DE602005004755T2 - Vorrichtung und verfahren zur materialbahnbildung auf strukturierter papiermaschinenbespannung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur materialbahnbildung auf strukturierter papiermaschinenbespannung Download PDF

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    • Y10T428/24455Paper

Description

  • 1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Bildung einer strukturierten Faserbahn auf einer Papiermaschine und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbildung einer strukturierten Faserbahn auf einer strukturierten Papiermaschinenbespannung.
  • 2. STAND DER TECHNIK
  • In einem Nassformverfahren wird einer Materialbahn durch eine strukturierte Bespannung in einer Crescent-Former-Konfiguration eine dreidimensionale Oberfläche aufgeprägt, während die Fasermaterialbahn noch nass ist. Eine solche Erfindung wird in der Internationalen Publikation Nr. WO 03/062528 A1 offenbart. Für die Formgebung der Faserbahn im nassen Zustand wird ein Saugkasten offenbart, der die dreidimensionale Struktur erzeugt, indem er Luft durch die strukturelle Bespannung abzieht. Die dreidimensionale Oberfläche ergibt sich aus einer körperlich-physischen Verdrängung von Teilabschnitten der Faserbahn. Analog zum vorgenannten Verfahren wird in US-Patent Nr. 4,191,609 ein Verfahren der Durchströmtrocknung (through-air drying, kurz TAD) offenbart. Das TAD-Verfahren offenbart, wie eine bereits formierte Materialbahn an eine Prägebespannung übertragen und dort geformt wird. Die Umformung erfolgt an einer Materialbahn mit einem Feststoffgehalt von über 15%. Dadurch entsteht in der Faserbahn ein Kissenbereich geringer Dichte. Diese Kissenbereiche besitzen eine geringe Flächenmasse, da die bereits formierte Bahn zur Ausfüllung der Vertiefungen ausgedehnt wird. Um der Faserbahn auf einer Prägebespannung ein Muster einzuprägen, wird zur Formung der Faserbahn ein Vakuum durch die Prägebespannung angelegt.
  • Die Technik benötigt ein Verfahren, mit dem eine Faserbahn niedriger Dichte mit hoher Flächenmasse hergestellt wird, um so die Absorptioqns- und spezifischen Volumeneigenschaften der fertigen Materialbahn zu erhöhen.
  • Aus dem Stand der Technik ist aus den Dokumenten WO0300002 und US20030102098 bekannt, dass durch die Ausbildung einer Tissuebahn zwischen einer strukturierten und einer glatten Bespannung die Bauschigkeit des Tissueblattes erhöht wird.
  • Gemäß den Dokumenten US5277761 , GB2324314 und US5503715 aus dem Stand der Technik wird eine Tissuebahn auf einem glatten Formiersieb gebildet und später auf eine strukturierte Bespannung übertragen, wo die Tissuebahn mit Erhebungen und Vertiefungen versehen wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Faserbahn mit einem hochgrammaturigen Kissenbereich geringer Dichte auf einer Papiermaschine mit einer strukturierten Bespannung zur Verfügung.
  • Die Erfindung umfasst in einer Ausführungsform ein Verfahren zur Ausbildung einer strukturierten Materialbahn mit den Verfahrensschritten: Bereitstellung einer Faserstoffsuspension durch einen Stoffauflauf in einen Spalt, der von einer strukturierten Bespannung und einem Formiersieb ausgebildet wird, und Sammeln von Fasern aus der Faserstoffsuspension in mindestens einer Vertiefung der strukturierten Bespannung. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die aus dieser Faserstoffsuspension ablaufende Feuchtigkeit durch das Formiersieb und nicht durch die strukturierte Bespannung läuft und dass die Faserstoffsuspension nach dem Abzug der Feuchtigkeit durch das Formiersieb eine Faserstoffbahn ausbildet.
  • Ferner stellt die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Faserstoffbahn zur Verfügung, die folgendes umfasst: einen Stoffauflauf; eine Formierwalze; eine strukturierte Bespannung; ein Formiersieb, wobei ein Teilabschnitt dieser strukturierten Bespannung oder dieses Formiersiebs mit einem Teilabschnitt dieser Formierwalze in Kontakt steht, eine Seite dieser strukturierten Bespannung und eine Seite dieses Formiersiebs so zusammenkommen, dass sie einen Spalt ausbilden, der Stoffauflauf eine Faserstoffsuspension in Richtung dieses Spalts ausbringt, wobei die Faserstoffsuspension Feuchtigkeit durch das Formiersieb und nicht durch die strukturierte Bespannung verliert.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Kissenbereiche geringer Dichte eine relativ höhere Faserstoff-Flächenmasse aufweisen, als dies bei anderen Verfahren der Fall ist.
  • Ein anderer Vorteil besteht darin, dass das Verhältnis der unkomprimierten Fasermasse gegenüber der komprimierten Fasermasse bei gleicher globaler Flächenmasse weitaus höher ist, als dies im Stand der Technik erreichbar war.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildete Faserbahn eine bessere Überführung der Bahn an die Trockenfläche eines Yankee-Zylinders ermöglicht.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die mit dem Yankee-Zylinder verbundene Trockenhaube eine höhere Temperatur zur Trocknung der Kissenabschnitte der Faserbahn nutzen kann, ohne dass die Kissenabschnitte verbrannt werden.
  • Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die strukturierte Bespannung tiefere Senken oder Taschen aufweisen kann, als dies bei einer Bespannung aus dem Stand der Technik der Fall war, da die Kissenabschnitte der Faserbahn dicker sind und eine höhere Flächenmasse aufweisen, wodurch die Nadelstichprobleme früherer Verfahren des Standes der Technik wegfallen, was zu einem dickeren und saugfähigeren Materialblatt führt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zur besseren Darstellung der oben genannten und weiteren Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie der Art und Weise ihrer Erzielung und zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die folgende, im Zusammenhang mit den Begleitzeichnungen vorgenommene Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung verwiesen, wobei gilt:
  • 1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung und illustriert die Bildung einer strukturierten Materialbahn mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht eines Teilabschnitts einer strukturierten Materialbahn nach einem Verfahren aus dem Stand der Technik.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht eines Teilabschnitts der strukturierten Materialbahn aus einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie auf der Maschine aus 1 hergestellt.
  • 4 illustriert den Bahnabschnitt aus 2, nachdem dieser anschließend eine Presstrocknung durchlaufen hat;
  • 5 illustriert einen Teilabschnitt der erfindungsgemäßen Faserbahn aus 3, nachdem diese im Anschluss eine Presstrocknung durchlaufen hat.
  • 6 illustriert eine resultierende Faserbahn aus der Siebpartie der vorliegenden Erfindung;
  • 7 illustriert die resultierende Faserbahn aus der Siebpartie eines Verfahrens nach dem Stand der Technik;
  • 8 illustriert den Abzug der Feuchtigkeit aus der erfindungsgemäßen Faserbahn;
  • 9 illustriert den Abzug der Feuchtigkeit aus einer strukturierten Faserbahn nach dem Stand der Technik;
  • 10 illustriert die Pressstellen auf einer erfindungsgemäßen Faserbahn;
  • 11 illustriert Pressstellen einer strukturierten Materialbahn aus dem Stand der Technik;
  • 12 illustriert eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Papiermaschine;
  • 13 illustriert eine schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Papiermaschine;
  • 14 illustriert eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Papiermaschine;
  • 15 illustriert eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Papiermaschine;
  • 16 illustriert eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Papiermaschine;
  • 17 illustriert eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Papiermaschine; und
  • 18 illustriert eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Papiermaschine.
