DE2511542A1

DE2511542A1 - Verfahren zur herstellung von weichem saugfaehigem papier

Info

Publication number: DE2511542A1
Application number: DE19752511542
Authority: DE
Inventors: Gregory Allen Bates
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1974-03-19
Filing date: 1975-03-17
Publication date: 1975-09-25
Also published as: ES435763A1; NL7503183A; BE826859A; FR2264917A1; SE7503046L; IE40834L; IT1034406B; AU7873075A; JPS50160509A; GB1442960A; LU72074A1; CA1084317A; IE40834B1; FR2264917B1; US3926716A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bahnförmigem weichem saugfähigem, sogenanntem Tissue-Papier, d. h. einem Faservliesmaterial auf Zellstoffbasis, das sich insbesondere für Reinigungsartikel oder hygienische Produkte eignet. Bei einem aus der US-PS 3'301'746 bekannten Verfahren wird eine feuchte Bahn auf einem offenmaschigen Fördertuch thermisch getrocknet und während der Uebertragung und des Aufklebens der Bahn auf die umlaufende Zylinderfläche eines Selbstabnahmetrockners ("Yankee") mit dem fluster des Fördertuches geprägt.

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Es wurde gefunden, dass das Trocknen der Papierbahn auf relativ hohe Faserwerte ("Konsistenz") vor dem Prägen vorteilhaft ist und dass umso ausgeprägtere Vorteile erzielbar sind, je gründlicher die Trocknung ist. Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet der Ausdruck "Prägen" den Eindruck des Tuches, der bei der Uebertragung der Bahn auf den Selbstabnahmetrockner in die Bahn eingeprägt wird. Natürlich nimmt auch die feuchte Papierbahn, während sie sich auf dem Tuch befindet und von diesem getragen wird, eine gewisse Prägung des Tuches an, aber dies erfolgt keinesfalls in dem Ausmass wie beim Prägen der Bahn durch uebertragung auf den Selbstabnahmetrockner.

Zur eingehenderen Erläuterung dieser Vorteile ist zu bemerken, dass die verstärkte thermische Trocknung der Bahn vor ihrer Uebertragung auf die umlaufende Zylinderfläche eine Verminderung der Belastung des Selbstabnahmetrockners ermöglicht. Dies wiederum ermöglicht eine Vergrösserung der Anlagebetriebsgeschwindigkeit, da die für die umlaufende Zylinderflache zum Erreichen des Endfaserwertes (der endgültigen "Faserkonsistenz") erforderliche Zeit einen Begrenzungsfaktor für die Arbeitsgeschwindigkeit der Anlage darstellt. Wenn die thermische Trocknung der Bahn vor Uebertragung auf die umlaufende Zylinderflache auf höhere Werte gebracht wird, lässt sich nicht nur die Betriebsgeschwindigkeit erhöhen, sondern es können auch Selbstabnahmetrockner mit kleinerem Durchmesser verwendet werden, was erhebliche Einsparungen der Anlagekosten bedeutet.

Ausser Vorteilen bezüglich Verarbeitung und Anlagen bietet das Trocknen auf relativ hohe Werte vor Uebertragung auf die umlaufende Zylinderfläche Vorteile für das Produkt. Je trockner die Bahn im Augenblick der Uebertragung ist, desto dauerhafter ist die mit dem Tuch erzielte Prägung in der Z-Richtung, d. h. in der Richtung senkrecht zu den

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Hauptf lächenjTder Bahn, und dies entspricht einer deutlicheren und tieferen Prägung. Verbesserte Prägung ergibt eine höhere Voluminösität (niedrigere Dichte) und verstärkte Weichheit.

Das Trocknen der Bahn auf relativ hohe Faserwerte vor der Uebertragung auf die umlaufende Zylinderfläche zum Erzielen der oben genannten Vorteile kann jedoch zu Problemen beim üebertragen und Anhaften bzw. Ankleben der relativ trockenen Bahn auf die bzw. an der Zylinderfläche führen. So kommt es beim Versuch der Verwendung von üblichem Tierleim gemäss den Angaben in Spalte 10, Zeilen 23-29 der US-PS 3*301*746 für die Verbesserung der Bindung zwischen den Prägestellen und der Oberfläche des Selbstabnahmetrockners zu Problemen unzureichender Bindung, wenn die zu übertragende Bahn einen mittleren Faserwert (Konsistenz) von über etwa 68 % aufweist. Als Folge dieser unzureichenden Bindung sind weniger Prägungen oder Eindruckstellen in Kontakt mit dem Selbstabnahmetrockner, so dass die Bahn entsprechend ungleichmässig getrocknet wird. Dieser ungleichmässig getrocknete Zustand zusammen mit der ungenügenden Bindung führt zu einer sehr unregelmässigen Kreppung, d. h. es wer-

den zu viele Kreppfaltungen ausgelassen. Diese sehr ungleichmässige Kreppung führt zu erheblich grösseren Schwierigkeiten mit Bahnrissen bei den nach dem Kreppen erfolgenden Verarbeitungsschritten, insbesondere bei der Verarbeitungsfolge zwischen der Krepprakel und dem Mehrfachkalander« Die Probleme des Bahnreissens werden umso schwerwiegender, je höher der Faserwert der zu übertragenden Bahn ansteigt. Wenn der Faserwert ("Faserkonsistenz¹¹) der übertragenen Bahn über etwa 80 % liegt, ist die Haftung mit Tierleim so schlecht, dass die entstehende Kreppung derartig unregelmässig wird, dass die Bahn praktisch in jedem Fall reisst und das entstehende Produkt eine schlechte Weichheit aufweist.

