CH615719A5

CH615719A5 -

Info

Publication number: CH615719A5
Application number: CH673076A
Authority: CH
Inventors: George Morgan; Thomas Floyd Rich
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 1975-05-30
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1980-02-15
Also published as: DE2623905B2; LU75050A1; ES448308A1; JPS5221405A; NL186461B; FR2312600A1; BE842308A; IE43844L; GB1543346A; DK147543B; FR2312600B1; DE2623905C3; AU1390476A; AU509230B2; FI57991B; DK147543C; SE7605986L; US3994771A; IE43844B1; NL186461C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen weichen, voluminösen und saugfähigen Papierbogen mit einem im ungekreppten Zustand gemessenen Grundgewicht von 8 bis 65 g/m2 und mit mindestens zwei aufeinanderliegenden, Fasern enthaltenden Schichten, wobei mindestens eine dieser Schichten in begrenzten Bereichen senkrecht zur Ebene des Bogens ausgebogen ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

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 (Fourdrinier-Sieb) oder einer anderen Formfläche aufliegende Fläche zusammenzudrücken. Üblicherweise werden zum 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, gepress-ten 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 vergrösser-ten Dichte abnimmt. Die solcherart hergestellten Papierbahnen wurden darum während langer Zeit zusätzlich gekreppt, um in der Papierbahn entstandene Zwischenfaserbindungen wieder zu zerreissen oder zu zerbrechen. Es wurden auch schon chemische Behandlungen der zur Papierherstellung verwendeten Fasern angewendet, um deren Fähigkeit zur Zwischenfaserbindung zu verringern.

Ein wesentlicher Fortschritt bei der Herstellung von Papierbögen mit geringer Dichte ist in der US-PS 3 301 746 (Sanford et al.) beschrieben, auf die hier ausdrücklich hingewiesen wird.

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Diese Patentschrift offenbart ein Verfahren zur Herstellung von voluminösen Papierbögen, bei dem eine auf einem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe abgelegte Bahn bis zu einer vorgegebenen Faserkonsistenz thermisch vorgetrocknet und vor dem abschliessenden Trocknen der Bahn das Verkreuzungsmuster des Gewebes in die Bahn eingedrückt wird. Zur Herstellung von Papierbögen mit einer angestrebten Kombination von Weichheit, Voluminosität und Saugfähigkeit wird die Bahn vorzugsweise auf der Trockentrommel noch zusätzlich gekreppt.

Weitere zur Papierherstellung bekannte Verfahren, bei denen mindestens vor dem Vortrocknen der Bahn das Verdichten von deren gesamter Oberfläche vermieden wird, sind in den US-PS 3 812 000 (Salvucci, Jr. et al.), 3 821068 (Shaw) und 3 629 056 (Forrest) 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 Andrük-ken vorgesehenen Gewebe abgelagerte Bahn einem Fluid-druck 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.

Der vorliegenden Erfindung liegt darum die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten, weichen, voluminösen und saugfähigen Papierbogen zu schaffen, der aus Schichten mit ähnlichen oder unähnlichen Faserarten hergestellt ist und gegenüber bisher bekannten, in vergleichbarer Weise hergestellten, aber nicht geschichteten Papierstrukturen mit einer homogenen Mischung von vergleichbaren, zur Papierherstellung geeigneten Fasern eine unerwartet geringe Dichte und zugleich eine für die Verwendung zu Handtüchern und vergleichbaren Erzeugnissen ausreichende Zugfestigkeit aufweist und ausserdem eine verbesserte Voluminosität, Flexibilität, Kompressibilität, einen besseren Griff und bessere Saugfähigkeit.

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

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

Der erfindungsgemässe Papierbogen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten sich auf dem grösseren Teil ihrer Oberflächen berühren und die Anzahl der ausgebogenen Bereiche 15 bis 560 Bereiche/cm2 des ungekreppten Bogens beträgt.

Der erfindungsgemässe Papierbogen kann, verglichen mit auf gleiche Weise hergestellten einschichtigen Papierbögen mit einer homogenen Mischung gleichartiger Fasern mit einer verbesserten Voluminosität und Dicke sowie einer verbesserten Weichheit, Flexibilität und Drapierfähigkeit und einem verbesserten Griff, insbesondere auf derjenigen Oberfläche, welche die voneinander getrennten, senkrecht zur Ebene des Bogens ausgebogenen Bereiche aufweist, hergestellt werden. Wegen des grösseren Leervolumens, d. h. der geringeren Gesamtdichte, sind die neuen Papierbögen besonders zur Herstellung weicher, voluminöser Erzeugnisse mit verbesserter Saugfähigkeit geeignet.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung des neuen Papierbogens wird aus wenigstens zwei aufeinanderliegenden, Fasern enthaltenden Schichten eine nasse Papierbahn hergestellt und auf ein durchlässiges Gewebe mit 15 bis 560 Maschenöffnungen/cm2 aufgebracht und zur Bildung eines Papierbogens getrocknet. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die nasse Papierbahn auf dem Gewebe einer Druckdifferenz ausgesetzt wird, wodurch wenigstens eine der Schichten teilweise aus der Ebene der Bahn ausgebogen wird und kleine, voneinander getrennte ausgebogene Bereiche gebildet werden, die den Maschenöffnungen des Gewebes entsprechen und dass die Bahn ohne die ausgebogenen Bereiche zu zerstören getrocknet wird.

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

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

Fig. 2 die etwa 20fach vergrösserte Fotografie eines Querschnitts durch einen im Bereich der Linie 3-3 in Fig. 1 aus der Papiermaschine entnommenen Probebogen, in der das Aus-mass der Formung bzw. das Eindringen des zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes in eine nichtgeschichtete Papierbahn der bisher bekannten Art zu erkennen ist, wenn die Bahn aus einer homogenen Mischung von Papierbrei mit relativ langen Weichholzfasern und relativ kurzen Hartholzfasern besteht,

Fig. 3 die etwa 20fach vergrösserte Fotografie eines Querschnitts durch einen im Bereich der Linie 3-3 in Fig. 1 aus der Papiermaschine entnommenen Probebogen, in der das Aus-mass der Formung bzw. das Eindringen des zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes in eine geschichtete Bahn zu erkennen ist, welche Bahn an der an dem Gewebe anliegenden Oberfläche zum überwiegenden Teü aus relativ kurzen Hartholzfasern und an der gegenüberliegenden Oberfläche zum überwiegenden Teil aus relativ langen Weichholzfasern besteht,

Fig. 4 die etwa 20fach vergrösserte Fotografie der dem Gewebe zugewandten Seite eines nach einem der bisher bekannten Verfahren entsprechend der Lehre aus der US-PS 3 301 746 hergestellten Bogens Kreppapier, der aus einer einzigen, homogen gemischten Aufschlämmung, enthaltend etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern hergestellt ist,

Fig. 5 die vergrösserte Fotografie des quer zur Bearbeitungsrichtung und längs der Linie 5-5 verlaufenden Schnitts durch den in Fig. 4 gezeigten Bogen aus Kreppapier,

Fig. 6 die etwa 20fach vergrösserte Fotografie der Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Oberfläche einer Ausführungsform eines gemäss der vorliegenden Erfindung geschichteten, gekreppten Papierbogens, der im wesentlichen nach dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren aus zwei identischen Papierbreien 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 Fig. 6 gezeigten mehrschichtigen gekreppten Papierbogen,

Fig. 8 die etwa 20fach vergrösserte Fotografie der Draufsicht auf die dem Gewebe zugewandte Oberfläche einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäss mehrschichtigen, gekreppten Papierbogens, der praktisch nach dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren aus einem auf der Seite des Gewebes angeordneten Faserbrei mit Weichholzfasern und auf der Seite des Drahtsiebs angeordneten Faserbrei mit Hartî

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holzfasern hergestellt wurde, wobei der gesamte Fasergehalt des Bogens aus etwa 50% Weichholz- und 50% Hartholzfasern besteht,

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

Fig. 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. 11 die vergrösserte Fotografie des quer zur Bearbeitungsrichtung und längs der Linie 11-11 verlaufenden Schnitts durch den in Fig. 10 gezeigten, mehrschichtigen, gekreppten Papierbogen,

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

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

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

Fig. 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 nichtgekreppten, mehrschichtigen Papierbahn ausgebildet sind, und

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

In Fig. 1 ist schematisch die bevorzugte Ausführungsform einer Papiermaschine gezeigt, mit der ein in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mehrschichtiger Papierbogen geringer Dichte hergestellt werden kann. Der Grundaufbau der gezeigten Papiermaschine entspricht praktisch den Lehren aus der US-PS 3 301 746. Die gezeigte Papiermaschine weist darüberhinaus einen zusätzlichen Auflaufkasten auf und eine Formeinrichtung, welche die Ausbildung einer fasrigen Bahn ermöglicht, welche Schichten mit 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 Formblöcke 13,14 und danach über eine Mehrzahl Vakuumkästen 18,20 geführt, welche letztere der Bahn Wasser entziehen, wodurch deren Faserkonsistenz erhöht wird.

Aus dem zweiten Auflaufkasten 2 wird ein zweiter, zur Papierherstellung geeigneter Eintrag auf ein zweites feinmaschiges Fourdrinier-Sieb 4 geleitet, das um eine Brustwalze 9 geführt ist. Dieser zweite Eintrag besteht zum überwiegenden Teil aus relativ kurzen, zur Papierherstellung geeigneten Fasern, vorzugsweise Fasern eines Hartholzbreis mit einer mittleren Länge zwischen 0,025 bis 0,15 cm. Das zweite Four-drinier-Sieb 4 wird über Formblöcke 15,16 geführt, wobei aus den kurzen Fasern eine zweite nasse Papierbahn gebildet wird, deren Faserkonsistenz über einer Mehrzahl von Vakuumkästen 22 und 24 erhöht wird.

Die nasse Papierbahn 26 aus Hartholzfasern wird dann auf dem Fourdrinier-Sieb 4 um die Umlenkwalzen 10 und 11 geführt, wonach die Aussenfläche der Bahn 26 in innigen Kontakt mit der Aussenfläche der Bahn 25 aus Weichholzfasern gebracht wird. Um die Verbindung zwischen den beiden Bahnen zu verbessern, soll jede Bahn beim Aufeinanderlegen die geringstmögliche Faserkonsistenz aufweisen. Das beschriebene Aufeinanderlegen erfolgt vorzugsweise bei einer Faserkonsistenz zwischen 3 bis 20%. Wenn die Faserkonsistenz weniger als 3% beträgt, kann eine unverdichtete Papierbahn beim Ubertragen vom einen Fourdrinier-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 Aus-senschicht 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 Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform einer Papiermaschine zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Auflegen der einen Bahn auf die andere zwischen einem ortsfesten Vakuumsaugkasten 6 und einer wahlweise verwendeten, mit einem Schlitz versehenen Dampfdüse 53 ausgeführt. An dieser Stelle wird die nasse Bahn 26 aus Hartholzfasern vom oberen Fourdrinier-Sieb 4 auf die obere Aussenfläche der nassen Bahn 25 aus Weichholzfasern aufgelegt, um eine zusammengesetzte Bahn 27 zu bilden, welche bezüglich der Faserart geschichtet ist. Nach dem Aufeinanderlegen wird die zusammengesetzte Bahn 27 über eine Mehrzahl Vakuumsaugkästen 29, 31 und 33 geführt, um die gesamthafte Faserkonsistenz zu erhöhen und die einheitliche Struktur auszubilden. Nach dem Abheben der Bahn 26 aus Hartholzfasern vom Fourdrinier-Sieb 4 wird letzteres um die Rückführwalze 12 geführt und nach einer nichtgezeigten Reinigung, Führung und Spannung zur oberen Brustwalze 9 zurückgeleitet.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird die zusammengesetzte Bahn 27 auf dem Fourdrinier-Sieb 3 um eine Umlenkwalze 7 geführt und danach mit einer grobmaschigen, zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 37 in Berührung gebracht, deren untere Fläche 37b 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 Gewes

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bebahn 37 angelegt. Wenn es wünschenswert ist, kann eine mit einem Schlitz versehene Dampfdüse 35 verwendet werden, um das Anlegen der Papierbahn 27 an die Gewebebahn 37 zu unterstützen. Zum besseren Verständnis wird im folgenden die Oberfläche 27a der Papierbahn, welche an der Oberfläche 37a der Gewebebahn 37 anliegt, als die Gewebeseite der Papierbahn bezeichnet und die am Fourdrinier-Sieb 3 anliegende Fläche der Papierbahn als die Siebseite 27b.

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

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

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

Fig. 2 zeigt eine 20fach vergrösserte Fotografie des Querschnitts eines nichtgeschichteten Probebogens 55 der bisher bekannten Art, enthaltend eine homogene Mischung von relativ langen und relativ kurzen, zur Papierherstellung gebräuchlichen Fasern. Dieser Querschnitt entspricht dem Zustand der Papierbahn beim Durchlauf durch die Papiermaschine im Bereich der Schnittlinie 3-3 in Fig. 1. Das gezeigte spezielle, zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe ist ein Halbköper, der entsprechend der Lehre der US-Patentanmeldung Serial Nr. 457 043 (P. G. Ayers), auf die hier ausdrücklich hingewiesen wird, 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 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 die Tendenz der relativ langen, statistisch 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 Fig. 2 zu ersehen ist, bleibt die Siebseite der nichtgeschichteten Papierbahn 55 praktisch eben und ohne Unterbrechung. Nach der hier verwendeten Terminologie für Gewebe werden die praktisch quer zur Bearbeitungsrichtung verlaufenden Fäden als Schussfäden und die in der Bearbeitungsrichtung verlaufenden Fäden als Kettfäden bezeichnet.

Fig. 3 zeigt die etwa 20fach vergrösserte Fotografie des Querschnitts durch einen gemäss der vorliegenden Erfindung geschichteten Probebogen 27. Dieser Querschnitt entspricht der Papierbahn im Bereich der Schnittlinie 3-3 der Papiermaschine gemäss Fig. 1. Der Teil 26 der geschichteten Papierbahn 27 mit den kurzen Fasern ist teilweise in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Bahn verschoben und bildet kleine, voneinander getrennte Bereiche, welche den Maschenöffnungen in 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 der Bahn, welche an der die Papierbahn tragenden Oberfläche 37a der Gewebebahn 37 anliegen, weniger Tendenz, die Maschenöffnungen in der Gewebebahn zu überbrücken.

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

Für eine Papierbahn mit langen und kurzen Fasern der in Fig. 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 V3 und noch besser grösser als die Hälfte der mittleren Faserlänge in der die kurzen Fasern enthaltenden Schicht der Papierbahn, um das Überbrücken der Fäden des Gewebes durch die kurzen Fasern möglichst zu vermeiden. Ausserdem ist die freie Diagonalenlänge der Gewebemaschen vorzugs5

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weise kleiner als etwa 1h der mittleren Faserlänge in der die langen Fasern enthaltenden Schicht der Papierbahn, um das Überbrücken mindestens eines Paars benachbarter Gewebefäden durch die langen Fasern zu ermöglichen. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei einer der Fig. 3 entsprechenden Ausführungsform der Papierbahn die kurzen Fasern während der Übertragung der nassen, geschichteten Papierbahn auf die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn ausgerichtet werden und durch Maschenöffnungen des Gewebes dringen, während die langen Fasern die Maschenöffnungen überbrücken und praktisch in einer ebenen Lage verbleiben.

Wie bereits weiter oben beschrieben wurde, weisen die ein Muster bildenden, voneinander getrennten Bereiche, welche den Maschenöffnungen des Gewebes entsprechen und sich von der Gewebeseite einer Bahn der in Fig. 3 gezeigten Art nach aussen erstrecken, die Form von gesamthaft eingeschlossenen Kissen auf, oder von konisch ausgerichteten Fasergruppen oder einer Kombination dieser beiden Formen. Die Siebseite 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/cm2 aufweisenden Halbköpergewebe mit Fluiddruck und erhöhter Temperatur behandelt. Die Bahn war gemäss dem in dem bereits erwähnten Patent von P. G. Ayers beschriebenen Verfahren hergestellt und vor dem Verdichten zwischen den Verkreuzungen des Gewebes und der Trockentrommel von der Gewebebahn abgenommen worden. Die Papierbahn 100 enthält etwa 50% Weichholzfasern und 50% Hartholzfasern, wobei die Schicht 103 mit den Hartholzfasern auf der Gewebeseite 100a und die Schicht 102 mit den Weichholzfasern auf der Siebseite 100b 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 Fig. 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 Hartholzfasern enthaltenden Schicht 103 der praktisch unverdichteten, mehrschichtigen, in den Fig. 12 und 13 gezeigten Papierbahn 100 ausgebildet ist. Die Kontinuität der die Weichholzfasern enthaltenden Schicht 102 an der Basis des vulkanartigen Gebildes ist klar zu erkennen. Auf diese Weise zeigt die Gewebeseite der entstehenden geschichteten Papierbahn das negative Abbild der die Papierbahn tragenden Oberfläche der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn, während die pikeeartige Siebseite der Papierbahn mindestens bis zu einem gewissen Ausmass das positive Abbild der die Bahn tragenden Oberfläche des Gewebes zeigt.

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

Die in Fig. 3 gezeigte Bahn mit einer lange Fasern und einer kurze Fasern enthaltenden Schicht wird als bevorzugte Ausfüh-rungsform der Erfindung angesehen. Es war aber auch gefunden worden, dass ähnliche unerwartete Verbesserungen der Voluminosität und der Dicke, wenn gleich in geringerem Ausmass, erreicht werden können, wenn aus langen und kurzen Fasern homogen gemischte Schichten aufeinandergelegt werden, wie es in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Dazu können Schichten mit gleichartigen, langen Fasern oder Schichten mit gleichartigen, kurzen Fasern aufeinandergelegt werden. Es ist sogar möglich, Schichten mit langen und kurzen zur Papierherstellung geeigneten Fasern in der gegenüber der obigen Beschreibung umgekehrten Reihenfolge aufeinanderzulegen, so dass die Schicht mit den langen Fasern auf der Gewebeseite der Papierbahn angeordnet ist, wie es in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist. Dazu sei jedoch bemerkt, dass beide Schichten senkrecht zur Ebene des Bogens versetzt werden können, wenn die Fasern in der an dem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe anliegenden, d. h. auf der Gewebeseite befindlichen Schicht praktisch gleich den Fasern in der auf der Siebseite der Papierbahn befindlichen Schicht sind. In diesem Fall können die ein Muster bildenden, voneinander getrennten Faserbereiche, welche sich von der Gewebeseite des Bogens nach aussen erstrek-ken, 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 langfasri-gen-kurzfasrigen Papierbahnen der in Fig. 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 ange5

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ordneten, relativ kurzen Fasern in die Maschenöffnungen zu vermeiden.

Eine bevorzugte Einrichtung zum thermischen Vortrocknen der geschichteten Papierbahn 27 ist in der US-PS 3 303 576 (Sisson) beschrieben, auf die hier ausdrücklich hingewiesen wird. Obwohl die zum thermischen Vortrocknen verwendete Einrichtung nicht kritisch ist, ist doch zu beachten, dass das Beibehalten der einmal erstellten Lage der nassen Papierbahn 27 gegenüber der Gewebebahn 37 kritisch ist, mindestens solange die Papierbahn eine relativ geringe Faserkonsistenz aufweist.

In Übereinstimmung mit der US-PS 3 301746 wird das thermische Vortrocknen dazu verwendet, um in der nassen Papierbahn eine Faserkonsistenz von 30 bis 80% zu erreichen. Aus der US-Patentanmeldung Serial Nr. 452M610 (G. A. Bâtes), auf die hier ausdrücklich hingewiesen wird, 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-Trockentrommel 50. Wie in der vorstehend genannten Patentanmeldung von G. A. Bates beschrieben ist, werden vorzugsweise einige Sprühdüsen 51 verwendet, um auf die Aussenfläche der Trockentrommel 50 eine kleine Menge eines Adhäsivs zu sprühen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Gewebeverkreuzungen auf der die Papierbahn tragenden Oberfläche 37a der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 37 dazu verwendet, voneinander getrennte Bereiche der thermisch vorgetrockneten Papierbahn 27 zu verdichten, indem die Gewebebahn und die Papierbahn durch den Spalt zwischen einer Druckwalze 41 und der Yankee-Trok-kentrommel 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 Verkreuzungen der Gewebebahn und der Aussenfläche der Trockentrommel im Spalt zwischen der Druckrolle 41 und der Trockentrommel auf der Umfangsfläche dieser Trockentrommel weitertransportiert, dabei fertig getrocknet und vorzugsweise mit Hilfe eines Rakels 52 von der Oberfläche der Trommel abgehoben.

Bei noch einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird auf das Verdichten zwischen den Verkreuzungen der Gewebebahn und der Trockentrommel verzichtet. Dabei wird die nasse, geschichtete Papierbahn 27 direkt auf der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 37 fertig getrocknet. Die geschichtete Papierbahn wird dann nach dem Abnehmen von der Gewebebahn einer der zahlreichen bekannten Behandlungen unterworfen, die geeignet sind, dem fertigen Bogen eine brauchbare Elastizität, Weichheit und Drapierfähigkeit zu geben. Eine solche Behandlung ist beispielsweise das Mikrokreppen, das zwischen veränderbar angedrückten Gummibändern und/oder einem veränderbar angedrückten Gummiband und einer harten Gegenfläche ausgeführt wird. Derartige mechanische Mikrokreppverfahren sind jedem Fachmann der Papierherstellung bekannt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die fertig getrocknete, geschichtete Papierbahn zwischen ein Gummiband mit veränderlicher Spannung und dem Umfang einer Walze eingeleitet, wobei das Mikrokreppen in einer Art ausgeführt wird, die in der US-PS 2 624 245 (Cluett) beschrieben und in den USA als «Clupaking» bezeichnet wird. Auf das vorstehende Patent wird hier ausdrücklich hingewiesen.

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

Die 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 3 301 746 hergestellt wurde. Dieser Bogen wurde aus einem einzigen homogen gemischten Faserbrei, enthaltend etwa 50% Weichholzfasern und 50% Hartholzfasern hergestellt. Die Papierbahn wurde durch Einwirkung eines Fluids gepresst und thermisch auf einem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Halbkörpergewebe mit etwa 10 X 8,5 Fäden/cm2 vorgetrocknet, welches Gewebe gemäss der bereits erwähnten Patentanmeldung von P. G. Ayers hergestellt war. Danach wurde die Bahn beim Übertragen auf eine Yankee-Trockentrommel mit Hilfe der Verkreuzungen des Gewebes verdichtet, fertig getrocknet und beim Abnehmen von der Trommel mit Hilfe eines Rakels gekreppt. Der fertige Bogen enthält eine etwa 16%ige Kreppung. Wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, weist der Bogen nur eine geringe Riffelung auf, und nur ein kleiner Teil der Fasern auf der Gewebeseite 60a des Bogens erstreckt sich, gesehen quer zur Bearbeitungsrichtung, von der Bogenoberflä-che nach aussen.

Fig. 6 zeigt eine etwa gleichstark vergrösserte Draufsicht auf die Gewebeseite 70a eines gekreppten Papierbogens, der in Übereinstimmung mit dem anhand der Fig. 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 ICreppung waren praktisch gleich wie bei den in den Fig. 4 und 5 gezeigten, nach bisher bekannten Verfahren hergestellten einschichtigen Bögen. Wie bei einem Vergleich der Fig. 5 und 7 zu erkennen ist, weist die Gewebeseite 70a des geschichteten Bogens einen grösseren Anteil an Fasern auf, die aus der Ebene des Bogens nach aussen wegstehen. Auf diese Weise wird bei dem in den Fig. 6 und 7 gezeigten geschichteten Bogen 70 eine grössere Gesamtdicke und folglich eine geringere Dichte als bei dem nach den bekannten Verfahren, aber sonst ähnlich hergestellten nichtgeschichteten, in den Fig. 4 und 5 gezeigten Bogen 60 erreicht.

Fig. 8 zeigt die etwa 20fach vergrösserte Fotografie einer Draufsicht auf die Gewebeseite 80a eines erfindungsgemäss geschichteten, gekreppten Papierbogens 80, der weitgehend nach dem mit Hilfe der Fig. 1 erläuterten Verfahren hergestellt wurde. Dieser Bogen wurde auf der Gewebeseite 80a aus einem Brei, enthaltend Weichholzfasern 83 und auf der Siebseite 80b aus einem Brei, enthaltend Hartholzfasern 82 hergestellt, wobei der gesamte Fasergehalt des Bogens etwa 50%

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Weichholz- und 50% Hartholzfasern beträgt. Die Grundgewichte, Verarbeitungsbedingungen, das verwendete Gewebe zum Trocknen und Eindrücken sowie das Ausmass des Kreppens waren praktisch gleich wie bei den in den 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, dass die Beweglichkeit der längeren Fasern in der Schicht 83 geringer ist und diese längeren Fasern eher dazu neigen, die Maschenöffnungen des zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes zu überbrücken, verglichen mit einer Schicht, welche entweder kurze Fasern oder eine homogene Mischung von kurzen 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, nichtge-schichtete 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 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 Fig. 4 bis 9 gezeigten Bögen, ausgenommen, dass ein grobmaschigeres Halbköpergewebe mit etwa 7x6,3 Fäden/ cm2 zum Trocknen und Eindrücken verwendet wurde. Das Gewebe war gemäss dem in der Patentanmeldung von P. A. Ayers beschriebenen Verfahren hergestellt. Der fertig getrocknete Bogen wurde bis zu einem Wert von etwa 20% gekreppt. Fig. 11 zeigt klar die voneinander getrennten, gesamthaft eingeschlossenen, kissenförmigen Gebilde 91, welche für eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung charakteristisch sind. Diese voneinander getrennten, hohlen Gebilde 91 sind zwischen der langfasrigen Schicht 92 auf der Siebseite 92b des Bogens, welche praktisch eben und ohne Unterbrechung bleibt, und der kurzfasrigen Schicht 93 auf der Gewebeseite des Bogens, die teilweise in kleinen, ausgebogenen Bereichen, die den Maschenöffnungen in dem zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebe entsprechen und in einer Ebene senkrecht zum Bogen verschoben sind, ausgebildet. Die erhöhte Dicke des in den Fig. 10 und 11 gezeigten geschichteten Papierbogens 90 ist klar zu erkennen, verglichen mit dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten, nichtgeschichteten Papierbogen 60, der nach bekannten Verfahren hergestellt wurde. Der Vergleich der 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, 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. 11 gut zu erkennen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Dicke der kurzfasrigen Schicht 93 geringer ist als die der langfasrigen Schicht 92 des geschichteten Blatts, wodurch zwischen der Gewebeseite 90a und der Siebseite 90b des Blatts ein vorteilhafter Gradient der Kapillar-grösse 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. 1 beschriebenen Verfahren zwischen den Verkreuzungen 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 11 gezeigten 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 Ausführungsform des erfindungsgemässen Blatts nur eine Variante der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Ausführungsform ist, bei der die kurzfasrige Schicht 103 eine stärkere Umorientierung und grössere Eindringtiefe in die Maschenöffnungen des zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebes aufweist.

Die Ausbildung der in Fig. 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 Fig. 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 Fig. 11 gezeigten, kissenähnlichen Gebilde 91 und die in Fig. 15 gezeigten vulkanartigen, konischen Strukturen 101 auch in einem einschichtigen Bogen auftreten können.

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

Es sei auch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden kann, wenn entweder ein einziger im Inneren zweigeteüter 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 Fig. 2 der US-PS 3 301 746 vorgeschlagen ist. Weil bei diesem Verfahren die in Fig. 1 gezeigte Übertragung der Papierbahn von dem feinmaschigen Fourdri-nier-Sieb auf eine grobmaschige, zum Trocknen und Eindrük-ken 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. 1 beschriebenen Verfahren identisch.

Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise für Papierbahnen anwendbar, welche in Abhängigkeit von der angestrebten Enddichte und der vorgesehenen Verwendung ein im trockenen und ungekreppten Zustand gemessenes Grundgewicht zwischen 9 bis 65 g/m2, vorzugsweise zwischen 11,3 bis 40,6 gl

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m2 aufweisen. Der Bereich der Volumendichte für Papierbahnen mit einem Basisgewicht zwischen 8 bis 65 g/m2 liegt typischerweise zwischen 0,02 und 0,2 g/cm2, während der Bereich der Volumendichte für Papierbahnen mit einem Basisgewicht zwischen 11,3 bis 40,6 g/m2 im allgemeinen zwischen 0,025 und 0,13 cm3 liegt. Diese Volumendichten wurden im nichtka-landrierten 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 Auswahl 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 erfindungs-gemäss 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 Zustand, insbesondere wenn es sich um Bahnen handelt, deren Grundgewicht am unteren Ende des vorgesehenen Bereichs liegt. Es war auch gefunden worden, dass bei einer Bahn, deren kurzfasrige Schicht mehr als 80% des Gesamtgewichts im staubtrockenen Zustand ausmacht, die Zugfestigkeit der fertigen Papierbahn abnimmt. Darum beträgt bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Anteil der kurzfasrigen Schicht zwischen etwa 20% bis 80% und noch bevorzugter zwischen etwa 40% und 60% des Gesamtgewichts der Bahn im staubtrockenen Zustand.

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

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

Die Fig. 17 zeigt schematisch einen Teil einer Ausführungsform einer Papiermaschine, mit der ein solches Verfahren ausgeführt werden kann. Ein im Inneren zwei Abteilungen aufweisender Doppelkopfkasten 201 wird mit unterschiedlichen Faseraufschlämmungen beschicket, 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 grob-' maschige, zum Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 246 der bereits beschriebenen Art übertragen. Die kurzfasrige Schicht 23 und die langfasrige Schicht 224 laufen dann an ihrer Berührungsfläche ausreichend ineinander, um eine einstückige, bezüglich der Faserart geschichtete Bahn 225 zu bilden. Durch die Einwirkung von Fluiddruck in dem Punkt, wo die Bahn vom feinmaschigen Fourdrinier-Sieb 240 getrennt wird, bleibt die Bahn 225 auf der anliegenden Fläche 246a des grobmaschigen Gewebes 246. Fluiddruck wird vorzugsweise mit Hilfe eines Vakuumsaugkastens 248 erzeugt, über den die Unterfläche 246b des Gewebes geführt wird. Es ist auch möglich, wahlweise eine mit einem Schlitz versehene Dampf- oder ' Luftdüse 242 zu verwenden. Weil die geschichtete Bahn 225 in diesem Punkt eine relativ geringe Faserkonsistenz aufweist, bewirkt der Fluiddruck eine Umorientierung der Fasern und das Eindrücken von Fasern aus der kurzfasrigen Schicht 223 in die Maschenöffnungen des Gewebes.

Wenn es erwünscht ist, kann die Faserkonsistenz der geschichteten Bahn 225 mit Hilfe von Vakuumsaugkästen 214 und 220 weiter gesteigert werden, bis diese der Konsistenz der Hartfaserschicht 226 beim Übergabepunkt entspricht. Diese Hartfaserschicht 226 wird mit Hilfe eines zweiten Kopfkastens 202, einem feinmaschigen Fourdrinier-Sieb 204, Formblöcken 215 und 216 sowie Vakuumsaugkästen 222 und 224 auf die bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebene Weise hergestellt. Die Hartfaserschicht 226 wird dann, wie das ebenfalls bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert wurde, vom feinmaschigen Fourdrinier-Sieb 204 auf die Langfaserschicht 224 der geschichteten Bahn 225 übertragen, um eine dreischichtige Bahn 227 zu bilden. Vorzugsweise wird zur Übertragung an der Unterseite 246b der zum Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn ein Vakuumsaugkasten 206 verwendet. Wenn es vorteilhaft ist, kann wahlweise auch eine geschlitzte Dampf- oder Luftdüse 253 verwendet werden.

Nach der Übertragung wird die Faserkonsistenz der dreischichtigen Bahn 227 mit Hilfe der Vakuumsaugkästen 229, 231 und 233 vorzugsweise bis zur oberen Grenze des bevorzugten Bereichs gesteigert, d. h. bis zu einem Wert zwischen etwa 20 und 25 %. Das ist im allgemeinen vorteilhaft, um eine Zerstörung der ausgelenkten Bereiche in der kurzfasrigen Schicht 223 der geschichteten Bahn während des folgenden Übertragens der Bahn auf die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 237 zu vermeiden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die zum 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 146 auf die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn 237 vorzugsweise mit Hilfe eines Vakuumsaugkastens 236 ausgeführt, über den die Unterseite 237b der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn 237 geführt ist. Weil Dampfgebläse, Luftgebläse usw. möglicherweise die ausgelenkten Bereiche in der Hartfaserschicht 223 der Bahn nachteilig beeinflussen, werden solche Übertragungshilfen an

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dieser besonderen Ubertragungsstelle vorzugsweise nicht verwendet.

Nach der Übertragung der dreischichtigen Bahn 227 auf die zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebebahn kann die Bahn praktisch vorgetrocknet und in der gleichen Weise, wie das mit Hilfe der Fig. 1 für eine zweischichtige Bahn beschrieben wurde, fertig bearbeitet werden.

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

Die oben beschriebene dreischichtige Ausführungsform wird vorzugsweise für Papierbahnen verwendet, welche in Abhängigkeit vom angestrebten Gewicht des fertigen Erzeugnisses und der vorgesehenen Verwendung im trockenen, ungekreppten Zustand ein Grundgewicht zwischen etwa 13 bis 65 g/m2 aufweisen. Derartige dreischichtige Papierbahnen haben Rohdichten zwischen etwa 0,02 bis 0,2 g/cm3.

Obwohl in der vorstehenden Beschreibung nur die Verwendung natürlicher, zur Papierherstellung geeigneter Fasern beschrieben ist, versteht jeder Fachmann, dass die Erfindung auch mit Vorteil bei der Verarbeitung von zur Papierherstellung geeigneten Kunstfasern oder Kombinationen von natürlichen und Kunstfasern verwendet werden kann, um Papierbögen zu erzeugen, welche neben anderen angestrebten Eigenschaften eine ausserordentlich hohe Voluminosität und geringe Dichte aufweisen.

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

Bei jedem der folgenden Beispiele wurde im wesentlichen nach dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren bearbeitet. Alle Beispiele wurden einem Fluiddruck ausgesetzt, thermisch vorgetrocknet und zwischen den Verkreuzungen eines Gewebes und der Oberfläche einer Trockentrommel verdichtet. Als Gewebe wurde ein zum Eindrücken geeignetes Polyesterhalbköpergewebe mit etwa 10x8,5 Fäden/cm2 verwendet, dessen Kett- und Schussfäden gleiche Durchmesser von etwa 0,056 cm und deren Maschenöffnungen eine gemessene freie Diagonalenlänge von etwa 0,061 cm aufweisen. Das Gewebe war in Übereinstimmung mit der Lehre gemäss der bereits genannten Patentanmeldung von P. G. Ayers behandelt worden. Die von den Verkreuzungen des Gewebes eingedrückten Bereiche betrugen etwa 39,1% der Gesamtoberfläche der Bahn. Der gesamte Fasergehalt jedes Bogens bestand aus etwa 50% in einem Refiner aufbearbeiteten Weichholzfasern mit einer mittleren Faserlänge von etwa 0,25 cm und 50% an refined Hartholzfasern mit einer mittleren Faserlänge von etwa 0,09 cm. Jede der auf der zum Trocknen und Eindrücken vorgesehenen Gewebebahn liegenden Papierbahnen wurde mit Hilfe einer Andrückwalze, welche mit einem Druck von etwa 54 kg/cm der Berührungslinie gegen eine Yankee-Trockentrommel gepresst wurde, von den Verkreuzungen des Gewebes verdichtet. Jeder Bogen wurde gemäss der Lehre aus der erwähnten Patentanmeldung von G. A. Bates an der Oberfläche der Yankee-Trockentrommel zum Haften gebracht, und der fertig getrocknete Bogen wurde mit Hilfe eines einen Keilwinkel von etwa 30° aufweisenden Rakels von der Trok-kentrommel abgerakelt, wobei fertige Bögen mit einer

20%igen Kreppung entstanden. Das Grundgewicht der Beispiele im gekreppten Zustand wurde, soweit das möglich ist, konstant gehalten, wobei die tatsächlichen Werte zwischen etwa 23,2 bis 23,8 g/m2 betrugen.

Beispiel 1

Es wurde ein nichtgeschichtetes Papierblatt gemäss den Lehren aus der US-PS 3 301 746 hergestellt. Der fasrige Papierbrei enthielt homogen vermischte Weichholz- und Hartholzfasern, wovon die Weichholzfasern mit 0,48 PS-Tagen/ Tonne zerfasert worden waren. Der homogen gemischte Faserbrei wurde auf einem feinmaschigen Fourdrinier-Sieb abgelagert, um eine einheitliche, nichtgeschichtete Bahn zu bilden. An der Übertragungsstelle der Bahn vom Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe betrug dessen Faserkonsistenz etwa 0,2%. Die nasse Papierbahn wurde mit Hilfe eines Vakuumsaugkastens, in dem ein Druck entsprechend etwa 25,4 cm Quecksilbersäule herrschte, auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe übertragen. Die Bahn wurde dann auf dem Gewebe bis zu einer Faserkonsistenz von etwa 97,1% thermisch vorgetrocknet und danach bei der Übertragung auf die Yankee-Trockentrommel mit Hilfe der Verkreuzungen des Gewebes verdichtet. Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten Papierbogens sind in den Tabellen I und II aufgezeigt.

Beispiel 2

Es wurde ein zweischichtiger Papierbogen gemäss dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Dazu wurde ein erster Fasern enthaltender Papierbrei aus homogen gemischten, zur Papierherstellung geeigneten Weichholz- und Hartholzfasern, wovon die Weichholzfasern vorgängig mit 0,56 PS-Tagen/Tonne zerfasert worden waren, auf einem feinmaschigen Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine erste Fasern enthaltende Bahn zu bilden. Ein zweiter Fasern enthaltender Papierbrei mit identischer Zusammensetzung wurde aus einem zweiten Kopfkasten auf ein zweites feinmaschiges Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine zweite Fasern enthaltende Bahn zu bilden. Danach wurde die zweite Bahn mit der ersten Bahn zusammengeführt, während beide Bahnen eine relativ geringe Faserkonsistenz aufwiesen, um in Übereinstimmung mit dem anhand der Fig. 1 beschriebenen Verfahren eine zweischichtige, nasse Papierbahn zu bilden. Die Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug am Ort der Übertragung vom Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa 9,9%. Für die Übertragung der Bahn auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe wurde ein Vakuumsaugkasten mit einem Unterdruck von etwa 24,6 cm Quecksilbersäule auf die nasse Papierbahn zur Einwirkung gebracht. Die Bahn wurde auf dem Gewebe thermisch vorgetrocknet, bis die Faserkonsistenz etwa 94,9 % betrug und danach bei der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen des Gewebes verdichtet. Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten Papierbogens sind in den Tabellen I und II aufgeführt.

Beispiel 3

Es wurde eine zweischichtige Papierbahn gemäss dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Dazu wurde eine erste Hartholzfasern enthaltende fasrige Aufschlämmung auf einem feinmaschigen Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine erste fasrige Bahn zu bilden. Eine zweite Weichholzfasern enthaltende Aufschlämmung, deren Fasern vorgängig mit 0,44 PS-Tagen/Tonne zerfasert worden waren, wurde aus einem zweiten Kopfkasten auf ein zweites feinmaschiges Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine zweite fasrige Bahn zu bilden. Die zweite fasrige Bahn wurde danach mit der ersten fasrigen Bahn zusammengelegt, um eine zweischichtige nasse s

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Papierbahn gemäss dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren zu bilden, wobei beide Bahnen eine relativ geringe Faserkonsistenz aufwiesen. Die Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug bei der Übertragung vom Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa 9,6%. Für die Übertragung auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe wurde ein Vakuumsaugkasten mit einem Druck von etwa 24,1 cm Quecksilbersäule auf die nasse Papierbahn zur Einwirkung gebracht. Die Übertragimg der Bahn wurde derart ausgeführt, dass die Schicht mit den Weichholzfasern das Gewebe berührte. Die Bahn wurde auf dem Gewebe thermisch vorgetrocknet, bis die Faserkonsistenz noch etwa 94,2% betrug, worauf die Bahn bei der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen des Gewebes verdichtet wurde. Die Eigenschaften des auf die beschriebene Weise hergestellten Papierbogens sind in den Tabellen I und II aufgeführt.

Beispiel 4

Es wurde ein zweischichtiger Papierbogen gemäss dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Dazu wurde eine erste fasrige Aufschlämmung aus Weichholzfasern, welche vorgängig mit 0,48 PS-Tage/Tonne zerfasert worden waren, auf einem feinmaschigen Fourdrinier-Sieb abgelagert, um eine erste fasrige Bahn zu bilden. Eine zweite fasrige Aufschlämmung, enthaltend einen Hartfaserbrei, wurde aus einem zweiten Kopfkasten auf ein zweites feinmaschiges Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine zweite fasrige Bahn zu bilden. Die zweite fasrige Bahn wurde danach mit der ersten fasrigen Bahn zusammengelegt, wobei beide Bahnen eine relativ geringe Faserkonsistenz aufwiesen, um eine zweischichtige, geschichtete, nasse Papierbahn gemäss dem mit Hilfe der Fig. 1 beschriebenen Verfahren zu bilden. Die Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug bei der Übertragung vom Four-drinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa 8,9%. Für die Übertragung auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe wurde ein Vakuumsaugkasten mit einem Innendruck von etwa 25,4 cm Quecksilbersäule auf die nasse Papierbahn zur Einwirkung gebracht. Die Bahn wurde derart auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe übertragen, dass die die Hartholzfasern enthaltende Schicht das Gewebe berührte. Die Bahn wurde auf dem Gewebe thermisch vorgetrocknet, bis die Faserkonsistenz etwa 89,4% betrug, wonach die Bahn während der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen verdichtet wurde. Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten fertigen Papierbogens sind in den Tabellen I und II 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 Faserkonsistenz der zweischichtigen Bahn betrug bei der Übertragung vom Fourdrinier-Sieb auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe etwa 9,6%; (3) für die Übertragung der nassen Papierbahn auf das zum Trocknen und Eindrücken vorgesehene Gewebe wurde ein Vakuumsaugkasten mit einem Druck von etwa 12,7 cm Quecksilbersäule verwendet; und (4) die Bahn wurde auf dem Gewebe bis zu einer Faserkonsistenz von etwa 85 % vorgetrocknet und danach während der Übertragung auf den Yankee-Trockner mit Hilfe der Verkreuzungen verdichtet. Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten Papierbogens sind in den Tabellen I und II aufgeführt.

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 II aufgeführt.

Die Vergleichsprüfungen, welche an den in den Tabellen I und II aufgeführten Beispielen durchgeführt wurden, wurden auf die folgende Art ausgeführt:

Im trockenen Zustand gemessene Dicke Diese wurde mit einem motorisch angetriebenen Mikrometer, Modell 549M, das bei der Testing Machines, Inc., Amity-ville, Long Island, New York, erhältlich ist, gemessen. Dabei werden die Probestücke der Erzeugnisse unter einem Amboss mit 5,08 cm Durchmesser einer Belastung von 12,4 g/cm2 ausgesetzt. Vor dem Einlegen der Probestücke für die Messung wurde das Mikrometer auf Null gestellt, um sicherzustellen, dass kein Fremdkörper unter dem Amboss lag, und es wurde für eine fehlerfreie Ablesung kalibriert. Die Messungen wurden direkt von der Skala des Mikrometers abgelesen, welche die Dicke in Mil (0,0254 mm) anzeigt.

Errechnete Dichte Die Dichte jedes Probestücks wurde errechnet, indem das Grundgewicht des Probestücks durch die bei einer Belastung von 12,4 g/cm2 gemessene Dicke des Probestücks dividiert wurde.

Zugfestigkeit im trockenen Zustand Diese Zugfestigkeit wurde mit Hilfe eines Thwing-Albert, Modell QC-Zugprüfgeräts, das bei der Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, Pennsylvanien, erhältlich ist, gemessen. Für die Messung wurden Probestücke mit einer Breite von 2,54 cm und einer Länge von 15,2 cm sowohl in der Bearbeitungsrichtung als auch quer zur Bearbeitungsrichtung aus dem Erzeugnis herausgeschnitten. Vier dieser Probestreifen wurden übereinandergelegt und zwischen die Klemmen der Prüfeinrichtung, welche einen Abstand von 5,08 cm voneinander aufwiesen, eingelegt. Die Laufgeschwindigkeit des Prüfkopfs während der Prüfung betrug 10 cm/min. Der Messwert wurde direkt von einer Digitalanzeige am Prüfgerät zum Zeitpunkt des Zerreissens abgelesen und durch vier dividiert, um die Zugfestigkeit eines einzelnen Probestücks zu errechnen. Die Messergebnisse wurden in g/Zoll (0,394 g/cm) angegeben.

Bruchdehnung Als Bruchdehnung wird die prozentuale Verlängerung des Papierbogens in der Bearbeitungsrichtung und quer zur Bearbeitungsrichtung, gemessen zum Zeitpunkt des Zerreissens, angegeben. Diese Bruchdehnung kann direkt von einer zweiten Digitalanzeige am Thwing-Albert-Zugfestigkeitsprüfgerät abgelesen werden. Die Ablesung der Bruchdehnung erfolgte gleichzeitig mit dem Ablesen der Zugfestigkeit.

Einreissfestigkeit in der Bearbeitungsrichtung Die Einreissfestigkeit wurde mit einem Elmendorf Modell s

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60-5-2-Einreisspriifgerät, das von der Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, Pennsylvanien, erhältlich ist und einen Messbereich bis 200 g aufweist, gemessen. Diese Prüfung ist vorgesehen, um die Einreissfestigkeit von Bögen zu messen, welche bereits eingerissen sind. Dazu wurden Prüfstücke mit einer Grösse von 6,3x7,6 cm ausgeschnitten, wobei die 6,3 cm-Abmessung parallel zur Bearbeitungsrichtung des Materials lag. Acht dieser Probestücke wurden übereinander-gelegt und zwischen die Backen des Prüfgeräts eingelegt, so dass die Zugrichtung parallel zur 6,3 cm-Abmessung verlief.

Die untere Kante des Stapels der Prüfstücke wurde dann in einer Richtung parallel zur Zugrichtung auf 1,27 cm Länge eingeschnitten. Eine Digitalanzeigeeinrichtung Modell 65-1, welche ebenfalls von der Thwing-Albert Instrument Company s bezogen werden kann, wurde auf Null gestellt und unter Verwendung eines Elmendorf-Nr. 60-Kalibriergewichts vor Beginn der Messung kalibriert. Die Werte wurden direkt von der Digitalanzeigeeinrichtung abgelesen und in die folgende Gleichung eingesetzt:

Zerreiss-festigkeit "

• Messbereich des Prüfgeräts (g)

angezeigter X Zerreisswert (%)

Anzahl der geprüften Probestücke

X-

100

Die Resultate wurden in g/Probestück des Erzeugnisses angegeben.

Steifheit und Gleitreibung

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

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

Biegefestigkeit und Biegemodul

Um diejenigen Eigenschaften der Papierbögen, welche sich auf den subjektiven Eindruck beim Berühren und Drapieren beziehen, quantitativ zu fassen, wurden die bei der Textilprü-fung 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 Gewebes der wichtigste Faktor bei der Untersuchung des Griffs und der Drapierfähigkeit ist.

Ein von der Textilindustrie verwendetes Gerät zum Messen der Steifheit ist der Shirley-Stiffness-Tester. Um die Drapierfähigkeit und den Griff der in den Beispielen 1 bis 6 beschriebenen Papierprobestücke zu vergleichen, wurde ein Shirley-Stiffness-Tester gebaut, mit dem die «Biegelänge» der Probestücke bestimmt und daraus Werte für die Biegefestigkeit (flexural rigidity) und den Biegemodul (bending modulus) errechnet werden konnten.

Der Shirley-Stiffness-Tester ist im Normblatt ASTM Stan-20 dard Method Nr. 1388 beschrieben. Die horizontale Plattform dieses Geräts wird von zwei aus Kunststoff hergestellten Seitenstücken getragen. Auf den Seitenstücken sind bei dem Standardablenkwinkel von 4IV20 Indexlinien eingraviert. Am Gerät ist ein Spiegel befestigt, der der Bedienungsperson 25 ermöglicht, beide Indexlinien aus der gleichen Position zu beobachten. Die Skala des Geräts ist in Zentimeter geteilt. Diese Skala kann zugleich als Schablone verwendet werden, mit der die Probestücke auf die erforderliche Grösse geschnitten werden.

30 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 35 vorwärts gestossen. Mit zunehmendem Vorwärtsstossen von Skala und Probestück senkt sich der über die 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 40 beiden Indexlinien schneidet. Die überhängende Länge «1» 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 45 wurde, eine permanente Biegung annimmt, wurden vier individuelle Probestücke verwendet, um die Steifheit des Papiers längs einer vorgegebenen Achse zu prüfen und dann einen Mittelwert für diese vorgegebene Achse zu errechnen. Die Probestücke wurden sowohl in der Bearbeitungs- als auch quer so 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 «1» errechnet.

Als Biegelänge «c» ist für die vorliegende Prüfung diejenige ss 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:

so

«c» = «/» cm • f (©), worin f (©) = (cos 1/z © -T- 8 tg©) 1/3 und «/» = der gemäss der obigen Beschreibung gemessene mittlere Überhangswert des bestimmten Papier-65 probestücks ist.

Bei der Verwendung des Shirley-Stiffness-Testers ist der Winkel © = 41 y2°, bei welchem Winkel f(0) oder

13

615 719

f(41V2°) = 0,5 ist. Damit vereinfacht sich die oben angegebene Formel zu:

«c» = «Z» • (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 X (Basisgewicht der zu untersuchenden Papierprobe, gemessen in pound/3000 Fuss2 [435 g/2787m2]) X «c»3mg-cm,

worin «c» die in cm gemessene Biegelänge der bestimmten Papierprobe gemäss der oben beschriebenen Messung ist.

Der in den Beispielen angegebene Biegemodul «q» ist von den Abmessungen des geprüften Probestreifens unabhängig und kann als die «innere Steifheit» des Materials angesehen werden. Darum kann dieser Wert auch verwendet werden, um die Steifheit von Materialien mit unterschiedlichen Dicken zu vergleichen. Für die Berechnung wurde die Dicke der Papierprobestücke bei einem Druck von 12,4 g/cm2 gemessen und nicht bei einem Druck von 70,3 g/cm2, wie es im ASTM Standard Method Nr. 1388 vorgeschlagen ist. Der Druck von nur 12,4 g/cm2 wurde verwendet, um jede Möglichkeit zum Zusammendrücken des Bogens zu vermeiden und dadurch die Unterschiede zwischen verschiedenen Ausführungsformen weniger gut erkenntlich zu machen.

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

«q» = 732 X «G» -i- «g»3 kg/cm2

worin «G» die gemäss dem oben beschriebenen Verfahren bestimmte Biegefestigkeit eines bestimmten Papierprobestücks gemessen in mgxcm 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 Papierprobestücken ausgeführten Prüfungen sind im folgenden angegeben, und zwar in der Form der Biegefestigkeit «G» und des Biegemoduls «q», welche sowohl für die Drapierfähigkeit als auch für den subjektiven Eindruck beim Berühren Bedeutung haben. Eine geringere Biegefestigkeit und ein geringerer Biegemodul sind im allgemeinen Zeichen für eine verbesserte Drapierfähigkeit und einen besseren Eindruck beim Berühren.

Verformbarkeit durch Druck

Die in den folgenden Tabellen angegebenen CWV-Werte (compressive work values) geben die Verformbarkeit eines Papierbogens an, wenn dieser an seinen gegenüberliegenden Aussenflächen belastet wird. (Die Lappigkeit oder Schwammigkeit trägt zum subjektiven Eindruck der Weichheit bei). Die Bedeutung der CWV-Zahl ist besser verständlich, wenn man sich vergegenwärtigt, dass diese Zahl die gesamte Arbeit angibt, welche erforderlich ist, um die Oberflächen eines einzigen flachen Papierbogens gegeneinander zu pressen, bis die Belastung 19,6 g/cm2 beträgt. Bei der Ausführung dieser Prüfung wird die Dicke des Papierbogens verringert und dazu Arbeit geleistet. Diese Arbeit oder verbrauchte Energie entspricht der Arbeit, welche von einer Person geleistet wird, die die flachen Aussenflächen eines flachen Papierbogens zwischen dem Daumen und dem Zeigefinger zusammendrückt, um einen Eindruck der Weichheit des Papierbogens zu gewinnen. Es war gefunden worden, dass die CWV-Zahlen recht gut mit dem subjektiven Eindruck der Weichheit übereinstimmt, den eine Person, die einen Papierbogen befühlte, gewinnt.

Um die 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/cm2 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 2,54 cm • g/25,8 cm2 der untersuchten Papierfläche ausgedrückte Arbeit ist der hier verwendete CWV-Wert. Ein höherer CWV-Wert ist im allgemeinen ein Zeichen für einen weicheren Papierbogen.

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

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

VI

worin «P» die einwirkende Kraft ist, «1» 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:

_ (AP)

E A(Ae)

worin «AP» das Differential der Kraft ist, das für eine vorgegebene einwirkende Last (im vorliegenden Fall für 400 p) durch eine Tangente am Belastungs-Verformungs-Diagramm bestimmt wurde, wozu die Tangente um einen vorgegebenen Abstand (im vorliegenden Fall von 300 bis 500 p) verlängert wurde, um eine Differentialkraft «AP» (im vorliegenden Fall von 200 p) zu erhalten,

«1» die Dicke des zu prüfenden Papierprobestücks, gemessen unter einer einwirkenden Last von im vorliegenden Fall 400 g, «A» die Oberfläche des zu messenden Papierprobestücks und im vorliegenden Fall 25,8 cm2, und

«(Ae)» die différentielle Verformung des zu prüfenden Probestücks ist, welche durch die Endpunkte der oben erwähnten Tangentenlinie, d. h. die Verformung, gemessen bei einer einwirkenden Belastung von 300 g, abzüglich der Verformung bei einer einwirkenden Belastung von 500 g gegeben ist.

Für tuchartige und sanitäre Erzeugnisse sind im allgemeinen niedrige Werte für den Kompressionsmodul anzustreben, weil sie einen geringeren Widerstand für das Zusammenfallen des Materials bei den normalerweise vorgesehenen Belastungen anzeigen.

5

10

15

20

25

30

35

40

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50

55

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14

Saugfähigkeit

Ein Teil der gesamten Saugfähigkeit eines Papierbogens ist dessen Speicherfähigkeit für Wasser. Die folgende Prüfung wurde durchgeführt, um für jedes Probestück die Saugfähigkeit für Wasser innerhalb einer bestimmten Zeit und bei einer bestimmten Zuflussgeschwindigkeit zu messen. Die Probestücke wurden auf eine Grösse von 10,2 X 10,2 cm2 zugeschnitten, danach acht Probestücke übereinander gestapelt und in einem Halter aus Polyurethan, der an der geneigten Fläche eines Prüfgeräts für die Saugfähigkeit befestigt war, angeordnet. Vor dem Befeuchten der Probestücke wurden das Gewicht sowohl der Probestücke als auch des Halters bestimmt. Die Probestücke wurden derart in dem Halter angeordnet, dass die Bearbeitungsrichtung des ursprünglichen Papierbogens quer zur Neigung der Ebene ausgerichtet war.

10

Am oberen Ende der geneigten Ebene wurde während einer Minute Wasser mit einer Zuflussgeschwindigkeit von 500 ml/ min zugeführt. Die gesättigten Probestücke verblieben, nachdem der Zulauf des Wassers abgestellt worden war, während weiterer 45 sec. in dem geneigten Halter. Während dieser Zeit konnte überschüssiges Wasser vom Halter ablaufen, ohne dass die gesättigten Probestücke berührt wurden. Danach wurde das Gewicht des Halters und der gesättigten Probestücke erneut bestimmt. Die Menge des von den Probestücken absorbierten Wassers wurde durch Subtrahieren des Trockengewichts des Halters und der Probestücke vom Nassgewicht des Halters und der Probestücke errechnet. Weil das Trockengewicht der Probestücke ohne den Halter ebenfalls bekannt war, konnte die folgende Berechnung ausgeführt werden:

15

Absorbiertes Wasser pro Probestück

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

Sauggeschwindigkeit Ein anderer Gesichtspunkt für die gesamthafte Saugfähigkeit eines Papierbogens ist dessen Sauggeschwindigkeit für Wasser. Die entsprechende Prüfung wurde durchgeführt, indem die Zeit (in Sekunden) gemessen wurde, welche zur Absorption von 0,1 ml destilliertem Wasser durch einen Papierbogen mit einer Fläche von 10,2x10,2 cm2 benötigt wurde. Für diese Messung wurde ein Reid style tester verwendet, der in 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

Gesamtmenge des von einer bekannten Anzahl Probestücken absorbierten Wassers (g)

Trockengewicht einer bekannten Anzahl von Probestücken (g)

bis T-117 beschrieben ist. Zur Prüfung wurde der zwischen einer kalibrierten Pipette und der das Probestück berührenden 25 untern Spitze der Pipette angeordnete Hahn geöffnet und gleichzeitig ein Zeitmessgerät in Betrieb gesetzt. Während das Wasser von dem Probestück aufgesaugt wurde, wurde die Höhe des Wassers in der Pipette beobachtet. Der Zeitnehmer wurde gestoppt, wenn genau 0,1 ml Wasser aus der kalibrier-30 ten Pipette ausgeflossen war. Der in Sekunden angegebene Messwert wurde direkt vom Zeitgeber abgelesen. Kurze Zeiten sind ein Zeichen für eine hohe Sauggeschwindigkeit.

Jede der nach den vorstehend beschriebenen Prüfungen 35 gewonnenen und in den Tabellen I und II aufgeführten Eigenschaften entspricht den Mittelwerten aller Prüfungen, die an den verschiedenen Probestücken ausgeführt wurde.

Tabelle I

Grundge

Dicke bei errechnete

Zerreissfestig-

Dehnung

Einreiss

Steifheit wicht im

Belastung

Dichte bei keit im trocke in der quer zur wider und Gleit gekrepp von

Belastung nen Zustand

Bearbeitungs stand in der reibung ten

12,4 g/cm2

von in der quer zur richtung

Bearbei in der ï quer zur

Zustand

12,4 g/cm2

Bearbeitungs tungs

Bearbeitungs richtung

richtung

(g/m2)

(cm)

(g/cm3)

(g/cm) (g/cm)

(%y m

(g)

(g) (g)

Beispiel 1

23,5

0,0455

0,0518

125

53,5

32,4

9,0

9

31

7

Beispiel 2

23,5

0,0498

0,0473

68,1

33,5

30,8

11,7

7

13

6

Beispiel 3

23,5

0,0508

0,0464

103

42,5

35,7

9,6

10

12

5

Beispiel 4

23,2

0,0521

0,0446

135

66,9

35,8

10,0

10

11

4

Beispiel 5

23,3

0,049

0,0478

130

62,2

35,0

9,7

11

13

4

Beispiel 6

23,8

0,0518

0,0461

120

64,2

32,9

9,2

10

8

4

Tabellen

Biege- Biegemodul Kompres- Kompres-festigkeit sions- sions-

arbeits- modul (mg-cm) (kg/cm2) Wert (g/cm2) (g • cm/cm2)

Saugfähig- Saugge-keit schwindig-

(g Wasser/ keit g Fasern) '(Zeit in sec.

um 0,1 ml destilliertes Wasser zu absorbieren)

Beispiel 1

27,9

3,81

0,0951

153,5

15,7

12,9

Beispiel 2

15,6

1,45

0,1425

101,2

17,5

8,7

Beispiel 3

17,1

1,56

0,0998

146,2

17,9

15,7

Beispiel 4

18,8

1,59

0,1185

126,6

18,9

12,7

Beispiel 5

18,3

1,86

0,1003

129,7

20,1

14,0

Beispiel 6

23,2

2,00

0,1053

121,8

20,4

12,8

15 615719

Der Vergleich der in den Tabellen I und II aufgeführten bar sind. Weiter weisen die erfindungsgemäss hergestellten Eigenschaften der Papierbögen zeigt klar, dass die erfindungs- Papierbögen eine geringere Steifheit, Gleitreibung, geringeren gemäss geschichteten Papierbögen eine grössere Dicke und Biegewiderstand, Biegemodul und Kompressionsmodul, sowie eine geringere Dichte aufweisen als die auf ahnliche Weise höhere CWV-Werte auf, welche alle eine verbesserte Weichhergestellten, ein vergleichbares Grundgewicht aufweisenden, s heit, Drapierfähigkeit, Flexibilität und einen verbesserten nichtgeschichteten Papierbögen der bisher bekannten Art. Die subjektiven Eindruck beim Berühren anzeigen.

Vorteile der erfindungsgemässen Papierbögen zeigen sich auch Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Ausfüh-in deren verbesserter Saugfähigkeit. Aus den Tabellen I und II rungsformen der Erfindung nur als bevorzugte Ausführungsist auch zu ersehen, dass die erfindungsgemäss geschichteten formen anzusehen sind und dass verschiedene Änderungen Papierbögen im allgemeinen gesamthafte Zug- und Dehnei- 10 ocjer auch Weglassungen bei dem beschriebenen Herstellver-genschaften aufweisen, die mit denen der dichteren, nichtge- fahren und/oder dem Erzeugnis vorgenommen werden kön-schichteten Papierbögen der bisher bekannten Art vergleich- nen, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

B

5 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Weicher, voluminöser und saugfähiger Papierbogen mit einem im ungekreppten Zustand gemessenen Grandgewicht von 8 bis 65 g/m2 und mit mindestens zwei aufeinanderliegen-den, Fasern enthaltenden Schichten, wobei mindestens eine dieser Schichten in begrenzten Bereichen senkrecht zur Ebene des Bogens ausgebogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (25,26,223, 224, 226) sich auf dem grösseren Teil ihrer Oberflächen berühren und die Anzahl der ausgebogenen Bereiche 15 bis 560 Bereiche /cm2 des ungekreppten Bogens beträgt.
2. Papierbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgebogenen Bereiche eine geringere Dichte als die übrigen Teile des Papierbogens aufweisen.
3. Papierbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (25, 26, 223, 224,226) unterschiedliche Arten von Fasern enthalten.
4. Papierbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schichten (25,26) vorgesehen sind, von denen eine Schicht (26) teilweise senkrecht zur Ebene des Bogens ausgebogen ist und die andere Schicht (25) praktisch eben und kontinuierlich ist.
5. Papierbogen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise ausgebogene Schicht (26) aus zur Papierherstellung geeigneten Hartholzfasern mit einer Länge zwischen 0,025 bis 0,15 cm besteht und dass die praktisch ebene Schicht Weichholzfasern mit einer Länge von wenigstens 0,2 cm und vorzugsweise 0,2 bis 0,3 cm enthält.
6. Papierbogen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der ausgebogenen Bereiche der Schicht (26) mit den Fasern der ebenen Schicht (25) zusammenwirkt, um Strukturen zu bilden, die im Querschnitt vollkommen geschlossene Kissen (91) oder vulkanartige Kegel (101) bilden.
7. Papierbogen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockengewicht der Schicht (26) mit den kürzeren Fasern 20 bis 80%, vorzugsweise 40 bis 60%, des Trockengewichtes des Papierbogens beträgt.
8. Papierbogen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (26) mit den kürzeren Fasern nicht mehr als 30 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 15 Gew.-%, der längeren Fasern der anderen Schicht (25) enthält.
9. Papierbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinanderliegenden Schichten mindestens angenähert gleiche Arten von Fasern enthalten.
10. Papierbogen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede der aufeinanderliegenden Schichten in kleinen, getrennten, ausgebogenen Bereichen verschoben ist, wobei die ausgebogenen Bereiche sich über die gesamte Dicke des Bogens erstreckende Diskontinuitäten bilden.
11. Papierbogen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede der aufeinanderliegenden Schichten eine homogene Mischung von langen Fasern mit einer mittleren Länge von wenigstens 0,2 cm und kurzen Fasern mit einer mittleren Länge von 0,025 bis 0,15 cm aufweist.
12. Papierbogen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Schichten hauptsächlich aus langen Fasern mit einer mittleren Länge von wenigstens 0,2 cm besteht.
13. Papierbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus drei verschiedenartigen Schichten (223, 224,226) zusammengesetzt ist, wobei die äussersten Schichten (223, 226) kleine voneinander getrennte, ausgebogene Bereiche aufweisen und die mittlere Schicht (224) im wesentlichen eben und kontinuierlich ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Papierbogens nach Anspruch 1, wobei aus wenigstens zwei aufeinanderliegenden, Fasern enthaltenden Schichten eine nasse Papierbahn hergestellt und auf ein durchlässiges Gewebe mit 15 bis 560

Maschenöffnungen/cm2 aufgebracht und zur Bildung eines Papierbogens getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die nasse Papierbahn auf dem Gewebe einer Druckdifferenz ausgesetzt wird, wodurch wenigstens eine der Schichten teilweise aus der Ebene der Bahn ausgebogen wird und kleine, voneinander getrennte ausgebogene Bereiche gebildet werden, die den Maschenöffnungen des Gewebes entsprechen und dass die Bahn ohne die ausgebogenen Bereiche zu zerstören getrocknet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die nasse Papierbahn der Druckdifferenz dann ausgesetzt wird, wenn die Bahn eine Faserkonsistenz von nicht mehr als 25 %, vorzugsweise nicht mehr als 20 %, aufweist.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Trocknen ohne Zerstörung der ausgebogenen Bereiche die Papierbahn zuerst bis zu einer Faserkonsistenz von mindestens 30%, vorzugsweise zwischen 30 bis 98%, thermisch vorgetrocknet wird, danach einzelne Teile der vorgetrockneten Bahn zwischen den Erhebungen des Gewebes und einer nicht nachgebenden Oberfläche verdichtet werden, dann die thermisch vorgetrocknete Bahn an der Oberfläche einer Trockentrommel angeheftet und zur Bildung des Bogens endgültig getrocknet wird.