EP4747441A1

EP4747441A1 - Verfahren zur erhöhung der festigkeit einer trockengelegten einlagigen faserstoffbahn mittels einer speziellen presse

Info

Publication number: EP4747441A1
Application number: EP25705530.1A
Authority: EP
Inventors: Christin BRÜCK; Hans-Jürgen Lamb; Simon WANNER
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2024-02-28
Filing date: 2025-02-12
Publication date: 2026-05-27
Also published as: WO2025180831A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn, wobei die Faserstoffbahn durch ein Trockenlegeverfahren, insbesondere ein Luftlegeverfahren, gebildet wird und wobei die Faserstoffbahn in einem Pressschritt durch einen Pressspalt in einer Produktionsrichtung (MD) geführt wird, wobei die Faserstoffbahn in dem Pressspalt zwischen einem ersten Presselement und einem zweiten Presselement lokal gepresst und verfestigt wird, wobei das erste Presselement eine der Faserstoffbahn zugewandte Oberseite mit einer Vielzahl von Pressstegen (16) umfasst, welche die Form von mehreren, im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten Zig-Zag- und/oder Wellenlinien aufweisen, wobei jede Zig-Zag- und/oder Wellenlinie eine Haupterstreckungsmittellinie (30) aufweist und wobei eine kleineste Wiederholeinheit der jeweiligen Zig-Zag- und/oder Wellenlinie mindestens zwei Umlenkstellen (32) umfasst, wovon jeweils wenigstens eine Umlenkstelle auf jeder Seite der jeweiligen Haupterstreckungsmittellinie angeordnet ist, wobei jede der Zig-Zag- und/oder Wellenlinien mehrere Unterbrechungen (36) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine nach dem Verfahren hergestellte Faserstoffbahn.

Description

Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit einer trockengelegten einlagigen Faserstoffbahn mittels einer speziellen Presse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit einer einlagigen Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn, wobei die Faserstoffbahn durch ein Trockenlegeverfahren, insbesondere ein Luftlegeverfahren, gebildet wird und wobei die Faserstoffbahn in einem Pressschritt durch einen Pressspalt in einer Produktionsrichtung MD geführt wird, wobei die Faserstoffbahn in dem Pressspalt zwischen einem ersten Presselement und einem zweiten Presselement lokal gepresst und verfestigt wird, wobei das erste Presselement eine der Faserstoffbahn zugewandte Oberseite mit einer Vielzahl von Pressstegen umfasst, welche die Form von mehreren, im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten Zig-Zag- und/oder Wellenlinien aufweisen, wobei jede

Zig-Zag- und/oder Wellenlinie eine Haupterstreckungsmittellinie aufweist und wobei eine kleineste Wiederholeinheit der jeweiligen Zig-Zag- und/oder Wellenlinie mindestens zwei Umlenkstellen umfasst, wovon jeweils wenigstens eine Umlenkstelle auf jeder Seite der jeweiligen Haupterstreckungsmittellinie angeordnet ist.

Das Nasslegeverfahren ist das am häufigsten angewendete Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, wie einer Tissuebahn. Die Feststoffe dieser Faserstoffbahnen werden am Beginn des Herstellungsprozesses in Wasser suspendiert und in einer Papiermaschine über den Stoffauflauf einer Formiersektion zugeführt, dort und in einer nachgeordneten Pressensektion mechanisch entwässert und anschließend in einer Trockenpartie thermisch getrocknet. Durch die Anwesenheit von Wasser bilden sich sogenannte Wasserstoffbrücken aus, die zu einer Grundfestigkeit der Faserstoffbahn führen. Zur weiteren Erhöhung dieser Grundfestigkeit werden in der Regel noch festigkeitssteigernde Mittel der Faserstoffbahn zugegeben.

Im Zuge der Bestrebungen, die Herstellungsprozesse für Faserstoffbahnen hinsichtlich der Reduzierung des Energieverbrauchs und der CO2 Emissionen zu optimieren, kommen immer mehr Trockenlegeverfahren zur Anwendung. Bei diesen Verfahren kann die Festigkeit der Faserstoffbahnen nicht mehr ausreichend durch die Ausbildung von Wasserstoffbrücken erreicht werden, da kein oder nur wenig Wasser verwendet wird und die Fasern zur Ausbildung der Bahn daher nahezu trockengelegt werden. Hier werden bei der Herstellung von Faserstoffbahnen, wie Tissuebahnen, Latexpolymere auf die Papieroberfläche gesprüht oder synthetische Schmelzfasern den Fasern vor dem Trockenlegen beigemischt. Die Faserstoffbahn mit den Schmelzfasern wird anschließend erwärmt. Die Schmelzfasern schmelzen und verbinden sich mit den Zellulosefasern der Faserstoffbahn, wodurch die Festigkeit der Faserstoffbahn erhöht oder erzeugt wird. Diese festigkeitssteigernden Mittel sind jedoch teuer und machen einen erheblichen Teil an den Produktionskosten dieser Papiere aus. Zudem weisen Latexpolymere und Schmelzfasern eine schlechte oder sogar keine biologische Abbaubarkeit auf und benötigen zur Polymerisierung und zum Trocknen von Latex bzw. zum Schmelzen der Kunststofffasern erhebliche Mengen thermischer Energie.