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Die vorliegende Erfindung betrifft die Ausnützung der Vorteile, die durch das Trocknen auf relativ hohe Konsistenzwerte bei der intermediären Trocknung erzielbar sind, ohne den Nachteil des Reissens der Bahn als Folge einer unzureichenden Bindung der Prägestellen an die umlaufende Zylinderfläche, auf der die nachfolgende Kreppbildung erzielt wird.

Mit diesem Ziel wurden andere Haft- bzw. Klebmittel in Betracht gezogen, als in der oben genannten US-PS angegeben sind. Von den verschiedenen Gruppen der untersuchten Polymeren wurden die Polyvinylalkohole bevorzugt. Dabei stellte es sich heraus, dass nur ganz bestimmte Polyvinylalkohole zum Erzielen der Vorteile wirksam sind, die sich aus dem Trocknen vor der Uebertragung auf die umlaufende Zylinderfläche auf relativ hohe Konsistenzwerte ergeben, und dabei die bei Verwendung der oben beschriebenen Tierleime auftretenden Probleme des Reissens vollständig ausschalten. Die vorliegende Erfindung ist auf Auswahl und Definition dieser besonders vorteilhaften Polyvinylalkohole gerichtet.

In den Figuren zeigen:

Fig. Ia und IB die schematische Darstellung eines Papierherstellungsverfahrens, für welches das erfindungsgemässe Verfahren anwendbar ist? Fig. IB ist der Fig. IA in der Verarbeitungsfolge nachgeschaltet,

Fig. 2 die Ansicht nach 2-2 von Fig. IA und erläutert den Teil des Verfahrens, welcher die Herstellung und Verwendung der Haftmittellösung betrifft,

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Fig. 3 die Ansicht nach 3-3 von Fig. 2 und Einzelheiten einer Anlage zum Auftragen von Ilaftmittellösung auf die Selbstabnahmetrocknerflache.

Bei der in den Fig. IA und IB dargestellten Verfahrensfolge wird Papierstoff aus einem geschlossenen Stoffauflauf 10 auf das Langsieb 12 (Fourdrinier-Sieb) aufgebracht.

Das Langsieb 12 wird auf einer Brustv/alze 14 neben dem Stoffauflauf 10 und einer Gautschwalze 16 geführt, die von der Brustv/alze entfernt angeordnet ist und mit dieser horizontal fluchtet. Das Langsieb folgt einer durch die Brustwalze 14, die Gautschwalze 16 und eine versetzt unter der Gautschwalze 16 angeordnete Rücklaufwalze 18 bestimmten Umlaufbahn. Das Langsieb 12 geht auf der durch die Walzen 14, 16 und 18 bestimmten Bahn über die Walze 14, bewegt sich dann horizontal zur Walze 16, geht dann über die Walze 16 und nach unten, v/endet dann und geht unter der Walze 18 weiter, bewegt sich zur Walze 14, geht um die und schliesslich über die Walze

Mit dem Stoffauflauf 10 wird auf dem Langsieb 12 eine Papierbahn 20 mit einem Trockengewicht (Trockenmasse) von beispiels-

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v/eise etwa 8 bis etwa 65 g/m (etwa 5 bis etwa 40 Pfund/3000

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Fuss ) und einem anfänglichen Faserwert ("Faserkonsistenz¹¹) von beispielsweise etwa 0,1 bis etwa 0,3 % gebildet. Die entstandene Bahn wandert mit dem Langsieb 12 von der Brustwalze 14 zur Gautschwalze 16 und läuft zusammen mit dem Langsieb über einen Teil des Langsiebweges zwischen der Gautschwalze und der Rücklaufwalze 18.

Die Geräte 22 und 24 nahe der Brustv/alze 14 wirken nacheinander auf die Unterseite des Langsiebs 12 zur Entfernung von Wasser aus der Bahn 20.

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Zum Besäumen der Seiten der Bahn können nach dem Gerät 24 Besäumungsdüsen 26 angeordnet sein.

Neben der Gautschwalze 16 ist unter dem Langsieb 12 ein Absaugkasten 28 zum Abziehen von Wasser aus der Bahn 20 durch das Sieb 12 angeordnet.

Unter der Wirkung der Geräte 22 und 24 und des Absaugkastens 28 wird die Bahn auf einen Faserwert von bexspielsweise etwa 10 bis etwa 25 % entwässert.

Wenn sich das Langsieb 12 auf dem zwischen der Gautschwalze und der Rücklaufwalze 18 liegenden Teil seiner Umlaufbahn befindet wird die teilweise entwässerte Bahn 20 auf das Förderund Prägetuch 30 übertragen.

Das Tuch 30 folgt einer Umlaufbahn, die durch eine Führungswalze 32, eine Führungswalze 34, eine Führungswalze 36, eine Presswalze 38, eine Führungswalze 40, eine Führungswalze 42 und eine Führungswalze 44 bestimmt ist. Beim Umlauf geht das Tuch unter der Führungswalze 32 hindurch, läuft in einer Richtung diagonal nach unten weg vom Sieb 12, gelangt unter die Führungswalze 34, bewegt sich praktisch horizontal, geht unter der Führungswalze 36 hindurch und dreht sich um diese nach oben, bewegt sich dann in Richtung nach oben um die Presswalze 38 und vorbei an dieser, bewegt sich zurück in die Richtung auf das Langsieb 12, läuft dann unter und um die Führungswalze 40, bewegt sich diagonal nach oben in einer Richtung weg vom Langsieb 12, läuft über und um die Führungswalze 42, bewegt sich praktisch horizontal in Richtung gegen das Langsieb 12, läuft dann in der Nähe der Gautschwalze 16 um die Führungswalze 44, und läuft diagonal so nach unten, dass sie gleich* sinnig und neben dem Langsieb 12 auf dessen Weg zwischen d«tfT Gautschwalze 16 und der Rücklaufwalze 18 läuft, und geht daftn wieder unter der Walze 32 hindurch.

