DE19912226A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Tissue-Papier sowie das damit erhältliche Tissue-Papier - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Tissue-Papier sowie das damit erhältliche Tissue-PapierInfo
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Abstract
Zur Aufnahme von wasseraufnahmefähigerem Tissue-Papier erfolgt in der Pressenpartie 5 einer Tissue-Papiermaschine eine Verformung bzw. Strukturgebung der Papierbahn über ein Strukturband 6, welches mit dem Filz die Pressenpartie durchläuft, und zwar unter Einschließung der Papierbahn.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens und ein dadurch erhältliches Tissue-Papier,
welches in erster Linie verwendet wird für die Herstellung
von Taschentüchern, Kosmetiktüchern, Abschminktücher,
Servietten, Toilettenpapier und Küchentüchern. Basis bei der
erfindungsgemäßen Produktion von Tissue-Papier sind die in
der Papiererzeugung bekannten Faserrohstoffe, die nach den
bekannten Verfahren aufbereitet werden.
In bekannter Weise ist die Herstellung von Tissue-Papier
durch die Verfahrensschritte Formieren und Entwässern,
Pressen, Trocknen und Kreppen gekennzeichnet. Die Formierung
und Entwässerung der stark verdünnten Faserstoff-Suspension
erfolgt mittels einer Siebpartie. Je nach Bautyp lassen sich
Langsieb- und Doppelsieb-Maschinen unterscheiden. Bei
Langsieb-Maschinen wird die Faserstoff-Suspension mit Hilfe
eines umlaufenden Siebes und der Saugbrust-Walze formiert und
entwässert. An Doppelsieb-Maschinen erfolgt die Formierung
und Entwässerung der Bahn zwischen zwei Sieben. Dabei werden
die Doppelsieb-Former aufgrund ihrer unterschiedlichen
Siebführung in C-Wrap- und S-Wrap-Former unterteilt. Eine
Sonderform der Doppelsieb-Maschinen ist der Crescent-Former,
bei dem die Bahn nicht zwischen zwei Sieben, sondern zwischen
einem Sieb und einem Filz formiert und entwässert wird.
Mit Ausnahme der Crescent-Former erfolgt am Ende der
Siebpartie eine Übergabe der Papierbahn an den Transport- und
Entwässerungsfilz mit Hilfe von Lick-up- oder Pick-up-Walzen
bzw. Saugschuhen. Bei den Crescent-Formern entfällt die
Übergabe, da die Bahn bereits auf dem Transport- und
Entwässerungsfilz formiert wird.
In der Pressenpartie erfolgt das mechanische Entwässern der
Papierbahn durch Pressen. Dazu wird die Bahn mit dem
Transport- und Entwässerungsfilz mittels einer Saugwalze
gegen den Trockenzylinder gedrückt. Durch die Komprimierung
der Bahn und des Filzes erfolgt so die Entwässerung. Zur
Steigerung der Entwässerungsleistung der Pressenpartie sind
zusätzliche Pressen vor- und nachgeschaltet. Im Fall von
vorgeschalteten Pressen, den Naßpressen, werden meist
Saugpressen verwendet. Bei den nachgeschalteten Pressen
werden als Preßwalzen meist blindgebohrte Walzen installiert.
Durch das Pressen der Bahn am Trockenzylinder erfolgt
gleichzeitig die Übergabe zur Trockenpartie und die Trennung
von Papierbahn und Filz.
Die für Tissue-Papiere typische Kreppung erreicht man durch
das Abheben der Papierbahn vom Trockenzylinder
(beispielsweise in Form eines Yankee-Zylinders) mit Hilfe
eines Kreppschabers am Ende des Trocknungsvorganges. Eine
Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten von Trockenzylinder
und Aufrollung bewirkt gleichzeitig eine Kürzung bzw. Faltung
der Papierbahn.
Bekannt ist auch der Einsatz eines Durchström-Trocknungs-
Verfahrens (TAD-Verfahren). Bei diesem Verfahren wird das
mechanische Pressen der Bahn weitestgehend vermieden.
Zusätzlich wird die Struktur der Bahn mittels Durchblasen von
heißer Luft durch die Bahn in der Trockenpartie gelockert.
Diese lockere und offene Struktur der Tissue-Bahn ist Ursache
für Qualitätsvorteile von Tissue-Produkten, die nach dem TAD-
Verfahren hergestellt werden. Insbesondere Weichheit, Haptik,
Dicke, Volumen und Wasserabsorption sind hiervon betroffen.
Das technische Problem (Aufgabe) der Erfindung besteht in der
Schaffung eines Verfahrens sowie einer Vorrichtung zum
Herstellen von Tissue-Papier, das mit einfachen Mitteln die
Möglichkeit schafft, ein Tissue-Papier herzustellen, welches
insbesondere eine hohe Wasseraufnahmekapazität hat bei hohem
Volumen, aber geringer Dicke. Diese Aufgabe wird durch ein
Verfahren bzw. eine Vorrichtung gelöst, die sich aus dem
Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 6 ergibt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer
Verformung des Faservlieses/Papiers durch mechanische
Beanspruchung im Faserverbund mechanische Spannungen
induziert werden, die teilweise durch Bruch von Faser-zu-
Faser-Bindungen zu einer partiellen Verschiebung von Fasern
innerhalb des Faservlieses und teilweise zu einer Verformung
der Fasern selbst führen. Ersteres bestimmt im wesentlichen
den plastischen Anteil, letzteres den elastischen Anteil der
Verformung.
Erfolgt die Verformung des Papiers in trockenem Zustand,
z. B. durch einen Prägevorgang, so ist der Bruch von Faser-
zu-Faser-Bindungen irreversibel und führt zu einer
Festigkeitsverminderung, die man als Prägeverlust bezeichnet.
Die Deformation nach Beendigung der von außen einwirkenden
mechanischen Beanspruchung wird dann im wesentlichen durch
Reibung zwischen den Fasern und die in den Fasern erhalten
gebliebenen Verformungskräfte aufrechterhalten.
Wird ein solches deformiertes Faservlies anschließend
wiederbefeuchtet, so werden durch die Aufnahme des Wassers im
Gefüge die Reibungskräfte reduziert. Die Spannungen innerhalb
der Fasern bewirken dann, daß die früher aufgebrachten
Verformungen zurückgebildet werden, auch ohne Einwirkung
einer zusätzlichen äußeren Zugbeanspruchung. Als Folge der
Befeuchtung fällt die durch Prägung erzeugte
Verformungsstruktur in sich zusammen und das Papier verliert
den größten Teil seiner durch Prägung erzeugten Dicke und
seiner Wasseraufnahmekapazität.
Erfolgt, der Erfindung entsprechend, die Verformung des
Papiers im feuchten Zustand, z. B. durch Einpressen in ein
strukturgebendes Medium und anschließendes Trocknen in diesem
verformten Zustand, so bilden sich vorrangig neue
Zwischenfaserbindungen im Faservlies, ohne daß hierdurch
Spannungen innerhalb der Fasern entstehen. Der erzeugte
spannungslose Verformungszustand wird dann durch die
Trocknung im Papier sozusagen eingefroren.
Wird ein spannungslos verformtes Papier, in dem der
Verformungszustand durch Trocknung eingefroren wurde,
wiederbefeuchtet, so bleiben die während der Trocknung
entstandenen Bindungen zwischen den Fasern trotz Aufnahme von
Wasser in das Fasergefüge erhalten. In diesem Fall bleibt die
durch Verformung in feuchtem Zustand entstandene und durch
die anschließende Fixierung als Folge der Trocknung
widerstandsfähige Struktur beim Wiederbefeuchten erhalten.
Das Papier kann den größten Teil seiner durch Verformung
erzeugten Dicke und seiner Wasseraufnahme aufrechterhalten.
Gemäß der Erfindung kann in die Papierbahn eine
dreidimensionale Struktur durch Verwendung des
Strukturmediums in einer Naßpressenpartie vor der Übergabe an
den Trocknungszylinder (Yankee-Zylinder) erzeugt werden.