Zur Erlangung guter mechanischer Eigenschaften, wie Dehnverhalten und Zugspannungsverhaltens, der trockengelegten Faserstoffbahn kommt dem Verfestigungsverfahren große Bedeutung zu.

Ein eingangs beschriebenes, gattungsgemäßes Verfahren ist bereits aus der Druckschrift US 2007/0126141 A1 bekannt, auf welche sich die Figuren 1 und 2 beziehen. Dabei wird in eine luftgelegte Faserstoffbahn ein wellenförmiges Muster eingeprägt, indem die Faserstoffbahn in einer Produktionsrichtung MD durch einen von zwei Presselementen 10 und 12 gebildeten Pressspalt 14 geführt wird. Die beiden Presselemente 10 und 12 weisen hier die Form von Presswalzen auf. Die Achsen der beiden Presswalzen sind parallel zur Maschinenquerrichtung CD orientiert. Während eine der Faserstoffbahn im Pressspalt 14 zugewandte Oberseite des zweiten Presselements 12 glatt ausgebildet ist, weist das erste Presselement 10 eine der Faserstoffbahn im Pressspalt 14 zugewandte Oberseite mit einer Vielzahl von wellenförmigen, insbesondere sinuswellenförmigen Pressstegen 16 auf. Die Pressstege 16 erstrecken sich dabei kontinuierlich und parallel zueinander in Umfangsrichtung der ersten Presswalze. Die Pressstege 16 weisen eine Breite 18 von 0,635mm bzw. 0,025 Zoll auf und eine Höhe 20 über einem flachen Grund 22 zwischen 0,635mm bzw. 0,025 Zoll und 1 ,27mm bzw. 0,5 Zoll. Zudem sind jeweils zwei unmittelbar zueinander benachbarte Pressstege 16 voneinander mit einem Abstand 24 von 7,62mm bzw. 0,3 Zoll getrennt.

In Figur 2 ist ein Teil der Oberseite des ersten Presselements 10 in einem abgewickelten Zustand dargestellt. Dieser entspricht im Wesentlichen der Prägung in der Faserstoffbahn, nachdem diese den Pressspalt in Produktionsrichtung MD durchlaufen hat. Die sinuswellenförmigen Pressstege 16 weisen eine Amplitude 26 von etwa 3,5mm und eine Wiederholfrequenz 28 von ungefähr zwei Schwingungen pro 25,4mm bzw. pro Zoll auf. Mit anderen Worten gibt es pro 25,4mm bzw. pro Zoll in Produktionsrichtung MD zwei Schwingungen bzw. zwei kleineste Wiederholeinheiten. Die einzelnen sinuswellenförmigen Pressstege 16 weisen jeweils eine Haupterstreckungsmittellinie 30 auf, welche sich in Produktionsrichtung MD erstreckt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Figur 2 nur eine solche Haupterstreckungsmittellinie 30 dargestellt. Bezogen auf die Haupterstreckungsmittellinie 30 des jeweiligen Pressstegs 16 weist jede kleinste Wiederholeinheit des Pressstegs 16 zwei Umlenkstellen 32, bzw. in diesem Beispiel zwei Scheitelpunkte der Sinuswelle, auf, nämlich jeweils eine auf den beiden gegenüberliegenden Seiten der Haupterstreckungsmittellinie 30.

Auch wenn das aus der US 2007/0126141 A1 bekannte Verfahren bereits Vorteile gegenüber früheren Verfahren mit anderen Pressstegen, insbesondere sich geradlinig erstreckenden Pressstegen, aufweist, so sind die Ergebnisse hinsichtlich Festigkeit und Dehnfähigkeit der Faserstoffbahn, nachdem sie den Pressspalt durchlaufen hat, noch verbesserungsfähig. Die Faserstoffbahn sollte sowohl eine möglichst große Festigkeit als auch eine möglichst große Dehnfähigkeit aufweisen und dies möglichst gleichmäßig in alle Richtung, also nicht nur in Produktionsrichtung, sondern auch in Maschinenquerrichtung. Gerade in dieser Hinsicht gibt es noch Verbesserungsbedarf.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Probleme zu lösen oder zumindest zu reduzieren. Insbesondere sollen ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung bereitgestellt werden, mit denen der Faserstoffbahn sowohl eine möglichst große Festigkeit verliehen werden kann, wenn sie den Pressspalt durchläuft. Ein sekundäres Ziel ist es dabei die Dehnfähigkeit der Faserstoffbahn auf einem möglichst hohen Niveau zu halten. Insbesondere soll die Faserstoffbahn auch dann hinreichend gute Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Dehnfähigkeit aufweisen, wenn die Herstellung der Faserstoffbahn, wie Tissuebahn, mit nur sehr geringen Mengen an Wasser erfolgt, um möglichst wenig Energie für die Trocknung der Faserstoffbahn aufbringen zu müssen und wenn auf die Zugabe von thermisch zu aktivierenden Bindemitteln weitgehend oder gänzlich verzichtet wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ausschließlich auf einlagige Faserstoffbahnen. Darunter werden Faserstoffbahnen verstanden, die auf nur einer Bespannung gebildet werden. Dies erfolgt in der Regel durch sogenannte Luftlegeeinheiten. Die Faserstoffbahn kann dabei durch mehr als eine Luftlegeeinheit gebildet werden, so dass zunächst Faserstoffmaterial durch eine erste Luftlegeeinheit auf der Bespannung abgelegt und danach weiteres Faserstoffmaterial durch weitere Luftlegeeinheiten auf dem zuvor abgelegten Faserstoffmaterial abgelegt wird, bis die Faserstoffbahn das gewünschte Flächengewicht aufweist. Mehrlagige Faserstoffbahnen, auf die sich die vorliegende Schrift nicht bezieht, werden hingegen beispielsweise auf mehreren Bespannungen abgelegt und danach die so gebildeten Lagen miteinander vergautscht. Ein weiteres Beispiel für mehrlagige Faserstoffbahnen besteht darin, dass die einzeln gebildeten Lagen in einem hinter der Formiereinheit angeordneten Teil der Maschine miteinander verbunden werden. Bei nassgelegten Faserstoffbahnen, auf welche sich die vorliegende Schrift ohnehin nicht bezieht, gibt es noch die Möglichkeit mehrlagige Bahnen direkt im Stoffauflauf zu bilden (Mehrkanalstoffaufläufe).

Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.

Insbesondere wird die vorliegende Aufgabe durch ein gattungsgemäßes, eingangs beschriebenes Verfahren gelöst, welches sich dadurch besonders auszeichnet, dass jede der Zig-Zag- und/oder Wellenlinien mehrere Unterbrechungen aufweist. Versuche haben gezeigt, dass es vorteilhaft ist, die Pressstege nicht kontinuierlich durchgehend in Umfangsrichtung der Presswalze auszubilden, sondern sie durch die Unterbrechungen in eine Vielzahl von diskreten Elementen oder Abschnitten zu unterteilen. Hierdurch mag zwar die Festigkeit der Faserstoffbahn in Produktionsrichtung geringfügig abnehmen, jedoch kommt es zu einer Angleichung der Festigkeiten der Faserstoffbahn in Produktions- bzw. Maschinenrichtung und in Maschinenquerrichtung. Hinzu kommt, dass die Dehnfähigkeit der Faserstoffbahn, insbesondere in Produktionsrichtung, signifikant zunimmt. Auch hinsichtlich der Dehnfähigkeit der Faserstoffbahn kommt es zu einer merklichen Vereinheitlichung in Produktions- bzw. Maschinenrichtung und Maschinenquerrichtung. Durch die Erfindung wird die Festigkeit, beispiels- weise die Zugfestigkeit, erhöht, ohne die erforderlichen Eigenschaften der Faserstoffbahn, wie beispielsweise die Dicke, das Wasserabsorptionsvermögen, die Weichheit, das spezifische Volumen, zu gefährden.

Mit dem Begriff „Zig-Zag- und/oder Wellenlinien“ ist im Sinne der vorliegenden Erfindung gemeint, dass die Pressstege nicht zwangsläufig eine reine Wellenform aufweisen müssen, wie es bei den oben beschriebenen, sinuswellenförmigen Pressstegen der Fall ist, die aus der Druckschrift US 2007/0126141 A1 bekannt sind. Stattdessen kann diese Linie auch aus mehreren geraden Teilstrecken gebildet sein, die jeweils mit einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sind, also einer reinen Zig-Zag-Linie, oder die Linie kann aus einer Kombination von geraden Teilstecken und diese miteinander verbindenden gerundeten Teilstrecken bestehen, also einer Kombination aus Zig-Zag-Linie und Wellenlinie. Alle drei Varianten sind denkbar, wobei sich die Kombination von Zig-Zag-Linie und Wellenlinie durch die Vermeidung von unstetigen Richtungsänderungen und der damit verbundenen Kerbwirkung bei Zugbeanspruchung in der Praxis als besonders vorteilhaft herausgestellt hat. Bevorzugt sind die Zig-Zag- und/oder Wellenlinie“ punktsymmetrisch zu wenigstens einem Punkt auf ihrer jeweiligen Haupterstreckungslinie und/oder achsensymmetrisch zu wenigstens einer sich orthogonal zur jeweiligen Haupterstreckungslinie erstreckenden Achse ausgebildet.

Mit dem Begriff „im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Zig-Zag- und/oder Wellenlinien“ ist im Sinne der vorliegenden Erfindung gemeint, dass die jeweiligen Haupterstreckungsmittellinien der Zig-Zag- und/oder Wellenlinien im Wesentlichen, vorzugsweise genau, parallel zueinander verlaufen. Mit „im Wesentlichen“ ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass kleine Winkelabweichungen, insbesondere Winkelabweichungen von weniger als 10°, vorzugsweise von weniger als 5°, abschnittsweise oder über die gesamte Länge der jeweiligen Haupterstreckungsmittellinien zulässig sein sollen. Bevorzugt sind die Zig-Zag- und/oder Wellenlinien „in Phase“ orientiert, d.h. sie weisen ihre Umlenkstellen in Produktionsrichtung betrachtet alle auf derselben Höhe auf.

Mit dem Begriff „Trockenlegeverfahren, insbesondere Luftlegeverfahren“ ist gemeint, dass die Fasern nicht in einer Suspension aus Fasern und Flüssigkeit auf ein Sieb aufgebracht werden, sondern in einem trockenen Zustand, insbesondere mittels eines Luftstroms. Vorzugsweise werden den Fasern nur sehr geringe Mengen an Wasser zugegeben, insbesondere weniger als 20 Gew.-%, weiter bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, noch weiter bevorzugt weniger als 7 Gew.-% an Wasser vor dem Pressspalt mit dem ersten und zweiten Presselement. Auch nach dem Pressspalt sollten keine großen Wassermengen, auf jeden Fall weniger als 10 Gew.-% Wasser, der Faserstoffbahn zugegeben werden, bevor diese am Ende bevorzugt aufgewickelt wird. Auf die Zugabe von anderen Nassfestmitteln, wie thermisch aktivierbare Schmelzfasern, sollte ebenfalls weitgehend, bevorzugt gänzlich, verzichtet werden. Sofern sie in geringen Mengen zugegeben werden, sollte die Zugabe erst nach dem Pressspalt erfolgen, um keine Verunreinigungen an dem ersten und/oder zweiten Presselement zu bewirken.

Das erste und das zweite Presselement können Walzen sein, so wie es in dem eingangs beschriebenen Dokument US 2007/0126141 A1 der Fall ist. Die zwei Walzen bilden zwischen sich einen annähernd linienförmigen Pressspalt aus, sofern man die Pressstege gedanklich außer Acht lässt. Jedoch ist diese Konfiguration nicht zwingen. Es sind auch Konfigurationen denkbar, bei denen die beiden Presselemente einen im Wesentlichen flächigen Pressspalt zwischen sich ausbilden. Beispielsweise können die beiden Presselemente durch zwei Platten gebildet werden oder durch eine Walze und eine gegen die Walze anliegende Schuhpresse.

Ferner kann die Faserstoffbahn durch wenigstens eine Bespannung gestützt durch den Pressspalt geführt werden. Um jedoch möglichst große Pressdrücke auf die Faserstoffbahn applizieren zu können, wird es bevorzugt, wenn die Faserstoffbahn allein, d.h. ungestützt durch den Pressspalt geführt wird. Hierzu benötigt die Faserstoffbahn bereits eine gewisse Mindestfestigkeit im Vorfeld. Diese Mindestfestigkeit kann zum Beispiel durch wenigstens eine vorgelagerte Presse erzielt werden, durch welche die Faserstoffbahn gestützt und mit niedrigeren Pressdrücken beaufschlagt hindurchgeführt wird.

Vorzugsweise sind die Unterbrechungen im Wesentlichen alle gleich lang und sind die Abstände zwischen zwei jeweils unmittelbar benachbarten Zig-Zag- und/oder Wellenlinien im Wesentlichen alle gleich, wobei die Länge der Unterbrechungen zwischen 50% und 200%, vorzugsweise zwischen 70% und 150%, dem Abstand zwischen zwei jeweils unmittelbar benachbarten Zig-Zag- und/oder Wellenlinien entspricht. Dabei sollte die Länge der Unterbrechungen vorzugsweise in Abhängigkeit der mittleren Faserlänge der Fasern gewählt werden, aus welchen die Faserstoffbahn gebildet wird. Vorteilhaft ist es, wenn möglichst viele Fasern genau an zwei Stellen von zwei unterschiedlichen diskreten Segmenten der Zig-Zag- und/oder Wellenlinien gepresst werden. Optimal wäre es, wenn diese beiden Pressstellen möglichst nahe an den beiden Längsenden der Fasern liegen. Im Herstellungsprozess sind die Fasern mehr oder weniger zufällig orientiert. Zudem sind sie häufig gebogen und erstrecken sich nicht immer geradlinig. Durch die beiden Pressstellen tragen die entsprechenden Fasern zur Festigkeit der Faserstoffbahn bei, wobei der unverpresste und häufig gekrümmte Abschnitt der Faser zwischen den beiden Pressstellen zur Dehnfähigkeit beiträgt. Insofern ist es besonders vorteilhaft, wenn die Länge der Unterbrechungen nicht größer als 100% der durchschnittlichen Faserlänge beträgt, aber vorzugsweise mindestens 50% der durchschnittlichen Faserlänge ist. Beispielsweise kann die Länge der Unterbrechungen zwischen 50% und 70% der durchschnittlichen Faserlänge liegen. Dieselben Überlegungen treffen auch auf den Abstand zwischen zwei jeweils unmittelbar benachbarten Zig-Zag- und/oder Wellenlinien zu. Mit dem Begriff „durchschnittliche Faserlänger“ ist die durchschnittliche Länge der tatsächlichen Fasern gemeint, wobei Kleinstpartikel, wie Staubpartikel oder dergleichen, die zwischen den Fasern in größerer Anzahl vorhanden sein können, unbeachtet bleiben sollen.

Vorzugsweise weisen die Pressstege eine Breite auf, die zwischen 20% und 80%, weiter bevorzugt zwischen 30% und 70%, noch weiter bevorzugt zwischen 40% und 60%, des Abstandes zwischen zwei jeweils unmittelbar benachbarten Zig-Zag- und/ oder Wellenlinien beträgt. Dieser Abstand kann als Abstand der diesen beiden Zig-Zag- und/oder Wellenlinien zugeordneten Haupterstreckungsmittellinien verstanden werden.

Zur Herstellung der Faserstoffbahn kann als Rohstoff Fluffpulp als Rollenware verwendet werden. Alternativ kann jedoch auch Zellstoff als Ballenware verwendet werden, welche in der Regel deutlich kostengünstiger und daher bevorzugt ist.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn Verbindungslinien zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgende Umlenkstellen einer Zig-Zag- und/oder Wellenlinie alle dieselbe Länge und/oder betragsmäßig denselben Winkel zur Haupterstreckungsmittellinie aufweisen. Vorzugsweise trifft beides zu, so dass die Zig-Zag- und/oder Wellenlinie auf der einen Seite der Haupterstreckungsmittellinie ein an der Haupt- erstreckungsmittellinie gespiegeltes und um eine halbe Phase verschobenes Abbild von der Zig-Zag- und/oder Wellenlinie auf der anderen Seite der Haupterstreckungsmittellinie ist. Versuche haben ergeben, dass der zuvor beschriebene Winkel der Verbindungslinien zwischen den Umlenkstellen zur Haupterstreckungsmittellinie betragsmäßig vorzugsweise zwischen 20° und 40°, weiter bevorzugt zwischen 25° und 35° liegt.

Die jeweiligen Haupterstreckungsmittellinien können im Pressspalt im Wesentlichen parallel zur Produktionsrichtung orientiert sein. Vorzugsweise sind sie genau parallel zur Produktionsrichtung orientiert.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Zig-Zag- und/oder Wellenlinien in regelmäßigen Abständen unterbrochen sind. Vorzugsweise sind dabei die Abstände zwischen zwei aufeinanderfolgenden Unterbrechungen einer Zig-Zag- und/oder Wellenlinie für alle Zig-Zag- und/oder Wellenlinien im Wesentlichen identisch. Mit anderen Worten existiert für jede Zig-Zag- und/oder Wellenlinie ein und derselbe festgelegte Abstand, zum Beispiel in Richtung der Haupterstreckungsmittellinie gemessen, zwischen jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Unterbrechungen der Zig-Zag- und/oder Wellenlinie.

Dabei kann der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Unterbrechungen einer Zig-Zag- und/oder Wellenlinie in Richtung der Haupterstreckungsmittellinie gemessen gleich dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umlenkstellen der Zig-Zag- und/oder Wellenlinie in Richtung der Haupterstreckungsmittel gemessen sein.

Ferner ist es bevorzugt, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgende Unterbrechungen einer jeweiligen Zig-Zag- und/oder Wellenlinie maximal eine Umlenkstelle vorhanden ist. Mit anderen Worten kann das diskrete Segment zwischen zwei aufeinanderfolgenden Unterbrechungen entweder genau eine oder keine Umlenkstelle der Zig-Zag- und/oder Wellenlinie umfassen.

Bei wenigstens einer Zig-Zag- und/oder Wellenlinie können die Unterbrechungen genau an den Umlenkstellen der Zig-Zag- und/oder Wellenlinie angeordnet sein. In diesem Fall können bei einer reinen Zig-Zag-Linie oder einer Kombination aus Zig-Zag- und Wellenlinie die einzelnen diskreten Segmente dieser Linie nur aus sich geradlinig erstreckenden Teilstücken bestehen.

Ferner kann es vorgesehen sein, dass jeweils zwei unmittelbar benachbarte Zig-Zag- und/oder Wellenlinien ihre jeweiligen Unterbrechungen mit einem Versatz zueinander angeordnet aufweisen. Mit anderen Worten weisen zwei unmittelbar benachbarte Zig- Zag- und/oder Wellenlinien ihre jeweiligen Unterbrechungen in Richtung ihrer jeweiligen Haupterstreckungsmittellinien nicht auf derselben Höhe auf.

Jedoch kann jede n-te Zig-Zag- und/oder Wellenlinien ohne Versatz ihrer jeweiligen Unterbrechungen zu den Unterbrechungen der ersten Zig-Zag- und/oder Wellenlinie ausgebildet sein, wobei n eine ganze Zahl größer 2 ist, vorzugsweise zwischen 3 und 10. Insbesondere kann sich eine bestimmte Abfolge von Zig-Zag- und/oder Wellenlinien in Maschinenquerrichtung periodisch wiederholen.

Die Pressstege können sich alle mit derselben Höhe über einen flachen Grund erheben. Sofern das zweite Presselement eine flach ausgebildete Oberseite aufweist, ergeben sich somit in der Regel zwei unterschiedliche Niveaus von Presszonen, nämlich eine Hochdruck-Presszone dort, wo die Pressstege angeordnet sind, und eine Niederdruck- Presszone dort, wo keine Pressstege vorhanden sind. Im Bereich der Niederdruck- Presszone kann die Faserstoffbahn entweder gar nicht im Pressspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Presselement komprimiert werden oder aber, was bevorzugt ist, sie wird dort ebenfalls komprimiert, jedoch mit einem merklich geringeren Druck als im Bereich der Hochdruck-Presszone bzw. Hochdruck-Presszonen. In der Hochdruck- Presszone werden vorzugsweise Drücke von mindestens 10 MPa, weiter bevorzugt von mindestens 15 MPa, noch weiter bevorzugt von mindestens 20 MPa lokal auf die Faserstoffbahn appliziert. In der Niederdruck-Presszone sollte der Druck hingegen deutlich geringer sein, vorzugsweise merklich unter 10 MPa, vorzugsweise unter 5 MPa liegen.

