DE60130761T2

DE60130761T2 - Verfahren zur herstellung von tissuepapier

Info

Publication number: DE60130761T2
Application number: DE60130761T
Authority: DE
Inventors: Michael Alan Appleton HERMANS; Frank Stephen Appleton HADA; Steven Jack Hickey
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: CA2415937C; WO2002002869A3; CN1440480A; KR20030034111A; WO2002002869A2; BR0112114B1; AU2001268634B2; ATE374862T1; BR0112114A; EP1294982A2; DE60130761D1; AU6863401A; MXPA02012362A; KR100822568B1; EP1294982B1; CA2415937A1; CO5650179A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren zum Herstellen von Papierprodukten. Genauer gesagt betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung von Zellulosebahnen mit großer Papierdicke und großem Absorptionsvermögen auf einer modifizierten herkömmlichen Nasspressmaschine.
Es gibt allgemein zwei verschiedene Verfahren zum Herstellen von Basisblättern für Papierprodukte, wie beispielsweise Papierhandtücher, Servietten, Tissuepapier, Tücher und dergleichen. Diese Verfahren werden normalerweise mit den Begriffen Nasspressen ("wet pressing") und Durchgangstrocknen ("through drying") bezeichnet. Während diese beiden Verfahren an dem vorderen Ende und an dem hinteren Ende des Prozesses einander entsprechen können, unterscheiden sie sich signifikant in der Art und Weise, in der Wasser aus der nassen Bahn nach ihrer anfänglichen Erzeugung entfernt wird.
Genauer gesagt wird bei dem Nasspressverfahren die neu erzeugte feuchte Bahn normalerweise auf ein Papierherstellungsfilz transferiert und anschließend gegen die Fläche eines dampferhitzten Yankee-Trockners gepresst, während sie weiter durch den Filz gehalten wird. Wenn die Bahn auf die Fläche des Yankee-Trockners transferiert wird, wird der Bahn Wasser entzogen, wobei das Wasser durch den Filz absorbiert wird. Die entwässerte Bahn, die normalerweise eine Festigkeit von etwa 40% aufweist, wird dann getrocknet, während sie auf der heißen Fläche des Yankee-Trockners angeordnet ist. Die Bahn wird dann gekreppt, um sie weich zu machen und um dem herzustellenden Tissuepapier Elastizität zu verleihen. Ein Nachteil des Nasspressens besteht darin, dass der Pressschritt die Bahn verdichtet, wodurch die Papierdicke und das Absorptionsvermögen des Tissuepapiers verringert werden. Der darauffolgende Kreppschritt stellt diese gewünschten Blatteigenschaften nur teilweise wieder her.
Bei dem Durchgangstrocknungs-Verfahren wird die neu erzeugte Bahn zunächst unter Verwendung eines Vakuums entwässert und anschließend auf ein relativ poröses Ge webe transferiert und kompressionslos getrocknet, indem Heißluft durch die Bahn geleitet wird. Die so erzeugte Bahn kann dann auf einen Yankee-Trockner transferiert werden, um diese zu kreppen. Da die Bahn im Wesentlichen trocken ist, wenn sie zu dem Yankee-Trockner transferiert wird, wird die Dichte der Bahn bei diesem Transfer nicht wesentlich erhöht. Ferner ist die Dichte eines durchgangsgetrockneten Blattes von Natur aus relativ gering, da die Bahn getrocknet wird, während sie auf dem Durchgangstrocknungs-Gewebe gehalten ist. Die Nachteile des Durchgangstrocknungs-Verfahrens sind die relativ hohen Betriebsenergiekosten und die Anlagekosten der Durchgangstrockner.
Da der überragende Großteil bestehender Tissue-Maschinen das ältere Nasspressverfahren verwendet, ist es besonders wichtig, dass die Hersteller Mittel und Wege finden, die vorhandene Nasspressmaschinen zu modifizieren, um die vom Verbraucher bevorzugten Produkte mit geringer Dichte herzustellen, ohne an den vorhandenen Maschinen teure Modifikationen vorzunehmen. Natürlich ist es möglich, Nasspressmaschinen dahingehend umzubauen, dass sie eine Durchgangstrocknungs-Konfiguration aufweisen, wobei dies jedoch äußerst kostspielig ist. Es sind eine Vielzahl von komplizierten und teuren Änderungen erforderlich, um die Durchgangstrockner und das zugehörige Gerät anzupassen. Zudem ist die Länge einer Durchgangsluft-Trocknungs-Tissue-Maschine größer, weshalb ein Anbau oder eine Modifikation erforderlich ist. An manchen Orten sind Anbauten unpraktisch oder unmöglich, oder sie sind sehr teuer, da anderes vorhandenes Gerät beeinträchtigt wird oder die vorhandene Fläche an dem Ort beschränkt ist. Entsprechend besteht ein großes Interesse daran, Wege zu finden, vorhandene Nasspressmaschinen zu modifizieren, ohne das Maschinendesign stark zu verändern.
In manchen Fallen ist es günstiger und preiswerter, den Pressabschnitt einer Nasspress-Tissue-Maschine zu modifizieren als das nasse Ende, insbesondere wenn das nasse Ende und das Erwärmungsgehäuse in gutem Zustand sind. Zudem können ältere Nasspressmaschinen vorhandenes Gerät aufweisen, das mit dem Bodenfilzdurchlauf verbunden ist, das an andere Anwendungen anpassbar ist, wodurch die Modifikation einfacher und preiswerter wird. Vereinfachte Verfahren zum Modifizieren einer Nasspressmaschine zur Herstellung eines verbesserten, vom Verbraucher bevorzugten Produktes mit geringer Dichte sind hierin offenbart.
Ein Ansatz zum Modifizieren einer Crescent-Former-Tissue-Maschine ist hierin offenbart und besonders wünschenswert, da es viele vorhandene Crescent-Former-Tissue-Maschinen gibt, die von den vom Verbraucher bevorzugten Produkten mit geringer Dichte profitieren können, die mit dem verbesserten Prozess herstellbar sind. Viele ältere Crescent-Former-Tissue-Maschinen umfassen einen unteren Filzdurchlauf, der einfach dahingehend angepasst werden kann, dass er als ein zusätzlicher Gewebedurchlauf dient, der für bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
Ein einfacher Ansatz zum Modifizieren einer Nasspressmaschine zur Herstellung eines weicheren, dickeren Tissues ist in dem am 27. Juli 1993 von Andersson et al. eingereichten US-Patent 5,230,776 beschrieben. Das Patent offenbart ein Ersetzen des Filzes durch ein drahtartiges perforiertes Band und das Einkeilen der Bahn zwischen dem formenden Draht und diesem perforierten Band bis zur Presswalze. Das Patent scheint ferner zusätzliche Entwässerungsmittel zu offenbaren, wie beispielsweise ein Dampfblasrohr, eine Gebläsedüse und/oder einen separaten Pressfilz, der innerhalb des Bereiches der Sandwich-Struktur angeordnet werden kann, um den trockenen Festkörperanteil vor dem Yankee-Trockner zu erhöhen. Diese zusätzlichen Trocknungsvorrichtungen sollen es der Maschine ermöglichen, bei Geschwindigkeiten betrieben zu werden, die zumindest im Wesentlichen der Geschwindigkeit von Durchgangstrocknungsmaschinen entsprechen.
Es ist wichtig, den Feuchtigkeitsanteil der auf den Yankee-Trockner zu transferierten Bahn zu verringern, um die Maschinengeschwindigkeit beizubehalten und um eine Blasenbildung oder eine mangelnde Haftung der Bahn zu verhindern. Unter Bezugnahme auf das US-Patent 5,230,776 besteht bei der Verwendung eines separaten Pressfilzes jedoch eine Tendenz dahingehend, die Bahn in der gleichen Weise wie bei herkömmlichen Nasspressmaschinen zu verdichten. Die Verdichtung, die durch einen separaten Pressfilz erzeugt wird, würde sich entsprechend negativ auf die Papierdicke und auf das Absorptionsvermögen der Bahn auswirken.
Zudem sind Luftstrahlen zum Entwässern der Bahn per se nicht effektiv in Bezug auf das Entfernen von Wasser oder die Energieeffizienz. Das Blasen von Luft auf das Blatt zum Trocknen ist im Stand der Technik bekannt und wird in den Hauben von Yankee-Trocknern zum konvektiven Trocknen verwendet. In einer Yankee-Trocknerhaube durchdringt jedoch der Großteil der von den Düsen ausgeblasenen Luft nicht die Bahn. Wenn die Luft nicht auf hohe Temperaturen erwärmt wird, wird somit ein Großteil der Luft verschwendet und nicht effektiv zum Entfernen von Wasser verwendet. In Yankee-Trocknerhauben wird die Luft auf bis zu 482°C (900 Grad Fahrenheit) erwärmt, und es werden lange Verweilzeiten zugelassen, um ein Trocknen zu bewirken.
Im Stand der Technik fehlt somit ein praktisches Verfahren zum Herstellen von Tissuepapier auf einer modifizierten, herkömmlichen Nasspressmaschine, das im Vergleich zu durchgangsgetrocknetem Papier eine große Papierdicke und ein großes Absorptionsvermögen aufweist.
Es wurde nunmehr festgestellt, dass ein nassgetrocknetes Tissue mit Eigenschaften in Bezug auf die Papierdicke und das Absorptionsvermögen hergestellt werden kann, die mit denjenigen durchgangsgetrockneter Produkte vergleichbar sind, während eine angemessene Maschinenproduktivität beibehalten wird. Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer Zellulosebahn gemäß den Ansprüchen 1 und 38. Genauer gesagt können nassgepresste Zellulosebahnen hergestellt werden, indem eine feuchte Bahn bis zu etwa 30% Festigkeit entwässert wird, woraufhin eine integral abgedichtete Luftpresse verwendet wird, um die Bahn auf 30 bis 40% Festigkeit kompressionslos zu entwässern. Die feuchte Bahn wird dann bevorzugt auf ein "Form"-Gewebe („molding fabric") transferiert, das den herkömmlichen Nasspressfilz ersetzt, um der nassen Bahn eine stärkere Kontur oder Dreidimensionalität zu verleihen. Die feuchte Bahn wird daraufhin bevorzugt von dem Formgewebe gehalten gegen den Yankee-Trockner gepresst und getrocknet. Das so erzeugte Produkt weist eine außergewöhnliche Nasspapierdicke und ein außergewöhnliches Absorptionsvermögen auf, welche diejenigen herkömmlicher nassgepresster Tücher und Tissues übersteigen und denjenigen derzeit erhältlicher durchgangsgetrockneter Produkte entsprechen.
Die hierin verwendeten Ausdrücke "kompressionsloses Entwässern" und "kompressionsloses Trocknen" beziehen sich entsprechend auf ein Entwässern oder Trocknen zum Entfernen von Wasser aus den Zellulosebahnen, wobei keine Kompressionswalzenspalte oder andere Schritte verwendet werden, die eine signifikante Verdichtung oder Kompression eines Bereiches der Bahn während des Trocknungs- oder Entwässerungsprozesses hervorrufen.
Die feuchte Bahn wird in dem Prozess nassgeformt, um die Dreidimensionalität und die Absorptionseigenschaften der Bahn zu verbessern. "Nassgeformte" Tissuebahnen sind solche, die an die Flächenkontur eines Formgewebes bei einer Festigkeit von etwa 30 bis etwa 40% angepasst und anschließend mit Hilfe von thermisch leitenden Trocknungsmitteln getrocknet werden, wie beispielsweise ein erwärmter Trocknungszylinder, im Gegensatz zu anderen Trocknungsmitteln, wie beispielsweise ein Durchgangstrockner, bevor optionale zusätzliche Trocknungsmittel verwendet werden.
Die "Formgewebe", die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen solche Papierherstellungsgewebe, die eine signifikante offene Fläche oder dreidimensionale Flächenkontur aufweisen, die dazu ausreicht, der Bahn eine größere Ablenkung in Z-Richtung zu verleihen, was jedoch nicht einschränkend ist. Derartige Gewebe umfassen Einzelschicht-, Mehrschicht- oder durchlässige Verbundstrukturen. Bevorzugte Gewebe weisen zumindest einige der nachfolgend genannten Eigenschaften auf: (1) Auf der Seite des Formgewebes, das mit der nassen Bahn in Kontakt ist (die Oberseite), beträgt die Anzahl von Maschinenrichtungs(MD)-Fäden von 3,94 bis 78,74 pro Zentimeter (Maschenweite) (von 10 bis 100 pro Inch) und die Anzahl von Quermaschinenrichtungs(CD)-Fäden beträgt ebenfalls von 3,94 bis 78,74 pro Zentimeter (von 10 bis 200 pro Inch). Der Fadendurchmesser ist normalerweise geringer als 1,27 mm (0,050 Inch); (2) an der Oberseite beträgt der Abstand zwischen dem höchsten Punkt der MD-Schlaufe und dem höchsten Punkt der CD-Schlaufe von etwa 0,025 mm bis etwa 0,508 mm oder 0,762 mm (von etwa 0,001 bis etwa 0,02 oder 0,03 Inch). Zwischen diesen beiden Niveaus können Schlaufen entweder durch MD- oder CD-Fäden gebildet werden, die der Topographie eine dreidimensionale Hügel/Tal-Erscheinung verleihen, die der Bahn während dem Nassformschritt verliehen wird; (3) an der Oberseite entspricht die Länge der MD-Schlaufen derjenigen oder ist langer als diejenige der CD-Schlaufen; (4) wenn das Gewebe eine Vielschicht-Konstruktion aufweist, ist es bevorzugt, dass die Bodenschicht eine feinere Maschenweite als die Deckschicht aufweist, um die Tiefe der Bahndurchdringung zu steuern und die Faserretention zu maximieren; und (5) das Gewebe kann derart ausgebildet sein, dass es bestimmte geometrische Muster aufweist, die sichtbar sind und sich normalerweise alle 2 bis 50 Kettenfäden wiederholen.
Somit bezieht sich eine Ausführungsform der Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, umfassend die Schritte: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern auf einem endlosen ersten Gewebe zum Ausbilden einer nassen Bahn; (b) Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 10% bis etwa 30%; (c) Transferieren der nassen Bahn auf ein endloses zweites Gewebe; (d) Einkeilen der nassen Bahn zwischen dem zweiten Gewebe und einem Stützgewebe und Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von mehr als 30% unter Verwendung einer kompressionslosen Entwässerungsvorrichtung, die dazu geeignet ist, ein unter Druck stehendes Fluid bei etwa 34,5 kPa (etwa 5 Pfund pro Inch²) oder mehr dazu zu bringen, aufgrund einer integralen Dichtung, die an der nassen Bahn ausgebildet ist, im Wesentlichen durch die Bahn zu strömen; (e) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders, um die feuchte Bahn zumindest teilweise zu trocknen; und (f) Trocknen der entwässerten nassen Bahn auf die endgültige Trockenheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern auf einem ersten Endlosgewebe zum Ausbilden einer nassen Bahn; (b) Transferieren der nassen Bahn auf ein zweites Endlosgewebe; (c) Einkeilen der nassen Bahn zwischen dem zweiten Gewebe und einem Stützgewebe und Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von bis zu etwa 30%; (d) zusätzliches Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 30 bis 40% unter Verwendung einer Luftpresse, die dazu geeignet ist, ein unter Druck stehendes Fluid bei etwa 34,5 kPa (etwa 5 Pfund pro Inch²) oder mehr dazu zu bringen, aufgrund einer integralen Dichtung, die zwischen einem Luftraum und einer Sammelvorrichtung ausgebildet ist, im Wesentlichen durch die Bahn zu strömen; (e) Konfigurieren des zweiten Gewebes, um einen ungestützten Bahnaufwickelwinkel der entwässerten nassen Bahn um eine Druckrolle von weniger als 90% zu erzeugen; (f) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders, um die entwässerte feuchte Bahn zumindest teilweise zu trocknen; und (g) Trocknen der entwässerten nassen Bahn auf die endgültige Trockenheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern auf einem ersten Endlosgewebe zum Erzeugen einer nassen Bahn; (b) Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von bis zu etwa 10%; (c) Transferieren der nassen Bahn auf ein zweites Endlosgewebe; (d) Einkeilen der nassen Bahn zwischen dem zweiten Gewebe und einem Stützgewebe; (e) Hindurchführen der nassen Bahn, die zwischen dem zweiten Gewebe und dem Stützgewebe eingekeilt ist, zwischen einem Luftraum und einer Sammelvorrichtung, wobei das zweite Gewebe zwischen der nassen Bahn und der Sammelvorrichtung angeordnet ist, wobei der Luftraum und die Sammelvorrichtung operativ zusammenwirken und dazu geeignet sind, eine Druckdifferenz über der nassen Bahn von etwa 101,6 Pa (etwa 30 Inch Mercury) oder mehr und einem Strom eines unter Druck stehenden Fluids durch die feuchte Bahn von etwa 43,9 × 10³ cm³/min/cm² (etwa 10 Standard Kubikfuß pro Minute pro Inch²) oder mehr zu erzeugen; (f) Entwässern der nassen Bahn unter Verwendung des Stroms des unter Druck stehenden Fluids auf eine Konsistenz von etwa 30% bis etwa 40%; (g) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders mit dem zweiten Gewebe; und (h) Trocknen der entwässerten nassen Bahn auf eine endgültige Trockenheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern auf einem ersten Endlosgewebe zum Ausbilden einer nassen Bahn; (b) Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 10 bis etwa 30%; (c) Transferieren der nassen Bahn auf ein zweites Endlosgewebe; (d) Einkeilen der nassen Bahn zwischen dem zweiten Gewebe und einem Stützgewebe und Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von mehr als etwa 30% unter Verwendung einer kompressionslosen Entwässerungsvorrichtung, die dazu geeignet ist, ein unter Druck stehendes Fluid bei etwa 34,5 kPa (etwa 5 Pfund pro Inch²) oder mehr dazu zu bringen, aufgrund einer integralen Dichtung, die an der nassen Bahn ausgebildet ist, im Wesentlichen durch die feuchte Bahn zu strömen; (e) Transferieren der nassen Bahn zurück auf das zweite Gewebe; (f) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders, um die feuchte Bahn zumindest teilweise zu trocknen; und (g) Trocknen der nassen Bahn auf eine endgültige Trockenheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern auf einem ersten Endlosgewebe zum Erzeugen einer nassen Bahn; (b) Transferieren der nassen Bahn auf ein zweites Endlosgewebe; (c) Einkeilen der nassen Bahn zwischen dem zweiten Gewebe und einem Stützgewebe und Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 30%; (d) weiteres Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von mehr als etwa 30% bis etwa 40% unter Verwendung einer Luftpresse, die dazu geeignet ist, ein unter Druck stehendes Fluid bei etwa 34,5 kPa (etwa 5 Pfund pro Inch²) oder mehr aufgrund einer integralen Dichtung, die zwischen einem Luftraum und einer Sammelvorrichtung ausgebildet ist, durch die feuchte Bahn zu strömen; (d) Transferieren der nassen Bahn zurück auf das zweite Gewebe derart, dass die feuchte Bahn bei weniger als 90° auf die Druckrolle aufgewickelt wird; (f) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders, um die feuchte Bahn wenigstens teilweise zu trocknen; und (g) Trocknen der nassen Bahn auf eine endgültige Trockenheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern auf einem ersten Endlosgewebe zum Erzeugen einer nassen Bahn; (b) Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 10% bis etwa 30%; (c) Transferieren der nassen Bahn auf ein weiteres Gewebe; (d) Einkeilen der nassen Bahn zwischen dem zweiten Gewebe und einem Stützgewebe, von dem eines den Raum und die Komponenten verwendet, die 1 in dem Bodenfilzdurchlauf einer Schlepppress-Nasspressmaschine ("tow press wet press machine") verwendet wurde, (e) Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von mehr als etwa 30% bis etwa 40% unter Verwendung einer Luftpresse, die dazu geeignet ist, ein unter Druck stehendes Fluid bei etwa 34,5 kPa (etwa 5 Pfund pro Inch²) oder mehr aufgrund einer integralen Dichtung, die zwischen einem Luftraum und einer Sammelvorrichtung ausgebildet ist, im Wesentlichen durch die Bahn zu leiten; (f) Transferieren der nassen Bahn zurück auf das zweite Gewebe; (g) Pressen der entwässerten und nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders, um die Bahn zumindest teilweise zu trocknen; (h) Trocknen der Bahn auf eine endgültige Trockenheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern auf einem ersten Endlosgewebe zum Erzeu gen einer nassen Bahn zum Herstellen einer nassen Bahn; (b) Transferieren der nassen Bahn auf ein zweites Endlosgewebe; (c) Einkeilen der nassen Bahn zwischen dem zweiten Gewebe und einem Stützgewebe und Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 10% bis etwa 30%; (d) weiteres Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von mehr als etwa 30% bis etwa 40% unter Verwendung einer Luftpresse, die dazu geeignet ist, ein unter Druck stehendes Fluid bei etwa 34,5 kPa (etwa 5 Pfund pro Inch²) oder mehr aufgrund einer integralen Dichtung, die zwischen einem Luftraum und einer Sammelvorrichtung ausgebildet ist, im Wesentlichen durch die Bahn zu leiten; (e) Transferieren der nassen Bahn zurück auf das zweite Gewebe, um der Bahn ein Absorptionsvermögen von etwa 8 cm³/g oder mehr zu verleihen; (f) Pressen der entwässerten Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders mit einem Gewebe, um das Absorptionsvermögen von etwa 8 cm³/g oder mehr beizubehalten; und (g) Trocknen der Bahn auf eine endgültige Trockenheit.