DE69417068T2

DE69417068T2 - Nass gepresstes papier und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69417068T2
Application number: DE69417068T
Authority: DE
Inventors: Robert Stanley Fairfield Oh 45014 Ampulski; Albert Heskel Cincinnati Oh 45240 Sawdai
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: EP0741820A1; KR100339664B1; DE69417068D1; CN1141658A; CZ183596A3; ATE177490T1; FI962597A0; NO308804B1; CA2178586A1; GR3029721T3; NO962572D0; CN1070964C; US5637194A; AU710051B2; ES2128705T3; NO962572L; CA2178586C; WO1995017548A1; AU701610B2; AU1374595A

Description

Beschreibung

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Papierherstellungsverfahren und insbesondere eine naßgepresste Papierbahn und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Bahn.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Wegwerfprodukte, wie zum Beispiel Kosmetik-Tissue, Hygiene-Tissue, Papierhandtücher und dergleichen, sind in der Regel aus einer oder mehreren Papierbahnen hergestellt. Wenn die Produkte ihre beabsichtigten Aufgaben erfüllen sollen, müssen die Papierbahnen, aus welchen sie gebildet sind, bestimmte physikalische Charakteristika aufweisen. Unter den wesentlicheren dieser Charakteristika sind Festigkeit, Weichheit und Absorptionsfähigkeit. Festigkeit ist die Fähigkeit einer Papierbahn, während des Gebrauchs ihre physikalische Integrität beizubehalten. Weichheit ist die angenehme Berührungsempfindung, welche der Verwender empfindet, wenn der Verwender das Papier in seiner (oder ihrer) Hand knüllt und verschiedene Abschnitte seines (oder ihres) Körpers mit der Papierbahn berührt. Weichheit nimmt im allgemeinen zu, wie die Papiersteifigkeit abnimmt. Absorptionsfähigkeit ist die Eigenschaft der Papierbahn, welche ihr gestattet, Flüssigkeiten aufzunehmen und zurückzuhalten. In der Regel wird die Weichheit und/oder Absorptionsfähigkeit einer Papierbahn zu Lasten der Festigkeit der Papierbahn angehoben. Dementsprechend sind Papierherstellungsverfahren entwickelt worden in einem Versuch, weiche und absorbierende Papierbahnen mit erwünschten Festigkeits-Charakteristika beizustellen.
Das US-Patent 3,301.746, erteilt an Sanford et al., offenbart eine Papierbahn, welche mit einem Durchlufttrocknungssystem thermisch vorgetrocknet worden ist. Auf Abschnitte der Bahn wird dann ein Überkreuzungsmuster eines Gewebes an der Trocknertrommel aufprallen gelassen. Während das Verfahren von Sanford et al. auf das Beistellen verbesserter Weichheit und Absorptionsfähigkeit ausgerichtet ist, ohne Reißfestigkeit zu opfern, ist das Wasserentfernen unter Verwendung der Durchlufttrockner nach Sanford et al. sehr energieintensiv und daher teuer.
Das US-Patent 3,537.954, erteilt an Justus, offenbart eine Bahn, welche zwischen einem oberen Gewebe und einem unteren formgebenden Sieb gebildet ist. Ein Muster wird der Bahn an einem Walzenspalt verliehen, wo die Bahn zwischen das Gewebe und einen relativ weichen und elastischen Papierherstellungsfilz dazwischengelegt ist. Das an Hulit et al. erteilte US-Patent 4,309.246 offenbart ein Ablegen einer unverdichteten nassen Bahn auf ein prägendes Gewebe mit offenen Maschen, welches aus gewebten Elementen gebildet ist, und Pressen der Bahn zwischen einem Papiermaschinenfilz und dem prägenden Gewebe in einem ersten Presswalzenspalt. Die Bahn wird daraufhin von dem prägenden Gewebe von dem ersten Presswalzenspalt zu einem zweiten Presswalzenspalt an einer Trocknungstrommel getragen. Das an Turunen et al. erteilte US-Patent 4,144.124 offenbart eine Papiermaschine mit einem Doppelsieb-Former, welcher ein Paar Endlostextilmaterialien aufweist, welche Filze sein können. Eines der Endlostextilmaterialien trägt eine Papierbahn zu einem Press-Teilstück. Das Press-Teilstück kann das Endlostextilmaterial, welches die Papierbahn zum Press-Teilstück trägt, ein weiteres Endlostextilmaterial, welches ein Filz sein kann, und ein Sieb für Musterprägen der Bahn inkludieren.
Sowohl das Justus-Patent als auch das Hulit-et-al.-Patent leiden an dem Nachteil, daß sie eine nasse Bahn in einem Walzenspalt mit lediglich einem Filz pressen. Während des Pressens der Bahn wird Wasser aus beiden Seiten der Bahn austreten. Dementsprechend kann Wasser, welches die Oberfläche der Bahn verläßt, welche nicht in Berührung mit einem Filz ist, beim Ausgang des Presswalzenspalts in die Bahn wieder eintreten. Solches Wiederbenetzen der Bahn am Ausgang des Presswalzenspalts reduziert die Fähigkeit des Wasserentfernens der Pressenanordnung, unterbricht Faser-an-Faser-Bindungen, welche während des Pressens gebildet worden sind, und kann zu einem neuerlichen Aufbauschen der Abschnitte der Bahn führen, welche in dem Presswalzenspalt verdichtet worden sind.
Turunen et al. offenbaren eine Press-Walzenspalt, welcher zwei Endlos- Textilmaterialien inkludiert, welche Filze sein können, und ein prägendes Sieb. Jedoch transferieren Turunen et al. die Bahn nicht von einem formgebenden Sieb auf ein prägendes Textilmaterial, um vor dem Pressen der Bahn in dem Press- Walzenspalt anfängliches Ablenken von Abschnitten der nassen Bahn in das prägende Textilmaterial beizustellen. Die Bahn bei Turunen kann daher beim Eintritt in den Press-Walzenspalt im allgemeinen monoplan sein, was zu einer Gesamtkompaktierung der Bahn im Press-Walzenspalt führt. Gesamtkompaktierung der Bahn ist unerwünscht, weil sie den Unterschied in der Dichte zwischen unterschiedlichen Abschnitten der Bahn durch Anheben der Dichte von Abschnitten der Bahn mit relativ geringer Dichte begrenzt.
Zusätzlich stellen Hulit et al. und Turunen et al. Pressanordnungen bei, bei welchen das prägende Textilmaterial diskrete Verdichtungsüberkreuzungen aufweist, wie zum Beispiel die Kettfaden- und Schußfadenüberkreuzungspunkte gewebter Filamente. Diskrete kompaktierte Stellen stellen nicht ein nassgepresstes Blatt bei, welches einen kontinuierlichen Bereich mit hoher Dichte zum Tragen von Belastungen und diskrete Bereiche mit geringer Dichte zum Beistellen von Absorptionsfähigkeit aufweist.
Prägen kann ebenso verwendet werden, um einer Bahn Masse zu verleihen. Jedoch kann das Prägen einer getrockneten Bahn zu Unterbrechungen von Bindun gen zwischen Fasern in der Bahn führen. Dieses Unterbrechen tritt auf, weil die Bindungen gebildet werden und dann nach dem Trocknen der Bahn verfestigt sind. Nachdem die Bahn getrocknet worden ist, unterbricht ein Bewegen der Fasern normal zur Ebene der Bahn Faser-an-Faser-Bindungen, was wiederum zu einer Bahn führt, welche weniger Reißfestigkeit aufweist als vor dem Prägen bestehen würde. Die folgenden Literaturstellen offenbaren ein Prägen: Europäische Patentanmeldung 0499942A2, US-Patent 3,556.907, US-Patent 3,867.225, US-Patent 3,414.459 und US-Patent 4,759.967.
Der nächstliegende Stand der Technik ist das EP-A-0 140 404, welches der US-A-4 524 485 entspricht und eine Papierbahn offenbart, welche einen ersten Bereich mit relativ hoher Dichte, welcher eine erste Dicke K aufweist, und einen zweiten Bereich mit relativ geringer Dichte, welcher eine zweite Dicke P aufweist, hat, wobei das Dickenverhältnis P/K größer als 1,0 ist. Das EP-A-0 140 404 offenbart ebenso ein Verfahren zum Bilden einer derartigen Papierbahn, welches die folgenden Schritte umfaßt:
- Bilden einer embryonalen Bahn aus papierherstellenden Fasern an einem Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil;
- Übertragen der embryonalen Bahn von dem Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil auf einen Öffnungen aufweisenden Prägebauteil, welcher eine bahnberührende Seite aufweist, welche eine bahnprägende Oberfläche und einen Ablenkungsleitungsabschnitt aufweist;
- Ablenken eines Abschnitts der papierherstellenden Fasern in der embryonalen Bahn in den Ablenkungsleitungsabschnitt und Entfernen von Wasser von der embryonalen Bahn durch den Ablenkungsleitungsabschnitt, um aus den Papiermacherfasern eine unverdichtete, nicht-monoplane Zwischenbahn zu bilden;
- Pressen der Zwischenbahn mit Hilfe des Prägebauteils in einem Kompressionsquetschspalt, um einen Abschnitt der Zwischenbahn zu verdichten, um eine formgepresste Bahn zu bilden.
Als ein Ergebnis forschen Wissenschafter auf dem Gebiet des Papiers weiter nach verbesserten Papierstrukturen, welche ökonomisch hergestellt werden können und welche erhöhte Festigkeit beistellen, ohne Weichheit und Absorptionsfähigkeit zu opfern.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Entwässern und zum Formpressen einer Papierbahn beizustellen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, anfängliche Ablenkung eines Abschnitts einer Papierbahn in einen Prägebauteil und darauffolgendes Pressen der resultierenden nicht-monoplanen Bahn und des Prägebauteils zwischen zwei verformbaren wasseraufnehmenden Bauteilen beizustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine naßgepresste Papierbahn beizustellen, welche für einen gegebenen Grad an Blatt-Flexibilität erhöhte Festigkeit aufweist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine nichtgeprägte gemusterte Papierbahn beizustellen, welche ein kontinuierliches Netzwerk mit relativ hoher Dichte, eine Mehrzahl von Wölbungen mit relativ geringer Dichte, welche über das kontinuierliche Netzwerk verteilt sind, und einen Übergangsbereich mit reduzierter Dicke, welcher eine jede der Wölbungen mit geringer Dichte mindestens teilweise umgibt, aufweist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Formpressen und Entwässern einer Papierbahn bei. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine embryonale Bahn aus Papiermacherfasern an einem Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil gebildet und auf einen Prägebauteil übertragen, um ohne Verdichten der embryonalen Bahn einen Abschnitt der Papiermacherfasern in der embryonalen Bahn in Ablenkungsleitungen in dem Prägebauteil abzulenken. Die Bahn und der Prägebauteil werden daraufhin zwischen ersten und zweiten Entwässerungsfilzen in einem Kompressionsquetschspalt gepreßt, um weiter die Papiermacherfasern in die Ablenkungsleitungen im Prägebauteil abzulenken und um Wasser von beiden Seiten der Bahn zu entfernen. Die formgepresste Struktur der Bahn wird durch Verhindern von Scherung der Bahn durch den ersten Entwässerungsfilz in dem Quetschspalt und durch Verhindern von Wiederbenetzen der Bahn am Ausgang des Preß-Quetschspalts konserviert. Die vorliegende Erfindung stellt weiter ein Verfahren zum Formpressen einer nassen Papierbahn, welche ein kontinuierliches verdichtetes Netzwerk aufweisen soll, durch Pressen der nassen Papierbahn zwischen einem Entwässerungsfilz und einem Öffnungen aufweisenden Prägebauteil, welcher eine bahnprägende Oberfläche mit einem kontinuierlichen Netzwerk aufweist, bei.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Schritte des Beistellens des Folgenden aufweisen: einer wässerigen Dispersion aus Papiermacherfasern; eines Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteils; eines ersten Entwässerungsfilzes; eines zweiten Entwässerungsfilzes; eines Kompressionsquetschspalts zwischen ersten und zweiten gegenüberliegenden Oberflächen; und eines Öffnungen aufweisenden Prägebauteils mit einer ersten, bahnberührenden Seite und einer zweiten, filzberührenden Seite, wobei die erste Seite eine bahnprägende Oberfläche und einen Ablenkungsleitungsabschnitt aufweist. Das Verfahren umfaßt weiters folgende Schritte: Bilden einer embryonalen Bahn aus den Papiermacherfasern am Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil; Übertragen der embryonalen Bahn von dem Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil zum Öffnungen aufweisenden Prägebauteil; Ablenken eines Abschnitts der Papiermacherfasern in der embryonalen Bahn in den Ablenkungsleitungsabschnitt der ersten Seite des Prägebauteils und Entfernen von Wasser von der embryonalen Bahn durch den Ablenkungsleitungsabschnitt, um eine unkompaktierte, nicht-monoplane Zwischenbahn aus Papiermacherfasern zu bilden; Positionieren einer Seite der Zwischenbahn anliegend an die erste Seite des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils; Positionieren des ersten Entwässerungsfilzes anliegend an die andere Oberfläche der Zwischenbahn; Positionieren des zweiten Entwässerungsfilzes, um in Strömungskommunikation mit dem Ablenkungsleitungsabschnitt zu sein; und Pressen der Zwischenbahn des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils und der ersten und zweiten Entwässerungsfilze in dem Kompressionsquetschspalt, um weiter die Papiermacherfasern in den Ablenkungsleitungsabschnitt abzulenken, um einen Abschnitt der Zwischenbahn zu verdichten und Wasser von den beiden Seiten der Zwischenbahn zu entfernen, um eine formgepresste Bahn zu bilden.
Die Papierstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine nichtgeprägte Papierbahn mit einem ersten Bereich mit relativ hoher Dichte, welcher eine erste Dicke K aufweist, einem zweiten Bereich mit relativ geringer Dichte, welcher eine zweite Dicke P aufweist, welche ein lokales Maximum ist und welche größer ist als die erste Dicke K. Die Papierstruktur weist ebenso einen dritten Bereich auf, welcher sich zwischen den ersten und zweiten Bereichen erstreckt. Der dritte Bereich umfaßt einen Übergangsbereich, welcher anliegend an den ersten Bereich angeordnet ist. Der Übergangsbereich hat eine dritte Dicke T. Die Dicke T ist ein lokales Minimum und ist geringer als die Dicke K. Die Papierstruktur weist ein Verhältnis P/K gemessener Dicke auf, welches größer als 1,0 ist, und ein Verhältnis T/K gemessener Dicke auf, welches geringer als 0,90 ist. Die Papierbahn weist für einen gegebenen Grad an Flexibilität verbesserte Festigkeit auf.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Dickenverhältnis T/K geringer als etwa 0,80, bevorzugter geringer als etwa 0,70 und am bevorzugtesten geringer als etwa 0,65. Das Dickenverhältnis P/K ist vorzugsweise mindestens etwa 1,5, bevorzugter mindestens etwa 1,7 und am bevorzugtesten mindestens etwa 2,0.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Papierbahn einen ersten Bereich mit relativ hoher Dichte und kontinuierlichem Netzwerk und einen zweiten Bereich mit relativ geringer Dichte auf, welcher eine Mehrzahl von diskreten Wölbungen, oder Pölstern, mit relativ geringer Dichte verteilt über den Bereich des kontinuierlichen Netzwerks und angeordnet an einer Erhebung unterschiedlich von jener des kontinuierlichen Netzwerkbereichs aufweist. Die Wölbungen mit relativ geringer Dichte sind eine von der anderen durch den kontinuierlichen Netzwerkbereich isoliert. Der dritte Bereich, welcher sich zwischen dem kontinuierlichen Netzwerk und jeder der Wölbungen mit relativ geringer Dichte erstreckt, umfaßt einen Übergangsbereich, welcher anliegend an den kontinuierlichen Netzwerkbereich angeordnet ist und mindestens teilweise eine jeder der Wölbungen mit geringer Dichte umgibt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Während die Beschreibung mit Ansprüchen abschließt, welche die vorliegende Erfindung besonders hervorheben und unterscheidend beanspruchen, wird die Erfindung besser aus der folgenden Beschreibung verstanden werden, welche in Verbindung mit den beigeschlossenen Zeichnungen vorgenommen wurde, in welchen gleiche Bezeichnungen verwendet werden, um im wesentlichen identische Elemente zu bezeichnen, und in welchen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer kontinuierlichen Papierherstellungsmaschine ist, welche verwendet werden kann, um die vorliegende Erfindung auszuführen, und welche das Übertragen einer Papierbahn von einem Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil auf einen Öffnungen aufweisenden Prägebauteil, das Tragen der Papierbahn an dem Öffnungen aufweisenden Prägebauteil zu einem Kompressionsquetschspalt und das Pressen der Bahn, welche an dem Öffnungen aufweisenden Prägebauteil zwischen ersten und zweiten Entwässerungsfilzen in dem Kompressionsquetschspalt getragen wird, illustriert.
Fig. 2 ist eine schematische Illustration einer Draufsicht auf einen Öffnungen aufweisenden Prägebauteil mit einer ersten bahnberührenden Seite, welche eine makroskopisch monoplane, gemusterte, bahnprägende Oberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk umfaßt, welche innerhalb des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils eine Mehrzahl von diskreten, isolierten, nicht verbindenden Ablenkungsleitungen definiert.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des in Fig. 2 gezeigten Öffnungen aufweisenden Prägebauteils, vorgenommen entlang der Linie 3-3.
Fig. 4 ist eine vergrößerte schematische Illustration des in Fig. 1 gezeigten Kompressionsquetschspalts, welche einen ersten Entwässerungsfilz, welcher anliegend an eine erste Seite der Bahn positioniert ist, die bahnberührende Seite des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils, positioniert anliegend an die zweite Seite der Bahn, und einen zweiten Entwässerungsfilz, welcher anliegend an die zweite filzberührende Seite des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils positioniert ist, zeigt, wobei der Öffnungen aufweisende Prägebauteil die Filze und die Papierbahn im Verhältnis zu den Walzen des Kompressionsquetschspalts vergrößert sind.
Fig. 5 ist eine schematische Illustration einer Draufsicht eines Öffnungen aufweisenden Prägebauteils, welcher eine bahnberührende Seite aufweist, welche eine kontinuierliche gemusterte Ablenkungsleitung aufweist, welche eine Mehrzahl von diskreten, isolierten bahnprägenden Oberflächen definiert.
Fig. 6 ist eine schematische Illustration einer Draufsicht auf eine formgepresste Papierbahn, welche unter Verwendung des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils der Fig. 2 und 3 gebildet wurde.
Fig. 7 ist eine schematische Querschnittsillustration der Papierbahn von Fig. 6, vorgenommen entlang der Linie 7-7 von Fig. 6.
Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht des Querschnitts der in Fig. 7 gezeigten Papierbahn.
Fig. 9 ist eine schematische Illustration eines Öffnungen aufweisenden Prägebauteils mit einer halbkontinuierlichen bahnprägenden Oberfläche.
Fig. 10 ist ein Diagramm betreffend das Wasserentfernen von einer Bahn versus Walzenspaltdruck bei unterschiedlichen Bahngeschwindigkeiten, für eine Bahn und einen Prägebauteil, welche in einem Press-Walzenspalt gepreßt werden, wobei der Press-Walzenspalt einen einzigen Entwässerungsfilz anliegend an die Bahn, eine Vakuumwalze anliegend an den Filz und eine feste Walze anliegend an den Prägebauteil umfaßt.
Fig. 11 ist ein Diagramm betreffend das Wasserentfernen von einer Bahn versus Walzenspaltdruck bei unterschiedlichen Bahngeschwindigkeiten, für eine Bahn und einen Prägebauteil, welche zwischen zwei Entwässerungsfilzen in dem Press- Walzenspalt gepreßt werden.
Fig. 12 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Papiermaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein Entwässerungsfilz anliegend an den Prägebauteil positioniert ist, wenn die Bahn am Prägebauteil von einem Press-. Walzenspalt zu einer Yankee-Trocknertrommel getragen wird.
Fig. 13A ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Papiermaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, welche einen Verbundprägebauteil umfaßt, welcher eine Öffnungen aufweisende bahnmusternde Schichte, welche aus einem Fotopolymer gebildet ist, welche mit der Oberfläche einer Entwässerungsfilz-Schichte verbunden ist, umfaßt.
Fig. 13B ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht des Verbundprägebauteils, welcher eine bahnmusternde Fotopolymer-Schichte, welche mit der Oberfläche einer Filzschichte verbunden ist, aufweist.
Fig. 14 ist ein Dickemessungen illustrierendes Fotokleingefügebild eines Querschnitts eines Abschnitts einer Papierbahn.
Fig. 15 ist eine Fotografie einer Papierbahn, welche unter Verwendung der Papiermaschine von Fig. 12 hergestellt ist, welche Wölbungen mit relativ geringer Dichte zeigt, welche durch Kreppen verkürzt worden sind, wobei die Wölbungen über einen kontinuierlichen Netzwerkbereich mit relativ hoher Dichte verteilt sind.
Fig. 16 ist ein Kleingefügebild eines Querschnitts eines Abschnitts einer gekreppten Papierbahn entsprechend der in Fig. 15 gezeigten Bahn und hergestellt unter Verwendung der Papiermaschine von Fig. 12, wobei die Figur verkürzte Wölbungen mit relativ geringer Dichte und einen verkürzten kontinuierlichen Netzwerkbereich mit relativ hoher Dichte zeigt.
Fig. 17 ist eine Fotografie einer Papierbahn, welche unter Verwendung der Papiermaschine von Fig. 13A hergestellt ist, welche Wölbungen mit relativ geringer Dichte zeigt, welche durch Kreppen verkürzt worden sind, wobei die Wölbungen über einen kontinuierlichen Netzwerkbereich mit relativ hoher Dichte verteilt sind.
Fig. 18 ist ein Kleingefügebild eines Querschnitts eines Abschnitts einer gekreppten Papierbahn entsprechend der in Fig. 17 gezeigten Bahn und hergestellt unter Verwendung der Papiermaschine von Fig. 13, wobei die Figur verkürzte Wölbungen mit relativ geringer Dichte und einen verkürzten kontinuierlichen Netzwerkbereich mit relativ hoher Dichte zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 illustriert ein Ausführungsbeispiel einer kontinuierlichen Papierherstellungsmaschine, welche beim Ausführen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Anzahl von Schritten oder Arbeitsgängen, welche in Aufeinanderfolge erfolgen. Während das Verfahren der vorliegenden Erfindung vorzugsweise auf eine kontinuierliche Weise ausgeführt wird, ist zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung einen diskontinuierlichen Arbeitsvorgang umfassen kann, wie zum Beispiel ein Handblatt- Herstellungsverfahren. Eine bevorzugte Aufeinanderfolge von Schritten wird beschrieben werden, wobei das Verständnis ist, daß der Rahmen der vorliegenden Erfindung unter bezug auf die beigeschlossenen Ansprüche bestimmt ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine embryonale Bahn 120 aus Papiermacherfasern aus einer wässerigen Dispersion von Papiermacherfasern an einem Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil 11 gebildet. Die embryonale Bahn 120 wird daraufhin auf einen Öffnungen aufweisenden Prägebauteil 219, welcher eine erste bahnberührende Seite 220, welche eine bahnprägende Oberfläche umfaßt, und einen Ablenkungsleitungsabschnitt aufweist, übertragen. Ein Abschnitt der Papiermacherfasern in der embryonalen Bahn 120 wird in den Ablenkungsleitungsabschnitt des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils 219 ohne Verdichten der Bahn abgelenkt, wodurch eine Zwischenbahn 120A gebildet wird.
Die Zwischenbahn 120A wird an dem Öffnungen aufweisenden Prägebauteil 219 von dem Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil 11 zu einem Kompressionsquetschspalt 300, welcher durch gegenüberliegende Kompressionsoberflä chen an ersten und zweiten Quetschwalzen 322 und 362 gebildet ist, getragen. Ein erster Entwässerungsfilz 320 ist anliegend an die Zwischenbahn 120A positioniert und ein zweiter Entwässerungsfilz 360 ist anliegend an den Öffnungen aufweisenden Prägebauteil 219 positioniert. Die Zwischenbahn 120A und der Öffnungen aufweisende Prägebauteil 219 werden daraufhin zwischen den ersten und zweiten Entwässerungsfilzen 320 und 360 im Kompressionsquetschspalt 300 gepreßt, um weiter einen Abschnitt der Papiermacherfasern in den Ablenkungsleitungsabschnitt des Prägebauteils 219 abzulenken; um einen Abschnitt der Zwischenbahn 120A, welcher mit der bahnprägenden Oberfläche zugeordnet ist, zu verdichten; und um weiter die Bahn durch Entfernen von Wasser von beiden Seiten der Bahn zu entwässern, wodurch eine formgepresste Bahn 120B gebildet wird, welche relativ trockener ist als die Zwischenbahn 120A.
Die formgepresste Bahn 120B wird vom Kompressionsquetschspalt 300 weg am Öffnungen aufweisenden Prägebauteil 219 getragen. Die formgepresste Bahn 120B kann in einem Durchlufttrockner 400 durch Lenken erhitzter Luft, damit diese zuerst durch die formgepresste Bahn und daraufhin durch den Öffnungen aufweisenden Prägebauteil 219 durchgeht, vorgetrocknet werden, wodurch die formgepresste Bahn 120B weiter getrocknet wird. Die bahnprägende Oberfläche des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils 219 kann dann in die formgepresste Bahn 120B, wie zum Beispiel an einem Walzenspalt, welcher zwischen einer Walze 209 und einer Trocknertrommel 510 gebildet ist, eingeprägt werden, wodurch eine geprägte Bahn 120C gebildet wird. Ein Einprägen der bahnprägenden Oberfläche in die formgepresste Bahn kann weiter die Abschnitte der Bahn, welche der bahnprägenden Oberfläche zugeordnet sind, verdichten. Die geprägte Bahn 120C kann dann an der Trocknertrommel 510 getrocknet und von der Trocknertrommel durch eine Abstreifklinge 524 gekreppt werden.
Beim detaillierteren Überprüfen der Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung ist beim Ausführen der vorliegenden Erfindung ein erster Schritt das Beistellen einer wässerigen Dispersion aus Papiermacherfasern, welche von einem Zellstoff stammen, um die embryonale Bahn 120 zu bilden. Die Papiermacherfasern, welche für die vorliegende Erfindung genutzt werden, werden normalerweise Fasern, welche von Zellstoff stammen, inkludieren. Andere faserige Zellstoff-Fasern auf Zellstoffbasis, wie zum Beispiel Baumwoll-Linters, Bagasse, etc. können genutzt werden und sind gedacht, um innerhalb des Rahmens dieser Erfindung zu sein. Synthetische Fasern, wie zum Beispiel Rayon, Polyethylen und Polypropylenfasern, können ebenso in Kombination mit natürlichen Fasern auf Zellulosebasis genutzt werden. Eine exemplarische Polyethylenfaser, welche genutzt werden kann, ist PulpexTM, welche von Hercules Inc. (Wilmington, Delaware) erhältlich ist. Anwendbare Zellstoffe inkludieren chemische Zellstoffe, wie zum Beispiel Kraft, Sulfit- und Sul fatzellstoffe, sowie mechanische Zellstoffe einschließlich beispielsweise Holzmehl, thermomechanischen Zellstoff und chemisch modifizierten thermomechanischen Zellstoff. Zellstoffe, welche von sowohl Laubbäumen (hierin ebenso nachstehend als Hartholz bezeichnet) als auch Nadelbäumen (hierin nachstehend als "Weichholz" bezeichnet) stammen, können genutzt werden. Ebenso anwendbar auf die vorliegende Erfindung sind Fasern, welche von rezykliertem Papier stammen, welche beliebige oder alle der obigen Kategorien enthalten können, sowie andere nicht faserige Materialien, wie zum Beispiel Füllstoffe und Klebstoffe, welche verwendet werden, um das originale Papierherstellen zu ermöglichen.
Zusätzlich zu Papiermacherfasern kann der Papiermachereintrag, welcher verwendet wird, um Tissue-Papierstrukturen herzustellen, andere Bestandteile oder Materialien aufweisen, welche beigegeben wurden, wie sie im Stand der Technik bekannt sind oder später bekannt werden mögen. Die erwünschten Arten von Additiven werden von der besonderen Endverwendung des gedachten Tissue-Blattes abhängen. Beispielsweise ist bei Produkten, wie zum Beispiel Toilettenpapier, Papierhandtüchern, Kosmetik-Tissues und anderen ähnlichen Produkten, hohe Naßfestigkeit ein gewünschtes Attribut. Demnach ist es oft erwünscht, dem Papiermachereintrag chemische Substanzen, welche in der Fachwelt als "Naßfestigkeits"-Harze bekannt sind, beizugeben.
Eine allgemeine Dissertation betreffend die Arten von Naßfestigkeitsharzen, welche auf dem Gebiet des Papiers genutzt werden, kann in der TAPPI-Monografien- Reihe Nr. 29, Naßfestigkeit in Papier und Karton, Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York 1965), gefunden werden. Die nützlichsten Naßfestigkeitsharze sind im allgemeinen im Charakter kationisch gewesen. Polyamidepichlorhydrinharze sind kationische Naßfestigkeitsharze, von welchen herausgefunden wurde, daß sie von besonderer Nutzbarkeit sind. Geeignete Arten derartiger Harze sind in den US-Patenten Nr. 3700.623, erteilt am 24. Oktober 1972, und 3,772.076, erteilt an 13. November 1973, beide erteilt an Keim, beschrieben. Eine kommerzielle Quelle eines nützlichen Polyamidepichlorhydrinharzes ist Hercules Inc. aus Wilmington, Delaware, welche derartiges Harz unter der Marke KymeneTM 557H auf den Markt bringt.
Von Polyacrylamidharzen wurde ebenso herausgefunden, daß sie als Naßfestigkeitsharze nützlich sind. Diese Harze sind in den US-Patenten Nr. 3556.932, erteilt am 19. Jänner 1971 an Coscia et al., und Nr. 3,556.933, erteilt am 19. Jänner 1971 an Williams et al., beschrieben. Eine Handelsquelle für Polyacrylamidharze ist American Cyanamid Co. aus Stanford, Connecticut, welche ein derartiges Harz unter der Marke ParezTM 631NC auf den Markt bringt.
Noch andere wasserlösliche kationische Harze, welche in dieser Erfindung Verwendung finden, sind Harnstoff-Formaldehyd- und Melaminformaldehyd-Harze.
Die üblicheren funktionellen Gruppen dieser polyfunktionellen Harze sind stickstoffenthaltende Gruppen, wie zum Beispiel Aminogruppen und Methylolgruppen, welche am Stickstoff hängen. Harze von Polyethylenimin-Art sind ebenso in der vorliegenden Erfindung als nützlich befunden worden. Zusätzlich können temporäre Naßfestigkeitsharze, wie zum Beispiel Caldas 10 (von Japan Carlit hergestellt) und CoBond 1000 (von National Starch and Chemical Company hergestellt), in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Es soll verstanden werden, daß die Beigabe von chemischen Verbindungen, wie zum Beispiel den Naßfestigkeits- und temporären Naßfestigkeitsharzen, welche zuvor erörtert worden sind, in den Zellstoffeintrag wahlweise ist und für die Ausführung der vorliegenden Entwicklung nicht erforderlich ist.
Die embryonale Bahn 120 ist vorzugsweise aus einer wässerigen Dispersion der Papiermacherfasern hergestellt, obwohl Dispersionen der Fasern in anderen Flüssigkeiten als Wasser verwendet werden können. Die Fasern sind in Wasser dispergiert, um eine wässerige Dispersion mit einer Konsistenz von etwa 0,1 bis etwa 0,3% zu bilden. Die Prozent-Konsistenz einer Dispersion, einer Aufschlämmung, einer Bahn oder eines anderen Systems ist definiert als das 100-fache des Quotienten, welcher erhalten wird, wenn das Gewicht der trockenen Faser im unter Erörterung stehenden System durch das Gesamtgewicht des Systems dividiert wird. Fasergewicht ist immer ausgedrückt auf der Basis knochentrockener Fasern.
Ein zweiter Schritt bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das Bilden der embryonalen Bahn 120 aus Papiermacherfasern. Unter bezug auf Fig. 1 wird eine wässerige Dispersion aus Papiermacherfasern einem Stoffauflaufkasten 18 zugeführt, welcher von jedem üblichen Design sein kann. Von dem Stoffauflaufkasten 18 wird die wässerige Dispersion von Papiermacherfasern einem Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil 11 zugeführt, um eine embryonale Bahn 120 zu bilden. Der formgebende Bauteil 11 kann ein kontinuierliches Fourdrinier-Sieb umfassen. Alternativ kann der Öffnungen aufweisende formgebende Bauteil 11 eine Mehrzahl von polymeren Protuberanzen umfassen, welche mit einer kontinuierlichen verstärkenden Struktur verbunden sind, um eine embryonale Bahn 120 beizustellen, welche zwei oder mehr Bereiche mit unterschiedlichem Flächengewicht umfaßt, wie zum Beispiel im US-Patent 5,245.025, erteilt am 14. September 1993 an Trokhan et al., geoffenbart ist. Während in Fig. 1 ein einziger formgebender Bauteil 11 gezeigt ist, können formgebende Einsieb- oder Doppelsieb-Vorrichtungen verwendet werden. Andere formgebende Siebkonfigurationen, wie zum Beispiel S- oder C-Umhüllungskonfigurationen, können verwendet werden.
Der formgebende Bauteil 11 wird von einer Brustwalze 12 und einer Mehrzahl von Umlenkwalzen, von welchen lediglich zwei Umlenkwalzen 13 und 14 in Fig. 1 gezeigt sind, getragen. Der formgebende Bauteil 11 wird in der Richtung, welche durch den Pfeil 81 angegeben ist, durch ein nicht-gezeigtes Antriebsmittel angetrieben. Die embryonale Bahn 120 wird aus der wässerigen Dispersion von Papiermacherfasern durch Ablegen der Dispersion auf den Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil 11 und Entfernen eines Teils des wässerigen dispergierenden Mediums gebildet. Die embryonale Bahn 120 weist eine erste Bahnseite 122, welche den Öffnungen aufweisenden Bauteil 11 berührt, und eine zweite entgegengesetzt gewandte Bahnseite 124 auf.
Die embryonale Bahn 120 kann in einem kontinuierlichen Papierherstellungsverfahren, wie in Fig. 1 gezeigt ist, gebildet werden oder alternativ kann ein losweises Verfahren, wie zum Beispiel ein Handblattschöpfverfahren, verwendet werden. Nach den die wässerige Dispersion von Papiermacherfasern auf den Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil 11 abgelegt worden ist, wird die embryonale Bahn 120 durch Entfernen eines Teils des wässerigen dispergierenden Mediums durch Techniken, welche den Fachleuten auf dem Gebiet allgemein bekannt sind, gebildet. Vakuumboxen, formgebende Platten, Hydrofolien und dergleichen sind nützlich, um Wasserentfernen aus der wässerigen Dispersion am Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil 11 zu bewirken. Die embryonale Bahn 120 bewegt sich mit dem formgebenden Bauteil 11 um die Umlenkrolle 13 und wird in die Nähe eines Öffnungen aufweisenden Prägebauteils 219 gebracht.
Der Öffnungen aufweisende Prägebauteil 219 weist eine erste, bahnberührende Seite 220 und eine zweite, filzberührende Seite 240 auf. Die bahnberührende Seite 220 weist eine bahnprägende Oberfläche 222 und einen Ablenkungsleitungsabschnitt 230, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, auf. Der Ablenkungsleitungsabschnitt 230 bildet mindestens einen Abschnitt eines kontinuierlichen Durchgangs, welcher sich von der ersten Seite 220 zur zweiten Seite 240 erstreckt, um Wasser durch den Öffnungen aufweisenden Prägebauteil 219 zu tragen. Dementsprechend, wenn von der Bahn aus Papiermacherfasern in der Richtung des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils 219 Wasser entfernt wird, kann das Wasser entsorgt werden, ohne daß man wiederum die Bahn aus Papiermacherfasern berühren muß. Der Öffnungen aufweisende Prägebauteil 219 kann ein Endlosband, wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfassen und kann an einer Mehrzahl von Rollen 201 bis 217 getragen sein. Der Öffnungen aufweisende Prägebauteil 219 wird in der Richtung 281, welche in Fig. 1 gezeigt ist, durch ein Antriebsmittel (nicht gezeigt) angetrieben. Die erste bahnberührende Seite 220 des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils 219 kann mit einer Emulsion besprüht werden, welche zu etwa 90 Gew.-% Wasser, zu etwa 8 Gew.-% Petroleumöl, zu etwa 1% Cetylalkohol und zu etwa 1% ein Tensid, wie zum Beispiel Adogen TA-100, umfaßt. Eine derartige Emulsion erleichtert die Übertragung der Bahn von dem Prägebauteil 219 zur Trocknungswalze 510. Selbstverständlich wird es verstanden werden, daß der Öffnungen aufweisende Prägebauteil 290 nicht ein Endlosband umfassen muß, wenn er beim Herstellen von Handblättern in einem diskontinuierlichen Verfahren verwendet wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Öffnungen aufweisende Prägebauteil 219 ein Textilband, welches aus gewebten Filamenten gebildet ist, umfassen. Die bahnprägende Oberfläche 222 kann durch diskrete Überkreuzungen gebildet sein, welche durch die Überkreuzungspunkte der gewebten Filamente gebildet sind. Geeignete gewebte Filament-Textilbänder zur Verwendung als der Öffnungen aufweisende Prägebauteil 219 sind im US-Patent 3,301.746, erteilt am 31. Jänner 1967 an Sanford et al., im US-Patent 3,905.863, erteilt am 16. September 1975 an Ayers, im US-Patent 4,191.609, erteilt am 4. März 1980 an Trokhan, und im US-Patent 4,239.065, erteilt am 16. Dezember 1980 an Trokhan, geoffenbart.
Bei einem weiteren in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt die erste, bahnberührende Seite 220 des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils 219 eine makroskopisch monoplane, gemusterte, bahnprägende Oberfläche 222 mit kontinuierlichem Netzwerk. Die bahnprägende Oberfläche 222 mit kontinuierlichem Netzwerk definiert innerhalb des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils 219 eine Mehrzahl von diskreten, isolierten, nicht verbindenden Ablenkungsleitungen 230. Die Ablenkungsleitungen 230 weisen Öffnungen 239 auf, welche in Gestalt und in Verteilung zufällig sein können, welche aber vorzugsweise von einheitlicher Gestalt sind und in einem sich wiederholenden vorgewählten Muster an der ersten, bahnberührenden Seite 220 verteilt sind. Eine derartige bahnprägende Oberfläche 222 mit kontinuierlichem Netzwerk und diskrete Ablenkungsleitungen 230 sind zum Bilden einer Papierstruktur mit einem kontinuierlichen Netzwerkbereich mit relativ hoher Dichte 1083 und einer Mehrzahl von Wölbungen mit relativ geringer Dichte 1084, welche über den kontinuierlichen Netzwerkbereich 1083 mit relativ hoher Dichte verteilt sind, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, nützlich.