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Das Förder- und Prägetuch 30 hat eine Maschen-, Gewebeoder Netzstruktur und ist so aus Filamenten gebildet, dass beim Ansaugen der feuchten Bahn mit Unterdruck an das Tuch die Bahn teilweise die Struktur der tragenden Tuchfläche mit dem Höckermuster des Tuches annimmt. Das Tuch kann ein Gewebe aus Polyestermonofilament sein, wie dies in der US-PS 3'473'576 beschrieben ist, oder die Eigenschaften des in der BE-PS 816Ό31 beschriebenen Tuches aufweisen. Vorzugsweise sind die Höckerflächen des Tuches abgeschliffen, wie dies in der US-PS 3 '573'164 beschrieben ist.

Die Uebertragung der feuchten Bahn vom Langsieb 12 auf das Tuch 30 wird mit Hilfe eines Saug- oder Unterdruckkastens 46 erzielt, der auf der anderen Seite des Tuches 30 zwischen den Walzen 44 und 32 angeordnet ist. Bei dieser Uebertragung wird die teilweise entwässerte Bahn vom Sieb 12 getrennt, gelangt auf das Tuch 30 und läuft mit dem Tuch 30 wie weiter unten beschrieben über einen Teil der Umlaufbahn des Tuches 30.

Der mehrstufige Saug- oder Unterdruckkasten 48 ist auf der Seite des Tuches 30 angeordnet, die der die Bahn 20 berührenden Seite des Tuches gegenüberliegt, und zwar an einer Stelle zwischen dem Üebertragungssaugkasten 46 und der Führungswalze 32. Gemäss Darstellung in der Zeichnung ist der Saugkasten 48 dreistufig aufgebaut und enthält Abteile, in welchen der Unterdruck jeweils unabhängig eingestellt werden kann. Dieser Kasten zieht die Bahn 20 gegen das Tuch 30, so dass die Bahn in Anpassung an das Maschenmuster des Tuches geformt wird.

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Auf dem Weg mit dem Tuch 30 zwischen den Führungswalzen 32 und 34 wird die Bahn 20 thermisch getrocknet. Diese Trocknung erfolgt ohne Verdichtung der Bahn. Dies wird z. B. mit einem Heisslufttrockner 50 erzielt, der auf der die Bahn 20 tragenden Seite des Tuches 30 vorgesehen ist, um die Bahn mit Heissluft zu beaufschlagen. Der Heisslufttrockner 50 ist vorzugsweise so ausgebildet wie dies in der US-PS 3'303'576 beschrieben ist. Zur Entfernung der aus der Bahn abdampfenden Feuchtigkeit ist auf der entgegengesetzten Seite des Tuches 30 ein Absaugventilator 52 dem Trockner 50 gegenüberliegend angeordnet. Durch diese Trocknung sollen Faserwerte der Bahn von über etwa 68 % und bis etwa 98 %, d. h. eine relativ hohe "Faserkonsistenz" erzielt v/erden. Wie oben erläutert, führt das Trocknen auf diese relativ hohen Werte vor dem Prägen an der umlaufenden Zylinderfläche zu Verfahrensvorteilen (niedrigere thermische Belastung des Selbstabnahmetrockners und damit Möglichkeit einer erhöhten Anlagebetriebsgeschwindigkeit) sowie Produktvorteilen (verstärkte Weichheit und Saugfähigkeit), und zwar im Vergleich zur Trocknung auf niedrigere Werte vor dem Prägen. Das Ueberschreiten eines Grenzwertes von etwa 68 % ist dadurch begründet, dass die erfindungsgemässe Verwendung von Haftmittel, wie oben erläutert, besondere Vorteile bei Bahnen bietet, die vor dem Prägen so weit getrocknet sind, nämlich das Ausschalten von Bahnrissen nach dem Kreppen sowie gleichmässigere Feuchtigkeitsprofile in Querrichtung. Die Obergrenze von etwa 9 8 % ist dadurch bedingt, dass höhere Faserwerte zu einem übermässig getrockneten Blattmaterial führen, was wiederum die nachfolgende Kontrolle des Blattmaterials vermindert.

Die der thermischen Trocknung mit dem Trockner 50 unterzogene Bahn 20 läuft weiter zusammen mit dem Tuch 30, bis beide die Presswalze 38 erreichen, worauf die Bahn 20 auf die rotierende Zylinderfläche des Selbstabnahmetrockners 54 ("Yankee "-Trockner) übertragen wird.

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Bei der Uebertragung der Bahn 20 auf die Zylinderfläche des Selbstabnahmetrockners 54 wird die Bahn auch mit einem Hökkermuster geprägt, indem die Presswalze 38 die Bahn 20 und das Tuch 30 gegen die umlaufende Zylinderfläche presst.

Nach uebertragung der Bahn 20 von dem Tuch 30 auf die umlaufende Zylinderfläche wird das von der Bahn getrennte Tuch mit Sprühwasser aus den Düsen 56 gewaschen und läuft nach dem Trocknen mit einem Unterdruckkasten 58 weiter zur Aufnahme von nicht verdichtetem Bahnmaterial, das in der oben beschriebenen Weise geprägt werden soll.

Das auf die umlaufende Zylinderfläche übertragene Bahnmaterial 20 wird auf den Endfaserwert getrocknet, wenn es diesen V7ert nicht bereits besitzt, und dann unter Kreppung von der Oberfläche mit einer Rakel 60 abgenommen. Auf dem Selbstabnahmetrockner ist die Bahn allgemein einer Temperatur von mindestens 100 C und meist nicht über 180 C ausgesetzt. Die gekreppte getrocknete Bahn läuft dann unter einer Führungswalze 62 und über eine nicht dargestellte Zusatzwalze ("Mt. Hope"-Walze), dann durch einen Mehrfachkalander 64 und wird schliesslich auf einer Aufnahmetrommel 66 aufgewickelt, die mit der Antriebswalze 68 gedreht wird.