Ferner können zur Verbesserung der Festigkeitssteigerung die Pressstege auf eine Temperatur von 50 °C bis 300°C, bevorzugt von 100°C bis 250°C erwärmt werden. Vorteilhafterweise können sich die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften der hergestellten Faserstoffbahn durch einen bestimmten Flächenanteil der Hochdruck- Presszonen erhöhen. Ein Bereich zwischen 20% und 60%, vorzugsweise zwischen 30% und 50%, zeigen sich dabei als ideale Bereiche, in denen sich die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften signifikant steigern lassen.

Bevorzugt schneidet eine gerade Verbindungslinie von einem beliebigen Punkt von einem Seitenrand des ersten Presselements zu einem beliebigen Punkt eines zweiten, dem ersten Seitenrand gegenüberliegenden Seitenrand des ersten Presselements stets wenigstens einen Presssteg. Wenn das erste Presselement eine zylindrische Walze ist, ist mit „gerader Verbindungslinie“ eine Linie gemeint, die in der abgewickelten Ebene der der Faserstoffbahn zugewandten Oberseite der Walze als gerade Linie liegt. Mit anderen Worten ist es insbesondere im Hinblick auf die Festigkeit der Faserstoffbahn von Vorteil, wenn es keine sich geradlinig quer über die Faserstoffbahn erstreckende Niederdruck-Presszone gibt. Ansonsten könnte die Faserstoffbahn entlang dieser Linie einfacher reißen.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Presse für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn, in einem Trockenlegeverfahren, insbesondere einem Luftlegeverfahren, wobei die die Presse ein erstes Presselement und ein zweites Presselement umfasst, welche zwischen sich einen Pressspalt ausbilden, um die Faserstoffbahn lokal zu pressen und zu verfestigen, wobei das erste Presselement eine der Faserstoffbahn zugewandte Oberseite mit einer Vielzahl von Pressstegen umfasst, welche die Form von mehreren, im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten Zig-Zag- und/oder Wellenlinien aufweisen, wobei jede Zig-Zag- und/oder Wellenlinie eine Haupterstreckungsmittellinie aufweist und wobei eine kleineste Wiederholeinheit der jeweiligen Zig-Zag- und/oder Wellenlinie mindestens zwei Umlenkstellen umfasst, wovon jeweils wenigstens eine Umlenkstelle auf jeder Seite der jeweiligen Haupterstreckungsmittellinie angeordnet ist, wobei jede der Zig-Zag- und/oder Wellenlinien mehrere Unterbrechungen aufweist.

Die Vorteile, welche im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren zuvor beschrieben wurden, sowie die vorteilhaften Weiterbildungen für das erfindungsgemäße Verfahren gelten sinngemäß auch für die erfindungsgemäße Presse und umgekehrt. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem auch eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Tissuebahn, umfassend die zuvor beschriebene, erfindungsgemäße Presse.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Faserstoffbahn, welche nach dem zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.

Vorzugsweise handelt es sich bei der hergestellten Faserstoffbahn um eine Tissue- bahnen. Die Faserstoffbahn kann dabei ein spezifisches Flächengewicht von 10g/m² bis 60g/m², vorzugsweise von 20g/m² bis 50g/m² und besonders bevorzugt 25g/m² bis 45g/m², aufweisen. Für derart leichte Faserstoffbahnen funktioniert das erfindungsgemäße Herstellverfahren besonders gut.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 3 einen Abschnitt einer der Faserstoffbahn zugewandten Oberseite eines ersten Presselements mit einer Vielzahl von Pressstegen, wobei das erste Presselement Bestandteil einer erfindungsgemäßen Presse ist.

Der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Presse kann jenem entsprechen, der in Figur 1 gezeigt ist, nämlich mit zwei als Presswalzen ausgebildeten Presselementen 10, 12, die zwischen sich einen Pressspalt 14 ausbilden, durch den die trockengelegte, insbesondere luftgelegte, Faserstoffbahn, insbesondere Tissuebahn, geführt wird, um lokal gepresst und verfestigt zu werden. Die der Faserstoffbahn zugewandte Oberseite des zweiten Presselements 12 kann dabei glatt ausgebildet sein, wohingegen die der Faserstoffbahn zugewandte Oberseite des ersten Presselements 10 eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Pressstegen 16 aufweist. Figur 3 zeigt einen flach abgewickelten Abschnitt des ersten Presselements 10 mit fünfzehn parallel zueinander verlaufenden Pressstegen 16. Die Pressstege 16 weisen jeweils eine Haupterstreckungsmittellinie 30 auf, welche hier in Produktionsrichtung MD orientiert ist. Im Unterschied zu der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform, die in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, sind die Pressstege 16 hier nicht sinuswellenförmig ausgebildet. Stattdessen weisen sie eine Kombination aus Zig-Zag- und Wellenlinie auf, bei der sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umlenkstellen 32, die als gerundete Abschnitte ausgebildet sind, sofern vorhanden, gerade Teilstücke 34 erstrecken.

Wichtiger als der Unterschied, dass die Pressstege 16 nicht wellenlinienförmig sondern als eine Kombination von Zig-Zag- und Wellenlinie ausgebildet sind, ist jedoch der Unterschied, dass bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß Figur 3 die Linien der Pressstege 16 jeweils mehrere Unterbrechungen 36 aufweisen. Aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit sind in Figur 3 nur zwei dieser Unterbrechungen 36 mit Bezugszeichen versehen. Die Abstände zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Unterbrechungen 36 in Produktionsrichtung MD gemessen ist überall gleich. Wie sich an der ersten Zig-Zag- und Wellenlinie (ganz links in Figur 3) erkennen lässt, können die Unterbrechungen 36 genau an den Umlenkstellen 32 liegen. Somit besteht in diesem Fall die erste Zig-Zag- und Wellenlinie lediglich aus geraden Teilstücken 34, wohingegen die gerundeten Umlenkstellen 32 bei dieser Zig-Zag- und Wellenlinie fehlen. In diesem Fall weisen die einzelnen Segmente zwischen zwei aufeinanderfolgenden Unterbrechungen 36 also keine Umlenkstellen 32 auf.

Die zweite Zig-Zag- und Wellenlinie, welche der ersten Zig-Zag- und Wellenlinie unmittelbar benachbart ist (rechts neben der ersten Zig-Zag- und Wellenlinie in Figur 3), weist zwar ebenfalls eine Vielzahl von Unterbrechungen 36 auf, welche zudem auch den gleichen Abstand zueinander haben wie die Unterbrechungen 36 der ersten Zig- Zag- und Wellenlinie, jedoch sind die Unterbrechungen 16 der zweiten Zig-Zag- und Wellenlinie in Produktionsrichtung MD betrachtet relativ zu den Unterbrechungen 16 der ersten Zig-Zag- und Wellenlinie versetzt. Sie liegen daher nicht auf den Umlenkstellen 32 sondern auf den geraden Teilstücken 34, die die Umlenkstellen 32 miteinander verbinden. Die Segmente der zweiten Zig-Zag- und Wellenlinie weisen zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Unterbrechungen 36 somit genau eine gerundete Umlenkstelle 32 auf, von welcher sich beidseits gerade Teilstücke 34 weg erstrecken.

Ferner weisen auch die Unterbrechungen 36 der dritten Zig-Zag- und Wellenlinie, welche der zweiten Zig-Zag- und Wellenlinie unmittelbar benachbart ist (rechts neben der zweiten Zig-Zag- und Wellenlinie in Figur 3) einen Versatz in Produktionsrichtung MD betrachtet relativ zu den Unterbrechungen 36 der zweiten Zig-Zag- und Wellenlinie auf. Auch die Unterbrechungen 36 der dritten Zig-Zag- und Wellenlinie liegen nicht auf den Umlenkstellen 32 sondern auf den geraden Teilstücken 34.

Ähnlich verhält es sich auch mit den übrigen Zig-Zag- und Wellenlinien. Die Unterbrechungen 36 einer beliebigen Zig-Zag- und Wellenlinie weisen in Produktionsrichtung MD betrachtet stets einen Versatz relativ zu den Unterbrechungen 36 der beiden unmittelbar benachbarten Zig-Zag- und Wellenlinien auf. Jedoch wiederholt sich das Muster in regelmäßigen Abständen. So liegen in dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Unterbrechungen 36 der sechsten Zig-Zag- und Wellenlinie wieder genau auf den Umlenkstellen 32, so dass die sechste Zig-Zag- und Wellenlinie dem Aussehen nach der ersten Zig-Zag- und Wellenlinie entspricht. Es ist bei dieser Anordnung nicht möglich auf einer geraden Linie von einem beliebigen Punkt des linken Seitenrands (links in Figur 3) zu einem beliebigen Punkt des rechten Seitenrands (rechts in Figur 3) zu gelangen, ohne auf wenigstens ein Presssteg-Segment der Zig-Zag- und Wellenlinien zu stoßen.

Die Längen der Unterbrechungen 36 und/oder die Abstände zwischen zwei unmittelbar benachbarten Zig-Zag- und Wellenlinien sind dabei vorzugsweise so bemessen, dass sie zwischen 50% und 100%, vorzugsweise zwischen 50% und 70%, der durchschnittlichen Faserlänge, aus welcher die Faserstoffbahn besteht, betragen. Die Abstände zwischen zwei unmittelbar benachbarten Zig-Zag- und Wellenlinien können dabei etwas größer sein als die Längen der Unterbrechungen 36.

Die Erfinder haben das erfindungsgemäße Verfahren im Test erprobt. Dabei wurde ein Presselement mit den erfindungsgemäßen Wellenlinien verwendet und die Festigkeit und die Dehnbarkeit einer damit gepressten Faserstoffbahn mit den entsprechenden Werten einer Faserstoffbahn verglichen, die mit einem unstrukturierten Presselement gepresst wurde.

Für das unstrukturierte Presselement ergaben sich folgende Werte:

Festigkeit MD: 1 ,11 Nm/g Festigkeit CD: 1 ,13 Nm/g

Dehnbarkeit MD: 12,05 %

Dehnbarkeit CD: 14,18 % Für das erfindungsgemäß ausgebildete Presselement ergaben sich folgende Werte:

Festigkeit MD: 2,81 Nm/g

Festigkeit CD: 2,16 Nm/g

Dehnbarkeit MD: 6,35 % Dehnbarkeit CD: 8,02 %

Die Ergebnisse zeigen, dass die Festigkeit durch das erfindungsgemäße Verfahren signifikant gesteigert werden konnte, wobei die Dehnbarkeit auf einem akzeptablen Niveau gehalten werden konnte.

Bezugszeichenliste:

10 erstes Presselement

12 zweites Presselement

14 Pressspalt

16 Pressstege

18 Breite der Pressstege

20 Höhe der Pressstege

22 Grund

24 Abstand zwischen zwei benachbarten Pressstegen

26 Amplitude

28 Wiederholfrequenz

30 Haupterstreckungsmittellinie

32 Umlenkstelle

34 gerade Teilstücke

36 Unterbrechung

CD Maschinenquerrichtung

MD Maschinenrichtung bzw. Produktionsrichtung

Claims

1. Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit einer einlagigen Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn, wobei die Faserstoffbahn durch ein Trockenlegeverfahren, insbesondere ein Luftlegeverfahren, gebildet wird und wobei die Faserstoffbahn in einem Pressschritt durch einen Pressspalt (14) in einer Produktionsrichtung (MD) geführt wird, wobei die Faserstoffbahn in dem Pressspalt (14) zwischen einem ersten Presselement (10) und einem zweiten Presselement (12) lokal gepresst und verfestigt wird, wobei das erste Presselement (10) eine der Faserstoffbahn zugewandte Oberseite mit einer Vielzahl von Pressstegen (16) umfasst, welche die Form von mehreren, im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten Zig-Zag- und/oder Wellenlinien aufweisen, wobei jede Zig-Zag- und/oder Wellenlinie eine Haupterstreckungsmittellinie (30) aufweist und wobei eine kleineste Wiederholeinheit der jeweiligen Zig-Zag- und/oder Wellenlinie mindestens zwei Umlenkstellen (32) umfasst, wovon jeweils wenigstens eine Um lenkstelle (32) auf jeder Seite der jeweiligen Haupterstreckungsmittellinie (30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Zig-Zag- und/oder Wellenlinien mehrere Unterbrechungen (36) aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungen (36) im Wesentlichen alle gleich lang sind und dass die Abstände zwischen zwei jeweils unmittelbar benachbarten Zig-Zag- und/oder Wellenlinien im Wesentlichen alle gleich sind, wobei die Länge der Unterbrechungen (36) zwischen 50% und 150%, vorzugsweise zwischen 70% und 130%, dem Abstand zwischen zwei jeweils unmittelbar benachbarten Zig-Zag- und/oder Wellenlinien entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungslinien zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgende Umlenkstellen (32) einer Zig-Zag- und/oder Wellenlinie alle dieselbe Länge und/oder betragsmäßig denselben Winkel zur Haupterstreckungsmittellinie (30) aufweisen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Haupterstreckungsmittellinien (30) im Pressspalt (14) im Wesentlichen, vorzugsweise genau, parallel zur Produktionsrichtung (MD) orientiert sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zig-Zag- und/oder Wellenlinien in regelmäßigen Abständen unterbrochen sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen zwei aufeinanderfolgenden Unterbrechungen (36) einer Zig-Zag- und/oder Wellenlinie für alle Zig-Zag- und/oder Wellenlinien im Wesentlichen identisch sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Unterbrechungen (36) einer Zig-Zag- und/oder Wellenlinie in Richtung der Haupt- erstreckungsmittellinie (30) gemessen gleich dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umlenkstellen (32) der Zig-Zag- und/oder Wellenlinie in Richtung der Haupterstreckungsmittel (30) gemessen ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei aufeinanderfolgende Unterbrechungen (36) einer jeweiligen Zig-Zag- und/oder Wellenlinie maximal eine Umlenkstelle (32) vorhanden ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einer Zig-Zag- und/oder Wellenlinie die Unterbrechungen (36) genau an den Umlenkstellen (32) der Zig-Zag- und/oder Wellenlinie angeordnet sind.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei unmittelbar benachbarte Zig-Zag- und/oder Wellenlinien ihre jeweiligen Unterbrechungen (36) mit einem Versatz zueinander angeordnet aufweisen.

11 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede n-te Zig-Zag- und/oder Wellenlinien ohne Versatz ihrer jeweiligen Unterbrechungen (36) zu den Unterbrechungen (36) der ersten Zig-Zag- und/oder Wellenlinie ausgebildet ist, wobei n eine ganze Zahl größer 2 ist, vorzugsweise zwischen 3 und 10.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressstege (16) sich alle mit derselben Höhe über einen flachen Grund erheben.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gerade Verbindungslinie von einem beliebigen Punkt von einem Seitenrand des ersten Presselements (10) zu einem beliebigen Punkt eines zweiten, dem ersten Seitenrand gegenüberliegenden Seitenrand des ersten Presselements (10) stets wenigstens einen Presssteg (16) schneidet.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn eine Flächengewicht von 10g/m² bis 60g/m² aufweist.

15. Faserstoffbahn hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche.