DE2231645A1

DE2231645A1 - Weiches absorbierendes, faseriges Blattmaterial und Verfahren sowie Vorrichtung zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE2231645A1
Application number: DE19722231645
Authority: DE
Inventors: Joseph Louis Drexel Hill; Yiannos Peter Nicholas Wilmington; Pa. Salvucci jun. (V.StA.)
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1971-06-24
Filing date: 1972-06-23
Publication date: 1972-12-28
Also published as: AU472562B2; AU4334572A; CA972599A; FR2143424B1; JPS5517839B1; IT965845B; GB1365230A; BR7204098D0; BE785231A; DE2231645C2; US3812000A; FR2143424A1

Description

S 1457

Scott Paper Company, Industrial Highway at Tinicum Island Road, Delaware County, Pennsylvania, V.St.A.

Weiches absorbierendes, faseriges Blattmaterial und Verfahren sowie Vorrichtung zur Herstellung desselben

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von weichen, absorbierenden, gekreppten, faserigen Blattmaterialien und auf weiche faserige Blattmaterialien, die durch solche Verfahren hergestellt werden.

Derartige Blattmaterialien sind nützlich für sanitäre Papierprodukte, z.B. Gewebe, Handtücher und dgl.. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung eines weichen, absorbierenden, faserigen Blattmaterials, welches durch ungewöhnlich große Masse, d.h. geringe Dichte, gemessen durch eine berechnete Durchschnittsdichte durch seine Dicke unter keinerBelastung und durch ein hohes TEA - zu - Steifheitsverhältnis gekennzeichnet ist, das mindestens teilweise von dem Gebrauch eines elastomerischen Verbindungsmateriales herrührt, um viel der Interfaserbindungsfestigkeit des Blattmateriales zu liefern.

In der Vergangenheit und kürzlich ist auf dem Gebiet der Papierherstellung ausgedehnte Tätigkeit erfolgt, um Wege zu entdecken, um den Papierbahnen Weichheit ohne Herabsetzung ihrer Festigkeit zu erteilen.

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Papierbahnen werden liorkömralicherweise weich gemacht, indem man sie in verschiedener Weise feearbeitet, z.B. durch Einprägung derselben, Kalandrierung oder indem man sie von einer anhaftenden Oberfläche mit einer Kreppierungsklinge kreppt. Solche Verfahren miterbrechen und zerbrechen viele der ziemlich bröokeligen natürlichen Interfaserverbindungen in der Papierbahn, die während der !roeknung derselben durch den Hydratbindungsproseß gebildet werden, der mit der Papierherstellung verbunden ist. Indessen sind diese Interfaserverbindungen, die hauptsächliche Quelle der Festigkeit in einer gewöhnlichen Papierbahn. Eine sehr geringe Festigkeit ergibt sich aus der physikalischen Verflechtung der Fasern, da die Papierherstellungsfasern eine äußerst kurze Länge haben, im allgemeinen in tier Größenordnung von 1,6 mm oder weniger. Ferner werden sie willkürlich aus einem wässerigen Schlamm abgelegt, so daß ein© Verflechtung nicht begünstigt wird.

Obwohl weiter die brechenden Interfaserverbindungen in einer vorhergehend geformten Bahn wesentliche Weichheit in erster Linie auf der Oberfläche solcher 3aimen infolge der losen Faserenden bewirken, die sich davon erstrecken, trägt dies nicht dazu bei, die Masse, Kompressibilität und Biegsamkeit des Produktes zu erhöhen, oder die Dichte des Produktes zu erniedrigen, was alles Kennseichen sind, die einer Person die Weichheit subjektiv anzeigen, ohne die Festigkeit des Materials wesentlich zu erniedrigen. Dieses unerwünschte Resultat wird deutlicher_s wenn Anstrengungen gemacht werden, um die Weichheit der Bahn zu erhöhen.

Versuche, diese Situation zu verbessern, haben die Kreppbildung von Bahnen in nur ausgewählten auf Abstand stehenden Flächen über seine Oberfläche hin umfaßt, z.B. durch Kreppbildung mit einer gekerbten oder gezackten Kreppklinge oder

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die Kreppbildung τοη einer unterbrochenen Oberfläche, z.B. einer uafangsaiäßig genuteten Walze, wobei die Seile dazwischen mit im wesentlichen all ihrer Festigkeit übrig gelassen werden. Jedoch erzeugif^solehe Kreppmuster notwendigerweise Schwächungslinien durch das Blatt oder den Bogen hindurch, so daß das endgültige Blatt mindestens in gewissen Richtungen nicht sehr stark war. Durch die Kreppbildung oder das Prägen der Bahn, während sie nass ist, wird die Reduzierung in der Festigkeit verringert oder reduziert.

Wenn Papierbahnen durch herkömmliche Papierherstellungstechniken gebildet werden, werden sie im allgemeinen zwischen zwei gegenüberliegenden Oberflächen gepreßt, von denen mindestens eine porös ist, so daß das Wasser aus der Bahn entfernt wird. Es ist üblich, solche Bahnen auf dem Fourdriniersieb oder anderen Formungsoberflächen wie durch eine Aufnahmewalze zu pressen oder in einem Preßabschnitt auf einem Filz zwischen zwei Preßwalzen oder auf der harten Oberfläche einer gußeisenen Yankeetrockentrommel, die dampfbeheizt ist, um Feuchtigkeit aus der Bahn zu entfernen und die für eine Oberfläche sorgt, von der die Bahn gekreppt werden kann. Um für eine schnelle Trocknung der Bahn zu sorgen, ist gezeigt worden, daß es wichtig ist, für eine gleichförmige Berührung zwischen der Ym&keetrockneroberfläche und/der Bahn zu sorgen. Es ist durch eine Anzahl von früheren Patenten vorgeschlagen worden, daß Papierbahnen insbesondere solche, die für sanitäre Papierprodukte benutzt werden, geformt und teilweise getrocknet werden, bevor sie mechanischem Druck einer solchen Art unterworfen werden, welche die Struktur zusammendrücken würde und die Fasern in enge Kontaktverbindungen miteinander bringen. Beispielsweise ist hier das TJS-Patent Nr. 3 301 746 an Sanford et al zu beachten. Dieses gleiche Patent offenbart, daß eine solche Bahn mit dem Knotenmuster eines gewebten Drahtes

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oder einem anderen eindrückenden Gewebe auf dem Yankeetrockner gedruckt wird, nachdem es teilweise getrocknet ist, um Teile der Bahn an die Oberfläche des Trockners zu kleben und eine differentielle Kreppbildung zu bewirken, wenn die Bahn von dem Yankeetrockner mit Krepp versehen wird. Die eingedrückten Teile wurden benutzt, um Flächen von extensiver Interfaserverbindung zu schaffen, um der Bahn Festigkeit zu erteilen. Indessen ermangelt in Flächen zwischen diesen eingedrückten Teilen die Bahn dem gewünschten Ausmaß von festigkeit infolge der reduzierten Menge von Interfaserverbindung, die sich aus dem Mangel an Kompression während der Formation ergibt. Die Interfaserbindemittel, welche vorhanden sind, sind von einer harten bröckeligen Natur, d.h. Hydrogen- oder Hydratbindemittel und bewirken schädlicherweise die Weichheit der Bahn. Ferner sind die durch das Buckelmuster des gewebten Drahtes erzeugten Drücke so hoch, daß sie harte Teile der Bahn erzeugen, die dem sich ergebenden Produkt ein Gefühl von Härte erteilen. Außerdem erzeugt selbst jede Form des Druckes der Bahn, bevor sie mindestens 80 $> trocken ist, einen Verlust der Masse in der Bahn und eine Zunahme der Dichte der Bahn, was alles bei einem sanitären Papierprodukt, welches Weichheit und Absorbierfähigkeit erfordert, unerwünscht ist.

Eines der Kennzeichen eines Blattproduktes, welches das Festigkeitsaussehen ergibt, ist die Zähigkeit des Blattes. Dem Wesen nach ist dies kennzeichnend für die Kombination der Zugfestigkeit des Blattes und der Fähigkeit desselben, sich zu strecken. Wenn das Blatt einige ihm durch Streckung erteilte Kraft aufnehmen kann, um der voll angewendeten Kraft zu widerstehen, ist die sich ergebende Bahn zäher. Es ist seit langem bekannt gewesen, Bahnen auf verschiedene Weise mit Krepp zu versehen, um Dehnung zu erzeugen und ihr dementsprechend Zähigkeit zu erteilen. Jedoch werden ebene Bahnen,

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die in einer Richtung oder in mehreren verschiedenen Richtungen gekreppt sind, um ihr eine universale oder isotropische Dehnung zu erteilen» durch die Kreppung geschwächt und halsen dementsprechend nicht soviel Dehnung wie gewünscht, insbesondere, wenn sie ein relativ geringes Grundgewioht, wie sanitäre Papiere, haben.

dem Gebiet von ungewebten Bahnen, die.im allgemeinen erhebliche Mengen von Pasern enthalten, die eine größere Länge als 1,6 mm (1/4") aufweisen, ist es üblich gewesen, Bindematerial an auf Abstand stehenden Teilen der Bahn anzubringen, so daß lasern in wenigen Teilen und vielleicht in einem Netzwerk über die Bahn hin miteinander verbunden werden, um der Bahn Festigkeit zu erteilen. Jedoch sind die fasern in solchen ungewebten Bahnen genügend lang, um kiiinen Mengen von Klebstoff zu ermöglichen, der Bahn wesentliche Festigkeit zu erteilen, da irgendwelche zwei benachbarte Flächen der Klebstoffanbringung ziemlich weit voneinander getrennt sein können und trotzdem imstande sind, eine Faser in einem Netzwerk zu verbinden.

Es ist häufig angenommen worden, daß die Anbringung von Bindematerial an eine Papierbahn, um derselben Festigkeit zu erteilen^ harte Flächen in der Bahn ergeben wurden, welche das Gefühl von Wachheit, welches erwünscht ist, zerstören würde. Avßerdem ist im Hinblick auf die extrem kurze Länge der Papierherstellungsfasern angenommen worden, daß die Menge von erforderlichen Bindematerial und der große Prozentsatz der Gesamtfläche der Bahn, die imprägniert werden müßte, um dem Blatt irgendeine Festigkeit zu erteilen, ein gehr hartes Blatt ergeben würde, welches wenig oder keine Dehnung und geringe Weichheitskennzeichen hat.

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Frühere Anwendungen von Klebstoffen an Papierbahnen sind im allgemeinen von dem Standpunkt der Bildung geeignet weichen Papieres für sanitäre Papierprodukte unbefriedigend gewesen, da solche Klebstoffe, wenn sie gebraucht wurden, die Bahnen ziemlich hart und schwer machten.

Eine Bahnform, welche diese Probleme überwindet, ist durch Druckbindematerial hergestellt und vorzugsweise ein elastomerisches Bindematerial auf eine vorhergehend geformte Bahn, welche eine reduzierte Menge von natürlichem Interfaserverbindungsmittel hat und die Kreppheretellung solcher Bahnen in einer Weise umfaßt, welche die verbundenen Bahnteile erweicht, die das Festigkeitserteilende Verbindungsmaterial enthalten. Indessen sind die Bahnen durch einen Mangeli von gleichförmigem Interfaserverbindungsmittel durch die Bahn hindurch gekennzeichnet, wie es oft in sanitären Produkten erwünscht ist, um ihnen eine gleichmäßige Festigkeit, Dehnung und Weichheit zu erteilen. Stattdessen ist das Verbindungsmaterial in diesen Bahnen nur in auf Akatand stehenden Flächen als ein Ergebnis von solchen Bahnen vorhanden, die in einem Muster mit dem Bindematerial bedruckt sind.