  • Entsprechende Verweisziffern stehen in den verschiedenen Ansichten jeweils für entsprechende Teile. Die beispielhaften Darlegungen illustrieren eine bevorzugte Realisierungsform der Erfindung und sind nicht als irgendeine Begrenzung für den Umfang der Erfindung zu deuten.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Wie in den Zeichnungen und insbesondere in 1 dargestellt, beinhaltet eine Faserbahnmaschine 20 einen Stoffauflauf 22, der eine Faserstoffsuspension 24 zwischen ein Formiersieb 26 und eine strukturierte Bespannung 28 ausbringt. Die Walzen 30 und 32 führen das Sieb 26 unter Anlegen einer Zugspannung gegen die Suspension 24 und die strukturierte Bespannung 28. Die Strukturbespannung 28 wird von der Formierwalze 34 gestützt, die sich mit einer Oberflächengeschwindigkeit dreht, die der Laufgeschwindigkeit der Strukturbespannung 28 und des Formiersiebs 26 entspricht. Die Strukturbespannung 28 besitzt Erhöhungen 28a und Senken 28b, die der darauf ausgebildeten Materialbahn 38 eine entsprechende Struktur verleihen. Die Strukturbespannung 28 läuft in Richtung W und im Zuge des Entziehens der Feuchtigkeit M aus der Faserstoffsuspension 24 nimmt die strukturierte Faserbahn 38 Form an. Die aus der Suspension 24 austretende Feuchtigkeit M läuft durch das Formiersieb 26 ab und wird in der Siebwasserrinne 36 gesammelt. In dem Zuge, wie die Materialbahn 38 Form annimmt, sammeln sich die Fasern in der Faserstoffsuspension 24 überwiegend in den Senken 28b.
  • Die Strukturbespannung 28 beinhaltet Kett- und Schussfäden, die auf einer Textilwebmaschine verwoben werden. Die Strukturbespannung 28 kann flachgewebt oder endlos gewebt sein. Die Endmaschenzahl der Strukturbespannung 28 liegt zwischen 95 × 120 und 26 × 20. Für die Herstellung von Toilettentissue beträgt die bevorzugte Maschenzahl mindestens 51 × 36 und besonders vorzugsweise mindestens 58 × 44. Für die Herstellung von Papierhandtüchern beträgt die bevorzugte Maschenzahl höchstens 42 × 31 und besonders vorzugsweise höchstens 36 × 30. Die Strukturbespannung 28 kann ein Wiederholungsmuster von mindestens 4-er Rapporten, vorzugsweise mindestens 5-er Rapporten aufweisen. Die Kettfäden der Strukturbespannung 28 haben Durchmesser von 0,12 mm bis 0,70 mm und die Schussfäden haben Durchmesser von 0,15 mm bis 0,60 mm. Die Taschentiefe, das heißt der Versatz zwischen Erhöhung 28a und Senke 28b liegt zwischen ca. 0,07 mm und 0,60 mm. Die in der strukturierten Bespannung 28 verwendeten Garne können eine beliebige Querschnittsform aufweisen, beispielsweise rund, oval oder flach sein. Die Garne der Strukturbespannung 28 können aus thermoplastischen oder thermofixierten Polymermaterialien jeglicher Farbe bestehen. Die Oberfläche der Strukturbespannung 28 kann über eine entsprechende Behandlung auf eine gewünschte Oberflächenenergie, thermische Beständigkeit, Abriebfestigkeit und/oder Hydrolysebeständigkeit eingestellt werden. Auf die Strukturbespannung 28 kann ein Druckdesign wie ein Siebdruckmuster aus polymerem Material aufgebracht werden, um die Fähigkeit zur Erzeugung eines ästhetischen Musters in der Materialbahn 38 zu fördern oder die Qualität der Materialbahn 38 zu erhöhen. Ein solches Muster kann in Form einer angegossenen elastomeren Struktur aufgebracht werden, ähnlich der in einer anderen Patentanmeldung beschriebenen Spectra®-Membran. Die Strukturbespannung 28 besitzt an Erhöhung 28a eine flache obere Kontaktoberfläche von mindestens 10%, vorzugsweise von mindestens 20% und besonders vorzugsweise von 30%, je nachdem, welches spezielle Produkt hergestellt wird. Die Kontaktfläche auf der strukturierten Materialbahn 28 an Erhöhung 28a kann vergrößert werden, indem die Oberfläche der Strukturbespannung 28 abgeschliffen wird, oder es kann eine elastomere Struktur mit flacher Oberfläche aufgegossen werden. Zur Erhöhung der Planlage kann die Oberfläche auch heiß kalandert werden.
  • Die Formierwalze 34 ist vorzugsweise eine massive Walze. Die Feuchtigkeit läuft durch das Formiersieb 26, aber nicht durch die Strukturbespannung 28 ab. Dadurch wird die strukturierte Faserbahn 38 gegenüber dem Stand der Technik vorteilhaft bauschiger bzw. saugfähiger ausgebildet.
  • Die Entwässerungsverfahren aus dem Stand der Technik verwenden einen negativen Druck zum Abzug der Feuchtigkeit. Das führt zu einem Querschnittsbild gemäß 2. Die Taschentiefe D der strukturierten Bahn 40 aus dem Stand der Technik entspricht der Maßdifferenz zwischen einer Senke und einer Höhe. Die Senke befindet sich an Messpunkt C und die Erhöhung an Messpunkt A. Im Verfahren nach dem Stand der Technik wird eine Oberflächendicke A gebildet. Das Seitenwandmaß B und die Kissendicke C aus dem Stand der Technik kommen dadurch zustande, dass Feuchtigkeit durch eine strukturierte Bespannung abgezogen wird. Nach dem Stand der Technik ist Maß B kleiner als Maß A und Maß C kleiner als Maß B.
  • Dahingegen hat die strukturierte Materialbahn 38 zu Erörterungszwecken, wie in den 3 und 5 dargestellt, eine Taschentiefe D ähnlich dem Stand der Technik. Jedoch sind die Seitenwanddicke B' und die Kissendicke C' größer als die vergleichbaren Maße der Bahn 40. Dieses vorteilhafte Ergebnis kommt dadurch zustande, dass die strukturierte Bahn 38 bei geringer Stoffdichte auf der Strukturbespannung 28 ausgebildet wird und die Entwässerungsrichtung dem Stand der Technik entgegengesetzt ist. Das führt zu einem dickeren Kissenmaß C'. Auch nach der Presstrocknung der Faserbahn 38, wie in 5 dargestellt, ist das Maß C' wesentlich größer als Ap'. Die Faserbahn aus der vorliegenden Erfindung weist als Vorteil gegenüber dem Stand der Technik eine höhere Flächenmasse in den Kissenbereichen auf. Auch werden die Zwischenfaserbindungen nicht gebrochen, wie das bei Prägevorgängen geschehen kann, wo die Bahn sich in die Senken hinein ausdehnt.