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern auf einem ersten Endlosgewebe zum Erzeugen einer nassen Bahn; (b) Transferieren der nassen Bahn auf ein zweites Endlosgewebe; (c) Einkeilen der Bahn zwischen dem zweiten Gewebe und einem Stützgewebe; (d) Hindurchführen des zweiten Gewebes und des Stützgewebes mit der zwischen diesen eingekeilten nassen Bahn zwischen einem Luftraum und einer Sammelvorrichtung, wobei das zweite Gewebe zwischen der nassen Bahn und der Sammelvorrichtung angeordnet ist, und wobei der Luftraum und die Sammelvorrichtung operativ zusammenwirken und dazu geeignet sind, eine Druckdifferenz über der nassen Bahn von etwa 101,6 kPa (etwa 30 Inches of Mercury) oder mehr und einem Strom eines unter Druck stehenden Fluids durch die feuchte Bahn von etwa 43,9 × 10³ cm³/min/cm² (etwa 10 Standard Kubikfuß pro Minute pro Inch²) oder mehr zu erzeugen; (e) Entwässern der nassen Bahn unter Verwendung des unter Druck stehenden Fluids auf eine Konsistenz von etwa 30% oder mehr; (f) Pressen der nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders mit dem zweiten Gewebe; und (g) Trocknen der Bahn auf eine endgültige Trockenheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern zwischen einem ersten Endlosgewebe und einem zweiten Endlosgewebe zum Ausbilden einer nassen Bahn, wobei die feuchte Bahn zwischen dem ersten Gewebe und dem zweiten Gewebe eingekeilt wird; (b) Entwassern des Massengewebes auf eine Konsistenz von etwa 30% oder mehr unter Verwendung einer kompressionslosen Entwässerungsvorrichtung, die dazu geeignet ist, ein unter Druck stehendes Fluid bei etwa 34,5 kPa (etwa 5 Pfund pro Inch²) oder mehr aufgrund einer integralen Dichtung, die an der nassen Bahn ausgebildet ist, im Wesentlichen durch die Bahn zu leiten; (c) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders, um die entwässerte feuchte Bahn wenigstens teilweise zu trocknen; und (d) Trocknen der entwässerten nassen Bahn auf eine endgültige Trockenheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern zwischen einem ersten Endlosgewebe und einem zweiten Endlosgewebe zum Erzeugen einer nassen Bahn, wobei die feuchte Bahn zwischen dem ersten Gewebe und dem zweiten Gewebe eingekeilt wird; (b) Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 10 bis etwa 30%; (c) zusätzliches Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 30 bis etwa 40% unter Verwendung einer Luftpresse, die dazu geeignet ist, ein unter Druck stehendes Fluid bei etwa 34,5 kPa (etwa 5 Pfund pro Inch²) oder mehr aufgrund einer integralen Dichtung, die zwischen einem Luftraum und einer Sammelvorrichtung ausgebildet ist, im Wesentlichen durch die Bahn zu leiten, um der entwässerten nassen Bahn ein Absorptionsvermögen von etwa 8 cm³/g oder mehr zu verleihen; (d) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders mit einem Gewebe, um das Absorptionsvermögen von etwa 8 cm³/g oder mehr beizubehalten; und (e) Trocknen der entwässerten nassen Bahn auf eine endgültige Trockenheit.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern zwischen einem ersten Endlosgewebe und einem zweiten Endlosgewebe zum Erzeugen einer nassen Bahn, wobei die feuchte Bahn zwischen dem ersten Gewebe und dem zweiten Gewebe eingekeilt wird; (b) Hindurchführen der nassen Bahn, die zwischen dem ersten Gewebe und dem zweiten Gewebe eingekeilt ist, zwischen einem Luftraum und einer Sammelvorrichtung, wobei das zweite Gewebe zwischen der nassen Bahn und der Sammelvorrichtung angeordnet ist, und wobei der Luftraum und die Sammelvorrichtung operativ zusammenwirken und dazu geeignet sind, eine Druckdifferenz über der nassen Bahn von etwa 101,6 kPa (etwa 30 Inches of Mercury) oder mehr und einen Strom eines unter Druck stehenden Fluids durch die feuchte Bahn von etwa 43,9 × 10³ cm³/min/cm² (etwa 10 Standard Kubikfuß pro Minute pro Inch²) oder mehr zu erzeugen, (c) Entwässern der nassen Bahn unter Verwendung des Stroms des unter Druck stehenden Fluids auf eine Konsistenz von etwa 30% oder mehr; (d) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders mit dem zweiten Gewebe; und (e) Trocknen der entwässerten nassen Bahn auf eine endgültige Trockenheit.
Gemäß einer weitere Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern zwischen einem ersten Endlosgewebe und einem zweiten Endlosgewebe zum Erzeugen einer nassen Bahn; (b) Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 10% oder mehr unter Verwendung einer Kombination einer Zentrifugalkraft und einer Gewebespannung um die Formen der Walze; (c) Verwenden einer kompressionslosen Entwässerungsvorrichtung, die dazu geeignet ist, ein unter Druck stehendes Fluid bei etwa 34,5 kPa (etwa 5 Pfund pro Inch²) oder mehr aufgrund einer integralen Dichtung, die an der nassen Bahn ausgebildet ist, im Wesentlichen durch die Bahn zu leiten; (d) Transferieren der nassen Bahn zurück auf oder Halten der nassen Bahn auf dem zweiten Gewebe; (e) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders, um die feuchte Bahn wenigstens teilweise zu trocknen; und (f) Trocknen der nassen Bahn auf eine endgültige Trockenplatte.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern zwischen einem ersten Endlosgewebe und einem zweiten Endlosgewebe zum Erzeugen einer nassen Bahn; (b) Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 10% oder mehr unter Verwendung einer Kombination aus einer Zentrifugalkraft und einer Gewebespannung um eine Form der Walze; (c) weiteres Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 10 bis etwa 30%; (d) zusätzliches Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 30 bis etwa 40% unter Verwendung einer Luftpresse, die dazu geeignet ist, ein unter Druck stehendes Fluid bei etwa 34,5 kPa (etwa 5 Pfund pro Inch²) oder mehr aufgrund einer integralen Dichtung, die zwischen einem Luftraum und einer Sammelvorrichtung ausgebildet ist, im Wesentlichen durch die feuchte Bahn zu leiten sind; (e) Transferieren der nassen Bahn zurück auf oder Halten der nassen Bahn auf dem zweiten Gewebe; (f) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders, um die feuchte Bahn wenigstens teilweise zu trocknen; und (g) Trocknen des nassen Gewebes auf eine endgültige Trockenheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern zwischen einem ersten Endlosgewebe und einem zweiten Endlosgewebe zum Erzeugen einer nassen Bahn; (b) Entwässern der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 10 bis etwa 30%; (c) zusätzliches Entwässern der Bahn auf eine Konsistenz von etwa 30 bis etwa 40% unter Verwendung einer Luftpresse, die dazu geeignet ist, ein unter Druck stehendes Fluid bei etwa 34,5 kPa (etwa 5 Pfund pro Inch²) oder mehr aufgrund einer integralen Dichtung, die zwischen einem Luftraum und einer Wärmevorrichtung ausgebildet ist, im Wesentlichen durch die feuchte Bahn zu leiten; (d) Transferieren der nassen Bahn zurück auf das oder Halten der nassen Bahn auf dem zweiten Gewebe, um der nassen Bahn eine Papierdicke von etwa 8 cm³/g oder mehr zu verleihen; (e) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders mit einem Gewebe, um die Papierdicke von etwa 8 cm³/g oder mehr beizubehalten; und (f) Trocknen der nassen Bahn auf eine endgültige Trockenheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern zwischen einem ersten Endlosgewebe und einem zweiten Endlosgewebe zum Erzeugen einer nassen Bahn, wobei zumindest eines der Endlosgewebe ein dreidimensionales Form-Gewebe ist; (b) Hindurchführen der ersten und zweiten Gewebe mit der zwischen diesen eingekeilten nassen Bahn zwischen einem Luftraum und einer Sammelvorrichtung, wobei das dreidimensionale Form-Gewebe zwischen der nassen Bahn und der Sammelvorrichtung angeordnet ist, wobei der Luftraum und die Sammelvorrichtung operativ zusammenwirken und dazu geeignet sind, eine Druckdifferenz über die feuchte Bahn von etwa 101,6 kPa (etwa 30 Inches of Mercury) oder mehr und einem Strom eines unter Druck stehenden Fluids durch die feuchte Bahn von etwa 43,9 × 10³ cm³/min/cm² (etwa 10 Standard Kubikfuß pro Minute pro Inch²) oder mehr zu erzeugen; (d) Entwässern der nassen Bahn unter Verwendung des Stroms des unter Druck stehenden Fluids auf eine Konsistenz von etwa 30% oder mehr; (e) Pressen der entwässerten nassen Bahn gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders mit einem Gewebe; und (f) Trocknen der nassen Bahn auf eine endgültige Trockenheit.
Der hierin verwendete Begriff "erstes Gewebe" bezieht sich auf irgendein Gewebe, das bei der Tissue-Herstellung wie zuvor beschrieben verwendet wird oder im Stand der Technik bekannt ist, einschließlich Form-, Präge- und andere Stützgewebe, die bei der Tissue-Herstellung verwendet werden, wobei dies nicht einschränkend ist. Bei dem ersten Gewebe handelt es sich jedoch bevorzugt um ein Form-Gewebe. Der hierin verwendete Begriff "zweites Gewebe" bezieht sich auf jedes Gewebe, das bei der Tissue-Herstellung wie zuvor beschrieben verwendet wird oder im Stand der Technik bekannt ist, einschließlich Form-, Präge- und andere Stützgewebe, die bei der Tissue-Herstellung verwendet werden, was jedoch nicht einschränkend ist. Bei dem zweiten Gewebe handelt es sich jedoch bevorzugt um ein Präge-Gewebe, wie es hierin beschrieben wird. Wenn das zweite Gewebe ein Präge-Gewebe ist, so ist die erzeugte Bahn eine geprägte Bahn. Die hierin verwendete Bezeichnung "Stützgewebe" bezieht sich auf irgendein Gewebe, das bei der Tissue-Herstellung wie zuvor beschrieben verwendet wird oder im Stand der Technik bekannt ist, einschließlich Form-, Präge- oder andere Gewebe, die bei der Tissue-Herstellung verwendet werden, was jedoch nicht einschränkend ist.
Die hierin verwendeten Bezeichnungen "integrale Dichtung", und "integral abgedichtet" beziehen sich auf: die Beziehung zwischen dem Luftraum und der nassen Bahn, wenn der Luftraum operativ mit der Bahn verbunden ist oder im indirekten Kontakt steht, so dass etwa 85% oder mehr der Luft, die dem Luftraum zugeführt wird, durch die Bahn strömt, wenn der Luftraum bei einer Druckdifferenz über die Bahn von etwa 101,6 kPa (etwa 30 Inches of Mercury) oder mehr betrieben wird; und auf die Beziehung zwischen dem Luftraum und der Sammelvorrichtung, wenn der Luftraum operativ mit der Bahn und der Sammelvorrichtung verbunden ist oder in indirektem Kontakt steht, so dass et wa 85% oder mehr der Luft, die dem Luftraum zugeführt wird, durch die Bahn in die Sammelvorrichtung strömt, wenn der Luftraum und die Sammelvorrichtung bei einer Druckdifferenz über die Bahn von etwa 101,6 kPa (etwa 30 Inches of Mercury) oder mehr betrieben werden.
Die Luftpresse ist dazu geeignet, die feuchte Bahn zum Großteil aufgrund der hohen Druckdifferenz, die über die Bahn etabliert wird, und aufgrund des so erzeugten Luftstroms durch die Bahn auf sehr hohe Konsistenzen zu entwässern. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Luftpresse beispielsweise die Konsistenz der nassen Bahn und etwa 3% oder mehr erhöhen, insbesondere um etwa 5% oder mehr, wie beispielsweise von etwa 5 auf etwa 20%, genauer gesagt etwa 7% oder mehr, und noch genauer immer noch etwa 7% oder mehr, beispielsweise von etwa 7 auf etwa 20%. Somit beträgt die Konsistenz der nassen Bahn nach Verlassen der Luftpresse etwa 30% oder mehr, genauer gesagt etwa 31% oder mehr, noch genauer etwa 32% oder mehr, wie beispielsweise von etwa 32 bis etwa 42%, genauer gesagt etwa 33% oder besser noch etwa 34% oder mehr, wie beispielsweise von etwa 34 auf etwa 42%, und noch noch besser etwa 35% oder mehr.
Durch Hinzufügen des integral abgedichteten Luftpress-Entwässerungsschrittes zu dem Prozess können beträchtliche Verbesserungen in Bezug auf die zuvor beschriebenen bestehenden Prozesse erzielt werden. Zunächst, was am wichtigsten ist, wird eine ausreichend hohe Konsistenz erzielt, so dass der Prozess bei industriell geeigneten Geschwindigkeiten betrieben werden kann. Die hierin verwendeten Bezeichnungen "Hochgeschwindigkeitsbetrieb" oder "industriell geeignete Geschwindigkeit" für eine Tissue-Maschine bezieht sich auf eine Maschinengeschwindigkeit, die wenigstens ebenso groß wie einer der nachfolgend genannten Werte oder Bereiche ist, und zwar in Fuß pro Minute (1 Fuß = 0,3 m): 1.000; 1.500; 2.000; 2.500; 3.000; 3.500; 4.000; 4.500; 5.000; 5.500; 6.000; 6.500; 7.000; 8.000; 9.000; 10.000, sowie ein Bereich, dessen oberer und unterer Grenzwert einer der zuvor genannten Werte ist. Ferner verbessert das Formen der Bahn bei hohen Konsistenzen signifikant die Fähigkeit der Bahn, seine Dreidimensionalität beizubehalten, und verbessert somit auch die sich ergebende Stärke der Bahn. Die hierin verwendete Bezeichnung "Texturierung" oder "Dreidimensionalität", die der Fläche eines Gewebes, eines Filzes oder einer nicht-kalandrierten Papierbahn verliehen wird, zeigt an, dass die Fläche im Wesentlichen nicht glatt und koplanar ist. Zudem ist die vorliegende Maschinenkonfiguration dafür zugänglich, einen schnellen Transferschritt zu integrieren, der wiederum zu einer starken Zunahme der Papierdicke und des Absorptionsvermögens relativ zu den bereits vorhandenen Nasspressprozessen führt.
Optionale Dampfduschen oder dergleichen können vor der Luftpresse verwendet werden, um die Konsistenz nach der Luftpresse zu erhöhen und/oder das Quermaschinenrichtungs-Feuchtigkeitsprofil der Bahn zu modifizieren. Ferner können hohe Konsistenzen erzielt werden, wenn Maschinengeschwindigkeiten relativ gering sind und die Verweilzeit der Luftpresse relativ lang ist.
Die Druckdifferenz über der nassen Bahn, die durch die Luftpresse erzeugt wird, beträgt etwa 101,6 kPa (30 Inches of Mercury) oder mehr, wie beispielsweise bis zu etwa 406,4 kPa (120 Inches of Mercury), insbesondere etwa 118,5 kPa (35 Inches of Mercury) oder mehr, wie beispielsweise von etwa 118,5 kPa bis 203,2 kPa (35 bis etwa 60 Inches of Mercury) und besser noch von etwa 135,5 kPa bis 169,3 kPa (40 bis etwa 50 Inches of Mercury). Dies kann teilweise mit Hilfe eines Luftraums der Luftpresse erzielt werden, der einen Fluiddruck auf einer Seite der nassen Bahn von mehr als 101 kPa bis 515 kPa (0 bis etwa 60 Pfund pro Inch² Gauge (psig)) aufrecht erhält, insbesondere mehr als 101 kPa bis 308 kPa (0 bis etwa 30 psig), besser noch etwa 13,6 kPa (5 psig) oder mehr, wie beispielsweise etwa 136 kPa bis 308 kPa (5 bis etwa 30 psig), und am besten von etwa 136 kPa bis etwa 239 kPa (etwa 5 bis etwa 20 psig). Die Sammelvorrichtung der Luftpresse ist bevorzugt als ein Vakuumgehäuse ausgebildet, das bei einem Vakuum von 0 bis etwa 98 kPa (0 bis etwa 29 Inches of Mercury) betrieben wird, insbesondere 0 bis etwa 85 kPa (0 bis etwa 25 Inches of Mercury), insbesondere größer als 0 bis etwa 85 kPa (0 bis etwa 25 Inches of Mercury), besser noch von etwa 34 bis etwa 68 kPa (etwa 10 bis etwa 20 Inches of Mercury), wie beispielsweise von etwa 51 kPa (etwa 15 Inches of Mercury). Bei manchen Ausführungsformen kann die Sammelvorrichtung der Luftpresse bei einem Vakuum von 102 kPa (30 Inches of Mercury) oder mehr betrieben werden. Die Sammelvorrichtung bildet bevorzugt aber nicht notwendigerweise eine integrale Dichtung mit dem Luftraum und erzeugt ein Vakuum, um seine Funktion als Sammelvorrichtung für Luft und Flüssigkeit zu vereinfachen. Beide Druckniveaus sowohl innerhalb des Luftraums als auch innerhalb der Sammelvorrichtung werden bevorzugt überwacht und auf vorbestimmte Niveaus gesteuert.
Bezeichnenderweise wird das unter Druck stehende Fluid, das in der Luftpresse verwendet wird, von der Umgebungsluft abgedichtet, um einen kräftigen Luftstrom durch die Bahn zu erzeugen, was zu der enormen Entwässerungsfähigkeit der Luftpresse führt. Der Strom des unter Druck stehenden Fluids durch die Luftpresse beträgt geeignet von etwa 43,9 × 10³ bis etwa 2194,6 × 10³ cm³/min/cm² (etwa 10 bis etwa 500 Standard Kubikfuß pro Minute (SCFM)) pro Inch²) offener Fläche, insbesondere von etwa 43,9 × 10³ cm³/min/cm² (etwa 10 SCFM pro Inch²) offener Fläche oder mehr, wie beispielsweise von etwa 43,9 × 10³ bis 877,8 × 10³ cm³/min/cm² (etwa 10 bis etwa 200 SCFM pro Inch²) offener Fläche, insbesondere etwa 175,6 × 10³ cm³/min/cm² (etwa 40 SCFM pro Inch²) offener Fläche oder mehr, wie beispielsweise von etwa 175,6 × 10³ bis 526,7 × 10³ cm³/min/cm² (von etwa 40 bis etwa 120 SCFM pro Inch²) offener Fläche. Bevorzugt werden von dem unter Druck stehenden Fluid, das dem Luftraum zugeführt wird, 70% oder mehr, besser noch 80% oder mehr und am besten etwa 90% oder mehr durch die feuchte Bahn in das Vakuumgehäuse gesogen. Bei der vorliegenden Erfindung bezieht sich die Bezeichnung "Standard Kubikfuß pro Minute" auf Kubikfuß (1 Kubikfuß = 28,3 cm3) pro Minute gemessen bei 101 kPa (14,7 Pfund pro Inch2 absolut) und 16°C (60°F).