Es ist ziemlich unerwartet entdeckt worden, daß faserige Bahnen gebildet werden können, die ungewöhnlich hohe Weichheit und Masse haben und die trotzdem einen elastomerischen Klebstoff aufweisen, der gleichförmig an Interfiberkontaktpunkten durch die Bahn verteilt ist. Dies wird erzielt, indem das elastomerische Bindematerial wässerigem Schlamm hinzugefügt wird, aus welchem die Bahn ursprünglich geformt ist, sowie durch wesentliche Trocknung der Bahn, bevor sie irgendeiner mechanischen Kompression unterworfen wird, um Masse zu erzeugen und zu bewahren. Eine solche Bahn wird sogar weiter verbessert

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durch, einanderfolgendes Aufdrucken einer solchen Bahn mit einem Muster von Bindematerial, mittels dessen die Bahn an eine Kreppierungsoberflache angeklebt wird, so daß sie differential kreppiert werden kann, um sogar weitere Masse und Weichheit zu schaffen.

Es war äußerst überraschend, zu entdecken, daß solche Bahnen sehr geringe Dichte besitzen, die ein erwünschtes Merkmal bei wegwerfbaren sanitären Papierprodukten ist, die weich und absorbierend sein müssen, um Wischfunktionen auszuführen. Ferner haben die Bahnen ziemlich gleichmäßige Festigkeit und Dehnung in einem wesentlichen Ausmaß, was sich aus dem elastomerischen Bindematerial ergibt, welches Interfiberverbindungen gleichförmig durch die Bahnen hindurch ergibt, sowie aus der Differentialkreppoperation in den Fällen, wo diese gebraucht wurde. Die Bahnen haben auch gute Festigkeit oder die Fähigkeit, Kraft zu absorbieren, ohne zu zerreißen oder zu brechen. Einer der einzigartigen Vorteile dieser Bahnen ist der, daß sie auf herkömmlichen Papiermaschinen mit Änderungen hergestellt werden können, um Kompression zu vermeiden, bis die Bahnen mindestens 80 fi trocken sind.

So ist das Hauptziel und der Vorteil der Erfindung, einzigartige, weiche, absorbierende, gekreppte, faserige Bahnen zu schaffen.

Ein weiteres Ziel und Vorteil der Erfindung besteht darin, es zu ermöglichen, daß solche Bahnen auf einer modifizierten Papierherstellungsmaschine hergestellt werden können, die mit hoher Geschwindigkeit arbeitet.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines weichen, absorbierenden, gekreppten, faserigen Blattmaterials geschaffen, welches die Schritte der Mischung

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eines Fasereintrage aus lignozellulosischen lasern enthält, eines elastomerischen Bindematerials und Wasser, wobei eine Bahn aus dem Fasereintrag gebildet wird, in dem der Fasereintrag in eine Drainagezone eingeführt wird, in der sie mindestens eine durchlochte Tragoberfläche berührt, welche die Entfernung von Wasser daraus gestattet, die Entfernung von zusätzlichem Wasser aus der Bahn ohne mechanische Kompression,bis sie mindestens 80 # trocken ist, danach die Anklebung der Bahn an eine Kreppieroberfläche und die Entfernung der Bahn von der genannten Oberfläche durch eine Kreppierklinge.

Die vorliegende Erfindung schafft so eine weiche, absorbierende mit Krepp versehene, faserige Bahn, die durch Ablage aus einem wässerigen Schlamm gebildet ist. Die Bahn enthält willkürlich angeordnete, sich berührende lignozellulosische Fasern und ein elastomerisches Bindematerial an im wesentlichen gleichförmig verteilten Kontaktpunkten zwischen den Fasern,und zwar im allgemeinen durch die Bahn hindurch, um der Bahn eine strukturelle Integrität zu erteilen. Die Bahn ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Grundgewicht von etwa 4,54 kg bis etwa 13,6 kg pro 261552Q cm² (10 bis etwa 30 Pfund pro 2880 ft²) hat, ein TEA-zu-Steifheitsverhältnis größer als 1,50 χ 10 und eine durchschnittlich kalkulierte Dichte durch ihre Dicke ohne Belastung von weniger als 0,300 g pro Kubikzentimeter. In manchen Fällen ist die Bahn aus Fasern gebildet, die mit einem Entbindungsmittel behandelt sind, um ihre natürliche Interfaserverbindungskapazität zu verringern. Manche Ausführungen der Bahn enthalten zusätzliche Mengen eines elastomerischen Bindematerials in vorherbestimmtem Muster, um höher feste Bahnsegmente zu erzeugen, die voneinander durch geringer feste Bahnsegmente voneinander auf Abstand stehen. Bevorzugtere Ausführungen der faserigen Bahn der Erfindung haben ein TEA-zu-SteifheitsVerhältnis, welches größer als 2,0 χ 10 .

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Die Erfindung ist auch, ein Verfahren zur Bildung der oben beschriebenen weichen, absorbierenden, gekreppten, faserigen Bahnen oder Blattmaterial. Gemäß dem Verfahren wird ein Fasereintrag aus lignozelluloAcäaen fasern, ein elastomerisches Bindematerial und Wasser gemischt. Eine Bahn wird aus dem Fasereintrag durch Einführung des Fasereintrages in eine Drainage z one gebildet, in welcher er mindestens eine durchlochte Tragoberfläche berührt, die die Entfernung von Wasser daraus gestattet. Zusätzliches Wasser wird aus der Bahn ohne Benutzung mechanischer Kompression entfernt, bis die Bahn mindestens 80 fi trocken ist. Die Bahn wird dann an eine Kreppierungsoberfläche geklebt und davon durch eine Kreppierungsklinge entfernt. In manchen Ausführungen wird die Bahn mit einem Klebstoff an die Kreppierungsoberfläche angeheftet. Das Verfahren schließt auch, in manchen Fällen die Schritte ein, ein Haftmittel an ausgewählte Flächen der Bahn, z.B. durch Drucken anzubringen und die Bahn in den Eingriff mit der Kreppierungsoberfläche zu pressen, so daß nur ausgewählte Flächen der Bahn an die Kreppierungsoberfläche angeheftet sind.

Die Erfindung ist nachfolgend beispielsweise in größeren Einzelheiten unter Bezug auf die Zeichnungen besehrieben, in welchen sind:

Fig. 1 eine Seitenaufrißansicht einer Vorrichtungsform zur Bildung der faserigen Bahn gemäß dem Verfahren nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenaufrißansicht eines Teiles einer Vorrichtungsform zur Ausführung einer Form des Verfahrens nach, der Erfindung,

Fig. 3 eine Seitenaufrißansicht eines Teiles einer alternativen Vorrichtungsform zur Ausführung einer Form des Verfahrens nach der Erfindung,

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Fig· 4 eine graphische Sarstellung, welche die Art zeigt,

in welcher die Trockenheit einer Bahn, wenn sie gepreßt ist, das Kaliber der Bahn nach dem Pressen bewirkt,

Fig. 5 eine Mikrofotografie mit einer 75-fachen linearen Vergrößerung, eines Querschnittes einer Art von früherer Bahn, wie sie im Beispiel 1 beschrieben ist, und die darüber eine gezeichnete Außenlinie gemäß dem Verfahren hat, welches zur Bestimmung ihrer berechneten Dichte beschrieben ist,

Fig. 6 eine Mikrofotografie mit einer 75-fachen linearen Vergrößerung eines Querschnittes einer anderen Art früherer Bahn, wie sie im Beispiel 1 beschrieben ist und mit einer darüber gezeichneten Außenlinie gemäß dem beschriebenen Verfahren zur Bestimmung ihrer berechneten Dichte,

Fig. 7 eine Mikrofotografie mit 75-facher linearer Vergrößerung eines Querschnittes einer Bahn nach der Erfindung, die gebildet ist, wie im Beispiel 1 beschrieben, and mit einer darüber gezeichneten Außenlinie nach dem beschriebenen Verfahren zur Bestimmung ihrer berechneten Dichte, und

Fig. 8 eine Mikrofotografie mit 75-facher linearen Vergrößerung eines Querschnittes einer Bahn nach der Erfindung, die,wie im Beispiel 2 beschrieben, geformt ist und die eine darüber gezeichnete Außenlinie gemäß dem beschriebenen Verfahren zur Bestimmung ihrer berechneten Dichte hat.

Figur 1 zeigt eine Art Papierherstellungsmaschine, die imstande ist, die weichen, absorbierenden, faserigen Blattmaterialien der vorliegenden Erfindung gemäß dem Verfahren nach der Erfindung zu bilden.

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Die Papierherstellungsmaschine hat eine damit verbundene Materialverteilungseinrichtung und ist allgemein mit dem Bezugszeichen 10 "bezeichnet, um einen wässerigen PapierherstellungsscHamm oder Fasereintrag an ein Foudriniersieb (Fourdrinier wire) 16 zu liefern. Die Materialverteilungseinrichtung enthält einen verjüngten Eohrverteiler oder Kopfstück 11, der mit einer nichtgezeigten Quelle eines wässerigen PapierherstellungsSchlammes oder laserein träges verbunden ist· Eine Anzahl von Zweigrohren oder Seitenteilen 12 verbinden den verjüngten Rohrverteiler 11 mit einer Mischkammer 13» die durch im allgemeinen parallele obere und untere Wände 14 bzw. 15 gebildet ist. Das Materialverteilungssystem 10 kann ähnlich demjenigen sein, welches in dem US-Patent 3 298 905, erteilt am 17. Januar 1967, an AC Spengos et al offenbart ist. Das Foudriniersieb 16 wird über eine Saugbrustwalze 17 transportiert, sowie über eine Mehrzahl von Tischwalzen 18, wonach es rund um eine Siebumkehrwalze 20 läuft und durch drei Führungswalzen 21, 22 und 23 zurück an die Saugbrustwalze 17 geführt ist. Die Gesamtheit des Siebes (wire) 16 und seiner Tragwalzen ist durch eine nichtgezeigte Antriebseinrichtung angetrieben, die mit der Siebumkehrwalze 20 verbunden ist.

Eine oder mehrere Vakuumkästen, Wasserventilatoren oder andere Entwässerungs- oder die Bildung unterstützenden Vorrichtungen (von denen keine in fig. 1 gezeigt sind), können in Verbindung mit dem Foudriniersieb 16 benutzt werden, ferner kann die Gestalt der Papierherstellungsmaschine weitgehend von derjenigen variieren, die vorher beschrieben ist, ohne daß dies eine Wirkung auf die vorliegende Erfindung hat. Es ist jedoch wichtig, daß die so auf dem Foudriniersieb 16 gebildete Bahn frei von irgendeiner mechanischen Kompression oder Verdichtung gehalten wird, bis sie mindestens

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80 $> trocken ist, und zwar aus Gründen, die nachfolgend besenrieben werden·

An diesem Punkt wird die geformte Bann im wesentlichen frei von irgendeiner Verdichtung oder mechanischen Kompression von der oberen Fläche des Foudriniersiebes 16 an die Oberfläche eines gelochten Trocknungsgewebes 24 übertragen, welches ein gewebtes Blattmaterial sein kann, solches wie es aus Draht oder anderen fadenförmigen Materialien hergestellt wird, oder auf perforierter oder gelochter Basis. Das Trocknungsgewebe 24 wird an einer Stelle Vorbeigebracht, die dicht an den Teil des Foudriniersiebes 16 angrenzt, der zwischen der Siebumkehrwalze 20 und der ersten Führungswalze 22 läuft. Hierbei geht es über eine umlaufende Saugaufnahmewalze 25 oder einen stationären Saugaufnahmeschuh und die Übertragung daran kann unterstützt werden, wenn es gewünscht wird, und zwar durch einen Dampf- oder Luftstrahl, der aus einem Sammelrohr 26 kommt, wie es in gestrichelten Linien in Fig. 1 angedeutet ist, welches gegenüber dem Foudriniersieb 16 und der Saugaufnahmewalze 25 angeordnet ist. Das Trocknungsgewebe 24, welches die Bahn trägt, bewegt sich vnn der Saugaufnahmewalze in eine Trocknungseinrichtung, die allgemein durch das Bezugszeichen 27 bezeichnet ist, und wird dann über Führungswalzen 28 und 30 und um eine Druckwalze 31 transportiert, welche die BaTm in den Eingriff mit der Oberfläche einer Kreppiertrommel 32 preßt. Eine oder mehrere nichtgezeigte Vakuumkästen können .hinter dem Trocknungsgewebe 24 angeordnet sein, welches der Aufnahmewalze 25 £olgt, um zusätzlich mitgenommenes Wasser aus der Bahn ohne Kompression zu entfernen. Das Trocknungsgewebe 24 geht um eine weitere Führungswalze 33 weiter und kehrt dann an den Übertragungspunkt, der an die Aufnahmewalze 25 angrenzt, zurück.