  • Nach dem Stand der Technik wird eine bereits formierte Bahn über Saugkraft in eine strukturierte Bespannung übertragen. Um die Konturen der strukturierten Bespannung auszufüllen, muss sich das Materialblatt ausdehnen. Damit ist die Flächenmasse in diesen Kissenbereichen geringer und somit ist die Dicke geringer als beim Blatt in Punkt A.
  • Nunmehr wird das Verfahren unter Verweis auf die 6 bis 11 mit vereinfachten schematischen Darstellungen erläutert.
  • Wie in 6 gezeigt, wird aus der Faserstoffsuspension 24 eine Bahn 38 mit einer inneren Struktur entsprechend der Form der strukturierten Bespannung 28 gebildet. Das Formiersieb 26 ist porös und gestattet den Abzug der Feuchtigkeit während des Blattbildungsvorgangs. Ferner wird gemäß 8 Wasser durch die Entwässerungsbespannung 82 abgeführt. Der Abzug der Feuchtigkeit durch Bespannung 82 verursacht keine Verdichtung der Kissenbereiche C' in der sich bildenden Bahn, da die Kissenbereiche C' sich im Gefüge der strukturierten Bespannung 28 befinden.
  • Die in 7 dargestellte Bahn 40 aus dem Stand der Technik wird mit einem herkömmlichen Formiersieb, wie zwischen zwei herkömmlichen Formiersieben eines Doppelsiebformers, gebildet und ist durch eine flache gleichförmige Oberfläche gekennzeichnet. Genau diese Faserbahn erhält in einer Nassformungsstufe eine dreidimensionale Struktur und ergibt die Faserbahn, die in 2 dargestellt ist. Eine herkömmliche Tissue-Maschine mit einer herkömmlichen Pressenbespannung hat eine Kontaktfläche von nahezu 100%. Die normale Kontaktfläche der strukturierten Faser gemäß vorliegender Erfindung oder auf einer TAD-Maschine ist typischerweise viel geringer, als dies bei einer herkömmlichen Maschine der Fall ist. Sie liegt im Bereich von 15 bis 35%, abhängig vom jeweiligen Muster des hergestellten Produkts.
  • In den 9 und 11 wird eine Materialbahnstruktur aus dem Stand der Technik gezeigt, bei der Feuchtigkeit durch eine Strukturbespannung 33 abgezogen wird, wodurch die in 7 abgebildete Bahn ausgeformt und im Kissenbereich C eine geringe Flächenmasse bewirkt wird, da die in der Bahn enthaltenen Fasern in die Struktur gezogen werden. Zur Formgebung kann ein Druck oder Unterdruck an die Bahn 40 angelegt werden, wodurch die Bahn 40 zwangsweise die Struktur der Strukturbespannung 33 annimmt. Die Faserverdrängung in den Kissenbereich C führt darüber hinaus zu Faserabrissen. Durch die anschließende Trocknung am Yankee-Zylinder 52, wie in 11 dargestellt, wird die Flächenmasse im Bereich C weiter reduziert. In der vorliegenden Erfindung wird hingegen Wasser durch die Entwässerungsbespannung 82 abgezogen, wie in 8 dargestellt, wodurch die Kissenbereiche C' geschont werden. Die Kissenbereiche C' aus 10 liegen in einer pressfreien Zone, die beim Andruck an den Yankee- Zylinder 52 auf der Strukturbespannung 28 liegt. Der größte Anteil des angelegten Pressdrucks wird durch Presszone A' geführt. Der Kissenbereich C' hat eine höhere Flächenmasse als die abgebildeten Strukturen aus dem Stand der Technik.
  • Durch das erhöhte Massenverhältnis der vorliegenden Erfindung, insbesondere durch die höhere Flächenmasse in den Kissenbereichen, wird dort mehr Wasser als in den komprimierten Bereichen geführt, was mindestens zwei positive Aspekte der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik hervorbringt, wie in den 10 und 11 dargestellt. Erstens befördert dies die Überführung der Bahn an die Oberfläche des Yankee-Zylinders 52, da die Bahn in dem Teilabschnitt, der mit der Yankeezylinderfläche 52 in Berührung kommt, eine relativ geringe Flächenmasse besitzt, während das Materialblatt einen niedrigeren Gesamtfeststoffgehalt aufweist als bis dato erreichbar, da eine geringere Faserstoffmasse mit dem Yankee-Zylinder 52 in Berührung kommt. Die geringere Flächenmasse bedeutet, dass an den Kontaktstellen mit dem Yankee-Zylinder 52 weniger Wasser geführt wird. Die komprimierten Bereiche sind trockner als die Kissenbereiche und ermöglichen es somit, dass die Bahn generell mit einem geringeren Gesamtfeststoffgehalt an eine andere Oberfläche, wie an einen Yankee-Zylinder 52, überführt wird. Zweitens erlaubt das Konstrukt die Verwendung höherer Temperaturen in der Yankeezylinder-Trockenhaube 54 ohne ein Versengen bzw. Verbrennen der Kissenbereiche, wie dies in den Kissenbereichen aus dem Stand der Technik auftritt. Die Temperaturen in der Yankee-Haube 54 sind oftmals höher als 350°C und vorzugsweise höher als 450°C und besonders vorzugsweise höher als 550°C. Im Ergebnis kann die vorliegende Erfindung die Materialbahn vor dem Yankee-Zylinder mit einem geringeren durchschnittlichen Feststoffgehalt bereitstellen, als dies nach dem Stand der Technik möglich war, wodurch das Haubensystem des Yankee- Zylinders in der Leistung besser ausgelastet wird. Die vorliegende Erfindung macht es möglich, dass der Feststoffgehalt der Bahn 38 vor dem Yankee-Trockenzylinder unter 40%, unter 35% und sogar nur 25% beträgt.
  • Da die Bahn 38 mit der Strukturbespannung 28 gebildet wird, werden die Taschen der Bespannung vollständig mit Faserstoff ausgefüllt.
  • Deshalb hat die Bahn 38 eine gegenüber dem Stand der Technik viel größere Kontaktfläche von bis zu 100% am Yankee-Zylinder 52, da die Bahn 38 auf der Seite, die an der Oberfläche des Yankee-Zylinders anliegt, nahezu flach ist. Gleichzeitig bleiben die Kissenbereiche C' der Bahn 38 unkomprimiert, da sie durch die Senken der Strukturbespannung 28 (10) geschützt werden. Für die Trockenleistung wurden gute Ergebnisse erhalten, wenn nur 25% der Bahn einem Pressdruck ausgesetzt waren.
  • Wie in 11 zu sehen, ist die Kontaktfläche, mit der die Bahn 40 aus dem Stand der Technik an der Oberfläche des Yankee-Zylinders 52 anliegt, viel geringer als die Kontaktfläche der erfindungsgemäß hergestellten Bahn 38.
  • Die kleinere Kontaktfläche der Bahn 40 nach dem Stand der Technik kommt dadurch zustande, dass die Bahn 40 bei der Formung nunmehr die Struktur der strukturierten Bespannung 33 annimmt.
  • Da die Bahn 40 des Stands der Technik eine geringere Kontaktfläche zur Yankeezylinderoberfläche 52 aufweist, ist der Trocknungswirkungsgrad geringer.