Die Bezeichnungen "Luft" und "unter Druck stehendes Fluid" werden vorliegend austauschbar verwendet und beziehen sich auf jede gasförmige Substanz, die in der Luftpresse zum Entwässern der nassen Bahn verwendet wird. Die gasförmige Substanz umfasst geeignet Luft, Dampf oder dergleichen. Bevorzugt umfasst das unter Druck stehende Fluid Luft bei Raumtemperatur oder Luft, die nur bei dem Prozess des Unterdrucksetzens auf eine Temperatur von etwa 149°C (etwa 300°F) oder weniger erwärmt wird, genauer gesagt etwa 66°C (etwa 150°F) oder weniger.
Die feuchte Bahn wird bevorzugt an den Yankee-Trockner oder an einer anderen erwärmten Trocknungszylinderfläche in einer Weise befestigt, die einen wesentlichen Bereich der Textur beibehält, die bei vorhergehenden Behandlungen erzeugt wurde, insbesondere die Textur, die durch Formen auf den dreidimensionalen Geweben erzeugt wurde. Die herkömmliche Art und Weise, die zum Erzeugen von nassgepresstem Krepppapier verwendet wird, ist zu diesem Zweck nicht geeignet, da bei diesem Verfahren eine Druckwalze verwendet wird, um die feuchte Bahn zu entwässern und um die feuchte Bahn gleichmäßig in einen dichten flachen Zustand zu pressen. Bei der vorlie genden Erfindung wird der herkömmliche, im Wesentlichen glatte Pressfilz durch ein texturiertes Material ersetzt, wie beispielsweise durch ein kleine Öffnungen aufweisendes Gewebe und bevorzugt durch ein Durchtrocknungs-Gewebe. Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der herkömmliche, im Wesentlichen glatte Pressfilz der herkömmlichen Crescent-Former-Tissue-Maschine durch ein texturiertes Material ersetzt, wie beispielsweise durch ein kleine Öffnungen aufweisendes Gewebe, bevorzugt durch ein Durchtrocknungs-Gewebe. Tissuebahnen, die gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellt werden, weisen nach dem Formen auf dem dreidimensionalen Gewebe eine Papierdicke von etwa 8 cm³/g (cc/g) oder mehr auf, insbesondere etwa 10 cc/g oder mehr besser noch etwa 12 cc/g oder mehr, und die Papierstärke wird nach dem Pressen auf dem erwärmten Druckzylinder unter Verwendung des texturierten, kleine Löcher aufweisenden Gewebes beibehalten.
Zum Erzielen bester Ergebnisse können im Vergleich zur herkömmlichen Tissueherstellung wesentlich geringere Drücke bei dem Pressprozess verwendet werden. Bevorzugt sollte der Bereich der maximalen Last, die auf die Bahn ausgeübt wird, etwa 2758 kPa (etwa 400 psi) oder weniger betragen, insbesondere etwa 2413 kPa (etwa 350 psi) oder weniger, besser noch etwa 1034 kPa (etwa 150 psi) oder weniger, wie beispielsweise zwischen etwa 13,8 kPa bis etwa 344,7 kPa (zwischen etwa 2 bis etwa 50 psi), und am besten etwa 206,8 kPa (etwa 30 psi) oder weniger, wenn er über einen Bereich von einem Inch² gemittelt wird, umfassend den Punkt des maximalen Druckes. Die Drücke beim Druckprozess, die in Pfund pro lineal Inch (pli) an dem Punkt des maximalen Druckes gemessen werden, betragen bevorzugt etwa 181 kg per lineal 2,5 cm (etwa 400 pli) oder weniger, und besser noch etwa 159 kg per lineal 2,5 cm (etwa 350 pli) oder weniger. Eine Ausübung eines geringen Druckes einer dreidimensionalen Bahnstruktur auf einen erwärmten Trocknungszylinder trägt dazu bei, in der getrockneten Bahn eine im Wesentlichen gleichmäßige Dichte beizubehalten. Eine im Wesentlichen gleichmäßige Dichte wird durch die effektive Entwässerung der Bahn mit kompressionslosen Mitteln vor der Anordnung an dem Yankee-Trockner und durch das Auswählen eines kleine Löcher aufweisenden Gewebes gefördert, um die Bahn mit dem Trockner in Kontakt zu bringen, der im Wesentlichen keine hohen, unflexiblen Vorsprünge aufweist, die hohe lokale Drücke auf die Bahn ausüben könnten. Das Gewebe wird bevorzugt mit einer wirksamen Menge eines Gewebelösemittels behandelt, um das Lösen der Bahn von dem Gewebe zu fördern, sobald die Bahn die Trocknerfläche berührt.
Das Absorptionsvermögen einer Tissuebahn kann durch ihre Absorptionskapazität und ihre Absorptionsrate charakterisiert werden. Der hierin verwendete Begriff "Absorptionskapazität" ist die maximale Menge an destilliertem Wasser, die eine Bahn absorbieren kann, ausgedrückt in Gramm pro Wasser pro Gramm einer Musterbahn. Genauer gesagt kann die Absorptionskapazität einer Musterbahn gemessen werden, indem ein 101,6 × 101,6 mm (4 Inch × 4 Inch) großes Muster der trockenen Bahn zurechtgeschnitten und auf das nächste 0,01 Gramm gewoben wird. Das Muster wird auf die Oberfläche eines Bades aus destilliertem Wasser bei Raumtemperatur fallengelassen und verbleibt in dem Bad für 3 Minuten. Das Muster wird dann mit Hilfe von Zangen oder Pinzetten entfernt und vertikal unter Verwendung einer dreizackigen Klammer aufgehängt, um überschüssiges Wasser abtropfen zu lassen. Jedes Muster kann für 3 Minuten abtropfen. Das Muster wird dann in einer Waagschale angeordnet, indem die Waagschale unter dem Muster positioniert und die Klammer gelöst wird. Das nasse Muster wird auf das nächste 0,01 Gramm gemessen. Die Absorptionskapazität ist das Nassgewicht des Musters minus dem Trockengewicht (die Menge des absorbierten Wassers) dividiert durch das Trockengewicht des Musters. Wenigstens fünf repräsentative Muster jedes Produktes sollten untersucht und die entsprechenden Ergebnisse gemittelt werden.
Bei der "Absorptionsrate" handelt es sich um die Zeitdauer, die dazu erforderlich ist, ein Produkt vollständig im destillierten Wasser zu durchnässen. Sie wird bestimmt, indem ein Pad bestehend aus zwanzig Blättern, jedes mit einer Abmessung von 63,5 × 63,5 mm (2,5 Inches × 2,5 Inches) auf die Oberfläche eines Bades aus destilliertem Wasser mit einer Temperatur von 30°C fallengelassen wird. Die Zeitdauer in Sekunden, ausgehend von dem Moment, in dem das Muster auf das Wasser auftrifft, bis es vollständig durchnässt ist (was visuell bestimmt wird), ist die Absorptionsrate.
Das vorliegende Verfahren dient zur Herstellung einer Mehrzahl von absorbierenden Produkten, einschließlich Gesichtstücher, Badtücher, Handtücher, Servietten, Wischtücher oder dergleichen. Bei der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe "Tissue" oder "Tissue-Produkte" allgemein dazu verwendet, derartige Produktstrukturen zu beschreiben, und die Bezeichnung "Zellulosebahn" bezieht sich allgemein auf Bahnen, die Zellulosefasern aufweisen oder aus solchen bestehen, und zwar unabhängig von der Endproduktstruktur.
Für die vorliegende Erfindung können viele Faserarten verwendet werden, wie beispielsweise Hartholz oder Weichholz, Stroh, Flachs, Seidenpflanzenfasern, Manilahanf, Hanf, Kenaf, Bagasse, Baumwolle, Reet und dergleichen. Es können alle bekannten Papierherstellungsfasern verwendet werden, einschließlich gebleichte und ungebleichte Fasern, Fasern natürlichen Ursprungs (einschließlich Holzfasern und andere Zellulosefasern, Zellulosederivate und chemisch versteifte oder vernetzte Fasern) oder synthetische Fasern (synthetische Papierherstellungsfasern umfassen bestimmte Formen von Fasern aus Polypropylen, Acryl, Aramiden, Acetaten und dergleichen), neue und wiedergewonnene oder recycelte Fasern, Hartholz und Weichholz, und Fasern, die mechanisch zermahlen wurden (beispielsweise Holzschliff), chemisch zermahlen wurden (einschließlich Kraft- und Sulfidzermahlungsprozesse, was jedoch nicht einschränkend ist), thermomechanisch zermahlen wurden, chemie-thermomechanisch zermahlen wurden, und dergleichen. Es können auch Mischungen irgendwelcher Teilmengen der zuvor genannten oder ähnlichen Faserklassen verwendet werden. Die Fasern können auf verschiedene bekannte Weisen präpariert werden, die sich im Stand der Technik als vorteilhaft erwiesen haben. Geeignete Verfahren zum Präparieren von Fasern umfassen Dispersion, um Kringel- und verbesserte Trocknungseigenschaften zu erzielen, wie es beispielsweise in dem US-Patent 5,348,620 , das am 20. September 1994 eingereicht wurde, und in dem US-Patent 5,501,768 , das am 26. März 1996 eingereicht wurde, welche beide von M. A. Hermans et al. angemeldet wurden, offenbart ist.
Es können auch chemische Additive verwendet und den ursprünglichen Fasern, dem Faserbrei oder der Bahn während oder nach der Produktion hinzugefügt werden. Derartige Additive umfassen Trübungsmittel, Pigmente, Nassfestmittel, Trockenfestmittel, Weichmacher, erweichende Mittel, Befeuchtungsmittel, Virizide, Bakterizide, Puffer, Wachse, Fluorpolymere, Duftsteuermaterialien und Deodorants, Zeolithe, Farben, fluoreszierende Farben oder Bleichmittel, Parfüms, Debonders, Pflanzen- und Mineralöle, Befeuchtungsmittel, Leimungsmittel, Superabsorptionsmittel, Netzmittel, Befeuchtungsmittel, UV-Blocker, antibiotische Mittel, Lotionen, Fungizide, Konservierungsmittel, Aloe-Vera-Extrakt, Vitamin E oder dergleichen. Die Anwendung chemischer Additive muss nicht gleichmäßig sein, sondern sie kann im Bezug auf die Position und von Seite zu Seite des Tissues variieren. Auf einem Bereich der Fläche der Bahn kann auch hydrophobes Material angeordnet werden, um die Eigenschaften der Bahn zu verbessern.
Die Maschinenbütte kann geschichtet werden, um die Herstellung einer mehrschichtigen Struktur mit einer einzelnen Maschinenbüttendüse bei der Herstellung einer Bahn zu ermöglichen. Bei bestimmten Ausführungsformen wird die Bahn mit einer aufgeschichteten oder geschichteten Maschinenbütte hergestellt, um vorzugsweise kürzerer Fasern auf einer Seite der Bahn zur Erzielung einer besseren Weichheit anzuordnen, wobei relativ lange Fasern auf der anderen Seite der Bahn oder in einer inneren Schicht einer Bahn mit drei oder mehreren Schichten positioniert werden. Die Bahn wird bevorzugt auf einer Endlosschleife eines kleine Löcher aufweisenden Formgewebes erzeugt, welches das Entfernen der Flüssigkeit und ein teilweises Entwässern der Bahn gestattet.
Eine Vielzahl von Merkmalen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung deutlich. In der Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen. Derartige Ausführungsformen repräsentieren nicht den vollständigen Schutzumfang der Erfindung. Diesbezüglich wird auf die Ansprüche verwiesen, die den vollständigen Schutzbereich der Erfindung definieren.
1 zeigt beispielhaft ein schematisches Prozessablaufdiagramm, das ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Herstellen von Zellulosebahnen mit großer Papierdicke und großem Absorptionsvermögen zeigt.
2 zeigt beispielhaft ein schematisches Ablaufdiagramm, das ein alternatives Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 zeigt beispielhaft eine vergrößerte Endansicht einer Luftpresse, die in den in den 1 und 2 dargestellten Verfahren verwendet wird, wobei sich eine Luftraum-Abdichtungsanordnung der Luftpresse in einer angehobenen Position relativ zu der nassen Bahn und dem Vakuumgehäuse befindet.
4 zeigt beispielhaft eine Seitenansicht der in 3 dargestellten Luftpresse.
5 zeigt beispielhaft eine vergrößerte Schnittansicht im Wesentlichen entlang der Ebene der Linie 6-6 in 3, wobei jedoch die Dichtungsanordnung gegen die Gewebe gedrückt ist.
6 zeigt beispielhaft eine vergrößerte Schnittansicht ähnlich 5, jedoch im Wesentlichen entlang der Ebene der Linie 7-7 in 3.
7 zeigt beispielhaft eine perspektivische Ansicht verschiedener Komponenten der Luftraum-Abdichtungsanordnung, die gegen die Gewebe positioniert ist, wobei Bereiche zu Darstellungszwecken weggebrochen und geschnitten dargestellt sind.
8 zeigt beispielhaft eine vergrößerte Schnittansicht einer alternativen Abdichtungskonfiguration für die Luftpresse gemäß 3.
9 zeigt beispielhaft ein vergrößertes schematisches Diagramm eines Abdichtungsabschnittes der Luftpresse gemäß 3.
10 zeigt beispielhaft ein schematisches Prozessablaufdiagramm, das ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen von Zellulosebahnen mit einer hohen Papierdicke und einem hohen Absorptionsvermögen zeigt.
11 zeigt beispielhaft ein schematisches Prozessablaufdiagramm, das ein alternatives Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 zeigt beispielhaft ein schematisches Prozessablaufdiagramm, das noch ein weiteres alternatives Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren genauer beschrieben, wobei ähnliche Elemente in den einzelnen Figuren mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Der Einfachheit halber sind die verschiedenen Spannrollen zum Definieren der verschiedenen Gewebeläufe schematisch dargestellt, jedoch nicht nummeriert. In Bezug auf die Stoffaufbereitung, die Maschinenbütte, die Form-Gewebe, die Bahntransfers, den Krepp- und Trocknungsprozess können eine Reihe herkömmlicher Papierherstellungsvorrichtungen und Operationen verwendet werden. Dennoch sind be stimmte herkömmliche Komponenten zur Bereitstellung des Kontextes dargestellt, in dem die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können.
Der Prozess der vorliegenden Erfindung kann auf einer Vorrichtung durchgeführt werden, wie sie in 1 dargestellt ist, die ausgehend von einer herkömmlichen Nasspress-Tissuepapier-Maschine modifiziert ist. Eine noch nicht ausgereifte feuchte Bahn 10, die als ein Brei von Papierherstellungsfasern ausgebildet ist, wird ausgehend von einer Maschinenbütte 12 auf einer Endlosschleife eines ersten Gewebes 14 angeordnet. Es sollte klar sein, dass alternative Formanordnungen, wie beispielsweise ein Twin-Wire-Former, ebenfalls verwendet werden können und die Funktionalität dieser Modifikation nicht ändern. Die Konsistenz und Durchflussrate des Breis bestimmt das Basisgewicht der trocknen Bahn, das bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 80 g/m² (gsm) liegt, besser noch zwischen etwa 8 bis etwa 40 gsm.
Die noch nicht ausgereifte feuchte Bahn 10 wird teilweise durch einen natürlichen Ablauf entwässert, der normalerweise mit dem ersten Gewebe 14 und der Formwalze 52 einhergeht, während die feuchte Bahn 10 auf dem ersten Gewebe 14 transportiert wird. Eine zusätzliche Entwässerung kann durch beliebige Entwässerungsmittel oder Vorrichtungen erzielt werden, wie beispielsweise ein Vakuumgehäuse 46. Sobald der Teilentwässerungsschritt abgeschlossen ist, wird die feuchte Bahn 10 auf das zweite Gewebe 24 transferiert oder auf diesem gehalten, und zwar mit oder ohne die Verwendung eines Vakuumschuhs 50. Wenigstens eines der Gewebe 14 und 24 kann ein Formgewebe sein, bevorzugt das erste Gewebe 14. Zudem kann zumindest eines der Gewebe 14 und 24 ein Prägegewebe sein, bevorzugt das zweite Gewebe 24.
Für die Hochgeschwindigkeitsoperation der vorliegenden Erfindung können herkömmliche Tissue-Entwässerungsverfahren vor dem erwärmten Trocknungszylinder 30 eine unzulängliche Entwässerung herbeiführen, so dass zusätzliche Entwässerungsvorrichtungen erforderlich sein können. Optional kann die feuchte Bahn weiter unter Verwendung eines Vakuumgehäuses 47 entwässert werden. Bei der dargestellten Ausführungsform wird eine Luftpresse 16 verwendet, um die feuchte Bahn 10 kompressionslos zu entwässern. Die dargestellte Luftpresse 16 umfasst eine Anordnung aus einem unter Druck stehenden Luftraum 18, der oberhalb der nassen Bahn 10 angeordnet ist, einer Wasser- und Fluid-Sammelvorrichtung 20, die in Form eines Vakuumgehäuses darge stellt und unterhalb eines Stützgewebes 22 zusammenwirkend mit dem unter Druck stehenden Luftraum 18 angeordnet ist, und dem zweiten Gewebe 24. (Bei alternativen Ausführungsformen kann die Fluid-Sammelvorrichtung 20 neben dem zweiten Gewebe 24 zusammenwirkend mit dem unter Druck stehenden Luftraum 18 und dem Stützgewebe 22 angeordnet sein). Während die feuchte Bahn 10 durch die Luftpresse 16 geleitet wird, wird sie zwischen dem zweiten Gewebe 24 und dem Stützgewebe 22 eingekeilt, um eine Abdichtung gegen die feuchte Bahn 10 zu erleichtern, ohne die feuchte Bahn 10 zu beschädigen.
Die Luftpresse 16 übernimmt wesentliche Anteile der Wasserentfernung, so dass die Bahn Trockenheitsniveaus gut oberhalb von 30% erzielen kann, bevor sie an dem Trocknungszylinder 30 befestigt wird, wie beispielsweise ein Yankee-Trockner, bevorzugt ohne dass ein im Wesentlichen komprimierendes Entwässern stattfindet. Verschiedene Ausführungsformen der Luftpresse 16 werden nachfolgend noch genauer beschrieben. Andere geeignete Ausführungsformen sind in der US-Patentanmeldung Nr. 08/647,508, eingereicht am 14. Mai 1996 von M. A. Hermans et al. mit dem Titel "Method and Apparatus for Making Soft Tissue" offenbart.
Nach der Luftpresse 16 wird die feuchte Bahn 10, die zwischen dem zweiten Gewebe 24 und dem Stützgewebe 22 eingekeilt ist, weiter bewegt, bis die feuchte Bahn 10 zurück auf das zweite Gewebe 24 transferiert wird, bevorzugt ein texturiertes Gewebe, mit oder ohne die Unterstützung einer Vakuumtransferschuh 26 an einer Transferstation.
Das zweite Gewebe 24 kann ein dreidimensionales Durchtrocknungsgewebe umfassen, wie beispielsweise solche, die in dem US-Patent 5,429,686 , die am 4. Juli 1995 von K. F. Chiu et al. eingereicht wurde, offenbart sind, oder es kann andere gewebte, texturierte Bahnen oder nicht-gewebte Gewebe aufweisen. Das zweite Gewebe 24 kann mit einem Gewebelösemittel behandelt werden, wie beispielsweise mit einer Mischung aus Silicon oder Kohlenwasserstoffen, um ein anschließendes Lösen der nassen Bahn 10 von dem zweiten Gewebe 24 zu vereinfachen. Das Gewebelösemittel kann vor der Aufnahme der Bahn auf das zweite Gewebe 24 gesprüht werden. Sobald die feuchte Bahn 10 auf dem zweiten Gewebe 24 angeordnet ist, kann es weiter gegen das zweite Gewebe 24 geprägt werden, indem ein Vakuumdruck oder ein geringer Druck (nicht gezeigt) ausgeübt wird, obwohl das Prägen, das wenigstens aufgrund der Vakuumkräfte an dem Transferschuh 26 während der Aufnahme stattfindet, zum Prägen der nassen Bahn 10 ausreichen kann.
Die feuchte Bahn 10 auf dem zweiten Gewebe 24 wird dann gegen einen erwärmten Trocknungszylinder 30 mit Hilfe einer Presswalze 32 gepresst. Der erwärmte Trocknungszylinder 30 umfasst eine Dampfhaube oder eine Yankee-Trocknerhaube 34. Die Haube 34 verwendet normalerweise erwärmte Luftstrahlen bei Temperaturen von etwa 149°C (etwa 300°F) oder mehr, insbesondere von etwa 204°C (etwa 400°F) oder mehr, besser noch von etwa 260°C (etwa 500°F) oder mehr, und am besten von etwa 371°C (etwa 700°F) oder mehr, die in Richtung der nassen Bahn 10 von Düsen oder anderen Strömungseinrichtungen gerichtet werden, so dass die Luftströme maximale oder lokal gemittelte Geschwindigkeiten in der Haube 34 in Höhe eines der nachfolgend genannten Werte aufweisen: etwa 10 Meter pro Sekunde (m/s) oder mehr, etwa 50 m/s oder mehr, etwa 100 m/s, oder etwa 250 m/s oder mehr.