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Die Trocknungseinrichtung 27 kann irgendein Mittel zur Trocknung der Bahn an einem Punkt enthalten, wo sie einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 20 Gewichtsprozent hat, d.h. so daß sie mehr als 80 $> trocken ist. Es ist wichtig, daß keine mechanische Kompression oder Verdichtung der Bahn erfolgt, bevor sie diese Trocknungshöhe erhalten hat und deshalb müssen die traditionellen Yankeetrocknungstechniken, worin die Papierbahn fest gegen die Oberfläche einer dampfgeheizten lankeetrocknungstrommel gepreßt wird, vermieden werden, wenn sie einen Feuchtigkeitsgehalt über 20 $> hat· Jedoch können verschiedene andere Techniken zum Trocknen der Bahn benutzt werden, z.B. strahlende Heizlampen, Tunneltrockner oder Transpirationstrockner, worin vorzugsweise erhitzte Luft durch die Bahn hindurchgeführt wird. Figur 1 erläutert eine typische Form eines Transpirationstrockners, in welchem Luft aus einer Haube 34 durch die Bahn und durch das Trocknungsgewebe 24 sowie durch die Trommel 35 geführt wird, welche· beide trägt und von da aus dem Innern der Trommel 35 durch eine andere Haube 36 entfernt wird. Eine typische Form eines solchen Trocknungsapparates ist in dem US-Patent Nr. 3 432 936 vom 18. März 1969 gezeigt, das an R.I. CoIe et al erteilt ist.

Da die an die Oberfläche der Kreppiertrommel 32 angebrachte Bahn über 80 i> trocken ist, ist es häufig notwendig, einen Kreppierklebstoff, z.B, Stärke an die Bahnoberfläche oder die Kreppiertrommel 32 durch eine langgestreckte Sprühvorrichtung 37 anzubringen, wie sie in gestrichelten Linien in Fig. 1 gezeigt ist. Dies trifft besonders zu, wo das Blatt auf eine Höhe von 90 fi oder darüber getrocknet ist, da dort ungenügende Feuchtigkeit in der Bahn an dieser Stelle zurückbleibt, um sie an die Kreppiertrommel

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zu kleben und um ihr zu gestatten, davon mit Krepp versehen zu werden. Eine Kreppierklinge 38 ist an der entgegengesetzten Seite der Kreppiertrommel 32 von der Druckwalze 31 angeordnet und wird dazu benutzt, um die Bahn von der Kreppiertrommel 32 zu entfernen. Die Pig. 2 und 3 erläutern alternative Verfahren zur Anbringung von Klebstoff an die Bshn, um sie an die Kreppiertrommel 32 anzukleben. So zeigt Fig. 2 eine Leimanbringungswalze 40, welche Klebstoff aus einem Behälter 41 aufnimmt und ihn an die Oberfläche der Bahn unmittelbar bevor die Bahn die Kreppiertrommel 32 berührt, überträgt. Fig. 3 zeigt eine Anbringungswalze 42, welche Klebstoff aus einem Behälter aufnimmt und ihn direkt an die Kreppiertrommel 32 anbringt, wonach die Bahn damit in Berührung gepreßt und angeheftet wird.

Jede der in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungen ist besonders nützlich in der Praxis des Verfahrens der Erfindung, wo nur vorherbestimmte Teile der Bahn an die Kreppieroberfläche angeheftet werden, um eine differentielle oder bemusterte Kreppierung der Bahn zu erhalten, um die Masse, die Weichheit und Festigkeit zu erhöhen. Wo beispielsweise zusätzliche Festigkeit in die Bahn einverleibt werden soll, enthält der Klebstoff, welcher auf die Bahn gedruckt wird, wie in Fig. 2,oder auf die Kreppiertrommel, wie in Fig. 3» ein elastomerisches Bindematerial, welches weitere Interfaserbindung in den Teilen der Bahn ausführt, an welchen es angewendet wird. Die Vorteile hiervon werden nachfolgend ersichtlich.

Wie vorher festgestellt, enthält das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Schritten, die sich in der Bildung der neuen Blattmaterialien nach der Erfindung ergeben. Das Verfahren schließt die Mischung eines Faser-

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eintrage aus lignozellulosischen Fasern, eines elastomerischen Bindematerials und Wasser ein. Eine Bahn wird dann aus dem Fasereintrag gemäß irgendeiner Anzahl von rerschiedenen Techniken geformt, von denen die meisten Standardtechniken sind, die bei der Papierherstellung gebraucht werden. Die Bahn wird dann der Behandlung unterworfen, um Wasser daraus ohne mechanische Zusammendrückung der Bahn zu entfernen. Es ist wichtig, daß genug Wasser aus der Bahn in dieser Weise entfernt wird, so daß sie mindestens 80 $> trocken ist, bevor sie mechanisch zusammengedrückt wird. Die Bahn wird dann an die Kreppieroberfläche angeheftet und von der Oberfläche mit einer Kreppierklinge kreppiert.

Der Mischungβschritt wird normalerweise in einem Kopfkasten ausgeführt, der der Strömungsverteilungsausrüstung vorhergeht, die bei der Papierherstellungsmaschine benutzt wird. Die Pasern in dem Eintrag enthalten weitgehend relativ kurze Fasern, d.h. solche, die eine Länge von weniger als 1,6 mm (1/4-¹¹) haben, und die vorherrschend kurzer sind und im wesentlichen alle der Fasern sind lignozellulosische Fasern, d.h. solche, die aus irgendwelchen natürlichen Holzfaserquellen, solchen wie Holzpulpe stammen, so daß sie hydrogene Bindemittel der Art bilden, die mit der Papierherstellung verbunden ist.

Die elastomerischen Bindematerialien, welche in der vorliegenden Erfindung gebraucht werden können, sind grundsätzlich irgendwelche Materialien, die zu einer mindestens 75 $> Verlängerung bei Bruch imstande sind. Solche Materialien sollten im allgemeinen einen ursprünglichen Youngschen Modul durch Streckung haben, der geringer als 1757,5 kg/cm (25iOOO psi) ist.

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!Typische Materialien können von der Butadien-Akrylonitriltype sein oder andere natürliche oder synthetische G-ummilatixe oder Dispersionen derselben mit elastomerischen Eigenschaften sein, solche wie Butadien-Styrol, Neopren, Acrylcopolymere, Polyvinylchlorid, Vinylco$olymere oder Nylon. Elastomerische Eigenschaften können durch die Hinzufügung von geeigneten Plastizierungsmitteln an Polymere, solche wie Polyvinylalkohol oder Carboxy-Methyl-Zellulose erhalten werden.

Obwohl Bahnen nach der vorliegenden Erfindung mit Virteilen in einem weiten Bereich von Grundgewichten gebildet werden können, und zwar für Zwecke zur Bildung sanitärer Papierprodukte, wird es bevorzugt, daß das Grundgewicht von etwa (10 bis etwa 50 Pfund pro Hies von 2880 ft²) 4,54 kg bis etwa 15,6 kg pro Ries von 26?Stf20 cm² ist. Bogen oder Blattprodukte in diesem besonderen Bereich von Grundgewicht sind für das Verfahren der vorliegenden Erfindung am meisten nützlich, da sie weitgehend Verwendung in Bereichen finden, wo Weichheit und Masse wichtig sind. Wo zum Beispiel das Produkt ein Wischer ist, sind sowohl Weichheit und Masse ebenso sehr wie ITüssigkeitsabsorbierung und Festigkeit wichtig. Dieser Bereich von Grundgewicht ist einer, wo es sehr schwierig ist, einem Produkt die Kombination von Eigenschaften zu erteilen, due durch die vorliegende Erfindung erzielt werden kann. Wie oben angegeben ist, kann die Bahn durch irgendeine Technik gebildet .werden, die die Ablage und die Drainage des faserigen Schlammes auf einer durchlochten Kondensiervorrichtung,· wie einem Boudriniersieb ausgeführt wird und natürlich kann die Geschwindigkeit der Bildung solcher Bahnen von mehreren hundert Fuß pro Minute bis über 5.000 Fuß pro Minute variieren.

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Die Schritte des Verfahrens) in welchem die Bahn geformt und teilweise getrocknet wird, ohne in irgendeiner Weise zusammengedrückt zu werden, sind für die Erfindung zur Erreichung der Formation einer Bahn äußerst wichtig, die die gewünschten Kennzeichen von großer Masse und Weichheit und ungewöhnlich niedriger Dichte hat. Es ist durch ausgedehnte Versuche gefunden würden, daß, wenn eine Bahn durch Ablage eines faserigen Schlammes auf ein Foudriniersieb gebildet und auf mindestens 80 # Trockenheit getrocknet wird, bevor es irgendeiner mechanischen Kompression unterworfen ist, z.B. zwischen zwei Oberflächen in einer Filz- oder Walzenklemme, die nachfolgende Kompression nur eine minimale Wirkung auf die nachfolgenden Eigenschaften wie Masse oder Kaliber hat, wenn nicht eine solche Kompression genügend hart ist, um das Brechen von Verbindungsmitteln oder die chemische Umformung des lignozellulosischen Materiales zu bewirken, so wie es oft in einer Präge- oder Kalanderklemme vorkommt. So wird, nachdem die Bahn den Wasserentfernungstechniken unterworfen worden ist, um sie 80 $ oder mehr trocken zu machen, ihr schließliches Kaliber nicht bemerkenswert durch typische Preßprozesse bewirkt, solche wie sie bei Papierherstellungsmaschinen in Druckklemmstellen und in der Klemmstelle zwischen der Druckwalze und dem Yankeetrockner vorkommen.

Fig. 4 der Zeichnungen zeigt graphisch die Versuchsresultate in diesem Bereich. Für Testzwecke wurde ein Fasereintrag, der aus 50 # Western-Weichholz-Sulfitpulpe und 50 # Southern-Gummikraftpulpe in Handbogen geformt , die ein Grundgewicht von 4,54 kg (10 Pfund) pro Ries von 26*5520 cm² hatten.

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Einer der Handbogen wurde nicht irgendeinem Druck unterworfen und wurde getrocknet. Sein Kaliber wurde gemessen und auf einer Höhe gefunden, die in gebrochener Linie auf der graphischen Darstellung gezeigt ist. Zusätzliche Handbogen wurden getrocknet, um Höhen der Bahntrockenheiten zu geben, wie sie durch die Bezugspunkte in der graphischen Darstellung angezeigt sind. Sie wurden dann Druck zwischen Oberflächen in einer Höhe von 2,819 cm (40 psig) unterworfen. Die Beispiele wurden dann getrocknet, bis sie 95 Ψ> trocken waren und ihr Kaliber wurde gemessen.

Aus der sich ergebenden graphischen Linie, welche diese experimellen Punkte begleitet, ist ersichtlich, daß, bis die Bahn mindestens 80 i» trocken wird, ihr Kaliber wesentlich reduziert ist, wcim sie gepreßt ist, und zwar unter derjenigen einer ungepreßten Bahn. Dies ist bekannt, um eine weitgehend erhöhte Zahl τοη Interfaserver bindung en zu ergeben, was, wie vorher erwähnt, unerwünscht ist. Es ergibt sich auch eine erhöhte Bahndichte, was geringere Weichheit bedeutet·

Die hierin berichteten Werte von Kaliber- und Grundgewicht wurden durch die folgenden Verfahren bestimmt; Das Grundgewicht wurde in Übereinstimmung mit TAPPI Standard T 410-05-61 gemessen. Das Kaliber oder die Dicke eines Blattes wurde mit Federal Micrometer Gauge, Model No. D 815 in Übereinstimmung mit TAPPI Standard T-411-44 gemessen. Eine Stirnfläche von

ρ ρ

(1" ) 6,452 cm (Druck von 0,5 psi) wurde benutzt, wenn 12,7 kg (28 pund) pro Ries Blatt getestet wurden, anstatt

der 0,25 Zoll² Stirnfläche (Druck von 7-9 psi)

0,49 kg/cm² bis 0,63 kg/cm².

Das Kaliber ist in 1/1000" (mils) angegeben.

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Die Bahn hat an diesem Punkt weniger Hydrogen-Bindemittel als normalerweise in einer Bahn vorhanden sein wurden, welche das gleiche Grundgewicht hat, aber die vor der Trockenheit von mindestens 80 # einer Kompression unterworfen worden ist. Diese geringe Menge von Hydrogen-Bindemitteln gibt der Bahn eine ungewöhnliche Weichheit und Kompressibilität und natürlich hat die Bahn größere Masse (geringere Dichte) infolge der Tatsache, daß sie nicht gepreßt wurde, wenn sie in dem zusammengedrückten Zustand feucht oder durchtränkt war.

Eine bevorzugtere Ausführung der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus einer sogar weiteren Verminderung in der Anzahl von Hydrogen-Bindemitteln der Art, die zwischen Pasern bei der Papierherstellung benutzt wurden. Es ist wohlbekannt, daß solche Bindemittel typischerweise ziemlich hart und unelastisch sind und unglücklicherweise erteilen diese der sich ergebenden Bahn einige allgemeine Eigenschaften. Durch Behandlung der Pasern, aus welchen die Bahn gebildet ist, mit einem chemischen Entbindungsmittel, z.B. durch Hinzufügung eines solchen Entbindtunittels (debonder) an den faserigen Schlamm oder Brei in dem Kopfkasten wird die Anzahl von Verbindungsstellen längs der einzelnen Pasern reduziert, so daß die Pasern weniger aufnahmefähig für Interfaserverbindung durch Hydrogenbindung sind. Die Entbindemittel, die für diesen Zweck benutzt werden können, enthalten beispielsweise die kationischen Entbindemittel, die in dem US-Patent Hr..3 395 708 offenbart sind, welches an Hervey et al am 6. August 1968 erteilt ist, d.h. Substanzen in der Klasse von langkettigen kationischen Surfactanzen, vorzugsweise mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen in mindestens einer Alkylkette, solche wie quaternäre Aminsalze, monofettige alkyltertiäre Aminsalze, primäre Aminsalze und ungesättigte fettige Alkylaminsalze; die Kation-aktiven tertiären Aminoxyde, die in dem US-Patent No. 2 432 126 vom 9. Dezember 1947 an Schlosser et al offenbart sind; und die

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kationaktiven Aminozusammensetzungen, die in dem US-Patent 2 432 127 vom 9. Dezember 1947 an Schlosser et al offenbart sind.

Das elastomerische Bindematerial, welches auch dem faserigen Brei an dem Kopfkasten hinzugefügt ist, ersetzt seine Bindefähigkeit für diejenigen des Hydrogenbindemitteis, welches durch das Entbindemittel gehindert wird und sorgt für genügende Interfaserverbindung, um der Bahn strukturelle Integrität zu erteilen. Ferner sind die durch solche elastomerischen Bindematerialien gebildeten Verbindungen ziemlich weich und nachgiebig und erteilen der Bahn weitere Weichheit ohne seine Absorbierfähigkeit oder ihre Masse zu verringern, d.h. ohne ihre Dichte zu erhöhen.

Wie vorher erwähnt, können die in den Pig. 2 und 3 gezeigten Vorrichtungen benutzt werden, um Klebstoff an die Bahn oder an die Kreppierungsoberfläche anzubringen, um die Bindung der Bahn an die Kreppierungsoberfläche zu erhöhen, um der besseren Trockenkreppierung und einem weicheren Produkt Vorschub zu leisten. Dies 1st besonders wichtig, wo der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn,die an die Kreppierungsoberfläche angebracht wird, geringer als 10 i» ist, z.B. wenn die Bahn 90 i> trocken ist. Der Kreppierungsklebstoff ersetzt den Mangel an Feuchtigkeit, die gewöhnlich benutzt wird, um die Bahn an die Trockneroberfläche anzubringen.

In gewissen bevorzugteren Ausführungen der Erfindung werden die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Vorrichtungen dazu benutzt, um Bindematerial in vorherbestimmten Mustern an die Bahn zu drucken oder alternativ an die Kreppierungsoberfläche, um die Bahn selektiv an die Kreppierungsoberfläche anzuheften.

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Jedoch, ist es zusätzlich zu den einzigartigen Kreppierungswirkungen, welche durch diese Art erzielt werden, als wünschenswert befunden worden, entweder ein/ elastomerisches Bindematerial als den Klebstoff zwischen der Bahn und der Kreppierungsoberfläche zu benutzen oder elastomerisches Bindematerial dem Klebstoff hinzuzufügen, so daß, wenn bs schließlich an die Bahn durch eine der Vorrichtungen nach den Mg. 2 und 3 angebracht wird, es für zusätzliche Festigkeit an die Bahn sorgt. Das heißt, das elastomerische Bindematerial, welches auf diese Weise angebracht wird, schafft Bereiche von größerer Interfaserverbindung und daher Bereiche von größerer Bahnfestigkeit als angrenzende !lachen, an welchen kein zusätzlicher Klebstoff über denjenigen hinaus angebracht wurde, der in dem Kopfkasten an die Pasern selbst angebracht ist.

Das Muster von Bindematerial, welches an die Bahn angebracht wird, kann irgendeine form haben, die einen wesentlichen Teil der Oberfläche der Bahn von Extramengen von Bindematerial frei läßt, die andere sind als die, die während der Bahnbildung angewendet sind. Am bevorzugtesten enthält das Muster weniger als etwa 35 $> des Gesamtoberflächenbereiches der Bahn, um etwa 65 $ oder mehr der Oberflächen der Bahn von zusätzlichem Bindematerial mindestens, wenn sie bedruckt wird, freizulassen. Auf diese Weise kann irgendeines der Muster, die durch die US-Patente 3 047 444; 3 009 822j 3 059 313 und 3 009 823 vorteilhaft für die Walzen 40 oder 42 benutzt werden, die in diesem Falle gravierte Walzen umfassen. Irgendeine Wanderung von Bindematerial erfolgt nach dem Drucken. Auf diese Weise dringt das Bindematerial mindestens teilweise durch die Bahn und in allen Richtungen in der Ebene der Bahn. Jedoch ist die Wanderung in allen Richtungen in der Ebene der Bahn minimal,

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um Flächen übrig zu lassen, die einen wesentlichen Teil der Bahn frei von irgendwelchen zusätzlichem Bindematerial enthalten, welches anderes ist als das dureh den Kopfkästen angebrachte,und zwar für Zwecke, die nachfolgend erscheinen.

Es ist als besonders wünschenswert befunden worden, das zusätzliche Bindematerial in einem netzartigen Muster anzubringen, so daß das zusätzliche Bindematerial eine netzartige Bahn von zusätzlicher Festigkeit über die Bahn hin bildet. So ist es wohlbekannt, daß Papierherstellungsfasern im allgemeinen eine Länge von weniger als etwa 6,3 mm (1/4") haben und normalerweise eine vorherrschende Faserlänge von weniger als etwa 1,6 mm in der Länge haben. Daher ist es, wenn dem Blatt durch ein Bindematerial zusätzliche Festigkeit zusätzlich zu dem in dem Kopfkasten hinzugefügten erteilt werden soll, wie in dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung, wichtig, daß eine ununterbrochene Zwischenverbindung von mindestens einigen der Fasern durch das zusätzliche Bindematerial durch die ganze Bahn hindurch vorhanden ist. Wenn das Muster von zusätzlichem Bindematerial die Form von parallelen Linien, Stäben oder andere Formen von gesonderten Flächen hat, die Bahn der zusätzlichen Festigkeit ermangeln wird, die über diejenige hinaus gewünscht wird, die durch das Bindematerial vorgesehen ist, welche dem Kopfkasten hinzugefügt ist, wenn nicht gesonderten Flächen durch Strecken auf Abstand stehen, die geringer als die durchschnittlichen Faserlängen sind oder typischerweise geringer als etwa 1,6 mm. Wo jedoch das Muster von Klebstoff in der Form netzförmig oder netzartig ist, schaffen die zwischenverbundenen Linien der Bindematerialanwendung ein Netzwerk von Festigkeit, selbst wo wesentliche Bereiche in manchen Fällen viel größer als 1,6 mm, in jeder Sichtung zwischen den Linien der Bindematerialanbringung bestimmt sind, wie Bahnteile, die eine geringere Menge von Interfaserbindung haben.

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Die Kreppierungstrommel 32 kann in manchen Fällen ein geheiztes Druckgefäß, solches wie ein Yankeetrockner haben, oder in anderen Fällen kann eine schmalere Walze und ungeheizt vorhanden sein. Sie ist durch eine äußere glatte polierte Oberfläche gekennzeichnet, an welcher das Bindematerial, welches an die Bahn angebracht wird, haftet. Die Bedeutung der Heizung hängt sowohl von dem Kennzeichen des besonderen benutzten Bindemateriales und der Feuchtigkeitshöhe in der Bahn ab. So kann das Bindematerial die Trocknung oder Härtung durch Erwärmung erfordern, in welchem Falle die Kreppiertrommel 32 mit einer herkömmlichen Einrichtung versehen sein kann, um dies auszuführen. Oder aber, die Feuchtigkeitshöhe der Bahn, die der Kreppiertrommel 32 zugeführt wird, kann höher als die schließlich gewünschte sein und die Kreppiertrommel 32 kann geheizt sein, um einen Teil dieser Feuchtigkeit zu verdampfen.

In jeder der in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungen wird die Bahn an der Oberfläche der Kreppiertrommel 32 für eine Strecke transportiert und dann davon durch die Wirkung einer Kreppierabstreichklinge 38 «ntferat. Die Abstreichklinge 38 führt eine übliche Kreppwirkung an den zusätzlich verbundenen Teilen der Bahn aus, d.h. sie erteilt eine Reihe von feinen Faltlinien an Teile der Bahn, die an die Kreppieroberfläche 32 angeheftet sind. Da jedoch die Bahn in diesem Falle nur an die Kreppieroberfläche 32 in einem Muster angeheftet ist, welches entweder eine netzartige Form hat oder eine Mehrzahl von auf Abstand stehenden gesonderten Bereichen enthält, veranlaßt die Kreppierklinge 38 die geringer gebundenen Bahnteile, die nicht an der Kreppiertrommel 32 befestigt sind, sich aufzubauschen und aufzubiegen, um geformte Bahnteile zu bilden, die ausgezeichnete WeichheitsCharakteristiken haben.

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Das in der oben beschriebenen Ausführung der Erfindung benutzte Bindematerial muß zu verschiedenen Punktionen imstande sein, wobei eine die Fähigkeit ist, Fasern in der Bahn aneinander zu binden, wobei die andere die Fähigkeit ist, die zusätzlich verbundenen Teile der Bahn an die Oberfläche der Kreppiertrommel 32 zu kleben. Im allgemeinen kann irgendein Material, welches diese beiden Fähigkeiten hat, als das Bindematerial benutzt werden, wenn das Material getrocknet oder gehärtet ' werden kann, um sich zu setzen. Unter den Bindestoffen, die imstande sind, diese beiden Funktionen auszuüben und die erfolgreich benutzt werden können, sind Akrylatlatexgummiemulsion, die nützlich an einer ungeheizten Kreppieroberflache ist; Emulsionen von Harzen, solche wie Akrylate, Vinylazetäte, VinyIy chloride und Methakrylate, welche alle an einer geheizten Kreppieroberfläche nützlich sind; ferner wasserlösliche Harze, wie Carboxymethylzellulose, Polyvinylalkohol und Polyakrylamide. Indessen kann in anderen Fällen das Bindematerial eine Mischung von verschiedenen Stoffen enthalten, wobei einer die Fähigkeit hat, die Interfaserverbindung auszuführen, während der andere nützlich ist, um das Haften der Bahn an der Kreppieroberf lache zu erzeugen. Jedoch werden in jedem Falle die Materialien vorzugsweise als eine integrale Mischung an die gleichen Bereiche der Bahn angewendet. Solche Materialien können irgendeines der Materialien enthalten, die oben aufgeführt sind, gemischt mit einer Stärke von geringem Molekulargewicht, z.B. Dextrin oder einem Polymer von geringem Molekulargewicht, solchem wie Oarboxymethyl-Zellulose oder Polyvinylalkohol. Natürlich können verträgliche naßfeste Hinzufügungen mit irgendeinem der vorhergehenden Materialien gebraucht werden, um dem sich ergebenden Blattmaterial zusätzliche naßfeste Stärke zu erteilen.

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Es ist als wünschenswert befunden worden, das Bindematerial an die Oberfläche der Kreppiertrommel 32 gerade vor der Bedeckung dieser Oberfläche mit der Bahn anzubringen, insbesondere wo das Bindematerial flüchtige Bestandteile oder Bestandteile enthält, die sich setzen oder schnell härten, insbesondere bei erhöhten Temperaturen in dem Falle, daß die Kreppiertrommel 32 geheizt ist. Dies sichert, daß das Bindematerial die Bahn zu der gewünschten Dicke durchdringen wird und daß Teile der Bahn-an den Trockner geheftet werden, bevor das Bindematerial gehärtet wird und seine Klebrigkeit verliert,

Die Blattmaterialien der vorliegenden Erfindung, die sich aus der Behandlung mit einem elastomerischen Bindematerial von Bahnen ergeben, die durch Ablage aus einem wässerigen Brei von lasern, Wasser und vorzugsweise einem Entbindemittel gebildet sind, sind in den Eigenschaften, wie Weichheit und Wischfähigkeit irgendeiner anderen früheren Art von Blattmaterial als überlegen befunden worden, die so gebildet nicht einer solchen Behandlung unterworfen wurden. Diese Eigenshcaften können in vielen verschiedenen Weisen gekennzeichnet sein, wenn sie an Blattmaterial angewendet werden, welches bei sanitären Papierprodukten, wie Geweben, Handtüchern und dgl. benutzt wird. Dies ist die Folge der Tatsachen, daß Weichheit und Wischfähigkeit in großem Maße subjektive Eindrücke sind, die man von der Behandlung des Blattmateriales enthält und die eine Schätzung der Kombination von Dicke oder Masse, Dichte, Widerstand gegen Biegung und Kompression und andere physikalische Eigenschaften sind, die der E¹UhIbeobachtung zugänglich sind.

Jedoch sind für Zwecke der Messung der Zulässigkeit dieser aiattmaterialien der vorliegenden Erfindung für die Verwendung in den vorher erwähnten sanitären Papierprodukten von dem

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allgemeinen Standpunkt der Weichheit zwei verschiedene Eigenschaften festgestellt worden, die in Kombination eine Basis für eine genaue Unterscheidung solcher Materialien von denen der früheren Technik schaffen. Diese -Eigenschaften sind (1.) das TEA-zu-öteifheitsverhältnis des Blattmateriales und (2.) die mittlere kalkulierte Dichte durch die Dicke des Blattmateriales unter keiner Belastung, Diese Eigenschaften, die gewünschten Bereiche dafür und die Verfahren und Techniken sowie die Bestimmung derselben sind im einzelnen hierin beschrieben, um die Erfindung zu erklären und um anderen zu gestatten, ihren Rahmen mit Bezug auf solche Blattmaterialien zu bestimmen.

Das TEA-zu-Steifheitsverhältnis wird erhalten, durch erste Messung des TEA (tensile energy absorption) jH5k«-Dehnungsenergie-Absorption eines gegebenen Musters von Blattmaterial in Übereinstimmung mit dem TAPPI Test, T 494 su-64, sowohl in der Maschinenrichtung (M.D.) und der Quermaschinenrichtung (CD.) in Kilogrammetern pro Quadratmeter, mit der Ausnahme, daß ein Backenabstand von 2" anstatt von 8", der durch TAPPI empfohlen wird, wegen der besonderen Art des Produktes gebraucht wird, von denen einige Perforationslinien haben, die vermieden werden müssen.

Diese Testmethode ist kein TAPPI-Standard, sondern ist durch TAPPI als das geeigneteste Verfahren vorgeschlagen. Die Steifheit des Produktes wird dann gemessen, indem man die Probe dem Test unterwirft, der im TAPPI-Stanaard-Test T 451m -60 festgesetzt ist, und zwar sowohl in Maschinenrichtung mnd in Quermaschinenrichtung, um die effektive überhängende Länge (kritische Länge) zu bestimmen, die als "L" in Zentimetern bezeichnet ist. Die Steifheit des Produktes ist proportional

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dem Kubus der effektiven überhängenden Länge und ist daher hierin als L ausgedrückt.

Kurz beschrieben wird das TEA eines Produktes erhalten durch Einklemmen einer 2,54 - 0,01 cm breiten Probe in zwei auf Abstand stehenden Sätzen von Backen., wenn sie 5*08 cm auf Abstand stehen, wobei irgendein bemerkenswerter Durchhang ausgezogen wird, bevor der Streifen eingeklemmt wird· Es wird Spannung auf die Probe durch Bewegung der Backen weiter auseinander mit einem konstanten Grad von 2,54 - 0,02 cm/min gegeben, wobei die Verlängerung mit einer Genauigkeit von ί 2 i> des wirklichen Wertes und die Belastung in Pfund oder Kilogramm mit einer Genauigkeit von - 0,5 $ bis zum Bruch der Probe aufgezeichnet wird. Die Fläche unter der Belastungsverlängerungskurve wird dann durch einen Planimeter oder Integrator mit einer Genauigkeit von -2 # frameesen. Das TEA wird dann berechnet, indem man die Gleichung benutzt

TEA = 100A mit Einheiten von Kilogrammetern pro Quadrat-LW meter, wo sind:

A = Fläche unter der Belastungsverlängerungskurve in Kilogramm-Zentimetern

L = ursprüngliche Spannweite zwischen den Klemmlinien in Zentimetern,

W = ursprüngliche Breite der Probe in Zentimetern.

Die Steifheit eines Produktes wird erhalten mit einem Clark-Weichheits-Prüfapparat, indem die Enden von einer 15 - 50 mm breiten Probe mit parallelen Kanten und üblicher Länge zwischen die Backen oder Walzen gesetzt werden, die eine Klemme enthält, die an einer drehbaren Spindel angebracht ist. Die Spindel kann

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um eine horizontale Achse parallel zu der Längsachse der Backen oder Walzen gedreht werden, sowie senkrecht zu der Längsachse des Papierstreifens. Die überhängende Länge der Probe wird durch Wiedereinstellung der Backen oder Drehen der Walzen eingestellt, bis, wenn die Spindel langsam zurück und vorwärts über 90° gedreht wird, die Probe gerade an jedem der Endpunkte der Drehung herüberfällt. Die überhängende oder kritische Länge L wird dann von der Linie gemessen, wo die Kanten der Backen oder der Walzen die Probe an dem Ende des Streifens ergreifen. Für Zwecke der Bestimmung der Produkte der vorliegenden Erfindung wird die Steifheit durch den Kubus von L angezeigt.

Bei der Benutzung der obigen Tests für TEA- und Steifheit, um ein verhältnis zu bilden, welches eine gewünschte Eigenschaft eines faserigen Produktes der Erfindung bestimmt, werden für jeden Test Proben sowohl in der Maschinenrichtung (M.D.) und der Quermaschinenrichtung (CD.) genommen. Vorzugsweise werden verschiedene Tests mit jeder gemacht und die Resultate im Durchschnitt genommen, um Irrtümer infolge der Messung oder der Formation auszuschalten. Die sich ergebenden Werte werden dann in einem Verhältnis wie folgt kombiniert: Das TEA-zu-Steifheitsverhältnis ist = TEA/^ -_ΰ s χ TEAz_{0 D} \

Ί? (M.D.) χ Ί? (CD.)

Die mittlere kalkulierte Dichte durch die Dicke des Blattmateriales unter keiner Belastung wird durch das folgende Verfahren bestimmt. Eine annähernd 25,4 mm lange Probe des Produktes wird Ofen-getrocknet, um darin befindliche Feuchtigkeit auszuschalten. Die getrocknete Probe wird in einen kleinen Behälter eingesetzt und langsam bei atmosphärischem Druck in eine Lösung von Butyl Methacrylatmonomer eingetaucht, welches

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darin eine kleine Menge von Beniyl-Peroxyd als Katalysator enthält. Der Behälter und die untergetauchte Probe werden dann in einen Ofen gesetzt, der eine Innentemperatur von 55° hat, und zwar für einen Zeitraum von etwa 16 Stunden, um die Polymerisation des Monomeres zu 'bewirken. Es erscheint eine kleine Menge von volumetrischer Schrumpfung, die unbedeutend ist, weil sie für ^ede Probe konstant ist. Es werden Querschnitte aus der sich ergebenden eingebetteten Probe geschnitten, wobei ein Mikrotom benutzt wird und wobei die Abschnitte eine Dicke von 10-12 Mikron haben. Jeder Abschnitt wird auf einen Glasschlitten gesetzt und mit Mineralöl und einem Glasdeckel bedeckt. Der Abschnitt der Probe wird nun fotografiert, indem man Licht durch ein Mikroskop überträgt, das eine 24 mm Objektivlinse hat und ein Augenteil von 12,5 X· Die Balgausdehnung beträgt 50 cm. Die sich ergebende lineare Vergrößerung beträgt 75 und das vergrößerte Bild wird in einem 5" x 7" - Format gedruckt.

Die sich ergebende Fotomikrografie wird auf ein Brett montiert und ein transparenbes Papier darüber angebracht. Die Außenlinie des sich ergebenden in der Fotomikrografie gezeigten Querschnittes wird nun auf das Transparentpapier gezeichnet, wobei Sorge dafür getragen wird, den Basiskurven und Wellungen der Querschnittsaußeniinie in einem Ausmaß zu folgen, welches genügt, um auf der Innenseite der Außenlinie mindestens 95 ^cß> oder mehr der Querschnittsfläche zu erhalten, die irgendwelche Streufasern enthält. Gewisse Streufasern, die von der Außenlinie abweichen, sollten auf der Außenseite der Fläche gelassen werden, um genaue Dichtheitswerte zu erhalten.

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Ein Planimeter wird dann benutzt, um die Fläche innerhalb der Innenkante der Linie zu messen, welche die Querschnittsaißenlinie in Quadratzoll bestimmt. Ss werden vorzugsweise verschiedene Fotografien jeder Probe benutzt und es werden verschiedene Querschnittsflächenmessungen vorgenommen, wobei die Resultate der Durchschnitt sind, um eine zuverlässige Querschnittsfläche zu erhalten.

Die tatsächliche Dicke der Probe wurde durch Division der Fläche durch die Länge des Querschnittes erhalten, der mit einer Außenlinie versehen ist und durch die lineare Vergrößerung von 75. Die berechnete Dichte unter keiner Belastung in Gramm pro Kubikzentimeter wurde durch die Gleichung erhalten:

Kalkulierte Dichte g/cc = Grund^ewicht g/ m

tatsächliche Dicke (in) χ 2,54 cm χ

10.000 cm

wo das Grundgewicht das des Original-Blattmateriales ist, von welchem die Probe genommen wurde.

Alle der Blattmaterialien dieser verbesserten Form der Erfindung enthalten eine Bahn von willkürlich angeordneten lignozellulosischen Fasern und^in elastomerisches Bindematerial, solches wie das vorher erwähnte, an einigen der Kontaktpunkte zwischen den genannten Fasern, um dem Blattmaterial oder der Bahn strukturelle Integrität zu erteilen. Die tignozellulosischen Fasern können irgendwelche der Holzpulpefasern sein, die normalerweise bei der Papierherstellung gebraucht werden. In Abhängigkeit von dem besonders feinen Muster, in welchem das Bindematerial an die Bahn angebracht wird und das Ausmaß der Wanderung dieses Materiales durch die Bahn kann das elastomerische Bindematerial gebundene Bahnsegmente bilden, die im

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Abstand von ungebundenen Bannsegmenten angeordnet sind. In einer besonderen Ausführung ist das Bindematerial in der Bahn in einem fortlaufenden vorherbestimmten netzartigen Muster vorhanden, welches ein unterbrochenes, vorherbestimmtes intermittierendes Muster von gesonderten ungebundenen Bahnsegmenten bestimmt.

Vorzugsweise werden die Fasern mit einem Entbindemittel in einer Menge behandelt, die genügt, um ihre Interfaserbindungskapazität zu vermindern, so daß ein flaches Blatt, das im wesentlichen aus solchen Fasern besteht, eine Bruchlänge von weniger als 800 Metern und vorzugsweise weniger als 700 Metern hat, wie es durch das Verfahren bestimmt ist, das in dem TAPPI Hevised Tentative Standard T 220 m-60 offenbart. In diesem Verfahren wird ein Pulpenblatt, welches ein Grundgewicht (r) in 0 Gramm pro Quadratmeter (auf einer feuohtigkeitsfreien Basis) hat, gemessen, um seine Zugbruchbelastung (p) in Kilogramm an einem 15 mm Streifen gemessen, zu bestimmen. Die Bruchlänge in Metern wird aus der Gleichung berechnet:

Bruchlänge = 200,000 ρ
3 r

und ist äquivalent der Länge in Metern eines gleichförmig breiten Papierstreifens, der, wenn er an einem Ende gehalten wird (z.B. frei aufgehängt eine Spule dieses Papieres durch sein Streifenende), gerade den Streifen veranlaßt, unter seinem eigenen Gewicht zu brechen.

Die folgenden Beispiele erläutern vergleichsweise den Unterschied zwischen den Blattmaterialien der vorliegenden Erfindung und den üblichen Blattmaterialien, die in der Vergangenheit benutzt wurden.

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Dieser Unterschied ist deutlich aufgrund der Eigenschaften ersichtlich, die gemäß den obigen Verfahren gemessen sind, und in großem Ausmaß von der Benutzung von elastomerischen •Bindematerialien darin mit einer reduzierten Menge von Interfaserbindemittel infolge der natürlichen Verbindungen vor dem Trocknen der Bahn stammen. Jedoch sollte irgendeine spezifische Aufführung von darin enthaltenen Einzelheiten nicht als eine Beschränkung in dem Rahmen der Erfindung ausgelegt werden.

Beispiel I

Als Erläuterung der früheren Technik wurde eine erste Bahn aus einem Fasereintrag gebildet, der aus Wasser und den folgenden herkömmlichen Papierherstellungspulpen bestand.

20 °/o Softwood Bleached Kraft

20 f> Softwood Bleached Sulfite

40 fr Hardwood Bleached Kraft

20 °β> Mechanical Fiber

Die Bahn wurde auf einer herkömmlichen Papierherstellungsmaschine der Fo^rdrini'erart gebildet und wurde durch eine Filzbahn an die Oberfläche eines Yankeetrockners übertragen. Die Bahn wurde von dem Yankeetrockner, als sie etwa 65 fi trocken war, gekreppt, d.h. als sie nur etwa 35 7° Feuchtigkeit nach Gewicht enthielt. Die Bahn wurde ferner in einem Nachtrocknerabschnitt in Form von geheizten Trommeln getrocknet, bis sie mehr als etwa 92 °/o trocken war. Das sich ergebende Blattmaterial war eines, welches typischerweise in sanitären Papierprodukten benutzt wird, solche wie naßgekreppte Baderaumgewebe und besaß die folgenden allgemeinen Eigenschaften:

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G-rundgewicht

Basis weight 20.8 gms/M² - 12.3 lbs/2880 ft²

Bulk 0.081 in/24 sheets (Federal Bulker)

Spannung

Tensile (MD) 12.8 oz/in (TAPPI STANDARD, T220 m-60)

Dehnung

Stretch (MD) 7.9 # (TAPPI STANDARD, T 220 m-60) TEA (MD) 0.993 Kg - Μ/Μ² (TAPPI TEST, T494 su-64)

Spannung

Tensile (DD) 5.3 oz/in (TAPPI STANDARD, T 220 m-60)

Dehnung

Stretch (OD) 3.3 f> (TAPPI STANDARD, T220 m-60) TEA (CD) 0.189 Kg - M/M² (TAPPI Test, T494 su-64) Lo (MD) 5.5 cm (Critical length - TAPPI STANDARD, T-451 m-66)

Lo (CD) 4.5 cm (Critical length - TAPPI STANDARD, T-451 m-66)

Diese erste Bahn wurde den Versuchen unterworfen, die vorher beschrieben sind, und es wurde festgestellt, daß sie ein TEA-zu-3teifheitsverhältnis von 0,12 χ 10"⁴ hatte und eine mittlere berechnete Dichte durch die Dicke der Bahn unter keiner Belastung von 0,441 Gramm pro Kubikzentimeter. Ein typischer Querschnitt dieser ersten Bahn, die mit einer linearen Vergrößerung von 75 fotografiert wurde, wie es oben zur Bestimmung der mittleren kalkulierten Dichte beschrieben ist, ist in Fig. 5 gezeigt. Das wirkliche Erscheinen der Bahn zeigt die dichtgepackte Anordnung der Fasern und die relative Härte des Blattes,selbst nachdem dieKreppbildung erfolgt ist. Eine Außenlinie des Querschnittes ist ebenfalls auf der Fotografie gezeichnet worden, um die Art zu erläutern, in

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welcher dies zum Zwecke der Bestimmung der Fläche und der Durchsehnittsdieke des Querschnittes ausgeführt ist.

Als eine andere Erläuterung der früheren Technik wurde eine zweite Bahn aus einem Fasereintrag gebildet, der aus Wasser und den folgenden Papierherstellungspulpen bestand.

30 i> Weichholz gebleicht Kraft Softwood Bleached Kraft

25 fi Weichholz gebleicht Sulfit Softwood Bleached Sulfite

35 fi Hartholz gebleicht Kraft Hardwood Bleached Kraft

10 ja Mechanische laser Mechanical Fiber

Die Bahn wurde auf einer herkömmlichen Papierherstellungsmaschine der Fourdrinierart gebildet und wurde durch einen Filzriemen an die Oberfläche eines Yankeetrockners übertragen.

Die Bahn wurde von dem Yankeetrockner gekreppt, als sie etwa 94 i» trocken war, d.h. als sie nur etwa 6 i» Feuchtigkeit nach Gewicht enthielt. Das sich ergebende Kreppmaterial war ein solches, welches typischerweise in sanitären Papierprodukten gebraucht wird, solche wie trockenkrepp!erte Baderaumgewebe und besaß die folgenden allgemeinen Eigenschaften:

Grundgewi cht

Basis Weight 9.6 lbs/2880 ft²

Masse

Bulk 0.086 in/24 sheets (Federal Bulker)

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Spannung

Tensile (MD) 12.6 oz/in ( TAEPI STAETDAEI), T220 m-60)

Dehnung

Stretch (MD) 1?.5 i> (TAPPI STAUDAIiD, T220 m-60) TEA (MD) 1.29 Kg - M/M² (TAPP! TEST, T494 su-64)

Spannung

Tensile (OD) 2.4 oz/in (TAPPI STAIiDAED, T220 m-60)

Dehnung

Stretch (CD) 5.6 $ (TAPPI STANDARD, T220 m-60) TEA (OD) 0,20 Kg - M/M² (TAPPI TEST, T494 su-64)

Lo (MD) 3.8 cm (Critical length - TAPPI STAUDABD, T-451

m - 60)

Lo (CD) 4.5 cm (Critical length - TAPPI STANDARD',

T-451 m - 60)

Diese zweite Bahn wurde den vorher "beschriebenen Versuchen unterworfen, und es wurde gefunden, daß sie ein TEA-zu-Steifheitsverhältnis von 0,527 x 10 und eine mittlere berechnete Dichte durch die Dicke der Bahn unter keiner Belastung von 0,466 Gramm pro Kubikzentimeter hatte. Ein typischer Querschnitt dieser zweiten Bahn, die mit einer linearen Vergrösserung von 75, wie beschrieben, fotografiert wurde, um die mittlere kalkulierte Dichte zu bestimmen, ist in Mg. 6 gezeigt. Das wirkliche Aussehen des Blattes zeigt die dichtgepackte Anordnung der Fasern und die relative Härte des Blattes selbst nachdem die Kreppbildung erfolgt ist. Eine Außenlinie des Querschnittes ist ebenfalls auf der Fotografie gezeichnet worden, um die Art zu erläutern, in welcher dies zum Zwecke der Bestimmung der Fläche und der Durchschnittsdieke des Querschnittes ausgeführt wird.

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Durch. Vergleich als eine Erläuterung der vorliegenden Erfindung wurde eine dritte Bahn aus einem ungereinigten Fasereintrag gebildet, der aus Wasser und den folgenden herkömmlichen Papierherstellungspulpen bestand:

80 # Weichholz gebleicht Kraft Softwood Bleached Kraft

20 i° Hartholz gebleicht Kraft Hardwood Bleached Kraft

Die folgenden Chemikalien wurden dem Papierherstellungseintrag in einem G-ewichtsprozentsatz der Holzpulpe hinzugefügt:

0.7 9» Quaker 2000, Entbindemittel hergestellt

a debonding agent manufactured durch
by Quaker Chemical Company, Conshohocken,

Pennsylvania, benutzt um die Interfaserbindekapazitat zu reduzieren Pennsylvania, used to reduce interfiber bonding capacity,

0.085 fo S-243 Amine -.a cationic polyelectrolyte used for beater deposition of anionic materials, and

5.0 io Ehoplex P 339 - an anionic acrylic latex used as an elastomeric bonding material.

Die Bahn wurde auf einer herkömmlichen Papierherstellungsmaschine der Fourdrinierart gebildet und an ein synthetisches Köpergewebe von 72 χ 60 Maschen mittels eines Saugaufnahmeschuhes an einem Punkt übertragen, wo die Bahn an eine Strecke des Pourdriniersiebes transportiert ist, welches zwischen zwei Tragwalzen läuft. Während sie auf dem Gewebe gefördert wird, wurde die Bahn einem Vakuum unterworfen, welches auf

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die Unterseite des Gewebes ausgeübt wird, und zwar bei 25,4 cm - 28 cm (10 bis 11 Zoll)Quecksilber für eine Dauer von 15 Millisekunden. Dies reduzierte den Feuchtigkeitsgehalt der nassen Bahn auf annähernd 70 $> nach Gewicht der nassen Bahn. Die Bahn wurde weiter auf dem Gewebe durch Hindurchführung von erhitzter Luft bei 127° C (260° F) durch die Bahn hindurch getrocknet, während sie auf dem Gewebe durch einen Tunneltrockner gefördert wurde. Der Tunneltrockner hatte genügende Wärmekapazität, um den Feuchtigkeitsgehalt der Bahn auf weniger als 10 $ nach Gewicht der nassen Bahn zu reduzieren, so daß die Bahn nun mehr zu 90 $> trocken war. Die geförderte Bahn wurde dann von dem Gewebe an die Oberfläche eines Kreppierungstrockners von 50,8 cm (20 Zoll) Durchmesser mittels einer Preßklemmstelle übertragen, die gegen die Trockneroberflache durch eine elastomerische Rolle von 127 mm (5 Zoll) Durchmesser gebildet war, die einen Neoprenüberzug von dam 12,7 mm (1/2 Zoll) Dicke hatte, sowie eine Härte von 55 Shore A.

Um die vollständige Übertragung und die gleichförmige Adhäsion der Bahn an die Kreppierungstrockneroberfläche zu sichern, wurde eine 1,5 $> - Lösung von Peter Cooper TG 220 Kreppierungsklebstoff in die Preßklemmstelle zwischen die Bahn und die Kreppierungstrockneroberfläche gesprüht. Die Menge von Klebstoff, die in der Bahn nach dem Sprühen vorhanden war, ist etwa 0,1 # nach Gewicht der Bahn. Der Klemmstellendruck zwischen der elastomerischen Rolle und dem Kreppierungstrockner wurde bei 4,22 kg/cm (60 psi) aufrechterhalten. Der Kreppierungstrockner enthielt elektrische Heizspulen von ausreichender Kapazität, um eine Oberflächentemperatur von 93° C (200° F) aufrechtzuerhalten, wobei dies genügende Trocknung ist, um den Feuchtigkeitsgehalt der besprühten Bahn auf etwa 6 <fo nach Gewicht an der Kreppierungsklinge bei einer Kreppierungstrocknergeschwindigkeit von 9» 15 m (30 Fuß)

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in der Minute zu reduzieren. Die Bahn wurde von der Oberfläche der Trocknungstrommel durch eine übliche Kreppierungsklinge gekreppt, die unter einem Kreppierungswinkel von 5° über der Radiallinie an den Berührungspunkt eingestellt war. Die gekreppte Bahn oder das Blattmaterial wurde mit einer Geschwindigkeit von 7,95 m (26 Fuß) pro Minute aufgewickelt, was sich in einer perspektivischen Zeichnung der Bahn in der Maschiaenrichtung von 15 ^cß> ergibt, d.h. die Bildung von 15 $> Krepp in den sich ergebendem Blattmaterial. Die Bahn besaß die folgenden allgemeinen Eigenschaften:

Grrundgewicht

Basis Weight 22.5 lbs/2880 ft²

Bulk .252"/24 sheets (Federal Bulker)

Spannung

Tensile (MD) 17.0 oz/in (TAPPI STANDARD, T 220 m-60)

Dehnung

Stretch (MD) 18.6 ?6 (TAPPI STANDARD, T 220 m-60) TEA (MD) 1.286 Kg - M/M² (TAPPI TEST, T494 su-64)

Spannung

Tensile (CD) 5.4 oz/in (TAPPI STANDARD, T220 m-60)

Dehnung

Stretch (CD) 10.5 # (TAPPI STANDARD, T220 m-60) TEA (CD) Ο»557 Kg - M/M² (TAPP! TEST, T494 su-64)

Lo (MD) 5.8 cm (Critical length - TAPPI STANDARD, T-451 m-60)

Lo (CD) 4.26 cm (Critical length - TAPPI STANDARD, T-451 m-60)

Elastomerischer Bindergehalt durch Any lysis 4.0 $>.

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Biwatra Blattmaterial wurde den vorher beschriebenen Versuchen unterworfen und hatte einen TEA-zu-Steifheitsverhältnis von 1,55 x 10 und eine mittlere berechnete Dichte durch die Dicke des Blattes unter keiner Belastung von 0,180 Gramm pro Kubikzentimeter. Einfbypischer Querschnitt dieser dritten Bahn, die mit einer linearen Vergrößerung von 75 ,wie vorher beschrieben, fotografiert wurde, um die mittlere kalkulierte Dichte zu bestimmen, ist in Fig. 7 gezeigt. Es ist leicht aus der Erscheinung dieses Blattes zu ersehen, daß die Pasern lose angeordnet sind, um für geringe Dichte und große Masse zu sorgen, was beides Schlüsselfaktoren in der Weichheit der Bahn sind. Eine Außenlinie des Querschnittes ist ebenfalls auf der Fotografie gezeichnet worden, um die Art anzuzeigen, in welcher dies zum Zwecke der Bestimmung der Fläche und der Durchschnittsdicke des Querschnittes ausgeführt ist.

Beispiel II

Es wurde eine vierte Bahn aus einem ungereinigten Fasereintrag gebildet, der aus Wasser und den folgenden herkömmlichen Papierherstellungspulpen bestand:

80 i> Weichholz gebleicht Kraft
Softwood Bleached Kraft

20 °jo Hartholz gebleicht Kraft
Hardwood Bleached Kraft

Die folgenden Chemikalien wurden dem Papierherstellungseintrag in einem Prozent nach Gewicht der Holzpulpe hinzugefügt.

0.5 $> Quaker 2000, Entbind emit t el hergestellt

a debonding agent manufactured

by Quaker Chemical Company, Conshohocken, Pennsylvania, benutzt um die Interfaserbindungskapazität zu

reduzieren used to reduce interfiber bonding capacity,

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0,05 i> S - 243 Amine - a cationic polyelectrolyte benutzt zur Schlägerablage von

used for beater deposition of anionic materials, and 2.0 i» Hhoplex P 339 - an anionic acrylic latex used as an

elastomeric bonding material - benutzt als ein elastomerisches Bindematerial*

Die Bahn wurde auf einer herkömmlichen Papierherstellungsmaschine der Fourdrinierart gebildet und an ein synthetisches Köpergewebe von 72 χ 60 Maschen mittels eines Saugaufnahmeschuhes an einem Punkt übertragen, wo die Bahn an eine Strecke des Fourdriniersiebes transportiert ist, welches zwischen zwei Tragwalzen läuft. Während sie auf dem Gewebe gefördert wird, wurde die Bahn einem Vakuum unterworfen, welches auf die Unterseite des Gewebes ausgeübt wird, und zwar bei 25,4 cm - 28 cm (10 - 11 Zoll) Quecksilber für eine Dauer von 15 Millisekunden. Dies reduzierte den Feuchtigkeitsgehalt der nassen Bahn auf annähernd 70 °/o nach Gewicht der nassen Bahn. Die Bahn wurde weiter auf dem Gewebe durch Hindurchführung von erhitzter Luft bei 127° 0 (260° F) durch die Bahn hindurch getrocknet, während sie auf dem Gewebe durch einen Tunneltrockner gefördert wurde. Der Tunneltrockner hatte genügende Wärmekapazität, um den Feuchtigkeitsgehalt der Bahn auf weniger als 10 $ nach Gewicht der nassen Bahn zu reduzieren, so daß die Bahn nun mehr als 90 °/< > trocken war. Die Bahn wurde dann durch Apparate gefördert, die ähnlich den in Fig. 2 gezeichneten sind. So wurde sie in einer Klemmstelle bedruckt, die durch eine gemusterte Gravierungswalze gebildet war, die einen Durchmesser von 12,7 cm (5 Zoll) hatte, sowie eine elastomerische Walze mit einem Durchmesser von 12,7 cm (5 Zoll) und einer Neoprendecke 12,7 mm (1/2 Zoll) dick mit einer Härte von 65 Shore A. Die Gravierwalze hatte ein netzförmiges Muster von miteinander verbundenen verformten

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Sechsecken, die zwei Seiten senkrecht zu der Maschinenrichtung und eine Musterwiederholungslänge von 0,254 mm (0,040 Zoll) hatten. Die Strecke von Scheitel zu Scheitel in Querrichtung betrug 2,032 mm (0,080 Zoll). Die eingravierten linien des Musters waren 180 - 190 Mikron breit und annähernd 46 Mikron tief. Die eingravierten Linien des Musters umfaßten annähernd 27 # des Gesamtoberflächenbereiches.

Das Bindematerial, welches an die Bahn durch die gravierte Walze angebracht wurde, enthielt ein elastomerisches Bindematerial, welches aus einer Mischung von 70 i» Calanese 6308 und 30 ia Celanese 5269 nach Gewicht bestand. Dieses Bindematerial ist eine wässerige Emulsion mit einem Peststoffgehalt von 45 $> und einer Viskosität von 250 Zentipoise bei 25° C, gemessen auf einer BrookfieLd RF7 Viskosimeterspindel

3 bei 20 Umdrehungen pro Minute. Der Druck in der Bedruckungsklemmstelle wurde bei 7,03 kg/cm (100 psi) Durchschnitt gemessen und das Durchschnittsgrundgewicht des Blattes wurde während des Bedrückens um 12.0 $> erhöht. Die bedruckte Bahn wurde dann an die Oberfläche eines gußeisernen Kreppierungstrockners mit einem Durchmesser von 38,1 cm (15 Zoll) mittels der elastomerischen Walze, die vorher beschrieben ist, angebracht und mit einem Durchschnittsklemmstellendruck von 8,79 kg/cm (125 psi). Der Kreppierungstrockner war ölgeheizt mit einer Oberfläehentemperatur von 88° C (190° F) und die Trommeloberflächengeschwindigkeit war 6,10 m (20 tfuß) in der Minute. Wenn die Bahn an den Trockner gepreßt wurde, betrug die Durchschnittstrocknung 84 $> und bei Verlassen der Trommel hatte die Bahn eine Durchschnittstrockenheit von etwa 94 $. Die Bahn wurde von der Oberfläche der Trocknungstrommel durch eine herkömmliche Kreppierungsklinge gekreppt, die unter einem Winkel von 6° unter der Radiallinie des Berührungspunktes eingestellt war.

209853/0908 " ⁴² "

Die Steppte Bahn oder das Blattmaterial wurde mit einer Geschwindigkeit von 5 m (16,6 Fuß) in der Minute aufgewickelt, was eine Perspektive in der Maschinenrichtung von 20 $> ergab, d.h. die Bildung von 20 f> Krepp in dem sich ergebenden Blattmaterial. Das Blattmaterial besaß die folgenden allgemeinen Eigenschaften:

G-rundgewicht

Basis Weight 23.5 lbs/2880 ft²

Bulk 0.354 in/24 sheets (federal Bulker)

Spannung

Tensile (MD) 8.3 oz/±n (TAPPI STANDARD, T220 m-60)

Dehnung

Stretch (MD) 21.8 # (TAPPI STANDARD, T220 m-60) TEA (MD) 3.372 Kg - M/M² (TAPPI TEST, T494 su-64)

Spannung

Tensile (CD) 5.8 oz/in (TAPPI STANDARD, T220 m-60)

Dehnung

Stretch (CD) 16.4 % (TAPPI STANDARD, T220 m-60) TEA (CD) 0.779 Kg - M/M² (TAPPI TEST, T494 eu-64)

Io (MD) 3.8 cm (Critical length - TAPPI STANDARD, T-451 m-60)

Lo (CD) 4.6 cm (Critical length - TAPPI STANDARD? T-451 m-60)

Elastomeriecher Bindergehalt durch Analysis Elastomeric Bonder Content by analysis

beater addition 1.5 #
print-bonding 5.5 #

Das Blattmaterial wurde den vorher beschriebenen Versuchen unterworfen und hatte ein TEA-zu-oteifheitsverhältnis von 4,91 ι 10 und eine mittlere kalkulierte Dichte durch die

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Dicke des Blattes lint er keiner Belastung von 0,139 Gramm pro Kubikzentimeter. Ein typischer Querschnitt dieser dritten Bahn, die mit einer linearen Vergrößerung von 75, wie vorher beschrieben, fotografiert wurde, um die mittlere kalkulierte Dichte zu bestimmen, ist in Fig. 8 gezeigt. Es ist leicht aus der Erscheinung dieses Blattes zu ersehen, daß die Fasern lose angeordnet sind, um für geringe Dichte und große Masse zu sorgen, was beides Schlüsselfaktoren in der Weichheit der Bahn sind. Eine Außenlinie des Querschnittes ist ebenfalls auf der Fotografie gezeichnet worden, um die Art anzuzeigen, in welcher sie zum Zwecke der Bestimmung der Fläche und der -uurchschnittsdicke des Querschnittes ausgeführt ist. Die Ergebnisse für die vier Bahnen in den Beispielen 1 und 2 sind für Vergleichszwecke in der Tabelle I aufgeführt.

Tabelle I

Bahn TEA zu Steifheitsverhältnis Berechnete Dichte TEA-To-Stiffness Ratio Calculated Density

Erste Bahn .

First Web 0.12 χ 10~⁴ 0.441 gms/cc

Zweite Bahn _A

Second Web 0.527 x 10""* 0.466 gms/cc

Dritte Bahn .

Third Web 1.55 x 10""* 0.180 gms/cc

Vierte Bahn _A

Fourth Web 4.91 x 10""⁴ 0.139 gms/cc

Aus den obigen Daten ist ersichtlich, daß sich eine bemerkenswerte Produktverbesserung in den dritten und vierten Bahnen ergeben hat, die bevorzugte Ausführungen der Erfindung mit Bezug auf Eigenschaften bilden, wie sie beschrieben sind, und von denen angenommen wird, daß sie für die Weichheit und Wischfähigkeit des Blattmateriales nach der Erfindung am meisten deutlich sind.

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Im Hinblick auf die vorstehende Beschreibung von speziellen Ausführungen des Verfahrens und der Produkte der vorliegenden Erfindung ist ersichtlich, daß die Erfindung eine neue und verbesserte Form von Blattmaterial bildet, welches eine Kombination von Eigenschaften aufweist, die bisher in Papierbahnen nicht erzielbar waren. Auf diese Weise sind die Blattmaterialien der vorliegenden Erfindung ziemlich stark als ein Ergebnis des darin einverleibten elastomerischen Bindematerials, aber auch äußerst weich und massig, wie es durch das hohe TEA- zu-Steifheitsverhältnis und die geringe Dichte hervorgeht. Ferner hat das Blattmaterial nach der Erfindung eine wesentliche Streckung in allen Richtungen in seiner eigenen Ebene, die von den elastomerischen Verbindungen stammt, in den Fällen, wo differenzielle oder gemusterte Kreppbildung benutzt wird, und zwar von der auf diese Weise gebildeten Struktur. Eines der überraschenden Merkmale des Verfahrens der Erfindung ist die Einfachheit, durch welche die Produkte nach der Erfindung gebildet werden, insbesondere in Hinsicht auf einige der alternativen Verfahren, die in der Vergangenheit benutzt wurden, um einige dieser Merkmale einzeln zu erzielen.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß verschiedene Abwandlungen in dem Verfahren und den Produkten im Rahmen der Erfindung gemacht werden können. Beispielsweise kann die Zusammensetzung des Bindemateriales ziemlich weit variieren, wie auch das Muster,in welchem das Bindematerial an die Bahn angebracht ist. Ferner ist die besondere Vorrichtung, die zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung benutzt wird, nicht bezeichnend. Beispielsweise kann eine weite Mannigfaltigkeit von verschiedenen Mitteln zum Trocknen der Bahn, dem Kreppen der Bahn und der Anbringung des Bindemateriales an die Bahn benutzt werden. Infolgedessen ist die Erfindung nicht auf die spezifischen Einzelheiten des hier beschriebenen Verfahrens und der Produkte beschränkt.

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Claims

- 45 Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung eines weichen, absorbierenden, gekreppten faserigen Blattmateriales mit den Schritten der Mischung eines Fasereintrages aus lignozellulosischen Fasern und Wasser, die Bildung einer Bahn aus dem 3?asereintrag durch Einführung dieses Fasereintrages in eine Drainagezone, in der sie mindestens eine durchlochte Tragoberflache berührt, welche die Entfernung von Wasser daraus gestattet, die Anklebung der Bahn an eine Kreppieroberfläche und die Entfernung der Bahn von dieser Oberfläche durch eine Kreppierungsklinge, gekennzeichnet durch, die Zumischung eines elastomerischen Bindemateriales in den Fasereintrag und nach Bildung der Bahn die Entfernung zusätzlichen Wassers aus ihr ohne mechanische Kompression, bis sie mindestens 80 $> trocken ist vor der Anklebung der Bahn an die Kreppierungsoberflache.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn behandelt wird, um zusätzliches Wasser daraus ohne mechanische Kompression zu entfernen, bis sie mindestens 95 Ί» trocken ist, bevor sie an die Kreppie- . rungsoberflache angeklebt wird.

3. Verfahren nach Anspruch T oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn an die Kreppierungsoberfläche mit einem Klebstoff angeklebt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch die Anbringung des Klebstoffes an eine Oberfläche der Bahn und das Anbringen dieser einen Oberfläche in den Eingriff mit der Kreppierungsoberfläche.

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5. Verfahren nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch die Anbringung des Klebstoffes an die Kreppierungsoberfläche und das Anbringen der Bahn in den Eingriff mit dieser Kreppierungsoberfläche.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es das Pressen der Bahn in den Eingriff mit der Kreppierungsoberfläche einschließt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreppierungsoberfläche geheizt ist und daß der Schritt der Hinzufügung von Feuchtigkeit an die Bahn unmittelbar vor dem Anheften derselben an die Kreppierungsoberfläche darin enthalten ist, sowie die Verdampfung der genannten Feuchtigkeit durch Wärme von der Kreppierungsoberfläche.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Feuchtigkeit die Bahn weniger als 90 i» trocken macht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Förderung der Bildung der Bahn und der Wasserentfernung daraus durch Anwendung eines teilweisen Vakuums an eine Oberfläche der Bahn vor dem Anheften der Bahn an eine Kreppierungsoberfläche.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es die Anwendung eines teilweisen Vakuums an eine Oberfläche der Bahn einschließt, während sie in der Drainagezone zur Entfernung von Wasser daraus angeordnet ist, sowie die Anwendung eines teilweisen Vakuums an die entgegengesetzte Oberfläche der Bahn, um sie aus der Berührung mit der gelochten Tragoberfläche zu entfernen.

209853/0908 ~⁴⁷~

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es die Anwendung eines teilweisen Vakuums an eine Oberfläche der Bahn einschließt, nachdem sie aus der Berührung mit der durchlochten Tragoberfläche entfernt worden ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Hindurchführung von Luft durch die Bahn, üb Wasser daraus zu entfernen, bis sie vor der Anheftung derselben an die Kreppierungsoberfläche mindestens 80 i» trocken ist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur ausgewählte Flächen oder Bereiche der Bahn an die Kreppierungsoberfläche angeklebt oder angeheftet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Anbringung des Klebstoffes an ausgewählte Flächen der Bahn und das Anpressen der Bahn in den Eingriff mit der Kreppierungsoberfläche, wodurch nur die ausgewählten Flächen der Bahn an die Kreppierungsoberfläche angeheftet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13_f gekennzeichnet durch die Anbringung des Klebstoffes an ausgewählte Flächen der Kreppierungsoberfläche und das Anpressen der Bahn in den Eingriff mit der Kreppierungsoberfläche, wodurch nur Flächen der Bahn, die die ausgewählten Flächen berühren, an die Kreppierungsoberfläche angeheftet werden.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15» dadurch gekennzeichnet, daß das Klebmittel ein elastomerisches Bindemittel einschließt, welches Fasern in den gewählten Flächen der Bahn oder in Bereichen der Bahn zusammenbindet, welche die ausgewählten Flächen der Kreppierungsoberfläche zu einem größeren Grade als in anderen Flächen der Bahn berührengQ9853/0908

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17· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn anfänglich unter Bedingungen gebildet wird, die sich aus sehr niedriger Interfaserbindungsfestigkeit infolge natürlicher Bindungen ergeben.

18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor der Bildung der Bahn mit einem Entbindemittel behandelt werden, um ihre Interfaserverbindungskapazität zu reduzieren.

19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch die Hinzufügung einer Menge von Entbindemittel an den Fasereintrag, die ausreicht, um die Bruchlänge eines flachen Blattes auf weniger als 800 Meter zu reduzieren, welches im wesentlichen aus solchen Fasern besteht.

20. Weiche, absorbierende, gekreppte, faserige Bahn, die durch Ablage aus einem wässerigen Brei nach dem Verfahren nach Anspruch 1 gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn willkürlich angeordnete sich berührende lignozellulosische Fasern und ein elastomerisches Bindematerial an im wesentlichen gleichförmig verteilten Kontaktpunkten zwischen den genannten Fasern im allgemeinen durch die Bahn hindurch enthält, um der Bahn strukturelle Integrität zu erteilen, wobei die Bahn ein Grundgewicht von etwa

4,54 kg bis etwa 13,6 kg pro 2675520 cm² (10 - 30 lbs/2880ft²) ein Zugenergieabsorbtions-zu-Steifheitsverhältnis (tensil energie absorbtion to stiffness ratio) größer als 1,50 χ 10 hat und eine mittlere kalkulierte Dichte durch ihre Dicke unter keiner Belastung von weniger als 0,300 Gramm pro Kubikzentimeter.

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21. Weiche, absorbierende, gekreppte, faserige Bahn nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern eine natürliche Interfaserbindungskapazität haben, die sich aus der Behandlung mit einem Entbindemittel ergibt, derart, daß ein flaches Blatt, welches im wesentlichen aus solchen Fasern besteht, eine Bruchlänge von weniger als 800 Meter hat.

22. Weiche, absorbierende, gekreppte, faserige Bahn nach Anspruch 20,oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Mengen des genannten elastomerischen Bindemateriales in der Bahn in einem vorherbestimmten Muster von höherfesten Bahnsegmenten vorhanden sind, die durch geringer feste Bahnsegmente auf Abstand stehen.

23. Weiche, absorbierende, gekreppte, faserige Bahn nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das vorherbestimmte Muster des genannten elastomerischen Bindemateriales in der Bahn ein fortlaufendes netzartiges Muster ist, welches ein unterbrochenes, vorherbe stimmt es, intermittierendes Muster von gesonderten,geringer festen Bahnsegmenten bestimmt.

24. Weiche, absorbierende, gekreppte, faserige Bahn nach einem der Ansprüche 20 - 23» dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn Zugenergieabsorbtions-zu-Steifheitsverhältnis (TEA-to-stiffness ratio) hat, welches größer als

2.0 χ 10"⁴ ist.

0/G 209853/0908

. so.

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