Geeignete Formen für die Öffnungen 239 inkludieren, sind aber nicht darauf beschränkt, Kreise, Ovale und Polygone, wobei hexagonal geformte Öffnungen 239 in Fig. 2 gezeigt sind. Die Öffnungen 239 können regelmäßig und gleichmäßig beabstandet in axial ausgerichteten Reihen und Lagen sein. Alternativ können die Öffnungen 239 in der Maschinenrichtung (MD) und quer zur Maschinenrichtung (CD), wie in Fig. 2 gezeigt ist, zweiseitig versetzt sein, wobei die Maschinenrichtung sich auf jene Richtung bezieht, welche parallel zum Weg der Bahn durch die Anlage ist und die Richtung quer zur Maschine lotrecht zur Maschinenrichtung ist. Ein Öffnungen aufweisender Prägebauteil 219 mit einer bahnprägenden Oberfläche 222 mit kontinuierlichem Netzwerk und diskreten isolierten Ablenkungsleitungen 231 kann gemäß den Lehren der folgenden US-Patente hergestellt werden: US- Patent 4,514.345, erteilt am 30. April 1985 an Johnson et al.; US-Patent 4,529.480, erteilt am 16. Juli 1985 an Trokhan; und US-Patent 5,098.522, erteilt am 24. März 1992 an Smurkoski et al.
Unter bezug auf Fig. 2 und 3 kann der Öffnungen aufweisende Prägebauteil 219 ein gewebtes Verstärkungselement 243 zum Verstärken des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils 219 inkludieren. Das Verstärkungselement 243 kann verstärkende Litzen 242 in Maschinenrichtung und verstärkende Litzen 241 quer zur Maschinenrichtung aufweisen, obwohl jedes geeignete Webmuster verwendet werden kann. Die Öffnungen im gewebten Verstärkungselement 243, welche durch die Zwischenräume zwischen den Litzen 241 und 242 gebildet sind, sind kleiner als die Größe der Öffnungen 239 der Ablenkungsleitungen 230. Gemeinsam stellen die Öffnungen in dem gewebten Verstärkungselement 243 und die Öffnungen 239 der Ablenkungsleitungen 230 einen kontinuierlichen Durchgang bei, welcher sich von der ersten Seite 220 zur zweiten Seite 240 erstreckt, um Wasser durch den Öffnungen aufweisenden Prägebauteil 219 zu tragen. Das Verstärkungselement 243 kann ebenso eine Stützoberfläche beistellen, um ein Ablenken der Fasern in die Ablenkungsleitungen 230 zu beschränken und dadurch zu unterstützen, um die Bildung von Öffnungen in den Abschnitten der Bahn, welche den Ablenkungsleitungen 230 zugeordnet sind, wie zum Beispiel in den Wölbungen mit relativ geringer Dichte 1084, zu verhindern. Derartige Öffnungen oder Perforationen können durch Wasser oder Luftströmung durch die Ablenkungsleitungen verursacht sein, wenn eine Druckdifferenz über die Bahn besteht.
Die Fläche der bahnprägenden Oberfläche 222, als ein Prozentanteil der Gesamtfläche der ersten bahnberührenden Oberfläche 220, sollte zwischen etwa 15% bis etwa 65% und bevorzugter zwischen etwa 20% bis etwa 50% sein, um ein gewünschtes Verhältnis der Flächen des Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083 und der Wölbungen mit relativ geringer Dichte 1084, welche in den Fig. 6 und 7 gezeigt sind, beizustellen. Die Größe der Öffnungen 239 der Ablenkungsleitungen 230 in der Ebene der ersten Seite 220 kann mit Worten von wirksamer freier Spanne ausgedrückt werden. Wirksame freie Spanne ist definiert als die Fläche der Öffnung 239 in der Ebene der ersten Seite 220, dividiert durch ein Viertel des Umfangs der Öffnung 239. Die wirksame freie Spanne sollte etwa das 0,25-fache bis etwa das 3,0-fache der durchschnittlichen Länge der Papiermacherfasern, welche verwendet werden, um die embryonale Bahn 120 zu bilden, sein und ist vorzugsweise das etwa 0,5-fache bis etwa das 1,5-fache der durchschnittlichen Länge der Papiermacherfasern. Die Ablenkungsleitungen 230 können eine Tiefe 232 (Fig. 3) aufweisen, welche zwischen etwa 0,1 mm und etwa 1,0 mm ist.
Bei einem weiteren in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Öffnungen aufweisende Prägebauteil 219 eine erste bahnberührende Seite 220 aufweisen, welche eine kontinuierliche gemusterte Ablenkungsleitung 230 umfaßt, welche eine Mehrzahl von diskreten isolierten bahnprägenden Oberflächen 222 umreißt. Der in Fig. 5 gezeigte Öffnungen aufweisende Prägebauteil 219 kann verwendet werden, um eine formgepresste Bahn mit einem kontinuierlichen Netzwerkbereich mit relativ geringer Dichte und einer Mehrzahl von diskreten Bereichen mit relativ hoher Dichte, welche über das kontinuierliche Netzwerk mit relativ geringer Dichte verteilt sind, zu bilden. Ein Öffnungen aufweisender Prägebauteil 219 wie jener, der in Fig. 5 gezeigt ist, kann gemäß den Lehren des US-Patent 4,514.345, erteilt am 30. April 1985 an Johnson et al., hergestellt sein.
Bei einem in Fig. 9 gezeigten noch anderen Ausführungsbeispiel kann der Öffnungen aufweisende Prägebauteil 219 eine erste bahnberührende Seite 220, welche eine Mehrzahl von halbkontinuierlichen bahnprägenden Oberflächen 222 umfaßt, aufweisen. Wenn hierin verwendet, wird ein Muster von bahnprägenden Oberflächen 222 als halbkontinuierlich seiend erachtet, wenn eine Mehrzahl der prägenden Oberflächen 222 sich im wesentlichen ungebrochen entlang irgendeiner Richtung an der bahnberührenden Seite 220 erstreckt und jede Prägeoberfläche von benachbarten Prägeoberflächen 220 durch eine Ablenkungsleitung 230 weg beabstandet ist. Die bahnberührende Seite 220, welche in Fig. 9 gezeigt ist, hat benachbarte halbkontinuierliche Prägeoberflächen 222, welche durch halbkontinuierliche Ablenkungsleitungen 230 beabstandet sind. Die halbkontinuierlichen Prägeoberflächen 222 können sich allgemein parallel zur Maschinenrichtung oder quer zur Maschinenrichtung erstrecken oder alternativ entlang einer Richtung, welche einen Winkel im Hinblick auf die Maschinenrichtung oder auf die Richtung quer zur Maschine, wie in Fig. 9 gezeigt ist, bildet, erstrecken. Die US-Patentanmeldung Serien-Nr. 07J936.954, Papiermaschinenband mit halbkontinuierlichem Muster und Papier, welches daran hergestellt worden ist, angemeldet am 26. August 1992 namens von Ayers et al., offenbart ein Band mit einem halbkontinuierlichen Muster.
Ein dritter Schritt beim Ausführen der vorliegenden Erfindung umfaßt das Übertragen der embryonalen Bahn 120 von dem Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil 11 auf den Öffnungen aufweisenden Prägebauteil 219, um die zweite Bahnseite 124 an der ersten, bahnberührenden Seite 220 des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils 219 zu positionieren. Ein vierter Schritt beim Ausführen der vorliegenden Erfindung umfaßt das Ablenken eines Abschnitts der Papiermacherfasern in der embryonalen Bahn 120 in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 der bahnberührenden Seite 220 und Entfernen von Wasser von der embryonalen Bahn 120 durch den Ablenkungsleitungsabschnitt 230, um aus den Papiermacherfasern eine Zwischenbahn 120A zu bilden. Die embryonale Bahn 120 weist am Übertragungspunkt vorzugsweise eine Konsistenz zwischen etwa 10 und etwa 20% auf, um Ablenkung der Papiermacherfasern in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 zu ermöglichen.
Die Schritte des Übertragens der embryonalen Bahn 120 auf den Öffnungen aufweisenden Bauteil 219 und des Ablenkens eines Abschnitts der Papiermacherfasern in der Bahn 120 in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 können mindestens zu einem Teil durch Aufbringen eines Fluiddrucks mit Gefälle auf die embryonale Bahn 120 beigestellt werden. Beispielsweise kann die embryonale Bahn 120 durch Vakuum vom formgebenden Bauteil 11 auf den Prägebauteil 219 übertragen werden, wie zum Beispiel durch eine Vakuumbox 126, welche in Fig. 1 gezeigt ist, oder alternativ durch eine rotierende Pickup-Vakuumwalze (nicht gezeigt). Das Druckgefälle über die embryonale Bahn 120, welches durch die Vakuumquelle (zum Beispiel die Vakuumbox 126) beigestellt ist, lenkt die Fasern in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 ab und entfernt vorzugsweise Wasser von der Bahn durch den Ablenkungsleitungsabschnitt 230, um die Konsistenz der Bahn auf zwischen etwa 18 und etwa 30% anzuheben. Das Druckgefälle über die embryonale Bahn 120 kann zwischen etwa 13,5 kPa und etwa 40,6 kPa (zwischen etwa 4 bis etwa 12 Inch Quecksilbersäule) sein. Das von der Vakuumbox 126 beigestellte Vakuum gestattet ein Übertragen der embryonalen Bahn 120 zum Öffnungen aufweisenden Prägebauteil 219 und Ablenken der Fasern in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230, ohne die embryonale Bahn 120 zu verdichten. Zusätzliche Vakuumboxen (nicht gezeigt) können für weiteres Entwässern der Zwischenbahn 120A enthalten sein.
Unter bezug auf Fig. 4 sind Abschnitte der Zwischenbahn 120A, abgelenkt in die Ablenkungsleitungen 230 stromaufwärts vom Kompressionswalzenspalt 300, gezeigt, sodaß die Zwischenbahn 120A nicht-monoplan ist. Die Zwischenbahn 120A ist gezeigt, wie sie eine allgemein einheitliche Dicke (Distanz zwischen ersten und zweiten Bahnseiten 122 und 124) stromaufwärts von Kompressionsquetschspalt 300 aufweist um anzugeben, daß ein Abschnitt der Zwischenbahn 120A in den Prägebauteil 219 ohne lokales Verdichten oder Kompaktieren der Zwischenbahn 120A stromaufwärts vom Kompressionsquetschspalt 300 abgelenkt worden ist. Das Übertragen der embryonalen Bahn 120 und das Ablenken der Fasern in der embryonalen Bahn in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 können im wesentlichen simultan ausgeführt werden. Das zuvor bezug genommene US-Patent 4,529.480 lehrt ein Verfahren zum Übertragen einer embryonalen Bahn auf einen Öffnungen aufweisenden Bauteil und Ablenken eines Abschnitts der Papiermacherfasern in der embryonalen Bahn in den Öffnungen aufweisenden Bauteil.
Ein fünfter Schritt beim Ausführen der vorliegenden Erfindung umfaßt das Pressen der nassen Zwischenbahn 120A im Kompressionswalzenspalt 300, um die formgepresste Bahn 120B zu bilden. Unter bezug auf die Fig. 1 und 4 wird die Zwischenbahn 120A am Öffnungen aufweisenden Prägebauteil 219 vom Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil 11 und durch den Kompressionswalzenspalt 300, welcher zwischen gegenüberliegenden Kompressionsoberflächen an Quetschwalzen 322 und 362 gebildet ist, getragen. Der erste Entwässerungsfilz 320 ist an dem Kompressionsquetschspalt getragen durch die Quetschwalzen 320 und angetrieben in der Richtung 321 rund um eine Mehrzahl von Filztragrollen 324 gezeigt. Ähnlich ist der zweite Entwässerungsfilz 360 in dem Kompressionswalzenspalt 300 getragen durch die Quetschwalze 362 und angetrieben in der Richtung 361 rund um eine Mehrzahl von Filztragrollen 364 gezeigt. Eine Filzentwässerungsvorrichtung 370, wie zum Beispiel eine Uhle-Vakuumbox, kann mit jedem der Entwässerungsfilze 320 und 360 verbunden sein, um von der Zwischenbahn 120A an die Entwässerungsfilze übertragenes Wasser zu entfernen.
Die Quetschwalzen 322 und 362 können allgemein glatte gegenüberliegende Kompressionsoberflächen aufweisen oder alternativ können die Walzen 322 und 362 gerillt sein. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) können die Quetschwalzen Vakuumwalzen umfassen, welche perforierte Oberflächen aufweisen, um ein Wasserentfernen von der Zwischenbahn 120A zu ermöglichen. Die Walzen 322 und 362 können gummibeschichtete gegenüberliegende Kompressionsoberflächen aufweisen oder alternativ kann ein Gummigurt zwischen jeder Quetschwalze und deren zugeordnetem Entwässerungsfilz angeordnet sein. Die Quetschwalzen 322 und 362 können volle Walzen mit einer glatten knochenharten Gummiabdeckung aufweisen oder alternativ kann eine oder können beide der Walzen 322 und 362 eine gerillte Walze mit einer knochenharten Gummiabdeckung umfassen.
Um den Arbeitsvorgang des Kompressionsquetschspalts 300 zu beschreiben, sind der Prägebauteil 219, die Entwässerungsfilze 320 und 360 und die Papierbahn in Fig. 4 im Verhältnis zu den Walzen 322 und 362 vergrößert gezeichnet. Während nur eine Ablenkungsleitung 230 entlang der Maschinenrichtung des Walzenspalts 300 in Fig. 4 gezeigt ist, wird es zu verstehen sein, daß zu jedem gegebenen Zeitpunkt mehrere Ablenkungsleitungen in dem Walzenspalt entlang der Maschinenrichtung vorhanden sein werden.
Der Ausdruck "Entwässerungsfilz", wenn er hierin verwendet wird, bezieht sich auf einen Bauteil, welcher absorbierend, komprimierbar und flexibel ist, sodaß er verformbar ist, um der Kontur der nicht-monoplanen Zwischenbahn 120A am Prägebauteil 290 zu folgen, und imstande ist, um aus einer Zwischenbahn 120A gepresstes Wasser aufzunehmen und zu halten. Die Entwässerungsfilze 320 und 360 können aus natürlichen Materialien, synthetischen Materialien oder Kombinationen derselben gebildet sein.
Die Entwässerungsfilze 320 und 260 können eine Dicke zwischen etwa 2 mm bis etwa 5 mm, ein Flächengewicht von etwa 800 bis etwa 2000 Gramm pro Quadratmeter, eine durchschnittliche Dichte (Flächengewicht dividiert durch Dicke) zwischen etwa 0,35 Gramm pro Kubikzentimeter und etwa 0,45 Gramm pro Ku bikzentimeter und eine Luftdurchlässigkeit zwischen etwa 4,575 und etwa 33,75 m³ pro Minute pro m² (15 und etwa 110 Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß) bei einem Druckgefälle über die Entwässerungsfilzdicke von 0,12 kPa (0,5 Inch Wassersäule) aufweisen. Der Entwässerungsfilz 320 weist vorzugsweise eine erste Oberfläche 325 mit einer relativ hohen Dichte, und relativ kleiner Porengröße, und eine zweite Oberfläche 327 mit einer relativ geringen Dichte, und relativ großer Porengröße, auf. Ähnlich weist der Entwässerungsfilz 360 vorzugsweise eine erste Oberfläche 365 mit einer relativ hohen Dichte, und relativ kleiner Porengröße, und eine zweite Oberfläche 367 mit einer relativ geringen Dichte und relativ großer Porengröße, auf. Die relativ hohe Dichte und die relativ geringe Porengröße der ersten Filzoberflächen 325, 365 fördern rasche Erfassung des Wassers, das im Walzenspalt 300 aus der Bahn gepreßt wird. Die relativ geringe Dichte und relativ große Porengröße der zweiten Filzoberflächen 327, 367 stellen einen Raum innerhalb der Entwässerungsfilze zum Lagern von Wasser, welches im Walzenspalt 300 aus der Bahn gepreßt wird, bei.
Die Entwässerungsfilze 320 und 360 sollten eine Komprimierbarkeit zwischen 20 und 80%, vorzugsweise zwischen 30 und 70% und bevorzugter zwischen 40 und 60% aufweisen. Die "Komprimierbarkeit", wenn hierin verwendet, ist ein Maß der prozentuellen Veränderung in der Dicke des Entwässerungsfilzes unter einer gegebenen Beladung, welche nachstehend definiert ist. Die Entwässerungsfilze 320 und 360 sollten ebenso einen Kompressionsmodul geringer als 690 bar (10000 psi), vorzugsweise weniger als 483 bar (7000 psi), bevorzugter geringer als 345 bar (5000 psi) und am bevorzugtesten zwischen etwa 69 bar (1000 psi) und etwa 276 bar (4000 psi) aufweisen. Der "Kompressionsmodul", wenn hierin verwendet, ist ein Maß der Rate der Beladungsveränderung mit der Veränderung in der Dicke des Entwässerungsfilzes. Die Komprimierbarkeit und der Kompressionsmodul werden unter Verwendung des folgenden Verfahrens gemessen. Der Entwässerungsfilz wird an einem Papiermaschinen-Gewebe, welches aus gewebten Polyestermonofilamenten mit einem Durchmesser von etwa 0,40 mm und mit einem viereckigen Webmuster von etwa 36 Filamenten pro 2,54 cm (1 Inch) in einer ersten Richtung und etwa 30 Filamenten pro 2,54 cm (1 Inch) in einer zweiten Richtung lotrecht zur ersten Richtung gebildet ist, angeordnet. Das Papiermaschinen-Gewebe hat Dicken unter keiner kompressiven Belastung von etwa 0,68 mm (0,027 Inch). Ein derartiges Papiermaschinen-Gewebe ist kommerziell von der Appleton Wire Company aus Appleton, Wisconsin, erhältlich. Der Entwässerungsfilz ist so positioniert, daß die Oberfläche des Entwässerungsfilzes, welche normalerweise in Kontakt mit der Papierbahn ist, anliegend an das Papiermaschinen-Gewebe ist. Das Paar aus Filz und Gewebe wird daraufhin mit einem Zugspannungs-/Kompressionstester mit konstanter Rate, wie zum Beispiel einem Instron-Modell 4502, welches von der Instron Engi neering Corporation aus Canton, Massachusetts, erhältlich ist, komprimiert. Der Tester hat einen kreisförmigen Kompressionsfuß mit einem Oberflächenfeld von etwa 13 Quadratzentimeter (2,0 Quadratinch), fixiert an einem Preßhaupt, welches sich bei einer Geschwindigkeit von 5,08 Zentimeter pro Minute (2,0 Inch pro Minute) bewegt. Die Dicke des Paares aus Filz und Gewebe wird bei Belastungen von 0 bar, 20,7 bar, 31,1 bar und 41,4 bar (0 psi, 300 psi, 450 psi und 600 psi) gemessen, wobei die Last in bar (psi) durch Dividieren der Last in Pfund, welche von der Tester-Belastungszelle erhalten wird, durch das Oberflächenfeld des Kompressionsfußes berechnet wird. Die Dicke des Gewebes alleine wird ebenso bei Belastungen 0 bar, 20,7 bar, 31,1 bar und 41,4 bar (0 psi, 300 psi, 450 psi und 600 psi) gemessen. Die Komprimierbarkeit und der Kompressionsmodul in psi werden unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet:
Komprimierbarkeit = 100 · ((TFPO-TPO)-(TFP450-TP450))/(TFPO-TPO)
Kompressionsmodul = (300 psi)·(TFP300-TP300)/((TFP300-TP300)-(TFP600-TP600)
wobei TFPO, TFP300, TFP450 und TFP600 die Dicken des Paares aus Filz und Gewebe bei Belastungen von jeweils bei 0 bar, 20,7 bar, 31,1 bar und 41,1 bar (0 psi, 300 psi, 450 psi und 600 psi) sind und TPO, TP300, TP450 und TP600 die Dicken des Gewebes alleine bei Belastungen von jeweils 0 bar, 20,7 bar, 31,1 bar und 41,1 bar (0 psi, 300 psi, 450 psi und 600 psi) sind. Geeignete Entwässerungsfilze 320 und 360 sind kommerziell als SUPERFINE DURAMESH, Art XY31620 von der Albany International Company aus Albany, New York, erhältlich.
Die Zwischenbahn 120A und die bahnprägende Oberfläche 222 sind zwischen den ersten und zweiten Filzschichten 320 und 360 im Kompressionsquetschspalt 300 positioniert. Die erste Filzschichte 320 ist anliegend an die erste Seite 122 der Zwischenbahn 120A positioniert. Die bahnprägende Oberfläche 222 ist anliegend an die zweite Seite 124 der Bahn 120A positioniert. Die zweite Filzschichte 360 ist im Kompressionswalzenspalt 300 so positioniert, daß die zweite Filzschichte 360 sich in Strömungskommunikation mit dem Ablenkungsleitungsabschnitt 230 befindet.
Unter bezug auf die Fig. 1 und 4 ist die erste Oberfläche 325 des ersten Entwässerungsfilzes 320 anliegend an die erste Seite 122 der Zwischenbahn 120A positioniert, wenn der erste Entwässerungsfilz 320 rund um die Quetschwalze 322 angetrieben wird. Ähnlich ist die erste Oberfläche 365 des zweiten Entwässerungsfilzes 360 anliegend an die zweite filzberührende Seite 240 des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils 219 positioniert, wenn der zweite Entwässerungsfilz 360 rund um die Quetschwalze 362 angetrieben wird. Dementsprechend werden, wenn die Zwischenbahn 120A am Öffnungen aufweisenden Prägegewebe 219 durch den Kompressionsquetschspalt 300 getragen wird, die Zwischenbahn 120A, das Prägegewebe 219 und die ersten und zweiten Entwässerungsfilze 320 und 360 zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Quetschwalzen 322 und 362 zusammen gepreßt. Das Pressen der Zwischenbahn 120A im Kompressionsquetschspalt 300 lenkt weiters die Papiermacherfasern in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 des Prägebauteils 219 und entfernt von der Zwischenbahn 120A Wasser, um die formgepresste Bahn 120B zu bilden. Das aus der Bahn entfernte Wasser wird durch die Entwässerungsfilze 320 und 360 aufgenommen und darin gehalten. Wasser wird durch den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 des prägenden Bauteils 219 vom Entwässerungsfilz 360 aufgenommen.
Die Zwischenbahn 120A sollte am Eingang zum Kompressionsquetschspalt 300 eine Konsistenz zwischen etwa 14 und etwa 80% aufweisen. Bevorzugter weist die Zwischenbahn 120A beim Eintritt in den Walzenspalt 300 eine Konsistenz zwischen etwa 15 und etwa 35% auf. Die Papiermacherfasern in einer Zwischenbahn 120A mit einer derartigen bevorzugten Konsistenz haben relativ wenig Faser-an- Faser-Bindungen und können relativ leicht neu angeordnet und in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 durch den ersten Entwässerungsfilz 320 abgelenkt werden.
Die Zwischenbahn 120A wird vorzugsweise im Kompressionswalzenspalt 300 bei einem Walzenspaltdruck von mindestens 6,9 bar = 100 Pfund pro Quadratinch (psi) und bevorzugter von mindestens 13,8 bar (200 psi) gepreßt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Zwischenbahn 120A im Kompressionswalzenspalt 300 bei einem Walzenspaltdruck zwischen etwa 13,8 bar (200 Pfund pro Quadratinch) und etwa 65 bar (1000 Pfund pro Quadratinch) gepreßt. Es ist erwünscht, den Walzenspaltdruck in bar (Pfund pro Quadratinch) statt die Walzenkraft in Pfund pro Längen-Inch (pli) zu spezifizieren, weil eine Walzenspalt-Kraftmessung in pli, gemessen in der Maschinenrichtung (MD in Fig. 4), nicht die Breite des Walzenspalts 300 berücksichtigt. Die Breite des Walzenspalts 300 kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Entwässerungsfilze 320 und 360 und dem Prägebauteil 219 sowie von der Oberflächenhärte der Kompressionsquetschwalzen 322 und 362 variieren. Dementsprechend ergibt eine Messung der Walzenspaltkraft in Pfund pro Längen-Inch nicht eine Messung des Walzenspaltdruckes und in der Tat können zwei unterschiedliche Kompressionswalzenspalten die gleiche Walzenspaltkraft, gemessen in Pfund pro Längen-Inch, aufweisen, aber unterschiedliche Walzenspaltdrücke, gemessen in bar (Pfund pro Quadratinch).
Der Walzenspaltdruck in bar (psi) wird durch Dividieren der Radialkraft, welche auf die Bahn durch die Quetschwalzen 322 und 362. (Die Quetschwalzen 322 und 362 üben eine gleiche und gegenüberliegende Radialkraft auf die Bahn aus) ausgeübt wird, durch die Fläche des Walzenspalts 300 berechnet. Die Radialkraft, welche durch die Quetschwalzen 322 und 362 ausgeübt wird, kann unter Verwendung verschiedener Kraft- oder Druckumformer, welche den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, berechnet werden. Beispielsweise kann, wo die Quetschwalzen 322 und 326 hydraulisch betätigt werden, der Druck im hydraulischen System der Quetschwalzen, wenn die Quetschwalzen 322 und 326 in Eingriff sind, verwendet werden, um die Radialkraft, welche durch die Quetschwalzen 322 und 362 auf die Bahn ausgeübt wird, zu berechnen. Die Fläche des Walzenspalts 300 wird unter Verwendung eines Blatts Kohlepapier und eines Blatts von einfachem weißen Papier gemessen, wobei jedes eine Länge größer als oder gleich der Länge der Quetschwalzen 322 und 362 aufweist. Das Kohlepapier wird am Blatt normalen Papiers angeordnet. Das Kohlepapier und das Blatt normalen Papiers werden im Kompressionswalzenspalt 300 mit den ersten und zweiten Entwässerungsfilzen 320, 360 und dem Prägebauteil 219 angeordnet. Das Kohlepapier wird anliegend an den ersten Entwässerungsfilz 320 positioniert und das normale Papier wird anliegend an den Prägebauteil 219 positioniert. Die Quetschwalzen 322 und 362 werden dann in Eingriff gebracht, um die gewünschte Radialkraft beizustellen, und die Fläche des Walzenspalts 300 bei jenem Grad von Radialkraft wird von dem Aufdruck gemessen, welchen das Kohlepapier dem Blatt normalen weißen Papiers verleiht.
Die formgepresste Bahn 120B wird vorzugsweise gepreßt, um am Ausgang des Kompressionswalzenspalts 300 eine Konsistenz von mindestens etwa 30% aufzuweisen. Ein Pressen der Zwischenbahn 120A, wie in Fig. 1 gezeigt ist, formt die Bahn, um einen ersten Bereich mit relativ hoher Dichte 1083, zugeordnet der bahnprägenden Oberfläche 222, und einen zweiten Bereich mit relativ geringer Dichte 1084 der Bahn, zugeordnet dem Ablenkungsleitungsabschnitt 230, beizustellen. Ein Pressen der Zwischenbahn 120A an einem Prägegewebe 219 mit einer makroskopisch monoplanen, gemusterten, bahnprägenden Oberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222, wie in den Fig. 2-4 gezeigt ist, stellt eine formgepresste Bahn 120B mit einem makroskopisch monoplanen, gemusterten, kontinuierlichen Netzwerkbereich 1083 mit relativ hoher Dichte und einer Mehrzahl von diskreten Wölbungen 1084 mit relativ geringer Dichte, verteilt über den kontinuierlichen Netzwerkbereich 1083 mit relativ hoher Dichte, bei. Eine derartige formgepresste Bahn 120B ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt. Eine derartige formgepresste Bahn hat den Vorteil, daß der kontinuierliche Netzwerkbereich mit relativ hoher Dichte 1083 einen kontinuierlichen Lastweg zum Tragen von Zugbelastungen beistellt.
Die formgepresste Bahn 120B ist ebenso charakterisiert, indem sie einen dritten Bereich mit dazwischenliegender Dichte 1074 aufweist, welcher sich zwischen den ersten und zweiten Bereichen 1083 und 1084 erstreckt. Der dritte Bereich 1074 umfaßt einen Übergangsbereich 1073, welcher anliegend an den ersten Bereich 1083 mit relativ hoher Dichte positioniert ist. Der Bereich 1074 mit dazwischenliegender Dichte wird gebildet, wenn der erste Entwässerungsfilz 320 Papiermacherfasern in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 zieht, und weist einen spitz zulaufenden, allgemein trapezoiden Querschnitt auf. Der Übergangsbereich 1073 wird durch Verdichtung der Zwischenbahn 120A am Umfang des Ablenkungsleitungsab schnitts 230 gebildet, und umschließt den Bereich mit dazwischenliegender Dichte 1074, um mindestens teilweise eine jede der Wölbungen mit relativ geringer Dichte 1084 zu umgeben. Der Übergangsbereich 1073 ist charakteristiert, daß er eine Dicke T, welche ein lokales Minimum ist und welche geringer ist als die Dicke K des Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083, und eine lokale Dichte, welche größer ist als die Dichte des Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083, aufweist. Die Wölbungen mit relativ geringer Dichte 1084 weisen eine Dicke P auf, welche ein lokales Maximum ist und welche größer ist als die Dicke K des kontinuierlichen Netzwerkbereichs mit relativ hoher Dichte 1083. Ohne durch eine Theorie beschränkt zu sein, wird angenommen, daß der Übergangsbereich 1083 als ein Gelenk wirkt, welches Bahnflexibilität erhöht.
In den Fig. 6-7 erstreckt sich jeder Bereich mit dazwischenliegender Dichte 1074 zwischen dem Netzwerk mit relativ hoher Dichte 1083 und einer Wölbung 1084 mit relativ geringer Dichte und jeder Bereich mit dazwischenliegender Dichte 1074 umschließt eine Wölbung mit relativ geringer Dichte 1084. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel weist eine Bahn, welche mit dem in Fig. 5 gezeigten Prägegewebe 219 gepreßt worden ist, einen kontinuierlichen Bereich mit relativ geringer Dichte 1084, eine Mehrzahl von diskreten Bereichen mit relativ hoher Dichte 1083, welche über den Bereich mit relativ geringer Dichte 1084 verteilt sind, und eine Mehrzahl von Bereichen mit dazwischenliegender Dichte 1074 auf. Jeder Bereich mit dazwischenliegender Dichte 1074 erstreckt sich zwischen dem kontinuierlichen Bereich mit relativ geringer Dichte 1084 und einem Bereich mit relativ hoher Dichte 1083, um den Bereich mit relativ hoher Dichte 1083 einzuschließen, und ein Übergangsbereich 1073 umschließt jeden Bereich mit dazwischenliegender Dichte 1074.
Die formgepresste Bahn 120B, welche durch das in Fig. 1 gezeigte Verfahren gebildet worden ist, ist gekennzeichnet, daß sie für einen gegebenen Grad an Bahnflächengewicht und Bahnabgreifhöhe H (Fig. 8) eine relativ hohe Reißfestigkeit und Flexibilität aufweist. Von dieser relativ hohen Reißfestigkeit und Flexibilität wird angenommen, daß sie sich zumindest zum Teil aus dem Unterschied in der Dichte zwischen dem Bereich mit relativ hoher Dichte 1083 und dem Bereich mit relativ geringer Dichte 1084 ergibt. Bahnfestigkeit wird erhöht durch Pressen eines Abschnitts der Zwischenbahn 120A zwischen dem ersten Entwässerungsfilz 320 und der bahnprägenden Oberfläche 220, um den Bereich mit relativ hoher Dichte 1083 zu bilden. Gleichzeitiges Verdichten und Entwässern eines Abschnitts der Bahn stellt Faser-an-Faser-Bindungen im Bereich mit relativ hoher Dichte zum Tragen von Belastungen bei. Ein Pressen bildet ebenso den Übergangsbereich 1073, was der Bahn Flexibilität verleiht. Der Bereich mit relativ geringer Dichte 1084, welcher in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 des Prägebauteils 219 abgelenkt worden ist, verleiht zum Erhöhen der Absorptionsfähigkeit Masse. Zusätzlich zieht ein Pressen der Zwischenbahn 120A Papiermacherfasern in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230, um den Bereich mit dazwischenliegender Dichte 1074 zu bilden, wodurch die Bahn-Makro-Abgreifhöhe H (Fig. 8) angehoben wird. Erhöhte Bahnabgreifhöhe H vermindert die offensichtliche Dichte der Bahn (Bahnflächengewicht dividiert durch Bahnabgreifhöhe H). Die Bahnflexibilität wird größer, wie die Bahnsteifigkeit abnimmt.
Papierbahnen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, können eine Gesamtreißfestigkeit TT (maximale Festigkeit standardisiert durch Flächengewicht) aufweisen, welche mindestens etwa 15% größer als jene einer korrespondierenden ungepressten Ausgangsbahn ist (eine Bahn, welche mit demselben Eintrag und Prägebauteil 219 hergestellt worden ist, aber ohne Pressen in einem Walzenspalt 300 zwischen zwei Filzschichten). Die Gesamtreißfestigkeit der Bahn, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, kann mindestens etwa 300 Meter sein. Papierbahnen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, können einen standardisierten Steifigkeitsindex aufweisen, welcher um mindestens etwa 15% geringer ist als jener einer korrespondierenden ungepressten Ausgangsbahn. Der standardisierte Steifigkeitsindex TS/TT einer Bahn, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, kann geringer als etwa 10 sein. Bei einem Ausführungsbeispiel weist eine Papierbahn, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine Gesamtreißfestigkeit TT von mindestens etwa 1600 m und einen standardisierten Steifigkeitsindex TS/TT von weniger als etwa 5,5 auf. Papierbahnen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, können eine Makro-Abgreifhöhe H von mindestens etwa 0,10 mm aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen Papierbahnen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, eine Makro-Abgreifhöhe von mindestens etwa 0,20 mm und bevorzugter von mindestens etwa 0,30 mm auf. Der standardisierte Steifigkeitsindex TS/TT ist ein Maß für die Steifigkeit der Bahn, standardisiert auf die Gesamtreißfestigkeit der Bahn. Das Verfahren zum Messen der standardisierten Reißfestigkeit des standardisierten Steifigkeitsindex und der Makro-Abgreifhöhe H ist nachstehend beschrieben.
Die Differenz in der Dichte zwischen dem Bereich mit relativ hoher Dichte 1083 und dem Bereich mit relativ geringer Dichte 1084 wird zum Teil durch Ablenken eines Abschnitts der embryonalen Bahn 120 in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 des Prägebauteils 219 beigestellt, um eine nicht-monoplane Zwischenbahn 120A stromaufwärts vom Kompressionswalzenspalt 300 beizustellen. Eine monoplane Bahn, welche durch den Kompressionswalzenspalt 300 getragen wird, würde einer gewissen einheitlichen Kompaktierung unterworfen werden, wodurch die minimale Dichte in der formgepressten Bahn 120B angehoben wird. Die Ab schnitte der nicht-monoplanen Zwischenbahn 120A im Ablenkungsleitungsabschnitt 230 vermeiden eine derartige einheitliche Kompaktierung und behalten daher eine relativ geringe Dichte.
Der Unterschied in der Dichte zwischen dem Bereich mit relativ hoher Dichte und dem Bereich mit relativ geringer Dichte wird ebenso zum Teil durch Pressen mit beiden der ersten und zweiten Entwässerungsfilze 320 und 360 beigestellt, um von beiden Seiten der Bahn Wasser zu entfernen und ein Wiederbenetzen der Bahn zu verhindern. Wasser wird von den ersten und zweiten Bahnseiten 122 und 124 ausgestoßen, wenn die Zwischenbahn 120A im Kompressionswalzenspalt 300 gepresst wird. Es ist wesentlich, daß das von beiden Seiten der Bahn ausgestoßene Wasser von den beiden Seiten der Bahn entfernt wird. Ansonsten kann das ausgestoßene Wasser in die formgepresste Bahn 120B am Ausgang vom Walzenspalt 300 wieder eintreten. Beispielsweise, wenn der Entwässerungsfilz 360 weggelassen ist, kann von der zweiten Bahnseite 124 in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 ausgestoßenes Wasser durch den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 des Prägebauteils 219 am Ausgang des Walzenspalts 300 wieder in die formgepresste Bahn 120B eintreten.
Ein Wiedereintritt von Wasser in die formgepresste Bahn 120B ist unerwünscht, weil sie die Konsistenz der formgepressten Bahn 120B anhebt und Trocknungseffizienz reduziert. Weiters unterbricht ein Wiedereintritt von Wasser in die formgepresste Bahn 120B die Faserbindungen, welche während des Pressens der Zwischenbahn 120A gebildet worden sind, und entdichtet die Bahn. Insbesondere wird Wasser, welches in die formgepresste Bahn 120B zurückkehrt, die Bindungen in dem Bereich mit relativ hoher Dichte 1083 unterbrechen und die Dichte und die Lasttragefähigkeit jenes Bereichs reduzieren. Wasser, welches in die formgepresste Bahn 120B zurückkehrt, kann ebenso die Faserbindungen, welche den Übergangsbereich 1073 bilden, unterbrechen.
Die Entwässerungsfilze 320 und 360 verhindern ein Wiederbenetzen der formgepressten Bahn durch beide Bahnseiten 122 und 124 und helfen dadurch, den Bereich mit relativ hoher Dichte 1083 und den Übergangsbereich 1073 beizubehalten. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann es erwünscht sein, am Ausgang vom Kompressionswalzenspalt 300 den ersten Entwässerungsfilz 320 von der ersten Seite 122 der formgepressten Bahn 120B zu entfernen, um Wasser, welches im Entwässerungsfilz 320 gehalten wird, vom Wiederbenetzen der ersten Seite 122 der Bahn abzuhalten. Ähnlich kann es erwünscht sein, den zweiten Entwässerungsfilz 360 vom Prägebauteil 219 am Walzenspaltausgang zu entfernen, um zu verhindern, daß Wasser, welches im Entwässerungsfilz 360 gehalten ist, durch den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 wieder in die Bahn eintritt. Beim in den Fig. 1 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel können die ersten und zweiten Entwässerungsfilze 320 und 360 von den Walzen 324 und 364 getragen sein, um den gegenüberliegenden Kompressionsoberflächen der Quetschwalzen 322 bzw. 362 zu folgen, sodaß die Entwässerungsfilze die in Form hergestellte Bahn 120B oder den Prägebauteil 219 stromabwärts vom Ausgang des Kompressionswalzenspalts 300 nicht berühren.
Die Anmelder haben herausgefunden, daß es eine Anzahl von Vorteilen beim Pressen in einem Walzenspalt, welcher die zwei Entwässerungsfilze 320 und 360 umfaßt, gibt, statt in einem Walzenspalt, welcher nur einen Entwässerungsfilz, wie zum Beispiel den Entwässerungsfilz 320, aufweist, oder in einem Walzenspalt, welcher gerade nur einen Entwässerungsfilz 320 aufweist, bei welchem die Quetschwalze 322 eine Vakuumwalze mit einer mit Öffnungen versehenen Oberfläche umfaßt. Vakuumquetschwalzen sind strukturell schwächer als volle Walzen und begrenzen daher die Fähigkeit, um bei hohen Quetschwalzendrücken zu pressen. Die mit Öffnungen versehene Oberfläche von Vakuumquetschwalzen kann ebenso unregelmäßiges Pressen der Bahn induzieren (zum Beispiel reduziertes Pressen der Bahn an Stellen, welche der Fläche der Öffnungen in der Vakuumquetschwalzenoberfläche entsprechen), und kann zu lokalisiertem Wiederbenetzen der Bahn an Stellen, welche von den Öffnungen beabstandet sind, führen. Wesentlicher hängt Wasserentfernen mit einer Vakuumquetschwalze von der Zeitspanne ab, welche die Bahn im Walzenspalt zubringt. Wenn die Bahngeschwindigkeit angehoben wird, um ökonomischere Papiermaschinenproduktion beizustellen, nimmt die Vakuum-Verweilzeit im Walzenspalt ab, wodurch die Vakuumquetschwalzen- Effektivität beim Entwässern der Bahn reduziert wird. Insbesondere haben die Anmelder herausgefunden, daß, wenn lediglich ein einziger Entwässerungsfilz einem Walzenspalt mit einer Vakuumquetschwalze zugeordnet ist, Wasserentfernen von der Bahn abnimmt, wenn die Bahngeschwindigkeit angehoben wird, und bei höheren Bahngeschwindigkeiten Wasserentfernen aktuellerweise mit der Zunahme des Walzenspaltdrucks abnehmen wird. Im Gegensatz dazu, wenn zwei Entwässerungsfilze verwendet werden, wird sowohl mit Zunahme von Walzenspaltdruck als auch bei höheren Bahngeschwindigkeiten Wasserentfernen von der Bahn zunehmen, ohne die Verwendung einer Vakuumquetschwalze zu erfordern.
Die Diagramme in Fig. 10 und 11 illustrieren diese Zunahme in Wasserentfernen, was durch Pressen der Bahn und des Prägebauteils zwischen zwei Entwässerungsfilzen erhalten wird. Fig. 10 zeigt das Wasserentfernen von der Bahn (Pfunde Wasser, welches pro Pfund trockener Faser in der Bahn entfernt wird) als eine Funktion des Walzenspaltdrucks in bar (psi) für konstante Bahngeschwindigkeiten von 122 bis 610 m pro Minute (400 bis 2000 fpm Fuß pro Minute). Die Diagramme in Fig. 10 und 11 wurden von Daten erhalten, welche bei Bahngeschwindigkeiten von 122, 244 und 610 m/min. (400, 800 und 2000 fpm) abgenommen wurden. Die Linien von 305 und 458 m/min. (1000 und 1500 fpm) in den Fig. 10 und 11 wurden aus den Daten, welche bei 122, 244 und 610 m/min. (400, 800 und 2000 fpm) Bahngeschwindigkeit abgenommen wurden, interpoliert. Die Bahngeschwindigkeit entspricht der Geschwindigkeit der Bahn in der in Fig. 4 gezeigten Maschinenrichtung MD. Die Daten in Fig. 10 wurden mit einem Walzenspalt, welcher die Bahn positioniert zwischen einem Entwässerungsfilz und einem Prägebauteil aufwies, und mit einer festen Quetschwalze anliegend an den Prägebauteil und einer Vakuumquetschwalze anliegend an den Entwässerungsfilz erhalten. Fig. 10 illustriert, daß das Wasserentfernen aus der Bahn abnimmt, wenn die Bahngeschwindigkeit zunimmt, und die Geschwindigkeit des Wasserentfernens aus der Bahn, insbesondere bei Bahngeschwindigkeiten oberhalb etwa 244 m/min. (800 Fuß pro Minute), abnimmt, wenn der Walzenspaltdruck zunimmt. Daher bedingt eine Bahnformarbeit mit einem Walzenspalt mit einem einzigen Entwässerungsfilz sowohl Geschwindigkeits- als auch Walzenspaltdruckbeschränkungen für einen gegebenen Grad an erwünschtem Wasserentfernen aus der Bahn.
Die Daten in Fig. 11 wurden mit der in Fig. 4 gezeigten Walzenspaltanordnung, wobei die Bahn und der Prägebauteil zwischen zwei Entwässerungsfilzen positioniert waren, und mit einer festen Quetschwalze 362 und einer gerillten Quetschwalze 322 erhalten. Der Entwässerungsfilz und der Prägebauteil, welche verwendet wurden, um die Daten in Fig. 11 zu erhalten, waren die gleichen wie jene, welche verwendet wurden, um die Daten in Fig. 10 zu erhalten. Fig. 11 illustriert, daß das Wasserentfernen aus der Bahn zunimmt, wenn die Bahngeschwindigkeit erhöht wird. Fig. 11 illustriert ebenso, daß das Wasserentfernen aus der Bahn zunimmt, wenn der Walzenspaltdruck zunimmt, ungeachtet der Bahngeschwindigkeit. Daher erfordert eine Formarbeit der Bahn ein Pressen mit zwei Entwässerungsfilzen nicht einen Kompromiß zwischen Wasserentfernen, Bahngeschwindigkeit und Walzenspaltdruck. Angehobenes Wasserentfernen impliziert geringeres Wiederbenetzen der Bahn, sodaß Faser-an-Faser-Bindungen beibehalten werden und Papiermaschinentrocknungseffizienz verbessert wird. Angehobene Bahngeschwindigkeit stellt ökonomischere Papierproduktion bei. Erhöhter Preßdruck unterstützt, um den Bereich mit relativ hoher Dichte, welcher in Fig. 4 gezeigt ist, weiter zu verdichten, wodurch die Reißfestigkeit der formgepressten Bahn verbessert wird.
Ohne durch eine Theorie beschränkt zu sein, wird angenommen, daß ein Walzenspalt mit einem einzigen Entwässerungsfilz bei höheren Bahngeschwindigkeiten reduzierte Wasserentfernungsfähigkeit aufweist, weil am Ausgang vom Quetschwalzenspalt mit höheren Bahngeschwindigkeiten in einem derartigen Walzenspalt ein Wiederbenetzen der Bahn zunehmen wird. Ein Vakuum wird am Ausgang eines Presswalzenspaltes erzeugt, wie es in der Fachwelt bekannt ist. Dieses Vakuum wird zumindest zu einem Teil durch das schnelle Separieren der Quetschwalzenoberflächen am Walzenspaltausgang geschaffen. Das Vakuum, welches durch das Trennen der Quetschwalzenoberflächen verursacht wird, erhöht sich mit dem Quadrat der Geschwindigkeit der Oberflächen der Quetschwalzen, wie in den folgenden Artikeln erörtert wird: Drainage at a Table Roll, Taylor, Pulp and Paper Magazine of Canada, Convention Issue 1956, Seiten 267-276; und Drainage at a Table Roll and a Foil, Taylor, Pulp and Paper Magazine of Canada, Convention Issue 1958, Seiten 172-176.
Unter bezug auf Fig. 4 wird ein derartiges Vakuum zwischen der formgepressten Bahn 120B und der Presswalze 322 und zwischen der formgepressten Bahn 120B und der Presswalze 362 erzeugt. Das Vakuum zwischen der formgepressten Bahn 120B und der Presswalze 322 kann ebenso durch Expansion des Entwässerungsfilzes 320 zur Verfügung gestellt werden, wenn der Entwässerungsfilz 320 den Walzenspalt verläßt. Wenn der Entwässerungsfilz 360 weggelassen ist, kann das von der Bahn in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 gepresste Wasser in die Oberfläche 124 der formgepressten Bahn 120B durch das Vakuum, welches anliegend an die Oberfläche 122 der formgepressten Bahn 120B erzeugt worden ist, zurückgezogen werden. Dieses Vakuum wird zum Teil durch die Presswalze 322, welche sich von der Bahn beim Ausgang des Kompressionswalzenspalts 300 wegbewegt, und zum Teil durch die Expansion des Entwässerungsfilzes 320 beim Ausgang des Walzenspalts 300 geschaffen. Im Gegensatz dazu stellt die Inklusion des Entwässerungsfilzes 360 einen Strömungsweg von relativ geringer Kapillargröße zur Aufnahme von Wasser von dem Ablenkungsleitungsabschnitt 230 des Prägebauteils 219 bei. Wasserströmung von dem Ablenkungsleitungsabschnitt 230 in den Entwässerungsfilz 360 wird mindestens zum Teil durch das Vakuum beigestellt, welches durch das Trennen des Entwässerungsfilzes 360 vom Prägebauteil 219 am Ausgang vom Quetschwalzenspalt 300 geschaffen wird. Dementsprechend ist weniger Wasser im Ablenkungsleitungsabschnitt 230 am Ausgang des Walzenspalts vorhanden, wenn der Entwässerungsfilz 360 vorhanden ist. Ebenso trägt Expansion des Entwässerungsfilzes 360 beim Ausgang des Walzenspalts zum Gesamtvakuum benachbart zur Oberfläche 124 der formgepressten Bahn 120B bei, und unterstützt dadurch, den Druck über die formgepresste Bahn 120B am Ausgang des Walzenspalts auszugleichen.
Zusätzlich zum Verhindern des Wiederbenetzens der Bahn, welche im Kompressionswalzenspalt 300 geformt worden ist, haben die Anmelder ebenso herausgefunden, daß es erwünscht ist, die Scherkräfte, welche auf die Bahn am Walzenspalt 300 einwirken, zu minimieren. Die Trocknertrommel 510 kann bei einer vorher festgelegten Geschwindigkeit um ihre Rotationsachse durch einen geeigneten Motor angetrieben werden, wodurch die Bahn und der Prägebauteil 219 durch den Walzenspalt bei einer vorher festgelegten Geschwindigkeit getragen werden. Scherkräf te an der Bahn können durch eine Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Entwässerungsfilzes 320 und der Geschwindigkeit der Bahn und des Prägebauteils 219 im Walzenspalt 300 verursacht werden. Derartige Scherkräfte sind unerwünscht, weil sie die Faser-an-Faser-Bindungen und die formgepresste Bahnstruktur, welche durch Pressen gebildet worden ist, unterbrechen können. Eine Scherung der Bahn in bezug auf den Entwässerungsfilz 320 kann ebenso ein Vakuum zwischen dem Entwässerungsfilz 320 und der Bahn im Walzenspalt 300 erzeugen, wodurch ein Wiederbenetzen der Bahn mit Wasser, welches vom Ablenkungsleitungsabschnitt 230 gezogen wird, verursacht wird.
Die Anmelder haben ebenso herausgefunden, daß eine Scherung der Bahn durch unabhängiges Antreiben der Presswalzen 322 und 362 minimiert werden kann, um so die Entwässerungsfilze 320, 360, die Bahn und den Prägebauteil 219 durch den Walzenspalt 300 bei im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit in der Maschinenrichtung zu tragen, wie zum Beispiel durch unabhängiges Antreiben der Presswalzen. Mit unabhängigem Antreiben der Presswalzen ist gemeint, daß das Rotationsmoment einer jeden der Presswalzen 322 und 362 durch einen anderen Antriebsmechanismus als Reibungskräfte, welche im Walzenspalt 300 erzeugt worden sind, beigestellt wird. Dementsprechend sollte eine der Presswalzen 322 und 362 eine Leerlaufwalze sein. Die Presswalzen 322 und 362 können durch den gleichen Motor oder durch verschiedene Motoren angetrieben werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt ein Motor ein Drehmoment zur Rotation der Trocknertrommel 510 und zur Festlegung der Geschwindigkeit der Bahn und des Prägebauteils 219 durch den Walzenspalt 300 bei. Zwei verschiedene Motoren, wobei ein Motor einer jeden der Presswalzen 322 und 362 zugeordnet ist, ergeben eine Rotationskraft, um die Presswalzen zu rotieren. Jeder Motor stellt seiner jeweiligen Presswalze die erforderliche Drehkraft bei, um die Friktionsbelastungen und die Preßwalzenspalt-Arbeitsbelastungen, welche auf die Presswalze einwirken, zu überwinden. Individuelle Drehkraftkontrolle der Quetschwalzenmotoren kann durch Kontrollieren des Ankerstroms eines DC-Motors, wie zum Beispiel eines Nebenschluß-gewickelten DC-Motors, welcher von der Reliance Electric Company aus Cleveland, Ohio, erhältlich ist, ausgeführt werden. Alternativ kann die erforderliche Drehkraft durch Kontrollieren des Drehkalt-Outputs eines einstellbaren AC- Geschwindigkeitsmotors auf die Quetschwalzen abgegeben werden. Die erforderliche Drehkraft, die auf jede Presswalze abgegeben werden soll, wird von einer Anzahl von Faktoren einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, dem Preßdruck und den Arten von Friktionsbelastungen, welche auf die Quetschwalzen wirken, abhängen. Die erforderliche Drehkraft kann durch Berechnung angenähert werden. Alternativ kann die erforderliche Drehkraft durch Sekantenverfahren, durch Variieren der Drehkraft auf die Pressquetschwalzen und Messen der Reißfestigkeit der form gepressten Papierbahn oder des Wassers, welches aus der Bahn im Kompressionswalzenspalt entfernt worden ist, bestimmt werden. Wenn andere Faktoren konstant gehalten werden, wird die Reißfestigkeit der formgepressten Papierbahn allgemein maximal sein, wenn die Scherung der Bahn minimiert worden ist.
Ein sechster Schritt beim Ausführen der vorliegenden Erfindung kann Vortrocknen der formgepressten Bahn 120B umfassen, wie zum Beispiel mit einem Durchlufttrockner 400, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Die formgepresste Bahn 120B kann durch Lenken eines trocknenden Gases, wie zum Beispiel erhitzter Luft, durch die formgepresste Bahn 120B vorgetrocknet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die erhitzte Luft zuerst durch die formgepresste Bahn 120B von der ersten Bahnseite 122 zur zweiten Bahnseite 124 und darauffolgend durch den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 des Prägebauteils 219, an welchem die formgepresste Bahn getragen wird, gerichtet. Die durch die formgepresste Bahn 120B gerichtete Luft trocknet teilweise die formgepresste Bahn 120B. Ohne durch eine Theorie beschränkt zu sein, wird weiters angenommen, daß Luftdurchführen durch den Abschnitt der Bahn, welcher dem Ablenkungsleitungsabschnitt 230 zugeordnet ist, weiter die Bahn in den Ablenkungsleitungsabschnitt 230 ablenken kann und die Dichte des Bereichs mit relativ geringer Dichte 1084 reduzieren kann, wodurch die Masse und die offensichtliche Weichheit der formgepressten Bahn 120B angehoben werden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die formgepresste Bahn 120B beim Eintritt in den Durchlufttrockner 400 eine Konsistenz zwischen etwa 30 und etwa 65% und beim Verlassen des Durchlufttrockners 400 eine Konsistenz zwischen etwa 40 und etwa 80 aufweisen.
Unter bezug auf Fig. 1 kann der Durchlufttrockner 400 eine hohle rotierende Trommel 410 aufweisen. Die formgepresste Bahn 120B kann rund um die hohle Trommel 410 an dem Prägebauteil 219 getragen werden, und erhitzte Luft kann von der hohlen Trommel 410 radial auswärts gerichtet werden, um durch die Bahn 120B und den Prägebauteil 219 durchzugehen. Alternativ kann die erhitzte Luft radial einwärts gerichtet werden (nicht gezeigt). Geeignete Durchlufttrockner zur Verwendung beim Ausführen der vorliegenden Erfindung sind im US-Patent 3,303.576, erteilt am 26. Mai 1965 an Sisson, und im US-Patent 5,274.930, erteilt am 4. Jänner 1974 an Ensign et al., geoffenbart. Alternativ kann einer oder können mehrere Durchlufttrockner 400 oder andere geeignete Trocknungsvorrichtungen stromaufwärts vom Walzenspalt 300 angeordnet werden, um die Bahn vor dem Pressen der Bahn im Walzenspalt 300 partiell zu trocknen.
Ein siebenter Schritt beim Ausführen der vorliegenden Erfindung kann das Einprägen der bahnprägenden Oberfläche 222 des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils 219 in die formgepresste Bahn 120B umfassen, um eine geprägte Bahn 120C zu bilden. Das Einprägen der bahnprägenden Oberfläche 222 in die formge presste Bahn 120B dient weiters der Verdichtung des Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083 der formgepressten Bahn, wodurch die Differenz in der Dichte zwischen den Bereichen 1083 und 1084 angehoben wird. Unter bezug auf Fig. 1 ist die formgepresste Bahn 120B am Prägebauteil 219 getragen und zwischen den Prägebauteil 219 und eine Prägeoberfläche an einem Walzenspalt 490 dazwischengelegt. Die Prägeoberfläche kann eine Oberfläche 510 einer erhitzten Trocknertrommel 510 umfassen, und der Walzenspalt 490 kann zwischen einer Quetschwalze 209 und der Trocknertrommel 510 gebildet sein. Die geprägte Bahn 120C kann daraufhin an der Oberfläche 512 der Trocknertrommel 510 mit Hilfe eines kreppenden Klebstoffs angeheftet und schließlich getrocknet werden. Die getrocknete geprägte Bahn 120C kann verkürzt werden, wenn sie von der Trocknertrommel 510 abgenommen wird, wie zum Beispiel durch Kreppen der geprägten Bahn 120C von der Trocknertrommel mit einer Abstreifklinge 524.
Das durch die vorliegende Erfindung beigestellte Verfahren ist besonders nützlich zum Herstellen von Papierbahnen mit einem Flächengewicht zwischen etwa 10 Gramm pro Quadratmeter bis etwa 65 Gramm pro Quadratmeter. Derartige Papierbahnen sind zur Verwendung bei der Herstellung von einlagigen und mehrlagigen Tissue- und Papierhandtuchprodukten geeignet.
Die Fig. 12 und 13A zeigen alternative Papiermaschinen- Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, bei welchen der Durchlufttrockner 400 weggelassen ist. In Fig. 12 ist der zweite Filz 360 anliegend an die zweite Seite 240 des Prägebauteils 219 positioniert, wenn die formgepresste Bahn 120B am Prägebauteil 290 vom Walzenspalt 300 zum Walzenspalt 490 getragen wird. Der Walzenspalt 490 in Fig. 12 ist zwischen einer Druckwalze 299 und der Yankee- Trommel 510 gebildet. Die Druckwalze 299 kann eine Vakuumdruckwalze sein, welche am Walzenspalt 490 von dem zweiten Filz 360 Wasser entfernt. Alternativ kann die Druckwalze 290 eine volle Walze sein. Mit dem zweiten Filz 360 anliegend an die zweite Seite 240 des Prägebauteils 219 positioniert, wird die formgepresste Bahn 120B am Prägebauteil 219 zum Walzenspalt 490 getragen, um ein Übertragen der formgepressten Bahn 120B zur Yankee-Trommel 510 beizustellen.
Die Fig. 15 und 16 zeigen eine Papierbahn, welche unter Verwendung des Papiermaschinen-Ausführungsbeispiels von Fig. 12 hergestellt worden ist. Fig. 15 ist eine Draufsicht auf die Bahnseite 124, welche die Seite der Bahn ist, welche im Walzenspalt 300 anliegend an den Prägebauteil 219 positioniert ist. Die Bahn in Fig. 15 ist unter Verwendung eines Prägebauteils 219 mit einer bahnprägenden Oberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222 und einer Mehrzahl von diskreten Ablenkungsleitungen 230 hergestellt. Die Bahn in Fig. 15 hat eine Mehrzahl von Wölbungen mit relativ geringer Dichte 1084, welche über einen kontinuierlichen Netzwerkbereich mit relativ hoher Dichte 1083 verteilt sind. Mindestens einige der Wölbungen 1084 in Fig. 15 sind durch Kreppen verkürzt, wie durch Runzeln oder Höckerbildung einiger der Wölbungen in Fig. 15 belegt ist. Das Verkürzen der Wölbungen 1084 ist in Fig. 16 klarer gezeigt, welche ebenso das Verkürzen des kontinuierlichen Netzwerkbereichs 1083 illustriert. Die Querschnittsansicht von Fig. 16 ist parallel zur Maschinenrichtung angenommen, um das Verkürzen zufolge des Kreppens zu illustrieren. In Fig. 16 ist ein Verkürzen einer Wölbung 1084 durch Krepp-Grate 2084 gekennzeichnet und das Verkürzen des kontinuierlichen Netzwerkbereichs 1083 ist durch Krepp-Grate 2083 gekennzeichnet. Die Wölbungen 1084 können eine Kreppfrequenz (Anzahl von Graten 2084 pro Längeneinheit, gemessen in der Maschinenrichtung) aufweisen, welche unterschiedlich von der Kreppfrequenz des kontinuierlichen Netzwerks 1083 (Anzahl der Grate 2083 pro Längeneinheit, gemessen in der Maschinenrichtung) ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 13A und 13B weist die Papiermaschine einen Verbundprägebauteil 219 mit einer Bahn-musternden Fotopolymerschichte 221, welche mit der Oberfläche eines Entwässerungsfilzes 360 verbunden ist, auf. Die Fotopolymerschichte 221 hat eine makroskopisch monoplane, gemusterte bahnprägende Oberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222. Ein derartiger Verbundprägebauteil 219 kann ein Fotopolymerharz, gegossen auf die Oberfläche eines Entwässerungsfilzes, umfassen. Die Ablenkungsleitungen 230 der Fotopolymerschichte 221 sind in Strömungskommunikation mit der Filzschichte 360, wie in Fig. 13B gezeigt ist.
In Fig. 13A ist die embryonale Bahn 120 auf die bahnprägende Fotopolymeroberfläche 222 des Verbundprägebauteils 219 übertragen. Die Bahn wird im Walzenspalt 300 zwischen dem ersten Filz 320 und dem Verbundprägebauteil 219, welcher die bahnprägende Fotopolymeroberfläche 222 und den zweiten Filz 360 umfaßt, gepresst. Die formgepresste Bahn 120B wird daraufhin an der bahnprägenden Oberfläche 222 des Verbund-Bahnprägebauteils zum Walzenspalt 490 getragen. Der Walzenspalt 490 in Fig. 13A ist zwischen einer Druckwalze 299 und der Yankee- Trommel 510 gebildet. Die Druckwalze 299 kann eine Vakuum-Druckwalze sein, welche von dem zweiten Filz 360 am Walzenspalt 490 Wasser entfernt, oder alternativ kann die Druckwalze 299 eine volle Walze sein. Mit dem Verbundprägebauteil 219 anliegend an die Seite 124 der formgepressten Bahn 120B positioniert, wird die Bahn am Verbundprägebauteil 219 in den Walzenspalt 490 getragen, um die formgepresste Bahn 120B zur Yankee-Trommel 510 zu transferieren.
Die Fig. 17 und 18 zeigen eine Papierbahn, welche unter Verwendung des Papiermaschinen-Ausführungsbeispiels von Fig. 13A hergestellt worden ist. Fig. 17 ist eine Draufsicht auf die Bahnseite 124, welche die Seite der Bahn ist, welche im Walzenspalt 300 anliegend an den Prägebauteil 219 positioniert ist. Die Bahn in Fig. 17 ist unter Verwendung eines Prägebauteils 219, welcher eine bahnprägende Oberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222 und eine Mehrzahl von diskreten Ablenkungsleitungen 230 aufweist, hergestellt. Die Bahn in Fig. 17 weist eine Mehrzahl von Wölbungen mit relativ geringer Dichte 1084 auf, welche über einen kontinuierlichen Netzwerkbereich 1083 mit relativ hoher Dichte verteilt sind. Mindestens einige der Wölbungen 1084 in Fig. 17 sind durch Kreppen verkürzt, wie durch Fälteln oder Buckelbilden einiger der Wölbungen in Fig. 17 belegt ist. Ein Verkürzen der Wölbungen 1084 ist klarer in Fig. 18 gezeigt, welche ebenso das Verkürzen des kontinuierlichen Netzwerkbereichs 1083 illustriert. Die Querschnittsansicht von Fig. 18 ist parallel zur Maschinenrichtung angenommen, um das Verkürzen zufolge des Kreppens zu illustrieren. In Fig. 18 ist das Verkürzen einer Wölbung 1084 durch Krepp-Grate 2084 charakterisiert und das Verkürzen des kontinuierlichen Netzwerkbereichs 1083 ist durch Krepp-Grate 2083 charakterisiert. Die Wölbungen 1084 können eine Krepp-Frequenz (Anzahl der Grate 2084 pro Längeneinheit gemessen in der Maschinenrichtung) aufweisen, welche unterschiedlich von der Krepp-Frequenz des kontinuierlichen Netzwerks 1083 (Anzahl der Grate 2083 pro Längeneinheit gemessen in der Maschinenrichtung) ist.

