WO2023280810A1 - Verfahren und maschine zur herstellung einer faserstoffbahn - Google Patents

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WO2023280810A1
WO2023280810A1 PCT/EP2022/068514 EP2022068514W WO2023280810A1 WO 2023280810 A1 WO2023280810 A1 WO 2023280810A1 EP 2022068514 W EP2022068514 W EP 2022068514W WO 2023280810 A1 WO2023280810 A1 WO 2023280810A1
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WO
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fibrous web
pressure zone
pressure
support element
designed
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/068514
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander GLONING
Jonas BERGSTRÖM
Matthias HÖHSL
Christin BRÜCK
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines
    • D21F11/14—Making cellulose wadding, filter or blotting paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines
    • D21F11/006—Making patterned paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F9/00—Complete machines for making continuous webs of paper

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a fibrous web, in particular a tissue web or a nonwoven web, which is formed by a dry-laying process.
  • the invention also relates to a machine for carrying out this method, as well as a fibrous web with improved strength.
  • the wet-laid process is the most commonly used process for making a fibrous web, such as a tissue web and a nonwoven web.
  • the solids of these fibrous webs are suspended in water at the beginning of the manufacturing process and fed into a paper machine via the headbox of a forming section, mechanically dewatered there and in a downstream press section and then thermally dried in a drying section. Due to the presence of water, so-called hydrogen bridges form, which lead to a basic strength of the fibrous web. To further increase this basic strength, strength-increasing agents are added to the pulp tap.
  • the object of the invention is therefore to specify a method and a machine in order to achieve a cost-effective and ecological increase in strength in the production of fibrous webs and to reduce or even completely avoid the disadvantages of the known methods.
  • a three-dimensional structure is embossed into the fibrous web at least by the contact surface of the first support element.
  • the strength for example the tensile strength, is increased by the invention without endangering the required properties of the fibrous web, for example the thickness, the water absorption capacity, the softness, the specific volume.
  • the fibrous web Due to the local pressing of the fibrous web in the at least one high-pressure zone, the fibrous web is compacted there and borders thereby from the at least one low-pressure zone.
  • the total area of all low-pressure zones and the at least one high-pressure zone of a test area of the fibrous web corresponds to the total area and thus to the test area.
  • the area proportions of the at least one high-pressure zone can thus be determined easily.
  • the strength and elongation properties of the fibrous web produced can be increased by a specific surface area of the at least one high-pressure zone.
  • a plurality of press nips or press steps preferably two press nips, in particular three press nips, are arranged one after the other.
  • This can advantageously result in a further improvement in the parameters, with slightly higher investment costs.
  • Further components for example an application device for a wet strength agent or another strength-increasing agent, can be arranged between the respective press nips or before or after the respective press nip to further increase the added strength.
  • the area percentage of the at least one high-pressure zone is at least 5% in order to achieve sufficient strength and less than 60% in order to meet the requirements with regard to the use of the fibrous web.
  • the fibrous web is pressed to different degrees over the surface in zones. This creates at least one high-pressure zone and at least one low-pressure zone.
  • the high pressure in the at least one high-pressure zone creates zones with high strength. If there are several high-pressure zones, the fibers are pressed less strongly between the high-pressure zones. At least one low-pressure zone is created in which the specific volume is significantly larger than in the high-pressure zones. Due to the effect of increasing strength, the use of strength-enhancing agents can be reduced or even avoided entirely.
  • the at least one high-pressure zone can have a surface proportion of the pressed surface of greater than 5% to 30%, preferably from 15% to 25%.
  • the at least one high-pressure zone can have a surface proportion of the pressed surface of greater than 30% to 60%, preferably greater than 35% to 50%. This increases the strength of the fibrous web while at the same time having a good specific volume.
  • Sanitary papers can include tissue webs and nonwoven webs. You can buy products from the exemplary and non-exhaustive list of the following group include: wipes, towels, serviettes, tablecloths, etc..
  • the invention can also have an advantageous effect in the production of nonwovens, since they can at least partially comprise plastic fibers that do not form hydrogen bridges.
  • tissue webs or nonwoven webs to be produced are formed with a basis weight of 10 g/m 2 to 50 g/m 2 , preferably 12 g/m 2 to 45 g/m 2 .
  • the at least one high-pressure zone is formed with an area of less than 9 mm 2 , in particular less than 4 mm 2 , and preferably more than 0.5 mm 2 .
  • this creates sufficient strength and, on the other hand, meets the requirements in terms of use, such as specific volume, water absorption, water retention capacity, suppleness, also known as "handfeel”.
  • the at least one high-pressure zone is formed with an area in the range from 0.5 mm 2 to 2 mm 2 .
  • the sum of the areas of the high-pressure zones has a proportion of the pressed area of 5% to 60%, in particular 5% to 30%, preferably greater than 30% to 60%, particularly preferably 35% to 50%.
  • the at least one high-pressure zone can be connected to adjacent high-pressure zones by a further high-pressure zone in each case.
  • the further high-pressure zone can run linearly. Starting from a high-pressure zone, the other high-pressure zones run in a star shape. This increases the strength of the fibrous web while at the same time having a good specific volume.
  • a pressure of less than 10 MPa, in particular less than 8 MPa, preferably greater than 0 MPa or in the range from greater than 0 to 3 MPa can be exerted on the fibrous web.
  • the at least one low-pressure zone is preferably pressed only slightly, so that the pressing pressure is slightly above OMPa, in particular greater than 0.1 MPa, preferably greater than 1 MPa.
  • the flat fibrous web is also precompressed or pressed in the low-pressure zone, in particular to a value of less than 50%, preferably less than 80%, of the original specific volume of the fibrous web from the dry-laying process.
  • the compression or pressing is carried out in such a way that the thickness of the laid fibrous web immediately after the at least one pressing step is at most 50%, preferably at most 80% of the thickness of the fibrous web laid in a dry-laying process before the pressing step. This improves the stability of the laid fibrous web. This applies in particular to continuous production of the fibrous web. This makes the fibrous web insensitive to air currents that occur.
  • a dry-laid fibrous web is usually characterized in that the fibrous web has a specific volume of more than 12 cm 3 /g, in particular more than 20 cm 3 /g, preferably more than 25 cm 3 /g.
  • this has a favorable effect on the homogeneous distribution of the individual fibers and/or fiber bundles in the volume of the fibrous web and, on the other hand, on the effect and uniformity of the distribution of the water applied.
  • a fibrous web with a homogeneous strength distribution can be achieved using a minimal amount of water.
  • the thickness of the fibrous web before the pressing step is more than 2 mm, in particular more than 5 mm, preferably more than 10 mm.
  • the drying process is carried out before the at least one pressing step in such a way that the fibrous web has a dry content of more than 50%, in particular more than 70%, preferably more than 80%, particularly preferably more than 90%, before the at least one pressing step .
  • a dry-laid fibrous web usually has a very high dry content, since little or no water is added for stock preparation.
  • wet strength agent or another strength-increasing agent for example water
  • the dry content can be influenced, for example, by heating the fibrous web in the pressing step.
  • the first support element and/or the second support element can be designed as a roller with a contact surface with or without elevations for generating the at least one high-pressure zone.
  • the roller can optionally be designed as a roller, preferably with a metallic or coated surface, or as a shoe roller or as a roller with a roller cover made of plastic.
  • the roller surface directly forms the contact surface.
  • a roller with a preferably metallic or coated surface is harder in comparison to a roller with a roller cover made of plastic.
  • the press sleeve forms the contact surface.
  • roller cover forms the contact surface.
  • the contact surface can be designed with elevations.
  • first support element which is designed as a roller whose surface directly forms the contact surface
  • second support element which is designed as a roller with a plastic roller cover and a soft surface
  • the contact surface of the first support element preferably the metallic or coated surface of the roller, can be designed with elevations.
  • roller cover can be made of plastic with elevations.
  • the roller covering forms the contact surface of the support element with elevations.
  • the surface can be designed with elevations, for example using a machining process such as eroding or milling.
  • the second support element is designed as a roller with a preferably metallic or coated surface and with a smooth surface, ie without elevations.
  • a first support element is designed as a roller with a preferably metal or coated surface and elevations and the second support element is designed as a roller with a preferably metal or coated surface and with a smooth surface.
  • a press roller in which the contact surface directly with the surface of a roller as the first support element and a counter-roller in which the contact surface is designed directly with the surface of a roll as a second support element, it is a "hard nip" press nip.
  • first support element and/or the second support element is designed as a roller and preferably the first support element and/or the second support element is designed with elevations for structuring the fibrous web.
  • the first support element and/or the second support element can be designed as a circumferential band with elevations to generate a number of high-pressure zones.
  • the circulating band can be designed as a membrane or as a woven band, for example as a sieve, with elevations applied to the contact side.
  • the surveys can include plastic and be printed.
  • the encircling band can be designed as a woven band, with the elevations being able to be formed from weaving threads.
  • the first support element and/or the second support element can be designed to be permeable or impermeable.
  • a roller for forming the press nip can be arranged in each case.
  • the press nip can be formed by a press roll and a counter roll.
  • the press roll can also be designed as a shoe press roll with an extended press gap.
  • the press nip can also be formed by calender rolls.
  • the at least one high-pressure zone can be generated by elevations in the contact surface of the at least first support element.
  • the cross-sectional shape of the elevations can be round, triangular, square, oblong, so that the shape of the ok
  • High-pressure zones can be correspondingly round, triangular, square, oblong.
  • the shapes of the high-pressure zones can also be different.
  • the elevations can preferably have a height of 0.05 mm to 1 mm, in particular 0.05 mm to 0.5 mm.
  • the at least first support element can be designed as a perforated membrane and the at least one high-pressure zone can be generated by the contact surface of the membrane and the low-pressure zones by the surface of the perforations of the at least first support element.
  • This embodiment therefore differs in that each opening creates a low-pressure zone and only one high-pressure zone is created in between.
  • the at least one high-pressure zone can be heated via a support element to a temperature, preferably a surface temperature of the rolls, of 50°C to 250°C, particularly preferably 110°C to 160°C.
  • the contact surface of the at least first support element can be designed in such a way that several high-pressure zones are generated and the arrangement of the high-pressure zones in patterns contributes to the generation of an aesthetic effect.
  • the contact surface of the at least first support element can be designed such that several high-pressure zones are generated and the arrangement of the high-pressure zones is selected such that the tensile strength in the plane of the fibrous web is direction-dependent.
  • the tensile strength in a certain direction can be increased by providing more high-pressure zones per unit length in this direction than in one other direction. A higher high pressure zone density is thus present in the specific direction.
  • the paper properties such as the strength properties, can be made direction-oriented.
  • the second support element opposite the at least first support element is designed to be flexible for structuring the side of the fibrous web that comes into contact with the second support element.
  • the rear side of the fibrous web is also structured and thereby supports and strengthens the fulfillment of the requirements with regard to use, such as specific volume, water absorption, water retention capacity, suppleness, also called handfeel.
  • a wet strength agent or another strength-increasing agent is added to the fibrous web before and/or after the pressing step in order to further increase the strength.
  • the fibrous web is slightly flatly pre-pressed before entering the press nip in order to make the laid, loose fiber mat resistant to air currents.
  • the object is also achieved by a machine for implementing the method according to claim 1 for producing a fibrous web, in particular a tissue web or a nonwoven web.
  • the machine comprises a drying section and a press nip in which the fibrous web is sandwiched between a first and a second, one at a time, of the fibrous web supporting element facing the contact surface is pressed and solidified in a lying position, the contact surface of at least the first supporting element being designed in such a way that at least one low-pressure zone and at least one high-pressure zone are formed in the fibrous web and the at least one high-pressure zone has a surface area of the pressed surface of 5% to 50%, preferably from greater than 30% to 60%, preferably from 35% to 50%.
  • the invention also relates to a fibrous web which is formed by the method according to claim 1 in a dry-laying process, with at least one low-pressure zone and at least one high-pressure zone, the at least one high-pressure zone having an area percentage of 5% to 60%, in particular 5% to 30%, preferably from greater than 30% to 60%, preferably from 35% to 50%.
  • the invention also expressly extends to those embodiments which are not given by combinations of features from explicit back references of the claims, with which the disclosed features of the invention - insofar as this is technically meaningful - can be combined with one another as desired.
  • Figure 1 shows a possible embodiment of an inventive
  • FIG. 2 shows a possible embodiment of the press gap of the press section of the machine according to the invention in a simplified representation that is not to scale; both supporting elements being designed as a belt or as a roller with a roller cover;
  • FIG. 3 shows a possible embodiment of the press gap of the press section of the machine according to the invention in a simplified representation that is not to scale; wherein a support member is a roller whose surface directly forms the contact surface and is smooth;
  • FIG. 4 shows a possible embodiment of the press gap of the press section of the machine according to the invention in a simplified representation that is not to scale; wherein a support element is designed as a roller, the surface of which directly forms the contact surface and is designed with elevations;
  • FIG. 5 shows a possible embodiment of the press gap of the press section of the machine according to the invention in a simplified representation which is not to scale; both supporting elements being designed as rollers, the surface of which directly forms the contact surface;
  • FIG. 1 shows a possible embodiment of a fibrous web according to the invention as a detail in a simplified and schematic view from above.
  • the fibrous web 1 has a large number of high-pressure zones 5 .
  • the high-pressure zones 5 have been heavily pressed during the manufacturing process to produce greater strength.
  • the local pressure in the high-pressure zones 5 was more than 10 MPa.
  • the area between the high pressure zones 5 was only slightly compressed and forms a single low pressure zone 4.
  • the compression in the low pressure zone 4 ranged from greater than 0 MPa to IMPa.
  • the high-pressure zones 5 are trapezoidal. However, they can have any shape, such as round, triangular, square, etc.
  • the high-pressure zones 5 in the pressed surface 7 are evenly distributed.
  • the distance 6 between adjacent high-pressure zones 5 is preferably smaller than the average fiber length of the fibrous web 1.
  • the dimensions of the individual high-pressure zones 5 are each smaller than 9 mm 2 and have an area percentage of the pressed area of 5% to 60%.
  • the dimensions of the individual high-pressure zones 5 can be the same or different.
  • FIG. 2 shows a possible embodiment of the press gap 9 of the press section of the machine according to the invention in a simplified representation that is not to scale.
  • the fibrous web 1 is guided lying between a first support element 2 and a second support element 3 through a press nip 9 in the running direction 12 .
  • the first support element 2 and the second support element 3 are formed by a circumferential band.
  • the press nip 9 comprises a press roller 10 arranged in the loop of the first support element and a counter-roller 11 arranged in the loop of the second support element.
  • the first support element 2 has elevations 8 in the contact surface facing the fibrous web 1 for generating the high-pressure zones 5.
  • the fibrous web 1 is strongly locally pressed by the elevations 8 as it passes through the press nip 9 and is thus strengthened. After the press nip 9, the elevations are released from the fibrous web 1 again, resulting in a structured, three-dimensional surface structure with high-pressure zones 5 and--in this example--with a single low-pressure zone 4.
  • FIG. 3 shows an alternative possible embodiment of the press gap 9 of the press section of the machine according to the invention in a simplified representation that is not to scale.
  • the fibrous web 1 is guided lying between a first support element 2 and a second support element 3 through a press nip 9 in the running direction 12 .
  • the press nip 9 comprises a press roll 10 and a counter roll 11.
  • the press roller 10 can be arranged in the loop of the first support element, the first support element 2 being formed by a circulating belt or a roller covering of the press roller 10 .
  • the counter-roller 11 forms the second supporting element 3 and the second contact surface 3.1, preferably with a metallic or coated and smooth surface.
  • the first support element 2 has in the fibrous web 1 pointing contact surface elevations 8 to produce the High-pressure zones 5 on.
  • the fibrous web 1 is strongly locally pressed by the elevations 8 as it passes through the press nip 9 and is thus strengthened. After the press nip 9, the elevations 8 are released again from the fibrous web 1, resulting in a structured, three-dimensional surface structure with high-pressure zones 5 and--in this example--with a single low-pressure zone 4.
  • FIG. 4 shows an alternative possible embodiment of the press gap 9 of the press section of the machine according to the invention in a simplified representation that is not to scale.
  • the fibrous web 1 is guided lying between a first support element 2 and a second support element 3 through a press nip 9 in the running direction 12 .
  • the press nip is a press nip 9 in the running direction 12 .
  • the counter-roller 11 can be arranged in the loop of the second support element, with the second support element 3 being formed by a circulating belt or a roller covering of the counter-roller 11 .
  • the press roller 10 forms the first support element 2 and the first contact surface 2.1, preferably with a metallic or coated surface with elevations.
  • the 10 has elevations 8 for generating the high-pressure zones 5 in the contact surface 2.1 facing the fibrous web 1.
  • the fibrous web 1 is strongly locally pressed by the elevations 8 as it passes through the press nip 9 and is thus strengthened.
  • the elevations 8 are released again from the fibrous web 1, resulting in a structured, three-dimensional surface structure with high-pressure zones 5 and--in this example--with a single low-pressure zone 4.
  • FIG. 5 shows an alternative possible embodiment of the press gap 9 of the press section of the machine according to the invention in a simplified representation that is not to scale.
  • the fibrous web 1 is guided lying between a first support element 2 and a second support element 3 through a press nip 9 in the running direction 12 .
  • the press nip 9 comprises a press roll 10 and a counter roll 11.
  • the counter-roller 11 forms the second supporting element 3 and the second contact surface 3.1, preferably with a metallic or coated and smooth surface.
  • the press roller 10 forms the first support element 2 and the first contact surface 2.1, preferably with a metallic or coated surface with elevations.
  • the first support element 2 or the press roller 10 has elevations 8 for generating the high-pressure zones 5 in the contact surface 2.1 facing the fibrous web 1.
  • the fibrous web 1 is strongly locally pressed by the elevations 8 as it passes through the press nip 9 and is thus strengthened. After the press nip 9, the elevations 8 are released again from the fibrous web 1, resulting in a structured, three-dimensional surface structure with high-pressure zones 5 and--in this example--with a single low-pressure zone 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn (1), insbesondere einer Tissuebahn oder einer Vliesstoffbahn, die durch ein Trockenlegeverfahren gebildet wird und die Faserstoffbahn (1) in einem Pressschritt in einem Pressspalt (9) zwischen einem ersten und einem zweiten, jeweils eine der Faserstoffbahn (1) zu gewandten Kontaktfläche (2.1, 3.1) aufweisenden, Stützelement (2, 3) liegend gepresst und verfestigt wird. Die Kontaktfläche (2.1) des mindestens ersten Stützelementes (2) ist derart ausgeführt, dass in der Faserstoffbahn (1) mindestens eine Niederdruckzone (4) und mindestens eine Hochdruckzone (5) ausgebildet werden und die mindestens eine Hochdruckzone (5) einen Flächenanteil an der gepressten Fläche (7) von 5% bis 60%, insbesondere von 5% bis 30%, vorzugsweise von größer als 30% bis 60%, vorzugsweise bevorzugt von 35% bis 50%, besitzt.

Description

Voith Patent GmbH i
89510 Heidenheim
Verfahren und Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn oder einer Vliesstoffbahn, die durch ein Trockenlegeverfahren gebildet wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens, sowie eine Faserstoffbahn mit verbesserter Festigkeit.
Das Nasslegeverfahren ist das am häufigsten angewendete Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, wie einer Tissuebahn und einer Vliesstoffbahn. Die Feststoffe dieser Faserstoffbahnen werden am Beginn des Herstellungsprozesses in Wasser suspendiert und in einer Papiermaschine über den Stoffauflauf einer Formiersektion zugeführt, dort und in einer nachgeordneten Pressensektion mechanisch entwässert und anschließend in einer Trockenpartie thermisch getrocknet. Durch die Anwesenheit von Wasser bilden sich sogenannte Wasserstoffbrücken aus, die zu einer Grundfestigkeit der Faserstoffbahn führen. Zur weiteren Erhöhung dieser Grundfestigkeit werden festigkeitssteigernde Mittel der Faserstoffhahn zugegeben.
Im Zuge der Bestrebungen die Herstellungsprozesse für Faserstoffbahnen hinsichtlich der Reduzierung des Energieverbrauchs und der C02 Emissionen zu optimieren, kommen immer mehr Trockenlegeverfahren zur Anwendung. Bei diesen Verfahren kann die Festigkeit der Faserstoffbahnen nicht mehr ausreichend durch die Ausbildung von Wasserstoffbrücken erreicht werden, da kein oder nur wenig Wasser verwendet wird und die Fasern zur Ausbildung der Bahn daher nahezu trockengelegt werden. Hier werden bei der Herstellung von Tissuebahnen und Vliesstoffen Latexpolymere auf die Papieroberfläche gesprüht oder synthetische Schmelzfasern den Fasern vor dem Trockenlegen beigemischt. Die Faserstoffbahn mit den Schmelzfasern wird anschließend erwärmt. Die Schmelzfasern schmelzen und verbinden sich mit den Zellulosefasern der Faserstoffbahn, wodurch die Festigkeit der Faserstoffbahn erhöht oder erzeugt wird. Auch diese festigkeitssteigernden Mittel sind ebenfalls teuer und machen einen erheblichen Teil an den Produktionskosten dieser Papiere aus. Zudem weisen Latexpolymere und Schmelzfasern eine schlechte oder sogar keine biologische Abbaubarkeit auf und benötigen zur Polymerisierung und zum Trocknen von Latex bzw. zum Schmelzen der Kunststofffasern erhebliche Mengen thermischer Energie.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren und eine Maschine anzugeben, um eine kostengünstige und ökologische Festigkeitssteigerung bei der Herstellung von Faserstoffbahnen zu erzielen, und die Nachteile der bekannten Verfahren zu reduzieren oder sogar ganz zu vermeiden.
Die Aufgabe wird durch Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn oder einer Vliesstoffbahn vorgeschlagen, die durch ein Trockenlegeverfahren gebildet wird und die Faserstoffbahn in einem Pressschritt in einem Pressspalt zwischen einem ersten und einem zweiten, jeweils eine der Faserstoffbahn zugewandten Kontaktfläche aufweisenden, Stützelement liegend gepresst und verfestigt wird, wobei die Kontaktfläche mindestens des ersten Stützelementes derart ausgeführt ist, so dass in der Faserstoffbahn mindestens eine Niederdruckzone und mindestens eine Hochdruckzone ausgebildet werden und die mindestens eine Hochdruckzone einen Flächenanteil an der gepressten Fläche von 5% bis 60%, insbesondere von 5% bis 30%, vorzugsweise von 30% bis 60%, besonders vorzugsweise von 35% bis 50%, besitzen.
Im Pressspalt wird mindestens durch die Kontaktfläche des ersten Stützelementes eine dreidimensionale Struktur in die Faserstoffbahn geprägt. Durch die Erfindung wird die Festigkeit, beispielsweise die Zugfestigkeit, erhöht, ohne die erforderlichen Eigenschaften der Faserstoffbahn, wie beispielsweise die Dicke, das Wasserabsorptionsvermögen, die Weichheit, das spezifische Volumen, zu gefährden.
Durch die lokale Pressung der Faserstoffbahn in der mindestens einen Hochdruckzone wird dort die Faserstoffbahn kompaktiert und grenzt sich dadurch von der mindestens einen Niederdruckzone ab. Die Flächensumme aller Niederdruckzonen und der mindestens einen Hochdruckzone einer Testiläche der Faserstoffbahn entsprechen der Gesamtfläche und somit der Testfläche. Die Flächenanteile der mindestens einen Hochdruckzone lassen sich somit einfach ermitteln.
Vorteilhafterweise können sich die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften der hergestellten Faserstoffbahn durch einen bestimmten Flächenanteil der mindestens einen Hochdruckzone erhöhen. Ein Bereich zwischen 5% und 60%, vorzugsweise zwischen 5% und 30%, vorzugsweise größer als 30% und 60%, besonders vorzugsweise zwischen 35% und 50%, zeigen sich dabei als ideale Bereiche, in denen sich die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften signifikant steigern lassen.
Weiter vorteilhaft kann es sich auswirken, wenn mehrere Presspalte oder Pressschritte, vorzugsweise zwei Presspalte, insbesondere drei Pressspalte, nacheinander angeordnet sind. Damit kann sich vorteilhaft eine weitere Verbesserung der Parameter einstellen, bei geringfügig höheren Investitionskosten. Es kann dabei zwischen den jeweiligen Presspalten bzw. vor oder nach dem jeweiligen Pressspalt, weitere Komponenten, beispielsweise eine Auftragsvorrichtung für ein Nassfestmittel oder ein anderes festigkeitssteigernde Mittel zur weiteren Steigerung der der Festigkeit zugegeben angeordnet sein. Weite können die in der Figurenbeschreibung dargestellten alternativen Ausführungsformen der Presspalte unterschiedlich miteinander kombiniert werden, beispielsweise wäre es vorstellbar im ersten Pressspalt eine Ausführung lt. Figur 2 oder 3, und in einem zweiten bzw. dritten Presspalt eine Ausführung lt. Figur 5.
Neue Entwicklungen des Herstellungsprozesses für Faserstoffbahnen gehen hinsichtlich der Reduzierung des Energieverbrauchs und der C02 Emissionen hin zu Trockenlegeverfahren. Bei diesen Verfahren werden die Fasern in nahezu trockenem, meist lufttrockenem Zustand vereinzelt und einer Trockenlegevorrichtung zur Bildung der Faserstoffbahn zugeführt. Die notwendige Festigkeit der so hergestellten Faserstoffbahn kann nicht mehr ausreichend durch die Ausbildung von Wasserstoffbrücken erreicht werden, da kein oder nur wenig Wasser verwendet wird und die Fasern zur Ausbildung der Bahn daher in nahezu trockenem Zustand gelegt werden. Hier wirkt sich die Erfindung besonders positiv und auch gerade bei der Herstellung von Tissuebahnen und Vliesstoffbahnen, aus. Auf der einen Seite muss bei diesen Papiersorten gerade beim Trockenlegeverfahren eine ausreichende Festigkeit erzielt werden, und auf der anderen Seite müssen die Erfordernisse hinsichtlich der Verwendung, wie spezifisches Volumen, Wasserabsorption, Wasserhaltevermögen, Geschmeidigkeit, auch „Handfeel“ genannt, erfüllt werden. So ist entsprechend der Erfindung der Flächenanteil der mindestens einen Hochdruckzone mindestens 5% um ausreichende Festigkeit zu erreichen und kleiner als 60% um die Erfordernisse hinsichtlich der Verwendung der Faserstoffbahn zu erreichen.
Zur weiteren Erhöhung dieser Grundfestigkeit wird nach der Erfindung die Faserstoffbahn in der Fläche in Zonen unterschiedlich stark gepresst. So entstehen mindestens eine Hochdruckzone und mindestens eine Niederdruckzone. Durch die hohe Pressung in der mindestens einen Hochdruckzone entstehen Zonen mit hohen Festigkeiten. Bei mehreren Hochdruckzonen werden zwischen den Hochdruckzonen die Fasern weniger stark gepresst. Es entsteht mindestens eine Niederdruckzone in der das spezifische Volumen wesentlich größer ist als in den Hochdruckzonen. Durch den Effekt der Festigkeitssteigerung kann der Einsatz von festigkeitssteigernden Mitteln reduziert oder sogar ganz vermieden werden.
In einer möglichen Ausgestaltung kann die mindestens eine Hochdruckzone einen Flächenanteil an der gepressten Fläche von größer als 5% bis 30%, vorzugsweise von 15% bis 25%, besitzen.
In einer möglichen Ausgestaltung kann die mindestens eine Hochdruckzone einen Flächenanteil an der gepressten Fläche von größer als 30% bis 60%, vorzugsweise größer als 35% bis 50%, besitzen. Dies erhöht die Festigkeit der Faserstoffbahn bei gleichzeitig gutem spezifischem Volumen.
Bei Hygienepapieren lässt sich die Erfindung auch aus diesen Gründen besonders vorteilhaft anwenden. Hygienepapiere können Tissuebahnen und Vliesstoffbahnen umfassen. Sie können Produkte aus der beispielhaften und nicht vollständigen Aufzählung der folgenden Gruppe umfassen: Wischtücher, Handtücher, Servietten, Tischdecken usw..
Die Erfindung kann sich gerade auch bei der Herstellung von Vliesstoffen vorteilhaft auswirken, da sie mindestens zum Teil Kunststofffasern, die keine Wasserstoffbrücken bilden, umfassen können.
Es ist daher auch vorteilhaft, wenn die herzustellenden Tissuebahnen oder Vliesstoffbahnen mit einem Flächengewicht von 10g/m2 bis 50g/m2, vorzugsweise von 12g/m2 bis 45g/m2, ausgebildet werden.
Es ist daher auch vorteilhaft, wenn die mindestens eine Hochdruckzone mit einer Fläche von kleiner als 9 mm2, insbesondere von kleiner als 4 mm2, und vorzugsweise von mehr als 0,5mm2 ausgebildet wird. Dadurch wird auf der einen Seite genügend Festigkeit erzeugt und auf der anderen Seite die Erfordernisse hinsichtlich der Verwendung, wie spezifisches Volumen, Wasserabsorption, Wasserhaltevermögen, Geschmeidigkeit, auch „Handfeel“ genannt, erfüllt.
In einer vorteilhaften Ausführung ist es möglich wenn die mindestens eine Hochdruckzone mit einer Fläche im Bereich von 0,5mm2 bis 2mm2 ausgebildet wird.
In einem praktischen Fall können mehrere Hochdruckzonen ausgebildet sein und zwischen benachbarten Hochdruckzonen ein Abstand von kleiner als die mittlere Faserlänge der Fasern der Faserstoffbahn ausgebildet werden.
In einer möglichen Ausgestaltung können mehrere Hochdruckzonen ausgebildet sein. In diesem Fall hat die Summe der Flächen der Hochdruckzonen einen Flächenanteil an der gepressten Fläche von 5% bis 60%, insbesondere von 5% bis 30%, vorzugsweise von größer als 30% bis 60%, besonders vorzugsweise von 35% bis 50%. Ferner ist es auch denkbar, die mindestens eine Hochdruckzone mit benachbarten Hochdruckzonen durch jeweils eine weitere Hochdruckzone zu verbinden. Die weitere Hochdruckzone kann linienförmig verlaufen. Ausgehend von einer Hochdruckzone verlaufen die weiteren Hochdruckzonen sternförmig. Dies erhöht die Festigkeit der Faserstoffbahn bei gleichzeitig gutem spezifischem Volumen.
In einem praktischen Fall wird in der mindestens einen Hochdruckzone ein Pressdruck von mehr als 10 MPa, insbesondere von mehr als 15 MPa, vorzugsweise von mehr als 25 MPa, auf die Faserstoffbahn ausgeübt.
Für den möglichen Fall, dass mehrere Hochdruckzonen ausgebildet sind, wird in jeder Hochdruckzone ein Pressdruck von mehr als 10 MPa, insbesondere von mehr als 15 MPa, vorzugsweise von mehr als 25 MPa, auf die Faserstoffbahn ausgeübt.
In der mindestens einen Niederdruckzone kann ein Pressdruck von weniger als 10 MPa, insbesondere von weniger als 8 MPa, vorzugsweise von größer 0 MPa oder im Bereich von größer 0 bis 3 MPa auf die Faserstoffbahn ausgeübt werden. Vorzugsweise wird die mindestens eine Niederdruckzone nur leicht gepresst, sodass der Pressdruck etwas über OMPa, insbesondere größer 0, 1 MPa, vorzugsweise größer 1 MPa liegt.
Vorteilhafterweise wird die flächige Faserbahn auch in der Niederdruckzone vorkomprimiert bzw. gepresst, insbesondere auf einen Wert von kleiner als 50% vorzugsweise von kleiner als 80%, des ursprünglichen spezifischen Volumens der Faserstoffbahn aus dem Trockenlegeverfahren. Oder anders ausgedrückt: die Komprimierung bzw. Pressung wird so ausgeführt, dass die Dicke der gelegten Faserstoffbahn unmittelbar nach dem mindestens einen Pressschritt maximal 50%, vorzugsweise maximal 80% der Dicke der vor dem Pressschritt der, in einem Trockenlegeverfahren gelegten Faserstoffbahn beträgt. Dies verbessert die Stabilität der gelegten Faserstoffbahn. Dies gilt besonders bei einer kontinuierlichen Herstellung der Faserstoffbahn. Die Faserstoffbahn wird dadurch unempfindlich gegenüber auftretenden Luftströmungen. Eine trockengelegte Faserstoffbahn zeichnet sich üblicherweise dadurch aus, dass die Faserstoffbahn mit einem spezifischen Volumen von mehr als 12cm3/g, insbesondere von mehr als 20cm3/g, vorzugsweise von mehr als 25cm3/g gelegt. Dies wirkt sich zum einen günstig auf die homogene Verteilung der Einzelfasern und/ oder Faserbündel im Volumen der Faserstoffbahn und zum anderen auf die Wirkung und Gleichmäßigkeit der Verteilung des aufgebrachten Wassers aus. Dadurch kann eine Faserstoffbahn mit einer homogenen Festigkeitsverteilung bei Einsatz minimaler Wassermenge erzielt werden. Oder anders ausgedrückt: die Dicke der Faserstoffbahn beträgt vor dem Pressschritt mehr als 2mm, insbesondere mehr als 5 mm, vorzugsweise mehr als 10 mm.
In einer vorteilhaften Ausführung wird das Trockenlegeverfahren vor dem mindestens einen Pressschritt so ausgeführt, dass die Faserstoffbahn vor dem mindestens einen Pressschritt einen Trockengehalt von mehr als 50%, insbesondere mehr als 70%, vorzugsweise mehr als 80%, besonders vorzugsweise mehr als 90% aufweist. Üblicherweise besitzt eine trockengelegte Faserstoffbahn einen sehr hohen Trockengehalt, da keine oder nur geringe Mengen an Wasser zur Stoffaufbereitung zugegeben werden.
Falls in einer alternativen Ausführungsform vor dem Pressschritt Nassfestmittel oder ein anderes festigkeitssteigernde Mittel, beispielsweise Wasser zugegeben wird, kann der Trockengehalt beispielsweise durch Aufheizen der Faserstoffbahn im Pressschritt beeinflusst werden.
Das erste Stützelement und/oder das zweite Stützelement können als Walze mit einer Kontaktfläche mit oder ohne Erhebungen zur Erzeugung der mindestens einen Hochdruckzone ausgeführt sein. Die Walze kann wahlweise als Walze, vorzugsweise mit einer metallischen oder beschichteten Oberfläche, oder als Schuhwalze oder als Walze mit einem Walzenbezug aus Kunststoff ausgeführt sein.
Bei der Walze, vorzugsweise mit einer metallischen oder beschichteten Oberfläche, bildet direkt die Walzenoberfläche die Kontaktfläche. Eine Walze mit vorzugsweise metallischer oder beschichteter Oberfläche ist dabei im Vergleich zu einer Walze mit einem Walzenbezug aus Kunststoff härter. Bei der Schuhwalze bildet der Pressmantel die Kontaktfläche.
Bei der Walze mit Walzenbezug aus Kunststoff bildet der Walzenbezug die Kontaktfläche.
Die Kontaktfläche kann dabei mit Erhebungen ausgeführt sein.
Beispielsweise ist eine Kombination eines ersten Stützelementes, welches als eine Walze deren Oberfläche direkt die Kontaktfläche bildet ausgeführt ist und eines zweiten Stützelementes, welches als eine Walze mit Walzenbezug aus Kunststoff, einer weichen Oberfläche, ausgeführt ist vorstellbar. Es bildet sich dabei ein sogenannter „Soft-Nip“ Pressspalt aus.
Es kann beispielsweise die Kontaktfläche des ersten Stützelementes, vorzugsweise die metallische oder beschichtete Oberfläche der Walze, mit Erhebungen ausgeführt sein.
Als weitere Alternative, kann der Walzenbezug mit Kunststoff mit Erhebungen ausgeführt werden. Dabei bildet der Walzenbezug mit Erhebungen die Kontaktfläche des Stützelementes aus.
Bei einer Walze bei der direkt die Walzenoberfläche die Kontaktfläche ausbildet, kann beispielsweise mit einem Bearbeitungsverfahren, wie Erodieren oder Fräsen, die Oberfläche mit Erhebungen ausgeführt werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das zweite Stützelement als Walze mit vorzugsweise einer metallischen oder beschichteten Oberfläche und mit einer glatten Oberfläche, also ohne Erhebungen, ausgeführt.
In einer weiteren denkbaren Kombination ist ein erstes Stützelement als eine Walze mit vorzugsweise metallischer oder beschichteter Oberfläche und Erhebungen ausgeführt und das zweite Stützelement als Walze mit vorzugsweise einer metallischen oder beschichteten Oberfläche und mit einer glatten Oberfläche ausgeführt. Eine solche Kombination von einer Presswalze bei der die Kontaktfläche direkt mit der Oberfläche einer Walze als erstes Stützelement und einer Gegenwalze bei der die Kontaktfläche direkt mit der Oberfläche einer Walze als zweites Stützelement ausgeführt ist, handelt es sich um einen „Hard-Nip“ Pressspalt.
In einer alternativen Ausführungsform ist das erste Stützelement und/oder das zweite Stützelement als Walze ausgeführt und vorzugsweise wird das erste Stützelement und/ oder das zweite Stützelement zur Strukturierung der Faserstoffbahn mit Erhebungen ausgeführt.
Das erste Stützelement und/ oder das zweite Stützelement können als umlaufendes Band mit Erhebungen zur Erzeugung mehrerer Hochdruckzonen ausgeführt sein.
Das umlaufende Band kann als Membrane oder als gewobenes Band, beispielsweise als Sieb, mit auf der Kontaktseite aufgebrachten Erhebungen ausgeführt sein. Die Erhebungen können Kunststoff umfassen und aufgedruckt sein.
Das umlaufende Band kann als gewobenes Band ausgeführt sein, wobei die Erhebungen aus Webfäden gebildet sein können.
Das erste Stützelement und/ oder das zweite Stützelement können permeabel oder impermeabel ausgeführt werden.
In der durch das als Band ausgebildete erste Stützelement und/oder in der durch das als Band ausgebildete zweite Stützelement jeweils gebildeten Schlaufe kann jeweils eine Walze zur Ausbildung des Pressspaltes angeordnet sein. Der Pressspalt kann durch eine Presswalze und eine Gegenwalze gebildet sein. Die Presswalze kann auch als Schuhpresswalze mit verlängertem Pressspalt ausgeführt sein. Der Pressspalt kann auch durch Kalanderwalzen gebildet werden.
In einer möglichen Ausführung kann die mindestens eine Hochdruckzone durch Erhebungen in der Kontaktfläche des mindestens ersten Stützelements erzeugt werden. Die Querschnittsform der Erhebungen kann rund, dreieckig, viereckig, länglich sein, sodass die Form der io
Hochdruckzonen entsprechend rund, dreieckig, viereckig, länglich sein kann. Die Formen der Hochdruckzonen können auch unterschiedlich sein.
Vorzugsweise können die Erhebungen mit einer Höhe von 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,05 mm bis 0,5 mm ausgeführt sein. Dadurch lässt sich die Pressung in der mindestens eine Hochdruckzone und in der mindestens einen Niederdruckzone relativ zueinander einstellen.
In einer möglichen Weiterbildung kann das mindestens erste Stützelement als perforierte Membran ausgeführt werden und die mindestens eine Hochdruckzone kann durch die Kontaktfläche der Membran und die Niederdruckzonen durch die Fläche der Perforationen des mindestens ersten Stützelements erzeugt werden. Diese Ausführungsform unterscheidet sich also dadurch, dass jede Öffnung jeweils eine Niederdruckzone erzeugt und dazwischen nur eine Hochdruckzone entsteht.
Zur Verbesserung der Festigkeitssteigerung können die mindestens eine Hochdruckzone über ein Stützelement auf eine Temperatur, vorzugsweise eine Oberflächentemperatur der Walzen, von 50°C bis 250°C, insbesondere bevorzugt von 110°C bis 160°C erwärmt werden.
In einer möglichen Weiterbildung kann die Kontaktfläche des mindestens ersten Stützelements so ausgeführt sein, dass mehrere Hochdruckzonen erzeugt werden und die Anordnung der Hochdruckzonen in Mustern zur Erzeugung eines ästhetischen Effekts beiträgt.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann die Kontaktfläche des mindestens ersten Stützelements so ausgeführt sein, dass mehrere Hochdruckzonen erzeugt werden und die Anordnung der Hochdruckzonen so gewählt ist, dass die Zugfestigkeit in der Ebene der Faserstoffbahn richtungsabhängig ist. So kann beispielsweise die Zugfestigkeit in einer bestimmten Richtung dadurch erhöht werden, dass in dieser Richtung mehr Hochdruckzonen pro Längeneinheit vorgesehen werden als in einer anderen Richtung. In der bestimmten Richtung ist also eine höhere Hochdruckzonendichte vorhanden.
Es ist auch denkbar, dass durch Anpassung der Hochdruckzonendichte und/oder der Hochdruckzonenform, die Papiereigenschaften, wie beispielsweise die Festigkeitseigenschaften, richtungsorientiert gestaltet werden können.
In einer möglichen Ausgestaltung wird das dem mindestens ersten Stützelement gegenüberliegende zweite Stützelement zur Strukturierung der mit dem zweiten Stützelement in Kontakt kommenden Seite der Faserstoffbahn nachgiebig ausgeführt wird. Dadurch wird die Rückseite der Faserstoffbahn ebenfalls strukturiert und dadurch die die Erfüllung der Erfordernisse hinsichtlich der Verwendung, wie spezifisches Volumen, Wasserabsorption, Wasserhaltevermögen, Geschmeidigkeit, auch Handfeel genannt, unterstützt und verstärkt.
In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn der Faserstoffbahn vor und/oder nach dem Pressschritt ein Nassfestmittel oder ein anderes festigkeitssteigernde Mittel zur weiteren Steigerung der der Festigkeit zugegeben wird.
Ferner ist es möglich, wenn die Faserstoffbahn nach dem Pressschritt gekreppt wird.
Bei trockengelegten Faserstoffbahnen ist es auch vorteilhaft, wenn die Faserstoffbahn vor Eintritt in den Pressspalt leicht flächig vorgepresst wird, um die gelegte, lockere Fasermatte widerstandsfähig gegen Luftströmungen zu machen.
Die Aufgabe wird auch durch eine Maschine zur Umsetzung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissuebahn oder einer Vliesstoffbahn, gelöst. Die Maschine umfasst eine Trockenlegesektion und einen Pressspalt, in dem die Faserstoffbahn zwischen einem ersten und einem zweiten, jeweils eine der Faserstoffbahn zugewandten Kontaktfläche aufweisenden, Stützelement liegend gepresst und verfestigt wird, wobei die Kontaktfläche mindestens des ersten Stützelementes derart ausgeführt ist, dass in der Faserstoffbahn mindestens eine Niederdruckzone und mindestens eine Hochdruckzone ausgebildet sind und die mindestens eine Hochdruckzone einen Flächenanteil an der gepressten Fläche von 5% bis 50%, vorzugsweise von größer als 30% bis 60%, vorzugsweise von 35% bis 50%, besitzt.
Die Erfindung betrifft auch eine Faserstoffbahn die nach dem Verfahren nach Anspruch 1 in einem Trockenlegeverfahren gebildet wird, mit mindestens einer Niederdruckzone und mindestens eine Hochdruckzone, wobei die mindestens eine Hochdruckzone einen Flächenanteil von 5% bis 60%, insbesondere von 5% bis 30%, vorzugsweise von größer als 30% bis 60%, vorzugsweise von 35% bis 50%, aufweist.
Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung - soweit dies technisch sinnvoll ist - beliebig miteinander kombiniert sein können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Es zeigen
Figur 1 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Faserstoffbahn in vereinfachter und schematischer Darstellung;
Figur 2 eine mögliche Ausführungsform des Pressspaltes der Presssektion der erfindungsgemäßen Maschine in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung; wobei beide Stützelemente als Band oder als Walze mit Walzenbezug ausgeführt sind; Figur 3 eine mögliche Ausführungsform des Pressspaltes der Presssektion der erfindungsgemäßen Maschine in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung; wobei ein Stützelement als Walze, deren Oberfläche direkt die Kontaktfläche ausbildet und glatt ausgeführt ist;
Figur 4 eine mögliche Ausführungsform des Pressspaltes der Presssektion der erfindungsgemäßen Maschine in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung; wobei ein Stützelement als Walze, deren Oberfläche direkt die Kontaktfläche ausbildet und mit Erhebungen ausgeführt ist;
Figur 5 eine mögliche Ausführungsform des Pressspaltes der Presssektion der erfindungsgemäßen Maschine in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung; wobei beide Stützelemente als Walze, deren Oberfläche direkt die Kontaktfläche ausbildet, ausgeführt sind;
In der Figur 1 ist eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Faserstoffbahn als Ausschnitt in vereinfachter und schematischer Darstellung in der Draufsicht gezeigt. In diesem Beispiel weist die Faserstoffbahn 1 eine Vielzahl von Hochdruckzonen 5 auf. Die Hochdruckzonen 5 sind während des Herstellungsprozesses zur Erzeugung einer höheren Festigkeit stark gepresst worden. Der lokale Pressdruck in den Hochdruckzonen 5 betrug mehr als 10 MPa. Der Bereich zwischen den Hochdruckzonen 5 wurde nur leicht gepresst und bildet eine einzige Niederdruckzone 4. Die Pressung in der Niederdruckzone 4 lag im Bereich von größer als 0 MPa bis IMPa. Die Hochdruckzonen 5 sind trapezförmig ausgebildet. Sie können jedoch beliebige Formen haben, wie beispielsweise rund, dreieckig, viereckig usw.. Die Hochdruckzonen 5 in der gepressten Fläche 7 sind gleichverteilt angeordnet. Sie können jedoch auch als Muster angeordnet sein, um die Erscheinungsform der Faserstoffbahn 1 attraktiver zu machen. Dies ist bei Tissuebahnen und Vliesstoffbahnen vorteilhaft. Der Abstand 6 benachbarter Hochdruckzonen 5 ist vorzugsweise kleiner als die durchschnittliche Faserlänge der Faserstoffbahn 1. Die Dimensionen der einzelnen Hochdruckzonen 5 sind jeweils kleiner als 9 mm2 und haben einen Flächenanteil an der gepressten Fläche von 5 % bis 60%. Die Dimensionen der einzelnen Hochdruckzonen 5 können gleich oder unterschiedlich sein.
Die Figur 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Pressspaltes 9 der Presssektion der erfindungsgemäßen Maschine in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung. Die Faserstoffbahn 1 wird zwischen einem ersten Stützelement 2, und einem zweiten Stützelement 3 liegend durch einen Pressspalt 9 in Laufrichtung 12 geführt. Das erste Stützelement 2 als auch das zweite Stützelement 3 wird durch ein umlaufendes Band gebildet. Der Pressspalt 9 umfasst eine in der Schlaufe des ersten Stützelements angeordnete Presswalze 10 und eine in der Schlaufe des zweiten Stützelements angeordnete Gegenwalze 11. Das erste Stützelement 2 weist in der zur Faserstoffbahn 1 zeigenden Kontaktfläche Erhebungen 8 zur Erzeugung der Hochdruckzonen 5 auf. Die Faserstoffbahn 1 wird durch die Erhebungen 8 beim Durchlauf durch den Pressspalt 9 lokal stark gepresst und damit verfestigt. Nach dem Pressspalt 9 lösen sich die Erhebungen wieder aus der Faserstoffbahn 1, wodurch eine strukturierte dreidimensionale Oberflächenstruktur mit Hochdruckzonen 5 und -in diesem Beispiel- mit einer einzigen Niederdruckzone 4 entsteht.
Die Figur 3 zeigt eine alternative mögliche Ausführungsform des Pressspaltes 9 der Presssektion der erfindungsgemäßen Maschine in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung. Die Faserstoffbahn 1 wird zwischen einem ersten Stützelement 2, und einem zweiten Stützelement 3 liegend durch einen Pressspalt 9 in Laufrichtung 12 geführt. Der Pressspalt 9 umfasst eine Presswalze 10 und eine Gegenwalze 11.
Die Presswalze 10 kann in der Schlaufe des ersten Stützelements angeordnet sein, wobei das erste Stützelement 2 durch ein umlaufendes Band, oder einen Walzenbezug der Presswalze 10 gebildet wird.
Die Gegenwalze 11 bildet, vorzugsweise mit einer metallischen oder beschichteten, und glatten Oberfläche das zweite Stützelement 3 und die zweite Kontaktfläche 3.1 aus. Das erste Stützelement 2 weist in der zur Faserstoffbahn 1 zeigenden Kontaktfläche Erhebungen 8 zur Erzeugung der Hochdruckzonen 5 auf. Die Faserstoffbahn 1 wird durch die Erhebungen 8 beim Durchlauf durch den Pressspalt 9 lokal stark gepresst und damit verfestigt. Nach dem Pressspalt 9 lösen sich die Erhebungen 8 wieder aus der Faserstoffbahn 1, wodurch eine strukturierte dreidimensionale Oberflächenstruktur mit Hochdruckzonen 5 und -in diesem Beispiel- mit einer einzigen Niederdruckzone 4 entsteht.
Die Figur 4 zeigt eine alternative mögliche Ausführungsform des Pressspaltes 9 der Presssektion der erfindungsgemäßen Maschine in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung. Die Faserstoffbahn 1 wird zwischen einem ersten Stützelement 2, und einem zweiten Stützelement 3 liegend durch einen Pressspalt 9 in Laufrichtung 12 geführt. Der Pressspalt
9 umfasst eine Presswalze 10 und eine Gegenwalze 11.
Die Gegenwalze 11 kann in der Schlaufe des zweiten Stützelements angeordnet sein, wobei das zweite Stützelement 3 durch ein umlaufendes Band, oder einen Walzenbezug der Gegenwalze 11 gebildet wird.
Die Presswalze 10 bildet, vorzugsweise mit einer metallischen oder beschichteten Oberfläche mit Erhebungen das erste Stützelement 2 und die erste Kontaktfläche 2.1 aus. Das erste Stützelement 2 oder die Presswalze
10 weist in der zur Faserstoffbahn 1 zeigenden Kontaktfläche 2.1 Erhebungen 8 zur Erzeugung der Hochdruckzonen 5 auf. Die Faserstoffbahn 1 wird durch die Erhebungen 8 beim Durchlauf durch den Pressspalt 9 lokal stark gepresst und damit verfestigt. Nach dem Pressspalt 9 lösen sich die Erhebungen 8 wieder aus der Faserstoffbahn 1, wodurch eine strukturierte dreidimensionale Oberflächenstruktur mit Hochdruckzonen 5 und -in diesem Beispiel- mit einer einzigen Niederdruckzone 4 entsteht.
Die Figur 5 zeigt eine alternative mögliche Ausführungsform des Pressspaltes 9 der Presssektion der erfindungsgemäßen Maschine in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung. Die Faserstoffbahn 1 wird zwischen einem ersten Stützelement 2, und einem zweiten Stützelement 3 liegend durch einen Pressspalt 9 in Laufrichtung 12 geführt. Der Pressspalt 9 umfasst eine Presswalze 10 und eine Gegenwalze 11. Die Gegenwalze 11 bildet, vorzugsweise mit einer metallischen oder beschichteten, und glatten Oberfläche das zweite Stützelement 3 und die zweite Kontaktfläche 3.1 aus.
Die Presswalze 10 bildet, vorzugsweise mit einer metallischen oder beschichteten, Oberfläche mit Erhebungen das erste Stützelement 2 und die erste Kontaktfläche 2.1 aus. Das erste Stützelement 2 oder die Presswalze 10 weist in der zur Faserstoffbahn 1 zeigenden Kontaktfläche 2.1 Erhebungen 8 zur Erzeugung der Hochdruckzonen 5 auf. Die
Faserstoffbahn 1 wird durch die Erhebungen 8 beim Durchlauf durch den Pressspalt 9 lokal stark gepresst und damit verfestigt. Nach dem Pressspalt 9 lösen sich die Erhebungen 8 wieder aus der Faserstoffbahn 1, wodurch eine strukturierte dreidimensionale Oberflächenstruktur mit Hochdruckzonen 5 und -in diesem Beispiel- mit einer einzigen Niederdruckzone 4 entsteht.
Korrespondierende Elemente der Ausführungsbeispiele in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Funktionen solcher Elemente in den einzelnen Figuren entsprechen einander, sofern nichts anderes beschrieben ist und es nicht zu Widersprüchen führt. Auf eine wiederholte Beschreibung wird daher verzichtet.
Bezugszeichenliste
Faserstoffbahn, Tissuebahn, Vliesstoffbahn
Erstes Stützelement
Kontaktfläche
Zweites Stützelement
Kontaktfläche
Niederdruckzone
Hochdruckzone
Abstand Hochdruckzonen
Gepresste Fläche
Erhebungen
Pressspalt
Presswalze
Gegenwalze
Laufrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn (1), insbesondere einer Tissuebahn oder einer Vliesstoffbahn, die durch ein Trockenlegeverfahren gebildet wird und die Faserstoffbahn (1) in einem Pressschritt in einem Pressspalt (9) zwischen einem ersten und einem zweiten, jeweils eine der Faserstoffbahn (1) zu gewandten Kontaktfläche (2.1, 3.1) aufweisenden, Stützelement (2, 3) liegend gepresst und verfestigt wird, wobei die Kontaktfläche (2.1) mindestens des ersten Stützelementes (2) derart ausgeführt ist, dass in der Faserstoffbahn (1) mindestens eine Niederdruckzone (4) und mindestens eine Hochdruckzone (5) ausgebildet werden und die mindestens eine Hochdruckzone (5) einen Flächenanteil an der gepressten Fläche (7) von 5% bis 60%, besitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Hochdruckzone (5) einen Flächenanteil an der gepressten Fläche (7) von 5% bis 30% besitzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Hochdruckzone (5) einen Flächenanteil an der gepressten Fläche (7) von größer als 30% bis 60%, vorzugsweise von 35% bis 50%, besitzen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hochdruckzone (5) mit einer Fläche von kleiner als 9 mm2, insbesondere von kleiner als 4 mm2, und vorzugsweise von mehr als 0,5mm2 ausgebildet werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hochdruckzonen (5) ausgebildet sind und zwischen benachbarten Hochdruckzonen (5) ein Abstand von kleiner als die mittlere Faserlänge der Fasern der Faserstoffbahn (1) ausgebildet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hochdruckzone (5) mit einer benachbarten Hochdruckzone (5) durch eine weitere Hochdruckzone (5) verbunden wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der mindestens einen Hochdruckzone (5) ein Pressdruck von mehr als 10 MPa, insbesondere von mehr als 15 MPa, auf die Faserstoffbahn (1) ausgeübt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der mindestens einen Niederdruckzone (4) ein Pressdruck von weniger als 10 MPa, insbesondere von weniger als 8 MPa, vorzugsweise von größer 0 MPa oder im Bereich von größer 0 bis 3 MPa auf die Faserstoffbahn (1) ausgeübt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hochdruckzonen (5) durch Erhebungen (8) in der Kontaktiläche (2.1) des mindestens ersten Stützelements (2) erzeugt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (8) mit einer Höhe von 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,05 mm bis 0,5 mm ausgeführt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens erste Stützelement (2) als perforierte Membran ausgeführt wird und die mindestens eine Hochdruckzone (5) durch die Kontaktiläche (2.1) der Membran und die Niederdruckzonen (4) durch die Fläche der Perforationen des mindestens ersten Stützelements (2) erzeugt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hochdruckzone (5) über ein Stützelement (2, 3) auf eine Temperatur von 110°C bis 160°C erwärmt werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (2.1) des mindestens ersten Stützelements (2) so ausgeführt ist, dass mehrere Hochdruckzonen (5) erzeugt werden und die Anordnung der Hochdruckzonen (5) in Mustern zur Erzeugung eines ästhetischen Effekts beitragen.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem mindestens ersten Stützelement (2) gegenüberliegende zweite Stützelement (3) zur Strukturierung der mit dem zweiten Stützelement (3) in Kontakt kommenden Seite der Faserstoffbahn (1) nachgiebig ausgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stützelement (2) und/oder das zweite Stützelement (3) als Walze (10, 11) ausgeführt wird, und dass vorzugsweise das erste Stützelement (2) und/oder das zweite Stützelement (3) zur Strukturierung der Faserstoffbahn (1) mit Erhebungen (8) ausgeführt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstoffbahn (1) vor und/ oder nach dem Pressschritt ein Nassfestmittel oder ein anderes festigkeitssteigernde Mittel zugegeben werden.
17. Maschine zur Umsetzung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Faserstoffbahn (1), insbesondere einer Tissuebahn oder einer Vliesstoffbahn, umfassend eine Trockenlegesektion und einen Pressspalt (9), in dem die Faserstoffbahn (1) zwischen einem ersten und einen zweiten, jeweils eine der Faserstoffbahn (1) zugewandten Kontaktfläche (2.1, 3.1) aufweisenden, Stützelement (2, 3) liegend gepresst und verfestigt wird, wobei die Kontaktfläche (2.1) mindestens des ersten Stützelementes (2) derart ausgeführt ist, dass in der Faserstoffbahn (1) mindestens eine Niederdruckzone (4) und mindestens eine Hochdruckzone (5) ausgebildet sind und die mindestens eine Hochdruckzone (5) einen Flächenanteil an der gepressten Fläche (7) von 5% bis 60%, insbesondere von 5% bis 30%, vorzugsweise von größer als 30% bis 60%, vorzugsweise bevorzugt von 35% bis 50%, besitzt.
18. Faserstoffbahn die nach dem Verfahren nach Anspruch 1 in einem
Trockenlegeverfahren gebildet wird, mit mindestens einer Niederdruckzone (4) und mindestens einer Hochdruckzone (5), wobei die mindestens eine Hochdruckzone (5) einen Flächenanteil (7) von 5% bis 60%, insbesondere von 5% bis 30%, vorzugsweise von größer als 30% bis 60%, vorzugsweise bevorzugt von 35% bis 50%, aufweist.
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