  • Nunmehr wird unter Bezugnahme auf 12 eine Ausführungsform des Prozesses gezeigt, bei dem eine strukturierte Faserbahn 38 gebildet wird. Die Strukturbespannung 28 trägt eine dreidimensionale strukturierte Materialbahn 38 zu einem fortgeschrittenen Entwässerungssystem 50, über Saugkasten 67 und anschließend zu einem Yankee-Zylinder 52, wo die Bahn an den Yankee-Zylinder 52 und den Trockenhaubenabschnitt 54 zwecks zusätzlicher Trocknung und Kreppung übergeben wird, ehe die Bahn anschließend (nicht dargestellt) auf Rolle gewickelt wird.
  • Angrenzend an die Strukturbespannung 28 ist eine Schuhpresse 56 vorgesehen, die die Bespannung zum Yankee-Zylinder 52 in Position hält. Die strukturierte Bahn 38 kommt mit dem Yankee-Zylinder 52 in Kontakt und läuft an einer Oberfläche des Zylinders zur weiteren Trocknung und anschließenden Kreppung.
  • Angrenzend an die Strukturbespannung 28 ist ein Saugkasten 58 eingebaut, der bei einem Vakuum von –0,2 bis –0,8 bar, vorzugsweise bei einem Betriebsvakuum von –0,4 bis –0,6 bar, an einer Bahn mit einer Nenngrammatur von 20 g/m2 einen Feststoffgehalt von 15 bis 25% erzielen soll. Die von der Strukturbespannung 28 getragene Bahn 38 ist in Kontakt mit der Entwässerungsbespannung 82 und läuft auf Saugwalze 60 zu. Die Saugwalze 60 arbeitet mit einem Vakuum von –0,2 bis –0,8 bar bei einem bevorzugten Betriebsvakuum von mindestens –0,4 bar. Zur besseren Entwässerung wird über der Saugwalze 60 optional eine Heißlufthaube 62 angebracht. Wenn beispielsweise ein gewerblicher Yankee-Zylinder mit einer Stahldicke von 44 mm und einer herkömmlichen Haube mit einer Luftgebläsegeschwindigkeit von 145 m/s verwendet wird, werden Produktionsgeschwindigkeiten von mindestens 1400 m/min für Handtuchpapier und mindestens 1700 m/min für Toilettenpapier eingesetzt.
  • Optional kann statt der Haube 62 ein Dampfblaskasten eingebaut werden, der Dampf zur Bahn 38 bläst. Vorzugsweise ist der Dampfblaskasten in Abschnitte unterteilt, um das Feuchte- bzw. Trockengradquerprofil der Bahn 38 zu beeinflussen. Die Vakuumzone in der Saugwalze 60 kann eine Länge von 200 mm bis 2.500 mm aufweisen, wobei eine bevorzugte Länge bei 300 mm bis 1.200 mm und eine besonders bevorzugte Länge bei 400 mm bis 800 mm liegt. Der Feststoffgehalt der Bahn 38 bei Verlassen der Saugwalze 60 liegt bei 25% bis 55%, je nach eingebauten Optionen. Ein Saugkasten 67 und eine Heißluftversorgung 65 können eingesetzt werden, um den Feststoffgehalt der Bahn 38 nach der Saugwalze 60 und vor dem Yankee-Zylinder 52 zu erhöhen. Die Siebumlenkwalze 69 kann auch eine Saugwalze mit Heißlufthaube sein. Die Walze 56 beinhaltet eine Schuhpresse mit einer Schuhbreite von mindestens 80 mm, vorzugsweise mindestens 120 mm, bei einem maximalen Spitzendruck von unter 2,5 MPa. Um den Pressspalt (Nip) noch weiter zu verlängern und so die Überführung der Bahn 38 an den Yankee-Zylinder 52 zu vereinfachen, kann die auf der Strukturbespannung 28 aufliegende Bahn noch vor dem mit der Schuhpresse 56 verbundenen Nip in Kontakt mit der Oberfläche des Yankee-Zylinders 52 gebracht werden. Ferner kann der Kontakt nach dem Auslaufen der Strukturbespannung 28 aus Presse 56 weiter aufrechterhalten werden.
  • Die Entwässerungsbespannung 82 kann eine durchlässige gewobene Grundstruktur aufweisen, die mit einer Vlieslage verbunden ist. Dieses Grundgewebe beinhaltet längs (in Maschinenlaufrichtung) und quer ausgerichtete Fäden. In Längsrichtung wird ein dreifädiges gezwirntes Multifilgarn verwendet. In Querrichtung wird ein Monofilgarn verwendet. Das Längsgarn kann auch ein Monofilgarn sein und einen typischen mehrlagigen Aufbau haben. In beiden Fällen wird das Grundgewebe mit einem feinen Faservlies vernadelt, der eine Masse von maximal 700 g/m2, vorzugsweise maximal 150 g/m2 und besonders vorzugsweise maximal 135 g/m2 aufweist. Das Faservlies kapselt die Grundstruktur und gibt ihr so ausreichende Stabilität. Die Nadelung kann so erfolgen, dass durchgehende Kanäle erzeugt werden. Die bahntragende Oberfläche wird zur Erhöhung der Oberflächenglätte wärmebehandelt. Die Querschnittsfläche der Längsgarne ist größer als die Querschnittsfläche der Quergarne. Das Längsgarn ist ein Multifilgarn und kann tausende von Fasern enthalten. Die Grundstruktur ist mit einer Vlieslage so vernadelt, dass durchgehende Entwässerungskanäle entstehen.
  • In einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Entwässerungsbespannung 82 eine Gewebelage, mindestens zwei Vlieslagen, eine nachfeuchtungsverhindernde Lage und einen Klebstoff. Das Grundgewebe entspricht im Wesentlichen der vorhergehenden Beschreibung. Mindestens eine der Vlieslagen enthält eine niedrig schmelzende Zweikomonentenfaser zur Ergänzung der Zwischenfaserbindung bei der Wärmebehandlung. Auf einer Seite der Grundstruktur ist eine nachfeuchtungsverhindernde Lage angebracht, die über einen Klebstoff, einen Schmelzprozess oder per Nadelung angebracht werden kann, wobei das in der nachfeuchtungsverhindernden Lage enthaltene Material mit der Grundgewebslage und einer Vlieslage verbunden ist. Die nachfeuchtungsverhindernde Lage besteht aus einem elastomeren Material und bildet dadurch eine elastomere Membran mit durchgehenden Öffnungen aus.
  • Die Vlieslagen werden aufgenadelt, um so die Entwässerungsbespannung 82 zusammenzuhalten. Dadurch erhalten die Vlieslagen viele durchgehende genadelte Löcher. Die nachfeuchtungsverhindernde Lage ist porös und von Wasserkanälen bzw. durchgehenden Poren durchzogen.
  • In einer anderen Ausführungsform der Entwässerungsbespannung 82 handelt es sich um einen Aufbau, der dem zuvor erörterten Konstrukt im Wesentlichen ähnelt, wobei an mindestens einer Seite der Entwässerungsbespannung 82 eine zusätzliche hydrophobe Lage vorgesehen wird. Die hydrophobe Lage nimmt kein Wasser auf, führt aber Wasser unmittelbar durch innenliegende Poren.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Entwässerungsbespannung 82 besitzt die Grundstruktur ein Gitter aus einem Polymer, wie Polyurethan, das oberseitig auf die Grundstruktur aufgebracht wird. Die Aufbringung des Gitters kann durch verschiedene Verfahrensweisen wie beispielsweise durch eine Extrusionstechnik oder ein Siebdruckverfahren erfolgen. Das Gitter kann so auf die Grundstruktur aufgebracht werden, dass es winklig zu den Längs- und Querfäden ausgerichtet ist. Obwohl in dieser Ausrichtung kein Teil des Gitters mit den Längsfäden gleichläuft, können auch andere Ausrichtungen verwendet werden. Das Gitter kann ein gleichförmiges Raster aufweisen, das teilweise diskontinuierlich sein kann. Ferner kann das Zwischenmaterial der Zwischenverbindungen der Gitterstruktur geschlängelt statt im Wesentlichen geradlinig verlaufen. Das Gitter wird aus einem synthetischen Produkt wie einem Polymer oder speziell einem Polyurethan hergestellt, das aufgrund seiner materialeigenen Adhäsionseigenschaften von selbst an der Grundstruktur anhaftet.
  • In einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Entwässerungsbespannung 82 eine durchlässige Grundstruktur mit Längsfäden und Querfäden, die an einem Gitter anhaftet. Das Gitter wird aus einem Verbundmaterial hergestellt, das mit dem Material identisch sein kann, das in Bezug auf die vorangehende Ausführungsform der Entwässerungsbespannung 82 erörtert wurde. Das Gitter beinhaltet längs (in Maschinenlaufrichtung) ausgerichtete Fäden, die rundum von einem Verbundmaterial umgeben sind. Das Gitter ist eine Verbundstruktur, die aus Verbundmaterial und Längsfäden ausgebildet wird. Die Längsfäden können mit einem Verbundstoff vorbeschichtet sein, bevor sie in im Wesentlichen parallelen Reihen in einer Form angeordnet werden, in der das Verbundmaterial erhitzt wird und so in ein Muster zurückfließt. In die Form kann auch zusätzliches Verbundmaterial gegeben werden. Die Gitterstruktur, die auch als Verbundstofflage bezeichnet wird, wird anschließend durch eines der vielen Verfahren mit der Grundstruktur verbunden, darunter Auflaminierung des Gitters auf die durchlässige Struktur, Schmelzen des verbundstoffbeschichteten Garns unter Anlegen an die durchlässige Struktur oder Rückschmelzen des Gitters auf die Grundstruktur. Darüber hinaus kann ein Klebstoff verwendet werden, um das Gitter mit der durchlässigen Struktur zu verbinden.
  • Das Faservlies kann zwei Schichten aufweisen, eine obere und eine untere Schicht. Das Faservlies wird mit der Grundstruktur und der Verbundstofflage vernadelt, wodurch eine Entwässerungsbespannung 82 mit mindestens einer äußeren Vliesoberfläche ausgebildet wird. Ein Vliesstoff ist von Natur aus porös, ferner werden durch den Vernadlungsprozess nicht nur die Lagen miteinander verbunden, sondern auch zahlreiche kleine poröse Hohlräume geschaffen, die bis in das Gefüge der Entwässerungsbespannung 82 reichen oder durch diese vollständig hindurchgehen.
  • Die Entwässerungsbespannung 82 hat eine Luftdurchlässigkeit von 5 bis 100 Kubikfuß pro Minute, vorzugsweise mindestens 19 Kubikfuß pro Minute und besonders vorzugsweise mindestens 35 Kubikfuß pro Minute. Die mittleren Porendurchmesser in der Entwässerungsbespannung 82 betragen 5 bis 75 μm, vorzugsweise mindestens 25 μm und besonders vorzugsweise mindestens 35 μm. Die hydrophoben Lagen können aus einem synthetischen Polymermaterial, einer Wolle oder einem Polyamid, beispielsweise Nylon 6, hergestellt werden. Die nachfeuchtungsverhindernde Lage und die Verbundstofflage können aus einer dünnen elastomeren durchlässigen Membran bestehen, die aus einem synthetischen Polymermaterial oder einem Polyamid hergestellt und auf die Grundstruktur auflaminiert wird.
  • Die Faservlieslagen bestehen aus Fasern im Bereich von 0,5 dtex bis 22 dtex und können eine niedrig schmelzende Zweikomponentenfaser enthalten, die bei der Wärmebehandlung in den einzelnen Lagen jeweils die Zwischenfaserbindung ergänzen. Die Haftung kann durch die Verwendung von bei niedriger Temperatur schmelzbaren Fasern, Teilchen und/oder Harzen bewirkt werden. Die Entwässerungsbespannung kann unter 2,0 mm oder unter 1,50 mm oder unter 1,25 mm oder unter 1,0 mm dick sein.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Entwässerungsbespannung 82 werden auch in PCT/EP2004/053688 und PCT/EP2005/050198 beschrieben.
  • Unter Verweis auf 13 wird nunmehr eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, die im Wesentlichen der Erfindung nach 12 entspricht, außer dass an Stelle der Heißlufthaube 62 eine Bandpresse 64 vorgesehen ist. Die Bandpresse 64 ist mit einem durchlässiges Band 66 bespannt, das einen Druck an die nicht bahntragende Seite der Strukturbespannung 28 anlegen kann, die die Materialbahn 38 um die Saugwalze 60 führt. Die Bespannung 66 der Bandpresse 64 ist auch als Schuhpressenmantel oder Schuhpressenbelt (kurz „Belt") bekannt, oder ein Spiralgefüge, und kann bei einer Bandspannung von 60 kN/m mit einer Pressdrucklänge betrieben werden, die größer ist als die Saugzone der Walze 60.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Pressenbespannung 66 und die erforderliche betriebliche Abstimmung sind auch in PCT/EP2004/053688 und PCT/EP2005/050198 beschrieben.
  • Die obigen Verweise gelten auch umfassend für Entwässerungsbespannungen 82 und Pressenbespannungen 66, die in den anderen und weiteren Ausführungsformen beschrieben werden.
  • Bei Anlegen eines Drucks an die Strukturbespannung 28 sind die in der Bahn 38 befindlichen Kissenbereiche hoher Faserdichte geschützt, da sie sich bei Durchlaufen des Pressspalts des Yankee-Zylinders innerhalb der Strukturbespannung 28 befinden.
  • Das Band 66 ist ein speziell für Breitnip-Pressen konstruiertes Belt 66, das beispielsweise aus verstärktem Polyurethan und/oder einem Spiralgefüge hergestellt wird. Das Band 66 ist durchlässig und erlaubt somit den Luftdurchfluss zur Erhöhung der Entwässerungsleistung der Bandpresse 64. Die Feuchtigkeit wird aus der Bahn 38 durch die Entwässerungsbespannung 82 in die Saugwalze 60 abgezogen.
  • Das Belt 66 übt einen geringen Druck im Bereich von 50–300 kPa, vorzugsweise von über 100 kPA, aus. Damit kann eine Saugwalze mit einem Durchmesser von 1,2 m eine Bandspannung von über 30 kN/m und vorzugsweise über 60 kN/m aufweisen.
  • Die Anpresslänge des durchlässigen Belts 66 an der Bespannung 28, die von der Saugwalze 60 indirekt gestützt wird, ist mindestens genauso lang wie die Saugzone in Walze 60. Dabei kann jedoch der in Kontakt stehende Teilabschnitt des Belts 66 kürzer als die Saugzone sein.
  • Das durchlässige Band 66 hat ein Muster von Durchgangslöchern, die beispielsweise gebohrt, lasergeschnitten, eingeätzt oder eingewebt werden können. Das durchlässige Band 66 kann monoplanar ohne Rillen sein. In einer Ausführungsform ist das Belt 66 an der Oberfläche mit Rillen versehen und steht über einen Teilabschnitt des Bandlaufs des durchlässigen Belts 66 in der Bandpresse 64 mit der Bespannung 28 in Kontakt. Jede Rille ist mit einer Teilmenge der Löcher verbunden und gestattet so den Durchgang und die Verteilung der Luft im Belt 66. Die Luftverteilung erfolgt entlang der Rillen, die eine offene Fläche angrenzend zu den Kontaktflächen darstellen, wo die Oberfläche des Belts 66 mit Druck an der Bahn 38 anliegt. Luft dringt durch die Löcher in das durchlässige Band 66 und strömt dann an den Rillen entlang durch die Bespannung 28, die Bahn 38 und die Bespannung 82. Der Durchmesser der Löcher kann größer sein als die Breite der Rillen. Die Rillen können vom Querschnittsprofil her allgemein rechtwinklig, dreieckig, trapezförmig, halbkreisförmig oder halbelliptisch sein. Durch die Kombination des durchlässigen Belts 66 mit der Saugwalze 60 konnte der Feststoffgehalt der Materialbahn nachweislich um mindestens 15% erhöht werden.
  • Ein Beispiel für eine weitere Struktur des Belts 66 ist ein dünnes Spiralgefüge, das sich als Verstärkungsstruktur im Belt 66 befinden kann, oder das Spiralgefüge dient selbst als Belt 66. In der Bespannung 28 liegt eine dreidimensionale Struktur vor, die sich in der Bahn 38 widerspiegelt. Die Bahn 38 hat dickere Kissenbereiche, die während des Pressvorgangs geschützt sind, da sie sich innerhalb der Strukturbespannung 28 befinden. Der von der Bandpressenkonfiguration 64 auf die Bahn 38 ausgeübte Pressdruck als solcher hat keinen negativen Einfluss auf die Bahnqualität, während er die Entwässerungsgeschwindigkeit der Saugwalze 60 erhöht.
  • Zusätzlich wird gemäß der 14, die im Wesentlichen der Ausführungsform nach 13 ähnelt, nunmehr eine Heißlufthaube 68 in die Bandpresse 64 eingebaut, um die Entwässerungsleistung der Bandpresse 64 im Zusammenspiel mit der Saugwalze 60 zu verbessern.
  • Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 15 wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, die im Wesentlichen der Ausführungsform aus 13 ähnelt, aber ein Boost-Dryer-Trocknungsaggregat 70 beinhaltet, das auf die Strukturbespannung 28 trifft. Die Bahn 38 wird einer heißen Oberfläche des Boost-Dryer-Aggregats 70 ausgesetzt, die Strukturbahn 38 läuft über das Boost-Dryer-Aggregat 70, wobei eine andere gewobene Bespannung 72 oben auf der Strukturbespannung 28 läuft. Oben auf dem Gewebe 72 befindet sich eine Wärme leitende Bespannung 74, die mit dem Gewebe 72 sowie mit einem Kühlmantel 76 in Kontakt ist, der die Kühlung und den Pressdruck für alle Bespannungen und die Bahn 38 bereitstellt. Auch hier sind die Kissenbereiche der Bahn 38 vor dem Pressdruck geschützt, da sie sich innerhalb der Strukturbespannung 28 befinden. Der Pressvorgang als solcher wirkt sich nicht negativ auf die Bahnqualität aus. Die Trocknungsrate des Boost-Dryer-Aggregats 70 beträgt über 400 kg/hm2 und vorzugsweise über 500 kg/hm2. Das Konzept des Boost-Dryer-Aggregats 70 besteht darin, dass es einen ausreichenden Druck bereitstellt, mit der die Bahn 38 durchgängig gegen die heiße Trocknungsoberfläche gepresst wird, so dass Blasenbildungen vermieden werden. Dampf, der sich an den Gelenkstellen der Bespannung 28 bildet, geht durch die Bespannung 28 hindurch und kondensiert auf dem Gewebe 72. Das Gewebe 72 wird von der Bespannung 74 gekühlt, die sich in Kontakt mit dem Kühlmantel befindet, der ihre Temperatur auf einen Wert weit unterhalb der Dampftemperatur senkt. Der Dampf wird somit kondensiert, um einen Druckaufbau und damit ein Blasenschlagen der Bahn 38 zu vermeiden. Das Kondenswasser wird im Gewebe 72 aufgefangen, das durch die Entwässerungsvorrichtung 75 entwässert wird. Es hat sich erwiesen, dass auf eine Saugwalze 60 verzichtet werden kann, je nachdem, wie groß das Boost-Dryer-Aggregat 70 ausgelegt ist. Je nach Größe des Boost-Dryer-Aggregats 70 kann die Bahn 38 an dessen Oberfläche außerdem auch gekreppt werden, so dass kein Yankee-Zylinder 52 mehr notwendig ist.
  • Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 16 wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, die der in 13 offenbarten Erfindung im Wesentlichen ähnelt, aber außerdem eine Luftpresse 78 enthält, die eine mit Heißluft verwendete Vierwalzenpresse ist, die für die zusätzliche Bahntrocknung vor der Übergabe der Bahn 38 an den Yankee-Zylinder 52 eingesetzt und kurz als HPTAD (Hochdruck-Durchströmungstrockner) bezeichnet wird. Die Vierwalzenpresse 78 beinhaltet eine Hauptwalze und eine entlüftete Walze sowie zwei Deckwalzen. Zweck dieser Pressenanordnung ist die Bereitstellung einer dicht abgeschlossenen Kammer, in der ein Druck aufgebaut werden kann. Die Druckkammer enthält Heißluft mit einer Temperatur von beispielsweise mindestens 150°C und weist einen Druck auf, der wesentlich höher ist als der Druck bei der herkömmlichen Durchströmungstrocknung (TAD-Technologie), beispielsweise über 1,5 psi, was zu einer viel höheren Trocknungsrate als bei einem herkömmlichen TAD-Trockner führt. Die Hochdruckheißluft strömt durch eine optionale Luftdispersionsbespannung, durch die Bahn 38 und die Bespannung 28 in eine Entlüftungswalze. Die Luftdispersionsbespannung kann die Bahn 38 daran hindern, einer der vier Deckwalzen zu folgen. Die Luftdispersionsbespannung ist sehr offen und ist ebenso durchlässig wie Bespannung 28 oder noch durchlässiger. Die Trocknungsrate des HPTAD ist abhängig vom Feststoffgehalt der in den HPTAD einlaufenden Bahn 38. Die bevorzugte Trocknungsrate liegt bei mindestens 500 kg/h/m2, das ist mindestens das Doppelte herkömmlicher TAD-Maschinen.
  • Die Vorteile des HPTAD-Prozesses liegen im Bereich der verbesserten Bahnentwässerung ohne wesentliche Bahnqualitätsverluste sowie in den Bereichen Kompaktbauweise und Energiewirkungsgrad. Darüber hinaus ermöglicht der HPTAD-Prozess einen höheren Feststoffgehalt bei Bahneinlauf in den Yankee-Zylinder, so dass die Erfindung höhere Maschinengeschwindigkeiten ermöglicht. Ferner hat der HPTAD durch seine kompakte Bauweise einen geringen Platzbedarf und lässt sich leicht in bestehenden Maschinen nachrüsten. Der kompakte Aufbau des HPTAD und seine Gestaltung als geschlossenes System bedeuten, dass er zur Erhöhung des Energiewirkungsgrades sich als Einzelkomponente leicht isolieren und optimieren lässt.
  • Unter Bezugnahme auf 17 wird nunmehr eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Sie ist im Wesentlichen ähnlich den Darstellungen in 13 und 16, außer dass ein Zweifach-HPTAD 80 eingebaut ist. In diesem Fall werden zwei entlüftete Walzen verwendet, wodurch die Aufenthaltsdauer der strukturierten Bahn 38 gegenüber der Bauweise nach 16 verdoppelt wird. Wie in der vorhergehenden Ausführungsform, kann optional eine grobmaschige Bespannung verwendet werden. Heiße Druckluft strömt durch die auf der Bespannung 28 aufliegende Bahn 38 an die beiden Entlüftungswalzen. Es hat sich erwiesen, dass es je nach Konfiguration und Größe des HPTAD möglich ist, mehr als einen HPTAD in Reihe zu schalten, wodurch auf die Walze 60 verzichtet werden kann.
  • Wie in 18 dargestellt, lässt sich außerdem der in den vorhergehenden Beispielen gezeigte Crescent-Former durch einen herkömmlichen Doppelsiebformer 90 ersetzen. Als Formierwalze kann entweder eine massive Walze oder eine offene Walze eingesetzt werden. Bei Verwendung einer offenen Walze ist sorgfältig darauf zu achten, dass ein erheblicher Entwässerungsdurchgang durch die Strukturbespannung verhindert wird, um einen Grammaturverlust in den Kissenbereichen zu vermeiden. Das äußere Formiersieb 93 kann entweder ein Standardformiersieb oder ein im US-Patent Nr. 6,237,644 beschriebenes Formiersieb sein. Das innere Formiersieb 91 muss eine strukturierte Bespannung 91 sein und eine viel geringere Feinheit als das Außensieb aufweisen. Eventuell ist ein Saugkasten 92 notwendig, um sicherzustellen, dass die Bahn auf dem Struktursieb 91 verbleibt und nicht mit dem Außensieb 90 mitgeht. Die Bahn 38 wird mittels Saugvorrichtung an eine Strukturbespannung 28 übergeben. Für die Übergabe kann ein stationärer Saugschuh oder eine mit Vakuum teilbeaufschlagte Abnahmewalze (Pickup-Walze) 94 verwendet werden. Die zweite strukturierte Bespannung 28 hat mindestens die gleiche Feinheit wie die erste strukturierte Bespannung 91 und ist vorzugsweise grober als diese. Der Prozess ist ab dieser Stelle identisch mit den weiter oben erörterten Prozessen. Die Passgenauigkeit der Bahn bei der Überführung von der ersten Strukturbespannung auf die zweite Strukturbespannung ist nicht vollkommen, da einige Kissen während des Expansionsprozesses etwas an Flächenmasse verlieren, wodurch der Nutzen der vorliegenden Erfindung ein wenig gemindert wird. Diese Prozessoption ermöglicht jedoch den Betrieb der Bahnüberführung mit Differentialgeschwindigkeit, was sich als günstig für die Verbesserung bestimmter Materialeigenschaften erwiesen hat. Jede der oben erörterten Entwässerungsanordnungen lässt sich mit der Doppelsiebformer-Anordnung und herkömmlicher Durchströmungstrocknung (TAD) verwenden.
  • Die Faserverteilung in der erfindungsgemäßen Bahn 38 ist der Bahn aus dem Stand der Technik entgegengesetzt, was sich dadurch begründet, dass die Feuchtigkeit durch das Formiersieb und nicht durch die Strukturbespannung abgezogen wird. Die Kissenbereiche geringer Dichte haben eine relativ höhere Flächenmasse als die sie umgebenden komprimierten Bereiche und das ist gegensätzlich zum herkömmlichen TAD-Papier. So wird es ermöglicht, dass ein höherer Anteil der Fasern im Prozess unkomprimiert bleibt. Die im Korbtauchverfahren gemessene Saugfähigkeit eines Materialblatts mit einer Nennflächenmasse von 20 g/m2 beträgt mindestens 12 g Wasser pro g Faserstoff und übersteigt oftmals einen Wert von 15 g Wasser pro g Faserstoff. Das spezifische Volumen beträgt mindestens 10 cm3/g und vorzugsweise über 13 cm3/g. Bei Toilettentissue geht man von einem spezifischen Volumen von mindestens 13 cm3/g vor dem Glättwerk aus.
  • Bei der Bestimmung der Saugfähigkeit im Korbtauchverfahren werden fünf (5) Gramm Papier in einen Korb gegeben. Der Korb mit dem darin enthaltenen Papier wird daraufhin gewogen und 60 Sekunden lang in einen kleinen Behälter mit 20°C warmem Wasser gegeben. Nach 60 Sekunden Einweichzeit wird der Korb aus dem Wasser genommen, 60 Sekunden abtropfen gelassen und anschließend erneut gewogen. Die Gewichtsdifferenz wird daraufhin durch das Papiergewicht dividiert, wodurch bestimmt wird, wie viel Gramm Wasser pro Gramm Faserstoff im Papier aufgenommen und eingelagert werden.
  • Die Bahn 38 wird aus der Faserstoffsuspension 24 gebildet, die der Stoffauflauf 22 zwischen das Formiersieb 26 und die Strukturbespannung 28 ausbringt. Die Walze 34 dreht und stützt die Bespannungen 26 und 28 während der Bildung der Bahn 38. Die Feuchtigkeit M fließt durch die Bespannung 26 ab und wird in der Siebwasserrinne 36 aufgefangen. Diese Art der Entwässerung macht es möglich, dass die Kissenbereiche der Bahn 38 eine höhere Flächenmasse und damit eine größere Dicke bewahren als bei einem Abzug des Wassers durch die Strukturbespannung 28. Der Bahn 38 wird ausreichend viel Feuchtigkeit entzogen, um das Sieb 26 von der Bahn 38 trennen zu können, damit die Bahn 38 einer Trocknungsstufe zugeführt werden kann. Die Bahn 38 bewahrt das Muster der strukturierten Bespannung 28 ebenso wie gegebenenfalls vorhandene zonale Durchlässigkeitseffekte des Formiersiebs 26.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zwar anhand einer bevorzugten Gestaltung beschrieben, lässt sich aber im Rahmen dieser Offenbarung weiter verändern. Somit sollen hier alle Änderungen, Verwendungen oder Anwendungen der Erfindung erfasst sein, die sich im Geltungsumfang der angehängten Ansprüche befinden.

Claims (22)

  1. Verfahren zur Ausbildung einer strukturierten Materialbahn (38) auf einer Papiermaschine mit den Verfahrensschritten: Bereitstellung einer Faserstoffsuspension (24) durch einen Stoffauflauf (22) in einen Spalt, der von einer strukturierten Bespannung (28) und einem Formiersieb (26) ausgebildet wird; und Sammeln von Fasern dieser Faserstoffsuspension (24) vorwiegend in einer Mehrzahl von Senken (28b) dieser strukturierten Bespannung (28), dadurch gekennzeichnet, dass die aus dieser Faserstoffsuspension (24) ablaufende Feuchtigkeit (M) durch das Formiersieb (26) und nicht durch die strukturierte Bespannung (28) läuft und die Faserstoffsuspension (24) nach dem Entzug der Feuchtigkeit durch das Formiersieb (26) eine Faserstoffbahn (38) ausbildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei dieses Formiersieb (26) eine zonal unterschiedliche Siebdurchlässigkeit aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei diese strukturierte Bespannung (28) eine Mehrzahl von Erhöhungen (28a) aufweist und jeder Erhöhung (28a) mindestens eine der mehreren Senken (28b) zugeordnet ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Faserstoffsuspension (24) einen Teilabschnitt einer Oberfläche der strukturierten Bespannung (28) wesentlich bedeckt, der mindestens eine dieser mehreren Senken (28b) und mindestens eine angrenzende Erhebung (28a) umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Faserstoffsuspension (24) über den Verfahrensschritt des Fasersammelns die strukturierte Materialbahn (38) ausbildet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die strukturierte Materialbahn (38) eine Kissendicke (C') bezogen auf die in den Senken (28b) ausgebildete strukturierte Materialbahn (38) sowie eine Deckflächendicke bezogen auf die an den Erhöhungen (28a) ausgebildete strukturierte Materialbahn aufweist, wobei die Kissendicke (C') gleich der Deckflächendicke ist oder größer als die Deckflächendicke ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die strukturierte Materialbahn (38) eine Kissenflächenmasse bezogen auf die in den Senken (28b) ausgebildete strukturierte Materialbahn (38) sowie eine Deckflächenmasse bezogen auf die an den Erhöhungen (28a) ausgebildete strukturierte Materialbahn (38) aufweist, wobei die Kissenflächenmasse gleich der Deckflächenmasse ist oder größer als die Deckflächenmasse ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit den Verfahrensschritten: Abnehmen des Formiersiebs (26) von der strukturierten Materialbahn (38); Auflegen der strukturierten Materialbahn (38) auf eine Entwässerungsbespannung (82); und Anlegen von Druck an die strukturierte Materialbahn (38) über diese strukturierte Bespannung (28).
  9. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit dem Verfahrensschritt: Anlegen eines negativen Luftdrucks an einen Teilabschnitt einer Oberfläche der Entwässerungsbespannung (82) zum Abzug von Feuchtigkeit aus der strukturierten Materialbahn (38) durch die Entwässerungsbespannung (82).
  10. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit den Verfahrensschritten: Übergabe der strukturierten Materialbahn (38) an einen Yankee-Trockener (52) an einem Übergabepunkt; und Halten der strukturierten Bahn (38) mit der strukturierten Bespannung (28) bis zum Erreichen dieses Übergabepunktes.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die strukturierte Materialbahn (38) bis zu diesem Übergabepunkt auf der strukturierten Bespannung (28) verbleibt, wodurch sichergestellt wird, dass in den Senken (28b) ausgebildete Kissenbereiche der strukturierten Materialbahn (38) eine höhere Flächenmasse als die verbleibende strukturierte Materialbahn (38) aufweisen und dass diese Kissenbereiche eingeprägt bleiben.
  12. Vorrichtung zur Ausbildung einer Faserstoffbahn mit: einem Stoffauflauf (22); einer Formierwalze (34); einer strukturierten Bespannung (28); einem Formiersieb (26), wobei ein Teilabschnitt dieser strukturierten Bespannung (28) oder dieses Formiersiebs (26) mit einem Teilabschnitt dieser Formierwalze (34) in Kontakt steht, eine Seite dieser strukturierten Bespannung (28) und eine Seite dieses Formiersiebs (26) so zusammenkommen, dass sie einen Spalt ausbilden, der Stoffauflauf (22) eine Faserstoffsuspension (24) in Richtung dieses Spalts ausbringt, die Faserstoffsuspension (24) Feuchtigkeit durch das Formiersieb (26) und nicht durch die strukturierte Bespannung verliert und die Faserstoffsuspension (24) nach erfolgtem Entzug der Feuchtigkeit durch das Formiersieb (26) eine Faserstoffbahn (38) ausbildet.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei dieses Formiersieb (26) eine Oberfläche mit einer zonal unterschiedlichen Siebdurchlässigkeit aufweist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die strukturierte Bespannung (28) eine Mehrzahl von Senken (28b) und eine Mehrzahl von Erhebungen (28a) beinhaltet.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Faserstoffsuspension (24) einen Teilabschnitt einer Oberfläche dieser strukturierten Bespannung (28) wesentlich bedeckt, der mindestens eine der mehreren Senken (28b) und mindestens eine angrenzende Erhebung (28a) umfasst.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Faserstoffbahn (38) eine Kissendicke (C') bezogen auf die in den Senken (28b) ausgebildete Faserstoffbahn (38) sowie eine Deckflächendicke bezogen auf die an den Erhebungen (28a) ausgebildete Faserstoffbahn (38) aufweist, wobei diese Kissendicke (C') gleich der Deckflächendicke ist oder größer als die Deckflächendicke ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, ferner mit einer Pressenpartie mit: einer Entwässerungsbespannung (82), wobei das Formiersieb (26) von der Faserstoffbahn (38) abgenommen wird und die Entwässerungsbespannung (82) in Kontakt mit der Faserstoffbahn (38) tritt; und eine Bandpresse (64) mit einem durchlässigen Band (66), das eine Bandspannung von über 30 kN/m besitzt und das Anlegen eines Drucks an die nicht die Materialbahn berührende Seite der strukturierten Bespannung (28) gestattet, so dass Feuchtigkeit aus der Materialbahn (38) durch die Entwässerungsbespannung (82) abgezogen wird.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, ferner mit einer Vakuumeinrichtung, die einen negativen Luftdruck an einen Teilabschnitt einer Oberfläche der Entwässerungsbespannung (82) anlegt und so der Faserstoffbahn (38) durch die Entwässerungsbespannung (82) Feuchtigkeit entzieht.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei diese Vakuumeinrichtung eine Saugwalze (60) ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 12, ferner mit einem Schuhpressenbelt (64) in Teilkontakt mit einer anderen Seite dieser strukturierten Bespannung (28).
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, ferner mit einer Luftdurchströmungseinrichtung (68), die zusätzlich Luft durch den Schuhpressenbelt (64) hindurchfährt.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 12, ferner mit mindestens einer der folgenden Einrichtungen: Yankee-Zylinder (52), Saugwalze (60), Heißlufthaube (54), Boost-Dryer-Trocknungsaggregat, Luftpresse, HPTAD-Trockner und/oder Zweifach-HPTAD-Trockner, wobei die Faserstoffbahn (38) sich in einer Maschinenlaufrichtung bewegt und die genannten Einrichtungen Yankee-Zylinder (52), Saugwalze, Heißlufthaube, Boost-Dryer-Trocknungsaggregat, Luftpresse, Einfach-HPTAD-Trockner und/oder Zweifach-HPTAD-Trockner dem Spalt in Maschinenlaufrichtung nachgeschaltet sind.
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