ANALYTISCHE VERFAHREN

Dickemessung

Die Dicke und die Erhebungen verschiedener Abschnitte eines Probenstücks der faserigen Struktur werden von den Kleingefügebildern an Mikrotom- Querschnitten der Papierstruktur gemessen. Ein Kleingefügebild eines derartigen Mikrotom-Querschnitts ist in Fig. 14 gezeigt. Der Mikrotom-Querschnitt ist aus einem Papier-Probenstück, welches etwa 2,54 Zentimeter mal 5,1 Zentimeter (1 Inch mal 2 Inch) mißt, hergestellt. Das Probenstück ist mit Referenzpunkten markiert, um zu bestimmen, wo Mikrotom-Schnitte gemacht werden. Das Probenstück wird auf die Mitte zweier Kartonrahmen gestapelt. Die Rahmen werden vom File- Folder-Kartenvorrat geschnitten. Jeder Kartonrahmen mißt etwa 2,54 Zentimeter mal 5,1 Zentimeter. Die Rahmenbreite ist etwa 0,25 Zentimeter. Der Kartonrahmenhalter, welcher das Probenstück enthält, wird in einer Silikongußform mit einer Welle, welche etwa 2,54 Zentimeter mal 5,1 Zentimeter mal 0,5 Zentimeter Tiefe mißt, angeordnet. Ein Harz, wie zum Beispiel Merigraph-Fotopolymer, welches von Hercules Inc. hergestellt wird, wird in die Silikongußform, welche das Probenstück enthält, eingegossen. Das Papierprobenstück ist komplett in das Harz untergetaucht. Das Probenstück wird gehärtet unter Verwendung von Ultraviolett-Licht, um die Harzmischung zu härten. Das gehärtete Harz, welches das Probenstück enthält, wird entfernt. Der Rahmen wird vom Harzblock weggeschnitten und das Probenstück wird in Abschnitte unter Verwendung eines Modellbaumessers zugeschnitten.
Das Probenstück wird in einem Modell-860-Mikrotom, welches von der American Optical Company aus Buffalo, New York, verkauft wird, angeordnet und nivelliert. Der Rand des Probenstücks wird vom Probenstück, in Scheiben, durch das Mikrotom entfernt, bis eine glatte Oberfläche erscheint.
Eine ausreichende Anzahl von Scheiben wird von dem Probenstück abgenommen, sodaß die verschiedenen Bereiche genau rekonstruiert werden können. Für das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel werden Stücke mit einer Dicke von etwa 100 Mikron pro Stück von der glatten Oberfläche abgenommen. Mehrere Scheiben können erforderlich sein, sodaß die Dicke der verschiedenen Bereiche sichergestellt werden kann. Für Dickemessungen gekreppter Probenstücke werden die Stücke quer zur Maschinenrichtung erhalten, um nicht Störungen zufolge von Krepp-Graten zu haben (die Querschnitte in den Fig. 16 und 18 sind für Zwecke des Zeigens der Krepp-Grate in der Maschinenrichtung vorgenommen).
Eine Probenstückscheibe wird auf einen Mikroskopträger unter Verwendung von Öl und einer Abdeckschleife aufgelegt. Die Scheibe und das Probenstück werden in einem Lichttransmissionsmikroskop, wie zum Beispiel einem Nikon-Modell #63004, welches von Nikon Instruments, Melville, NY, erhältlich ist, welches mit einer Video-Kamera mit hoher Auflösung zusammengeschaltet ist, eingelegt. Das Probenstück wird mit einem Objektiv mit zehnfacher Vergrößerung beobachtet. Video-Mikrobilder werden entlang der Scheibe unter Verwendung der Video-Kamera mit hoher Auflösung (wie zum Beispiel Javelin Modell JE3662HR, welches von Javelin Electronics, Los Angeles, CA hergestellt wird), einer Rahmengreifertafel, wie zum Beispiel einem Data Translations Frame Grabber Board, welcher von Data Translation, Marlboro, MA, hergestellt wird, einer Bildübertragungssoftware, wie zum Beispiel NIH-Image Version 1,41, welche von NTIS aus Springfield, Virginia, erhältlich ist, und eines Datensystems, wie zum Beispiel einem Macintosh Quadra 84,0AV, abgenommen. Video-Mikrobilder werden entlang der Scheibe abgenommen und die einzelnen Video-Mikrobilder werden in einer Reihe arrangiert, um das Profil der Scheibe zu rekonstruieren. Die Vergrößerung der Video-Mikrobilder an einer Hardcopy von 17,15 cm (6,75 Inch) mal 22,5 cm (9 Inch) kann etwa das 400-fache sein.
Die Dicke der interessierenden Flächen können unter Verwendung einer geeigneten CAD-Computer-Zeichnungssoftware, wie zum Beispiel Power Draw Version 4,0, welche von Engineering Software aus North Carolina erhältlich ist, etabliert werden. Die in Image 1,4 erhaltenen Video-Mikrobilder werden ausgewählt, kopiert und dann im Power Draw aufgetragen. Einzelne Fotomikrobilder werden in Reihen angeordnet, um das Profil der Scheibe zu rekonstruieren. Die geeignete Kalibrierung des Systems wird ausgeführt, indem man ein Video-Mikrobild eines kalibrierten Lineals, wie zum Beispiel 1/100 mm Objective Stage Micrometer N36121, welches von Edmund Scientifle, Barrington, NJ, erhältlich ist, durch Kopieren und darauffolgendes Auftragen in CAD-Software erhält.
Die Dicke irgendeines bestimmten Punktes in einem interessierenden Bereich kann durch Ziehen des größten Kreises, welcher an jenem bestimmten Punkt innerhalb des Bereichs eingepaßt werden kann, bestimmt werden, ohne die Begrenzungen des Bildes zu überschreiten, wie in Fig. 14 gezeigt ist. Die Dicke des Bereiches an jedem Punkt ist der Durchmesser des Kreises. In Fig. 14 umfaßt der Bereich mit relativ hoher Dichte 1083 einen kontinuierlichen Netzwerkbereich und der Bereich mit relativ geringer Dichte 1084 umfaßt Wölbungen mit relativ geringer Dichte.

Dickenverhältnisse

Unter bezug auf Fig. 14 werden die Dicken T des Übergangsbereichs 1073, K des Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083 und P des Bereichs mit relativ geringer Dichte 1084 gemäß dem folgenden Verfahren gemessen. Erstens wird ein Querschnitt angepeilt, welcher einen Abschnitt eines Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083, welcher sich zwischen den Bereichen mit relativ geringer Dichte 1084 erstreckt, und einen Übergangsbereich 1073, welcher anliegend an jedes Ende des Abschnitts des Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083 angeordnet ist, aufweist. Der Übergangsbereich 1073 benachbart zu jedem Ende des Abschnitts des Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083 ist ein Punkt von minimaler Dicke und mit Einschnürung zwischenliegend dem Bereich mit relativ hoher Dichte 1083 und dem Bereich mit relativ geringer Dichte 1084. In Fig. 14 sind die Übergangsbereiche anliegend an jedes Ende eines Abschnitts eines Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083 mit 1073A und 1073B angegeben.
Bis zu zwanzig im Mikrotom erhaltene Querschnitte werden gescannt, um eine Gesamtheit von fünf Querschnitten mit einem Abschnitt eines Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083 und einem Übergangsbereich 1073 anliegend an jedes Ende des Abschnitts des Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083 zu lokalisieren, in welchen: 1) die Dicke überall in jenem Abschnitt des Bereichs 1083 größer ist als die Dicke des Bereichs 1073 an jedem Ende des Bereichs 1083; und 2) die Dicke überall in jenem Abschnitt des Bereichs 1083 geringer ist als die maximale Dicke der Bereiche mit geringer Dichte 1084, zwischen welchen sich jener Abschnitt des Bereichs 1083 erstreckt. Wenn weniger als fünf derartige Querschnitte nach dem Scannen von zwanzig mit Mikrotom hergestellten Querschnitten gefunden werden, dann wird von dem Probenstück gesagt, daß es nicht einen Übergangsbereich 1073 enthält.
Die Dicken der Übergangsbereiche 1073A, 1073B an jedem Ende des Bereichs 1083 werden gemessen als die Durchmesser der größten Kreise 2011 und 2012, welche in die Übergangsbereiche 1073A und 1073B eingefügt werden können. Die Dicke T ist der Durchschnitt dieser zwei Messungen. In Fig. 14 sind die Durchmesser der Kreise 2011 und 2012 0,043 mm bzw. 0,030 mm, sodaß der Wert von T für den Querschnitt in Fig. 14 0,036 mm ist. Die Dicke K des Bereichs mit relativ hoher Dichte 1083, welcher sich zwischen den Bereichen 1073A und 1073B erstreckt, wird als nächstes bestimmt. Die Distanz L zwischen den zwei Kreisen 2011 und 2012 wird gemessen (etwa 0,336 mm in Fig. 14). Ein Kreis 2017 wird, zentriert in der einen Hälfte der Distanz L zwischen den Mitten der Kreise 2011 und 2012, gezogen. Die Kreise 2018 und 2019 werden gezogen, wobei ihre Mitten in einer Distanz gleich L/8 zur Rechten und zur Linken der Mitte des Kreises 2017 positioniert sind. Die Dicke K des Bereichs 1083 ist der Durchschnitt der Durchmesser der drei Kreise 2017 bis 2019. In Fig. 14 weisen diese Kreise Durchmesser von 0,050 mm, 0,050 mm bzw. 0,048 mm auf, so ist die Dicke K etwa 0,049 mm. Die Dicke P ist definiert als das Maximum der lokalen maximalen Dicke der linken Seite des Bereichs 1073A und der lokalen maximalen Dicke der rechten Seite des Bereichs 1073B in den Bereichen mit relativ geringer Dichte 1084. Für den in Fig. 14 gezeigten Querschnitt ist die Dicke P gleich dem Durchmesser des Kreises 2020 oder etwa 0,091 mm. Das Verhältnis T/K für den in Fig. 14 gezeigten Querschnitt ist 0,036/0,049 = 0,74. Das Verhältnis P/K für den in Fig. 14 gezeigten Querschnitt ist 0,091/0,049 = 1,8. Das berichtete Dickenverhältnis T/K ist der Durchschnitt des Verhältnisses T/K für fünf Querschnitte. Das aufgelistete Dickenverhältnis P/K ist der Durchschnitt des Verhältnisses P/K für die gleichen fünf Querschnitte.

GESAMTREISSFESTIGKEIT

Gesamtreißfestigkeit (TT), wenn hierin verwendet, meint die Summe der maximalen Festigkeit in Maschinenrichtung und quer zur Maschine (in Gramm/Meter), dividiert durch das Flächengewicht des Probenstücks (in Gramm/Quadratmeter). Der Wert von TT wird in Meter angegeben. Die maximale Festigkeit wird unter Verwendung einer Reißfestigkeitstestmaschine, wie zum Beispiel Intelect, II, STD, welche von Thwing-Albert, Philadelphia, Pa, erhältlich ist, gemessen. Die maximale Festigkeit wird bei einer Querkopfgeschwindigkeit von 2,54 cm (1 Inch) pro Minute für gekreppte Probenstücke und 0,254 cm (0,1 Inch) pro Minute für ungekreppte Handblattprobenstücke gemessen. Für Handblätter wird lediglich die maximale Festigkeit in Maschinenrichtung gemessen und der Wert von TT ist gleich dem doppelten dieser Maschinenrichtungs-Maximalfestigkeit, dividiert durch das Flächengewicht. Der Wert von TT wird als ein Durchschnitt von mindestens 5 Messungen angegeben.

BAHNSTEIFIGKEIT

Bahnsteifigkeit, wenn hierin verwendet, ist definiert als die Neigung der Tangente des Kraftdiagramms (in Gramm/Zentimeter Probenstückbreite) versus Deh nung (Zentimeter Verlängerung pro Zentimeter Eichlänge). Bahnflexibilität nimmt zu und Bahnsteifigkeit nimmt ab, wenn die Neigung der Tangente abnimmt. Für gekreppte Probenstücke wird die Tangentenneigung bei 15 g/cm Kraft erhalten und für nicht gekreppte Probenstücke wird die Tangentenneigung bei 40 g/cm Kraft erhalten. Derartige Daten können unter Verwendung einer Intelect-II-STD- Reißfestigkeitsmaschine, welche von Thwing-Albert, Philadelphia, Pa, erhältlich ist, mit einer Querkopfgeschwindigkeit von 2,54 cm (1 Inch) pro Minute und einer Probenstückbreite von etwa 10,16 cm (4 Inch) für gekreppte Probenstücke und 0,54 cm (0,1 Inch) pro Minute und einer Probenstückbreite von etwa 2,54 cm (1 Inch) für nicht gekreppte Handblätter erhalten. Der Gesamtsteifigkeitsindex (TS), wenn hierin verwendet, meint das geometrische Mittel der Tangentenneigung in Maschinenrichtung und der Tangentenneigung quer zur Maschinenrichtung. Mathematisch ist dies die Quadratwurzel des Produkts aus Maschinenrichtungstangentenneigung und Tangentenneigung quer zur Maschine in Gramm pro Zentimeter. Für Handblätter wird lediglich die Maschinenrichtungstangentenneigung gemessen und vom Wert von TS wird angenommen, daß er die Maschinenrichtungstangentenneigung ist. Der Wert von TS wird als ein Durchschnitt von mindestens 5 Messungen angegeben. In den Tabellen 1 und 2 ist TS standardisiert durch Gesamtreißfestigkeit, um einen standardisierten Steifigkeitsindex TS/TT beizustellen.

ABGREIFHÖHE

Makro-Abgreifhöhe, wenn hierin verwendet, meint die makroskopische Dicke des Probenstücks. Das Probenstück wird an einer horizontalen flachen Oberfläche und eingeschlossen zwischen der flachen Oberfläche und einem Lastfuß mit einer horizontalen Lastoberfläche angeordnet, wo die Lastfußbelastungsoberfläche ein kreisförmiges Oberflächenfeld von etwa 20,25 cm² (3,14 in²) aufweist und einen beschränkenden Druck von etwa 15 g/cm² (0,21 psi) auf das Probenstück aufbringt. Die Makro-Abgreifhöhe ist der sich ergebende Spalt zwischen der flachen Oberfläche und der Lastfußbelastungsoberfläche. Derartige Messungen können an einem VIR- Electronic-Thickness-Tester Modell II, welches von Thwing-Albert Philadelphia, Pa, erhältlich ist, erhalten werden. Die Makro-Abgreifhöhe ist ein Durchschnitt von mindestens 5 Messungen.

FLÄCHENGEWICHT

Flächengewicht, wenn hierin verwendet, ist das Gewicht pro Flächeneinheit eines Tissue-Probenstücks, angegeben in Gramm pro Quadratmeter.

SICHTBARE DICHTE

Sichtbare Dichte, wenn hierin verwendet, meint das Flächengewicht des Probenstücks, dividiert durch die Makro-Abgreifhöhe.

BEISPIELE

Beispiel 1:

Der Zweck dieses Beispiels ist es, ein Verfahren zu illustrieren, welches ein Durchlufttrocknen beim Papierherstellen verwendet, um weiche und absorbierende Papiertuchblätter herzustellen, welche mit einer chemischen Weichmacherzusammensetzung behandelt worden sind, welche eine Mischung aus Di(hydriertem)-Talg- Dimethylammoniumchlorid (DTDMAC), einem Polyethylenglycol 400 (PEG-400) und einem Dauernaßfestigkeitsharz umfaßt und daraufhin gemäß dem hierin beschriebenen Verfahren gepreßt worden ist.
Eine Fourdrinier-Papiermaschine im Pilotmaßstab wird bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet. Zuerst wird eine 1%ige Lösung des chemischen Weichmachers gemäß dem Verfahren in Beispiel 3 des US-Patents 5,279.767, erteilt am 18. Jänner 1974 an Phan et al., zubereitet. Zweitens wird eine 3 Gew.-%ige wässerige Aufschlämmung von NSK in einem konventionellen Aufschlußgerät hergestellt. Die NSK-Aufschlämmung wird mild raffiniert und eine 2%ige Lösung eines Dauernaßfestigkeitsharzes (d.h. Kymene 557H, welche von Hercules Incorporated aus Wilmington, DE, auf den Markt gebracht wird) wird dem NSK-Papierstoff bei einer Rate von 1 Gew.-% der trockenen Fasern beigegeben. Die Adsorption von Kymene 557H in NSK wird durch einen Inline- Mischer erhöht. Eine 1%ige Lösung von Carboxymethylzellulose (CMC) wird nach dem Inline-Mischer bei einer Rate von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern beigegeben, um die Trockenfestigkeit des faserigen Substrats zu erhöhen. Die Adsorption von CMC in NSK kann durch einen Inline-Mischer erhöht werden. Daraufhin wird eine 1%ige Lösung der chemischen Weichmachermischung (DTCMAC/PEG) der NSK- Aufschlämmung bei einer Rate von 0,1 Gew.-% der trockenen Fasern beigegeben. Die Adsorption der chemischen Weichmachermischung in NSK kann ebenso über einen Inline-Mischer erhöht werden. Die NSK-Aufschlämmung wird durch die Fächerpumpe auf 0,2% verdünnt. Drittens wird eine 3 Gew.-%ige wässerige Aufschlämmung von CTMP in einem konventionellen Aufschlußgerät aufbereitet. Ein nicht-ionisches Tensid (Pegosperse) wird dem Aufschlußgerät bei einer Rate von 0,2 Gew.-% trockener Fasern beigegeben. Eine 1%ige Lösung der chemischen Weichmachermischung wird dem CTMP-Papierstoff vor der Papierstoffpumpe bei einer Rate von 0,1 Gew.-% der trockenen Fasern beigegeben. Die Adsorption der chemischen Weichmachermischung in CTMP kann durch einen Inline-Mischer erhöht werden. Die CTMP-Aufschlämmung wird auf 0,2% durch die Fächerpumpe verdünnt. Die behandelte Eintragmischung (NSK/CTMP) wird in dem Stoffauflauf kasten gemischt und auf ein Fourdrinier-Sieb 11 abgelegt, um eine embryonale Bahn 120 zu bilden. Entwässern tritt durch das Fourdrinier-Sieb ein und wird von einem Deflektor und Vakuumboxen unterstützt. Das Fourdrinier-Sieb ist von einer 5-Fach-Satinwebe-Konfiguration mit 84 Monofilamenten in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten quer zur Maschinenrichtung pro 2,54 cm (1 Inch). Die embryonale nasse Bahn wird vom Fourdrinier-Sieb, bei einer Faserkonsistenz von etwa 22% am Punkt der Übertragung, auf einen Prägebauteil 219 übertragen. Der Prägebauteil 219 hat etwa 240 bilateral versetzte oval geformte Ablenkungsleitungen 230 pro 6,45 cm² (1 in²) bahnberührende Seite 220. Die Hauptachse der oval geformten Ablenkungsleitungen ist allgemein parallel zur Maschinenrichtung. Die Ablenkungsleitungen 230 haben eine Tiefe 232 von etwa 356 u (14 mil). Der Prägebauteil 219 hat eine bahnprägende Fotopolymeroberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222. Das Oberflächenfeld der bahnprägenden Oberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222 ist etwa 34% des Oberflächenfeldes der bahnberührenden Seite 220 (34 Prozent Überkreuzungsfläche).
Weiteres Entwässern wird durch Vakuum-unterstützte Drainage ausgeführt, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% aufweist. Die nicht-monoplane, gemusterte Bahn 120A wird zwischen zwei Filzen bei einem Druck von annähernd 317,25 bar (250 psi) im Walzenspalt 300 gepreßt. Die resultierende formgepresste Bahn 120B hat eine Faserkonsistenz von etwa 34%. Die Bahn wird daraufhin durch den Durchlufttrockner 400 auf eine Faserkonsistenz von etwa 65 Gew.-% vorgetrocknet. Die Bahn wird dann an die Oberfläche der Yankee-Trocknertrommel 510 mit einen aufgesprühten Krepp-Klebstoff, welcher 0,25%ige wässerige Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) umfaßt, angeheftet. Die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 96% vor dem trockenen Kreppen der Bahn mit einer Abstreifklinge angehoben. Die Abstreifklinge hat einen Schrägwinkel von etwa 25º und ist im Hinblick auf den Yankee-Trockner positioniert, um einen Impaktwinkel von etwa 81 Grad beizustellen; der Yankee-Trockner wird bei etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockene Bahn wird bei einer Geschwindigkeit von 700 fpm (214 Meter pro Minute) zu einer Rolle geformt.
Die Eigenschaften einer gepressten Papierbahn, welche gemäß Beispiel 1 hergestellt worden ist (Pressdruck 17,25 bar (250 psi)), sind in Tabelle 1 aufgelistet. Die korrespondierenden Eigenschaften einer ungepressten Ausgangspapierbahn, welche mit dem gleichen Eintrag, Bahnübertragung und Bahnprägebauteil 219 hergestellt worden ist, sind ebenso zum Vergleich in Tabelle 1 aufgelistet. Insbesondere ist der standardisierte Steifheitsindex der gepressten Bahn geringer als jener der ungepressten Ausgangsbahn, während die Gesamtreißfestigkeit der gepressten Bahn jene der ungepressten Ausgangsbahn überschreitet.
Zwei oder mehr der gepressten Bahnen können vereinigt werden, um ein mehrlagiges Produkt zu bilden. Beispielsweise können zwei gepresste Bahnen, welche gemäß Beispiel 1 hergestellt worden sind, durch Prägen und Aneinanderlaminieren der Bahnen unter Verwendung von PVA-Klebstoff vereinigt werden, um ein zweilagiges Papierhandtuch zu bilden. Das resultierende Papierhandtuch enthält etwa 0,2 Gew.-% der chemischen Weichmachermischung und etwa 1,0 Gew.-% des Dauernaßfestigkeitsharzes. Das resultierende Papierhandtuch ist weich und ist so absorbierend wie und fester als ein zweilagiges Papierhandtuch, welches aus zwei ungepressten Ausgangsbahnen hergestellt worden ist.

Beispiel 2:

Der Zweck dieses Beispiels ist es, ein Verfahren zu illustrieren, welches eine Durchlufttrocknungspapiermaschinentechnik verwendet, um weiche und absorbierende Papierbahnen zur Verwendung beim Herstellen von Papierhandtüchern herzustellen. Die Bahnen werden mit einer chemischen Weichmacherzusammensetzung, welche eine Mischung aus Di(hydriert)-Talg-Dimethylammoniumchlorid (DTDMAC), einem Polyethylenglycol 400 (PEG-400) und einem permanenten Naßfestigkeitsharz enthält, behandelt und dann bei einem höheren Druck als in Beispiel 1 gepresst. Die Durchluft-Papiermaschine ist in Fig. 1 gezeigt.
Die Bahn wird wie in Beispiel 1 beschrieben gebildet mit Ausnahme, daß der Pressdruck in der Presse 20,7 bar (300 psi) ist. Die Eigenschaften der gepressten Papierbahn, welche gemäß Beispiel 2 hergestellt worden ist, sind in Tabelle 1 angeführt. Zwei oder mehr der gepressten Bahnen können durch Prägen und Aneinanderlaminieren der Bahnen unter Verwendung von PAV-Klebstoff vereinigt werden, um ein mehrlagiges Produkt zu bilden. Ein zweilagiges Papierhandtuch, welches durch Vereinigen von zwei der gepressten Bahnen, welche gemäß Beispiel 2 hergestellt worden sind, hergestellt ist, ist weich und ist so absorbierend wie und fester als das zweilagige Papierhandtuch, welches durch Vereinigen zweier gepresster Bahnen, welche gemäß Beispiel 1 hergestellt worden sind, hergestellt ist. Tabelle 1: Eigenschaften gekreppter Papiertuchbahnen.

Beispiel 3:

Dieses Beispiel beschreibt die Produktion eines Tissue-Produkts, welches ohne die Verwendung eines Durchlufttrockners hergestellt ist. Eine Fourdrinier- Papiermaschine im Pilotmaßstab wird bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet. Die Papiermaschine ist in Fig. 12 gezeigt. Kurz gesagt wird eine erste faserige Aufschlämmung, welche hauptsächlich kurze Papiermacherfasern enthält, mit einer zweiten faserigen Aufschlämmung, welche hauptsächlich lange Papiermacherfasern enthält, gemischt und durch die Stoffauflaufkastenkammer gepumpt und auf das Fourdrinier-Sieb abgelegt, um darauf eine embryonale Bahn zu bilden. Die erste Aufschlämmung hat eine Faserkonsistenz von etwa 0,11% und ihr faseriger Gehalt ist Eukalyptus-Hartholz-Kraft. Die zweite Aufschlämmung hat eine Faserkonsistenz von etwa 0,11% und ihr faseriger Gehalt ist Nördliches- Weich holz-Kraft. Das Verhältnis von Eukalyptus zu Nördlichem Weichholz ist annähernd 60/40. Das Entwässern tritt durch das Fourdrinier-Sieb ein und wird von einem Deflektor und Vakuum-Boxen unterstützt. Das Fourdrinier-Sieb ist von einer 5-Fach- Satinwebe-Konfiguration mit 87 Monofilamenten in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten quer zur Maschinenrichtung pro 2,54 cm (1 Inch).
Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb bei einer Faserkonsistenz von etwa 22% am Punkt der Übertragung auf einen Bahnprägebauteil 219 übertragen. Der Prägebauteil 219 hat etwa 240 zweiseitig gestaffelte ovale Ablenkungsleitungen 230 pro 6,45 cm² (1 in²) bahnberührende Seite 220. Die Hauptachse der oval geformten Ablenkungsleitungen ist allgemein parallel zur Maschinenrichtung. Die Ablenkungsleitungen 230 haben eine Tiefe 232 von etwa 351 u (14 mil). Der Prägebauteil 219 hat eine bahnprägende Fotopolymeroberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222. Das Oberflächenfeld der bahnprägender Oberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222 ist etwa 34% des Oberflächenfeldes der bahnberührenden Seite 220 (34 Prozent Überkreuzungsfläche).
Weiteres Entwässern wird durch Vakuum-unterstützte Drainage ausgeführt, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% aufweist. Die nicht-monoplane, gemusterte Bahn 120A wird zwischen den ersten und zweiten Entwässerungsfilzen 320 und 360 mit zwei Filzen bei einem Druck von annähernd 17,25 bar (250 psi) gepreßt. Die resultierende formgepresste Bahn 120B hat eine Faserkonsistenz von etwa 34%. Mit dem zweiten Filz 360 anliegend an die zweite Seite 240 des Prägebauteils 219 positioniert, wird die formgepresste Bahn 120B am Prägebauteil 219 zum Walzenspalt 490 getragen, um eine Übertragung der formgepressten Bahn 120B zur Yankee-Trommel 510 beizustellen.
Die Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee-Trockners mit einem gesprühten kreppenden Klebstoff, welcher 0,25%ige wässerige Lösung von Polyvinylalkohol (PAV) umfaßt, angeheftet. Die Faserkonsistenz wird vor dem trockenen Kreppen der Bahn mit einer Abstreifklinge auf geschätzte 96% angehoben. Die Abstreifklinge hat einen Schrägwinkel von etwa 25 Grad und ist im Hinblick auf den Yankee-Trockner positioniert, um einen Impaktwinkel von etwa 81 Grad beizustellen; der Yankee-Trockner wird bei etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockene Bahn wird bei einer Geschwindigkeit von 700 fpm (214 Meter pro Minute) zu einer Rolle geformt.
Das gepresste gekreppte Tissue-Produkt hat ein Flächengewicht von 16 g/m² und eine Reißfestigkeit, welche größer ist als eine ungepresste Ausgangs- Tissuebahn, welche mit dem gleichen Eintrag und Prägebauteil 219 hergestellt worden ist. Die Wölbungen mit relativ geringer Dichte 1084 der resultierenden gekreppten Papierbahn werden verkürzt und haben eine Krepp-Frequenz, welche unterschiedlich von jener des kontinuierlichen Netzwerkbereichs mit relativ hoher Dichte 1083 sein kann. Eine Draufsichtsfotografie der resultierenden Struktur ist in Fig. 15 gezeigt und ein Kleingefüge-Bildquerschnitt der Struktur ist in Fig. 16 gezeigt.

Beispiel 4:

Dieses Beispiel beschreibt die Produktion eines zweischichtigen Tissue- Produkts, welches ohne die Verwendung eines Durchlufttrockners hergestellt worden ist. Eine Fourdrinier-Papiermaschine im Pilotmaßstab wird bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet. Die Papiermaschine, welche in Fig. 13A gezeigt ist, weist einen geschichteten Stoffauflaufkasten mit einer oberen Kammer und einer unteren Kammer auf. Kurz gesagt wird eine erste faserige Aufschlämmung, welche hauptsächlich aus kurzen Papiermacherfasern besteht, durch die untere Stoffauflaufkastenkammer gepumpt und gleichzeitig wird eine zweite faserige Aufschlämmung, welche hauptsächlich aus langen Papiermacherfasern besteht, durch die obere Stoffauflaufkastenkammer gepumpt und in übereinanderliegender Beziehung auf das Fourdrinier-Sieb abgelegt, um darauf eine zweischichtige embryonale Bahn zu bilden. Die erste Aufschlämmung hat eine Faserkonsistenz von etwa 0,11% und ihr faseriger Gehalt ist Eukalyptus-Hartholz-Kraft. Die zweite Aufschlämmung hat eine Faserkonsistenz von etwa 0,15% und ihr faseriger Gehalt ist Nördliches-Weichholz-Kraft. Entwässern tritt durch das Fourdrinier-Sieb ein und wird von einem Deflektor und Vakuumboxen unterstützt. Das Fourdrinier-Sieb ist von einer 5-Fach-Satinwebe-Konfiguration mit 87 Monofilamenten in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten quer zur Maschinenrichtung pro 2,54 cm (1 Inch).
Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb bei einer Faserkonsistenz von etwa 10% am Punkt der Übertragung auf einen Verbundprägebauteil 219 mit einer Fotopolymerschichte, welche mit der Oberfläche eines Entwässerungsfilzes 360 verbunden ist, übertragen. Die Fotopolymerschichte hat eine makroskopisch monoplane, gemusterte bahnprägende Oberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222. Die Übertragung der Bahn vom Fourdrinier-Sieb auf den Verbundprägebauteil 219 wird durch Verwendung eines Vakuum-Pickup-Schuhs 126 unterstützt. Die bahnprägende Oberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222 der Fotopolymerschichte hat eine Mehrzahl von diskreten, isolierten, nicht-verbundenen Ablenkungsleitungen. Das Muster der Ablenkungsleitungen ist identisch mit dem Muster in Beispiel 1 und die Fotopolymerschichte erstreckt sich etwa 3,56 u (14 mil) von der Oberfläche des Filzes 360.
Nach dem Vakuumtransfer ist die Bahn nicht-monoplan und hat ein Muster entsprechend der bahnprägenden Oberfläche 222. Die Bahn hat eine Faserkonsistenz von etwa 24%. Die nicht-monoplane, gemusterte Bahn wird am Verbund- Bahnprägebauteil 219 zum Walzenspalt 300 getragen und wird zwischen dem er sten Filz 320 und dem Verbundprägebauteil 219, welcher den zweiten Filz 360 umfaßt, gepresst. Die Bahn wird bei einem Walzenspaltdruck von annähernd 17,25 bar (250 psi) gepresst.
Die resultierende formgepresste Bahn 120B hat eine Faserkonsistenz von etwa 34%. Die formgepresste Bahn 120B wird daraufhin an die Oberfläche eines Yankee- Trockners mit einem aufgesprühten kreppenden Klebstoff, welcher 0,25%ige wässerige Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) enthält, angeheftet. Die Faserkonsistenz wird vor dem trockenen Kreppen der Bahn mit einer Abstreifklinge auf geschätzte 96% angehoben. Die Abstreifklinge hat einen Schrägwinkel von etwa 25 Grad und ist im Hinblick auf den Yankee-Trockner positioniert, um einen Impaktwinkel von etwa 81 Grad beizustellen; der Yankee-Trockner wird bei etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) betätigt. Die trockene Bahn wird bei einer Geschwindigkeit von 700 fpm (214 Meter pro Minute) zu einer Rolle geformt.
Das gepresste gekreppte Tissue-Produkt hat ein Flächengewicht von etwa 16 Gramm/Quadratmeter und eine Reißfestigkeit größer als die ungepresste Ausgangs- Tissue-Bahn, welche mit dem gleichen Eintrag und Prägebauteil hergestellt worden ist, aber welche nicht zwischen zwei Filzschichten gepresst worden ist. Die Wölbungen mit relativ geringer Dichte 1084 der resultierenden gekreppten Papierbahn sind verkürzt und weisen eine Kreppfrequenz auf, welche unterschiedlich von jener des kontinuierlichen Netzwerkbereichs mit relativ hoher Dichte 1083 sein kann. Eine Draufsicht-Fotografie der resultierenden Struktur ist in Fig. 17 gezeigt und ein Kleingefügebild-Querschnitt der Struktur ist in Fig. 18 gezeigt.

Beispiel 5:

Dieses Beispiel beschreibt die Produktion eines nicht gekreppten Papierprodukts, welches ohne die Verwendung eines Durchlufttrockners hergestellt worden ist. Kurz gesagt werden 30 Gramm Papierstoff aus Nördlichem Weichholz in 2000 ml Wasser defibriert. Die defibrierte Papierstoffaufschlämmung wird dann in einem 20,000-ml-Proportionierer auf 0,1% Konsistenz auf Basis trockener Faser verdünnt. Ein Volumen von etwa 2543 ml der verdünnten Papierstoffaufschlämmung wird einer Deckelbox, welche 20 Liter Wasser enthält, beigegeben. Der Boden der Deckelbox enthält ein Polyester-Monofilament-Kunststoff-Fourdrinier-Sieb von 33 cm · 33 cm (13,0 Inch mal 13,0 Inch), welches von Appleton Wire Co. Appleton, Wisconsin, zur Verfügung gestellt wird. Das Sieb ist von einer 5-Fach-Satinwebe- Konfiguration mit 84 Monofilamenten in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten quer zur Maschinenrichtung pro 2,54 cm (1 Inch). Die Faseraufschlämmung wird einheitlich durch Bewegen eines Stössels einer perforierten Metallrandbegrenzungsbox von nahe der Oberfläche der Aufschlämmung zum Boden der Aufschlämmung zurück und nach vor während 3 kompletten "Auf und Ab-"-Zyklen einheitlich verteilt. Die Zeitspanne des "Auf- und Ab-"-Zyklus ist annähernd 2 Sekunden. Der Stössel wird dann langsam herausgezogen. Die Aufschlämmung wird dann durch das Sieb filtriert. Nachdem die Wasseraufschlämmung durch das Sieb abgelaufen ist, wird die Deckelbox geöffnet und das Sieb und die Fasermatte werden entnommen. Das Sieb, welches die nasse Bahn enthält, wird als nächstes über einen Vakuumschlitz gezogen, um die Bahn zu entwässern. Das Spitzenvakuum ist annähernd 0,155 cm (4 in Hg). Die embryonale nasse Bahn wird von dem Sieb auf einen Prägebauteil mit Breiten- und Längendimensionen etwa gleich der Breite und Länge des Siebes bei einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Übertragungspunkt übertragen.
Der Prägebauteil hat eine bahnprägende Fotopolymeroberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222. Der Prägebauteil hat etwa 300 bilateral gestaffelte oval geformte Ablenkungsleitungen 230 pro 6,45 m² (Quadratinch) bahnberührende Seite 220. Die Hauptachse der oval geformten Ablenkungsleitungen ist allgemein parallel zur Maschinenrichtung. Die Ablenkungsleitungen 230 weisen eine Tiefe 232 von etwa 356 u (14 mil) auf. Das Oberflächenfeld der bahnprägenden Oberfläche mit kontinuierlichem Netzwerk 222 ist etwa 34 Prozent des Oberflächenfeldes der bahnberührenden Seite 220 (34 Prozent Überkreuzungszone).
Die Übertragung wird durch Bilden eines "Sandwich" des Prägebauteils, der Bahn und des Siebes ausgeführt. Das "Sandwich" wird über einen Vakuumschlitz gezogen, um die Übertragung zu vervollständigen. Das Spitzenvakuum ist etwa 0,359 bar (10 in Hg). Das Sieb wird daraufhin von dem "Sandwich", eine monoplane, gemusterte Bahn, welche auf dem Prägebauteil getragen ist, zurücklassend, entfernt. Die Bahn hat eine Faserkonsistenz von etwa 20%. Die Bahn und der Prägebauteil werden daraufhin zwischen zwei Filzschichten bei einem Druck von annähernd 17,25 bar (250 psi) gepresst. Die resultierende formgepresste Bahn hat eine Faserkonsistenz von etwa 40%. Die gepresste Bahn wird durch Kontakt an einem Dampf-Trommeltrockner getrocknet.
Das Flächengewicht der resultierenden trockenen Bahn ist 26,4 g7m². Die Reißfestigkeit des gepressten Blattes ist größer als ein Ausgangsblatt, welches mit dem gleichen Eintrag, Sieb, Prägebauteil und bei gleichen Übertragungsbedingungen hergestellt worden ist, aber ohne Pressen des Ausgangsblatts zwischen zwei Filzschichten. Vergleichsdaten für dieses Beispiel sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2: Eigenschaften ungekreppter Papierbahn-Handblätter
Während bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung illustriert und beschrieben worden sind, würde es für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein, daß zahlreiche andere Änderungen und Modifikationen ausgeführt werden können, ohne vom Rahmen der folgenden Patentansprüche abzuweichen.

Claims

1. Eine Papierbahn, welche umfaßt:

einen ersten Bereich mit relativ hoher Dichte (1083) mit einer ersten Dicke K und einen zweiten Bereich (1084) mit relativ geringer Dichte mit einer zweiten Dicke P, wobei das Dicke-Verhältnis P/K größer als 1,0 ist,

gekennzeichnet durch einen dritten Bereich (1074), welcher sich zwischen den ersten und zweiten Bereichen (1083, 1084) erstreckt, wobei der dritte Bereich (1074) einen Übergangsbereich (1073) aufweist, welcher angrenzend an den ersten Bereich (1083) angeordnet ist, wobei der Übergangsbereich (1073) eine dritte Dicke T aufweist, wobei das Dicke-Verhältnis T/K geringer als 0,90 ist.

2. Die Papierbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dicke- Verhältnis T/K geringer als etwa 0,80 ist.

3. Die Papierbahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dicke- Verhältnis T/K geringer als etwa 0,70 und bevorzugter geringer als etwa 0,65 ist.

4. Die Papierbahn nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dicke-Verhältnis P/K mindestens etwa 1,5 ist.

5. Die Papierbahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dicke- Verhältnis P/K mindestens etwa 1, 7 und bevorzugter mindestens etwa 2,0 ist.

6. Die Papierbahn nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn ein Flächengewicht zwischen etwa 10 Gramm pro Quadratmeter und etwa 65 Gramm pro Quadratmeter und eine Makro-Abgreifhöhe von mindestens etwa 0,10 mm, bevorzugter mindestens etwa 0,20 mm und am bevorzugtesten mindestens etwa 0,30 mm aufweist.

7. Die Papierbahn nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der ersten und zweiten Bereiche (1083, 1084) verkürzt ist.

8. Die Papierbahn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich (1084) verkürzt ist.

9. Die Papierbahn nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, welche dadurch gekennzeichnet ist:

daß der erste Bereich (1083) mit relativ hoher Dichte einen kontinuierlichen Netzwerkbereich (1083) umfaßt; und

der zweite Bereich (1084) mit relativ geringer Dichte eine Mehrzahl von diskreten Wölbungen (1084) mit relativ geringer Dichte, welche über den kontinuierlichen Netzwerkbereich (1083) verteilt und voneinander durch den kontinuierlichen Netzwerkbereich (1083) isoliert sind, umfaßt.

10. Die Papierbahn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungen (1084) mit relativ geringer Dichte verkürzt sind.

11. Ein Verfahren zum Bilden einer Papierbahn, welches folgende Schritte umfaßt:

Beistellen einer wässerigen Dispersion aus Papiermacherfasern;

Beistellen eines Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteils (11);

Beistellen einer ersten Entwässerungsfilz-Schichte (320);

Beistellen einer zweiten Entwässerungsfilz-Schichte (360);

Beistellen eines Kompressionsquetschspalts (300) zwischen ersten und zweiten gegenüberliegenden Kompressionsoberflächen;

Beistellen eines Öffnungen aufweisenden Prägebauteils (219) mit einer bahnberührenden Oberfläche (220), welche eine bahnprägende Oberfläche (222) und einen Ablenkungsleitungsabschnitt (239) umfaßt;

Bilden einer embryonalen Bahn (120) aus den Papiermacherfasern am Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil (11), wobei die embryonale Bahn (120) eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist;

Übertragen der embryonalen Bahn (120) vom Öffnungen aufweisenden formgebenden Bauteil (11) zum Öffnungen aufweisenden Prägebauteil (219), um die zweite Seite der embryonalen Bahn (120) anliegend an die bahnberührende Seite (220) des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils (219) zu positionieren;

Ablenken eines Abschnitts der Papiermacherfasern in der embryonalen Bahn (120) in den Ablenkungsleitungsabschnitt (230) und Entfernen von Wasser von der embryonalen Bahn (120) durch den Ablenkungsleitungsabschnitt (230), um eine unkompaktierte, nicht-monoplane Zwischenbahn (120A) der Papiermacherfasern zu bilden;

Positionieren der Bahn (120A) zwischen den ersten und zweiten Filzschichten (320; 360) im Kompressionsquetschspalt (300), wobei die erste Filzschichte (320) anliegend an die erste Seite der Zwischenbahn (120A) positioniert ist, die bahnprägende Oberfläche (222) anliegend an die zweite Seite der Zwischenbahn (120A) positioniert ist und der Ablenkungsleitungsabschnitt (230) in Strömungskommunikation mit der zweiten Filzschichte ist; und

Pressen der Zwischenbahn (120A) im Kompressionsquetschspalt (300), um weiters die Papiermacherfasern in den Ablenkungsleitungsabschnitt (230) abzulenken, um einen Abschnitt der Zwischenbahn (120A) zu verdichten und um Wasser von den ersten und zweiten Seiten der Zwischenbahn (120A) zu entfernen, um eine formgepresste Bahn (120B) zu bilden.

12. Das Verfahren nach Anspruch 11, welches weiters folgende Schritte umfaßt:

Trennen der ersten Entwässerungsfilz-Schichte (320) von der ersten Seite der formgepressten Bahn (120B), nachdem die formgepresste Bahn (120B) durch den Kompressionsquetschspalt (300) durchgegangen ist;

Tragen der formgepressten Bahn (120B) an der bahnprägenden Oberfläche (222), nachdem die formgepresste Bahn (120B) durch den Kompressionsquetschspalt (300) durchgegangen ist;

Beistellen einer Prägeoberfläche;

Einprägen der bahnprägenden Oberfläche (222) in die formgepresste Bahn (120B) durch Dazwischenlegen der formgepressten Bahn (120B) zwischen die bahnprägende Oberfläche (222) und die Prägeoberfläche (512), um eine geprägte Bahn (120C) zu bilden, und

Trocknen der geprägten Bahn (120C).

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einprägens der bahnprägenden Oberfläche (222) in die formgepresste Bahn (120B) das Positionieren der bahnprägenden Oberfläche (222) zwischen der formgepressten Bahn (120B) und der zweiten Filzschichte (360) umfaßt.

14. Das Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägebauteil (219) einen Verbund-Prägebauteil umfaßt, welcher die bahnprägende Oberfläche (222) verbunden mit der zweiten Filzschichte (360) aufweist.

15. Verfahren, welches in den Ansprüchen 11, 12, 13 oder 14 genannt ist, gekennzeichnet durch Pressen der Zwischenbahn (120A) im Kompressionsquetschspalt (300) bei einem Quetschspaltdruck von mindestens 6,9 bar (100 psi) und bevorzugter zwischen etwa 13,8 bar (200 psi) und etwa 69 bar (1000 psi).

16. Das Verfahren nach Anspruch 11, 12, 13, 14 oder 15, gekennzeichnet durch den Schritt des Übertragens der embryonalen Bahn (120) auf den Öffnungen aufweisenden Prägebauteil (219) bei einer Konsistenz zwischen etwa 10 und etwa 20%.

17. Das Verfahren nach Anspruch 11, 12, 13, 14, 15 oder 16, gekennzeichnet durch den Schritt des Pressens einer Zwischenbahn (120A), welche eine Konsistenz zwischen etwa 14 und etwa 80 Prozent und bevorzugter zwischen etwa 15 und etwa 35 Prozent aufweist, am Eingang zum Kompressionsquetschspalt (300).

18. Das Verfahren nach Anspruch 11, 12, 13, 14, 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägebauteil (219) eine bahnberührende Seite (220) umfaßt, welche eine makroskopisch monoplane, gemusterte, kontinuierliche Netzwerk-Bahnprägeoberfläche (222) aufweist, welche innerhalb des Öffnungen aufweisenden Prägebauteils (219) eine Mehrzahl diskreter, isolierter, nichtverbindender Ablenkungsleitungen (230) definiert; und welches den Schritt des Pressens der Zwischenbahn (120A) im Kompressionsquetschspalt (300) umfaßt, um eine formgepresste Bahn (120B) mit einem makroskopisch monoplanen gemusterten Netzwerkbereich (1083), welcher eine relativ hohe Dichte aufweist, und eine Mehrzahl von diskreten Wölbungen (1084), welche eine relativ geringe Dichte aufweisen, zu bilden, wobei die Wölbungen (1084) über den kontinuierlichen Netzwerkbereich mit relativ hoher Dichte (1083) verteilt sind und voneinander durch den Netzwerkbereich mit relativ hoher Dichte (1083) isoliert sind.

19. Das Verfahren nach Anspruch 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 oder 18, welche weiters durch den Schritt des Verkürzens der Bahn (120C) gekennzeichnet ist.

20. Das Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch den Schritt des Verkürzens des kontinuierlichen Netzwerkbereichs (1083) und Verkürzens einer Mehrzahl der diskreten Wölbungen (1084), welche über das kontinuierliche Netzwerk (1083) verteilt sind.