Die feuchte Bahn 10 weist, wenn sie an dem erwärmten Trocknungszylinder 30 befestigt ist, geeignet eine Faserkonsistenz von etwa 30% oder mehr auf, insbesondere von etwa 35% oder mehr, wie beispielsweise zwischen etwa 35 und etwa 50%, besser noch von etwa 38% oder mehr. Die Trockenheit der nassen Bahn 10 ist, wenn sie von dem erwärmten Trocknungszylinder 30 entfernt wird, auf etwa 60% oder mehr erhöht, insbesondere auf etwa 70% oder mehr, besser noch auf etwa 80% oder mehr, noch besser auf etwa 90% oder mehr, und am besten auf zwischen etwa 90 und etwa 98%. Die feuchte Bahn 10 kann teilweise an dem erwärmten Trocknungszylinder 30 getrocknet und bei einer Konsistenz von etwa 40 bis etwa 80% gekreppt und anschließend auf einer Konsistenz von etwa 95% oder mehr getrocknet (nachgetrocknet) werden. Nichttraditionelle Hauben und Prallsysteme können alternativ oder zusätzlich zu der Yankee-Trocknerhaube 34 verwendet werden, um das Trocknen der nassen Bahn 10 zu verbessern. Zusätzliche erwärmte Trocknungszylinder 30 oder andere Trocknungsmittel, insbesondere kompressionslose Trocknungsmittel, können nach dem ersten erwärmten Trocknungszylinder 30 verwendet werden. Geeignete Mittel zum Nachtrocknen umfassen einen oder mehrere erwärmte Trocknungszylinder 30, wie beispielsweise Yankee-Trockner und Tonnentrockner, Durchgangstrockner oder irgendwelche anderen kommerzielle erhältlichen Trocknungsmittel. Alternativ kann die feuchte Bahn 10, die geformt sein kann, wenn das zweite Gewebe 24 ein Form-Gewebe ist, kann vollständig an dem erwärmten Trocknungszylinder 30 getrocknet und im trockenen Zustand gekreppt werden. Das Trocknungsmaß an dem erwärmten Trocknungszylinder 30 hängt von Faktoren ab, wie beispielsweise die Geschwindigkeit der nassen Bahn 10, die Größe des erwärmten Trocknungszylinders 30, die Feuchtigkeitsmenge in der nassen Bahn 10 und dergleichen.
Die resultierende getrocknete Bahn 36 wird von dem erwärmten Trocknungszylinders 30 beispielsweise mit Hilfe eines Krepp-Blattes 28 gezogen oder bewegt, woraufhin sie auf eine Rolle 38 gewickelt wird. Eine Zwischenflächen-Steuermischung 40 wird auf die Fläche des sich drehenden erwärmten Trocknungszylinders 30 in Sprühform von einer Sprüheinrichtung 42 aufgesprüht, bevor die feuchte Bahn 10 die Fläche des erwärmten Trocknungszylinders 30 berührt. Anstatt die Zwischenflächen-Steuermischung 40 direkt auf die Oberfläche des erwärmten Trocknungszylinders 30 zu sprühen, kann diese auch direkt entweder auf die feuchte Bahn 10 oder auf die Oberfläche des erwärmten Trocknungszylinders 30 mittels Gravurdruck aufgetragen werden, oder sie kann in dem wässrigen Faserbrei an dem nassen Ende der Papiermaschine enthalten sein. Während sich die feuchte Bahn 10 auf der Oberfläche des erwärmten Trocknungszylinders 30 befindet, kann sie ferner mit Chemikalien behandelt werden, beispielsweise in den Lösungen direkt auf die trocknende Bahn 10 gedruckt oder gesprüht werden, einschließlich der Zugabe von Mitteln zum Fördern des Lösens derselben von der Oberfläche des erwärmten Trocknungszylinders 30.
Die Zwischenflächen-Steuermischung 40 kann herkömmliche Krepp-Klebstoffe und/oder Trockner-Lösungsmittel für nasse Press- und Kreppoperationen umfassen. Die feuchte Bahn 10 kann auch von der Fläche des erwärmten Trocknungszylinders 30 ohne ein Kreppen unter Verwendung einer Zwischenflächen-Steuermischung 40 derjenigen Art entfernt werden, die in der US-Patentanmeldung mit unbekannter Nummer offenbart ist, die an dem gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung von F. G. Druecke et al. mit dem Titel "Method of Producing Low Density Resilient Webs" hinterlegt wurde.
Eine alternative Ausführungsform ist in 2 dargestellt, die derjenigen der 1 mit Ausnahme der Tatsache ähnelt, dass eine Rolle 55 der Bewegungsbahn des Stützgewebes 22 derart angeordnet ist, dass die Richtung des zweiten Gewebes 24, des Stützgewebes 22 und der nassen Bahn 10 derart geändert wird, dass die feuchte Bahn 10 weniger dazu neigt, sich von der Saugdruckrolle 32 zu lösen, bevor die feuchte Bahn 10 auf den Yankee-Trockner oder einen anderen erwärmten Trocknungszylinder 30 transferiert wurde. Die Rolle 55 verringert den ungestützten Bandaufwickelwinkel α, wodurch die Möglichkeiten der nassen Bahn 10 minimiert werden, sich von dem zweiten Gewebe 24 zu trennen, bevor die feuchte Bahn 10 auf den erwärmten Trocknungszylinder 30 transferiert wurde, Die noch nicht ausgereifte feuchte Bahn 10, die als ein Brei aus Papierherstellungsfasern ausgebildet ist, wird von einer Maschinenbütte 12 auf einer Endlosschleife eines ersten Gewebes 14 angeordnet. Zumindest eines der Gewebe 14 und 24 kann ein Form-Gewebe sein, bevorzugt das erste Gewebe 14. Zudem kann wenigstens eines der Gewebe 14 und 24 ein Präge-Gewebe sein, bevorzugt das zweite Gewebe 24.
Die noch nicht ausgereifte feuchte Bahn 10 wird durch den natürlichen Ablauf, der normalerweise mit dem ersten Gewebe 14 und der Form-Rolle 52 einhergeht, teilweise entwässert, während die feuchte Bahn 10 auf dem ersten Gewebe 14 transportiert wird. Die feuchte Bahn 10 kann durch eine optionale Vakuumbox 46 oder mit Hilfe anderer geeigneter Entwässerungseinrichtungen weiter entwässert werden, während sie sich auf dem ersten Gewebe 14 befindet. Sobald der Schritt des teilweisen Entwässerns abgeschlossen ist, wird die feuchte Bahn 10 auf das zweite Gewebe 24 transferiert, und zwar mit oder ohne die Verwendung eines Vakuumschuhs 50. Die feuchte Bahn 10 wird zwischen dem zweiten Gewebe 24 und einem Stützgewebe 22 eingekeilt und optional weiter mit Hilfe einer Vakuumbox 47 oder mit Hilfe anderer geeigneter Entwässerungseinrichtungen entwässert, während sie sich zwischen dem zweiten Gewebe 24 und dem Stützgewebe 22 befindet.
Eine Luftpresse 16 wird verwendet, um die feuchte Bahn 10 kompressionslos zu entwässern, während die feuchte Bahn 20 zwischen dem zweiten Gewebe 24 und dem Stützgewebe 22 eingekeilt ist. Die dargestellte Luftpresse 16 eines unter Druck stehenden Luftraums 18, der zusammenwirkend mit einer Vakuumbox 20 angeordnet ist. Während die feuchte Bahn 10 durch die Luftpresse 16 geleitet wird, ist sie zwischen dem zweiten Gewebe 24 und dem Stützgewebe 22 eingekeilt, wobei das Stützgewebe 22 zwischen der feuchten Bahn 10 und der Vakuumbox 20 angeordnet ist. (Bei alternativen Ausführungsformen kann das zweite Gewebe 24 zwischen der feuchten Bahn 10 und der Vakuumbox 20 positioniert sein).
Die feuchte Bahn 10 wird dann mit oder ohne die Unterstützung des Vakuumschuhs 26 zurück auf das zweite Gewebe 24 transferiert. Die feuchte Bahn 10 auf dem zweiten Gewebe 24 wird dann gegen einen Trocknungszylinder 30 mit Hilfe einer Druckrolle 32 gepresst, bevorzugt auf eine Weise, bei welcher der ungestützte Bandaufwickelwinkel α auf der Druckrolle 32 minimal ist. Der ungestützte Bandaufwickelwinkel α kann im Bereich von 0 bis von 90° liegen, von 0 bis etwa 45° und von 0 bis etwa 10° liegen. Zudem reduziert ein geringerer ungestützter Bandaufwickelwinkel α die Größe der erforderlichen Vakuumzone, wodurch die Energieerfordernisse für das Vakuum, das in der Druckrolle erzeugt wird, verringert werden. Der ungestützte Bandaufwickelwinkel α ist definiert als derjenige Bereich des Umfangs der Druckrolle 32 (ausgedrückt in Grad), der von der feuchten Bahn 10 von dem ersten Kontaktpunkt der feuchten Bahn 10 auf der Druckrolle 32 bis zum letzten Kontaktpunkt der feuchten Bahn 10 auf der Druckrolle 32 umwickelt ist, wenn die feuchte Bahn 10 auf den Trocknungszylinder 30 transferiert wird.
Der erwärmte Trocknungszylinder 30 umfasst eine Dampfhaube oder eine Yankee-Trocknerhaube 34. Die erzeugte getrocknete Bahn 36 wird von dem Trocknungszylinder 30 gezogen oder bewegt und ohne eine Kreppoperation entfernt, woraufhin sie auf eine Rolle 38 gewickelt wird. Der Winkel, in dem die getrocknete Bahn 36 von der Oberfläche des erwärmten Trocknungszylinders 30 gezogen wird, liegt bevorzugt im Bereich von etwa 0 bis etwa 100 Grad und wird tangential zu der Fläche des erwärmten Trocknungszylinders 30 am Trennungspunkt gemessen, obwohl dies bei verschiedenen Betriebsgeschwindigkeiten variieren kann.
Eine Zwischenflächen-Steuermischung 40 kann auf die Fläche des sich drehenden erwärmten Trocknungszylinders 30 in Sprühform von einer Sprüheinrichtung 42 aufgetragen werden. Beispielweise kann die Zwischenflächen-Steuermischung 40 eine Mischung aus Polyvinylalkohol, Sorbitol und Hercules M1336 Polyglycol aufweisen, die in einer wässrigen Lösung mit wenigstens 5 Gew.-% Festkörperanteil mit einer Dosis zwischen 50 und 75 Milligramm pro m² aufgetragen wird. Die Menge der Klebstoffverbindungen und Lösemittel muss abgeglichen werden, um die feuchte Bahn 10 derart anzuhaften, dass sich diese nicht aufwärts in die Haube 34 bewegt und dass die getrocknete Bahn 36 von dem Trocknungszylinder 30 ohne Kreppen gezogen werden kann.
Eine Luftpresse 200 zum Entwässern der feuchten Bahn 10 ist in den 3 bis 6 gezeigt. Die Luftpresse 200 umfasst allgemein einen oberen Luftraum 202 in Kombination mit einer unteren Sammelvorrichtung 204 in der Form einer Vakuumbox. Die feuchte Bahn 10 bewegt sich in einer Maschinenrichtung 205 zwischen dem Luftraum 202 und der Vakuumbox 204, während sie zwischen einem oberen Stützgewebe 206 und einem unteren Stützgewebe 208 eingekeilt ist. Der Luftraum 202 und die Vakuumbox 204 wirken derart zusammen, dass ein unter Druck stehendes Fluid, das dem Luftraum 202 zugeführt wird, sich durch die feuchte Bahn 10 bewegt und durch die Vakuumbox 204 entfernt oder evakuiert wird.
Jedes der kontinuierlichen Gewebe 206 und 208 bewegt sich über eine Reihe von Rollen (nicht dargestellt), um die Gewebe 206 und 208 in einer bekannten Art und Weise zu führen, anzutreiben und zu spannen. Die Gewebespannung ist auf ein vorbestimmtes Maß eingestellt, das geeignet in einem Bereich von etwa 14 bis 27 kg pro geraden 2,5 cm (etwa 10 bis etwa 60 Pfund pro lineal Inch (pli)) liegt, besser noch in einem Bereich von 14 bis 23 kg pro geraden 2,5 cm (von etwa 30 bis etwa 50 pli), und am besten in einem Bereich von etwa 16 bis 20 kg pro geraden 2,5 cm (von etwa 35 bis etwa 45 pli). Die Gewebe 206 und 208, die dem Transport der feuchten Bahn 10 durch die Luftpresse 200 dienen, können fast jedes fluiddurchlässige Gewebe umfassen, wie beispielsweise Albany International 94M, Appleton Mills 2164B oder dergleichen.
Eine Endansicht der Luftpresse 200, welche die Breite der feuchten Bahn 10 überspannt, ist in 3 gezeigt, und eine Seitenansicht der Luftpresse 200 in der Maschinenrichtung 205 ist in 4 dargestellt. In beiden 3 und 4 sind verschiedene Komponenten des Luftraums 202 in einer angehobenen oder zurückgezogenen Position relativ zu der feuchten Bahn 10 und der Vakuumbox 204 dargestellt. In der zurückgezogenen Position ist ein effektives Abdichten des unter Druck stehenden Fluids nicht möglich. Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet eine "zurückgezogene Position" der Luftpresse 200, dass die Komponenten des Luftraums 202 keinen Druck auf die feuchte Bahn 10 und die Stützgewebe 206 und 208 ausüben.
Der dargestellte Luftraum 202 und die Vakuumbox 204 sind innerhalb einer geeigneten Rahmenstruktur 210 angeordnet. Die dargestellte Rahmenstruktur 210 umfasst obere und untere Stützplatten 211, die durch eine Mehrzahl von vertikal angeordneten Stütz stangen 212 voneinander getrennt sind. Der Luftraum 202 definiert eine Luftkammer 214 (6), der ein unter Druck stehendes Fluid durch eine oder mehrere geeignete Luftleitungen 215 zugeführt werden kann, die operativ mit einer Druckfluidquelle verbunden sind (nicht gezeigt). Entsprechend definiert die Vakuumbox 204 eine Mehrzahl von Vakuumkammern (nachfolgend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben), die bevorzugt operativ mit Niedrig- und Hoch-Vakuumquellen (nicht gezeigt) über geeignete Fluidleitungen 217 und 218 verbunden sind (siehe 4, 5 und 6). Das Wasser, das von der feuchten Bahn 10 entfernt wird, wird anschließend von den Luftströmen getrennt. Verschiedene Befestigungselemente zum Befestigen der Komponenten der Luftpresse 200 sind in den 4, 5 und 6 dargestellt aber nicht bezeichnet.
Vergrößerte Querschnittansichten der Luftpresse 200 sind in den 5 und 6 gezeigt. In diesen 5 und 6 ist die Luftpresse 200 in einer Betriebsposition dargestellt, in der Komponenten des Luftraums 202 in Eingriff mit der feuchten Bahn 10 und den Stützgeweben 206 und 208 abgesenkt sind. Das Druckmaß, das eine ordnungsgemäße Abdichtung des unter Druck stehenden Fluids bei minimaler Kontaktkraft und somit verringerten Gewebeverschleiß erzeugt, wird nachfolgend genauer beschrieben.
Der Luftraum 202 umfasst sowohl stationäre Komponenten 220, die fest an der Rahmenstruktur 210 befestigt sind, und eine Dichtungsanordnung 260, die bewegbar relativ zu der Rahmenstruktur 210 und der feuchten Bahn 10 gehalten ist. Alternativ kann der gesamte Luftraum 202 bewegbar relativ zu einer Rahmenstruktur 210 befestigt werden.
Insbesondere unter Bezugnahme auf 6 umfassen die stationären Komponenten 220 des Luftraums 202 ein Paar von oberen Stützanordnungen 222, die voneinander beabstandet und unterhalb der oberen Stützplatte 211 angeordnet sind. Die oberen Stützanordnungen 222 definieren einander zugewandte Flächen 224, die zueinander weisen und zwischen sich teilweise die Raumkammer 214 definieren. Die oberen Stützanordnungen 222 definieren auch Bodenflächen 226, die der Vakuumbox 204 zugewandt sind. Bei der dargestellten Ausführungsform definiert jede Bodenfläche 226 eine längliche Aussparung 228, in der ein oberes pneumatisches Beschickungsrohr 230 fest gehalten ist. Die oberen pneumatischen Beschickungsrohre 230 sind bevorzugt in der Maschinenrichtung zentriert und erstrecken sich bevorzugt über die gesamte Breite der feuchten Bahn 10.
Die stationären Komponenten 220 des Luftraums 202 umfassen ferner ein Paar von unteren Stützanordnungen 240, die voneinander beabstandet und vertikal von den oberen Stützanordnungen 222 beabstandet sind. Die unteren Stützanordnungen 240 definieren obere Flächen 242 und Verkleidungsflächen 244. Die oberen Flächen 242 sind in Richtung der Bodenflächen 226 der oberen Stützanordnungen 222 ausgerichtet und definieren, wie es dargestellt ist, längliche Aussparungen 246, in denen untere pneumatische Beschickungsrohre 248 fest gehalten sind. Die unteren pneumatischen Beschickungsrohre 248 sind bevorzugt in der Quermaschinenrichtung zentriert und erstrecken sich bevorzugt über etwa 50 bis 100% der Breite der feuchten Bahn. Bei der dargestellten Ausführungsform sind laterale Stützplatten 250 fest an den Verkleidungsflächen 244 der unteren Stützanordnungen 240 gehalten und dienen dazu, eine vertikale Bewegung der Dichtanordnung 260 zu stabilisieren.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 7 umfasst die Dichtungsanordnung 260 ein Paar von Quermaschinenrichtungs-Dichtungselementen, die als CD-Dichtungselemente 262 (5–7) bezeichnet werden, die voneinander beabstandet sind, mehrere Streben 263 (7), welche die CD-Dichtungselemente 262 miteinander verbinden, und ein Paar von Maschinenrichtungs-Dichtungselementen, die als MD-Dichtungselemente 264 bezeichnet werden (5 und 7). Die CD-Dichtungselemente 262 sind vertikal relativ zu den stationären Komponenten 220 bewegbar. Die optionalen aber bevorzugten Streben 263 sind fest an den CD-Dichtungselementen 262 gehalten, um eine strukturelle Stütze zu erzeugen, und bewegen sich entsprechend vertikal zusammen mit den CD-Dichtungselementen 262. In der Maschinenrichtung 205 sind die MD-Dichtungselemente 264 zwischen den oberen Stützanordnungen 222 und zwischen den CD-Dichtungselementen 262 angeordnet. Wie es nachfolgend noch genauer beschrieben ist, sind Bereiche der MD-Dichtungselemente 264 vertikal relativ zu den stationären Komponenten 220 bewegbar. In der Quermaschinenrichtung sind die MD-Dichtungselemente 264 in der Nähe der Kanten der feuchten Bahn 10 positioniert. Bei einer speziellen Ausführungsform sind die MD-Dichtungselemente 264 in der Quermaschinenrichtung bewegbar, um einen Bereich von möglichen feuchten Bahnbreiten aufzunehmen.
Die dargestellten CD-Dichtungselemente 262 umfassen einen aufrechten Hauptwandabschnitt 266, einen Querflansch 268, der auswärts von einem oberen Bereich 270 des Wandabschnittes vorsteht, und ein Dichtungsblatt 272, das an einem gegenüberliegenden Bodenbereich 274 des Wandabschnittes 266 befestigt ist (6). Der auswärts vorstehende Flansch 268 bildet somit gegenüberliegende obere und untere Steuerflächen 276 und 278, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Bewegung der Dichtungsanordnung 260 erstrecken. Der Wandabschnitt 266 und der Flansch 268 können separate Komponenten für eine einzelne Komponente aufweisen, wie es dargestellt ist.
Wie es zuvor beschrieben wurde, sind die Komponenten der Dichtungsanordnung 260 vertikal zwischen der zurückgezogenen Position, die in den 3 und 4 dargestellt ist, und der Betriebsposition, die in den 5 und 6 dargestellt ist, bewegbar. Genauer gesagt sind die Wandabschnitte 266 der CD-Dichtungselemente 262 einwärts der Positionssteuerplatten 250 positioniert und relativ zu diesen gleitbar. Das Maß der vertikalen Bewegung wird durch die Fähigkeit der Querflansche 268 bestimmt, um sich zwischen den Bodenflächen 226 der oberen Stützanordnungen 222 und den oberen Flächen 242 der unteren Stützanordnungen 240 zu bewegen.
Die vertikale Position der Querflansche 268 und somit der CD-Dichtungselemente 262 wird durch die Aktivierung der pneumatischen Beschickungsrohre 230 und 248 gesteuert. Die Beschickungsrohre 230 und 248 sind operativ mit einer pneumatischen Quelle und mit einem Steuersystem (nicht dargestellt) für die Luftpresse verbunden. Die Aktivierung der oberen Beschickungsrohre 230 erzeugt eine Abwärtskraft auf die oberen Steuerflächen 276 der CD-Dichtungselemente 262, was zu einer Abwärtsbewegung der Flansche 268 führt, bis diese die oberen Flächen 242 der unteren Stützanordnungen 240 berühren oder durch eine Aufwärtskraft angehalten werden, die durch die unteren Beschickungsrohre 248 oder die Gewebespannung erzeugt wird. Das Zurückziehen der CD-Dichtungselemente 262 wird durch die Aktivierung der unteren Beschickungsrohre 248 und die Deaktivierung der oberen Beschickungsrohre 230 erzielt. In diesem Fall erzeugen die unteren Beschickungsrohre 248 eine Aufwärtskraft an den unteren Steuerflächen 278, so dass sich die Flansche 268 in Richtung der Bodenflächen der oberen Stützanordnungen 222 bewegen. Natürlich können die oberen und unteren Beschickungsrohre 230 und 248 bei verschiedenen Drücken betrieben werden, um die Bewe gung der CD-Dichtungselemente 262 zu erzeugen. Alternative Mittel zum Steuern einer vertikalen Bewegung der CD-Dichtungselemente 262 können andere Formen und Verbindungen von pneumatischen Zylindern, hydraulischen Zylindern, Schrauben, Buchsen, mechanischen Verbindungen oder anderen geeigneten Mitteln umfassen. Geeignete Beschickungsrohre 230 und 248 sind von Seal Master Corporation of Kent, Ohio erhältlich.
