen Mikrometer. Modell 549 M, das bei der Resting Machines, hit., Amityville, Long Island. New York, erhältlich ist, gemessen. Dabei werden die Probestücke der Erzeugnisse unter einem Amboß mit 5,08 cm Durchmesser einer Belastung von 12,4 g/cm- ausgesetzt. Vor dem Einlegen der Probestücke für die Messung wurde das Mikrometer auf Null gestellt, um sicherzustellen, diiß kein Fremdkörper unter dem Amboß lag, und es wurde für eine fehlerfreie Ablesung kalibriert. Die Messungen wurden direkt von der Skala des Mikrometers abgelesen, welche die Dicke in Mil (0.0254 mm) anzeigt.

Errechnete Dichte

Die Dichte jedes Probestücks wurde errechnet, indem das Grundgewicht des Probestücks durch die bei einer Belastung von 12,4 g/cm- gemessene Dicke des Probestücks dividiert wurde.

Zugfestigkeil im trockenen Zustand

Diese Zugfestigkeit wurde mit Hilfe eines Thwing-Albert, Modell QC-Zugprüfgeräts, das bei der Thwing-Albert Instrument Company. Philadelphia. Pennsylvanien. erhältlich ist. gemessen. Für die Messung wurden Probestücke mit einer Breite von 2,54 cm und einer Länge von 15.2 cm sowohl in der Bearbeitungsrichtung als auch quer zur Bearbeitungsrichtung aus dem Erzeugnis herausgeschnitten. Vier dieser Probestreifen wurden übereinandergelegt und zwischen die Klemmen der Prüfeinrichtung, welche einen Absland von 5,08 cm voneinander aufwiesen, eingelegt. Die Laufgeschwindigkeit des Prüfkopfs während der Prüfung betrug 10 cm/min. Der Meßwert wurde direkt von einer Digitalanzeige am Prüfgerät zum Zeitpunkt des Zcrreißens abwiesen und durch vier dividiert, um die Zugfestigkeit eines einzelnen Probestücks zu errechnen. Die Meßergebnisse wurden in g/Zoll (0,394 g/cm) ■> angegeben.

Bruchdehnung

Als Bruchdehnung wird die prozentuale Verlängerung des Papierbogens in der Bearbeitungsrichtung und

in quer zur Bearbeitungsrichtung. gemessen zum Zeitpunkt des Zerreißens, angegeben. Diese Bruchdehnung kann direkt von einer zweiten Digitalanzeige am Thw ing-Albert-Zugfcstigkeiisprüfgerät abgelesen werden. Die Ablesung der Bruchdehnung erfolgte gleiehzei-

■> tig mit dem Ablesen der Zugfestigkeit.

Einreißfestigkeit in der Bearbeitungsrichtung

Die Einreißfesligkeit wurde mit einem Elnieridorf Modell 60-5-2-Einreißprüfgerät, das von der Thwing-Al-

:n bert Instrument Company, Philadelphia, Pennsylvanien. erhältlich ist und einen Meßbereich bis 200 g aufweist, gemessen. Diese Prüfung ist vorgesehen, um die Einreißfestigkeit von Bögen zu messen, welche bereits eingerissen sind. Dazu wurden Prüfstücke mit einer

r> Größe von 6.3 χ 7.6 cm ausgeschnitten, wobei die 6.3-cm-Abmessung parallel zur Bearbeitungsrichtung des Materials lag. Acht dieser Probestücke wurden übereinandergelegt und zwischen die Backen des Prüfgeräts eingelegt, so daß die Zugrichtung parallel zur

in 6.3-cm-Abmessung verlief. Die untere Kante des Stapels der Prüfstücke wurde dann in einer Richtung parallel zur Zugrichtung auf 1,27 cm Länge eingeschnitten. Eine Digitalanzeigeeinrichtung Modell 65-1. welche ebenfalls von der Thwing-Albert Instrument Company bezogen

i'i werden kann, wurde auf Null gestellt und unter Verwendung eines Elmcndorf-Nr. 60-Kalibriergewiclits vor Beginn der Messung kalibriert. Die Werte wurden direkt von der Digitalanzeigeeinrichtung abgelesen und in die folgende Gleichung eingesetzt:

.„, ■ , . Γ Meßbereich des Prufuerats (ü) ■ angezeigter Zerreißwert (%Π ' Zerreißfestigkeit =| - - - -, — ~ --..„ -±-.~...^--..- \ ^₇₇₇₇₇.

L /Aii/.ain uci ucpiuiicn i-iuucmuim: j i«'»<

Die Resultate wurden in g/Probestück des Erzeugnis- -r ses angegeben.

Steifheit und Gleitreibung

Dieser Wert wurde mit einem »Handle-O-Meter«, Katalog Nr. 211 -3, das ebenfalls von der Thwing-Albert ->n Instrument Company. Philadelphia, Pennsylvanien, erhältlich ist, gemessen. Die Meßwerte des Handle-O-Meters liefern eine Anzeige für die Steifheit und die Gleitreibung des Bogens, welche ihrerseits vom Griff, der Weichheit und der Drapierbarkeit abhängig ist. Kleinere Meßwerte des Handle-O-Meters kennzeichnen eine geringere Steifheit und weisen darum auf einen besseren Griff, bessere Weichheit und Drapierbarkeit hin. Für die Messung wurden quadratische Probestücke auf einer Seitenlänge von 11,4 cm geschnitten und für bo jede Messung zwei Probestücke nebeneinander über einen Schlitz gelegt, der eine Breite von 0,635 cm aufwies. Zum Messen der Handle-O-Meter-Werte in der Bearbeitungsrichtung wurden die Probestücke mit ihrer Bearbeitungsrichtung parallel zur Schneide des Handle- es O-Meters ausgerichtet, und zürn Messen des Handle-O-Meterwertes quer zur Bearbeitungsrichtung .vurden die Probestücke derart auf das Meßgerät gelegt, daß ihre quer zur Bearbeitungsrichtung liegende Richtung parallel zur Schneide des Handle-O-Meters lag.

Die mit dem Handle-O-Meter gemessenen Werte sind in Gramm angegeben.

Biegefestigkeit und Biegemodul

Um diejenigen Eigenschaften der Papierbögen, welche sich auf den subjektiven Eindruck beim Berühren und Drapieren beziehen, quantitativ zu fassen, wurden die bei der Textilprüfung gebräuchlichen Verfahren verwendet. Der Griff eines Gewebes bezieht sich auf den subjektiven Eindruck beim Anfühlen und Berühren des Materials und ist insbesondere von der Empfindung beim Berühren abhängig. Zur Beurteilung des Griffs eines Gewebes werden die Empfindung der Steifheit oder Schlaffheit, der Härte oder Weichheit und der Rauhigkeit oder Glätte in Betracht gezogen. Demgegenüber hat die Drapierfähigkeit eine ganz andere Bedeutung und betrifft ganz allgemein die Eigenschaften eines Gewebes, beim Gebrauch ein angenehmes Ansehen oder Aussehen anzunehmen oder zu bewahren. Die Erfahrungen in der Textilindustrie haben gezeigt, daß die Steifheit eines Gfwebes der

wichtigste Faktor bei der Untersuchung des Griffs und der Drapierfähigkeit ist.

Ein von der Textilindustrie verwendetes Gerät mm Messen der Steifheit ist der Shirley-Stiffness-Testcr. Um die Drapierfähigkeit und den Griff der in den Beispielen I bis 6 beschriebenen Papierprobestücke zu vergleichen, wurde ein Shirley-Stiffness-Tester gebaut, mit dem die »Biegelänge« der Probestücke bestimmt und daraus Werte für die Biegefestigkeit und den Biegemodul errechnet werden konnten.

Der Shirley-Stiffness-Testcr ist im Normblatt ASTM Standard Method Nr. 1J88 beschrieben. Die horizontale Plattform dieses Geräts wird von zwei aus Kunststoff hergestellten Seitenslücken getragen. Auf den .Seilenstücken sind bei dem Standardablenkwinkcl von 4l'/>¹'¹ Indexlinien eingraviert. Am Gerät ist ein Spiegel befestigt, der der Bedienungsperson ermöglicht, beide Indexlinien aus der gleichen Position zu beobachten. Die Skala des Geräts ist in Zentimeter geteilt. Diese Skala kann zugleich als Schablone verwendet werden, mit der die Probestücke auf die erforderliche Groß": geschnitten werden.

Zur Ausführung der Prüfung wird ein rechteckiges Stück Papier mit 15,2 cm Länge und 2,54 cm Breite auf die gleiche Größe wie die Skala zugeschnitten. Danach werden die Skala und das Probestück auf die Plattform gelegt, wobei das Probestück unter der Skala liegt. Dann werden beide Stücke langsam vorwärts gestoßen. Mit zunehmendem Vorwärtsstoßen von Skala und Probestück senkt sich der über uij Kante der Plattform vorstehende Teil des Probestücks zunehmend ab. Der Vorschub von Skala und Probestück wird so lange fortgesetzt, bis die Spitze des im Spiegel beobachteten Probestücks die beiden Indexlinien schneidet. Die überhängende Länge »I« des Probestücks kann unmittelbar von dem Punkt der Skala, der einer auf der Seite der Plattform eingravierten Null-Linie gegenüberliegt, abgelesen werden.

Weil Papier, das einem solchen Steifheitstest unterworfen wurde, eine permanente Biegung annimmt, wurden vier individuelle Probestücke verwendet, um die Steifheit des Papiers längs einer vorgegebenen Achse zu

lui uitjv

ι

ne Achse zu errechnen. Die Probestücke wurden sowohl in der Bearbeitungs- als auch quer zur Bearbeitungsrichtung geschnitten. Aus den Daten, die sowohl in der Bearbeitungsrichtung als auch quer zur Bearbeitungsrichtung gewonnen wurden, wurde dann für ein bestimmtes Papierprobestück der mittlere Überhangwert «/«errechnet.

Als Biegelänge »c« ist für die vorliegende Prüfung diejenige Länge definiert, bei der ein Papierstreifen unter der Wirkung seines eigenen Gewichts um einen definierten Betrag gebogen wird. Dies entspricht einer Messung der Steifheit, welche die Drapierfähigkeit bestimmt. Die Berechnung wurde nach folgender Vorschrift durchgeführt:

worin

f(Q) = (cos '/2 θ -τ- 8 tg Θ)"- und

»1« = der gemäß der obigen Beschreibung gemessene mittlere Überhangswert des bestimmten Papierprobestücks

/"(41 '/2°) = 0.5 ist. Damit vereinfacht sich die oben angegebene Formel zu:

»c« = »I« ■ (0.5) cm.

Die Biegefestigkeit »G« ist eine Messung der Steifheit unter Berücksichtigung des Griffs. Die Berechnung der Biegefestigkeit »G« wurde im vorliegenden Falle wie folgt ausgeführt:

»G« = 0,1629 χ (Basisgewicht der zu

untersuchenden Papierprobe, gemessen in

pound/3000 Fuß² [453 g/2787 m²]) χ »c«i mg · cm.

worin »c« die in cm gemessene Biegelängc der bestimmten Papierprobe gemäß der oben beschriebe-

i) nen Messung ist.

Der in den Beispielen angegebene Biegemodul »q« ist von den Abmessungen des geprüften Probestrciiens unabhängig und kann als die »innere Steifheit« des Materials angesehen werden. Darum kann dieser Wert auch verwendet werden, um die Steilheit von Materialien mit unterschiedlichen Dicken zu vergleichen. Für die Berechnung wurde die Dicke der Papierprobestücke bei einem Druck von 12,4 g/cm² gemessen und nicht bei einem Druck von 70,3 g/cm·², wie es im ASTM Standard

2". Method Nr. 1388 vorgeschlagen ist. Der Druck von nur 12,4 g/cm- wurde verwendet, um jede Möglichkeit zum Zusammendrücken des Bogens zu vermeiden und dadurch die Unterschiede zwischen verschiedenen Alisführungsformen weniger gut erkenntlich zu machen.

ίο Der Biegemodul »q« ist dann gegeben durch die Formel:

»q« = 732 χ »G« -r »g«* kg/cm²

worin »G« die gemäß dem oben beschriebenen π Verfahren bestimmte Biegefestigkeit eines bestimmten Papierprobestücks gemessen in mg χ cm und »g« die Dicke des bestimmten Papierprobestücks ist. gemessen in mil (0,025 cm), wenn das Probestück einem Druck von 12.4 g/cm² ausgesetzt ist.

Die Ergebnisse der an den gemäß den oben beschriebenen Beispielen erzeugten Papierprobestükken ausgeführten Prüfungen sind im folgenden angege-

ι

, UlIU ί.νγαι

Bei der Verwendung des Shirley-Stiffness-Testers ist der Winkel Θ = 41 '/2°, bei welchem Winkel /"(Θ) oder vi t ui in \jvl LJiv.gt.iL.iiign.vii />»_»" u,,vj

des Biegemoduls »q«, welche sowohl für die Γ rapierfähigkeit als auch für den subjektiven Eindruck beim Berühren Bedeutung haben. Eine geringere Biegefestigkeit und ein geringerer Biegemodul sind im allgemeinen Zeichen für eine verbesserte Drapierfähigkeit und einen besseren Eindruck beim Berühren.

Verformbarkeit durch Druck

Die in den folgenden Tabellen angegebenen CWV-Werte (compressive work values) geben die Verformbarkeit eines Papierbogen^ an. wenn dieser an seinen gegenüberliegenden Außenflächen belastet wird. (Die Lappigkeit oder Schwammigkeit trägt zum subjektiven Eindruck der Weichheit bei.) Die Bedeutung der CWV-Zahl ist besser verständlich, wenn man sich vergegenwärtigt, daß diese Zahl die gesamte Arbeit

eo angibt, weiche erforderlich ist. um die Oberflächen eines einzigen flachen Papierbogens gegeneinander zu pressen, bis die Belastung 19,6 g/cm² beträgt. Bei der Ausführung dieser Prüfung wird die Dicke des Papierbogens verringert und dazu Arbeit geleistet.

Diese Arbeit oder verbrauchte Energie entspricht der Arbeit, welche von einer Person geleistet wird, die die flachen Außenflächen eines flachen Papierbogens zwischen dem Daumen und dem Zeigefinger zusam-

mendrückt, um einen Eindruck der Weichheit des Papierbogen zu gewinnen. Es war gefunden worden, daß die CWV-Zahlen recht gut mit dem subjektiven Eindruck der Weichheit übereinstimmt, den eine Person, die einen Papierbogen befühlte, gewinnt.

Um die Zahlen für den CWV-Wert zu messen, wurde ein Instron Tester Modell Nr. TM verwendet. Für die Messung wurde ein einziges 25,8 cm² großes Papierblatt zwischen die Druckplatten eingelegt. Das Probestück wurde dann an den flachen, gegenüberliegenden Außenflächen belastet und mit einer Geschwindigkeit von 0,25 cm/min zusammengepreßt, bis die gesamte Belastung 19,6 g/cm- erreichte.

Der Instron Tester ist mit einem Schreiber ausgerüstet, der die unter dem Druck erfolgende Bewegung der Oberflächen des Probestücks mit der momentanen Belastung integriert, um die gesamte Arbeit in 2,54 cm · g anzuzeigen, welche erforderlich ist, um eine Belastung von 19,6 g/cm² zu erreichen. Diese in 234 cm · g/25,8 cm² der untersuchten Papierfläche ausgedrückte Arbeit ist der hier verwendete CWV-Wert. Ein höherer CWV-Wert ist im allgemeinen ein Zeichen für einen weicheren Papierbogen.

Kompressionsmodul

Der in den folgenden Tabellen aufgeführte Kompressionsmodul entspricht etwa dem Elastizitätsmodul, der in dem Buch von Kent »Mechanical Engineer's Handbook«, 11. Auflage, auf den Seiten 7-05 und 7-06 definiert ist. Auf diese Publikation wird hier ausdrücklich hingewiesen. Der Kompressionsmodul kann als der »innere Widerstand gegen die Kompression« des Materials angesehen werden, der an einem bestimmten Punkt des Belastungs-Verformungs-Diagramms während des Verfahrens zum Ermitteln des oben beschriebenen CWV-Werts erzeugt wird.

Entsprechend der oben genannten Publikation ist der Elastizitätsmodul oder Kompressionsmodul »E« durch die folgende Gleichung gegeben:

Av

worin »fVdie einwirkende Kraft ist, «/«die Länge, »A« die Querschnittsfläche und »e« die gesamthafte Verformung des Probestücks.

Bei der Bestimmung des Kompressionsmoduls eines Probestücks aus Papier ist die Grenze der Proportionalität des Materials außerordentlich tief. Darum wurde die oben angegebene Gleichung in der folgenden Weise abgeändert:

F= ^{L^P±
/T(IeC

worin »ΔΡ« das Differential der Kraft ist, das für eine Absorbiertes Wasser pro Probestück

vorgegebene einwirkende Last (im vorliegenden Fall füi 400 p) durch eine Tangente am Belastungs-Verfor mungs-Diagramm bestimmt wurde, wozu die Tangente um einen vorgegebenen Abstand (im vorliegenden FaI von 300 bis 500 p) verlängert wurde, um eins Differentialkraft »τ! Ar (im vorliegenden Fall von 200 ρ zu erhalten, »I« die Dicke des zu prüfenden Papierpro bestücks, gemessen unter einer einwirVenden Last vor im vorliegenden Fall 400 g, »A« die Oberfläche des zi

ίο messenden Papierprobestücks und im vorliegenden FaI 25,8 cm³ und »(de/« die differentielle Verformung des zi prüfenden Probestücks ist, welche durch die Endpunkte der oben erwähnten Tangentenlinie, d. h. die Verfor mung, gemessen bei einer einwirkenden Belastung vor 300 g, abzüglich der Verformung bei einer einwirkender Belastung von 500 g gegeben ist.

Für tuchartige und sanitäre Erzeugnisse sind irr allgemeinen niedrige Werte für Hen Kompressionsmo dul anzustreben, weil sie einen geringeren Widerstant für das Zusammenfallen des Materials bei der normalerweise vorgesehenen Belastungen anzeigen.

Saugfähigkeil

Ein Teil der gesamten Saugfähigkeit eines Papierbo gens ist dessen Speicherfähigkeit für Wasser. Dif folgende Prüfung wurde durchgeführt, um für jede: Probestück die Saugfähigkeit für Wasser innerhall einer bestimmten Zeit und bei einer bestimmter Zuflußgeschwindigkeit zu messen. Die Probestücke

ν.) wurden auf eine Größe von 10.2 χ 10,2 cm² zugeschnit ten, danach acht Probestücke übereinander gcstapel ynd in einem Halter aus Polyurethan, der an de geneigten Fläche eines Prüfgeräts für die Saugfähigkei befestigt war, angeordnet. Vor dem Befeuchten de Probestücke wurden das Gewicht sowohl der Probe stücke als auch des Halters bestimmt. Die Probestücke wurden derart in dem Halter angeordnet, daß die Bearbeitungsrichtung des ursprünglichen Papierbogen; quer zur Neigung der Ebene ausgerichtet war. An oberen Ende der geneigten Ebene wurde während einei Minute Wasser mit einer Zuflußgeschwindigkeit voi 500 ml/min zugeführt. Die gesättigten Probestück! verblieben, nachdem der Zulauf des Wassers abgestell worden war, während weiterer 45 see in dem geneigtei

4-, Halter. Während dieser Zeit konnte überschüssige Wasser vom Halter ablaufen, ohne daß die gesättigtei Probestücke berührt wurden. Danach wurde da Gewicht des Halters und der gesättigten Probestücki erneut bestimmt. Die Menge des von den Probestückei absorbierten Wassers wurde durch Subtrahieren de Trockengewichts des Halters und der Probestücke von Naßgewicht des Halters und der Probestücke crrechnel Weil das Trockengewicht der Probestücke ohne dei Halter ebenfalls bekannt war, konnte die folgendi Berechnung ausgeführt werden:

■[

Gesamtmenge des von einer bekannten Anzahl Probestücken absorbierten Wassers (g) "1 Trockengewicht einer bekannten Anzahl von Probestücken (g) |'

Die Ergebnisse sind als Gramm absorbiertes Wasser/g Trockengewicht Probestück angegeben.

Sauggesch windigkeil

Ein anderer Gesichtspunkt für die gesamthafte Saugfähigkeit eines Papierbogens ist dessen Sauggeschwindigkeit für Wasser. Die entsprechende Prüfunj wurde durchgeführt, indem die Zeit (in Sekunden gemessen wurde, welche zur Absorption von 0,1 m destilliertem Wasser durch einen Papierbogen mit eine Flächen von 10.2 χ 10.2 cm^! benötigt wurde. Für cliesi Messung wurde ein Reid style tester verwendet, der ii

der Publikation von S. G. Reid »A Method for Measuring the Rate of Absorption of Water by Creped Tissue Papier« in dem Buch Pulp and Papier Magazine of Canada, Band 68, Nr. 3, Convention Issue, 1967, auf den Seiten T-115 bis T-117 beschrieben ist. Zur Prüfung wurde der zwischen einer kalibrierten Pipette und der das Probestück berührenden untern Spitze der Pipette angeordnete Hahn geöffnet und gleichzeitig ein Zeitmeßgerät in Betrieb gesetzt. Während das Wasser von dem Probestück aufgesaugt wurde, wurde die Höhe des Wassers in der Pipette beobachtet. Der Zeitnehmer

Tabelle I

wurde gestoppt, wenn genau 0,1 ml Wasser aus der kalibrierten Pipette ausgeflossen war. Der in Sekunden angegebene Meßwert wurde direkt vom Zeitgeber abgelesen. Kurze Zeiten sind ein Zeichen für eine hohe Sauggeschwindigkeit.

|ede der nach den vorstehend beschriebenen Prüfungen gewonnenen und in den Tabellen I und Il aufgeführten Eigenschaften entspricht den Mittelwerten aller Prüfungen, die an den verschiedenen Probestücken ausgeführt wurde.

Der Vergleich der in den Tabellen I und Il aufgeführten Eigenschaften der Papierbögen zeigt klar, daß die crfindungsgemäß geschichteten Papierbögen eine größere Dicke und eine geringere Dichte aufweisen als die auf ähnliche Weise hergestellten, ein vergleichbares Cirundgewiehl aufweisenden, nichtgcschiehtelcn Papierbögen der bisher bekannten Art. Die Vorteile der erfindungsgemäßcn Papierbögen /eigen sich auch in deren verbesserter Saugfähigkeit. Aus den Tabellen I und Il ist. auch tu ersehen, daß die crfindungsgciiiiiß geschichteten Papierbogen im allgemeinen gesamthafte / ig- und Dchncigenschaftcn aufweisen, die mil denen der dichteren, nichtgcschichletcn Papierbögen der bisher bekannten An vergleichbar sind. Weiter weisen die erfindungsgemäß hergestellien Papierbögen eine

Ί". geringere Steifheit. Gleiireibung. geringeren Biegewiderstand. Biegemodul und Kompressionsmodul, sowie höhere CWV-Werte auf. welche alle eine verbesserte Weichheit. Drapierfähigkeit. Flexibilität und einen verbesserten subjektiven Eindruck beim Berühren

wi anzeigen.

Bei	Grund	Dicke bei	(cm)	Errechnete	Zerreißfestigkeit im	arbeits-Wert	Dehnung	Einreiß	ig)	Steifheit ι	jnd Gleit	ab-	I
spiel	gewicht	Belastung	0,0455	Dichte bei	trockenen Zustand	(g cm/cm")	in der	quer zu widerstand	9	reibung			F
	im ge- von kreppten I2,4g/cnv Zustand	0,0498	Belastung von 12,4 g/cnr	in der quer zur Bearbei- Bearbei- tungs- tungs-		Bearbei tungs- richtung	Bearbei- in der Be" tungs- arbeitungs- richtung nchtunS	7	in der Bearbei tungs-	quer zur Bearbei tungs-		Ϊ
		0,0508		richtung richumg				10	richtung	richtung		\
	(g/nv)	0,0521	(g/cm1)	(g/cm) (g/cm)		(%)	(%)	10	(g)	(g)
1	23,5	0,049	0.0518	125 53,5	0.0951	32,4	9,0	Il	31	7		\
2	23,5	0.0518	0.0473	68,1 33,5	0.1425	30,8	11,7	10	13	6
3	23,5		0,0464	103 42,5	0.0998	35,7	9,6		12	5		I
4	23,2	Biegefestigkeit	0,0446	135 66,9	0.1185	35.8	10,0	Saugfähigkeit	Il	4
5	23.3		0.0478	130 62,2	0.1003	35.0	9,7		13	4	j
6	23.8	(mg-cm)	0.0461	120 64,2	0.1053	32.9	9,2	(g Wasser/	8	4
Tabelle Il						g fasern)
Beispiel		Biegemodul Komprcssions-		Kompressions		Sauggeschwindigkeit
			modul
	27.0	(kg/cnr)	(g/cm" I	15.7
	15.6			Π.5	(Zeil in see um
	17.1			17.9	0.1 ml destilliertes
	18.8			18.9	Wasser zu
I	18.3	3.81	153.5	20.1	sorbiercn)
2	23.2	1.45	101.2	20.4	12.9
3	1.56	146.2	8.7
4	1.59	126.6	15.7
S	1.86	129.7	12.7
(>	2.00	121.8	14.0
		12.8

llkr/ii K)MIiI(I

Claims (33)

Patentansprüche:

1. Weicher, voluminöser und saugfähiger Papierbogen mit einem im ungekreppten Zustand gemessenen Grundgewicht von 8 bis 65 g/m², gekennzeichnet durch eine Struktur, welche im Querschnitt mindestens zwei aufeinanderliegende, Fasern enthaltende Schichten (27a, 27b)aufweist, die sich auf dem größeren Teil ihrer Oberflächen ι ο berühren und wobei mindestens eine dieser Schichten kleine, voneinander getrennte Bereiche (26) aufweist, deren Anzahl etwa 15 bis 560 Bereiche/cm² beträgt, welche Bereiche senkrecht zur Ebene des Bogens verschoben sind.

2. Papierbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander getrennten, verschobenen Bereiche (26) eine geringere Dichte als der verbleibende Teil des Papierbogens (27) aufweisen.

3. Papierbogen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamthafte Rohdichte des Bogens (27), gemessen im nichtkalandrierter· Zustand und bei einer Belastung von 12,4 g/cm², zwischen 0,02 bis 0,2 g/cm³, insbesondere 0,025 bis 0,13 g/cm³, beträgt.

4. Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderliegenden Schichten (27a, 27b) unterschiedliche Arten von Fasern enthalten. jo

5. Papierbogen nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei Schichten (27a, 27b), von denen die eine senkrecht zur Ebene sies Bebens ausgebogene Bereiche (26) aufweist und-Jie andere praktisch eben und kontinuierlich ist. r>

6. Papierbogen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die senkrecht zur Ebene des Papierbogens ausgebogenen Bereiche (26) aufweisende Schicht (27a^zum überwiegenden Teil relativ kurze zur Papierherstellung geeignete Fasern mit einer mittleren Länge zwischen 0,025 bis 0,15 cm enthält und die praktisch ebene und kontinuierliche Schicht [2Tb) zum überwiegenden Teil relativ lange zur Papierherstellung geeignete Fasern mit einer mittleren Länge von mindestens 0,2 cm, insbesondere zwischen 0,2 und 0,3 cm, enthält.

7. Papierbogen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der voneinander getrennten, ausgebogenen Bereiche in der die relativ kurzen Fasern enthaltenden Schicht ->i> (93) mit der praktisch ebenen und kontinuierlichen, die relativ langen Fasern enthaltenden Schicht (92) zusammenwirkt, um eine Vielzahl von gesamthaft eingeschlossenen Kissen (91) zu bilden.

8. Papierbogen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch « gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der voneinander getrennten, ausgebogenen Bereiche in der die relativ kurzen Fasern enthaltenden Schicht (103) im Querschnitt das Aussehen von vulkanartigen Konen (101) aufweisen. W)

9. Papierbogen nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ kurzen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern Hartholzfasern und die relativ langen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern Weichholzfasern sind. er,

10. Papierbogen nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht der zum überwiegenden Teil relativ kurze, zur Papierherstellung geeignete Fasern enthaltenden Schicht (27aJ im staubtrockenen Zustand zwischen 20 und 80%, insbesondere 40 und 60%, des Gesamtgewichts des Papierbogens im staubtrockenen Zustand ausmacht.

11. Papierbogen nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dje zum überwiegenden Teil aus relativ kurzen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern bestehende Schicht (27a) nicht mehr als 30%, insbesondere 15% der relativ U ngen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern, aus denen die praktisch ebene und kontinuierliche Schicht besteht, enthält

12. Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderliegender Fasern enthaltenden Schichten (27a, 27b) einander ähnliche oder gleichartige Faserarten enthalten.

13. Papierbogen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede der aufeinanderliegenden Schichten kleine, voneinander getrennte, senkrecht zur Ebene des Bogens verschobene Bereiche aufweist, welche Diskontinuitäten bilden, die sich durch die gesamte Dicke des Bogens erstrecken.

14. Papierbogen nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede der aufeinanderliegenden Schichten eine homogene Mischung von relativ langen, zus Papierherstellung geeigneten Fasern mit einer mittleren Länge von mindestens 0,2 cm und relativ kurzen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern mit einer mittleren Länge zwischen 0,025 bis 0,15 cm enthält.

15. Papierbogen nach einem der Ansprüche 12 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß jede der übereinanderliegenden Schichten zum überwiegenden Teil relativ lange, zur Papierherstellung geeignete Fasern mit einer mittleren Länge von mindestens 0,2 cm enthält.

16. Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster regelmäßig ist.

17. Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis

16, dadurch gekennzeichnet, daß sein Grundgewicht 11,3 bis 40,6 g/m² beträgt.

18. Papierbogen nach einem der Ansprüche 5 bis 11 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Schichten mit einer weiteren außen liegenden Schicht mit senkrecht zur Ebene des Bogens verschobenen Bereichen vorgesehen ist.