Dieses Strukturmedium kann entweder eine Strukturwalze oder
ein Strukturband/sieb, das durch die Pressenpartie mitläuft,
sein. Um die Entwässerung und das Strukturieren der
Papierbahn zu verbessern, kann die Naßpressenpartie mehr als
einen Preßspalt haben, z. B. zwei. Mindestens einer von
diesen Preßspalten kann als ein Langspalt ausgebildet sein,
was die Entwässerung noch mehr verbessert.
Erzielt wird durch die erfindungsgemäße Lösung eine deutlich
erhöhte Wasseraufnahmekapazität auf Werte über 7,0 g/g.
Durch das Vorsehen einer zusätzlichen Umlenkwalze für den
Filz zwischen den Preßspalten ist es möglich, die
Rückfeuchtung zwischen erstem und zweitem Preßspalt zu
vermeiden.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich,
Trockengehalte nach der Naßpressenpartie von 42 bis 45 gew.- %
Trockensubstanz zu erreichen, so daß ohne Probleme mit einer
hohen Produktionsgeschwindigkeit gefahren werden kann.
Durch Lasergravur gemäß Anspruch 13 besteht die Möglichkeit
einer variablen Strukturgestaltung im Strukturmedium mit
entsprechender Auswirkung auf das hergestellte Tissue-Papier.
Für die Erfindung ist es auch wichtig, daß die Struktur der
Papierbahn nicht durch das Andrücken am Yankee-Zylinder
zerstört wird.
Die Vorteile eines undurchlässigen Strukturbandes bestehen
darin, daß die Papierbahn wegen der Kapillarkräfte des
Wassers besser an einem geschlossenen Band als auf einem Sieb
haftet.
Ein undurchlässiges Strukturband ist für Luft und Wasser
undurchlässig. Es hat ein strukturgebendes Muster an der
Oberfläche, die der Papierbahn zugewandt ist. Dieses Muster
kann durch Einprägung oder Einschleifen in die Oberfläche
angebracht werden. Dieses Band kann aus verschiedenen
Materialien hergestellt werden, vor allem aber aus
Kunststoff, z. B. Polyurethan. Die Einprägung des Musters
kann mit den Methoden, die man gewöhnlicherweise für
Kunststoff verwendet, hergestellt werden. Das Abschleifen
kann z. B. durch Lasergravur erfolgen. Das Strukturband/sieb
kann beispielsweise aus einem groben Grundgewebe mit einer
dünnen Polyurethanschicht derart bestehen, daß sich die
Oberflächenstruktur des Grundgewebes in der dünnen
Polyurethanschicht abbildet. Diese abgebildete Struktur
bildet die Papierseite des Strukturbandes. Besser noch
besteht dieses Strukturband aus einem Grundgewebe mit einer
dickeren Polyurethanschicht, in der die Struktur vorzugsweise
durch Lasergravur ausgebildet ist. Mit dieser Lasergravur
besteht die Möglichkeit, verschiedenste Strukturen auf
einfache Weise auszubilden. Normalerweise ist das
Polyurethanband als Strukturband wasserundurchlässig, da die
Entwässerung über den Filz erfolgt.
Wenn in dem Kunststoffband ein (grobes) Strukturgewebe oder
Stützgewebe eingebettet ist, kann das Webmuster dieser Gewebe
mindestens auf der der Papierbahn zugewandten Oberfläche
hervortreten. Dieses Gewebe kann entweder ganz im Kunststoff
eingebettet sein oder nur auf einer Seite, wobei die
Gewebefäden auf der Papierseite sichtbar sind.
Bei sehr dünnem Papier besteht die Möglichkeit, daß die
erwünschte Strukturtiefe im Papier nicht entsprechend dem
Strukturband erzielt werden kann. Wenn aber beispielsweise
das Strukturband in diesen Bereichen durchlässig gemacht wird
und dort gesaugt wird, so kann eine optimale Strukturtiefe in
der Papierbahn erreicht werden, möglicherweise mit weniger
starkem Pressen, was zu einer geringeren Kompaktierung führt.
Die Struktur wird bevorzugt vor einer Trocknung, insbesondere
einer Vortrocknung in die Papierbahn eingebracht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich rein
schematisch aus den Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Tissue-
Papiermaschine;
Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der in Fig. 1
dargestellten Maschine;
Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform mit einem
Formiersieb;
Fig. 4a-f eine Ansicht einiger Beispiele von
Strukturbändern; und
Fig. 4g-m eine Ansicht der entsprechenden Produkte.
An der Stelle des Pfeiles A in Fig. 1 und Fig. 2 erfolgt das
Einjetten der Fasersuspension in einen C-Wrap-Former 1 mit
einem C-förmig um eine Formier- und Entwässerungswalze 2
geführten Formiersieb 3. Innerhalb des Formiersiebs 3 ist
ebenfalls über einen Teilumfang der Formierwalze 2 geführt
ein Filz 4, der außerdem eine Naßpressenpartie 5 durchläuft
und danach zur Formierwalze 2 zurückgeführt wird. Ein
Strukturband 6 verläuft ebenso durch die Naßpressenpartie 5
und von dort zu einer Drückwalze 7, die das Strukturband/sieb
6 gegen den Trocknungszylinder (Yankee-Zylinder) 8 drückt.
Diese Drückwalze ist als Saugwalze ausgebildet.
Die Pressenpartie beinhaltet eine zentrale Preßwalze 9 sowie
eine dazu stromauf angeordnete erste Preßwalze 10 und eine
davon stromab angeordnete zweite Preßwalze 11. Zwischen der
Preßwalze 9 und 10 ist ein erster Preßspalt 12 ausgebildet.
Zwischen den Preßwalzen 9 und 11 ist ein zweiter Preßspalt 13
ausgebildet, der hier als Langspalt dahingehend ausgebildet
ist, daß sich die Preßwalze 9 in die Oberfläche der Preßwalze
11 eindrückt und somit keine Linienberührung; sondern eine
Flächenberührung vorliegt.
Die Maschine gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen
nach Fig. 1 dadurch, daß die Preßwalze 10 als Saugwalze
ausgebildet ist und die Drückwalze 7 keine Saugwalze ist.
Stromab des Preßspaltes 12 und stromauf des Preßspaltes 13
ist eine Leitwalze 14 für den Filz 4 vorgesehen, um eine
Rückfeuchtung des Filzes zu vermeiden. Hierzu ist zwischen
der Leitwalze 4 und dem Preßspalt 12 ein Saugschuh 15
vorgesehen.
Im Betrieb verläuft die nicht dargestellte formierte
Papierbahn zwischen Filz 4 und Strukturband/sieb 6 durch die
Naßpressenpartie, wo der Papierbahn über das Strukturband in
der Naßpressenpartie eine Struktur verliehen wird. Eine
teilweise Verdichtung der Struktur erfolgt im Bereich der
Drückwalze 7, die das Strukturband 6 und somit auch die
Papierbahn gegen den Yankee-Zylinder 8 drückt. Üblicherweise
erfolgt am Yankee-Zylinder ein hier nicht dargestelltes
Kreppen.
Sollte der Trockengehalt in der Papierbahn am Ende der
Naßpressenpartie nicht ausreichend hoch sein, um ein Haften
der Papierbahn am Yankee-Zylinder 8 zu erzielen, um ein
ausreichendes Kreppen durchführen zu können, so könnte dem
Yankee-Zylinder ein weiterer Trocknungszylinder vorgeschaltet
werden. Dabei könnte das Strukturband mit der Papierbahn um
diesen Trocknungszylinder geführt werden, um die Struktur in
der Papierbahn während des Trocknungsvorganges zu fixieren.
Bei der Ausführungsform der Fig. 3 wird in der Formierpartie
anstatt eines Entwässerungsfilzes ein Formiersieb 4'
eingesetzt, von dem an der Stelle 14 die Papierbahn an das
Strukturband/sieb 6 übergeben wird und dann in die
Naßpressenpartie 5 gelangt, wo ein Preßfilz 4 zuläuft.
Vor der Naßpressenpartie hat die Papierbahn einen
Trockengehalt von 5-20 gew.-% TS (Trockensubstanz) und
bevorzugt 8-20 gew.-% TS sowie danach von 20-50 gew.-% TS
und bevorzugt 35-45 gew.-% TS.
Fig. 4a-4f zeigen jeweils einen Ausschnitt der
strukturierten Oberfläche von verschiedenen Strukturbändern.
Darin sind Erhebungen 16 und Vertiefungen 15 erkennbar.
Fig. 4g-4m zeigen Ausschnitte der zugehörigen
Papierprodukte als Bild der Yankeeseite des Papiers im
gekreppten Zustand.
Claims (24)
1. Verfahren zum Herstellen von Tissue-Papier durch
- - Formieren und Entwässern der Papierbahn nach dem Stoffauflauf,
- - Entwässern der Papierbahn durch mechanisches Pressen in einer Naßpressenpartie,
- - Trocknen der Papierbahn,
- - in der Naßpressenpartie, deren mindestens ein Preßspalt von einem Preßfilz und einem Strukturmedium gebildet wird, der Papierbahn eine Struktur eingeprägt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturmedium eine
Strukturwalze ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturmedium ein
Strukturband oder -sieb ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Struktursieb ein
Durchströmtrocknungssieb (TAD-Sieb) ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Preßfilz von einem in der
Formierpartie eingesetzten Entwässerungsfilz gebildet
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines
Strukturbandes oder -siebes die Papierbahn mit dem
Strukturband oder -sieb gegen den Trocknungszylinder
gedrückt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß vor der Naßpressenpartie die
Papierbahn einen Trockengehalt von 5-20 gew.-%
Trockensubstanz und danach von 20-50 gew.-%
Trockensubstanz hat.
8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach
mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß im Preßspalt einer
Naßpressenpartie ein Preßfilz (4) und ein Strukturmedium
(6) vorhanden sind und sich an die Naßpressenpartie (5)
ein Trocknungszylinder (8) anschließt,
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Naßpressenpartie (5)
mindestens einen Preßspalt (12; 13) aufweist, durch den
als Strukturmedium ein Strukturband oder -sieb (6) und
der Preßfilz (4) bei Einschluß der Papierbahn geführt
ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturband oder -sieb
(6) stromab der Naßpressenpartie (5) über eine Drückwalze
(7) gegen den Trocknungszylinder (8) gedrückt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei Preßspalte (12, 13) in
Folge vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß einer der Preßspalte und
bevorzugt der weiter stromab liegende Preßspalt (13) ein
Langspalt ist.
13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
Preßwalzen (10, 11) der Naßpressenpartie (5) eine
Saugwalze ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß eine (10) der Preßwalzen des
weiter stromauf liegenden Preßspaltes (12) eine Saugwalze
ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Preßspalte (12,
13) von drei Preßwalzen (9, 10, 11) gebildet sind, von
denen eine zentrale Preßwalze (9) beide Preßspalte (12,
13) mit einer jeweiligen freien Preßwalze (10; 11)
bildet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die freie Walze (10) des
weiter stromauf liegenden Preßspaltes (12) eine Saugwalze
ist.
17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis
16,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Preßspalten (12,
13) eine die Preßspalte nicht bildende Leitwalze (14) für
den Filz (4) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturband (6) aus
einem Grundgewebe und einer darauf aufgebrachten dünnen
Materialschicht (vorzugsweise aus Polyurethan) besteht,
wobei sich die Struktur des Grundgewebes auf der
Papierseite der Materialschicht abbildet.
19. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturband (6) aus
einem Grundgewebe und einer darauf aufgebrachten
Materialschicht (bevorzugt Polyurethan) besteht, wobei
die Struktur auf der Papierseite dieser Materialschicht
eingebracht ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur durch
Lasergravur in die Materialschicht eingebracht ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur aus erhabenen
und vertieften Bereichen besteht und die erhabenen
Bereiche kontinuierlich oder diskontinuierlich und auf
gleichem oder unterschiedlichem Niveau liegen.
22. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturband (6)
wasserundurchlässig ist.
23. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturband (6) über die
Fläche verteilt perforiert ist, insbesondere in den
vertieften Bereichen.
24. Tissue-Papier, erhältlich durch das Verfahren gemäß
Anspruch 1 und/oder 2, 3 oder mit der Vorrichtung gemäß
mindestens einem der Ansprüche 8 bis 23,
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |