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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
der Herstellung von Tissue-Produkten, wie Gesichtstissues, Badetissues,
Papierhandtüchern und
dergleichen, wird die Tissuelage durch Ablegen einer wässerigen
Suspension von Papierfasern auf einen Formungsstoff gebildet. Die
Bahn wird dann auf einen Papierfilz übertragen und entwässert, während sie
durch einen Druckwalzenspalt läuft,
der zwischen einer Druckwalze und einem Yankee-Trockner gebildet
wird, während
die nasse Bahn auf die Yankee-Oberfläche übertragen wird. Freies Wasser,
das in dem Druckwalzenspalt aus der Bahn gedrückt wird, wird von dem Filz
absorbiert und weg befördert, während die
Bahn zu der Yankee-Oberfläche übertragen
wird. Die Bahn wird dann an der Oberfläche des Yankee-Trockners endgetrocknet
und anschließend
gekreppt, um der erhaltenen Tissuelage Bauschigkeit und Weichheit
zu verleihen. Dieses Verfahren zur Herstellung von Tissuelagen wird
allgemein wegen der Methode, die zum Entwässern der nassen Bahn verwendet
wird, als "Nasspressen" bezeichnet.
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Das
Nasspressverfahren hat eine Reihe verschiedener Nachteile. Erstens
verdichtet das Pressen der Tissuebahn im nassen Zustand die Bahn deutlich.
Während
die Bahn getrocknet wird, behält die
getrocknete Lage diese hohe Dichte (geringe Bauschigkeit) bei, bis
sie gekreppt wird. Das Kreppen ist für den Versuch notwendig, das
rückgängig zu
machen, was das Nasspressen an der Lage bewirkt hat. Als Reaktion
auf diese Situation wurden Durchströmtrocknungsverfahren entwickelt,
in welchen die soeben gebildete Bahn unter Verwendung einer Vakuumsaugwirkung
partiell auf etwa 30 Prozent Konsistenz entwässert wird. Danach wird die
partiell entwässerte
Bahn ohne Pressen endgetrocknet, indem warme Luft durch die Bahn
geleitet wird, während diese
von einem Durchtrocknungsstoff getragen wird. Das Durchströmtrocknen
ist jedoch hinsichtlich der Kapital- und Energiekosten teuer.
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Ein
zweiter Nachteil, den herkömmliche Nasspress-
und Durchströmtrocknungsverfahren
gemeinsam haben, sind die hohen Energiekosten, die zum Trocknen
der Bahn von einer Konsistenz von etwa 35 Prozent auf eine Endtrockenheit
von etwa 95 Prozent notwendig sind. Dieser zweite Nachteil wurde
vor kurzem in der Herstellung von Papierprodukten hoher Dichte durch
Einführen
der ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse
behoben. Diese Vorrichtung verwendet eine ausgedehnte Walzenspaltlänge und
Wärme zur
effizienteren Entwässerung
der Bahn bis zu Austrittskonsistenzen von etwa 60 Prozent. Solche Vorrichtungen
wurden erfolgreich zur Herstellung von Pappe verwendet, wurden aber nicht
zur Herstellung von Papierprodukten geringer Dichte, wie Tissues,
verwendet, da die hohen Drücke und
längeren
Verweilzeiten in der ausgedehnten Quetschpresse dazu dienen, die
Lage stärker
zu verdichten als dies bei herkömmlichen
Tissue-Nasspressverfahren
der Fall ist. Diese Zunahme der Dichte ist für die Qualität der erhaltenen
Tissue-Produkte nachteilig, da ein Kreppen die zusätzliche
Erhöhung der
Lagendichte nicht vollständig
beheben kann.
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Daher
besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung nassgepresster
Tissuelagen, das die hohen Dichten, die nassgepressten Tissuebahnen
verliehen werden, minimiert oder beseitigt.
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Die
Schrift US-A-5393384 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer
bauschigen Tissuelage, umfassend die Schritte des Ablegens einer
wässerigen
Suspension von Papierfasern auf einen Formungsstoff zur Bildung
einer nassen Tissuebahn, des partiellen Entwässerns der nassen Bahn auf
eine Konsistenz von etwa 15 Prozent oder mehr, des Zusammenpressens
der partiell entwässerten
Bahn in einer ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse zur weiteren
Entwässerung
der Bahn auf eine Konsistenz von etwa 35 Prozent oder mehr, und
des abschließenden
Trocknens der Bahn.
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Die
Schrift US-A-4849054 behandelt die Erhöhung der Bauschigkeit der Bahn
und offenbart das Überführen der
entwässerten
Bahn von einem herkömmlichen
Druckwalzenspalt auf einen Prägestoff, der
sich bei einer Geschwindigkeit bewegt, die etwa 5 bis etwa 30 Prozent
langsamer als jene des ersten Übertragungsstoffes
ist. Nach den Lehren dieser Schrift ist eine Entwässerung
der gebildeten Bahn durch Pressen auf eine Konsistenz von 30 bis
50 % notwendig, so dass der anschließende Prägevorgang möglich ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
wurde nun entdeckt, dass die Verringerung in der Bauschigkeit, die
mit dem Nasspressen in Zusammenhang steht, deutlich verringert werden kann,
indem in die Bahn gewisse Fasern eingearbeitet werden, bei welchen
sich gezeigt hat, dass sie die Verdichtung der Bahn deutlich vermindern,
wenn sie hohen Drücken
ausgesetzt werden, die zum Entwässern
mit ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Pressen notwendig
sind. Daher können ausgedehnte
Hochintensitäts-Quetsch-Pressen
zum Entwässern
von Tissuebahnen verwendet werden, ohne die bisher nachteilige Konsequenz,
der Bahn ein hohes Maß an
Verdichtung zu verleihen.
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Somit
liegt die Erfindung in einem Aspekt in einem Verfahren zur Herstellung
einer bauschigen Tissuelage, umfassend: (a) Ablegen einer wässerigen
Suspension von Papierfasern auf einen Formungsstoff zur Bildung
einer nassen Tissuebahn, wobei die Papierfasern wenigstens etwa
10 Trockengewichtsprozent modifizierte nass-elastische Fasern umfassen;
(b) partielles Entwässern
der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 15 Prozent oder mehr;
(c) Zusammenpressen der partiell entwässerten Bahn in einer ausgedehnten
Hochintensitäts-Quetsch-Presse
zur weiteren Entwässerung
der Bahn auf eine Konsistenz von etwa 35 Prozent oder mehr; (d) Überführen der
entwässerten
Bahn von der Hochintensitäts-Quetsch-Presse
auf einen ersten Übertragungsstoff
und danach Stoßüberführen derselben
auf einen zweiten Übertragungsstoff,
der sich bei einer Geschwindigkeit bewegt, die etwa 5 bis etwa 30
Prozent langsamer als jene des ersten Übertragungsstoffes ist; und
(e) Endtrocknen der Bahn, wobei die Bauschigkeit der entwässerten
Bahn vor dem Endtrocknen größer als
(–0,02C
+ 3,11) ist, wobei "C" die Konsistenz der
Bahn ist, die aus der ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse läuft, angegeben
in Prozent Trockenheit, und die Bauschigkeit in Kubikzentimeter
pro Gramm angegeben ist. Bei einer bestimmten Konsistenz haben die
nassen Tissuebahnen dieser Erfindung eine größere Bauschigkeit als vergleichbare
nasse Tissuebahnen, die durch herkömmliche Mittel entwässert würden. Ferner
kann die Konsistenz deutlich über
jene erhöht werden,
die durch herkömmliches
Entwässern
von Tissues erreichbar ist, und in den meisten Fällen eine höhere Bauschigkeit bei höheren Konsistenzen
erzielt werden als jene herkömmlicher
nasser Tissuebahnen bei deutlich geringeren Konsistenzen.
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In
einem anderen Aspekt liegt die Erfindung in der Kombination aus
einer Entwässerung
einer Tissuebahn unter Verwendung einer ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse, welche die
Bauschigkeit der Tissuebahn deutlich verringert, gefolgt von einer
Stoßüberführung der
entwässerten
Bahn zur Erhöhung
der Bauschigkeit der Bahn wieder auf Werte, die für das Tissue
geeignet sind. Insbesondere liegt die Erfindung in einem Verfahren
zur Herstellung einer bauschigen Tissuelage, umfassend: (a) Ablegen
einer wässerigen
Suspension von Papierfasern auf einen Formungsstoff zur Bildung
einer nassen Tissuebahn; (b) partielles Entwässern der nassen Bahn auf eine
Konsistenz von etwa 15 Prozent oder mehr; (c) Zusammenpressen der
partiell entwässerten
Bahn in einer ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse zur weiteren
Entwässerung
der nassen Bahn auf eine Konsistenz von etwa 35 Prozent oder mehr;
(d) Überführen der
entwässerten Bahn
auf einen ersten Übertragungsstoff;
(e) Überführen der
entwässerten
Bahn von dem ersten Übertragungsstoff
auf einen zweiten Übertragungsstoff, der
sich bei einer geringeren Geschwindigkeit bewegt als der erste Übertragungsstoff
(Stoßüberführen), um
die Bauschigkeit der nassen Bahn zu erhöhen; und (f) Trocknen der Bahn.
Die Bahn kann auf einem Yankee-Trockner getrocknet und gekreppt werden,
oder die Bahn kann einer Durchströmtrocknung unterzogen und ungekreppt
bleiben oder gekreppt werden.
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Wie
hierin verwendet, sind "modifizierte nass-elastische
Fasern" Fasern,
die aus ihrem natürlichen
Zustand modifiziert wurden und die Fähigkeit besitzen, sich nach
der Verformung im nassen Zustand rückzubilden, im Gegensatz zu
Fasern, die verformt bleiben oder sich nach der Verformung im nassen
Zustand nicht rückbilden.
Modifizierte nass-elastische Fasern sind chemisch vernetzte Zellulosefasern,
wärmegehärtete Zellulosefasern,
merzerisierte Fasern und sulfonierte Zellulosefasern. Diese Fasermodifizierungsverfahren
sind in der Technik allgemein bekannt. Die Menge an modifizierten
nass-elastischen Fasern in dem Faserstoff kann etwa 10 Trockengewichtsprozent
oder mehr, insbesondere etwa 20 bis etwa 80 Prozent, und ganz besonders
etwa 30 bis etwa 60 Prozent betragen. Die Bauschigkeitsvorteile,
die mit der Verwendung modifizierter nass-elastischer Fasern in
Zusammenhang stehen, nehmen zu, wenn die Menge der modifizierten
nass-elastischen Fasern erhöht
wird. Folglich muss bei der verwendeten Menge der Wunsch nach einer
erhöhten Bauschigkeit
gegenüber
anderen Eigenschaften, wie Zugfestigkeit, die andere Fasern besser
bieten können,
abgewogen werden.
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Eine "ausgedehnte Hochintensitäts-Quetsch-Presse", wie hierin verwendet,
ist eine wasserentfernende Pressvorrichtung, in der die nasse Bahn
in einem ausgedehnten Walzenspalt zusammengepresst wird, der zwischen
der bogenförmigen Oberfläche einer
Gegendruckwalze und einem Drucksstoff oder Drucktuch gebildet ist.
Für gewöhnlich wird
der Pressstoff von einem Pressschuh mit einer konkaven Oberfläche gehalten.
Die Gegendruckwalze kann auf erhöhte
Temperaturen erwärmt
sein oder bei Umgebungstemperatur bleiben. Die Länge des ausgedehnten Walzenspaltes
kann wesentlich sein, für
gewöhnlich
von etwa 12,7 bis etwa 25,4 cm (etwa 5 bis etwa 10 Zoll) oder mehr.
Solche Vorrichtungen ermöglichen
dem Bediener, Bedingungen wie die Verweilzeit, den Druck und die
Temperatur zu ändern,
um eine bessere Wasserentfernung als jene zu erzielen, die normalerweise
in einer herkömmlichen Walzenpresse
erreicht wird. Eine solche Vorrichtung kann im wesentlichen das
gesamte freie Wasser in der Lage und auch einen wesentlichen Anteil
des gebundenen Wassers entfernen. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist
in US Patent Nr. 4,973,384, erteilt am 27. November an Crouse et
al., mit dem Titel "Heated
Extended Nip Press Apparatus",
offenbart. Beim Betreiben der ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse ist
die Verwendung einer erwärmten
Druckwalze in dem ausgedehnten Walzespalt fakultativ, wenn auch
für eine
maximale Wasserentfernung bevorzugt.
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Die
Konsistenz (Gewichtsprozent Faser oder Prozent Trockenheit) der
partiell entwässerten
Bahn, die in die ausgedehnte Hochintensitäts-Quetsch-Presse eintritt,
kann etwa 15 Prozent oder mehr, insbesondere etwa 15 bis etwa 30
Prozent betragen. Die Konsistenz der Bahn, die aus der ausgedehnten
Hochintensitäts-Quetsch-Presse läuft, kann
etwa 35 Prozent oder mehr, insbesondere etwa 40 bis etwa 70 Prozent,
ganz besonders etwa 50 bis etwa 65 Prozent sein. Die endgültige Konsistenz
kann von der Konsistenz der einlaufenden Bahn, der Geschwindigkeit
der Bahn, der Temperatur der erwärmten
Walze, dem Druck im Walzenspalt, der Länge des Walzenspaltes, den
Eigenschaften der Fasern und den Eigenschaften des Pressfilzes,
wie auch zusätzlichen
Variablen abhängig
sein.
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Abhängig von
der Konsistenz, auf die die Bahn entwässert wird, und anderen Faktoren,
wie der Temperatur/dem Druck der ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse
und der Verweilzeit im Walzenspalt, kann die Bauschigkeit der nassen
Bahn, die aus der ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse läuft, 2,3 bis etwa 3,5 Kubikzentimeter
pro Gramm oder mehr, insbesondere etwa 2,4 bis etwa 3,0 Kubikzentimeter
pro Gramm betragen. Insbesondere kann unter Berücksichtigung der Konsistenz
der Bahn die Bauschigkeit der nassen Bahn, die aus der ausgedehnten
Hochintensitäts-Quetsch-Presse läuft, größer als
(–0,02C
+ 3,11) sein, insbesondere größer als
(–0,0320
+ 3,78), insbesondere (–0,02C
+ 3,52) und ganz besonders größer als
(–0,03C
+ 4,28) sein, wobei "C" die Konsistenz der
Bahn ist. Der Ursprung dieser Werte wird ausführlich unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen beschrieben. Anders gesagt, die Zunahme in der Bauschigkeit,
die unter Verwendung der ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse
zum Entwässern
von Bahnen erreicht wird, die modifizierte nass-elastische Fasern
enthalten, ist etwa 5 bis etwa 50 Prozent, insbesondere etwa 10
bis etwa 40 Prozent, und ganz besonders etwa 20 bis etwa 30 Prozent
höher als
die Bauschigkeit von Bahnen, die aus einer Mischung von 50/50 Gewichtsprozent
Eukalyptus- und
nördlichen
Hartholz-Kraftfasern bestehen, die unter denselben Bedingungen erzeugt
wurden.
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Wie
hierin verwendet, wird die Bauschigkeit durch Dividieren der Dicke
der Bahn durch das Flächengewicht
bestimmt. Die Dicke wird für
eine einzige Bahn oder Lage unter Verwendung eines T.M.I. Modell
549 Mikrometers (Testing Machines Inc., Amityville, New York) gemessen,
wobei ein kreisförmiger
Pressfuß mit
einer Fläche
von 200 Quadratmillimetern verwendet wird. Die Pressfuß-Senkgeschwindigkeit
beträgt
etwa 0,8 Millimeter pro Sekunde. Der Druck im abgesenkten Zustand
beträgt
etwa 0,50 Kilogramm pro Quadratzentimeter. Die Verweilzeit ist etwa
3 Sekunden. Für
jede Lage wird eine Messung vorgenommen und von jeder Probe werden fünf Lagen
getestet. Die Ablesungen werden nahe dem Ende der Verweilzeit für jeden
Test vorgenommen. Der Durchschnitt der fünf Ablesungen ist die Dicke
der Probe.
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In
jenen Ausführungsformen
dieser Erfindung, in welchen eine Stoßüberführung nach dem Entwässern der
Bahn durchgeführt
wird, kann die Geschwindigkeit des ersten Übertragungsstoffes (des Stoffes,
von dem die Bahn übertragen
wird) etwa 5 bis etwa 35 Prozent höher sein als die Geschwindigkeit
des zweiten Übertragungsstoffes
(des Stoffes, auf den die Bahn übertragen
wird). Insbesondere kann die Geschwindigkeitsdifferenz etwa 10 bis etwa
30 Prozent, und ganz besonders etwa 20 bis etwa 30 Prozent betragen.
Wenn die Geschwindigkeitsdifferenz erhöht wird, wird die Bauschigkeit
der erhaltenen Bahn erhöht.
Geschwindigkeitsdifferenzen von mehr als 35 Prozent sind jedoch
nicht wünschenswert,
da sich die Lage wirft und Makrofalten bildet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches
Diagramm eines Tissue-Herstellungsprozesses
gemäß dieser
Erfindung, welche die Verwendung einer ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse zeigt.
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2 ist eine schematische
Ansicht der ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse, welche deren
Funktion im Detail zeigt.
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3 ist eine Kurve der Bauschigkeit
als Funktion der Bahnkonsistenz für Handmuster, die unter Bedingungen
erzeugt wurden, die den Betrieb einer ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse simulieren,
welche die Abnahme in der Bauschigkeit mit steigender Austrittskonsistenz
für eine
Reihe verschiedener Faserstoffe zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist
ein schematisches Flussdiagramm eines Tissue-Herstellungsverfahrens
unter Verwendung einer ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse gemäß dieser Erfindung dargestellt.
Gezeigt wird ein Stoffauflaufkasten 5, der eine wässerige
Suspension von Papierfasern zwischen einem Papierfilz 6 und
einem Formungsstoff 7 ablegt. Beide Stoffe konvergieren und
queren partiell den Bogen der Formungswalze 8, wonach die
Bahn 9 von dem Filz getragen wird. Diese Formungsgeometrie wird
allgemein als Crescent-Former bezeichnet. Es können jedoch auch andere Formungsanordnungen
verwendet werden, wie Doppeldrahtformer. An diesem Punkt in dem
Prozess hat die Bahn für
gewöhnlich
eine Konsistenz von etwa 15 Prozent.
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Während die
nasse Bahn von dem Filz getragen wird, wird sie dann durch die ausgedehnte
Hochintensitäts-Quetsch-Presse 20 zur
weiteren Entwässerung
der Bahn auf eine Konsistenz von etwa 35 bis etwa 70 Prozent geleitet.
Die entwässerte
Bahn wird kurz auf die Oberfläche
der Gegendruckwalze 21 der ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse übertragen,
bevor sie weiter auf einen ersten Übertragungsstoff 30 überführt wird.
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Die
entwässerte
Bahn 31 wird dann mit Hilfe eines Vakuumkastens oder Übertragungsschuhs 41 auf
einen zweiten Übertragungsstoff 40 überführt. Diese Überführung kann
wahlweise eine Stoßüberführung sein,
wobei der zweite Übertragungsstoff sich
etwa 5 bis etwa 35 Prozent langsamer bewegt als der erste Übertragungsstoff,
um die Bahn partiell abzulösen,
sie zu erweichen und eine Streckung in Maschinenrichtung einzuführen. Die
Bahn wird danach auf die Oberfläche
eines Yankee-Trockners 50 unter Verwendung einer Druckwalze 51 aufgebracht, um
die Bahn einer Endtrocknung zu unterziehen, wonach sie mit einem
Rakelmesser 52 gekreppt und zu einer Rolle 53 aufgewickelt
wird.
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Es
ist offensichtlich, dass andere Trocknungs-/Kreppoptionen auch in
Kombination mit einer Entwässerung
in einer ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse geeignet sind. Zum Beispiel kann
die entwässerte
Bahn 31, wie zuvor beschrieben, stoßüberführt und danach auf einen Durchströmtrocknungsstoff übertragen
und einer Durchströmtrocknung
unterzogen werden, mit oder ohne anschließendes Kreppen. Als Alternative
kann die entwässerte
Bahn 31 auf einen Yankee-Trockner ohne Stoßüberführung übertragen
und gekreppt werden.
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2 zeigt die ausgedehnte
Hochintensitäts-Quetsch-Presse von 1 ausführlicher. Dargestellt ist die
einlaufende Bahn 9, die von dem Filz 6 getragen
wird, wie sie in die ausgedehnte Hochintensitäts-Quetsch-Presse 20 eintritt.
Der Walzenspalt wird zwischen der Gegendruckwalze 21 und
einem Pressstoff 56 gebildet, der der konkaven Kontur des Pressschuhs 55 folgt.
Die Tissuebahn wird kurz auf die Gegendruckwalze übertragen
und anschließend unter
Verwendung einer Vakuumwalze 57 auf einen ersten Üertragungsstoff 31 übertragen.
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3 zeigt mehrere Kurven für die Bauschigkeit
gegenüber
der Konsistenz von Handmustern, die zur Simulierung der Bahnen,
die aus der ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse laufen, hergestellt wurden, und
ist in der Folge in Verbindung mit den Beispielen besprochen.
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BEISPIELE
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Beispiel 1: (Wärmegehärtete Fasern)
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Südlicher
Pinien-Weichholz-Kraftzellstoff (CR-54) wurde in einem Pallman Fiberizer
zerfasert, auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 5 % vorbehandelt und
dann in einem Konvektionsofen bei 200 °C 20 Minuten zum Vernetzen und
Kräuseln
der Fasern erwärmt.
(Zur Verringerung der Temperatur und Länge der Behandlung kann ein
Katalysator verwendet werden.) Nach der Behandlung hatten die Fasern
einen Wasserrückhaltewert
("water retention
value" – WRV) von
0,65 g/g und einen Kräuselindex
von 0,15 (gemessen mit Hilfe eines Faserqualitätsanalysegerätes) gegenüber einem
WVR von 1,2 g/g und einem Kräuselindex
von 0,09 vor der Behandlung. Die Faser wurde in einer 50/50 Mischung
mit Eukalyptus-Kraftfaser vereint, die bei hoher Konsistenz und erhöhter Temperatur
in einem Dispergator gemäß US-Patent
Nr. 5,348,620, erteilt am 20. September 1994 an Hermans et al. mit
dem Titel "Method
of Treating Papermaking Fibers for Making Tissues", behandelt worden
war. Insbesondere wurden die Eukalyptusfasern in einem Maule-Schachtdispergator
bei einer Temperatur von etwa 65,5 °C (etwa 150 °F) bei einer Konsistenz von
etwa 30 Prozent mit einer Leistungszufuhr von etwa 1102,5 Watt pro
Tag pro Tonne (etwa 1,5 Pferdestärken
pro Tag pro Tonne) dispergiert. Der vereinte Faserstoff wurde dann
zu Handmustern geformt und Entwässerungsbedingungen ausgesetzt,
die so gestaltet waren, dass der Betrieb einer ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse
simuliert wurde.
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Insbesondere
wurden 25 Gramm der Weichholzfasern und 25 Gramm der Hartholzfasern
mit 2000 Gramm destilliertem Wasser in einem British Disintegrator
vereint und 10 Minuten verarbeitet. Die richtige Menge Brei, basierend
auf seiner Konsistenz, zur Bildung eines 25 GSM Handmusters wurde in
eine standardmäßige, quadratische
TAPPI-Handmusterform
gegossen. Die Handmusterbildung folgte den TAPPI-Standardverfahren
für Tissue.
Das nasse Handmuster wurde von dem Formungsdraht nur mit Löschpapier
und dem geringsten, manuell erzielten Druck gegautscht. Jedes nasse
Handmuster und Löschpapier
wurde in einen verschließbaren Kunststoffbeutel
eingebracht, wonach das Löschpapier sorgfältig entfernt
wurde, um die Handmusterbildung nicht zu zerstören. Jedes einzelne Handmuster
wurde daher bis zum Test in der Hochintensitäts-Quetsch-Vorrichtung in einem
verschließbaren Kunststoffbeutel
bei etwa 30 % Feststoffen gelagert.
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Zum
Simulieren einer Entwässerung
in einer ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse wurden zwei
Kreise mit einem Durchmesser von jeweils etwa 7,62 cm (3 Zoll) aus
jedem Handmuster geschnitten. Ein einzelnes, kreisförmiges Handmuster wurde
in einem Metallrahmen angeordnet, der eine kreisförmige Vorrichtung
war, die aus einer oberen und unteren Hälfte bestand, wobei jede Hälfte ein Muster
aus Schnüren
hatte, welche das Handmuster während
des Tests in Position halten sollte. Sobald das Handmuster in dem
Rahmen positioniert war, wurde es visuell mit Wasser mit Hilfe einer
herkömmlichen
Haushalts-Sprühpistole
gesättigt.
Der Rahmen wurde dann auf die Oberseite eines im Voraus gewogenen,
kreisförmigen
Filzabschnittes in einer feststehenden Halterung unter der beweglichen
Hochintensität-Quetsch-Andruckplatte
gelegt. Die Andruckplatte wurde dann nach unten bewegt und quetschte
das Handmuster einen bestimmten Impuls lang, bevor sie wieder in
ihre ursprüngliche
Position zurückkehrte. Dieser
Impuls war eine Replikation eines Hochintensitäts-Walzenspaltes im Produktionsmaßstab. Die Fähigkeiten
des Impulses können
durch die Temperatur der Andruckplatte, die Verweilzeit im Walzenspalt
und den Druck gesteuert werden. Temperaturen im Walzenspalt reichten
von 22,2 bis 176,7 °C
(72 °F bis
350 °F)
. Die Verweilzeit war für
alle Tests 25 Millisekunden. Ein Standarddruckprofil wurde verwendet,
wie in dem oben genannten Crouse et al. Patent beschrieben. Der durchschnittliche
Druck war etwa 4134 kPa (etwa 600 psi). Die gepressten Handmuster
wurden dann entfernt und gewogen, um die Austrittskonsistenz für jede der
Testbedingungen zu bestimmen.
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Beispiel 2: (Chemisch vernetzte
Fasern)
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Es
gilt dasselbe wie für
Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die südliche Pinien-Weichholz-Kraftfaser
in einem Dispergator gemäß U.S. Patent
Nr. 5,348,620, wie oben beschrieben, behandelt wurde. Die Faser
wurde dann mit Ammoniumzirkonkarbonat bei einem Wert von 0,54 kg/0,45
kg (1,2 Pfund pro Pfund) gemischt und bei 180 °C 10 Minuten gehärtet. Die
gut gemischte Zellstoff-/Vernetzungsmittelmischung wurde dann in
einem Pallman Fiberizer zerfasert. Diese Faser wurde in einer 50/50-Mischung
mit dispergierter Eukalyptus-Kraftfaser vereint und zu Handmustern
gebildet und wie in Beispiel 1 beschrieben getestet.
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Beispiel 3: (Chemisch vernetzte
Fasern)
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Es
gilt dasselbe wie für
Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass "Weyerhauser High Bulk Additive"-Zellstoff anstelle
der südlichen
Pinien-Weichholz-Kraftzellstofffaser verwendet wurde. Dieser Zellstoff
ist mit einem Harnstoff-Formaldehyd-Vernetzungsmittel
imprägniert
und bei erhöhter
Temperatur gehärtet.
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Beispiel 4: (Herkömmliche
Tissue-Herstellungsfasern)
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Handmuster
wurden wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt und getestet, mit
der Ausnahme, dass die verwendeten Fasern eine 50/50-Mischung aus
Eukalyptusfasern und nördlichen
Weichholz-Kraftfasern waren.
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Beispiel 5: (Gekräuselte Fasern)
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Handmuster
wurden wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt und getestet, mit
der Ausnahme, dass die verwendeten Fasern eine 50/50-Mischung aus
Eukalyptusfasern und dispergierten nördlichen Weichholz-Kraftfasern
waren. Die nördlichen
Weichholz-Kraftfasern wurden unter denselben Bedingungen dispergiert
wie die Eukalyptusfasern, wie in Beispiel 1 beschrieben.
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Beispiel 6: (Herkömmliche
Tissue-Herstellungsfasern mit Löser
(Debonder))
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Handmuster
wurden wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt und getestet, mit
der Ausnahme, dass die verwendeten Fasern eine 50/50-Mischung aus
Eukalyptusfasern und nördlichen
Weichholz-Kraftfasern waren, welchen 9 kg eines Lösers pro
Tonne (20 Pfund pro Tonne) Faser zugegeben worden war (Berocell
596, hergestellt von Eka Nobel Inc.).
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Die
Ergebnisse dieser sechs Beispiele sind in 3 zusammengefasst, die eine Kurve der
Bauschigkeit als Funktion der Konsistenz der nassen Tissuelage nach
dem Pressen unter den Bedingungen der simulierten ausgedehnten Hochintensitäts-Quetsch-Presse
zeigt. Wie dargestellt, gibt es für jeden getesteten Stoff in
jedem der Beispiele eine Linie, welche die Bauschigkeit mit der
Austrittskonsistenz in Zusammenhang bringt. In allen Fällen sinkt die
Bauschigkeit mit zunehmender Austrittstrockenheit. Die Erhöhung der
Bauschigkeit in Bezug auf die Grundlinie der "Kontrolle" stellt die Verbesserung auf Grund der
Behandlung der Fasern dar. Es ist besonders erwähnenswert, dass die Bauschigkeit
der modifizierten nass-elastischen Fasern bei 60 Prozent Austrittskonsistenz
größtenteils
höher ist,
als die Kontrolle bei 40 Prozent Konsistenz. Diese Erhöhung der
Bauschigkeit (oder Abnahme in der Lagendichte) ermöglicht die
Herstellung eines qualitativ hochwertigen Tissues trotz des Pressens
auf 60 Prozent Konsistenz.
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Es
ist offensichtlich, dass die vorangehenden Beispiele, die zum Zwecke
der Veranschaulichung angeführt
sind, nicht als Einschränkung
des Umfangs dieser Erfindung gedacht sind, der in den folgenden Ansprüchen definiert
ist.