DE2117806B2 - Verfahren zur herstellung von faserbahnmaterial - Google Patents

Description

13 Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Kreppen das Bahnmaterial eine typische Dehnfähigkeit von etwa 14 bis 30% in der Maschinenrichtung und von etwa 5 bis 17% quer zur Maschinenrichtung erhält

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines starken, weichen, faserigen Bahnmaterials, das in allen Richtungen seiner Ebene eine beträchtliche Dehnfähigkeit aufweist, indem man eine Bahn aus vorzugsweise Zellulosefasern mit einer Länge von weniger als 6,3 mm herstellt, wobei das Bahnmaterial ein Grundgewicht von ungefähr 2,27 kg bis ungefähr 24,95 kg je Ries von 26 756 dm² aufweist, und auf eine Oberfläche der Bahn in einem feinen Muster ein Bindemittel aufbringt, wobei ein beträchtlicher Anteil der Oberfläche dieses Bahnmaterials vom verwendeten Bindemittel frei bleibt, um gebundene Anteile im Bahnmaterial zu erzeugen, in welchem die Fasern durch das Bindemittel verbunden sind, um das Bahnmaterial zu stärken.

In der Vergangenheit wurden auf dem Gebiete der Papierherstellung viele Versuche gemacht, um ein Verfahren aufzufinden, mit dem Papierbahnen eine Weichheit erteilt werden kann, ohne daß deren Festigkeit beeinträchtigt wird. Papierbahnen werden üblicherweise dadurch weich gemacht, daß man sie auf verschiedene Weise bearbeitet, wie z. B. durch Kreppen von einer Trocknungsoberfläche mit Hilfe eines Kreppmessers. Ein solches Verfahren zerbricht viele Zwischenfaserbindungen in der Papierbahn, die während des Trocknens der Papierbahn durch den Hydratbindeprozeß, der bei der Papierherstellung abläuft, gebildet werden. Jedoch sind diese Zwischenfaserbindungen die Hauptursache der Festigkeit in einer üblichen Papierbahn. Durch die physikalische Verschlingung der Fasern entsteht nur eine sehr geringe Festigkeit, da die Papierherstellungsfasern außerordentlich kurz sind; ihre Länge liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 1,5 mm und darunter.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde das Kreppen der Bahnen nur an bestimmten Stellen auf der Bahnoberfläche vorgenommen; beispielsweise wurde das Kreppen mit einem gekerbten oder einem sägezahnartigen Kreppmesser oder von einer diskontinuierlichen Oberfläche, wie z. B. einer um den Umfang mit Nuten versehenen Walze, vorgenommen, wobei die dazwischenliegenden Teile ihre Festigkeit weitgehend beibehielten.

Jedoch erzeugte das Kreppen zwangsläufig schwache Streifen auf der Bahn, so daß die fertige Bahn zumindest in gewissen Richtungen nicht sehr fest war.

Ein Charakteristikum eines Bahnprodukts, welches fest erscheint, ist die Zähigkeit der Bahn. Diese Zähigkeit beruht auf einer Kombination der Zugfestigkeit der Bahn und dem Dehnungsvermögen der Bahn. Wenn die Bahn eine gewisse Energie absorbieren kann, die beim Dehnen auf die Bahn ausgeübt wird (so daß ein harter Widerstand gegen die volle Zugkraft vermieden

wird), dann erscheint die Bahn subjektiv fester. Es ist seit langem bekannt, Bahnen in der verschiedensten Weise zu kreppen, um eine Dehnfähigkeit und damit Zähigkeit zu erzeugea Jedoch werden Bahnen, die in einer Richtung gekreppt werden oder die zur Erzeugung gleichmäßiger oder isotroper Dehnungseigenschaften in mehreren Richtungen gekreppt werden, durch das Kreppen geschwächt und besitzen deshalb nicht die gewünschte Festigkeit

Auf dem Gebiete der nichtgewebten Bahnen, welche im allgemeinen beträchtliche Mengen Fasern mit einer größeren Länge als 6,3 mm enthalten, ist es übliche Praxis, ein Bindematerial auf bestimmte Stellen der Bahn aufzubringen, so daß die Fasern zumindest an bestimmten Stellen und manchmal auch in einem Netzwerk quer zur Bahn miteinander verbunden werden, so daß der Bahn eine Festigkeit verliehen wird. Jedoch sind die Fasern in solchen nichtgewebten Bahnen ausreichend lang, so daß bereits mit einer geringen Menge Klebstoff eine beträchtliche Festigkeit erzielt wird, da zwei benachbarte Klebestellen ziemlich weit auseinander sein können und trotzdem eine Faser in ein Netzwerk einschließen.

In der US-PS 29 96 424 wird ein Verfahren zum differenzierten Kreppen oder zum Kreppen in Mustern von Papierbahnen beschrieben. Dabei wird ein öliges Gleit- bzw. Trennmittel in Mustern auf die zu kreppende Oberfläche aufgetragen. Dieses Trenn- oder Gleitmittel verhindert das Haften der Bahn an der kreppenden Oberfläche an den Stellen, an denen es aufgetragen ist.

In der US-PS 30 59 313 wird ein Faservlies und dessen Herstellung beschrieben, wobei die Vliese mit Bindemitteln, die in einem reihenartigen Muster aufgebracht werden, verbunden werden. Um bei der Verwendung der Bindemittel keine Verhärtung oder Versteifung des Materials zu erhalten, wird dieses zwischen rotierende Rollenpaare geleitet, die verschiedene Geschwindigkeiten aufweisen, und die die Vliesbahn aufkräuseln, wobei die geklebten (mit Bindematerial versehenen) Teile der Bahn nicht aufgekräuselt werden. Das Aufkräuseln der Vliesoberfläche durch die Rollenpaare, die verschieden schnell rotieren, bewirkt ein Einbetten der geklebten, kaum oder nicht gekräuselten Anteile zwischen Reihen von nicht geklebten Vliesanteilen, die berg- und talartig auigekräuselt werden, wobei die geklebten Anteile zwischen den geneigten Oberflächen der berg- und talartig aufgekräuselten, nicht geklebten Anteile liegen. Entsprechend dem in der US-PS 30 59 313 beschriebenen Verfahren wird dem Faservlies Weichheit dadurch verliehen, daß die geklebten, steifen, inusterartig angebrachten Anteile von auf gekräuselten, nicht geklebten Vliesanteilen umgeben werden.

Gekreppte Gewebe und deren Herstellung werden in der US-PS 34 55 778 beschrieben. Dabei wird ein absorbtives, anpassungsfähiges, gekrepptes Bahnmaterial erhalten. Bei der Herstellung dieses Materials werden spezielle, steife und nicht bindende Fasern mit üblichen Fasern vermischt, die zur Papierherstellung dienen. Das Gewebe wird anschließend in der üblichen Art und Weise gekreppt, wobei jedoch durch die Anwesenheit der steifen Fasern ein Produkt erhalten wird, das sich von üblichen gekreppten Materialien unterscheidet. Bei diesem Verfahren wird kein Bindemittel oder Haftmittel dazu verwendet, um die Bahn an der Krepp-Trommel anzuhaften.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines starken, weichen und faserigen Rahnmaterials zu entwickeln, das in allen Richtungen seiner Ebene eine beträchtliche Dehiifähigkeit aufweist, wobei dieses Verfahren die genannten Nachteile bei der Herstellung von Bahnmaterial nicht aufweist Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, unter Verwendung von Papierherstellungsfasern extrem kurzer Länge und unter Verwendung von Bindematerial keine harte Bahn herzustellen, die nur eine geringe oder gar keine Dehnfähigkeit aufweist und die eine ungenügende Weichheit besitzt

ίο Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines starken, weichen, faserigen Bahnmaterials, das in allen Richtungen seiner Ebene eine beträchtliche Dehnfähigkeit aufweist indem man eine Bahn aus vorzugsweise Zellulosefasern mit einer Länge von weniger als 63 mm herstellt wobei das Bahnmaterial ein Grundgewicht von ungefähr 2,27 kg bis ungefähr 24,95 kg je Ries von 26 756 dm² aufweist und auf eine Oberfläche der Bahn in einem feinen Muster ein Bindemittel aufbringt wobei ein beträchtlicher Anteil der Oberfläche dieses Bahnmaterials von verwendeten Bindemitteln frei bleibt, um gebundene Anteile im Bahnmaterial zu erzeugen, in welchem die Fasern durch das Bindemittel verbunden sind, um das Bahnmaterial zu stärken, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mit dem Bindematerial die gebundenen Anteile an die kreppende Oberfläche in den feinen Mustern geheftet und die Bahn differenziert in den feinen Mustern mit Hilfe der kreppenden Oberfläche gekreppt wird.

Es ist sehr unerwartet und überraschend, daß mit dem vorliegenden Verfahren gleichzeitig die Festigkeit der Papierbahn erhöht werden kann, ohne daß die Weichheit der Bahn beeinträchtigt wird, wobei außerdem die Voluminosität dieser Bahn noch gesteigert werden konnte. Dabei ist die Bahn in allen Richtungen ihrer Ebene beträchtlich dehnfähig und weist gleichzeitig in allen Richtungen eine hohe Festigkeit auf. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wurde es möglich, weichere und voluminösere Bahnen herzustellen, als dies bisher möglich war, wobei das Bindematerial der Bahn eine beträchtliche Festigkeit verleiht. Durch das erfindungsgemäße Kreppen in Mustern ist es möglich, eine besonders feine Art des Kreppens zu erreichen. Auf diese Weise erhält man ein sehr weiches, doch starkes, faseriges Bahnmaterial, das in allen Richtungen sehr dehnfähig ist. Dieser Effekt läßt sich nicht mit faserigem Bahnmaterial erreichen, das vollständig, d.h. nicht in Mustern, mit Bindematerial versehen ist, und das deshalb auch nicht in Mustern an der Krepp-Trommel haftet. Die Möglichkeit, daß die endlose Bahn nur an den Mustern an der Krepp-Trommel haftet war nicht zu erwarten, und überraschend ist die Wirkung, daß an den musterartigen Haftstellen der endlosen Bahn ein besonders feines Kreppen erreicht werden kann, das musterartige, extrem weiche Bahnanteile ergibt. Das erfindungsgemäß hergestellte Bahnmaterial zeichnet sich durch die Kombination von großer Weichheit und Stärke aus.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher ?riäutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Faserbahn, die sich für die Behandlung durch das erfindungsgemäße Verfahren eignet, um das erfindungsgemäße Bahnmaterial herzustellen,

F i g. 2 eine schematische Seitenansicht eines Teils einer Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.3 eine schematische Seitenansicht eines Teils

einer anderen Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 4 eine stark vergrößerte Aufsicht auf einen Teil der Oberfläche eines erfindungsgemäßen Bahnmaterials, auf welches Bindematerial aufgebracht worden ist,

F i g. 5 eine stark vergrößerte Aufsicht auf einen Teil der Oberfläche eines anderen erfindungsgemäßen Bahnmaterials, auf welches Bindematerial aufgebracht worden ist,

Fig.6 eine stark vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Bahnmaterials, welche das innere Aufspalten der Bahn in Bereichen zeigt, die einem gebundenen Bahnteil benachbart sind.

Zunächst soll festgehalten werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren auf eine große Reihe von Bahnen angewendet werden kann, um das erfindungsgemäße Bahnmaterial herzustellen. Dies bedeutet, daß die verschiedensten Verfahren anfänglich zur Herstellung solcher Bahnen verwendet werden können. Beispielsweise können die Bahnen durch Ablagern von Fasern auf einer Verdichtungsvorrichtung, wie z. B. einer durchlässigen Oberfläche, aus einer Suspension in einem fließfähigen Medium, bei dem es sich entweder um ein Gas oder eine Flüssigkeit handeln kann, hergestellt werden. So kann die erste Bahn entweder aus Luft oder aus Flüssigkeit abgelegt werden, d. h. daß sie aus Fasern hergestellt werden kann, die entweder aus einer gasförmigen Suspension oder aus einer flüssigen Suspension auf einen Verdichter abgelegt werden, wie z. B. auf einem Fourdrinier-Drahtnetz, wie es bei der Papierherstellung üblich ist.

F i g. 1 erläutert schematisch eine Papierherstellungsmaschine, mit der eine Bahn hergestellt werden kann, auf die das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird. Ein Vorratsbehälter 10 ist vorgesehen, der das Faserrohmaterial enthält, welches im allgemeinen aus einer verdünnten Aufschlämmung aus Fasern und Wasser besteht. Der Vorratsbehälter 10 besitzt einen Ansatz 11, der über der sich bewegenden Oberfläche 'eines Verdichters 12 angeordnet ist, der bei dieser Ausführungsform aus einem Drahtnetz, wie z. B. einem Fourdrinier-Drahtnetz, besteht Das Faserrohmaterial im Vorratsbehälter 10 läuft vom Ansatz U auf die Oberfläche des Drahtnetzes 12. Das Drahtnetz 12 wird auf einem endlosen Weg durch mehrere Führungsrollen 13 getragen, von denen mindestens eine durch eine (nicht gezeigte) Antriebseinrichtung angetrieben wird. Ein Vakuumkasten 14 ist unterhalb des Drahtnetzes 12 vorgesehen und unterstützt die Entfernung des Wassers aus dem Faserrohmaterial, um eine Faserbahn herzustellen. Außerdem können andere Wasserentfernungsemrichtungen, wie z.B. Gleitflächen, Rollgänge und dergleichen (nicht gezeigt) unterhalb der oberen Flucht des Drahtnetzes 12 vorgesehen sein, um die Abführung von Wasser aus dem Faserrohmaterial zu unterstützea Am Ende der oberen Flucht des Fourdrinier-Drahtnetzes 12 wird die Bahn auf einen zweiten Träger 15 ■übertragen, der entweder aus einem Drahtnetz oder einem Filz bestehen kann. Der zweite Träger 15 wird in ähnlicher Weise durch mehrere Führungsrollen 16 auf einem endlosen Weggeführt

Die Übertragung der Bahn vom Metalltuch (Drahtnetz) 14 auf den Träger 15 wird dadurch bewerkstelligt, daß der Träger 15 leicht gegen die Bahn auf dem Drahtnetz 14 gedrückt wird, und zwar durch eine Aufnahmerolle 17. Die eigentliche Oberführung der Bahn vom Drahtnetz 14 auf den Träger 15 kann durch andere Mittel durchgeführt oder unterstützt werden.

wie ζ. B. durch ein Luftmesser 18, das gegen die Oberfläche des Drahtnetzes 14 unterhalb der Bahn gerichtet wird, oder durch einen Vakuumkasten 20 innerhalb der Aufnahmerolle 17 oder durch beide Einrichtungen. Solche Einrichtungen sind in der Papierherstellungstechnik allgemein bekannt. Zumindest eine der Rollen 16 oder 17, welche den zweiten Träger 15 halten, wird durch eine (nicht gezeigte) Einrichtung angetrieben, so daß der Träger 15 eine

ίο Geschwindigkeit aufweist, die vorzugsweise gleich der Geschwindigkeit des Drahtnetzes 14 ist, so daß die Bewegung der Bahn gleichmäßig fortgesetzt wird. Die Bahn wird vom Träger 15 auf die Oberfläche einer sich drehenden erhitzten Trocknungstrommel 21, wie z. B.

einem Yankee-Trockner, übertragen. Der Trockner 15 wird leicht gegen die Oberfläche der Trocknungstrommel 21 gedrückt, wobei die Bahn auf der Trommel haften bleibt, und zwar aufgrund ihres Feuchtigkeitsgehaltes und ihrer Bevorzugung der glatteren der beiden Oberflächen. Während die Bahn um die Oberfläche des Trockners herumläuft, wird auf sie Wärme einwirken gelassen, wobei der größte Teil der Feuchtigkeit verdampft wird. Die Bahn 19 wird von der Trockneroberfläche in F i g. 1 durch ein Kreppmesser 22 abgenommen, obwohl sie natürlich auch ohne Kreppen abgezogen werden kann, sofern dies erwünscht ist.

Das Trocknen kann auch mit einem anderen Trockner als mit der Trocknungstrommel 21 erfolgen. So kann der Trockner eine wesentlich andere Form aufweisen, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 34 32 936 beschrieben ist Diese Art von Trockner bewerkstelligt die Entfernung von Feuchtigkeit aus der Bahn dadurch, daß Luft durch die Bahn hindurchgeführt wird, um die Feuchtigkeit zu verdampfen, ohne daß mechanischer Druck auf die Bahn ausgeübt wird. Dieses letztere Merkmal ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung aus einer Reihe von weiter unten erläuterten Gründen von Vorteil.

Zu diesem Zeitpunkt ist unabhängig von der verwendeten Vorrichtung oder dem verwendeten Verfahren eine Bahn entstanden, die durch das erfindungsgemäße Verfahren behandelt werden kann, um das erfmdungsgemäße Bahnmaterial herzustellen. Vorzugsweise besteht die Bahn vollständig aus verhältnismäßig kurzen Fasern, d.h. aus solchen mit einer Länge von weniger als 6,3 mm, wobei die Fasern überwiegend noch kürzer sind. Die Fasern bestehen beispielsweise aus Zellulosefasern, wie z. B. Holzpulpe oder Baumwollinters, wie sie zur Herstellung von Papiei verwendet werden. Es können jedoch auch verhältnis mäßig hohe Prozentsätze langer Fasern verwende; werden, ohne daß die Vorteile der Erfindung verlorer gehen. Beispielsweise können bis zu 50 Gew.-°/o dei Fasern eine Länge bis zu ungefähr 63,5 mm aufweisen Sie können aus natürlichen oder synthetischen Textilfa sern bestehen, wie z.B. Baumwolle, Wolle, Rayon regenerierte Zellulose, Zelluloseesterfasern, wie Zellu loseacetatfasern, Polyamidfasern, Acrylfasern, Polye sterfasern, Vinylfasern, Proteinfasern, Fluorkohlenstof fasern, Dinitrilfasern, Nitrflfasern usw.

Die Bahn 19 besitzt vorzugsweise ein Grundgewich zwischen ungefähr 2£7 und ungefähr 2435 kg j 26 756 dm². Bahnprodukte in diesem Bereich ziehen dei größten Nutzen aus dem erfindungsgemäßen Verfall ren, da sie weitgehend dort verwendet werden, w Weichheit und Vohnninosität wichtig sind (wie z. B. ffl die Absorption von Flüssigkeiten, wenn es sich bei der Produkt um ein Wischtuch handelt), aber auch dort, w

(ο

die Festigkeit wichtig ist. In diesem Bereich von Grundgewicht ist es am schwierigsten, ein Produkt herzustellen, welches die Kombination von Eigenschaften aufweist, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt werden.

Jedoch besitzt bei den bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Bahn zu diesem Zeitpunkt vorzugsweise gewisse physikalische Eigenschaften, so daß, wenn sie nachfolgend durch das erfindungsgemäße Verfahren behandelt wird, in ein erfindungsgemäßes Bahnmaterial überführt wird, welches günstigere Eigenschaften aufweist. Die Charakteristika einer Bahn, die gemäß der Erfindung behandelt werden soll, beruhen alle auf einer verringerten Bindefestigkeit zwischen den Fasern in der Bahn. Durch die Verringerung der Bindefestigkeit zwischen den Fasern werden eine Anzahl von Charakteristika der Bahn verändert, wie z.B. die Voluminosität und die Weichheit der der Bahn wie auch die Gesamtfestigkeit der Bahn. Obwohl die Weichheit sich im allgemeinen durch den subjektiven Griff des Materials bestimmt, wird angenommen, daß sie physikalisch der Zusammendrückbarkeit des Materials entspricht.

Zwar kann jede Faserbahn vorteilhaft durch das erfindungsgemäße Verfahren behandelt werden, um eine weichere, festere und im allgemeinen auch voluminösere Bahn zu erzeugen, aber das beste erfindungsgemäße Bahnmaterial wird dadurch erhalten, daß man Bahnen behandelt, die zunächst verhältnismäßig weich, voluminös und ziemlich schwach sind. Alle diese Eigenschaften besitzen im allgemeinen eine Bahn, die eine niedrige Zwischenfaserbindefestigkeit aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren verleiht solchen Bahnen eine verbesserte Kombination von Weichheit, Voluminosität und Festigkeit.

Diese verringerte Zwischenfaserbindefestigkeit kann auf den verschiedensten Wegen erzielt werden. So wird beispielsweise in einigen Fällen die Bahn gekreppt, möglicherweise während der Abnahme vom Yankee-Trockner 21, wie es in F i g. 1 zu sehen ist Eine solche Bahn zeichnet sich durch eine gute Weichheit und eine gute Voluminosität aus, weil während des Kreppvorganges eine große Anzahl von Zwischenfaserbindungen aufgebrochen worden ist Eine solche Bahn ist auch verhältnismäßig schwach und besitzt gute Dehnungseigenschaften, und zwar zumindest in der Maschinenrichtung, wenn sie in der üblichen Weise gekreppt worden ist, und gegebenenfalls auch in der Querrichtung, wenn sie aufeinanderfolgend in verschiedenen Richtungen gekreppt worden ist, wie dies in der Technik allgemein bekannt ist.

In anderen Fällen können die zur Herstellung der Bahn 19 verwendeten Fasern mit einem Faserentbindungsmittel behandelt werden» und zwar entweder in der Faserbeschickung oder vor dem Einbringen in die Faserbeschickung oder auch nach der Herstellung der Bahn aber vor der Trocknung der Bahivbeispielsweise, wenn die Bahn auf einem Drahtnetz 12 geführt wird. Solche Faserentbindungsmittel werden allgemein verwendet, um die Anzahl der Stellen entlang der einzelnen Fasern zu verringern, die eine Zwischenfaserbindung . eingehen können, wie sie bei der Papierherstellung auftritt. Beispiele für Faserentbindungsmittel, die für diesen Zweck verwendet werden können, sind die kationischen Faserentbindungsmittel, die in der US-PS 33 95 708 beschrieben sind, das sind Stoffe, die zur Klasse der langkettigen kationischen oberflächenaktiven Mittel gehören und welche vorzugsweise minde stens 12 Kohlenstoff atome in mindestens einer Alkylkette besitzen, wie z. B. quarternäre Ammoniumsalze mit zwei langkettigen Alkylgruppen, tertiäre Aminsalze mit einer langkettigen Alkylgruppe, primäre Aminsalze und Aminsalze mit ungesättigten langen Alkylgruppen, die kationaktiven tertiären Aminoxide der US-PS 24 32 126 und die kationaktiven Aminoverbindungen der US-PS 24 32 127.

In allen obigen Fällen wird die Zwischenfaserbindung weiter verringert, wenn die Bahn einer verringerten Pressung unterworfen wird, solange sie noch feucht ist. Im Gegensatz zu den typischen Papierherstellungstechniken, bei denen eine Aufnahmerolle verwendet wird, um einen Filz auf die Bahn auf das Metalltuch zu pressen, um die Bahn vom Metalltuch auf den Filz zu übertragen, kann diese Übertragung mit Hilfe von Luft oder Vakuum oder beiden erzielt werden. Die alternativen Anordnungen, die in F i g. 1 gestrichelt dargestellt sind, erläutern dies. Die Verwendung eines dieser Systeme ergibt eine Bahnübertragung ohne wesentliche Anwendung von Druck auf die Bahn. In gleicher Weise sollte die Bahn nicht mittels einer Druckrolle mit der Oberfläche eines Yankee-Trockners zusammengepreßt werden, wie dies bei einer üblichen Papierherstellungsmaschine der Fall ist, sondern das Trocknen sollte durch die Verwendung eines Luftstroms über oder durch die Bahn erfolgen, wie z. B. durch das Transpirations-Trocknungsverfahren der US-PS 34 32 936. Die Fasern, welche die Bahn bilden, werden deshalb nicht gegeneinander gedrückt, so daß die Anzahl der Kontaktpunkte zwischen den Fasern verringert wird und damit auch die Zwischenfaserbindefestigkeit verkleinert wird. Diese verringerten Preßkräfte werden vorzugsweise so lange aufrechterhalten, bis die Bahn weitgehend trocken ist, so daß nur mehr wenige Zwischenfaserbindungen gebildet werden können. Natürlich ergibt sich aus dem oben Gesagten, daß eine Presse, wie sie üblicherweise zum Herausziehen von Feuchtigkeit aus einer frisch hergestellten Bahn vor dem thermischen Trocknen verwendet wird, nicht angewendet werden soll, wenn das erfindungsgemäße Verfahren in der bevorzugten Weise durchgeführt wird. Solche Pressen ergeben eine beträchtliche Verdichtung der Bahn, wodurch die Anzahl der Zwischenfaserbindungen erhöht wird und die Zwischenfaserbindefestigkeit der Bahn steigt, wenn sie getrocknet wird.

Die besten Resultate werden erhalten, wenn die Fasern in der Bahn mit einem Faserentbindungsmittel behandelt werden, oder wenn die Bahn unter geringer oder gar keiner Druckanwendung hergestellt wird solange sie naß ist, oder wenn die obigen beider Bedingungen kombiniert werden und wenn die Bahr gekreppt wird. Es wird angenommen, daß der Gram hierfür darin liegt, daß das Kreppen einen beträchtli chen Bauschungseffekt aufweist, und zwar insbesonden bei Bahnen, die eine sehr geringe Zwischenfaserbindefe stigkeit besitzen. Da die Voluminosität und di< Weichheit Eigenschaften sind, die mit dem erfindangs gemäßen Verfahren erhalten werden sollen, ist e erwünscht, diese Eigenschaften in der Bahn vor de Behandlung durch das erfindungsgemäße Verfahren ζ optimieren, so daß diese Eigenschaften noch weite entwickelt werden, während gleichzeitig der Bahn ein Festigkeit verliehen wird.

Gleichgültig, welche besondere· Form die Bahn 2 diesem Zeitpunkt besitzt, sie wird durch das erfindung gemäße Verfahren behandelt, um die Voluminosität, d: Weichheit und die Festigkeit zu verbessern und ihr ^:

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allen Richtungen der Ebene eine beträchtliche Dehnbarkeit zu verleihen. Die Fig.2 und 3 zeigen zwei alternative Vorrichtungsformen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß F i g. 2 wird die Bahn 19 in einen Spalt eingeführt, der durch eine glatte Gummidruckwalze 23 und eine gemusterte metallene Rotogravurewalze 24 gebildet wird. Der untere Teil der Rotogravurewalze 24 taucht in eine Pfanne 25 ein, welche Bindematerial 26 enthält. Hierdurch wird Bindematerial auf eine Oberfläche der Bahn 19 in einem feinen Muster aufgetragen, welches gebundene Bahnbereiche erzeugt, in denen Fasern miteinander zumindest teilweise entlang ihrer Länge verbunden sind.

Das Muster des auf die Bahn aufgetragenen Bindematerials kann irgendeine Form aufweisen, die einen beträchtlichen Anteil der Oberfläche der Bahn frei von Bindematerial beläßt. Vorzugsweise macht das Muster weniger als ungefähr 35% der gesamten Oberfläche der Bahn aus, so daß ungefähr 65% oder mehr der Oberfläche der Bahn frei von Bindematerial bleiben, wenn das Bindematerial aufgebracht wird. So kann eines der Muster vorteilhaft verwendet werden, die in den US-Patentschriften 30 47 444, 30 09 822, 30 59 313 und 30 09 823 beschrieben sind. Eine gewisse Wanderung des Bindematerials tritt nach dem Bedrukken ein. So durchdringt das Bindematerial die Bahn 19 zumindest teilweise in allen Richtungen der Ebene der Bahn 19. Vorzugsweise wird jedoch eine Wanderung in allen Richtungen der Ebene der Bahn gering gehalten, 3( um Bereiche frei zu lassen, bei denen ein beträchtlicher Teil der Bahn frei von Bindematerial ist; der Zweck hierfür wird in der Folge verständlich werden.

Es wurde festgestellt, daß es besonders erwünscht ist, das Bindematerial in einem Netzwerkmuster aufzubrin- 3« gen, so daß das Bindematerial über ein Netzwerk der Bahn Festigkeit verleiht. Eis ist allgemein bekannt, daß Papierherstellungsfasern eine Länge von weniger als ungefähr 6,3 mm aufweisen, und überwiegend eine Faserlänge von weniger als ungefähr 1,5 mm besitzen. Wenn deshalb die Festigkeit der Bahn hauptsächlich durch ein Bindematerial erteilt wird, wie es gemäß der Erfindung der Fall ist, und nicht durch Zwischenfaserbindungen, wie sie bei der üblichen Papierherstellung auftreten, dann ist es wichtig, daß eine kontinuierliche Verbindung zumindest eines Teils der Fasern durch das Bindematerial über die gesamte Bahn stattfindet Wenn das Muster des Bindematerials die Form paralleler Linien oder die Form anderer diskreter Bereiche aufweist, dann wird die Bahn keine wesentliche Festigkeit aufweisen, sofern diese diskreten Bereiche nicht um Strecken voneinander getrennt sind, die kleiner als die durchschnittliche Faserlänge sind, d. h. in typischer Weise kleiner als ungefähr 1,5 mm. Wenn jedoch das Bindemittelmuster netzartig ist, dann erzeugen die miteinander verbundenen Linien des Bindematerials ein Festigkeitsnetzwerk, auch wenn beträchtliche Flächen, die in vielen Fällen viel größer als 1,5 mm in jeder Richtung sind, zwischen den Linien des Bindematerials als ungebundene Bahnteile vorliegea

Die aus dem Spalt zwischen den Rollen 23 und 24 mit dem Bindematerial auf einer der Oberflächen ausfr^tende Bahn wird dann um die Preßrolle 23 herumgeführt und mit der Oberfläche einer drehbaren Krepptrommei in Berührung gebracht Die Krepptrommel 27 kann in einigen Fällen einen erhitzten Druckbehälter aufweisen, wie dies beispielsweise bei einem Yankee-Trockner der Fall ist oder in anderen Fällen kann sie aus

einer kleineren Rolle bestehen und ungeheizt sein. Sii besitzt eine extrem glatte polierte Oberfläche, auf de das Bindematerial, das auf die Bahn aufgebracht wird haftet. Die Bedeutung der Erhitzung hängt sowohl voi den Eigenschaften des verwendeten Bindematerials all auch vom Feuchtigkeitsgehalt der Bahn ab. So kann dai Bindematerial für die Trocknung oder Härtung ein« hrhitzung benötigen, in welchem Falle die Krepptrom mei 27 eine geeignete Einrichtung zur Erhitzunj anweisen kann. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt der zui K-repptrommel zugeführten Bahn höher als erwünschl ist, dann kann die Krepptrommel 27 zum Zwecke der Verdampfung dieser Feuchtigkeit erhitzt werden.

Die Bahn wird auf der Oberfläche der Krepptrommel 27 eine bestimmte Strecke gefördert und dann durch die hinwirkung eines Kreppmessers 28 abgehoben. Das Kreppmesser 28 bewirkt eine übliche Kreppoperation auf den gebundenen Teilen der Bahn 19, d. h., sie ergibt eine Reihe von feinen Faltlinien an den Teilen der Bahn η α "ΐ ^{er Oberfläc}he der Krepptrommel 27 haften. Ua jedoch in diesem Fall die Bahn 19 auf der Oberfläche der Krepptrommel 27 nur in einem Muster mit einer Netzwerkform oder mit einer Vielzahl von im Abstand angeordneten diskreten Bereichen haftet, verursacht H,v ^P"¹«⁸«" 28- das die ungebundenen Bahnteile, die mcht an der Krepptrommel 27 befestigt sind, gepufft

pnf! f^{en Werden}' ^wobei geformte Bahnteile entstehen die eine vorzügliche Weichheit besitzen.

P=J-V,", ^{19 Wird vom} Kreppmesser 28 durch ein Paar Kalanderrollen 30 und 31 hindurchgeführt und auf einer we.teren Rolle 32 aufgespult. Die Rollen 30 und 31 werden dazu verwendet, die maximale Dicke oder Volurninosität des resultierenden Bahnprodukts zu ^ ^en- ^{Wegen der Art und} Weise, in der die

^{at dUrCh die} exogenen oder gepufften

F^ern^eUgtWird' ^{ist diese} Stärkenkontroile in Fallen wichtig.

^{im erf}I^ndungsgemäßen Verfahren und beim muß ν ^gS!^em,^{äßen Produkt} verwendete Bindematerial FunkrirΓκ ^ed.^{ene Funkti}°nen erfüllen können. Eine mhein η ^{ht darin}· ^{daß es die} Fasern in der Bahn beSn ^V*^{rbinden k}ann, und eine weitere Funktion Ohi"^! ^{eS die} gebundenen Teile der Bahn auf Im a?.. ^{aChe der} Kipptrommel 27 befestigen kann. bTiden^SM^ein/^{n kann jedes MateriaJ}. ^welches diese wS T^{e erfüllt}- ^als Bindematerial verwengehärtet w?'h Γ" ^{daS Material} getrocknet oder die Ea. !F^rdei'kann. Beispiele für Bindematerialien, l ^{Se Funktione}n erfüllen und die erfolgreich ^d(l^{n kÖmen}· ^sind AcrylatlatexgLmi^{bei einer} nichtgeheizten Krepp- ^^{r Sind; Emu}lsi°nen von Harzen, Z erv atl wi h ^^nylacetate. Vmylchloride und Metha-S? JJ?"⁶ "f ^{einer erhitzten} Kreppoberfläche ^wasserlösliche HarzI wie z.B. Sf_n ^e· Polyvinylalkohol und Polya-

Sdo^tusei^{311 1}^" ^{mea kann das} Bindematerial Stehen T? °^ewisch verschiedener Materialien erzeugen ta _J ^{emes eine} Zwischenfaserbindung auf de?Kr^ⁿKⁿi^das ™^{dere eine} Haftung der Bahn FSllen &i^erfUi^{Che ergibt} Jedoch werden in allen Gemisch auf die* ΐΐ" ^vorzaS™™e als einziges bracht S^l w^geichen Bleiche der Bahn aufge-

Stärke, wie £_B Ä* °ü? ^ ^niedrigmolekularen ren Harz, J_e vS™^ ^emem niedrigmolekula-Polwinvlallrrl ι if" ^koxymethyizellulose oder oiyvmylalkohoL bestehen. Natürlich können Zusätze

mit den obigen Materialien verwendet werden, die eine Naßfestigkeit ergeben, um dem resultierenden Bahnmaterial eine zusätzliche Naßfestigkeit zu erteilen.

Fig.3 zeigt eine andere Vorrichtung für das Aufbringen eines Bindematerials in einem feinen Muster auf eine Oberfläche der Bahn 19. Bei dieser Ausführungsform wird eine metallene Rotogravurerolle 33 unterhalb einer Krepptrommel 27 angeordnet. Der untere Teil der Rotogravurerolle läuft in einem Bindematerial 34, das sich in einer Pfanne 35 befindet, ι ο Die Rolle 33 druckt dieses Bindematerial auf die Oberfläche der Krepptrommel 27. Die Bahn 19 wird an einen Punkt auf die Krepptrommel 27 aufgeführt, der möglichst nahe bei dem Punkt liegt, bei dem die Rolle 33 die Rolle 27 berührt Auf diese Weise werden Teile der Bahn 19 mit der Oberfläche der Krepptrommel 27 verbunden, wobei gleichzeitig Bindematerial auf eine Oberfläche der Bahn 19 aufgebracht wird, so daß gebundene Bahnteile entstehen. In einer ähnlichen Weise wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Bahn eine bestimmte Strecke auf der Oberfläche der Krepptrommel 27 geführt und dann durch ein Kreppmesser 28 abgenommen, um das erfindungsgemäße Bahnmaterial herzustellen.

Es hat sich als wünschenswert herausgestellt, das Bindematerial 34 auf die Oberfläche der Krepptrommel 27 an einem Punkt aufzubringen, der kurz vor dem Punkt liegt, bei dem die Oberfläche mit der Bahn 19 bedeckt wird, was insbesondere dann gilt, wenn das Bindematerial flüchtige Komponenten oder rasch abbindende Komponenten enthält. Besonders gilt dies bei hohen Temperaturen, wenn die Krepptrommel 27 erhitzt wird. Dies stellt sicher, daß das Bindematerial in der gewünschten Stärke in die Bahn 19 eindringt und daß Teile der Bahn am Trockner haften, bevor das Bindematerial aushärtet und seine Klebrigkeit verliert.

F i g. 4 erläutert eine Form eines erfindungsgemäßen Bahnmaterials, wobei das Bindemuster aus einer Vielzahl dicht aneinander angeordneter diskreter Bereiche besteht F i g. 4 zeigt die Oberfläche der Bahn, auf die Bindematerial aufgebracht wurde. Es ist ersichtlich, daß die in F i g. 4 stark vergrößerte Bahn 37 ein feines Muster von erhabenen Bereichen 40 und Einsenkungen 38 aufweist die über die Oberfläche der Bahn verteilt sind. Die erhabenen Bereiche 40 und die Einsenkungen 38 liegen auf einer Seite der Bahn 37 überhalb entsprechenden Absenkungen 38 und erhabenen Bereichen 40 auf der anderen Seite der Bahn 37, so daß die Bahn eigentlich einen wellenartigen Querschnitt von im wesentlichen gleichförmiger Dicke aufweist Dies ist besser aus Fig.6 ersichtlich. Die Bahn 37 enthält in den erhabenen Bereichen auf der in F i g. 4 gezeigten Seite der Bahn ein Bindematerial Das Bindematerial verbindet zumindest einen Teil der Faser in diesen erhabenen Bereichen, wobei gebundene Bahnteile entstehen, die eine größere Festigkeit aufweisen als die benachbarten ungebundenen Bahnteile, die unterhalb der erhabenen Bereiche 40 von F i g. 4 angeordnet sind und die kein Bindematerial enthalten. Somit werden die ungebundenen Bahnteile nur durch die Bindungen zusammengehalten, die in der Bahn vor der erfindungsgemäßen Behandlung ausgebildet worden sind; hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine sehr niedrige Zwischenfaserbindefestigkeit Es wird im allgemeinen bevorzugt, daß das Bindematerial nur durch einen Teil der Dicke der Bahn wandert Jedoch kann sich diese Situation wesentlich ändern, wenn die Natur des Bindematerials verändert wird, so daß es in einem stärkeren Ausmaß wandert. Die Wanderung wird auch beträchtlich durch das Grundgewicht der Bahn selbst und den Druck beeinflußt, der während der Aufbringung des Bindematerials auf die Bahn ausgeübt wird, da die Saugwirkung durch die Bahn verstärkt wird, wenn die Fasern dicht zusammengedrückt sind, wie z. B. durch einen kurzzeitigen Druck von der gemusterten Rotogravurerolle.

Die erhabene Oberfläche einer jeden dieser gebundenen Bahnteile enthält eine Vielzahl von feinen Kreppmarken 41, welche ebenfalls als Kreppmarken 41 auf der anderen Seite der Bahn auftreten; d. h„ diese Teile wurden von der Kreppoberfläche 27 fein gekreppt, da sie an der Kreppoberfläche 27 hafteten. Deshalb besitzen diese Bereiche eine beträchtliche oberflächliche Weichheit, auch wenn sie Bindematerial enthalten, das der Bahn 37 die Festigkeit gibt. Die ungebundenen Bereiche der Bahn 37 sind gepufft oder gebogen, so daß sie sich über die Ebene der Bahn 19 auf einer Seite der Bahn erheben. Dieser Effekt wird durch die lokalisierte Schrumpfung der Bahnbereiche auf Grund der Kreppwirkung verursacht. So läßt das Kreppen der gebundenen Bereiche zumindest diejenigen Bereiche schrumpfen, die in unmittelbarer Nachbarschaft der gekreppten Oberfläche liegen. Dies hat zur Folge, daß die ungebundenen Bereiche zwischen diesen geschrumpften Bereichen in der Ebene der Bahn und in der Richtung der Schrumpfung zusammengedrückt und nach oben aus der Ebene der Bahn 19 gedrückt werden, damit sie größere Dimensionen einnehmen können, die nicht durch die Kreppwirkung zumindest im gleichen Ausmaß beeinflußt werden.

Wenn die ungebundenen Bahnbereiche gepufft oder gebogen werden, dann erleiden sie dimensionelle Änderungen, die durch das Kreppen in der Maschinenrichtung hervorgerufen werden, aber wegen ihrer kuppelartigen Form gestatten sie unabhängig von dem verwendeten Muster des Bindematerials eine Ausdehnung der Bahn in Querrichtung. Aus diesem Grunde besitzt das erhaltene Bahnmaterial 37 nicht nur in der Maschinenrichtung eine beträchtliche Dehnfähigkeit sondern auch in der Querrichtung und in allen anderen Richtungen ihrer Ebene. So wird also eine Dehnung durch das Einziehen der Kuppeln in der Ebene der Bahn 19 ermöglicht wenn die Bahn 37 einer Spannung unterworfen wird, unabhängig von der Richtung, in det die Spannung angelegt wird. Deshalb ergibt das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher und zweckmäßiger Weise eine Dehnbarkeit in mehreren Richtungen der Bahn, ohne daß die bisher bekannter komplizierten und schwierigen Verfahren angewende werden müssen, wie z. B. das Kreppen der Hahn ir verschiedenen Richtungen, welches oben bereits erör tert wurde. Die erfindungsgemäßen Bahnmaterialiei besitzen in typischer Weise in der Maschinenrichtunj eine Dehnfähigkeit von ungefähr 14 bis ungefähr 30°/ und eine Dehnfähigkeit quer zur Maschinenrichtunj von ungefähr 5 bis ungefähr 17%.

F i g. 5 zeigt die Oberfläche einer Bahn 42, auf dii Bindematerial in einem netzartigen Muster aufgebrach worden ist Ganz allgemein läßt sich die obig Beschreibung der Struktur von Fig.4 auch auf dies Ausführungsfonn des erfindungsgemäßen Bahnmate rials anwenden. So besitzt die Bahn erhabene Teile 4 auf einer Oberfläche m Form eines netzwerkartige Linienmusters mit Einsenkungen 43 zwischen de erhabenen Teilen 42. Die erhabenen Teile 42 auf eine Seite der Bahn bilden Einsenkungen 43 auf der andere

Seite der Bahn, während die Einsenkungen 43 auf der einen Seite der iUahn erhabene Bereiche 42 auf der anderen Seite der Bahn bilden. Weiterhin sind die erhabenen Bereiche 42 auf einer Oberfläche fein gekreppt, und die Kreppung zeigt in den Einsenkungen 43 auf der anderen Seite der Bahn etwas gröbere Kreppmarken.

Jedoch besitzt diese Bahn ein zusätzliches Merkmal. Diese Bahn 42 besitzt nicht nur eine beträchtliche Dehnfähigkeit in allen Richtungen ihrer Ebene sondern auch eine höhere Dehnfähigkeit Da das Muster der Kreppung netzwerkartig ist und keine diskreten gebundenen Bereiche aufweist, wird die Wirkung der Biegung und des Puffens auf den ungebundenen Bahnteilen 43 noch weiter verbessert, was eine noch größere Dehnfähigkeit in der Maschinenrichtung und in Querrichtung des resultierenden Produkts zur Folge hat Weiterhin kann ein größerer Prozentsatz der Bahnfläche ungebunden bleiben als bei einem Produkt der in F i g. 4 gezeigten Art Da dieses Bindemuster bei dieser Ausführungsform weitgehend kontinuierlich und ununterbrochen ist, können die ungebundenen Bahnbereiche 43 zwischen den Bindelinien oder gebundenen Bahnbereichen 42 viel größer sein, wobei trotzdem die erforderliche Festigkeit erzielt wird. Der Grund hierfür sind die durchgehenden Linien von zusammengeklebten Fasern, die über die Oberfläche der Bahn verteilt sind und der Bahn netzwerkartige Festigkeitslinien verleihen.

F i g. 6 erläutert ein weiteres Merkmal der Erfindung, welches nach Belieben erreicht werden kann. F i g. 6 ist eine stark vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des erfindungsgemäßen Bahnmaterials, welches die Art und Weise erläutert, in der die Bahn innerlich und in ihrer Ebene in solchen Teilen gespalten ist, die den gebundenen Bahnteilen benachbart sind. Es werden kleine Schlitze oder Trennungen innerhalb der Bahn und in der Ebene der Bahn gebildet Dieser Effekt ist besonders zu bemerken, wenn das Bindematerial nur einen Teil der Stärke der Bahn durchdringt. Es wird angenommen, daß dieser Effekt seinen Grund in der Tatsache hat, daß, wenn die gebundene Bahn gekreppt wird, sie lokal schrumpft und dabei gezwungen wird, sich zu teilen oder Zwischenfaserbindungen mit den benachbarten und darüberliegenden Bahnteilen zu lösen, die nicht im gleichen Ausmaß durch das Kreppen beeinflußt werden.

Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Produkte. Diese Beispiele beschreiben lediglich spezielle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Produkte und sind nicht in einschränkendem Sinne zu verstehen.

55

Beispiel 1

Eine Bahn wurde aus einem Faserrohmaterial hergestellt, das aus 70% eines gebleichten Sulfatweichholzstoffes und 30% eines gebleichten Sulfathartholzstoffes bestand. Die Bahn wurde auf einer herkömmlichen Papierherstellungsmaschine hergestellt, die der von F i g. 1 ähnlich ist, und sie wurde von einem Yankee-Trockner gekreppt, nachdem sie ungefähr zu 65% trocken war, d. h., daß sie nurmehr ungefähr Gew.-% Feuchtigkeit enthielt. Die Bahn wurde dann weiter auf einem Nachtrockner, der die Form erhitzter Trommeln aufwies, getrocknet, bis sie zu ungefähr 92% trocken war. Die physikalischen Eigenschaften dieser Bahn wurden dann gemessen und sind in der weiter unten stehenden Tabelle in der Spalte mit der Überschrift »Bahn« angegeben.

Die Bahn wurde dann durch eine ähnliche Vorrichtung hindurchgeführt wie sie in F i g. 2 gezeigt ist Hier wurde sie in einem Spalt bedruckt der durch eine gemusterte GravureroUe mit einem Durchmesser von 35,6 cm und eine Elastomerrolle mit einem Durchmesser von 35,6 cm und einer 153 mm dicken Bedeckung aus chlorhaltigem synthet Kautschuk der Shore »A«-Härte 78 gebildet wurde. Die Oberfläche der Gravurerolle besaß ein netzartiges Muster von miteinander verbundenen Sechsecken, wobei zwei der Seiten des Sechsecks senkrecht zur Maschinenrichtung verliefen. Die Musterwiederholungslänge betrug 0,76 mm. Die eingravierten Linien des Musters waren 0,178 mm breit und annähernd 30 μ tief. Die Linien des Musters machten etwa 40% der gesamten Oberfläche aus.

Das Bndematerial, welches auf die Bahn durch die Gravurerolle aufgebracht wurde, bestand aus einer Wasserlösung von 5% Tapiocadextrin, 3% Carboximethylzellulose, 1% Propylenglycol, 0,1% einer 35_400/oigen wäßrigen Formaldehydlösung und 0,1% eines fluoreszierenden Farbstoffes.

Dieses Bindematerial besaß eine Viskosität von 100 Centipoise bei 25°C, einem pH von 7 und ein spezifisches Gewicht von 1,035 bei 2 Γ C. Der Druck im Druckspalt wurde auf 10,5 kg/cm² (durchschnittlich) gehalten, und das durchschnittliche Grundgewicht der Bahn wurde während des Bedrückens um 17% erhöht, wobei 1,4 Gew.-% auf die nichtflüchtigen Bestandteile des Bindematerials zurückgingen.

Die bedruckte Bahn wurde dann auf die Oberfläche einer Gußeisenkrepptrommel mit einer Brinell-Härte von 277 und einem Durchmesser von 152 cm aufgebracht, und zwar mit Hilfe der oben beschriebenen Elastomerrolle, wobei ein durchschnittlicher Spalidruck gegen die Krepptrommel von 9,59 kg/cm² angewendet wurde. Die Krepptrommel wurde mit Dampf auf eine Oberflächentemperatur von 104⁰C beheizt, und die Trommeloberflächengeschwindigkeit betrug 457,2 m/ min. Als die Bahn gegen die Trommel gedrückt wurde, betrug die durchschnittliche Trockenheit 75%, und vor dem Verlassen der Krepptrommel hatte die Bahn eine Trockenheit von ungefähr 95%. Die Bahn wurde von der Oberfläche der Krepptrommel mit Hilfe eines üblichen Kreppmessers abgenommen, welches auf einen Kreppwinkel von 11 ° unter der Radiallinie am Berührungspunkt eingestellt war. Das gekreppte Bahnmaterial wurde mit einer Geschwindigkeit vor 411,5 m/min aufgewickelt, was eine Verkürzung dei Bahn in der Maschinenrichtung von 11% oder die Bildung von 11% Krepp in dem resultierender Bahnmaterial ergab. Die physikalischen Eigenschafter des resultierenden Bahnmaterials wurden gemessen unc sind in der folgenden Tabelle in der mit »gekreppt* Bahn« überschriebenen Spalte angegeben. Diese Resul täte zeigen eindeutig eine beträchtliche Verbesserunj der Weichheit, der Festigkeit und der Dehnfähigkeit dei Bahn.

Beispiel 2

Eine Bahn wurde aus einem Faserrohmaterii hergestellt, das 70% eines gebleichten Sulfatweichholz

stoffes und 30% eines gebleichten Sulfatharzholzstoffes enthält Das Ausgangsmaterial besaß eine Freiheit von 686 cc (Canadian Standard Freeness) und enthielt ungefähr 2 Gew.-% eines Harnstoff/Formaldehyd-Harzes, um der Bahn eine Naßfestigkeit za erteilen. Die Bahn wurde auf einer herkömmlichen Papierherstellungsmaschine hergestellt,die der in Fig. 1 ähnlich war, und sie wurde von einem Yankee-Trockner heru.itergekreppt, wenn sie ungefähr zu 69% trocken war, d. h., daß sie 31 Gew.-% Feuchtigkeit enthielt Die Bahn wurde weiter auf einem Nachtrockner getrocknet, der die Form von erhitzten Trommeln aufwies, bis sie zu mehr als ungefähr 90% trocken war. Die physikalischen Eigenschaften dieser Bahn wurden dann gemessen und sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Die Bahn wurde dann durch eine ähnliche Vorrichtung hindurchgeführt, wie sie in F i g. 2 gezeigt ist Hier wurde sie in einem Spalt bedruckt, der durch eine gemusterte Gravurerolle mit einem Durchmesser von 35,6 cm und eine Eiastomerrolle mit einem Durchmesser von 35,6 cm und einer 15,9 mm dicken Neoprenbedekkung der Shore »A<<-Härte 78 gebildet wurde. Die Oberfläche der Gravurerolle besaß ein netzartiges Muster von miteinander verbundenen Sechsecken, wobei zwei der Seiten des Sechsecks senkrecht zur Maschinenrichwng verliefen. Die Musterwiederholungslänge betrug 0,76 mm. Die eingravierten Linien des Musters waren 0,178 mm breit und annähernd 30 μ tief. Die Linien des Musters machten etwa 40% der gesamten Oberfläche aus.

Das Bindematerial, welches durch die Gravurerolle auf die Bahn aufgebracht wurde, bestand aus einer Wasserlösung von 7,4% Poly-n-methylol-acrylamid und 0,5% Ammoniumchlorid, bezogen auf das Gewicht des Poly-n-methylol-acrylamids. Das Bindematerial besaß eine Viskosität von 158 Centipoise bei 26° C und einen pH von ungefähr 4. Der Druck im Druckspalt wurde auf durchschnittlich 10,5 kg/cm² gehalten, und das durchschnittliche Grundgewicht der Bahn wurde während des BedrucKens um 20% erhöht, wobei 1,5% auf den nichtflüchtigen Bestandteil des Bindematerials zurückgingen.

Die bedruckte Bahn wurde dann auf die Oberfläche einer Gußeisenkrepptrommel mit einer Brinell-Härte von 277 und einem Durchmesser von 152 cm aufgebracht, und zwar mit Hilfe der oben beschriebenen Elastomerrolle, wobei ein durchschnittlicher Spaltdruck gegen die Krepptrommel von 9,59 kg/cm² angewendet wurde. Die Krepptrommel wurde mit Dampf auf eine Oberflächentemperatur von 104⁰C beheizt, und die Trommeloberflächengeschwindigkeit betrug 457,2 m/ min. Als die Bahn gegen die Trommel gedrückt wurde, betrug die durchschnittliche Trockenheit 75%, und vor dem Verlassen der Krepptrommel hatte die Bahn eine Trockenheit von ungefähr 95%. Die Bahn wurde von der Oberfläche der Krepptrommel mit Hilfe eines üblichen Kreppmessers abgenommen, welches auf einen Kreppwinkel von 6° unter der Radiallinie am Berührungspunkt eingestellt war. Das gekreppte Bahnmaterial wurde mit einer Geschwindigkeit von 411,5 m/min aufgewickelt, was eine Verkürzung der Bahn in der Maschinenrichtung von 11% oder die Bildung von 11% Krepp in dem resultierenden Bahnmaterial ergab. Die Bahn wurde dann mit einer zweiten Bahn ähnlicher Struktur vereinigt, um eine doppelte Bahn herzustellen. Die physikalischen Eigenschaften des zweischichtigen Bahnmaterials wurden gemessen und sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Diese Resultate zeigen klar eine beträchtliche

Zunahme der Dehnfähigkeit in Maschinenrichtung und in Querrichtung und der Voluminosität der Bahnen des zweibahnigen Materials. Alle diese Faktoren deuten auf Weichheit hin, wie dies weiter oben erörtert wurde.

Beispiel 3

Eine Bahn wurde aus einem Faserrohmaterial

hergestellt, das aus 70% eines gebleichten Sulfitweichhcizstoffes und 30% eines gebleichten Sulfathartholzsvoffes bestand. Die Bahn wurde auf einer herkömfalichen Papierherstellungsmaschine hergestellt, die etwa derjenigen entsprach, die in F i g. 1 gezeigt ist Sie wurde von einem Yankee-Trockner heruntergekreppt, nachdem sie ungefähr 65% trocken war, d.h, daß sie nur ungefähr 35 Gew.-% Feuchtigkeit enthielt Die Bahn wurde weiter auf einem Nachtrockner getrocknet, der die Form einer erhitzten Trommel aufwies, bis sie etwa 93% trocken war. Die physikalischen Eigenschaften dieser Bahn wurden gemessen und sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Die Bahn wurde dann durch eine Vorrichtung hindurchgeführt, wie sie in F i g. 2 gezeigt ist Sie wurde in einem Spalt bedruckt, der durch eine gemusterte Gravurerolle mit einem Durchmesser von 14,6 cm und eine Elastomerrolle mit einem Durchmesser von 14,0 cm und einer 12,7 mm dicken Elastomerbedeckung mit einer Shore »A«-Härte von 60 gebildet wurde. Die Oberfläche der Gravurerolle hatte ein netzwerkartiges Muster von miteinander in Verbindung stehenden Sechsecken, wobei zwei Seiten dieser Sechsecke senkrecht zur Maschinenrichtung Hefen. Die Wiederholungslänge des Musters betrug 2,992 mm in der Querrichtung und war 1,722 mm breit und annähernd 75 μ tief. Die Linien des Musters nahmen annähernd 20% der gesamten Oberfläche ein.

Das Bindematerial, welches über die Gravurerolle auf

die Bahn aufgebracht wurde, bestand aus einer Wasserlösung von 4% tierischem Leim, 13% Harnstoff/ Formaldehydharz und 0,715% Polyäthylenoxid. Dieses Bindematerial hatte eine Viskosität von ungefähr 6200 Centipoise bei 25° C und einen pH von 4,8. Das durchschnittliche Grundgewicht der Bahn wurde während des Bedrückens um ungefähr 13% erhöht, wobei 2,3% auf die nichtflüchtigen Bestandteile des Bindematerials zurückgingen.

Die bedruckte Bahn wurde dann auf die Oberfläche einer Gußeisenkreppungstrommel aufgebracht, die einen Durchmesser von 45,7 cm aufwies; dabei wurde wie oben eine Elastomerrolle verwendet. Die Kreppungstrommel wurde mit einer innerlichen ölheizung auf eine Oberflächentemperatur von 82° C geheizt, und die Oberflächengeschwindigkeit der Trommel betrug 9,14 m/min. Die Bahn wurde von der Oberfläche der Krepptrommel heruntergekreppt, und zwar mit Hilfe eines herkömmlichen Kreppmessers, das auf einen Kreppwinkel von 10" unter der Radiallinie am Berührungspunkt eingestellt war. Die gekreppte Bahn wurde mit einer Geschwindigkeit von 7,78 m/min aufgewickelt, was eine Bahnverkürzung in der Maschinenrichtung von 18% oder die Bildung von 18% Krepp in der Bahn bedeutet. Die physikalischen Eigenschaften des resultierenden Bahnmaterials wurden gemessen und sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Die Resultate zeigen eindeutig eine beträchtliche Zunahme der Dehnfähigkeit in der Querrichtung und in der Maschinenrichtung und eine beträchtliche Zunahme der Voluminosität der Bahn.

609 552/216

Tabelle

Eigenschaften	Beispiel 1	gekreppte Bahn	Beispiel 2	doppel schichtige gekreppte Bahn	Beispiel 3	gekreppte Bahn
	Bahn	113,83	ein schichtige Bahn	168,52	Bahn	216,50
Zugfestigkeit in Maschinen richtung (g/cm)	8035	59,15	104,90	92,51	457,56	164,05
Zugfestigkeit in Querrichtung (g/cm)	42,41	18,2	66,96	17,6	241,06	28,0
Dehnfähigkeit in Maschinen richtung (%)	6,2	9,1	6,5	12,2	na	5,3
Dehnfähigkeit in Querrichtung (%)	3,2	18,85	3,0	32,80	3,9	51,75
Grundgewicht (g/m2)	16,47	3,94	14,60	6,09	44,30	- 8,17
Volumen unter Belastung (36,4 g/cm2)	2,62	2,39	4,12 .

(mm/24 Rahmen)

Naßfestigkeit in Maschinenrichtung (g/cm)

Aus der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Produkte ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung eine neue und verbesserte Form eines Bahnmaterials ergibt, welches eine Kombination von Eigenschaften aufweist, die bisher bei Papierbahnen nicht leicht erhältlich war. So sind die Bahnmaterialien der vorliegenden Erfindung ziemlich fest aber auch extrem weich und voluminös. Außerdem besitzt das Bahnmaterial der vorliegenden Erfindung eine beträchtliche Dehnfähigkeit in allen Richtungen seiner Ebene. Eines der überraschenden Merkmale der erfindungsgemäßen Produkte ist die Einfachheit des Verfahrens und der Vorrichtung, durch welche sie hergestellt werden, insbesondere wenn man 43,52

90,40

174,10

93,74

alternative Verfahren betrachtet, die bisher zur Erzielung dieser Merkmale einzeln verwendet wurden.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß verschiedene Abwandlungen der genau beschriebenen Verfahren und Produkte innerhalb des Bereichs der Erfindung möglich sind. Beispielsweise kann die Zusammensetzung des Bindematerials weit variieren, was auch für das Muster gilt, in welchen das Bindematerial auf die Bahn aufgebracht wird. Weiterhin ist die jeweils verwendete Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht wesentlich. Beispielsweise kann eine große Reihe von Vorrichtungen zum Trocknen der Bahn, zum Kreppen der Bahn und zum Aufbringen des Bindematerials auf die Bahn verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines starken, weichen, faserigen Bahnmaterials, das in aller* Richtungen seiner Ebene eine beträchtliche Dehnfähigkeit aufweist, indem man eine Bahn aus vorzugsweise Zellulosefasern mit einer Länge von weniger als 6,3 mm herstellt, wobei das Bahnmaterial ein Grundgewicht von ungefähr 2,27 kg bis ungefähr 24,95 kg je Ries von 26 756 dm² aufweist und auf eine Oberfläche der Bahn in einem feinen Muster ein Bindemittel aufbringt, wobei ein beträchtlicher Anteil der Oberfläche dieses Bahnmaterials vom verwendeten Bindemittel frei bleibt, um gebundene Anteile im Bahnmaterial zu erzeugen, in welchem die Fasern durch das Bindemittel verbunden sind, um das Bahnmaterial zu stärken, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Bindematerial die gebundenen Anteile an die kreppende Oberfläche in den feinen Mustern aufgeheftet und die Bahn differenziert in den feinen Mustern mit Hilfe der kreppenden Oberflächen gekreppt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbahn aus Lignozellulose-Fasern mit einer Länge von weniger als 6,3 mm durch Ablagern aus einer wäßrigen Aufschlämmung hergesteält wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbahn, bis sie weitgehend trocken ist, unter Bedingungen von vermindertem Druck hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lignozelluluse vor der Herstellung der Faserbahn ein Mittel zum Herabsetzen der Zwischenfaserverbindung zugesetzt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn vor dem Aufbringen des Bindematerials über ihre ganze Oberfläche gekreppt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindematerial eine härtbare Komponente enthält und die härtbare Komponente nach denn Kreppen der Bahn ausgehärtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindematerial ein elastomeres Material verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindematerial in einer solchen Menge, daß im Bahnmaterial ein Anteil von mindestens etwa 1,4% an nichtftüchtigen Bestandteilen des Bindematerials, bezogen auf das Trockengewicht der Bahn des herzustellenden faserigen Bahnmaterials enthalten ist, aufgebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindematerial in einer solchen Menge, daß es nur teilweise in die Dicke der Bahn eingedrungen ist, aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindematerial auf dem Bahnmaterial in einem kontinuierlichen Netzwerkmuster aufgebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindematerial auf das Bahnmaterial durch Drucken aufgebracht wird, bevor das Bahnmaterial an der Kreppungsoberfiäche verklebt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gebundenen Bahnteile durch Kreppen geschrumpft werden, wodurch ein Druck in der Ebene der Bahn und in der Richtung der Schrumpfung in den Teilen der Bahn erzeugt