Für die Uebertragung der Bahn 20 vom Tuch 30 auf die umlaufende Zylinderfläche des Selbstabnahmetrockners wird eine wässrige Lösung eines Klebmittels verwendet, das vor der Uebertragung der Bahn auf die umlaufende Zylinderfläche aufgesprüht wird. Diese Klebmittellösung verbessert die Bindung zwischen den Prägungen und der umlaufenden Zylinderfläche. Der Zweck des Auftragens der Haftmittellösung besteht anders ausgedrückt darin, Uebertragung und Haftung der geprägten Bahn auf bzw. an einer umlaufenden Zylinderfläche zu bewirken. In Fig. IA ist die Applikation der Haftmittellösung allgemein mit dem Ueberweisungszeichen 70 angedeutet. +) (oberhalb des Übertragungspunktes auf die Zylinderfläche)

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Die Haftmittelapplikation ist in den Fig. 2 und 3 ausführlicher dargestellt. Danach umfasst das Applikationssystem für das Haftmittel einen Ansetztank 72, einen Verweiltank 74, einen weiter unten genauer beschriebenen Applikator und Einrichtungen zur Zirkulation von Haftmittellösung zwischen Verweiltank und Applikator.

Der Ansetztank 72 ist mit einem Rührer 76 ausgerüstet. Wie durch die Pfeile in Fig. 2 angedeutet, können Wasser und Dampf in den Tank 72 eingeführt werden. Rühren und Dampfzufuhr dienen dazu, die Haftmittelfeststoffe in Wasser zu lösen, wie weiter unten eingehender beschrieben. Nachdem die Haftmittelfeststoffe im Wasser gelöst und die Haftmittellösung gebildet ist, xvird die so zubereitete Lösung unter Wirkung der Schwerkraft durch das mit einem Ventil 80 versehene Rohr 78 zum Verweiltank 74 geführt.

Der Verweiltank 74 ist über die Zirkulationsringleitung mit dem Trog 82 verbunden, der nahe der Oberfläche des Selbstabnahmetrockners 54 "stromaufwärts", d. h. vor der Stelle angeordnet ist, an welcher die Bahn 20 auf diese Fläche übertragen v/erden soll. Die Zirkulationsleitung besitzt eine Speisungsleitung 84, die mit einer Pumpe 85 verbunden ist und eine Verbindung vom Boden des Verweiltankes 74 zum Boden des Troges 82 herstellt, so dass Haftmittellösung vom Boden des Verweiltankes 74 in den Trog 82 eingespeist werden kann. Die Zirkulationsleitung wird durch die Rückführleitung 86 vervollständigt, welche die Ueberströmöffung im Trog 82 mit der offenen Oberseite des Verweiltankes 74 verbindet. Die Ueberströmöffnung im Trog 82 bewirkt zusammen mit den anderen Teilen der Zirkulationseinrichtung, dass das Niveau der Haftmittellösung im Trog 82 konstant ist, wie in Fig. 3 angedeutet.

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In Fig. 3 ist eine den Trog 82 umfassende Einrichtung zum Auftragen von Haftmittellösung auf die umlaufende Zylinderfläche mit einem durchbrochenen, umlaufenden Teil 88 dargestellt, dessen Achse annähernd parallel zur Längsabmessung des Troges und zur Oberfläche des Selbstabnahmetrockners 54 so angeordnet ist, dass er in die Haftmittellösung im Trog 82 eintaucht. Der durchbrochene Teil 88 kann mit dem Antrieb

89 (Fig. 2) rotiert werden, so dass der in die Flüssigkeit im Trog 82 eintretende Abschnitt des Teils 88 die durch Oberflächenspannung in den Durchbrechungen gehaltene Flüssigkeit mitnimmt und aus dem Trog 82 hebt.

Im Inneren des durchbrochenen Teils 88 ist koaxial ein Rohr

90 angeordnet, dessen Schlitz 92 Luft durch den Teil 88 in Richtung auf die umlaufende Zylinderfläche des Trockners 54 bläst, so dass die Haftmittellösung aus den Durchbrechungen des Teils 88 heraus und auf die drehende Zylinderfläche geblasen wird.

Wie oben erläutert, beruht die vorliegende Erfindung auf Auswahl und Definition bestimmter aufzutragender Haftmittel. Das hier zur Verwendung bevorzugte Haftmittel wird in wässriger Lösung eingesetzt und ist ein Polyvinylalkohol, der einen Hydrolysegrad von etwa 80 % bis etwa 90 % und eine bei 20 C in 4 %iger wässriger Lösung gemessene Viskosität von über etwa 20 Centipoise aufweist. Vorzugsweise besitzt der Polyvinylalkohol einen Hydrolysegrad von etwa 86 bis etwa 90 % und eine als 4 %ige wässrige Lösung bei 20°C gemessene Viskosität von über etwa 35 Centipoise. Polyvinylalkohole mit diesen Eigenschaften sind im Handel erhältlich und spezielle Polyvinylalkohole sind inbezug auf ihre Hydrolysegrade und Viskositätswerte (als 4 %ige wässrige Lösungen bei 20 C) in der Monographie "Polyvinyl Alcohol" von C. Finch, John Wiley and Sons, New York, 1973, beschrieben.

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Eine hier verwendbare wässrige Lösung enthält zweckmässigerweise Polyvinylalkohol der oben angegebenen Art in einer Konzentration von etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.%. Die Untergrenze
steht in Beziehung zum Aufbau des Applikators und ist so gewählt, dass der Applikator in der zur Verfügung stehenden
Zeit die richtige Menge Haftmittel auf die umlaufende Zylinderfläche aufträgt. Die Obergrenze ist so gewählt, dass die
sich auf der drehenden Zylinderfläche aufbauende Menge an
Haftmittel gering gehalten wird, was wiederum die Abnutzung
der zur Kontrolle eines solchen Aufbaus verwendeten Abstreifer gering hält.

Die wässrige Lösung wird auf die umlaufende Zylinderfläche
so aufgetragen, dass sie pro Tonne des hergestellten Papiers (auf Trockenbasis) etwa 0,02 bis etwa 1 kg Polyvinylalkohol, vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 0,5 kg Polyvinylalkohol (auf
Trockenbasis) ergibt. Mit weniger als etwa 0,02 kg pro Tonne Papier (auf Trockenbasis) ist die Haftung der Prägungen
auf der umlaufenden Zylinderfläche unter Umständen nicht zum Erzielen der erfindungsgemässen Vorteile ausreichend. Wenn
mehr als etwa 1 kg Polyvinylalkohol Feststoffe pro Tonne Papier auf Trockenbasis verwendet wird, kann die Haftung so
gross v/erden, dass die Rakelklinge das Papier nicht mehr ohne weiteres entfernen kann.

Zur Durchführung der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Haftmittelapplikation kann Wasser in den Tank 72 eingeführt und
Polyvinylalkoholfeststoffe bei schnell laufendem Rührer 76
zugeführt v/erden. Nach gründlicher Verteilung der Feststoffe im Wasser wird Dampf zur Erhöhung der Temperatur auf etwa 70 bis etwa 90 C in das Wasser eingeführt. Diese Temperatur wird während etwa 30 min bis etwa 1 Std. durch periodische Dampfeinführungen aufrecht erhalten. Bei der Dampfeinführung wird langsamer gerührt, um die Schaumbildung gering zu halten.

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Als Ergebnis dieser Behandlung sind die Polyvinylalkoholfeststoffe im Wasser gelöst. Nun wird das Ventil 80 geöffnet und die Klebstofflösung in den Verweiltank 74 abgelassen. Dann wird die Pumpe 85 in Betrieb gesetzt, so dass sich im Trog das entsprechende Niveau der Haftmittellösung und eine Zirkulationsgeschwindigkeit zwischen Verweiltank und Trog 82 einstellt, die beispielsweise zwischen etwa 1,8 Liter/min und etwa 5,7 Liter/min liegt. Der mit Durchbrechungen versehene Teil 88 wird rotiert und durch das als Düse wirkende Rohr 90 mit Luft beaufschlagt. Vorzugsweise wird der Luftstrom konstant gehalten und der Applikationsgrad der Haftmittellösung auf die umlaufende Zylinderfläche durch Einstellung der Drehgeschwindigkeit des mit Durchbrechungen versehenen Teils 88 geregelt.

Als Folge der Auswahl der Haftmittelkomponente gemäss der vorliegenden Erfindung kann die Bahn 20 vor dem Prägen auf einen Faserwert von über etwa 68 % und bis etwa 98 % thermisch getrocknet werden, ohne dass nach dem Kreppen Bahnrisse auftreten. Uebliche Tierleime und andere Polyvinylalkohole sind inbezug auf Bahnrisse bei diesen Faserwerten nachteilig.

Indem die Erfindung das Trocknen vor dem Prägen zur Erzeugung relativ trockener Bahnen ermöglicht, können die oben beschriebenen Verfahrensvorteile der Verminderung der Trocknungsleistung am Selbstabnahmetrockner und damit die Möglichkeit einer grösseren Arbeitsgeschwindigkeit sowie die oben beschriebenen Produktvorteile einer vergrösserten VoIuminosität und einer verbesserten Weichheit im Vergleich zu Arbeitsweisen erhalten v/erden, bei welchen vor dem Prägen eine weniger weitgehende thermische Trocknung erfolgt. Die Erfindung ermöglicht auch die Verkleinerung des erforderlichen Durchmessers des Selbstabnahmetrockners, was eine erhebliche Verminderung der Anlagekosten bietet.

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Das erfindungsgemäss erhältliche Produkt ist ein weiches und saugfähiges bahnförmiges Papiermaterial nach Art von sogenanntem Tissue oder Hygienepapier. Es besitzt beispiels-

2 v/eise ein gleichmässiges Gewicht von etwa 8-65 g/m (5 bis

etwa 40 Pfund/2000 Fuss ). Auf seiner Oberfläche ist das Höckermuster und die Oberflächenform des Prägetuches eingedrückt bzw. eingeprägt. Die erhaltene Papierbahn hat im Vergleich zu nach üblichen Tissueherstellverfahren erhaltenen Papieren eine verhältnismässig geringe scheinbare Dichte ("Schüttdichte").

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel erläutert. Dabei wird das in den Fig. IA, IB, 2 und 3 dargestellte System mit der Abänderung verwendet, dass beim Trocknen der nicht verdichteten Bahn auf dem Tuch auf Werte zwischen 85 und 98 % anstelle eines Selbstabnahmetrockners 54 eine Krepptrommel verwendet werden kann.

Beispiel

Eine Stoff aufschlämmung mit einem Faserwert ("Faserkonsistenz") von 0,3 % und einem Gehalt von 35 % gebleichter Rohcellulose aus Weichholz ("Northern Softwood Kraft") sowie 65 ψ gebleichter Sulfitcellulose aus Pappelholz ("Poplar Sulfite"), die in einem üblichen konischen Stoff-Raffineur bei 100 Kilowatt-Stunden-Tonne (ÜS) bei einer Konsistenz von 3,5 % vorraffiniert warden war, wird mit einem üblichen hydraulischen Stoffauflauf verteilt. Als Sieb 12 wird ein Polyester gewebe mit 78 Kettsträngen und 62 Schuss strängen pro 25,4 mm verwendet, das gleichmässig mit 300 m/min läuft. Die Stoff geschwindigkeit und die Siebbewegung werden so eingestellt, dass auf dem Langsieb eine gleichmässige feuchte Papierbahn mit einer Trok-

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kenbasis von 18,6 g/m gebildet wird. Mit den Geräten 22 und 24 und dem Saugkasten 28 wird Wasser aus der Bahn für einen Faserwert von 25 % entfernt. Der Absaugkasten 28 wirkt auf die Unterseite des Langsiebes mit einem Unterdruckäquivalent

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von 762 mm Hg. Der Absaugkasten 46 erzeugt einen Druck von

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0,44 kg/cm (entsprechend einem Vakuum von 8 psig) für die Uebertragung der unverdichteten Bahn vom Sieb auf das Tuch 30. Das Tuch 30 ist ein Gewebe mit 36 Kettsträngen pro 25,4 mm aus gekräuseltem Polyestermonofilament mit 0,4 mm Durchmesser und 30 Schusssträngen pro 25,4 mm, die ähnlich den Kettsträngen ausgebildet sind und insbesondere den gleichen Kräuselungsgrad und einen Durchmesser von 0,4 mm aufweisen. Der dreistufige Unterdruckkasten 48 wird so eingestellt, dass das erste Abteil, das auf die Bahn einwirkt, diese ei-

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nem Unterdruck von 0,84 kg/cm (Vakuum von 12 psig), das

zweite Abteil die Bahn einem Unterdruck von 0,84 kg/cm (Vakuum von 12 psig) und das dritte Abteil die Bahn einem Unter-

druck von 0,7 kg/cm (Vakuum von 10 psig) aussetzt. Der thermische Trockner 50 liefert Luft mit einer Temperatur, wie sie zum Bewirken von Faserwerten vor dem Prägen entsprechend den Angaben in der folgenden Tabelle erforderlich ist. Die jeweils angewendete Temperatur hängt vom gewünschten Faserwert ab. Zum Erzielen eines Faserwertes von 50 % gemäss der folgenden Tabelle wird eine Temperatur von 19 3°C angewendet, während zum Erzielen eines Faserwertes von 98 % gemäss Angaben in der Tabelle eine Temperatur von 271 C angewendet wird, wobei die Temperaturen zum Erzielen von Faserwerten zwischen 50 und 98 % auf zwischen 193°C und 271°C geregelt werden. Der Selbstabnahmetrockner hat einen Durchmesser von 2,44 m und eine Breite von 78,7 cm. Zum Prägen der Bahn mit dem Muster des Prägegewebes wird die getrocknete, unverdichtete Bahn an der Presswalze 38 einem Walzenspaltdruck von 136 kg/25,4 mm Walzenspaltlänge ausgesetzt. Die Haftmittellösung wird mit dem Applikator 70 an einer Stelle aufgetragen, die 30,5 cm vor dem Spalt zwischen der Walze 38 und der Trommel des Selbstabnahmetrockners 54 liegt, und zwar in einem Muster, das sich um den Umfang der Oberfläche des Selbstabnahmetrockners 54 mit etwa 7,5-10 cm erstreckt. Es werden die in der Tabelle angegebenen verschiedenen Polyvinylalkohole verwendet,

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die von der Firma Monsanto Chemical Co. und anderen Lieferanten ohne weiteres technisch erhältlich sind. Von den in diesem Beispiel verwendeten Polyvinylalkoholen sind "Gelvatol" 20-90 und "Gelvatol" 20-60 erfindungsgemäss. Die anderen verwendeten Polyvinylalkohole, nämlich "Gelvatol" 1-90, "Gelvatol" 3-60, "Gelvatol" 20-30 und "Gelvatol" 1-30 sind nicht erfindungsgemäss. Bei den "Gelvatolen" gibt die zuerst angegebene Zahl jeweils den prozentualen Restanteil an Polyvinylacetat an, während die nächste Gruppe von Zahlen nach Multiplikation mit 1000 die dem Molekulargewichtsmittel entsprechende Zahl angibt. Wie in Fig. 2.1 der Monographie "Polyvinyl Alcohol" von C. Finch beschrieben, besitzt "Gelvatol" 20-90 einen Hydrolysegrad von etwa 88 % und eine als 4 %ige wässrige Lösung bei 20 C gemessene Viskosität von etwa 40 Centipoise; "Gelvatol" 20-60 besitzt einen Hydrolysegrad von 86-87 % und eine als 4 %ige wässrige Lösung bei 20 C gemessene Viskosität von etwas über 20 Centipoise; "Gelvatol" 1-90 besitzt einen Hydrolysegrad von 99-100 % und eine als 4 %ige wässrige Lösung bei 20 C gemessene Viskosität von etwa 60 Centipoise; "Gelvatol" 3-60 hat einen Hydrolysegrad von etwa 99-100 % und eine als 4 %ige wässrige Lösung bei 20 C gemessene Viskosität von 28-29 Centipoise; "Gelvatol" 20-30 besitzt einen Hydrolysegrad von etwa 88 % und eine als 4 %ige wässrige Lösung bei 20 C gemessene Viskosität von etwa 6 Centipoise; "Gelvatol" 1-30 hat einen Hydrolysegrad von etwa 99-100 % und eine als 4 %ige wässrige Lösung bei 20 C gemessene Viskosität von annähernd 4-5 Centipoise. Der in der Tabelle erwähnte Tierleim ist aus einem zu 100 % flüssigen Tierleim bereitet. Die "Gelvatole" und der Tierleim werden als 1 gew.%ige wässrige Lösungen aufgetragen. Zum Ansetzen der "Gelvatol"-Lösungen werden 100 Liter kaltes Leitungswasser mit schneilaufendem Rührer 76 in den Ansetztank 72 gebracht. Dann werden 1100 g "Gelvatol"-Feststoffe zugegeben. Der Rührer wird weitere 20 min mit hoher Geschwindigkeit betrieben. Dann wird Dampf

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eingeführt, um die Wassertemperatur auf 82 C zu erhöhen. Diese Temperatur wird durch periodische Zugaben von Dampf 45 min gehalten. Während der Dampfzuführung wird das Rühren verlangsamt, um die Schaumbildung möglichst gering zu halten. Nun wird genügend Wasser zum Erzielen einer 1 gew. %igen Konzentration der Haftmittelfeststoffe zugegeben. Die obige Arbeitsweise ist zur Bildung einer wässrigen Lösung der Haftmittelfeststoffe ausreichend. Zum Ansetzen der Tierleimlösung wird der flüssige Tierleim unter langsamem Rühren zu kaltem Wasser im Tank 72 gegeben und Dampf zur Erwärmung des Wassers auf 60 C eingeführt, worauf das Ganze 20 min langsam gerührt wird. In jedem Fall wird die wässrige Lösung mit einer Geschwindigkeit von 3,78 Liter/min aus dem Verweiltank 24 abgepumpt. Der mit Durchbrechungen versehene Teil 88 hat lichte Oeffnungsweiten von 0,55-0,59 mm (30 χ 28 US-mesh), ist aus rostfreiem Stahldraht hergestellt und hat eine Breite von 53 cm und einen Durchmesser von 30 cm. Das Rohr 90 hat einen Durchmesser von 5 cm, der Schlitz 92 eine Breite von 0,64 mm. Es v/ird Luft mit einem

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Druck von 1,21 kg/cm verwendet. Die Geschwindigkeit der 7-.ppli>ation des Kaftr.it.tels beträgt etwa 0,5 kg Haftmittel (Trockenbasis) pro Tonne Papier (Trockenbasis). Das hergestellte Papier ist in allen Fällen sehr saugfähig ("Reid"-Testwerte von 7-9 see) und weich (mindestens gleichwertig mit im Handel erhältlichen Produkten), wobei Saugfähigkeit und Weichheit des Papiers umso besser sind, je höher der Faserwert vor dem Prägen ist. Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich der verschiedenen Haftmittellösungen, die mit Bahnen mit unterschiedlichen Faserwerten vor dem Prägen gemäss Angaben in der Tabelle verwendet wurden und gibt die Vorteile ausgewählter Haftmittel gemäss der Erfindung im Vergleich zu anderen Haftmitteln inbezug auf Bahnrisse nach dem Kreppen an. In der folgenden Tabelle bedeutet "O" keine Risse in 24 Std., "wenig" bedeutet wenige Risse in 24 Std., "einige" bedeutet einige Risse in 24 Std., während "dauernd"

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bedeutet, dass die Bahn bei jedem Versuch des Aufwickeins der Bahn riss.

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TABELLE

Häufigkeit von Bahnrissen innerhalb von 24 Stunden

	Haftmitteltyp	50	Faserwert vor dem (%)	60	70	Prägen	90	98
	"Gelvatol" 20-90*				80
	"Gelvatol" 20-60*	0	0	0		0	0
cn O CO	"Gelvatol" 1-90**	0	0	0	0	0	0
839/0	"Gelvatol" 3-60**	0	0	wenig	0	dauernd	dauernd
cb ro	Tierleim**	0	0	wenig	einige	dauernd	dauernd
C*>	"Gelvatol" 20-30**	0	0	wenig	einige	dauernd	dauernd
	"Gelvatol" 1-30**	0	wenig	einige	einige	dauernd	dauernd
	dauernd	dauernd		dauernd	dauernd	dauernd
	dauernd






dauernd j

* erfindungsgemäss

** nicht erfindungsgemäss

Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich, wird das Reissen der Bahn nach dem Kreppen selbst bei einem Faserwert vor dem Prägen von bis 9 8 % vollständig ausgeschaltet, wenn Polyvinylalkohole gemäss der Erfindung verwendet werden. Wenn dagegen andere Polyvinylalkohole oder Tierleime verwendet werden, treten bei Faserwerten vor dem Prägen von über etwa 68 % mindestens einige Bahnrisse auf. Die obige Tabelle zeigt klar die Vorteile der Erfindung gegenüber der Verwendung anderer Haftmittel bei Faserwerten vor dem Prägen von über etwa 6 8 %.

Man kann annehmen, dass die durch die erfindungsgemäss verwendeten Polyvinylalkohole erzielte bessere Haftung durch Oberflächenspannungshaftung und Wasserstoffbindung der wässrigen Polyvinylalkohollösung bedingt ist, die als Film am umlaufenden Trockenzylinder gehalten wird, und dass die erfindungsgemäss verwendeten Polyvinylalkohole als Mittel zur Rückhaltung von Wasser auf der Oberfläche der umlaufenden Trommel wirken. Dies würde erklären, warum die brauchbaren Polyvinylalkohole relativ niedrige Hydrolysegrade aufweisen. Das würde ferner erklären, warum Bahnen mit höheren Faserwerten vor dem Prägen schwieriger zu übertragen sind. Dies beruht wahrscheinlich darauf, dass die Bahn nicht genügend Oberflächenwasser enthält und darum die Oberflächenspannungshaftung und der Wasserstoffbindungsmechanismus nicht zur Wirkung kommen können. Man kann annehmen, dass Polyvinylalkohole mittlerer und hoher Viskosität deswegen erforderlich sind, weil diese Stoffe bei den Oberflächentemperaturen des Selbstabnahmetrockners eine stabile Viskosität aufweisen. Die hier angegebenen Faserwerte ("Konsistenzwerte") sind Durchschnittswerte .

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Die Erfindung ist auch in anderen Ausführungsformen möglich. Beispielsweise sind die speziellen gewählten und oben definierten Polyvinylalkohole zur Erzeugung von Haftung zwischen einer Bahn und einer rotierenden Zylinderfläche ohne Bahnrisse nach dem Kreppen auch für andere als den oben im Zusammenhang mit den Figuren dargestellten Papierherstellungsverfahren geeignet, sofern die Verfahren auf der thermischen Trocknung ohne Verdichten einer feuchten Bahn auf Faserwerte von über 68 % und bis etwa 9 8 %, Prägen der entstehenden, relativ trockenen Bahn mit einem Muster und Uebertragen und Anhaften der geprägten Bahn auf eine umlaufende Zylinderfläche in Form eines Selbstabnahmetrockners beruht, auf welchem die Bahn auf den Endfaserwert (sofern dieser Wert nicht bereits gegeben ist) getrocknet und gekreppt wird, beruhen. Beispielsweise kann das Papierherstellungsverfahren ein solches sein, bei welchem der Bahnbildungsträger auch das Förder- und Prägetuch ist. Ferner kann die Haftmittellösung anders aufgetragen werden, als dies speziell beschrieben worden ist, beispielsweise unter Verwendung von Sprühdüsen, gesonderten Wasser- und Leimdüsen, usw. Solche und ähnliche Aenderungen sind dem Fachmann ohne weiteres geläufig.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung die Herstellung von weichem saugfähigem Papier, wie es für Hygienezwecke verwendet und auch als Tissue-Papier bezeichnet wird, indem eine feuchte Bahn aus einer Faser-Wasser-Aufschlämmung abgelagert und mit dem Muster eines offenmaschigen Fördertuches geprägt und thermisch auf einen relativ hohen Faserwert getrocknet wird. Danach wird für Uebertragung und Anhaftung der relativ trockenen, gemusterten Bahn auf eine umlaufende Zylinderfläche in der Form eines Selbstabnahmetrockners (Yankee-Trockner) eine wässrige Polyvinylalkohollösung verwendet, in welcher der Polyvinylalkohol einen bestimmten Hydro-

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lysegrad und bestimmte Viskositätseigenschaften aufweist. Durch thermisches Trocknen vor der Uebertragung zum Erreichen relativ hoher Faserwerte wird die von der Trockentrommel aufzubringende Trocknungsleistung vermindert, was dazu führt, dass entweder (1) als Folge der verringerten Belastung der Trockentrommel und damit der verkürzten erforderlichen Aufenthaltszeit der Bahn auf dem Trockner die Anlagebetriebsgeschwindigkeit erhöht werden kann, oder dass (2) der erforderliche Durchmesser der Trockentrommel vermindert v/erden kann, was eine erhebliche Verminderung der Anlagekosten ermöglicht. Durch thermisches Trocknen der Bahn auf dem Fördertuch bis zu relativ hohen Faser- bzw. Konsistenzwerten wird wegen einer Zunahme der Bahnstrukturfestigkeit und der Druckfestigkeit des Musters eine stärker ausgeprägte Musterung in der Z-Richtung erzielt. Dies führt zu einer erhöhten Voluminosität (geringere Dichte) und grösseren Weichheit. Als Folge der Verwendung bestimmter Polyvinylalkohole wird die Uebertragung und das Anhaften der relativ trockenen Bahn auf der Trockentrommel so erreicht, dass der Anteil ausgelassener Kreppungen und damit das Problem des Reissens der Bahn nach der Kreppbehandlung ausgeschaltet wird.

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Claims

Patentansprüche

ί1.)Verfahren zur Herstellung von weichem, saugfähigem Tissuepapier als Bahn mit gleichmässigem Gewicht von etwa 8 bis etwa 65 g/m durch

(a) Trocknen einer feuchten Papierbahn ohne Verdichtung zum Erzielen eines Faserwertes von über etwa 68 % und bis etwa 98 %, während sich die Bahn auf einem gemusterten Prägetuch befindet,

(b) Prägen der entstehenden, relativ trockenen Bahn mit dem Muster des Prägetuches und

(c) Auftragen einer wässrigen Polyvinylalkohollösung für Uebertragung und Anhaftung der geprägten Bahn auf eine umlaufende Zylinderfläche, wobei der Polyvinylalkohol einen Hydrolysegrad von etwa SO bis etwa 90 % und als 4 %ige Lösung bei 20⁰C eine Viskosität von über etwa 20 Centipoise aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyvinylalkohol als 4 %ige wässrige Lösung bei 20 C eine Viskosität von über etwa 35 Centipoise aufv/eist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyvinylalkohol einen Hydrolysegrad von etwa 86 bis etwa 90 % aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende ZyIinderflache die Fläche eines Selbstabnahmetrockners ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyvinylalkohollösung zum Erzielen einer Poly vinylalkoholmenge von etwa 0,02 bis etwa 1 kg, insbeson-

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dere etwa 0,1 bis etwa 0,5 kg, pro Tonne Papier, jeweils auf das Trockengev/icht bezogen, aufgetragen werden kann.

Für: The Procter & Gamble Company Cincinnati jJt Ohio, V.St. A.

Dr. H. IT. Wo Iff Rechtsanwalt

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