19. Papierbogen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sein Grundgewicht 13 bis 65 g/m² beträgt.

20. Verfahren zur Herstellung eines weichen, voluminösen und saugfähigen Papierbogens mit einem im ungekreppten Zustand gemessenen Grundgewicht zwischen 8 und 65 g/m², gekennzeichnet durch

a) an sich bekanntes Bilden einer nassen Papierbahn, welche mindestens zwei aufeianderliegende und sich berührende. Fasern enthaltende Schichten enthält,

b) Tragen dieser nassen Papierbahn auf einem Gewebe, das 15 bis 560 Maschenöffnungen/cm² aufweist,

c) Einwirken einer an gegenüberliegenden Außenflächen der vom Gewebe getragenen Papierbahn wirksamen Druckdifferenz, wobei mindestens eine der Schichten in kleinen, voneinander getrennten Bereichen, welche den

Masehenöffnungen in dem Gewebe entsprechen, senkrecht zur Ebene der Bahn verschoben wird, und

d) Fertigtrocknen der Bahn, ohne die verschobenen Bereiche in der einen der Schichten zu zerstören.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz bei einer Faserkonsistenz der Bahn von nicht mehr als 25%, insbesondere zwischen 5 und 25%, zur Einwirkung gebracht wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der Druckdifferenz an der unteren Fläche des Gewebes ein Unterdruck zur Einwirkung gebracht wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bilden der nassen Papierbahn eine erste, Fasern enthaltende Schicht, welche zum überwiegenden Teil relativ kurze, zur Papierherstellung geeignete Fasern mit einer mittleren Länge zwischen 0,025 bis 0,15 cm aufweist, mit einer zweiten, Fasern enthaltenden Schicht, welche zum überwiegenden Teil relativ lange, zur Papierherstellung geeignete Fasern mit einer mittleren Länge von mindestens 0,2 cm, insbesondere zwisehen 0,2 und 03 cm, aufweist, zusammengelegt wird, wobei die Schichten eine Faserkonsistenz von nicht mehr als 20% aufweisen.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das die Masehenöffnungen jo aufweisende Gewebe einen freien Diagonalabstand der Maschen zwischen 0,013 bis 0,2 cm, insbesondere 0,023 bis 0,14 cm, aufweist und beim Tragen der nassen Papierbahn auf diesem Gewebe diejenige Oberfläche der Bahn, welche zum überwiegenden Teil die kurzen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern enthält, auf der zum Tragen der Papierbahn vorgesehenen Oberfläche des Gewebes liegt.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß beim thermischen Vortrocknen der nassen Papierbahn auf dem Gewebe die Faserkonsistenz auf mindestens 30% und gegebenenfalls bis 98% erhöht wird und danach voneinander getrennte Bereiche der Bahn zwischen den Verkreuzungen des Gewebes und einer nichtnachgiebigen Oberfläche verdichtet werden.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch vorgetrocknete Papierbahn an voneinander getrennten Orten, welche den durch die Verkreuzungen des Bewebes verdichteten Bereichen entsprechen, auf der Oberfläche einer Trockentrommel zum Haften gebracht und fertig getrocknet wird, wonach in an sich bekannter Weise die fertig getrocknete Papierbahn während des Abnehmens von der Trockentrommel mit Hilfe eines Rakels gekreppt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die nasse Papierbahn auf dem Gewebe fertig getrocknet und danach beim Abnehmen vom Gewebe einer mechanischen MikrökreppUng unterworfen wird.

28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der fertig getrocknete, gekreppte Papierbogen kalandriert wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, μ dadurch gekennzeichnet, daß die geschichtete, nasse Papierbahn durch Überlagern einer zweiten nassen, Fasern enthaltenden Bahn auf eine erste nasse.

Fasern enthaltende Bahn mit ähnlichem Fasergehalt gebildet wird.

30. Vei fahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die nasse Papierbahn durch Einwirkung von Unterdruck von einem öffnungen aufweisenden Träger auf die Unterfläche eines öffnungen aufweisenden, zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes übertragen wird, das Masehenöffnungen aufweist, deren freie Diagonalenlänge größer ist als ein Drittel, aber kleiner als die gesamte mittlere Faserlänge in dem die kurzen Fasern enthaltenden Teil der Bahn und auch kleiner ist als ein Drittel der mittleren Faserlänge in dem die langen Fasern enthaltenden Teil der Bahn.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein Papierbogen mit einem Grundgewicht von 11,3 bis 40,6 g/m² hergestellt wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß eii:c dritte. Fasern enthaltende Schicht auf die von den. ersten mit öffnungen versehenen Gewebe getragene nasse Papierbahn aufgelegt wird, um eine drei Schichten aufweisende, einstückige, nasse Papierbahn zu bilden.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein Papierbogen mit einem Grundgewicht von 13 bis 65 g/m² hergestellt wird.