Wie es in 6 gezeigt ist, überspannt ein Paar von Brückenplatten 279 den Spalt zwischen den oberen Stützanordnungen 222 und den CD-Dichtungselementen 262, um das Austreten des unter Druck stehenden Fluids zu verhindern. Die Brückenplatten 279 definieren somit einen Teil der Luftraumkammer 214. Die Brückenplatten 279 können fest an den Verkleidungsflächen 224 der oberen Stützanordnungen 222 und gleitbar relativ zu den Innenflächen der CD-Dichtungselemente 262 oder umgekehrt gehalten sein. Die Brückenplatten 279 können aus einem fluidundurchlässigen, halb-starren Material mit geringer Reibung hergestellt sein, wie beispielsweise LEXAN, Blechmaterial oder dergleichen.
Die Dichtungsblätter 272 wirken zusammen mit anderen Merkmalen der Luftpresse 200 dahingehend, dass sie das Austreten des unter Druck stehenden Fluids zwischen dem Luftraum 202 und der feuchten Bahn 10 in der Maschinenrichtung minimieren. Zudem sind die Dichtungsblätter 272 bevorzugt derart geformt und ausgebildet, dass sie den Verschleiß des Gewebes minimieren. Bei speziellen Ausführungsformen sind die Dichtungsblätter 272 aus elastischen Kunststoffverbindungen, Keramik, beschichteten Metallsubstraten oder dergleichen ausgebildet.
Unter spezieller Bezugnahme auf die 5 und 7 sind die MD-Dichtungselemente 264 voneinander beabstandet und können das Austreten des unter Druck stehenden Fluids entlang der Seitenkanten der Luftpresse 200 verhindern. Die 5 und 7 zeigen jeweils eines der MD-Dichtungselemente 264, die in der Quermaschinenrichtung in der Nähe der Kante der feuchten Bahn 10 positioniert sind. Wie es dargestellt ist, umfasst jedes MD-Dichtungselement 264 ein Querstützelemente 280, einen Endbüttenstreifen 282, der operativ mit dem Querstützelement 280 verbunden ist, und Betätigungselemente 284 zum Bewegen des Endbüttenstreifens 282 relativ zu dem Querstützelemente 280. Die Querstützelemente 280 sind normalerweise in der Nähe der Sei tenkanten der feuchten Bahn 10 und allgemein zwischen den CD-Dichtungselementen 262 positioniert. Wie es dargestellt ist, definiert jedes Querstützelement 280 einen abwärts gerichteten Kanal 281 (7), in dem der Endbüttenstreifen 282 befestigt ist. Zudem definiert jedes Querstützelement 280 kreisförmige Öffnungen 283, in denen die Betätigungselemente 284 befestigt sind.
Die Endbüttenstreifen 282 sind vertikal relativ zu den Querstützelementen 280 aufgrund der zylindrischen Betätigungselemente 284 bewegbar. Die Verbindungselemente 285 (5) verbinden die Endbüttenstreifen 282 mit dem Ausgangsschaft der zylindrischen Betätigungselemente 284. Die Verbindungselemente 285 können eine Stange in Form eines umgedrehten T oder mehrerer solcher Stangen aufweisen, so dass die Endbüttenstreifen 282 innerhalb des Kanals 281 gleiten können, beispielsweise um diese zu ersetzen.
Wie es in 7 gezeigt ist, definieren sowohl die Querstützelemente 280 als auch die Endbüttenstreifen 282 Schlitze zur Aufnahme eines fluidundurchlässigen Dichtungsstreifens 286, wie beispielsweise ein O-Ringmaterial oder dergleichen. Der Dichtungsstreifen 286 unterstützt das Abdichten der Luftkammer 214 der Luftpresse 200 in Bezug auf Leckagen. Der Schlitz, in dem der Dichtungsstreifen 286 aufgenommen ist, ist bevorzugt an der Zwischenfläche zwischen den Querstützelementen 280 und den Endbüttenstreifen 282 aufgeweitet, um eine relative Bewegung zwischen diesen Komponenten zuzulassen.
Eine Brückenplatte 287 (5) ist zwischen den MD-Abdichtungselementen 264 unter der oberen Stützplatte 211 angeordnet und fest an der oberen Stützplatte 211 befestigt. Die lateralen Bereiche der Luftraumkammer 214 (6) sind durch die Brückenplatte 287 definiert. Dichtungsmittel, wie beispielsweise ein flüssiges, undurchlässiges Dichtungsmaterial, ist bevorzugt zwischen der Brückenplatte 287 und den MD-Dichtungselementen 264 positioniert, um eine relative Bewegung zwischen diesen zuzulassen und ein Austreten des unter Druck stehenden Fluids zu verhindern.
Die Betätigungselemente 284 erzeugen geeignet ein gesteuertes Belasten und Entlasten der Endbüttenstreifen 282 gegen das obere Stützgewebe 206, und zwar unabhängig von der vertikalen Position der CD-Dichtungselemente 262. Die Last kann genau dosiert werden, so dass sie mit der erforderlichen Dichtungskraft übereinstimmt. Die Endbüttenstreifen 282 können zurückgezogen werden, wenn sie nicht gebraucht werden, um einen Verschleiß der Endbütte und des Gewebes zu verhindern. Geeignete Betätigungselemente sind von Bimba Corporation erhältlich. Alternativ können Federn (nicht dargestellt) verwendet werden, um die Endbüttenstreifen 282 gegen das obere Stützgewebe 206 zu drücken, obwohl dies auf Kosten der Steuerung der Position der Endbüttenstreifen 282 gehen kann.
Unter Bezugnahme auf 5 weist jeder Endbüttenstreifen 282 eine obere Fläche oder Kante 290 auf, die benachbart zu den Verbindungselementen 285 angeordnet ist, eine gegenüberliegende Bodenfläche oder Kante 292, die während des Gebrauchs in Kontakt mit dem oberen Stützgewebe 206 steht, und die lateralen Flächen oder Kanten 294, die in der Nähe der CD-Dichtungselemente 262 angeordnet sind. Die Form der Bodenfläche 292 passt bevorzugt zu der Krümmung der Vakuumbox 204. Wo die CD-Dichtungselemente 262 einen Druck auf die Gewebe 206 und 208 ausüben, ist die Bodenfläche 292 bevorzugt entsprechend der Krümmung des Gewebestoßes ausgebildet. Somit umfasst die Bodenfläche 292 einen zentralen Bereich 296, der lateral in der Maschinenrichtung von den beabstandeten Endbereichen 298 umgeben wird. Die Form des zentralen Bereiches 296 folgt im Wesentlichen der Form der Vakuumbox 204, während die Form der Endbereiche 298 im Wesentlichen der Durchbiegung der Gewebe 206 und 208 folgt, die durch die CD-Dichtungselemente 262 erzeugt wird. Um einen Verschleiß an den vorstehenden Endbereichen 298 zu verhindern, werden die Endbüttenstreifen 282 bevorzugt zurückgezogen, bevor die CD-Dichtungselemente 262 zurückgezogen werden. Die Endbüttenstreifen 282 sind bevorzugt aus einem gasundurchlässigen Material ausgebildet, das den Gewebeverschleiß minimiert. Bestimme Materialien, die für die Endbüttenstreifen 282 geeignet sind, umfassen Polyethylen, Nylon oder dergleichen.
Die MD-Dichtungselemente 264 sind bevorzugt in der Quermaschinenrichtung und entsprechend bevorzugt gleitbar gegen die CD-Dichtungselemente 262 positioniert. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Bewegung der MD-Dichtungselemente 264 in Quermaschinenrichtung durch einen Gewindeschaft oder Bolzen 305 gesteuert, der durch Klammern 306 (7) an Ort und Stelle gehalten wird. Der Gewindeschaft 305 dringt durch eine Gewindeöffnung in dem Querstützelement 280, und die Drehung des Schaftes führt dazu, dass sich das MD-Dichtungselement entlang des Schaftes bewegt. Alternative Mittel zum Bewegen der MD-Dichtungselemente 264 in der Quermaschinenrichtung, wie beispielsweise pneumatische Vorrichtungen oder dergleichen, kann ebenfalls verwendet werden. Bei einer alternativen Ausführungsform sind die MD-Dichtungselemente 264 fest an den CD-Dichtungselementen 262 gehalten, so dass die gesamte Dichtungsanordnung 260 gemeinsam angehoben und abgesenkt wird (nicht gezeigt). Bei einer anderen alternativen Ausführungsform sind die Querstützelemente 280 fest an den CD-Dichtungselementen 262 gehalten, und die Endbüttenstreifen 282 können sich unabhängig von den CD-Dichtungselementen 262 bewegen (nicht gezeigt).
Die Vakuumbox 204 umfasst einen Vakuumboxdeckel 300 mit einer oberen Fläche 302, über die sich das untere Stützgewebe 208 bewegt. Der Vakuumboxdeckel 300 und die Dichtungsanordnung 260 sind bevorzugt leicht gebogen, um die Bahnsteuerung zu vereinfachen. Der dargestellte Vakuumboxdeckel 300 ist von der führenden Kante zu der nachlaufenden Kante in der Maschinenrichtung 205 mit einem ersten äußeren Dichtschuh 311, einer ersten Dichtungs-Vakuumzone 312, einem ersten inneren Dichtungsschuh 313, einer Reihe von vier Hochvakuumzonen 314, 316, 318 und 320, welche die drei inneren Schuhe 315, 317 und 319 umgeben, einen zweiten inneren Dichtungsschuh 321, einer zweiten Dichtungsvakuumzone 322 und einem zweiten äußeren Dichtungsschuh 323 (6) ausgebildet. Jeder dieser Dichtungsschuhe 315, 317 und 319 und jeder der Vakuumzonen 314, 316, 318, 320 erstrecken sich bevorzugt in der Quermaschinenrichtung über die gesamte Breite der Bahn. Die Schuhe 315, 317 und 319 umfassen jeweils eine obere Fläche, die bevorzugt aus einem keramischen Material hergestellt ist, die gegen das untere Stützgewebe 208 laufen, ohne einen signifikanten Gewebeverschleiß zu erzeugen. Geeignete Vakuumboxabdeckungen und Schuhe können aus Kunststoffen, Nylon, beschichteten Stellen oder dergleichen hergestellt sein und sind von JWI Corporation oder IBS Corporation erhältlich.
Die vier Hochvakuumzonen 314, 315, 318 und 320 sind Durchgänge in dem Deckel 300, die operativ mit einer oder mit mehreren Vakuumquellen (nicht gezeigt) verbunden sind, die ein relativ hohes Vakuumniveau erzeugen. Beispielsweise können die Hochvakuumzonen 314, 316, 318 und 320 bei einem Vakuum im Bereich von 0 bis 84,7 kPa (0 bis 25 Inches of Mercury), und genauer gesagt in einem Bereich von etwa 33,9 kPa bis etwa 84,7 kPa (etwa 10 bis etwa 25 Inches of Mercury) betrieben werden. Alternativ zu den dargestellten Durchgängen kann der Deckel 300 mehrere Löcher oder anders geformte Öffnungen (nicht gezeigt) definieren, die mit einer Vakuumquelle verbunden sind, um einen Strom eines unter Druck stehenden Fluids durch die Bahn zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform umfassen die Hochvakuumzonen 314, 316, 318 und 320 Schlitze mit einer Abmessung von 0,95 cm (0,375 Inch) in der Maschinenrichtung, die sich über die gesamte Breite der feuchten Bahn erstrecken. Die Verweildauer, während der jeder bestimmte Punkt auf der Bahn dem Strom des unter Druck stehenden Fluids ausgesetzt wird, welche bei der dargestellten Ausführungsform der Zeitdauer entspricht, während der ein solcher Punkt über die Schlitze 314, 316, 318 und 320 bewegt wird, beträgt bevorzugt etwa 10 Millisekunden oder weniger, genauer gesagt etwa 7,5 Millisekunden oder weniger, besser noch 5 Millisekunden oder weniger, wie beispielsweise etwa 3 Millisekunden oder weniger, oder sogar etwa 1 Millisekunde oder weniger. Die Anzahl und die Breite der Hochdruckvakuumschlitze 314, 316, 318 und 320 und die Maschinengeschwindigkeit bestimmen die Verweildauer. Die ausgewählte Verweildauer hängt von der Art der Fasern ab, die in der feuchten Bahn enthalten sind, und von der gewünschten Entwässerungsmenge.
Die ersten und zweiten Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 können dazu verwendet werden, das Austreten des unter Druck stehenden Fluids aus der Luftpresse 200 zu minimieren. Die Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 sind Durchgänge in dem Deckel 300, die operativ mit einer oder mit mehreren Vakuumquellen (nicht gezeigt) verbunden sein können, die bevorzugt ein relativ geringeres Vakuumniveau verglichen mit den vier Hochvakuumzonen 314, 316, 318 und 320 erzeugen. Genauer gesagt liegt das für die Dichtungsvakuumzonen bevorzugte Vakuumniveau in einem Bereich zwischen 0 bis etwa 24,9 kPa (0 bis etwa 100 Inches Wassersäule).
Die Luftpresse 200 ist bevorzugt derart konstruiert, dass die CD-Dichtungselemente 262 innerhalb der Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 angeordnet sind. Genauer gesagt ist das Dichtungsblatt 272 des CD-Dichtungselementes 262, das an der führenden Seite der Luftpresse 200 angeordnet ist, zwischen dem ersten äußeren Dichtungsschuh 311 und dem ersten inneren Dichtungsschuh 313 in der Maschinenrichtung und genauer gesagt zwischen diesen zentriert positioniert. Das nachlaufende Dichtungsblatt 272 des CD-Dichtungselementes 262 ist in ähnlicher Weise zwischen dem zweiten inneren Dichtungsschuh 321 und dem zweiten äußeren Dichtungsschuh 323 in der Maschinenrich tung und bevorzugt zwischen diesen zentriert positioniert. Somit kann die Dichtungsanordnung 260 abgesenkt werden, so dass die CD-Dichtungselemente 262 den normalen Bewegungslauf der feuchten Bahn 10 und der Gewebe 206 und 208 in Richtung der Vakuumbox 204 durchbiegen, was zu Darstellungszwecken in 6 in leicht übertriebenem Maßstab dargestellt ist.
Die Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 dienen dazu, das Austreten des unter Druck stehenden Fluids aus der Luftpresse 200 über die Breite der feuchten Bahn 10 zu minimieren. Das Vakuum in den Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 saugt Druckluft aus dem Luftraum 202 und saugt Umgebungsluft von der Außenseite der Luftpresse 200 an. Entsprechend wird eher ein Luftstrom von der Außenseite der Luftpresse 200 in die Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 erzeugt, als dass ein unter Druck stehendes Fluid in der entgegengesetzten Richtung austritt. Aufgrund der relativen Vakuumdifferenz zwischen den Hochvakuumzonen 314, 316, 318 und 320 und den Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 wird der Großteil des unter Druck stehenden Fluids von dem Luftraum 202 in die Hochvakuumzonen 314, 316, 318 und 320 gesogen, und zwar eher als in die Dichtungsvakuumzonen 312 und 322.
Bei einer alternativen Ausführungsform, die teilweise in 8 dargestellt ist, wird kein Vakuum entweder in eine oder in beide der Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 gesogen. Vielmehr sind deformierbare Dichtungsbütten 330 in den Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 angeordnet (nur die Dichtungszone 322 ist gezeigt), um eine Leckage des unter Druck stehenden Fluids in der Maschinenrichtung zu verhindern. In diesem Fall wird die Luftpresse 200 in Maschinenrichtung durch die Dichtungsblätter 272 abgedichtet, die auf die Gewebe 206 und 208 und auf die feuchte Bahn 10 drücken, und durch die Gewebe 206 und 208 und die feuchte Bahn 10, die versetzt in direkter Nähe zu oder in Kontakt mit den deformierbaren Dichtungsbütten 330 angeordnet ist. Diese Konfiguration, bei der die CD-Dichtungselemente 262 auf die Gewebe 206 und 208 und auf die feuchte Bahn 10 drücken, und bei der deformierbare Dichtungsbütten 330 gegenüber den CD-Dichtungselementen 262 auf der anderen Seite der Gewebe 206 und 208 und der feuchten Bahn 10 angeordnet sind, hat sich als besonders effektiv in Bezug auf das Erzeugen einer Luftraumdichtung erwiesen.
Die deformierbaren Dichtungsbütten 330 erstrecken sich bevorzugt über die gesamte Breite der feuchten Bahn 10, um das führende Ende, das nachlaufende Ende oder sowohl das führende als auch das nachlaufende Ende der Luftpresse 200 abzudichten. Die Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 können von der Vakuumquelle entkoppelt werden, wenn sich die deformierbare Dichtungsbütte 330 über die gesamte Bahnbreite erstreckt. Wenn das nachlaufende Ende der Luftpresse 200 eine über die gesamte Breite deformierbare Dichtungsbütte 330 verwendet, kann eine Vakuumvorrichtung oder eine Gebläsebox stromabwärts der Luftpresse 200 verwendet werden, um dafür zu sorgen, dass die Bahn 10 bei einem der Gewebe 206 oder 208 verbleibt, wenn die Gewebe 206 und 208 voneinander getrennt werden.
Die deformierbaren Dichtungsbütten 330 umfassen entweder ein Material, das bevorzugt relativ zu dem Gewebe 208 verschleißt, was bedeutet, dass das Material, wenn das Gewebe 208 und das Material verwendet werden, verschleißen wird, ohne einen signifikanten Verschleiß des Gewebes 208 hervorzurufen, oder umfasst ein Material, das bei Ausübung eines Druckes des Gewebes 208 federt oder durchbiegt. In jedem der genannten Fälle sind die deformierbaren Dichtungsbütten 330 bevorzugt Gasundurchlässig und umfassen bevorzugt ein Material mit großem Hohlraumvolumen, wie beispielsweise eine geschlossene Schaumzelle oder dergleichen. Bei einer speziellen Ausführungsform umfassen die deformierbaren Dichtungsbütten 330 einen geschlossenen Zellschaum mit einer Dicke von 0,64 cm (0,25 Inch). Am besten verschleißt die Dichtungsbütten 330 selbst, um sich an den Weg der Gewebe 206 und 208 anzupassen. Die deformierbaren Dichtungsbütten 330 werden bevorzugt mit einer Stützplatte 332 zur strukturellen Unterstützung verwendet, beispielsweise mit einer Aluminiumstange.
Bei Ausführungsformen, in denen keine Dichtungsbütten 330 mit voller Breite verwendet werden, sind irgendwelche Dichtungsmittel lateral der Bahn erforderlich. Es können deformierbaren Dichtungsbütten 330, wie sie zuvor beschrieben wurden, oder andere geeignete bekannte Mittel verwendet werden, um den Strom des unter Druck stehenden Fluids durch die Gewebe 206 und 208 lateral auswärts der feuchten Bahn 10 zu sperren.
Es hat sich herausgestellt, dass das Maß, mit dem die CD-Dichtungselemente 262 in das obere Stützgewebe 206 gleichmäßig über die Breite der feuchten Bahn 10 stoßen, ein signifikanter Faktor zum Erzeugen einer effektiven Dichtung über die Bahn ist. Ferner wurde festgestellt, dass das erforderliche Stoßmaß eine Funktion der maximalen Spannung der oberen und unteren Stützgewebe 206 und 208, der Druckdifferenz über die Bahn und der Luftraumkammer 214 und den Dichtungsvakuumzonen 312 und 322, und dem Spalt zwischen den CD-Dichtungselemente 262 und dem Vakuumboxdeckel 300 ist.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die schematische Ansicht des nachfolgenden Dichtungsabschnittes der Luftpresse 200, der in 9 dargestellt ist, stellte sich heraus, dass das minimal bevorzugte Stoßmaß des CD-Dichtungselementes 262 in das obere Stützgewebe 206, h(min), durch die nachfolgende Gleichung ausgedrückt werden kann:
wobei

T: die Spannung der Gewebe gemessen in Pounds pro Inch ist (1 pound pro Inch = 0,45 kg pro 2,5 cm);
W: die Druckdifferenz über die Bahn gemessen in psi ist (1 psi = 6,9 kPa), und
d: der Spalt in der Maschinenrichtung gemessen in Inches ist (1 Inch = 2,5 cm).

9 zeigt das nachlaufende CD-Dichtungselement 262, welches das obere Stützgewebe 206 um ein Maß durchbiegt, das durch den Pfeil "h" gekennzeichnet ist. Die maximale Spannung der oberen und unteren Stützgewebe 206 und 208 ist durch den Pfeil "T" repräsentiert. Die Gewebespannung kann mit Hilfe eines Dehnungsmessers, der von Huyck Corporation erhältlich ist, oder mit anderen geeigneten Verfahren gemessen werden. Der Spalt zwischen dem Dichtungsblatt 272 des CD-Dichtungselementes 262 und dem zweiten inneren Dichtungsschuh 321 wird in der Maschinenrichtung 205 gemessen durch den Pfeil "d" dargestellt. Der Spalt "d", der für die Bestimmung des Stoßmaßes von Bedeutung ist, ist der Spalt an der Seite mit höherer Druckdifferenz des Dichtungsblattes 272, also in Richtung der Raumkammer 214, da die Druckdifferenz an dieser Seite die größte Auswirkung auf die Position der Gewebe 206 und 208 und der Bahn 10 hat. Bevorzugt entspricht der Spalt zwischen dem Dichtungsblatt 272 und dem zweiten äußeren Schuh 323 in etwa demjenigen des Spaltes "d" oder ist kleiner als dieser.
Das Einstellen der vertikalen Anordnung der CD-Dichtungselemente 262 auf ein minimales Stoßmaß, wie es zuvor beschrieben wurde, ist ein bestimmender Faktor in Bezug auf die Effektivität der CD-Dichtung. Die Lastkraft, die auf die Dichtungsanordnung 260 ausgeübt wird, spielt eine geringere Rolle bei der Bestimmung der Effektivität der Dichtung, und sie muss lediglich auf das Maß eingestellt werden, das dazu erforderlich ist, das erforderliche Stoßmaß beizubehalten. Natürlich wird das Verschleißmaß des Gewebes die kommerzielle Verwendbarkeit der Luftpresse 200 beeinträchtigen. Um eine effektive Dichtung zu erzielen, ohne dass ein wesentlicher Gewebeverschleiß auftritt, entspricht das Stoßmaß bevorzugt dem minimalen Stoßmaß, wie es zuvor beschrieben wurde, oder ist beweglich geringfügig größer als dieses. Um die Schwankungen des Gewebeverschleißes über die Breite der Gewebe zu minimieren, sollte die Kraft, die auf das Gewebe ausgeübt wird, bevorzugt über die Quermaschinenrichtung konstant sein. Dies kann entweder durch eine gesteuerte und gleichmäßige Belastung der CD-Dichtungselemente 262 oder durch eine gesteuerte Position der CD-Dichtungselemente 262 und eine gleichmäßige Geometrie des Stollens der CD-Dichtungselemente 262 erzielt werden.
Im Betrieb veranlasst ein Steuersystem, dass sich die Dichtungsanordnung 260 des Luftraums 202 in einer Betriebsposition absenkt. Zuerst werden die CD-Dichtungselemente 262 abgesenkt, so dass die Dichtungsblätter 272 auf das obere Stützgewebe 206 mit dem zuvor beschriebenen Maß stoßen. Genauer gesagt werden die Drücke in den oberen und unteren Beschickungsrohren 230 und 248 derart eingestellt, dass eine Abwärtsbewegung der CD-Dichtungselemente 262 erfolgt, bis die Bewegung durch die Querflansche 268, welche die unteren Stützanordnungen 240 berühren, angehalten wird, oder bis sie durch die Gewebespannung ausgeglichen wird. Anschließend werden die Endbüttenstreifen 282 der MD-Dichtungselemente 264 in Kontakt mit oder die nähe des oberen Stützgewebes 206 abgesenkt. Somit werden der Luftraum 202 und die Vakuumbox 204 gegen die feuchte Bahn 10 abgedichtet, um ein Austreten des unter Druck stehenden Fluids zu verhindern.
Die Luftpresse 200 wird dann aktiviert, so dass das unter Druck stehende Fluid den Luftraum 202 füllt, woraufhin ein Luftstrom durch die Bahn 10 erzeugt wird. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform werden hohe und niedrige Vakuums an den Hochvakuumzonen 314, 316, 318 und 320 und an den Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 angelegt, um den Luftstrom, das Abdichten und das Entfernen von Wasser zu vereinfachen. Bei der in 8 dargestellten Ausführungsform strömt das unter Druck stehende Fluid aus dem Luftraum 202 zu den Hochvakuumzonen 314, 316, 318 und 320, und die definierbaren Dichtungsbütten 330 dichten die Luftpresse 200 in Quermaschinenrichtung ab. Die erzeugte Druckdifferenz über die feuchte Bahn 10 und der resultierende Luftstrom durch die Bahn 10 erzielen eine effektive Entwässerung der Bahn 10.
Eine Anzahl von strukturellen und operativen Merkmalen der Luftpresse 200 tragen dazu bei, dass ein Fluid mit sehr geringem Druck bei einem relativ geringen Gewebeverschleiß entweichen kann. Anfangs verwendet die Luftpresse 200 die CD-Dichtungselemente 262, die auf die Gewebe 206 und 208 und auf die feuchte Bahn 10 stoßen. Das Stoßmaß wird derart festgelegt, dass die Effektivität der CD-Dichtung maximiert wird. Bei einer Ausführungsform verwendet die Luftpresse 200 die Dichtungsvakuumzonen 312 und 322, um einen Umgebungsluftstrom in die Luftpresse 200 über die Breite der feuchten Bahn 10 zu erzeugen. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die deformierbaren Dichtungsbütten 330 in den Dichtungsvakuumzonen 312 und 322 gegenüber den CD-Dichtungselementen 262 angeordnet. In jedem dieser Fälle sind die CD-Dichtungselemente 262 bevorzugt wenigstens teilweise in Durchgängen des Vakuumboxdeckels 300 angeordnet, um das Erfordernis einer präzisen Ausrichtung miteinander gepaarter Flächen zwischen dem Luftraum 202 und der Vakuumbox 204 zu minimieren. Zudem kann die Dichtungsanordnung 260 gegen eine stationäre Komponente belastet werden, die beispielsweise die unteren Stützanordnungen 240, die mit der Rahmenstruktur 210 verbunden sind.
Entsprechend ist die Lastkraft für die Luftpresse 200 unabhängig von dem Druck des unter Druck stehenden Fluids innerhalb des Luftraums 202. Der Gewebeverschleiß wird aufgrund der Verwendung der gering verschleißenden Gewebematerialien und der Schmiersysteme ebenfalls minimiert. Geeignete Schmiersysteme können chemische Schmiermittel, wie beispielsweise emulgierte Öle, Entbinder oder andere ähnliche Chemikalien oder Wasser umfassen. Typische Schmiermittelauftragungsverfahren umfas sen ein Sprühen eines verdünnten Schmiermittels, das gleichmäßig in der Quermaschinenrichtung aufgetragen wird, einer hydraulischen oder luftzerstäubten Lösung, ein Filztuch mit einer konzentrierteren Lösung oder andere Verfahren, die in Sprühsystemanwendungen bekannt sind.
Untersuchungen zeigten, dass die Fähigkeit eines Betriebs bei höheren Druckraumdrücken von der Fähigkeit abhängt, Leckagen zu verhindern. Das Vorhandensein einer Leckage kann anhand übermäßiger Luftströme relativ zu einem vorherigen oder erwarteten Betrieb, anhand von zusätzlichen Betriebsgeräuschen, anhand zerstäubter Feuchtigkeit, und in extremen Fällen anhand von regulären oder zufälligen Defekten in der feuchten Bahn einschließlich Löcher und Linien erfasst werden. Die Leckagen können repariert werden, indem die Luftpressabdichtungskomponenten ausgerichtet oder eingestellt werden.
Bei der Luftpresse 200 sind gleichmäßige Luftströme in der Quermaschinenrichtung wünschenswert, um eine gleichmäßige Entwässerung einer Bahn 10 zu erzielen. Die Gleichmäßigkeit der Strömung in Quermaschinenrichtung kann mit Hilfe von Mechanismen verbessert werden, wie beispielsweise mit Hilfe von geneigten Rohren an den Druck- und Vakuumseiten, die unter Verwendung einer berechneten Fluiddynamikmodellierung geformt sind. Da das Grundgewicht und der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn in der Quermaschinenrichtung nicht gleichmäßig sein muss, kann es wünschenswert sein, zusätzliche Mittel zu verwenden, um einen gleichmäßigen Luftstrom in der Quermaschinenrichtung zu erzeugen, wie beispielsweise unabhängig gesteuerte Zonen mit Klappen an den Druck- oder Vakuumseiten, um den Luftstrom basierend auf den Bahneigenschaften zu variieren, einer Prallplatte, um einen starken Druckabfall in dem Strom vor der feuchten Bahn hervorzurufen, oder andere direkte Mittel. Alternative Verfahren zum Steuern einer gleichmäßigen CD-Entwässerung können ferner externe Vorrichtungen umfassen, wie beispielsweise in Zonen aufgeteilte gesteuerte Dampfduschen, beispielsweise eine Devronizer-Dampfdusche, die von Honeywell-Measurex Systems Inc. in Dublin, Ohio erhältlich ist, oder dergleichen.
Der Prozess anderer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann mit einer in 10 dargestellten Vorrichtung ausgeführt werden, die ausgehend von einer herkömmlichen Crescent-Former-Tissuepapier-Maschine modifiziert ist. Eine noch nicht ausgereifte feuchte Bahn 410, die aus einem Papierherstellungsfaserbrei ausgebildet ist, wird von einer Maschinenbütte 412 zwischen einer Endlosschleife eines ersten Gewebes 414 und einer Endlosschleife eines zweiten Gewebes 424 angeordnet. Das zweite Gewebe 424 ersetzt im Wesentlichen den Filz der Standard-Crescent-Former-Tissue-Maschine. Die Konsistenz und die Durchflussrate des Breis bestimmt das Trockenbasisgewicht der Bahn, das bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 80 g/m² (gsm) liegt, und besser noch zwischen etwa 8 und etwa 40 gsm. Wenigstens eines der Gewebe 414 und 424 kann ein Formgewebe sein, bevorzugt das erste Gewebe 414. Zudem kann wenigstens eines der Gewebe 414, 424 ein Präge-Gewebe sein, bevorzugt das zweite Gewebe 424.
Die noch nicht ausgereifte feuchte Bahn 410 wird durch den Druck, der durch die Spannung an dem ersten Gewebe 414 erzeugt wird, und die Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn die feuchte Bahn 410 um die Formrolle 452 geführt wird, teilweise entwässert, während die feuchte Bahn 410 zwischen dem ersten Gewebe 414 und dem zweiten Gewebe 424 bewegt wird. Sobald der Teilentwässerungsschritt abgeschlossen ist, wird die feuchte Bahn 410 auf das zweite Gewebe 424 transferiert oder auf diesem gehalten, und zwar mit oder ohne die Verwendung eines Vakuumschuhs 450.
Für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb der vorliegenden Erfindung können herkömmliche Papierentwässerungsverfahren vor dem erwärmten Trocknungszylinder 430 eine unzureichende Wasserentfernung erzielen, so dass zusätzliche Entwässerungsvorrichtungen oder Mittel erforderlich sein können. Bei der dargestellten Ausführungsform wird eine Luftpresse 416 verwendet, um die feuchte Bahn 410 kompressionslos zu entwässern. Die dargestellte Luftpresse 416 umfasst eine Anordnung eines unter Druck stehenden Luftraums 418, der oberhalb der feuchten Bahn 410 angeordnet ist, eine Fluidsammelvorrichtung 340, die in Form einer Vakuumbox dargestellt und unterhalb eines Stützgewebes 422 in operativer Beziehung mit dem unter Druck stehenden Luftraum 418 und dem zweiten Gewebe 424 angeordnet ist. (Bei alternativen Ausführungsformen kann die Fluidsammelvorrichtung 420 neben dem zweiten Gewebe 424 in operativer Beziehung mit dem unter Druck stehenden Luftraum 418 und dem Stützgewebe 422 angeordnet sein). Während die feuchte Bahn 410 durch die Luftpresse 416 geleitet wird, ist sie zwischen dem zweiten Gewebe 424 und dem Stützgewebe 422 eingekeilt, um das Abdich ten gegen die feuchte Bahn 410 zu vereinfachen, ohne die feuchte Bahn 410 zu beschädigen.
Die Luftpresse 416 erzielt große Wasserentfernungsraten, so dass die Bahn Trockenheitsniveaus gut oberhalb von 30% erzielen kann, bevor sie an dem Trocknungszylinder 430 befestigt wird, wie beispielsweise ein Yankee-Trockner, und zwar bevorzugt ohne das Erfordernis eines wesentlich komprimierenden Entwässerns. Verschiedene Ausführungsformen der Luftpresse 416 sind nachfolgend genauer beschrieben. Weitere geeignete Ausführungsformen sind in der US-Patentanmeldung Nr. 08/647,508 beschrieben, die von M. A. Hermans et al. mit dem Titel "Method and Apparatus for Making Soft Tissue" am 14. Mai 1996 eingereicht wurde.
Nach der Luftpresse 416 bewegt sich die feuchte Bahn 410 mit dem zweiten Gewebe 424 und dem Stützgewebe 422 weiter, bis die feuchte Bahn 410 zurück auf das zweite Gewebe 424 transferiert wird, bevorzugt ein texturiertes Gewebe, und zwar mit oder ohne die Unterstützung eines Vakuumtransferschuhs 426 an einer Transferstation.
Das zweite Gewebe 424 kann ein dreidimensionales Durchtrocknungsgewebe aufweisen, wie es beispielsweise in dem US-Patent Nr. 5,429,686 offenbart ist, das von K. F. Chiu et al. am 04. Juli 1995 eingereicht wurde, oder es kann andere gewebte, texturierte Bahnen oder nicht-gewebte Gewebe umfassen. Das zweite Gewebe 424 kann mit einem Gewebelösemittel behandelt werden, wie beispielsweise mit einer Mischung aus Silikonen oder Kohlenwasserstoffen, um ein anschließendes Lösen der feuchten Bahn 410 von dem zweiten Gewebe 424 zu vereinfachen. Das Gewebelösemittel kann auf das zweite Gewebe 424 gesprüht werden, bevor die Bahn aufgenommen wird. Sobald sich die feuchte Bahn 410 auf dem zweiten Gewebe 424 befindet, kann diese weiter gegen das zweite Gewebe 424 unter Aufbringung eines Vakuumdrucks oder eines geringen Pressens (nicht gezeigt) weiter geprägt werden, obwohl das Prägen, das wenigstens aufgrund von Vakuumkräften an dem Transferschuh 426 während der Aufnahme auftritt, zum Prägen der feuchten Bahn 410 ausreichen kann.
Die feuchte Bahn 410 auf dem zweiten Gewebe 424 wird dann gegen einen Trocknungszylinder 430 mit Hilfe einer Druckrolle 432 gepresst. Der Trocknungszylinder 430 umfasst eine Dampfhaube oder eine Yankee-Trocknerhaube 434. Die Haube 434 setzt normalerweise Heißluftdüsen bei Temperaturen von etwa 149°C (etwa 300°F) oder mehr ein, insbesondere etwa 204°C (etwa 400°F) oder mehr, besser noch etwa 260°C (etwa 500°F) oder mehr und am besten etwa 371°C (etwa 700°F) oder mehr, wobei die Heißluft in Richtung der Tissue-Bahn 410 von den Düsen oder von anderen Strömungsvorrichtungen gerichtet wird, so dass die Luftströme maximale oder lokal gemittelte Geschwindigkeiten in der Haube 434 in der Größenordnung eines der nachfolgend genannten Werte aufweisen: etwa 10 Meter pro Sekunde (m/s) oder mehr, etwa 50 m/s oder mehr, etwa 100 m/s oder mehr, oder etwa 250 m/s oder mehr.
Wenn die feuchte Bahn 410 an dem erwärmten Trocknungszylinder 430 angeordnet ist, hat sie bevorzugt eine Faserkonsistenz von etwa 30% oder mehr, insbesondere etwa 35% oder mehr, wie beispielsweise zwischen etwa 35 und etwa 50%, und am besten zwischen etwa 38% oder mehr. Die Trockenheit der feuchten Bahn 410 nach dem Entfernen von dem erwärmten Trocknungszylinder 430 ist auf etwa 60% oder mehr erhöht, insbesondere etwa 70% oder mehr, besser noch etwa 80% oder mehr, noch besser etwa 90% oder mehr und am besten zwischen etwa 90 und etwa 98%. Die feuchte Bahn 410 kann auf dem erwärmten Trocknungszylinder 430 teilweise getrocknet und bei einer Konsistenz von etwa 40 bis etwa 80% feucht gekreppt und anschließend auf eine Konsistenz von etwa 95% oder mehr getrocknet (nachgetrocknet) werden. Nicht-traditionelle Hauben und Stoßsysteme können alternativ oder zusätzlich zu der Yankee-Trocknerhaube 434 verwendet werden, um das Trocknen der feuchten Bahn 410 zu verbessern. Zusätzliche erwärmte Trocknungszylinder 430 oder andere Trocknungsmittel, insbesondere kompressionslose Trocknungsmittel, können nach dem ersten erwärmten Trocknungszylinder 430 eingesetzt werden. Geeignete Mittel für das Nachtrocknen umfassen einen oder mehrere erwärmte Trocknungszylinder 430, wie beispielsweise Yankee-Trockner und Trommeltrockner, Durchgangstrockner oder andere kommerziell erhältliche Trocknungsmittel. Alternativ kann die feuchte Bahn 410, die geprägt sein kann, wenn es sich bei dem zweiten Gewebe 424 um ein Träger-Gewebe handelt, vollständig an dem erwärmten Trocknungszylinder 430 getrocknet und trockengekreppt werden. Das Trocknungsmaß auf dem erwärmten Trocknungszylinder 430 hängt von solchen Faktoren ab, wie beispielsweise die Geschwindigkeit der feuchten Bahn 410, die Größe des erwärmten Trocknungszylinders 430, das Feuchtigkeitsmaß in der feuchten Bahn 410 und dergleichen.
Die resultierende trockene Bahn 436 wird von dem erwärmten Trocknungszylinder 430 gezogen oder bewegt, beispielsweise mit Hilfe eines Kreppblattes 428, woraufhin sie auf eine Rolle 438 aufgewickelt wird. Eine Zwischenflächensteuermischung 440 wird auf die Fläche des sich drehenden erwärmten Trocknungszylinders 430 in Sprühform von einer Sprüheinrichtung 442 aufgetragen, bevor die feuchte Bahn 410 die Fläche des erwärmten Trocknungszylinders 430 berührt, wie es dargestellt ist. Alternativ zu einem direkten Aufsprühen auf die Fläche des erwärmten Trocknungszylinders 430 kann die Zwischenflächensteuermischung 440 auch direkt entweder auf die feuchte Bahn 410 oder auf die Fläche des erwärmten Trocknungszylinders 430 mittels Gravurdruck aufgetragen werden, oder sie kann in dem wässrigen Faserbrei in dem feuchten Ende der Papiermaschine enthalten sein. Während sich die feuchte Bahn 410 auf der Oberfläche des erwärmten Trocknungszylinders 430 befindet, kann sie zudem mit Chemikalien behandelt werden, beispielsweise mittels Drucken oder Direktaufsprühen von Lösungen auf die trocknende Bahn 410, was die Zugabe von Mitteln einschließt, um das Ablösen von der Oberfläche des erwärmten Trocknungszylinders 430 zu fördern.
Die Zwischenflächensteuermischung 440 kann einen herkömmlichen Kreppklebstoff und/oder ein Trocknerlösungsmittel für einen Feuchtpress- und Kreppbetrieb umfassen. Die getrocknete Bahn 436 kann auch von der Oberfläche des erwärmten Trocknungszylinders 430 entfernt werden, ohne dass eine Kreppoperation durchgeführt wird, indem eine Zwischenflächensteuermischung 440 derjenigen Art verwendet wird, die in der US-Patentanmeldung offenbart ist, deren Nummer unbekannt ist und die am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung von F. B. Druecke et al. mit dem Titel "Method of Producing Low Density Resilient Webs" hinterlegt wurde.
Eine alternative Ausführungsform ist in 11 gezeigt, bei der eine noch nicht ausgereifte feuchte Bahn 510, die aus einem Papierherstellungsfaserbrei ausgebildet ist, von einer Maschinenbütte 512 zwischen einer Endlosschleife eines ersten Gewebes 514 und einer Endlosschleife eines zweiten Gewebes 524 angeordnet wird. Das zweite Gewebe 524 ersetzt im Wesentlichen den Filz der Standard-Crescent-Former-Tissue-Maschine. Wenigstens eines der Gewebe 514 und 524 kann ein Formgewebe sein, bevorzugt das erste Gewebe 514. Zudem kann zumindest eines der Gewebe 514 und 524 ein Präge-Gewebe sein, bevorzugt das zweite Gewebe 524.
Die noch nicht ausgereifte feuchte Bahn 510 wird durch den Druck, der aufgrund der Spannung an dem ersten Gewebe 514 erzeugt wird, durch die Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn die feuchte Bahn 510 um die Formrolle 552 geleitet wird, teilweise entwässert, während die feuchte Bahn 510 zwischen dem ersten Gewebe 514 und dem zweiten Gewebe 524 transportiert wird. Sobald der Teilentwässerungsschritt abgeschlossen ist, wird die feuchte Bahn 510 optional weiter mit Hilfe einer Vakuumbox 546 oder mit Hilfe anderer geeigneter Vorrichtungen weiter entwässert, während sie sich zwischen dem ersten Gewebe 514 und dem zweiten Gewebe 524 befindet, und anschließend auf das zweite Gewebe 524 transferiert oder auf diesem gehalten, und zwar mit oder ohne die Verwendung eines Vakuumschuhs 550.
Eine Luftpresse 516 wird verwendet, um die feuchte Bahn 510 kompressionslos zu entwässern, wenn diese zwischen dem zweiten Gewebe 524 und einem Stützgewebe 522 eingekeilt ist. Die dargestellte Luftpresse 516 umfasst eine Anordnung eines unter Druck stehenden Luftraums 518, der in operativer Beziehung mit einer Vakuumbox 520 angeordnet ist. Während die feuchte Bahn 510 durch die Luftpresse 516 geleitet wird, wird sie zwischen dem zweiten Gewebe 524 und dem Stützgewebe 522 eingekeilt, wobei das Stützgewebe 522 zwischen der feuchten Bahn 510 und der Vakuumbox 520 angeordnet ist. (Bei alternativen Ausführungsformen kann das zweite Gewebe 524 zwischen der feuchten Bahn 510 und der Vakuumbox 520 positioniert sein).
Die feuchte Bahn 510 wird dann mit oder ohne Unterstützung des Vakuumschuhs 526 auf das zweite Gewebe 524 transferiert. Eine Rolle 555 der Bewegungsbahn des Stützgewebes 522 ist derart ausgerichtet, dass die Richtung des zweiten Gewebe 524, des Stützgewebes 522 und der feuchten Bahn 510 so geändert wird, dass die feuchte Bahn 510 weniger dazu neigt, sich von der Ansaugdruckrolle 532 zu lösen, bevor die feuchte Bahn 510 auf den Yankee-Trockner oder auf einen erwärmten Trocknungszylinder 530 transferiert wurde. Die Rolle 555 verringert den ungestützten Bahnaufwickelwinkel α, wodurch die Wahrscheinlichkeit minimiert wird, dass sich die feuchte Bahn 510 von dem zweiten Gewebe 524 trennt, bevor die feuchte Bahn 510 auf den erwärmten Trocknungszylinder 530 transferiert wurde.
Die feuchte Bahn 510 auf dem zweiten Gewebe 524 wird dann gegen einen erwärmten Trocknungszylinder 530 mit Hilfe einer Druckrolle 532 gepresst. Die feuchte Bahn 510 auf dem zweiten Gewebe 524 wird dann gegen einen Trocknungszylinder 530 mit Hilfe einer Druckrolle 532 gedrückt, bevorzugt derart, dass der ungestützte Bahnaufwickelwinkel α auf der Druckrolle 532 minimiert wird. Der ungestützte Bahnaufwickelwinkel α kann im Bereich von 0 bis etwa 90°, von 0 bis etwa 45° und von 0 bis etwa 10° liegen. Zudem verringert ein geringerer ungestützter Bahnaufwickelwinkel α die Größe der erforderlichen Vakuumzone, wodurch die Energieerfordernisse für das in der Druckrolle erzeugte Vakuum reduziert werden. Der ungestützte Bahnaufwickelwinkel α ist definiert als derjenige Bereich des Umfangs der Druckrolle 532 (ausgedrückt in Grad), um den die feuchte Bahn 510 von dem ersten Kontaktpunkt der feuchten Bahn 510 an der Druckrolle 532 bis zum letzten Kontaktpunkt der feuchten Bahn 510 an der Druckrolle 532 gewickelt ist, wenn die feuchte Bahn 510 auf den Trocknungszylinder 530 transferiert wird.
Der erwärmte Trocknungszylinder 530 umfasst eine Dampfhaube oder eine Yankee-Trocknerhaube 534. Die erzielte getrocknete Bahn 536 wird von dem erwärmten Trocknungszylinder 530 gezogen oder bewegt und ohne Kreppen entfernt, woraufhin sie auf eine Rolle 538 aufgewickelt wird. Der Winkel, in dem die getrocknete Bahn 536 von der Fläche des erwärmten Trocknungszylinders 530 gezogen wird, beträgt bevorzugt etwa 80 bis etwa 100°, gemessen tangential zu der Fläche des erwärmten Trocknungszylinder 530 am Trennungspunkt, obwohl dies bei verschiedenen Betriebsgeschwindigkeiten variieren kann.
Eine Zwischenflächensteuermischung 540 kann auf die Fläche des sich drehenden erwärmten Trocknungszylinders 530 in Sprühform mit Hilfe einer Sprüheinrichtung 542 aufgetragen werden. Beispielsweise kann die Zwischenflächensteuermischung 540 eine Mischung aus Polyvinylalkohol, Sorbitol und Hercules M1336 Polyglycol aufweisen, die in einer wässrigen Lösung mit wenigstens 5 Gew.-% Festkörperanteil bei einer Dosis von zwischen 50 und 75 mg/m² aufgetragen wird. Die Menge der Klebstoffverbindungen und Lösemittel muss ausgeglichen werden, um die feuchte Bahn 510 derart anzuhaften, dass sie sich nicht in der Haube 534 abhebt, und um es der getrockneten Bahn 536 zu gestatten, von dem erwärmten Trocknungszylinder 530 ohne Kreppen abgezogen zu werden.
Eine weitere alternative Ausführungsform ist in 12 gezeigt. Diese Ausführungsform ähnelt derjenigen der 11 mit Ausnahme der Tatsache, dass das erste Gewebe 614 erweitert ist, dass es als Stützgewebe 522 dient, das in 11 gezeigt ist. Auf diese Weise können die Anlagenkosten und die Betriebskosten durch die Verringerung der Anzahl von Geweben, die zur Modifizierung dieses Prozesses erforderlich sind, gesenkt werden. Bei der in 12 dargestellten Ausführungsform wird eine noch nicht ausgereifte feuchte Bahn 610, die aus einem Papierherstellungsfaserbrei ausgebildet ist, mit Hilfe einer Maschinenbütte 612 zwischen einer Endlosschleife eines ersten Gewebes 614 und einer Endlosschleife eines zweiten Gewebes 624 aufgetragen. Das zweite Gewebe 624 ersetzt im Wesentlichen den Filz der Standard-Crescent-Former-Tissue-Maschine. Wenigstens eines der Gewebe 614 und 624 kann ein Form-Gewebe sein, bevorzugt das erste Gewebe 614. Zudem kann wenigstens eines der Gewebe 614 und 624 ein Präge-Gewebe sein, bevorzugt das zweite Gewebe 624.
Die noch nicht ausgereifte feuchte Bahn 610 wird durch den Druck, der durch die Spannung in dem ersten Gewebe 614 erzeugt wird, und die Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn die feuchte Bahn 610 um die Formrolle 652 geführt wird, teilweise entwässert, und sie wird weiter durch eine optionale Vakuumbox 646 oder andere geeignete Vorrichtungen entwässert, während sie sich zwischen dem ersten Gewebe 614 und dem zweiten Gewebe 624 befindet. Eine Luftpresse 616 wird verwendet, um die feuchte Bahn 610 kompressionslos zu entwässern, während sie zwischen dem ersten Gewebe 614 und dem zweiten Gewebe 624 eingekeilt ist. Die dargestellte Luftpresse 616 umfasst eine Anordnung eines unter Druck stehenden Luftraums 618, der in operativer Beziehung mit einer Vakuumbox 620 angeordnet ist. Während die feuchte Bahn 610 durch die Luftpresse 616 bewegt wird, ist sie zwischen dem zweiten Gewebe 624 und dem Stützgewebe 622 eingekeilt, wobei das Stützgewebe 622 zwischen der feuchten Bahn 610 und der Vakuumbox 620 positioniert ist. (Bei alternativen Ausführungsformen kann das zweite Gewebe 624 zwischen der feuchten Bahn 610 und der Vakuumbox 620 angeordnet sein).
Die feuchte Bahn 610 wird dann mit oder ohne die Unterstützung des Vakuumschuhs 626 auf das zweite Gewebe 624 transferiert. Die auf dem zweiten Gewebe 624 angeordnete feuchte Bahn 610 wird dann gegen einen Trocknungszylinder 630 mit Hilfe einer Druckrolle 632 gepresst. Der erwärmte Trocknungszylinder 630 umfasst eine Dampfhaube oder eine Yankee-Trocknerhaube 634. Die erzeugte getrocknete Bahn 636 wird dann von dem erwärmten Trocknungszylinder 630 gezogen oder bewegt und mit Hilfe einer Kreppoperation entfernt, woraufhin sie auf eine Rolle 638 aufgewickelt wird. Der Winkel, mit dem die getrocknete Bahn 636 von der Oberfläche des erwärmten Trocknungszylinders 630 gezogen wird, beträgt etwa 80 bis etwa 100°, gemessen tangential zu der Fläche des erwärmten Trocknungszylinders 630 am Trennungspunkt, obwohl dies bei verschiedenen Betriebsgeschwindigkeiten variieren kann.
Eine Zwischenflächensteuermischung 640 kann auf die Fläche des sich drehenden erwärmten Trocknungszylinders 630 in Sprühform von einer Sprüheinrichtung 642 aufgetragen werden. Beispielsweise kann die Zwischenflächensteuermaschine 640 eine Mischung aus Polyvinylalkohol, Sorbitol und Hercules M1336 Polyglycol aufweisen, die in eine wässrige Lösung mit wenigstens 5 Gew.-% Festkörperanteil bei einer Dosis zwischen 50 und 75 mg/m² aufgetragen wird. Die Menge der Klebstoffverbindungen und Lösemittel muss ausgeglichen werden, um die feuchte Bahn 610 derart anzuhaften, dass sie sich in der Haube 634 nicht abhebt, und um zu gewährleisten, dass die getrocknete Bahn 636 von dem erwärmten Trocknungszylinder 630 ohne eine Kreppoperation gezogen werden kann.
Die Luftpresse 200 zum Entwässern der feuchten Bahn 410, 510 oder 610 wurde zuvor unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben. Eine Dichtungsanordnung, die mit dem in den 10, 11 und 12 dargestellten Gerät verwendet werden kann, ist als die Dichtungsanordnung 260 dargestellt, wie es zuvor unter Bezugnahme auf die 7, 8 und 9 beschrieben wurde.
Beispiele
Die nachfolgenden Beispiele sollen dem genauen Verständnis der Erfindung dienen. Die genauen Mengen, Proportionen, Zusammensetzungen und Parameter sollen als Beispiel dienen und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
Beispiel 1
Ein 30 cm (12 Inch) breites Tissue wurde auf einer Versuchs-Tissue-Maschine mit einer Gewebebreite von 56 cm (22 Inches) aus einem Faserbrei hergestellt, der eine unfeine 50:50-Fasermischung aus gebleichten Kraft-Northern-Softwood-Fasern und gebleichten Kraft-Eukalyptusfasern aufwies. Das Tissue wurde unter Verwendung einer geschichteten Dreilagen-Maschinenbütte hergestellt, wobei der Brei jeder Schicht derart angeordnet wurde, dass eine gemischte Bahn mit einem nominalen Basisgewicht von 19 gsm erzeugt wurde. Die Maschinenbütte trug den Brei zwischen zwei Lindsay Wire 2164B-Formgeweben in einem Doppelsieb-Ausbildungsabschnitt („twin wire forming section") mit einer Saugrollhülse („suction roll former”) auf. Zur Steuerung der Festigkeit wurden 1000 ml/min Parez 631 NC bei 6% Festkörperanteil dem Material vor dem Formprozess hinzugefügt.
Während die noch nicht ausgereifte feuchte Bahn zwischen den beiden Formgeweben angeordnet und mit 305 m/min (1000 Fuß pro Minute (fpm)) bewegt wurde, wurde sie über vier Vakuumboxen transportiert, die mit entsprechenden Vakuumdrücken von etwa 37,3 kPa, 47,4 kPa, 44,0 kPa und 64,3 kPa (etwa 11, 14, 13 und 19 Inches of Mercury) betrieben wurden. Die noch nicht ausgereifte feuchte Bahn, die weiterhin zwischen den beiden Formgeweben gehalten war, wurde durch eine Luftpresse geleitet, die einen Luftraum und eine Sammelbox aufwies, die operativ verbunden und integral gegeneinander abgedichtet waren. Der Luftraum wurde mit Luft bei etwa 66°C (etwa 150°F) auf 103,4 kPa (15 Pfund pro Inch2) unter Druck gesetzt, und die Sammelbox wurde bei etwa 37,3 kPa (etwa 11 Inches of Mercury) betrieben. Die feuchte Bahn wurde der so erzeugten Druckdifferenz von etwa 140,5 kPa (etwa 41,5 Inches of Mercury) mit einem Luftstrom von 299 × 10³ cm³/min/m² (68 SCFM pro Inch²) für eine Verweildauer von 7,5 ms über vier Schlitze mit jeweils einer Länge von 0,95 cm (3/8'') ausgesetzt. Die Konsistenz der feuchten Bahn betrug etwa 30% kurz vor der Luftpresse und 39% nach der Luftpresse.
Die entwässerte feuchte Bahn wurde dann unter Verwendung eines Vakuumaufnahmeschuhs, der bei etwa 33,9 kPa Vakuum (etwa 10 Inches of Mercury) betrieben wurde, auf ein dreidimensionales Gewebe transferiert, und zwar ein Lindsay Wire T-216-3 TAD- Gewebe. Eine Silikonemulsion in Wasser wurde auf die Bahnseite des T-216-3-Gewebes gesprüht, kurz bevor die Bahn von dem Formgewebe transferiert wurde, um den Transfer auf den Yankee-Trockner zu vereinfachen. Das Silikon wurde bei einer Durchflussrate von 400 ml/min bei 1,0% Festkörperanteil aufgetragen. Das TAD-Gewebe wurde anschließend gegen die Fläche eines Yankee-Trockners mit einer herkömmlichen Druckrolle gepresst, die bei einem maximalen Pressdruck von 159 kg pro geraden 2,5 cm (350 pli) betrieben wurde. Das Gewebe wurde über etwa 99 cm (etwa 39 Inches) der Yankee-Trocknerfläche mit Hilfe einer Transferrolle gewickelt, die unbelastet und geringfügig von dem Yankee-Trockner entfernt war.

Die feuchte Bahn wurde an den Yankee-Trockner unter Verwendung einer Klebstoffmischung aus Polyvinylalkohol AIRVOL 523 von Air Products and Chemical Inc. und Sorbitol in Wasser, die mit Hilfe von vier #6501 Sprühdüsen von Spraying Systems Company, die bei etwa 377 kPa (40 psig) bei einer Durchflussrate von etwa 1762 cm³/min (etwa 0,4 Gallonen pro Minute (gpm)) betrieben wurde, aufgetragen wurde, angehaftet. Der Sprühnebel hatte eine Festkörperkonzentration von etwa 0,5 Gew.-%. Die getrocknete Bahn wurde von dem Yankee-Trockner bei einer endgültigen Trockenheit von etwa 92% Konsistenz gekreppt und auf einen Kern gewickelt. Das Produkt wurde dann zu einem zweilagigen Toilettenpapier unter Verwendung herkömmlicher Techniken weiterverarbeitet. Die erzielten Ergebnisse für das Beispiel 1 sind in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

Versuch	Einheiten	Beispiel Erfindung (gekreppt)	Beispiel 2 Erfindung (ungekreppt)	Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)	Beispiel 4 (Vergleichs Beispiel)
Rollenfestigkeit	0,001''	104	140	134	178
Rollendurchmesser	mm	126	128	125	125
Blattzahl		253	180	280	198
Kern OD	mm	40	40	48	48
Stärke (2kPa, 8 Lagen)	μm	1667	2402	1288	1719
MD-Festigkeit	g/3''	1739	1911	2285	1719
MD-Elastizität	%	14	13	22	15
CD-Festigkeit	g/3''	972	1408	718	700
GMT	g/3''	1300	1640	1281	1097
gnz trockenes Rollengewicht	G	133	95	158	108
ganz Trockenes Basisgewicht	g/m²	19,1	18,8	20,6	20,4
Absorptionskapazität	G	97,4	117,2	79,0	97,0
Absorptionskapazität	g(h₂0)/g(Faser)	11,8	14,1	10,8	11,0

Beispiel 2
Ein 30 cm (12 Inches) breites Gewebe wurde auf einer Versuchs-Tissue-Maschine mit einer Gewebebreite von 56 cm (22 Inches) aus einem Faserbrei erzeugt, der eine unfeine 50:50 Fasermischung aus gebleichten Kraft-Northern-Softwood-Fasern und gebleichten Kraft-Eukalyptus-Fasern enthielt. Das Tissue wurde unter Verwendung einer geschichteten Dreilagen-Maschinenbütte ausgebildet, wobei der Brei von jeder Lage angeordnet wurde, um eine gemischte Bahn mit einem Nomimalbasisgewicht von 19 gsm zu erzeugen. Die Maschinenbütte ordnete den Brei zwischen zwei Lindsay Wire 2164B Formgeweben in einem Doppeldrahtausbildungsabschnitt mit einer Saugrollenhülse an. Zur Steuerung der Festigkeit wurden 1000 ml/min Parez 631 NC bei 6% Festkörperanteil dem Material vor dem Formprozess hinzugefügt.
Während die noch nicht ausgereifte feuchte Bahn zwischen den beiden Formgeweben angeordnet und mit 305 m/min (1000 Fuß pro Minute (fpm)) bewegt wurde, wurde sie über vier Vakuumboxen transportiert, die bei entsprechenden Vakuumdrücken von etwa 37,3 kPa, 47,4 kPa, 44,0 kPa und 64,3 kPa (etwa 11, 14, 13 und 19 Inches of Mercury) Vakuum betrieben wurden. Die noch nicht ausgereifte feuchte Bahn, die immer noch zwischen den beiden Form-Geweben gehalten war, wurde durch eine Luftpresse geleitet, die einen Luftraum und eine Sammelbox aufwies, die operativ verbunden und integral gegeneinander abgedichtet waren. Der Luftraum wurde mit Druckluft bei etwa 66°C (etwa 150°F) auf 103,4 kPa (15 Pfund pro Inch²) unter Druck gesetzt, und die Sammelbox wurde bei 37,3 kPa Vakuum (11 Inches of Mercury) betrieben. Die feuchte Bahn wurde der erzeugten Druckdifferenz von etwa 140,5 kPa (etwa 41,5 Inches of Mercury) und dem Luftstrom von 299 × 10³ cm³/min/cm² (68 SCFM pro Inch²) für eine Verweildauer von 7,5 ms über vier Schlitze mit jeweils einer Länge von 0,95 cm (3/8'') ausgesetzt. Die Konsistenz der feuchten Bahn betrug etwa 30% kurz vor der Luftpresse und 39% nach der Luftpresse.
Die entwässerte feuchte Bahn wurde dann unter Verwendung eines Vakuumaufnahmeschuhs, der bei etwa 39,9 kPa (10 Inches of Mercury) betrieben wurde, auf ein dreidimensionales Gewebe transferiert, und zwar ein Lindsay Wire T-216-3 TAD-Gewebe, das 20% langsamer als die Formgewebe bewegt wurde. Eine Silikonemulsion in Wasser wurde auf die Bahnseite des T-216-3-Gewebes gesprüht, bevor die Bahn von dem Formgewebe transferiert wurde, um den Transfer auf dem Yankee-Trockner zu vereinfachen. Das TAD-Gewebe wurde anschließend gegen die Fläche eines Yankee-Trockners mit Hilfe einer herkömmlichen Druckrolle gepresst, die bei einem maximalen Pressdruck von 159 kg pro geraden 2,5 cm (350 pli) betrieben wurde. Das Gewebe wurde über etwa 99 cm (etwa 39 Inches) der Yankee-Trocknerfläche mit Hilfe einer Transferrolle gewickelt, die unbelastet und geringfügig von dem Yankee-Trockner entfernt war.
Die feuchte Bahn wurde an den Yankee-Trockner in einer kontrollierten Art und Weise unter Verwendung einer Zwischenflächensteuermischung angehaftet, die auf einer prozentualen aktiven Festkörperbasis etwa 26% Polyvinylalkohol, 46% Sorbitol und 28% Hercules M1336 Polyglycol aufwies, die bei einer Dosis von zwischen 50 und 75 mg/m² aufgetragen wurde. Die Komponenten wurden in einer wässrigen Lösung mit wenigstens 5 Gew.-% Festkörperanteil präpariert. Die feuchte Bahn wurde auf dem Yankee-Trockner auf etwa 90% Konsistenz getrocknet und anschließend von dem Yankee-Trockner "abgezogen", indem eine ausreichende Wickelspannung ausgeübt wurde, um die getrocknete Bahn kurz vor dem Kreppblatt zu entfernen. Die getrocknete Bahn wurde dann auf einen Kern ohne zusätzlichen Druck gewickelt. Das Produkt wurde dann zu einem zweilagigen Toilettenpapier unter Verwendung von Standardtechniken weiter verarbeitet. Die erzielten Ergebnisse für das Beispiel 2 sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)
Eine feuchte Bahn wurde aus einer 50:40:10-Mischung aus gebleichtem Kraft-Northern-Softwood, gebleichtem Kraft-Eukalyptus- und Softwood-BCTMP-Fasern unter Verwendung einer Fourdrinier-Hülse ausgebildet, die bei etwa 1067 m/min (etwa 3500 fpm) betrieben wurde. Die so erzeugte feuchte Bahn mit einem Basisgewicht von etwa 20 gsm wurde von dem Formgewebe auf einen Standard-Nasspress-Filz (unter Verwendung einer Siebsaugwalze) transformiert. Die feuchte Bahn wurde zu einem 4,6 m (15 Fuß) Yankee-Trockner bewegt und auf dem Yankee-Trockner unter Verwendung von Standardtechniken transferiert. Die feuchte Bahn wurde auf dem Yankee-Trockner unter Verwendung von Standardtechniken getrocknet und von diesem bei etwa 95% Konsistenz unter Verwendung eines Kreppblattes entfernt.
Um die Stärke weiter zu erhöhen, wurde die Bahn über einen offenen Zug auf einen zweiten Yankee-Trockner transferiert (dieser Trockner wurde mit der normalen Haube betrieben) und an dem Yankee-Trockner unter Verwendung eines Latex-Klebstoffes geklebt. Die getrocknete Bahn wurde dann erneut gekreppt und um einen Kern gewickelt. Das Produkt wurde dann zu einem zweilagigen Toilettenpapier unter Verwendung von Standardtechniken weiterverarbeitet. Der bei diesem Beispiel verwendete Prozess ist als einzelner, erneut gekreppter Prozess beispielsweise aus den Patentdokumenten GB 2179949 B , GB 2152961 A und GB 2179953 B bekannt. Die Ergebnisse für das Beispiel 3 sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)
Eine feuchte Bahn wurde aus einer 65:35-Mischung aus gebleichten Kraft-Northern-Softwood- und gebleichten Kraft-Eukalyptus-Fasern hergestellt. Die feuchte Bahn wurde unter Verwendung einer Doppelsiebhülse in einer Schichtkonfiguration ausgebildet, wobei die Eukalyptus-Fasern an der Außenseite (Luftseite) der feuchten Bahn angeordnet wurden. Die feuchte Bahn wurde auf eine Konsistenz von etwa 27% unter Verwendung herkömmlicher Vakuumentwässerungstechnologien entwässert und dann unter Verwendung einer Standardtechnologie auf eine Konsistenz von etwa 90% durchgangsgetrocknet. Die feuchte Bahn wurde dann auf einen Yankee-Trockner transferiert, unter Verwendung von PVA als Klebstoff angehaftet und auf eine Konsistenz von 97% getrocknet. Die getrocknete Bahn wurde dann um einen Kern gewickelt. Das Produkt wurde anschließend zu einem zweilagigen Toilettenpapier unter Verwendung von Standardtechniken weiter verarbeitet. Die für das Beispiel 4 erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Daten der Tabelle 1 zeigen deutlich die Verbesserung der Bahn/Rolleneigenschaften, die unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erzielt werden können. In gekreppter Form (Beispiel 1) war das Ergebnis der vorliegenden Erfindung ein Toilettenpapier mit höherer Blattstärke, 1667 μm gegenüber 1288 μm, als diejenige der Probe (Beispiel 3) trotz des zusätzlichen erneuten Kreppschrittes, der insbesondere eingesetzt wurde, um die Papierdicke der Probe zu erhöhen. Ohne diesen erneuten Kreppschritt wäre die Differenz sogar noch größer, da der erneute Kreppschritt normalerweise eine zusätzliche Stärke von 30% erzielt. Hinsichtlich der Rolleneigenschaften gestattete es diese zusätzliche Stärke, 27 Blätter (von 280 auf 253) zu entfernen, während der gleiche Rollendurchmesser beibehalten wurde. Tatsächlich waren die Rollen, die unter Verwendung der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, fester bei gleichem Rollendurchmesser (104 gegenüber 134 mit geringerer Anzahl, was eine größere Festigkeit anzeigt), und zwar trotz der verringerten Blattanzahl. insgesamt betrachtet erlaubt die Erfindung eine Reduzierung des Rollengewichtes von 158 g auf 133 g (16%), während bessere Rolleneigenschaften erzielt werden.
Die Verbesserung der Rolleneigenschaft ist sogar noch auffälliger, wenn das nichtgekreppte Beispiel (Beispiel 2) betrachtet wird. Hier wurde die Blattanzahl auf 180 Blätter (wiederum gegenüber 280 der Probe) reduziert, während der Rollendurchmesser und die Festigkeit gleich blieben. In diesem Fall wurde das Rollengewicht um 40% reduziert.
Alternativ wurde das Produkt der vorliegenden Erfindung mit dem gekreppten, durchgangsgetrockneten Produkt gemäß Beispiel 4 verglichen. Es ist klar, dass die Produkte in etwa die gleichen Eigenschaften in Bezug auf die Rollenpapierdicke und dergleichen aufweisen. Tatsächlich zeigte das durchgangsgetrocknete Beispiel eine relativ geringe Festigkeit, was zeigt, dass das Produkt der vorliegenden Erfindung sogar besser als dasjenige ist, das mit Hilfe des durchgangsgetrockneten Prozesses erzielt wird.
Beispiel 5
Eine feuchte Bahn wurde aus einer Fasermischung bestehend aus 50:30:20 von gebleichten Southern-Kraft-Pine-, gebleichten Kraft-Northern-Softwood und gebleichten Kraft-Eukalyptus-Fasern auf einer Versuchs-Tissue-Maschine ausgebildet, die mit einer Geschwindigkeit von etwa 15 m/min (etwa 50 fpm) betrieben wurde. Die so erzeugte feuchte Bahn, die ein ungefähres Basisgewicht von 41 g/m² aufwies, wurde auf das Form-Gewebe übertragen und dann auf ein T-216-3-Präge-Gewebe transferiert.
Am Transferpunkt wurde die noch nicht ausgereifte feuchte Bahn durch eine Luftpresse geleitet, die einen Luftraum und eine Sammelbox aufwies, die operativ miteinander verbunden und (integral) gegeneinander abgedichtet waren. An diesem Punkt wurde die feuchte Bahn von der Konsistenz nach dem Formen von 10% auf eine Konsistenz von etwa 32 bis 35% entwässert. Die feuchte Bahn wurde dann zu einem Yankee-Trockner gefördert, auf diesen transferiert und unter Verwendung von Polyvinylalkohol, der unter Verwendung von Standardsprühdüsen aufgetragen wurde, angehaftet und auf eine Konsistenz von 55% getrocknet. Die Bahn wurde dann auf Nachtrockner zum Endtrocknen transferiert und auf einen Kern gewickelt. Die erzeugte getrocknete Bahn wurde dann unter Verwendung eines Schmetterling-Prägemusters geprägt, um das einlagige Endtuchprodukt zu erzielen. Die für das Beispiel 5 erzielten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 dargestellt.
Eine 65:35-Fasermischung aus gebleichtem Kraft-Southern-Softwood- und Softwood-BCTMP-Fasern wurde zu einer feuchten Bahn bei einer Maschinengeschwindigkeit von 76 m/min (250 fpm) unter Verwendung einer Hülse der Fourdrinier-Art ausgebildet. Die erzeugte feuchte Bahn wurde bei einem ungefähren Basisgewicht von 50 g/m² auf einen Standard-Nass-Pressfilz transferiert und zu einem Yankee-Trockner gefördert. Die feuchte Bahn wurde auf den Yankee-Trockner mit Hilfe einer Druckwalze unter Verwendung herkömmlicher Nasspress-Techniken transferiert. Die feuchte Bahn wurde an dem Trockner unter Verwendung von Polyvinylalkohol angehaftet und bei etwa 55% Konsistenz gekreppt. Die getrocknete Bahn wurde dann über einen offenen Zug zu einer Reihe von Trommeltrocknern gefördert, wo sie auf etwa 95% Konsistenz getrocknet wurde, und anschließend auf einen Kern gewickelt. Das Produkt wurde dann zu einlagigen Handtüchern unter Verwendung von Standardtechniken weiterverarbeitet. Die für das Beispiel 6 erzielten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2 zeigt deutlich die Produktvorteile, die mit der vorliegenden Erfindung einhergehen. Die Papiertücher, die unter Verwendung der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, sind denjenigen, die mit Hilfe der schweren nass-gekreppten Steuerung erzeugt wurden, hinsichtlich der Stärke und des Absorptionsvermögens trotz einer 19%-igen Reduzierung des Basisgewichtes überlegen.

Versuch	Einheiten	Beispiel 5 (Erfindung)	Beispiel (Vergleichsbeispiel)
Rollenfestigkeit Rollendurchmesser Blattzahl Kern OD Stärke (10 Lagen) MD-Festigkeit MD-Elastizität CD-Festigkeit CD-Elastizität GMT Basisgewicht Absorptionskapazität Absorptionskapazität	inches Inches - μm Inches g/3'' % g/3'' % g/3'' g/m² G g(h₂O)/g/Faser)	0,191 5,3 80 42 0,252 2934 13,2 1420 8,1 2041 41,3 2,56 5,86	0,277 5,0 85 37 0,195 2750 7,8 1086 7,3 1728 50,9 1,73 3,84

(1 Inch = 2,5 cm)

Ferner wies das Produkt der vorliegenden Erfindung eine höhere CD-Elastizität auf, die dem Handtuch beim Gebrauch eine zusätzliche "Belastbarkeit" verleiht. Die Rollen, die als Endprodukt unter Verwendung der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, wiesen einen größeren Durchmesser (5,3 Inches gegenüber 5,0) und eine höhere Festigkeit (0,191 gegenüber 0,277) auf. Erneut sei darauf hingewiesen, dass dies trotz einer 19%-igen Reduktion des Rollengewichts erzielt wurde, da die Blattgröße und Blattanzahl festgelegt war.
Beispiel 7
Eine feuchte Bahn wurde unter Verwendung einer 50:50-Fasermischung aus gebleichten Kraft-Northern-Softwood- und gebleichten Kraft-Eukalyptus-Fasern unter Verwendung der Formvorrichtung und der Konfiguration ausgebildet, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurden. In diesem Fall betrug die Maschinengeschwindigkeit 762 m/min (2500 fpm). Die erzeugte feuchte Bahn wurde bei einem ungefähren Basisgewicht von 9 kg/268 m² (20 Pfund/2880 ft²) durch vier Vakuumboxen bei 67,1, 67,1, 76,5 und 79,9 kPa (19,8, 19,8 22,6 und 23,6 Inches of Mercury) gleitet. Die erzeugte feuchte Bahn wurde dann durch das zusätzliche, integral-abgedichtete Entwässerungssystem geleitet, das ebenfalls unter Bezugnahme auf Beispiel 1 beschrieben wurde. Die Luftpresse wurde derart eingestellt, dass ein Druck von 204,7 kPa (15 psig) in dem Raum beibehalten wurde, und Proben vor der Luftpresse und solche nach der Luftpresse wurden in Bezug auf ihre Konsistenz untersucht. Die für das Beispiel 7 erzielten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 3 dargestellt.
Beispiel 8

Der Versuch gemäß Beispiel 7 wurde wiederholt, mit Ausnahme der Tatsache, dass die Luftpresse dahingehend rekonfiguriert war, dass die integrale Dichtung zwischen dem Luftdruckraum und der zugeordneten Sammelbox eliminiert wurde. Insbesondere die Dichtungslast und somit der Stoß der Quermaschinen-Dichtungsblätter wurde reduziert, bis eine Leckage zwischen dem Raum und der Sammelbox sichtbar wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Luftdruckraum/Sammelbox-Anordnung auf einen nominalen Spalt von 0,3 cm (0,1 Inch) eingestellt, obwohl es nicht möglich war, den Zwischenraum zwischen dem Raum und der Box tatsächlich zu sehen, da er von den Geweben und der feuchten Bahn eingenommen wurde. Der Luftstrom in dem Raum erhöhte sich auf den maximalen, mit Hilfe des Kompressors erzielbaren Wert, und es wurde eine Konsistenzprobe nach dem Entwässern entnommen. Die für das Beispiel erzielten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3

Versuch	Einheiten	Beispiel 7	Beispiel 8 (Vergleichsbeispiel)
Konsistenz nach der Entwässerung	%	34,2	32,1
Konsistenz vor der Entwässerung	%	26,8	26,8
Entferntes Wasser	lb. Wasser/lb. Faser	0,81	0,61

(1 lb = 0,45 kg)

Wie es in Tabelle 3 dargestellt ist, führt jede Verringerung der integralen Dichtung zu einem starken Verlust der Entwässerungsfähigkeit der Luftpresse. Genauer gesagt wurde etwa 25% weniger Wasser entfernt (0,61 Pfund/Pfund gegenüber 0,81), wo die integrale Dichtung nicht vorhanden war, obwohl der Raum und die Sammelbox weiterhin in Kontakt mit den Geweben zu stehen schienen. Der 2%-ige Verlust bei der Nachentwässerungskonsistenz entspräche etwa einer 10%-ige Reduktion der Maschinengeschwindigkeit auf einer Maschine, deren Geschwindigkeit aufgrund von Trocknungseinschränkungen reduziert wurde. Eine solche Einschränkung ist auf einer Nasspressmaschine zu erwarten, der die Konfiguration der vorliegenden Erfindung verliehen wurde. Das zuvor beschriebene Experiment war ein Versuch, das bestmögliche Ergebnis darzustellen, das unter Verwendung bekannter Technologien erzielbar ist, wie beispielsweise diejenige, die in dem US-Patent 5,230,776 von Valmet Corporation beschrieben ist. In der Praxis ist es aufgrund des übermäßigen Lärms, der während des Experimentes erzeugt wurde, und der Luftstrahlausgabeform der nicht-integral abgedichteten Entwässerungsvorrichtung unwahrscheinlich, dass die Vorrichtung wie zuvor beschrieben betrieben wird. Auch wenn es nicht spezifiziert ist, wird davon ausgegangen, dass das in dem US-Patent 5,230,776 beschriebene Gerät mit einem Spalt von 2,5 cm (1 Inch) oder mehr betrieben wird, also ein Zustand, in dem die Entwässerung noch beträchtlich mehr reduziert wird und ein viel größerer Luftverbrauch stattfindet. Eine solche Ineffizienz führt zu einem derart hohem zusätzlichen Energieverbrauch und zu einer derart reduzierten Geschwindigkeit, dass diese Technologie für kommerzielles Gerät praktisch ungeeignet ist.
Beispiel 9
Eine feuchte Bahn wurde mit einer 50:50-Fasermischung aus gebleichtem Kraft-Northern-Softwood und gebleichtem Kraft-Eukalyptus zu einem 20 gsm Blatt bei 610 m/min (2000 fpm) wie in Beispiel 1 beschrieben ausgebildet. Die feuchte Bahn wurde dann unter Verwendung von vier Vakuumboxen bei Vakuumniveaus von etwa 61,0, 61,0, 57,6 und 71,1 kPa (etwa 18, 18, 17 und 21 Inches of Mercury) mittels Vakuum entwässert. Es wurde eine Vakuumkonsistenzprobe entnommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Beispiel 10
Das Experiment gemäß Beispiel 9 wurde wiederholt, wobei jedoch eine Dampf-"Gebläsebox" (Devronizer) hinzugefügt wurde, um die Entwässerung zu erhöhen. Die Dampfbox wurde nicht integral gegenüber der Vakuumbox abgedichtet, und es wird daher davon ausgegangen, dass diese einer Vorrichtung ähnelt, die in dem US-Patent 5,230,776 offenbart ist. Der Dampfstrom zu dem Devronizer betrug etwa 136 kg (300 Pfund) pro Stunde. Es wurde wiederum eine Konsistenzprobe genommen, um den Anstieg festzustellen, die der Hinzufügung der Dampfgebläsebox zuzuschreiben ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Beispiel 11
Das Experiment des Beispiels 8 wurde wiederholt, wobei jedoch die integral abgedichtete Luftpresse des Beispiels 1 dem Prozess hinzugefügt wurde. Die Luftpresse wurde bei 204,7 kPa (15 psig) Raumdruck und einem Vakuumniveau von 57,6 kPa (17 Inches of Mercury) betrieben. Es wurde wieder eine Konsistenzprobe genommen, um den Anstieg festzustellen, welcher der Hinzufügung der integral abgedichteten Luftpresse zuzuschreiben ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4

ID Konsistenz %

Beispiel 9 24,2

Beispiel 10 24,8

Beispiel 11 33,3
Die Daten der Tabelle 4 zeigen deutlich den starken Konsistenzgewinn, der mit der Verwendung der integral abgedichteten Luftpresse im Vergleich zu der Verwendung der Dampf-Gebläsebox einhergeht. Die Dampfgebläsebox erhöhte die Konsistenz um 0,6%, wohingegen die einteilig abgedichtete Luftpresse die Konsistenz zusätzlich um 8,5% gegenüber derjenigen erhöhte, die durch die Dampfgebläsebox erzielt wurde. Da die feuchte Bahn bereits über vier Vakuumboxen entwässert wurde, um die 24,2%-ige Konsistenz zu erzielen (Beispiel 9), ist es nicht zweckmäßig, eine ausreichende Anzahl an Vakuum- und/oder Dampf-Gebläseboxen hinzuzufügen, um die Konsistenz auf ein Niveau anzuheben, bei dem kommerziell brauchbare Geschwindigkeiten erzielt werden können. Durch die Hinzufügung der integral abgedichteten Luftpresse (Beispiel 11) kann die Konsistenz jedoch auf ein Niveau angehoben werden, bei dem kommerzielle Geschwindigkeiten mit einem modifizierten Nasspress-Design erzielt werden können.
Die vorangegangene genaue Beschreibung dient Darstellungszwecken. Entsprechend sind eine Reihe von Modifikationen und Änderungen möglich, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielweise können alternative oder optionale Merkmale, die in Bezug auf eine Ausführungsform beschrieben wurden, zur Verbesserung einer anderen Ausführungsform eingesetzt werden. Zudem können zwei genannte Komponenten Bereiche mit gleicher Struktur repräsentieren. Ferner können verschiedene alternative Prozess- und Vorrichtungsanordnungen verwendet werden, insbesondere in Bezug auf die Materialpräparation, die Maschinenbütte, die Formgewebe, die Bahntransfers, das Kreppen und Trocknen. Entsprechend soll die Erfindung nicht auf die beschriebenen spezifischen Ausführungsformen sondern nur auf die beiliegenden Ansprüche beschränkt sein.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn (36), das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern auf einem endlosen ersten Gewebe (14) zur Ausbildung einer feuchten Bahn (10); (b) Transferieren der feuchten Bahn (10) auf ein endloses zweites Gewebe (24); (c) Einkeilen der feuchten Bahn (10) zwischen dem zweiten Gewebe (24) und einem Stützgewebe (22); (d) Hindurchführen der zwischen dem zweiten Gewebe (24) und dem Stützgewebe (22) eingekeilten feuchten Bahn (10) zwischen einem Luftraum (18) und einer Sammelvorrichtung (20), wobei das zweite Gewebe (24) zwischen der feuchten Bahn (10) und der Sammelvorrichtung (20) angeordnet ist, wobei der Luftraum (18) und die Sammelvorrichtung (20) operativ verbunden und dazu geeignet sind, eine Druckdifferenz über die feuchte Bahn (10) von 101,6 kPa (30 Inches of Mercury) oder mehr und einen Strom eines unter Druck stehenden Fluids durch die feuchte Bahn (10) von 43,9 × 10³ cm³/min/cm² (10 Standard Kubikfuß pro Minute pro Inch²) oder mehr zu erzeugen; (e) Entwässern der feuchten Bahn (10) unter Verwendung des Stroms des unter Druck stehenden Fluids auf eine Konsistenz von 30% oder mehr; (f) Pressen der entwässerten feuchten Bahn (10) gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders (30) mit dem zweiten Gewebe (24); und (g) Trocknen der entwässerten feuchten Bahn (10) auf eine Endtrockenheit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wässrige Lösung von Papierherstellungsfasern auf dem ersten Gewebe (14) angeordnet wird, die feuchte Bahn (10) auf eine Konsistenz von bis zu 10% entwässert wird und die feuchte Bahn anschließend auf das zweite Gewebe (24) transferiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Druckdifferenz über die feuchte Bahn (10) im Bereich von 118,5 bis 203,2 kPa (35 bis 60 Inches of Mercury) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das unter Druck stehende Fluid auf 135,8 bis 308,2 kPa (5 bis 30 Pfund pro Inch²) unter Druck gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sammelvorrichtung (20) eine Vakuumbox aufweist, die ein Vakuum von mehr als 0 bis 84,7 kPa (0 bis 25 Inches of Mercury) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verweilzeit in der Luftpresse (16) 10 ms oder weniger beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Verweilzeit in der Luftpresse (16) 7,5 ms oder weniger beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die feuchte Bahn (10) mit einer Geschwindigkeit von 305 m/min (1000 Fuß pro Minute) oder mehr bewegt wird und die Konsistenz der feuchten Bahn vom Eintreten in die Luftpresse (18) bis zum Austreten aus der Luftpresse (18) um 5% oder mehr ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die feuchte Bahn (10) mit einer Geschwindigkeit von 610 m/min (2000 Fuß pro Minute) oder mehr bewegt wird und die Konsistenz der feuchten Bahn vom Eintreten in die Luftpresse (18) bis zum Austreten aus der Luftpresse (18) um 5% oder mehr zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei 85% oder mehr des unter Druck stehenden Fluids, das dem Luftraum (18) zugeführt wird, durch die feuchte Bahn (10) strömt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei 90% oder mehr des unter Druck stehenden Fluids, das in den Luftraum (18) zugeführt wird, durch die feuchte Bahn (10) strömt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur des unter Druck stehenden Fluids 300°C oder weniger beträgt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Temperatur des unter Druck stehenden Fluids 150°C oder weniger beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erwärmte Trocknungszylinder (30) eine Trocknerhaube (34) aufweist, und wobei sich das zweite Gewebe (24), das gegen den Trocknungszylinder gepresst wird, von der Trocknerhaube trennt, bevor die feuchte Bahn (10) in die Trocknerhaube eintritt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Gewebe (24), das gegen den Trocknungszylinder (30) gepresst wird, den Trocknungszylinder über eine Strecke umschlingt, die geringer als diejenige ist, über welche die Bahn (10) mit dem Trocknungszylinder in Kontakt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die entwässerte feuchte Bahn (10) auf dem erwärmten Trocknungszylinder (30) unter Verwendung eines Paars von Transferrollen (32, 55) transferiert wird, die eine vergrößerte Umwicklung für eine vorbestimmte Spanne bilden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine oder beide der Transferrollen (55) nicht gegen den erwärmten Trocknungszylinder (30) belastet sind.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine oder beide der Transferrollen (32) gegen den erwärmten Trocknungszylinder (30) belastet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die entwässerte feuchte Bahn (10) gegen den Trocknungszylinder (30) mit einem Pressdruck von 159 kg pro gerade 2,5 cm (350 Pfund pro lineal Inch) oder weniger gedrückt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Lösemittel dem zweiten Gewebe (24) hinzugefügt wird, das gegen den erwärmten Trocknungszy linder (30) gepresst wird, um den Transfer der entwässerten feuchten Bahn (10) zu erleichtern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strom des unter Druck stehenden Fluids die entwässerte feuchte Bahn (10) auf das zweite Gewebe (24) transferiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die getrocknete Bahn (36) ohne Kreppen von dem erwärmten Trocknungszylinder (30) entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die entwässerte feuchte Bahn (10) auf 95% Konsistenz oder mehr getrocknet und anschließend gekreppt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die entwässerte feuchte Bahn (10) teilweise auf eine Konsistenz im Bereich von 40 bis 80% auf der Oberfläche des erwärmten Trocknungszylinders (30) getrocknet wird, feucht gekreppt wird und anschließend auf eine Konsistenz von 95% oder mehr endgetrocknet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine modifizierte Nasspress-Tissue-Maschine ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Gewebe (24) ein Filz auf einer herkömmlichen Nasspress-Tissue-Maschine ersetzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Luftraum (18) innerhalb des Kreislaufes des endlosen zweiten Gewebes (24) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Vakuumschuh (50) die entwässerte feuchte Bahn (10) auf das zweite Gewebe (24) transferiert, bevor die entwässerte feuchte Bahn auf den erwärmten Trocknungszylinder (30) transferiert wird.
Verfahren nah einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Gewebe (14) ein Form-Gewebe ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Gewebe (24) ein Präge-Gewebe ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei der Luftraum (18) in dem Pressabschnitt einer modifizierten Nasspress-Tissue-Maschine angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Konfigurieren des zweiten Gewebes (24) aufweist, um einen ungestützten Bahnaufwickelwinkel (α) der entwässerten feuchten Bahn (10) um eine Druckrolle (32) von weniger als 90° zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der ungestützte Bahnaufwickelwinkel (α) der entwässerten feuchten Bahn (10) um eine Druckrolle (32) kleiner als 45° ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der ungestützte Bahnaufwickelwinkel (α) der entwässerten feuchten Bahn (10) um eine Druckrolle (32) geringer als 10° ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner das Positionieren von Quermaschinenrichtungs-Dichtungselementen aufweist, um den Bewegungsweg der feuchten Bahn (10) und das erste Gewebe (14) sowie das zweite Gewebe (24) in Richtung der Sammelvorrichtung (20) zu durchbiegen.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei das minimale Stoßmaß der Quermaschinenrichtungs-Dichtungselemente auf die Stützgewebe (22) durch die Gleichung definiert ist:
wobei: "T" die Spannung des ersten Gewebes (14) und des zweiten Gewebes (24) gemessen in Pfund pro Inch ist; "W" eine Druckdifferenz über der Bahn (10) ge messen in Pfund pro Inch² ist; und "d" ein Spalt zwischen einem Dichtungsblatt und der Sammelvorrichtung (20) der Maschinenrichtung gemessen in Inches ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wässrige Suspension von Papierherstellungsfasern zwischen dem endlosen ersten Gewebe (14) und dem endlosen zweiten Gewebe (24) angeordnet wird.
Verfahren zum Herstellen einer Zellulosebahn, das die Schritte aufweist: (a) Anordnen einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern zwischen einem endlosen ersten Gewebe (14) und einem endlosen zweiten Gewebe (24) zum Erzeugen einer feuchten Bahn (10), wobei die feuchte Bahn (10) zwischen dem ersten Gewebe (14) und dem zweiten Gewebe (24) eingekeilt ist; (b) Hindurchführen der feuchten Bahn (10), die zwischen dem ersten Gewebe (24) und dem zweiten Gewebe (24) eingekeilt ist, zwischen einem Luftraum (18) und einer Sammelvorrichtung (20), wobei das zweite Gewebe (24) zwischen der feuchten Bahn (10) und der Sammelvorrichtung (20) angeordnet ist, wobei der Luftraum (18) und die Sammelvorrichtung (20) operativ verbunden und dazu geeignet sind, eine Druckdifferenz über die feuchte Bahn (10) von 101,6 kPa (30 Inches of Mercury) oder mehr und einen Strom eines unter Druck stehenden Fluids durch die feuchte Bahn (10) von 43,9 × 10³ cm³/min/cm² (10 Standard Kubikfuß pro Minute pro Inch²) oder mehr zu erzeugen; (c) Entwässern der feuchten Bahn (10) unter Verwendung des Stroms des unter Druck stehenden Fluids auf eine Konsistenz von 30% oder mehr; (d) Pressen der entwässerten feuchten Bahn (10) gegen die Fläche eines erwärmten Trocknungszylinders (30) mit dem zweiten Gewebe (24); und (e) Trocknen der entwässerten feuchten Bahn (10) auf eine Endtrockenheit.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Druckdifferenz über die feuchte Bahn (10) im Bereich von 118,5 bis 203, kPa (35 bis 60 Inches of Mercury) liegt.
Verfahren nach Anspruch 38 oder 39, wobei das unter Druck stehende Fluid auf einen Druckbereich von 135,8 bis 308,2 kPa (5 bis 30 Pfund pro Inch²) unter Druck gesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 40, wobei die Sammelvorrichtung (20) eine Vakuumbox aufweist, die ein Vakuum von mehr als 0 bis 84,7 kPa (0 bis 25 Inches of Mercury) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Verweildauer in der Luftpresse (16) 10 ms oder weniger beträgt.
Verfahren nach Anspruch 42, wobei die Verweildauer in der Luftpresse (16) 7,5 ms oder weniger beträgt.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die feuchte Bahn (10) mit einer Geschwindigkeit von 305 m/min (1000 Fuß pro Minute) oder mehr bewegt wird und die Konsistenz der feuchten Bahn vom Eintreten in bis zum Austreten aus der Luftpresse (18) um 5% Punkte oder mehr ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die feuchte Bahn (10) mit einer Geschwindigkeit von 610 m/min (2000 Fuß pro Minute) oder mehr bewegt wird und die Konsistenz der feuchten Bahn vom Eintritt in bis zum Austreten aus der Luftpresse (16) um 5% Punkte oder mehr zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei 85% oder mehr des unter Druck stehenden Fluids, das dem Luftraum (18) zugeführt wird, durch die feuchte Bahn (10) strömt.
Verfahren nach Anspruch 46, wobei 90% oder mehr des unter Druck stehenden Fluids, das dem Luftraum (18) zugeführt wird, durch die feuchte Bahn (10) strömt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 47, wobei die Temperatur des unter Druck stehenden Fluids 300°C oder weniger beträgt.
Verfahren nach Anspruch 48, wobei die Temperatur des unter Druck stehenden Fluids 150°C oder weniger beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 49, wobei der erwärmte Trocknungszylinder (30) eine Trocknerhaube (34) aufweist, und wobei sich das zweite Gewebe (24), das gegen den Trocknungszylinder gepresst wird, von der Trocknerhaube trennt, bevor die entwässerte feuchte Bahn (10) in die Trocknerhaube eintritt.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei das zweite Gewebe (24), das gegen den Trocknungszylinder (30) gepresst wird, den Trocknungszylinder in einem Abstand umschlingt, der geringer als der gesamte Abstand (10) ist, über den die entwässerte feuchte Bahn (10) mit dem Trocknungszylinder in Kontakt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 51, wobei die entwässerte feuchte Bahn (10) auf den erwärmten Trocknungszylinder (30) unter Verwendung eines Paars von Transferrollen (32, 55) transferiert wird, die eine erweitere Wicklung für eine vorbestimmte Spanne erzeugen.
Verfahren nach einem Anspruch 52, wobei eine oder beide der Transferrollen (55) nicht gegen den erwärmten Trocknungszylinder (30) belastet werden.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei eine oder beide der Transferrollen (32) gegen den erwärmten Trocknungszylinder (30) belastet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 54, wobei die entwässerte feuchte Bahn (10) gegen den Trocknungszylinder (30) mit einem Pressdruck von 159 kg pro geraden 2,5 cm (350 Pfund pro lineal Inch) oder weniger gepresst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 55, wobei ein Lösemittel dem zweiten Gewebe (24), das gegen den erwärmten Trocknungszylinder (30) gepresst wird, hinzugefügt wird, um den Transfer der entwässerten feuchten Bahn (10) zu erleichtern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 56, wobei der Strom des unter Druck stehenden Fluids die entwässerte feuchte Bahn (10) auf das zweite Gewebe (24) transferiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 57, wobei die entwässerte feuchte Bahn (36) von dem erwärmten Trocknungszylinder (30) ohne Kreppen entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 57, wobei die entwässerte feuchte Bahn (10) auf 95% Konsistenz oder mehr nach dem Kreppen getrocknet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 58, wobei die entwässerte feuchte Bahn (36) teilweise auf eine Konsistenz von 40 bis 80% auf der Oberfläche des erwärmten Trocknungszylinders (30) getrocknet wird, nass gekreppt wird und anschließend auf eine Konsistenz von 95% oder mehr endgetrocknet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 60, wobei die Vorrichtung eine modifizierte Crescent-Former-Tissue-Maschine ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 61, wobei das zweite Gewebe (24) ein Filzgewebe auf einer Crescent-Former-Tissue-Maschine ersetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 60, wobei der Luftraum (18) innerhalb des Kreislaufes des endlosen zweiten Gewebes (24) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 62, wobei der Luftraum (18) innerhalb des Kreislaufes des endlosen ersten Gewebes (14) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 64, wobei ein Vakuumschuh (50) die entwässerte feuchte Bahn (10) auf das zweite Gewebe (24) transferiert, bevor die entwässerte feuchte Bahn (16) auf den erwärmten Trocknungszylinder (30) transferiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 65, wobei das erste Gewebe (14) ein Form-Gewebe ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 66, wobei das zweite Gewebe (24) ein Präge-Gewebe ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 67, das ferner das Positionieren von Quermaschinenrichtungs-Dichtungselementen zum Durchbiegen des Bewegungsweges der feuchten Bahn (10) und des ersten Gewebes (14) und des zweiten Gewebes (24) in Richtung der Sammelvorrichtung (20) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 68, wobei das minimale Stoßmaß der Quermaschinenrichtungs-Dichtungselemente in die Stützgewebe (22) durch die Gleichung definiert ist:
wobei: "T" die Spannung des ersten Gewebes (14) und des zweiten Gewebes (24) gemessen in Pfund pro Inch ist; "W" eine Druckdifferenz über die Bahn gemessen in Pfund pro Inch² ist; und "d" ein Spalt zwischen einem Dichtungsblatt und der Sammelvorrichtung (20) in der Maschinenrichtung gemessenen Inches ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 69, das ferner das Konfigurieren des zweiten Gewebes (24) aufweist, um einen ungestützten Bahnaufwickelwinkel (α) der entwässerten feuchten Bahn (10) um eine Druckrolle (32) von weniger als 90° zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 70, wobei der ungestützte Bahnaufwickelwinkel (α) der entwässerten feuchten Bahn (10) um die Druckrolle (32) weniger als 35° beträgt.
Verfahren nach Anspruch 70, wobei der ungestützte Bahnaufwickelwinkel (α) der entwässerten feuchten Bahn (10) um eine Druckrolle (32) weniger als 10° beträgt.